JP2003038465A - 経皮的生物流体成分サンプリングおよび測定の装置および方法 - Google Patents
経皮的生物流体成分サンプリングおよび測定の装置および方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 少なくとも１種類の生物流体成分をサンプリ
ングして当該生物流体内の少なくとも１種類の目的の成
分を測定するための装置を提供する。 【解決手段】 本発明の装置は皮膚に所定の深さまで侵
入するために使用する開口状の先端部を有している少な
くとも１個の微小針を備えており、この場合に痛みおよ
び出血が最少に留められる。上記装置はさらに生物流体
の各成分をサンプリングするための上記微小針内におけ
る親水性のゲル、およびサンプリングした生物流体の各
成分内における目的とされる成分の濃度を測定するため
の電気化学的セルを備えている。特定の実施形態におい
て、上記電気化学的セルは上記微小針と一体化されてい
て、サンプリングおよび測定の各工程が完全に原位置に
おいて行なわれる。また、別の実施形態においては、上
記電気化学的セルは上記微小針の外部におけるその基端
部に配置されている。さらに、成分サンプリングおよび
測定の各システム、方法およびキットも提供される。
ングして当該生物流体内の少なくとも１種類の目的の成
分を測定するための装置を提供する。 【解決手段】 本発明の装置は皮膚に所定の深さまで侵
入するために使用する開口状の先端部を有している少な
くとも１個の微小針を備えており、この場合に痛みおよ
び出血が最少に留められる。上記装置はさらに生物流体
の各成分をサンプリングするための上記微小針内におけ
る親水性のゲル、およびサンプリングした生物流体の各
成分内における目的とされる成分の濃度を測定するため
の電気化学的セルを備えている。特定の実施形態におい
て、上記電気化学的セルは上記微小針と一体化されてい
て、サンプリングおよび測定の各工程が完全に原位置に
おいて行なわれる。また、別の実施形態においては、上
記電気化学的セルは上記微小針の外部におけるその基端
部に配置されている。さらに、成分サンプリングおよび
測定の各システム、方法およびキットも提供される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は経皮的な生物流体成
分サンプリングおよび分析物測定に関し、特に生物流体
のサンプリングを容易にするための成分転送媒体に関す
る。
分サンプリングおよび分析物測定に関し、特に生物流体
のサンプリングを容易にするための成分転送媒体に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】生物流体中の分析物の検出は常にその重
要性を高めつつある。分析物の検出アッセイは臨床的な
実験室用の試験、家庭用の試験等を含む種々の用途にお
いて有用であり、これらの試験結果は種々の病状の診断
および管理において傑出した役割を果たす。関係する一
般的な分析物は、例えば、糖尿病の管理におけるグルコ
ース、およびコレステロール等を含む。
要性を高めつつある。分析物の検出アッセイは臨床的な
実験室用の試験、家庭用の試験等を含む種々の用途にお
いて有用であり、これらの試験結果は種々の病状の診断
および管理において傑出した役割を果たす。関係する一
般的な分析物は、例えば、糖尿病の管理におけるグルコ
ース、およびコレステロール等を含む。
【０００３】分析物の決定における血液サンプルの収集
のための一般的な技法は少なくとも皮下層の中まで皮膚
に刺し孔を形成して下層の血管に接触することにより身
体表面上に局在化した出血を生じる方法である。その
後、この接触した血液が供給用の小管内に集められて、
この血液サンプルが載置される試薬試験片を有する手持
ち式器具の形態の場合が多い試験設備により分析され
る。この場合に、多数の小血管が内部に存在しているこ
とにより、指先がこの血液収集の方法において最も頻繁
に利用される部位である。しかしながら、この方法は指
先の皮下組織に神経の終末部分が相当に集中しているた
めに極めて痛みを伴うという重要な不都合を有してい
る。一方、分析物の頻繁なモニターを必要とする患者が
自分の血液のサンプリングを回避することは一般的でな
い。例えば、糖尿病患者の場合において、一定の処方基
準に基づいて自分のグルコース・レベルの頻繁な測定を
行なわなければ、そのグルコース・レベルを適正に管理
するために必要な情報が得られなくなる。このようにグ
ルコース・レベルを無管理状態にすることは極めて危険
であり、生命を脅かす場合さえあり得る。また、上記の
ような血液サンプリングの技法は、特に高頻度の基準で
行なわれる場合に、患者に対する感染および病気の伝達
の危険性を伴う。このような技法の問題は頻繁な血液サ
ンプリングのために使用できる皮膚表面の量が制限され
ているという事実によりさらに深刻化している。
のための一般的な技法は少なくとも皮下層の中まで皮膚
に刺し孔を形成して下層の血管に接触することにより身
体表面上に局在化した出血を生じる方法である。その
後、この接触した血液が供給用の小管内に集められて、
この血液サンプルが載置される試薬試験片を有する手持
ち式器具の形態の場合が多い試験設備により分析され
る。この場合に、多数の小血管が内部に存在しているこ
とにより、指先がこの血液収集の方法において最も頻繁
に利用される部位である。しかしながら、この方法は指
先の皮下組織に神経の終末部分が相当に集中しているた
めに極めて痛みを伴うという重要な不都合を有してい
る。一方、分析物の頻繁なモニターを必要とする患者が
自分の血液のサンプリングを回避することは一般的でな
い。例えば、糖尿病患者の場合において、一定の処方基
準に基づいて自分のグルコース・レベルの頻繁な測定を
行なわなければ、そのグルコース・レベルを適正に管理
するために必要な情報が得られなくなる。このようにグ
ルコース・レベルを無管理状態にすることは極めて危険
であり、生命を脅かす場合さえあり得る。また、上記の
ような血液サンプリングの技法は、特に高頻度の基準で
行なわれる場合に、患者に対する感染および病気の伝達
の危険性を伴う。このような技法の問題は頻繁な血液サ
ンプリングのために使用できる皮膚表面の量が制限され
ているという事実によりさらに深刻化している。
【０００４】重度の痛みを伴う上記の方法およびその他
の方法における不都合点を解消するために、皮膚内の間
質液に接触するための微小針（マイクロ−ニードル）ま
たはその類似構造を使用する特定の分析物の検出プロト
コルおよび装置が開発されている。これらの微小針は皮
下層よりも浅い一定の深さで皮膚内に侵入するので、患
者が感じる痛みを最少にできる。その後、間質液がサン
プリングされて試験されることにより、目的の成分の濃
度が決定できる。この間質液内の成分の濃度は血液等の
他の体液内におけるその成分の濃度を代表する。
の方法における不都合点を解消するために、皮膚内の間
質液に接触するための微小針（マイクロ−ニードル）ま
たはその類似構造を使用する特定の分析物の検出プロト
コルおよび装置が開発されている。これらの微小針は皮
下層よりも浅い一定の深さで皮膚内に侵入するので、患
者が感じる痛みを最少にできる。その後、間質液がサン
プリングされて試験されることにより、目的の成分の濃
度が決定できる。この間質液内の成分の濃度は血液等の
他の体液内におけるその成分の濃度を代表する。
【０００５】しかしながら、従来的な微小針式サンプリ
ング・システムは、人間の身体内の間質液が約６ｍｍＨ
ｇ（約８×１０2 パスカル）の負圧状態であるためにこ
の微小穿孔部材と共に特定の種類の機械的なまたは減圧
用の手段を使用する場合が多いという欠陥を有してい
る。
ング・システムは、人間の身体内の間質液が約６ｍｍＨ
ｇ（約８×１０2 パスカル）の負圧状態であるためにこ
の微小穿孔部材と共に特定の種類の機械的なまたは減圧
用の手段を使用する場合が多いという欠陥を有してい
る。
【０００６】例えば、ＰＣＴ国際公開第ＷＯ ９９／２
７８５２号は真空または熱が供給される皮膚領域におい
て間質液の入手の可能性を高めるための減圧および／ま
たは熱の使用を開示している。この減圧により、その真
空領域の近くにおける皮膚の部分が引き伸ばされて間質
液で充たされるために、皮膚内に挿入した場合に流体の
抽出が容易になる。また、別の方法が開示されており、
この方法においては、局在化した加熱要素が皮膚上に配
置されて、この場所において間質液がさらに速く流れる
ことにより、一定の与えられた時間単位においてさらに
多くの間質液が収集できるようになる。
７８５２号は真空または熱が供給される皮膚領域におい
て間質液の入手の可能性を高めるための減圧および／ま
たは熱の使用を開示している。この減圧により、その真
空領域の近くにおける皮膚の部分が引き伸ばされて間質
液で充たされるために、皮膚内に挿入した場合に流体の
抽出が容易になる。また、別の方法が開示されており、
この方法においては、局在化した加熱要素が皮膚上に配
置されて、この場所において間質液がさらに速く流れる
ことにより、一定の与えられた時間単位においてさらに
多くの間質液が収集できるようになる。
【０００７】さらに、皮膚への侵入を全く回避する別の
検出装置が開発されている。その代わりに、皮膚内の生
物流体に対する接触および抽出を可能にするために、角
質層と呼ばれる皮膚の最外層が比較的に受動的な手段に
より「破壊される（disrupted）」。このような手段は
振動エネルギーの使用、および皮膚表面への化学的試薬
の適用等を含む。例えば、ＰＣＴ国際公開第ＷＯ ９８
／３４５４１号は針またはワイヤー等の振動集中手段の
使用を開示しており、当該手段は皮膚表面から一定の距
離に配置されて、電気−機械的なトランスデューサによ
り振動を生じる。この針は皮膚に接触して配置されてい
る液体媒体を入れた容器の中に浸漬される。これによ
り、この針の機械的な振動が液体に転移して、角質層の
細胞構造を破壊するために十分な流体力学的応力が皮膚
表面上に生じる。また、ＰＣＴ国際公開第ＷＯ ９７／
４２８８８号および同第ＷＯ９８／００１９３号は超音
波振動による間質液検出の方法を開示している。
検出装置が開発されている。その代わりに、皮膚内の生
物流体に対する接触および抽出を可能にするために、角
質層と呼ばれる皮膚の最外層が比較的に受動的な手段に
より「破壊される（disrupted）」。このような手段は
振動エネルギーの使用、および皮膚表面への化学的試薬
の適用等を含む。例えば、ＰＣＴ国際公開第ＷＯ ９８
／３４５４１号は針またはワイヤー等の振動集中手段の
使用を開示しており、当該手段は皮膚表面から一定の距
離に配置されて、電気−機械的なトランスデューサによ
り振動を生じる。この針は皮膚に接触して配置されてい
る液体媒体を入れた容器の中に浸漬される。これによ
り、この針の機械的な振動が液体に転移して、角質層の
細胞構造を破壊するために十分な流体力学的応力が皮膚
表面上に生じる。また、ＰＣＴ国際公開第ＷＯ ９７／
４２８８８号および同第ＷＯ９８／００１９３号は超音
波振動による間質液検出の方法を開示している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】このように分析物試験
の分野において既に行なわれている研究にもかかわら
ず、関連市場における要望にさらに容易に適合する新規
な分析物の検出方法の確認に依然として関心が寄せられ
ている。特に重要なことは実用的で、製造が可能であ
り、高精度で、使用が容易であり、さらに安全で効率的
な最少侵襲性の分析物検出システムの開発である。
の分野において既に行なわれている研究にもかかわら
ず、関連市場における要望にさらに容易に適合する新規
な分析物の検出方法の確認に依然として関心が寄せられ
ている。特に重要なことは実用的で、製造が可能であ
り、高精度で、使用が容易であり、さらに安全で効率的
な最少侵襲性の分析物検出システムの開発である。
【０００９】関連の文献
関連の米国特許は米国特許第５，５８２，１８４号、同
第５，７４６，２１７号、同第５，８２０，５７０号、
同第５，９４２，１０２号、同第６，０９１，９７５
号、および同第６，１６２，６１１号を含む。他の関連
の特許文書および刊行物はＰＣＴ国際公開第ＷＯ ９７
／００４４１号、同第ＷＯ ９７／４２８８８号、同第
ＷＯ ９８／００１９３号、同第ＷＯ ９８／３４５４
１号、同第ＷＯ ９９／１３３３６号、同第ＷＯ ９９
／２７８５２号、同第ＷＯ ９９／６４５８０号、同第
ＷＯ ００／３５５３０号、同第ＷＯ ００／５７１７
７号、および同第ＷＯ ００／７４７６５Ａ１号を含
む。
第５，７４６，２１７号、同第５，８２０，５７０号、
同第５，９４２，１０２号、同第６，０９１，９７５
号、および同第６，１６２，６１１号を含む。他の関連
の特許文書および刊行物はＰＣＴ国際公開第ＷＯ ９７
／００４４１号、同第ＷＯ ９７／４２８８８号、同第
ＷＯ ９８／００１９３号、同第ＷＯ ９８／３４５４
１号、同第ＷＯ ９９／１３３３６号、同第ＷＯ ９９
／２７８５２号、同第ＷＯ ９９／６４５８０号、同第
ＷＯ ００／３５５３０号、同第ＷＯ ００／５７１７
７号、および同第ＷＯ ００／７４７６５Ａ１号を含
む。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明により経皮的な生
物流体サンプリングおよび分析物測定のシステムおよび
装置、ならびにこれらを使用する方法が提供される。本
発明の装置の特徴は皮膚内において接触した生物流体に
おける少なくとも目的の各成分をサンプリングして当該
生物流体内において目的とされている各成分を測定する
ための電気化学的セルに転送する成分転送媒体の存在で
ある。本発明は血液および間質液等の生物流体に対する
接触、および当該接触した生物流体内に存在している、
例えば、グルコース、コレステロール、電解質、薬剤、
または不法薬物等の種々の分析物の検出および測定にお
いて有用である。特に、本発明は間質液のサンプリング
および測定において十分に適合している。
物流体サンプリングおよび分析物測定のシステムおよび
装置、ならびにこれらを使用する方法が提供される。本
発明の装置の特徴は皮膚内において接触した生物流体に
おける少なくとも目的の各成分をサンプリングして当該
生物流体内において目的とされている各成分を測定する
ための電気化学的セルに転送する成分転送媒体の存在で
ある。本発明は血液および間質液等の生物流体に対する
接触、および当該接触した生物流体内に存在している、
例えば、グルコース、コレステロール、電解質、薬剤、
または不法薬物等の種々の分析物の検出および測定にお
いて有用である。特に、本発明は間質液のサンプリング
および測定において十分に適合している。
【００１１】一般に、本発明のサンプリングおよび測定
装置は生物流体に接触するための細長い皮膚穿孔用また
は皮膚侵入用の手段、成分転送媒体の形態の少なくとも
１個のサンプリング手段、および上記成分転送媒体に対
して液体を介して連絡している電気化学的セルの形態の
測定手段を備えている。
装置は生物流体に接触するための細長い皮膚穿孔用また
は皮膚侵入用の手段、成分転送媒体の形態の少なくとも
１個のサンプリング手段、および上記成分転送媒体に対
して液体を介して連絡している電気化学的セルの形態の
測定手段を備えている。
【００１２】上記皮膚侵入手段は少なくとも１個の中空
の微小針を有しており、この微小針は当該微小針構造の
内部の少なくとも一部分に延在している実質的に環状の
ボアまたはチャンネル（通路）を備えており、さらに、
その先端部に接触用の開口部を有していて、当該開口部
を介して１種類以上の生物流体の各成分が上記装置内に
流入する。多くの実施形態において、この皮膚穿孔手段
は上記のような微小針のアレイにより構成されている。
の微小針を有しており、この微小針は当該微小針構造の
内部の少なくとも一部分に延在している実質的に環状の
ボアまたはチャンネル（通路）を備えており、さらに、
その先端部に接触用の開口部を有していて、当該開口部
を介して１種類以上の生物流体の各成分が上記装置内に
流入する。多くの実施形態において、この皮膚穿孔手段
は上記のような微小針のアレイにより構成されている。
【００１３】上記電気化学的測定用のセルは上記微小針
構造の中に配置されており、且つ／または、さらに当該
微小針構造を形成している互いに離間している作用電極
および基準電極を有している。これらの電極間の領域は
反応領域として定められており、この領域内において、
分析物の濃度の実際的な測定が行なわれる。特定の実施
形態において、上記電極対は同軸に配置されていて、互
いに同心状に離間しており、少なくとも外側の電極は中
空で円筒形の形態を有しており、少なくとも部分的に、
上記微小針構造を形成している。一方、内側の電極は上
記外側電極の円筒形の壁部の中に配置されていて、中心
コアにより充たされている中空の円筒体または中実の円
筒体のいずれかの形態で、円筒形の形態を有することも
できる。また、別の実施形態において、上記電気化学的
セルは上記微小針の長手軸に対して実質的に横切る方向
に配置されている２個の平行に離間している平面の形態
の上記微小針構造の基端部を形成している。
構造の中に配置されており、且つ／または、さらに当該
微小針構造を形成している互いに離間している作用電極
および基準電極を有している。これらの電極間の領域は
反応領域として定められており、この領域内において、
分析物の濃度の実際的な測定が行なわれる。特定の実施
形態において、上記電極対は同軸に配置されていて、互
いに同心状に離間しており、少なくとも外側の電極は中
空で円筒形の形態を有しており、少なくとも部分的に、
上記微小針構造を形成している。一方、内側の電極は上
記外側電極の円筒形の壁部の中に配置されていて、中心
コアにより充たされている中空の円筒体または中実の円
筒体のいずれかの形態で、円筒形の形態を有することも
できる。また、別の実施形態において、上記電気化学的
セルは上記微小針の長手軸に対して実質的に横切る方向
に配置されている２個の平行に離間している平面の形態
の上記微小針構造の基端部を形成している。
【００１４】動作において、上記電気化学的セルの一方
の電極は基準電極として使用され、この基準電極により
一定の入力基準信号が信号発生手段からセンサーに供給
される。また、別の電極は作用電極として動作し、この
電極は上記センサーからの出力信号を信号受信手段に供
給する。好ましくは、上記基準電極は上記装置の下部に
配置されていて、上記作用電極は装置の上部に配置され
ている。なお、上記出力信号は接触した生物流体内の目
的の分析物濃度を示す。
の電極は基準電極として使用され、この基準電極により
一定の入力基準信号が信号発生手段からセンサーに供給
される。また、別の電極は作用電極として動作し、この
電極は上記センサーからの出力信号を信号受信手段に供
給する。好ましくは、上記基準電極は上記装置の下部に
配置されていて、上記作用電極は装置の上部に配置され
ている。なお、上記出力信号は接触した生物流体内の目
的の分析物濃度を示す。
【００１５】酸化還元（レドックス）試薬のシステムま
たは材料は関係している各分析物を容易に検出するため
に上記電気化学的セル内において使用できる。使用する
特定の酸化還元試薬材料は測定のために目的とされてい
る分析物に基づいて選択される。
たは材料は関係している各分析物を容易に検出するため
に上記電気化学的セル内において使用できる。使用する
特定の酸化還元試薬材料は測定のために目的とされてい
る分析物に基づいて選択される。
【００１６】上記サンプリング手段の成分転送媒体は反
応領域と呼ばれる上記２個の電極の間の領域、および各
微小針におけるチャンネルの少なくとも一部分を充たし
ている。この成分転送媒体はヒドロゲルまたはゲルの材
料または基質により作成されており、これらの材料は親
水性であって、生物流体内のイオン性およびアニオン性
の各粒子に対して高い親和性を有している。随意的に、
上記ゲル基質は特定された重量よりも小さい分子量を有
する粒子のみを転送するように構成できる。このゲルは
各微小針における接触開口部において存在している少な
くとも目的とされている各生物流体成分を上記反応領域
内に転送するように作用する。言い換えれば、上記目的
とされている各成分は組織内における当該各成分の濃度
と上記ゲル基質内における各成分の濃度との間において
（その濃度変化が）平衡状態に到達するまで当該ゲル基
質内を移動する。生物流体を上記電気化学的セルに転送
するための手段として当該生物流体に単に毛細管作用の
力を加えることのみに依存している中空の微小針に比べ
て、本発明の成分転送媒体は接触した生物流体内に含ま
れている水およびその他の流体の転送を排除しながら当
該生物流体における各成分のみを転送するように構成で
きる（すなわち、完全に飽和状態にできる）。すなわ
ち、上記電気化学的セルの構造が試験において残りの成
分から目的とされる各成分を選択する。
応領域と呼ばれる上記２個の電極の間の領域、および各
微小針におけるチャンネルの少なくとも一部分を充たし
ている。この成分転送媒体はヒドロゲルまたはゲルの材
料または基質により作成されており、これらの材料は親
水性であって、生物流体内のイオン性およびアニオン性
の各粒子に対して高い親和性を有している。随意的に、
上記ゲル基質は特定された重量よりも小さい分子量を有
する粒子のみを転送するように構成できる。このゲルは
各微小針における接触開口部において存在している少な
くとも目的とされている各生物流体成分を上記反応領域
内に転送するように作用する。言い換えれば、上記目的
とされている各成分は組織内における当該各成分の濃度
と上記ゲル基質内における各成分の濃度との間において
（その濃度変化が）平衡状態に到達するまで当該ゲル基
質内を移動する。生物流体を上記電気化学的セルに転送
するための手段として当該生物流体に単に毛細管作用の
力を加えることのみに依存している中空の微小針に比べ
て、本発明の成分転送媒体は接触した生物流体内に含ま
れている水およびその他の流体の転送を排除しながら当
該生物流体における各成分のみを転送するように構成で
きる（すなわち、完全に飽和状態にできる）。すなわ
ち、上記電気化学的セルの構造が試験において残りの成
分から目的とされる各成分を選択する。
【００１７】本発明のゲル基質は（後に説明する）一次
のシステムに従って変化する濃度勾配により特徴付けら
れる。このことにより、上記一次システムにおける指数
関数的な特徴によりイオン性および非イオン性の各要素
の濃度計算が可能になる。
のシステムに従って変化する濃度勾配により特徴付けら
れる。このことにより、上記一次システムにおける指数
関数的な特徴によりイオン性および非イオン性の各要素
の濃度計算が可能になる。
【００１８】本発明のセンサー装置は当該センサー装置
を制御するための手段を備えている分析物感知システム
の一部として機能できる。特に、制御ユニットが備えら
れており、この制御ユニットにおいて、上記制御手段は
上記センサー装置に電気的に連結されていて、入力信号
を発生してこれを上記電気化学的セルに送り、当該セル
からの出力信号を受信するために機能する。これらの機
能は、とりわけ、上記制御ユニット内においてプログラ
ムされているソフトウェア・アルゴリズムにより実行さ
れ、このソフトウェア・アルゴリズムは上記電気化学的
セルからの出力信号を受信した時にその生物サンプル内
における目的の分析物の濃度を自動的に計算して決定す
る。
を制御するための手段を備えている分析物感知システム
の一部として機能できる。特に、制御ユニットが備えら
れており、この制御ユニットにおいて、上記制御手段は
上記センサー装置に電気的に連結されていて、入力信号
を発生してこれを上記電気化学的セルに送り、当該セル
からの出力信号を受信するために機能する。これらの機
能は、とりわけ、上記制御ユニット内においてプログラ
ムされているソフトウェア・アルゴリズムにより実行さ
れ、このソフトウェア・アルゴリズムは上記電気化学的
セルからの出力信号を受信した時にその生物サンプル内
における目的の分析物の濃度を自動的に計算して決定す
る。
【００１９】本発明の例示的な方法は一体に連結されて
いる電気化学的セルに対する成分転送経路を形成してい
る開口先端部を有する１個以上の中空の微小針を備えて
いる少なくとも１個の本発明のセンサー装置の使用を含
む。親水性のゲル材料が上記の微小針および電気化学的
セルの内部を充たしている。この微小針は所定の深さ、
好ましくは神経終末部分および血管への接触を避ける深
さまで皮膚内に挿入される。次に、上記微小針の開口先
端部において存在している生物流体における少なくとも
目的とされている各成分が上記ゲル材料内に保持され
て、上記電気化学的セルにおける反応領域内に転送され
る。その後、電気化学的な測定が上記作用電極と基準電
極との間において行なわれ、この測定によりサンプル中
の成分濃度を示す電気的な信号が発生する。その後、患
者の血液中の成分濃度がこの得られた電気的信号から導
き出される。さらに、濃度を示す数値は表示装置上に表
示できる。この場合に、例えば、上記装置内に存在して
いる制御ユニットの中にプログラムされている装置の一
部分であるソフトウェア・アルゴリズムが当該制御ユニ
ットにより上記セルに送られる信号レベルを決定するた
め、および上記目的の分析物の濃度レベルを導き出すた
めに用いることができる。
いる電気化学的セルに対する成分転送経路を形成してい
る開口先端部を有する１個以上の中空の微小針を備えて
いる少なくとも１個の本発明のセンサー装置の使用を含
む。親水性のゲル材料が上記の微小針および電気化学的
セルの内部を充たしている。この微小針は所定の深さ、
好ましくは神経終末部分および血管への接触を避ける深
さまで皮膚内に挿入される。次に、上記微小針の開口先
端部において存在している生物流体における少なくとも
目的とされている各成分が上記ゲル材料内に保持され
て、上記電気化学的セルにおける反応領域内に転送され
る。その後、電気化学的な測定が上記作用電極と基準電
極との間において行なわれ、この測定によりサンプル中
の成分濃度を示す電気的な信号が発生する。その後、患
者の血液中の成分濃度がこの得られた電気的信号から導
き出される。さらに、濃度を示す数値は表示装置上に表
示できる。この場合に、例えば、上記装置内に存在して
いる制御ユニットの中にプログラムされている装置の一
部分であるソフトウェア・アルゴリズムが当該制御ユニ
ットにより上記セルに送られる信号レベルを決定するた
め、および上記目的の分析物の濃度レベルを導き出すた
めに用いることができる。
【００２０】本発明の装置、システムおよび方法は種々
の分析物の分析物濃度測定において有用であり、特に、
間質液内のグルコース濃度の測定における用途に適して
いる。
の分析物の分析物濃度測定において有用であり、特に、
間質液内のグルコース濃度の測定における用途に適して
いる。
【００２１】
【発明の実施の形態】経皮的な生物流体、例えば、間質
液のサンプリングおよび分析物測定のセンサー装置およ
びシステム、ならびにこれらを使用するための方法が提
供される。本発明は血液および間質液等の生物流体にお
いて見られる各成分のサンプリング、および、例えば、
グルコース、コレステロール、電解質、薬剤、不法薬物
等の種々の異なる分析物の検出および測定において有用
である。
液のサンプリングおよび分析物測定のセンサー装置およ
びシステム、ならびにこれらを使用するための方法が提
供される。本発明は血液および間質液等の生物流体にお
いて見られる各成分のサンプリング、および、例えば、
グルコース、コレステロール、電解質、薬剤、不法薬物
等の種々の異なる分析物の検出および測定において有用
である。
【００２２】一般に、本発明の装置は皮膚穿孔手段、成
分転送媒体の形態の生物流体成分サンプリング手段、お
よび上記成分転送媒体に流体を介して連絡している電気
化学的セルの形態の成分濃度測定手段を備えている。好
ましくは、これらの構成要素は単一構造に一体化されて
いる。
分転送媒体の形態の生物流体成分サンプリング手段、お
よび上記成分転送媒体に流体を介して連絡している電気
化学的セルの形態の成分濃度測定手段を備えている。好
ましくは、これらの構成要素は単一構造に一体化されて
いる。
【００２３】本発明をさらに説明する前に、本発明が以
下に説明する本発明の特定の各実施形態に制限されない
こと、およびこれら特定の各実施形態の変形例が本明細
書に記載される特許請求の範囲およびその実施態様から
逸脱することなく作成可能であり、且つ、これらの範囲
に含まれることを理解するべきである。また、本明細書
において採用した技術用語が特定の各実施形態を説明す
る目的のために用いられていて、これらを制限すること
を目的としていないことも理解するべきである。その代
わりに、本発明の範囲は本明細書に記載される特許請求
の範囲およびその実施態様により定められる。
下に説明する本発明の特定の各実施形態に制限されない
こと、およびこれら特定の各実施形態の変形例が本明細
書に記載される特許請求の範囲およびその実施態様から
逸脱することなく作成可能であり、且つ、これらの範囲
に含まれることを理解するべきである。また、本明細書
において採用した技術用語が特定の各実施形態を説明す
る目的のために用いられていて、これらを制限すること
を目的としていないことも理解するべきである。その代
わりに、本発明の範囲は本明細書に記載される特許請求
の範囲およびその実施態様により定められる。
【００２４】一定の値の範囲が与えられる場合に、その
範囲およびそれ以外に述べられているあらゆる範囲の上
限値と下限値との間における各中間の値、または上記述
べられている範囲内の各中間の値は、その内容が特別に
明示しない限り、その下方の制限値の１／１０の単位ま
で、本発明に含まれる。これらの比較的に小さい範囲に
おける上限値および下限値はそれぞれの比較的に小さい
範囲内に独立して含まれることが可能であり、上記述べ
られている範囲において特定的に除外される制限値とし
て本発明の範囲に含まれることもある。また、述べられ
ている範囲が上記制限値の一方または両方を含む場合
に、これらの含まれている制限値のいずれかまたは両方
を含む範囲も本発明に含まれる。
範囲およびそれ以外に述べられているあらゆる範囲の上
限値と下限値との間における各中間の値、または上記述
べられている範囲内の各中間の値は、その内容が特別に
明示しない限り、その下方の制限値の１／１０の単位ま
で、本発明に含まれる。これらの比較的に小さい範囲に
おける上限値および下限値はそれぞれの比較的に小さい
範囲内に独立して含まれることが可能であり、上記述べ
られている範囲において特定的に除外される制限値とし
て本発明の範囲に含まれることもある。また、述べられ
ている範囲が上記制限値の一方または両方を含む場合
に、これらの含まれている制限値のいずれかまたは両方
を含む範囲も本発明に含まれる。
【００２５】特別に定めない限り、本明細書において使
用されている全ての技術的な用語および科学的な用語は
本発明が属する技術分野における通常の熟練者により一
般的に理解されている意味と同一の意味を有する。本明
細書において記載されている構造および方法に対して類
似または等価である任意の方法および材料も本発明の実
施または試験において使用可能であるが、好ましい方法
および材料を以下に説明する。また、本明細書に記載し
た全ての刊行物はこれらの刊行物が引用される各方法お
よび／または材料に関連する各構造および方法を開示お
よび説明するために本明細書に参考文献として含まれ
る。
用されている全ての技術的な用語および科学的な用語は
本発明が属する技術分野における通常の熟練者により一
般的に理解されている意味と同一の意味を有する。本明
細書において記載されている構造および方法に対して類
似または等価である任意の方法および材料も本発明の実
施または試験において使用可能であるが、好ましい方法
および材料を以下に説明する。また、本明細書に記載し
た全ての刊行物はこれらの刊行物が引用される各方法お
よび／または材料に関連する各構造および方法を開示お
よび説明するために本明細書に参考文献として含まれ
る。
【００２６】本明細書および特許請求の範囲において使
用されているように、単数の形態の「１個または一定の
（a），（an）」および「そのまたはこの（the）」はそ
の内容が特別に明示しない限り複数の表現も含む場合が
ある。従って、例えば、「試験片（a test strip）」は
複数の試験片を含む場合があり、「プロセッサ（thepro
cessor）」が１個以上のプロセッサおよび当該技術分野
における熟練者において知られているその等価物への言
及等を含む場合もある。
用されているように、単数の形態の「１個または一定の
（a），（an）」および「そのまたはこの（the）」はそ
の内容が特別に明示しない限り複数の表現も含む場合が
ある。従って、例えば、「試験片（a test strip）」は
複数の試験片を含む場合があり、「プロセッサ（thepro
cessor）」が１個以上のプロセッサおよび当該技術分野
における熟練者において知られているその等価物への言
及等を含む場合もある。
【００２７】本明細書に記載または引用した各特許公告
は本特許出願の出願日よりも前におけるそれぞれの開示
について引用されているのみであり、（この引用を）、
本発明が先の発明の効力により当該公告よりも先行する
権利がないという承認として何ら解釈する必要はない。
さらに、それぞれに与えられている公告の期日は実際の
公告日と異なっている可能性があり、これらについては
それぞれ別個に確認する必要がある。
は本特許出願の出願日よりも前におけるそれぞれの開示
について引用されているのみであり、（この引用を）、
本発明が先の発明の効力により当該公告よりも先行する
権利がないという承認として何ら解釈する必要はない。
さらに、それぞれに与えられている公告の期日は実際の
公告日と異なっている可能性があり、これらについては
それぞれ別個に確認する必要がある。
【００２８】皮膚侵入手段
上記皮膚侵入手段は好ましくは微小針の形態の少なくと
も１個の微小穿孔部材を含んでおり、この手段は痛みお
よび出血を最少にした状態、好ましくは皆無の状態で、
一定の深さまで皮膚に侵入するために用いられる。それ
ゆえ、この微小針は神経が存在している領域よりも浅く
進入することが好ましい。これにより、本発明の穿孔部
材が延在できる目的の皮膚層は真皮、表皮および角質層
（すなわち、表皮の最外層）を含む。
も１個の微小穿孔部材を含んでおり、この手段は痛みお
よび出血を最少にした状態、好ましくは皆無の状態で、
一定の深さまで皮膚に侵入するために用いられる。それ
ゆえ、この微小針は神経が存在している領域よりも浅く
進入することが好ましい。これにより、本発明の穿孔部
材が延在できる目的の皮膚層は真皮、表皮および角質層
（すなわち、表皮の最外層）を含む。
【００２９】上記微小針は生物流体の各成分が当該微小
針の中に流入できる先端側の接触用開口部を有する狭く
て細長い構造体の内部に実質的に環状のボアまたはチャ
ンネルを定めている。本発明のセンサー装置の特定の実
施形態において、上記皮膚穿孔手段はこれらの微小針の
アレイを有している。
針の中に流入できる先端側の接触用開口部を有する狭く
て細長い構造体の内部に実質的に環状のボアまたはチャ
ンネルを定めている。本発明のセンサー装置の特定の実
施形態において、上記皮膚穿孔手段はこれらの微小針の
アレイを有している。
【００３０】本発明の微小針は破壊または曲りを生じる
ことなく角質層に侵入するために機械的に安定で十分な
強度を有するように構成されている。好ましくは、これ
らは皮膚に対する刺激や不所望な組織応答を生じない生
体相容性の材料により作成されている。本発明のセンサ
ー装置は廃棄可能であるが、再使用可能な実施形態にお
いては、上記微小針および／または微小針アレイの材料
が各滅菌処理工程に耐えられることが好ましい。
ことなく角質層に侵入するために機械的に安定で十分な
強度を有するように構成されている。好ましくは、これ
らは皮膚に対する刺激や不所望な組織応答を生じない生
体相容性の材料により作成されている。本発明のセンサ
ー装置は廃棄可能であるが、再使用可能な実施形態にお
いては、上記微小針および／または微小針アレイの材料
が各滅菌処理工程に耐えられることが好ましい。
【００３１】上記微小針および／または当該微小針のア
レイはセラミック、ガラス、シリカ、ポリマー、プラス
チック等の絶縁材料により形成されているか、コーティ
ングすることができる。このようなポリマーの例はポリ
アクリレート、エポキシ、ポリエステル、ポリエーテル
エーテルケトン、液晶ポリエステル、またはこれらの複
合物等である。また、セラミックの例は酸化アルミニウ
ム、炭化ケイ素および酸化ジルコニウム等である。さら
に、適当な金属材料はステンレス・スチール、チタン、
貴金属またはこれらの合金を含む。
レイはセラミック、ガラス、シリカ、ポリマー、プラス
チック等の絶縁材料により形成されているか、コーティ
ングすることができる。このようなポリマーの例はポリ
アクリレート、エポキシ、ポリエステル、ポリエーテル
エーテルケトン、液晶ポリエステル、またはこれらの複
合物等である。また、セラミックの例は酸化アルミニウ
ム、炭化ケイ素および酸化ジルコニウム等である。さら
に、適当な金属材料はステンレス・スチール、チタン、
貴金属またはこれらの合金を含む。
【００３２】次に、本発明の例示的な微小針の一般的な
形態を図１および図２に基づいて説明する。図１（ａ）
および図２（ａ）は長手軸に沿って実質的に直線状の形
態であり、実質的に円形の断面を有する微小針１００お
よび微小針２００をそれぞれ示している。しかしなが
ら、楕円形または長円形等の他の環状形状、または正方
形および長方形等の多角形の形状を含むがこれらに限ら
ない任意の適当な断面形状も採用できる。この微小針の
最も厚い部分における外径は約２００μｍ乃至３００μ
ｍであり、一般的に約３５０μｍを超えない。さらに、
特定の実施形態において、この外径は一般的に約２５０
μｍである。
形態を図１および図２に基づいて説明する。図１（ａ）
および図２（ａ）は長手軸に沿って実質的に直線状の形
態であり、実質的に円形の断面を有する微小針１００お
よび微小針２００をそれぞれ示している。しかしなが
ら、楕円形または長円形等の他の環状形状、または正方
形および長方形等の多角形の形状を含むがこれらに限ら
ない任意の適当な断面形状も採用できる。この微小針の
最も厚い部分における外径は約２００μｍ乃至３００μ
ｍであり、一般的に約３５０μｍを超えない。さらに、
特定の実施形態において、この外径は一般的に約２５０
μｍである。
【００３３】本発明の重要な態様はサンプリング処理中
に患者が受ける痛みや出血を無くすまたは少なくとも大
幅に減少することである。従って、上記微小針の侵入の
長さおよび直径はこの目的を達成するために特定の範囲
内にする必要がある。もちろん、これらの値はサンプリ
ングにおいて望まれる生物流体の種類（例えば、間質
液、血液、またはこれらの両方）および試験される特定
の患者の各皮膚層の厚さにより変化する。
に患者が受ける痛みや出血を無くすまたは少なくとも大
幅に減少することである。従って、上記微小針の侵入の
長さおよび直径はこの目的を達成するために特定の範囲
内にする必要がある。もちろん、これらの値はサンプリ
ングにおいて望まれる生物流体の種類（例えば、間質
液、血液、またはこれらの両方）および試験される特定
の患者の各皮膚層の厚さにより変化する。
【００３４】皮膚は３種類の異なる層、すなわち、表皮
と呼ばれる上部層、真皮と呼ばれる中間層、および皮下
層と呼ばれる下部層を含む。表皮は約６０μｍ乃至１２
０μｍ（ミクロン）の厚さであり、４種類の異なる層、
すなわち、１０μｍ乃至２０μｍの角質層と呼ばれる外
側層、次に顆粒層、さらにマルピーギ層および胚芽層を
含む。この角質層は脂質の細胞外基質により囲まれてい
る架橋したケラチンおよびケラトヒアリンの束により充
たされている細胞を含む。また、内側の３種類の層は生
活可能な表皮部分として総称的に呼ばれ、約５０μｍ乃
至１００μｍの範囲内の合計の厚さを有している。この
生活可能な表皮部分は真皮との間の代謝産物の拡散を司
っている。これらの表皮部分は血液細胞または神経終末
部分を全く含まない。一方、真皮は表皮よりもはるかに
厚く、約２，０００μｍ乃至３，０００μｍの範囲内の
厚さを有している。この真皮層は一般にコラーゲン線維
を含む結合組織の濃密な床、およびこれらの線維の間に
分散している間質液により構成されている。この真皮層
の下に皮下組織があり、この皮下組織はその皮膚内にお
ける毛細血管および多数の神経終末部分を含む。
と呼ばれる上部層、真皮と呼ばれる中間層、および皮下
層と呼ばれる下部層を含む。表皮は約６０μｍ乃至１２
０μｍ（ミクロン）の厚さであり、４種類の異なる層、
すなわち、１０μｍ乃至２０μｍの角質層と呼ばれる外
側層、次に顆粒層、さらにマルピーギ層および胚芽層を
含む。この角質層は脂質の細胞外基質により囲まれてい
る架橋したケラチンおよびケラトヒアリンの束により充
たされている細胞を含む。また、内側の３種類の層は生
活可能な表皮部分として総称的に呼ばれ、約５０μｍ乃
至１００μｍの範囲内の合計の厚さを有している。この
生活可能な表皮部分は真皮との間の代謝産物の拡散を司
っている。これらの表皮部分は血液細胞または神経終末
部分を全く含まない。一方、真皮は表皮よりもはるかに
厚く、約２，０００μｍ乃至３，０００μｍの範囲内の
厚さを有している。この真皮層は一般にコラーゲン線維
を含む結合組織の濃密な床、およびこれらの線維の間に
分散している間質液により構成されている。この真皮層
の下に皮下組織があり、この皮下組織はその皮膚内にお
ける毛細血管および多数の神経終末部分を含む。
【００３５】それゆえ、本発明の各微小針は皮膚内に完
全に侵入した時に真皮層よりも深く延在しない侵入の長
さを有していて痛みを最少にすると共に、当面の特定の
サンプリング用途における必要に応じてさらに長くする
ことが可能である。この微小針の長さ対直径のアスペク
ト比は本発明の微小針における最適な長さの決定におい
て考慮するべき別のファクターである。皮膚に効果的に
且つ非外傷的に侵入するために、上記微小針の長さは一
般に当該微小針の直径よりも少なくとも約５倍ほどであ
るが、これよりも長くすることまたは短くすることも可
能である。また、最小の微小針の直径は上記各電極間に
おいて必要な間隔および上記電気化学的セルにおけるそ
の他の構成要素の直径により決まる。
全に侵入した時に真皮層よりも深く延在しない侵入の長
さを有していて痛みを最少にすると共に、当面の特定の
サンプリング用途における必要に応じてさらに長くする
ことが可能である。この微小針の長さ対直径のアスペク
ト比は本発明の微小針における最適な長さの決定におい
て考慮するべき別のファクターである。皮膚に効果的に
且つ非外傷的に侵入するために、上記微小針の長さは一
般に当該微小針の直径よりも少なくとも約５倍ほどであ
るが、これよりも長くすることまたは短くすることも可
能である。また、最小の微小針の直径は上記各電極間に
おいて必要な間隔および上記電気化学的セルにおけるそ
の他の構成要素の直径により決まる。
【００３６】従って、本発明の各微小針は概ね約５００
μｍ乃至４，０００μｍ、一般的に約６００μｍ乃至
３，０００μｍ、さらに一般的に約１，０００μｍ乃至
２，０００μｍの範囲内の長さを有するが、これらの長
さは試験される特定の患者の皮膚層の厚さにより患者ご
とに変化する。なお、上記各微小針は目的の皮膚層の深
さよりも長い長さを有することも可能であり、また当該
微小針がその微小針構造の長さよりも短い深さ（侵入長
（penetration length）と呼ばれる）で皮膚内に侵入す
ることも可能である。従って、患者に対する痛みを最少
にするために、上記微小針は好ましくは約５０μｍ乃至
４，０００μｍ、さらに一般的に約１００μｍ乃至３，
０００μｍの範囲内の侵入長を有している。例えば、表
皮層のみの中に侵入することを必要とするサンプリング
用途において、上記微小針の侵入長は一般的に５０μｍ
乃至１２０μｍである。また、真皮よりも深くない侵入
を必要とするサンプリング用途の場合には、この微小針
の侵入長は一般的に約２，０００μｍ乃至３，０００μ
ｍである。
μｍ乃至４，０００μｍ、一般的に約６００μｍ乃至
３，０００μｍ、さらに一般的に約１，０００μｍ乃至
２，０００μｍの範囲内の長さを有するが、これらの長
さは試験される特定の患者の皮膚層の厚さにより患者ご
とに変化する。なお、上記各微小針は目的の皮膚層の深
さよりも長い長さを有することも可能であり、また当該
微小針がその微小針構造の長さよりも短い深さ（侵入長
（penetration length）と呼ばれる）で皮膚内に侵入す
ることも可能である。従って、患者に対する痛みを最少
にするために、上記微小針は好ましくは約５０μｍ乃至
４，０００μｍ、さらに一般的に約１００μｍ乃至３，
０００μｍの範囲内の侵入長を有している。例えば、表
皮層のみの中に侵入することを必要とするサンプリング
用途において、上記微小針の侵入長は一般的に５０μｍ
乃至１２０μｍである。また、真皮よりも深くない侵入
を必要とするサンプリング用途の場合には、この微小針
の侵入長は一般的に約２，０００μｍ乃至３，０００μ
ｍである。
【００３７】微小針１００および微小針２００は図１
（ｄ）において示されているような皮膚に対して比較的
に容易に侵入するためのベベル状または切り取られた形
状を有する鋭い先端部分１０２および先端部分２０２を
それぞれ有していることが好ましい。しかしながら、先
端部分１０２および先端部分２０２はテーパー状ではな
く、当該微小針の長手軸に対して垂直な平面内に存在し
ているエッジ部分（図示せず）を形成するような別の適
当な形態を有することもできる。
（ｄ）において示されているような皮膚に対して比較的
に容易に侵入するためのベベル状または切り取られた形
状を有する鋭い先端部分１０２および先端部分２０２を
それぞれ有していることが好ましい。しかしながら、先
端部分１０２および先端部分２０２はテーパー状ではな
く、当該微小針の長手軸に対して垂直な平面内に存在し
ているエッジ部分（図示せず）を形成するような別の適
当な形態を有することもできる。
【００３８】アレイの形態の任意の適当な数の微小針が
本発明において採用できる。これらの採用する微小針の
数は検出する物質、各微小針を挿入する身体表面の場
所、サンプリング部位、流体の容量等を含む種々のファ
クターにより決まる。また、上記微小針のアレイは種々
の形状、長さ、幅および先端部分の形態を有する各微小
針を含むことができる。
本発明において採用できる。これらの採用する微小針の
数は検出する物質、各微小針を挿入する身体表面の場
所、サンプリング部位、流体の容量等を含む種々のファ
クターにより決まる。また、上記微小針のアレイは種々
の形状、長さ、幅および先端部分の形態を有する各微小
針を含むことができる。
【００３９】電気化学的セル
本発明の電気化学的セルは、それぞれ、入力基準信号を
サンプリングした生物流体の各成分に供給し、当該サン
プリングした流体における目的の各成分または分析物の
濃度を示す出力信号を供給するための、基準電極および
作用電極の電極構成を備えている。これら２個の電極は
一方の電極の表面が他方の電極の表面に対して対向する
ように互いに離間している。この２個の電極間における
空間部分はサンプリングした成分が転送されて目的とさ
れる分析物の濃度について試験される一定の反応領域を
形成している。
サンプリングした生物流体の各成分に供給し、当該サン
プリングした流体における目的の各成分または分析物の
濃度を示す出力信号を供給するための、基準電極および
作用電極の電極構成を備えている。これら２個の電極は
一方の電極の表面が他方の電極の表面に対して対向する
ように互いに離間している。この２個の電極間における
空間部分はサンプリングした成分が転送されて目的とさ
れる分析物の濃度について試験される一定の反応領域を
形成している。
【００４０】電流測定式（すなわち、測定電流式）、電
量分析式（すなわち、測定電荷式）または電位差計式
（すなわち、測定電圧式）の各システムを含む分析物の
検出および測定の技術分野において一般的に知られてい
る種々の電気化学的なシステムおよび方法が本発明にお
いて採用できる。これらの種類の電気化学的測定システ
ムの例が米国特許第４，２２４，１２５号、同第４，５
４５，３８２号、および同第５，２６６，１７９号、な
らびに、ＰＣＴ国際公開第ＷＯ ９７／１８４６５号お
よび同第ＷＯ ９９／４９３０７号において詳述されて
おり、これらの開示は本明細書に参考文献として含まれ
る。
量分析式（すなわち、測定電荷式）または電位差計式
（すなわち、測定電圧式）の各システムを含む分析物の
検出および測定の技術分野において一般的に知られてい
る種々の電気化学的なシステムおよび方法が本発明にお
いて採用できる。これらの種類の電気化学的測定システ
ムの例が米国特許第４，２２４，１２５号、同第４，５
４５，３８２号、および同第５，２６６，１７９号、な
らびに、ＰＣＴ国際公開第ＷＯ ９７／１８４６５号お
よび同第ＷＯ ９９／４９３０７号において詳述されて
おり、これらの開示は本明細書に参考文献として含まれ
る。
【００４１】図１および図２は本発明の電気化学的セル
の２種類の例示的な実施形態を示している図である。特
に、図１（ａ）乃至図１（ｃ）は微小針の中に収容され
ている同軸に整合されて同心状に離間している２個の電
極を有する電気化学的セルの実施形態を示している図で
ある。また、図２（ａ）および図２（ｂ）は微小針の基
端部において平行に離間している２個の実質的に平面状
の電極を有する電気化学的セルの実施形態を示している
図である。
の２種類の例示的な実施形態を示している図である。特
に、図１（ａ）乃至図１（ｃ）は微小針の中に収容され
ている同軸に整合されて同心状に離間している２個の電
極を有する電気化学的セルの実施形態を示している図で
ある。また、図２（ａ）および図２（ｂ）は微小針の基
端部において平行に離間している２個の実質的に平面状
の電極を有する電気化学的セルの実施形態を示している
図である。
【００４２】さらに、図１（ａ）乃至図１（ｃ）の実施
形態において、微小針１００はサンプリングした生物流
体成分内において測定される分析物の濃度を示す電気的
な１種類以上の信号を供給する電気化学的セルを有して
いる。この電気化学的セルは互いに同心状に配列されて
いる種々の構成要素または層により構成されている。特
に、この同心状の配列構成は外周状（外周に沿う状態）
または同軸状として説明することもできる。
形態において、微小針１００はサンプリングした生物流
体成分内において測定される分析物の濃度を示す電気的
な１種類以上の信号を供給する電気化学的セルを有して
いる。この電気化学的セルは互いに同心状に配列されて
いる種々の構成要素または層により構成されている。特
に、この同心状の配列構成は外周状（外周に沿う状態）
または同軸状として説明することもできる。
【００４３】図１（ａ）において長手方向に示され、図
１（ｂ）において断面で示されているように、微小針１
００は中実のワイヤー・コア１０６および外側めっき部
分１１４を有している。この中実のワイヤー・コア１０
６はその微小針構造に剛性を賦与しており、隣接してい
る電極の一部分になり得る。外側めっき部分１１４はス
テンレス・スチール等により作成できる。これらのワイ
ヤー・コア１０６と外側めっき部分１１４との間に本発
明の電気化学的セルが存在しており、このセルは第１の
または内側の電極１０８、第２のまたは外側の電極１１
２およびこれらの間の反応領域１１０を有している。さ
らに、上記第２の電極１１２および外側めっき部分１１
４は微小針１００におけるエッジ部分１１６および先端
部分１０２まで延出している。
１（ｂ）において断面で示されているように、微小針１
００は中実のワイヤー・コア１０６および外側めっき部
分１１４を有している。この中実のワイヤー・コア１０
６はその微小針構造に剛性を賦与しており、隣接してい
る電極の一部分になり得る。外側めっき部分１１４はス
テンレス・スチール等により作成できる。これらのワイ
ヤー・コア１０６と外側めっき部分１１４との間に本発
明の電気化学的セルが存在しており、このセルは第１の
または内側の電極１０８、第２のまたは外側の電極１１
２およびこれらの間の反応領域１１０を有している。さ
らに、上記第２の電極１１２および外側めっき部分１１
４は微小針１００におけるエッジ部分１１６および先端
部分１０２まで延出している。
【００４４】図１（ａ）の矢印ｃ−ｃに沿う図１（ｃ）
の基端側の断面において示されているように、第１のま
たは内側の電極１０８は中実のワイヤー・コア１０６の
基端部を被覆した状態で示されているが、この基端部は
露出していてもよい。これら第１の電極１０８および中
実のコア・ワイヤー１０６は一定の位置１１８（先端部
１０４よりも基端側）まで均等に延在しており、この位
置において、これら２個の層は互いに実質的に同一面状
である先端側の各エッジ部分を有している。これらの同
一面状のエッジ部分は上記第２の電極１１２および外側
めっき部分１１４により定められている内孔壁部を有す
る内孔部分１２０の閉鎖状の基端部を定めており、この
内孔部分１２０は図１（ａ）に示されているように先端
側エッジ部分１１６における先端側開口部まで延在して
いる。
の基端側の断面において示されているように、第１のま
たは内側の電極１０８は中実のワイヤー・コア１０６の
基端部を被覆した状態で示されているが、この基端部は
露出していてもよい。これら第１の電極１０８および中
実のコア・ワイヤー１０６は一定の位置１１８（先端部
１０４よりも基端側）まで均等に延在しており、この位
置において、これら２個の層は互いに実質的に同一面状
である先端側の各エッジ部分を有している。これらの同
一面状のエッジ部分は上記第２の電極１１２および外側
めっき部分１１４により定められている内孔壁部を有す
る内孔部分１２０の閉鎖状の基端部を定めており、この
内孔部分１２０は図１（ａ）に示されているように先端
側エッジ部分１１６における先端側開口部まで延在して
いる。
【００４５】上記内孔部分１２０および反応領域１１０
により定められる微小針１００における開口状または中
空の空間部分は、上述したように、この場合においてヒ
ドロゲル材料である成分転送媒体により充たされてい
る。このゲルは先端部分１０２において存在している生
物流体の各成分を吸収して内孔部分１２０および反応領
域１１０の中に転送するように作用する。
により定められる微小針１００における開口状または中
空の空間部分は、上述したように、この場合においてヒ
ドロゲル材料である成分転送媒体により充たされてい
る。このゲルは先端部分１０２において存在している生
物流体の各成分を吸収して内孔部分１２０および反応領
域１１０の中に転送するように作用する。
【００４６】図１の電気化学的セルにおける種々の構成
要素の適当な寸法は以下のようである。一般的に、上記
外側電極１１２の長さは上記微小針の侵入の深さと実質
的に同一にすることができるので、概ね約４，０００μ
ｍ以下であり、所望の侵入の長さに応じてきまる。さら
に一般的には、この外側電極の長さは約１，０００μｍ
乃至３，０００μｍであり、好ましくは約２，０００μ
ｍである。一方、内側電極は外側電極と同じ長さを有す
ることができるが、好ましくはこれよりも短い。この内
側電極の長さは一般に外側電極の長さよりも約２０％短
く、約３，２００μｍ以下であり、一般的に約８００μ
ｍ乃至２，４００μｍ、さらに一般的に約１，６００μ
ｍである。
要素の適当な寸法は以下のようである。一般的に、上記
外側電極１１２の長さは上記微小針の侵入の深さと実質
的に同一にすることができるので、概ね約４，０００μ
ｍ以下であり、所望の侵入の長さに応じてきまる。さら
に一般的には、この外側電極の長さは約１，０００μｍ
乃至３，０００μｍであり、好ましくは約２，０００μ
ｍである。一方、内側電極は外側電極と同じ長さを有す
ることができるが、好ましくはこれよりも短い。この内
側電極の長さは一般に外側電極の長さよりも約２０％短
く、約３，２００μｍ以下であり、一般的に約８００μ
ｍ乃至２，４００μｍ、さらに一般的に約１，６００μ
ｍである。
【００４７】中実のワイヤー・コア１０６は概ね約８０
μｍ乃至１００μｍの範囲内であり、一般的に約１２０
μｍを超えない直径を有している。さらに、特定の実施
形態において、この直径は一般的に約９０μｍである。
また、第１の電極１０８は概ね約７０Å乃至２００Åの
範囲内であり、一般的に約３００Åを超えない厚さを有
する円筒形の形態（別の形態も可能である）を有してい
る。このようにして、第１の電極がコア１０６の周囲に
形成される時に、この電極はコア１０６の直径よりも僅
かに大きい外径を有する。また、第２の電極１１２も概
ね約７０Å乃至２００Åの範囲内であり、一般的に約３
００Åを超えない厚さを有する円筒形の形態（別の形態
も可能である）を有している。さらに、上記反応領域ま
たは上記２個の電極の間の空間部分も概ね約５０μｍ乃
至８０μｍの範囲内であり、一般的に約２００μｍを超
えない円筒形の形態（別の形態も可能である）を有して
いる。さらに、第２の電極１１２が上部に電気めっきさ
れている薄い外側チューブ１１４は概ね約１２μｍ乃至
２０μｍの範囲内であり、一般的に約２５μｍを超えな
い厚さを有している。それゆえ、上記微小針１００の合
計の外径は概ね約２００μｍ以上であり、一般的に約２
５０μｍ乃至３００μｍの範囲内、さらに一般的に約３
５０μｍを超えない。また、内孔部１２０は概ね約２０
ｎＬ乃至１４０ｎＬ（ナノリットル）の範囲内であり、
一般的に約２５０ｎＬを超えない容量を有している。
μｍ乃至１００μｍの範囲内であり、一般的に約１２０
μｍを超えない直径を有している。さらに、特定の実施
形態において、この直径は一般的に約９０μｍである。
また、第１の電極１０８は概ね約７０Å乃至２００Åの
範囲内であり、一般的に約３００Åを超えない厚さを有
する円筒形の形態（別の形態も可能である）を有してい
る。このようにして、第１の電極がコア１０６の周囲に
形成される時に、この電極はコア１０６の直径よりも僅
かに大きい外径を有する。また、第２の電極１１２も概
ね約７０Å乃至２００Åの範囲内であり、一般的に約３
００Åを超えない厚さを有する円筒形の形態（別の形態
も可能である）を有している。さらに、上記反応領域ま
たは上記２個の電極の間の空間部分も概ね約５０μｍ乃
至８０μｍの範囲内であり、一般的に約２００μｍを超
えない円筒形の形態（別の形態も可能である）を有して
いる。さらに、第２の電極１１２が上部に電気めっきさ
れている薄い外側チューブ１１４は概ね約１２μｍ乃至
２０μｍの範囲内であり、一般的に約２５μｍを超えな
い厚さを有している。それゆえ、上記微小針１００の合
計の外径は概ね約２００μｍ以上であり、一般的に約２
５０μｍ乃至３００μｍの範囲内、さらに一般的に約３
５０μｍを超えない。また、内孔部１２０は概ね約２０
ｎＬ乃至１４０ｎＬ（ナノリットル）の範囲内であり、
一般的に約２５０ｎＬを超えない容量を有している。
【００４８】次に、図２（ａ）および図２（ｂ）の実施
形態において、外側めっき部分２１４および内孔部分２
２０により定められている管状の形態を有する微小針２
００が示されている。この内孔部分２２０は概ね約２５
ｎＬ乃至２８０ｎＬの範囲内、さらに一般的に約２５ｎ
Ｌ乃至１６０ｎＬの範囲内の容量を有している。図１の
微小針１００とは異なり、この針はその長さ全体にわた
り中空である。この微小針２００は上述した長さ寸法と
同一または類似の長さおよび直径を有することができる
が、電気化学的セルが微小針の内孔部分２２０の内側で
はなく外側に配置されているので、さらに小さい寸法を
有することも可能である。
形態において、外側めっき部分２１４および内孔部分２
２０により定められている管状の形態を有する微小針２
００が示されている。この内孔部分２２０は概ね約２５
ｎＬ乃至２８０ｎＬの範囲内、さらに一般的に約２５ｎ
Ｌ乃至１６０ｎＬの範囲内の容量を有している。図１の
微小針１００とは異なり、この針はその長さ全体にわた
り中空である。この微小針２００は上述した長さ寸法と
同一または類似の長さおよび直径を有することができる
が、電気化学的セルが微小針の内孔部分２２０の内側で
はなく外側に配置されているので、さらに小さい寸法を
有することも可能である。
【００４９】平行な平面電極２０８および平面電極２１
２により定められている電気化学的セルが上記微小針２
００の基端部２０５において配置されている。従って、
この電気化学的セルは患者の皮膚内への微小針の挿入時
にその皮膚表面から外側に維持される。電極２０８は微
小針２００の基端部２０５から外周方向に沿って延在し
ている表面部分を定めている。この場合に、この電極２
０８は図２（ｂ）に示すように環状のリングの形態であ
るが、正方形または長方形等の任意の適当な形状を有す
ることができる。一方、電極２１２は電極２０８から基
端側に離間していて、一定の間隔をこれらの間に形成し
ており、この間隔が電気化学的セルにおける反応領域２
１０として機能する。この間隔は概ね約５０μｍ乃至８
０μｍの範囲内であり、一般的に１５０μｍを超えな
い。上記電極２１２は好ましくは電極２０８の形状およ
び寸法に対応する形状をおよび寸法を有している。この
場合に、この電極２１２は好ましくは円板状の形状およ
び電極２０８の外径と同一の直径を有している。この直
径の大きさは概ね約６００μｍ乃至８００μｍの範囲内
であり、一般的に１ｍｍを超えない。また、電極１０８
の内径は好ましくは外側めっき部分２１４の直径と一致
しており、上述の値を有する。
２により定められている電気化学的セルが上記微小針２
００の基端部２０５において配置されている。従って、
この電気化学的セルは患者の皮膚内への微小針の挿入時
にその皮膚表面から外側に維持される。電極２０８は微
小針２００の基端部２０５から外周方向に沿って延在し
ている表面部分を定めている。この場合に、この電極２
０８は図２（ｂ）に示すように環状のリングの形態であ
るが、正方形または長方形等の任意の適当な形状を有す
ることができる。一方、電極２１２は電極２０８から基
端側に離間していて、一定の間隔をこれらの間に形成し
ており、この間隔が電気化学的セルにおける反応領域２
１０として機能する。この間隔は概ね約５０μｍ乃至８
０μｍの範囲内であり、一般的に１５０μｍを超えな
い。上記電極２１２は好ましくは電極２０８の形状およ
び寸法に対応する形状をおよび寸法を有している。この
場合に、この電極２１２は好ましくは円板状の形状およ
び電極２０８の外径と同一の直径を有している。この直
径の大きさは概ね約６００μｍ乃至８００μｍの範囲内
であり、一般的に１ｍｍを超えない。また、電極１０８
の内径は好ましくは外側めっき部分２１４の直径と一致
しており、上述の値を有する。
【００５０】微小針１００および微小針２００における
反応領域１１０および反応領域２１０に面している図１
および図２における少なくとも各電極の表面部分は、そ
れぞれ、パラジウム、金、プラチナ、銀、イリジウム、
炭素、ドーピングしたイリジウム−酸化錫、ステンレス
・スチール等、またはこれらの材料の組み合わせ物を含
む高度に導電性の金属により構成されている。最も一般
的には、この金属は金、プラチナまたはパラジウムであ
る。また、上記電極の全体を金属により作成できるが、
各電極はその電極における金属要素の薄い層（例えば、
電気めっきした金属層）である表面の上に、不活性な支
持用または裏当て用の支持体により構成することもでき
る。
反応領域１１０および反応領域２１０に面している図１
および図２における少なくとも各電極の表面部分は、そ
れぞれ、パラジウム、金、プラチナ、銀、イリジウム、
炭素、ドーピングしたイリジウム−酸化錫、ステンレス
・スチール等、またはこれらの材料の組み合わせ物を含
む高度に導電性の金属により構成されている。最も一般
的には、この金属は金、プラチナまたはパラジウムであ
る。また、上記電極の全体を金属により作成できるが、
各電極はその電極における金属要素の薄い層（例えば、
電気めっきした金属層）である表面の上に、不活性な支
持用または裏当て用の支持体により構成することもでき
る。
【００５１】親水性ゲル材料
本発明の上記サンプリング手段の成分転送媒体は上記反
応領域１１０および反応領域２１０全体の空間、および
各微小針の内孔部分１２０および内孔部分２２０の少な
くとも一部分をそれぞれ占有できるが、この内孔部分を
完全に充たすこともできる。上記成分転送媒体は好まし
くは水に対して高い親和性を有する、すなわち、高い吸
水性の水性ゲルの材料または基質により作成されてい
る。この親水性ゲルは目的の分析物の電気化学的な測定
の準備における各電極の予備調整および試薬材料の再構
成に役立つ。
応領域１１０および反応領域２１０全体の空間、および
各微小針の内孔部分１２０および内孔部分２２０の少な
くとも一部分をそれぞれ占有できるが、この内孔部分を
完全に充たすこともできる。上記成分転送媒体は好まし
くは水に対して高い親和性を有する、すなわち、高い吸
水性の水性ゲルの材料または基質により作成されてい
る。この親水性ゲルは目的の分析物の電気化学的な測定
の準備における各電極の予備調整および試薬材料の再構
成に役立つ。
【００５２】上記転送媒体の流体、特に水を吸収する能
力は当該転送媒体が流体に対して曝露される前に飽和し
ている程度により決まる。微小針を挿入して皮膚に対し
て適用するための時間を短縮するために、上記成分転送
媒体は好ましくは当該微小針を皮膚内に挿入する前に完
全に飽和している状態で供給される。これにより、生物
流体内に含まれている１種類以上の目的とされる各成分
を含む非流体成分のみが転送されて、生物流体の予備的
な転送の時間を排除できる。例えば、間質液は約９８％
が水であるので、特定の用途における上記ゲル内の拡散
時間の減少に有意差を生じることができる。
力は当該転送媒体が流体に対して曝露される前に飽和し
ている程度により決まる。微小針を挿入して皮膚に対し
て適用するための時間を短縮するために、上記成分転送
媒体は好ましくは当該微小針を皮膚内に挿入する前に完
全に飽和している状態で供給される。これにより、生物
流体内に含まれている１種類以上の目的とされる各成分
を含む非流体成分のみが転送されて、生物流体の予備的
な転送の時間を排除できる。例えば、間質液は約９８％
が水であるので、特定の用途における上記ゲル内の拡散
時間の減少に有意差を生じることができる。
【００５３】上記ゲル基質の中にこれを通して拡散可能
な各成分の間において、これらが上記反応領域に到達す
る速度は各成分の分子の大きさにより異なる。一般に、
分子が小さいほど、ゲル中における拡散速度が高い。グ
ルコース、各電解質、アスコルビン酸、尿酸等のような
多くの一般的に目的とされる分析物は比較的に小さい分
子を有しているので、これらの分析物は比較的に大きな
分子により構成されている間質液内の別の成分よりも速
くゲル基質内に拡散できる。
な各成分の間において、これらが上記反応領域に到達す
る速度は各成分の分子の大きさにより異なる。一般に、
分子が小さいほど、ゲル中における拡散速度が高い。グ
ルコース、各電解質、アスコルビン酸、尿酸等のような
多くの一般的に目的とされる分析物は比較的に小さい分
子を有しているので、これらの分析物は比較的に大きな
分子により構成されている間質液内の別の成分よりも速
くゲル基質内に拡散できる。
【００５４】上記選択したヒドロゲルの濃度速度論は一
次のシステムの関数である。従って、成分転送速度およ
び生物流体の分析物濃度レベルは比較的に容易に予測で
きる。この一次のシステムは以下の式および図３のグラ
フにより表現される。 Ｃ＝Ｃ0 （１−ｅ-(t/T)） この式におけるＣはゲル材料内の分析物の濃度であり、
Ｃ0 は間質液内の分析物の濃度であり、ｔは測定を行な
う時間であり、Ｔはこのシステムにおける時間定数であ
る。この時間定数の値は幾つかのファクター、すなわ
ち、（１）ヒドロゲルと間質液との間の境界域の面積
（すなわち、微小針１００および微小針２００の各エッ
ジ部分１１６および２１６によりそれぞれ定められる開
口部の表面積）、（２）ヒドロゲルの容積、および
（３）使用する特定のヒドロゲル材料の中における目的
の分析物の輸送特性により決まる。
次のシステムの関数である。従って、成分転送速度およ
び生物流体の分析物濃度レベルは比較的に容易に予測で
きる。この一次のシステムは以下の式および図３のグラ
フにより表現される。 Ｃ＝Ｃ0 （１−ｅ-(t/T)） この式におけるＣはゲル材料内の分析物の濃度であり、
Ｃ0 は間質液内の分析物の濃度であり、ｔは測定を行な
う時間であり、Ｔはこのシステムにおける時間定数であ
る。この時間定数の値は幾つかのファクター、すなわ
ち、（１）ヒドロゲルと間質液との間の境界域の面積
（すなわち、微小針１００および微小針２００の各エッ
ジ部分１１６および２１６によりそれぞれ定められる開
口部の表面積）、（２）ヒドロゲルの容積、および
（３）使用する特定のヒドロゲル材料の中における目的
の分析物の輸送特性により決まる。
【００５５】図３のグラフは上記の式において説明した
一次システムを表している。この軸方向特性（dependen
t axis）は時間（ｔ）を表しており、この場合のｔ0 は
微小針を皮膚内に挿入する時間点である。本発明におけ
る使用に適しているヒドロゲル材料の場合に、微小針の
先端側開口部において存在している生物流体の濃度に対
してヒドロゲル内の成分濃度が平衡状態に到達するのに
要する時間は一般に当該システムの時間定数の約５倍以
下である。与えられた用途において上記の平衡状態に到
達する時間が実用的でない場合には、その微小針を平衡
状態に到達する前に取り外して、上記システムの一次特
性に基づいてその患者の体内の分析物濃度レベル
（Ｃ0 ）を計算することができる。あるいは、微小針と
間質液との間の接触の持続時間を調整（すなわち、固
定）することができ、Ｃ0 を上記一次の式に基づいて導
き出すことができる。
一次システムを表している。この軸方向特性（dependen
t axis）は時間（ｔ）を表しており、この場合のｔ0 は
微小針を皮膚内に挿入する時間点である。本発明におけ
る使用に適しているヒドロゲル材料の場合に、微小針の
先端側開口部において存在している生物流体の濃度に対
してヒドロゲル内の成分濃度が平衡状態に到達するのに
要する時間は一般に当該システムの時間定数の約５倍以
下である。与えられた用途において上記の平衡状態に到
達する時間が実用的でない場合には、その微小針を平衡
状態に到達する前に取り外して、上記システムの一次特
性に基づいてその患者の体内の分析物濃度レベル
（Ｃ0 ）を計算することができる。あるいは、微小針と
間質液との間の接触の持続時間を調整（すなわち、固
定）することができ、Ｃ0 を上記一次の式に基づいて導
き出すことができる。
【００５６】本発明の上記成分転送媒体としての使用に
適しているゲル材料はアガロース、ゼラチン、ムコ多糖
類、デンプン等の天然高分子、およびポリビニル・ピロ
リドン、ポリエチレン・グリコール、ポリアクリル酸、
ポリビニル・アルコール、ポリアクリルアミド、および
これらのコポリマー等の天然の水溶性高分子または高分
子電解質（すなわち、水に溶解した時にイオン性の電荷
を形成する合成または天然のポリマー）のいずれかを含
む合成ポリマーの少なくとも１部分により作成されてい
る合成ゲルを含む。
適しているゲル材料はアガロース、ゼラチン、ムコ多糖
類、デンプン等の天然高分子、およびポリビニル・ピロ
リドン、ポリエチレン・グリコール、ポリアクリル酸、
ポリビニル・アルコール、ポリアクリルアミド、および
これらのコポリマー等の天然の水溶性高分子または高分
子電解質（すなわち、水に溶解した時にイオン性の電荷
を形成する合成または天然のポリマー）のいずれかを含
む合成ポリマーの少なくとも１部分により作成されてい
る合成ゲルを含む。
【００５７】試薬
サンプリングした生物流体中の別の成分から分析するた
めに選択した目的の分析物または成分を抽出して感知す
るために、上記電気化学的セル内の反応領域内において
酸化還元試薬を一般的に使用する。この酸化還元試薬材
料は一般的に上記２個の電極における各対向面部の少な
くとも一方に付着されていて、上記反応領域内に存在し
ている生物流体がこの試薬材料に化学的に反応できるよ
うになっている。このように、この試薬は浸漬塗布の手
段により上記各表面部分にコーティングまたは付着され
ている。使用される試薬は検出において目的とされる分
析物に基づいて選択される。すなわち、この試薬システ
ムおよび対応する成分または分析物の相互作用が上記セ
ル内における目的の分析物または成分の濃度を決定する
ために電気化学的測定プロトコルにおいて利用される。
めに選択した目的の分析物または成分を抽出して感知す
るために、上記電気化学的セル内の反応領域内において
酸化還元試薬を一般的に使用する。この酸化還元試薬材
料は一般的に上記２個の電極における各対向面部の少な
くとも一方に付着されていて、上記反応領域内に存在し
ている生物流体がこの試薬材料に化学的に反応できるよ
うになっている。このように、この試薬は浸漬塗布の手
段により上記各表面部分にコーティングまたは付着され
ている。使用される試薬は検出において目的とされる分
析物に基づいて選択される。すなわち、この試薬システ
ムおよび対応する成分または分析物の相互作用が上記セ
ル内における目的の分析物または成分の濃度を決定する
ために電気化学的測定プロトコルにおいて利用される。
【００５８】上記反応領域内の試薬システムは一般的に
少なくとも１種類の酵素および媒介成分を含有してい
る。多くの実施形態において、上記試薬システムにおけ
る酵素成分は一定の酵素または関係している分析物を酸
化するために協調して作用する複数の酵素である。言い
換えれば、上記試薬システムにおける酵素成分は単一の
分析物酸化酵素または関係している分析物を酸化するた
めに協調して作用する２種類以上の酵素の集合体により
構成されている。関連の酵素はオキシダーゼ、デヒドロ
ゲナーゼ、リパーゼ、キナーゼ、ジアホラーゼ、キノプ
ロテイン（quinoproteins）等を含む。上記反応領域内
に存在する特異的な酵素は電気化学的試験片が検出する
ために設計されている特定の分析物により決まり、この
場合の代表的な酵素はグルコース・オキシダーゼ、グル
コース・デヒドロゲナーゼ、コレステロール・エステラ
ーゼ、コレステロール・オキシダーゼ、リポタンパク質
リパーゼ、グリセロール・キナーゼ、グリセロール−３
−ホスフェート・オキシダーゼ、ラクテート・オキシダ
ーゼ、ラクテート・デヒドロゲナーゼ、ピルベート・オ
キシダーゼ、アルコール・オキシダーゼ、ビリルビン・
オキシダーゼ、ウリカーゼ等を含む。関係している分析
物がグルコースである多くの好ましい実施形態におい
て、上記試薬システムの酵素成分はグルコース酸化酵素
（例えば、グルコース・オキシダーゼまたはグルコース
・デヒドロゲナーゼ）である。
少なくとも１種類の酵素および媒介成分を含有してい
る。多くの実施形態において、上記試薬システムにおけ
る酵素成分は一定の酵素または関係している分析物を酸
化するために協調して作用する複数の酵素である。言い
換えれば、上記試薬システムにおける酵素成分は単一の
分析物酸化酵素または関係している分析物を酸化するた
めに協調して作用する２種類以上の酵素の集合体により
構成されている。関連の酵素はオキシダーゼ、デヒドロ
ゲナーゼ、リパーゼ、キナーゼ、ジアホラーゼ、キノプ
ロテイン（quinoproteins）等を含む。上記反応領域内
に存在する特異的な酵素は電気化学的試験片が検出する
ために設計されている特定の分析物により決まり、この
場合の代表的な酵素はグルコース・オキシダーゼ、グル
コース・デヒドロゲナーゼ、コレステロール・エステラ
ーゼ、コレステロール・オキシダーゼ、リポタンパク質
リパーゼ、グリセロール・キナーゼ、グリセロール−３
−ホスフェート・オキシダーゼ、ラクテート・オキシダ
ーゼ、ラクテート・デヒドロゲナーゼ、ピルベート・オ
キシダーゼ、アルコール・オキシダーゼ、ビリルビン・
オキシダーゼ、ウリカーゼ等を含む。関係している分析
物がグルコースである多くの好ましい実施形態におい
て、上記試薬システムの酵素成分はグルコース酸化酵素
（例えば、グルコース・オキシダーゼまたはグルコース
・デヒドロゲナーゼ）である。
【００５９】上記試薬システムにおける第２の成分は１
種類以上の媒介物質により構成されている媒介成分であ
る。種々の異なる媒介物質が当業界において知られてお
り、フェリシアニド、フェナジン・エトサルフェート、
フェナジン・メトサルフェート、フェニレンジアミン、
１−メトキシ−フェナジン・メトサルフェート、２，６
−ジメチル−１，４−ベンゾキノン、２，５−ジクロロ
−１，４−ベンゾキノン、フェロセン誘導体、オスミウ
ム・ビピリジル錯体、ルテニウム錯体等を含む。グルコ
ースが関係している分析物であり、グルコース・オキシ
ダーゼまたはグルコース・デヒドロゲナーゼが酵素成分
である実施形態において、特定の関連の媒介成分はフェ
リシアニドである。さらに、上記反応領域内に存在でき
る別の試薬は緩衝剤（例えば、シトラコネート、シトレ
ート、ホスフェート等）、「Good」緩衝液等を含む。
種類以上の媒介物質により構成されている媒介成分であ
る。種々の異なる媒介物質が当業界において知られてお
り、フェリシアニド、フェナジン・エトサルフェート、
フェナジン・メトサルフェート、フェニレンジアミン、
１−メトキシ−フェナジン・メトサルフェート、２，６
−ジメチル−１，４−ベンゾキノン、２，５−ジクロロ
−１，４−ベンゾキノン、フェロセン誘導体、オスミウ
ム・ビピリジル錯体、ルテニウム錯体等を含む。グルコ
ースが関係している分析物であり、グルコース・オキシ
ダーゼまたはグルコース・デヒドロゲナーゼが酵素成分
である実施形態において、特定の関連の媒介成分はフェ
リシアニドである。さらに、上記反応領域内に存在でき
る別の試薬は緩衝剤（例えば、シトラコネート、シトレ
ート、ホスフェート等）、「Good」緩衝液等を含む。
【００６０】この試薬は一般に乾燥状態で存在してい
る。種々の成分の量は変更可能であり、この場合の酵素
成分の量は一般的に約０．１重量％乃至１０重量％の範
囲である。
る。種々の成分の量は変更可能であり、この場合の酵素
成分の量は一般的に約０．１重量％乃至１０重量％の範
囲である。
【００６１】センサー・システム
本発明のセンサー・システムにおいて、上記電気化学的
セルの基準電極および作用電極は制御手段に電気的に連
絡しており、この制御手段は電気化学的セルに送られる
上記入力基準信号を設定し、当該電気化学的セルからの
出力信号を受信した後にこの出力信号からサンプル内の
分析物濃度レベルを導き出す。言い換えれば、上記制御
手段が上記２個の電極間に一定の電流を供給して、経時
的にこの電流の変化を測定し、この観測された電流の変
化を電気化学的セル内に存在している分析物の濃度に関
係付けるための手段を提供する。その後、患者の血液内
の分析物の濃度が導き出され、この数値が好ましくは出
力信号として一定の表示手段に供給される。
セルの基準電極および作用電極は制御手段に電気的に連
絡しており、この制御手段は電気化学的セルに送られる
上記入力基準信号を設定し、当該電気化学的セルからの
出力信号を受信した後にこの出力信号からサンプル内の
分析物濃度レベルを導き出す。言い換えれば、上記制御
手段が上記２個の電極間に一定の電流を供給して、経時
的にこの電流の変化を測定し、この観測された電流の変
化を電気化学的セル内に存在している分析物の濃度に関
係付けるための手段を提供する。その後、患者の血液内
の分析物の濃度が導き出され、この数値が好ましくは出
力信号として一定の表示手段に供給される。
【００６２】好ましくは、上記の制御手段および表示手
段は図４において示されている装置のような手持ち式の
制御ユニットの中に一体に収容されている。この制御ユ
ニットは好ましくは当面の特定のサンプリングおよび測
定の用途に適している配置および配列で１個以上の微小
針または微小針のアレイを固定または保持する手段も備
えている。
段は図４において示されている装置のような手持ち式の
制御ユニットの中に一体に収容されている。この制御ユ
ニットは好ましくは当面の特定のサンプリングおよび測
定の用途に適している配置および配列で１個以上の微小
針または微小針のアレイを固定または保持する手段も備
えている。
【００６３】次に、図４において、本発明のセンサー・
システム５０の概略図が示されている。このセンサー・
システム５０は手持ち式制御ユニット５２および当該制
御ユニット５２の先端部５４に操作可能に取り付けられ
るセンサー装置１０を備えている。このセンサー装置１
０は図１および図２の微小針１００のような本発明の微
小針のアレイを有している。制御ユニット５２はハウジ
ング５６を有しており、このハウジング５６は、好まし
くは医療品級のプラスチック材料等により作成されてい
て、センサー装置１０における測定手段を制御するた
め、すなわち、微小針１００における電気化学的セルに
対して入力基準信号を発生して伝達し、当該セルからの
出力測定信号を受信するための手段（図示せず）を収容
する低断面型の形態を有している。制御ユニット５２に
おいてプログラムされているソフトウェア・アルゴリズ
ムは上記出力信号を受信すると生物流体内の目的の分析
物濃度を自動的に計算して決定する。その後、この濃度
レベル（とりわけ望まれている情報）は使用者に対して
情報を表示する外部表示手段またはスクリーン５８に伝
達される。各制御インターフェイス・ボタン６０は使用
者が測定において目的とされる分析物の種類等の情報を
制御手段に入力可能にするために備えられている。
システム５０の概略図が示されている。このセンサー・
システム５０は手持ち式制御ユニット５２および当該制
御ユニット５２の先端部５４に操作可能に取り付けられ
るセンサー装置１０を備えている。このセンサー装置１
０は図１および図２の微小針１００のような本発明の微
小針のアレイを有している。制御ユニット５２はハウジ
ング５６を有しており、このハウジング５６は、好まし
くは医療品級のプラスチック材料等により作成されてい
て、センサー装置１０における測定手段を制御するた
め、すなわち、微小針１００における電気化学的セルに
対して入力基準信号を発生して伝達し、当該セルからの
出力測定信号を受信するための手段（図示せず）を収容
する低断面型の形態を有している。制御ユニット５２に
おいてプログラムされているソフトウェア・アルゴリズ
ムは上記出力信号を受信すると生物流体内の目的の分析
物濃度を自動的に計算して決定する。その後、この濃度
レベル（とりわけ望まれている情報）は使用者に対して
情報を表示する外部表示手段またはスクリーン５８に伝
達される。各制御インターフェイス・ボタン６０は使用
者が測定において目的とされる分析物の種類等の情報を
制御手段に入力可能にするために備えられている。
【００６４】上記センサー装置１０は制御ユニット５２
に対して電気的且つ物理的に連結される。これら２個の
装置間の電気的な連絡は装置１０における各導電性の接
触部分（図示せず）、およびこれらに対応する制御ユニ
ット５２内の各電気的トレース（図示せず）により達成
される。好ましくは、装置１０および制御ユニット５２
はクイック・ロック−リリース機構（これらの多くは一
般的に知られていて理解されている）により物理的に連
結されていて、使用済みのセンサー装置が容易に取り外
せて交換できる。制御ユニット５２は好ましくは再使用
可能であり、本発明の任意数のセンサー装置に対して使
用可能である。これらの特徴により、多数のサンプルお
よび測定を効率的で迅速な様式で行なうことが容易にな
る。
に対して電気的且つ物理的に連結される。これら２個の
装置間の電気的な連絡は装置１０における各導電性の接
触部分（図示せず）、およびこれらに対応する制御ユニ
ット５２内の各電気的トレース（図示せず）により達成
される。好ましくは、装置１０および制御ユニット５２
はクイック・ロック−リリース機構（これらの多くは一
般的に知られていて理解されている）により物理的に連
結されていて、使用済みのセンサー装置が容易に取り外
せて交換できる。制御ユニット５２は好ましくは再使用
可能であり、本発明の任意数のセンサー装置に対して使
用可能である。これらの特徴により、多数のサンプルお
よび測定を効率的で迅速な様式で行なうことが容易にな
る。
【００６５】使用方法
さらに、本発明により、生理的サンプル内の分析物濃度
を決定するための本発明の装置およびセンサー・システ
ムを使用するための方法が提供される。種々の異なる分
析物が本発明のセンサー・システムにより検出可能であ
り、この場合の代表的な分析物はグルコース、コレステ
ロール、ラクテート、アルコール等を含む。
を決定するための本発明の装置およびセンサー・システ
ムを使用するための方法が提供される。種々の異なる分
析物が本発明のセンサー・システムにより検出可能であ
り、この場合の代表的な分析物はグルコース、コレステ
ロール、ラクテート、アルコール等を含む。
【００６６】本発明の方法の（各図面に基づく）実施に
おいて、第１の工程は、本発明の１個以上の微小針１０
０を有するセンサー装置１０を供給する工程である。好
ましくは、このセンサー装置１０は関係している各分析
物を目標とするために特別に構成されている（すなわ
ち、適当な試薬を収容している）。このセンサー装置１
０は使用者により手動で保持および制御できる制御ユニ
ット５２に対して操作可能に係合可能であり、インター
フェイスを介して連結できる。制御ユニット５２は目的
とされる各分析物を試験するためにプログラムされてい
る。使用者はセンサー装置１０を患者の皮膚の所定の領
域に位置決めして、僅かな圧力を加えることにより、セ
ンサー装置１０の微小針１００のアレイを皮膚の中に侵
入させる。これらの微小針１００を挿入する深さは各微
小針の長さまたはその挿入の深さを制限するためにセン
サー装置１０に付随する別の手段により決まる。
おいて、第１の工程は、本発明の１個以上の微小針１０
０を有するセンサー装置１０を供給する工程である。好
ましくは、このセンサー装置１０は関係している各分析
物を目標とするために特別に構成されている（すなわ
ち、適当な試薬を収容している）。このセンサー装置１
０は使用者により手動で保持および制御できる制御ユニ
ット５２に対して操作可能に係合可能であり、インター
フェイスを介して連結できる。制御ユニット５２は目的
とされる各分析物を試験するためにプログラムされてい
る。使用者はセンサー装置１０を患者の皮膚の所定の領
域に位置決めして、僅かな圧力を加えることにより、セ
ンサー装置１０の微小針１００のアレイを皮膚の中に侵
入させる。これらの微小針１００を挿入する深さは各微
小針の長さまたはその挿入の深さを制限するためにセン
サー装置１０に付随する別の手段により決まる。
【００６７】患者の皮膚内への挿入時に、微小針１００
の開口先端部分１０２において存在している生物流体に
おける目的の各成分の一定量（すなわち、サンプル）が
ゲル基材の成分転送媒体により吸収されて、浸透により
各微小針の内孔部分１２０の中に転送される。この反応
領域内に流入した後に、目的とされる各分析物は選択さ
れた各試薬と化学的に反応して電気的に活性な生成物を
形成する。その後、これらの電気的に活性な生成物は随
意的な媒介成分により酸化または還元されるか、上記作
用電極１０８により直接的に酸化または還元される。そ
の後、これにより得られる出力信号レベルが電極１０８
を介して制御ユニットに伝達される。その後、上記制御
ユニット５２内にプログラムされているソフトウェア・
アルゴリズムが上記出力信号と基準信号との間の差を自
動的に決定して、この差の値から生物流体内の分析物の
濃度を導き出した後に、その患者の血液内において選択
された各分析物の対応する濃度レベルを導き出す。これ
らの任意または全ての値が表示手段またはスクリーン５
８上に表示できる。
の開口先端部分１０２において存在している生物流体に
おける目的の各成分の一定量（すなわち、サンプル）が
ゲル基材の成分転送媒体により吸収されて、浸透により
各微小針の内孔部分１２０の中に転送される。この反応
領域内に流入した後に、目的とされる各分析物は選択さ
れた各試薬と化学的に反応して電気的に活性な生成物を
形成する。その後、これらの電気的に活性な生成物は随
意的な媒介成分により酸化または還元されるか、上記作
用電極１０８により直接的に酸化または還元される。そ
の後、これにより得られる出力信号レベルが電極１０８
を介して制御ユニットに伝達される。その後、上記制御
ユニット５２内にプログラムされているソフトウェア・
アルゴリズムが上記出力信号と基準信号との間の差を自
動的に決定して、この差の値から生物流体内の分析物の
濃度を導き出した後に、その患者の血液内において選択
された各分析物の対応する濃度レベルを導き出す。これ
らの任意または全ての値が表示手段またはスクリーン５
８上に表示できる。
【００６８】使用者が患者の皮膚内に本発明の微小針を
挿入するだけで最終的な分析物濃度の読取が装置のディ
スプレイにより得られるような、生物サンプル内および
／または患者の組織内において選択した分析物の濃度を
自動的に計算して決定する上記制御ユニット５２のよう
な装置は「電気化学的アッセイの時間的調節を開始する
ためのサンプル検出（Sample Detection to Initiate T
iming of an Electrochemical Assay）」を発明の名称
とする米国特許第６，１９３，８７３号においてさらに
説明されており、この開示は本明細書に参考文献として
含まれる。
挿入するだけで最終的な分析物濃度の読取が装置のディ
スプレイにより得られるような、生物サンプル内および
／または患者の組織内において選択した分析物の濃度を
自動的に計算して決定する上記制御ユニット５２のよう
な装置は「電気化学的アッセイの時間的調節を開始する
ためのサンプル検出（Sample Detection to Initiate T
iming of an Electrochemical Assay）」を発明の名称
とする米国特許第６，１９３，８７３号においてさらに
説明されており、この開示は本明細書に参考文献として
含まれる。
【００６９】キット
さらに、本発明により、上記本発明の方法の実施におい
て使用するためのキットが提供される。本発明のキット
は本発明の１個以上の微小針を有する少なくとも１個の
本発明のセンサー装置を備えている。さらに、これらの
キットは当該キットまたは本発明の別のキットからの再
使用可能なまたは廃棄可能なセンサー装置と共に使用で
きる再使用可能なまたは廃棄可能な制御ユニットを備え
ることができる。これらのキットは同一または異なる長
さを有する微小針のアレイを有するセンサーを備えるこ
とができる。さらに、特定のキットはそれぞれが同一ま
たは異なる試薬を収容している種々のセンサーを備える
ことができる。また、２種類以上の試薬を単一の微小針
アレイ内に供給することが可能であり、この場合におけ
る１個以上の微小針は第１の目的の分析物を試験するた
めの第１の試薬が供給されており、別の１個以上の微小
針は別の目的とされる分析物を試験するための別の試薬
が供給されている。さらに、上記キットは好ましくは生
理的サンプル内の分析物濃度の決定において本発明のセ
ンサーを使用する場合の指示を備えている。これらの指
示は各キット内に存在しているパッケージ、ラベル・イ
ンサート、または容器等の１個以上において存在させる
ことができる。
て使用するためのキットが提供される。本発明のキット
は本発明の１個以上の微小針を有する少なくとも１個の
本発明のセンサー装置を備えている。さらに、これらの
キットは当該キットまたは本発明の別のキットからの再
使用可能なまたは廃棄可能なセンサー装置と共に使用で
きる再使用可能なまたは廃棄可能な制御ユニットを備え
ることができる。これらのキットは同一または異なる長
さを有する微小針のアレイを有するセンサーを備えるこ
とができる。さらに、特定のキットはそれぞれが同一ま
たは異なる試薬を収容している種々のセンサーを備える
ことができる。また、２種類以上の試薬を単一の微小針
アレイ内に供給することが可能であり、この場合におけ
る１個以上の微小針は第１の目的の分析物を試験するた
めの第１の試薬が供給されており、別の１個以上の微小
針は別の目的とされる分析物を試験するための別の試薬
が供給されている。さらに、上記キットは好ましくは生
理的サンプル内の分析物濃度の決定において本発明のセ
ンサーを使用する場合の指示を備えている。これらの指
示は各キット内に存在しているパッケージ、ラベル・イ
ンサート、または容器等の１個以上において存在させる
ことができる。
【００７０】上記の説明により、本発明はその使用が容
易であり、皮膚の切断または切開を必要とせずに痛みま
たは出血を最少または皆無にした状態で分析物の試験が
行なえることが明らかである。従って、本発明は当該技
術分野に対して有意義な貢献を提供する。
易であり、皮膚の切断または切開を必要とせずに痛みま
たは出血を最少または皆無にした状態で分析物の試験が
行なえることが明らかである。従って、本発明は当該技
術分野に対して有意義な貢献を提供する。
【００７１】以上、本明細書において、本発明をその最
も実用的で好ましい実施形態と思われる様式で図示し説
明した。しかしながら、本発明の範囲に含まれる種々の
変形および変更が可能であること、および本明細書にお
ける開示を参考にして当該技術分野における熟練者にお
いて明白な変更が考え出せることが当然に認識されると
考える。
も実用的で好ましい実施形態と思われる様式で図示し説
明した。しかしながら、本発明の範囲に含まれる種々の
変形および変更が可能であること、および本明細書にお
ける開示を参考にして当該技術分野における熟練者にお
いて明白な変更が考え出せることが当然に認識されると
考える。
【００７２】本発明は種々の生物流体のサンプリングお
よび多種類の成分の検出を含む多くの用途において有用
であるが、本発明は間質液内の分析物の検出の状況にお
いて主に説明されており、特に、間質液内のグルコース
の検出において有用であることが示されている。従っ
て、開示した特定の装置および方法、および本明細書に
おいて説明した各用途、生物流体および成分は例示的で
あって制限的ではないと考えるべきである。また、当該
技術分野における熟練者において容易に考え出せるよう
になる変更例のような、開示した各概念の等価物におけ
る意味および範囲に含まれる種々の変更例は本明細書に
記載した特許請求の範囲およびその実施態様に全て含ま
れると考えるべきである。
よび多種類の成分の検出を含む多くの用途において有用
であるが、本発明は間質液内の分析物の検出の状況にお
いて主に説明されており、特に、間質液内のグルコース
の検出において有用であることが示されている。従っ
て、開示した特定の装置および方法、および本明細書に
おいて説明した各用途、生物流体および成分は例示的で
あって制限的ではないと考えるべきである。また、当該
技術分野における熟練者において容易に考え出せるよう
になる変更例のような、開示した各概念の等価物におけ
る意味および範囲に含まれる種々の変更例は本明細書に
記載した特許請求の範囲およびその実施態様に全て含ま
れると考えるべきである。
【００７３】本発明の実施態様は以下の通りである。
（１）前記細長い部材が内孔部を有しており、前記開口
状の先端部が当該内孔部の中に一定の通路を形成してい
る請求項１に記載の装置。 （２）真皮よりも深くない一定の侵入の長さを有してい
る請求項２に記載の装置。 （３）前記第２の電極が開口状の先端部を有していて、
前記装置内において一定の空間部分を形成しており、当
該空間部分が前記ヒドロゲル材料により実質的に充たさ
れている請求項２に記載の装置。
状の先端部が当該内孔部の中に一定の通路を形成してい
る請求項１に記載の装置。 （２）真皮よりも深くない一定の侵入の長さを有してい
る請求項２に記載の装置。 （３）前記第２の電極が開口状の先端部を有していて、
前記装置内において一定の空間部分を形成しており、当
該空間部分が前記ヒドロゲル材料により実質的に充たさ
れている請求項２に記載の装置。
【００７４】
【発明の効果】従って、本発明によれば、実用的で、製
造が可能であり、高精度で、使用が容易であり、さらに
安全で効率的な最少侵襲性の分析物検出システムが提供
できる。
造が可能であり、高精度で、使用が容易であり、さらに
安全で効率的な最少侵襲性の分析物検出システムが提供
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は本発明の微小針の実施形態の長さ
方向に沿う断面図であり、図１（ｂ）は矢印ｂ−ｂに沿
う図１（ａ）の微小針の断面図であり、図１（ｃ）は矢
印ｃ−ｃに沿う図１（ａ）の微小針の断面図であり、図
１（ｄ）は矢印ｄ−ｄに沿う図１（ａ）の微小針の上面
図である。
方向に沿う断面図であり、図１（ｂ）は矢印ｂ−ｂに沿
う図１（ａ）の微小針の断面図であり、図１（ｃ）は矢
印ｃ−ｃに沿う図１（ａ）の微小針の断面図であり、図
１（ｄ）は矢印ｄ−ｄに沿う図１（ａ）の微小針の上面
図である。
【図２】図２（ａ）は本発明の微小針の別の実施形態の
長さ方向に沿う断面図であり、図２（ｂ）は矢印ｂ−ｂ
に沿う図２（ａ）の微小針の断面図である。
長さ方向に沿う断面図であり、図２（ｂ）は矢印ｂ−ｂ
に沿う図２（ａ）の微小針の断面図である。
【図３】本発明のゲル基質の一次システムの概略図であ
る。
る。
【図４】本発明のサンプリングおよび測定の装置の概略
図である。
図である。
【符号の説明】
１０ （センサー）装置
５０ センサー・システム
５２ 制御ユニット
１００，２００ 微小針
１０２，２０２ 先端部分
１０４，２０４ 先端部
１０６ ワイヤー・コア
１０８ 内側電極
１１０ 反応領域
１１２ 外側電極
１１４ 外側めっき部分
１１６ エッジ部分
１２０ 内孔部
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
// Ｇ０１Ｎ 33/66 Ｇ０１Ｎ 27/46 ３５３Ａ
27/30 ３５３Ｚ
(72)発明者 ソーラブ・ボーズ
アメリカ合衆国、94024 カリフォルニア
州、ロス・アルトス、ホームステッド・コ
ート 2220
Ｆターム(参考） 2G045 AA25 CA25 CB01 DA31 DA69
DB09 DB10 DB16 HA06
4C038 KK10 KL01 KL09 KX04 KY04
Claims (7)
- 【請求項１】 生物流体成分サンプリングおよび分析物
濃度測定の装置において、 （ａ）皮膚表面に刺し穴を形成して生物流体に接触する
ように構成されている開口状の先端部を有している細長
い部材、 （ｂ）前記細長い部材の中に配置されていて同心状に離
間している複数の電極を備えており、当該複数の電極が
前記生物流体内における目的の分析物の濃度を測定する
ための電気化学的セルを定めており、さらに （ｃ）前記細長い部材および前記電気化学的セルに対し
て流体を介して連絡している親水性の材料を含む成分転
送媒体を備えており、当該成分転送媒体が前記細長い部
材の開口状の先端部において存在している少なくとも１
種類の生物流体の成分を前記電気化学的セルの中に転送
する装置。 - 【請求項２】 生物流体の各成分をサンプリングして当
該生物流体内における少なくとも１種類の目的の成分の
濃度を測定するための装置において、 第１の長さを有する第１の電極、 前記第１の長さよりも長い第２の長さを有していて、前
記第１の電極の周囲に同心状に配置されて当該第１の電
極から離間している第２の電極を備えており、当該第２
の電極が皮膚に刺し孔を形成するように構成されてお
り、さらに、 前記第１の電極および第２の電極の間における空間部分
の中にヒドロゲル材料を備えている装置。 - 【請求項３】 生物流体の各成分をサンプリングして当
該生物流体内における目的の成分を測定するための微小
針において、 一定の長さを有するコア部分、 前記コア部分の長さの周囲に同軸状に適合している第１
の電極、 前記第１の電極から同軸状に離間していて、前記コア部
分の長さを超えて延在して一定の開口状の先端部分に到
達している一定の長さを有している第２の電極、前記第
１の電極および第２の電極の間に配置されているヒドロ
ゲル材料、および前記微小針内に収容されている試薬を
備えており、当該試薬が前記目的の成分に基づいて選択
される微小針。 - 【請求項４】 生物流体成分サンプリングおよび分析物
濃度測定の装置において、 （ａ）皮膚表面に刺し穴を形成して生物流体に接触する
ように構成されている開口状の先端部、および基端部を
有している細長い中空の部材、 （ｂ）前記細長い中空のサンプリング手段の基端部にお
いて配置されている２個の平行に離間している電極を備
えており、当該電極が前記生物流体内における目的の分
析物の濃度を測定するための電気化学的セルを定めてお
り、さらに （ｃ）前記細長い中空の部材および前記電気化学的セル
に対して流体を介して連絡している吸水性の材料を含む
成分転送媒体を備えており、当該成分転送媒体が前記細
長い中空の部材の開口状の先端部において存在している
生物流体を前記電気化学的セルの中に転送する装置。 - 【請求項５】 患者の皮膚から生物流体の各成分をサン
プリングして当該生物流体内における目的の成分を測定
するためのシステムにおいて、 （ａ）少なくとも一部分が中空であり、生物流体に接触
するための開口状の先端部を有している少なくとも１個
の微小針、 （ｂ）前記微小針に付随している電気化学的セルを備え
ており、当該セルが互いに離間している基準電極および
作用電極を有しており、さらに、 （ｃ）前記微小針の中空部分および前記各電極の間の空
間部分の中に少なくとも部分的に収容されている吸水性
のゲル基質、および （ｄ）前記電気化学的セルに対して電気的に連絡してい
る制御ユニットを備えており、当該制御ユニットが、 （１）前記基準電極に対して電気的な基準信号を送り、
前記作用電極から電気的な出力信号を受け取るための手
段、および（２）前記電気的な出力信号の受信時に前記
生物流体内における目的の成分の濃度を自動的に計算し
て決定するソフトウェア・アルゴリズムを有しているシ
ステム。 - 【請求項６】 生物流体内に含まれている少なくとも１
種類の目的の成分の濃度を決定するための方法におい
て、 開口状の先端部および内孔部を有する少なくとも１個の
微小針を供給する工程、 前記内孔部の中に電気化学的セルを供給する工程を含
み、当該電気化学的セルが同心状に層状の電極形態を有
しており、さらに前記微小針の開口状の先端部を皮膚の
中に所定の深さまで挿入する工程、 前記開口状の先端部において存在している生物流体内に
おける少なくとも１種類の目的の成分のサンプルを前記
内孔部を通して前記電気化学的セルの中に転送する工
程、 前記電気化学的セルに第１の電気的な信号を供給する工
程、および前記電気化学的セルにより発生した第２の電
気的な信号を受信する工程を含み、 前記第２の電気的な信号が前記生物流体内における成分
の濃度を示す方法。 - 【請求項７】 生物流体内に含まれている少なくとも１
種類の目的の成分の濃度を決定するための方法におい
て、 開口状の先端部、開口状の基端部およびこれらの間に延
在する内孔部を有する少なくとも１個の中空の微小針を
供給する工程、 前記中空の微小針に対して流体を介して連絡している電
気化学的セルを供給する工程を含み、当該セルが平行に
離間している電極形態を有しており、当該電極形態が前
記中空の微小針の基端部において当該微小針に対して実
質的に横切る方向に配置されており、さらに前記中空の
微小針の開口状の先端部を皮膚の中に所定の深さまで挿
入する工程、 前記中空の微小針の開口状の先端部において存在してい
る少なくとも１種類の目的とされている生物流体成分の
サンプルを前記電気化学的セルの中に転送する工程、 前記電気化学的セルに第１の電気的な信号を供給する工
程、および前記電気化学的セルにより発生した第２の電
気的な信号を受信する工程を含み、 前記第２の電気的な信号が前記生物流体内における成分
の濃度を示す方法。
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