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KR20060021280A - 체액 추출 및 내부의 분석시료 감시 시스템 - Google Patents

체액 추출 및 내부의 분석시료 감시 시스템 Download PDF

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KR20060021280A
KR20060021280A KR1020057003773A KR20057003773A KR20060021280A KR 20060021280 A KR20060021280 A KR 20060021280A KR 1020057003773 A KR1020057003773 A KR 1020057003773A KR 20057003773 A KR20057003773 A KR 20057003773A KR 20060021280 A KR20060021280 A KR 20060021280A
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KR
South Korea
Prior art keywords
isf
sample
glucose
rack
pressure ring
Prior art date
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Withdrawn
Application number
KR1020057003773A
Other languages
English (en)
Inventor
조엘 라치니
필 스토우트
마이클 에드워드 힐게스
토마스 라데마체
조엘 메첼케
카스 에이. 핸선
Original Assignee
라이프스캔, 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US10/653,023 external-priority patent/US7258673B2/en
Application filed by 라이프스캔, 인코포레이티드 filed Critical 라이프스캔, 인코포레이티드
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Abstract

체액 샘플(예로서, 간질액[ISF] 샘플)을 추출하고, 내부의 분석시료를 감시하기 위한 시스템은 일회용 카트리지 및 로컬 컨트롤러 모듈을 포함한다. 일회용 카트리지는 체액 샘플을 추출하도록 적용되는 샘플링 모듈과 체액 샘플내의 분석시료(예로서, 포도당)를 측정하도록 적용되는 분석 모듈을 포함한다. 로컬 컨트롤러 모듈은 일회용 카트리지와 전자 통신하며, 분석 모듈로부터 측정 데이터를 수신하고 저장하도록 적용된다. ISF 추출 디바이스는 사용자 피부층의 목표 부위를 관통하여 체류하며, 이어서 그로부터 ISF 샘플을 추출하도록 구성된 관통 부재를 포함한다. 또한, 이 디바이스는 목표 부위의 부근에서 사용자 피부층에 압력을 인가하도록 적용된 압력 링(들)을 포함한다. 이 디바이스는 압력 링(들)이 진동 방식으로 압력을 인가할 수 있도록 구성되고, 이에 의해 관통 부재에 의해 추출된 ISF 샘플의 ISF 포도당 랙이 완화된다. ISF를 추출하기 위한 방법은 관통 부재와 압력 링(들)을 갖는 ISF 유체 추출 디바이스를 제공하는 단계를 포함한다. 다음에, 사용자 피부층이 압력 링(들)에 의해 접촉되고, 관통 부재에 의해 관통된다. 그런 다음, ISF 샘플은 압력이 압력 링(들)에 의해 진동 방식으로 적용되는 동안 사용자 피부층으로부터 추출된다. 진동하는 압력은 추출된 추출 ISF 샘플의 ISF 포도당 랙을 완화시킨다.
간질액, 체액 샘플, 분석 시료, 일회용 카트리지, 분석 모듈, 피부층

Description

체액 추출 및 내부의 분석시료 감시 시스템{System for extracting bodily fluid and monitoring an analyte therein}
본 발명은 일반적으로, 의료 디바이스 및 그와 관련된 방법에 관한 것이며, 특히, 체액을 추출하고, 내부의 분석시료를 감시하기 위한 디바이스, 시스템 및 방법에 관한 것이다.
최근에, 체액(예로서, 혈액 및 간질액)내의 분석시료(예로서, 포도당)를 감시하기 위한 의료 디바이스의 노력은 사용자의 불편 및/또는 통증을 감소시키는 디바이스 및 방법을 개발하고, 감시 방법을 단순화하며, 연속적 또는 반-연속적 감시를 가능하게 하는 디바이스 및 방법을 개발하는 것을 지향하여 왔다. 감시 방법의 단순화는 사용자가 건강 관리 전문가의 도움 없이 가정 또는 다른 위치에서 이런 분석시료를 자가-감시할 수 있게 한다. 사용자의 불편 및/또는 통증의 감소는 자주 규칙적인 사용을 장려하기 위해 가정용으로 설계된 디바이스 및 방법에서 특히 중요하다. 혈당 감시 디바이스 및 관련된 방법이 비교적 통증이 없는 경우, 사용자는 그렇지 않은 경우 보다, 그 혈당 레벨을 보다 자주 그리고 규칙적으로 감시할 것으로 생각된다.
혈당 감시에 관련하여, 연속적 또는 반-연속적 감시 디바이스 및 방법은 혈 당 농도 경향, 혈당 농도에 대한 식품과 약물의 영향, 및 사용자의 총 혈당 제어에 대한 향상된 통찰을 제공한다. 그러나, 실제로는 연속적 및 반-연속적 감시 디바이스는 단점을 가질 수 있다. 예를 들면, 목표 부위(예로서, 사용자 피부층내의 목표 부위)로부터의 간질액(ISF) 샘플의 추출 동안, ISF 유동율은 시간에 걸쳐 쇠퇴할 수 있다. 또한, 수 시간의 연속적 ISF 추출 후에, 사용자의 통증 및/또는 불편이 현저히 증가할 수 있고, 영구적 결손이 목표 부위에 생성될 수 있다.
따라서, 채용이 간단하며, 사용자에게 비교적 미소한 불편 및/또는 통증을 생성하며, 사용자의 통증을 불합리하게 증가시키거나 또는 영구적 결손을 생성하지 않고 연속적 또는 반-연속적 감시를 용이하게 하는 체액(ISF 같은)의 분석시료(예로서, 포도당)의 감시를 위한 디바이스 및 관련된 방법이 본 기술 분야에 여전히 필요하다.
본 발명의 실시예에 따르면, 체액 샘플 추출 및 내부의 분석시료의 감시를 위한 시스템은 채용이 간단하고, 사용자에게 비교적 미소한 통증 및/또는 불편을 생성하며, 사용자의 통증을 불합리하게 증가시키거나 영구적 결손을 생성하지 않고 연속적 및 반-연속적 감시를 용이하게 한다. 부가적으로, 본 발명의 실시예에 따른 ISF 추출 디바이스도 사용자에게 비교적 미소한 통증 및/또는 불편을 생성하며, 사용자의 통증을 불합리하게 증가시키거나 영구적 결손을 생성하지 않고 연속적 및 반-연속적 감시를 용이하게 한다. 또한, 본 발명에 따른 방법은 사용자의 통증을 불합리하게 증가시키거나 영구적 결손을 생성하지 않고 연속적 및 반-연속적 감시를 용이하게 한다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 체액 샘플을 추출하고, 내부의 분석시료를 감시하기 위한 시스템은 일회용 카트리지 및 로컬 컨트롤러 모듈을 포함한다. 일회용 카트리지는 신체로부터 체액 샘플(예로서, ISF 샘플)을 추출하도록 적용되는 샘플링 모듈과, 체액 샘플내의 분석시료(예로서, 포도당)를 측정하도록 적용되는 분석 모듈을 포함한다. 부가적으로, 로컬 컨트롤러 모듈이 일회용 카트리지와 전자 통신하며, 분석 모듈로부터 측정 데이터(예로서, 전류 신호)를 수신하고 저장하도록 적용된다.
본 발명의 실시예에 따른 시스템의 샘플링 모듈은 사용자의 피부층의 목표 부위를 관통하고, 이어서 사용자의 피부층내에 잔류하며 그로부터 ISF 샘플을 추출하도록 구성된 관통 부재를 선택적으로 포함할 수 있다. 대안적으로, 샘플링 모듈은 사용자의 목표 부위로부터 샘플(예컨대, ISF 샘플)을 추출할 수 있는 미세투척법, 초미세여과법, 레이저, 역 이온삼투요법, 전기 충격법 및/또는 초음파 기법을 채택할 수 있다.
또한, 샘플링 모듈은 사용자 피부층내에 관통 부재가 체류하는 동안 목표 부위의 부근에서 사용자의 피부에 압력을 인가하도록 적용되는 적어도 하나의 압력 링을 선택적으로 포함한다. 또한, 필요에 따라, 샘플링 모듈은 압력 링(들)이 진동 방식으로 사용자의 피부층에 압력을 인가할 수 있도록 구성되고, 이에 의해 관통 부재에 의해 추출된 ISF 샘플의 ISF 포도당 랙(lag)이 완화된다.
진동 방식으로 압력을 인가할 수 있는 압력 링(들)에 부가하여, 또는 대안적으로서, 다른 ISF 포도당 랙 완화 기법이 본 발명의 실시예에 채택될 수 있다. 그러한 ISF 포도당 랙 완화 기법은 ISF 포도당 랙은 완화시키도록 랙 완화 화학물의 사용, 열, 초음파, 비진동식 기계적 조작, 진공, 전기 포텐셜 및 그 조합의 사용을 포함한다.
일회용 카트리지의 일회용 특성은 본 발명의 실시예에 따른 시스템이 간단히 채용될 수 있게 한다. 부가적으로, 압력 링이 본 발명에 따라 진동 방식으로 동작될 때, 연속적 및 반-연속적 감시가 용이해지는 동시에, 사용자의 통증 및 영구적 결손의 생성이 최소화된다.
본 발명의 실시예에 따라 사용자의 ISF에서 분석시료(예컨대, 포도당)를 감시하는 시스템은 카트리지 및 이 카트리지와 전자 통신하는 로컬 컨트롤러 모듈을 포함한다. 카트리지는 분석시료를 측정하는 분석 모듈을 포함하고, 상기 로컬 컨트롤러 모듈은 분석 모듈로부터 측정 데이터를 수신하고 저장하도록 구성되어 있다. 또한, 분석 모듈은 사용자의 목표 부위에 적어도 부분적으로 이식되도록 구성된 분석시료 센서(예컨대, 포도당 센서)와, 목표 부위 근방에 압력을 인가하도록 되어 있는 적어도 하나의 압력 링을 포함한다. 더욱이, 분석 모듈은 압력 링이 진동 방식으로 압력을 인가할 수 있음으로써, ISF 포도당 랙이 완화되도록 구성되어 있다.
본 발명의 실시예에 따른 간질액(ISF) 추출 디바이스는 사용자 피부층의 목표 부위를 관통하고, 이어서 사용자 피부층내에 체류하며, 그로부터 ISF 샘플을 추출하도록 구성된 관통 부재(예로서, 보어(bore)를 갖는 박벽 니들)를 포함한다. 또한, ISF 추출 디바이스는 관통 부재가 사용자 피부층내에 체류하는 동안 목표 부위의 근방에서 사용자의 피부에 압력을 인가하도록 적용되는 적어도 하나의 압력 링(예로서, 3개의 동심적으로 배열된 압력 링)을 포함한다. ISF 추출 디바이스는 압력 링(들)이 진동 방식으로 압력을 인가하도록 구성되고, 이에 의해 관통 부재에 의해 추출된 ISF 샘플의 ISF 포도당 랙이 완화된다.
본 발명의 실시예에 따른 ISF 추출 디바이스의 관통 부재가 ISF 샘플의 추출 동안 사용자 피부층내에 체류하기 때문에, ISF 추출 디바이스는 채용이 간단하다. 부가적으로, ISF 추출 디바이스가 진동 방식으로 압력을 인가하도록 구성되기 때문에, 사용자의 통증 및 영구적 결손의 생성을 최소화하면서 연속적 및 반-연속적 감시가 용이해진다. 압력 링(들)에 의한 진동 방식으로 압력의 인가는 또한 ISF 포도당 랙이 최소화되도록 목표 부위의 부근에서 혈류를 최적화할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 간질액(ISF) 추출 방법은 관통 부재와 적어도 하나의 압력 링을 갖는 ISF 유체 추출 디바이스를 제공하는 단계를 포함한다. 다음에, 사용자 피부층이 압력 링에 의해 접촉되고, 관통 부재에 의해 관통된다. 그후, 압력 링(들)을 사용하여 진동 방식으로 사용자 피부층에 압력을 인가하면서, 관통 부재를 경유하여 사용자 피부층으로부터 ISF 샘플이 추출된다. 압력을 인가하는 진동 방식은 관통 부재에 의해 추출된 ISF 샘플의 ISF 포도당 랙을 완화, 및/또는 연장된 시간 주기(예로서, 1시간 내지 24시간의 범위의 연장된 시간 주기) 동안 ISF 샘플의 연속적 또는 반-연속적 추출을 용이하게 한다.
본 발명의 원리가 사용된 예시적인 실시예를 기술하는 하기의 상세한 설명 및 첨부 도면을 참조하면, 본 발명의 특징 및 장점을 보다 양호하게 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 체액 샘플을 추출하고 내부의 분석시료를 감시하기 위한 시스템을 도시한 단순화된 블록도.
도 2는 점선 화살표가 기계적 상호작용을 나타내고, 실선 화살표가 ISF 유동, 또는 엘리먼트(28)와 관련될 때에는 압력의 적용을 나타내는, 사용자 피부층에 적용된 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 ISF 샘플링 모듈의 단순화된 개요도.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 분석 모듈 및 로컬 컨트롤러 모듈의 단순화된 블록도.
도 4는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 분석 모듈, 로컬 컨트롤러 모듈 및 원격 컨트롤러 모듈의 단순화된 블록도.
도 5는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 원격 컨트롤러 모듈의 단순화된 블록도.
도 6은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 일회용 카트리지 및 로컬 컨트롤러 모듈의 상부 사시도.
도 7은 도 6의 일회용 카트리지 및 로컬 컨트롤러 모듈의 하부 사시도.
도 8은 일회용 카트리지 및 로컬 컨트롤러 모듈이 사용자의 팔에 부착되어 있는 본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따른 시스템의 사시도.
도 9는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 추출 디바이스의 단순화된 측단면 도.
도 10은 본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따른 추출 디바이스의 부분 사시도.
도 11은 도 10의 추출 디바이스의 단순화된 측단면도.
도 12는 도 9의 추출 디바이스를 사용하여 수행되는 테스트를 위한 시간의 함수로서의 관류를 도시한 그래프.
도 13은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 공정의 각 단계를 도시한 흐름도.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 추출 디바이스의 단순화된 부분 측단면도.
도 15는 손가락 모세 혈관, 제어 ISF 샘플 및 테스트 ISF 샘플로부터 결정된 포도당 프로파일을 도시하는 포도당 농도 대 시간의 시간 경과 도표.
도 16a 및 도 16b는 각각 제어 ISF 포도당 대 손가락 모세 혈관 포도당 및 테스트 ISF 포도당 대 손가락 모세 혈관 포도당용의 클라크 에러 그릿(Clarke Error Grids)에 중첩된 회귀 곡선.
도 17은 비율 바이어스 대 테스트 ISF와 제어 ISF 포도당 측정을 위한 비교 시간의 관계를 도시한 도표.
도 18은 바이어스 보정된 테스트 ISF 포도당 대 손가락 모세 혈관 포도당을 위한 클라크 에러 그릿에 중첩된 회귀 곡선.
도 19a 및 도 19b는 각각 %RMS(CV) 대 제어 ISF 및 테스트 ISF용 시간 랙으 로서의 에러를 도시한 도표.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 체액 샘플(예로서, ISF 샘플) 추출 및 내부의 분석시료(예로서, 포도당)의 감시를 위한 시스템(10)은 도 1에 도시된 바와 같이, 일회용 카트리지(12)(점선 박스로 둘러싸여짐), 로컬 컨트롤러 모듈(14) 및 원격 컨트롤러 모듈(16)을 포함한다.
시스템(10)에 있어서, 일회용 카트리지(12)는 신체(B, 예컨대 사용자 피부층)로부터 체액 샘플(즉, ISF 샘플)을 추출하는 샘플링 모듈(18)과 체액 내의 분석시료(예컨대, 포도당)를 측정하기 위한 분석 모듈(20)을 포함한다. 샘플링 모듈(18)과 분석 모듈(20)은 본 기술 분야의 숙련자들에게 공지된 소정의 적합한 샘플링 모듈 및 분석 모듈일 수 있다. 시스템(10)의 샘플링 모듈(18)과 분석 모듈(20)은 모두 일회용 카트리지(12)의 구성 엘리먼트이므로 사용 후 버릴 수 있도록 구성되어 있다는 것을 유념해야 한다. 그러나, 본 발명에 따른 시스템의 실시예는 대안적으로 사용후 버릴 수 없는 카트리지(즉, "일회용 카트리지"와 반대로 간단히 "카트리지")를 채택할 수도 있다는 것을 유념해야 한다.
샘플링 모듈(18)은 후술되는 관통 부재(예컨대, 니들), 미세투척법, 초미세여과법, 레이저, 역 이온삼투요법, 전기 충격법 및 초음파 기법 및 그 조합을 비롯하고, 이에 제한되지 않으며, 체액 샘플을 추출하는 임의의 적합한 기법을 채택할 수 있다.
본 발명의 실시예의 샘플링 모듈에 의해 사용될 수 있는 체액 샘플(예컨대, ISF)을 추출하기 위한 기법으로는 미세투척법과 초미세여과법이 있다. 미세투척법과 초미세여과법은, 예컨대 제 1 단부와, 제 2 단부 및 낮은 분자량의 화학 합성물(예컨대, 포도당)이 반투과성 박막을 통해 확산하거나 이것을 가로질러 이동하게 하는 기공을 갖는 관형 반투과성 박막을 채택할 수 있다. 그러나, 기공의 크기 및/또는 기하학적 형태는 높은 분자량의 화학 합성물(예컨대, 단백질)이 반투과성 박막을 통해 확산하거나 그것을 가로질러 이동하는 것을 방지하도록 예정되어 있다.
적합한 반투과성 박막 재료로는 폴리아크릴로니트릴, 쿠프로판, 재생성 셀룰로오즈, 폴리카보네이트 및 폴리술폰을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 사용 중에, 관형 반투과성 박막은, 예컨대 사용자 신체의 피하 피부층에 이식된다.
미세투척법에 있어서, 관류 용액은 제 1 단부로 펌핑되어 관류 용액이 관의 내측을 통과하고, 이때 반투과성 박막을 통해 확산되거나 이 박막을 가로질러 이동된 다양한 작은 분자량의 화학 합성물(예컨대, 포도당)이 관류 용액에 진입한다. 관류 용액은 제 2 단부를 향해 흘러간다. 이어서, 관류 용액과 다양한 작은 분자량의 화학 합성물은 분석 모듈(20)로 전달되고, 이 분석 모듈에 의해 분석된다.
초미세여과법에 있어서, 비교적 낮은 압력(즉, "부압")이 제 1 단부와 제 2 단부에 인가되고, 체액(예컨대, ISF)이 여과에 의해 반투과성 박막을 가로질러 이동되어 관의 제 1 및 제 2 단부를 향해 유동되게 한다. 이어서, 결과적으로 생긴 초미세 여과물(예컨대, ISF 초미세 여과물)은 분석 모듈(20)에 전달되어 이 분석 모듈에 의해 분석된다.
필요에 따라, 관형 반투과성 박막은 카테테르 또는 캐뉼러에 융합되어 삽입 및 취급이 용이하게 된다. 미세투척법 및 초미세여과법에 관한 추가 상세 내용은 전체가 본 명세서에 참조로 합체되는 미국 특허 제5,002,054호, 제5,706,806호 및 제5,174,291호에 개시되어 있다.
샘플링 모듈(18)에 의해 채택될 수 있는 ISF를 추출하는 다른 기법은 레이저이다. 레이저의 사용은 부수적인 고통이 크지 않으면서 피부 조직의 작은 구멍 또는 국부적인 침식을 생성하는 능력을 비롯하여 많은 이점을 제공한다. 예컨대, 좁게 집중된 레이저는 사용자의 피부층을 절제하도록 되어 있어 미세 기공을 형성하고 ISF가 노출되게 한다. 절제 깊이는 레이저에 의해 타이트하게 제어될 수 있기 때문에, ISF 추출 공정은 원칙적으로 고통이 없을 수 있고 ISF가 충분할 만큼 피를 흘리지 않게 된다. 레이저의 파워 레벨, 파장 범위, 광학 기기 및 펄스 주파수는 절제의 효율을 증가시키도록 채택될 수 있다. ISF를 포집하는 데에 레이저의 사용에 관한 보다 상세 내용은 전체가 본 명세서에 참조로 합체되는 미국 특허 제5,165,418호 및 국제 공보 제WO 97/07734호에서 알 수 있다.
역 이온삼투법을 사용함으로써, 이온삼투된 ISF 샘플을 샘플링 모듈(18)을 채택하여 추출할 수 있다. 이 기법은 인가된 전기 포텐셜 또는 전류에 의해 사용자의 피부층을 가로지르는 ISF 및 포도당의 이동에 의존한다. 이온삼투법은, 예컨대 소정 간격을 둔 장치에서 사용자의 피부층 상에 장착된 (하이드로겔에 의해 코팅된)한 쌍의 이온삼투 전극을 포함한다. 이어서, 2개의 전극 사이에는, 예컨대 약 0.01 내지 약 0.5 mA/㎠의 전류 밀도가 인가된다. 통상적으로, 인가된 전류의 극성은 사용자의 피부층에 걸쳐 이온삼투된 ISF 샘플의 플럭스를 증가시키도록 약 10분마다 전환될 것이다. 전류의 인가는 전기 삼투력 때문에 이온삼투된 ISF 샘플이 사용자의 피부층으로부터 나타날 수 있게 한다. 이온삼투 전극에 인접하여, 이온삼투된 ISF 샘플을 수집하는 저장조가 제공되어 샘플이 분석 모듈(20)에 의해 분석될 수 있다. 역 이온삼투법의 사용에 관한 보다 상세 내용은 전체가 본 명세서에 참조로서 합체되는 미국 특허 제6,233,471호와 제6,272,364호에서 알 수 있다.
샘플링 모듈(18)이 채택할 수 있는, ISF를 추출하는 또 다른 기법으로는 전기 충격법이 있다. 전기 충격법은 초기에 사용자의 피부층을 통과하여 예정된 깊이로 적어도 하나의 미세 기공을 형성하는 것을 포함한다. 적어도 하나의 미세 기공을 형성하는 방법은 레이저 또는 가열된 와이어를 사용할 수도 있다. 다음에, 미세 기공에 전기적으로 연결된 전극과 이 전극으로부터 소정 간격을 두고 있는 다른 전극 사이에 전압이 인가된다.
미세 기공이 갈라져 있는 사용자의 피부층에 전압을 인가함으로써, 전기 충격 효과가 모세관 등의 표면 아래의 조직 구조에 집중될 수 있어 혈액의 투여를 크게 향상시킬 수 있다. ISF를 수집 및 전달하는 수단은 전기 충격법에 의해 추출된 ISF 샘플이 그 후에 분석 모듈(20)에 의해 분석될 수 있도록 제공될 수 있다. 전기 충격법에 관한 보다 상세한 내용은 전체가 본 명세서에 참조로서 합체되는 미국 특허 제6,022,316호에서 알 수 있다.
샘플링 모듈(18)이 사용할 수 있는, ISF를 추출하는 또 다른 기법으로는 초음파가 있다. 이 기법은 사용자 피부층의 작은 영역에 초음파 빔을 집중시킨다. 초음파 적용 부위 내에 고통 감각 기관의 수는 적용 영역이 작을수록 감소된다. 따라서, 매우 작은 영역에 초음파를 적용하면, 느낌이 적고 초음파 및/또는 그 국부적 효과가 고통이나 불쾌감이 거의 없게 더 높은 세기로 시행되게 한다. 큰 힘이 국부적으로 발생될 수 있어, 피부 자체에 캐비테이션, 기계적 진동 및 피부 표면 근처에 국부적인 큰 전단력이 생긴다. 초음파 프로브가 또한 초음파에 의해 생성되는 큰 대류라 칭하는 음파 흐름을 생성할 수도 있다. 이것은 ISF 추출률의 향상에 도움이 되는 것으로 보인다. 초음파에 관한 보다 상세 내용은 전체가 본 명세서에 참조로서 합체되는 미국 특허 제6,234,990호에서 알 수 있다.
그러나, 도 2에 도시된 바와 같이, 시스템(10)의 특정 샘플링 모듈(18)은 신체(B)의 목표 부위(TS)를 관통하고 ISF 샘플을 추출하기 위한 관통 부재(22)와, 발진 메카니즘(24) 및 적어도 하나의 압력 링(28)을 포함하는 ISF 샘플링 모듈이다. ISF 샘플링 모듈(18)은 ISF 샘플내의 분석시료(포도당 같은)의 감시(예로서, 농도 측정)를 위해 분석 모듈(20)에 ISF의 연속적 또는 반-연속적 흐름을 제공하도록 적용된다.
시스템(10)의 사용 동안, 관통 부재(22)는 발진 메카니즘(24)의 동작에 의해 목표 부위내로 삽입(즉, 목표 부위를 관통)된다. 사용자의 피부로부터 ISF 샘플의 추출을 위해, 관통 부재(22)는 예로서, 1.5㎜ 내지 3㎜의 범위의 최대 삽입 깊이로 삽입될 수 있다. 부가적으로, 관통 부재(22)는 연속적 또는 반-연속적 방식으로 ISF 샘플의 추출을 최적화하도록 구성될 수 있다. 이에 관하여, 관통 부재(22)는 예로서, 굴곡형 팁을 가지는 25 게이지, 박벽 스테인레스강 니들(도 1 또는 도 2에는 미도시)을 포함할 수 있으며, 팁 벤드를 위한 부위는 니들의 팁과 니들의 힐 (heel) 사이에 배치되어 있다. 본 발명에 따른 관통 부재에 사용하기에 적합한 니들은 미국 특허 출원 공보 US 2003/0060784 A1(출원 번호 10/185,605)에 기술되어 있다.
발진 메카니즘(24)은 선택적으로 관통 부재(22)를 둘러싸는 허브(도 1 또는 2에는 미도시)를 포함할 수 있다. 이런 허브는 목표 부위내로의 관통 부재(22)의 삽입 깊이를 제어하도록 구성된다. 삽입 깊이 제어는 ISF 샘플의 추출 동안 사용자 피부층내에 비교적 깊게 위치된 모세혈관의 부주의한 천공을 방지하고, 혈액에 의한 최종 추출된 ISF 샘플의 오염, 분석 모듈의 폐색 또는 관통 부재의 폐색을 제거함으로써, 유리할 수 있다. 또한, 삽입 깊이 제어는 시스템(10)의 사용 동안 사용자가 겪는 통증 및/또는 불편을 최소화하도록 작용할 수 있다.
삽입 깊이를 제어하는 것 외에, 그러한 허브는 관통 부재의 발진 후에 압력 링 상에 로킹되므로 압력 링의 부속물로서 기능한다. 대안적으로, 허브 자체는 삽입 깊이 제어 수단 및 관통 부재의 발진을 추종하는 압력 링으로서의 역할을 하도록 구성될 수 있다.
비록, 도 2가 샘플링 모듈(18)에 포함되는 발진 메카니즘(24)을 예시하고 있으나, 발진 메카니즘(24)은 시스템(10)의 로컬 컨트롤러 모듈(14) 또는 일회용 카트리지에 선택적으로 포함될 수 있다. 또한, 사용자에 의한 시스템(10)의 채용을 단순화하기 위해, 샘플링 모듈(18)은 분석 모듈(20)의 일체부로서 형성될 수 있다.
목표 부위로부터의 체액(예로서, ISF)의 추출을 촉진하기 위해, 관통 부재(22)는 적어도 하나의 압력 링(28)내에 동심적으로 배열될 수 있다. 압력 링(들 )(28)은 환형을 비제한적으로 포함하는 소정의 적합한 형상으로 이루어질 수 있다. 부가적으로, 압력 링(들)(28)은 관통 부재가 사용자 피부층내에 체류하는 동안 목표 부위 부근에서 진동하는 기계적 힘(즉, 압력)을 인가하도록 구성될 수 있다. 이런 진동은 스프링 또는 리텐션 블록과 같은 바이어싱 엘리먼트(도 1 또는 도 2에는 미도시)의 사용을 통해 달성될 수 있다. 본 발명에 따른 샘플링 모듈(및 ISF 추출 디바이스)내의 압력 링(들)의 구조 및 기능은 도 9 내지 도 12에 대해서 보다 상세히 후술되어 있다.
시스템(10)의 사용 동안, 사용자 피부층을 인장시키기 위하여, 관통 부재(22)에 의한 목표 부위의 관통 이전에, 압력 링(28)이 목표 부위(TS)의 부근에 적용된다. 이런 인장은 사용자 피부층을 안정화하고, 관통 부재에 의한 관통 동안 그 텐팅(tenting)을 방지하도록 작용한다. 대안적으로, 관통 부재에 의한 관통 이전에 사용자 피부층의 안정화는 샘플링 모듈(18)에 포함된 관통 깊이 제어 엘리먼트(미도시)에 의해 달성될 수 있다. 이런 관통 깊이 제어 엘리먼트는 사용자 피부층의 표면상에 안치 또는 "부유"되며, 관통 깊이(삽입 깊이라고도 지칭됨)를 제어하기 위한 제한기로서 작용한다. 관통 깊이 제어 엘리먼트 및 그 사용법의 예는 본 명세서에서 그 전문을 참조한 미국 특허 출원 제 10/960,083에 기술되어 있다. 필요하다면, 관통 부재는 사용자 피부층에 대한 압력 링(들)의 적용과 동시에 발진되어, 발진 메카니즘의 단순화를 가능하게 할 수 있다.
관통 부재(22)가 발진되고, 목표 부위(TS)를 관통하고 나면, 관통 부재(22)의 니들(도 1 또는 도 2에는 미도시)은 예로서, 목표 부위의 사용자 피부층의 표면 아래 약 1.5㎜ 내지 3㎜의 범위의 삽입 깊이에 체류한다. 압력 링(들)(28)은 사용자 피부층에 힘(도 2에 하향 화살표로 표시됨)을 적용하며, 이는 목표 부위의 부근의 ISF를 가압한다. 압력 링(들)(28)에 의해 유도된 피하 압력 구배는 니들로의, 그리고 샘플링 모듈을 통해 분석 모듈로의 ISF의 유동을 초래한다(도 2의 굴곡 및 상향 화살표로 도시된 바와 같이).
관통 부재의 니들을 통한 ISF 유동은 목표 부위 부근에서 ISF의 고갈로 인해 그리고 압력 링(들)(28)하에서 사용자 피부층의 이완으로 인해 시간의 경과에 따라 잠재적 쇠퇴를 받게 된다. 그러나, 본 발명에 따른 시스템에서, 압력 링(들)(28)은 ISF 유동 쇠퇴를 최소화하기 위해, 사용자의 피부내에 관통 부재가 체류하는 동안, 진동 방식으로(즉, 미리 결정된 압력 링(들) 사이클링 루틴 또는 ISF 유동량 측정과 피드백을 경유하여 제어되는 압력 링 사이클링 루틴을 사용하여) 사용자 피부층에 적용될 수 있다. 부가적으로, 진동 방식으로 압력의 적용 동안, 압력 링(들)에 의해 인가된 압력이 변화하거나, 국부적 압력 구배가 제거되고, 사용자 피부층으로부터의 ISF의 유출이 소거되는 시간 주기가 존재할 수 있다.
또한, 목표 부위의 부근에서 사용자 피부층에 복수의 압력 링의 적용이 샘플링 및 분석 모듈을 통한 ISF의 유동을 제어하고, 사용자 피부층의 소정 부분이 압력하에 있는 시간을 제한하도록 기능할 수 있다. 사용자 피부층이 회복될 수 있게 함으로써, 진동 방식으로 압력의 적용은 또한 사용자의 피부상의 결손 및 사용자의 통증 및/또는 불편을 감소시킨다. 진동 방식으로 압력 링(들)(28)의 적용의 부가적인 양호한 효과는 ISF 포도당 랙(즉, 사용자 ISF내의 포도당 농도와 사용자 혈액 내의 포도당 농도 사이의 편차)이 감소된다.
본 기술 내용을 알고나면, 본 기술 분야의 숙련자는 영구적 피부 결손의 생성, 사용자의 통증/불편 및/또는 ISF 포도당 랙을 감소시키도록 기능하는 다양한 압력 링 사이클링 루틴을 안출할 수 있다. 예로서, 압력 링(들)(28)은 30초 내지 3 시간의 주기 동안 전개(즉, 압력이 목표 부위의 근방에서 사용자 피부층에 적용되도록 배치)되고, 그후 30초 내지 3시간 범위의 주기 동안 수축(즉, 압력이 사용자 피부층에 적용되지 않도록 배치)될 수 있다. 또한, ISF 포도당 랙 및 사용자의 통증/불편은 압력이 인가되는 동안의 시간의 양(즉, 적어도 하나의 압력 링이 전개되는 시간 주기)이 약 30초 내지 약 10분의 범위이고, 압력이 해제되는 동안의 시간의 양(즉, 적어도 하나의 압력 링이 수축되는 시간 주기)이 약 5분 내지 10분일 때 현저히 감소된다는 것이 판명되었다. 특정 유리한 압력 링 사이클은 1분 동안의 압력 적용 및 10분 동안의 압력 해제를 포함한다. 압력의 인가 및 해제를 위해 서로 다른 시간의 양이 사용되기 때문에, 이런 사이클은 비대칭 압력 링 사이클이라 지칭된다.
압력 링 사이클링 루틴은 하기의 고려사항이 균형화되도록 안출될 수 있다: (i) 원하는 체적의 체액을 추출하기에 충분한 시간 주기 동안 전개되는 압력 링(들)을 갖고, (ii) ISF 포도당 랙을 완화시키는 생리학적 응답을 유도하며, (iii) 영구적 결손의 생성 및 사용자 불편의 최소화한다. 부가적으로, 압력 링 사이클링 루틴은 또한 예로서 매 15분 마다 발생하는 반-연속적 분석시료 측정을 제공하기 위해 안출될 수도 있다.
압력 링(들)(28)은 본 기술 분야의 숙련자들에게 공지된 소정의 적합한 재료로 형성될 수 있다. 예로서, 압력 링(들)(28)은 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 플라스틱 재료, 사출 성형성 플라스틱 재료, 폴리스티렌 재료, 금속 또는 그 조합을 비제한적으로 포함하는 비교적 강성 재료로 구성될 수 있다. 압력 링(들)(28)은 또한, 탄성중합체 재료, 중합성 재료, 폴리우레탄 재료, 라텍스 재료, 실리콘 재료 또는 그 조합을 비제한적으로 포함하는 비교적 탄성적인 변형가능한 재료로 구성될 수도 있다.
압력 링(들)(28)에 의해 형성된 내부 개구는 원형, 정사각형, 삼각형, C-형, U-형, 육각형, 팔각형 및 총구형을 비제한적으로 포함하는 소정의 적합한 형상으로 이루어질 수 있다.
압력 링(들)(28)이 ISF 유동 쇠퇴를 최소화 및/또는 샘플링 및 분석 모듈을 통한 ISF의 유동의 제어를 위해 사용될 때, 관통 부재(22)는 압력 링(들)(28)이 사용되는 동안, 사용자 피부층의 목표 부위에 전개된 상태로 잔류(즉, 체류)한다. 그러나, 압력 링(들)(28)이 ISF 포도당 랙을 완화시키도록 사용될 때, 관통 부재(22)는 사용자의 피부내에 간헐적으로 체류할 수 있다. 관통 부재(22)의 이런 간헐적 체류는 압력 링(들)(28)에 의한 압력의 적용에 협화음 또는 불협화음 중 어느 하나를 유발할 수 있다.
ISF 포도당 랙을 완화시키는 압력 링의 사용에 추가하여, 또는 대안적으로, 본 발명에 따른 발명의 다양한 실시예는 ISF 포도당 랙을 완화시키는 다른 수단, 예컨대 화학적 수단(즉, 랙 완화 화학물), 초음파, 기계적 수단, 열, 진공, 전기 포텐셜 또는 그 조합을 채택할 수 있다. 일반적으로, ISF 포도당 랙을 완화시키는 그러한 수단은 ISF 포도당 랙을 완화시키는 데에 사용된 수단 근처에서 혈액 및/또는 ISF의 관류를 증가시키는 것으로 가정한다. 혈액의 국부적 순환을 증가시킴으로써, 이것은 혈액과 ISF 간에 포도당의 평형률을 증가시킨다.
화학적 수단을 사용하여 포도당 랙을 완화시킬 수 있다. 그러한 화학적 수단은 랙 완화 화학물을 목표 부위(예컨대, 사용자의 피부층)에 적용하여 순환을 향상시키는 것을 포함한다. 이 기능을 수행할 수 있는 모범적이고 비제한적인 화학 합성물로는 캡사이신, 히스타민, 천연 담즙산염, 염화나트륨, 도데실 황산나트륨, 소듐 디옥시콜레이트, 타우로디옥시콜레이트, 소듐 클루코콜레이트 또는 그 조합이다. 또한, 미국 특허 제6,251,083호 및 제5,139,023호(전체가 본 명세서에 참조로서 합체됨) 내에 설명되고 참조된 모든 피부 관통 향상제 및 그 조합이 사용에 적합한 후보제이다. 화학적 수단은 이 화학적 수단의 간단하고 직접적인 적용이 가능하도록 에멀션 또는 겔에 통합될 수 있다. 또한, 양털 등의 흡수재를 사용하여 적용되는 소정량의 화학적 수단을 용이하게 할 수 있다.
ISF 포도당 랙을 완화시키는 다른 수단이 초음파를 사용할 것이다. 초음파 랙 완화 기법은 초음파 프로브를 목표 부위(예컨대, 사용자의 피부층)에 인접하게 위치시킴으로써, 목표 부위에 초음파를 적용하는 것을 포함한다. 제 1 소정량의 초음파를 목표 부위에 가하면, 순서대로 ISF 포도당 랙을 완화시키는 데 일조하는 국부적 가열을 유발한다. 특정 실시예에 있어서, 포도당 랙을 완화시킨 후에, 초음파 프로브가 제 1 소정량보다 큰 제 2 소정량의 초음파를 가할 수 있어 ISF의 추 출을 용이하게 한다. 그러한 실시예에 있어서, 초음파 프로브는 포도당 랙을 완화시키는 기능과 ISF를 추출하는 기능을 모두 수행한다. 초음파 기법에 관한 추가 상세 내용은 미국 특허 제5,231,975호 및 제5,458,140호에 있고, 이들 각각은 전체가 본 명세서에 참조로서 합체된다.
ISF 포도당 랙을 완화시키는 추가 수단(기법)은 비진동식 기계적 조작이다. 그러한 기계적 조작은 목표 부위를 끌어당기거나 집는 것과, 목표 부위를 풀링 수단에 의해 잡아늘이는 접착제 및 사용자의 피부층에 진동을 가하는 장치(즉, 압전 트랜스듀서)를 포함한다. 목표 부위를 조작하는 기계적 수단은 미국 특허 제6,332,871호 및 제6,319,210호에 설명되어 있으며, 이들 특허는 각각 전체가 본 명세서에 참조로서 합체된다.
또한, 포도당 랙을 완화시키는 추가 수단으로는 열의 사용이 있다. 그러한 수단에 있어서, 가열 프로브(예컨대, 저항 히터)가 혈액의 순환을 향상시키도록 목표 부위(예컨대, 사용자의 피부)에 부착될 수 있다. 대안적으로, 적외선(IR) 공급원을 열원으로서 사용할 수 있다. 그러한 실시예에 있어서, 온도 프로브를 사용하여 치료가 사용자에게 알맞고 열 치료 기간이 짧은 시간 간격(즉, 5분 미만)이 되도록 사용자의 피부층에 가하는 것을 보장한다. 일반적으로, 인가된 열은 37℃보다 크지만, 사용자의 피부층이 그을릴 정도로 높아서는 않된다. 목표 부위에 대한 열의 적용에 관한 상세 내용은 미국 특허 제6,240,306호 및 제6,155,992호에 있으며, 이들 특허는 각각 전체가 본 명세서에 참조로서 합체된다.
ISF 포도당 랙을 완화시키는 또 다른 수단은 진공의 사용이다. 예컨대, 진 공은 목표 부위(예컨대, 사용자의 피부층)를 잡아늘려 ISF 포도당 랙을 완화시키는 데 일조할 수 있다. 또한, 진공은 목표 부위로부터 ISF 추출을 용이하게 할 수 있는 부압원을 제공한다. 목표 부위에 대한 진공의 적용은 미국 특허 제6,155,992호에 개시되어 있고, 그 특허는 전체가 본 명세서에 참조로 합체된다.
ISF 포도당 랙을 완화시키는 또 다른 수단은 전기 포텐셜의 사용이 있다. 그러한 상황에서, 목표 부위(예컨대, 사용자의 피부층)에 전류를 인가하는 데에, 예컨대 한 쌍의 전극이 사용된다. 전류는 순환을 향상시키고 ISF 포도당 랙을 완화시키는 방식으로 신경 세포 및 조직을 시뮬레이팅한다.
도 3을 참조하면, 시스템(10)의 분석 모듈(20)은 분배 링(302), 복수의 마이크로-유체 네트워크(304) 및 복수의 전기적 접점(306)을 포함한다. 각 마이크로-유체 네트워크들(302)은 제 1 패시브 밸브(308), 포도당 센서(310), 폐기물 저장조(312), 제 2 패시브 밸브(314) 및 릴리프 밸브(316)를 포함한다. 마이크로-유체 네트워크들(304)은 예로서, 30 내지 500 마이크로미터 범위의 단면 치수를 갖는 채널을 포함한다. 유동하는 ISF 샘플내의 포도당을 감시(예로서, 측정)하기 위해, 복수(n)의 실질적으로 동일한 마이크로-유체 네트워크(304)(센서 분기부(304)라고도 지칭됨)가 분석 모듈(20)에 포함될 수 있다. 분배 링(302), 제 1 패시브 밸브(308), 폐기물 저장조(312), 제 2 패시브 밸브(314) 및 릴리프 밸브(316)는 분석 모듈(20)을 통과하는 ISF 유동을 제어하도록 구성된다.
본 기술 분야의 숙련자들에게 공지된 소정의 적합한 포도당 센서가 본 발명에 따른 분석 모듈로서 채용될 수 있다. 포도당 센서(310)는 예로서, 효소 및 산 화환원 반응 콤파운드(들) 또는 매개체(들)를 포함하는 산화환원반응 시약 시스템을 포함할 수 있다. 페릭야니드, 페나진 에토설페이트, 페나진 메토설페이트, 페일렌디아민, 1-메톡시-페나진 메토설페이트, 2,6-디메틸-1,4-벤조퀴논, 2,5-디클로로-1,4-벤조퀴논, 페로센 유도체, 오스뮴 바이피리딜 복합체 및 루테늄 복합체와 같은 다양한 서로 다른 매개체들이 본 기술 분야에 공지되어 있다. 전체 혈액내의 포도당 분석을 위한 적합한 효소는 포도당 옥사이드 및 디하이드로제나제(NAD 및 PQQ계 양자 모두)를 비제한적으로 포함한다. 산화환원반응 시약 시스템내에 존재할 수 있는 다른 물질은 버퍼링 보조제(예로서, 시트라코네이트, 시트레이트, 말릭, 말레익 및 포스페이트 버퍼); 2가 카티온(예로서, 칼슘 클로라이드 및 마그네슘 클로라이드); 계면활성제(예로서, 트리톤, 마콜, 테트로닉, 실웨트, 조닐 및 플루로닉) 및 안정화 보조제(예로서, 알부민, 자당, 트리할로제, 만니톨 및 락토제)를 비제한적으로 포함한다.
포도당 센서(310)가 전자 화학계 포도당 센서인 환경에서, 포도당 센서(310)는 ISF 샘플내의 포도당의 존재에 응답하여 전기적 전류 신호를 생성할 수 있다. 로컬 컨트롤러 모듈(14)은 그후 전기적 전류 신호를 수신(전기적 접점(306)을 경유하여)하고, 이를 ISF 포도당 농도로 변환한다.
시스템(10)은 8 시간 이상의 주기 동안 ISF 샘플내의 포도당의 연속적 및/또는 반-연속적 측정(감시)을 위해 채용될 수 있다. 그러나, 경제적으로 대량 생산될 수 있는 종래의 포도당 센서는 단지 약 1시간의 수명 동안 정확한 측정 신호를 제공한다. 제한된 센서 수명의 이러한 문제점을 극복하기 위해, 각각 동일한 포도 당 센서(310)를 포함하는 복수의 마이크로-유체 네트워크(304)가 분석 모듈(20)에 제공된다. 이들 포도당 센서 각각은 1시간 이상의 주기 동안 연속적 및/또는 반-연속적 감시를 제공하기 위해 연속적 방식으로 사용된다.
동일한 포도당 센서의 연속적 사용(각각 1시간과 같은 제한된 시간 주기 동안)은 포도당의 연속적 또는 반-연속적 측정을 가능하게 한다. 동일한 포도당 센서의 연속적 사용은 일 시간 주기 동안 포도당 센서(310)를 향해 샘플링 모듈로부터의 ISF의 유입 유동을 안내하고, 이어서 그 포도당 센서로의 ISF 유동을 중단하고 ISF 유동을 다른 포도당 센서로 전환시킴으로써 이행될 수 있다. 이 포도당 센서의 연속적 사용은 분석 모듈내에 포함된 각 포도당 센서가 사용될 때까지 반복될 수 있다.
연속하는 포도당 센서로의 ISF 유동의 전환은, 예로서 하기의 절차에 의해 달성될 수 있다. 분석 모듈(20)의 초기화시, 샘플링 모듈(18)로부터의 ISF 샘플은 분배 링(302)을 경유하여 "n" 센서 분기부(304)로 분배된다. 그러나, ISF 유동은 각 센서 분기부의 제 1 패시브 밸브(308)에 의해 각 센서 분기부의 유입 단부에서 정지된다. 포도당의 측정을 시작하기 위해, 선택된 센서 분기부가 센서 분기부의 릴리프 밸브(316)의 개방에 의해 작동된다. 선택된 릴리프 밸브의 개방 프로세스는 전기적 접점(306)을 경유하여 분석 모듈(20)과 통신하는 로컬 컨트롤러 모듈(14)에 의해 전기적으로 제어될 수 있다. 릴리프 밸브(316)의 개방시, 센서 분기부(304)(기밀적으로 밀봉된)내에 최초로 존재하는 가스(예로서, 공기)가 센서 분기부(304)의 유출 단부로 배출되고, 그 결과로, ISF는 센서 분기부(304)내로 유동한 다. 다른 센서 분기부(304)의 릴리프 밸브(316)가 폐쇄 상태로 유지되기 때문에, ISF는 선택된 센서 분기부(304)로만으로의 유동이 허용된다.
ISF의 압력은 제 1 패시브 밸브(308)를 분열하기에 충분히 크며, 따라서, 포도당 센서(310)를 향해 흐른다. 측정 신호는 포도당 센서(310)에 의해 순차적으로 생성되며, 전기적 접점(306)을 경유하여 로컬 컨트롤러 모듈(14)에 전기적으로 통신된다(도 3에 점선으로 도시된 바와 같이). ISF는 유동을 계속하고, 폐기물 저장조(312)로 들어가며, 폐기물 저장조의 체적은 포도당 센서의 수명을 통해 소요되는 것과 등가의 ISF 량을 함유할 수 있도록 미리 결정되어 있다. 예로서, 분당 약 50 나노리터의 평균 유동율 및 1시간의 포도당 센서 수명에서, 폐기물 저장조(312)의 체적은 약 3 마이크로리터일 수 있다. 제 2 패시브 밸브(314)는 폐기물 저장조(312)의 단부에 배치된다. 제 2 패시브 밸브(314)는 ISF의 유동을 정지시키도록 구성되어 있다.
그런 다음, 상기 절차는 다른 센서 분기부(304)의 릴리프 밸브(316)의 개방에 의해 이어진다. 이 릴리프 밸브(316)의 선택적 개방시(이는 로컬 컨트롤러 모듈(14)에 의한 통신을 경유하여 달성될 수 있다), ISF는 그 센서 분기부내에 배치된 제 1 패시브 밸브(308)를 분열한 후에 대응 센서 분기부(304)로 흐른다. 그후, 센서 분기부의 포도당 센서(310)는 분석 모듈(20)에 측정 신호를 제공한다.
이러한 절차는 분석 모듈(20)의 모든 센서 분기부(304)가 사용될 때까지 반복된다. 약 8시간의 연속적 포도당 감시를 제공하기 위한 시스템에 대하여, 약 8개의 센서 분기부(304)가 분석 모듈(20)에 필요하다. 그러나, 본 기술 분야의 숙 련자는 일회용 카트리지(12)의 분석 모듈은 8개 센서 분기부에 한정되지 않으며, 따라서, 시스템은 8 시간 보다 긴(또는 심지어 보다 짧은) ISF 포도당 레벨을 측정하도록 설계될 수 있다는 것을 인지할 것이다.
분석 모듈(18)은 신체(B)에 대해 외부에 있는 것으로 지금까지 설명하였다. 본 발명에 따른 시스템의 변형예에 있어서, 샘플링 모듈은 채택되지 않았다. 그러나, 분석 모듈(18)의 일부(예컨대, 포도당 센서를 포함함)는 적어도 부분적으로 신체(B)(예컨대, 신체(B)의 피하층)에 이식된다. 적합한 연속적인 포도당 센서는 미국 특허 제6,514,718호, 제6,329,161호, 제6,702,857호 및 제6,558,321호에 개시된 것을 포함하며, 이들 특허는 전체가 본 명세서에 참조로서 합체된다.
그러한 포도당 센서는 작동 전극 상에 오스뮴 산화환원 폴리머에 의해 함께 움직일 수 없는 포도당 산화 효소 또는 포도당 탈수소 효소 등의 효소를 채택할 수 있다. 2기능 교차 결합 작용제, 예컨대 에폭사이드 또는 아지리딘을 사용하여 전극 표면에 효소와 폴리머를 함께 고정시킬 수 있다. 그러한 포도당 센서는 자유 확산하는 임의의 시약의 추가없이 포도당을 측정하고 포도당 농도를 비례하는 전류 레벨 또는 전하로 변환할 수 있다.
다른 포도당 센서는 작동 전극 상에 고정되는 포도당 산화 효소 등의 효소를 채택할 수 있다. 통상적으로, 글루타르알데히드 등의 2기능 교차 결합 시약을 사용하여 작동 전극에 효소를 고정시킬 수 있다. 그러한 포도당 센서에 있어서, 산소는 과산화수소로 전환되어 그 과산화수소 농도가 포도당 농도와 비례한다. 그 후에, 과산화수소는 작동 전극에서 산화되어 ISF에 존재하는 포도당의 레벨을 결정 하기 위한 전류 크기를 확인할 수 있다.
또 다른 포도당 센서는 피하층에 이식되어 포도당을 감시하는 형광 공명 에너지 트랜스퍼(FRET) 기법을 사용하는 변경된 비드(예컨대, 라텍스 비드)를 채택한다. 그러한 포도당 모니터에 관한 추가 상세 내용은 미국 특허 제6,232,130호와 제6,040,194호에 있으며, 그 특허는 본 명세서에 참조로서 합체된다.
로컬 컨트롤러 모듈(14)은 도 4의 단순화된 블록 형태로 도시되어 있다. 로컬 컨트롤러 모듈(14)은 기계적 컨트롤러(402), 제 1 전자 컨트롤러(404), 제 1 데이터 디스플레이(406), 로컬 컨트롤러 알고리즘(408), 제 1 데이터 저장 엘리먼트(410) 및 제 1 RF 링크(412)를 포함한다.
로컬 컨트롤러 모듈(14)은 일회용 카트리지(12)에 기계적 및 전기적으로 결합될 수 있도록 구성된다. 기계적 결합은 일회용 카트리지(12)가 로컬 컨트롤러 모듈(14)에 제거가능하게 부착(예로서, 삽입)되게 한다. 로컬 컨트롤러 모듈(14) 및 일회용 카트리지(12)는 일회용 카트리지(12)와 로컬 컨트롤러 모듈(14)의 조합체를 사용자의 피부에 고정하는 방식으로, 예로서 스트랩에 의해, 사용자의 피부에 부착될 수 있도록 구성된다.
시스템(10)의 사용 동안, 제 1 전자 컨트롤러(404)는 상술된 바와 같이, 분석 모듈(20)의 측정 사이클을 제어한다. 로컬 컨트롤러 모듈(14)과 일회용 카트리지(12) 사이의 통신은 분석 모듈(20)의 전기적 접점(306)을 경유하여 이루어진다(도 3 참조). 전기적 접점(306)은 로컬 컨트롤러 모듈(14)의 접촉 핀(708)(도 7 참조)에 의해 접촉될 수 있다. 전기 신호는 예로서, 릴리프 밸브(316)를 선택적으로 개방하기 위해, 로컬 컨트롤러 모듈(14)에 의해 분석 모듈(20)로 보내진다. ISF 샘플의 포도당 농도를 나타내는 전기 신호는 그후, 분석 모듈에 의해 로컬 컨트롤러 모듈에 전해진다. 제 1 전자 컨트롤러(404)는 로컬 컨트롤러 알고리즘(408)을 사용하여 이들 신호를 해석하고, 제 1 데이터 디스플레이(406)(사용자가 판독할 수 있는)상에 측정 데이터를 디스플레이한다. 부가적으로, 측정 데이터(예로서, ISF 포도당 농도 데이터)는 제 1 데이터 저장 엘리먼트(409)에 저장될 수 있다.
사용 이전에, 미사용 일회용 카트리지(12)가 로컬 컨트롤러 모듈(14)내로 삽입된다. 이 삽입은 일회용 카트리지(12)와 로컬 컨트롤러 모듈(14) 사이의 전기 통신을 제공한다. 로컬 컨트롤러 모듈(14)내의 기계적 컨트롤러(402)는 시스템(10)의 사용 동안 일회용 카트리지(12)를 적소에 견고히 유지한다.
로컬 컨트롤러 모듈 및 일회용 카트리지 조합체를 사용자의 피부에 부착한 이후, 그리고 사용자로부터의 작동 신호 수신시, 측정 사이클은 제 1 전자 컨트롤러(404)에 의해 개시된다. 이런 개시시, 관통 부재(22)는 사용자 피부층내로 발진되어 ISF 샘플링을 시작한다. 이러한 발진은 제 1 전자 컨트롤러(404) 또는 사용자에 의한 기계적 상호작용 중 어느 하나에 의해 개시될 수 있다.
로컬 컨트롤러 모듈(14)의 제 1 RF 링크(412)는 도 1 및 도 4에 지그재그형 화살표로 도시된 바와 같이 로컬 컨트롤러 모듈과 원격 컨트롤러 모듈(16) 사이의 양방향 통신을 제공한다. 로컬 컨트롤러 모듈은 시스템의 현재 상태를 나타내는 시각적 표시기(예로서, 다색 LED)와 협력한다.
로컬 컨트롤러 모듈(14)은 일회용 카트리지(12)로부터 측정 데이터를 수신 및 저장하고, 그와 대화형식으로 통신하도록 구성되어 있다. 예로서, 로컬 컨트롤러 모듈(14)은 분석 모듈(20)로부터의 측정 신호를 ISF 또는 혈당 농도값으로 변환하도록 구성될 수 있다.
도 5는 시스템(10)의 원격 컨트롤러 모듈(16)을 도시한 단순화된 블록도를 도시한다. 원격 컨트롤러 모듈(16)은 제 2 전자 컨트롤러(502), 제 2 RF 링크(504), 제 2 데이터 저장 엘리먼트(506), 제 2 데이터 디스플레이(508), 예측 알고리즘(510), 알람(512), 혈당 측정 시스템(혈당 스트립(516)을 사용하여 혈당을 측정하도록 적용됨) 및 데이터 보유 엘리먼트(518)를 포함한다.
제 2 전자 컨트롤러(502)는 원격 컨트롤러 모듈(16)의 다양한 콤포넌트를 제어하도록 적용된다. 제 2 RF 링크(504)는 로컬 컨트롤러 모듈(14)과의 양방향 통신하도록 구성된다(예로서, 제 2 RF 링크(504)는 로컬 컨트롤러 모듈(14)로부터 ISF 포도당 농도 관련 데이터를 수신할 수 있다). 제 2 RF 링크(504)를 경유하여 수신된 데이터는 제 2 전자 컨트롤러(502)에 의해 확인 및 검증될 수 있다. 또한, 이렇게 수신된 데이터는 제 2 전자 컨트롤러(502)에 의해 처리 및 분석되고, 미래의 사용(예로서, 사용자에 의한 미래의 데이터 검색 또는 예측 알고리즘(510)에서의 사용을 위해)을 위해 제 2 데이터 저장 엘리먼트(506)내에 저장될 수도 있다. 원격 컨트롤러 모듈(16)의 제 2 데이터 디스플레이(508)는 예로서, 사용자에게 편리한 포맷으로 측정 데이터를 제시하고, 추가 데이터 측정을 위해 사용이 용이한 인터페이스를 제시하도록 구성된 그래픽 LCD 디스플레이일 수 있다.
로컬 컨트롤러 모듈(14)은 제 2 RF 링크(504)를 경유하여 원격 컨트롤러 모 듈(16)에 통신하도록 적용된다. 원격 컨트롤러 모듈(16)의 기능은 사용자를 위한 제시가능한 편리한 포맷으로의 포도당 측정 데이터의 디스플레이, 저장 및 처리를 포함한다. 또한, 원격 컨트롤러 모듈(16)은 유해한 포도당 농도를 사용자에게 경고하기 위해 알람(512)을 경유하여 (가청, 시각적 및/또는 진동) 아람을 제공할 수도 있다. 원격 컨트롤러 모듈(16)의 다른 기능은 혈당 측정 시스템(514) 및 일회용 혈당 측정 스트립(516)을 사용하여 사용자의 혈당 농도를 측정하는 것이다. 혈당 측정 시스템(514)에 의해 측정된 혈당 값은 예측 알고리즘(510)에 의해 산출된 혈당 값을 확인하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 원격 컨트롤러 모듈(16)은 사용자 지정 데이터(예로서, 이벤트 태그, 정신 및 의료 데이터의 상태)가 입력 및 분석되도록 구성될 수도 있다.
원격 컨트롤러 모듈(16)은 휴대용 유니트로서 로컬 컨트롤러 유닛과 통신하도록(예로서, 로컬 컨트롤러 모듈(14)로부터 포도당 측정 데이터를 수신하도록) 구성된다. 따라서, 원격 컨트롤러 모듈(16)은 포도당 감시-관련 데이터를 관리(예로서, 포도당 감시-관련 데이터의 저장, 디스플레이 및 처리)를 위한 단순하고 편리한 플랫폼을 사용자에게 제공하며, 치료 요법(즉, 인슐린 투여)을 미세 조율하도록 사용될 수 있다. 원격 컨트롤러 모듈(16)의 기능은 ISF 포도당 데이터의 수집, 저장 및 처리와 ISF 포도당 데이터로부터 산출된 혈당 값의 디스플레이를 포함할 수 있다. 로컬 컨트롤러 모듈(14)이 아닌 원격 컨트롤러 모듈(16)에 이런 기능을 통합시킴으로써, 로컬 컨트롤러 모듈(14)의 치수 및 복잡성이 감소된다. 그러나, 필요하다면, 상술된 원격 컨트롤러 모듈 기능은 로컬 컨트롤러 모듈에 의해 대안적으 로 수행될 수 있다.
혈액 샘플(BS)내의 혈당 레벨의 측정을 용이하게 하기 위하여, 혈당 측정 시스템(514)은 원격 제어 모듈(16)의 일체부로서 제공된다. 혈당 측정 시스템(514)은 혈액 샘플(예로서, 혈액 방울)이 배치되는 혈당 스트립(516)의 측정을 수행한다. 최종 혈당 측정은 예측 알고리즘(510)에 의해 산출된 혈당값과 비교된다.
원격 컨트롤러 모듈(16)은 선택적으로 시리얼 통신 포트(도 5에는 미도시)와 같은 통신 포트를 포함할 수 있다. 예로서, RS232(IEEE 표준) 및 유니버셜 시리얼 버스와 같은 적합한 통신 포트가 본 기술에 공지되어 있다. 이런 통신 포트는 외부 데이터 관리 시스템에 저장된 데이터를 송출하도록 쉽게 적응될 수 있다. 또한, 원격 컨트롤러 모듈(16)은 재프로그램형 플래시 메모리부와 같은, 통신 포트를 경유하여 프로그램될 수 있는 프로그램형 메모리부(도 5에는 미도시)를 포함할 수도 있다. 이런 메모리부의 목적은 통신 포트를 통한 통신을 경유하여, 작동 시스템 및/또는 원격 컨트롤러 모듈의 다른 소프트웨어 엘리먼트의 갱신을 용이하게 하는 것이다.
원격 컨트롤러 모듈(16)은 데이터 보유 엘리먼트(518)를 수용하고, 그와 통신하기 위한 통신 슬롯(미도시)을 부가로 포함할 수 있다. 데이터 보유 엘리먼트(518)는 "스마트-칩"이라고도 알려진, "SIM" 데이터 보유 엘리먼트와 같은 본 기술에 공지된 소정의 적합한 데이터 보유 엘리먼트일 수 있다.
데이터 보유 엘리먼트(518)는 일회용 카트리지(12)를 구비할 수 있으며, 캘리브레이션 데이터 및 로트 식별 번호와 같은 일회용 카트리지 제조 로트 지정 데 이터를 포함할 수 있다. 원격 컨트롤러 모듈(16)은 데이터 보유 엘리먼트(518)상에 포함된 데이터를 판독할 수 있고, 이런 데이터는 로컬 컨트롤러 모듈(14)로부터 수신된 ISF 포도당 데이터의 해석시 사용될 수 있다. 대안적으로, 데이터 보유 엘리먼트(518)상의 데이터는 제 2 RF 링크(504)를 경유하여 로컬 컨트롤러 모듈(14)에 통신되고, 로컬 컨트롤러 모듈(14)에 의해 수행되는 데이터 분석에 사용될 수 있다.
원격 컨트롤러 모듈(16)의 제 2 전자 컨트롤러(502)는 데이터를 해석하고, 다양한 알고리즘을 수행하도록 구성된다. 일 특정 알고리즘은 가까운 미래(0.5-1시간 이내)의 포도당 레벨을 예측하기 위한 예측 알고리즘(510)이다. 사용자의 혈액내의 포도당 농도의 변화와, 사용자의 ISF내의 포도당 농도의 대응 변화 사이에 시간차("랙 시간")가 존재하기 때문에, 예측 알고리즘(510)은 개별 랙 시간 관계를 반영하는 사용자 지정 파라미터를 고려하도록 저장된 측정 데이터상에서 수행되는 일련의 수학적 연산을 사용한다. 예측 알고리즘(510)의 결과는 ISF 포도당 레벨에 기초한 혈당 레벨의 추정이다. 예측 알고리즘(510)이 낮은 포도당 레벨을 예측하는 경우에, 신호는 상승되고, 저혈당증 또는 혼수상태의 위험 같은 예측되는 생리학적 사건을 사용자에게 경보하기 위해 알람(512)이 작동될 수 있다. 본 기술 분야의 숙련자들이 알 수 있는 바와 같이, 알람(512)은 가청, 시각적 또는 진동 신호를 포함하는 소정의 적합한 신호로 구성될 수 있으며, 사용자에게 직접적으로 또는 사용자의 건강 관리 제공자에게 경보한다. 저혈당 사건을 겪는 수면중인 사용자를 각성시킬 수 있기 때문에, 가청 신호가 적합하다.
시간적으로 소정의 주어진 순간의 ISF 포도당값(농도)과 시간적으로 동일 순간의 혈당값(농도) 사이의 편차는 ISF 포도당 랙이라 지칭된다. ISF 포도당 랙은 생리학적 및 기계적 근원 양자 모두에 기인한 것으로 생각된다. ISF 포도당 랙의 생리학적 근원은 사용자 피부층의 구멍과 혈액 사이에서 포도당이 확산하는데 소요되는 시간에 관련한다. 랙의 기계적 근원은 ISF 샘플을 획득하기 위해 사용되는 방법 및 디바이스에 관련한다.
본 발명에 따른 디바이스, 시스템 및 방법의 실시예는 사용자 피부층의 목표 영역으로의 혈류를 향상시키는 진동 방식으로 사용자 피부층에 압력을 적용 및 해제함으로써, 생리학적 근원에 기인한 ISF 포도당 지연을 완화(감소 또는 최소화)한다. 본 발명에 따른 압력 링(들)을 포함하는(하기에 상세히 설명되는 바와 같이) ISF 추출 디바이스는 이 방식으로 압력을 적용 및 해제한다. ISF 포도당 랙을 고려하는 다른 접근법은 측정된 ISF 포도당 농도에 의거하여 혈당 농도를 예측하는 알고리즘(예로서, 예측 알고리즘(510))을 사용하는 것이다.
예측 알고리즘(510)은 예로서, 하기의 일반형을 취할 수 있다.
예측 혈당 = f(ISFi k, ratej, manratem ρ, 상호작용 항목들)
여기서, PBGC는 예측 혈당 농도,
i는 0과 3 사이 값의 정수,
j, n 및 m은 1과 3 사이 값의 정수,
k 및 p는 1 또는 2 값의 정수,
ISFi는 측정된 ISF 포도당 값으로서, 아래 첨자(i)는 ISF 값이 기준으로하는 바, 즉, 0= 현재값, 1=1개 값 이전, 2=2개값 이전 등을 나타내며,
ratej는 인접 ISF 값 사이의 변화율로서, 아래 첨자(i)는 어느 인접 ISF 값이 비율을 산출하기 위해 사용되었는지, 즉, 1=현 ISF 값과 이전 ISF 값 사이의 비율, 2=현 ISF 값에 대한 하나 이전 및 두 개 이전의 ISF 값 사이의 비율 등을 나타내며,
manratem은 ISF 포도당 값의 그룹의 인접한 평균 사이의 이동 평균 비율로서, 아래 첨자 (n) 및 (m)은 (n)은 이동 평균에 포함된 ISF 값의 수를, 그리고 (m)은 하기와 같이 현 값에 대한 이동 인접 평균값의 시간 위치를 나타낸다.
예측 알고리즘의 일반형은 모든 허용된 항목들 및 가능한 교차 항목들의 선형 조합이며, 항목들 및 교차 항목들을 위한 계수는 측정된 ISF 값 및 ISF 샘플 취득 시기의 혈당값의 회귀 분석을 통해 결정된다. 본 발명에 따른 시스템에 사용하기 적합한 예측 알고리즘에 관한 부가적인 세부사항은 본 명세서에서 참조한 미국 특허 출원 제10/652,464호에 포함되어 있다.
본 기술 분야의 숙련자들이 인지할 수 있는 바와 같이, 예측 알고리즘의 결과는 인슐린 전달 펌프와 같은 의료 디바이스를 제어하기 위해 사용될 수 있다. 알고리즘 결과에 의거하여 결정될 수 있는 파라미터의 전형적인 예는 특정 시점에서 사용자에게 투여되는 인슐린의 용적이다.
로컬 컨트롤러 모듈(14) 및 일회용 카트리지(12)의 조합은 사용자 피부층으 로부터 추출된 ISF의 샘플링 및 감시를 단순화하기 위해, 사용자 피부상에 착용되도록 구성될 수 있다(도 6 내지 도 8 참조).
도 1 내지 도 10의 시스템 실시예의 사용 중에, 일회용 카트리지(12)는 로컬 컨트롤러 모듈(14)내에 배치되어 그에 의해 제어된다. 부가적으로, 일회용 카트리지(12) 및 로컬 컨트롤러 모듈(14)의 조합은 바람직하게는 사용자의 팔 또는 전완(forearm)의 상부상에 사용자에 의해 착용되도록 구성된다. 로컬 컨트롤러 모듈(14)은 측정 제어의 목적 및 분석 모듈로부터 측정 데이터를 수신하기 위해 일회용 카트리지(12)와 전기 통신한다.
도 6을 참조하면, 로컬 컨트롤러 모듈(14)은 제 1 데이터 디스플레이(406) 및 사용자의 팔에 대한 로컬 컨트롤러 모듈(14)의 부착을 위한 한 쌍의 스트랩(602)을 포함한다. 도 6은 또한 로컬 컨트롤러 모듈(14)로의 삽입 이전의 일회용 카트리지(12)를 도시한다.
도 7은 로컬 컨트롤러 모듈(14)에 제공된 삽입 캐비티(704)내로의 일회용 카트리지(12)의 삽입 이전의 로컬 컨트롤러 모듈(14)의 저면도를 도시한다. 일회용 카트리지(12) 및 로컬 컨트롤러 모듈(14)은 일회용 카트리지(12)가 기계적 힘에 의해 삽입 캐비티(704)내에 고정되도록 구성된다. 부가적으로, 로컬 컨트롤러 모듈(14) 및 일회용 카트리지(12)는 일회용 카트리지(12)상에 제공된 성형된 접점 패드(706)의 세트를 경유하여 전기 통신한다. 이들 성형된 접점 패드(706)는 일회용 카트리지가 삽입 캐비티(704)내로 삽입될 때, 로컬 컨트롤러 모듈(14)의 삽입 캐비티(704)내에 제공된 접점 핀(708)의 세트와 정합한다.
도 8은 로컬 컨트롤러 모듈(14)내로의 일회용 카트리지(12)의 삽입 및 일회용 카트리지와 로컬 컨트롤러 모듈의 조합을 사용자의 팔상에 부착한 후의 로컬 컨트롤러 모듈을 도시한다. 또한, 도 8은 로컬 컨트롤러 모듈(14)의 RF 통신 범위내에 배치된 원격 컨트롤러 모듈(16)을 도시한다.
도 9는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 간질액(ISF) 추출 디바이스(900)의 측단면도이다. ISF 추출 디바이스(900)는 관통 부재(902), 압력 링(904), 제 1 바이어싱 부재(906)(즉, 제 1 스프링) 및 제 2 바이어싱 부재(908)(즉, 제 2 스프링)를 포함한다.
관통 부재(902)는 목표 부위의 사용자 피부층의 관통 및 그로부터의 연속하는 ISF의 추출을 위해 구성된다. 또한, 관통 부재(902)는 그로부터의 ISF의 추출 동안 사용자 피부층내에 잔류(체류)하도록 구성된다. 관통 부재(902)는 예로서, 1 시간 이상 동안 사용자 피부층내에 잔류할 수 있으며, 따라서 ISF의 연속적 또는 반-연속적 추출을 가능하게 한다. 본 내용을 알고 나면, 본 기술 분야의 숙련자는 8 시간 이상의 연장된 주기 동안 사용자 피부층내에 관통 부재가 체류할 수 있다는 것을 인지할 것이다.
압력 링(904)은 전개 상태와 수축 상태 사이에서 진동하도록 구성된다. 압력 링(904)이 전개 상태에 있을 때, (i) 사용자 피부층으로부터의 ISF의 추출을 촉진 및 (ii) 예로서, 상술된 바와 같은 분석 모듈로의 ISF 추출 디바이스(900)를 통한 ISF의 유동을 제어하기 위해서, 사용자 피부층내에 관통 부재가 체류하는 동안, 목표 부위 주변의 사용자 피부층에 압력을 인가한다. 압력 링(904)이 수축 상태에 있을 때, 이는 목표 부위 주변의 사용자 피부층에 미소한 압력을 적용하거나 어떠한 압력도 적용하지 않는다. 압력 링(904)이 전개 상태와 수축 상태 사이에서 진동할 수 있기 때문에, 사용자 피부층의 소정의 주어진 부분이 압력하에 있는 시간은 제어될 수 있고, 그에 의해 사용자 피부층을 회복하여, 통증 및 결손을 감소시킨다.
압력 링(904)은 전체적으로, 예로서 2.03㎜ 내지 14.22㎜(0.08in 내지 0.56in) 범위의 외경과, 0.51㎜ 내지 1.02㎜(0.02in 내지 0.04in) 범위의 벽 두께(도 9에 치수 "A"로 도시)를 가진다.
관통 부재(902)는 압력 링(904)과 관계없이 이동하도록 구성되거나 압력 링(904)에 대해 고정될 수 있다. 관통 부재(902)가 압력 링(904)에 대해 고정되는 상황에 있어서, 관통 부재(902)는 압력 링(904)을 따라 이동할 것이다. 그러나, 관통 부재가 압력 링의 수축과 함께 이동하더라도 목표 부위의 일부(예컨대, 목표 부위의 피부)와 관통 부재(902) 사이의 마찰력이 목표 부위가 "텐트" 구조라고 가정하거나 관통 부재(902)가 목표 부위 내에 유지하도록 제공될 수 있다. 이와 관련하여, 압력 링에 대해 고정된 관통 부재를 갖는 이점은 설계의 단순성이다.
제 1 바이어싱 엘리먼트(906)는 사용자 피부층에 대하여 압력 링(904)을 압박(즉, 압력 링(904)을 전개 상태로 배치) 및 압력 링(904)을 후퇴시키도록 구성된다. 제 2 바이어싱 엘리먼트(908)는 관통 부재가 목표 부위를 관통하도록 관통 부재(902)를 발진시키도록 구성된다.
압력 링(들)에 의해 사용자 피부층에 대해 인가되는 압력(힘)은 예로서, 평 방 인치당 약 1 내지 150 파운드의 범위이다(PSI, 압력 링 단면적당 힘으로서 산출). 이에 관하여, 사용자 통증/불편을 최소화하면서, 적합한 ISF 유동을 제공하는 것에 관하여 약 50PSI의 압력이 유리한 것으로 판명되었다.
도 9의 실시예에서, 관통 부재(902)는 진동하는 압력 링(904)의 오목부내에 부분적으로 수납되고, 오목부의 깊이는 관통 부재(902)의 최대 관통 깊이를 결정한다. 비록, 도 9에 명시적으로 도시되어있지 않지만, 관통 부재(902) 및 진동 압력 링(904)은 서로에 대하여 이동 및 서로 독립적으로 사용자 피부층에 대해 적용될 수 있다.
ISF 추출 디바이스(900)의 사용 동안, 진동 압력 링(904)은 사용자 피부층을 안정화하기 위해 전개되고, 목표 영역의 일 영역을 격리 및 가압하며, 따라서, 관통 부재(902)를 통한 ISF의 흐름을 촉진하기 위한 순수 양의 압력(net positive pressure)을 제공한다.
필요하다면, ISF 추출 디바이스(900)는 천공 동안 니들 관통의 깊이를 제한 및 제어하기 위해 관통 깊이 제어 엘리먼트(미도시)를 포함할 수 있다. 적합한 관통 깊이 제어 엘리먼트의 예 및 그 용법은 본 명세서에 전문을 참조한 미국 특허 출원 제10/690,083호에 기술되어 있다.
ISF 추출 디바이스(900)의 사용 동안, ISF 추출 디바이스(900)를 포함하는 시스템은 압력 링(904)이 피부에 대면한 상태로 사용자 피부층에 대하여 배치된다(도 8 참조). 압력 링(904)은 융기부를 생성하도록 피부에 대하여 압박된다. 융기부는 그후에 관통 부재(902)에 의해 관통(예로서, 천공)된다. 이어서, 관통 부재 (902)가 전체적으로 또는 부분적으로 피부내에 잔류하는 동안 융기부로부터 ISF 샘플이 추출된다.
추출된 ISF 샘플의 유동율은 최초에 비교적 높지만, 일반적으로 시간에 걸쳐 강하한다. 3초 내지 3시간의 범위의 주기 이후, 압력 링(904)이 수축되어 약 3초 내지 3시간의 주기 동안 피부가 회복되게 할 수 있다. 압력 링(904)은 그후에 약 3초 내지 약 3시간의 범위 주기 동안 재전개되고, 약 3초 내지 3시간 동안 수축될 수 있다. 전개 및 수축하는 압력 링(904)의 프로세스는 ISF 추출이 단절될 때까지 진행된다. 전개 및 수축 사이클은 서로 다른 시간 주기가 각 사이클을 위해 사용되는 비대칭적인 것이 적합하다.
본 명세서에서 설명된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 채택된 압력 링(들)[예컨대, 도 9의 압력 링(904)]은 ISF 포도당 랙을 이동(즉, 감소)시키도록 사용될 수 있다. ISF 샘플이 추출되거나 분석 모듈이 부분적으로 이식되는 부위 근처에서 그러한 이동이 관류의 증가에 의한 것이라고 가정한다. 필요에 따라, 관류를 증가시키고, 이에 따라 ISF 랙을 완화시키는 다른 적합한 수단이 그러한 압력 링에 조합될 수 있다. 예컨대, 도 9의 압력 링(904)은 관류를 증가시키도록 가열될 수 있다. 그러한 가열은, 예컨대 압력 링(904) 내에 매설된 저항 재료를 전류가 통과하게 하거나 압력 링(904) 내의 공동을 통해 가열된 유체를 순환시킴으로써 달성될 수 있다. 관류를 증가시키는 적합한 화학물계 수단으로는, 예컨대 ISF 샘플이 추출되거나 분석 모듈이 적어도 부분적으로 이식되는 부위 근처에서 국부적 혈관 확장제(예컨대, 히스타민)의 적용을 포함한다. 또한, 관류를 증가시키도록 구성된 초음파 트랜스듀서계 장치는 압력 링(904)에 통합될 수 있고 및/또는 관류를 증가시키도록 구성된 전기 자극계 장치는 압력 링(904)에 통합될 수 있다.
도 10 및 도 11은 각각 본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따른 ISF 추출 디바이스(950)의 단면도 및 사시도이다. ISF 추출 디바이스(950)는 관통 부재(952) 및 복수의 동심적으로 배열 압력 링(954A, 954B 및 954C)을 포함한다. ISF 추출 디바이스(950)는 또한 압력 링(954A, 954B 및 954C)을 각각 사용자 피부층을 향해, 그리고 그에 대해 압박하기 위한 복수의 제 1 바이어싱 엘리먼트(956A, 956B 및 956C)와, 관통 부재(952)를 발진시키기 위한 제 2 바이어싱 엘리먼트(958) 및 관통 깊이 제어 엘리먼트(960)를 포함한다. 필요에 따라, 관통 깊이 제어 엘리먼트(960)는 압력 링(954C)에 통합되어 일체식 관통 깊이 제어 및 압력 링 엘리먼트를 형성할 수 있다.
사용 동안, ISF 추출 디바이스(950)는 압력 링(954A, 954B 및 954C)이 사용자 피부층에 대면하도록 배치된다. 이는 예로서, 상술된 바와 같이 체액을 추출하고, 사용자 피부층에 대하여 시스템을 배치하기 위해 시스템의 샘플링 모듈에 ISF 추출 디바이스(950)를 채용함으로써 달성될 수 있다.
압력 링(954A)은 그후 바이어싱 엘리먼트(956A)에 의해 사용자 피부층에 대해 압박되고, 그에 의해 사용자 피부층에 융기부를 생성하며, 이 융기부는 이어서 관통 부재(952)에 의해 천공(즉, 관통)된다. 압력 링(954A)이 사용(즉, 전개)시에, 압력 링(954B) 및 압력 링(954C)은 각각 바이어싱 엘리먼트(956B 및 956C)에 의해 수축 위치에 유지될 수 있다.
ISF는 관통 부재(952)가 사용자 피부층내에 총체적으로 또는 부분적으로 체류하는 동안 사용자 피부층에 형성된 융기부로부터 추출될 수 있다. 약 3초 내지 3시간 이후, 압력 링(954A)이 수축되어 약 3초 내지 3 시간 범위의 시간 주기 동안 사용자 피부층이 회복될 수 있게 할 수 있다. 압력 링(954A)의 수축 이후, 압력 링(954B)이 사용자 피부층상에 압력을 적용하도록 전개될 수 있다. 압력 링(954B)이 사용(즉, 전개) 중인 동안, 압력 링(954A) 및 압력 링(954C)은 각각 바이어싱 엘리먼트(956A 및 956C)에 의해 수축 위치에 유지될 수 있다. 약 3초 내지 3시간의 시간 주기 이후, 압력 링(954B)이 3초 내지 3시간 범위의 시간 주기 동안 수축되고, 압력 링(954C)의 전개가 이어질 수 있다. 압력 링(954C)은 3초 내지 3 시간의 범위의 시간 주기 동안 사용자 피부층상에 압력을 유지하고, 그후, 3초 내지 3시간의 범위의 시간 주기 동안 수축된다. 압력 링(954C)이 사용(즉, 전개) 중인 동안, 압력 링(954A) 및 압력 링(954B)은 각각 바이어싱 엘리먼트(956A 및 956B)에 의해 수축 위치에 유지된다. 압력 링(954A, 954B 및 954C)의 전개 및 수축 사이의 사이클링의 이 프로세스는 유체 추출이 종료될 때까지 진행한다. 도 9에 도시된 실시예에서와 같이, 도 10 및 11의 다중 압력 링 실시예의 전개 및 수축 사이클은 각 사이클을 위해 서로 다른 시간 주기가 사용되는 비대칭적인 것이 적합하다.
또한, 본 기술 분야의 숙련자들은 본 발명에 따른 ISF 추출 디바이스의 복수의 압력 링이 소정의 순서로 전개될 수 있다는 것 및 상술된 전개 및 수축 순서에 한정되지 않는다는 것을 인지할 것이다. 예로서, 압력 링(954B 또는 954C)이 압력 링(954A) 이전에 적용되는 순서가 사용될 수 있다. 또한, 하나 이상의 압력 링이 동시에 전개될 수도 있다. 예로서, 도 10 및 도 11에 도시된 실시예는 압력 링 이 단일 압력 링으로서 기능하도록 모든 3개의 압력 링을 동시에 전개할 수 있다.
도 10 및 도 11에 도시된 실시예에 대하여, 사용자의 피부에 대하여 적용된 압력은 예로서, 복수의 압력 링 각각에 대하여 약 0.1 내지 150 제곱 인치당 파운드(PSI)의 범위일 수 있다. 또한, 당업자는 본 발명에 따른 실시예가 동작 중에 목표 부위에 대해 일정한 힘(예컨대, 약 2lbs의 힘) 또는 동작 중에 일정한 압력(예컨대, 20 내지 30 psi의 압력)을 제공하는 압력 링을 채택할 수 있다는 것을 인지할 것이다. 선택적으로, 압력 또는 힘은 압력 인가 사이클 내에 또는 그 사이에서 변동할 수 있다. 예컨대, 압력은 1분의 추출 사이클 내에서 20-30 파운드 변동할 수 있다.
압력 링(954A, 954B 및 954C)은 예로서, 각각 0.08 내지 0.560in, 0.1 내지 0.9in 및 0.16 내지 0.96in 범위의 외경을 가질 수 있다. 각 압력 링의 벽 두께는 예로서, 0.02 내지 0.04in의 범위일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 추출 디바이스의 최내측 압력 링은 필요하다면, 영역으로 흐르는 혈액을 유지하기 위해 무시할만한 압력을 인가하면서 사용자 피부층내에 니들을 유지하기 위한 평탄한 링(도 14 참조)일 수 있다. 도 14는 본 발명의 대안적인 예시적인 실시예에 따른 간질액(ISF) 추출 디바이스(970)의 일부의 측단면도를 도시한다. ISF 추출 디바이스(970)는 관통 부재(972), 압력 링(974), 평탄한 압력 링(975), 압력 링(974)을 편향시키기 위한 제 1 바이어싱 부재(976)(즉, 제 1 스프링) 및 평탄한 압력 링을 편향시키기 위한 제 2 바이어싱 부재 (978)(즉, 제 2 스프링)를 포함한다.
이 대안적인 실시예에서, 평탄한 압력 링은 니들(즉, 관통 부재(972))을 둘러싸고, 니들이 겨우 통과하기에 충분한 크기의 구멍을 포함한다. 평탄한 압력 링은 0.02 내지 0.56in의 직경을 가지는 것이 적합하다.
본 발명에 따른 추출 디바이스의 적어도 하나의 압력 링은 다수의 장점을 제공한다. 첫 번째로, 전개 및 수축 상태 사이에서 진동하는 압력 링(들)은 ISF 포도당 랙을 완화(즉, 감소)시킨다. 압력 링(들)의 수축시, 사용자 피부층상의 압력이 해제되고, 사용자의 신체는 목표 위치로의 혈액 관류를 증가시킴으로써 반응한다. 이 현상은 반응성 충혈이라 알려져 있으며, 압력 링(들)의 진동에 의해 목표 부위에 ISF를 유리하게 재보급시키는 메카니즘이 되는 것으로 추측된다. 이런 ISF의 재보급은 ISF 포도당 및 전체 혈당값 사이의 랙을 완화시키는 것을 돕는다.
본 발명에 따른 ISF 추출 디바이스의 다른 장점은 압력 링(들)의 진동이 압력 링(들)하의 피부가 회복될 수 있게 하고, 따라서, 사용자의 통증, 불편 및 영구적 결손의 생성을 감소시킨다는 것이다.
또한, 복수의 압력 링을 가지는 추출 디바이스(예로서, 도 10 및 도 11의 실시예)는 다른 압력 링이 사용자 피부층의 서로 다른 영역이 소정의 주어진 시간에 압력하에 있도록 전개 및 수축 상태 사이에서 진동하는 반면에, ISF 수집을 촉진하도록 영구적으로 전개되는 적어도 하나의 압력 링과 함께 사용될 수 있다. 이런 영구적 전개 압력 링(들) 및 진동 압력 링(들)의 조합은 사용자의 통증/불편을 감소시키는 것을 부가로 돕는다.
본 실시예에 따른 ISF 추출 디바이스의 또 다른 장점은 압력 링(들)이 추출된 ISF 샘플의 포도당 측정이 수행되는 조건을 제어하기 위해 사용될 수 있다는 것이다. 예로서, 포도당 센서를 지나는 ISF 샘플 유동율이 일정하거나 정적인 경우, 전자화학적 포도당 센서가 보다 정확하고 정밀하다. 본 발명에 따른 ISF 추출 디바이스의 압력 링(들)은 추출된 ISF 샘플의 제어된 흐름을 제공할 수 있다. 예로서, 압력 링(들)의 수축은 0.1초 내지 60분의 시간 주기 동안 ISF 샘플 흐름을 정지시켜 포도당 농도 측정이 수행될 수 있게 한다. 포도당 농도 측정이 완료되고 나면, 하나 이상의 압력 링이 전개되어 ISF 추출을 지속할 수 있다. 이 방식에서, 반-연속적 ISF 샘플 추출이 달성될 수 있다.
본 기술의 내용을 알고나면, 본 기술 분야의 숙련자는 본 발명에 따른 ISF 추출 디바이스가 상술한 바와 같은 체액 샘플의 추출 및 내부의 분석 시료의 감시를 위한 시스템을 비제한적으로 포함하는 다양한 시스템에 사용될 수 있다는 것을 인지할 것이다. 예로서, ISF 추출 디바이스는 이런 시스템의 샘플 모듈에 사용될 수 있다.
도 13을 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 사용자 피부층으로부터의 ISF 샘플의 연속적 수집을 위한 방법(1000)은 단계 1010에 기술된 바와 같은 ISF 유체 추출 디바이스를 제공하는 것을 포함한다. 제공된 ISF 유체 추출 디바이스는 관통 부재 및 적어도 하나의 압력 링(예로서, 단일 압력 링 또는 2개의 동심 압력 링)을 포함한다. 관통 부재 및 압력 링(들)은 본 발명에 따른 ISF 추출 디바이스 및 시스템에 관하여 상술된 바와 같은 관통 부재 및 압력 링일 수 있다.
다음에, 단계 1020에 기술된 바와 같이, 압력 링(들)이 목표 부위(예로서, 손가락 끝 피부 조직 목표 부위, 사지 목표 부위, 복부 목표 부위 또는 그로부터 ISF 샘플이 추출되는 다른 목표 부위)의 부근의 사용자 피부층과 접촉된다. 압력 링은 예로서, 본 발명에 따른 시스템 및 디바이스의 실시예에 관하여 상술된 것들을 포함하는 소정의 적합한 기술을 사용하여 사용자 피부층에 접촉될 수 있다.
사용자 피부층의 목표 부위는 그후 단계 1030에 기술된 바와 같이, 관통 부재에 의해 관통된다. 다음에, 단계 1040에 기술된 바와 같이, 추출된 ISF의 ISF 랙을 완화시키는 진동 방식으로 사용자의 피부에 압력이 인가되면서, 관통 부재에 의해 사용자 피부층으로부터 ISF가 추출된다. 본 발명에 따른 방법에서, 압력을 적용하는 다양한 진동 방식은 도 1 내지 12에 관련하여 상술되었다.
하기의 실예는 본 발명에 따른 디바이스, 시스템 및 방법의 다양한 실시예의 유리한 양태를 예시하기 위한 것이다.
제 1 실예 : 진동 압력 링내의 영역의 혈액 관류에 대한 진동하는 압력 링의 영향
레이저 도플러 이미지 관류 데이터가 환자의 전완에 부착된 압력 링의 내측에 대략적으로 중심설정된 0.25㎠ 영역으로부터 반-규칙적 간격으로 수집된다. 압력 링은 0.53in의 외경 및 0.03in의 벽 두께를 갖는다. 기준선 데이터는 환자의 피부층에 대한 압력 링의 전개 이전에 수집된다. 압력 링은 0.5lbs의 스프링 힘으로 10분 동안 피부층에 대하여 전개되고, 30분 동안 피부층으로부터 수축되며, 그후, 이 전개 및 수축 사이클이 반복되었다. 압력 링은 5시간 동안 피부층에 대하 여 순차적으로 전개되고, 1시간동안 상승되며, 마지막으로, 10분 동안 피부에 대하여 전개되었다. 0.25㎠ 측정 영역에서의 평균 관류가 도 12의 그래프에 도시되어 있다.
도 12의 그래프에서 알 수 있은 바와 같이, 압력 링의 전개는 기준선 혈액 관류에 비해, 압력 링에 의해 포위된 영역내의 혈액 관류를 감소시켰다(즉, 압력의 적용으로 혈액 관류가 감소되었다).
제 2 실예 : ISF 포도당 랙에 대한 진동 압력 링의 영향
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 진동 압력 링의 사용 동안 ISF 포도당 값에 대한 혈류의 영향을 결정하기 위해 연구가 수행되었다. 환자의 전완의 손바닥 및 등부상에 기준선 혈액 관류 측정을 수행하는 절차를 20 당뇨 환자가 받았다. 그후, 환자들은 손가락 혈액 샘플, 제어 ISF 샘플 및 처리 ISF 샘플이 3 내지 6 시간 주기에 걸쳐 15분 간격으로 수집되는 테스트에 참여하였다. 제어 ISF 샘플은 소정의 피부층 조작 없이 환자의 전완으로부터 획득되었고, 처리 ISF 샘플은 진동 압력 링으로 환자의 피부층을 조작함으로써 얻어졌다. 3 내지 6 시간 테스트 주기 동안, 대부분의 환자가 혈당의 상승 및 강하를 겪도록 마이크로웨이브 밀의 섭취 및 인슐린과 경구 저혈당제를 포함하는 당뇨 약물에 의해 혈당에 영향을 주었다.
처리 ISF 샘플은 30초 동안 샘플링을 하지 않고, 5분의 대기 기간이 이어져 샘플링 목표 부위내로의 혈액 관류를 허용하는 상태로 압력 링으로 약 150 psi의 압력을 인가함으로써 생성되었다. 제어 및 처리 ISF 샘플 양자 모두를 획득하기 직전에 Moor Laser Dopper Imager(Devon, UK)로 혈액 관류 측정이 이루어졌다. 레이저 도플러 이미징은 ISF 샘플링 목표 부위상에 중심설정된 2㎠ 영역위에 수행되었다.
ISF 포도당 측정은 변형 OneTouch®Ultra®포도당 측정계 및 테스트 스트립 시스템으로 이루어졌다. 약 1μL의 ISF 샘플이 니들에 의해 환자의 피부층의 진피로부터 추출되고, 자동으로 테스트 스트립의 측정 영역으로 증착되었다. 비변형 OneTouch® Ultra®포도당 측정계 및 테스트 스트립 시스템이 손가락으로부터 전체 혈당값을 결정하기 위해 사용되었다.
각 환자에 대하여 분 단위의 랙 시간 및 관류 측정치가 표 1에 주어져 있다.
환자 ID 제어 면적 평균 혈액 관류 단위 처리 면적 평균 혈액 관류 단위 처리 대 제어 혈액 관류 비율 제어 ISF 전체 랙 (min) 처리 ISF 전체 랙 (min) 전체 랙 완화 (min)
8 97.1 212.9 2.19 30 10 20
9 65.3 170.3 2.61 21 5 16
10 84.0 187.6 2.23 26 4 22
11 50.2 117.3 2.34 22 -5 27
12 68.4 223.5 3.27 12 -2 14
13 95.4 295.2 3.09 30 15 15
14 62.0 150.3 2.42 47 12 35
15 51.7 92.8 1.80 50 10 40
16 80.8 80.9 1.01 41 24 17
17 64.6 107.9 1.67 46 12 34
18 101.2 244.4 2.41 50 11 39
19 86.2 142.4 1.65 27 16 11
20 114.8 256.9 2.24 42 16 26
21 118.6 198.3 1.67 13 5 8
22 73.2 156.2 2.13 25 8 17
23 114.7 278.2 2.43 30 8 22
24 94.4 253.6 2.69 15 8 7
25 161.2 482.0 2.99 8 -2 10
26 58.7 151.7 2.59 42 9 33
27 114.6 363.3 3.17 29 8 21
28 56.3 117.0 2.08 31 10 21
평균 86.3 203.9 2.32 30.3 8.7 21.7
SD 28.1 97.2 0.6 12.8 6.6 9.9
표 1의 데이터는 진동식 압력 링의 사용에 의해, 평균 21.7분, 즉, 평균 30.3분(12.8SD)으로부터 평균 8.7분(6.6SD)으로 ISF 포도당 랙이 완화되는 것을 보여준다. 이 랙 완화는 제어 샘플링 면적에 대한 평균 2.3회(0.6SD)만큼의 ISF 샘플링 면적의 국지 혈액 관류의 상승을 유발하는 방식의, 환자의 피부층에 대한 압력의 적용 및 해제에 의해 달성되었다.
제 2 실예 3: 교정 방법론의 평가 및 ISF 포도당 센서의 정확도에 대한 그 영향
각종 교정 방법론과 시스템 정확도에 대한 그 영향을 판단하는 연구를 수행하였다. 당뇨병 환자를 연구하였는데, 이 연구에서 포도당의 측정은 5.5 시간의 주기에 걸쳐 15분 간격(즉, 측정 사이클)으로 병렬식으로 수집한 3개의 샘플 유형으로 이루어졌다. 연구 중에, 포도당 편위는 75g 덱스트로스(dextrose) 용액의 경구 섭취를 통해 유도하였다.
포도당 측정을 위해 수집한 3개의 샘플 유형은 손가락 혈액 샘플, 제어 ISF 샘플 및 처리된 ISF 샘플이었다. 손가락 모세 혈관(FCB)이라고도 칭할 수 있는 손가락 혈액 샘플은 표준 손가락 란싱(lancing)에 의해 수집하였다. 제어 ISF 샘플(CISF)은 임의의 피부층 조작없이 환자의 팔에서 수집하였고, 처리된 ISF 샘플(TISF)은 진동 압력 링을 사용하여 피부층을 조작한 환자의 다른 팔에서 수집하였다. 모든 샘플 수집 시간은 컴퓨터 시간 샘플링에 의해 기록하였고, 그 결과 각 샘플 유형에 대해 데이터 쌍(즉, 사이클 번호 및 포도당 농도)을 얻었다. 줄여서 [G]FCB인 FCB의 포도당 농도는 2개의 One Touch® 울트라 혈액 포도당 미터 및 테스트 스트립(캘리포니아주 밀피타스 소재의 LifeScan사)을 사용하여 이중으로 측정하였다. 기록된 값은 각 샘플에 대해 2개의 미터 판독 수단이다.
2개의 ISF 샘플 유형의 수집은 방법론이 상이하다. CISF는 등(dorsal) 전완 상에 상이한 부위를 각 시간 간격 동안 샘플링하는 방식으로 환자의 팔 중 하나에서 수집하였다. 압력 링, 작은 게이지 니들 및 포도당 테스트 스트립에 연결하는 어댑터를 포함하는 샘플링 모듈을 사용하였다. 대략 1 마이크로리터의 ISF를 약 2 ㎜의 피부 깊이로 피부층에 관통하는 30 게이지 니들을 통해 수집하였다. CISF의 5.5㎜ 직경 압력 링 촉진 수집을 통한 피부에 대한 약 15 N의 힘의 적용(중간 수집 시간 3.0초)이 변경된 One Touch® 울트라 포도당 측정 스트립의 측정 영역에 침전되었다. 스트립의 입구 영역은 CISF가 스트립 측정 영역에 직접적으로 침전될 수 있도록 물리적으로 변경되어 샘플링 모듈의 어댑터에 연결하였다.
TISF는 CISF에 사용된 것과 약간 다른 샘플링 모듈에 수집된다. 이 샘플링 모듈은 환자의 등 전완에 장착하였다. 보다 구체적으로, TISF에 사용된 팔은 CISF를 수집하는 데 사용되지 않은 팔이었다. CISF의 수집과 달리, TISF는 매 시간 간격 동안 동일한 부위에서 수집하였다. 의료 등급의 접착제 패치를 사용하여 팔에 부착된 이 샘플링 모듈은 약 2㎜의 깊이로 피부를 관통하도록 설계된 25 게이지 니들을 포함하고, 또한 TISF를 수집하도록 피부를 향해 밀리는 니들을 둘러싸는 압력 링을 갖는다. 샘플링 모듈은 또한 TISF를 축적하는 저장조를 포함하였다. 이 테스트에서, 저장조는 일소된 용적 니들과 일치하는 320nL의 용적이 수집되는 0.5 ㎕ 유리 모세관이었다. 필요한 용적의 ISF가 수집되면, 모세관을 제거하고 TISF를 다른 종류의 변경된 One Touch® 울트라 포도당 측정 스트립에 전달하였다. 이 제 2 스트립 변경은 CISF에 사용된 스트립보다 작은 용적이 측정될 수 있게 하는 측정 영역으로 TISF의 직접적인 모세관 표현을 가능하게 하였다. 이 제 2 스트립 변형에 있어서, 단 하나의 작동 및 기준 전극이 비교적 낮은 샘플 크기를 축적하도록 감소하였다. 통상 약 85초인 320nL 샘플의 수집 중에만 압력이 인가된다는 것을 유념해야 한다. 필요한 용적이 수집된 후에, 압력 링은 니들이 계속 진피에 잔류하는 수축 상태로 변화한다. 15분 간격의 평형을 위해 추가 압력이 인가되지 않았다.
표 2는 22 측정 사이클에 걸쳐 당뇨병 환자로부터 수집된 3개의 샘플 유형에 대해 수집된 데이터를 보여주고 있다. FCB 샘플의 결과는 mg/dL의 단위로 포도당 농도(즉, [G]FCB)로서 나타내었다. CISF 및 TISF의 결과는 각각 약어로 iCISF 및 iTISF라 칭하는 나노암페어 단위의 전류로서 나타내었다. 데이터의 포맷을 단순화하기 위하여, iCISF 및 iTISF는 직접적으로 비교하고 동일한 교정 등식을 사용할 수 있도록 전극 영역에서 차이를 위해 표준화하였다. 또한, iCISF 및 iTISF 값은 이전에 계산된 교정 등식을 사용하여 일련의 포도당 농도로 전환하였다. CISF 및 TISF용 포도당 농도는 각각 mg/dL의 단위로 나타내고 각각 약어로 [G]CISF 및 [G]TISF라 칭하였다.
Figure 112005011606801-PCT00001
CISF 및 TISF의 포도당 측정의 경우에, 각 변경된 측정 스트립은 CISF 및 TISF에서 실제 포도당 농도가 결정될 수 있게 하는 ISF 대리에 의해 모두 교정되었다. ISF 대리는 모조 ISF로 의도되는 플라스마로부터 유도된 유체이다. 교정 공정에서 ISF 대리의 사용은 비교적 큰 용적(즉, 약 밀리미터)의 ISF가 수집하는 데 상이하다는 점에 기인한다. 교정 공정은 여러 개(통상 6개)의 교정 물질을 준비해야 하기 때문에 비교적 큰 유체 용적을 필요로 한다. ISF 대리는 등장의 염수로 1:2 희석된 플라스마(500 마이크로리터 + 500 마이크로리터)를 사용하여 준비하였다. 적합한 용적의 1몰 포도당 용액을 ISF 대리에 타서 2.5, 5, 10, 20 및 30 ㎜의 포도당 농도를 갖는 6개의 보정 물질을 준비하였다. 각 보정 물질의 포도당 농도의 경우에, 적어도 5회의 복제를 수행하고 평균 전류값을 5초에서 계산하였다. 루틴 선형 퇴보를 사용하여, 전류를 포도당 농도로 전환하는 교정 등식에서 사용하기 위한 경사와 차단을 계산하였다. iCISF 및 iTISF는 전극 영역을 위해 표준화하였고, 유사한 교정 등식을 수학식 1A와 1B에 의해 나타낸 [G]CISF 및 [G]TISF를 연산하는 데에 사용하였다.
Figure 112005011606801-PCT00002
Figure 112005011606801-PCT00003
이 유형의 교정은 테스트 스트립의 제작자에 의해 거의 동일하게 수행된다는 것을 유념해야 한다.
이하, 본 발명에 따른 시스템에서 반-연속적이거나 연속적인 포도당 센서를 사용하여 ISF에서 포도당을 정확하게 측정하기 위하여 다른 유형의 교정 절차를 논의하기로 한다. 이 유형의 교정은 반-연속적이거나 연속적인 포도당 센서의 사용자에 의해 거의 동일하게 수행된다. 예컨대, FCB에 의한 단하나의 포도당 측정과 One Touch® 울트라 포도당 측정 스트립 등의 단일 사용 포도당 측정 스트립을 사용하여 수행할 수 있다. 그러한 상황에 있어서, 약어로 [G]CISF, FCB라 칭하는 FCB를 사 용하여 [G]CISF를 추정하기 위하여 간단한 비율을 연산할 수 있다. 독단적인 시간 간격으로서, 측정 사이클 6을 FCB에 의한 한 점 교정을 수행하기 위해 사용하였다. [G]FCB가 시간에 의해 상승하는 상황을 측정 사이클 6이 나타내고 랙 완화의 부재시에 문제가 있는 교정 간격을 나타내지만, 사용자가 선택할 수 있는 가능한 시간 간격을 나타낸다. 간단한 비율을 사용하면, 교정 등식은 수학식 2로 나타낼 수 있다.
Figure 112005011606801-PCT00004
수학식 2에 있어서, [G]FCB,6은 6번째 측정 사이클에서 손가락 모세 혈관의 포도당 농도를 나타내고 iCISF,6은 6번째 측정 사이클에서 CISF 샘플에 대해 측정된 전류를 나타낸다. ISF에서의 포도당 농도는 FCB의 포도당 농도 뒤의 랙인 경향이 있기 때문에, FCB 교정의 사용은 ISF 포도당 농도가 미래에 존재할 것인지를 효과적으로 예상한다.
단순화 공정의 경우에, 표 2의 오직 일부의 분석을 이 실예 및 다음 실예에서 설명할 것이다. 측정 사이클 5, 12 및 21을 추가 분석하고 이하 "상승", "안정" 및 "저하"라 각각 칭한다. 표 3은 상술한 3개의 측정 사이클의 경우에 [G]CISF,FCB의 비교를 나타낸다. 데이터는 한점 FCB 교정을 사용하여 CISF를 측정하는 ISF 포도당 센서와 6 ISF 대리 보정 물질을 사용하는 공장 교정 사이에 비교적 큰 절대 에러가 존재한다는 것을 나타낸다.
Figure 112005011606801-PCT00005
CISF에 추가하여, TISF는 또한 한점 FCB 교정을 이용하여 그 포도당 농도를 위해 분석될 수 있다. 그러한 경우에, 수학식 3은 약어로 [G]TISF,FCB라 칭하는 FCB를 사용하여 TISF의 포도당 농도를 예상하도록 유도될 수 있다.
Figure 112005011606801-PCT00006
수학식 2와 유사하게, 수학식 3은 또한 FCB에 의해 교정을 수행하기 위하여 측정 사이클 6을 사용하였다. 표 4는 3개의 측정 사이클을 위한 [G]TISF,FCB와 [G]CISF의 비교를 나타낸다. 한점 FCB 교정을 사용하여 TISF를 측정하는 ISF 포도당 센서와 6 ISF 대리 보정 물질을 사용하는 공장 교정 사이의 절대적 에러(83 내지 175 mg/dL)는 표 3에 나타낸 전체 절대적 에러(14-18 mg/dL)보다 작다. 따라서, 표 3과 4는 ISF 포도당 농도의 미래 예상을 위해 ISF 포도당 센서를 교정하도록 FCB를 사용하는 경우에 ISF 포도당 랙 완화의 용도를 증명한다.
Figure 112005011606801-PCT00007
ISF 포도당 농도 측정은 FCB에서 포도당 농도를 예상하는 데 사용될 수 있다. 일반적으로, 물리학자는 역사적으로 행해진 것이기 때문에 질병 상태를 제어하는 데에 일조하기 위하여 적합한 치료약을 결정하는 기초로서 FCB에 포도당 농도를 사용하는 것을 선호할 수 있다. 그러나, 상용화되었거나 상용화 공정 중에 있는 큰 비율의 연속적이고 침략적인 포도당 센서는 혈액이 아니라 주로 ISF를 사용한다. 따라서, 연속적이거나 반-연속적인 ISF 포도당 센서를 사용하여 모세 혈관에서 포도당 농도를 추정할 필요가 있다.
표 5는 3개의 측정 사이클을 위해 [G]CISF,FCB와 [G]FCB의 비교를 나타낸다. 데이터는 FCB에 의해 교정된 CISF 측정을 사용하여 FCB에서 포도당 농도를 추정하려고 할 때에 절대적 에러가 비교적 크다는 것을 보여준다.
Figure 112005011606801-PCT00008
표 6은 3개의 측정 사이클을 위해 [G]CISF,TISF와 [G]FCB의 비교를 보여준다. [G]CISF,TISF는 TISF 샘플과 FCB 샘플을 사용하여 교정된 CISF 샘플에서 포도당 농도를 나타낸다. 수학식 4는 [G]CISF,TISF를 계산하기 위해 개발되었다.
Figure 112005011606801-PCT00009
Figure 112005011606801-PCT00010
표 5와 6의 비교는 CISF에서 포도당의 측정이 ISF 센서가 TISF 및 FCB에 의해 교정된 경우에 모세 혈관 포도당 농도의 보다 양호한 추정치를 제공한다는 것을 나타낸다. TISF 샘플 및 FCB 샘플을 사용하는 경우에, 표 6에서 FCB 샘플만을 사용하는 경우아 비교하면 표 5에서 "안정"과 "저하" 측정 사이클에 대해 절대적 에러가 낮다. 절대적 에러는 표 6에서 "상승" 측정 사이클의 경우에 더 높다. 그러나, 전체 평균 에러는 소정의 랙 완화(표 6의 74 mg/dL 대 표 5의 142 mg/dL)를 채택하는 표 6의 경우에 작다. 따라서, CISF가 수집되어 랙 완화없이 시험되더라도, ISF 센서가 TISF 및 FCB에 의해 교정되면 모세 포도당 농도를 추정할 수 있는 데에 개선점이 여전히 있다.
표 7은 3개의 측정 사이클의 경우에 [G]TISF 및 [G]FCB의 비교를 나타낸다. 데이터는 CISF 샘플(84 내지 185 mg/dL, 표 5 참조) 대신에 TISF 샘플(0 내지 35 mg/dL, 표 7 참조)를 사용하는 FCB에서 포도당 농도를 추정하는 데에 절대적 에러가 작다는 것을 보여주는데, 양쪽 샘플은 FCB를 사용하여 교정되었다. 따라서, 랙 완화의 사용은 ISF 포도당 센서를 사용하여 모세 혈관 포도당 농도를 추정하는 경우에 정확도가 명백히 우수하다.
Figure 112005011606801-PCT00011
이 실예에서는 ISF 포도당을 측정하기 위하여 일회용 테스트 스트립을 설명하였지만, 여기에서 논의된 교정 개념은 ISF 포도당을 측정하는 임의의 센서, 특히 반-연속적이고 연속적인 포도당 센서에 적용할 수 있다. 전술한 교정 방법론은 교정 전에 랙 완화의 사용이 CISF, TISF 또는 모세 포도당 농도를 추정하는 정확도를 개선시키는 것을 보여준다. 따라서, 본 개시를 알면, 당업자는 이 예에서 설명된 교정 알고리즘(등식)이 본 발명의 실시예에 따른 시스템에 사용될 수 있다는 것을 인지할 것이다. 예컨대, ISF 측정 데이터에 기초하여 모세 혈관 포도당 농도를 계산하도록 샘플링 모듈 또는 분석 모듈에 교정 알고리즘을 채택할 수 있다.
제 4 실예: 압력 링 사이클링에 의한 ISF 포도당 랙 완화 방법론
22명의 당뇨병 환자(남자 12명, 여자 10명; 유형 1 9명, 유형 2 13명; 평균 연령 53,5세; 평균 BMI(Body Mass Index) 25.4; 발병 이후의 평균 시간; 18.0년)를 포도당의 측정이 5 또는 6시간의 주기에 걸쳐 15분 간격(측정 사이클)으로 수집된 3개의 샘플로 이루어지는, 윤리 위원회가 승인한 테스트에 참여시켰다.
테스트 동안에, 75 g의 우선당 용액의 경구 섭취(12명 환자, "75 g 로드 환자"라 간주) 또는 정상 식습관(10명의 기타 환자, "NEH 환자"라 간주)을 통해 포도당 편위를 유발하였다. 환자는 규정된 인슐린 주사 또는 경구 약물에 의해 섭취를 관리하였다.
포도당 측정을 위한 3개의 샘플은 각 환자의 각 팔로부터 표준 손가락 모세 혈관 랜싱에 의해 샘플링한 손가락 모세 혈관과, 2개의 ISF 샘플(후술하는 제어 및 테스트 ISF 샘플)이었다. 모든 샘플 수집 시간은 컴퓨터 시간 샘플링에 의해 기록하고, 각 측정 간격에서 각 샘플에 대해 (시간, 포도당) 데이터 쌍을 얻었다. 손가락 모세 혈관 포도당은 2개의 One Touch® 울트라 혈관 포도당 미터(캘리포니아주 밀피타스 소재의 LifeScan사에서 시판)에 의해 이중으로 측정하였다. 여기에 기록된 포도당 값은 각 샘플에 대해 판독한 2개의 미터의 평균이다.
각 팔로부터의 ISF 샘플의 수집은 방법론이 상이하였다. 제어 ISF 팔이라 불리는 하나의 팔(임의 선택)에서, 각 ISF의 별개의 샘플은 등 전완의 상이한 샘플링 부위에서 수집하였다. ~2 ㎜의 피부 깊이로 피부층에 관통하는 작은 게이지 니들을 통해 대략 1 마이크로리터의 ISF를 수집하였다. ISF 샘플의 5.5㎜ 직경 압력 링 촉진 수집을 통한 피부에 대한 15 N의 힘의 적용(중간 수집 시간 3.0초, N=553))이 포도당 측정을 위해 변경된 One Touch® 울트라 포도당 측정 스트립의 측정 영역에 침전되었다. 스트립은 ISF가 스트립 측정 영역에 직접적으로 샘플링되어 침전될 수 있도록 변경되어 ISF 샘플링 시스템용 어댑터에 연결하였다.
테스트 ISF 팔이라 불리는 다른 팔에서, 프로토유형의 연속적인 ISF 수집 장치를 등 전완에 장착하였다. 의료 등급의 접착제 패치를 사용하여 팔에 부착되는 이 장치는 약 2 ㎜의 깊이로 피부를 관통하는 작은 게이지 니들과, ISF 샘플을 수집하도록 피부로 밀리는 니들을 둘러싸는 압력 링으로 이루어진다. 이 테스트에서, 일소된 용적의 니들과 등가인 320 nL의 ISF 샘플을 0.5 마이크로리터의 유리 모세관(필라델피아주 브루몰 소재의 Dru㎜ond Scientific사에서 시판) 내에 수집하였다.
필요한 용적의 ISF가 수집되면, 모세관을 제거하고 ISF를 변형된 One Touch® 울트라 포도당 측정 스트립에 발현시켜 포도당을 측정하였다. 이 제 2 스트립의 변형은 이들 스트립에 유용한 것보다 작은 용적이 측정되게 하는 측정 영역에서 샘플의 직접적인 모세관 펴현을 가능하게 하였다. ISF 포도당 측정의 모든 경우에, 변형된 측정 스트립은 ISF 대리에 의해 예상 교정되어 ISF 포도당을 제어 ISF 및 테스트 ISF 샘플 양자에 대해 직접 결정하였다.
테스트 ISF 샘플의 수집에 있어서, 320 nL 샘플의 수집 중에만 압력을 인가하였다(중간 수집 시간 85sec, N=530). 필요한 용적을 수집한 후에, 니들이 계속 진피에 잔류하더라도, 니들을 둘러싸는 링에 대한 압력의 적용을 중단하였다. 각 15분 사이클 간격의 균형을 위해 더 이상의 압력을 가하지 않았다.
시간에 기초하여 ISF와 혈액 포도당의 비교를 위해, 포도당 값에 의해 신체로부터 각 샘플을 얻은 시간을 일치시키는 것이 요망된다. 테스트 ISF 샘플의 경우에, 이것은 이전 수집 사이클 이후에 특정 사이클 동안 실제 수집된 320 nL ISF 샘플이 니들 내에 잔류한다는 점(데드 용적 320 nL)을 설명하기 위하여 사이클 시간 축선의 변위를 수행하였다. 이 방식으로, 동일한 상대 시간에 수집된 손가락 혈관 샘플에 비해 생리학적 랙의 정확한 측정이 이루어질 수 있다.
한 환자에 대해 얻어진 모범적인 시간 추이 도표가 도 15에 도시되어 있다. 이것은 점을 찍은 3개의 샘플 대 시간에서 포도당 측정의 결과를 보여준다. 테스트 ISF에 대한 하나의 사이클 시간 변위의 경우에, 시간 축선이 각 3개의 샘플이 신체로부터 추출된 시간을 정확히 나타낸다. 시간 변위는 테스트 ISF의 경우에 샘플이 신체로부터 추출되지만 다음의 시간 포인트 측정을 위해 모세관으로 밀리는 것을 대기하여 캐뉼러의 320 nL 기공에 여전히 잔류한다는 것을 설명한다. 따라서, 도표는 ISF 및 혈관 샘플 사이에 생리학적 포도당 랙을 정확하게 반영한다.
22명의 환자에 대해 수집된 모든 데이터의 비교가 도 16a와 도 16b에 도시되어 있으며, 이들 도면은 클라크 에러 그릿에 중첩된 방법 비교 도표를 보여준다. 클라크 에러 그릿 통계치, 회귀 통계치(경사, 차단 및 상호 관련 계수, R), 혈액과 ISF 값들 사이의 표준 에러(Sy, x), 기준 손가락 혈액 포도당 값과 ISF 포도당 값 사이의 평균 비율 편향 및 평균 비율 절대 에러(MPAE)를 표 8에 나타내었다. 모든 측정에 의해, 테스트 ISF는 제어 ISF보다 양호한 혈액 포도당 추정치를 제공한다.
Figure 112005011606801-PCT00012
시험 ISF 측정에서 상당한 시스템적 편향이 있을 수 있다는 것을 유념해야 한다. 도 17은 점을 찍은 ISF 측정 모두를 위한 기준 손가락 혈액값에 대한 ISF 측정 편향 대 시험 중에 샘플 수집의 시간의 도표를 도시하는데, 여기서 제로 시간은 각 테스트의 시작이다. 도표는 24명의 75 g 로드 환자의 데이터를 보여주는데, 그 이유는 당뇨병 범위와 추세가 NEH 환자보다 이들 환자의 경우에 커서 포인트를 가장 잘 예시하는 역할을 하기 때문이다. 제어 ISF 측정용의 대략 사인곡선의 편향 패턴은 시간 추이 도표, 즉 상승 혈액 포도당의 주기 동안 일반적인 네가티브 편향을 반영하여, 포도당이 떨어지는 경우에 테스트의 말단을 향해 일반적인 포지티브 편향으로 복귀한다. 그러나, 테스트 ISF는 10.7 %(모든 환자들을 포함하여 전체 10.0%, 표 8 참조)의 평균 편향을 갖는 거의 평탄한 편향 반응 대 테스트 시간을 갖는다. 이 평탄한 편향 반응은 모든 테스트 ISF 값으로부터 10%를 감산함으로써 쉽게 보정될 수 있는 간단한 교정 오프셋을 잠재적으로 지시한다.
도 18은 이 편향 보정이 수행된 경우에 테스트 ISF 포도당 대 기준 손가락 혈액 포도당의 회귀 도표를 도시하고, 표 9는 클라크 에러 그릿, 회귀 및 이 평균 센터링 편향 보정이 테스트(표 8에서 10% 편향 보정) 및 제어 ISF(표 8에서 4.9% 편향 보정) 측정에 적용된 경우에 에러 통계치를 나타낸다. 제어 ISF용 편향 보정은 전체 정확도에 대한 영향이 거의 없다. 그러나, 편향 보정이 적용된 경우에 테스트 ISF의 전체 정확도에 대한 개선은 상당하다. 이것은 테스트 ISF의 에러 주성분이 아마도 보다 엄밀한 교정 방법론을 통해 해결될 수 있는 간단한 교정 에러라는 것을 지시한다.
Figure 112005011606801-PCT00013
제어 ISF 측정이 (표 8과 표 9의 제어 ISF 결과의 비교로부터 명백한 바와 같이)거의 영향을 미치지 않는다는 점은 임의의 교정 에러가 이들 측정에 대한 에러의 부성분이라는 것을 나타낸다. 이들 결과는 느린 압력 링 변조 등의 치료가 ISF 샘플링 영역에 적용된 경우에 손가락 혈액 포도당 측정에 비해 ISF 포도당 측정에서 개선 가능성을 보여준다.
각 ISF 샘플 및 기준 손가락 혈액 샘플 사이의 평균 포도당 랙 시간은 분리 샘플링된 제어 ISF 샘플의 랙와 비교했을 때 연속적인 ISF 추출 장치에 의해 달성되는 랙 완화의 양을 측정하는 방식으로서 각 환자에 대해 측정하였다. ISF 및 혈액 포도당 사이의 랙는 ISF 측정이 혈액 측정의 시간 축선에 대해 활주하는 경우에 이들 측정들 사이에 최소 에러를 발견함으로써 측정하였다. 최소 에러를 달성하기 위하여 시간 축선이 활주된 거리(시간 단위)는 특정 환자에 대해 측정된 평균 랙이다. 이 방법을 미리 사용하여 57명의 당뇨병 환자에 걸쳐 25분의 평균 제어 ISF 랙 시간을 계산하였다. 복합 데이터 세트 연산보다 개별 환자 연산을 위해 방법을 변형하였다. 예컨대, 도 19a와 19b는 현재 테스트에서 한 환자에 대한 평균 제어 및 테스트 ISF 랙 시간을 결정하기 위하여 사용된 에러 대 시간을 보여준다.
표 10은 손가락 혈액 포도당에 대한 2개의 ISF 샘플을 위해 개별 환자에 연산된 평균 랙 시간의 요약을 나타낸다. 여기에는 22명의 환자 중 15명만을 나타내었다. 다른 7명의 환자(75 g 로드 그룹의 12명 중 1명과 10 NEH 환자 중 6명)의 경우에, 연산에 이용할 수 있는 충분한 데이터가 없거나 의미있는 랙을 결정하기 위하여 포도당 범위의 충분한 변화를 표시할 수 없었다. 표가 나타내는 바와 같이, 모든 환자의 경우에 제어 ISF 샘플에 비해 테스트 ISF 샘플에 있어서 랙 시간에 괄목할만한 감소가 있다. 평균적으로, 35.8의 랙 감소가 달성되었고 38.5 내지 2.5 분의 평균 랙을 절단하거나 생리학적 랙이 95% 감소하였다.
Figure 112005011606801-PCT00014
흥미롭게도, ISF와 혈액 포도당 간에 특성 편향은 여기에 설명한 테스트에 적용된 변조된 압력 링 적용 방법론 등의 혈액 관류 상승을 포함하는 방법에 의해 상당히 감소되는 것으로 나타난다. 따라서, 이 테스트에서 변조된 압력 적용은 ISF 샘플링 부위 둘레의 혈액 관류를 증대시키는 작용을 하여 생리학적 랙(즉, ISF 포도당 랙)를 상당히 완화시키도록 작용한다.
본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 설명하였지만, 그러한 실시예가 단지 일례로서만 제공된다는 것은 당업자에게 명백할 것이다. 본 발명로부터 벗어남이 없이 많은 변경, 수정 및 대체가 당업자에게 생각날 것이다.
사용자의 간질액(ISF)에서 분석시료를 감시하는 시스템은 사용자의 ISF에서 분석시료를 측정하는 분석 모듈을 포함하는 카트리지와, 상기 카트리지와 전자 통신하는 로컬 컨트롤러 모듈을 구비하고, 상기 로컬 컨트롤러는 분석 모듈로부터 측정 데이터를 수신하고 그 데이터를 저장하도록 구성되며, 분석 모듈은 사용자의 목표 부위에 적어도 부분적으로 이식되도록 구성된 분석시료 센서를 포함하고, 상기 분석 모듈은 목표 부위의 근처에서 신체에 압력을 가하도록 되어 있는 적어도 하나의 압력 링을 포함하며, 상기 분석 모듈은 압력 링이 진동 방식으로 압력을 가할 수 있어 ISF 포도당 랙이 완화되도록 구성된다. 본 명세서에 전술한 시스템의 분석 모듈은 ISF 포도당 랙을 더욱 완화시키도록 랙 완화 화학물을 채택한다. 본 명세서에 전술한 시스템의 분석 모듈은 ISF 포도당 랙을 더욱 완화시키도록 초음파를 채택한다. 본 명세서에 전술한 시스템의 분석 모듈은 ISF 포도당 랙을 더욱 완화시키도록 열을 채택한다. 본 명세서에 전술한 시스템의 분석 모듈은 ISF 포도당 랙을 더욱 완화시키도록 진공을 채택한다. 본 명세서에 전술한 시스템의 분석 모듈은 ISF 포도당 랙을 더욱 완화시키도록 전기 포텐셜을 채택한다. 본 명세서에 전술한 시스템의 분석 모듈은 ISF 포도당 랙을 더욱 완화시키도록 신체의 비진동식 기계적 조작을 채택한다.
혈액 샘플을 추출하고 그 샘플의 포도당을 감시하는 시스템은 신체로부터 혈액을 추출하는 샘플링 모듈과, 혈액의 포도당을 측정하는 분석 모듈을 포함하는 일회용 카트리지와; 상기 일회용 카트리지와 전자 통신하는 로컬 컨트롤러 모듈을 구비하고, 상기 로컬 컨트롤러는 분석 모듈로부터 측정 데이터를 수신하고 그 데이터를 저장하도록 구성되며, 분석 모듈과 로컬 컨트롤러 모듈 중 적어도 하나는 모세 혈관으로부터 측정된 포도당 농도와 분석 모듈로부터의 측정 데이터에 종속하는 교정 알고리즘을 채택한다. 상술한 시스템에 있어서, 혈액 샘플은 ISF 샘플이고 분석 모듈로부터의 측정 데이터는 ISF 포도당 랙 완화에 의해 얻어진다. 상술한 시스템의 샘플링 모듈은 적어도 하나의 압력 링을 포함한다. 상술한 시스템의 샘플링 모듈은 압력 링이 진동 방식으로 압력을 인가하여 ISF 포도당 랙이 완화되도록 구성된다. 상술한 시스템의 샘플링 모듈은 관통 부재와, 적어도 하나의 압력 링을 구비하고, 상기 압력 링은 진동 방식으로 압력을 인가할 수 있어 ISF 포도당 랙이 완화된다.
사용자의 혈액에서 분석시료를 감시하는 시스템은 혈액 샘플의 분석시료를 측정하는 분석 모듈을 포함하는 일회용 카트리지와; 상기 일회용 카트리지와 전자 통신하는 로컬 컨트롤러 모듈을 구비하고, 상기 로컬 컨트롤러는 분석 모듈로부터 측정 데이터를 수신하고 그 데이터를 저장하도록 구성되며, 분석 모듈과 로컬 컨트롤러 모듈 중 적어도 하나는 모세 혈관으로부터 측정된 포도당 농도와 분석 모듈로부터의 측정 데이터에 종속하는 교정 알고리즘을 채택한다. 전술한 시스템에 있어서, 혈액 샘플은 ISF 샘플이고 분석 모듈로부터의 측정 데이터는 ISF 포도당 랙 완화에 의해 얻어진다. 상술한 시스템의 샘플링 모듈은 적어도 하나의 압력 링을 포함한다. 상술한 시스템의 샘플링 모듈은 압력 링이 진동 방식으로 압력을 인가하여 ISF 포도당 랙이 완화되도록 구성된다. 상술한 시스템의 샘플링 모듈은 관통 부재와, 적어도 하나의 압력 링을 구비하고, 상기 압력 링은 진동 방식으로 압력을 인가할 수 있어 ISF 포도당 랙이 완화된다.
혈액 샘플을 추출하고 그 샘플의 분석시료를 감시하는 시스템은 신체로부터 혈액을 추출하는 샘플링 모듈과, 혈액의 분석시료를 측정하는 분석 모듈을 포함하는 일회용 카트리지와; 상기 일회용 카트리지와 전자 통신하는 로컬 컨트롤러 모듈을 구비하고, 상기 로컬 컨트롤러는 분석 모듈로부터 측정 데이터를 수신하고 그 데이터를 저장하도록 구성되며, 샘플링 모듈은 미세투척법 기반의 샘플 추출법을 채택한다. 상술한 시스템의 샘플링 모듈은 간질액(ISF) 샘플을 추출하고 이 ISF 샘플에서 포도당을 측정하며, 상기 샘플링 모듈은 ISF 포도당 랙을 완화시키는 수단을 더 포함한다. 상술한 시스템의 ISF 포도당 랙을 완화시키는 수단은 랙 완화 화학물을 채택한다. 상술한 시스템의 ISF 포도당 랙을 완화시키는 수단은 ISF 포도당 랙을 완화시키는 초음파를 채택한다. 상술한 시스템의 ISF 포도당 랙을 완화시키는 수단은 ISF 포도당 랙을 완화시키는 열을 채택한다. 상술한 시스템의 ISF 포도당 랙을 완화시키는 수단은 ISF 포도당 랙을 완화시키는 진공을 채택한다. 상술한 시스템의 ISF 포도당 랙을 완화시키는 수단은 ISF 포도당 랙을 완화시키는 전기 포텐셜을 채택한다. 상술한 시스템의 ISF 포도당 랙을 완화시키는 수단은 ISF 포도당 랙을 완화시키는 신체의 기계적 조작을 채택한다. 상술한 시스템의 ISF 포도당 랙을 완화시키는 수단은 ISF 포도당 랙을 완화시키는 랙 완화 화학물, 초음파, 열, 진공, 전기 포텐셜 및 신체의 기계적 조작 중 적어도 2개의 조합을 채택한다.
혈액 샘플을 추출하고 그 샘플의 분석시료를 감시하는 시스템은 신체로부터 혈액 샘플을 추출하는 샘플링 모듈과, 혈액 샘플의 분석시료를 측정하는 분석 모듈을 포함하는 일회용 카트리지와; 상기 일회용 카트리지와 전자 통신하는 로컬 컨트롤러 모듈을 구비하고, 상기 로컬 컨트롤러는 분석 모듈로부터 측정 데이터를 수신하고 그 데이터를 저장하도록 구성되며, 샘플링 모듈은 초미세여과법 기반의 샘플 추출법을 채택한다. 상술한 시스템의 샘플링 모듈은 간질액(ISF) 샘플을 추출하고 이 ISF 샘플에서 포도당을 측정하도록 구성되며, 상기 샘플링 모듈은 ISF 포도당 랙을 완화시키는 수단을 더 포함한다. 상술한 시스템의 ISF 포도당 랙을 완화시키는 수단은 ISF 포도당 랙 완화 화학물을 채택한다. 상술한 시스템의 ISF 포도당 랙을 완화시키는 수단은 ISF 포도당 랙을 완화시키는 초음파를 채택한다. 상술한 시스템의 ISF 포도당 랙을 완화시키는 수단은 ISF 포도당 랙을 완화시키는 열을 채택한다. 상술한 시스템의 ISF 포도당 랙을 완화시키는 수단은 ISF 포도당 랙을 완화시키는 진공을 채택한다. 상술한 시스템의 ISF 포도당 랙을 완화시키는 수단은 ISF 포도당 랙을 완화시키는 전기 포텐셜을 채택한다. 상술한 시스템의 ISF 포도당 랙을 완화시키는 수단은 ISF 포도당 랙을 완화시키는 신체의 기계적 조작을 채택한다. 상술한 시스템의 ISF 포도당 랙을 완화시키는 수단은 ISF 포도당 랙을 완화시키는 랙 완화 화학물, 초음파, 열, 진공, 전기 포텐셜 및 신체의 기계적 조작 중 적어도 2개의 조합을 채택한다.
혈액 샘플을 추출하고 그 샘플의 분석시료를 감시하는 시스템은 신체로부터 혈액을 추출하는 샘플링 모듈과, 혈액의 분석시료를 측정하는 분석 모듈을 포함하는 일회용 카트리지와; 상기 일회용 카트리지와 전자 통신하는 로컬 컨트롤러 모듈을 구비하고, 상기 로컬 컨트롤러는 분석 모듈로부터 측정 데이터를 수신하고 그 데이터를 저장하도록 구성되며, 샘플링 모듈은 레이저계 샘플 추출법을 채택한다. 상술한 시스템의 샘플링 모듈은 간질액(ISF) 샘플을 추출하고 이 ISF 샘플에서 포도당을 측정하며, 상기 샘플링 모듈은 ISF 포도당 랙을 완화시키는 수단을 더 포함한다. 상술한 시스템의 ISF 포도당 랙을 완화시키는 수단은 랙 완화 화학물을 채택한다. 상술한 시스템의 ISF 포도당 랙을 완화시키는 수단은 ISF 포도당 랙을 완화시키는 초음파를 채택한다. 상술한 시스템의 ISF 포도당 랙을 완화시키는 수단은 ISF 포도당 랙을 완화시키는 열을 채택한다. 상술한 시스템의 ISF 포도당 랙을 완화시키는 수단은 ISF 포도당 랙을 완화시키는 진공을 채택한다. 상술한 시스템의 ISF 포도당 랙을 완화시키는 수단은 ISF 포도당 랙을 완화시키는 전기 포텐셜을 채택한다. 상술한 시스템의 ISF 포도당 랙을 완화시키는 수단은 ISF 포도당 랙을 완화시키는 신체의 기계적 조작을 채택한다. 상술한 시스템의 ISF 포도당 랙을 완화시키는 수단은 ISF 포도당 랙을 완화시키는 랙 완화 화학물, 초음파, 열, 진공, 전기 포텐셜 및 신체의 기계적 조작 중 적어도 2개의 조합을 채택한다.
혈액 샘플을 추출하고 그 샘플의 분석시료를 감시하는 시스템은 신체로부터 혈액을 추출하는 샘플링 모듈과, 혈액의 분석시료를 측정하는 분석 모듈을 포함하는 일회용 카트리지와; 상기 일회용 카트리지와 전자 통신하는 로컬 컨트롤러 모듈을 구비하고, 상기 로컬 컨트롤러는 분석 모듈로부터 측정 데이터를 수신하고 그 데이터를 저장하도록 구성되며, 샘플링 모듈은 역 이온삼투법 기반의 샘플 추출법을 채택한다. 상술한 시스템의 샘플링 모듈은 간질액(ISF) 샘플을 추출하고 이 ISF 샘플에서 포도당을 측정하며, 상기 샘플링 모듈은 ISF 포도당 랙을 완화시키는 수단을 더 포함한다. 상술한 시스템의 ISF 포도당 랙을 완화시키는 수단은 랙 완화 화학물을 채택한다. 상술한 시스템의 ISF 포도당 랙을 완화시키는 수단은 ISF 포도당 랙을 완화시키는 초음파를 채택한다. 상술한 시스템의 ISF 포도당 랙을 완화시키는 수단은 ISF 포도당 랙을 완화시키는 열을 채택한다. 상술한 시스템의 ISF 포도당 랙을 완화시키는 수단은 ISF 포도당 랙을 완화시키는 진공을 채택한다. 상술한 시스템의 ISF 포도당 랙을 완화시키는 수단은 ISF 포도당 랙을 완화시키는 전기 포텐셜을 채택한다. 상술한 시스템의 ISF 포도당 랙을 완화시키는 수단은 ISF 포도당 랙을 완화시키는 신체의 기계적 조작을 채택한다. 상술한 시스템의 ISF 포도당 랙을 완화시키는 수단은 ISF 포도당 랙을 완화시키는 랙 완화 화학물, 초음파, 열, 진공, 전기 포텐셜 및 신체의 기계적 조작 중 적어도 2개의 조합을 채택한다.
혈액 샘플을 추출하고 그 샘플의 분석시료를 감시하는 시스템은 신체로부터 혈액을 추출하는 샘플링 모듈과, 혈액의 분석시료를 측정하는 분석 모듈을 포함하는 일회용 카트리지와; 상기 일회용 카트리지와 전자 통신하는 로컬 컨트롤러 모듈을 구비하고, 상기 로컬 컨트롤러는 분석 모듈로부터 측정 데이터를 수신하고 그 데이터를 저장하도록 구성되며, 샘플링 모듈은 전기 충격법 기반의 샘플 추출법을 채택한다. 상술한 시스템의 샘플링 모듈은 간질액(ISF) 샘플을 추출하고 이 ISF 샘플에서 포도당을 측정하며, 상기 샘플링 모듈은 ISF 포도당 랙을 완화시키는 수단을 더 포함한다. 상술한 시스템의 ISF 포도당 랙을 완화시키는 수단은 랙 완화 화학물을 채택한다. 상술한 시스템의 ISF 포도당 랙을 완화시키는 수단은 ISF 포도당 랙을 완화시키는 초음파를 채택한다. 상술한 시스템의 ISF 포도당 랙을 완화시키는 수단은 ISF 포도당 랙을 완화시키는 열을 채택한다. 상술한 시스템의 ISF 포도당 랙을 완화시키는 수단은 ISF 포도당 랙을 완화시키는 진공을 채택한다. 상술한 시스템의 ISF 포도당 랙을 완화시키는 수단은 ISF 포도당 랙을 완화시키는 전기 포텐셜을 채택한다. 상술한 시스템의 ISF 포도당 랙을 완화시키는 수단은 ISF 포도당 랙을 완화시키는 신체의 기계적 조작을 채택한다. 상술한 시스템의 ISF 포도당 랙을 완화시키는 수단은 ISF 포도당 랙을 완화시키는 랙 완화 화학물, 초음파, 열, 진공, 전기 포텐셜 및 신체의 기계적 조작 중 적어도 2개의 조합을 채택한다.
혈액 샘플을 추출하고 그 샘플의 분석시료를 감시하는 시스템은 신체로부터 혈액 샘플을 추출하는 샘플링 모듈과, 혈액의 분석시료를 측정하는 분석 모듈을 포함하는 일회용 카트리지와; 상기 일회용 카트리지와 전자 통신하는 로컬 컨트롤러 모듈을 구비하고, 상기 로컬 컨트롤러는 분석 모듈로부터 측정 데이터를 수신하고 그 데이터를 저장하도록 구성되며, 샘플링 모듈은 초음파 기반의 샘플 추출법을 채택한다. 상술한 시스템의 샘플링 모듈은 간질액(ISF) 샘플을 추출하고 이 ISF 샘플에서 포도당을 측정하며, 상기 샘플링 모듈은 ISF 포도당 랙을 완화시키는 수단을 더 포함한다. 상술한 시스템의 ISF 포도당 랙을 완화시키는 수단은 랙 완화 화학물을 채택한다. 상술한 시스템의 ISF 포도당 랙을 완화시키는 수단은 ISF 포도당 랙을 완화시키는 초음파를 채택한다. 상술한 시스템의 ISF 포도당 랙을 완화시키는 수단은 ISF 포도당 랙을 완화시키는 열을 채택한다. 상술한 시스템의 ISF 포도당 랙을 완화시키는 수단은 ISF 포도당 랙을 완화시키는 진공을 채택한다. 상술한 시스템의 ISF 포도당 랙을 완화시키는 수단은 ISF 포도당 랙을 완화시키는 전기 포텐셜을 채택한다. 상술한 시스템의 ISF 포도당 랙을 완화시키는 수단은 ISF 포도당 랙을 완화시키는 신체의 기계적 조작을 채택한다. 상술한 시스템의 ISF 포도당 랙을 완화시키는 수단은 ISF 포도당 랙을 완화시키는 랙 완화 화학물, 초음파, 열, 진공, 전기 포텐셜 및 신체의 기계적 조작 중 적어도 2개의 조합을 채택한다.
사용자의 혈액에서 분석시료를 감시하는 시스템은 혈액 샘플에서 분석시료를 측정하는 분석 모듈을 포함하는 일회용 카트리지와, 상기 일회용 카트리지와 전자 통신하는 로컬 컨트롤러 모듈을 구비하고, 상기 로컬 컨트롤러는 분석 모듈로부터 측정 데이터를 수신하고 그 데이터를 저장하도록 구성되며, 분석 모듈은 사용자 내에 적어도 부분적으로 이식되도록 구성된 분석 센서를 포함한다. 상술한 시스템의 분석 센서는 ISF 포도당 분석 센서이고, 상기 분석 모듈은 포도당 랙을 완화시키는 수단을 더 포함한다. 상술한 시스템의 ISF 포도당 랙을 완화시키는 수단은 사용자에게 압력을 인가하도록 되어 있는 적어도 하나의 압력 링이고 분석 센서는 사용자 내에 적어도 부분적으로 이식된다.
본 발명을 실시함에 있어서 본 명세서에 설명된 본 발명의 실시예에 대한 다양한 변형예를 채택할 수 있다는 것을 알아야 한다. 다음의 청구범위가 본 발명의 범위를 규정하고, 이들 청구범위의 범위 내에 있는 방법 및 구조와 그 등가물이 그 청구범위에 의해 포함되는 것으로 의도된다.

Claims (13)

  1. 간질액(ISF) 샘플을 추출하고 그 샘플에서 분석시료를 감시하기 위한 시스템으로서,
    신체의 목표 부위로부터 ISF 샘플을 추출하기 위한 샘플링 모듈과, 상기 ISF 샘플에서 분석시료를 측정하기 위한 분석 모듈을 구비하는 카트리지와,
    상기 카트리지와 전자 통신하고 상기 분석 모듈로부터 측정 데이터를 수신하고 그 데이터를 저장하도록 구성된 로컬 컨트롤러 모듈을 포함하고,
    상기 샘플링 모듈은 상기 목표 부위의 근처에서 상기 신체에 압력을 인가하도록 되어 있는 적어도 하나의 압력 링을 포함하며,
    상기 샘플링 모듈은 상기 압력 링이 진동 방식으로 압력을 인가할 수 있어 상기 샘플링 모듈에 의해 추출된 상기 ISF 샘플의 ISF 포도당 랙이 완화되도록 구성된 간질액 샘플을 추출하고 그 샘플에서 분석시료를 감시하기 위한 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 압력 링은 약 15분의 샘플링 사이클 중 약 85초 동안 압력을 인가하도록 구성된 간질액 샘플을 추출하고 그 샘플에서 분석시료를 감시하기 위한 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 샘플링 모듈은 깊이 관통 제어 엘리먼트를 부가로 구비하는 간질액 샘플을 추출하고 그 샘플에서 분석시료를 감시하기 위한 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 깊이 관통 제어 엘리먼트는 상기 샘플링 모듈의 적어도 하나의 압력 링에 일체화되는 간질액 샘플을 추출하고 그 샘플에서 분석시료를 감시하기 위한 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 샘플링 모듈은 관통 부재를 구비하고, 상기 관통 부재는 적어도 하나의 압력 링과 무관하게 이동할 수 있는 간질액 샘플을 추출하고 그 샘플에서 분석시료를 감시하기 위한 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 샘플링 모듈은 관통 부재를 구비하고, 상기 관통 부재는 상기 샘플링 모듈의 적어도 하나의 압력 링에 대해 고정되는 간질액 샘플을 추출하고 그 샘플에서 분석시료를 감시하기 위한 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 샘플링 모듈은 상기 ISF 포도당 랙을 더 완화시키는 랙 완화 화학물을 채택하는 간질액 샘플을 추출하고 그 샘플에서 분석시료를 감시하기 위한 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 랙 완화 화학물은 히스타민 화학물인 간질액 샘플을 추출하고 그 샘플에서 분석시료를 감시하기 위한 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 샘플링 모듈은 상기 ISF 포도당 랙을 더 완화시키는 초음파를 채택하는 간질액 샘플을 추출하고 그 샘플에서 분석시료를 감시하기 위한 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 샘플링 모듈은 상기 ISF 포도당 랙을 더 완화시키는 열을 채택하는 간질액 샘플을 추출하고 그 샘플에서 분석시료를 감시하기 위한 시스템.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 샘플링 모듈은 상기 ISF 포도당 랙을 더 완화시키는 진공을 채택하는 간질액 샘플을 추출하고 그 샘플에서 분석시료를 감시하기 위한 시스템.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 샘플링 모듈은 상기 ISF 포도당 랙을 더 완화시키는 전기 포텐셜을 채택하는 간질액 샘플을 추출하고 그 샘플에서 분석시료를 감시하기 위한 시스템.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 샘플링 모듈은 상기 ISF 포도당 랙을 더 완화시키는 신체의 비진동식 기계적 조작을 채택하는 간질액 샘플을 추출하고 그 샘플에서 분석시료를 감시하기 위한 시스템.
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