JP2003038467A - 生物流体サンプリングおよび分析物測定の装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 生物流体をサンプリングして当該生物流体内
の目的の分析物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
入して生物流体に接触するために使用する少なくとも１
個の微小穿孔部材、サンプリング手段および測定手段を
有している。このサンプリング手段は親水性で多孔質な
材料等の流体転送媒体を有しており、この転送媒体によ
り、サンプリングされた生物流体が上記微小穿孔部材か
ら上記測定手段に転送される。この測定手段は少なくと
も１個の多孔質の電極および、一般的に、試薬材料を有
する電気化学的セルを有しており、この電気化学的セル
はその内部に存在している接触した生物流体内における
目的の分析物の電気化学的な測定を行なうように構成さ
れている。さらに、皮膚内の生物流体をサンプリングし
て当該サンプリングした流体を測定するための方法、な
らびに、本発明の装置を１個以上含むキットも提供され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は経皮的な生物流体サ
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流体転送媒体に関す
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。

【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。

【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穿孔（孔あけ）要素、微小切
断要素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（マイクロ−ニードル）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、目的の分析物の濃度が決定できる。身
体から間質液サンプルを取り出すために、上記の微小穿
孔要素と共に特定の種類の機械的手段または減圧手段が
用いられる場合が多い。一般的に、このことは約６ｍｍ
Ｈｇ（約８×１０² パスカル）の圧力差を供給すること
により達成される。

【０００５】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。

【０００６】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ＷＯ ９８／００１９３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。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】最少侵襲性の分析物試
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、比較的に安価で、補助的な設備（例えば、振動、吸
引および発熱のための各装置）の必要性を排除する新規
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。特に重要なことは安価で、使用が容易で、単一
部品に一体化可能であり、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。

【０００８】関連の文献 関連の米国特許は米国特許第５，１６１，５３２号、同
第５，５８２，１８４号、同第５，７４６，２１７号、
同第５，８２０，５７０号、同第５，８７９，３１０
号、同第５，８７９，３６７号、同第５，９４２，１０
２号、同第６，０８０，１１６号、同第６，０８３，１
９６号、同第６，０９１，９７５号、および同第６，１
６２，６１１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 ９８／００１９
３号、同第ＷＯ ９８／３４５４１号、同第ＷＯ ９９
／１３３３６号、同第ＷＯ ９９／２７８５２号、同第
ＷＯ ９９／６４５８０号、同第ＷＯ ００／３５５３
０号、同第ＷＯ ００／４５７０８号、同第ＷＯ ００
／５７１７７号、同第ＷＯ ００／７４７６３号、およ
び同第ＷＯ ００／７４７６５Ａ１号を含む。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明により経皮的なセ
ンサー・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を当該流体サンプル内において目
的とされている分析物の測定のための測定手段に転送す
る流体転送媒体の存在である。本発明は血液および間質
液等の生物流体のサンプリング、および当該サンプリン
グ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その中のグ
ルコース濃度の測定において十分に適合している。

【００１０】一般に、本発明の装置は（１）流体転送媒
体の形態であって、皮膚表面に刺し孔を形成してその皮
膚内の生物流体に接触するように構成されている先端側
表面部分を有している少なくとも１個のサンプリング手
段、および（２）当該サンプリング手段に対して液体を
介して連絡している信号生成システム等を有している多
孔質基質である電気化学的セルの形態の測定手段を備え
ている。

【００１１】上記流体転送媒体は多孔質であり、均質な
多孔質度または一方の部分または端部から他方の部分ま
たは端部にかけて一定の勾配の多孔質度を有している。
好ましくは、この流体転送媒体はその基端部においてそ
の先端部よりも多孔質性が高く、その基端部からその先
端部にかけて一定の多孔質度の勾配を有している。この
一端部から他端部にかけての多孔質度の変化は漸進的ま
たは急激な変化のいずれでもよく、この場合に、上記流
体転送媒体における先端側の表面部分が最も密度の高い
部分（すなわち、最も少ない数の気孔の部分または気孔
が全く存在しない部分）であり、皮膚に対して刺し孔を
形成する際に剛性を示す。また、上記流体転送媒体は複
数の気孔を有する多孔質構造において形成されている１
種類以上の親水性の材料により、少なくとも部分的に、
作成されている。従って、これらの気孔が毛細管作用を
示し、これにより、上記流体転送媒体が流体を転送でき
る。

【００１２】特定の実施形態において、上記皮膚穿孔
（刺し孔形成）機能が上記流体転送媒体における先端側
表面部分により達成される。特に、この先端側表面部分
は極めて鋭い突出部分により形成されている。このよう
な実施形態の一部において、上記先端側表面部分は非多
孔質であり、その各突出部分は多孔質の中心コアを有し
ており、このコアが当該先端側表面部分を貫通してい
て、生物流体に接触するための流体接触開口部を形成し
ている。上記流体転送媒体はその微小穿孔部材における
接触開口部から本発明の測定手段まで延在しており、当
該接触開口部において存在している生物流体および／ま
たはその各成分を上記測定手段に転送するために機能す
る。さらに、別の実施形態において、上記各突出部分の
全体も多孔質であるが、その多孔質の程度は上記基端側
領域よりもはるかに低い。このような実施形態において
は、多孔質の各突出部分が上記センサー装置内への流体
の接触を可能にするので接触開口部は必要でない。

【００１３】本発明の別の実施形態は非多孔質材料によ
り構成されている微小針のアレイ等のような上記流体転
送媒体とは異なる皮膚侵入手段を有しており、これらの
微小針がそれぞれ先端側接触開口部を有している。上記
アレイの微小針側（すなわち、上記装置の下側）はそれ
自体を絶縁材料により形成するか、当該材料によりコー
ティングできる。さらに別の実施形態においては、上記
微小針が金属等の導電材料により作成されているかコー
ティングされていて、一式の電気的センサーが形成され
ている。

【００１４】上記測定手段として電気化学的セルを採用
している本発明の装置は好ましくは、しばしば反応セル
または反応チャンバーと呼ばれる、各電極間における電
気化学的セルの中に酸化還元（レドックス）試薬のシス
テムまたは材料を供給する。これにより、上記反応チャ
ンバー内に存在している生物流体における目的の分析物
がこの酸化還元試薬システムと反応して電気的な信号を
生成し、この信号が各電極により測定されて目的の分析
物の濃度が導き出せる。使用する特定の酸化還元試薬材
料は測定において目的とされる分析物に基づいて選択さ
れる。当該技術分野における熟練者において明らかにな
るように、本発明は比色定量式または反射式の分析物測
定システムと共に使用するために変更可能であり、この
場合における反射式システムは一般的に信号生成システ
ムを含む多孔質基質および反射率測定装置を備えてお
り、当該測定装置は流体の上記多孔質基質内への侵入時
における当該基質の反射率の変化により活性化される。
このようなシステムの例が米国特許第５，５６３，０４
２号、同第５，５６３，０３１号、同第５，７８９，２
５５号および同第５，９２２，５３０号において参照す
ることができ、これらの文献はそれぞれの全体が本明細
書に参考文献として含まれる。

【００１５】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、この場合に、上記制御手段は上記センサー装
置に対して電気的に連結していて、上記電気化学的セル
に対して入力信号を発生して供給するために機能し、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
化学的セルまたは信号生成システムを含む基質からの出
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。

【００１６】また、本発明により、本発明の方法の実施
において使用するための本発明の装置およびシステムな
らびにキットを使用するための方法も提供される。

【００１７】本発明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
測定における使用に適している。

【００１８】

【発明の実施の形態】経皮的生物流体（例えば、間質
液）サンプリング用および分析物測定用のセンサー装置
およびシステム、ならびにこれらの装置およびシステム
を使用するための方法を提供する。

【００１９】本発明を説明する前に、本発明が本明細書
において記載されている特定の各実施形態に制限されな
いこと、従って、当然に、変更可能であることを理解す
るべきである。また、本発明の範囲が本明細書において
記載されている特許請求の範囲およびその実施態様のみ
により制限されるために、本明細書において採用した技
術的用語が上記特定の各実施形態を説明する目的のため
にだけ用いられていて、これらの実施形態を制限するこ
とを目的としていないことも理解するべきである。

【００２０】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。

【００２１】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方法および材料に対して類似また
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方法および材料を開示および説
明するために本明細書に参考文献として含まれる。

【００２２】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、「チャンバー（a chamber）」
は複数のチャンバーを含む場合があり、「アレイ（thea
rray）」が１個以上のアレイ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。

【００２３】本明細書に記載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。

【００２４】一般に、本発明の装置は皮膚表面に刺し孔
を形成するように構成されている生物流体サンプリング
手段および分析物測定手段を備えている。特に、本発明
の装置、すなわち、センサー装置は流体転送媒体の形態
であって、皮膚表面に刺し孔を形成してその皮膚内の生
物流体に接触するように構成されている先端側表面部分
を有している少なくとも１個のサンプリング手段、およ
び当該サンプリング手段に対して流体を介して連絡して
いる測定手段を備えている。本発明の測定手段は電気化
学的、比色式または測光式の手段等を含む任意の適当な
手段を含むことができる。説明のために、本発明の測定
手段の例示的な実施形態として電気化学的セルの形態を
説明する。

【００２５】上記流体転送媒体は親水性であり、（当該
流体媒体が非多孔質の先端側表面部分を有している実施
形態を除いて）当該媒体中の全体に存在している複数の
気孔または空隙を有する多孔質材料により主に構成され
ており、これらの気孔または空隙はそれらの中に流体物
質が通過できる程度に十分に大きく且つ内部接続してい
る。これらの気孔は生物流体に対して毛細管作用の力を
加え、これにより、このサンプル流体およびその各成分
が気孔の中に引き込まれて保持される。

【００２６】上記転送媒体の多孔質性が高いほど、当該
転送媒体中における流体の移動が速くなり、これによ
り、サンプリング時間および測定時間が短縮できる。加
えて、高い気孔密度は単位時間当たりに流体転送媒体を
通過できる流体の容量を増加する。しかしながら、材料
の多孔質性が高くなるほど、この材料の強度が低下す
る。従って、好ましい実施形態において、上記流体転送
媒体の先端側部分（すなわち、皮膚に刺し孔を形成する
ために構成されている部分）はその基端側部分（すなわ
ち、後述する電気化学的セルに付随する部分）よりも多
孔質性が低い（すなわち、気孔が少ない）。それゆえ、
上記流体転送媒体の先端側部分はその皮膚に刺し孔を形
成するために構成されている部分、すなわち、その皮膚
穿孔構造が皮膚の中への挿入時に破壊またはクラックを
生じないことを確実にするための剛性および強度を示
す。逆に、多孔質の基端側部分は上記電気化学的セル内
へのサンプリングした生物流体の移動を容易にして促進
する。

【００２７】特定の実施形態において、上記多孔質性の
低い先端側部分の少なくとも一部分が非多孔質である。
例えば、この先端側部分における非多孔質部分は一定の
外部層とすることができ、この非多孔質の外部層は皮膚
に刺し孔を形成するために十分な強度を有している外側
コーティングまたは外殻部を形成して、皮膚穿孔構造と
して機能する。しかしながら、上記非多孔質の外部層の
中心コアは多孔質であり、その内部に一定の接触開口部
を形成していて、生物流体がセンサー装置内に保持され
ることを可能にしている。既に説明したように、上記外
部層は流体転送媒体の残部と同一の材料により作成され
ている。しかしながら、別の実施形態において、この外
側層は流体転送媒体のためのハウジング構造、ならびに
本発明の穿孔構造としてさらに十分に作用する異なる材
料により構成されている。さらに、別の実施形態におい
て、上記流体転送媒体における多孔質性の低い先端側部
分の外部層は完全に気孔を含まないわけではないが、破
壊またはクラックを生じることなく上記流体移動の補助
を可能にしながら、皮膚に孔あけするのに十分な剛性を
有している。

【００２８】上記流体転送媒体の基端側部分の多孔質性
が高いほど、サンプリングした生物流体が電気化学的な
セルの中に流入する量および速度が増加する。この流体
転送媒体の基端側部分は一般に、その先端側部分に比べ
て、約１０倍乃至１００倍の気孔を有しているが、それ
以上の気孔を有することも可能である。この転送媒体内
の気孔密度はその先端側部分の端部からその基端側部分
の端部にかけて漸進的または一定に増加していることが
好ましい。

【００２９】上述したように、上記流体転送媒体は多孔
質で親水性の材料により作成されている。好ましくは、
この材料は吸水性ではなく、生物流体中の水は流体転送
材料に吸収されずに、生物流体の別の各成分と共に当該
媒体中を完全に通過する。このような流体転送媒体とし
て使用可能な多孔質で親水性の材料はポリマー、セラミ
ック、ガラスおよびシリカを含むがこれらに限らない。
さらに、適当なポリマーはポリアクリレート、エポキ
シ、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリアミド−イ
ミド、ポリアリールエーテルケトン、ポリエーテルエー
テルケトン、ポリフェニレン・オキシド、ポリフェニレ
ン・スルフィド、液晶ポリエステル、またはこれらの複
合物を含む。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である。

【００３０】また、上記流体転送媒体を形成するため
に、親水性ゲル等も上記多孔質材料と共に使用できる。
適当なゲルはアガロース、ゼラチン、ムコ多糖類、デン
プン等の天然ゲル、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ポリマーまたは高分子電解質
のいずれかのような合成ゲルを含む。

【００３１】本発明の別の実施形態は、非多孔質材料に
より構成されている微小穿孔構造または微小針（マイク
ロ−ニードル）のアレイ等のような、上記流体転送媒体
から分離している装置の下側において皮膚侵入手段を有
している。この微小穿孔構造、例えば、微小針等を形成
するために、例えば、非多孔質材料を上記流体転送媒体
にコーティングできる。各微小穿孔構造は生物流体に対
して接触するための先端側接触開口部を有している。従
って、本発明の特定の実施形態は多層構造を有してお
り、当該構造において、上記微小針のアレイの基端側
が、例えば、流体転送媒体等の多孔質材料の層により被
覆されており、この多孔質材料の層がさらに第１の導電
性の層により被覆されていて、この導電層もまた多孔質
である。このような多層型の構造は流体の転送経路を形
成し、この経路を通して生物流体が移動できる。さら
に、第２の導電性の層が上記第１の導電性の層から離間
して配置されていて、一定の空間部分、すなわち、電気
化学的なセルを形成しており、このセルの中に生物流体
が移されて、分析物濃度について試験および測定され
る。得られた層状構造は、上記電気化学的セルを絶縁し
て上記装置を収容するために、例えば、上記第２の導電
性の層の上に絶縁材料により作成した層を有することも
できる。

【００３２】上記微小針または上記装置の下側はそれ自
体を絶縁材料により形成するか、当該材料によりコーテ
ィングできる。さらに別の実施形態において、これらの
微小針は金属等の導電材料により付加的にまたは別にコ
ーティングして一式の電気センサーを形成することがで
きる。これらの電気センサーは特定の生理的な信号また
は結果をモニターするために使用でき、以下に詳述する
ように、それら自体を電気化学的セルにおける各基準電
極として使用することもできる。

【００３３】本発明の全ての実施形態において、上記微
小突出部または微小針は破壊することなく角質層に侵入
するために十分に機械的に安定で強度を有するように構
成されている。好ましくは、これらは組織に対する刺激
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。上記センサー装置は廃棄可能にできる
が、再使用可能にすることを目的としている装置の場合
には、上記微小針の材料が滅菌処理工程に耐えられるこ
とが好ましい。

【００３４】本発明の電気化学的測定セルは電極構造部
分および反応チャンバーまたは反応領域を含む。この電
極構造部分は一方の電極表面が別の電極の表面に対向す
るように離間して配置されている２個の電極を有してい
る。好ましくは、各電極は実質的に平面状であり、互い
に平行である。この離間している領域は上記反応チャン
バーを形成しており、このチャンバーの中において、サ
ンプリングした生物流体が目的の分析物の濃度について
試験される。測定において目的とされている分析物の種
類により選択される酸化還元試薬のシステムまたは材料
がその測定処理を容易にするために上記電気化学的セル
内において使用できる。

【００３５】本発明の電気化学的セルにおける電極の内
の少なくとも一方は多孔質である。特に、第１の電極ま
たは先端側の電極が多孔質である。従って、上記流体転
送媒体における基端側の多孔質部分はその基端側の表面
部分が上記第１の多孔質電極の外表面部に対して同一面
になるように配置される。この電極は上記流体転送媒体
において使用される多孔質材料の種類のような金属化し
た多孔質材料により作成されている。上記流体転送媒体
の機能と同様に、この多孔質電極は流体転送媒体内のサ
ンプリングされた生物流体に毛細管作用の力を加えてこ
の多孔質電極を介して当該流体を上記反応チャンバー内
に吸引して保持し、例えば、少なくとも関係している目
的の分析物がこの多孔質電極を介して反応チャンバー内
に保持される。

【００３６】一方、第２の基端側の電極は中実の導電材
料により全体を構成することができ、金属化した多孔質
材料等の剛性の多孔質構造体を有していてもよく、この
場合に、複数の気孔が上記構造体の大部分の中に延在し
ているが、上記第１の電極における気孔よりはるかに小
さい。この後者の構成、すなわち、第２の電極が多孔質
構造を有している場合に、この第２の電極の気孔寸法は
流体に接触して当該流体に毛細管作用の力を与える程度
に十分に小さく、これにより、当該第２の電極を介して
流体が反応領域内に吸引されて保持される。この構成は
上記電気化学的セル内におけるサンプリングした生物流
体の継続的な保持を容易にし、これによりセル内の空気
を押し出すまたは移動することができる。つまり、この
セル内における空気の存在は分析物の測定に干渉する可
能性がある。あるいは、上部電極の代わりに従来的な同
一平面状の電極対を使用することができる。さらに、本
発明の装置は上記電気化学的セルを絶縁して当該装置を
収容するために上記第２の電極の上に絶縁材料の層を備
えることができる。多孔質の基端側電極を有している実
施例の場合には、既に説明したように、この電極に隣接
しているハウジング内に１個以上の通気孔を形成または
作成できる。

【００３７】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。

【００３８】動作において、上記電気化学的セルにおけ
る一方の電極は基準電極として用いられ、当該電極によ
り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て、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、上記基準電極は下部、すなわち、上記第１の電
極において配置されており、上記作用電極は上記装置の
上部、すなわち、上記第２の電極において配置されてい
る。この出力信号は上記サンプリングされた流体内の目
的の分析物濃度を示している。

【００３９】上記の基準電極および作用電極は制御手段
に対して電気的に連絡しており、この制御手段は上記電
気化学的セルに伝達される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の濃度レベルを導き出
す。例えば、この制御手段は上記２個の電極間に一定の
電流を供給して、経時的にこの電流における変化を測定
し、この電流において観測された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連付けるための手段
である。その後、患者の血液内における分析物の濃度が
上記流体サンプル内の濃度レベルから導き出されて、そ
の数値が好ましくは出力信号として表示手段に供給され
る。

【００４０】好ましくは、上記の制御手段および表示手
段は図２において示されているような手持ち式の制御ユ
ニットの中に収容されている。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用途および測定用途の
ために適している位置および構成において１個以上の微
小針のアレイまたは微小針のアレイを固定する手段また
は保持する手段も備えている。

【００４１】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。

【００４２】本明細書および本明細書に記載される特許
請求の範囲において、その内容が特別に明示しない限
り、単数の表現は複数の表現を含む。また、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
る通常の熟練者において一般的に理解されている意味と
同一の意味を有する。

【００４３】装置の例示的な実施形態 本発明の例示的なセンサー装置の一般的な構成を図１に
基づいて以下に説明する。図１には、皮膚接触面部２０
により分離されている各微小針（マイクロ−ニードル）
１２のアレイ１６を有するセンサー装置１０が示されて
いる。各微小針１２は皮膚の中に容易に侵入するための
鋭い先端部分１４を有している。この先端部分１４は生
物流体に接触して当該流体がセンサー装置１０の中に流
入することを可能にするために各微小針１２の中に一定
の開口部を形成している。この実施例の場合に、各微小
針１２は円錐形状の形態を有しているが、好ましくは、
例えば、３面形のピラミッドまたは４面形のピラミッド
の形態等の非管状の任意の適当な形態を有することがで
きる。これら微小針１２の各軸部は環状の断面、あるい
は、多角形状等の任意の適当な非環状の断面を有するこ
とができる。

【００４４】上記微小針１２の外径は一般にその最も太
い部分、この場合には針の基部、において約１００μｍ
乃至４００μｍであり、先端部分１４において一般に約
１０μｍ以下である。また、各微小針１２の平均の外径
は概ね約１００μｍ乃至３００μｍであり、一般的に約
１２０μｍ乃至２００μｍである。

【００４５】上記微小針１２の長さは挿入における所望
の深さに応じて決まる。特に、各微小針１２はサンプリ
ングが望まれる生物流体（例えば、間質液、血液または
これらの両方等）の種類および試験される特定の患者の
各皮膚層の厚さにより決まる特定範囲内の長さおよび寸
法を有する。従って、この本発明の孔あけ部材が挿入可
能な目的の各皮膚層は真皮、表皮および角質層（すなわ
ち、表皮の最外層）を含む。一般に、各微小針１２は少
なくとも約５０μｍ、さらに一般的に少なくとも約１０
０μｍの長さを有しており、この長さはさらに５００μ
ｍ以上にできるが、一般的に約２０００μｍを超えず、
通常において約３０００μｍを超えない。

【００４６】本発明において、任意の適当な数の微小針
１２が使用可能である。この最適な数は検出される物
質、各微小針が挿入される身体表面部分の位置、装置の
寸法および所望の精度のマージンを含む種々のファクタ
ーにより決まる。これら微小針１２の数に無関係に、皮
膚に過度の圧力をかけることなく確実に角質層内への侵
入を可能にするためにこれらの針は互いに十分に離間さ
れている。一般に、各微小針１２は一定の距離で隣接す
る各微小針から離間しており、（これらの間に介在す
る）各皮膚接触面部２０の長さは約１０μｍ乃至約２ｍ
ｍ、一般的に約１００μｍ乃至１０００μｍ、さらに一
般的に約２００μｍ乃至４００μｍの範囲内である。

【００４７】上記微小針１２および皮膚接触面部２０の
アレイ１６はハウジング１８における下部１８ａを形成
しており、このハウジング１８の上部はカバー１８ｂに
より定められている。ハウジング部分１８ａは流体転送
媒体２２のための支持構造を提供し、微小針１２につい
て既に説明したように、絶縁材料または導電性の材料の
いずれかにより作成できる。この特定の実施形態におい
て示されているように、微小針１２は下部ハウジング部
分１８ａを形成するためにアレイ１６と同一材料で形成
され、当該アレイ１６と一体に作成できる。また、各微
小針１２は多孔質材料により構成することも可能であ
り、流体転送媒体２２と一体に形成することもできる。
好ましくは、ハウジング部分１８ａは上記の電気化学的
セルを絶縁するためにプラスチックまたはポリマー材料
等の絶縁性の材料により作成されている。

【００４８】流体転送媒体２２は先端側部分２２ａおよ
び基端側部分２２ｂを有している。各先端側部分２２ａ
はそれぞれ各微小針１２の内部に存在してこれを充たし
ている。また、基端側部分２２ｂは下部ハウジング部分
１８ａの各側壁部２４により定められる空間部分の中に
延在して、以下にさらに詳述するように、媒体２２によ
り輸送されるサンプリングした流体を電気化学的セルの
隣接した表面領域の範囲にわたり分布する。従って、流
体転送媒体２２は、その内部における複数の気孔によ
り、各開口状の先端部分１４から当該流体転送媒体２２
の上方に配置されている電気化学的セルに到る生物流体
のための通路を提供する。加えて、上述したように、流
体転送媒体２２は各先端部分１４における開口部を介し
て生物流体をセンサー装置１０の中に流入させるために
必要な毛細管作用を行なう。許容可能な速度においてこ
の転送を達成するために、各気孔の寸法は約０．１μｍ
乃至５０μｍ、一般的に約０．１μｍ乃至１０μｍの範
囲内である。

【００４９】上述したように、センサー装置１０はさら
に電気化学的セルの形態の測定手段を備えている。図１
において、この電気化学的セルは互いに離間している第
１のまたは下部の電極２６および第２のまたは上部の電
極２８を有している。これらの電極２６と電極２８との
間の領域はセルにおける一定の反応領域３０を定めてお
り、この領域内において流体が目的の１種類以上の分析
物の濃度について試験される。上記セルはさらに特定の
目的の１種類以上の分析物に基づいて選択される酸化還
元（レドックス）試薬のシステムまたは材料を収容でき
る。上記反応領域に面している各電極の表面部分におけ
る少なくとも一部分はパラジウム、金、プラチナ、銀、
イリジウム、炭素、ドーピング処理したイリジウム−酸
化錫、ステンレス・スチール等、またはこれらの材料の
組み合わせ物のような高度に導電性の材料により構成さ
れている。また、上記試薬材料は酸化酵素および随意的
な媒介成分を含み、上記対向している各電極表面部分の
一方または両方に付着している。

【００５０】電極２６および電極２８は好ましくは正確
な分析物測定を確実に行なうために互いに平行であり、
平面状の形態であることが好ましいが、正方形、長方
形、円形等のような任意の適当な形態または形状を採る
ことができる。これら２個の電極の大きさは好ましくは
同一であり、各電極２６，２８のフット・プリントは概
ね約０．１ｃｍ² 乃至２ｃｍ² 、一般的に約０．２５ｃ
ｍ² 乃至１ｃｍ² の範囲内である。これらの電極は極め
て薄く、概ね約５０Å乃至１，０００Å、一般的に約１
００Å乃至５００Å、さらに一般的に約１５０Å乃至３
００Åの範囲内の厚さを有している。

【００５１】好ましくは、各電極２６，２８の間の距離
は反応領域に対して露出している生物流体にその毛細管
作用の力を加えるために十分に狭くなっている。この電
極間距離は概ね約１μｍ乃至１，０００μｍ、一般的に
約１０μｍ乃至３００μｍ、さらに一般的に約１０μｍ
乃至１５０μｍの範囲内である。上記流体転送媒体内の
生物流体を反応領域３０の中に流入させるために、これ
ら２個の領域の間における流体の通路が必要である。以
下にさらに詳述するように、下部電極２６を上述した各
金属材料の１種類以上により流体転送媒体２２の上面部
を金属化することにより形成して、当該流体転送媒体２
２の上面部における一定の多孔質性を維持しながら上記
電気化学的セルを完成するために十分な導電性を賦与す
ることができる。あるいは、この代わりに、多孔質で導
電性の材料により作成した下部電極２６を上記上面部に
取り付けることも可能である。これにより、下部電極２
６は一定の流体経路およびサンプリングした流体を流体
転送媒体から反応領域３０の中に転送するために必要な
毛細管作用力を提供すると共に、上記電気化学的セルを
完成するために必要な導電特性を有する。

【００５２】上述したように、上部電極２８は、例え
ば、上部ハウジング１８ｂの下側に形成した固体導電材
料等の非多孔質の導電材料のみにより構成することがで
き、あるいは、例えば、上部ハウジング１８ｂの下側に
形成した多孔質の導電材料等の多孔質導電材料により構
成することもできる。さらに、上述したように、後者の
構成はサンプリングした生物流体を電気化学的セル内に
継続的に保持することを容易にし、これにより、ハウジ
ング・カバー１８ｂ内の１個以上の小さな空気穴（図示
せず）を通して上記セル内の空気を押し出すまた移動す
ることができる。

【００５３】製造技法 図１のセンサー装置１０のような本発明の装置を製造す
る例示的な方法は以下の各工程を含む。上記流体転送媒
体の多孔質材料を作成するために粒状の形態の親水性材
料が選択される。適当な親水性の材料はポリマー、セラ
ミック、ガラスおよびシリカを含むがこれらに限らな
い。粉末射出成形法を採用し、選択した多孔質材料の微
細粒子を結合剤と混合してスラリー状の混合物を形成す
る。その後、このスラリー状の混合物を上記装置の反対
の像を有する金型の中に圧入して、所望の形状に硬化す
ることを可能にする。その後、成形した構造体を溶媒中
に入れるか加熱することにより当該構造体から上記結合
剤を抽出する。上記微小針が形成される流体転送媒体に
おける各部分を形成するために、焼結法が用いられる。
すなわち、上記の多孔質構造体を当該構造体の外表面部
がさらに硬質になり極めて高い強度を示すようにするた
めに十分な高い温度まで加熱する。その後、冷却時にお
いて、各微小針の先端部分を穏やかに研削して開口部を
形成することにより多孔質の内部にする。同様に、上記
流体転送媒体の基端側または上部の表面部分をその焼結
した表面を穏やかに研削することにより多孔質にして、
この多孔質媒体を露出させる。また、図１の下部電極２
６のような多孔質の下部電極を形成するために、上記各
金属材料の少なくとも１種類を含む金属材料を、例え
ば、スパッター、プラズマ蒸着または電気蒸着等の技法
により流体転送媒体の基端側または上部の表面部分に蒸
着する。このような金属化処理は得られる導電層が多孔
質になる様式および金属材料の量において行なわれる。
加えて、一定量の導電材料を上記アレイ／下部ハウジン
グ部分における側壁部のエッジ部の少なくとも一部分に
も蒸着して、ハウジング１８から外側に第１の導電性接
触部分３２を形成する。また、ハウジング１８の上部１
８ｂおよび電気化学的セルにおける上部または第２の電
極２８は上記微小針アレイ１６（下部ハウジング部分１
８ａとしても作用する）および下部電極２６のそれぞれ
の製造について既に説明した各材料および各技法と同一
または類似の各手段により製造できる。このハウジング
１８の中に形成した小孔またはボア（中ぐり穴）は当該
ハウジング１８の下側に導電材料を蒸着する際にその導
電材料により充たされて第２の電極２８が形成され、当
該ハウジング１８の外側に第２の導電性の接触部分３４
が形成される。その後、得られた各ハウジング部分１８
ａ，１８ｂを一体に密封してセンサー装置１０を形成す
る。上記第１の導電性および第２の導電性の各接触部分
３２および３４はセンサー装置１０を図２の手持ち式制
御ユニット５０のような制御ユニットに電気的に連結す
るための手段を構成する。

【００５４】試薬 サンプリングした生物流体中の別の分析物から分析する
ために選択した分析物を抽出して感知することを可能に
するために、特定の試薬を用いる。この試薬は上記反応
性の表面、すなわち、上記電極の一方または両方におけ
る多孔質の絶縁体に対向している表面上に存在させるこ
とができる。一般的に、このことは「インク・ジェット
（ink jet）」付着法により達成されるが、関連の技術
分野において既知の別の適当な技法も使用可能である。

【００５５】多くの実施形態において、上記試薬におけ
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。

【００５６】上記試薬システムにおける第２の随意的な
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・エチルサル
フェート、フェナジン・メチルサルフェート、フェニレ
ンジアミン、１−メトキシ−フェナジン・メチルサルフ
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。

【００５７】上記試薬は一般に乾燥した形態で存在して
いる。種々の成分の各量は変更可能であり、この内の酵
素成分の量は一般的に約０．１重量％乃至１０重量％の
範囲内である。

【００５８】センサー・システムの例示的な実施形態 次に、図２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５
２の先端部５４に操作可能に取り付けられる図１の装置
１０のようなセンサー装置を備えている。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５
６は、好ましくは医療品級のプラスチック材料により作
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、当該装置１０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その生物サン
プル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。

【００５９】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図１において説明した装置１０
における各導電性の接触部分３２および３４、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。センサー装置１０は廃
棄可能なまたは再使用可能なカートリッジの形態で構成
できる。好ましくは、センサー装置１０および制御ユニ
ット５２はクイック・ロック−リリース機構により物理
的に連結されていて、これらの機構の多くは当該技術分
野における熟練者において一般的に知られて理解されて
おり、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、本発明の複数のセンサー装置に対して使用可能であ
る。すなわち、この制御ユニット５２は本明細書におい
て説明するセンサー装置の全ての実施形態に対して相容
性を有している。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。

【００６０】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。

【００６１】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、好ましくは関係している１種類
以上の分析物を目的とするために特に構成されている
（すなわち、適当な試薬を収容している）センサー１０
を供給する工程である。このセンサー１０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
て操作可能に係合およびインターフェイスを介して連結
される。制御ユニット５２は目的とされる分析物を試験
するためにプログラムされている。使用者はセンサー１
０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における各微
小針１２を皮膚の中に侵入させる。これらの微小針１２
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。患者の皮膚の中に挿入されると、各微小
針１２の開口した先端部分１４において存在している一
定量の生物流体（すなわち、サンプル）が流体転送媒体
２２における比較的低い多孔質性の先端側部分２２ａの
中に保持される。さらに、このサンプリングされた流体
は流体転送媒体２２の比較的に高い多孔質性の基端側部
分２２ｂの中にその多孔質材料を通して保持される。そ
の後、多孔質の下部電極２６がサンプリングした流体を
反応領域３０の中に保持し、この領域内において流体が
選択された試薬に対して化学的に反応する。

【００６２】上記流体サンプルの反応領域内への導入に
続いて、電気化学的な測定が上記電気化学的セルにより
行なわれる。特に、制御ユニット５２により発生された
電気的信号（すなわち、電流、電荷、または電圧）が基
準電極と呼ばれる下部電極２６に伝達される。さらに、
この「基準信号（reference signal）」は上記反応領域
内を通過する。その後、この電気化学的反応の結果とし
ての出力信号レベルが作用電極と呼ばれる上部電極２８
を介して制御ユニットに伝達される。次に、制御ユニッ
ト５２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、この差の値から上記サンプル内の分析
物濃度を導き出し、さらに、患者の血液内における選択
した分析物に相当する濃度レベルを導き出す。これらの
値の任意の値または全てを表示手段またはスクリーン５
８により表示できる。

【００６３】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
／または患者のシステム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 Initia
te Timing 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。

【００６４】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。

【００６５】上記の説明により、本発明はその使用が容
易であり、皮膚内の負圧を補うために皮膚内における流
体の流量または流速を高めるための補助的な部品を排除
することが明らかである。加えて、本発明は各センサー
の迅速な交換および取り替えを可能にして、各サンプリ
ングおよび測定の作業に要する時間を減少するので、単
一の患者における多数の試験を管理する場合、または連
続的に多数の患者を試験する必要がある場合に特に有利
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。

【００６６】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。

【００６７】本発明は種々の生物流体のサンプリングお
よび多種類の分析物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、生物流体および分析物は例示的
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。

【００６８】本発明の実施態様は以下の通りである。 （１）前記流体転送媒体が親水性で多孔質な材料を含む
請求項１に記載の装置。 （２）前記多孔質な材料が前記穿孔部材を伴う先端側部
分、および前記少なくとも１個の多孔質の電極に隣接し
ている基端側部分を有しており、当該基端側部分が前記
先端側部分よりも多孔質性が高い実施態様（１）に記載
の装置。 （３）さらに、前記サンプリングした生物流体を前記測
定チャンバーの中において選択された試薬と共に化学的
に反応させる工程、第１の信号を前記測定チャンバーに
供給する工程、および前記測定チャンバーからの第２の
信号を受信する工程を含み、当該第２の信号が前記サン
プリングした生物流体内の分析物の濃度を示す請求項５
に記載の方法。 （４）さらに、前記測定チャンバーの中に存在している
前記サンプリングした生物流体に毛細管作用の力を加え
る工程、および前記サンプリングした生物流体を第２の
導電材料の中を通して転送する工程を含む請求項５に記
載の方法。

【００６９】

【発明の効果】従って、本発明によれば、生物流体をサ
ンプリングして当該生物流体内の目的の分析物を測定す
るための改善された装置および方法が提供でき、安価
で、使用が容易で、単一部品に一体化可能であり、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】本発明の例示的な生物流体感知用および分析物
測定用の装置の断面図である。

【図２】本発明の生物流体感知用および分析物測定用の
装置を使用するための例示的な手持ち式装置の概略図で
ある。

【符号の説明】

１０ センサー装置 １２ 微小針（マイクロ−ニードル） １４ 針先端部分 １６ 針アレイ １８ ハウジング ２０ 皮膚接触面部 ２２ 流体転送媒体 ２６ 下部電極 ２８ 上部電極 ３０ 反応領域 ５０ センサー・システム ５２ 制御ユニット

───────────────────────────────────────────────────── 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 27/30 ３５３Ｆ (72)発明者 レオン・クーン−ウォー アメリカ合衆国、94086 カリフォルニア 州、サニーベイル、ペスカデロ・テラス 377 (72)発明者 シャートル・ロバート アメリカ合衆国、94550 カリフォルニア 州、リバーモア、ジュネーブ・コート 1264 Ｆターム(参考） 4C038 KK10 KL01 KL09 KX04 KY04

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 生物流体サンプリングおよび分析物濃度
   測定の装置において、 （ａ）生物流体接触用開口部を有する少なくとも１個の
   皮膚穿孔部材、 （ｂ）前記生物流体内の分析物の濃度を測定するための
   電気化学的セルを備えており、当該セルが少なくとも１
   個の多孔質の電極を有しており、さらに （ｃ）前記少なくとも１個の穿孔部材および前記少なく
   とも１個の多孔質の電極に対して液体を介して連絡して
   いる液体転送媒体を備えており、当該液体転送媒体が前
   記少なくとも１個の穿孔部材の接触用開口部において存
   在している生物流体を前記電気化学的セルに転送する装
   置。
2. 【請求項２】 生物流体サンプリングおよび分析物濃度
   測定の装置において、 （ａ）微小針のアレイを備えており、各微小針が接触用
   開口部を有しており、さらに、 （ｂ）前記アレイ上における多孔質材料の層、 （ｃ）前記多孔質材料の層上における第１の導電材料の
   層を備えており、当該第１の導電材料の層が多孔質であ
   り、さらに、前記接触用開口部、多孔質材料の層および
   第１の導電材料の層が流体転送用経路を形成しており、
   さらに （ｄ）第２の導電材料の層を備えており、前記第１の導
   電材料の層および当該第２の導電材料の層が互いに離間
   しており、前記接触用開口部において存在している生物
   流体が前記第１の導電材料および第２の導電材料の層の
   間における空間部分に転送される装置。
3. 【請求項３】 分析物センサー装置において、 （ａ）少なくとも１個の多孔質な電極を有する電気化学
   的セル、および（ｂ）前記少なくとも１個の多孔質な電
   極の外部において隣接している流体転送媒体を備えてい
   る装置。
4. 【請求項４】 患者の皮膚から生物流体をサンプリング
   して当該生物流体内の目的の分析物を測定するためのシ
   ステムにおいて、 （ａ）請求項１に記載の少なくとも１個の装置、および
   （ｂ）前記少なくとも１個の装置に対して電気的に連絡
   している制御手段を備えており、当該制御手段が、 （１）電気的な入力信号を前記装置に送るため、および
   当該装置からの電気的な出力信号を受信するための手
   段、および（２）前記電気的な出力信号の受信時に前記
   生物サンプル内の目的分析物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。
5. 【請求項５】 患者の皮膚内における生物流体を試験し
   てその中に含まれている目的の分析物の濃度を決定する
   ための方法において、 開口している先端部を有する少なくとも１個の微小針を
   供給する工程、 前記少なくとも１個の微小針を皮膚の中に一定の選択さ
   れた深さまで挿入する工程、 前記開口している先端部において存在している生物流体
   に毛細管作用の力を加える工程、および前記サンプリン
   グした生物流体を導電材料の中を通して測定チャンバー
   の中に転送する工程を含む方法。
6. 【請求項６】 患者の皮膚内における生物流体をサンプ
   リングしてその中に含まれている１種類以上の目的の分
   析物の濃度を測定するための方法において、 制御手段に操作可能に連結されている第１のセンサー装
   置を有する請求項４に記載の生物流体サンプリングおよ
   び分析物測定システムを供給する工程、 前記センサー装置を患者の皮膚に操作可能に供給する工
   程を含み、前記システムが患者の生物流体をサンプリン
   グしてその中の１種類以上の目的の分析物の濃度を測定
   し、さらに、 前記患者の皮膚から前記センサー装置を取り外す工程、 前記制御手段から前記第１のセンサー装置を取り外す工
   程、 前記制御手段に第２のセンサー装置を操作可能に連結す
   る工程、および前記各工程を所望回数のサンプリングお
   よび測定が行なわれるまで繰り返す工程を含む方法。