用于确定胰岛素抗性的化验和方法
阅读：86发布：2023-03-04
专利汇可以提供用于确定胰岛素抗性的化验和方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供一种在家里或床边的检测装置，使用该装置可以同时检测血糖和胰岛素的 水 平以及使用该装置的方法。这样的装置和方法可以帮助糖尿病患者或者 给药 者更好的管理胰岛素的摄入和用药，和监测 疾病 的进展和 治疗 。，下面是用于确定胰岛素抗性的化验和方法专利的具体信息内容。
1.用于测量主体全血样本中的葡萄糖和胰岛素的装置，包括：
a)样本接收部；
b)被分析物质反应区域包括：
b1)用于检测所述样本中血糖的第一电化学或光学传感器，
b2)用于检测所述样本中胰岛素的第二电化学或光学传感器；
c)一个控制该装置的操作和分析从传感器系统获得数据的控制器装置。
d)用户界面，显示所述的数据给使用者。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，该控制器装置基于从传感器b1)和b2)获得的信号计算主体的胰岛素抗性，胰岛素敏感性和或β细胞的功能。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述计算的完成是使用稳态模型1评估胰岛素抗性(HOMA1-IR),稳态模型2评估胰岛素抗性(HOMA2-IR)，格特指数(Gutt index),阿维尼翁指数(Avignon Index),斯塔莫指数(Stumvoll Index),松田指数(Matsuda Index),或者胰岛素分泌指数(HOMA B％),或者口服葡萄糖敏感指数来确定主体中胰岛素的抗性和β细胞的功能。
4.根据权利要求1-3之一所述的装置，其中，所述的测试葡萄糖和胰岛素的水平在少于1毫升的样品量中测量，优选的少于0.5毫升，更优选的少于100微升，最优选的是少于
5微升的全血。
5.根据权利要求1-4之一所述的装置，其中，对于胰岛素，具有100pmol/l的灵敏度，优选的具有50pmol/l的灵敏度，更优选的具有20pmol/l的灵敏度，对于血糖，具有20mmol/l或更少的灵明度。
6.根据权利要求1-5之一所述的装置，其中，所述的用于检测血糖的第一传感器为基于电化学或者比色法系统的葡萄糖氧化酶或葡萄糖脱氢酶。
7.根据权利要求1-6之一所述的装置，其中，用于检测胰岛素的第二传感器为电化学传感器，测量由于酶与结合胰岛素的底物之间的反应而引起的电荷或电流的改变。
8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述的传感器从下列所述的群中中选择：电化学免疫分析，酶激活电化学检测系统，酶联免疫电化学分析，酶激活免疫磁珠电化学分析和，压电或二电免疫分析。
9.根据权利要求7-8之一所述的装置，其中，所述的电化学传感器包括一个或多个电极或者电极对，这些电极与可以诱导和测量任意一个所述电极中的电荷或电流的装置连接。
10.根据权利要求7-9之一所述的装置，其中，所述的电极由导电材料制作，这些导电材料选自于下列材料：碳，金，铂金，银，卤化银，铑，铱，钌，钯，锇，铜，和他们的混合物。
11.根据权利要求7-10之一所述的装置，其中，所述的电极为多孔渗水电极，磁性电极或碳纳米管电极。
12.根据权利要求1-6之一所述的装置，其中，所述的用于测量胰岛素的第二传感器为光学传感器，测量通过被分析物质的特异结合到传感器引起的颜色，光的衍射，光的散射，光的吸收，或者光的反射的变化。
13.根据权利要求1-12之一所述的装置，其中，所述的传感器使用免疫磁性在反应区域集中被分析物质，和另外包括用来在所述的反应区域诱导磁性的功能。
14.根据权利要求1-12之一所述的装置，其中，所述的传感器使用毛细作用来让血液样本流动并穿过反应区域和/或消除一些非结合的复合物，另外包括吸收垫或者毛细流诱导工具，和可选的包括与反应区域连接的带有流体的池。
15.根据权利要求7-11，13和14之一所述的装置，其中，所述的电化学传感器包括酶报告系统，该系统选自于以下系统：葡萄糖氧化酶，葡萄糖脱氢酶，己糖激酶，乳酸氧化酶，胆固醇氧化酶，谷氨酸氧化酶，辣根过氧化物酶，酒精氧化酶，谷氨酸丙酮酸转氨酶，和谷氨酸草酰乙酸盐转氨酶，辣根过氧化物酶/对氨基苯酚免疫分析，碱性磷酸酶/1-萘基磷酸盐免疫分析。
16.根据权利要求7-11，13-15之一所述的装置，其中，所述的电化学传感器另外包括与电子转移媒介结合的酶。
17.根据权利要求7-11，13-16之一所述的装置，其中，所述的第二传感器为酶联免疫磁性电化学分析，包括：与胰岛素特异抗体结合的电子释放酶系统和与磁珠结合的第二胰岛素特异结合抗体。
18.根据权利要求17所述的装置，其中，一旦接触到底物，电子被所述的酶形成和通过所述的酶激活的电流被测试。
19.根据权利要求17或18所述的装置，其中，所述的磁铁被用来捕获走胰岛素结合的酶复合物，和其中初始存在的电流的减少与样本中胰岛素的存在的数量成比例。
20.根据权利要求17-19之一所述的装置，其中，所述的酶释放电子系统为葡萄糖氧化酶。
21.根据权利要求20所述的装置，其中，另外的电子转移媒介被用于作为铁氰化物离子。
22.根据权利要求1-21之一所述的装置，其中，另外包括一个用于使用者输入特殊数据的到控制器的组件，这些特殊数据选自于：测试的时间和或日期，上次进餐的时间，前次摄入胰岛素的时间和数量，运动后的时间，下次进食的碳水化合物种类等，优选的包括键盘或触摸屏。
23.根据权利要求1-22之一所述的装置，其中，另外包括与计算机，便携式或可移动的处理装置，或移动电话连接的连接器，从而让使用者或者药物管理者来跟踪他的状态，胰岛素的需要和β细胞的功能。
24.根据权利要求1-23之一所述的装置，其中，所述的装置为家庭检测装置或床边检测装置。
25.根据权利要求1-24之一所述的装置，其中，所述的胰岛素传感器为特异测量长效胰岛素，短效胰岛素或，两个都测定，或者特异测量从内源胰岛素解链的C肽，胰岛素原或者任何形式的胰岛素的类似物。
26.根据权利要求1-25之一所述的装置，其中，所述的样品接收部件包括微孔薄膜，该微孔薄膜选自于下列材料之一：有机聚合物，非有机聚合物，自然织物，或者人造织物，纸和陶瓷
27.权利要求1-26之一所述的装置在检测II型糖尿病患者，肥胖患者或者具有代谢综合症的主体中的需要胰岛素的量中的用途。
28.权利要求1-27之一所述的装置在检测I型糖尿病患者需要胰岛素的量中的用途。
29.权利要求1-28之一所述的装置在评估产生胰岛素的β细胞活性中的用途。
30.权利要求1-29之一所述的装置在确定或评估带有目的性的尽可能保护内生β细胞活性中的主体的治疗效果的用途。
31.权利要求1-30之一所述的装置在测量适应胰岛素碳水化合物比例的实时胰岛素敏感性中的用途。
32.权利要求1-31之一所述的装置在测量适应葡萄糖校正因子的实时胰岛素敏感性中的用途。
33.权利要求1-32之一所述的装置在测量适应基础比例胰岛素的实时胰岛素敏感性中的用途。
34.权利要求1-33之一所述的装置在基于前次注射胰岛素的量，注射的时间和在该时间测量胰岛素的浓度下在一个给定时间上测量胰岛素载量中的用途。
35.一种计算主体中β细胞功能或者实施胰岛素抗性的方法，包括如下步骤：
-测量主体的血液样本中的葡萄糖水平；
-测量主体中血液样本中的胰岛素的水平；和
-基于采用权利要求1-33之一所述的装置测量的胰岛素和葡萄糖的水平，计算实时胰岛素抗性，胰岛素敏感性或β细胞的功能。
36.根据权利要求35所述的方法，其中所述的计算是使用稳态模型1评估胰岛素抗性(HOMA1-IR),稳态模型2评估胰岛素抗性(HOMA2-IR)，格特指数(Gutt index),阿维尼翁指数(Avignon Index),斯塔莫指数(Stumvoll Index),松田指数(Matsuda Index),或者胰岛素分泌指数(HOMA B％),或者口服葡萄糖敏感指数等公式来完成的。
37.一种计算I型糖尿病患者中需要胰岛素量的方法，包括如下步骤：
-测量I型糖尿病(T1DM)血液样本中的葡萄糖水平；
-测量所述血液样本中的胰岛素的水平；和
-基于从组合的胰岛素/葡萄糖水平的测量，并结合空腹或进食前患者的葡萄糖水平和下次进食的碳水化合物的数量获得的实时胰岛素敏感性计算所述患者需要的胰岛素的量，优选的采用权利要求1-33之一所述的装置来测量所述组合的胰岛素/葡萄糖的水平。
38.根据权利要求37所述的方法，其中所述的计算使用下列方法来完成：
-使用该患者的胰岛素碳水化合物比率，来计算需要多少胰岛素来吸收来源下次食物的碳水化合物，
-使用该患者的葡萄糖校正因子来计算需要多少胰岛素来校正空腹或者进食前葡萄糖水平，这两个值被校正为患者的实时胰岛素抗性。
39.一种确定糖尿病患者中载量胰岛素量的方法，包括如下步骤：
-测量所述患者血液样本中的葡萄糖水平；
-测量所述血液样本中的胰岛素的水平；和
-基于前次注射胰岛素的量，前次注射胰岛素的时间和再测量载量胰岛素水平时测量的胰岛素水平来继续啊在给定时间上的载量胰岛素(IBO)的量。
40.一种计算I型糖尿病患者中需要胰岛素量的方法，包括如下步骤：
-测量I型糖尿病(T1DM)患者血液样本中的葡萄糖水平；
-测量所述血液样本中的胰岛素的水平；和
-基于从组合的胰岛素/葡萄糖水平的测量，并结合空腹或进食前患者的葡萄糖水平和下次进食的碳水化合物的数量，减去通过延后时间测量的胰岛素载量或者如权利要求39所述的更加准确的计算获得值，来计算所述病人需要的胰岛素的量，优选的使用本发明的权利要去1-33之一所述的装置来测量。
41.一种诊断或确定II型糖尿病患者，肥胖主体，具有前驱糖尿病的主体或者具有代谢综合症主体的疾病状态的方法，包括如下步骤：
-测量主体血液样本中的葡萄糖水平；
-测量所述血液样本中的胰岛素的水平；和
-基于胰岛素和葡萄糖水平计算胰岛素抗性或者β细胞功能，优选的，采用本发明任何实施例子中的装置进行胰岛素和葡萄糖水平的测量；
-使用权利要求1-33之一所述的装置，并基于胰岛素抗性或者β细胞功能来确定主体的状态。
42.一种用于筛查将会成为前驱糖尿病主体人群或者具有发展为糖尿病风险的主体人群的方法，包括如下步骤：
-测量主体血液样本中的葡萄糖水平；
-测量所述血液样本中的胰岛素的水平；和
-使用权利要求1-33之一所述的装置来计算实时胰岛素抗性或者β细胞的功能。
43.根据权利要求41或42所述的方法，其中所述的计算是使用稳态模型1评估胰岛素抗性(HOMA1-IR),稳态模型2评估胰岛素抗性(HOMA2-IR)，格特指数(Gutt index),阿维尼翁指数(Avignon Index),斯塔莫指数(Stumvoll Index),松田指数(Matsuda Index),或者胰岛素分泌指数(HOMA B％),或者口服葡萄糖敏感指数等公式来完成的。
44.一种更好服务于主体基础胰岛素水平需求的方法，包括使用权利要求1-33之一所述的装置来测量适应基础胰岛素比率的实时胰岛素敏感性。
45.一种更好服务于胰岛素泵使用者更好控制胰岛素剂量的方法，包括使用权利要求
1-33之一所述的装置来测量实时胰岛素敏感性。
46.一种诊断主体和检测具有超重或者代谢综合症主体的方法，包括从血糖和血液中胰岛素的水平计算获得的主体的β细胞的功能，使用权利要求1-33之一所述的装置来进行所述血糖和血液中胰岛素水平的测量。
用于确定胰岛素抗性的化验和方法
技术领域
背景技术
[0002] 在2005-2008年，基于空腹血糖或血红蛋白A1c水平，20岁或20岁以上的成年美国人35％具有前期糖尿病(65岁或65岁以上的成年人占50％)。这个百分数运用到2010年的全美人口，估计有7900万个20岁或20岁以上的成年美国人具有前期糖尿病。在调整人口年龄和性别差异之后，被诊断患有糖尿病的人的平均医疗开支比那些未患有糖尿病的人的开支高2.3倍。因此能预防上述人群的真实的糖尿病发展是一个巨大的挑战。
[0003] 此外，对于1型糖尿病(T1DM)患者，了解一个人的胰岛素敏感性，何时何地需要(胰岛素)，如今仍然很大程度上基于不准确的假设。这是由于麻烦和昂贵的胰岛素试验，必须在实验室中进行。餐前推注的胰岛素量是使用家用血糖检测仪测定实际血糖水平，扣除前段时间估计出的胰岛素敏感性或抗性而计算出的。然而这样的胰岛素敏感性因子根本不能反映推注时或测定血糖时的实际的胰岛素的敏感性。因此计算出的胰岛素推注量(或剂量)结果往往不准确，可能会导致非健康或危险的血糖和/或胰岛素水平。
[0004] 对2型糖尿病(T2DM)患者也一样，实际上真实的胰岛素敏感性不能依靠患者自己进行计算，因为目前不能获得血糖水平的实时数据。
[0005] 因此胰岛素和葡萄糖水平组合是基本信息，不仅对1型和2型的糖尿病患者，也对具有代谢综合征和体重超标的患者，因为这些病理先于糖尿病发生，并常与胰岛素抗性有关。
[0006] 胰岛素抗性是1/胰岛素敏感度，实际上是胰岛素敏感性的倒数。
[0007] 一般胰岛素检测被运往中心临床实验室，因为市场上没有护理测试点(POC测试)。POC和自我监督市场没有被开发。仅最近，出现了可能可以在POC/lay用户友好的方式下检测并定量一滴样品中皮摩尔数量的被分析物的技术。
发明内容
[0009] 本发明提供了主体血样中葡萄糖和胰岛素水平两种检测相结合的多种产品和方法，并且同时计算血样中胰岛素抗性(IR)，胰岛素敏感性(IS)或来自她的β-细胞功能。该产品被视为家庭自检或作为医生的医疗点设备。
[0010] 为了获得有效的胰岛素抗性信息，何时何地需要，考虑到更好的保持超重患者中的β-细胞功能(产生胰岛素的细胞)，从而有助于预防2型糖尿病(T2DM)。
[0011] 因此本发明提供了一种测定主体全血样品中葡萄糖和胰岛素两种水平的装置，包括：
[0012] a)样品接受部；
[0013] b)被分析物反应域b)包括
[0014] b1)测定上述样品中血糖水平的第一传感器，
[0015] b2)测定上述样品中血液中胰岛素水平的第二传感器，
[0018] 在一个优选的实施例中，上述第二传感器b2)包括2个独立的传感器，一个用来测定内源胰岛素或其断裂的C-肽片段，一个用来测定外源胰岛素。外源胰岛素可以是快速作用或缓慢作用，优选的快速作用和缓慢作用(或长期作用或基础胰岛素)能被装置分开测定。
[0019] 在另一个优选的实施例中，上述的第二传感器b2)包括2个独立的传感器，一个用来检测快速作用的胰岛素，一个用来检测缓慢作用的胰岛素(长期作用或基础胰岛素)。
[0020] 在一个优选的实施例中，被分析物反应域b)包括2个区块，一个用来检测血糖，一个用来检测血液中的胰岛素，其中后者也包括不同的区块，用来检测不同类型的胰岛素(内源的，短期反应的，和/或长期反应的)。
[0021] 根据本发明的设备，在一个优选的实施例中，葡萄糖和胰岛素用单传感器系统测定，或用2个独立传感器系统分别检测每一种被分析物。
[0022] 在一个优选的实施例中，本发明该设备是一种家用检测设备或医疗点设备。
[0023] 根据本发明的设备，在一个优选的实施例中，上述胰岛素传感器是特异检测长期作用胰岛素，短期作用胰岛素，或两种都测定，或特异检测内生胰岛素的断裂的C肽。
[0024] 优选的，上述第一传感器是一种电化学或光学传感器，和/或上述第二传感器是一种电化学或光学传感器。优选的，两种传感器都是电化学传感器。或者，两种传感器是光学传感器。本发明设想也可以是光学/电化学相结合的传感器。
[0025] 根据本发明的装置的优选实施例中，在小于1毫升的样品中可以检测葡萄糖和胰岛素两种水平，优选的小于0.5毫升，更优选的小于100微升，更优选的小于10微升，最优选的小于5微升全血。
[0026] 在一个优选的实施例中，本发明的装置对胰岛素的敏感性为100皮摩尔，优选的为50皮摩尔，更优选的为20皮摩尔或更少。
[0027] 在一个优选的实施例中，根据本发明装置对葡萄糖的敏感性为20微摩尔或更少。
[0028] 根据本发明的装置的一个优选的实施例中，基于从传感器b1)和b2)获得的信号，控制器装置计算主体的胰岛素抗性，胰岛素敏感性或β细胞功能。在优选的实施例中，上述计算结果用稳态模型1评估胰岛素抗性(HOMA1-IR),稳态模型2评估胰岛素抗性(HOMA2-IR)，胰岛素分泌指数(HOMA B％)，格特指数(Gutt index),阿维尼翁指数(Avignon Index),斯塔莫指数(Stumvoll Index),松田指数(Matsuda Index),或者胰岛素分泌指数(HOMA B％),或者口服葡萄糖敏感指数等公式计算，确定主体中胰岛素抗性和β细胞功能。
[0030] 根据本发明的装置的一个优选的实施例中，上述用于检测胰岛素的第二传感器是一个电化学传感器，测定由于底物与胰岛素结合的酶反应导致的电荷或电流变化。这样的传感器例子是，如选自如下组合包括：电化学免疫测定，酶-激活电化学检测系统，酶联免疫电化学测定，酶-激活免疫电化学测定，和压电或二-电免疫测定。
[0031] 在一个优选的实施方式中，所述的第二电化学传感器为酶联磁免疫电化学分析，包括：与胰岛素的特异抗体和第二胰岛素特异抗体连接，连接有磁性颗粒，的电子-释放酶系统。优选的，一旦与底物接触，电子被所述的酶产生，并通过所述的酶活性的电流被测量。更优选的，磁性颗粒用来捕获胰岛素-结合酶的复合物，并且，其中，最初电流的减少与样本中存在的胰岛素成一定的比例。优选的，所述的电子-释放酶系统为葡萄糖氧化酶。优选的，另外，电子转移媒介被使用，例如铁氰化物离子。
[0033] 根据本发明的装置的一个优选的实施例，上述电化学传感器包括一个或多个电极或电极对，与能诱导和测定上述每一个电极，或电极间的电荷或电流的装置连接。上述电荷/电流装置相连并被控制，并汇报给控制装置或操作系统。
[0036] 在本发明的装置中的一个优选的实施方式中，所述的样本接收部被包括由微孔薄膜的支撑物、检测试剂条或横向流动试剂条，以上试剂条或薄膜是由以下材料组成：有机聚合物，非有机聚合物，自然的织物或合成的织物，纸和陶。
[0037] 在本发明的装置中的一个优选的实施方式中，所述的检测胰岛素的第二传感器为光学传感器，用来测量由于被分析物特异结合到传感器上引起的颜色形成的变化、光的衍射变化、光的散射变化，光的吸收变化或光的反射变化。
[0038] 优选的，本发明的装置中使用的光学或生物化学传感器，使用免疫方法来聚集被分析物质，并且在上述反应区域中另外包括诱导磁性的方式。可选的，上述的光学或生物化学传感器采用毛细作用来让血液样本流动穿过反应区域和/或去掉非结合的复合物，另外，包括吸收垫或产生毛细力的手段(例如，测试条本身)。任意的，带有液体的孔或池，与所述的反应区域连接，可以给予更好的冲洗步骤。
[0039] 在优选的实施方式中，本发明的装置中使用的电化学传感器包括酶报告系统，这些系统选自：葡萄糖氧化酶，葡萄糖脱氢酶，己糖激酶，乳酸氧化酶，胆固醇氧化酶，谷氨酸酯氧化酶，辣根过氧化物酶，醇氧化酶，谷氨酸丙酮酸转氨酶和谷氨酸草酰乙酸转氨酶，辣根过氧化物酶/对氨基苯酚(horseradish peroxidase/p-aminophenol)免疫分析，碱性磷酸酶/1-萘基磷酸盐免疫分析。可选的，带有电子转移中介的酶系统被使用。
[0040] 在优选的实施方式中，本发明的装置另外包括介绍用户特定的数据的输入到上述控制器，例如测试的时间、最后一次进餐的时间，锻炼后的时间等，优选的输入结构包括键盘或者触摸屏，或者其它用于把数据输入到上述装置的方式，例如无线连接或者电缆端口。这些数据可以从PC,便携式计算机，智能电话或者类似的设备中输入。
[0041] 在一个优选的方式中，该装置另外包括与计算机、便携式或移动处理装置、或者智能电话连接的连接器，从而让使用者或者医生等跟踪他的状态，胰岛素的需求和β-细胞的功能。所述的连接器可以通过电缆端口或无线进行连接。
[0042] 本发明进一步提供本发明前述所有实施例子中的装置在测量II型糖尿病，肥胖主体或者具有代谢综合病症主体中需要胰岛素的量的用途。
[0043] 本发明进一步提供本发明前述所有实施例子中的装置的在测量I型糖尿病患者需要胰岛素的量中的用途。
[0044] 本发明提供本发明前述所有实施例子中的装置在评估主体中产生胰岛素的β-细胞群的活性中的用途。
[0045] 本发明提供本发明前述所有实施例子中的装置在决定或评估主体的治疗，为了尽可能长时间的保护内生β-细胞功能中的用途。
[0046] 本发明提供本发明前述所有实施例子中的装置在来测量实时胰岛素敏感性适应胰岛素对碳水化合物的比例中的用途。
[0047] 本发明提供本发明前述所有实施例子中的装置在测量实时调整胰岛素敏感性的葡萄糖修正系数中的用途。
[0048] 本发明提供本发明前述所有实施例子中的装置在测量实时胰岛素敏感性适应胰岛素的基础比率中的用途。
[0049] 本发明提供本发明前述所有实施例子中的装置在测量II型糖尿病，肥胖主体或者带有代谢综合病症主体中胰岛素抗性，和β-细胞功能中的用途。
[0050] 因此本发明提供的使用“适应胰岛素对碳水化合物的比例的实时胰岛素敏感性”，和“实时调整胰岛素敏感性的葡萄糖修正因子”的检测装置和方法可以更有效的计算胰岛素的量，从而有助于满足主体对胰岛素的需要的控制。
[0051] 本发明提供了确定I型糖尿病患者所需胰岛素的量的方法，该方法包括以下步骤：
[0052] -测量主体的血样本中的葡萄糖水平，
[0053] -测量所述样本中胰岛素的水平，
[0054] -通过从测量的结合胰岛素/葡萄糖水平计算胰岛素敏感性(或抗性)，并结合餐前、禁食的血糖水平和下次进食的碳水化合物的数量，计算出主体需要胰岛素的量。
[0055] 在一个优选的方式中，所述的计算采用下列方式完成：
[0056] 1.患者的胰岛素与碳水化合物的比率，来计算需要多少胰岛素来吸收从下次进食中增加的碳水化合物，
[0057] 2.患者的葡萄糖修正因子来计算需要多少胰岛素来修正餐前或空腹的葡萄糖水平。
[0058] 3.和在那个时间患者的胰岛素的抗性。
[0059] 胰岛素与碳水化合物的比率就是胰岛素需要的数量是主体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体餐前葡萄糖的水平到目标范围的需要的胰岛素的因子。
[0061] -测量主体的血样本中的葡萄糖水平，
[0062] -测量所述样本中胰岛素的水平，
[0063] -基于测量的胰岛素和血糖水平，计算的胰岛素敏抗性和β细胞的功能，优选的使用本发明前述的实施方式中的装置来计算，
[0064] -基于胰岛素抗性或β细胞的功能来确定患者的疾病状态。有代表性的，胰岛素敏抗性的增加或β细胞的减少表示主体的疾病状态的恶化。优选的，所述的胰岛素抗性是使用HOMA1-IR或者HOMA2-IR-测试计算出来的，β细胞的功能使用HOMA-B％测试者其他任何公式来计算。见下表：
[0065] 表1.
[0066]
[0067]
[0068] Sib:来自空腹的血清葡萄糖和胰岛素；Si2h:来自空腹的血清葡萄糖和胰岛素和2小时的OGTT；OGTT＝口服葡萄糖耐受测试。
[0069] 本发明另外还提供用于从主体群中筛查具有前期糖尿病或可能成为糖尿病患者的方法，该方法包括下列步骤：
[0070] -确定主体的血样本中的葡萄糖水平，
[0071] -确定所述主体的血样中胰岛素的水平，
[0072] -基于测量的血糖和胰岛素水平计算的胰岛素抗性和β细胞的功能，优选的使用本发明前述的实施方式中的装置来计算，和
[0074] “适应胰岛素对碳水化合物的比例的实时胰岛素敏感性”为被校准的胰岛素对碳水化合物的比例，它是基于预设的胰岛素敏感性(胰岛素敏感性(IS)是医生在例如开始治疗或者监测时候计算出来的)和实时胰岛素敏感性(胰岛素敏感性(IS)是基于通过本发明的装置和方法检测到的主体实际的胰岛素和血糖水平而计算出来的)之间的差异。两个IS之间的比率产生一个校正值，该值可以用来计算更准确的“适应胰岛素对碳水化合物的比例的实时胰岛素敏感性”。
[0075] 同样的，“实时调整胰岛素敏感性的葡萄糖修正因子”为被校准的葡萄糖校正因子，基于预设的胰岛素敏感性(胰岛素敏感性(IS)是医生在例如开始治疗或者监测时候计算出来的)和实时胰岛素敏感性(胰岛素敏感性(IS)是基于通过本发明的装置和方法检测到的主体实际的胰岛素和血糖水平而计算出来)之间不同。两IS之间的比率产生一个校正值，该值可以用来计算更准确的“实时调整胰岛素敏感性的葡萄糖修正因子”。
[0076] 本发明提供检测装置和方法，这些装置和方法可以利用适应基础量的胰岛素剂量的实时胰岛素敏感性，更好地服务于有需要的患者的实际基础胰岛素的需要。
[0077] 本发明提供检测装置和方法，这些装置和方法使用实时胰岛素敏感性，为那些胰岛素注射者提供更好的胰岛素应用。
[0078] 因此本发明提供检测装置和方法，这些装置和方法可以用从血糖和血液中胰岛素水平获得的β-细胞的功能，诊断患者以及对那些超重或代谢综合征的患者进行监测。
[0079] 本发明进步提供一种在主体中计算实时胰岛素抗性、实时胰岛素敏感性或实时者β-细胞的功能的方法，该方法包括以下步骤：
[0080] -测量主体的血样本中的葡萄糖水平，
[0081] -测量所述样本中胰岛素的水平，
[0082] -基于胰岛素/葡萄糖水平的测量，使用本发明前述任何一个实施方式中的装置量计算的实时胰岛素抗性、胰岛素敏感性或者β-细胞的功能，优选的，计算的方法使用HOMA1-IR,HOMA2-IR,或者HOMA B％公式。
[0083] 本发明进步提供一种在I型糖尿病患者中确定需要胰岛素量的方法，该方法包括以下步骤：
[0084] -测量I型糖尿病(T1DM)患者的血样本中的葡萄糖水平，
[0085] -测量所述样本中胰岛素的水平，和
[0086] -基于从胰岛素/葡萄糖水平组合的测试而获得的实时胰岛素敏感性，同时结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，和计算的載量胰島素，计算所述患者需要的胰岛素的量，，优选的，使用本发明上述任一实施方式中的装置进行计算。
[0087] 优选的，所述的计算通过以下方式之一来完成：
[0088] -患者的胰岛素与碳水化合物的比率，来计算需要多少胰岛素来吸收从下次进食中的碳水化合物，
[0089] -患者的葡萄糖修正因子来计算需要多少胰岛素来修正空腹或餐前的葡萄糖水平。
[0090] -两个值的计算来修正患者的实时胰岛素抗性。
[0091] 本发明也允许更准确的计算胰岛素的搭载量(Insulin On Board(IOB))。胰岛素的搭载量(IOB)是指在最近一次或几次注射胰岛素的皮下组织的地方存在的胰岛素的量。他是在接下来几个小时内仍然会出现在血液中的胰岛素的量。不是依赖于最近一次注射胰岛素经过的时间来来计算IOB，而是通过本装置将测量血液中胰岛素水平来确定，例如基于在最近一次注射胰岛素的量以及时间以及当前测量的胰岛素的浓度，该装置将能够计算胰岛素的搭载量(IOB)。
[0092] 为了正确确定下次注射胰岛素的量，测量的胰岛素搭载量(IOB)应该从注射量中被减去从而避免过量-胰岛素，特别是在人睡觉的过程中，过量的胰岛素将会导致低血糖。
[0093] 本发明进步提供一种确定或诊断II型糖尿病患者，肥胖或者具有代谢综合症主体的疾病状态的方法，该方法包括以下步骤：
[0094] -测量主体的血样本中的葡萄糖水平，
[0095] -测量主体的血样本中的胰岛素的水平，和
[0096] -基于测量的血糖和胰岛素水平，计算胰岛素抗性或者β-细胞的功能，优选的，使用本发明上述任一实施方式中的装置进行计算，
[0097] -使用本发明上述任一实施方式中的装置，基于计算的胰岛素抗性或者β-细胞的功能，确定患者的疾病状态。
[0098] 本发明进一步提供用于从主体群中筛查具有前期糖尿病或可能成为糖尿病患者的方法，该方法包括如下步骤：
[0099] -测量主体的血样本中的葡萄糖水平，
[0100] -测量所述样本中胰岛素的水平，
[0101] -使用本发明前述的实施方式中的装置来计算实时胰岛素抗性。优选的，所述的计算采用如下的HOMA1-IR,HOMA2-IR,或HOMA B％，或者任何其他的公式完成(见表1中描述的常用的公式)。本发明进一步提供了一个方法，该方法为主体的实际基础胰岛素需要提供了更好的服务，该方法采用本发明前述的实施方式中的装置，包括测定适应基础胰岛素比率的实时胰岛素敏感性的步骤。
[0102] 本发明进一步为胰岛素注射使用者提供更好的胰岛素剂量应用，包括采用本发明前述的实施方式中的装置来测量实时胰岛素敏感性的步骤。
[0103] 本发明进一步为胰岛素注射使用者提供更好的剂量管理而避免过多胰岛素的方法。通过测量血液中循环的胰岛素，本装置能够更准确的计算胰岛素的搭载量(Insulin On Board)。当超量的胰岛素存在的时候，本装置可以为潜在的为高血糖使用者提供警报。例如，在床上的时候，使用者可能在采用输液的方式进行注射胰岛素，当过了几个小时后，过多的胰岛素搭载量被检测到。可选的，使用者在睡前，为了消耗体内过多的胰岛素而进食一些碳水化合物，这也可能导致低血糖。
[0104] 本发明进一步提供了诊断和监测那些具有超重或者代谢综合症的主体的方法，该方法包括明确采用本发明前述的实施方式中的装置，从计算出的主体中的血糖和胰岛素水平来计算β-细胞功能。
[0105] 测量血糖和胰岛素可以在同样的样本中同时进行，或者也可以以一定的间隔一次进行，例如1秒钟或更多的间隔，5秒钟，10秒钟，15秒钟，20秒钟，25秒钟，30秒钟或更多，1分钟，2,3,4,或5分钟，或者5分钟或更多，10分钟或者比10分钟稍长的间隔。
附图说明
附图说明
[0106] 本发明的一些具体实施例子为附图所说明，但是这些说明仅仅是起到如何实施本发明的具体说明，但并不是对发明起到限制作用。
[0107] 图1：本发明的检测装置的艺术造型。装置(1)包括带有使用界面(3)的壳体(2)，该界面可以显示，例如测量的血糖或胰岛素的水平，和计算的值，例如胰岛素的抗性、胰岛素的敏感性或者β-细胞功能，和让使用者处理恢复数据的键盘(4)，例如让使用者输入一些特异的数据到装置中去，检测试剂条(5)可以被插入到装置中，例如带有试剂和血液样本的试剂条。
[0108] 图2：检测如何为II型糖尿病患者，肥胖或者具有代谢综合症的主体的工作的流程图。血样本被施加到测试条上，该测试条被插入到检测装置。该检测装置测量所述样本中的血糖和胰岛素，使用HOMA-IR公式计算胰岛素抗性，和/或者使用HOMA-B％公式计算β-细胞功能。结果可以显示给使用者(患者或者健康管理者)，他们存储该值为了将来作参考，例如在锻炼前或后来比较胰岛素抗性和或者β-细胞功能，或者监测疾病的发展，和/或治疗的作用。用户还可以与设备进行互作，例如输入测量的日期和时间。
[0109] 图3：检测如何为I型糖尿病患者的工作的流程图。血样本被施加到测试条上，该测试条被放置到检测装置中。该检测装置测量所述样本中的血糖和胰岛素，用HOMA-IR公式计算胰岛素敏感性(1/胰岛素抗性)。用户可以与装置互作来输入要被消化的膳食中的碳水化合物数量和用户想要达到的目标葡萄糖水平。然后该装置可以计算适应葡萄糖校正因子的实时胰岛素和适合胰岛素与碳水化合物比例的实时胰岛素。装置合计所需的胰岛素数量为要消化膳食中的糖类，并降低空腹血糖水平到靶标水平。用户也能与装置互作如输入测量的日期和时间。
[0110] 图4：本发明一个用来测试单一的一滴血样本中的血糖和胰岛素的测试条的典型结构示意图。该图显示了一次性测试条(5)，包括样本接收部(501)，该接收部可能把样品分配到多个同时测量血糖和胰岛素的微流体通道(502到503)。每一个通道设置一对电极，工作电极(508)和计算/参考电极(509)。测试条具有四个区域：样本接收区域(510)，样本分配区域(511)，反应区域(512)和被分析物质检测区域(513)。每一个工作电极具有确定的一个输出信号(502a到503a)，每一个计算/参考电极具有确定的一个输出信号(502b到503b)，他们可以被设计在与不同电极接触的控制装置读取，和该控制装置可以控制装置的操作和分析从传感器系统获得的数据。通道的数量并不局限为本图可见的两个，而是，在本发明的实施方式中可以包括更多的通道。
[0111] 图5：显示了在测试条上的一个微流体通道用来测试血糖的典型的传感器结构示意图。a)包括葡萄糖(603)样本通过毛细力而进入样本反应区(512)。b)在反应区中(512)，葡萄糖被存在于反应区(512)合适的氧化还原酶氧化(603’)，例如葡萄糖氧化酶，葡萄糖脱氢酶(601)。所述的氧化过程释放电子，该电子被转移到工作电极，例如通过合适的电子媒介(602)。
[0112] 通过氧化还原酶系统的葡萄糖的氧化释放的电子数目与样本中存在的葡萄糖的量成比例，电子数目作为输出信号(502a*)被测量。
[0113] 图6：显示了在测试条上的另一个微流体通道用来测试胰岛素的典型的传感器结构示意图。a)包括胰岛素(703)的样本通过毛细力而进入样本反应区(512)。b)在反应区中(512)，胰岛素被两个存在于反应区的抗体结合：第一抗体，与酶标(701)形成复合物，第二抗体，与磁性微粒(702)形成复合物。一旦与存在于检测区域的底物(704)发生反应，酶标(701)将会产生电化学信号，例如释放一个或多个电子，该电子被放置于测试区域的工作电极(508)检测。c)，在检测区域的外面(513)，例如在反应区域(512)，可以放置一个磁铁(514)，一旦磁铁被活化(514*)，磁铁将要从检测区域上移走所有的磁性颗粒-第二抗体复合物。当胰岛素存在的时候，胰岛素将会结合到第二抗体-磁性颗粒上，一同与第一抗体复合物一起被磁铁获取。这减少了在工作电极(508)和检测区域(513)上产生的电子数目。两个信号503a和503a*可以被读取仪器读取。在工作电极上形成的，与磁铁活化前和活化后的电子数目的不同与样本中存在的胰岛素的量成比例。d)可选的，磁铁(514’)可以被设置在检测区域上(513)的工作电极上(508)。e)当被活化(514’*)时，所述的磁铁可以吸引第二抗体-磁性微粒的复合物而在工作电极(508)上产生电子，在工作电极处，底物(704)的存在的量与样本中存在的胰岛素的量成比例。这些步骤中可以包括为了提高检测的灵明度和准确性而消除非结合的酶标。
[0114] 图7：从健康主体(n＝6)中获得的5微升全血样本的胰岛素(C-肽段)的测量。血液样本与已知浓度的C-肽段混合，表明在0-10.000pM范围内，使用本发明图4和图6(参见发明的实施例子1)的装置是准确的。
[0115] 图8：使用本发明的图4和图5的装置对5微升全血样本中的血糖的测量(n＝6，主体与图7中的主体一样)(参见发明的实施例子1)。
[0116] 详细说明
[0117] 在本发明出，除非特别指明，单数形式的“一个”，“一”或者“这个”包括单数和复数。
[0118] 术语“包括”，“包含”和“由…..组成”与这些术语“包括”，“包含”或者“含有”为同一个意思，是包含或开放的术语而不是排除另外的，非引用的元件，部件或者方法的意思。这些术语也包括”由…..组成“和”实质由…..组成“。
[0119] 用数字表示的范围包括所有的数字和在范围内的任何数字，也包括引用的两个端点值。
[0120] 当指示测量的值的时候，例如水平，数量，一个参数，一是时间期限或者相似的情况的时候，术语“大约”在这里意味着包括特殊的值的上下变化的值，特别的是正负+/-10％或者更少的变化，优选的是上下+/-5％或者更少的变化，更优选的是上下+/-1％或者更少的变化，优选的是上下+/-0.1％或者更少的变化，或者少于特定的值或者从特定的值的变化，在该的范围内变化的值也属于本发明的记载的范围。容易理解，修正的“大约”的值也是只该值的本身是特定的，优选的，是公开的。
[0121] 术语“一个或多个”，例如群组成员中的一个或多个成员，也清楚的指本身，或者进一步扩大的示例，该术语包括特别提及的所述成员中的任何一个，或任何两个或两个以上或者甚至整个成员的所述成员，例如任何≥3,≥4,≥5,≥6或≥7等等。
[0123] 除非另有指明，本发明所使用的所有术语，包括技术和科技术语，具有本领域普通一般技术理解的普通意思。通过进一步的指导方法，术语定义可以包含更好地理解本发明的教导。
[0124] 本发明描述的方法和装置也可以用来补充分析其他的生物标记物质，这些标记物质被用来诊断、预测或预后和或监测本发明描述的疾病和状态。借助一个例子，但并受限制，用来评估β-细胞的功能和胰岛素抗性的生物标记可以包括例如VMAT2，它可以作为β-细胞聚集的指示物，自由脂肪酸水平(FFA’s)，和磁性纳米粒子扩散技术(参见Martz,L.SciBX3(48)；doi:10.1038/scibx.2010.1433)也可以用于评估在T1DM,或T2DM主体中的剩余β-细胞活性的活性。这些方法也可以与本发明描述的装置和方法的测量值的组合应用。
[0125] 术语“预知”或者“预报”，“诊断”或者“诊疗”和“预后”或者“预言”在药物学和临床学领域是常见的容易被人理解的。这也可以理解，在一个给定的疾病和状况下，短语“一种预知，诊断和/或预后的方法”也可以与这些短语互换使用，例如一种所述疾病或状况的“预知，诊断和/或预后的方法”或者“一种确定(确认或建立)所述疾病或状况的预知，诊断和/或预后的方法”或者类似的短语。
[0126] 术语“诊断”或者“诊断的”一般是指基于对主体的症状和一些信号和或多种诊断程序的结果，获得主体的疾病或状况的一种识别、确定或得出结论的一种过程和行为(例如，了解一个或多个诊断疾病或状态的生物标记物质的存在、缺失和或数量来确定疾病是否存在或健康状况如何)。在这里，主体中某种疾病或状况的“诊断“在这里是特指这些具有如此的疾病主体被诊断为具有如此的疾病。主体中不具有某种疾病或状况的“诊断“在这里是特指这些不具有如此的疾病主体被诊断为不具有如此的疾病。尽管一个或多个惯常的症状或信号显示出来，但是主体可能被诊断为不具有如此的疾病。
[0127] 术语“预言”或“预后”通常的意思是指对某种疾病或状况的发展的一种估计或预期以及恢复的前景进行判断(例如，对恢复的可能性。持续的时间，和或程度)。对于疾病或状况的一个好的预后通常包括从疾病或状况中获得满意的部分或者完全恢复，优选的在一定可接受的时间内获得以上的结果。对于疾病或状况的一个好的预后更普通的意思是指，对于某种疾病或状况不会更恶化或加重的预期，优选的在一定可接受的时间不会加重或恶化。对于疾病或状况的一个不好的预后更普通的意思是指，对于某种疾病或状况达不到一定标准的恢复和或不令人满意的缓慢恢复，或者实质上没有恢复，或者甚至更加恶化或加重的预期。
[0128] 没有特别的指明或者进一步的限制，“预言”或“预后”通常是指对主体没有(本来就不存在)的某种疾病或状况进行提前的宣布，指示或者预测。例如，某种疾病或状况的预言可以表示，例如在某段时间后或某个年龄，主体具有或发展为某种疾病或状况的可能性、机会或者风险。所说的可能性，概率，风险尤其可以作为绝对的值，范围或者统计数据被指示，或者相对与合适的对照主体或者主体群被指示(例如，相对于普通的，正常的或者健康的主体或者健康的人群)。因此，某个主体可能发展为某种疾病或状况的可能性，概率，风险，相对于对照主体或者主体群被指示为增加或减少，或者成倍的增加或成倍的减少。在这里对主体中某种疾病或状况的术语“预言”可以特别是指主体具有”肯定“的预测，例如该主体正在具有这样(例如该风险是显著的增加，通过对照主体或主体群之间的比较)的风险。对主体中不具有某种疾病或状况的“预言”可以特别是指主体具有“否定”某种的预测，例如，该主体正在不具有如此疾病的风险(例如该风险不是显著的增加，通过对照主体或主题群之间的比较)。
[0129] 术语“数量”，“总数”和“水平”在本领域是相同的并通常是易被人理解的。这些术语在这里可以特别指样本中某种被分析物或分子的绝对数量，或者样本中某种被分析物质或分子的相对数量，例如，例如相对于另一个值，例如相对于这里所述的参考值，或者相对于表示生物标记物的基础表达量的一个变化范围值。这些值或者范围可以从单个患者或一群患者中获得。
[0130] 样本中被分析物质或者分子的绝对数量可以有利地作为重量或者摩尔数目表示，或者更普遍的作为浓度来表示，例如每毫升的重量或者每毫升的摩尔数量。
[0131] 样本中被分析物质或者分子的相对数量，相对于另一个值，例如相对于这里所述的参考值，可以以增加，减少、或者成倍地的增加或者成倍地减少有利地被表达出来。对第一和第二参数(例如第一和第二数量)进行相对的比较但没有必要首选测定第一和第二参数的绝对值。例如，一个测量方法可以对第一和第二参数产生可计量地读数(例如，信号的强度)，其中，所述的读数为所述参数的值的一个函数，同时，其中，上述读数可以直接与第一参数相比第二参数的相对值进行比较，而不需要先把相应的参数值转化为绝对的读数值。
[0132] 在这里，术语“实时”是指胰岛素-抗性为最近测试的，例如大约在最近24,12，或者6小时内，或者是在准备药剂注射的时刻测定的胰岛素抗性。实际上，即指血糖和胰岛素水平基本上同一个时间被测定，从而成为一个实时的胰岛素抗性或胰岛素敏感性，而不是基于在几周或几个月前在某个医生办公室测得的胰岛素值。测量血糖和胰岛素可以在同一个样本里同时完成，也可以在基本相同的时间内完成，例如具有1或几秒钟的间隔内测定，5秒,10秒,15秒,20秒,25秒,30秒或者更长的时间间隔,1分钟,2,3,4,或5分钟，或者更长,10分钟或稍微大于10分钟的间隔。
[0133] 术语“胰岛素”在这里包括所有可以检测的形式和胰岛素片段，并且能够被主体(内生)产生，或者通过外部可被控制。
[0134] 在胰腺的朗格汉斯(Langerhans)胰岛中的β细胞中，胰岛素最初作为单个分子被产生，称之为前胰岛素原，由110个氨基酸组成。经过内质网后，通过酶的作用，24个氨基酸(信号肽)从肽链的一端被去除，从而产生了胰岛素前体，该前体折叠和结合，大概产生胰岛素分子的最终结构。进入囊泡从高尔基体出芽。在这中间部分，33个氨基酸的“C”链或者“C”端在激素转移酶1和2的作用下被移除，从而转化为具有2个链的最终的结构，A和B，同时，2个氨基酸被另外一种羧酶E移除。最终的胰岛素的三维结构通过二硫键的形成进一步稳定。这些在硫基团(-SH)和半胱氨酸残基(CYS上的)之间形成。具有6个半胱氨酸，所以3个二硫化物键被形成：2个键在A和B链之间形成的，一个在A链内部形成。
[0135] 因此，在血液中的C肽反映了主体体内产生总的胰岛素的量。这与在血液中成熟的胰岛素相反，因为它首先通过肝脏，在肝脏里，大部分被不同的方式代谢掉。内生胰岛素的外围血液(例如在前臂和手指上)的水平不能准确地反映β-细胞的活性。C肽只是被肾脏从血液中去除，没有被肝脏利用和降解。所以，相对外围血液中的胰岛素，外围血液中的C肽能够更好的反应β-细胞的活性。
[0136] 除了内生的胰岛素外，胰岛素的断裂C端肽部分以及在某些患者类型中的外源可执行胰岛素也是可检测的胰岛素类型。胰岛素因此可用普通的抗体或者他们的混合物进行检测，这可以测量患者血液中全部数量的胰岛素(例如外源和内源)。可选的，特异测量血液中的C端肽可以反映患者实际的内源胰岛素的含量，因此反应β-细胞的活性。外源胰岛素可以通过下面的主要三种形式被控制：
[0137] 1.出现在血液中的人类的胰岛素，但是与内源胰岛素不能区分，
[0138] 2.被重组改良的胰岛素可以用针对改良的氨基酸的特异的抗体进行区分识别。一种这种样的重组胰岛素中就是一个额外的短期和快速的工作胰岛素，例如：优泌乐(Humalog)(Lispro),若荷德(NovoLog)(Aspart),安派德(Apidra)(Glulisine)。
[0139] 3.另外一个重组形式的胰岛素就是长期工作的胰岛素：兰德仕注射剂(Lantus)(Glargine)，地特胰岛素(Levemir)(Detemir).
[0140] 4.地特胰岛素(Levemir)(Detemir)为一种胰岛素，其中脂肪酸链与胰岛素链结合来延长其在皮下组织的半衰期。因此，一旦他进入人体的血液中，他与人类的胰岛素不能进行区分。
[0141] 任何上述重组的胰岛素都可以用到某个患者中。可以用单一的普通抗体对来检测多有类型的胰岛素，或者可以分别来检测长或短其功能的胰岛素，这取决于主体的疾病状态和疾病的程度。一些例子如：
[0142] -“快速起效的胰岛素”或者“快速功能的胰岛素”具有大约1小时的峰值时间，并且持续3-5小时。这些类型的胰岛素主要直接用在饭前。
[0143] -“短效的胰岛素”在30分钟内开始降低血糖，所以需要在饭前半小时服用。具有大约4小时的峰值时间，并且持续大约6小时。
[0144] -“中效胰岛素“中添加了鱼镜或者锌来延缓他们的作用。这种人的胰岛素在注射后大约90分钟开始表现出效果，具有4-12小时的峰值，可以持续16-24小时。
[0145] -“混合胰岛素“就是快速起效的胰岛素，慢慢起效的胰岛素，中效胰岛素中的两者或者三种的一种混合。这样的好处就是两种胰岛素可以在一次注射中施加。当出现30/70的时候，它表示30％的为短效的胰岛素，70％的是中效胰岛素的混合。
[0146] -“长效胰岛素“，市场上目前有两种长效胰岛素：Lantus(Glargine)–它没有高峰期，因为它不断地工作时，在一个相对恒定的速率释放到你的血液。(24小时)和Levemir(Detemir)-它具有相对的平稳的作用，可以持续24小时，在一天中可以施加1-2次。
[0147] 下表列列举出一些目前可以治疗糖尿病的胰岛素，但是这些并不局限于此，这些胰岛素可以用本发明的装置和方法检测和测量。
[0148]
[0149]
[0150] 在某种状态下知道患者高或低葡萄糖的根源是非常重要的。通过测量不同种类的胰岛素可以区分一些特殊的问题。如果不测定不同的类型，很难知道那种胰岛素需要改变剂量。
[0151] 检测装置
[0152] 如本发明所述的，本发明提供用来对这里所述的任何一种疾病或者状况的诊断，预言、预测、预后和或监测的装置，包括用于测量患者血液或血清样本中的普通糖和胰岛素的水平的多种方式。在一个优选的方式中，本发明这样的装置可以被用在临床设置或者在家里使用。这样的装置可以被用来诊断所述代谢疾病或这里定义的状态，或者为了监测遭受上述具有病原的疾病或状况的主体的治疗效果，或者为了预防性筛查主体是否具有所述疾病或状况的发生。
[0153] 这样的装置可以作为家庭诊断的形式或者点对点检测的形式(POC)。这样的装置可以协助医生，或者护士来决定观察中的患者是否正发展这里描述的一种疾病或状况，在这之后，采取一些适当的作用或措施进行治疗。
[0154] 这样的装置可以，例如帮助具有糖尿病的主体在该天中或饭前来控制或者调整需要胰岛素的量，或者允许他全天监测自己的胰岛素抗性或敏感性，例如在身体状态或主体处于该状态下。
[0155] 通过训练前后对胰岛素抵抗值的检测，这样的装置可以激发哪些具有肥胖或者具有代谢综合症显现或者具有前驱糖尿病的人进行必要的锻炼。
[0156] 典型的，本发明的装置包括检测血液样本中血糖和胰岛素两者的量或水平的工具，让所述样本中的葡萄糖和胰岛素的量为可视的量，并且指示当前主体的胰岛素抗性和/或胰岛素敏感性。
[0157] 在一个优选的方式中，本发明提供一种横向流动装置或试条。这样的试条包括试剂条，该试剂条允许样本从样品施加的试剂条一端通过毛细作用力移动到测量被分析物质是否存在的另一端。在另一个实施方式中，本发明提供一种装置，该装置包括试剂条，包括一旦与被分析物质反应就可以产生一定数量的信号的反应区域。这些信号可以通过电化学反应或光/光度系统产生。
[0158] 一个“结合分子“在这里是指任何可以特异结合标记物的物质。根据本发明可以被使用的结合分子的实例包括，但不局限于，抗体，抗体片段，多肽，肽，脂质体，碳水化合物，核酸(适配体或者类似体(aptamer,spiegelmer))，肽-核酸，小分子，小有机分子后者其他毒品分子。
[0159] 通过本发明的一个方面，一个“结合分子”优选的与具有一定亲和力的所述的一个-6或多个标记物特异结合，该亲和力至少，或大于10 M。一个合适的结合分子可以通过与标准样本中含有所述的一个或多个标记分子的结合来进行确定。确定结合分子与一个或多个标记物质之间的结合的方法为本领域是公知的。在这里，术语抗体包括，但不局限于，多克隆抗体，单克隆抗体，人源化或嵌合抗体，工程抗体，能充分把抗体结合到蛋白上的生物学功能抗体片段(例如scFv,纳米抗体,Fv,等等)。这样的结合一个或多个标记物质的抗体可以通过商业途径购买获得，例如老鼠，兔，人或人源化单克隆抗体。
[0160] 被分析物质的电化学检测
[0162] 测试条一般包括可以吸收一定量的的血液样本的毛细管。血液中的葡萄糖与包括有葡萄糖氧化酶或葡萄糖脱氢酶的酶电极进行反应，酶被过量的电子媒介所氧化。反过来该媒介在电极上又被氧化，从而产生电子流。通过电极的所有的电荷与血样样本中与酶反应的血糖成一定的比例。有两种方法来检测产生的电荷：库伦方法(过了一段时间后的葡萄糖氧化产生的所有的电荷)或者安培法(测定在一个特定的时间点的葡萄糖反应所产生的电流)。库伦法可以具有不同的测定时间，相反，用安培方法的仪器的测定时间是固定的。两种方法都可以给血液中葡萄糖的浓度一个估计值。
[0163] 实际上，葡萄糖的量可以通过两个小的电极之间产生的负荷进行检测，这两个电极可以，例如印刷在一次性测试条上，主体的血液滴加到测试条上。这些电极中的一个电极包含一定数量的葡萄糖氧化酶或葡萄糖脱氢酶和一定数量的电子转移媒介。滴加的血液中存在的葡萄糖被葡萄糖氧化酶或葡萄糖脱氢酶氧化，释放的电子与样品中存在的葡萄糖数量呈一定的比例。然后这些电子被转移到第二电极，电流就被简单的电荷仪器检测(伏特-安培)，然后检测到的电子数目被推断为检测中的血糖的水平。
[0164] 根据我们所知，目前还没有家庭胰岛素水平的检测和POC检测。本发明中的一个可能的测试装置就是基于电子免疫测试系统来检测胰岛素。
[0165] 事实上，任何电化学系统都可以被使用。一个例子就是用任何带电分子或者颗粒来标记与被分析物质特异结合的抗体。
[0166] 一个优选的例子就是被金属颗粒标记，例如Al3+,Ag+,Au3+,Cu2+或和类似的颗粒。非磁性颗粒在某些如下描述的原因中更为优选的。抗体-被分析物质复合物可以使用被分析物特异的第二抗体来检测，该第二抗体可以被固定在测试条的检测区域上，或者通过其他的方式被吸引在检测区域上，例如如下描述的磁力(见下面)。被分析物检测区域包括2个或3个电极，两个相对的电荷形成一对电极，可选的，一个参考电极位于所述两个电极之间。现在，固定的抗体-被分析物质-抗体-带点标记复合物接着通过两个电极之间的电荷或电流被引导到相反电荷的电极上。现在抗体-被分析物质的复合物将被吸引到相反电荷的电极上(例如，正电荷的微粒将被吸引到电极对中的负电荷的电极棒上)。然后这样电荷或电流被翻转，从而释放出这些复合物并且使这些复合物移动到相反的电极上，这个改变产生的电流被测定。在第二电极或参考电极上接受到的可测定的总电流与从第一电极上转移的复合物的数量成一定比例。在两个工作电极之间，可以放置一个参考电极，这样可以简单的区分出诱导电流和被标记抗体-被分析物质复合物替换所产生的电流。
[0167] 在上述所述的这些方式中，带电荷的微粒-抗体-被分析物的复合物可以被携带磁铁颗粒的第二抗体吸引到反应域。施加在反应区域的磁力可以吸引所有的第二抗体-抗原-抗体-带电标记的复合物，并且没有被结合的试剂将不会再与该检测有相互作用。
[0168] 在另外的一个方式中，就是采用酶-激活的电化学检测系统，例如在美国专利7,166,208公开的一些例子，在此全部作为本发明的一部分。基本上，该系统包括一个固定的酶，该酶一旦与底物结合(例如，载脂蛋白血糖氧化酶)就释放出电子。这样的底物与要检测的胰岛素被分析物特异结合的抗体连接。当被分析物质被结合到底物上的时候，这样的底物可以被改良那样它只能与它的酶结合。在这个系统中，当酶被底物-抗体-被分析物质结合的时候，该酶仅仅释放出电子，在第二电极被测量的电流又一次与存在的被分析物质(例如胰岛素)成比例。
[0169] 在一个可选的形式中，释放电子的酶系统可以与被分析物特异结合蛋白结合。二级被分析物的特异结合蛋白，与磁珠连接，可以帮助隔离单一的被分析物质-结合酶-复合物。一旦与它的底物接触，所述的酶形成电子，从所述的酶活性中获得电流被测量。当然这样的系统也可以被翻转，其中，磁珠也可以被用于捕获远处的酶-被分析物复合物，其中初始电流的减少与被分析存在的量成比例。
[0170] 基本上，任何形式的胰岛素的电化学检测都可以被使用。下面讨论了一些不受限制的实例，但是其他的系统也是同样可用的。
[0171] 本发明的装置和方法可以使用酶连免疫电化学系统(ELIME)，该系统结合了底物的酶促氧化-还原(产生电化学“信号”)和第二被分析物质-特异-抗体，该底物与被分析物质的特异结合抗体结合，该第二被分析物质-特异-抗体与一个磁性颗粒结合并在电极上聚集。酶连免疫电化学系统(ELIME)的原理可以在格莱尔和图2005(Gehring and Tu,2005)(J.of Food Protection Vol.68(1):146-149)和美国专利6,682,648中读到。
[0172] 除了ELIME外，检测样本中被分析物质的免疫法的原理也可以被单独使用，例如飞利浦的镍锰合金(Magnotech)电极。在这样的传感器上，磁性标记的抗体，特异结合被分析物质，被使用来捕获上述的被分析物质。第二被分析-特异的抗体被固定在传感器的底物上。一旦磁化底物，带有磁性标记的抗体-被分析物质复合物就被驱赶到底物上，在那里它们可以结合到第二抗体上。然后，磁场改变，释放所有未被结合的标记抗体。被结合的抗体的数量说明了存在的被分析物质的数量，然后可以利用磁珠产生的光的衍射，光的反射或者散射来进行测量。这样的镍锰合金传感器可以测量血样中皮克摩尔级的BNP或Troponin-1的量。已经商业化的传感器其他例子如美艾利尔的心脏检测和epo系统(Alere Heart-check和EPOcal)。
[0173] 本发明的装置和方法也可以使用在美国专利5,391,272描述的电化学免疫系统。
[0174] 另一个可以在本发明的装置和方法中使用的电化学系统在美国专利5,942,388中有描述，该专利描述的电化学系统包括固定在识别对的一个成员上的电极，另一个成员就是被分析物质，在介质中存在的被分析物质导致形成复合物对，上述固定的成员与所述的被分析物质之间是形成的复合物；该系统进一步包括氧化还原分子，该分子可以通过接受电子或者向电极释放电子来改变氧化还原状态；在电极上形成的复合分子带来了系统的电子响应的改变，从而，介质中存在的被分析物质和它的随机浓度可以被检测到。
[0175] 可选的，本发明的装置和方法可以利用电化学的碱性磷酸酶免疫测定，包括一些步骤：让碱性磷酸酶与1-萘基磷酸盐接触，允许磷酸酶来水解1-萘基磷酸盐形成1-萘酚，和使用含有树脂粘结碳颗粒的电极检测1-萘酚的电化学氧化势，碳颗粒为承载有铂族金属颗粒的3～50nm颗粒。
[0176] 在另一个可选的实施方式中，本发明的装置和方法也可以使用辣根过氧化物酶免疫系统的电化学系统，该系统使用对氨基苯酚作为底物，例如这样的方法在孙伟等方法中的描述(Wei Sun et al.,2001,Analytica Chimica Acta434:43–50)。
[0177] 可选的，本发明的装置和方法也可以使用酶联免疫磁性化学发光法(ELIMCL)，例 如 在格 莱 尔 等，2004，《免 疫 学 方 法》(Gehring et al.,2004,J.Immunological Methods,Vol293:97-106)中描述的那样。
[0178] 在另外的一些方式中，本发明的装置可以利用基于免疫传感器的碳纳米管，这样的方法在美国申请公开20060240492A1有描述。基本上，检测装置把炭纳米管作为电极使用。该系统在电极内产生信号和进行电化学反应，而不是在电极“上”产生信号，然后被转化成测量系统中的电势或电流。
[0179] 另一个示例技术是压电传感器技术，例如Vivacta开发的一些技术(促甲状腺激素检测TSH)。在上述传感器中，被分析物特异的第一抗体被固定在压电膜的表面，用碳颗粒包被的第二抗体也能与被分析物结合，被第一抗体捕获。然后一种LED脉冲射在膜上，加热在所述压电膜是的碳颗粒，该膜略微变型，产生电荷。产生的电荷数量是检测到的被膜捕获的碳颗粒的数量，因此是样品中被分析物的浓度。这个传感器仅用于小量血液(如指尖血)，并且能检测皮摩尔数量的促甲状腺激素(TSH)，不需要过滤或清洗步骤。
[0180] 本发明装置中使用的“电子传输媒介”优选的从下列材料中选取：氯化六氨合钌(III)(hexaamineruthenium(III)chloride)，氯化铁氰化物离子，如铁氰化钾，亚铁氰化钾，二甲基二茂铁，二茂铁衍生物，二茂铁衍生物，吩恶嗪衍生物，吩噻嗪衍生物，醌衍生物，和可逆的氧化还原过渡金属配合物，特别是那些钌和锇，烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(磷酸)，二亚胺，菲咯啉衍生物，二氯芬(dichlorophenolindophenol)，四唑鎓染料，二茂铁-单羧酸,7,7,8,8-四氰基，硫富瓦烯，二茂镍，N-甲基吖啶(N-methylacidinium)，四硫四苯，N-甲基吩，氢醌，3-二甲基氨基苯甲酸，3-甲基-2-苯并噻唑啉(benzothiozolinone)腙，2-甲氧基-4-烯丙基苯酚，4–氨基安替比林(4–aminoantipyrin)，二甲基苯胺，4–氨基安替比林(4–aminoantipyrene)，4-甲氧基萘酚，3,3,5,5-四甲基联苯胺，2,2-连氮基-二-[3-乙基磺酸]，邻-联茴香胺，邻-甲苯胺，2,4-二氯苯酚，4-氨基安替，联苯胺，普鲁士蓝，过氧化氢，或锇联吡啶复合物，或本领域中已知的任何其他可选的转移介质。
[0181] 被分析物质的比色/光学检测
[0182] 在另一些方式中，一个比色的信号可以被检测，该信号与样本中的被分析物质存在的数量成比例。实际上，任何产生可见的可检测信号(颜色，浑浊或荧光等)的酶促或者其他化学反应都可以被使用。代表性的，这样的传感器实际上测试的是被特异的酶转换的底物的数量。在某些情况下，另外的系统中底物实际上就是要被检测的被分析物质(例如葡萄糖)，被分析物质的存在引发更加复杂的隐蔽的或未隐蔽的连锁的酶促反应。这些反应一般采用免疫反应为基础的启动物，其中，当被分析物质存在的时候，一个特异结合对(例如抗体)改变它的本性，从而启动或激活酶的活性，酶反过来又与被分析物质反应产生带颜色的可检测的复合物。
[0183] 可选的，这种检测是基于纯碎的免疫技术，被包含在测试条上反应区域上的微观尺寸中，该技术实际上采用的标准的ELISA技术来沉淀被分析物质-特异抗体。在测试条上存在的横向或毛细作用通常足够促使被分析物质经过反应区域，在那里，被分析物质能够被特异结合试剂或抗体结合。然后被结合的被分析物质可以通过其他结合在捕获的被分析物质复合物上的标记抗体检测到。血液流结合毛细作用已经可以起到“冲洗”的步骤中冲洗掉没有被结合和此后不想要的物质。在优选的方式中，一个小的流体池与测试条连接，可以改善冲洗的步骤。因此标记的抗体-被分析物质-抗体复合物可以通过标准的比色光学器件，照射在反应区域上或穿过反应区域进行检测。这些结合的复合物的数量将可以确定样本中被分析物质存在的数量。
[0185] 测试血糖的例子是众所周知的，同样的色度测试反应到今天在血糖测试条上依然在使用。例如，尿血糖测试条使用血糖氧化酶和对二氨基联苯的衍生物，该物质被在氧化还原反应中形成的过氧化氢氧化生成蓝色的聚合物。可选的，GOD-Perid方法可以被使用，其中，测试条包括一定数量的过氧化酶，该酶可以在过氧化氢存在下把ABTS转化为带颜色的复合物。因为血糖氧化酶与血糖反应再次生成过氧化氢，形成的颜色复合物的数量与再次与血液样本中葡萄糖的量成比例。
[0186] 在本发明的同时检测主体血液中的血糖和胰岛素的装置中的一个优选的实施例子中，该装置包括接收一滴血液样本的测试条。这样的测试条优选的包括a)样本接收部，和b)被分析物质反应区域包括：b1)检测所述样本中血糖的第一电化学或光学传感器；和b2)检测所述样本中胰岛素的第二电化学或光学传感器。通过测试条上多个微流体通道，样本被导入到不同的区域上。检测装置进一步包括c)可以控制装置的操作和分析来自传感器系统的数据的控制装置；和d)显示数据给使用者的用户界面。图4为一个实施例子显示了本发明的一个测试条(5)包括：样本接收部(501)，为了可以同时检测样本中的血糖水平(例如502)和胰岛素水平(503)，该接收部可以把样本分配到2个或多个微流体通道中(502到503)。每一个通道装配有一对电极，工作电极(508)和计算/参考电极(509)。测试条包括4个区域：样本接收区域(510)；样本分配区域(511)，反应区域(512)和被分析物质检测区域(513)。每一个工作电极具有某一输出信号(502a和503a)，每一个计算/参考电极(509)也具有某一输出信号(502b和503b)，他们可以被与检测装置连接的控制装置读取，该控制装置可以控制装置的操作和分析来自传感器系统的数据。通道的数目并不是在图4中显示的为本发明的一个实施例子中的2个通道。在理论上，两个通道已经足够了，因为检测两种被分析物质，一个为血糖，另一个为胰岛素。另外其他的通道可以被用来检测血液样本中其他感兴趣的物质或者作为参考通道，或者允许进行多种测量，例如同一个被分析物质的不同浓度范围的测量。为了减少错误的移动和提高测量的准确性，血糖和胰岛素的多次测量可以在多个通道中进行。
[0187] 在一些优选的方式中，用于测量血糖的第一传感器b1)(例如图4和5中的502)包括在一次性测试条上印刷有工作和计算/参考电极的屏壁。对于工作电极，一定数量的氧化还原酶，例如葡萄糖氧化酶或者葡萄糖脱氢酶附着在电极上，并与一定数量的电子转移媒介组合。被带入都测试条上的血液中的血糖被存在与工作电极上的氧化还原酶氧化，从而释放出一定数量的电子，该电子被媒介转移到计算/参考电极上。在两个电极之间测量的电流与血液中存在的血糖成比例。图5示范性的说明了这样的步骤：a)，包括有葡萄糖(603)的样本通过毛细作用力被直接施加到样本反应区域(512)。b)在反应区域，葡萄糖被存在反应区域上的葡萄糖氧化酶(601)氧化(603’)。该氧化过程释放出电子，电子被转移到工作电极，例如通过电子媒介(602)的方式。葡萄糖氧化酶系统的电子的产生与样本中存在的葡萄糖的数量以及测量的输出的信号(502a*)成比例。
[0188] 在一个优选的实施方式中，所述的用于检测胰岛素的第二传感器b2)(例如在图4和6中的503)为一个电化学传感器，用于检测底物一旦结合胰岛素的时候酶与底物反应所产生的电负荷或电流的变化，更特别的是酶联酶磁性电化学分析。这样的分析包括：与一个胰岛素特异结合抗体和第二胰岛素特异抗体，并带有磁性颗粒的酶释放电子系统。
[0189] 一旦与它的底物接触，一个电子被所述的酶形成，通过酶反应产生的电流被检测到。在电子转移媒介存在的情况下，使用例如在一次性测试条上印刷的工作电极(和计算/参考电极)的屏壁来检测由于酶复合物的电子转移媒介。
[0190] 为了避免任何冲洗步骤，与第二卡抗胰岛素的抗体连接的磁性颗粒被用来吸收回任何胰岛素结合的酶复合物(与第一抗胰岛素的抗体形成的复合物)。相对于在吸回磁性颗粒/胰岛素复合物前的初始电流，随后，在工作电极上产生的电流的减少与样本中存在的胰岛素的量成比例。图6示范性的说明此过程：a)，包括有胰岛素(703)的样本通过毛细作用力被直接施加到样本反应区域(512)。b)在反应区域，胰岛素被存在反应区域上的两个抗体结合：与酶标连接的第一抗体(701)，和与磁性颗粒偶联的第二抗体(702)。一旦代谢存在于反应区的底物(704)，酶就会产生电子，在电子媒介存在的情况下，电子将会被放置于检测区域上的工作电极(508)检测到。c)例如在反应区(512)的外侧，检测区域的外侧，磁铁(514)被放置，一旦它被激活(514*)，它就会从检测区域上吸走所有磁珠-第二抗体复合物。当胰岛素存在的时候，抗体-磁性颗粒-胰岛素将会形成。这样的复合物对于放置磁铁的区域是非常敏感的，并且，这样将会连同与目标物质，例如胰岛素，形成的“三明治”的复合物的第一抗体-酶复合物一并被磁铁吸引住。从反应区(512)上移走第一抗体-酶复合物导致在工作电极(508)上酶标和底物之间的反应减少。这也减少了在工作电极(508)和检测区域(513)上产生的电子数量。两个信号503a和503a*能够被读取器检测。在磁铁被激活之前和之后的电子数目的不同与样本中胰岛素的量成比例。在样本中存在的胰岛素的浓度或数量越多，由于免疫复合物被磁铁移走，在工作电极(508)上被检测的信号减少的就越多。相反的，当样本中很少或者没有胰岛素存在的时候，基于激活的磁铁，在工作电极(508)上几乎很少和没有信号的减少。d)可选的，磁铁(514’)可以被设置在检测区域(513)上的工作电极上。e)一旦被激活，所述的磁铁(514’*)可以吸引第二抗体-磁珠复合物在工作电极上产生电子，如果底物存在(704)，产生的电子数量与样本中存在的胰岛素的数量成比例。这样的分析可以包括去除非结合的酶标的步骤来提高检测的敏感性和准确性。这样通过毛细作用力产生血液样本流过反应区域和/或去除非结合的复合物，或者在检测区域(513)或者毛细区域(503)的一端另外添加吸收垫或者毛细引流工具(例如测试条本身)来实现。可选的，具有液体的池与反应区域(512)连接可以提供更好的冲洗步骤。
[0191] I型糖尿病
[0192] I型糖尿病(T1DM)具有代表性的特点就是复发性，持续性的高血糖和基于如下的一个标准来诊断：
[0193] -空腹血糖水平在7.0mmol/L(126mg/dL)或以上的水平；
[0194] -在糖耐受性测量中，口服75克血糖后的2小时内，血浆中血糖的水平在11.1mmol/L(200mg/dL)或以上的水平；
[0195] -高血糖症状并且临时血糖水平在11.1mmol/L(200mg/dL)或以上的水平[0196] (参见：WHO：非传染性疾病调查部门(1999)：“定义，糖尿病的诊断和分类以及它的症状：)(World Health Organisation:Department of Noncommunicable Disease Surveillance(1999)."Definition,Diagnosis and Classification of Diabetes Mellitus and its Complications")。
[0197] 另外，在高血糖出现前，与糖尿病相关的自身抗体的现象已经显示可以用来预测I型糖尿病的出现：胰岛细胞抗体，胰岛素自身抗体，靶向65kDa谷氨酸脱羧酶(GAD)同工酶的自身抗原和靶向磷酸酶相关的IA-2分子的自身抗体都被称为是重要的。
[0198] 尽管T1DM实际上不可预防的，但有希望的疗法正在慢慢出现，并已说明，在未来，可能通过多种方法联合治疗(Bluestone et al.,2010,Nature464(7293):1293)，T1DM可在隐匿的自身免疫阶段被预防。早期发现1型糖尿病是非常重要的，本申请提供了一种简单的工具来筛查高危人群。环孢霉素A，免疫抑制剂，可用于阻止破坏β-细胞。抗-CD3抗体，包括特来李博(teplizumab)和奥利李博(otelixizumab)，在最近的诊断T1DM病人中被证明具有保持胰岛素的生产的作用(通过持续产生的C肽而被证实)。在诊断T1DM三个月后，抗-CD3抗体，瑞碧李博(rituximab)，抑制β-细胞，并且已经显示具有刺激C肽的应答，但是这样的长期效应还没有被报道。另外，当治疗处于诊断后6个月的时候，在临床上，注射含有GAD65的疫苗，一种与T1DM有关的自身抗原，可以延缓β-细胞的破坏(Bluestone et al.,2010,Nature464(7293):1293).。
[0199] 通常，T1DM用胰岛素进行替换治疗。也可以被执行，通过使用胰岛素的皮下注射或者使用胰岛素泵进行注射，连同饮食管理(特别是碳水化合物的管理)，和病人自己就可以在家简单操作的血糖仪器监测血糖的水平。在这里，胰岛素的注射通常是患者自己进行。未经治疗的T1DM通常会导致昏迷，昏迷常来自糖尿病酮症酸中毒，这是致命的。在一些病例中，采用胰腺移植或者细胞组织(β-细胞)的移植作为一种治疗形式以恢复正常的葡萄糖的调节。但是这是一种严重的干涉，外科手术和随之而来为阻止组织移植产生的排斥反应的免疫抑制，两者都是干预。移植成功后长时间的监测和跟进是必要的，并且，本发明也提供了一种工具来帮助这种监测，这种工具通过同时测量血液中血糖和胰岛素的水平，来反映β-细胞的活性。在移植后，恢复的活性，维持的或降低的活性可以通过测量血液中的血糖和胰岛素的水平跟踪。β-细胞可以从移植的胰腺体和肝细中产生出来。
[0200] 在临床症状显现出来前，T1DM已经开始很久了并具有长时间的疾病发展过程。几个阶段被定义如下：1)非-T1DM，具有正常β-细胞功能和质量，2)发病前的T1DM，对β-细胞显现自身抗体效应，由于例如炎症反应；3)早期T1DM，伴随着β-细胞的损坏，早期的临床信号出现，例如，口服血糖压力测试的紊乱；4)新发T1DM，采用胰岛素治疗T1DM，由于剩余β细胞的恢复，导致了血糖稳态改善后所谓蜜月期；5)所述的蜜月期后，β细胞的破坏继续日益增多和患者完全依赖外源性胰岛素给药。
[0201] 具有T1DM患者的蜜月期就是在疾病被诊断后和胰岛素治疗开始治疗之后的那段时间。在这段时间内，一些产生胰岛素的β细胞并没有被破坏。在大多数病例中，胰岛素的治疗可以让β细胞恢复并产生一定数量的胰岛素。这样的结果就是胰岛素的注射可以减少，血糖的控制得到改善。蜜月期并不在所有的患者中都出现，而且仅持续2个月到一年的时间。
[0202] 因此，T1DM是一种自身免疫紊乱，它可以通过遗传因素或者后天的环境因素引发例如：病毒或细菌感染，或者其他的过敏性原，例如牛奶，小麦或者化学和毒品的使用等。所有的这些最初在胰腺中表现出炎症反应。因为这样，部分β细胞可能被破坏，这将引起它们的增殖并产生更多的抗原，这导致了自身免疫反应从而破获更多的β细胞。这种连锁反应在目前是不能采用任何手段进行跟踪和预测的，但可以确信1型糖尿病的临床表现是反映一种潜在的，持续的自身免疫过程的结果。例如，抗胰腺抗体的自身抗体在T1DM临床发作前就可以被检测。这表明，系列刺激事件先于高血糖发生至少数个月，最可能是几年时间。引发糖尿病和检测糖尿病的事件之间的巨大间距在寻找致病环境诱因方面造成了重要的问题(Van Belle et al.,2011for review)。使用本发明的装置和方法允许监测或跟踪那些可能发展成为T1DM的高风险(例如有倾向性的)患者。这样的测试，例如，可以基于临床历史和患者的饮食，可以每天、每月或者每周进行。本发明的装置可以产生主体的胰岛素抗性或敏感性，或者仍存在于主体中的β细胞活性。这些信息可以被用来在预测、监测、调整使用可以延缓或阻止主体中的β细胞的破坏的免疫抑制剂的治疗中的用途。
[0203] 通过本发明，发明提供使用本发明装置的用途，用来监测那些具有某些成为T1DM风险的前驱糖尿病的主体中的β细胞活性，并确定适当的免疫治疗法，或者来监测，或者，调整上述治疗例如通过免疫抑制剂，免疫调节剂，抗体疗法，疫苗或脱敏(desensibilisation)固化等方式来调节所述的治疗。通过β细胞功能丧失的不同程度以及胰岛素水平减少的不同程度，体现的破坏过程的不同阶段，运用不同的干涉来获得最好的结果。通过本发明测量的实时血糖和胰岛素水平可以对治疗的剂量进行更有效的调节。通过本发明的装置可以在降低免疫或免疫抑制治疗的有效剂量。可选的，基于胰岛素抗性的恶化或者β细胞功能的恶化，这样的装置可以被使用来启动更适宜的干预获得更有效的剂量和实质的效果。
[0204] 一旦T1DM被完全确认，患者残留的β细胞的活性通常不存在或者太低不能调节血糖的体内平衡，这个时候外源的胰岛素需要摄入。发明提供使用本发明装置可以被用来在监测血糖浓度的时候测量实际需要的胰岛素的量和计算胰岛素药丸的剂量，例如在每餐前的用量。特别的，T1DM患者将必须摄入一定数量的长效胰岛素以便在他们系统的具有基础水平的胰岛素和仅在每餐前摄入短效胰岛素。通过每天一次摄入长效胰岛素来建立基础水平。短效胰岛素剂需要在每餐前摄入，一般是一天3次。为了正确处理食物里释放的糖，胰岛素需要在每天餐前注射。现在，基于他们当前的葡萄糖水平和在他们预期食物中摄入的碳水化合物的数量以及如下两个因子，需要复杂的方案让T1DM患者计算每餐前需要的胰岛素的量：
[0205] 1.胰岛素/碳水化合物的比率，和
[0206] 2.血糖修正因子。
[0207] 基于这些方案，主体可以计算需要摄入胰岛素(短效)的量(参见information on https://dpg-storage.s3.amazonaws.com/dce/resources/Insulin_to_Carb_Slick.pdf)。
[0208] “胰岛素/碳水化合物的比率”被用于来了解需要胰岛素的量来吸收下次食物中的碳水化合物。那就是在食物中吸收15克碳水化合物的胰岛素的量。如果胰岛素/碳水化合物的比率为1.5，该患者需要1.5单位的胰岛素对应下次食物中的每15克碳水化合物。例如，如果患者摄入了60克碳水化合物，那么他就需要60克/15克×1.5单位＝6个单位的胰岛素。这个胰岛素/碳水化合物的比率是医生在诊断糖尿病的时候给出的，在以后的咨询中，当医生认为需要的时候，这个比率是可以被改变。实际上，这个值是变化的，因人而异，因时而异，取决于个人的胰岛素抗性。随着时间和不同的个体，胰岛素/碳水化合物的比率也是不断变化的。
[0209] “血糖修正因子”是为了降低测量的血糖水平到目标范围所需的胰岛素的量。例如，当一个患者具有250mg/dL的血糖水平，并且他的目标水平的上限为150mg/dL，他需要把它的血糖水平降低100mg/dL。当血糖修正因子为30的时候，那么他需要注射100/30＝3.3单位的胰岛素来降低他的血糖到目标水平范围。
[0210] 为了知道需要胰岛素的总量，这些3.3单位的胰岛素需要和吸收消化食物所需要的胰岛素的数量相加，如上边解释的胰岛素/碳水化合物的比率。
[0211] 目前，血糖修正因子被保健人员设置，但实际上是一个胰岛素抗性的测量。这个量被粗略的这样计算：患者日常胰岛素剂量的总量(长效和所有的小剂量药丸)和从1800-2200之前的数字(基于混着使用胰岛素的种类)。使用20单位胰岛素的血糖修正因子剂量应该是1800/20＝90到2200/20＝110。血糖修正因子剂量就是对于每一个单位的注射胰岛素所降低血糖的mg/L的数量值。对于一个20单位胰岛素的日用量的患者：
1800/20U＝每一个单位的胰岛素(Humalog).可以降低900mg/dL的血糖量。适于医生是否采用1800,2200或者他们之间的其他数字来确定血糖修正因子取决于病人的胰岛素敏感性和实用胰岛素的种类。
1800/20U＝每一个单位的胰岛素(Humalog).可以降低900mg/dL的血糖量。适于医生是否采用1800,2200或者他们之间的其他数字来确定血糖修正因子取决于病人的胰岛素敏感性和实用胰岛素的种类。
[0212] 当前，为了每次的食物和每天的计算胰岛素的剂量的方案中所采用的就是在很多个月内相同的胰岛素/碳水化合物的比率和血糖修正因子。这通常需要严格的和每个明确无误的可被检测的高或低血糖值来让医生来却分血糖的多样性和调整公式中的胰岛素/碳水化合物的比率和血糖修正因子。胰岛素的抗性因为不同的人，不同的天数和不同的小时在不断的变化。例如，压力(高水平的皮质醇，肾上腺素和去甲肾上腺素)会增加胰岛素抗性引从而起的胰岛素不太有效。发烧会临时增加胰岛素的抗性。其他具有降低胰岛素效果的因子：喝酒，夜间低血糖的发生，一次生长激素(青春期和青春期典型)，一个锻炼。
[0213] 因为多种因素造成的胰岛素的抗性的巨大变化给通过仅仅每天分析血糖数据来确定胰岛素/碳水化合物的比率和血糖修正因子变得非常困难。
[0214] 本发明通过在进食前同时测量血液中血糖和胰岛素，计算现场和当前(实时)胰岛素敏感性可以避免长期的血糖失调。这是实时反映主体中胰岛素抗性，她可以准确的计算胰岛素/碳水化合物的比率和血糖修正因子。对于摄入胰岛素，这可以导致更准确的计算摄入的胰岛素的剂量。因此，本发明提供计算“适应胰岛素/碳水化合物的比率的实时胰岛素敏感性”和“实时适合胰岛素敏感性的葡萄糖校正因子”的工具。基于预示的胰岛素敏感性(被医生开始治疗或监测的时候计算的IS值)和实时胰岛素敏感性(采用本发明的装置和方法计算的实际主体中胰岛素和血糖的水平)之间的不同，“适应胰岛素/碳水化合物的比率的实时胰岛素敏感性”为校正的胰岛素/碳水化合物的比率。两个IS值的比率获得一个校正的值，该值可以被用来更准确的计算“适应胰岛素/碳水化合物的比率的实时胰岛素敏感性”。本发明提供一种使用“适应胰岛素/碳水化合物的比率的实时胰岛素敏感性”和“实时适合胰岛素敏感性的葡萄糖校正因子”的装置和方法来计算主体实际更准确的摄入胰岛素的量。
[0215] 基于预示的胰岛素敏感性(被医生开始治疗或监测的时候计算的IS值)和实时胰岛素敏感性(采用本发明的装置和方法计算的实际主体中胰岛素和血糖的水平)之间的不同，“适应胰岛素/碳水化合物的比率的实时胰岛素敏感性”为校正的胰岛素/碳水化合物的比率。两个IS值的比率获得一个校正的值，该值可以被用来更准确的计算“适应胰岛素/碳水化合物的比率的实时胰岛素敏感性”。
[0216] 同样的，基于预示的胰岛素敏感性(被医生开始治疗或监测的时候计算的IS值)和实时胰岛素敏感性(采用本发明的装置和方法计算的实际主体中胰岛素和血糖的水平)之间的不同，“实时适合胰岛素敏感性的葡萄糖校正因子”为校正的葡萄糖校正因子。两个IS值的比率获得一个校正的值，该值可以被用来更准确的计算“实时适合胰岛素敏感性的葡萄糖校正因子”。同样的，基于预示的胰岛素敏感性(被医生开始治疗或监测的时候计算的IS值)和实时胰岛素敏感性(采用本发明的装置和方法计算的实际主体中胰岛素和血糖的水平)之间的不同，“实时适合胰岛素敏感性的葡萄糖校正因子”为校正的葡萄糖校正因子。两个IS值的比率获得一个校正的值，该值可以被用来更准确的计算“实时适合胰岛素敏感性的葡萄糖校正因子”。
[0217] 一个非常非常重要的提示，那就是真实的适应胰岛素/碳水化合物的比率的实时胰岛素敏感性和实时适合胰岛素敏感性的葡萄糖校正因子可以需要一个校准或分子因子。然而，本发明实际上就是包括实际测量到的公式计算中的胰岛素抗性来计算胰岛素的注射量。
[0218] 最后，“载量胰岛素“，例如从前次注射并保持在皮下组织的胰岛素在计算注射胰岛素的数量中也扮演着重要的角色。胰岛素的量，又称为载量胰岛素，是需要从前次计算的胰岛素从减去的。通常，使用者通过确定多久以前上次注射的胰岛素被进入到皮下组织来估计保留的胰岛素(载量胰岛素)。基于从前次注射后的时间的延迟来估计载量胰岛素((IOB))，但这种方法非常粗略。很多因素会影响胰岛素从注射的皮下组织进入血液系统(与手臂相对，在腹部的皮下组织注射，与必要组织相对的非必要一般组织，与血管收缩相对的周围环境温度导致的血管舒张，与放松的时刻下紧张的时刻)。因此，仅仅依靠上次注射的时间上来计算载量胰岛素IOB是经常不准确的。本发明提供一种装置和方法来基于测量血糖和雪中胰岛素的量来准确计算IOB。基于上次注射胰岛素的量和注射时间，并结合下次注射前立马测量的胰岛素的浓度，更加准确的计算IOB的量导致更有效的控制需要注射胰岛素的量，从而减少低血糖事件的发生，特别在睡觉的时候。
[0219] Β细胞替代治疗监测
[0220] 在另一方面，本发明的装置和方法可以用来对β细胞的移植或者胰腺移植的监测。对血糖和胰岛素或者C肽的测量能够计算出β细胞的功能(例如使用HOMA-B％方法)，反应所有β细胞的活性，因此移植后增加的胰岛素表示移植的β细胞确实上具有活性，也表示移植是成功的。监测一段时间内主体血液中血糖和胰岛素的水平可以检测移植的β细胞的成活率。这样的β细胞的功能可以通过口服处置指数(Oral Disposition Index)容易的计算出。在口服75克葡萄糖(在水中)，在0和30分钟的时候采取血液样本。在这些样本中，血糖和胰岛素或者C肽被测量。口服处置指数是在胰岛素改变葡萄糖的变化的产物((ΔI/ΔG)×胰岛素敏感性)。另外，基于上述的结果即监控和监测主体血液样本中的血糖和胰岛素两者同时检测的结果，免疫排斥治疗也可以被调节。在β细胞的活性改变的情况下(通过血液中血糖和胰岛素的改变的反映出来)，一种是设想增强免疫排斥的治疗，或者保持或降低免疫排斥的治疗，在移植方法看起来有希望的情况下，例如，当β细胞具有成活产生胰岛素并且血统糖的水平处于稳定的状态或与健康人的血糖差不多的时候。移植很少代替需要的胰岛素总量。特别的，患者将会需要一些外源胰岛素的摄入来补充这些移植的细胞不足的产量。在这样的情况下，C肽的测量，可以反映内源胰岛素的产生和或重组的注射胰岛素的测量，可以帮助监测这些移植的细胞。
[0221] II型糖尿病和胰岛素抗性
[0222] II型糖尿病(T2DM)主要是由胰岛素的抗性造成的，最终导致β细胞的衰竭，从而引起β细胞活性的毁坏。T2DM是一种身体细胞不能正确利用胰岛素的状况，后来加上胰岛素的完全缺失。T2DM又被认为是非-胰岛素-依赖的糖尿病(NIDDM)或成年发病型糖尿病。胰岛素抗性就是身体组织对胰岛素缺陷性响应，并被认为是涉及了胰岛素受体和细胞内葡萄糖的运转，尽管特异的缺失目前还不知道。在早期的II型糖尿病(T2DM)，主要的异常就是胰岛素敏感性减少。在这个阶段，本领域可知，高血糖可以通过很多本领域熟知的方法和药物进行逆转。从胰岛素抗性发展来的T2DM，意味着正常分泌的胰岛素剂量再不够来控制血糖的水平。在这个反应过程中，β细胞被迫产生更多的胰岛素，或者被触发进行增生或者和粒状化来产生更多的胰岛素。过量产生胰岛素或者β细胞的过度活性又会导致β细胞的衰竭，从而导致β细胞群功能的降低。这样的过程可以通过本发明的装置和方法进行更准确的跟踪，本发明允许同时测量血糖和胰岛素的水平。从这里测量的水平，使用已知的公式，例如HOMA1-IR,HOMA2-IR或者HOMA-B％，或者其他常用的公式，见表1列举的公式，可以计算出胰岛素的抗性。胰岛素抗性综合症或者简单的代谢综合症或者代谢综合症X是导致或者成为T2DM的多种病理生理条件中的一种，该条件与遗传和很多环境因素相关，例如食物，压力，超重，衰老，某些传染病，冠心病等等。血糖水平存在小的降低或边或，这种情况就会成为前驱糖尿病。
[0223] 在另外一方面，本发明可以允许用胰岛素抗性的程度或者能够评定所述胰岛素抗性的程度来识别患者。在理论上，当需要合成更多的胰岛素去维持某种血糖的控制，这个患者可以称为具有“胰岛素抗性”。具有胰岛素抗性的患者，血糖值可以在很多年内都处于正常范围。仅仅在β细胞不能够满足胰岛素的增加量的需求时，葡萄糖的水平才开始升高。首先是在餐后(＝糖尿病前期)，后来又在早晨空腹时的值。早晨升高的血糖水平被诊断为糖尿病。治疗胰岛素抗性可以让β细胞的功能更长久(年度)，有效的防止(病情)向T2DM发展。通过评估主体血液中的血糖和胰岛素水平可以实时测量胰岛素的抗性，这也是本发明和方法最大的优势和效果。本发明的方法和装置提高了在家里或者护士旁边(床边)自动计算胰岛素抗性的实用性和易操作性。基于实际测量的血糖和胰岛素的水平，公知的HOMA公式可以与本发明的装置和方法结合使用可以瞬间产生实时的胰岛素抗性值。
为了清楚地检测或预测胰岛素抗性，相对于现有技术，同时测量血液样本中的血糖和胰岛素具有很好的优势。
为了清楚地检测或预测胰岛素抗性，相对于现有技术，同时测量血液样本中的血糖和胰岛素具有很好的优势。
[0224] 本发明的装置和方法可以被使用在任何设定的时间来瞬间自动地建立胰岛素抗性的水平，而不需要把血液样本送到实验室去。例如，运动可以改变晚上的胰岛素抗性水平。在进行治疗的T2DM患者在第二天就能够看到他的努力对胰岛素抗性的影响。这些运动疗法需要患者一周锻炼3-5次，而唯一可以激励患者的方式就是让患者在家里进行实时的检测。
[0225] 在那些超重(肥胖)主体和具有代谢综合症的患者中，本发明的装置和方法可以被用来监测胰岛素抗性和治疗计划的执行以延缓向T2DM的发展。
[0226] 本发明的装置和方法能够被用于为那些超重或者具有代谢综合症的主体建立运动和训练以及饮食方案。这有助于激发这些主体，因为他们可以立即看到例如，训练课程或者锻炼对于他们的胰岛素抗性值的效果。
[0227] 本发明的装置和方法也被用来选择那些超重的患者，这些患者可以从改变的生活方式中受益，例如饮食的改变，一些锻炼计划的使用等等。
[0228] 在早期的T2DM主体中，为了调节血糖的控制，本发明的装置和方法也可以被用来监测β细胞的功能。
[0229] 本发明的装置和方法也可以可用于妊娠相关的糖尿病的孕期监测。
[0230] 以上所述的特点和一些实施方式进一步被下列不受限制的实施例子所支持。
[0231] 实施例子
[0232] 实施例子1：血糖和胰岛素的电化学检测测试条的实例
[0233] a)血糖检测试纸条：
[0234] 丝网打印的丝网印刷的工作电极和参考电极都在一个一次性的测试条中备用，该测试条可以接受一滴血样。对于工作电极，附着了一定数量的葡萄糖氧化酶，与一定数量的电子转移介质相结合。被带入测试条的血样中的葡萄糖被工作电极上的葡萄糖氧化酶氧化，然后释放出相应数量的电子，被介质转移到参考电极。两个电极间检测到的电流与血样中的葡萄糖数量成正比。
[0235] b)血胰岛素检测条：
[0236] 在这个实例中，描述了基于电化学免疫检测系统的胰岛素检测，其中胰岛素特异的抗体用带电的分子或颗粒标记。上述抗体存在于测试装置的反应区中并通过毛细管作用力带动下与血样接触。根据胰岛素与标记抗体的结合，所述复合物被第二胰岛素特异的抗体捕获，与磁粉连接，通过磁性被吸引到反应区。
[0237] 被分析物检测区域包括一组电极，能诱导和接受电极间的电荷和/或电流。带两种相反电荷的电极形成电极对，可选择在所述电极对中间放置一个参考电极，用来便于检测所产生的电流。
[0238] 然后固定的抗体-胰岛素抗体的带电标签复合物，被两个电极之间的电荷诱导，被吸引到相反电荷的电极。
[0239] 现在抗体-被分析物复合物被吸引到相反电荷的电极上(例如带正电荷颗粒将会被吸引到电极对的负极上)。
[0240] 然后电极的极性被颠倒，从而释放复合物并使它们移动到相反的电极。在释放的时候，电极间的电流被测定。第二电极或参考电极所接收到的被测定的总电流与从第一电极位移的复合物的数量呈正比，因为它是诱导的电流和由吸引到复合物上的电流的总和。
[0241] c)胰岛素-血糖测定装置的组合
[0242] 在该实施方式中，用于测量主体的全血样本中的血糖和胰岛素水平被描述，该装置包括能够接受一滴血液样本的一次性测试条。所诉的测试条包括：a)样本接收部，和b)被分析物质反应区域，包括：b1)检测所述样本中血糖水平的第一电化学或光学传感器，和b2)检测所述样本中胰岛素水平的第二电化学或光学传感器。样本可以通过测试条上的微流体通道被分配到不同的区域。该装置进一步包括c)可以控制该装置的操作和分析从生物传感器系统获取数据的控制器；和d)显示数据给使用者的用户界面。
[0243] 对于用于检测血糖的第一传感器b1)包括位于测试条上的打印在屏壁上的工作电极和计算/参考电极。对于工作电极，一定数量的氧化还原酶，例如葡萄糖氧化酶或者葡萄糖脱氢酶被附着，同时与一定数量的电子转移媒介混合。被带入测试条的样本中的葡萄糖被存在与工作电极上的氧化还原酶氧化，从而释放出一定量的电子，这些电子被媒介转移到计算/参考电极上。在工作电极与计算/参考电极之间测定的电流表示血液样本中的葡萄糖的量。图5显示了这个过程。
[0244] 对于用于检测胰岛素的第二传感器b2)为电化学传感器，与胰岛素结合的底部与酶的反应而测量电荷或电流的变化，更具体的讲就是酶联电化学免疫分析。所述的分析包括：与胰岛素特异结合抗体和第二胰岛素特异结合抗体连接的电子释放酶系统，该系统连接有磁性颗粒。
[0245] 一旦与底部接触，一个电子被所述的酶形成，和通过酶的活性获得电流被测试。通过酶系统的电子转移介质然后进入到测试条上的工作(和计算/参考)电极的印刷屏壁上。
[0246] 为了避免任何冲洗步骤，磁性颗粒，与第二抗胰岛素的抗体连接的，被用于去吸收回任何胰岛素-结合酶的复合物(通过第一抗胰岛素抗体负荷而成的)。相对于磁性微粒/胰岛素复合物被吸收或撤回之前的初始电流，在工作电极上产生的减少的电流信号与样本中存在的胰岛素的量成比例。图6显示了这样的过程：a)包括有胰岛素(703)的样本被灌注到样本反应区域(512)。b)在反应区域，胰岛素被两种抗体结合：b)在反应区域，胰岛素被存在反应区域上的两个抗体结合：与酶标连接的第一抗体(701)，和与磁性颗粒偶联的第二抗体(702)。酶标将代谢存在于反应区的底物(704)，在电子转会媒介存在的情况下，酶将释放电子，释放的电子将会被放置在检测区域上的工作电极(508)检测到。c)例如在反应区(512)的外侧，检测区域的外侧，磁铁(514)被放置，一旦它被激活(514*)，它就会从检测区域上吸走所有磁珠-第二抗体复合物。当胰岛素存在的时候，抗体-磁性颗粒-胰岛素将会形成。这样的复合物对于放置磁铁的区域是非常敏感的，并且，这样将会连同与目标物质，例如胰岛素形成的“三明治”的复合物的第一抗体-酶复合物一起一并被活性的磁铁(514*)吸引住。从反应区(512)上移走第一抗体-酶复合物导致在工作电极(508)上酶标和底物之间的反应减少。这减少了在工作电极(508)和检测区域(513)上产生的电子数量。两个信号503a和503a*能够被读取器检测。在磁铁被激活之前和之后的电子数目的不同与样本中胰岛素的量成比例。在样本中存在的胰岛素的浓度或数量越多，由于免疫复合物被磁铁移走，在工作电极(508)上被检测的信号的减少就越多。相反的，当样本中很少或者没有胰岛素存在的时候，基于激活的磁铁，在工作电极(508)上几乎很少和没有信号的减少。
[0247] d)在少量血液样本中的血糖和胰岛素的试剂测量:
[0248] 为了初始的检测，少量的全血样本(5微升)与已知浓度的C-多肽(C-peptide)(胰岛素的部分)混合，所述的样本(总共为6个)被施加到在以上C部分的装置的样本接收部位(501)上。随后，这些试剂被允许孵育2-3分钟，同时胰岛素的浓度(图7)和血糖的浓度(图8)用以上C部分的装置读取(分别的传感器b2和b1)。这些血液样本来自健康的主体。从图7可以看出，从0-10.000pM的胰岛素能够在5微升的血液样本中被检测出。基于测量的电流的不同，来计算胰岛素的量(C-多肽)，这种不同是在磁性区域被激活和从反应区区域吸收回结合的磁性的珠子-抗体-胰岛素-抗体-标记物的复合物之后与在磁性区域被激活和所有标记物存在之前的被测量的所有电化学电流之间的不同。血液葡萄糖的浓度基于使用步骤C(传感器b1)中的步骤获得的电化学信号而计算获得。
[0249] 这些例子通过了可以定量采用电化学的方法测量少量血液样本中的胰岛素和血糖的概念是能够完成的，是切实可行的。
[0250] 实施例子2：光学检测血糖和胰岛素的测试条的例子
[0251] 比色法血糖检测：
[0252] 作为一个例子，测试条利用通过血糖氧化酶氧化血液中存在的葡萄糖产生过氧化氢而形成的颜色反应。测试条进一步包括对二氨基联苯的衍生物，该物质被氧化反应中形成的过氧化氢氧化形成蓝色聚合物。在测试条上形成的颜色聚合物的量通过透射过测试条的光被测量，并且测量从测试条透射的光的数量。检测到的光越少，形成的复合物就越多，血液样本中的血糖就越高。
[0253] 比色法胰岛素检测：
[0254] 在本例子中，血液样本中的胰岛素的测量是基于纯碎的免疫学技术，在装置反应区的微小区域上实施ELISA技术，例如多孔测试条，提供了驱动被分析物移动到反应区域的毛细作用力。当到达反应区域，胰岛素被胰岛素特异的抗体结合。接着这些胰岛素复合物被固定在反应区上的第二特异抗体捕获。结合测试条的毛细作用，血液样本中流体担当未“冲洗”被结合和此后不想要的污染物的步骤。然后标记的抗体-被分析物质-抗体复合物可以在反应区域上通过光学检测第一抗体上的标记物来进行检测。标记的复合物的数量将确定样品中存在的被分析物质的数量。
[0255] 实施例子1和2中的测试条和测试技术当然可以结合在一起，例如，光学检测胰岛素和比色法检测血糖，或者两个技术互换。该装置当然也可以采用单一技术进行测试，例如胰岛素和血糖测试都采用电化学技术，或者血糖和胰岛素测量都采用光学技术。
[0256] 实施例子3：比较用标准公式或本发明的装置和方法对I型糖尿病患者中胰岛素抗性的计算和胰岛素推注剂量的使用。
[0257] 计算胰岛素抗性的一个方法就是采用胰岛素抗性的静态模型评估(HOMA-IR)。该方法采用空腹的血糖和空腹的胰岛素水平。这个公式就是：空腹的血糖水平×空腹的胰岛素水平/22.5。该方法已经在正常、超重和T2DM人群中广泛研究应用，被用来对，但也可能对T1DM人群也是有益的。然而，由于在I型糖尿病中的胰岛素产生和血糖的缺失之间的生物反馈回路，我们可能不用HOMA-IR公式的本意。然而，胰岛素和血糖的产生可以仍然对胰岛素抵抗给出一些方法。
[0258] I型糖尿病的患者在每次进食前都不得不注射一定量的胰岛素。这些胰岛素的目的就是：1)在进食前恢复提高的或不正常的低血糖水平，和2)吸收来自食物的碳水化合物。3个步骤指导T1DM患者计算需要的剂量：
[0259] 1.步骤1：计算对于食物需要的胰岛素：
[0260] a.合计将要吃到食物中的碳水化合物的总克数；
[0261] b.通过自己的胰岛素碳水化合物的比率对碳水化合物进行划分。
[0262] 将要吃的碳水化合物的总克数
[0263] 胰岛素对于碳水化合物的比率
[0264] 实施例子A：一个主体计划吃45克碳水化合物，然后他的胰岛素与碳水化合物的比率为每15克碳水化合物需要1个单位胰岛素。为了计算需要给予多少胰岛素，用45除以15＝3个单位胰岛素。
[0265] 2.步骤2：如何利用血糖的校正因子来达到目标血糖水平
[0266] a.从当前测量的血糖水平减去目标血样水平；
[0267] b.通过血糖校正因子在a.中划分出差异的部分
[0268] 当前血糖-目标血糖
[0269] 葡萄糖校正因子
[0270] 例子：一个主体检测餐前的血糖浓度为190mg/dL，然而主体的目标血糖是120mg/dL。血糖的校正因子为35，那么：(190mg/dL–120mg/dl)/35＝2个单位的胰岛素，这2个单位的胰岛素将把主体的血糖浓度从190mg/dL降低到120mg/dl。
[0271] 3.步骤3：
[0272] 用于消化的碳水化合物的胰岛素加上用于降低血糖所需的胰岛素，来计算需要摄入胰岛素的总量。
[0273] 实施例子：根据步骤1和2：用于碳水化合物的3个单位的胰岛素+用于血糖校正的2个单位的胰岛素＝5单位的量。
[0274] 目前，对于一天3次用药，每天用药，这样的胰岛素与碳水化合物的比例以及血糖校正因子都是一样的，直到下次医生问诊的时候，医生可以决定剂量的改变。
[0275] 步骤4：减去胰岛素载量。通过以下的表格，患者可以估计从上次注射后需要的胰岛素的量。
[0276]
[0277]
[0278] 实施例子：当使用者在大约4小时前注射了6单位的胰岛素，将会就1.2单位剩余。他需要从步骤3中减去1.2单位：5单位-1.2单位＝3.8单位。
[0279] 因为本发明测量胰岛素的时间与血糖测量的时间技术在同一时间，本发明允许在需要注射胰岛素的时候计算实时胰岛素的敏感性。
[0280] 因此胰岛素的剂量或胰岛素的基本水平可以适用于实时胰岛素敏感性。实现这个用途有3种方法来：
[0281] 1.让胰岛素与碳水化合物比例与实时胰岛素抗性相适应。例如，医生，确定了某个时候的胰岛素抗性X(通过HOMA1-IR计算得到)的胰岛素碳水化合物比率，同时，通过本发明(也可以采用HOMA1-IR，但要基于血糖和胰岛素实时测量值)确定的实时胰岛素抗性为Y。采用两个IR值的比率，这个公式就变为：
[0282] (要吃的碳水化合物总克数)乘以Y/X
[0283] 胰岛素与碳水化合物比率。
[0284] 例子：在确定比率的时候HOMA1-IR为1.5。现在HOMA1-IR为3。所以，在这个时候，这个患者中，需要胰岛素的量将是双倍的胰岛素来吸收食物中的碳水化合物。在同样的例子中，需要胰岛素的总量就为：45/15×3/1.5＝6个单位。
[0285] 2.一个人也可以以相似的方式采用血糖的校正因子。假设当一个患者具有胰岛素抗性值(通过HOMA1-IR)为X的时候，血糖校正因子被确定，现在实时胰岛素抗性值为Y,那么血糖校正因子可以通过乘以Y/X而获得校准。公式就变为：
[0286] (当前的血糖-目标血糖)乘以Y/X。
[0287] 校正因子
[0288] 例子：在确定血糖校正因子时HOMA1-IR为1.5。现在的HOMA1-IR为3。所以，在这个时候，病人需要摄入双倍数量的胰岛素才能把血糖降低到目标值范围。在同样的例子中，胰岛素的量为：(190–120mg/dL)/35×3/1.5＝4单位。
[0289] 主体现在可以把两次适应胰岛素的胰岛素抗性加起来，从而计算要注射的总胰岛素剂量：4单位+6单位＝10单位。重点要注意的是适应胰岛素与碳水化合物的比率和血糖校正因子的实时胰岛素抗性可能需要校准因子或分数因子。然而，本发明的本质就是把实际的胰岛素抗性包括到公式中去来计算需要摄入胰岛素的总剂量。适应剂量数为实时胰岛素抗性的一个可能更加直接的方法就是简单的采用传统方法计算的剂量乘以用本发明系统计算的实时胰岛素抗性(有或没有分数或者常数因子)。
[0290] 实施例子4：在调节基础胰岛素中胰岛素抗性的用途
[0291] 在单一的基础胰岛素注射的患者中：
[0292] 一天注射一次长效(>24小时)胰岛素就可以满足基础胰岛素的摄入量。这种剂量，除了其他方面，是由患者的胰岛素抗性所决定的。通过运用测量的HOMA-IR作为校准因子，基础胰岛素的量能够被用来适应实时胰岛素的抗性。这新的比率就为：
[0293] 确定时间的基础比率实时的HOMAR-IR/确定的HOMA-IR值＝适应基础比率的实时胰岛素抗性。
[0294] 具有胰岛素泵的患者：
[0295] 患者的基础比率是变化的，工作时间与周末时间，锻炼的时候与没有进行锻炼时候相比，生病的时间，在月经周期的那些天内等等都不一样。胰岛素的抗性在一天时间内也是变化的。一个清楚的例子就是胰岛素泵患者使用的基础胰岛素量随着小时不同而变化。他们编制了全天每个小时从泵里以不同的速度连续滴加胰岛素的程序。特别的，当早晨他们的皮质醇和自由脂肪酸的水平高的时候，需要更多的胰岛素。这两种物质被已知能够提高胰岛素的抗性。青少年和儿童在午后会经历一个生长激素的高峰，他们也要求具有较高水平的胰岛素来维持正常的葡萄糖水平。宁可不要试验和错误的编程，我们通过测定实时胰岛素使基础比率适应实时胰岛素，并把这些数据写入到泵程序里去。
[0296] 这个新的基础剂量，例如可以是在正常的基础比率量乘以超过平均HOMA-IR(或类似的公式)的实时HOMA-IR(或类似的公式)的比例。
[0297] 摄入胰岛素和“生病天”：
[0298] 有感染和发烧的患者的应急激素和皮质醇水平会有升高。作为结果，胰岛素抗性的增加是一种结果。当患者发烧时，基础比例会显著的提高。目前生病日对于胰岛素剂量的处理就是，每隔4小时额外注射超过日常总量10-20％的胰岛素直到血糖的正常水平。本发明也考虑到什么可能的作用将会在血糖水平影响胰岛素的应用，从而微调该方案。
[0299] 例子5：II型糖尿病患者中胰岛素抗性的用途并计算β细胞的功能
[0300] T2DM患者经常给予一定量的胰岛素，这样不仅可以解决高血糖水平，而且也可以尽可能多地保存β细胞。当然生活方式的改变，例如规律的运动和体重减轻可以改善胰岛素的抗性，减少了胰岛素的分泌的需求，从而保存了β细胞。胰岛素抗性的减少，相似的药物也减少，除了胰岛素如噻唑烷二酮(吡格列酮，罗格列酮)。
[0301] 令人难以置信地β细胞同时是血糖敏感的传感器，胰岛素的合成器和胰岛素泵。保护它们的功能允许微调血糖水平。通过测量血液中葡萄糖和胰岛素，并适应HOMA公式到反应β细胞功能的公式HOMA-B％，β细胞的功能可以被测定。HOMA-B％＝(20×空腹胰岛素)/(空腹血糖-3.5)(由大卫马修博士公开)。这样的测试允许记录β细胞的功能丧失，因此允许逐步提高生活方式或者药物干扰来尽可能长地保护葡萄糖微调的能力。
[0302] 特别的有趣的是，C肽在于该公式中的应用。T2DM患者日益增加胰岛素的治疗来减少内源胰岛素的分泌，从而保护β细胞的功能。通过测量C肽，而不是胰岛素(或者胰岛素类似物)，这样的结果不会受外源注射胰岛素的干扰，测量结果是真实β细胞的功能。
[0303] 其他的公式也可以用于计算β细胞的功能。口服处置指数是一个好的例子：在口服75克葡萄糖后(在饮料)，在0和30分钟抽取血样。在这些血样中，葡萄糖和胰岛素或者C肽被测量。口腔处置指数是在胰岛素的变化通过改变葡萄糖分的产品(ΔI/ΔG)×胰岛素敏感性)。
[0304] 实施例子6：在超重和代谢综合症患者中胰岛素抗性和β细胞功能的使用[0305] 正如在T2DM患者中，治疗的目的就在于用类似的干涉，例如药物和生活方式的改变来保护β细胞的功能。快而有效的干涉的好处就是在于这些测试可以防止病情向T2DM发展。充足的健康的β-细胞的生存期延长可避免糖尿病的发展。
[0306] 通过恢复胰岛素抗性到正常水平，β细胞可以从它们的超负荷状态中得到缓解。这可以，例如通过吡格列酮(Pioglitazone)有效的执行，吡格列酮可以在3年后减少T2DM的新患者超过50％。二甲双胍也具有同样的作用，虽然没有那么引人注目的效果。两种药物同时带来副作用，例如具有重量的增加，水肿，心脑疾病风险，低血糖等。本发明提供的方法和装置可以作为检测这种影响的一个有用的工具，并且如果需要也可以微调或改变这种治疗方案，因为胰岛素抗性在现在可以随时被测量。
[0307] 其他的治疗方案也可以被用来恢复，改善β细胞的功能或者延迟β细胞功能的衰弱，这也可以通过本发明的方法和装置被检测。
[0308] 生活方式的改变同样具有类似的作用，但不具有药物的副作用。重量的减轻和运动都有贡献。
[0309] 在这些患者中的胰岛素抗性的测量明显改善吡格列酮和二甲双胍的用法和证明了生活方式的改变。HOMA-IR非常灵敏的反映了这种影响。在运动量是最大耗氧量(VO2)的65％的患者中，可以明显显示出患者第二天HOMA-IR水平的减少。锻炼在HOMA-IR值上的有益效果在锻炼期后的48到72小时可以看到，然而锻炼在HOMA-IR值上的效果从第二天就可以很明显的看出，这需要更长时间看到体重减少在HOMA-IR或者刻度上的效果。
[0310] 对于HOMA-IR快速的影响使得它是在家里设定的极好的激励参数。特别的，因为所有用来治疗代谢综合症的方式对于胰岛素抗性都有影响。本发明的方法和装置提供一个很好的工具来激发那些具有T2DM患者的运动和减肥，因为它可以在运动的同时立即可视化的胰岛素抗性值。
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