用于確定胰島素抗性的化驗和方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種在家里或床邊的檢測裝置，使用該裝置可以同時檢測血糖和胰島素的水平以及使用該裝置的方法。這樣的裝置和方法可以幫助糖尿病患者或者給藥者更好的管理胰島素的攝入和用藥，和監(jiān)測疾病的進展和治療。
【專利說明】用于確定胰島素抗性的化驗和方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于醫(yī)療診斷領域，更特別的屬于胰島素需求或胰島素抗性診斷領域，基 于主體全血樣品中胰島素和葡萄糖水平的實時檢測。

【背景技術】
[0002] 在2005-2008年，基于空腹血糖或血紅蛋白Ale水平，20歲或20歲以上的成年美 國人35%具有前期糖尿?。?5歲或65歲以上的成年人占50%)。這個百分數運用到2010 年的全美人口，估計有7900萬個20歲或20歲以上的成年美國人具有前期糖尿病。在調整 人口年齡和性別差異之后，被診斷患有糖尿病的人的平均醫(yī)療開支比那些未患有糖尿病的 人的開支高2. 3倍。因此能預防上述人群的真實的糖尿病發(fā)展是一個巨大的挑戰(zhàn)。
[0003] 此外，對于1型糖尿?。═1DM)患者，了解一個人的胰島素敏感性，何時何地需要 (胰島素），如今仍然很大程度上基于不準確的假設。這是由于麻煩和昂貴的胰島素試驗， 必須在實驗室中進行。餐前推注的胰島素量是使用家用血糖檢測儀測定實際血糖水平，扣 除前段時間估計出的胰島素敏感性或抗性而計算出的。然而這樣的胰島素敏感性因子根本 不能反映推注時或測定血糖時的實際的胰島素的敏感性。因此計算出的胰島素推注量（或 劑量）結果往往不準確，可能會導致非健康或危險的血糖水平。
[0004] 對2型糖尿?。═2DM)患者也一樣，實際上真實的胰島素敏感性不能依靠患者自己 進行計算，因為目前不能獲得血糖水平的實時數據。
[0005] 因此胰島素和葡萄糖水平組合是基本信息，不僅對1型和2型的糖尿病患者，也對 具有代謝綜合征和體重超標的患者，因為這些病理先于糖尿病發(fā)生，并常與胰島素抗性有 關。
[0006] 胰島素抗性是1/胰島素敏感度，實際上是胰島素敏感性的倒數。
[0007] 一般胰島素檢測被運往中心臨床實驗室，因為市場上沒有護理測試點（P0C測 試）。P0C和自我監(jiān)督市場沒有被開發(fā)。僅最近，出現了可能可以在POC/lay用戶友好的方 式下檢測并定量一滴樣品中皮摩爾數量的被分析物的技術。
[0008] 雖然當前有很多血糖檢測和傳感器適用于家庭使用，據我們所知，沒有報道血胰 島素檢測適用于家庭使用或作為點護理設備，也沒有在單個設備中與葡萄糖檢測結合。本 發(fā)明的目的在于克服這個需求。


【發(fā)明內容】

[0009] 本發(fā)明提供了主體血樣中葡萄糖和胰島素水平兩種檢測相結合的多種產品和方 法，并且同時計算血樣中胰島素抗性（IR)，胰島素敏感性（IS)或β_細胞功能。該產品被 視為家庭自檢或作為醫(yī)生的醫(yī)療點設備。
[0010] 為了獲得有效的胰島素抗性信息，何時何地需要，考慮到更好的保持超重患者中 的β -細胞功能（產生胰島素的細胞），從而有助于預防2型糖尿?。═2DM)。
[0011] 因此本發(fā)明提供了一種測定主體全血樣品中葡萄糖和胰島素兩種水平的裝置，包 括：
[0012] a)樣品接受部；
[0013] b)被分析物反應域b)包括
[0014] bl)測定上述樣品中血糖水平的第一傳感器，
[0015] b2)測定上述樣品中血液中胰島素水平的第二傳感器，
[0016] c) 一個控制裝置，能控制裝置并分析從生物傳感器系統(tǒng)獲得的數據，
[0017] d)用戶界面，向用戶顯示數據。
[0018] 在一個優(yōu)選的實施例中，上述第二傳感器b2)包括2個獨立的傳感器，一個用來測 定內源胰島素或其斷裂的C-肽片段，一個用來測定外源胰島素。外源胰島素可以是快速作 用或緩慢作用，優(yōu)選的快速作用和緩慢作用（或長期作用或基礎胰島素）能被裝置分開測 定。
[0019] 在另一個優(yōu)選的實施例中，上述的第二傳感器b2)包括2個獨立的傳感器，一個用 來檢測快速作用的胰島素，一個用來檢測緩慢作用的胰島素（長期作用或基礎胰島素）。
[0020] 在一個優(yōu)選的實施例中，被分析物反應域b)包括2個區(qū)塊，一個用來檢測血糖， 一個用來檢測血液中的胰島素，其中后者也包括不同的區(qū)塊，用來檢測不同類型的胰島素 (內源的，短期反應的，和/或長期反應的）。
[0021] 根據本發(fā)明的設備，在一個優(yōu)選的實施例中，葡萄糖和胰島素用單傳感器系統(tǒng)測 定，或用2個獨立傳感器系統(tǒng)分別檢測每一種被分析物。
[0022] 在一個優(yōu)選的實施例中，本發(fā)明該設備是一種家用檢測設備或醫(yī)療點設備。
[0023] 根據本發(fā)明的設備，在一個優(yōu)選的實施例中，上述胰島素傳感器是特異檢測長期 作用胰島素，短期作用胰島素，或兩種都測定，或特異檢測內生胰島素的斷裂的C肽。
[0024] 優(yōu)選的，上述第一傳感器是一種電化學或光學傳感器，和/或上述第二傳感器是 一種電化學或光學傳感器。優(yōu)選的，兩種傳感器都是電化學傳感器?；蛘撸瑑煞N傳感器是光 學傳感器。本發(fā)明設想也可以是光學/電化學相結合的傳感器。
[0025] 根據本發(fā)明的裝置的優(yōu)選實施例中，在小于1毫升的樣品中可以檢測葡萄糖和胰 島素兩種水平，優(yōu)選的小于〇. 5毫升，更優(yōu)選的小于100微升，最優(yōu)選的小于5微升全血。
[0026] 在一個優(yōu)選的實施例中，本發(fā)明的裝置對胰島素的敏感性為100皮摩爾，優(yōu)選的 為50皮摩爾，更優(yōu)選的為20皮摩爾或更少。
[0027] 在一個優(yōu)選的實施例中，根據本發(fā)明裝置對葡萄糖的敏感性為20微摩爾或更少。
[0028] 根據本發(fā)明的裝置的一個優(yōu)選的實施例中，基于從傳感器bl)和b2)獲得的信號， 控制器裝置計算主體的胰島素抗性，胰島素敏感性或β細胞功能。在優(yōu)選的實施例中，上 述計算結果用H0MA1-IR，H0MA2-IR，或Η0ΜΑ Β%公式計算，確定主體中胰島素抗性和β細 胞功能。
[0029] 根據本發(fā)明的裝置，在一個優(yōu)選的實施例中，用于檢測血糖的上述第一傳感器是 一種基于電化學或比色系統(tǒng)的葡萄糖氧化酶或脫氫酶。
[0030] 根據本發(fā)明的裝置的一個優(yōu)選的實施例中，上述用于檢測胰島素的第二傳感器是 一個電化學傳感器，測定由于底物與胰島素結合的酶反應導致的電荷或電流變化。這樣的 傳感器例子是，如選自如下組合包括：電化學免疫測定，酶-激活電化學檢測系統(tǒng)，酶聯免 疫電化學測定，酶-激活免疫電化學測定，和壓電或二-電免疫測定。
[0031] 在一個優(yōu)選的實施例中，上述電化學傳感器包括一個或多個電極或電極對，連接 到可以引導和測定上述每一個電極中的電荷或電流的裝置上。
[0032] 根據本發(fā)明的裝置的一個優(yōu)選的實施例，上述電化學傳感器包括一個或多個電極 或電極對，與能誘導和測定上述每一個電極，或電極間的電荷或電流的裝置連接。上述電荷 /電流裝置相連并被控制，并匯報給控制裝置或操作系統(tǒng)。
[0033] 在一個優(yōu)選的實施例中上述電極管是由導電材料制成的，這些導電材料優(yōu)選自如 下組合包括：碳、金、鉬、銀、氯化銀、銠、銥、釕，鈀，鋨，銅，以及它們的混合物。
[0034] 根據本發(fā)明的裝置的一個優(yōu)選的實施例中，所述電極是多孔可滲透電極，磁電極， 或碳納米管。
[0035] 在本發(fā)明的裝置中的一個優(yōu)選的實施方式中，所述的樣本接收部被包括由微孔薄 膜的支撐物、檢測試劑條或橫向流動試劑條，以上試劑條或薄膜是由以下材料組成：有機聚 合物，非有機聚合物，自然的織物或合成的織物，紙和陶。
[0036] 在本發(fā)明的裝置中的一個優(yōu)選的實施方式中，所述的檢測胰島素的第二傳感器為 光學傳感器，用來測量由于被分析物特異結合到傳感器上引起的顏色形成的變化、光的衍 射變化、光的散射變化，光的吸收變化或光的反射變化。
[0037] 優(yōu)選的，本發(fā)明的裝置中使用的光學或生物化學傳感器，使用免疫方法來聚集被 分析物質，并且在上述反應區(qū)域中另外包括誘導磁性的方式。可選的，上述的光學或生物 化學傳感器采用毛細作用來讓血液樣本流動穿過反應區(qū)域和/或去掉非結合的復合物，另 夕卜，包括吸收墊或產生毛細力的手段（例如，測試條本身）。任意的，帶有液體的孔，與所述 的反應區(qū)域連接，可以給予更好的沖洗步驟。
[0038] 在優(yōu)選的實施方式中，本發(fā)明的裝置中使用的電化學傳感器包括酶報告系統(tǒng)，這 些系統(tǒng)選自：葡萄糖氧化酶，葡萄糖脫氫酶，己糖激酶，乳酸氧化酶，膽固醇氧化酶，谷氨酸 酯氧化酶，辣根過氧化物酶，醇氧化酶，谷氨酸丙酮酸轉氨酶和谷氨酸草酰乙酸轉氨酶，辣 根過氧化物酶/對氨基苯酚（horseradish peroxidase/p-aminophenol)免疫分析，堿性磷 酸酶/1-萘基磷酸鹽免疫分析。可選的，帶有電子轉移中介的酶系統(tǒng)被使用。
[0039] 在優(yōu)選的實施方式中，本發(fā)明的裝置另外包括介紹用戶特定的數據的輸入到上述 控制器，例如測試的時間、最后一次進餐的時間，鍛煉后的時間等，優(yōu)選的輸入結構包括鍵 盤或者觸摸屏，或者其它用于把數據輸入到上述裝置的方式，例如無線連接或者電纜端口。 這些數據可以從PC，便攜式計算機，智能電話或者類似的設備中輸入。
[0040] 在一個優(yōu)選的方式中，該裝置另外包括與計算機、便攜式或移動處理裝置、或者智 能電話連接的連接器，從而讓使用者或者醫(yī)生等跟蹤他的狀態(tài)，胰島素的需求和β -細胞 的功能。所述的連接器可以通過電纜端口或無線進行連接。
[0041] 本發(fā)明進一步提供本發(fā)明前述所有實施例子中的裝置的用途，來測量II型糖尿 病，肥胖主體或者具有代謝綜合病癥主體中需要胰島素的量。
[0042] 本發(fā)明進一步提供本發(fā)明前述所有實施例子中的裝置的在測量I型糖尿病患者 需要胰島素的量中的用途。
[0043] 本發(fā)明提供本發(fā)明前述所有實施例子中的裝置在評估主體中產生胰島素的 β_細胞群的活性中的用途。
[0044] 本發(fā)明提供本發(fā)明前述所有實施例子中的裝置在決定或評估主體的治療，為了盡 可能長時間的保護內生β-細胞功能中的用途。
[0045] 本發(fā)明提供本發(fā)明前述所有實施例子中的裝置在來測量實時胰島素敏感性適應 胰島素對碳水化合物的比例中的用途。
[0046] 本發(fā)明提供本發(fā)明前述所有實施例子中的裝置在測量實時調整胰島素敏感性的 葡萄糖修正系數中的用途。
[0047] 本發(fā)明提供本發(fā)明前述所有實施例子中的裝置在測量實時胰島素敏感性適應胰 島素的基礎比率中的用途。
[0048] 本發(fā)明提供本發(fā)明前述所有實施例子中的裝置在測量II型糖尿病，肥胖主體或 者帶有代謝綜合病癥主體中胰島素抗性（IR)，和β-細胞功能中的用途。
[0049] 因此本發(fā)明提供的使用"適應胰島素對碳水化合物的比例的實時胰島素敏感性"， 和"實時調整胰島素敏感性的葡萄糖修正因子"的檢測裝置和方法可以更有效的計算胰島 素的量，從而有助于滿足主體對胰島素的需要的控制。
[0050] 本發(fā)明提供了確定I型糖尿病患者所需胰島素的量的方法，該方法包括以下步 驟：
[0051] -測量主體的血樣本中的葡萄糖水平，
[0052] -測量所述樣本中胰島素的水平，
[0053] -通過從測量的結合胰島素/葡萄糖水平計算胰島素敏感性（或抗性），并結合餐 前、禁食的血糖水平和下次進食的碳水化合物的數量，計算出主體需要胰島素的量。
[0054] 在一個優(yōu)選的方式中，所述的計算采用下列方式完成：
[0055] 1.患者的胰島素與碳水化合物的比率，來計算需要多少胰島素來吸收從下次進食 中增加的碳水化合物，
[0056] 2.患者的葡萄糖修正因子來計算需要多少胰島素來修正餐前或空腹的葡萄糖水 平。
[0057] 3.和在那個時間患者的胰島素的抗性。
[0058] 胰島素與碳水化合物的比率就是胰島素需要的數量是主體在下次食物中吸收的 15克碳水化合物，葡萄糖修正因子就是降低主體餐前葡萄糖的水平到目標范圍的需要的胰 島素的因子。
[0059] 本發(fā)明進一步提供用于診斷、預后、預測或者確定II型糖尿病、肥胖患者或者具 有代謝綜合征主體的疾病狀態(tài)的方法，該方法包括以下步驟：
[0060] -測量主體的血樣本中的葡萄糖水平，
[0061] -測量所述樣本中胰島素的水平，
[0062]-基于測量的胰島素和血糖水平，計算的胰島素敏抗性和β細胞的功能，優(yōu)選的 使用本發(fā)明前述的實施方式中的裝置來計算，
[0063]-基于胰島素抗性或β細胞的功能來確定患者的疾病狀態(tài)。有代表性的，胰島素 敏抗性的增加或β細胞的減少表示主體的疾病狀態(tài)的惡化。優(yōu)選的，所述的胰島素抗性是 使用H0MA1-IR or H0MA2-IR-測試計算出來的，β細胞的功能使用Η0ΜΑ-Β%測試。
[0064] 本發(fā)明另外還提供用于從主體群中篩查具有前期糖尿病或可能成為糖尿病患者 的方法，該方法包括下列步驟：
[0065]-確定主體的血樣本中的葡萄糖水平，
[0066]-確定所述主體的血樣中胰島素的水平，
[0067]-基于測量的血糖和胰島素水平計算的胰島素抗性和β細胞的功能，優(yōu)選的使用 本發(fā)明前述的實施方式中的裝置來計算，和
[0068]-基于胰島素抗性和β細胞的功能來確定主體是否具有前期糖尿病或變?yōu)樘悄?病的風險。
[0069] "適應胰島素對碳水化合物的比例的實時胰島素敏感性"為被校準的胰島素對碳 水化合物的比例，它是基于預設的胰島素敏感性（胰島素敏感性（IS)是醫(yī)生在例如開始治 療或者監(jiān)測時候計算出來的）和實時胰島素敏感性（胰島素敏感性（IS)是基于通過本發(fā) 明的裝置和方法檢測到的主體實際的胰島素和血糖水平而計算出來的）之間的差異。兩個 IS之間的比率產生一個校正值，該值可以用來計算更準確的"適應胰島素對碳水化合物的 比例的實時胰島素敏感性"。
[0070] 同樣的，"實時調整胰島素敏感性的葡萄糖修正因子"為被校準的葡萄糖校正因 子，基于預設的胰島素敏感性（胰島素敏感性（IS)是醫(yī)生在例如開始治療或者監(jiān)測時候計 算出來的）和實時胰島素敏感性（胰島素敏感性（IS)是基于通過本發(fā)明的裝置和方法檢 測到的主體實際的胰島素和血糖水平而計算出來）之間不同。兩IS之間的比率產生一個 校正值，該值可以用來計算更準確的"實時調整胰島素敏感性的葡萄糖修正因子"。
[0071] 因此本發(fā)明提供檢測裝置和方法，這些裝置和方法可以利用適應基礎量的胰島素 劑量的實時胰島素敏感性，更好地服務于有需要的患者的實際基礎胰島素的需要。
[0072] 因此本發(fā)明提供檢測裝置和方法，這些裝置和方法使用實時胰島素敏感性，為那 些胰島素注射者提供更好的胰島素應用。
[0073] 因此本發(fā)明提供檢測裝置和方法，這些裝置和方法可以用從血糖和血液中胰島素 水平獲得的β -細胞的功能，診斷患者以及對那些超重或代謝綜合征的患者進行監(jiān)測。
[0074] 本發(fā)明進步提供一種在主體中計算實時胰島素抗性、胰島素敏感性或者β -細胞 的功能的方法，該方法包括以下步驟：
[0075] -測量主體的血樣本中的葡萄糖水平，
[0076]-測量所述樣本中胰島素的水平，
[0077] -基于胰島素/葡萄糖水平的測量，使用本發(fā)明前述任何一個實施方式中的裝置 量計算的實時胰島素抗性、胰島素敏感性或者β_細胞的功能，優(yōu)選的，計算的方法使用 H0MAl-IR，H0MA2-IR，or HOMA Β%公式。
[0078] 本發(fā)明進步提供一種在I型糖尿病患者中確定需要胰島素量的方法，該方法包括 以下步驟：
[0079] -測量I型糖尿?。═1DM)患者的血樣本中的葡萄糖水平，
[0080] -測量所述樣本中胰島素的水平，和
[0081] -基于從胰島素/葡萄糖水平組合的測試而獲得的實時胰島素敏感性，同時結合 所述患者在空腹或餐前葡萄糖的水平以及在下一餐的碳水化合物的量，計算所述患者需要 的胰島素的量，優(yōu)選的，使用本發(fā)明上述任一實施方式中的裝置進行計算。
[0082] 優(yōu)選的，所述的計算通過以下方式之一來完成：
[0083]-患者的胰島素與碳水化合物的比率，來計算需要多少胰島素來吸收從下次進食 中的碳水化合物，
[0084] -患者的葡萄糖修正因子來計算需要多少胰島素來修正空腹或餐前的葡萄糖水 平。
[0085] -兩個值的計算來修正患者的實時胰島素抗性。
[0086] 本發(fā)明進步提供一種確定或診斷II型糖尿病患者，肥胖或者具有代謝綜合癥主 體的疾病狀態(tài)的方法，該方法包括以下步驟：
[0087]-測量主體的血樣本中的葡萄糖水平，
[0088]-測量主體的血樣本中的胰島素的水平，和
[0089]-基于測量的血糖和胰島素水平，計算胰島素抗性或者β -細胞的功能，優(yōu)選的， 使用本發(fā)明上述任一實施方式中的裝置進行計算，
[0090] -使用本發(fā)明上述任一實施方式中的裝置，基于計算的胰島素抗性或者β-細胞 的功能嗎，確定患者的疾病狀態(tài)。
[0091] 本發(fā)明進一步提供用于從主體群中篩查具有前期糖尿病或可能成為糖尿病患者 的方法，該方法包括如下步驟：
[0092] -測量主體的血樣本中的葡萄糖水平，
[0093] -測量所述樣本中胰島素的水平，
[0094]-使用本發(fā)明前述的實施方式中的裝置來計算實時胰島素抗性。優(yōu)選的，所述的計 算采用如下的!10嫩1-11?，!10嫩2-11?，〇1'!10嫩8%公式完成·
[0095] 本發(fā)明進一步提供了一個方法，該方法為主體的實際基礎胰島素需要提供了更好 的服務，該方法采用本發(fā)明前述的實施方式中的裝置，包括測定適應基礎胰島素比率的實 時胰島素敏感性的步驟。
[0096] 本發(fā)明進一步為胰島素注射使用者提供更好的胰島素劑量應用，包括采用本發(fā)明 前述的實施方式中的裝置來測量實時胰島素敏感性的步驟。
[0097] 本發(fā)明進一步提供了診斷和監(jiān)測那些具有超重或者代謝綜合癥的主體的方法，該 方法包括明確采用本發(fā)明前述的實施方式中的裝置，從計算出的主體中的血糖和胰島素水 平來計算β-細胞功能。
[0098] 測量血糖和胰島素可以在同樣的樣本中同時進行，或者也可以以一定的間隔一次 進行，例如1秒鐘或更多的間隔，5秒鐘，10秒鐘，15秒鐘，20秒鐘，25秒鐘，30秒鐘或更多， 1分鐘，2, 3, 4，或5分鐘，或者5分鐘或更多，10分鐘或者比10分鐘稍長的間隔。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0099] 本發(fā)明的一些具體實施例子為附圖所說明，但是這些說明僅僅是起到如何實施本 發(fā)明的具體說明，但并不是對發(fā)明起到限制作用。
[0100] 圖1 :本發(fā)明的檢測裝置的藝術造型。裝置（1)包括帶有使用界面（3)的殼體（2)， 該界面可以顯示，例如測量的血糖或胰島素的水平，和計算的值，例如胰島素的抗性、胰島 素的敏感性或者β_細胞功能，和讓使用者處理恢復數據的鍵盤（4)，例如讓使用者輸入一 些特異的數據到裝置中去，檢測試劑條（5)可以被插入到裝置中，例如帶有試劑和血液樣 本的試劑條。
[0101] 圖2 :檢測如何為II型糖尿病患者，肥胖或者具有代謝綜合癥的主體的工作的流 程圖。血樣本被施加到測試條上，該測試條被插入到檢測裝置。該檢測裝置測量所述樣本 中的血糖和胰島素，使用HOMA-IR公式計算胰島素抗性，和/或者使用HOMA-B%公式計算 β_細胞功能。結果可以顯示給使用者（患者或者健康管理者），他們存儲該值為了將來作 參考，例如在鍛煉前或后來比較胰島素抗性和或者β -細胞功能，或者監(jiān)測疾病的發(fā)展，和 /或治療的作用。用戶還可以與設備進行互作，例如輸入測量的日期和時間。
[0102] 圖3 :檢測如何為I型糖尿病患者的工作的流程圖。血樣本被施加到測試條上，該 測試條被放置到檢測裝置中。該檢測裝置測量所述樣本中的血糖和胰島素，用H0MA-IR公 式計算胰島素敏感性（1/胰島素抗性）。用戶可以與裝置互作來輸入要被消化的膳食中的 碳水化合物數量和用戶想要達到的目標葡萄糖水平。然后該裝置可以計算適應葡萄糖校正 因子的實時胰島素和適合胰島素與碳水化合物比例的實時胰島素。裝置合計所需的胰島素 數量為要消化膳食中的糖類，并降低空腹血糖水平到靶標水平。用戶也能與裝置互作如輸 入測量的日期和時間。
[0103] 詳細說明
[0104] 在本發(fā)明出，除非特別指明，單數形式的"一個"，"一"或者"這個"包括單數和復 數。
[0105] 術語"包括"，"包含"和"由......組成"與這些術語"包括"，"包含"或者"含有" 為同一個意思，是包含或開放的術語而不是排除另外的，非引用的元件，部件或者方法的意 思。這些術語也包括"由......組成"和"實質由......組成"。
[0106] 用數字表示的范圍包括所有的數字和在范圍內的任何數字，也包括引用的兩個端 點值。
[0107] 當指示測量的值的時候，例如水平，數量，一個參數，一是時間期限或者相似的情 況的時候，術語"大約"在這里意味著包括特殊的值的上下變化的值，特別的是正負+/-10% 或者更少的變化，優(yōu)選的是上下+/-5%或者更少的變化，更優(yōu)選的是上下+/-1%或者更少 的變化，優(yōu)選的是上下+/_〇. 1 %或者更少的變化，或者少于特定的值或者從特定的值的變 化，在該的范圍內變化的值也屬于本發(fā)明的記載的范圍。容易理解，修正的"大約"的值也 是只該值的本身是特定的，優(yōu)選的，是公開的。
[0108] 術語"一個或多個"，例如群組成員中的一個或多個成員，也清楚的指本身，或者進 一步擴大的示例，該術語包括特別提及的所述成員中的任何一個，或任何兩個或兩個以上 或者甚至整個成員的所述成員，例如任何彡3,彡4,彡5,彡6或彡7等等。
[0109] 在本發(fā)明說明書引用的所有文件都全部作為本發(fā)明的參考。
[0110] 除非另有指明，本發(fā)明所使用的所有術語，包括技術和科技術語，具有本領域普通 一般技術理解的普通意思。通過進一步的指導方法，術語定義可以包含更好地理解本發(fā)明 的教導。
[0111] 本發(fā)明描述的方法和裝置也可以用來補充分析其他的生物標記物質，這些標記 物質被用來診斷、預測或預后和或監(jiān)測本發(fā)明描述的疾病和狀態(tài)。借助一個例子，但并受 限制，用來評估β -細胞的功能和胰島素抗性的生物標記可以包括例如VMAT2,它可以作 為β -細胞聚集的指示物，自由脂肪酸水平（FFA' s)，和磁性納米粒子擴散技術（參見 Martz，L.SciBX3(48) ;doi:10.1038/scibx.2010.1433)也可以用于評估在 T1DM,或 T2DM 主體中的剩余β_細胞活性的活性。這些方法也可以與本發(fā)明描述的裝置和方法的測量值 的組合應用。
[0112] 術語"預知"或者"預報"，"診斷"或者"診療"和"預后"或者"預言"在藥物學和臨 床學領域是常見的容易被人理解的。這也可以理解，在一個給定的疾病和狀況下，短語"一 種預知，診斷和/或預后的方法"也可以與這些短語互換使用，例如一種所述疾病或狀況的 "預知，診斷和/或預后的方法"或者"一種確定（確認或建立）所述疾病或狀況的預知，診 斷和/或預后的方法"或者類似的短語。
[0113] 術語"診斷"或者"診斷的"一般是指基于對主體的癥狀和一些信號和或多種診斷 程序的結果，獲得主體的疾病或狀況的一種識別、確定或得出結論的一種過程和行為（例 如，了解一個或多個診斷疾病或狀態(tài)的生物標記物質的存在、缺失和或數量來確定疾病是 否存在或健康狀況如何）。在這里，主體中某種疾病或狀況的"診斷"在這里是特指這些具 有如此的疾病主體被診斷為具有如此的疾病。主體中不具有某種疾病或狀況的"診斷"在 這里是特指這些不具有如此的疾病主體被診斷為不具有如此的疾病。盡管一個或多個慣常 的癥狀或信號顯示出來，但是主體可能被診斷為不具有如此的疾病。
[0114] 術語"預言"或"預后"通常的意思是指對某種疾病或狀況的發(fā)展的一種估計或預 期以及恢復的前景進行判斷（例如，對恢復的可能性。持續(xù)的時間，和或程度）。對于疾病或 狀況的一個好的預后通常包括從疾病或狀況中獲得滿意的部分或者完全恢復，優(yōu)選的在一 定可接受的時間內獲得以上的結果。對于疾病或狀況的一個好的預后更普通的意思是指， 對于某種疾病或狀況不會更惡化或加重的預期，優(yōu)選的在一定可接受的時間不會加重或惡 化。對于疾病或狀況的一個不好的預后更普通的意思是指，對于某種疾病或狀況達不到一 定標準的恢復和或不令人滿意的緩慢恢復，或者實質上沒有恢復，或者甚至更加惡化或加 重的預期。
[0115] 沒有特別的指明或者進一步的限制，"預言"或"預后"通常是指對主體沒有（本來 就不存在）的某種疾病或狀況進行提前的宣布，指示或者預測。例如，某種疾病或狀況的預 言可以表示，例如在某段時間后或某個年齡，主體具有或發(fā)展為某種疾病或狀況的可能性、 機會或者風險。所說的可能性，概率，風險尤其可以作為絕對的值，范圍或者統(tǒng)計數據被指 示，或者相對與合適的對照主體或者主體群被指示（例如，相對于普通的，正常的或者健康 的主體或者健康的人群）。因此，某個主體可能發(fā)展為某種疾病或狀況的可能性，概率，風 險，相對于對照主體或者主體群被指示為增加或減少，或者成倍的增加或成倍的減少。在 這里對主體中某種疾病或狀況的術語"預言"可以特別是指主體具有"肯定"的預測，例如 該主體正在具有這樣（例如該風險是顯著的增加，通過對照主體或主體群之間的比較）的 風險。對主體中不具有某種疾病或狀況的"預言"可以特別是指主體具有"否定"某種的預 測，例如，該主體正在不具有如此疾病的風險（例如該風險不是顯著的增加，通過對照主體 或主題群之間的比較）。
[0116] 術語"數量"，"總數"和"水平"在本領域是相同的并通常是易被人理解的。這些 術語在這里可以特別指樣本中某種被分析物或分子的絕對數量，或者樣本中某種被分析物 質或分子的相對數量，例如，例如相對于另一個值，例如相對于這里所述的參考值，或者相 對于表示生物標記物的基礎表達量的一個變化范圍值。這些值或者范圍可以從單個患者或 一群患者中獲得。
[0117] 樣本中被分析物質或者分子的絕對數量可以有利地作為重量或者摩爾數目表示， 或者更普遍的作為濃度來表示，例如每毫升的重量或者每毫升的摩爾數量。
[0118] 樣本中被分析物質或者分子的相對數量，相對于另一個值，例如相對于這里所述 的參考值，可以以增加，減少、或者成倍地的增加或者成倍地減少有利地被表達出來。對第 一和第二參數（例如第一和第二數量）進行相對的比較但沒有必要首選測定第一和第二參 數的絕對值。例如，一個測量方法可以對第一和第二參數產生可計量地讀數（例如，信號 的強度），其中，所述的讀數為所述參數的值的一個函數，同時，其中，上述讀數可以直接與 第一參數相比第二參數的相對值進行比較，而不需要先把相應的參數值轉化為絕對的讀數 值。
[0119] 在這里，術語"實時"是指胰島素-抗性為最近測試的，例如大約在最近24, 12,或 者6小時內，或者是在準備藥劑注射的時刻測定的胰島素抗性。實際上，即指血糖和胰島素 水平基本上同一個時間被測定，從而成為一個實時的胰島素抗性或胰島素敏感性，而不是 基于在幾周或幾個月前在某個醫(yī)生辦公室測得的胰島素值。測量血糖和胰島素可以在同一 個樣本里同時完成，也可以在基本相同的時間內完成，例如具有1或幾秒鐘的間隔內測定， 5秒，10秒，15秒，20秒，25秒，30秒或者更長的時間間隔，1分鐘，2, 3, 4,或5分鐘，或 者更長，10分鐘或稍微大于10分鐘的間隔。
[0120] 術語"胰島素"在這里包括所有可以檢測的形式和胰島素片段，并且能夠被主體 (內生）產生，或者通過外部可被控制。
[0121] 在胰腺的朗格漢斯（Langerhans)胰島中的β細胞中，胰島素最初作為單個分子 被產生，稱之為前胰島素原，由110個氨基酸組成。經過內質網后，通過酶的作用，24個氨基 酸（信號肽）從肽鏈的一端被去除，從而產生了胰島素前體，該前體折疊和結合，大概產生 胰島素分子的最終結構。進入囊泡從高爾基體出芽。在這中間部分，33個氨基酸的"C"鏈 或者"C"端在激素轉移酶1和2的作用下被移除，從而轉化為具有2個鏈的最終的結構，A 和B，同時，2個氨基酸被另外一種羧酶E移除。最終的胰島素的三維結構通過二硫鍵的形 成進一步穩(wěn)定。這些在硫基團（-SH)和半胱氨酸殘基（CYS上的）之間形成。具有6個半 胱氨酸，所以3個二硫化物鍵被形成：2個鍵在A和B鏈之間形成的，一個在A鏈內部形成。
[0122] 因此，在血液中的C肽反映了主體體內產生總的胰島素的量。這與在血液中成熟 的胰島素相反，因為它首先通過肝臟，在肝臟里，大部分被不同的方式代謝掉。內生胰島素 的外圍血液（例如在前臂和手指上）的水平不能準確地反映 β-細胞的活性。C肽只是被 腎臟從血液中去除，沒有被肝臟利用和降解。所以，相對外圍血液中的胰島素，外圍血液中 的C肽能夠更好的反應β-細胞的活性。
[0123] 除了內生的胰島素外，胰島素的斷裂C端肽部分以及在某些患者類型中的外源可 執(zhí)行胰島素也是可檢測的胰島素類型。胰島素因此可用普通的抗體或者他們的混合物進行 檢測，這可以測量患者血液中全部數量的胰島素（例如外源和內源）?？蛇x的，特異測量血 液中的C端肽可以反映患者實際的內源胰島素的含量，因此反應β-細胞的活性。外源胰 島素可以通過下面的主要三種形式被控制 ：
[0124] 1.出現在血液中的人類的胰島素，但是與內源胰島素不能區(qū)分，
[0125] 2.被重組改良的胰島素可以用針對改良的氨基酸的特異的抗體進行區(qū)分識別。一 種這種樣的重組胰島素中就是一個額外的短期和快速的工作胰島素，例如：Humalog(Lispr 〇)，NovoLog(Aspart)，Apidra(Glulisine)〇
[0126] 3.另外一個重組形式的胰島素就是長期工作的胰島素：Lantus(Glargine)， Levemir(Detemir).
[0127] 任何上述重組的胰島素都可以用到某個患者中?？梢杂脝我坏钠胀贵w對來檢測 多有類型的胰島素，或者可以分別來檢測長或短其功能的胰島素，這取決于主體的疾病狀 態(tài)和疾病的程度。一些例子如：
[0128] - "快速起效的胰島素"或者"快速功能的胰島素"具有大約1小時的峰值時間，并 且持續(xù)3-5小時。這些類型的胰島素主要直接用在飯前。
[0129] 短效的胰島素"在30分鐘內開始降低血糖，所以需要在飯前半小時服用。具有 大約4小時的峰值時間，并且持續(xù)大約6小時。
[0130] 中效胰島素"中添加了魚鏡或者鋅來延緩他們的作用。這種人的胰島素在注射 后大約90分鐘開始表現出效果，具有4-12小時的峰值，可以持續(xù)16-24小時。
[0131] 混合胰島素"就是快速起效的胰島素，慢慢起效的胰島素，中效胰島素中的兩者 或者三種的一種混合。這樣的好處就是兩種胰島素可以在一次注射中施加。當出現30/70 的時候，它表示30%的為短效的胰島素，70%的是中效胰島素的混合。
[0132] - "長效胰島素"，市場上目前有兩種長效胰島素：LantuS(Glargine)-它沒有 高峰期，因為它不斷地工作時，在一個相對恒定的速率釋放到你的血液。（24小時）和 Levemir (Detemir) -它具有相對的平穩(wěn)的作用，可以持續(xù)24小時，在一天中可以施加1-2 次。
[0133] 下表列列舉出一些目前可以治療糖尿病的胰島素，但是這些并不局限于此，這些 胰島素可以用本發(fā)明的裝置和方法檢測和測量。
[0134]

【權利要求】
1. 用于測量主體全血樣本中的葡萄糖和胰島素的裝置，包括： a) 樣本接收部； b) 被分析物質反應區(qū)域包括： bl)用于檢測所述樣本中血糖的第一電化學或光學傳感器， b2)用于檢測所述樣本中胰島素的第二電化學或光學傳感器； c) 一個控制該裝置的操作和分析從傳感器系統(tǒng)獲得數據的控制器裝置。 d) 用戶界面，顯示所述的數據給使用者。
2. 根據權利要求1所述的裝置，其中，該控制器裝置基于從傳感器bl)和b2)獲得的信 號計算主體的胰島素抗性，胰島素敏感性和/或β細胞的功能。
3. 根據權利要求2所述的裝置，其中，所述計算的完成是使用H0MA1-IR，H0MA2-IR，或 者HOMA 公式來確定主體中胰島素的抵抗和β細胞的功能。
4. 根據權利要求1-3之一所述的裝置，其中，所述的測試葡萄糖和胰島素的水平在少 于1毫升的樣品量中測量，優(yōu)選的少于〇. 5毫升，更優(yōu)選的少于100微升，最優(yōu)選的是少于 5微升的全血。
5. 根據權利要求1-4之一所述的裝置，其中，對于胰島素，具有l(wèi)OOpmol/1的靈敏度，優(yōu) 選的具有50pmol/l的靈敏度，更優(yōu)選的具有20pmol/l的靈敏度，對于血糖，具有20mmol/l 或更少的靈明度。
6. 根據權利要求1-5之一所述的裝置，其中，所述的用于檢測血糖的第一傳感器為基 于電化學或者基于比色法系統(tǒng)的葡萄糖氧化酶或葡萄糖脫氫酶。
7. 根據權利要求1-6之一所述的裝置，其中，用于檢測胰島素的第二傳感器為電化學 傳感器，測量由于酶與結合胰島素的底物之間的反應而引起的電荷或電流的改變。
8. 根據權利要求7所述的裝置，其中，所述的傳感器從下列所述的群中選擇：電化學免 疫分析，酶激活電化學檢測系統(tǒng)，酶聯免疫電化學分析，酶激活免疫磁珠電化學分析和，壓 電或二電免疫分析。
9. 根據權利要求7-8之一所述的裝置，其中，所述的電化學傳感器包括一個或多個電 極或者電極對，這些電極與可以誘導和測量任意一個所述電極中的電荷或電流的裝置連 接。
10. 根據權利要求7-9之一所述的裝置，其中，所述的電極由導電材料制作，這些導電 材料選自于下列材料：碳，金，鉬金，銀，鹵化銀，銠，銥，釕，鈀，鋨，銅，和他們的混合物。
11. 根據權利要求7-10之一所述的裝置，其中，所述的電極為多孔滲水電極，磁性電極 或碳納米管電極。
12. 根據權利要求7-6之一所述的裝置，其中，所述的用于測量胰島素的第二傳感器為 光學傳感器，測量通過被分析物質的特異結合到傳感器引起的顏色，光的衍射，光的散射， 光的吸收，或者光的反射的變化。
13. 根據權利要求1-12之一所述的裝置，其中，所述的傳感器使用免疫磁性在反應區(qū) 域集中被分析物質，和另外包括用來在所述的反應區(qū)域誘導磁性的功能。
14. 根據權利要求1-12之一所述的裝置，其中，所述的傳感器使用毛細作用來讓血液 樣本流動并穿過反應區(qū)域和/或消除一些非結合的復合物，另外包括吸收墊或者毛細流誘 導工具，和可選的包括與反應區(qū)域連接的帶有流體的池。
15. 根據權利要求7-11，13和14Z-所述的裝置，其中，所述的電化學傳感器包括酶報 告系統(tǒng)，該系統(tǒng)選自于以下系統(tǒng)：葡萄糖氧化酶，葡萄糖脫氫酶，己糖激酶，乳酸氧化酶，膽 固醇氧化酶，谷氨酸氧化酶，辣根過氧化物酶，酒精氧化酶，谷氨酸丙酮酸轉氨酶，和谷氨酸 草酰乙酸鹽轉氨酶，辣根過氧化物酶/對氨基苯酚免疫分析，堿性磷酸酶/1-萘基磷酸鹽免 疫分析。
16. 根據權利要求7-11，13-15之一所述的裝置，其中，所述的電化學傳感器另外包括 與電子轉移媒介結合的酶。
17. 根據權利要求1-16之一所述的裝置，其中，另外包括一個用于使用者輸入特殊數 據的到控制器的組件，這些特殊數據選自于：測試的時間和或日期，上次進餐的時間，前次 攝入胰島素的時間和數量，運動后的時間，下次進食的碳水化合物種類等，優(yōu)選的包括鍵盤 或觸摸屏。
18. 根據權利要求1-17之一所述的裝置，其中，另外包括與計算機，便攜式或可移動的 處理裝置，或移動電話連接的連接器，從而讓使用者或者藥物管理者來跟蹤他的狀態(tài)，胰島 素的需要和β細胞的功能。
19. 根據權利要求1-18之一所述的裝置，其中，所述的裝置為家庭檢測裝置或床邊檢 測裝置。
20. 根據權利要求1-19之一所述的裝置，其中，所述的胰島素傳感器為特異測量長效 胰島素，短效胰島素或，兩個都測定，或者特異測量從內源胰島素解鏈的C肽，胰島素原或 者任何形式的胰島素的類似物。
21. 根據權利要求1-20之一所述的裝置，其中，所述的樣品接收部包括微孔薄膜，該微 孔薄膜選自于下列材料之一：有機聚合物，非有機聚合物，自然織物，或者人造織物，紙和陶 瓷
22. 權利要求1-21之一所述的裝置在檢測II型糖尿病患者，肥胖患者或者具有代謝綜 合癥的主體中的需要胰島素的量中的用途。
23. 權利要求1-21之一所述的裝置在檢測I型糖尿病患者需要胰島素的量中的用途。
24. 權利要求1-21之一所述的裝置在評估產生胰島素的β細胞活性中的用途。
25. 權利要求1-21之一所述的裝置在確定或評估帶有目的性的盡可能保護內生β細 胞活性中的主體的治療效果的用途。
26. 權利要求1-21之一所述的裝置在測量適應胰島素碳水化合物比例的實時胰島素 敏感性中的用途。
27. 權利要求1-21之一所述的裝置在測量適應葡萄糖校正因子的實時胰島素敏感性 中的用途。
28. 權利要求1-21之一所述的裝置在測量適應基礎比例胰島素的實時胰島素敏感性 中的用途。
29. -種計算主體實時胰島素抗性的方法，包括如下步驟： -測量主體的血液樣本中的葡萄糖水平； -測量主體中血液樣本中的胰島素的水平；和 -基于采用權利要求1-21之一所述的裝置測量的胰島素和葡萄糖的水平，計算實時胰 島素抗性，胰島素敏感性或β細胞的功能。
30. 根據權利要求29所述的萬法，其中所述的計算是使用0MA1-IR，H0MA2-IR，或者 HOMA B%，公式來完成的。
31. -種計算I型糖尿病患者中需要胰島素量的方法，包括如下步驟： -測量I型糖尿病血液樣本中的葡萄糖水平； -測量所述血液樣本中的胰島素的水平；和 -基于從組合的胰島素/葡萄糖水平的測量，并結合空腹或進食前患者的葡萄糖水平 和下次進食的碳水化合物的數量獲得的實時胰島素敏感性計算所述患者需要的胰島素的 量，優(yōu)選的采用權利要求1-21之一所述的裝置來測量所述組合的胰島素/葡萄糖的水平。
32. 根據權利要求31所述的方法，其中，所述的計算使用下列方法來完成： -使用該患者的胰島素碳水化合物比率，來計算需要多少胰島素來吸收來源下次食物 的碳水化合物， -使用該患者的葡萄糖校正因子來計算需要多少胰島素來校正空腹或者進食前葡萄糖 水平，這兩個值被校正為患者的實時胰島素抗性。
33. -種診斷或確定II型糖尿病患者，肥胖主體，具有前驅糖尿病的主體或者具有代 謝綜合癥主體的疾病狀態(tài)的方法，包括如下步驟： -測量主體血液樣本中的葡萄糖水平； -測量所述血液樣本中的胰島素的水平；和 -基于胰島素和葡萄糖水平計算胰島素抗性或者β細胞功能，優(yōu)選的，采用本發(fā)明任 何實施例子中的裝置進行胰島素和葡萄糖水平的測量； -使用權利要求1-21之一所述的裝置，并基于胰島素抗性或者β細胞功能來確定主體 的狀態(tài)。
34. -種用于篩查將會成為前驅糖尿病主體人群或者具有發(fā)展為糖尿病風險的主體人 群的方法，包括如下步驟： -測量主體血液樣本中的葡萄糖水平； -測量所述血液樣本中的胰島素的水平；和 -使用權利要求1-21之一所述的裝置來計算實時胰島素抗性或者β細胞的功能。
35. 根據權利要求33或34所述的方法，其中所述的計算是使用0MA1-IR，H0MA2-IR，或 者H0MAB%公式來完成的。
36. -種更好服務于主體基礎胰島素水平需求的方法，包括使用權利要求1-21之一所 述的裝置來測量適應基礎胰島素比率的實時胰島素敏感性。
37. -種更好服務于胰島素泵使用者更好控制胰島素劑量的方法，包括使用權利要求 1-21之一所述的裝置來測量實時胰島素敏感性。
38. -種診斷主體和檢測具有超重或者代謝綜合癥主體的方法，包括從血糖和血液中 胰島素的水平計算獲得的主體的β細胞的功能，使用權利要求1-21之一所述的裝置來進 行所述血糖和血液中胰島素水平的測量。
【文檔編號】C12Q1/00GK104067131SQ201280068214
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2012年2月10日 優(yōu)先權日:2012年2月10日
【發(fā)明者】皮特·馬瑞曼 申請人:美艾利爾瑞士公司