JP2004000598A - 生理学的流体にアクセスして分析するための装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】流体へのアクセス機能とその流体の検査機能とが一体化され、使用が簡便で患者に与える苦痛が最小限で、更に持ち運び易い分析物濃度決定システムを提供する。
【解決手段】複数の装置を含むシステムであって、各装置が、（ｉ）皮膚表面下の生理学的流体にアクセスするように構成された少なくとも１つの皮膚刺入部材と、（ｉｉ）皮膚刺入部材と一体になった、アクセスした生理学的流体の特性を測定するためのバイオセンサと、（ｉｉｉ）少なくとも１つの皮膚刺入部材からバイオセンサに延びた生理学的流体移送経路とを含み、前記システムが、少なくとも１つの刺入部材が皮膚表面に斜めに刺入し、続いて皮膚表面から少なくとも１つの皮膚刺入部材が引き抜かれるように、複数の装置をそれぞれ移動するための手段を含む。
【選択図】　　　　図７

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明の分野は分析物の濃度検出であり、特に、生理学的流体にアクセスしてその流体中の一或いは複数の分析対象物質の濃度検出の分野である。
【背景技術】
【０００２】
例えば、血液、血液由来の生成物、または生理学的流体等の生理学的流体の分析物検出は、現代社会においてその重要性が益々高まっている。分析物検出アッセイは、臨床検査室及び家庭での検査等の様々な用途に用いられている。このような検査の結果は、様々な病状の診断及び管理に重要な役割を果たす。分析対象物質として、糖尿病管理のためのグルコースや、心血管疾患の状態を監視するためのコレステロール等が挙げられる。分析物検出の重要性の高まりを受けて、臨床及び家庭の両方で用いることができる様々な分析物検出プロトコル及び装置が考案されてきた。
【０００３】
生理学的試料中の分析対象物質の濃度測定では、まず生理学的試料を採取しなければならない。試料の採取には、取り扱いが困難で製造コストが高く、厄介で複雑な装置が用いられる場合が多い。更に、試料の採取には苦痛が伴い得る。そのような苦痛は、例えば、生理学的試料を採取するために用いる針の大きさ及び挿入する深さに関係する。分析物及び行う検査の種類によるが、比較的大きな１本の針を用いて必要量の試料を採取する場合が多い。
【０００４】
分析物の濃度測定は多くのステップを伴い得る。まず、針即ちランセット等の皮膚に刺入する器具を用いて試料にアクセスする。試料へのアクセスには、例えば毛細管などの試料収集装置の使用も伴い得る。次にこの試料を検査ストリップ等の検査装置に移し、検査ストリップを測定器等の測定装置に移す場合が多い。従って、試料にアクセスするステップ、試料を採取するステップ、試料をバイオセンサに移すステップ、及び試料中の分析物の濃度を測定するステップが、様々な装置や器具を用いて別々に順番に実施される場合が多い。
【０００５】
このような不便さにより、分析物の濃度を頻繁に監視しなければならない患者が、その監視を止めてしまうことが少なくない。糖尿病の場合、例えば、処方された頻度でグルコース値の測定を行わないと、グルコース値を適切に制御するのに必要な情報が不足してしまう。グルコース値の管理不良は極めて危険であり、生命が脅かされることもある。
【０００６】
上記した検査プロトコルの欠点を解消するために、分析物検出技術に様々な改良がなされてきた。主な改良点は、生理学的流体にアクセスするための手段と、例えばグルコース等の対象の分析物の存在及び／または濃度を調べるための流体検査手段との一体化である。具体的には、このような一体型装置は、一体になった微細針等の皮膚刺入部材を備えたバイオセンサを含む。このような典型的な装置が、例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３、及び特許文献４に開示されている。
【文献１】
米国特許出願番号第０９／９２３，０９３号
【文献２】
同日出願の発明の名称：「生理学的試料採取装置及びその使用方法（ＰｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌＳａｍｐｌｅＣｏｌｌｅｃｔｉｏｎＤｅｖｉｃｅｓａｎｄＭｅｔｈｏｄｓｏｆＵｓｉｎｇｔｈｅＳａｍｅ）」、代理人整理番号ＬＩＦＥ−０３５の米国特許出願
【文献３】
同日出願の発明の名称：「成形ランスブレードを備えた分析物検査エレメント（ＡｎａｌｙｔｅＴｅｓｔＥｌｅｍｅｎｔｗｉｔｈＭｏｌｄｅｄＬａｎｃｉｎｇＢｌａｄｅ）」、代理人整理番号ＬＩＦＥ−０５８の米国特許出願
【文献４】
同日出願の発明の名称：「生理学的試料採取装置の製造方法（ＭｅｔｈｏｄｓｏｆＦａｂｒｉｃａｔｉｎｇＰｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌＳａｍｐｌｅＣｏｌｌｅｃｔｉｏｎＤｅｖｉｃｅｓ）」、代理人整理番号ＬＩＦＥ−０７３の米国出願
【考案の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このような改良にも拘らず、生理学的試料中の分析物の濃度決定に用いられる新規の装置及び方法が要望されている。特に要望されているのは、流体へのアクセス機能とその流体の検査機能とが一体化され、使用者の操作を最少にするべく自動化され、個別に使用でき、しかも使用が簡便で、更に与える苦痛が最小限であって持ち運び易い分析物濃度決定システム及びその使用方法である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
生理学的流体にアクセスして、その流体中に含まれる一或いは複数の分析物の濃度を測定するためのシステム、装置、及び方法を提供する。本システムは、１回用のバイオセンサ／皮膚刺入／流体アクセス装置を複数含むカートリッジ装置を提供する。本発明のカートリッジ装置は平坦即ち平面的構造を有し、ディスク型が好ましいが細長い形状であっても良い。バイオセンサ／皮膚刺入／流体アクセス装置は、前記カートリッジが移動或いは回動する経路に沿って平行に、好ましくは等間隔で直列にカートリッジ内に設けられている。ディスク型のカートリッジでは、バイオセンサ／皮膚刺入／流体アクセス装置がカートリッジの外周に沿って直列に配置される。
【０００９】
本システムは更に、内部にカートリッジが機能的に装着されるハウジング構造を含む。ハウジング構造は、装着されているカートリッジが使用者の皮膚の或る部分に近接するようにするために、皮膚に面する部分及び／または表面を有するのが好ましい。ハウジングは、長期に亘って皮膚に維持できるような構造にするのが好ましい。最後に、ハウジングは、例えば手首や前腕等の手足部分に取り付けることができる「時計バンド」構造を有するようにしても良いし、またトルソ、腿、ヒップ等の使用者の体の好適な位置に接着できるように実質的に平坦な構造を有するようにしても良い。
【００１０】
それぞれのバイオセンサ／皮膚刺入／流体アクセス装置は、皮膚に刺入する、皮膚を切除或いは切開するための皮膚刺入部材或いはランス部材と一体となったバイオセンサを有する。或る実施形態では、それぞれのバイオセンサ／皮膚刺入／流体アクセス装置は、皮膚内の採取した生理学的流体を装置のバイオセンサ部分に移送するための流体収集チャネル或いは移送経路を含む。バイオセンサは、採取した流体の測定を行うための電気化学構造、測光構造、または測色構造を含み得る。或る実施形態では、バイオセンサ装置は、少なくとも１つの皮膚刺入部材がバイオセンサ装置から延びている概ね平面的な構造を有する。これらの実施形態の内の或る実施形態では、皮膚刺入部材が平面バイオセンサ装置の面と実質的に同じ面内に延在し、別の実施形態では、皮膚刺入部材は、バイオセンサ装置の平面構造に対して実質的に横向きの方向に延在する。具体的には、或る実施形態では、バイオセンサ装置は、皮膚刺入部材が基板、電極またはスペーサ層等の部材或いは要素から延在する検査ストリップとして構成される。別の或る実施形態では、平面構造を有するフレーム部材が設けられている。この平面構造は、この同じ平面に設けられて一体になったバイオセンサパッド或いはストリップと、微細ランス部材とを有するが、これらは特定の装置の機能を高めるために互いに離間されている。別の実施形態では、傾斜した構造が用いられる。この傾斜した構造は、少なくとも１つの微細針構造内に先端方向に延在し、その基端部でバイオセンサチャンバを支持する。
【００１１】
本システムは更に、バイオセンサ／皮膚刺入／流体アクセス装置によって得られた生理学的流体を分析するためのハウジング構造内に受容される測定器を含む。バイオセンサ装置と測定器とを機能的に接続するためにコネクタ或いは接触部が設けられている。測定器は、アッセイの測定を実施するために必要な信号をバイオセンサ装置に送る。測定器はまた、このような測定の値を決定するための手段を含む。
【００１２】
本システムは更に、ハウジング構造内の開口に対して本カートリッジを前進及びバックさせるなど機能的に移動させて、開口を介してそれぞれのバイオセンサ／皮膚刺入／流体アクセス装置を使用者の皮膚のアクセス部位に露出させたり、露出しないようにしたりするための手段を含む。別法では、開口を備えたハウジング構造の少なくとも一部が移動可能であって、それぞれのバイオセンサ／皮膚刺入／流体アクセス装置を露出させたり露出しないようにしたりできる。このようなカートリッジの移動により、露出されたバイオセンサ装置がコネクタや接触部を介して測定器に機能的に接続される。
【００１３】
バイオセンサ装置はカートリッジ装置と共に移動するが、或る実施形態では、それぞれのバイオセンサ装置がカートリッジ装置に機能的に取り付けられている。つまり、バイオセンサ装置がカートリッジ装置に対して移動でき、且つ皮膚刺入手段により皮膚を刺入できるように最適な角度に偏向し、患者への苦痛及び外傷を最小限するように取り付けられている。このような動きには、カートリッジ装置の移動時にバイオセンサが通る経路に対して半径方向即ち直交するように延在する軸を中心としたバイオセンサ装置の偏向及び／または回転が伴う。カートリッジに対するバイオセンサ装置の動きは、カートリッジに対してハウジング構造内に固定された要素等によって主に受動的に達成することができる。これらの要素は、それぞれのバイオセンサ／皮膚刺入／流体アクセス装置を、ハウジング開口を介して使用者のアクセス部位に向くように前進或いは偏向させ、皮膚刺入部材がアクセス部位に刺入するようにし、次にアクセス部位からバイオセンサ装置を引き戻すために用いられる。このような要素として、限定するものではないがランプ構造及びクリップ機構が挙げられる。
【００１４】
本システムは更に、測定器の機能の制御、カートリッジやバイオセンサ装置の動きの制御、関連するデータの保存のために、マイクロプロセッサ等の形態のコントローラを含む。コントローラはプログラム可能であって、アッセイプロトコル及びそのタイミングをソフトウェアのアルゴリズムに従ってカスタマイズできる。このようなアルゴリズムにより、使用者の分析物の濃度の連続的なモニタリング、即ち所定時間に２つ以上の測定点がある等の所定のスケジュールに従って使用者の分析物の濃度を自動的に測定することができる。本システムは、使用者がオンデマンドでアッセイを実施して、連続的なモニタリングプロトコルを無効にすることもできる。このような分析物濃度測定値は、後に使用者や医師が検索できるようにマイクロプロセッサや他のメモリ手段に保存される。本システムは更に、アッセイの結果や他の関連する情報を表示するための表示手段を含む。或る実施形態では、このようなシステムは、アッセイの結果、アッセイのプロトコル、使用者、及び廃棄可能なカートリッジ等に関連した情報やデータを送受信するために外部装置と通信するための手段を含む。
【００１５】
本方法では、アッセイプロトコルを実施する。このアッセイプロトコルは、皮膚刺入部材で使用者の皮膚に刺入して生理学的流体にアクセスし、バイオセンサ内にその生理学的流体を移送し、その生理学的流体中の一或いは複数の対象分析物を測定することを含む。それぞれのアッセイプロトコルでは、カートリッジ或いはそのカートリッジに関連する開口を第１の方向に前進即ち移動させて、一体型バイオセンサ装置の皮膚刺入部材を皮膚に刺入し、次にカートリッジ或いは開口を第２の方向に移動させて、皮膚刺入部材を皮膚から抜き取り、この一連の動きにより生理学的流体にアクセスしてバイオセンサによって分析物の濃度を決定する。カートリッジ或いは開口の前進は、使用者が手動で行うこともできるし、またコントローラによって制御されるモータで駆動することもできる。このような前進及び皮膚刺入は、予めプログラムされたスケジュールに従って自動的に行うこともできるし、また使用者が自由に行うこともできる。
【００１６】
本システム、本装置、及びこれらを用いる方法を用いて、通常は様々な生理学的流体分析物の濃度、最も一般的にはグルコース濃度である採取された流体の化学特性を決定するために、バイオセンサと標的皮膚部位との間での流体へのアクセス及び流体のサンプリングのためのインターフェイスを提供することができる。本システム及び本装置を用いて、移植式分析物センサが抱える問題に直面することなく目的の分析物の連続的な測定を行うことができる。例えば、実質的に痛みのない１回用の分析物測定手段が用いられるため、使用者のいらいらや苦痛を解消することができる。更に、それぞれの測定手段を使用する前に較正する必要がない。更に、グルコースについて述べれば、本装置及び本方法は、ホストが介入せずに低血糖或いは高血糖の症状の発生を迅速且つ正確に検出するために用いるだけではなく、低血糖及び高血糖の症状の発生を迅速に予測するためにも用いることできるため、症状に関連した血中グルコース代謝の管理を改善することができる。従って、本発明は当分野に大きく貢献するものである。
【００１７】
本発明のこれら及びその他の目的、効果、及び特徴は、以下に詳細に説明する本発明の方法及びシステムの詳細から、当業者に明らかになるであろう。
【発明の効果】
【００１８】
流体へのアクセス機能とその流体の検査機能とが一体化され、使用者の操作を最少にするべく自動化され、個別に使用でき、しかも使用が簡便で、更に与える苦痛が最小限であって持ち運び易い分析物濃度決定システム及びその使用方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明を説明する前に、本発明は、記載する特定の実施形態に限定されるものではなく、様々に変更可能であることを理解されたい。また、本発明の範囲は添付の請求の範囲によってのみ規定されるものであり、本明細書に用いる用語は、単に特定の実施形態を説明する目的で用いられ、このような用語に限定されるものではないことを理解されたい。
【００２０】
値の範囲の記載では、指定された範囲の上限と下限との間にある（その文脈に特別な記載がなければその下限の位の１０分の１までの）それぞれの中間値、並びにその指定された範囲内のその他のあらゆる指定された値や中間値も本発明に包含されることを理解されたい。これらの小さな範囲に個別に含まれ得るこの小さな範囲の上限と下限も本発明に包含されるが、この指定された範囲に特別に除外された限界値が含まれることもある。指定された範囲が限界値の一方或いは両方を含む場合、これらの限界値の一方或いは両方が除かれた範囲もまた、本発明に包含される。
【００２１】
特別な記載がない限り、本明細書に用いられる全ての科学技術用語は、本発明が属する分野の一般的な技術者によって普通に解釈される意味と同じ意味をもつ。本明細書に記載する方法及び装置等と類似した或いは同等のあらゆる方法及び装置等を本発明の実施や検査に用いることができるが、好適な方法及び装置等を以下に記載する。
【００２２】
文脈中に特別な記載がない限り、本明細書及び特許請求の範囲に用いられる「或る」、「その」、「この」等の単数形が、複数の指示物を含むことに注意されたい。従って、例えば「或る検査ストリップ」というような記載は複数の検査ストリップを含むことがあり、「その装置」というような記載は一或いは複数の装置並びに当業者に周知のその等価物等を含み得る。
【００２３】
本明細書に記載された刊行物は全て、本願の出願日前に開示されている。そのような刊行物が本発明に先行するという理由から、本発明がそのような刊行物よりも前の日付にできないと解釈されるべきものではない。更に、記載された刊行物の日付が、個別に確認する必要があることもある実際の日付と異なっていることもあり得る。
【００２４】
本発明の詳細を以降に説明する。本発明の説明では、まず本発明と共に使用するのに適した典型的な一体型バイオセンサ／皮膚刺入／流体アクセス装置を説明する。次に、本システム及び本カートリッジシステムを説明し、続いて本システム及び本装置を用いる様々な方法、並びに生理学的試料の特性の検査を管理するための方法を説明する。最後に、本方法の実施に用いる本カートリッジ及び／または本システムを含む本キットを概説する。
【００２５】
以降の説明で、本発明は分析物濃度測定の例を用いて説明するが、本発明はそのような分析物濃度測定に限定されるものではなく、当業者であれば、例えば血液凝集時間や血中のコレステロール値等の生物学的物質の他の生理学的及び化学的特性の測定に有用であることを理解できよう。
【００２６】
典型的なバイオセンサ／皮膚刺入／流体アクセス装置
バイオセンサ／皮膚刺入／流体アクセス装置（本明細書ではバイオセンサ装置とも呼ぶ）の様々な実施形態を本発明と共に用いることができる。本発明と共に使用するのに適したバイオセンサ／皮膚刺入／流体アクセス装置は、電気化学検査ストリップ、測色検査ストリップ、または測光検査ストリップ等の検査ストリップまたは検査パッドの形態のバイオセンサ要素、並びに微細針或いは微細ランセットの形態の皮膚刺入要素とを有する。図１Ａ〜図５Ｂを参照すると、このような典型的な装置が示されている。
【００２７】
図１Ａ及び図１Ｂにはこのような典型的なバイオセンサ装置２が例示されている。バイオセンサ装置２は、言及することを以って本明細書の一部とする代理人番号が０３５の同時係属の米国特許出願に開示されている。バイオセンサ装置２は、電気化学検査ストリップ構造と、その構造と一体の微細針６とを含む。このバイオセンサは、通常は離間して対向した２つの電極３及び５を有する電気化学セルによって画定されている。電極３及び電極５はそれぞれ、本明細書では底部電極３及び上部電極５と呼ぶ。少なくとも互いに向き合った電極３及び電極５の表面はそれぞれ、不活性基板４に堆積された金属等の導電層８及び不活性基板１８に堆積された金属等の導電層１６から成る。両電極間の空間は、両電極間に配置された即ちサンドイッチされたスペーサ層１２の存在によるものである。スペーサ層１２は、電極３及び電極５を互いに保持するために両面に接着剤を有するのが好ましい。スペーサ層１２はまた、反応ゾーン即ち反応領域９を形成されるように構成される或いはカットされる。試料のアッセイ中に、その試料中の標的成分と相互作用するように特別に選択された酸化還元試薬系即ち酸化還元試薬組成が反応ゾーン９内に存在する。酸化還元試薬系は、上部電極５の導電層に堆積され、完全に組立てられた形態（図１Ｂを参照）では、その酸化還元試薬系が反応ゾーン９内に存在する。このような構造では、底部電極３が対／基準電極として働き、上部電極５が電気化学セルの動作電極として働く。しかしながら、別の実施形態では、セルに加えられる電圧シーケンスによるが、底部電極３が動作電極として働き、上部電極５が対／基準電極として働くように各電極の役割を逆にすることができる。
【００２８】
微細針６が、底部電極３と一体に形成され、底部電極３から尖ったテーパ先端２４まで延びると共にその電極３と同じ面に延在する。このテーパ先端２４により、使用者の皮膚への刺入が促進される。更に、微細針６には、その上面に凹部２０の形の空間画成構造が設けられている。このような凹部は、微細針６が皮膚に刺入すると、その皮膚組織内にその凹部に一致する空間を形成する。この空間が試料流体収集貯留部即ちプール領域として働き、刺入時に流出した流体がその空間内に溜まってから、電気化学セル内に移送される。必要に応じて、微細針６が更に、凹部２０と連通した開口２２を含むようにして、画定されたプール領域内の生理学的流体の溜まる率を高めることができる。
【００２９】
バイオセンサ装置２は更に、凹部２０からバイオセンサ内に至る流体試料移送経路、吸入経路、即ちチャネル１０を含む。この流路の少なくとも基端部１０ａの一部が、装置２のバイオセンサ部分、具体的には反応ゾーン９内に延在し、流路１０の先端部１０ｂの一部が、微細針６内に延在する。流路１０は、凹部２０によって画定されたプール領域内の流体に毛管作用が生じるような寸法を有しているため、生理学的試料を反応ゾーン９内に移送する。サブチャネル１５が、流路１０の基端部１０ａから横方向に反応ゾーン９の一部或いは全体に延びている。サブチャネル１５により、反応ゾーン９が試料流体で満たされ易くなる。
【００３０】
図２Ａ及び図２Ｂは、バイオセンサ／皮膚刺入／流体アクセス装置３０の別の好適な実施形態を例示する。この実施形態は、代理人整理番号がＬＩＦＥ‐０３５である同時係属の米国特許出願にも開示されている。装置３０は、測光／測色バイオセンサ構造と、その構造と一体の微細針３２を有する。測色或いは測光バイオセンサは、通常は少なくとも、プラスチックなどの不活性材料或いは金属材料の何れかから形成される支持要素即ち基板３４と、試料を受容するためのマトリックス領域３６と、通常は分析物酸化信号生成系の一或いは複数の要素を含むマトリックス領域３６内の試薬組成（構成部分としては図示せず）と、排気ポート（図示せず）と、少なくともマトリックス３６を覆う上部層３８とから構成されている。別の実施形態では、上部層３８はその内部に試薬組成を含む膜であっても良く、マトリックス領域３６は試薬組成を含んでも含まなくても良い。更に、検査ストリップ３０は、基板３４と膜３８とを互いに保持するためにそれらの間に両面接着層４０を有する。両面接着層４０は、カットアウト部分４２を有する。このカットアウト部分４２は、マトリックス３６によって覆われた領域に一致し、採取された生理学的流体を受容するため及び信号生成系の様々な要素のための領域を画定する。
【００３１】
微細針３２は、基板３４と一体に形成され、その基板３４から延びてその面と実質的に同一面に延在する。微細針３２はまた、その幅や厚み等の次元に横向きに延在する開口４４の形態の空間画定構造を有する。上記した微細針６の凹部２０と同様に、開口４４は、微細針３２が皮膚に刺入するとその組織内に空間を形成する。このような空間は、試料流体収集貯留部として働き、刺入時に流出した流体がその空間内に溜まってから測光／測色セル内に移送される。
【００３２】
バイオセンサ装置３０は、試料流体移送路即ち吸入流路４６を有する。この流路４６は、微細針３２の一部の内部に延在し、先端開口４８まで至る先端部４６ｂを有する。流路４６の基端部４６ａの少なくとも一部が、装置３０のバイオセンサ部分、具体的にはマトリックス領域３６内に延在する。流路４８は、開口４４によって画定されたプール領域内の流体に毛管作用が生じるような寸法を有しているため、生理学的試料をマトリックス領域３６内に移送する。サブチャネル５０が、流路４６の基端部分４６ａから横方向にマトリックス領域３６の一部或いは全体に延びている。このサブチャネル５０により、マトリックス領域３６が試料流体で満たされ易くなる。
【００３３】
図３は、本発明と共に使用するのに適した別の典型的なバイオセンサ装置６０を例示する。このバイオセンサ装置６０は、言及することを以って本明細書の一部とする同時係属の米国特許出願第０９／９２３，０９３号に開示されている。装置６０は、図１Ａ及び図１Ｂの装置２に類似した電気化学検査ストリップ構造を有する。この構造は、対応する不活性基板６４を備えた第１の電極６２と、対応する不活性基板６８を備えた第２の電極６６と、両電極間に設けられたスペーサ層７０とを有する。両電極及びスペーサ層７０により、適当な酸化還元試薬系を有する反応ゾーン７２が形成されている。図１及び図２の装置を用いて説明した電極或いは基板から延びた１本の微細針の代わりに、装置６０は、スペーサ層７０から延び、その面に実質的に延在する複数の皮膚刺入部材７４を有する。皮膚刺入部材７４は、スペーサ層７０と同じ材料から形成しても良いし、別の材料から形成しても良い。皮膚刺入部材７４はそれぞれ、流体チャネル７６を有する。このチャネル７６は、基端方向にスペーサ層７０を経て反応ゾーン７２まで延びている。それぞれの流体チャネル７６は、それぞれの皮膚刺入部材７４の先端部付近まで延びており、それぞれの第１の面７８及び第２の面８０の実質的な長さに沿って外部環境に対して開口している。チャネル７６は、皮膚刺入部材７４によってアクセスされた生理学的試料を収集及び移送するべくその生理学的試料に毛管作用が生じるような寸法である。図面では各皮膚刺入部材は唯１つの流路７６を有しているが、複数の流路を設けることもできる。
【００３４】
図４は、傾斜した構造を有するバイオセンサ／皮膚刺入／流体アクセス装置９０の別の好適な実施形態を例示する。装置９０は、２つの刺入／流体サンプリング微細針９２を有する。それぞれの微細針９２は、先端開口９４から基端側のバイオセンサ９８の反応ゾーン即ちマトリックス領域１００に延びた流路９６を有する。傾斜した構造は通常は細長い構造であって、細長い構造の中心部付近に特徴的な曲がり部を有する。皮膚刺入構造の数、従って流路の数は、様々にすることができるが、通常は約１個〜５個であり、より一般的には約１個〜４個であり、更に一般的には約１個〜３個である。多くの実施形態では、皮膚刺入部材の数は、通常は１個〜２個の範囲である。曲がり部の角度は、通常は約１３５°〜１５０°の範囲であり、より一般的には約１４０°〜１４５°の範囲である。細長い傾斜した構造の曲がり部から最先端までの長さは、通常は約２．３μｍ〜３．２μｍの範囲であり、より一般的には約２．６μｍ〜３．０μｍの範囲である。
【００３５】
流路９６は、アクセスされた生理学的流体が毛管作用により、その流路の長さに沿って先端開口９４からバイオセンサ９８に移送されるような寸法を有する。流路で毛管作用が生じるように、流路はその長さの全ての部分で直径が約８０μｍ〜１５０μｍの範囲である。流路の形状はチューブ状とすることができるが、例えば正方形、矩形、楕円形、及び星形等の断面形状を有する他の構造にしても良い。目的の毛管作用が得られれば、流路の構造は極めて重要というわけではない。
【００３６】
バイオセンサ９８は、通常は変換手段を含むセンサチャンバから成る。この変換手段は、そのチャンバに存在する生理学的流体中の分析物の存在、通常はその濃度に応答して信号を生成する。このチャンバは装置９０の基端部に位置し、通常は約１００μＬ〜３００μＬの範囲の容積を有する。変換手段は、チャンバに存在する流体中の分析物の存在に応答して信号を生成できるあらゆる簡便な変換手段を用いることができる。広い意味では、変換手段は分析物の存在を示す信号を生成するものを指しても良いが、多くの好適な実施形態では、変換手段は、生理学的流体中の分析物の量に比例した信号を生成する。
【００３７】
本センサ内に含めることができる有望なあるタイプの変換手段として測光変換手段がある。有望な測光変換手段は、通常はチャンバに存在する分析物の量に比例して検出可能な生成物を生成する信号生成系の一或いは複数の試薬を含む。次に、チャンバ内に存在する流体中の分析物の存在（通常は分析物の濃度）を検出するために、検出可能な生成物を測光法により調べる。このようなバイオセンサに用いることができる有望な測光変換手段は、限定するものではないが、言及することを以って本明細書の一部とする米国特許第４，９３５，３４６号、同第５，０４９，４８７号、同第５，５０９，３９４号、同第５，１７９，００５号、同第５，３０４，４６８号、同第５，４２６，０３２号、同第５，５６３，０４２号、同第５，８４３，６９２号、及び同第５，９６８，７６０号に開示されている。
【００３８】
本センサに用いることができる有望な別のタイプの変換手段に電気化学検出手段がある。有望な電気化学変換手段は、通常は２つの電極と信号生成系の一或いは複数の試薬とを含む電気化学セルを有する。電気化学セルでは、これらの要素が協働して、チャンバ内に存在する分析物の量に比例した電流を生成する。生成された電流により、チャンバ内の流体に存在する分析物の存在（通常は分析物の濃度）を検出する。本バイオセンサ装置に用いることができる有望な電気化学変換手段は、限定するものではないが、言及することを以って本明細書の一部とする米国特許第５，８３４，２２４号、同第５，９４２，１０２号、及び同第５，９７２，１９９号、並びに米国特許出願第０９／３３３，７９３号、同第０９／４９７，２６９号、及び同第０９／４９７，３０４号に開示されている。
【００３９】
図５Ａ及び図５Ｂは、本発明と共に使用するのに適したバイオセンサ／皮膚刺入／流体アクセス装置１１０の別の典型的な実施形態を例示する。このような装置は、言及することを以って本明細書の一部とする代理人整理番号が０５８である同時係属の米国特許出願に開示されている。装置１１０は、平面フレーム１１２、並びにそのフレーム１１２に取り付けられて保持されているブレード部分１１４及びセンサ部分１１６を含む。ブレード部分１１４は、ブレード即ちランス部材１２０が取り付けられた中間ウェッジ即ち持ち上げ部材１１８を含む。ブレード即ちランス部材１２０は、平面フレーム１１２に実質的に横向きに延在する。持ち上げ部材１１８は、ブレード或いはランス部材１２０をフレーム１１２の皮膚対向面１２２に上げる役割を果たしている。持ち上げ部材１１８は、傾斜した前面即ちランプ部分１２４を有し、これにより使用者の皮膚に対して装置１１０を平滑に横方向に移動させることができる。ブレード１２０が取り付けられているランディング領域１２６が設けられている。このランディング領域１２６の狭い構造により、使用者の皮膚との摩擦力が低減されると共に皮膚を押圧して構造上を移動させるのが容易になっている。ブレード１２０は、大きなベース部及び実質的に垂直な側部を有する三角形状であるが、ブレード１２０は、破損しないように十分な剛性を有すれば、あらゆる形状とすることができる。センサ部分１１６がブレード部分１１４から離間しているため、センサ部分１１６と使用者の皮膚の切除領域とを実質的に同一面に係合させることができる。センサ部分１１６は、間質液や血液等のアクセスした生理学的流体を受容するためのセンサパッド即ちセンサ領域１２８を提供する。センサパッド１２８は、上記したような電気化学的構造或いは測光構造の何れかを有し得る。
【００４０】
本発明のシステムと共に用いるのに適したバイオセンサ／皮膚刺入／流体アクセス装置の特定の構造を例示し、説明してきたが、あらゆるタイプのバイオセンサ、例えば電気化学的バイオセンサ、測光バイオセンサ、測色バイオセンサを、一或いは複数の好適な皮膚刺入部材或いは微細針と共に用いることができることを理解されたい。更に、特定の形状の皮膚刺入部材及び微細針を例示し、説明してきたが、患者への苦痛が最小で皮膚に刺入できる形状であれば、あらゆる好適な形状の皮膚刺入部材をバイオセンサ装置と共に用いることができる。例えば、皮膚刺入部材は、実質的に平坦或いは平面構造を有しても良いし、また円筒状、楔状、実質的に平坦な三角形構造の三角状、ブレード形、或いは他のあらゆる好適な形状を有しても良い。皮膚に刺入できる皮膚刺入部材若しくはその少なくとも一部の断面形状は、限定するものではないが、実質的に矩形、長円形、正方形、卵形、円形、菱形、三角形、または星形等のあらゆる好適な形状とすることができる。更に、皮膚刺入部材はテーパ状であっても良いし、またその先端部が尖っていれば別の形状でも良い。このような構造は、先端部が斜角の形態であっても良いし、または三角形或いはピラミッド形等にしても良い。皮膚刺入部材の寸法は、様々な因子、例えば採取する生理学的試料の種類、刺入深さ、及び検査される患者の皮膚層の厚み等によって変わり得る。一般に、皮膚刺入部材は、皮膚刺入機能及び流体抽出機能を有するように構成されるため、皮膚に対する刺入及び抜き取りに十分耐える剛性を有するように設計されている。
【００４１】
それぞれの実施形態では、バイオセンサ／皮膚刺入／流体アクセス装置は、次に説明する本発明のカートリッジ装置及びシステムと共に機能的に用いられた時に、生理学的流体アクセス部位及び標的皮膚層と繰り返し相互作用できるように構成されている。
【００４２】
本発明のシステム
図６Ａ〜図６Ｄを参照すると、本発明の生理学的試料採取及び測定システム２００が例示されている。このシステム２００は、コンパクトで持ち運びができる構造になっている。この構造は、ヒンジ手段２０８によって互いに蝶番式に接続された上側部分２０４と下側部分２０６とを有する人間工学的なハウジング２０２を含む。このヒンジ手段により、キー２２６等を手動で押しすなどして上側部分２０４及び下側部分２０６を開閉できる。図６Ｄには、開いた状態のハウジング２０２が示されており、図６Ａ〜図６Ｃには閉じた状態のハウジング２０２が示されている。上側ハウジング部分２０４と下側ハウジング部分２０６とによって内部空間が画定される。この内部空間に、本発明のカートリッジ装置２１０を機能的に装着して、使用後に取り外すことができる。図７Ａ及び図７Ｂを用いて詳細を後述するように、カートリッジ２１０は、一或いは複数、通常は複数のバイオセンサ／流体アクセス装置２２０を含む或いは提供する。
【００４３】
カートリッジ装置２１がハウジングの内部区画内に適切に装着されると、カートリッジ装置２１０の底面が底部ハウジング部分２０６の底部壁２１２の内側に近接する。底部壁２１２は、使用者の皮膚の選択された領域と同一面に位置する必要があるので、平滑な形状である外面構造を有する。図６Ｃに示されているように、開口２１４が底部壁２１２に設けられている。開口２１４は、１つのバイオセンサ／流体アクセス装置２２０がこの開口２１４と整合して露出され、残りのバイオセンサ／流体アクセス装置２２０が底部壁２１０内に覆われて保護されるような大きさであってそのように底部壁２１２に配置されている。ハウジング２０２内の測定器或いは測定手段（図示せず）が開口２１４に配置されると、装置２２０に電気信号を通信するためのリードや類似の手段等の接触手段（図示せず）が開口２１４に接続される。このような電気信号には、装置２２０によって使用者の皮膚から採取した流体の分析物（例えばグルコース）の濃度等の化学的特性を決定するべく、装置２２０内の採取した試料と試薬との化学反応を開始させるための測定器から装置２２０への入力信号を含む。
【００４４】
このような測定手段は、装置２２０に用いられる例えば電気化学センサ、測光センサ、または測色センサ等のタイプのバイオセンサを用いるために必要な構造及び部品を有する。電気化学系の測定システムでは、実施される電気化学測定は、用いられるアッセイの測定及び測定器のタイプ、例えば電量測定、電流測定、或いは電位差測定等のアッセイの種類によって様々である。一般に電気化学測定では、試料が反応領域に導入されてから一定時間、電荷（電量測定）、電流（電流測定）、または電位（電位差測定）を測定する。上記した電気化学測定を実施するための方法が、米国特許第４，２２４，１２５号、同第４，５４５，３８２号、及び同第５，２６６，１７９号、並びに国際出願番号ＷＯ　９７／１８４６５号及び同ＷＯ　９９／４９３０７号に開示されており、これらに言及することを以って本明細書の一部とする。測光／測色アッセイでは、光学測定器を用いてアッセイを行う。このようなアッセイ及びこれを実施するための装置及び方法については、米国特許第４，７３４，３６０号、同第４，９００，６６６号、同第４，９３５，３４６号、同第５，０５９，３９４号、同第５，３０４，４６８号、同第５，３０６，６２３号、同第５，４１８，１４２号、同第５，４２６，０３２号、同第５，５１５，１７０号、同第５，５２６，１２０号、同第５，５６３，０４２号、同第５，６２０，８６３号、同第５，７５３，４２９号、同第５，７７３，４５２号、同第５，７８０，３０４号、同第５，７８９，２５５号、同第５，８４３，６９１号、同第５，８４６，４８６号、同第５，９６８，８３６号、及び同第５，９７２，２９４号に開示されており、これらの特許に言及することを以ってその内容を本明細書の一部とする。
【００４５】
システム２００は更に、各バイオセンサ／流体アクセス装置２２０を順番に開口２１４に配置するために、ハウジング２０２内でカートリッジ２１０を機能的に移動させるための手段を含む。このようなカートリッジの移動には、装置２２０を開口２１４内に整合させるため、並びに装置２２０を移動させて開口２１４から露出しないようにするために、カートリッジ２１０を開口２１４に対して、例えば時計回りの方向に進めること、並びに反時計回りの反対方向にカートリッジ２１０を逆進させることが含まれる。このようなカートリッジ移動手段は、電動式であっても良いし、ハウジング２０２の外側のリング或いはレバー機構によって使用者が手動で動かす手動式であっても良い。電動式では、カートリッジ２１０に駆動輪２３２を設けて、カートリッジ装置２１０をハウジング２０２内に機能的に装着して配置することにより、駆動輪２３２が駆動軸２３４に係合するようにし、カートリッジ２１０を前進方向及び逆方向に回転させることができる。駆動軸２３４は、区画２３０内に配置された駆動モータで回転する。
【００４６】
システム２００はまた、開口２１４に配置された各装置２２０に力を加えるために、開口２１４でカートリッジ２１０に取り付けられるバイオセンサ移動手段（図示せず）を含む。このようなバイオセンサ移動手段は、全ての装置２２０が配置されているカートリッジの底面から下方に装置２２０を移動させ、開口２１４を通って、装置２２０が選択された皮膚領域と機能的に接触するようにする。このような機能的な接触には、それぞれの装置２２０に設けられている皮膚刺入部材が皮膚表面に刺入、切除、または切開することが含まれる。このような下方への力を装置２２０に加えるために、あらゆる便利な手段を用いることができる。代表的なこのような手段には、ばね手段、或いは類似の機械的な手段等が含まれ、その詳細を後述する。
【００４７】
システム２００は更に、マイクロプロセッサを備えたコントローラを含む。このマイクロプロセッサが、測定手段、データ処理手段、自動化されたカートリッジ移動手段、並びに全ての装置２２０が使用されたこと等を使用者に伝えるためのデータ等の関連データや測定データを表示するためのディスプレイ２１８の動作を制御する。マイクロプロセッサは更に、測定データを短期或いは長期に亘って保存するためのメモリ手段に接続することもできる。システム２００は更に、アッセイプロトコルのプログラム及び情報の通信並びに測定データ等の即時或いは後の回収のために、遠隔制御装置及び／または他の装置との二方向通信のための通信モジュールを有するようにもできる。このような通信は、赤外線（ＩＲ）送信や高周波（ＲＦ）送信等によるテレメトリ手段等のワイヤレスデータ通信手段等によって行うことができる。システム２００は更に、ハウジング２０２上に使用者用のコントロールキー２２４を備えており、これによりディスプレイ上に表示されたメニューからデータやパラメータを入力或いは選択したり、カートリッジの移動を開始したり、アッセイを開始したりでき、これらに対応するデータ信号がシステムコントローラに送られる。システム２００は更に、視認及び可聴アラームを制御するようにもできる。このようなアラームにより、アッセイの実施時期、カートリッジの交換時期、分析物測定が安全範囲を超えていること等を使用者に知らせることができる。カートリッジモーター、マイクロプロセッサ、及びそのマイクロプロセッサによって制御される全ての構成要素に電力を供給するために、電源及びバッテリーが設けられている。
【００４８】
上記したシステムの構成要素を、保護され覆われた区画２３０に受容することができる。この区画２３０内には、例えば、上部ハウジング部分２０４からヒンジ２０８を介して底部ハウジング部分２０６に必要なデータ或いは信号の配線が設けられている。別法では、このようなデータ或いは信号の配線を上部ハウジング部分２０４内に配設して、ハウジングが閉じた状態でこのようなデータ或いは信号の配線が、底部ハウジング部分２０６内の対応するデータ或いは信号の配線と接触するようにしても良い。
【００４９】
図７Ａを参照すると、少なくとも図１〜図３のバイオセンサ／皮膚刺入／流体アクセス装置と共に使用するのに適した本発明のカートリッジ装置３００の一実施形態が示されている。カートリッジ装置３００は、カートリッジ本体即ちフレーム３０２と、カートリッジ装置３００に配置された複数の一体型バイオセンサ／皮膚刺入／流体アクセス装置３０４（本明細書ではバイオセンサ装置とも呼ぶ）とを含む。各装置３０４が互いに等間隔で直列に配置されるのが好ましい。本発明のカートリッジは、任意の好適な数の一体型バイオセンサ装置３０４を受容することができるが、通常は約６個〜１０個の範囲である。
【００５０】
図７Ａの環状即ちディスク構造では、カートリッジ本体３０２は、同心円上のフレームリング即ち外側フレームリング３０２ａと内側フレームリング３０２ｂとによって画定されている。リング３０２ａ及びリング３０２ｂは、それらの間に延在する複数のトーションバー３０６によって互いに固定されている。フレーム３０２は、ポリカーボネート材料等の射出成形プラスチック等の任意の硬い材料から形成され、トーションバー３０６は、例えば厚みが約５０μｍ〜７５μｍで幅が約０．５ｍｍ〜１ｍｍのステンレス鋼製バー等の長手方向の軸を中心に曲がる即ち捻れるような特性及び／または寸法を有する材料から形成されるのが好ましい。一体型バイオセンサ装置３０４はそれぞれ、トーションバー３０６に機能的に取り付けられる。１つの装置３０４に１つのトーションバー３０６が対応するように構成されるのが好ましい。各トーションバー３０６により、対応する各装置３０４がフレーム３０２に対して、トーションバーによって画定された長手方向の軸を少なくとも部分的に中心に回動可能となっている。従って、この回転軸は、カートリッジ３００が回転即ち移動する経路と直交する。カートリッジ３００は、通常は約３ｃｍ〜４ｃｍの範囲の直径を有しており、ディスクの中心とバイオセンサ装置との距離は、通常は約７ｍｍ〜９ｍｍの範囲である。
【００５１】
上記したように、カートリッジ装置３００は更に、カートリッジ装置３００が装着されるシステム２００内の駆動軸にカートリッジ装置３００を取り付けるために、駆動輪３０８を有するようにもできる。別法では、駆動輪３０８もまた、システムハウジング内に別々に受容し、カートリッジフレーム３０２を受容し係合するように構成しても良い。駆動輪３０８は、内側フレームリング３０２ｂに固定された複数のフレームバー３１２とハブ３１０とを含む。駆動輪３０８が回動することによりカートリッジ本体３０２が回動し、これにより装置３０４がハブ３１０を中心に回動する。
【００５２】
図７Ｂは、本システムの開口３１６を有する底部ハウジング部分３１４内に機能的に配置されたカートリッジ３００の一部を例示する。開口３１６の幅は、バイオセンサ装置３１６が通るのに十分な寸法であり、通常は約３ｍｍ〜８ｍｍの範囲であり、より一般的には約４ｍｍ〜６ｍｍの範囲である。バイオセンサ移動手段の構成要素３２０ａ及び構成要素３２０ｂは、システムハウジング内に機能的に固定されており、それぞれが開口３１６の前面３１８ａ及び後面３１８ｂに近接して配置されている。構成要素３２０ａは、楔形構造を有しており、構成要素３２０ｂはばね式クリップ構造を有している。図８Ａ〜図８Ｆに最も良く示されているように、バイオセンサ移動要素３２０ａは、上部平面３２２及び下方に傾斜した前面３２４を有し、バイオセンサ移動要素３２０ｂは、底部クリップ部材３２８に対してばね荷重即ち付勢された上部クリップ部材３２６を有する。構成要素３２０ａは、カートリッジ装置３００の下側に位置するように底部ハウジング部分３１４に配置されており、構成要素３２０ｂは、カートリッジ装置３００及びバイオセンサ装置３０４が回動する面がクリップ部材３２６とクリップ部材３２８との間を通過するように配置されている。
【００５３】
図８Ａ〜図８Ｆを用いて、アッセイ中のバイオセンサ３０４ａの動きを説明する。カートリッジ装置３００は、使用されていない時は、バイオセンサ装置の汚染を防止すると共に誤って患者を傷つけないように、バイオセンサ装置３０４が開口３１６に位置しないようにするのが好ましい。更に、それぞれの装置３０４は、トーションバー３０６により張った状態に配置されているため、底部ハウジング部分３１４に対して実質的に平面に維持されている。カートリッジ装置を矢印３３０の方向、即ち図７Ｂの反時計回りの方向に前進即ち回動させると、バイオセンサ装置３０４ａが同じ方向に前進即ち回動して構成要素３２０ｂに近づく。装置３０４ａは前進すると、上部クリップ３２６と底部クリップ３２８ｂとの間に挟まれる（図８Ａを参照）。両クリップ部材が互いに付勢されているため、バイオセンサ装置３０４ａは、クリップ部材３２６とクリップ部材３２８との間に配置されている時は構成要素３２０ｂと摩擦接触している。バイオセンサ装置３０４ａが、その後端部即ち基端部３３４が両クリップ部材間にくるまで矢印３３２の方向にバイオセンサ装置３０４ａを十分に前進すると、構成要素３２０ｂがバイオセンサ装置３０４ａにやや上向きの力即ち圧力を加えるため、装置３０４ａがトーションバー３０６の軸を中心に回動し、装置３０４ａの前部即ち針端部３３６が開口３１６に向かって下方に偏向する（図８Ｂを参照）。装置３０４ａが矢印３３８の方向に更に進むと、偏向した前端部３３６が楔状要素３２０ａの傾斜した前面３２４に接触するため（図８Ｃを参照）、前端部３３６が更に下方及び前方に偏向する。この時点で、このような偏向及び前進方向への移動により、装置３０４ａの皮膚刺入部材３４０が使用者（図示せず）の標的皮膚表面に十分に刺入する。このような刺入時に、例えば間質液や血液等の生理学的流体にアクセスして、システムの測定要素で検査するために装置３０４ａのバイオセンサ部分内に生理学的流体を吸引する。生理学的流体試料のアクセス及び採取に十分な時間が経過した後、装置３０４ａが移動要素３２０ａ及び移動要素３２０ｂから離れ、トーションバー３０６によりカートリッジリング３０２ａ及びカートリッジリング３０２ｂに対して元の平面に戻るまで（図８Ｅを参照）、カートリッジ装置３００を逆方向３４２即ち時計回り（図８Ｄを参照）に戻す。最後に、カートリッジ３００が偶然に移動して使用者を傷つけないように、図７Ｂの開口３１６を完全に通過して固定可能な位置まで（図８Ｆを参照）、使用済みカートリッジ装置３００を前進方向３４６に進める。使用者によってアッセイプロトコルが行われている時は、このようなプロセスがそれぞれの装置３０４に対して繰り返される。全ての装置３０４を使用、即ちアッセイプロトコルを実施するために使用したら、使用済カートリッジをシステムのハウジングから取り外して適切に廃棄することができる。次に、新しいカートリッジをシステムに装着することができる。
【００５４】
図９Ａ〜図１１を参照すると、図４のバイオセンサ／皮膚刺入／アクセス装置と共に使用するのに特に適したのバイオセンサ移動手段４００の別の実施形態が示されている。このバイオセンサ移動手段４００は、本システムのハウジング内に設けられた離間した構成要素４０２ａ及び構成要素４０２ｂを含む。構成要素４０２ａ及び構成要素４０２ｂは、上記したように底部ハウジング壁内の開口４０１を跨ぐように離間しており、使用者の標的皮膚表面に機能的に接触するようにバイオセンサ装置４０４を開口４０１内に案内する表面及び縁を提供する。このような表面及び縁は、バイオセンサ装置４０４の表面の傾斜及び縁の角度と一致している。具体的には、構成要素４０２ａの傾斜した表面４１０が、傾斜したバイオセンサ装置４０４の後面４１２に一致する。傾斜した表面４１０は構成要素４０２ａの底面４１４に対して角度αを成す。この角度αは、通常は約４０°〜５５°の範囲であり、より一般的には約４５°〜５０°の範囲である。更に、構成要素４０２ｂは、傾斜したバイオセンサ装置４０４の底面４０８と係合する上面４０６を有し、また傾斜したバイオセンサ装置４０４の前面４１８と一致する傾斜した後面４１６を有する。傾斜した後面４１６は構成要素４０２ｂの底面４２０に対して角度βを成す。この角度βは、通常は約３０°〜５０°の範囲であり、より一般的には約２５°〜３５°の範囲である。
【００５５】
アッセイに用いられる時のバイオセンサ４０４の動きを図９Ａ〜図１１を用いて以下に説明する。図７Ａ及び図７Ｂを用いて説明した実施形態と同様に、バイオセンサ装置４０４を、テンションバー（図示せず）或いはハブ／スポーク（図１２〜図１３Ｂを参照）に対して回動可能な取付具によりカートリッジ（図示せず）に機能的に取り付けて、装置４０４の底面４０８が構成要素４０２ｂの上面４０６と同一面である初めの付勢された位置にバイオセンサ装置４０４を保持することができる。図９Ａでは、傾斜したバイオセンサ４０４が、構成要素４０２ｂの上面４０６上を矢印４２２に従った第１の方向に移動する。図９Ｂには、傾斜したバイオセンサ４０４が、矢印４２４の方向に移動して構成要素４０２ａと構成要素４０２ｂとの間の空間に至ると、傾斜したバイオセンサ４０４が構成要素４０２ａの傾斜した表面４１０に沿って両構成要素間の開口を下方に移動する。この時、傾斜したバイオセンサ４０４の移動方向が、図９Ｃに示されているように、矢印４２６が示す前方に逆転する。カートリッジにより下方に力が加えられるため、傾斜したバイオセンサ４０４は傾斜した表面４１０に沿って下方に押し下げられ、傾斜したバイオセンサ４０４の底面４０８が開口４０１を介して露出された標的皮膚表面と同一面になる。傾斜したバイオセンサ４０４が矢印４２８（図９Ｄを参照）の方向に更に前進すると、傾斜したバイオセンサ４０４の前面４１８が構成要素４０２ｂの逆に傾斜した表面４１６と接触する。この接触により、バイオセンサ４０４が更に下方に移動して標的皮膚表面内に進入し、これによりバイオセンサ４０４の皮膚刺入構造４３０が標的皮膚表面を通って、例えば真皮、表皮、及び皮下等の選択された皮膚層に到達し、例えば間質液や血液等の目的の生理学的流体にアクセスすることができ、バイオセンサ４０４の毛細管路が満たされる。
【００５６】
サンプリングしてバイオセンサ４０４の毛細管路に流体が満たされた後、再びバイオセンサ４０４を、図１０Ｂに示されているように矢印４３２に従った第１の方向に移動させる。バイオセンサ４０４を第１の方向に更に移動させると、バイオセンサ４０４が皮膚表面／サンプリング部位から離れて、図１０Ｃに示されているように、矢印４３４に従って構成要素４０２ａと構成要素４０２ｂとの間の開口から抜け出る。図１１に示されているように傾斜したバイオセンサ４０４が開口から出たら、バイオセンサチャンバに含まれている流体をアッセイすることができる（もちろん、用いられるサンプリング／測定プロトコルによって、センサが生体内にある間に流体をアッセイすることもできる）。アッセイプロトコルが使用者によって始められると、このようなプロセスが各バイオセンサ装置４０４で繰り返される。全ての装置４０４が使用、即ちアッセイプロトコルを実施するために使用されたら、使用したカートリッジをシステムのハウジングから取り外して適切に廃棄することができる。次に新しいカートリッジをシステムに装着することができる。
【００５７】
図４及び図９を用いて説明した実施形態のカートリッジ移動手段が更に、図１２〜図１３Ｂに示されているように代表的な回転カートリッジ装置に関連して示されている。図１２では、回転即ちディスクカートリッジ４４０が８個の傾斜したバイオセンサ４４２を含み、開口４４６を有するハウジング（図示せず）の底面４４４上に配置されている。使用する場合は、図１２に示されているようにカートリッジ４４０を第１の時計回りの方向４４８に回動させ、図９Ａ及び図９Ｂに従ったバイオセンサ移動手段に対してバイオセンサ４４２を機能的に配置する。次に、図１３Ａに示されているようにカートリッジの回転方向を反時計回りの方向４５０に逆転させ、バイオセンサ４４２ａを底面４４４内の開口４４６内に導入する。この時、バイオセンサ４４２ａが標的皮膚表面領域に刺入して生理学的流体にアクセスし、この生理学的流体をバイオセンサ４４２ａのチャンバに移送する。次に、図１３Ｂに示されているようにカートリッジ４４０の回転方向を再び時計回りの方向４５２に変え、バイオセンサ４４２ａを皮膚から抜き取り、次にアクセスした流体の分析物の測定を行う。
【００５８】
当業者には理解できるマイナーな変更により、図５を用いて説明したバイオセンサ構造を、図７及び図８または図９Ａ〜図１３Ｂのカートリッジの実施形態並びにそれらの対応するカートリッジ及びバイオセンサ移動手段と共に同様に用いることができる。従って、カートリッジ装置が、アッセイプロトコルを実施するために前方及び逆方向に操作できるものであり、バイオセンサ装置が、本システムのバイオセンサ移動手段を機能的に操作することにより、カートリッジ上のバイオセンサが皮膚表面に刺入して生理学的流体にアクセスできるものであれば、カートリッジ並びに本システムの対応する構造を様々な方法で構成することができる。
【００５９】
本装置及び本システムは様々な構造を取ることができる。或る実施形態では、本装置は１つの一体型装置であって、測定手段、プロセシング手段、ディスプレイ手段等が全て同じ構造上に設けられている。別の実施形態では、一或いは複数の構成要素を他の構成要素から分離することもできる。例えば、測定手段がディスプレイ手段から分離されていて、高周波即ちＲＦ手段等のテレメトリ通信或いは分析データ通信手段を用いて、装置の異なる２つ以上の構成要素間のデータ通信を行うことができる。
【００６０】
図１４Ａに示されている「時計バンド」の実施形態は、本システムの代表的な実施形態の１つである。この実施形態では、装置５００が、手足部分５０２、例えば前腕に時計をはめるのと同じ要領で装着できるように構成されている。この実施形態では、装置の全ての構成要素を単一体に設けることができ、この単一体を、調節可能なストラップ５０４または別の保持手段で使用者の皮膚に接触させる。
【００６１】
本システムを視認しにくい使用者の部分と接触させるのが好ましい場合は、図１４Ｂに示されているような２つの構成要素から成るシステムを用いることができる。この視認しにくい使用者の部位とは、通常は衣類などによって覆われているウェスト等の部分である。このような実施形態では、カートリッジ装置及び測定手段、即ちバイオセンサ及び測定器は、例えば「ウエストバンド」部材５０６などの１つの構成要素に設けられ、ディスプレイ及び制御手段は、例えばハンドヘルド型の遠隔制御ユニット５０８であるシステムの第２の構成要素に設けることができる。２つの構成要素は、データ通信手段により互いに通信することができる。このようなデータ通信手段は、通常はワイヤレスデータ通信手段、例えばＲＦテレメトリ手段である。
【００６２】
本発明の別の実施形態では、本システムは、バンドやストラップを用いて取り付ける代わりに、生体適合性接着剤を用いて好適な皮膚表面に取り付けても良い。
【００６３】
本発明の方法
本システム及び本装置を用いて、生理学的流体の特性の決定、一般的には生理学的流体中の分析物の濃度測定を行うことができる。この方法では、上記した様々な実施形態に示されているような一体型のバイオセンサ／皮膚刺入部材を有する装置を用意し、この装置を使用者の標的皮膚表面に配置する。次に一体型バイオセンサ装置を、第１の位置即ち格納された位置から第２の突き出た位置即ち皮膚接触位置に移動させる。この皮膚接触位置で、標的皮膚表面に刺入し、生理学的流体にアクセスし、この生理学的流体を装置のバイオセンサ部分に移送する。装置の移動方向を逆にして、皮膚から装置を引き抜く。
【００６４】
上記した本カートリッジ装置と用いる場合、複数のこのような一体型バイオセンサ装置をこのカートリッジ装置に機能的に取り付ける。カートリッジ装置を用意して、使用者の標的皮膚表面に配置する。移動手段を用いて第１の方向にカートリッジを移動させ、バイオセンサ装置を第１の位置即ち格納された位置から第２の突き出た位置即ち皮膚接触位置に移動させる。この皮膚接触位置で、標的皮膚表面に刺入し、生理学的流体にアクセスし、この生理学的流体を装置のバイオセンサ部分に移送する。次に移動手段によりカートリッジ装置を第２の方向即ち逆方向に移動させて、バイオセンサを第２の突き出た位置から格納された位置に戻す。このような格納位置から皮膚接触位置或いはその逆へのバイオセンサ装置の移動は、皮膚に接触して刺入させるべく、実質的な平面位置から傾斜した向き即ち偏向した向きにバイオセンサ装置を偏向させることを伴う。
【００６５】
上記したような本システムと用いる場合は、ハウジング構造内にカートリッジ装置を装着する。このハウジング構造は、皮膚に面する開口を備えた壁部を有する。皮膚に面する壁部の外面を、使用者の標的皮膚表面と同一面に配置するのが好ましい。このカートリッジ装置を、皮膚に面する面と同一面であって、複数のバイオセンサ装置の移動経路が開口の真上を通るようにハウジング構造内に配置する。上記したようにカートリッジを移動させると、特定のバイオセンサの移動即ち偏向により、少なくとも皮膚刺入部材が開口を通って皮膚表面に接触して刺入する。
【００６６】
本方法は更に、アクセス時にバイオセンサ装置に移送される生理学的流体の選択された特性を測定するために、バイオセンサ装置と機能的に接触する上記したような測定器即ち測定手段を用意する。バイオセンサ装置の反応ゾーン即ちマトリックス領域が採取した生理学的流体で満たされたら、本システムの測定要素によりバイオセンサに信号を送り、例えば分析物濃度等の目的の化学特性を測定し、得られた測定データを、システムのハウジングに設けられているディスプレイに表示し、後に検索できるようにメモリに保存する。
【００６７】
生理学的流体中の分析物の検出及び／または分析物濃度の測定が求められる様々な用途に本方法、本装置、及び本システムを用いることができる。本システム、本装置、及び本方法は、特に、生理学的流体サンプリング／測定が所定のスケジュールに従って自動的且つ連続的に行われるような所定期間に亘る分析物濃度の管理に使用することができる。このような例が、言及することをもって本明細書の一部とする同時係属の米国特許出願第０９／８６５，８２６号に開示されている。
【００６８】
このようなモニタリング用途では、本発明を用いて、（ａ）糖尿病等の血糖障害における低血糖或いは高血糖等の病状に関連する分析物の濃度を連続的にモニタリングする、（ｂ）アルコール中毒や違法薬物の乱用等の目的の非疾患性生理学的症状に関連する分析物濃度を連続的にモニタリングする、（ｃ）薬物療法中等の治療薬の濃度を連続的にモニタリングする。
【００６９】
分析物がグルコースである場合、糖尿病及び関連疾患等のグルコース関連疾患症状の治療及び管理に関連した様々な用途に本発明を用いることができる。これらの実施形態では、本方法及び本装置を用いて、連続的なグルコースのモニタリング、即ち所定のスケジュールに従って患者のグルコース値を断続的且つ自動的に測定することができる。本方法を用いて、低血糖及び高血糖の症状の発生を検出及び予測することもできる。このような用途では、連続的にモニタリングした分析物濃度測定値のパターンを用いて、つまりシステムのメモリ手段内に保存された測定値パターンをコントロール即ち基準パターンと比較して、患者が高血糖或いは低血糖であるかを決定することができる。更に、測定値のパターンを目視により、適当なコントロール即ち基準パターンと比較して、低血糖或いは高血糖の症状が発生することを予測することもできる。本方法は、例えば本方法及び本装置を用いてこのような低血糖及び高血糖の発生を予測し、予想される症状の発生を防止するように血糖の代謝に介入することにより防止することにより、低血糖及び高血糖の発生を防止するように設計された包括的な治療プロトコルの一部とすることもできる。
【００７０】
本発明は、分析物のモニタリングが求められる様々なタイプのホストに用いることができる。このようなホストとして、限定するものではないが哺乳動物が挙げられる。対象となる哺乳動物として、高価な家畜、例えば馬、牛、羊等、及び犬や猫等のペット、及び人が挙げられる。殆どの実施形態では、本方法を実施する哺乳動物は人である。
【００７１】
キット
本発明はまた、本方法を実施するためのキットを提供する。一実施形態では、本キットは、本発明を実施するためのシステムを含む。本システムは、１つの一体型装置であっても良いし、例えば遠隔制御／表示成要素及び測定要素等の２つ以上の異なった構成要素から成っても良い。本キットは、本システムに用いることができる上記したような１つの廃棄可能なカートリッジ装置或いは２つ以上の廃棄可能なカートリッジ装置を含む。最後に本キットは通常、本システムの使用、並びに本システムに対するカートリッジ装置の着脱についての説明書を含む。このような説明は、一或いは複数のパッケージ、ラベル、キットに含まれる容器等に設けることができる。
【００７２】
上記した発明は、容易に理解できるように図面及び例を用いて詳細に説明してきたが、当業者であれば、本発明の開示から或る種の変更及び改良が添付の請求の範囲の概念或いは範囲から逸脱することなく成し得ることを理解できよう。
【００７３】
本発明の実施態様は以下の通りである。
（１）前記各装置が平面構造を含み、前記平面構造から前記少なくとも１つの皮膚刺入部材が延出していることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
（２）前記少なくとも１つの皮膚刺入部材が、前記平面構造と実質的に同一平面内に延在することを特徴とする実施態様（１）に記載のシステム。
（３）前記装置が検査ストリップ構造を有するバイオセンサを画定し、前記少なくとも１つの皮膚刺入部材が前記検査ストリップから延出していることを特徴とする実施態様（２）に記載のシステム。
（４）前記少なくとも１つの皮膚刺入部材が、前記装置に対して実質的に横向きの方向に延在することを特徴とする実施態様（１）に記載のシステム。
（５）前記カートリッジを移動させるための前記手段が、前記各装置を前記開口に対して前方に移動させ、次に逆方向に移動させることを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【００７４】
（６）更に、前記カートリッジの動きを制御するため及び前記カートリッジの動きのタイミングを制御するための手段を含むことを特徴とする請求項２に記載のシステム。
（７）前記ハウジング構造が手足部分に取り付けることができるように構成されていることを特徴とする請求項２に記載のシステム。
（８）前記ハウジング構造がウェストの周りに取り付けることができるように構成されていることを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】図１Ａは本発明のカートリッジ装置及びシステムと共に使用するのに適した電気化学バイオセンサ／皮膚刺入／流体アクセス装置の実施形態の組立分解図である。図１Ｂは組み立てられた図１Ａの装置の斜視図である。
【図２】図２Ａは本発明のカートリッジ装置及びシステムと共に使用するのに適した測色或いは測光バイオセンサ／皮膚刺入／流体アクセス装置の実施形態の組立分解図である。図２Ｂは組み立てられた図２Ａの装置の斜視図である。
【図３】本発明のカートリッジ装置及びシステムと共に使用するのに適した電気化学バイオセンサ／皮膚刺入／流体アクセス装置の別の実施形態の斜視図である。
【図４】本発明のカートリッジ装置及びシステムと共に用いるのに適した電気化学バイオセンサ／皮膚刺入／流体アクセス装置の更なる実施形態の斜視図である。
【図５】図５Ａは本発明のカートリッジ装置及びシステムと共に用いるのに適したバイオセンサ／皮膚刺入／流体アクセス装置の更なる実施形態の斜視図である。図５Ｂは図５Ａの装置の皮膚刺入部材の拡大図である。
【図６】図６Ａは使用者が使い易く持ち運び可能な構造を有する本発明のシステムの実施形態の平面図である。図６Ｂは図６Ａの線Ｂ−Ｂに沿って見た図６Ａのシステムの側面図である。図６Ｃは図６Ｂの線Ｃ−Ｃに沿って見た図６Ｂのシステムの底面図である。図６Ｄは図６Ａ〜図６Ｃのシステムが開いた状態を示す図であって、本発明のカートリッジ装置が本システムのハウジング内に機能的に配置されている
【図７】図７Ａは本発明のカートリッジ装置の一実施形態の模式図である。図７Ｂは図７Ａのカートリッジ装置の部分拡大破断図であって、本発明のバイオセンサ移動手段の実施形態を有するシステムのハウジングの底部に機能的に取り付けられている。
【図８】図８Ａ〜図８Ｆは本発明のカートリッジ上における図１、図２、または図３のバイオセンサ／皮膚刺入／流体アクセス装置の動きを順に示す、本発明のシステムのバイオセンサ移動手段の一実施形態の模式図である。
【図９】図９Ａ〜図９Ｃは本発明のカートリッジ上における図４のバイオセンサス／皮膚刺入／流体アクセス装置の動きを順に示す、本発明のシステムのバイオセンサ移動手段の別の実施形態の模式図である。
【図１０】図１０Ａ〜図１０Ｃは本発明のカートリッジ上における図４のバイオセンサス／皮膚刺入／流体アクセス装置の動きを順に示す、本発明のシステムのバイオセンサ移動手段の別の実施形態の模式図である。
【図１１】本発明のカートリッジ上における図４のバイオセンサス／皮膚刺入／流体アクセス装置の動きを順に示す、本発明のシステムのバイオセンサ移動手段の別の実施形態の第７の模式図である。
【図１２】図４のバイオセンサ／皮膚刺入／流体アクセス装置と共に用いられる本発明のカートリッジの動きを順に示す第１の模式図である。
【図１３】図１３Ａおよび図１３Ｂは図４のバイオセンサ／皮膚刺入／流体アクセス装置と共に用いられる本発明のカートリッジの動きを順に示す模式図である。
【図１４】図１４Ａは本システムの「時計バンド」の実施形態を示す模式図である。図１４Ｂは遠隔制御装置と共に用いられ、その遠隔制御装置と通信する本システムの「ウェストバンド」の実施形態の模式図である。
【符号の説明】
【００７６】
２，３０，６０　バイオセンサ装置
２００　システム
２０２　ハウジング
２０４　上側ハウジング
２０６　下側ハウジング
２１０　カートリッジ装置
２１４　開口
２１８　ディスプレイ
２２０　バイオセンサ／流体アクセス装置
２３２　駆動輪
２３４　駆動軸
３００　カートリッジ装置
３０２ａ　外側フレームリング
３０２ｂ　内側フレームリング
３０４　バイオセンサ／皮膚刺入／流体アクセス装置
３０６　トーションバー
３０８　駆動輪
３１２　フレームバー
３１４　底部ハウジング部分
３１６　開口
３１８ａ　開口前面
３１８ｂ　開口後面
３２０ａ，３２０ｂ　バイオセンサ移動要素
３２８　底部クリップ部材

Claims (2)

1. 複数の装置を含むシステムであって、前記各装置が、
   （ｉ）皮膚表面下の生理学的流体にアクセスするように構成された少なくとも１つの皮膚刺入部材と、
   （ｉｉ）前記皮膚刺入部材と一体になった、アクセスした前記生理学的流体の特性を測定するためのバイオセンサと、
   （ｉｉｉ）前記少なくとも１つの皮膚刺入部材から前記バイオセンサに延びた生理学的流体移送経路とを含み、
   前記システムが、前記少なくとも１つの刺入部材が前記皮膚表面に斜めに刺入し、続いて前記皮膚表面から前記少なくとも１つの皮膚刺入部材が引き抜かれるように、前記複数の装置をそれぞれ移動するための手段を含むことを特徴とするシステム。
2. システムであって、ハウジング構造と、カートリッジと、移動手段と、測定器とを含み、
   前記ハウジング構造が、皮膚に面する部分と、その皮膚に面する部分内に設けられた開口とを有しており、
   前記カートリッジが複数の装置を含み、前記ハウジング構造内に受容されるようになっており、前記各装置が、生理学的流体の特性を測定するためのセンサ手段と、皮膚刺入部材と、前記皮膚刺入部材及び前記センサ手段から延びた生理学的流体移送経路とを含み、
   前記移動手段が、前記複数の装置のそれぞれが前記開口に機能的に配置されるように、前記ハウジング構造内に前記カートリッジを移動させることができ、
   前記測定器が、生理学的流体の特性を測定するために前記センサ手段に信号を送るため、並びに前記センサ手段から信号を受け取るために、前記ハウジング構造内に設けられていることを特徴とするシステム。

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