JP2003521953A - 検体の検出および/または連続的監視用の属性の補償 - Google Patents
検体の検出および/または連続的監視用の属性の補償Info
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Abstract
Description
18日に提出された米国仮出願第60/140,283号、および1999年6月18日に提出され
た米国仮出願第60/140,285号に対する優先権を主張する。
取される少量の生体流体からの分析物の評価値測定の値を補償するシステムおよ
び方法に関するものである。
確性という欠点を持っている。例えば、血中グルコースメータは、グルコースの
テストストリップがグルコースメータに挿入される際にこのテストストリップに
関連する周囲温度条件について検定測定値を調整する。
件が正確な検定測定値にとってさらに妨げとなる。これらの条件には、湿度、温
度、周囲光、圧力などが含まれるが、これに限定されない。例えば、組織表面ま
たはその付近に配置される採取装置で採集される血液または間質液からグルコー
ス濃度を測定するシステムの場合、特にこのことが当てはまる。属性補償は、数
時間、数日間あるいは数週間組織に接触したままの採取装置から連続的に分析物
を監視するシステムにおいてはさらに重要である。適切なセンサを使用すること
により、これらの条件を監視して、所望の検定測定においてこれらの条件につい
て補償することができる。
の検体に関する生体流体検定に関連する属性を測定するために少なくとも1つの
センサが提供される。生体流体の採取部位または装置内の生体流体処理部分内の
様々な属性または条件は、検定または装置のその他の作動パラメータの正確さに
影響を与える可能性がある。使用されるセンサのタイプは、測定される条件が基
準となる。採取装置の作動パラメータは、感知された属性に基づき補償される(
すなわち調整される)。属性の例としては、組織の温度、pH、生体流体生産性に
影響する条件などがある。
中の分析物を1回測定するシステム並びに前記のような採取装置から得られる被
験者の検体を継続的に監視するシステムにおいて有益である。従って、被験者の
生体流体中の分析物は、本発明のシステムおよび方法により定期的にかつ頻繁に
繰り返し検定できるものと考えられる。
る以下の説明を参照することにより、さらに容易に明らかになるだろう。
多いを意味する。例えば、“an analyte”は、1つの検体または1つより多い検
体を意味する。 本文書において使用される場合、「生物膜(biological membrane)」という
用語は、毛細管壁などある生物の1つの領域をこの生物の別の領域から分離する
構造、または皮膚、頬粘膜またはその他の粘膜などある生物をその外部環境から
分離するこの生物の外層を意味する。本文書において使用される場合「上皮組織
(epithelial tissue)」という用語は、ある生物の皮膚、粘膜および体腔の内
層を意味するものとする。
質を形成する特定の種類の細胞並びにその細胞間物質の集合体を意味する。本発
明の1つの実施態様が実施できるように、組織の少なくとも1つの表面は、電磁放
射を受けることができることが望ましいが、必ずしもそうである必要はない。望
ましい組織は皮膚である。本発明に使用するのに適するその他の組織には、粘膜
組織および柔らかい器官が含まれる。 本文書において使用される場合、「吸引(suction)」または「圧力(pressur
e)」という用語は、システムが境界を接する生物の内圧に比較した場合の相対
的圧力を意味する。「真空(vacuum)」は、「吸引(suction)」と同義に使用
される。
語は、血清、全血、間質液、リンパ液、脊髄液、血漿、脳脊髄液、尿、前立腺液
、胆汁、膵臓分泌物、またはこれらの生体流体の組み合わせを意味する。各種組
織の表面から採取できるその他の体液には、粘液、唾液、母乳、涙、胃の分泌物
および汗から成るグループから選択される生体流体が含まれる。「間質液」とは
、体内の細胞間の空間を占める透明の体液を意味する。生体液は特に手術処置中
他の器官の組織表面下からも採取できるものと考えられる。
oration)」またはこれに類する用語は、選択される目的のためまたは特定の医
学的または外科的処置のために生物膜内からの検体など生体流体の通過または生
物膜外から体内への浸透物または薬剤の通過に対する生物膜のバリア特性を減ず
るために、皮膚または粘膜または生物の外層など生物膜に所望の深さまでまたは
これを貫通して小さい穴、開口または孔を人工的に形成することを意味する。上
記の通り形成される穴または「微小孔」のサイズは、直径約1−1000μmである。
「微小孔」という用語は、単純化するために単数形で使用されているが、本発明
に従った統合的装置により複数の開口または孔を形成できることが理解されるは
ずである。
、微小孔を含めて、これを通じて流体を送るまたは抽出するために適するサイズ
の生物膜の物理的破裂を意味する。 本文書において使用される場合、「採取装置(harvesting device)」とは、
組織から生体流体の標本を採集しこれを分析してこの生体流体の特性を決定する
ために組織に接触して配置されるのに適する装置を意味する。採取装置は、1回
用にすなわち離散的使用のために設計するか、もっと長い期間例えば数時間、数
日間または数週間、周期的、継続的または連続的検体監視のために組織に接触し
て配置されるように設計することができる。採取装置に、任意に穿孔要素(下に
定義される)を取り付けることができる。
針による組織の機械的破裂およびその他の既知の技法によるものを含めて、上に
説明される微小孔、穴または開口を形成するためのあらゆる手段を含むものとす
る。機械的穿孔要素の一例は、公示済みPCT出願WO9800193号「皮膚または粘膜の
複数の機械的微小穿孔」において開示されている。このシステムに関連して使用
するのに適する別の穿孔技法は、1999年7月14日に提出されたPCT出願第PCT/US99
/15967号「膜内外輸送のための火花電荷による生物膜の制御された除去」におい
て開示されている。
または「継続的(continually)」という用語は、システムの特定の用途に応じ
て変動する周期でまたは発生率で続行して動作することを意味する。例えば、セ
ンサの出力は1分ごと、数分ごと、1時間ごと、数時間ごとなど、周期的に読み取
ることができる。さらに、各読み取りごとに、時間的に比較的密に複数回読み取
り値を得るように、任意にセンサ出力を複数回サンプリングして、表示または記
録される最終読み取り値を決定するために前記の複数の読み取り値の平均化また
はその他の調整が行われる。
説明される技術によりまたは技術上既知の技術により生物膜を通過するのに適す
る化学または生物物質または化合物であり、ある個人の体内での濃度または活性
度について知りたい対象である物質または化合物を意味する。グルコースは皮膚
の通過に適する糖であり、例えば糖尿病を患うものはその血中グルコースのレベ
ルを知りたがる場合があるので、グルコースは検体の好例である。検体の他の例
としては、ナトリウム、カリウム、ビリルビン、尿素、アンモニア、カルシウム
、鉛、鉄、リチウム、サルチル酸塩などの化合物が含まれるが、これに限定され
ない。
の作動に関連するその他の物理的条件である。属性の一例は温度である。測定す
ると有益なその他の属性または条件は、湿度、周囲光、圧力、真空、組織の堅固
さ、組織の厚み、組織の水分、酸素、pHなどである。
している。採取装置10は、皮膚などの組織から生体流体の標本を採集する。生体
流体は、皮膚接触面12の開口20を通じて採集される。採取装置10は、ランセット
、米国特許第5,885,211号において開示されるような熱剥離(光学的または電気
的加熱)などの組織貫通または穿孔手段を組み込むことができる。任意の搭載組
織貫通または穿孔要素を含む採取装置の変形形態については、1999年7月20日に
提出されたPCT出願第PCT/US99/16378号、1999年3月5日に提出された第PCT/US99/
04990号および1999年3月5日に提出された第PCT/US99/04983号を見られたい。
たはこれを横切ってまたはこの上を流れるように、例えば開口20に加えられる真
空によりおよび(または)毛細管作用により移動される。分析物センサ50は、光
学的または電気的リンク60により検定メータ70に結合される。生体流体が採取さ
れるときの採取部位の条件を測定するために、1つまたはそれ以上のセンサ40が
採取装置10に配置される。センサ40は、電気的または光学的リンク30により検定
メータに結合される。
明した通り、属性は、温度、湿度、周囲光、圧力、真空、生体流体生産性を示す
組織条件(組織の堅固さ、組織の厚み、および/または組織の水分)などまたは
その組み合わせである。測定ポイントも、測定対象の属性または条件のタイプに
よって決まる。湿度、圧力、真空など測定環境に共通のものを除いて検定の全て
の環境依存性を測定するためには検定物に近接することが重要である。例えば、
1つの実施態様において、組織から生体流体を採取装置の中および分析センサ上
に吸引するために採取装置に吸引力または真空を与えるためのホースが提供され
る。このホースは、湿度、圧力および真空レベルなど検定の環境に合致する、ホ
ースに沿った環境パラメータを測定するためのメカニズムとなる。検定物近くで
測定すべき環境依存性には、周囲光、pHおよび温度が含まれる。検定温度依存性
を補正するために、温度測定点は、同じハウジング材内であるが通常標本に接触
しないで検定物にできる限り近くなければならない。測定される体液のpHは、検
定に対するpHの影響について補償するために使用でき、検定プロセスにより変化
する可能性があるので、pHは、流路における検定の直前に標本内で測定すべきで
ある。
測定しなければならない。例えば、標本採取部位が前腕中央掌側である場合、組
織特性はこの部位に近い前腕中央掌側で測定されなければならない。前腕下部中
央掌側と前腕上部掌側の間で特性の変動が測定された。
る場合に特に重要である。例えば、温度に反応する属性センサ40は、検体センサ
に対する温度変動の影響を最小限に抑えることができるように、検体センサ(こ
の上にない場合でも)のできる限り近くに配置されることが望ましい。本発明に
関連して使用するのに適する多くのタイプの温度センサが技術上既知である。一
般的に使用されるセンサには、順方向バイアス半導体ダイオード、サーミスタ、
熱電対、抵抗温度温度検知器(RTD)、放射温度計、光ファイバーセンサ、ビー
ズ熱電対およびソリッドステートセンサが含まれる。例として、その温度特性が
既知であり、入手しやすく、低コストなのでサーミスタが使用される。温度セン
サの反応時間は、騒音を最小限に抑え測定される温度が検定物での変化を追跡で
きるように、摂氏1度あたり10秒未満であることが望ましい。
り、センサヘッド500には、1つまたはそれ以上の属性センサが配置されている。
検体センサ50は、例えばこの応用においてはグルコースの「一次」センサであり
、この形態において作用電極、基準電極など51を通じてpHまたは酸素含有量を測
定することもできる。属性センサ40(1)は、温度を測定するために検体センサ5
0の近くに配置されるサーミスタである。属性センサ40(2)は、皮膚など装置10
が取り付けられる組織における境界の輪郭を示すための光センサソース対である
。属性センサ40(3)は、主に検定センサ50に対する害が一般的に見られる紫外
線(UV)範囲の周囲光を測定する。属性センサ40(4)は、組織の水分に関係す
る堅固さ/堅さを含む皮膚の条件または特性を測定するためのマイクロデュロメ
ータである。
る。乾燥して硬い皮膚はもっと柔らかな皮膚より体液の生産が少ない。マイクロ
デュロメータ(micro-durometer)の出力が、組織の厚み、硬さおよび/または
乾燥度が正常以上であることを示す場合、充分な量の生体流体が抽出されるよう
にするために採取装置10に加えられる吸引力の量が増大される。逆に、マイクロ
デュロメータの出力が、皮膚が比較的柔らかいことを示す場合には、真空レベル
を維持するか、下げることができる。組織の同じ採取部位にまたはその周囲に配
置される採取装置から継続的に生体流体が採取される連続監視システムにおいて
は、このことは特に有益である。
ド510により検定メータ70(図1)に取り付けられる。属性センサ40(5)は、セ
ンサヘッド500に真空を送る導管コード510内部のホースの圧力および/または真
空および湿度を測定するメータ本体に取り付けられる。
性センサ40の属性信号は、属性センサ40からの属性信号に基づき適切な補償を決
定する補償要素110に接続される。補償要素110は、マイクロプロセッサまたはそ
の他の計算要素などのプロセッサ80に対する出力である適切な補償を生成する。
検体センサ50は、測定対象の検体のタイプに基づいて測定信号を生成する。測定
信号は、検定メータ70内部の検定要素90に接続される。検定要素90は、検体の伝
統的な検定を行い、この値に合致する信号を生成し、この信号をプロセッサ80に
出力する。プロセッサ80は、補償要素110からの補償信号および検定要素90から
の検定信号に基づく補正済み検定値を生成し、この値に合致する信号を、ディス
プレイ、監視装置または信号処理装置など出力手段100に出力する。
される条件によって決まる。適用される補償は、交絡条件に関しては線形または
非線形とするか、神経回路網またはファジー論理を利用することができる。その
代わりに、ルックアップテーブルまたは方程式に基づくアルゴリズムを使用して
補正を行うことができる。例えば、pHは、グルコース測定のためのグルコースオ
キシダーゼを主成分とする検定センサの効率に影響を与える。pHが変化すると、
この変動について補償するために、ルックアップテーブルから得られる補正値が
検定結果に応用される。湿度測定値は、標本が検定された後次の標本が採集され
る前にシステムによってこれが処分される離散的サンプリングシステムにおいて
使用される。湿度測定値は、この場合標本が採集されているかどうかを決定する
ためにも有益であり、湿度差は測定対象の検体の濃度変化を量化するために使用
される。
。グルコースオキシダーゼを主成分とする検定の効率に対する温度の影響が測定
されて、温度変動について検定結果を補償するためのルックアップテーブルまた
は式を生成するために使用される。上に説明した通り、組織の堅固さおよび厚み
の測定値は、適切な検定機能のために十分な標本の流れを維持するために必要な
真空レベルを推定するために有益である。検定部位の組織が水和されると、組織
は厚くなり軟化して、同量の標本のフラックスを得るために必要な真空量が少な
くなる。
る温度を使用する測定値補償プロセスを表すグラフを示している。図5の上のグ
ラフは、温度センサの出力から温度値への変換を示している。図5の下のグラフ
は、図5の上のグラフのデータから導出される所与の温度値に関する補償係数を
示している。補償係数は、グルコース測定値に応用(加算または減算)されて、
グルコース測定値の正確さを向上させる。実際の実施においては、変換プロセス
は、図5に示されるグラフを表すデータのルックアップテーブルを含めて多様な
方法で実現できる。各属性は、図5のグラフにより表されるプロセスと同様の補
償プロセスを伴うが、データが異なることが分かるはずである。同様に、多属性
センサの出力を単一の検定補償係数に効率よくマッピングするために、多次元ル
ックアップテーブルを使用することができる。
テップ200は、検定のための生体流体の採取を行う。ステップ240は、温度、湿度
など検定に関連する条件測定値(すなわち属性)の入手を必要とする。このステッ
プは、ステップ200の前でも、その最中でもまたはその後でも良い。ステップ280
は、測定された条件から検定補償値を決定する。ステップ220は、ステップ200に
おいて採集された生体流体から分析物濃度の伝統的検定を行う。ステップ260は
、ステップ220において決定された検定値をステップ280において決定された補償
係数または調整係数を使って修正することにより、補正済み検定値を計算する。
最後に、ステップ300は、ディスプレイまたは処理装置などその後の使用のため
に補正済み検定値を出力する。
び間質液は、ステップ200において採取部位の微小孔を通じて採取される。ステ
ップ240において、検体センサ50の温度が測定される。ステップ220は、伝統的な
検定技法を使って、採取された間質液をグルコースレベルについて検定する。温
度など属性に基づく検定の補償係数がステップ280において決定される。ステッ
プ220から得られる伝統的検定値およびステップ260から得られる補償値から補償
済み検定値が計算される。補償済みグルコース濃度値は、ステップ300において
出力される。
うな連続検体監視システムにおいては、採取部位、採取装置または特に検体セン
サにおける属性の変動についても補償することが望ましい。図6に示されるプロ
セスは、継続的に反復される。例えば、属性を連続的に測定し、検体センサから
の各検定または測定ごとに、1つまたはそれ以上の属性センサからの属性信号を
使って、検体センサから得られる測定信号が補償される。
、プロセッサ400は、1つまたはそれ以上の属性センサ40から得られる1つまたは
それ以上の属性について補償される検体センサ50からの値を導出するために必要
な全ての計算を行う。例えば、プロセッサ400は、補償プログラムまたはデータ4
20を使用することにより1つまたはそれ以上の属性について補償される検定値を
導出するために検定プログラム410を実行するマイクロプロセッサまたはその他
のプログラム可能な処理装置である。プロセッサ400は、検体センサ50から測定
信号を、また属性センサから1つまたはそれ以上の属性信号を読み取り、測定値
を得るために補償プログラム420と一緒に検定プログラム410を実行する。補償プ
ログラム420は、数学的アルゴリズムまたは図5に関連して上に説明した1つまた
はそれ以上のルックアップテーブル(各属性ごとの)とすることができる。これ
は、システムが使用される環境のタイプに応じて離散的または継続的とすること
ができる。プロセッサ400により生成される値はディスプレイ430に結合できる。
プロセッサとのユーザー対話はキーパッド440を通じて行うことができる。図7に
示されるシステムは、さらに、特に継続的監視システムにおいて属性信号の値を
記憶するためのメモリを含むことができる。ここに情報のアーカイブを保持する
ことが望ましい。
めのシステムに関するものであり、該システムは、動物の組織表面に配置してそ
こから生体流体を採取するのに適し、採取された生体流体と接触するよう配置さ
れ検体を表す測定信号を生成する分析物センサを備える採取装置、採取装置の作
動に関連する属性を測定し属性をあらわす属性信号を生成する1つまたはそれ以
上の属性センサ、属性信号および測定信号を受け取るために属性センサおよび検
体センサに結合されるプロセッサを備え、該システムにおいてプロセッサが属性
信号に基づき採取装置の作動パラメータを調整する。
関するものであり、該方法は、採取装置を使って動物の組織表面から生体流体を
採取するステップ、検体センサを組織表面の生体流体と接触させるステップ、検
体センサを使って生体流体中の検体を検出するステップ、採取装置の作動に関連
する属性を感知するステップ、および属性に基づき採取装置の作動パラメータを
調整するステップを含む。
に適する装置に関するものであり、該装置は、採取された生体流体と接触するよ
う配置され検体を表す測定信号を生成する検体センサ、および採取装置の作動に
関連する属性を測定し属性をあらわす属性信号を生成する少なくとも1つの属性
センサを備える。
定されることを除き本発明を限定することが意図されるものではない。
る。
ク線図である。
を示す図である。
Claims (17)
- 【請求項1】 動物の生体流体中の検体を検出し測定するためのシステムで
あって、 動物の組織表面に配置してそこから生体流体を採取するのに適し、採取された
生体流体と接触するように配置され検体を表す測定信号を生成する検体センサを
備える採取装置と、 前記採取装置の作動に関連する属性を測定し、前記属性をあらわす属性信号を
生成する少なくとも1つの属性センサ、 前記属性信号および前記測定信号を受け取るために前記属性センサおよび前記
検体センサに結合されるプロセッサであって前記プロセッサが属性信号に基づき
前記採取装置の作動パラメータを調整するもの、 を具備するシステム。 - 【請求項2】 前記属性センサが前記検体センサの作動パラメータを測定し
、前記プロセッサが、前記属性センサにより測定される属性について補償される
生体流体中の検体の測定値を示す出力信号を生成する、請求項1に記載のシステ
ム。 - 【請求項3】 前記属性センサが、前記検体センサの温度を測定するために
前記検体センサに結合される温度センサを備える、請求項2に記載のシステム。 - 【請求項4】 前記属性センサが属性を継続的に測定する、請求項2に記載
のシステム。 - 【請求項5】 プロセッサが継続的に属性信号および測定信号を読み取り、
継続的に出力信号を生成する、請求項2に記載のシステム。 - 【請求項6】 該システムが前記プロセッサにより生成される前記出力信号
の値を表示するために前記プロセッサに結合されるディスプレイをさらに備える
、請求項2に記載のシステム。 - 【請求項7】 前記検体センサがグルコースセンサである、請求項1に記載
のシステム。 - 【請求項8】 前記属性センサが生体流体生産性を示す組織の条件を検出し
、前記プロセッサが前記属性信号に基づき前記採取装置に加えられる吸引力の量
を制御する信号を生成する、請求項1に記載のシステム。 - 【請求項9】 被験者の生体流体中の検体を検出し測定する方法であって、 採取装置を使って動物の組織表面から生体流体を採取するステップ、 検体センサを前記組織表面の生体流体と接触させるステップ、 前記検体センサを使って前記生体流体中の検体を検出するステップ、 前記採取装置の作動に関連する属性を感知するステップ、および、 前記属性に基づき前記採取装置の作動パラメータを調整するステップ、 を具備する方法。
- 【請求項10】 前記検体センサからの信号に基づき前記生体流体中の検体
の測定値を計算するステップを含み、該方法において、前記調整ステップが前記
属性に基づく算定測定値の調整をさらに含む、請求項9に記載の方法。 - 【請求項11】 前記属性感知ステップが、前記検体センサの温度の感知を
含む、請求項10に記載の方法。 - 【請求項12】 前記属性感知ステップが、生体流体生産性を示す組織の条
件の感知を含み、かつ該方法において、前記調整ステップが、生体流体を組織か
ら検体センサに接触するように引き寄せるために前記採取装置に加えられる吸引
力の調整を含む、請求項9に記載の方法。 - 【請求項13】 前記採取ステップが、組織表面からの生体流体の継続的採
取を含み、前記被験者の生体流体中の検体を検出するステップが前記検体の継続
的検出を含み、前記属性感知ステップが、前記検体センサに近接する属性の継続
的感知を含み、前記調整ステップが前記採取装置の作動パラメータの継続的調整
を含む、請求項9に記載の方法。 - 【請求項14】 動物の組織表面に配置しそこから生体流体を採取するに適
する装置であって、 前記採取された生体流体と接触するように配置され、前記検体分析物を表す測
定信号を生成する分析物センサ、および、 前記採取装置の作動と関連する属性を測定し、前記属性を表す属性信号を生成
する少なくとも1つの属性センサ、 を具備する装置。 - 【請求項15】 前記属性センサが前記検体センサの作動パラメータを測定
する、請求項14に記載の装置。 - 【請求項16】 前記属性センサが前記検体センサの温度を測定するために
前記検体センサに配置される温度センサである、請求項15に記載の装置。 - 【請求項17】 前記属性センサが生体流体生産性を示す組織の条件を検出
する、請求項14に記載の装置。
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