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グルコース計

グルコース計

グルコースメーターは、血液中のグルコースのおおよその濃度を決定するための医療機器です。また、物質に浸してブドウ糖チャートで測定したブドウ糖紙のストリップにすることもできます。これは、真性糖尿病または低血糖症の人々による家庭用血糖モニタリング(HBGM)の重要な要素です。皮膚にランセットを刺して得られた少量の血液を、メーターが読み取り、血糖値の計算に使用する使い捨てのテストストリップに置きます。メーターは、mg / dlまたはmmol / lの単位でレベルを表示します。

1980年頃から、1型糖尿病と2型糖尿病の管理の主な目標は、HBGMによって1日に数回導かれ、可能な限り長時間、血中グルコースのレベルを通常に近づけることです。利点には、高血糖による長期合併症の発生率と重症度の低減、ならびに低血糖の短期的には生命を脅かす可能性のある合併症の低減が含まれます。

歴史

Leland Clarkは、1956年4月15日に、実験生物学連盟の年次会議で開催された米国人工臓器学会で、酸素電極に関する最初の論文を発表しました。 1962年、シンシナティ小児病院のクラークとアンライオンズが最初のグルコース酵素電極を開発しました。このバイオセンサーは、酸素電極上のグルコースオキシダーゼ(GOx)の薄層に基づいていました。したがって、読み取り値は、基質グルコースとの酵素反応中にGOxによって消費される酸素の量でした。この出版物は、ライフサイエンスで最もよく引用される論文の1つになりました。この仕事のために、彼は特に糖尿病患者のグルコース検知に関して「バイオセンサーの父」と考えられています。

ランセットと血糖計の使用法を示すCDC画像

もう1つの初期のグルコースメーターは、Anton H. ClemensによるAmes Reflectance Meterです。 1970年代にアメリカの病院で使用されました。動く針は、約1分後に血糖値を示しました。

1970年代後半に1型糖尿病の血糖コントロールを改善するために家庭用グルコースモニタリングが実証され、最初のメーターは1981年頃に家庭用に販売されました。1980年代に北米で最初に支配された2つのモデルは、その商標はバイエルが所有しており、Accu-Chekメーター(ロシュが所有)が所有しています。その結果、これらのブランド名は多くのヘルスケア専門家にとってジェネリック製品と同義語になりました。英国では、医療専門家または患者が「BMを服用する」と言及する場合があります。「Mrs X's BM is 5」など。BMは、「BMテスト」と呼ばれるテストストリップを作成するBoehringer Mannheimを表します。メーターで使用するため。

北米では、病院は10年以上にわたって入院患者の糖尿病治療のための血糖測定器の採用に抵抗していました。実験室の管理者は、実験室でのグルコース測定の優れた精度が即時の入手可能性の利点を上回っていると主張し、入院患者の糖尿病管理では血糖測定を受け入れられないものにしました。糖尿病患者とその内分泌専門医は最終的に受け入れを説得した。一部の医療政策立案者は、必要な消耗品(試薬、ランセットなど)を支払うことを社会に十分に勧めるという考えに依然として抵抗しています。

2型糖尿病の家庭用ブドウ糖検査は、1型よりもゆっくりと採用され、2型糖尿病患者の大部分は家庭用ブドウ糖検査の指導を受けたことがない。これは主に、保健当局がテストストリップとランセットの費用を負担することに消極的だからです。

ノンメーターテストストリップ

色が変わり、メーターなしで視覚的に読み取れるテストストリップは、1980年代から広く使用されています。彼らには、お金を節約するために縦に切断できるという追加の利点がありました。批評家は、目で読み取った試験片はメーター試験ほど正確でも便利でもないと主張した。製造業者は、製品が小数点以下1桁に答えていないにもかかわらず同じくらい効果的であるとする研究を引用しました。この議論はドイツでも起こり、そこでは「Glucoflex-R」が2型糖尿病の確立されたストリップでした。メーターの精度と保険の補償範囲が改善されると、メーターは人気を失いました。

「Glucoflex-R」は、オーストラリアのメーカーであるBMテストストリップに代わるNational Diagnostic Productsです。メーターで使用するか、視覚的に読み取ることができるバージョンがあります。また、Betachekというブランド名で販売されています。 2009年5月1日、英国のディストリビューターAmbe Medical Groupは、「Glucoflex-R」テストストリップの価格をNHSに約50%引き下げました。これにより、NHSがストリップの費用を節約し、おそらく供給の制限を少し緩めることが期待されました。 NHSの情報源によると、もう1つの低コストの視覚的に読み取れるストリップが、処方箋でまもなく入手可能になります。

メーターの種類

病院グルコース計

現在、複数の患者が病院で使用するための特別なグルコース計が使用されています。これらは、より詳細な品質管理記録を提供します。データ処理機能は、グルコースの結果を電子医療記録や請求書作成のための研究室のコンピューターシステムに転送するように設計されています。

テストストリップを使用したメーターによる血液検査

グルコースメーターには、モデルごとに異なる可能性のあるいくつかの重要な特性があります。

  • サイズ :現在の平均サイズは、手のひらのおおよそのサイズになっていますが、病院のメーターはリモコンのサイズにすることもできます。それらはバッテリー駆動です。
  • テストストリップ :血の滴のブドウ糖と反応する化学薬品が含まれている消耗品の要素は各測定のために使用されます。一部のモデルでは、この要素は、グルコースオキシダーゼおよびその他の成分が含浸された小さなスポットを持つプラスチック製のテストストリップです。各ストリップは一度使用されてから破棄されます。一部のモデルでは、ストリップの代わりに、複数のテスト用の消耗品を含むディスク、ドラム、またはカートリッジを使用します。
  • コーディング :テストストリップはバッチごとに異なる場合があるため、一部のモデルでは、ユーザーがテストストリップのバイアルまたはテストストリップに付属のチップにあるコードを手動で入力する必要があります。グルコースメーターにコーディングまたはチップを入力することにより、メーターはテストストリップのそのバッチに合わせて較正されます。ただし、このプロセスが正しく実行されない場合、メーターの読み取り値は最大4 mmol / L(72 mg / dL)の不正確になる可能性があります。誤ってコード化されたメーターの意味は、糖尿病を積極的に管理している患者にとって深刻です。これにより、患者は低血糖のリスクが高くなる可能性があります。または、一部のテストストリップには、ストリップ内のコード情報が含まれています。他のものは、メーターに挿入できるストリップのバイアルにマイクロチップを持っています。最後の2つの方法は、ユーザーエラーの可能性を減らします。 One Touchは単一のコード番号を中心にテストストリップを標準化しているため、一度設定すると、古いメーターのコードをさらに変更する必要はなく、新しいメーターの一部ではコードを変更する方法はありません。
  • 血液サンプルの量 :異なるモデルに必要な血液の滴のサイズは、0.3〜1μlの範囲です。 (古いモデルでは、通常、指先からの「垂れ下がった滴」として定義される、より大きな血液サンプルが必要でした。)少量の要件で、非生産的な刺痛の頻度が減少します。
  • 代替サイトテスト :ドロップボリュームを小さくすることで、「代替サイトテスト」が可能になりました。指先ではなく、前腕やその他の感度の低い領域を刺します。このタイプのテストは、食事の前、空腹時、または寝る直前など、血糖値が安定している場合にのみ使用してください。
  • テスト時間 :テストストリップの読み取りにかかる時間は、モデルごとに3〜60秒の範囲です。
  • ディスプレイ :mg / dlまたはmmol / l単位のグルコース値がデジタルディスプレイに表示されます。推奨される測定単位は国によって異なります。米国、フランス、日本、イスラエル、インドではmg / dlが推奨されます。 mmol / lは、カナダ、オーストラリア、中国で使用されています。ドイツは、医療専門家が両方の測定単位で日常的に業務を行っている唯一の国です。 (mmol / lをmg / dlに変換するには、18で乗算します。mg/ dlをmmol / lに変換するには、18で除算します。)多くのメーターは、いずれかの測定単位を表示できます。糖尿病患者がミリモル/リットルの読み取り値がmg / dlの読み取り値が非常に低い、またはその逆であると想定することにより、誤った行動に惑わされたという事例がいくつか公開されています。一般に、値に小数点が付いている場合は、ミリモル/リットルで表示され、小数点がない場合はおそらくmg / dlです。
国ごとの血糖測定単位の表

測定単位
中古

測定単位
中古
アルジェリア mg / dL マレーシアミリモル/ L
アルゼンチン mg / dL マルタミリモル/ L
オーストラリアミリモル/ L メキシコ mg / dL
オーストリア mg / dL オランダミリモル/ L
バーレーン mg / dL ニュージーランドミリモル/ L
バングラデシュ mg / dL ノルウェーミリモル/ L
ベルギー mg / dL オマーン mg / dL
ブラジル mg / dL ペルー mg / dL
カナダミリモル/ L フィリピン mg / dL
カリブ海諸国 mg / dL ポーランド mg / dL
チリ mg / dL ポルトガル mg / dL
中国ミリモル/ L カタールミリモル/ L
コロンビア mg / dL ロシアミリモル/ L
チェコ共和国ミリモル/ L サウジアラビア mg / dL
デンマークミリモル/ L シンガポールミリモル/ L
エクアドル mg / dL スロバキアミリモル/ L
エジプト mg / dL 南アフリカミリモル/ L
フィンランドミリモル/ L スペイン mg / dL
フランス mg / dL サハラ以南のアフリカ mg / dL
ミリモル/ L
ジョージア mg / dL スウェーデンミリモル/ L
ドイツ mg / dL
ミリモル/ L
スイスミリモル/ L
ギリシャ mg / dL シリア mg / dL
香港ミリモル/ L 台湾 mg / dL
インド mg / dL タイ mg / dL
インドネシア mg / dL チュニジア mg / dL
アイルランドミリモル/ L 七面鳥 mg / dL
イスラエル mg / dL ウクライナミリモル/ L
イタリア mg / dL アラブ首長国連邦(UAE) mg / dL
日本 mg / dL イギリスミリモル/ L
ヨルダン mg / dL アメリカ mg / dL
カザフスタンミリモル/ L ウルグアイ mg / dL
韓国 mg / dL ベネズエラ mg / dL
クウェート mg / dL ベトナムミリモル/ L
レバノン mg / dL イエメン mg / dL
ルクセンブルク mg / dL
  • グルコース対血漿グルコース :血漿(血液の成分の1つ)のグルコースレベルは、全血のグルコース測定値よりも高くなります。ヘマトクリットが正常な場合の差は約11%です。これは重要です。家庭用血糖測定器は全血中のブドウ糖を測定しますが、ほとんどの実験室試験では血漿中のブドウ糖を測定します。現在、全血ブドウ糖を測定しているにもかかわらず、「血漿同等物」として結果を出す多くのメーターが市場にあります。血漿等価物は、グルコース計に組み込まれた式を使用して、全血グルコースの読み取り値から計算されます。これにより、患者は実験室試験と自宅でグルコース測定値を簡単に比較できます。患者とその医療提供者にとって、メーターがその結果を「全血相当」または「血漿相当」として与えるかどうかを知ることは重要です。 1つのモデルでは、血液中のベータヒドロキシブチレートを測定してケトーシスを検出し、不健康なケトアシドーシスと健康的な栄養ケトーシスの両方を測定します。
  • 時計/メモリ :ほとんどのメーターには、ユーザーが日付と時刻を設定する時計と、過去のテスト結果のメモリが含まれるようになりました。糖尿病患者は管理記録を保持し、数日および数週間にわたる血糖値の傾向とパターンを探すことができるため、記憶は糖尿病治療の重要な側面です。ほとんどのメモリチップは、最近のグルコース測定値の平均を表示できます。すべての現在のメーターの既知の欠陥は、クロックが正しい時間に設定されていないことが多い(つまり、時間の変化、静電気など)ため、パターン管理を行う過去のテスト結果の時間を誤って表示する可能性があることです難しい。
  • データ転送 :多くのメーターは、より洗練されたデータ処理機能を備えています。多くは、テスト結果を表示する糖尿病管理ソフトウェアを備えたコンピューターにケーブルまたは赤外線でダウンロードできます。一部のメーターでは、インスリン投与量、食べた炭水化物の量、運動などの追加データを終日入力できます。多くのメーターは、インスリン注射装置、PDA、携帯送信機、ゲームボーイなどの他の機器と組み合わされています。インスリンポンプへの無線リンクにより、適切なインスリン投与量を決定する際に着用者を支援する計算機へのグルコース測定値の自動転送が可能になります。
コスト

家庭用血糖モニタリングのコストは、テストストリップのコストのために相当なものになる可能性があります。 2006年、各グルコースストリップの消費者費用は、約0.35ドルから1.00ドルの範囲でした。多くの場合、メーカーは、有益なテストストリップの使用を誘導するために、無料でメーターを提供しています。タイプ1の糖尿病患者は、インスリン調整のダイナミクスにより1日4〜10回頻繁に検査される場合がありますが、タイプ2は通常、特にインスリンが治療の一部ではない場合に検査の頻度が低くなります。英国の国民健康サービスによって資金提供された血糖の自己監視のすべてのオプションの費用対効果の比較に関する最近の研究は、高度なメーター機能の利用可能性では説明できない支払価格のかなりの変動を明らかにしました。許容される精度基準を満たさないシステムでの血糖テストの4,200万の自己監視を提供するために合計1,200万ポンドが投資され、年間2,320万ポンドの効率的な節約が達成できると推定されました。利用可能な代替品よりも機能性が低いが、はるかに高い価格で提供される技術から投資をやめる。一部のメーターの偽造テストストリップのバッチが特定されており、不正確な結果を生成することが示されています。

非侵襲的メーター

成功した技術の探求は1975年頃に始まり、臨床的または商業的に実行可能な製品なしで現在まで続いています。 1999年の時点で、無傷の皮膚を介してグルコースを電気的に引く技術に基づいて、FDAによって販売が承認された製品は1つのみであり、ユーザーの皮膚の性能低下と時折の損傷のために短時間後に撤回されました。

連続グルコースモニター

連続グルコースモニターシステムは、皮膚の下に配置された使い捨てセンサー、センサーに接続されたトランスミッター、測定値を受信して​​表示するリーダーで構成できます。センサーは、交換が必要になるまで数日間使用できます。これらのデバイスはリアルタイム測定を提供し、グルコースレベルの指刺し試験の必要性を減らします。欠点は、血液中のレベルより遅れている間質液中のグルコースレベルを読み取るため、メーターがそれほど正確ではないことです。

正確さ

血糖値計の精度は、臨床的に懸念される一般的なトピックです。血糖計は、国際標準化機構(ISO)によって設定された精度基準を満たす必要があります。 ISO 15197によると、血糖値計は、100 mg / dLを超える濃度の場合は実験室標準の±15%以内、少なくとも95%の時間で100 mg / dL未満の濃度の場合は±15 mg / dL以内の結果を提供する必要があります。ただし、さまざまな要因がテストの精度に影響を与える可能性があります。さまざまなメーターの精度に影響する要因には、メーターのキャリブレーション、周囲温度、ストリップを拭くための圧力の使用(該当する場合)、血液サンプルのサイズと品質、血液中の特定の物質(アスコルビン酸など)、ヘマトクリット、汚れメーター、湿度、および試験片の老化。モデルは、これらの要因の影響を受けやすく、エラーメッセージによる不正確な結果を防止または警告する能力が異なります。 Clarke Error Gridは、管理結果に関連する読み取り値の精度を分析および表示する一般的な方法です。最近では、Clarkeエラーグリッドの改良版が使用されています。これは、コンセンサスエラーグリッドとして知られています。古い血糖測定器は多くの場合、使用するテストストリップで「コード化」する必要があります。そうしないと、キャリブレーションの不足により血糖測定器の精度が低下する可能性があります。

未来

米国FDAによって承認された1つの非侵襲性グルコースメーター:Cygnus Inc製のGlucoWatch G2 Biographer。このデバイスは、手首に装着し、電界を使用して試験用の体液を引き出すように設計されました。このデバイスは、従来の血糖値モニタリングに取って代わるものではありませんでした。 1つの制限は、GlucoWatchが測定部位の汗に対処できなかったことです。測定を再開するには、汗を乾かしておく必要があります。この制限およびその他の理由により、製品はもう市場に出ていません。

体外測定装置による近赤外(NIR)の分野での分光測定法による非侵襲的血糖測定の市場導入は、デバイスが体液の血糖ではなく体組織の組織糖を測定するため成功していません。血糖値を測定するには、たとえば、赤外線の測定ビームが血糖値を測定するために組織を貫通する必要があります。

現在、3つのCGMS(連続グルコース監視システム)が利用可能です。 1つ目は、5分ごとに小さなポケットベルサイズの受信機に間質グルコースレベルを送信する小さな送信機(約4分の1のサイズ)に取り付けられた皮下プローブを備えたMedtronicのMinimed Paradigm RTSです。 Dexcomシステムは別のシステムであり、米国ではG4とG5の2つの異なる世代で利用できます。 (2016年第1四半期)。これは、小さなトランスミッターを備えた皮下プローブです。受信機はほぼ携帯電話のサイズであり、送信機から最大20フィートまで動作できます。 Dexcom G4は無線周波数で送信し、専用の受信機が必要です。 G5バージョンは、データ送信にBluetooth低エネルギーを利用し、互換性のある携帯電話にデータを直接送信できます。現在、AppleのiPhoneのみを受信機として使用できますが、DexcomはAndroidバージョンの承認を取得中であり、2016年後半に利用可能になると予想しています。2時間のキャリブレーション期間を除き、監視は5最大1週間の分間隔。ユーザーは、高および低グルコースアラームを設定できます。利用可能な3番目のCGMSは、Abbott LaboratoriesのFreeStyle Navigatorです。

現在、グルコース計、インスリンポンプ、リストポッドコントローラーを備えた統合治療システムを開発する努力と、グルコース計と携帯電話を統合する努力があります。これらのグルコース計/携帯電話の組み合わせはテスト中であり、現在小売価格は149米ドルです。テストストリップは所有権があり、メーカーを通じてのみ利用できます(保険は利用できません)。これらの「Glugophones」は現在、iPhone用ドングル、LGモデルUX5000、VX5200、LX350携帯電話用のアドオンパック、およびMotorola Razr携帯電話用のアドオンパックの3つの形式で提供されています。米国では、これによりプロバイダーはAT&TとVerizonに限定されます。フィンランドでは、同様のシステムが長い間テストされています。

セルラーデータ通信技術の最近の進歩により、セルラーデータ送信機能を直接統合するグルコースメーターの開発が可能になり、ユーザーがグルコースデータを医療介護者に送信し、グルコースメーターの画面で介護者から直接ガイダンスを受け取ることができるようになりました。 Telcare、Inc.の最初のこのようなデバイスは、2010年のCTIA International Wireless Expoで展示され、E-Tech賞を受賞しました。このデバイスは現在、米国および国際的に臨床試験を受けています。

2014年の初めに、Googleは、血糖値を監視し、血糖値が特定のしきい値を超えるとユーザーに警告するコンタクトレンズのプロトタイプのテストを報告しました。

技術

多くのグルコースメーターは、グルコースオキシダーゼ(GOxとも呼ばれる)を触媒とするグルコースのグルコノラクトンへの酸化を採用しています。他の人は、代わりに別の酵素、グルコースデヒドロゲナーゼ(GDH)によって触媒される同様の反応を使用します。これには、グルコースオキシダーゼよりも感度が高いという利点がありますが、他の物質との干渉反応を起こしやすいです。

第1世代のデバイスは、尿のグルコーステストストリップで現在も使用されているのと同じ比色反応に依存していました。グルコースオキシダーゼの他に、テストキットにはベンジジン誘導体が含まれています。ベンジジン誘導体は、酸化反応で形成された過酸化水素によって青色ポリマーに酸化されます。この方法の欠点は、正確な間隔を置いてテストストリップを開発する必要があり(血液を洗い流さなければならない)、メーターを頻繁に較正する必要があることでした。

現在、ほとんどのグルコメーターは電気化学的方法を使用しています。テストストリップには、再現可能な量の血液を吸い取る毛細管が含まれています。血液中のグルコースは、グルコースオキシダーゼ(またはデヒドロゲナーゼ)を含む酵素電極と反応します。酵素は、フェリシアン化物イオン、フェロセン誘導体、オスミウムビピリジル錯体などの過剰なメディエーター試薬で再酸化されます。メディエーターは、電極での反応により再酸化され、電流を生成します。電極を通過する総電荷は、酵素と反応した血液中のグルコースの量に比例します。電量法は、グルコース酸化反応によって生成された電荷の総量を一定期間にわたって測定する手法です。アンペロメトリー法は、いくつかのメーターで使用され、グルコース反応によって特定の時点で生成された電流を測定します。これは、ボールを投げて、ある時点でのボールの移動速度を使用して、ボールが投げられた強さを推定することに似ています。電量法は、テスト時間を可変にすることができますが、アンペロメトリック法を使用したメーターのテスト時間は常に固定されています。どちらの方法でも、最初の血液サンプルのグルコース濃度を推定できます。

同じ原理が、糖尿病性ケトアシドーシス(DKA)の検出用に市販されているテストストリップで使用されています。これらのテストストリップは、グルコース酸化酵素の代わりにベータヒドロキシブチレートデヒドロゲナーゼ酵素を使用し、長期にわたる高血糖から生じる可能性のある合併症の一部を検出し、治療するのに使用されています。

同じアプローチを使用しますが、アルコールデヒドロゲナーゼ酵素を使用する血中アルコールセンサーが試行され、特許を取得しましたが、商業的には成功裏に開発されていません。

低血糖症のメーター使用

血糖の即時測定の見かけ上の値は、高血糖よりも低血糖の方が高いように見えるかもしれませんが、メーターはあまり有用ではありません。主な問題は、偽陽性と陰性の結果の 精度比率です 。 ±15%の不正確さは、低グルコース濃度よりも高グルコース濃度の方が問題ではありません。 260と比較して200 mg / dlのブドウ糖の管理にはほとんど違いがありません(つまり、230±15%の「真の」ブドウ糖)が、低ブドウ糖濃度で±15%の誤差マージンは、より大きな曖昧さをもたらします。グルコース管理に。

不正確さは、糖尿病のある集団とない集団の偽陽性と陰性の相対的な可能性によって悪化します。 1型糖尿病の人々は通常、より広い範囲のグルコースレベルを有し、グルコースは通常よりも高く、多くの場合40〜500 mg / dl(2.2〜28 mmol / l)の範囲で、50または70のメーター読み取り値(2.8または3.9 mmol / l)は、通常の血糖降下症状を伴います。「真陽性」を表す読みについては不確実性がほとんどなく、「偽陽性」であれば害はほとんどありません。ただし、低血糖の無意識、低血糖関連自律神経障害(HAAF)、および低血糖に対する誤った対抗制御反応の発生率により、1型糖尿病患者では特に緊急性の高い低レベルでの高い信頼性が必要になります。病気の一般的な形態、2型糖尿病。

対照的に、糖尿病を患っていない人は定期的に低血糖症状を呈している可能性がありますが、偽陽性の真の割合がはるかに高い可能性もあり、メーターは低血糖の診断の基礎となるほど正確ではありません。重度の低血糖症(先天性高インスリン症など)のモニタリングには、絶食時の平均グルコースが70 mg / dl(3.9 mmol / l)を超えないようにするために、メーターが役立つ場合があります。