JP2003116821A - 生理学的サンプル収集装置および当該装置を使用する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 皮膚を孔あけして当該皮膚内の生理学的サン
プルに接触してこれを収集するための装置および方法を
提供する。 【解決手段】 本発明の装置は少なくとも１個の流体通
路を備えており、当該少なくとも１個の流体通路の先端
部における少なくとも実質的な部分が外部環境に対して
開口している。１個以上の本発明の装置がサンプル中の
少なくとも１種類の分析物の濃度を決定するための試験
片内に一体化できる。さらに、上記本発明の装置を使用
するための方法を提供する。これらの装置および方法は
特に生理学的サンプルを収集して当該サンプル中のグル
コース濃度、とりわけ、血液、血液フラクションまたは
間質液中のグルコース濃度を決定するために適してい
る。さらに、上記本発明の方法の実施において使用する
ための装置を含むキットを提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は分析物濃度決定であ
り、特に生理学的サンプルの濃度決定、とりわけ、グル
コースの濃度決定である。

【０００２】

【従来の技術】生理学的サンプルの分析物濃度決定は今
日の社会においてその重要性を常に高めつつある。この
ようなアッセイまたは定量は臨床的な実験室的試験、家
庭用試験等を含む種々の用途の設備における使用に有用
であることが分かっており、このような試験の各結果が
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
たしている。関連の分析物は糖尿病の管理におけるグル
コース、心臓血管の状況をモニターするためのコレステ
ロール等を含む。分析物濃度決定のこのような高まりつ
つある重要性に呼応して、臨床用および家庭用の両方の
試験における種々の分析物濃度決定のプロトコルおよび
試験片が開発されている。

【０００３】しかしながら、生理学的サンプルにおける
分析物の濃度を決定するためには、生理学的サンプルを
最初に入手する必要がある。このサンプルの入手は使用
が容易でなく製造コストが高くなる可能性のある手間の
かかる複雑な装置を含む場合が多い。さらに、上記サン
プルを入手するための処置は痛みを伴う可能性もあり、
この場合の痛みは所要量のサンプルを入手するために適
当なサンプル部位を見つけ出すべく多数回にわたり皮膚
を孔あけ処理する必要がある場合に複雑化する可能性が
ある。例えば、痛みは生理学的サンプルを入手するため
に使用する針の大きさおよび挿入する針の深さに付随す
る場合が多い。採用する分析物および試験により、所要
量のサンプルを抽出するために比較的に大きな単一の針
等が使用される場合が多い。さらに、これらの単一の針
はその針の先端部に存在している、すなわち、当該先端
部に配置されている開口部に存在しているサンプルを収
集するだけであるので、多数回の針の侵入を行なわず
に、毛細血管床等の隣接している部位からのサンプリン
グを行なうことができない。さらに、このプロセスは試
験時間を増大する多数の工程を含む可能性がある。例え
ば、患者が皮膚の孔あけ機構を活性化した後にその孔あ
けした部位からサンプルを収集するためにサンプル収集
機構を活性化することを要求される可能性がある。その
後、このサンプルは、例えば、試験片等の試験装置に送
られることが必要であり、その後にこの試験片がさらに
計器等の測定装置に送られる場合が多い。患者はこの測
定装置が分析物の濃度の読取値を発生して表示する間に
待機している必要がある。これらの不都合点のために、
分析物の頻繁なモニターを必要とする患者が関連の分析
物のモニターを単純に避けることがよくある。例えば、
糖尿病患者の場合に、処方された基準に基づいてグルコ
ース・レベルを測定しないと、このグルコースのレベル
を適正に制御するために必要な情報を欠くことになる。
このような無制御状態のグルコース・レベルは極めて危
険であり生命を脅かす可能性さえある。

【０００４】上記のような分析物のサンプリングおよび
測定の各プロセスを単純化するために、分析物濃度決定
に関連する種々の別の部品を備えている切開式の装置を
組み合わせる試みがこれまでに行なわれている。例え
ば、米国特許第６，０９９，４８４号はスプリング機構
を伴う単一の針、プッシャーおよび試験片を伴う毛細管
を備えているサンプリング装置を開示している。さら
に、分析装置をサンプルの分析のために上記装置に取り
付けることもできる。これにより、上記単一の針がスプ
リングの作用により皮膚表面に向かって移動した後に、
この針が別のスプリングにより後退する。その後、プッ
シャーが移動して上記毛細管をサンプルに連絡した状態
に押し出して、さらに、このプッシャーが放出されるこ
とにより、流体が試験片に移動する。

【０００５】米国特許第５，８２０，５７０号は中空の
針を有する基部および膜を有するカバーを備えている装
置を開示しており、これらの基部およびカバーは一定の
ヒンジ点において一体に連結している。閉じている状態
において、上記針は上記膜に対して連絡しており、流体
を針の中を通して吸引してカバーの膜上に配置すること
ができる。

【０００６】上記の各装置は効果的であるが、これらの
装置および技法のそれぞれに伴う欠陥がある。例えば、
上記の各特許において開示されている各装置は複雑な部
品を利用しており、それゆえ、使用の容易性が低下し、
製造コストを高めている。さらに、説明したように、単
一の針の設計は従来的に構成されている単一の針が所要
量のサンプルを抽出するために比較的に大きくする必要
があるという理由から増大した痛みを伴う可能性があ
る。また、このような針はその先端部における各部位か
らのサンプルを収集するだけである。さらに、上記６，
０９９，４８４号特許のシステムについて、上記の針を
活性化して後退させる工程およびその後に毛細管を活性
化して後退させる工程は使用者の相互作用をさらに増大
し、試験時間を増やして、使用の容易性を低下する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従って、生理学的サン
プル中の分析物濃度の決定において使用するための新規
な装置および方法の開発に関心が寄せられ続けている。
特に重要な事は効果的で、最少の痛みを伴い、使用が単
純であって、全体の試験時間が短く、異なるサンプリン
グ部位への接近が可能であり、種々の分析物濃度決定シ
ステムにおいて使用可能である装置および当該装置の使
用方法の開発であると考えられる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明において、皮膚を
孔あけして生理学的サンプルに接近してこれを収集する
ための装置および方法が提供される。本発明の装置は少
なくとも１個の流体通路を備えており、当該少なくとも
１個の流体通路の先端部における少なくとも実質的な部
分が外部環境に対して開口している。１個以上の本発明
の装置がサンプル中の少なくとも１種類の分析物の濃度
を決定するために試験片内に一体化できる。さらに、上
記本発明の装置を使用するための方法が提供される。こ
れらの装置および方法は特に生理学的サンプルを収集し
て当該サンプル中のグルコース濃度、とりわけ、血液、
血液フラクションまたは間質液中のグルコース濃度を決
定するために適している。さらに、上記本発明の方法の
実施において使用するための装置を含むキットが提供さ
れる。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明において、皮膚を孔あけし
て生理学的サンプルに接近してこれを収集するための装
置および方法が提供される。本発明の装置は少なくとも
１個の流体通路を備えており、当該少なくとも１個の流
体通路の先端部における少なくとも実質的な部分が外部
環境に対して開口している。１個以上の本発明の装置が
サンプル中の少なくとも１種類の分析物の濃度を決定す
るために試験片内に一体化できる。さらに、上記本発明
の装置を使用するための方法が提供される。これらの装
置および方法は特に生理学的サンプルを収集して当該サ
ンプル中のグルコース濃度、とりわけ、血液、血液フラ
クションまたは間質液中のグルコース濃度を決定するた
めに適している。さらに、上記本発明の方法の実施にお
いて使用するための装置を含むキットが提供される。以
下の本発明のさらに詳細な説明において、本発明の装置
を先ず説明し、続いて当該本発明の装置の実施において
使用するための本発明の方法を説明する。

【００１０】本発明を説明する前に、本発明が以下に説
明する特定の各実施形態に限定されず、当然に、変更可
能であることが理解されるべきである。また、本明細書
において使用されている用語が特定の各実施形態を説明
する目的のためのみに用いられていて、限定することを
目的としておらず、本発明の範囲が本明細書に記載され
ている特許請求の範囲およびその実施態様のみにより限
定されることも理解されるべきである。

【００１１】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。

【００１２】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各用語は本発
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。

【００１３】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）または（an）」、および「そのまたはこの（th
e）」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 s
trip）」は複数の試験片を含む場合があり、「試薬（th
ereagent）」が１種類以上の試薬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
を含む場合もある。

【００１４】本明細書において引用した全ての刊行物は
これらの刊行物の引用に関する各方法および／または各
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
して含まれている。また、本明細書において記載されて
いる各（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。

【００１５】装置 上記において概説したように、本発明は皮膚に孔あけし
てその中の生理学的サンプルに接近してこれを収集する
ための装置を提供する。特に、本発明は皮膚穿孔（skin
-piercing）要素を提供し、この場合の各皮膚穿孔要素
は少なくとも１個の流体通路を有しており、これら少な
くとも１個の流体通路の先端部における少なくとも実質
的な部分が外部環境に対して開口している。特定の実施
形態において、上記皮膚穿孔要素の先端部における少な
くとも実質的な部分が外部環境に対して開口しており、
この場合の実質的な部分は上記少なくとも１個の流体通
路の外周における任意の点の１個以上の面におけるまた
は当該任意の点に沿う実質的な部分を示すことができ
る。上記本発明の皮膚穿孔要素の多くの実施形態におい
て、上記少なくとも１個の流体通路は当該通路が付随し
ている上記皮膚穿孔要素の先端部よりも基端側に到達し
ている。

【００１６】１個以上の本発明の皮膚穿孔要素をサンプ
ル中の少なくとも１種類の目的の分析物濃度を決定する
ための試験片に対して付随または一体化することができ
る。本発明の試験片は広範な種々の異なる分析物濃度の
決定において有用であることが分かっており、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がこれらに限らない。多く
の実施形態において、本発明の試験片は、例えば、間質
液、血液、血液フラクション、およびこれらの各成分等
の生理学的サンプル中のグルコース濃度を決定するため
に使用される。例えば、比色定量式および電気化学的な
試験片等の、種々の異なる試験片が本発明と共に使用す
ることに適応し得るが、本発明は電気化学的試験片に関
して本明細書において以下に説明されており、この説明
は例示的であり、制限的ではない。

【００１７】皮膚穿孔要素 既に説明したように、本発明の特徴は皮膚穿孔要素であ
り、当該穿孔要素は最少の痛みを伴う生理学的サンプル
への接近およびその収集を好都合に可能にする。換言す
れば、特定の形状および形態の皮膚穿孔要素により痛み
が最少化され、この形状および形態は、現行の構成の皮
膚穿孔要素に比較して、その先端部を比較的に小さく且
つ／または鋭利にすること（例えば、比較的に小さい断
面で鋭い先端部）を可能にすると共に、サンプル収集の
ための比較的に大きな領域に対する接近を可能にする。

【００１８】従って、本発明の皮膚穿孔要素は皮膚を孔
あけするために構成されている。特に、これらの皮膚穿
孔要素は皮膚を孔あけして当該皮膚から生理学的サンプ
ルを吸引または収集するために構成されている。この目
的のために、各皮膚穿孔要素は鋭い末端部分を有する先
端部を有している。さらに、各皮膚穿孔要素は少なくと
も１個の流体通路を有していて、当該通路の中を通して
流体サンプルが、一般的に毛細管力により、移動する。
この流体通路は当該通路が付随している皮膚穿孔要素の
先端部よりも基端側に延在することができ、このような
構成はその先端部を十分に鋭利化することを可能にする
と共に、当該先端部に一定の構造を賦与している。

【００１９】上記皮膚穿孔要素の任意の形状が採用可能
であるが、この形状が皮膚を孔あけ可能にすること、特
に患者または上記試験片の使用者に対して最少の痛みを
伴って皮膚を孔あけ可能にすることを前提条件とする。
例えば、上記皮膚穿孔要素は実質的に円筒形状、楔状、
実質的に平坦化された三角形状の形態を含む三角形の形
状、ブレード形状、またはその他の任意の適当な形状に
することができる。また、この皮膚穿孔要素あるいは皮
膚内に侵入可能な当該皮膚穿孔要素の少なくとも一部分
の断面形状は、実質的に長方形、正方形、卵形、円形、
ダイアモンド形、三角形、星形等を含むがこれらに限ら
ない任意の適当な形状にすることができる。最少の痛み
を使用者に与えるために、上記皮膚穿孔要素の先端部、
すなわち、先端側の末端部分は皮膚を孔あけするために
さらに適当に付形されている。例えば、この先端側の末
端部分は最少の痛みを伴う皮膚の孔あけおよび侵入を可
能にするために十分に小さく且つ／または鋭利である。
従って、これらの皮膚穿孔要素はテーパー状にすること
ができ、あるいは当該皮膚穿孔要素の端部において尖端
点または頂点を定めていてもよい。このような形態はそ
の先端部における傾斜した角度の形態あるいはピラミッ
ドまたは三角形の形状等の形態を採る可能性がある。

【００２０】上記皮膚穿孔要素の各寸法は入手する生理
学的サンプルの種類、所望の侵入の深さおよび試験を受
けている特定の患者の各皮膚層の厚さ等の種々のファク
ターに応じて変更可能である。一般に、上記皮膚穿孔要
素は皮膚穿孔（皮膚への孔あけ）および流体抽出の各機
能を実行するために構成されており、それゆえ、皮膚内
への挿入および皮膚からの引き抜きに耐えるために十分
に丈夫に設計されている。一般的に、これらの目的を達
成するために、各皮膚穿孔要素の直径（この場合の直径
は当該皮膚穿孔要素の基部において測定される）に対す
る侵入の長さ（当該皮膚穿孔要素の基部とその先端部と
の間の距離により定められる）の比率は約１対１、通常
的に約２対１、さらに通常的に約５対１乃至１０対１、
さらに多くの場合に５０対１である。また、上記皮膚穿
孔要素の高さまたは厚さ、少なくとも当該皮膚穿孔要素
の先端側部分の厚さは一般的に約１乃至１０００ミクロ
ン、通常的に約１０ミクロン乃至５００ミクロン、さら
に通常的に約５０ミクロン乃至２５０ミクロンの範囲で
ある。

【００２１】上記皮膚穿孔要素の全長は一般的に約１ミ
クロン乃至３０，０００ミクロン、通常的に約１００ミ
クロン乃至１０，０００ミクロン、さらに通常的に約
１，０００ミクロン乃至３，０００ミクロンの範囲であ
る。また、上記皮膚穿孔要素の侵入の長さ、すなわち、
皮膚内への侵入可能な長さ（当該皮膚穿孔要素の先端側
部分）は一般に約１ミクロン乃至５０００ミクロン、通
常的に約１００ミクロン乃至３０００ミクロン、さらに
通常的に約１０００ミクロン乃至２０００ミクロンの範
囲である。また、上記皮膚穿孔要素の基端側部分は一般
的に約１ミクロン乃至５０００ミクロン、通常的に約１
００ミクロン乃至３０００ミクロン、さらに通常的に約
１０００ミクロン乃至２０００ミクロンの範囲の長さを
有している。多くの実施形態において、上記先端部の外
径は一般に約１００ミクロンを超えることはなく、一般
に約２０ミクロンよりも小さく、さらに一般的に約１ミ
クロンよりも小さい。また、上記基部における外径は一
般に約１ミクロン乃至２０００ミクロン、通常的に約３
００ミクロン乃至１０００ミクロン、さらに通常的に約
５００ミクロン乃至１０００ミクロンの範囲である。し
かしながら、当該技術分野における熟練者であれば、上
記皮膚穿孔要素の外径がその長さに沿って変更可能であ
ってもよく、実質的に一定であってもよいことが理解で
きる。

【００２２】上記皮膚穿孔要素は生体相容性の材料、通
常的に破壊または実質的に屈曲することなく皮膚を孔あ
けしてこれに侵入し且つサンプルを入手するための所望
の剛性を賦与できる材料により一般的に製造される。本
発明における使用に適している材料はステンレス・スチ
ール、パラジウム、チタン、およびアルミニウム等の金
属および合金、ポリエーテルイミド、ポリカーボネー
ト、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、ポリメ
チルペンテン、ポリ弗化ビニリデン、ポリフェニルスル
ホン、液晶高分子、ポリエチレン・テレフタレート（Ｐ
ＥＴ）、ポリエチレン・テレフタレート−グリコール変
性物質（ＰＥＴＧ）、ポリイミドおよびポリカーボネー
ト等のプラスチック、および珪素およびガラス等のセラ
ミックを含むがこれらに限らない。多くの実施形態にお
いて、上記材料はさらに、例えば、適当な金属、およ
び、例えば、ガラス等の炭素珪質材料、またはセラミッ
ク等のマイクロ−またはナノ−粒子または繊維の各粒子
を含むことができる。また、ポリエチレン・テレフタレ
ート（ＰＥＴ）、ポリエチレン・テレフタレート−グリ
コール変性物質（ＰＥＴＧ）、ポリイミド、ポリカーボ
ネート、ポリスチレン、珪素、二酸化珪素、セラミッ
ク、ガラス等の適当な絶縁材料も含まれる。特に重要な
事は流体サンプル収集を容易にできる親水性により絶縁
層として化学蒸着したＳｉＯ₂ （二酸化珪素）の使用で
ある。

【００２３】既に説明したように、本発明の皮膚穿孔要
素の特徴は当該皮膚穿孔要素により接触される生理学的
流体を収集および移送するための当該皮膚穿孔要素内に
おける少なくとも１個の流体通路の存在である。特定の
本発明の装置において、上記少なくとも１個の流体通路
は上記皮膚穿孔要素の先端部よりも基端側に到達または
延在しており、当該流体通路が上記皮膚穿孔要素の先端
部または頂点を完全に超えて延在することはない。ま
た、上記少なくとも１個の流体通路は外部環境に対して
開口しているその先端部における少なくとも実質的な部
分を有しており、その側面の少なくとも一方が外部環境
に対して開口しているか、当該少なくとも１個の流体通
路の外周における任意の点に沿って外部環境に対して開
口しているか、上記皮膚穿孔要素の先端側部分に配置さ
れている１個以上の開口部が外部環境に対して開口して
いるかのいずれかである。上記の実質的な部分とは、上
記流体通路の先端部における全表面積の約１％乃至９９
％、通常的に約５０％乃至９５％、さらに通常的に約８
０％乃至９０％を意味する。もちろん、上記流体通路の
先端側部分における、少なくとも一方の側部の全長、多
くの場合に少なくとも２個の側部の全長と同程度の部分
が外部環境に対して開口可能であり、この場合に、当該
流体通路の全長における少なくとも２個の側面の全長の
部分が外部に対して開口可能である。本発明の特定の実
施形態において、上記皮膚穿孔要素は複数の流体通路を
有しており、この場合の各流体通路に対する各孔の比率
は約１対１の比率、約１対２の比率、または約１対１０
００の比率以上に相当し得る。同様に、各通路に対する
各開口部の比率は約２対１、約３対１、または約１００
０対１のような任意の適当な組み合わせにすることがで
きる。

【００２４】上記本発明の流体通路は生理学的サンプル
に対して毛細管力または毛細管作用を及ぼすように寸法
付けることが可能であり、このような毛細管力により、
生理学的サンプルを上記皮膚穿孔要素の中に、さらに多
くの場合において、後に詳述するような付随の試験片の
中に吸引して保持できる。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、上記流体通路の各寸法は
単一の流体通路または複数のチャンネルの存在を含む多
数のファクターに応じて変更可能になる。しかしなが
ら、一般的に、単一の流体通路の直径または幅は一般に
１０００ミクロンを超えることはなく、通常的に約１０
０ミクロン乃至２００ミクロンの直径になる。この流体
通路の直径はその長さに沿って一定であってもよく、変
化していてもよい。同様に、単一の流体通路の全長も種
々のファクターに応じて変更可能であるが、一般的に対
応する皮膚穿孔要素の全長の約１％乃至９９％、通常的
に約５０％乃至９９％、さらに通常的に当該皮膚穿孔要
素の全長の約７０％乃至９９％になる。同様に、上記先
端側部分の長さも変更可能であるが、一般的に対応する
皮膚穿孔要素の全長の約１％乃至９９％、通常的に約１
％乃至５０％、さらに通常的に当該皮膚穿孔要素の全長
の約１％乃至３０％である。

【００２５】特定の実施形態において、上記流体通路は
サンプル収集を容易にするために１種類以上の物質を含
むことができる。例えば、１種類以上の親水性の物質が
この流体通路内に存在可能であり、このような物質はＭ
ＥＳＡ、Triton、Macol、Tetronic、Silwet、Zonylおよ
びPluronic等の界面活性剤の類を含むがこれらに限らな
い。

【００２６】本発明の皮膚穿孔要素は型押、射出成形お
よび注入成形の各処理を含む微小反復技法（microrepli
cation techniques）等の当業界において既知の技法を
含むがこれらに限らない任意の従来的な技法により製造
可能であり、この場合に、型押技法が特に重要である。
これらの技法、特に型押技法は低コストの製造を可能に
すると共に上記皮膚穿孔要素の先端部をほとんど無限に
小さくすることを都合良く可能にし、例えば、その断面
積を小さく鋭利にする。さらに、この型押技法は本発明
の皮膚穿孔要素の正確で一貫した製造を可能にする。

【００２７】上記のような型押技法において、約２５ミ
クロン乃至６５０ミクロン、通常的に約５０ミクロン乃
至６２５ミクロン、さらに通常的に約７５ミクロン乃至
６００ミクロンの範囲内の厚さを有する、上述したよう
な、適当な熱可塑性の前駆体材料等の前駆体材料が型押
装置の中に入れられ、この場合の装置は、多くの場合に
おいて上記皮膚穿孔要素における各特徴部分の陰影であ
る、各特徴部分を有する金型を備えている。その後、上
記前駆体材料は熱および適当な圧縮力下に金型により圧
縮される。通常において、約２０℃乃至１５００℃、さ
らに通常的に約１００℃乃至１０００℃、さらに通常的
に約２００℃乃至５００℃の範囲内の温度が使用され
る。また、熱は通常的に約０．１秒乃至１０００秒間、
さらに通常的に約０．１秒乃至１００秒間、さらに通常
的に約０．１秒乃至１０秒間にわたり加えられる。ま
た、上記圧縮力は通常において約１ＧＰＡ乃至５０ＧＰ
Ａ（ギガパスカル）、さらに通常的に１０ＧＰＡ乃至４
０ＧＰＡ、さらに通常的に約２０ＧＰＡ乃至３０ＧＰＡ
の範囲内で加えられる。さらに、この圧縮力は通常的に
約０．１秒乃至１００秒間、さらに通常的に約０．１秒
乃至１０秒間、さらに通常的に約０．１秒乃至１秒間に
わたり加えられる。上記の熱および圧縮力は同時または
異なる時間に加えることができる。上記材料を冷却した
後に、この材料を装置から取り出して、必要に応じて、
後処理を行なう。例えば、疎水性または親水性等の表面
改質を行なうことができ、開口部または穴を穿設するこ
と（多くの場合において、当業界において知られている
ようなレーザー、ホット・カット技法等）も可能であ
り、あるいは、電極形成のための特定領域の金属化等が
可能である。なお、上記製造方法が単一の前駆体材料か
ら複数の皮膚穿孔要素を製造するために使用できること
が明らかになり、例えば、上記冷却処理の後に、上記材
料を複数の皮膚穿孔要素に切り出すことができる。もち
ろん、上記方法は単一の皮膚穿孔要素を製造するために
も使用できる。

【００２８】次に、本発明の各実施形態を各図面に基づ
いてさらに詳細に説明し、この場合に、同一の参照番号
または符号は同一の特徴部分または構成部品を示してい
る。

【００２９】各図面において、図１は内部に流体通路を
有する本発明の皮膚穿孔要素の例示的な実施形態を示し
ており、この場合に、上記流体通路の先端部における少
なくとも実質的な部分が、例えば、当該流体通路の外周
における少なくとも１個の側面または少なくとも第１の
部分および／または第２の部分に沿って、外部環境に対
して開口している。多くの場合において、上記流体通路
の全長が、通常においてその外周における少なくとも２
個の側面または２個の点または部分に沿って、外部環境
に対して開口しており、例えば、２個の対向している側
面または部分が上記皮膚穿孔要素内に一定のスリットま
たは貫通溝を定めている。この実施形態において、皮膚
穿孔要素３０は先端側部分１８および基端側部分３７を
有する流体通路またはチャンネル１６を有しており、こ
の場合の流体通路１６は先端部分２０よりも基端側に延
在している。図示のように、流体通路１６は先端部（侵
入長）３２の一部分を貫通しており、上記流体通路の先
端側部分１８および基端側部分３７の両方における実質
的な部分が皮膚穿孔要素の全長に沿って外部環境に対し
て開口している。この特定の実施形態において、流体通
路１６は第１の側面１７および第２の側面１９において
外部環境に対して開口している。換言すれば、この流体
通路は上記皮膚穿孔要素を貫通する一定のスリットまた
は溝を形成している。しかしながら、上記流体通路がそ
の外周における一方の側面または部分（いずれかの側面
または部分）のみにおいて開口していることが可能であ
ること、あるいは、上記皮膚穿孔要素の外周における、
各側面１００および１０１を含む、各側面または任意の
点に沿う部分の任意の組み合わせにおいて開口している
ことも可能であること、すなわち、各側面における開口
部の任意の組み合わせが本発明に含まれることが理解さ
れると考える。従って、上記皮膚穿孔要素の形態が生理
学的サンプルに対する接触および収集に伴う痛みを最少
にすることを可能にする現行の針またはランスに優る幾
つかの利点を提供していることが理解されると考える。
例えば、上記先端部を狭く寸法付ける可能性が上記流体
通路をその基端側に延在させることにより得られてい
る。また、本発明の皮膚穿孔要素における別の重要な利
点は、当該皮膚穿孔要素における１個以上の側面の比較
的に大きな表面積による、比較的に大きなサンプリング
領域に接触してサンプリングの比較的に大きな収集速度
を提供する能力である。

【００３０】図２は本発明による別の皮膚穿孔要素の例
示的な実施形態を示している図である。この実施形態に
おいて、皮膚穿孔要素２００の流体通路２０６は当該皮
膚穿孔要素の先端側部分２０８においてのみ外部環境に
対して開口しており、この先端側部分２０８のみがその
２個の側面、すなわち、第１の側面２１０および第２の
側面２１２において外部環境に対して開口している。さ
らに、この流体通路２０６は皮膚穿孔要素２００の基端
側部分２０２の中を通って継続しているが、当該流体通
路２０６の上記基端側部分２０２の中への入口ポート２
０４および出口ポート（図示せず）を除いて、この基端
側部分２０２においては外部環境に対して開口していな
い。図１の流体通路１６と同様に、図２における皮膚穿
孔要素の流体通路２０６も当該皮膚穿孔要素の先端部分
２１４よりも基端側に延在している。

【００３１】図３は複数の図１の皮膚穿孔要素３０を有
している装置４０を示している図である。各皮膚穿孔要
素の間の距離２０６は一般に約２００ミクロン乃至６０
００ミクロン、通常的に約２００ミクロン乃至３０００
ミクロン、さらに通常的に約２０００ミクロン乃至３０
００ミクロンの範囲である。

【００３２】図４は内部に流体通路を有している本発明
の皮膚穿孔要素の別の実施形態を示しており、この場合
に、当該流体通路の先端部における少なくとも実質的な
部分が外部環境に対して開口している。皮膚穿孔要素２
０は２個の流体通路２２および２３を有しており、これ
ら両方の流体通路は先端部分２４よりも基端側にそれぞ
れ延在している。さらに、各流体通路２２および２３は
少なくとも当該流体通路２２および２３の各先端部にお
ける第１の側面２５および第２の側面２８（当該側面２
８は第１の側面２５に対して実質的に反対側に示されて
いるが、（当該第１の側面に対して実質的に反対側の側
面に加えて、あるいは、当該反対側の側面の代わりに）
その外周部分における１個以上の別の側面または部分と
することもできる）のそれぞれの全長に沿って外部環境
に対して開口している。これらの流体通路２２および２
３は（皮膚穿孔要素２０の）先端側部分２４よりも基端
側にそれぞれ延在している。

【００３３】図５は本発明の例示的な別の実施形態を示
している図である。この実施形態において、装置１５０
の流体通路４２の先端部における少なくとも実質的な部
分が外部環境に対して開口している。この実施形態にお
いて、流体通路４２は第１の側面４４および第２の側面
４５における少なくともその全体の先端側の長さに沿っ
て開口しており、この場合に、当該流体通路４２は先端
部分４３よりも基端側に延在している。また、この実施
形態において、流体通路４２は２個の分離している通路
４７および４９に分岐している。

【００３４】図６は各流体通路の先端部における少なく
とも実質的な部分が外部環境に対して開口している本発
明の別の例示的な実施形態を示している。この実施形態
において、皮膚穿孔要素６０はその内部に複数の流体通
路６２を有している。これらの流体通路の数はサンプリ
ングする特定の領域等を含む多数のファクターに応じて
変更可能である。一般的に、皮膚穿孔要素は約１個乃至
５０個の流体通路、通常的に約１個乃至２５個、さらに
通常的に約１個乃至１５個の流体通路を有することがで
きる。この実施形態において、複数の流体通路６２はそ
れぞれ（皮膚穿孔要素の）先端部分６４よりも基端側に
延在していて、少なくともその先端部におけるそれぞれ
の全長に沿って側面６６および６８において外部環境に
対して開口している。

【００３５】上述したように、上記流体通路の一部分が
開口していなくてもよく、その代わりに、少なくとも１
個の開口に付随することができる。特定の実施形態にお
いて、これらの開口部は、上記皮膚穿孔要素の外周に沿
う少なくとも１個の側面または部分において、当該皮膚
穿孔要素の先端部の表面領域における実質的な部分を含
むことができる。また、上記開口部は上記皮膚穿孔要素
における種々の領域に配置可能であり、この場合の正確
な位置決めは各流体通路の特性および数、特定の関連の
分析物およびサンプルを収集する部位等の多数のファク
ターに応じて変更可能である。一般的に、上記少なくと
も１個の開口部は、上記少なくとも１個の流体通路が配
置される場合と同様に、上記皮膚穿孔要素の先端部分よ
りも基端側に配置されて、当該先端部分に対して必要な
強度が賦与できるようにする。上述したように、各流体
通路に対する開口部の数は変更可能である。

【００３６】図７は流体通路に付随する側方の開口部を
有する皮膚穿孔要素の例示的な実施形態を示している図
である。この実施形態において、流体通路の先端部にお
ける少なくとも実質的な部分は当該流体通路に付随して
いる各開口部を介して外部環境に対して開口している。
換言すれば、上記流体通路は外部環境と連絡している１
個以上の開口部にそれぞれ到達している。皮膚穿孔要素
１０は基端側部分１２および先端部分８を伴う先端側部
分７を有しており、これらの基端側部分および先端側部
分は接合部または位置４により境界が定められている。
流体通路１４は先端部分８よりも基端側に延在してい
る。この流体通路１４の先端側部分１１は、側方の各開
口部を介して外部環境に対して接触していることを除い
て、当該外部環境に対して閉じている（なお、この流体
通路１４の基端側部分１２は外部環境に対して開口して
いても、閉じていてもよいが、図７においては、外部環
境に対して閉じた状態で示されている）。換言すれば、
上記流体通路は上記皮膚穿孔要素に沿って１個以上の開
口部を伴っている。さらに、図７において示されている
実施形態においては、流体通路は開口部１，３および５
を伴っている。しかしながら、開口部５に対して実質的
に反対側の開口部等の別の開口部も上記開口部１，３お
よび５に加えて、あるいは、これらの代わりに存在でき
る。なお、この実施形態においては、上記流体通路１４
並びに任意の付随の各穴は上記先端部分８よりも基端側
に配置されている。

【００３７】図８は皮膚穿孔要素の別の例示的な実施形
態を示しており、この場合に、当該皮膚穿孔要素の流体
通路の先端部における実質的な部分は複数の開口部を介
して外部環境に対して開口している。この実施形態にお
いて、皮膚穿孔要素１００は当該皮膚穿孔要素の先端部
分において配置されている複数の開口部または穴１０２
を伴っている少なくとも１個の流体通路１０４を有して
いる。もちろん、これらの開口部の数は各開口部の寸法
等に応じて変更可能であるが、この数は約１程度に少な
くすること、および約１０００程度に多くすることが可
能であり、多くの場合に約１個乃至１００個の開口部が
存在している。この特定の実施形態においては、１個の
流体通路が示されている。しかしながら、任意数の流体
通路が存在可能であり、これら流体通路に対する各穴の
比率は上述したように変更可能である。

【００３８】図９は本発明による皮膚穿孔要素の別の例
示的な実施形態を示している図である。この特定の実施
形態においては、皮膚穿孔要素１１０は複数の流体通路
１１４にそれぞれ付随している複数の開口部１１２を有
している。図８の皮膚穿孔要素１００と同様に、各開口
部１１２との関連部分を除いて、各流体通路の先端側部
分における各側面は外部環境に対して開口していない。

【００３９】試験片 上述したように、本発明の１個以上の皮膚穿孔要素を生
理学的サンプル中の少なくとも１種類の分析物の濃度を
決定するための試験片に付随させることができる。例え
ば、電気化学的および比色定量式または光度測定式（こ
れら比色定量式および光度測定式（の各用語）は本明細
書において交換可能に使用されている）等の種々の試験
片が本発明と共に使用可能であるが、本発明は本明細書
において電気化学的試験片について説明されており、こ
の場合の説明は例示を目的としており、限定ではない。

【００４０】一般に、例えば、電気化学的試験片等の試
験片は薄いスペーサー層により分離されている２個の対
向している金属電極により形成されており、この場合の
試験片は少なくとも１個の反応領域または反応区域を備
えていて、以下に詳述するように、少なくとも１個の本
発明の皮膚穿孔要素、多くの場合において複数の皮膚穿
孔要素が当該試験片に付随または一体化している。さら
に、多くの実施形態において、レドックス試薬システム
が上記反応領域または反応区域内に存在している。これ
らの試験片は生理学的サンプル中の少なくとも１種類の
分析物の濃度を自動的に決定するための計器の中に受容
されるために構成および適合可能であるか、あるいは、
任意の従来的な形状および形態であってもよい。

【００４１】上記電気化学的試験片の特定の実施形態に
おいて、作用電極および基準電極が一般に細長い長方形
の部材片の形態でそれぞれ構成されているが、任意の適
当な形状または形態であってもよい。一般的に、各電極
の長さは約１．９ｃｍ乃至４．５ｃｍ、通常的に約２．
０ｃｍ乃至２．８ｃｍの範囲である。また、各電極の幅
は約０．０７ｃｍ乃至０．８ｃｍ、通常的に約０．２０
ｃｍ乃至０．６０ｃｍの範囲である。さらに、これらの
作用電極および基準電極は一般的に約１０ｎｍ乃至１０
０ｎｍ、通常的に約１０ｎｍ乃至２０ｎｍの範囲の厚さ
を有している。

【００４２】上記の作用電極および基準電極は少なくと
も上記試験片内の電気化学的セルにおける反応領域に面
しているこれらの電極の表面部分が金属であることに特
徴付けられており、この場合の関連の金属はパラジウ
ム、金、プラチナ、銀、イリジウム、炭素（導電性炭素
インク）、ドーピングした酸化錫、ステンレス・スチー
ル等を含む。多くの実施形態において、この金属は金ま
たはパラジウムである。

【００４３】原理的に上記電極の全体を金属により作成
可能であるが、各電極は一般に不活性な支持材料により
形成されており、当該支持材料の表面に当該電極の金属
成分の薄い層が存在している。これらのさらに一般的な
実施形態において、上記不活性な裏打ち材料または支持
材料の厚さは一般的に約２５μｍ乃至５００μｍ、通常
的に５０μｍ乃至４００μｍの範囲であるが、上記金属
層の厚さは一般的に約１０ｎｍ乃至１００ｎｍ、通常的
に約１０ｎｍ乃至４０ｎｍの範囲の、例えば、スパッタ
ーリング処理した金属層である。任意の従来的な不活性
な裏打ち材料が本発明の各電極において使用可能である
が、一般的に、この材料は各電極、さらに、全体として
の電気化学的試験片に対して構造的な支持を行なうこと
のできる剛性材料である。上記裏打ち用の支持体として
採用できる適当な材料は、例えば、ポリエチレン・テレ
フタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン・テレフタレート
−グリコール変性物質（ＰＥＴＧ）、ポリイミド、ポリ
カーボネート、ポリスチレン等のプラスチック、および
シリコン、セラミック、ガラス等を含む。

【００４４】本発明の電気化学的試験片の特徴は上記の
作用電極および基準電極が一般に互いに対向していて僅
かな距離だけ分離しており、当該電気化学的試験片の反
応領域または反応区域内におけるこれら作用電極と基準
電極との間の間隔が極めて狭いことである。このような
本発明の各試験片における作用電極および基準電極の最
小の間隔はこれら作用電極と基準電極との間に配置また
は挟まれている薄いスペーサー層の存在により形成され
ている。このスペーサー層の厚さは５０μｍ乃至７５０
μｍの範囲にすることができ、多くの場合に５００μｍ
よりも薄いかこれに等しく、通常的に約１００μｍ乃至
１７５μｍの範囲である。

【００４５】特定の実施形態において、上記スペーサー
層は一定の反応領域または反応区域を形成するために構
成または切断されており、多くの実施形態において、こ
のスペーサー層により形成される反応領域または反応区
域の容積は約０．１μＬ乃至１０μＬ、通常的に約０．
２μＬ乃至５．０μＬの範囲である。しかしながら、以
下において説明するように、この反応領域は別の領域を
含むことが可能であり、流体通路等の中のような、他の
場所と一体にすることもできる。上記スペーサー層は円
形の反応領域、または、例えば、正方形、三角形、長方
形、不規則な形状の反応領域等の別の形態の反応領域を
有することができ、側方の入口および出口の各穴または
ポートを伴って切断されていてもよい。また、このスペ
ーサー層は任意の従来的な材料により製造可能であり、
この場合の代表的な適当な材料はポリエチレン・テレフ
タレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン・テレフタレート−
グリコール変性物質（ＰＥＴＧ）、ポリイミド、ポリカ
ーボネート等を含み、このスペーサー層の各表面は各電
極に対して接着性を示すように処理することができ、こ
れにより、上記電気化学的試験片の構造が維持できる。

【００４６】上記反応領域の場所にかかわらず、多くの
実施形態において、試薬システムまたは組成物が当該反
応領域内に存在しており、この試薬システムがアッセイ
中に流体サンプル内の各成分に対して相互作用する。

【００４７】関連の試薬システムは一般的にレドックス
（試薬）対を含有している。この試薬組成物のレドック
ス対は、存在している場合に、１種類以上のレドックス
対物質により形成されている。種々の異なるレドックス
対物質が当業界において知られており、フェリシアニド
（フェリシアン化物）、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。
多くの実施形態において、特に重要なレドックス対はフ
ェリシアニド等である。

【００４８】上記反応領域において存在可能な別の試薬
は、例えば、シトラコン酸塩、クエン酸塩、リンゴ酸
（塩）、マレイン酸（塩）、リン酸塩、「Good」緩衝液
等の緩衝剤を含む。さらに別の存在可能な試薬は塩化カ
ルシウムおよび塩化マグネシウム等の二価のカチオン、
Triton、Macol、Tetronic、Silwet、Zonyl、およびPlur
onic等の界面活性剤、アルブミン、スクロース、トレハ
ロース、マンニトール、およびラクトース等の安定化剤
を含む。

【００４９】本発明と共に使用するために適している上
記試薬試験片の例は同時係属の米国特許出願第０９／３
３３，７９３号、同第０９／４９７，３０４号、同第０
９／４９７，２６９号、同第０９／７３６，７８８号お
よび同第０９／７４６，１１６号において記載されてい
る試験片を含み、これらの各開示は本明細書に参考文献
として含まれる。

【００５０】一般に、電気化学的アッセイにおいて、電
気化学的測定が上記基準電極および作用電極により行な
われる。このようにして行なわれる電気化学的測定はそ
のアッセイの特定の性質および電気化学的試験片を採用
している試験片に応じて、例えば、当該アッセイが電量
測定式、電流測定式または電位測定式のいずれであるか
に応じて、変更可能である。一般に、上記の電気化学的
測定は、通常において上記反応領域内へのサンプルの導
入後の一定時間にわたり、電荷（電量測定式）、電流
（電流測定式）または電位（電位測定式）を測定する。
上記の電気化学的測定を行なうための方法は米国特許第
４，２２４，１２５号、同第４，５４５，３８２号、お
よび同第５，２６６，１７９号、並びにＰＣＴ国際公開
第ＷＯ ９７／１８４６５号、同第ＷＯ ９９／４９３
０７号においてさらに詳述されており、これらの優先権
書類の各開示は本明細書に参考文献として含まれる。測
定の種類にかかわらず、電気化学的な測定値または信号
が上記試験片の反応領域内において形成される。

【００５１】上記のような反応領域内において発生した
電気化学的測定値または信号の検出に続いて、当該反応
領域内に導入されたサンプル中に存在している分析物の
量が上記電気化学的信号をサンプル中の分析物の量に関
連付けることにより決定される。上述したように、上記
試験片は一定の計器により受容されるために構成および
適合されている。これらの工程を自動的に実施するため
の代表的な計器が同時係属の米国特許出願第０９／３３
３，７９３号、同第０９／４９７，３０４号、同第０９
／４９７，２６９号、同第０９／７３６，７８８号およ
び同第０９／７４６，１１６号においてさらに説明され
ており、これらの各開示は本明細書に参考文献として含
まれる。もちろん、比色定量式アッセイを採用している
上記の各実施形態においては、分光光度計または光学的
計器が採用されて、これらの代表的な計器は、例えば、
米国特許第４，７３４，３６０号、同第４，９００，６
６６号、同第４，９３５，３４６号、同第５，０５９，
３９４号、同第５，３０４，４６８号、同第５，３０
６，６２３号、同第５，４１８，１４２号、同第５，４
２６，０３２号、同第５，５１５，１７０号、同第５，
５２６，１２０号、同第５，５６３，０４２号、同第
５，６２０，８６３号、同第５，７５３，４２９号、同
第５，５７３，４５２号、同第５，７８０，３０４号、
同第５，７８９，２５５号、同第５，８４３，６９１
号、同第５，８４６，４８６号，同第５，９６８，８３
６号および同第５，９７２，２９４号においてさらに説
明されており、これらの各開示は本明細書に参考文献と
して含まれる。

【００５２】上述したように、少なくとも１個の本発明
の皮膚穿孔要素が上記試験片に付随しており、当該試験
片に対して一体になっているか、当該試験片の一部にな
っている。この少なくとも１個の皮膚穿孔要素は別の部
品または部材片として製造されて、その後に上記試験片
に固定または取り付けることができ、あるいは、以下に
おいてさらに詳しく説明するように、当該試験片の一部
として製造することもできる。

【００５３】上記皮膚穿孔要素が別の部品または部材片
として製造される実施形態において、これらは従来的な
手段により上記試験片に付随または取り付けられる。例
えば、当業界において一般的に知られているように、任
意の適当な接着剤が使用できる。

【００５４】特定の実施形態において、例えば、上記複
数の皮膚穿孔要素が上記試験片に対して実質的に平行に
配置されている場合に、これら複数の皮膚穿孔要素は試
験片と同一の材料により作成可能であり、当該材料によ
る単一の構成または単一の部材片とすることできる。換
言すれば、上記複数の皮膚穿孔要素は上記試験片のスペ
ーサー層と同一材料によりまたは当該スペーサー層によ
り形成することができ、例えば、これら複数の皮膚穿孔
要素および試験片が単一材料の部材片になっている。

【００５５】上記試験片はそれ自体で本発明の皮膚穿孔
要素における流体通路の一部分を形成できる。換言すれ
ば、この試験片は当該試験片および流体通路の各壁部の
間に当該流体通路の中を移動しているサンプルを閉じ込
めるために１個以上の流体通路の境界部分または壁部を
備えることができる。例えば、流体通路の基端側部分の
一部分を試験片により作成または境界を作ることができ
る。特に、流体通路が少なくともその長さの一部分、例
えば、その長さの基端側の部分、に沿って外部環境に対
して開口している場合に、試験片の一部がその流体通路
の開口部分を覆うカバーまたは壁部を形成することがで
きる。本発明の装置の特定の実施形態において、上記電
極の一方または両方が上記境界部分を形成している。例
えば、流体通路の一部分を皮膚穿孔要素の材料、例え
ば、上記スペーサー層の材料により形成することがで
き、上記電極の一方または両方がこの流体通路に対して
付加的な境界部分を構成することが可能であり、これに
より、サンプルがこの流体通路の中に保持されて通過す
る時に上記試験片の１個以上の電極に対して接触する。
多くの実施形態において、レドックス試薬システムの各
試薬等の１種類以上の試験試薬が上記流体通路の中に存
在しており、加えて、または、この代わりに、上記試験
片の別の場所または別の反応領域の中に存在している。
従って、当該技術分野における熟練者において、上記反
応、すなわち、分析物濃度決定が、当該反応が開始でき
る前にサンプルが遠隔の反応領域に移動することを必要
とする場合よりも、速く生じるまたは開始することが理
解されると考える。従って、分析物測定の精度が高ま
り、反応時間、すなわち、サンプル中の分析物の濃度が
分かる時間が短縮できる。

【００５６】各図面に戻って、これらの図面において同
一の参照番号または符号は同一の構成部品を示してお
り、図１０は付随している複数の皮膚穿孔要素を有する
本発明による代表的な試験片３００を示している。この
試験片３００は付随の不活性な支持体３０４を伴う第１
の電極３０２および付随の支持体３１１を伴う第２の電
極３０８を備えている。既に説明したように、この試験
片３００はスペーサー層３０６を有しており、この実施
形態において、このスペーサー層３０６は、上記各電極
３０２および３０８に沿って、一定の反応領域３１２を
定めている。この試験片３００は一定の計器の中に挿入
されるように構成および適合されている。特に、この試
験片は第１の端部および第２の端部を有しており、複数
の皮膚穿孔要素が少なくとも当該第１の端部に付随して
いて、第２の端部は、図１２において示されているよう
な、計器９の中に挿入するために構成されている。

【００５７】上記試験片３００はさらに複数の皮膚穿孔
要素３１４も備えており、これらの皮膚穿孔要素は上記
スペーサー層３０６と同一の材料またはこれと異なる材
料により作成できる。上記試験片３００が任意数の皮膚
穿孔要素を備え得ることは明らかになると考えられ、こ
の場合の数は約１個乃至５０個、通常的に約１個乃至２
５個の範囲にできる。これらの皮膚穿孔要素３１４は流
体通路またはチャンネル３１６をそれぞれ有しており、
これらの流体通路３１６は第１の側面部分３１７および
第２の側面部分３１９に沿って外部環境に対して開口し
ている。また、これらの流体通路３１６は各先端部分３
２０よりも基端側に延在している。各皮膚穿孔要素３１
４の侵入の長さまたは先端側部分はその基部３２１と先
端部分３２０との間の距離として示されている。

【００５８】各流体通路３１６の基端側部分３３７は上
記２個の電極３０２および３０８の間に配置されてお
り、図１０において、破線により示されていて、上記試
験片が各流体通路をその間に閉じ込めていることを示し
ている。従って、この試験片の各電極は上記各流体通路
の一部分に対してそれぞれ境界部分または壁部を形成し
ており、これらの流体通路の中に流れるサンプルは当該
通路の中に存在している間に各電極に対して接触するよ
うになっている。既に説明したように、適当なレドック
ス試薬システムが各流体通路の中に存在していて、試験
片における別の反応領域または反応区域を定めることが
できる。特定の別の実施形態において、上記各流体通路
の基端側部分３３７は開口しておらず、それぞれの長さ
に沿って各電極に接触していてもよい。

【００５９】図１１は本発明の別の例示的な実施形態を
示している図である。この実施形態において、試験片８
０は複数の皮膚穿孔要素８２を備えており、各皮膚穿孔
要素８２は流体通路またはチャンネル８４をその中に有
していて、これらの流体通路８４は各皮膚穿孔要素８０
の先端部８１における付随の各開口部８６に到達してい
て当該開口部８６に対して流体を介して連絡している。
各流体通路８４は当該通路８４が付随している各皮膚穿
孔要素８２の先端部分８３よりも基端側に延在してい
る。これらの流体通路８４は上記先端側部分の中に埋め
込まれているか延在しており、少なくとも当該流体通路
のこの部分は、上記開口部８６を除いて、外部環境に対
して閉じている。特定の実施形態において、各流体通路
８４は上記先端部の対向している側面部分において２個
の開口部を伴っている。また、上記流体通路８４の基端
側部分８５は上記２個の電極３０２および３０８の間に
配置されており、図１１において、破線により示されて
いて、上記試験片が各流体通路をその間に閉じ込めてい
ることを示している。従って、この試験片の各電極は上
記各流体通路の一部分に対してそれぞれ境界部分または
壁部を形成しており、これらの流体通路の中に流れるサ
ンプルは当該通路の中に存在している間に各電極に対し
て接触するようになっている。既に説明したように、適
当なレドックス試薬システムが各流体通路の中に存在し
ていて、試験片における別の反応領域または反応区域を
定めることができる。特定の別の実施形態において、上
記各流体通路の基端側部分８５は開口しておらず、それ
ぞれの長さに沿って各電極に接触していてもよい。

【００６０】図１２は計器９の中に挿入されている図１
０の試験片のような本発明の試験片を示しており、この
場合の計器は当該試験片に供給されるサンプル中の少な
くとも１種類の分析物の濃度を自動的に決定できる。

【００６１】システム 上述したように、本発明は生理学的サンプルを入手して
当該サンプル中の分析物の濃度を決定できる分析物濃度
決定システムを含み、この場合の分析物濃度の決定は、
例えば、計器等の自動化した装置により自動的に達成で
きる。従って、本発明の分析物濃度決定システムは試験
片に付随している、上述したような、少なくとも１個の
本発明の皮膚穿孔要素を有する試験片、および計器（図
１２を参照されたい）を備えている。

【００６２】方法 上記において概説したように、本発明はサンプル中の分
析物の濃度を決定するための方法を提供する。本発明の
方法は種々の異なる分析物濃度の決定において有用であ
ることが分かっており、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。多くの実施形態において、本発明の方法は、例
えば、生理学的サンプル等の試験流体中のグルコース濃
度を決定するために採用される。

【００６３】原理的に本発明の方法は尿、涙、唾液等の
種々の異なる生理学的サンプル中の分析物の濃度を決定
するために使用できるが、これらは特に血液または血液
フラクション中の分析物、さらに全血または間質液中の
分析物の濃度決定における使用に適している。

【００６４】本発明の方法の実施において、最少の痛み
を伴って生理学的サンプルに接触してこれを収集するた
めの皮膚穿孔要素が皮膚内に挿入されて、サンプルが上
記皮膚穿孔要素における少なくとも１個の流体通路を通
して、多くの場合に当該流体通路における１個以上の側
面の中に流入することにより、収集され、この場合のこ
れらの側面はそれぞれの長さの少なくとも一部分、通常
的に少なくとも上記流体通路の先端側の長さの実質的な
部分、多くの場合に当該流体通路の外周における１個以
上の側面または各部分における当該通路の全長、に沿っ
て外部環境に対して開口している。サンプルの収集後
に、当該サンプル中の少なくとも１種類の分析物の濃度
が決定可能になる。また、本発明の別の実施形態におい
て、サンプルは上記流体通路に付随している、通常的に
当該流体通路の先端部に付随している１個以上の開口部
を通して収集される。

【００６５】従って、本発明の方法における第１の工程
は上述した１個以上の皮膚穿孔要素のような少なくとも
１個の適当な皮膚穿孔要素を供給することである。換言
すれば、この皮膚穿孔要素はその内部に少なくとも１個
の流体通路を有しており、この流体通路はその先端部の
少なくとも実質的な部分において外部環境に対して開口
しており、この場合に、当該流体通路はその外周におけ
るその側面部分または各部分の１個以上のいずれかに沿
って開口しており（例えば、図１乃至図６を参照された
い）、あるいは、上記皮膚穿孔要素における少なくとも
１個の開口部を介して開口している（例えば、図７乃至
図９を参照されたい）。特定の実施形態において、上記
皮膚穿孔要素の先端部における実質的な部分が外部環境
に対して開口している。通常的に、上記少なくとも１個
の流体通路は上記皮膚穿孔要素の先端部分よりも基端側
に延在している。本発明の皮膚穿孔要素は、上述したよ
うに、試験片に対して付随、固定、一体化または取り付
けが可能である。

【００６６】入手する生理学的サンプルの種類に応じ
て、１個以上の本発明の皮膚穿孔要素を真皮、表皮およ
び角質層を含む種々の皮膚層に侵入させることができる
が、多くの実施形態において、皮膚の皮下層よりも深く
侵入することはない。

【００６７】一般的に、上記１個以上の皮膚穿孔要素は
約１秒乃至６０秒間、通常的に約１秒乃至１５秒間、さ
らに通常的に約１秒乃至５秒間にわたり、皮膚、一般に
指または、例えば、前腕等の腕の中に挿入される。

【００６８】皮膚内に挿入されると、生理学的サンプル
が収集されて、関連の分析物の濃度が決定可能になる。
従って、収集後に、サンプルは試験片等、特に当該試験
片における反応領域に移され、この反応領域は、上述し
たように、流体通路および／または当該試験片における
別の領域も含むことができる。

【００６９】特に、例えば、外部環境に対して開口して
いる上記流体通路の１個以上の側面または当該流体通路
の外周における１個以上の点または部分、当該流体通路
の各開口部または穴等の当該流体通路における１個以上
の流入点またはこれらの近くに存在しているサンプルが
当該流入点を通して収集される。従って、皮膚は１個以
上の皮膚穿孔要素により孔あけされ、この場合に、これ
ら１個以上の皮膚穿孔要素は皮膚の適当な層に侵入し
て、例えば、当該皮膚穿孔要素の各先端部分の近くに存
在しているサンプル等の生理学的サンプルを上記１個以
上の流体通路の中に吸引する。特定の実施形態におい
て、このサンプルは当該サンプルに加えられる、一般的
に上記流体通路自体により加えられる、一定の毛細管力
によりその流体通路の中に吸引される。その後、このサ
ンプルは流体通路および／または試験片における反応領
域を含む１個以上の反応領域に移すことができる。

【００７０】特に、少なくとも１個の皮膚穿孔要素が外
周における少なくとも１個の側面または部分において外
部環境に対して開口している先端部における少なくとも
実質的な部分を有している流体通路を含む各実施形態
（例えば、図１乃至図６を参照されたい）において、こ
の流体通路は当該通路の近くに存在している生理学的流
体に対して一定の毛細管力を加えて一定容量の流体をそ
の各流入点、すなわち、当該流体通路における開口して
いる各側面または各部分の中に吸引できる。従って、こ
の流体通路の先端部における少なくとも実質的な部分が
外部環境に対して露出しているので、一般的に先端部分
において単一の開口部を有している従来的な針に対して
比較した場合に、単位時間あたりに比較的に大きな容量
の流体を比較的に大きな領域から収集できると考えられ
る。

【００７１】上記少なくとも１個の皮膚穿孔要素が少な
くとも１個の側面部分の開口部を伴う流体通路を有して
いる各実施形態において、当該流体通路はその１個以上
の開口部の近くに存在している生理学的流体に一定の毛
細管力を加えて一定容量の流体を当該流体通路の各開口
部の中に吸引できる。同様に、この形態も、一般的に先
端部分において単一の開口部を有している従来的な針に
比して、単位時間あたりに比較的に大きな容量の流体を
比較的に大きな領域から収集することが可能である。

【００７２】既に説明したように、サンプルを収集して
上記試験片の反応領域に接触させた後に、関連の分析物
の濃度が決定される。特定の方法において、この分析物
濃度決定は上記流体通路の中において行なうまたは開始
することができる。例えば、上記流体通路の一部分が試
験片、例えば、１個以上の電極により形成されていて、
少なくとも当該流体通路の中に配置されているレドック
ス試薬システムを含む場合に、上記分析物の濃度決定を
サンプルが当該通路の中に存在している間に行なうこと
が可能であり、この反応は試験片の別の反応領域におけ
る開始または発生の代わりに、またはこれに加えて、遠
隔している反応部位における開始を待つ必要がない。も
ちろん、サンプルを流体通路内の反応領域以外の試験片
における反応領域、すなわち、遠隔している反応領域に
移送することも可能である。例えば、サンプルを流体通
路の基端部に配置されている反応領域に移送または配給
することができる。

【００７３】上記反応領域が配置されている場所にかか
わらず、電気化学的分析物濃度決定用のアッセイについ
て既に述べたように、電気化学的測定が上記基準電極お
よび作用電極により行なわれる。このようにして行なわ
れる電気化学的測定はそのアッセイの特定の性質および
電気化学的試験片と共に採用される試験片に応じて、例
えば、このアッセイが電量測定式、電流測定式または電
位測定式のいずれであるかに応じて、変更可能である。
一般に、上記の電気化学的測定は、通常において上記反
応領域内へのサンプルの導入後の一定時間にわたり、電
荷（電量測定式）、電流（電流測定式）または電位（電
位測定式）を測定する。上記の電気化学的測定を行なう
ための方法は米国特許第４，２２４，１２５号、同第
４，５４５，３８２号、および同第５，２６６，１７９
号、並びにＰＣＴ国際公開第ＷＯ９７／１８４６５号、
同第ＷＯ ９９／４９３０７号においてさらに詳述され
ており、これらの優先権書類の各開示は本明細書に参考
文献として含まれる。測定の種類にかかわらず、電気化
学的な測定値または信号が上記試験片の反応領域内にお
いて形成され、この場合に、上述したように、上記反応
領域は流体通路および／またはその他の試験片の領域も
含むことができる。多くの実施形態において、この測定
は上記流体通路の中において最初に行なうまたは開始す
ることができ、その後に、その他の部位においても行な
うことができる。

【００７４】上記のような反応領域内において発生した
電気化学的測定値または信号の検出に続いて、当該反応
領域内に導入されたサンプル中に存在している分析物の
存在および／または濃度が上記電気化学的信号をサンプ
ル中の分析物の量に関連付けることにより決定される。

【００７５】既に説明したように、本発明の試験片は一
定の計器の中に挿入されるように構成および適合するこ
とができ、多くの実施形態において、上記の決定および
関連付けの各プロセスは関連の技術分野において周知で
あるような自動化した計器により行なわれる（計器９の
中に挿入されている本発明の試験片１０を示している図
１２を参照されたい）。これらの工程を自動的に実施す
るための代表的な計器が同時係属の米国特許出願第０９
／３３３，７９３号、同第０９／４９７，３０４号、同
第０９／４９７，２６９号、同第０９／７３６，７８８
号および同第０９／７４６，１１６号においてさらに説
明されており、これらの各開示は本明細書に参考文献と
して含まれる。一般的に、上記計器は当該計器の表示ウ
インドウまたはパネルを介して使用者に上記の分析物濃
度を表示する。

【００７６】比色定量式または光度測定式の分析物濃度
決定用のアッセイの場合には、上記試験片、特に当該試
験片における反応領域に供給されたサンプルが一定の信
号生成システムの各要素と反応して当該サンプル中に存
在している初期的な量に比例する一定の量で存在する検
出可能な生成物を生成することができる。その後、この
検出可能な生成物の量、すなわち、上記信号生成システ
ムにより生成される信号が決定されて初期的なサンプル
中の分析物の量に関連付けられる。既に説明したよう
に、特定の実施形態において、上記の検出および関連付
けの各工程を実行する自動化した計器、すなわち、光学
的計器が採用される。さらに、上記の反応、検出および
関連付けの各工程、並びにこれらを実行するための器具
が米国特許第４，７３４，３６０号、同第４，９００，
６６６号、同第４，９３５，３４６号、同第５，０５
９，３９４号、同第５，３０４，４６８号、同第５，３
０６，６２３号、同第５，４１８，１４２号、同第５，
４２６，０３２号、同第５，５１５，１７０号、同第
５，５２６，１２０号、同第５，５６３，０４２号、同
第５，６２０，８６３号、同第５，７５３，４２９号、
同第５，５７３，４５２号、同第５，７８０，３０４
号、同第５，７８９，２５５号、同第５，８４３，６９
１号、同第５，８４６，４８６号，同第５，９６８，８
３６号および同第５，９７２，２９４号においてさらに
説明されており、これらの各開示は本明細書に参考文献
として含まれる。また、本発明と共に使用することに適
している上記比色定量式または光度測定式の試薬試験片
の例は本明細書に参考文献として含まれる米国特許第
５，５６３，０４２号、同第５，７５３，４５２号、同
第５，７８９，２５５号において記載されている試験片
を含む。

【００７７】キット さらに、本発明の実施において使用するためのキットが
本発明により提供される。この本発明のキットは少なく
とも１個の本発明の皮膚穿孔要素、多くの場合に複数の
皮膚穿孔要素を備えており、この場合の少なくとも１個
の皮膚穿孔要素は試験に付随させることができる。ま
た、このキットは複数の上記のような皮膚穿孔要素およ
び／または上記のような試験片を備えることもできる。
さらに、このキットは当該キットまたはその他のキット
または本発明における再使用可能なまたは廃棄可能な各
試験片と共に使用できる再使用可能なまたは廃棄可能な
計器も備えている。特定のキットは種々の型式の試験片
を含み、例えば、これら種々の試験片は同一または異な
る試薬を含有しており、例えば、電気化学的および／ま
たは比色定量式の試験片を含み、あるいは、同一または
異なる皮膚穿孔要素、例えば、単一または多数個の流体
通路の皮膚穿孔要素等を備えている。さらに、上記キッ
トは生理学的サンプル中の分析物濃度の決定において本
発明の試験片を使用するための指示または説明を備える
こともできる。これらの指示または説明はパッケージ、
ラベル・インサート、各キット内の各容器等の１種類以
上において存在できる。

【００７８】上記の記述および説明から、上記の発明が
生理学的サンプルを入手してその分析物濃度を決定する
ための単純で、迅速且つ便利な方法を提供することが明
らかである。また、上記の発明は使用の容易さ、短縮さ
れた試験時間、効率性、および最少の痛み含む多数の利
点を提供する。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している。

【００７９】本明細書において引用した各公告および特
許は、それぞれの公告または特許が特別に且つ個別に本
明細書に参考文献として含まれることが示されているよ
うに、本明細書に参考文献として含まれる。これらのあ
らゆる公告の引用はそ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解釈すべきでな
い。

【００８０】以上において、本発明をその理解の明瞭化
のために図示および実施例により幾分詳細に説明した
が、当該技術分野における通常の熟練者においては、本
発明のこれらの教示に鑑みて、特定の変形および変更が
本明細書に記載されてい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行なえることが容易に明ら
かである。

【００８１】本発明の実施態様は以下の通りである。 （１）前記少なくとも１個の流体通路の先端部における
実質的な部分が当該少なくとも１個の流体通路の外周に
おける１個以上の側面部分において、または当該外周に
おける任意の点に沿って外部環境に対して開口している
請求項１に記載の皮膚穿孔要素。 （２）前記少なくとも１個の流体通路の先端部の全長が
前記皮膚穿孔要素の外周における１個以上の側面部分に
おいて、または当該外周における任意の点に沿って外部
環境に対して開口している請求項１に記載の皮膚穿孔要
素。 （３）前記少なくとも１個の流体通路が前記皮膚穿孔要
素の先端部分よりも基端側に延在している請求項１に記
載の皮膚穿孔要素。 （４）複数の流体通路を備えている請求項１に記載の皮
膚穿孔要素。 （５）前記流体通路の一部分が前記試験片により形成さ
れている請求項２に記載の試験片。

【００８２】（６）前記試験片がさらに２個の電極を備
えており、前記流体通路の一部分が前記試験片における
電極の少なくとも一方により形成されている請求項２に
記載の試験片。 （７）前記試験片がさらに前記電極の間にスペーサー層
を備えており、前記流体通路の一部分が当該スペーサー
層により形成されている実施態様（６）に記載の試験
片。

【００８３】

【発明の効果】従って、本発明によれば、生理学的サン
プル中の分析物濃度の決定において使用するための新規
な装置および方法が提供できる。特に、効果的で、最少
の痛みを伴い、使用が単純であり、全体の試験時間が短
く、異なるサンプリング部位への接近が可能であって、
種々の分析物濃度決定システムにおいて使用可能である
装置および当該装置の使用方法が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による皮膚穿孔要素の例示的な実施形態
の概略図である。

【図２】本発明の皮膚穿孔要素の別の例示的な実施形態
の概略図である。

【図３】図１の複数の皮膚穿孔要素を有する本発明の例
示的な実施形態の概略図である。

【図４】２個の流通経路を有する本発明の皮膚穿孔要素
の例示的な実施形態の概略図である。

【図５】２個の分離している経路に分岐している流体通
路を有する本発明の皮膚穿孔要素の例示的な実施形態の
概略図である。

【図６】複数の流体通路を有する本発明の皮膚穿孔要素
の例示的な実施形態の概略図である。

【図７】外部環境に対して閉じている流体通路の部分を
有する本発明の皮膚穿孔要素の別の例示的な実施形態の
概略図であり、この場合の流体通路は流体を収集するた
めの開口部を伴っている。

【図８】流体通路を伴っている複数の開口部を有する本
発明の皮膚穿孔要素の例示的な実施形態の概略図であ
る。

【図９】複数の流体通路を伴っている複数の開口部を有
する本発明の皮膚穿孔要素の例示的な実施形態の概略図
である。

【図１０】試験片に付随している複数の本発明の皮膚穿
孔要素を有する試験片の例示的な実施形態の概略図であ
る。

【図１１】試験片に付随している複数の本発明の皮膚穿
孔要素を有する試験片の例示的な実施形態の概略図であ
る。

【図１２】本発明の各試験片と共に使用するための計器
の実施形態の概略図である。

【符号の説明】

１６ 流体通路 １８ 先端側部分（流体通路） ２０ 先端部 ３０ 皮膚穿孔要素 ３２ 先端側部分（穿孔要素） ３７ 基端側部分（流体通路）

フロントページの続き (72)発明者 ユザーコフ・バディン・ブイ アメリカ合衆国、95127 カリフォルニア 州、サン・ホセ、コーテセ・サークル 3422 (72)発明者 ムカリスター・デビン・ブイ アメリカ合衆国、95112 カリフォルニア 州、サン・ホセ、ノース・セブンス・アパ ートメント・2206 760 Ｆターム(参考） 4C038 KK10 KL01 KL09 KY04 TA02 UE01 UE05

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 皮膚を孔あけするための皮膚穿孔要素に
   おいて、少なくとも１個の流体通路を備えており、当該
   少なくとも１個の流体通路の先端部における少なくとも
   実質的な部分が外部環境に対して開口している皮膚穿孔
   要素。
2. 【請求項２】 生理学的サンプルにおける少なくとも１
   種類の目的の分析物の濃度を決定するための試験片にお
   いて、請求項１に記載の少なくとも１個の皮膚穿孔要素
   を備えている試験片。
3. 【請求項３】 生理学的サンプルにおける少なくとも１
   種類の目的の分析物の濃度を決定するためのシステムに
   おいて、 請求項２に記載の試験片と、 前記生理学的サンプルにおける分析物の濃度を自動的に
   決定するための計器を備えているシステム。
4. 【請求項４】 生理学的サンプルを収集するための方法
   において、 （ａ）少なくとも１個の流体通路を備えている少なくと
   も１個の皮膚穿孔要素を供給する工程を含み、当該少な
   くとも１個の流体通路の先端部における少なくとも実質
   的な部分が外部環境に対して開口しており、さらに、 （ｂ）前記少なくとも１個の皮膚穿孔要素を皮膚の中に
   挿入する工程と、 （ｃ）前記少なくとも１個の流体通路により前記生理学
   的サンプルを皮膚の中から収集する工程を含む方法。