JP2003527613A - Systems, methods and devices for non-invasive sampling and analysis of body fluids - Google Patents

Systems, methods and devices for non-invasive sampling and analysis of body fluids

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JP2003527613A
JP2003527613A JP2001568521A JP2001568521A JP2003527613A JP 2003527613 A JP2003527613 A JP 2003527613A JP 2001568521 A JP2001568521 A JP 2001568521A JP 2001568521 A JP2001568521 A JP 2001568521A JP 2003527613 A JP2003527613 A JP 2003527613A
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ソントラ・メディカル・インコーポレーテッド
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Abstract

(57)【要約】 非侵襲性の体液サンプリングのシステム、方法及びデバイスを提供する。一実施形態では、システムは、超音波の生成を制御するコントローラ、超音波を生物学的膜の領域に与える超音波アプリケータ、生物学的膜の領域と接触して生物学的膜から体液を受ける受け器、及び受け器内の体液の少なくとも1つの分析物の存在を検出するメータを有する。受け器は、膜と、膜に含まれるヒドロゲル、流体、液体などの媒体とを含み得る。一実施形態では、方法が、(1)或る浸透率レベルの生物学的膜の領域を識別し、(2)生物学的膜の領域の浸透率レベルを増加させ、(3)生物学的膜の領域と受け器とを接触させ、(4)体液を生物学的膜を通じて抽出し、(5)外部力を与えて体液抽出を高め、(6)受け器内の体液を収集し、(7)収集した体液を分析して少なくとも1つの分析物の存在を検出し、及び(8)体液分析の結果を提供するステップを含む。 (57) Abstract A system, method, and device for non-invasive body fluid sampling are provided. In one embodiment, the system includes a controller that controls the generation of ultrasound, an ultrasound applicator that applies ultrasound to the area of the biological membrane, and contacts the area of the biological membrane with fluid from the biological membrane. A receiving receptacle, and a meter for detecting the presence of at least one analyte of bodily fluid in the receptacle. The receiver may include a membrane and a medium, such as a hydrogel, fluid, liquid, etc., contained in the membrane. In one embodiment, the method comprises: (1) identifying a region of the biological membrane at a certain permeability level; (2) increasing the permeability level of the region of the biological membrane; Bringing the area of the membrane into contact with the receiver, (4) extracting body fluid through the biological membrane, (5) applying an external force to enhance body fluid extraction, (6) collecting body fluid in the receiver, 7) analyzing the collected bodily fluids to detect the presence of at least one analyte, and (8) providing a result of the bodily fluid analysis.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】 関連出願の相互参照 本発明は、2000年3月17日付けで提出された米国仮特許出願第60/1
89971号の利益を享受することを求める。本明細書では、この開示の全体を
参照として援用する。
CROSS REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS The present invention is directed to US Provisional Patent Application No. 60/1 filed March 17, 2000.
Calls to enjoy the benefits of 89971. This disclosure is incorporated herein by reference in its entirety.

【0002】 更に、本発明は、「Ultrasound Enhancement of Transdermal Transport」とい
う名称の米国特許出願第08/885931号、「Chemical and Physical Enhan
cers and Ultrasound for Transdermal Drug Deivery」という名称の米国特許出
願第09/260265号、および「Method and Apparatus for Enhancement of
Transdermal Transport」という名称のPCT国際特許出願第PCT/US99
/30067号に関連する。本明細書では、これらの開示の全体を参照として援
用する。
Further, the present invention is directed to US patent application Ser. No. 08/885931, entitled "Ultrasound Enhancement of Transdermal Transport,""Chemical and Physical Enhan."
US patent application Ser. No. 09 / 260,265 entitled "Cers and Ultrasound for Transdermal Drug Deivery" and "Method and Apparatus for Enhancement of
PCT International Patent Application No. PCT / US99 entitled "Transdermal Transport"
/ 30067. The entire disclosures of these disclosures are incorporated herein by reference.

【0003】 発明の背景 1.発明の分野 本発明は、体液の非侵襲性サンプリングに関し、特に、体液の非侵襲性サンプ
リングおよび分析のためのシステム、方法およびデバイスに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to non-invasive sampling of body fluids, and more particularly to systems, methods and devices for non-invasive sampling and analysis of body fluids.

【0004】 2.関連技術の説明 糖尿病患者は、血糖値をモニタするために、頻繁に指および前腕を刺して血液
を得る。モニタリングを頻繁に行うために血液を用いることは苦痛を伴うと共に
、面倒である。新しい、苦痛が軽減された体液のサンプリング方法が検討され、
開示されている。例えば、これらの苦痛のない方法では、血液および間質液など
の体液をサンプリングするために、小さな針、イオン浸透療法、および超音波を
用いる。
2. Description of the Related Art Diabetics frequently puncture their fingers and forearms to obtain blood in order to monitor blood glucose levels. Using blood for frequent monitoring is both painful and tedious. A new, pain-relieved bodily fluid sampling method is being considered,
It is disclosed. For example, these pain-free methods use small needles, iontophoresis, and ultrasound to sample body fluids such as blood and interstitial fluid.

【0005】 超音波を与えることによって皮膚の透過率を高めることが可能であることが示
されている。このような例は、米国特許第4767402号、米国特許第594
7921号、および米国特許第6002961号に開示されている。これらの開
示の全体を参照として援用する。超音波は、キャビテーション(空洞現象)およ
びその生物音響学的効果の作用により脂質二層構造体を壊すために結合媒体を介
して角質層に与えられる。輸送に対するバリアである角質層を破壊することによ
り、皮膚を通した、および皮膚への、および皮膚からのグルコースまたは薬剤な
どの分析物の拡散が高められる。
It has been shown that it is possible to increase the permeability of the skin by applying ultrasound. Examples of such are US Pat. No. 4,767,402, US Pat. No. 594.
7921, and US Pat. No. 6,0029,61. The entire disclosures of these are incorporated by reference. Ultrasound is applied to the stratum corneum via a coupling medium to break the lipid bilayer structure by the action of cavitation and its bioacoustic effects. Disrupting the stratum corneum, which is a barrier to transport, enhances the diffusion of analytes such as glucose or drugs through and into and out of the skin.

【0006】 分析物および体液の輸送は、原動力の作用によって更に高められ得る。これら
の原動力には、とりわけ、ソノフォレティック(sonophoretic)、イオン導入力
、電動力、圧力、真空、電磁気原動力、熱力、磁力、化学原動力、毛管現象、お
よび浸透圧が挙げられる。能動的な力を用いることにより、次の分析のための流
体を得るための手段が提供される。
Transport of analytes and body fluids can be further enhanced by the action of motive forces. These motive forces include sonophoretic, iontophoretic, electric, pressure, vacuum, electromagnetic, thermodynamic, magnetic, chemical, capillarity, and osmotic pressure, among others. The use of active force provides a means to obtain a fluid for subsequent analysis.

【0007】 皮膚を透過性にする前、透過性にしている間、および透過性にした後に原動力
を与えることは、米国特許第5279543号、米国特許第5722397号、
米国特許第5947921号、米国特許第6002961号、および米国特許第
6009343号に開示されている。これらの開示の全体を参照として援用する
。原動力を用いる目的は、分析に用いるために体液およびその内容物を皮膚から
積極的に抽出することである。上記のように、真空、音波便乗力(ソノフォレシ
ス)、および電気浸透力などの能動的力は、角質層を通した対流を形成し得る。
これらの力は、体液を抽出するために用いられ得るが、これらの力が人間の皮膚
に与えられる場合には、特定の制限が課される。例えば、主な制限としては、角
質層をわたって輸送される体液の流れおよび容量である。一般に、角質層の透過
率が高められた領域を横切って流体を輸送するためには、高圧力が必要である。
長期にわたって皮膚を真空状態にすると、表皮が真皮から物理的に分離すること
があり、傷や水ぶくれになる。
Motivating the skin before, during, and after making the skin permeable is described in US Pat. No. 5,279,543, US Pat. No. 5,722,397,
It is disclosed in US Pat. No. 5,947,921, US Pat. No. 6,0029,61, and US Pat. No. 6,093,343. The entire disclosures of these are incorporated by reference. The purpose of the motive force is to actively extract body fluids and their contents from the skin for use in analysis. As mentioned above, active forces such as vacuum, sonophoresis, and electroosmotic forces can form convection through the stratum corneum.
These forces can be used to extract body fluids, but certain limitations are imposed when they are applied to human skin. For example, a major limitation is the flow and volume of body fluids transported across the stratum corneum. High pressures are generally required to transport fluids across the highly permeable regions of the stratum corneum.
Vacuuming the skin for an extended period of time can cause the epidermis to physically separate from the dermis, resulting in scars and blisters.

【0008】 他の制限の例としては、対流を形成するために皮膚に与えられるエネルギーの
量が挙げられる。使用可能な量の体液を抽出する場合、超音波に長時間さらされ
ることで、苦痛および皮膚の損傷が引き起こされ得る。同様に、角質層を通した
体液の電気浸透抽出では、高密度の電流を用いる必要があるため、皮膚が損傷し
得る。上記の抽出方法を人間の皮膚に適用する場合、その使用が制限されること
は明らかである。
[0008] Examples of other limitations include the amount of energy provided to the skin to form convection. Prolonged exposure to ultrasound can cause distress and skin damage when extracting usable quantities of body fluids. Similarly, electroosmotic extraction of body fluids through the stratum corneum requires the use of a high density of electrical current, which can damage the skin. When the above extraction method is applied to human skin, its use is obviously limited.

【0009】 発明の概要 従って、関連技術の上記および他の欠点を克服する体液の非侵襲性のサンプリ
ングおよび分析のためのシステム、方法、およびデバイス(装置)が必要とされ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, there is a need for systems, methods and devices for non-invasive sampling and analysis of body fluids that overcome the above and other shortcomings of the related art.

【0010】 従って、皮膚、口内、および爪などの生物学的膜の透過率を長期にわたって高
める方法、ならびに非侵襲性で実用的な不連続または連続した様式で、血液、間
質液、リンパ液、または他の体液分析物のモニタリングを行うために体液を抽出
するための方法が必要とされる。
Thus, methods for increasing the permeability of biological membranes such as the skin, mouth, and nails over time, as well as blood, interstitial fluid, lymph, in a non-invasive and practical discontinuous or continuous manner. Alternatively, a method for extracting body fluids for monitoring other body fluid analytes is needed.

【0011】 体液の非侵襲性のサンプリングおよび分析の方法が開示される。本発明の一実
施形態によると、方法は、(1)或る透過率レベルを有する生物学的膜の領域を
識別するステップと、(2)生物学的膜の領域の透過率レベルを増加させるステ
ップと、(3)生物学的膜の領域と受け器(receiver)とを接触させるステップ
と、(4)体液を生物学的膜の領域を通して生物学的膜から抽出するステップと
、(5)外部力を与えて体液抽出を向上させるステップと、(6)受け器に体液
を収集するステップと、(7)少なくとも1つの分析物の存在を検出するために
、収集した体液を分析するステップと、(8)体液を分析するステップの結果を
提供するステップとを含む。
A method for non-invasive sampling and analysis of body fluids is disclosed. According to one embodiment of the invention, the method comprises (1) identifying a region of the biological membrane having a certain permeability level, and (2) increasing the permeability level of the region of the biological membrane. A step, (3) contacting a region of the biological membrane with a receiver, (4) extracting body fluid from the biological membrane through the region of the biological membrane, (5) Applying an external force to enhance fluid extraction, (6) collecting fluid in a receiver, and (7) analyzing the fluid collected to detect the presence of at least one analyte. (8) providing the results of the step of analyzing the body fluid.

【0012】 生物学的膜の領域は、線量測定法の制御された超音波を用いて、透過性にされ
る。体液の抽出は、浸透輸送を用いて超音波にさらされる領域において行われる
。体液は、受け器を用いて収集される。受け器は、パッチ、装着可能な貯蔵器、
膜、吸収性細片、ヒドロゲル、またはそれらと等価物の形態で生物学的膜に取り
付けられる。受け器は、血液分析物を示す様々な分析物の存在を検出するために
分析される。分析には、電気化学、生化学、光学、蛍光、吸光度(吸収度)、反
射率、ラマン、磁気、質量分析、赤外(IR)分光学の測定方法、およびそれら
の組み合わせが用いられ得る。受け器はまた、第2の受け器に取り付けられ得る
。第2の受け器における分析物の濃度は、体液内の濃度よりも実質的に低くなる
ように連続的に維持され、体液と第2の受け器との間の化学的濃度駆動力が最大
になるようにされる。これは、化学反応または希釈容量または同様の手段によっ
て成し遂げられる。一実施形態では、受け器および第2の受け器は、異なる原理
(例えば、浸透、希釈など)で作動し得る。他の実施形態では、受け器は、同じ
原理で作動し得る。
The area of the biological membrane is permeabilized using controlled ultrasonic waves of dosimetry. Extraction of body fluids is performed in the area exposed to ultrasound using osmotic transport. Body fluids are collected using a receiver. The receiver is a patch, wearable reservoir,
Attached to biological membranes in the form of membranes, absorbable strips, hydrogels, or equivalents. The receiver is analyzed to detect the presence of various analytes indicative of blood analytes. Electrochemical, biochemical, optical, fluorescence, absorbance (absorbance), reflectance, Raman, magnetism, mass spectrometry, infrared (IR) spectroscopy, and a combination thereof can be used for the analysis. The receiver can also be attached to the second receiver. The analyte concentration in the second receiver is continuously maintained to be substantially lower than the concentration in the body fluid, maximizing the chemical concentration driving force between the body fluid and the second receiver. To be. This is accomplished by chemical reaction or dilution volume or similar means. In one embodiment, the receiver and the second receiver may operate on different principles (eg, osmosis, dilution, etc.). In other embodiments, the receiver may operate on the same principle.

【0013】 体液の非侵襲性のサンプリングおよび分析のためのシステムが開示される。本
発明の一実施形態によると、システムは、超音波の生成を制御するコントローラ
と、超音波を生物学的膜の領域に与える超音波アプリケータと、生物学的膜の領
域と接触し、生物学的膜の領域を通しておよび生物学的膜から体液を受ける受け
器と、受け器と相互作用し、受け器内の体液における少なくとも1つの分析物の
存在を検出するメータ(計器)とを有する。受け器は、膜と、膜内に含まれるヒ
ドロゲル、流体、または液体などの媒体とを含むことができる。
A system for non-invasive sampling and analysis of body fluids is disclosed. According to one embodiment of the invention, the system comprises a controller for controlling the generation of ultrasonic waves, an ultrasonic applicator for applying ultrasonic waves to the area of the biological membrane, and a biological contact for the area of the biological membrane. A receiver for receiving bodily fluid through the region of the biological membrane and from the biological membrane, and a meter that interacts with the receiver and detects the presence of at least one analyte in the bodily fluid within the receiver. The receiver can include a membrane and a medium such as a hydrogel, fluid, or liquid contained within the membrane.

【0014】 体液の非侵襲性のサンプリングおよび分析のための方法が開示される。本発明
の一実施形態によると、方法は、(1)生物学的膜の領域の透過率レベルを高め
るステップと、(2)生物学的膜の領域に受け器を取り付けるステップと、(3
)生物学的膜の領域を通しておよび生物学的膜から分析物を抽出するステップと
、(4)体液を受け器に収集するステップと、(5)体液内の少なくとも1つの
分析物の濃度を判定するステップとを含む。
A method for non-invasive sampling and analysis of body fluids is disclosed. According to one embodiment of the invention, the method comprises: (1) increasing the permeability level of the area of the biological membrane; (2) attaching a receiver to the area of the biological membrane;
) Extracting the analyte through and from the area of the biological membrane, (4) collecting the bodily fluid in a receiver, and (5) determining the concentration of at least one analyte in the bodily fluid. And a step of performing.

【0015】 体液の非侵襲性のサンプリングおよび分析のためのデバイスが開示される。本
発明の一実施形態によると、デバイスは、透過率が高められた生物学的膜の領域
に取り付けられ、生物学的膜の領域を通して生物学的膜から体液を受ける受け器
と、受けた体液内の少なくとも1つの分析物の存在を検出し、その分析物の濃度
を示す装着可能なメータとを有する。受け器は、膜と、膜に含まれるヒドロゲル
、流体、または液体などの媒体とを含む。メータは、プロセッサおよび分析物の
存在を検出するデバイスを有する。検出デバイスは、電気化学検出器、生化学検
出器、蛍光検出器、吸光度(吸収度)検出器、反射率検出器、ラマン検出器、磁
気検出器、質量分析検出器、IR分光測定検出器、およびそれらの組み合わせを
含み得る。
A device for non-invasive sampling and analysis of body fluids is disclosed. According to one embodiment of the present invention, a device is attached to a region of a biological membrane having enhanced permeability, a receiver for receiving body fluid from the biological membrane through the region of the biological membrane, and the received body fluid. A wearable meter for detecting the presence of at least one analyte in the and indicating the concentration of the analyte. The receiver includes a membrane and a medium such as a hydrogel, fluid, or liquid contained in the membrane. The meter has a processor and a device that detects the presence of the analyte. The detection device includes an electrochemical detector, a biochemical detector, a fluorescence detector, an absorbance (absorbance) detector, a reflectance detector, a Raman detector, a magnetic detector, a mass spectrometry detector, an IR spectroscopy detector, And combinations thereof.

【0016】 本発明の一実施形態によると、浸透力は、オン・デマンド様式で、生物学的膜
を通して生物学的膜から体液をサンプリングするために用いられる。溶液、ゲル
、ヒドロゲル、または他の形態の浸透剤(浸透作用物質)は、診断およびモニタ
リング(監視)のために分析物の濃度を判定する必要がある場合にはいつでも、
薄い液体貯蔵器などの受け器を用いて、超音波で処理される生物学的膜に与えら
れる。受け器は、接着剤を用いて生物学的膜に取り付けられる。受け器は、短期
間だけ生物学的膜に取り付けられる。その後、受け器内の溶液は除去され、分析
物の存在を検出するために分析される。一実施形態では、受け器は、パッチの形
態で構成される。受け器は、ヒドロゲルおよび浸透剤を含み得る。受け器は、浸
透剤と化学試薬とを組み合わせて分析物の存在を検出する。試薬(反応物)によ
って、電気化学、生化学、光学、蛍光、吸光度、反射率、ラマン、磁気、質量分
析、赤外線(IR)分光学測定の方法、およびそれらの組み合わせを、受け器上
で行うことが可能になる。
According to one embodiment of the invention, the osmotic force is used to sample body fluid from a biological membrane through the biological membrane in an on-demand manner. Solutions, gels, hydrogels, or other forms of penetrants (osmotic agents) are used whenever the concentration of an analyte needs to be determined for diagnostic and monitoring purposes.
A receiver, such as a thin liquid reservoir, is used to apply the ultrasonically treated biological membrane. The receiver is attached to the biological membrane using an adhesive. The receiver is attached to the biological membrane for a short period of time. The solution in the receiver is then removed and analyzed to detect the presence of the analyte. In one embodiment, the receiver is configured in the form of a patch. The receiver may include a hydrogel and a penetrant. The receiver combines the penetrant and a chemical reagent to detect the presence of the analyte. Depending on the reagent (reactant), electrochemical, biochemistry, optics, fluorescence, absorbance, reflectance, Raman, magnetism, mass spectrometry, infrared (IR) spectroscopy methods, and combinations thereof are performed on the receiver. It will be possible.

【0017】 他の実施形態では、浸透力は、周期的または連続した様式で、生物学的膜から
または生物学的膜を通して体液をサンプリングするために用いられる。溶液状の
浸透剤は、診断およびモニタリングのために分析物の濃度を決定する必要がある
場合に、薄い液体貯蔵器などの薄い受け器を用いて、超音波で処理された生物学
的膜に与えられる。受け器は、接着剤を用いて生物学的膜に取り付けられる。一
実施形態では、受け器は、パッチの形態で構成される。受け器は、浸透剤を含む
ヒドロゲルを含み得る。受け器は、浸透力の強度および持続時間を操作するため
の手段を含み得る。浸透力の強度は、電界力、磁界力、電磁界力、生化学反応、
薬品、モル濃度調節、溶剤調節、pH調節、超音波界力、電気浸透フィールド力
、イオン浸透フィールド力、電気穿孔(エレクトロポレーション)フィールド力
、およびそれらの組み合わせを用いて操作され得る。浸透力の持続時間は、電界
力、磁界力、電磁界力、生化学反応、化学製品(薬品)、モル濃度調節、溶剤調
節、pH調節、超音波フィールド力、電気浸透フィールド力、イオン浸透フィー
ルド力、電気穿孔フィールド力、およびそれらの組み合わせを用いて操作され得
る。受け器は、浸透剤と生化学試薬とを組み合わせて分析物の存在を検出し得る
。試薬によって、電気化学、生化学、光学、蛍光、吸光度、反射率、ラマン、磁
気、質量分析、赤外(IR)分光学測定の方法、およびそれらの組み合わせを受
け器上で行うことが可能になる。受け器はまた、検出のために周期的に除去され
得る。
In another embodiment, the osmotic force is used to sample body fluid from or through a biological membrane in a periodic or continuous manner. Solution penetrants can be applied to sonicated biological membranes using thin receivers, such as thin liquid reservoirs, when analyte concentration needs to be determined for diagnostics and monitoring. Given. The receiver is attached to the biological membrane using an adhesive. In one embodiment, the receiver is configured in the form of a patch. The receiver may include a hydrogel that includes a penetrant. The receiver may include means for manipulating the strength and duration of the osmotic force. The strength of the osmotic force is electric field force, magnetic field force, electromagnetic field force, biochemical reaction,
It can be operated using chemicals, molarity control, solvent control, pH control, ultrasonic field force, electroosmotic field force, ionic permeation field force, electroporation (electroporation) field force, and combinations thereof. The duration of osmotic force is electric field force, magnetic field force, electromagnetic field force, biochemical reaction, chemical product (drug), molar concentration adjustment, solvent adjustment, pH adjustment, ultrasonic field force, electroosmotic field force, ion infiltration field Can be operated using forces, electroporation field forces, and combinations thereof. The receiver may detect the presence of the analyte by combining the penetrant and the biochemical reagent. Reagents enable electrochemistry, biochemistry, optics, fluorescence, absorbance, reflectance, Raman, magnetism, mass spectrometry, infrared (IR) spectroscopy methods, and combinations of these on the receiver Become. The receiver can also be periodically removed for detection.

【0018】 一実施形態では、生物学的膜を浸透力にさらす強度、持続時間、および頻度は
、超音波にさらされた生物学的膜と接触する浸透剤の濃度を、電流を用いて変化
させることによって、操作される。浸透剤は、いくつかの荷電した種に解離し得
る多荷電剤である。これらの帯電(荷電)した種は、電界力を用いて輸送される
。膜は、荷電した種を分離するために用いられる。荷電した種は、電界力が除去
されると自由に拡散および結合する。
In one embodiment, the strength, duration, and frequency of exposing a biological membrane to osmotic forces are varied using electrical current to vary the concentration of osmotic agent in contact with the ultrasonically exposed biological membrane. Is operated. Penetrants are multiply charged agents that can dissociate into several charged species. These charged species are transported using electric field forces. Membranes are used to separate charged species. The charged species are free to diffuse and bind when the field force is removed.

【0019】 一実施形態では、生物学的膜を浸透力にさらす強度、持続時間、および頻度は
、超音波にさらされた生物学的膜と接触する浸透剤の濃度を、活性力を用いて変
化させることによって、操作される。浸透剤は、中性電荷剤であり得る。浸透剤
は、様々なフィールドの力を用いて輸送される。フィールド力(界力)は、選択
された浸透剤の構成および束一的性質に依存する。界力は、生物学的膜表面に向
かっておよび生物学的膜表面から離れるように浸透剤を移動させるのに必要な力
を生成する。浸透剤の移動によって、角質層を通した体液の周期的および連続的
な抽出が調節される。
In one embodiment, the strength, duration, and frequency of exposing a biological membrane to osmotic force is determined by determining the concentration of penetrant in contact with the ultrasonically exposed biological membrane using activating force. It is operated by changing it. The penetrant can be a neutral charge agent. Penetrants are transported using various field forces. The field force depends on the composition and cohesive nature of the penetrant selected. The field force produces the force necessary to move the penetrant towards and away from the biological membrane surface. Penetrant migration regulates the periodic and continuous extraction of body fluids through the stratum corneum.

【0020】 一実施形態では、生物学的膜を浸透力にさらす強度、持続時間、および頻度は
、超音波にさらされた生物学的膜と接触する浸透剤の濃度を変化させることによ
って操作される。溶剤の容量および浸透剤を含むヒドロゲルの容量を操作するこ
とによって、浸透剤の濃度を変化させる。ヒドロゲルの容量は、その容量がゲル
に拡散し得る分子の濃度に敏感なヒドロゲルを構成することによって、変化させ
ることが可能である。1つの例としては、分子グルコースに敏感なように構成さ
れたヒドロゲルが挙げられる。ヒドロゲル容量はまた、その温度を操作すること
によって、およびゲルのpHを変更することによっても変化させることが可能で
ある。
In one embodiment, the strength, duration, and frequency of exposing a biological membrane to osmotic forces are manipulated by varying the concentration of penetrant that contacts the ultrasonically exposed biological membrane. It By manipulating the volume of solvent and the volume of hydrogel containing the penetrant, the concentration of penetrant is varied. The volume of the hydrogel can be varied by making the hydrogel sensitive to the concentration of molecules whose volume can diffuse into the gel. One example is a hydrogel configured to be sensitive to molecular glucose. The hydrogel volume can also be changed by manipulating its temperature and by changing the pH of the gel.

【0021】 浸透率が高められた生物学的膜の領域に取り付けられ、生物学的膜の領域を通
しておよび生物学的膜から体液を受ける受け器が開示される。本発明の一実施形
態によると、受け器は、第1のグリッド、少なくとも1つの薬品を含む媒体層、
上記少なくとも1つの薬品に対する濃度勾配バリアを誘導する膜、対向グリッド
、オキシダーゼ層、検出層、および上記第1のグリッドと上記対向グリッドとの
間に電位差を提供する電圧源を有する。血液、間質液、分析物、およびリンパ液
を含む体液は、生物学的膜からまたは生物学的膜を通して、第1のグリッド、対
向グリッド、およびオキシダーゼ層を介して、検出層へ流れる。
A receiver is disclosed that is attached to a region of a biological membrane with enhanced permeability and receives body fluid through and from the region of the biological membrane. According to one embodiment of the invention, the receiver comprises a first grid, a media layer containing at least one drug,
A membrane that induces a concentration gradient barrier for the at least one drug, an opposing grid, an oxidase layer, a detection layer, and a voltage source that provides a potential difference between the first grid and the opposing grid. Bodily fluids, including blood, interstitial fluid, analytes, and lymph, flow from or through the biological membrane, through the first grid, the opposing grid, and the oxidase layer to the detection layer.

【0022】 本発明の技術的利点は、体液の非侵襲性のサンプリングおよび分析のためのシ
ステム、方法、およびデバイスが開示されることである。本発明の他の技術的利
点は、分析物の濃度が連続的または周期的に測定されることである。
A technical advantage of the present invention is the disclosure of systems, methods and devices for non-invasive sampling and analysis of body fluids. Another technical advantage of the present invention is that the concentration of the analyte is measured continuously or periodically.

【0023】 本発明、本発明の目的および利点を更に完全に理解するために、添付の図面を
参照しながら以下の説明を参照する。 発明の詳細な説明 本発明の好ましい実施形態およびその利点は、図面の図1から図7を参照する
ことによって最良に理解される。同様の参照符号は、様々な図面において同様の
および対応する部分を示すために用いられる。
For a more complete understanding of the present invention, objects and advantages of the present invention, reference is made to the following description with reference to the accompanying drawings. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The preferred embodiments of the present invention and its advantages are best understood by referring to FIGS. 1-7 of the drawings. Like reference numerals are used to indicate like and corresponding parts in the various drawings.

【0024】 本明細書で用いる用語「体液」は、血液、間質液、リンパ液、および/または
分析物を含む。更に、本明細書に用いる用語「生物学的膜」は、組織、粘膜、な
らびに皮膚、口内および爪を含む角質組織を含む。更に、本明細書で用いる用語
「力」は力グラジエント(力勾配)も含む。
The term “body fluid” as used herein includes blood, interstitial fluid, lymph fluid, and / or analytes. In addition, the term "biological membrane" as used herein includes tissues, mucous membranes, and keratinous tissues including skin, mouth and nails. Furthermore, the term "force" as used herein also includes a force gradient.

【0025】 本発明は、人間への応用に関連して記載されているが、獣医学的応用も本発明
の意図および範囲内である。 図1を参照すると、本発明の一実施形態による体液の非侵襲性のサンプリング
および分析のための方法を示すフローチャートが提供される。ステップ102に
おいて、生物学的膜の領域の透過率が高められる。一実施形態では、生物学的膜
の領域は、哺乳類被検体の掌側前腕(volar forearm)に位置する。他の実施形
態では、生物学的膜の領域は、哺乳類被検体の腿に位置する。更に他の実施形態
では、生物学的膜の領域は、腹部に位置する。更に他の実施形態では、生物学的
膜の領域は、背中に位置する。その他の体の位置を用いてもよい。
Although the present invention has been described in the context of human applications, veterinary applications are also within the spirit and scope of the present invention. Referring to FIG. 1, a flow chart is provided that illustrates a method for non-invasive sampling and analysis of body fluids according to one embodiment of the invention. In step 102, the permeability of the area of the biological membrane is increased. In one embodiment, the region of the biological membrane is located on the volar forearm of the mammalian subject. In another embodiment, the region of biological membrane is located on the thigh of a mammalian subject. In yet another embodiment, the area of biological membrane is located in the abdomen. In yet another embodiment, the area of biological membrane is located on the back. Other body positions may be used.

【0026】 一般に、生物学的膜の透過率を高めるために、物理的微小孔を形成すること、
脂質二層構造を物理的に壊すこと、脂質二層構造を化学的に変性させること、角
質層を物理的に壊すこと、および角質層を化学的に変性させることなどの、いく
つかの技術が用いられ得る。微小孔(ミクロポア)の形成またはその破壊は、針
、顕微針、シリコン顕微針、レーザ、吸収染料と組み合わせたレーザ、熱源、超
音波針、超音波トランスデューサ、低温切除、RF切除、光音響切除、およびそ
れらの組み合わせを用いた物理的な侵入によって成し遂げられる。
Generally, forming physical micropores to enhance the permeability of biological membranes,
Several techniques are available, such as physically disrupting the lipid bilayer structure, chemically modifying the lipid bilayer structure, physically destroying the stratum corneum, and chemically modifying the stratum corneum. Can be used. The formation of micropores (micropores) or its destruction can be performed by needles, microneedles, silicon microneedles, lasers, lasers combined with absorbing dyes, heat sources, ultrasonic needles, ultrasonic transducers, cryoablation, RF ablation, photoacoustic ablation, And accomplished by physical intrusion with a combination thereof.

【0027】 好ましい実施形態では、超音波を生物学的膜の領域に与えて、その透過率を高
める。超音波は、一般に、約20kHzより大きい周波数の音として定義される
。治療用超音波は、通常、20kHzから5MHzの間である。近超音波は、通
常、約10kHzから約20kHzである。超音波に加えて、近超音波が本発明
の実施形態で用いられ得ることを理解されたい。
In a preferred embodiment, ultrasound is applied to the area of the biological membrane to increase its permeability. Ultrasound is generally defined as sounds at frequencies above about 20 kHz. The therapeutic ultrasound is typically between 20 kHz and 5 MHz. Near ultrasound is typically about 10 kHz to about 20 kHz. It should be appreciated that in addition to ultrasound, near ultrasound can be used in embodiments of the invention.

【0028】 一般に、超音波または近超音波は、好ましくは、空洞化(キャビテーション)
を引き起こし、生物学的膜の透過率を高めるのに十分な周波数で、生物学的膜の
領域に与えられる。一実施形態では、超音波は、約10kHzから約500kH
zの周波数で与えられる。他の実施形態では、超音波は、約20kHzから約1
50kHzの周波数で与えられる。更に他の実施形態では、超音波は、50kH
zで与えられる。生物学的膜の透過率レベルを高めるために、他の周波数の超音
波を用いてもよい。
In general, ultrasound or near ultrasound is preferably cavitation
Is applied to the region of the biological membrane at a frequency sufficient to cause and increase the permeability of the biological membrane. In one embodiment, the ultrasound is about 10 kHz to about 500 kHz.
given at the frequency of z. In another embodiment, the ultrasound is from about 20 kHz to about 1
Given at a frequency of 50 kHz. In yet another embodiment, the ultrasound is 50 kHz.
given by z. Ultrasound at other frequencies may be used to increase the permeability level of biological membranes.

【0029】 一実施形態では、超音波は、約0から約100ワット/cm2の範囲、好まし
くは、0から約20ワット/cm2の範囲の強度を有する。他の適切な強度は必
要に応じて用いられる。
In one embodiment, the ultrasound has an intensity in the range of about 0 to about 100 watts / cm 2 , preferably 0 to about 20 watts / cm 2 . Other suitable strengths are used as needed.

【0030】 生物学的膜の浸透率を高めるための技術は、コスト(Kost)その他の米国特許
第6190315号に開示されている。この開示の全体を本明細書では参照とし
て援用する。
Techniques for increasing the permeability of biological membranes are disclosed in Kost et al., US Pat. No. 6,190,315. The entire disclosure of this is incorporated herein by reference.

【0031】 ステップ104において、体液は、生物学的膜の領域を通して又は生物学的膜
から抽出される。一実施形態では、浸透力などの外部力が抽出を助ける。一実施
形態では、浸透力は、生物学的膜の透過率が高められる前、その間、およびその
後に制御される。
In step 104, bodily fluid is extracted through or from the area of the biological membrane. In one embodiment, external forces such as osmotic forces aid extraction. In one embodiment, the osmotic force is controlled before, during, and after the permeability of the biological membrane is increased.

【0032】 一実施形態では、浸透力は、浸透剤を生物学的膜の領域に与えることによって
生成される。浸透剤は、元素、分子、巨大分子、化学化合物、またはそれらの組
み合わせの形態であり得る。浸透剤はまた、液体溶剤、ヒドロゲル、ゲル、また
は同様の機能を有する溶剤と組み合わせられ得る。
In one embodiment, the osmotic force is generated by applying an osmotic agent to a region of the biological membrane. Penetrants can be in the form of elements, molecules, macromolecules, chemical compounds, or combinations thereof. Penetrants can also be combined with liquid solvents, hydrogels, gels, or solvents having similar functions.

【0033】 ステップ106では、外部力(external force)の大きさ、強度、および持続
時間は、少なくとも1つの更なる第1のエネルギーおよび/または力によって調
節され得る。一実施形態では、更なる第1のエネルギーおよび/または力は、生
物学的膜を通しておよび生物学的膜から体液を抽出するための浸透剤の動きおよ
び機能を制御および調節するために与えられる。更なる第1のエネルギーおよび
/または力は、熱、温度力、圧力、電動力、機械的振動、超音波、イオン導入、
電磁力、磁力、光熱力、光音響力、およびそれらの組み合わせの形態で提供され
得る。経皮的薬剤配送における電界および超音波の効果は、米国特許第6041
253号に開示されている。この開示の全体を参照として援用する。
In step 106, the magnitude, strength, and duration of the external force may be adjusted by the at least one additional first energy and / or force. In one embodiment, the additional first energy and / or force is provided to control and regulate the movement and function of the osmotic agent for extracting body fluids through and from the biological membrane. The further first energy and / or force is heat, temperature force, pressure, electric force, mechanical vibration, ultrasound, iontophoresis,
It may be provided in the form of electromagnetic forces, magnetic forces, photothermal forces, photoacoustic forces, and combinations thereof. The effects of electric fields and ultrasound on transdermal drug delivery are described in US Pat. No. 6041.
No. 253. The entire disclosure of this disclosure is incorporated by reference.

【0034】 一実施形態では、更なる第1のエネルギーおよび/または力が超音波によって
提供される場合、超音波の周波数は、生物学的膜の透過率を高めるために用いら
れる周波数とは異なる周波数で提供される。一実施形態では、更なる第1のエネ
ルギー/力の超音波の周波数は、透過率を高める超音波の周波数よりも高くてよ
い。
In one embodiment, if the additional first energy and / or force is provided by ultrasound, the frequency of the ultrasound is different from the frequency used to increase the permeability of the biological membrane. Offered in frequency. In one embodiment, the frequency of the additional first energy / force ultrasonic waves may be higher than the frequency of the ultrasonic waves that enhance the transmittance.

【0035】 ステップ108では、体液は受け器に収集される。一実施形態では、受け器は
、パッチ、装着可能な貯蔵器、膜、吸収性ストリップ、ヒドロゲル、または等価
の機能を果たす構造の形態で生物学的膜と接触する。他のタイプおよび構成の受
け器を用いてもよい。
In step 108, body fluid is collected in the receiver. In one embodiment, the receptacle contacts the biological membrane in the form of a patch, wearable reservoir, membrane, absorbent strip, hydrogel, or equivalent functioning structure. Other types and configurations of receivers may be used.

【0036】 一実施形態では、受け器には、 体液中の分析物の濃度よりも実質的に低くなるように連続的に維持される分析物
濃度を有する第2の受け器が設けられ、体液と第2の受け器との間の化学的濃度
駆動力が最大になるようにする。これは、化学反応または希釈容量(volume for
dilution)または同様の手段で成し遂げられる。
In one embodiment, the receiver is provided with a second receiver having an analyte concentration that is continuously maintained to be substantially lower than the concentration of the analyte in the body fluid. The chemical concentration driving force between the second receiver and the second receiver is maximized. This can be a chemical reaction or a volume for dilution.
dilution) or similar means.

【0037】 一実施形態では、第2の外部エネルギー/力は、第1の受け器と第2の受け器
との間に与えられる。一実施形態では、第2の外部エネルギー/力は、第1の外
部エネルギー/力とは異なり得る(例えば、異なるタイプの外部力)。他の実施
形態では、第2の外部エネルギー/力は、第1の外部エネルギー/力と同じであ
り得る(例えば、同じタイプの外部力)。第1および第2の外部エネルギー/力
は、タイプ(形式)、持続時間、および強度が多種におよび、更なる異なるエネ
ルギーおよび/または力を通じて制御され得る。
In one embodiment, the second external energy / force is provided between the first receiver and the second receiver. In one embodiment, the second external energy / force may be different than the first external energy / force (eg, a different type of external force). In other embodiments, the second external energy / force can be the same as the first external energy / force (eg, the same type of external force). The first and second external energies / forces can be of various types, durations, and intensities and can be controlled through further different energies and / or forces.

【0038】 ステップ110では、収集された体液が分析される。一実施形態では、分析に
は、電気化学、生化学、光学、蛍光、吸光度、反射率、ラマン、磁気、質量分析
、赤外(IR)分光学の測定方法、およびそれらの組み合わせなどの適切な方法
の使用が含まれ得る。
At step 110, the collected body fluid is analyzed. In one embodiment, the analysis is suitable for electrochemistry, biochemistry, optics, fluorescence, absorbance, reflectance, Raman, magnetism, mass spectrometry, infrared (IR) spectroscopy measurement methods, and combinations thereof. Use of the method can be included.

【0039】 一実施形態では、多数の分析物は、同時に、または平行して、または連続して
分析される。これらの多数の分析からの結果は、例えば、分析および測定の正確
さもしくは精度またはその両方を向上させるために、アルゴリズムと組み合わせ
て用いられ得る。
In one embodiment, multiple analytes are analyzed simultaneously, in parallel, or sequentially. The results from these multiple analyzes can be used in combination with algorithms, for example, to improve the accuracy and / or precision of the analysis and measurement.

【0040】 一実施形態では、受け器は、収集した体液を分析するために、生物学的膜との
接触を外される。他の実施形態では、受け器は、収集した体液を分析している間
、生物学的膜と接触したまま維持される。
In one embodiment, the receiver is removed from contact with the biological membrane to analyze the collected bodily fluid. In other embodiments, the receiver is kept in contact with the biological membrane during the analysis of the collected body fluid.

【0041】 図2を参照すると、本発明の一実施形態による、生物学的膜の透過率を高める
ために生物学的膜に超音波を制御して与えるデバイスが示されている。デバイス
200はコントローラ202を有し、コントローラ202は、ケーブルなどの任
意の適切な手段によって超音波アプリケータ204とインターフェースする。コ
ントローラ202は、生物学的膜の領域に対する超音波の適用を制御する。一実
施形態では、約0から約20ワット/cm2の範囲の強度を有する超音波または
近超音波が、コントローラ202および超音波アプリケータ204によって生成
される。一実施形態では、超音波は、約20kHzから約150kHzの周波数
を有する。他の実施形態では、超音波は、50kHzの周波数を有する。他の超
音波周波数も用いることができる。
Referring to FIG. 2, there is shown a device for the controlled application of ultrasonic waves to a biological membrane to enhance the permeability of the biological membrane, according to one embodiment of the present invention. The device 200 has a controller 202, which interfaces with the ultrasonic applicator 204 by any suitable means such as a cable. The controller 202 controls the application of ultrasound to the area of the biological membrane. In one embodiment, ultrasound or near ultrasound having an intensity in the range of about 0 to about 20 watts / cm 2 is generated by controller 202 and ultrasound applicator 204. In one embodiment, the ultrasound waves have a frequency of about 20 kHz to about 150 kHz. In another embodiment, the ultrasound has a frequency of 50 kHz. Other ultrasonic frequencies can also be used.

【0042】 更に、コントローラ202は、必要に応じて情報をユーザに伝えるために、L
CDまたはLEDディスプレイなどのようなディスプレイを含み得る。コントロ
ーラ202はまた、当該技術分野で知られたユーザ・インターフェースを含み得
る。
In addition, the controller 202 uses the L
It may include a display such as a CD or LED display and the like. Controller 202 may also include user interfaces known in the art.

【0043】 超音波アプリケータ204には、超音波結合溶液208を含むカートリッジ2
06が設けられる。カートリッジ206は、超音波結合溶液208をカプセル化
したプラスチックなどの任意の材料で形成され得る。適切な超音波結合溶液20
8としては、限定はされないが、水、塩水、エタノールおよびイソプロパノール
を含むアルコール類(水溶液中に10から100%の濃度範囲)、トリトンX−
100、SLS、またはSDSなどの界面活性剤(好ましくは、水溶液中に0.
001%ないし10%の間の濃度範囲)、DMSO(好ましくは、水溶液中に1
0%ないし100%の間の濃度範囲)、リノール酸などの脂肪酸(好ましくは、
エタノール−水(50:50)混合物中に0.1%ないし2%の間の濃度範囲)
、アゾン(好ましくは、エタノール−水(50:50)混合物中に0.1%ない
し10%の間の濃度範囲)、好ましくは水溶液中に0.1%ないし50%の間の
濃度範囲のポリエチレン・グリコール、好ましくは水溶液中に0.1ないし10
0mg/mlの間の濃度範囲のヒスタミン、好ましくは1ないし100mMの間
の濃度範囲のEDTA、好ましくは1ないし100mMの間の濃度範囲の水酸化
ナトリウム、オクチル硫酸ナトリウム、N−ラウロイルサルコシン、オクチルト
リメチル臭化アンモニウム、ドデシルトリメチル臭化アンモニウム、テトラデシ
ルトリメチル臭化アンモニウム、ヘキサデシルトリメチル臭化アンモニウム、塩
化ドデシルピリジニウム水和物、SPAN20、BRIJ30、グリコール酸エ
トキシレート4−t−ブチル・フェニル・エーテル、IGEPAL CO−21
0、およびそれらの組み合わせなどの任意の材料が含まれ得る。
The ultrasonic applicator 204 includes a cartridge 2 containing an ultrasonic bonding solution 208.
06 is provided. The cartridge 206 may be formed of any material such as plastic that encapsulates the ultrasonic bonding solution 208. Suitable ultrasonic bonding solution 20
8 include, but are not limited to, water, brine, alcohols including ethanol and isopropanol (concentration range of 10 to 100% in aqueous solution), Triton X-
A surfactant such as 100, SLS, or SDS (preferably 0.
Concentration range between 001% and 10%), DMSO (preferably 1 in aqueous solution)
A concentration range between 0% and 100%), fatty acids such as linoleic acid (preferably,
Concentration range between 0.1% and 2% in ethanol-water (50:50) mixture)
Azone (preferably a concentration range between 0.1% and 10% in an ethanol-water (50:50) mixture), preferably polyethylene in a concentration range between 0.1% and 50% in an aqueous solution. Glycol, preferably 0.1 to 10 in aqueous solution
Histamine in a concentration range between 0 mg / ml, preferably EDTA in a concentration range between 1 and 100 mM, preferably sodium hydroxide, sodium octyl sulfate, N-lauroyl sarcosine, octyl trimethyl in a concentration range between 1 and 100 mM. Ammonium bromide, dodecyl trimethyl ammonium bromide, tetradecyl trimethyl ammonium bromide, hexadecyl trimethyl ammonium bromide, dodecyl pyridinium chloride hydrate, SPAN20, BRIJ30, glycolic acid ethoxylate 4-t-butyl phenyl ether, IGEPAL CO-21
Any material may be included such as 0, and combinations thereof.

【0044】 一実施形態では、結合媒体はまた、化学エンハンサを含む。毛管透過率エンハ
ンサ、例えば、ヒスタミン、を結合媒体に加えることによって、輸送が向上する
。結合媒体中のヒスタミンの濃度は、0.1ないし100mg/mlの間の範囲
である。これらの作用物質は、超音波を印加している間に生物学的膜をわたって
送達され、局部流体圧力を増加させる局部浮腫を引き起こし、生物学的膜を通し
た分析物の輸送を高める。更に、浮腫による遊離流体の発生によって、空洞化が
局部的に誘導され、生物学的膜を通しての分析物の輸送が高められる。
In one embodiment, the binding medium also includes a chemical enhancer. Transport is enhanced by adding a capillary permeability enhancer, such as histamine, to the binding medium. The concentration of histamine in the binding medium ranges between 0.1 and 100 mg / ml. These agents are delivered across the biological membrane during the application of ultrasound, causing local edema which increases local fluid pressure and enhances transport of analytes through the biological membrane. In addition, the generation of free fluid by edema locally induces cavitation and enhances transport of analytes through biological membranes.

【0045】 一実施形態では、カートリッジ206は、超音波アプリケータ204に挿入さ
れると穴をあけられ、超音波結合溶液208はチャンバ(図示せず)に転送され
る。
In one embodiment, the cartridge 206 is pierced when inserted into the ultrasonic applicator 204 and the ultrasonic binding solution 208 is transferred to the chamber (not shown).

【0046】 ターゲット・リング210などのターゲット識別デバイスは、透過率が高めら
れる生物学的膜の領域に取り付けられる。ターゲット・リング210は、経皮接
着剤(図示せず)によって生物学的膜の領域に取り付けられる。一実施形態では
、ターゲット・リング210は、経皮接着剤を予め適用され、それぞれの使用後
に処理される。他の実施形態では、ターゲット・リング210は再利用可能であ
る。
A target identification device, such as target ring 210, is attached to the area of the biological membrane where the permeability is enhanced. The target ring 210 is attached to the area of the biological membrane by a transdermal adhesive (not shown). In one embodiment, the target ring 210 is pre-applied with a transdermal adhesive and treated after each use. In other embodiments, target ring 210 is reusable.

【0047】 ターゲット・リング210は、プラスチック、セラミック、ゴム、発泡材など
を含む任意の適切な材料で形成される。一般に、ターゲット・リング210は、
透過率を高めて体液を抽出するための生物学的膜の領域を識別する。一実施形態
では、ターゲット・リング210は、生物学的膜の透過率が高められた後に、受
け器214を生物学的膜と接触したまま保持するために用いられる。
The target ring 210 is formed of any suitable material including plastic, ceramic, rubber, foam and the like. In general, the target ring 210 is
Identify areas of the biological membrane to enhance permeability and extract body fluids. In one embodiment, the target ring 210 is used to hold the receptacle 214 in contact with the biological membrane after the permeability of the biological membrane has been increased.

【0048】 一実施形態では、ターゲット・リング210は、「Method and Apparatus for
Enhancement of Transdermal Transport」という名称のPCT国際特許出願第P
CT/US99/30067号において開示されているように、生物学的膜の透
過率レベルをモニタするために用いられる。この開示の全体を参照として援用す
る。このような実施形態では、ターゲット・リング210は、超音波アプリケー
タ204とインターフェースする。
In one embodiment, the target ring 210 includes a “Method and Apparatus for
PCT International Patent Application No. P entitled "Enhancement of Transdermal Transport"
Used to monitor the permeability level of biological membranes as disclosed in CT / US99 / 30067. The entire disclosure of this disclosure is incorporated by reference. In such an embodiment, target ring 210 interfaces with ultrasonic applicator 204.

【0049】 超音波アプリケータ204は、ターゲット・リング210に適用され、活性化
されて、超音波結合溶液208を生物学的膜にさらす。コントローラ202は、
超音波アプリケータ204を制御し、超音波結合溶液208を通して超音波を伝
達する。超音波にさらされている間、コントローラ202は、生物学的膜の透過
率の変化を監視し、この情報をユーザに表示する。
The ultrasonic applicator 204 is applied to the target ring 210 and activated to expose the ultrasonic binding solution 208 to the biological membrane. The controller 202
The ultrasonic applicator 204 is controlled to transmit ultrasonic waves through the ultrasonic coupling solution 208. During exposure to ultrasound, controller 202 monitors changes in the permeability of biological membranes and displays this information to the user.

【0050】 コントローラ202は、生物学的膜の透過率が所定のレベルに到達すると、超
音波の適用を中止または停止する。この透過率のレベルは予めプログラムされる
か、または超音波が与えられている間にリアルタイムで決定される。固体間で生
物学的膜が相違するために、各固体に対しての所定のレベルの透過率がプログラ
ムされる。
The controller 202 stops or stops the application of ultrasound when the biological membrane permeability reaches a predetermined level. This level of transmission is pre-programmed or determined in real time while the ultrasound is being applied. Due to the differences in biological membranes between solids, a certain level of permeability for each solid is programmed.

【0051】 透過率が所定のレベルに到達した後、超音波結合溶液208は、チャンバ(図
示せず)からカートリッジ206に排出され、破棄される。他の実施形態では、
超音波結合溶液208は、超音波アプリケータ204内の保持領域(図示せず)
に排出され、後に破棄される。次に、超音波アプリケータ204は、ターゲット
・リング210から外される。
After the transmittance reaches a predetermined level, the ultrasonic coupling solution 208 is discharged from the chamber (not shown) to the cartridge 206 and discarded. In other embodiments,
The ultrasonic bonding solution 208 is held in a holding area (not shown) within the ultrasonic applicator 204.
It will be discharged to and discarded later. The ultrasonic applicator 204 is then removed from the target ring 210.

【0052】 図3を参照すると、本発明の一実施形態による、体液を分析するためのデバイ
スが提供される。受け器214は、ターゲット・リング210に配置され、生物
学的膜を通しておよび/または生物学的膜から体液の不連続またはオンデマンド
の抽出を行い得る。受け器214は、浸透剤を組み入れたヒドロゲル層などの媒
体を含み得る。一実施形態では、ヒドロゲルは、リン酸緩衝塩水(PBS(phos
phate buffered saline))を含むように調製され、塩水は、約0.01Mから
約10Mの濃度範囲を有する塩化ナトリウムである。ヒドロゲルは、pH7で緩
衝される。他の浸透剤もまた、塩化ナトリウムの代わりにまたは塩化ナトリウム
に加えて用いられる。好ましくは、これらの浸透剤は、刺激がなく、着色がなく
、非免疫性である。このような浸透剤の例としては、とりわけ、乳酸塩および硫
酸マグネシウムが挙げられる。
Referring to FIG. 3, a device for analyzing bodily fluids is provided according to one embodiment of the present invention. The receiver 214 is disposed on the target ring 210 and may provide discontinuous or on-demand extraction of bodily fluids through and / or from the biological membrane. The receiver 214 may include a medium such as a hydrogel layer that incorporates a penetrant. In one embodiment, the hydrogel is phosphate buffered saline (PBS (phos
Phate buffered saline)) and the saline is sodium chloride having a concentration range of about 0.01M to about 10M. The hydrogel is buffered at pH 7. Other penetrants may also be used in place of or in addition to sodium chloride. Preferably, these penetrants are non-irritating, non-staining and non-immunogenic. Examples of such penetrants include lactate and magnesium sulfate, among others.

【0053】 他の実施形態では、受け器214は、半透過性膜内に含まれる水または緩衝液
などの流体または液体媒体を含む。受け器214はまた、発泡材などの海綿状の
材料を含み得る。
In other embodiments, the receiver 214 comprises a fluid or liquid medium such as water or a buffer contained within the semipermeable membrane. The receiver 214 may also include a spongy material such as foam.

【0054】 受け器214は、生物学的膜に適用され、超音波にさらされた生物学的膜と接
触する。一実施形態では、受け器214は、検出するのに十分な量の体液を収集
するのに十分な期間、生物学的膜に接触される。他の実施形態では、受け器21
4は、所定量の体液を収集するのに十分な期間、生物学的膜に接触される。更に
他の実施形態では、受け器214は、所定の時間、生物学的膜に接触される。一
実施形態では、受け器214と生物学的膜との接触は、15分以下である。他の
実施形態では、受け器214と生物学的膜との接触は、5分以下である。更に他
の実施形態では、受け器214と生物学的膜との接触は、2分以下である。接触
の実際の持続時間は、分析に用いられる検出方法の感度に依存する。
The receiver 214 is applied to the biological membrane and contacts the ultrasonically exposed biological membrane. In one embodiment, the receiver 214 is contacted with the biological membrane for a period of time sufficient to collect a sufficient amount of bodily fluid to be detected. In another embodiment, the receiver 21
The 4 is contacted with the biological membrane for a period of time sufficient to collect a predetermined amount of body fluid. In yet another embodiment, the receiver 214 is contacted with the biological membrane for a period of time. In one embodiment, the contact between the receiver 214 and the biological membrane is 15 minutes or less. In other embodiments, the contact between the receiver 214 and the biological membrane is less than 5 minutes. In yet another embodiment, the contact between the receiver 214 and the biological membrane is less than 2 minutes. The actual duration of contact depends on the sensitivity of the detection method used in the analysis.

【0055】 一実施形態では、受け器214の媒体は、生物学的膜からまたは生物学的膜を
通して抽出された体液中の特定の分析物の存在を検出するために、少なくとも1
つの試薬(図示せず)を含み得る。一実施形態では、受け器214のヒドロゲル
層は試薬を含み、試薬はイオン手段および/または共有結合手段によってヒドロ
ゲルに付着されるか、またはゲル捕捉によって不動にされる。試薬はまた、ヒド
ロゲルに隣接した層として配置され、ヒドロゲルへと抽出された体液からの分析
物は、拡散して反応し、副産物を生成することができる。次に、副産物は、電気
化学、生化学、光学、蛍光、吸光度、反射率、ラマン、磁気、質量分析、IR分
光学の測定方法、およびそれらの組み合わせを用いて検出され得る。
In one embodiment, the medium of the receiver 214 is at least 1 to detect the presence of a particular analyte in body fluid extracted from or through the biological membrane.
One reagent (not shown) may be included. In one embodiment, the hydrogel layer of the receiver 214 comprises a reagent, which is attached to the hydrogel by ionic and / or covalent means or immobilized by gel entrapment. The reagents are also arranged as a layer adjacent to the hydrogel, and the analyte from the body fluid extracted into the hydrogel can diffuse and react to produce a by-product. The by-products can then be detected using electrochemical, biochemical, optical, fluorescent, absorbance, reflectance, Raman, magnetic, mass spectrometry, IR spectroscopy measurement methods, and combinations thereof.

【0056】 検出方法は、メータ212によって成し遂げられる。メータ212は、プロセ
ッサ(図示せず)およびLCDディスプレイなどのディスプレイを含み得る。他
の適切なディスプレイも提供され得る。
The detection method is accomplished by the meter 212. Meter 212 may include a processor (not shown) and a display such as an LCD display. Other suitable displays may also be provided.

【0057】 一実施形態では、メータ212は、情報をコンピュータなどの外部デバイスに
ダウンロードさせるインターフェースを提供する。このようなインターフェース
は、インターフェース・ケーブルの接続を可能にするものか、または無線インタ
ーフェースであり得る。
In one embodiment, the meter 212 provides an interface that allows information to be downloaded to an external device such as a computer. Such an interface may be one that allows the connection of an interface cable or may be a wireless interface.

【0058】 メータ212は、グルコース・オキシダーゼを受け器214の媒体に導入(in
corporate)することによって体液グルコース濃度を判定するように構成され得
る。一実施形態では、抽出された体液からのグルコースは、グルコース・オキシ
ダーゼと反応し、過酸化水素を生成する。過酸化水素は、受け器214に導入さ
れた電極の表面における過酸化水素の酸化によって検出される。過酸化水素の酸
化は、電子を電極表面に転送し、それが、メータ212に導入されるポテンシオ
スタットを用いて計量され得る電流の流れを生成する。過酸化水素の濃度に比例
するグルコース濃度が計算され、その結果は、ディスプレイを介してユーザに報
告される。当業者に既知の電極および試薬の様々な構成が、グルコースおよび他
の分析物の検出および分析を行うために導入され得る。
The meter 212 introduces glucose oxidase into the medium of the receiver 214 (in
corporate body) to determine the body fluid glucose concentration. In one embodiment, glucose from the extracted body fluid reacts with glucose oxidase to produce hydrogen peroxide. Hydrogen peroxide is detected by the oxidation of hydrogen peroxide on the surface of the electrode introduced into the receiver 214. Oxidation of hydrogen peroxide transfers electrons to the electrode surface, which produces a current flow that can be metered using a potentiostat introduced into meter 212. A glucose concentration proportional to the concentration of hydrogen peroxide is calculated and the result is reported to the user via the display. Various configurations of electrodes and reagents known to those skilled in the art can be introduced to perform the detection and analysis of glucose and other analytes.

【0059】 メータ212はまた、体液濃度が変動することが予想されるグルコースなどの
分析物、および体液濃度が、数分、数時間、または数日にわたって比較的安定し
たままであることが予想されるクレアチニンまたはカルシウムなどの分析物の濃
度を同時に測定するようにも構成され得る。変動する及び安定した分析物の相対
的な濃度を考慮するアルゴリズムによって判定される分析物濃度が、ディスプレ
イを介してユーザに報告される。
The meter 212 is also expected to have analytes, such as glucose, that are expected to fluctuate in body fluid concentration, and body fluid concentrations to remain relatively stable over minutes, hours, or days. It can also be configured to simultaneously measure the concentration of an analyte such as creatinine or calcium. Analyte concentrations determined by an algorithm that considers relative concentrations of varying and stable analytes are reported to the user via a display.

【0060】 他の実施形態では、メータ212は、同時に、または平行して、または連続し
て多数の分析物を分析し得る。これらの多数の分析からの結果は、例えば、分析
および測定の正確さもしくは精度またはその両方を向上させるためにアルゴリズ
ムと組み合わせて用いられる。
In other embodiments, the meter 212 may analyze multiple analytes simultaneously, in parallel, or in series. The results from these multiple analyzes are used, for example, in combination with algorithms to improve the accuracy and / or precision of the analyzes and measurements.

【0061】 受け器214は、抽出および測定ステップの後に破棄される。他の実施形態で
は、受け器214は、再利用される。一実施形態では、受け器214は、再利用
される前に、洗浄、殺菌等をされる。当業者に既知の電極および試薬の様々な構
成を、グルコースおよび他の分析物を検出および分析するために導入することが
できる。
The receiver 214 is discarded after the extraction and measurement steps. In other embodiments, the receiver 214 is reused. In one embodiment, the receiver 214 is cleaned, sterilized, etc. before being reused. Various configurations of electrodes and reagents known to those skilled in the art can be introduced to detect and analyze glucose and other analytes.

【0062】 図4を参照すると、本発明の他の実施形態による、分析物の濃度を推定するた
めの体液の連続した抽出および分析のためのデバイスが提供される。図に示され
るように、前腕、腹部、または腿における生物学的膜の部位が、超音波にさらさ
れる。背中の部位などの他の生物学的膜の部位も使用することができる。受け器
214に類似であってもよい受け器402は、超音波にさらされた生物学的膜の
部位と接触し、体液の連続した抽出を行う。一実施形態では、受け器402は、
塩化ナトリウムなどの浸透剤を導入し得るヒドロゲル層などの媒体を含み得る。
ヒドロゲルは、リン酸緩衝塩水(PBS)を含むように調製され、塩水は、0.
01Mから10Mの濃度範囲を有する塩化ナトリウムである。ヒドロゲルは、p
H7で緩衝される。
Referring to FIG. 4, in accordance with another embodiment of the present invention, there is provided a device for continuous extraction and analysis of body fluids for estimating analyte concentration. As shown, the site of the biological membrane on the forearm, abdomen, or thigh is exposed to ultrasound. Other biological membrane sites such as the back site can also be used. The receiver 402, which may be similar to the receiver 214, contacts the portion of the biological membrane that has been exposed to ultrasound and provides for continuous extraction of body fluids. In one embodiment, the receiver 402 is
It may include a medium such as a hydrogel layer into which a penetrant such as sodium chloride may be incorporated.
The hydrogel was prepared to include phosphate buffered saline (PBS), the saline solution at 0.
Sodium chloride having a concentration range of 01M to 10M. Hydrogel is p
Buffered with H7.

【0063】 他の浸透剤を、塩化ナトリウムの代わりにまたは塩化ナトリウムに加えて用い
ることもできる。これらの浸透剤は、好ましくは、刺激がなく、着色がなく、お
よび非免疫性である。これらの他の浸透剤の例としては、とりわけ、乳酸塩およ
び硫酸マグネシウムが挙げられる。受け器402は、超音波にさらされた生物学
的膜と接触するように適用される。一実施形態では、この接触の持続時間は、1
2ないし24時間、またはそれ以上であり得る。他の実施形態では、実質的によ
り短い持続時間および実質的により長い持続時間を含む他の接触持続時間も、必
要に応じて用いることができる。
Other penetrants can be used in place of or in addition to sodium chloride. These penetrants are preferably non-irritating, non-staining and non-immunogenic. Examples of these other penetrants include lactate and magnesium sulfate, among others. The receptacle 402 is adapted to contact the ultrasonically exposed biological membrane. In one embodiment, the duration of this contact is 1
It can be 2 to 24 hours, or longer. In other embodiments, other contact durations, including substantially shorter durations and substantially longer durations, can be used as desired.

【0064】 他の実施形態では、受け器402は、半浸透性膜内に含まれる水もしくは緩衝
液などの流体または液体媒体を含み得る。受け器402はまた、発砲材などの海
綿状の材料を含み得る。
In other embodiments, the receptacle 402 may include a fluid or liquid medium such as water or a buffer contained within the semipermeable membrane. The receiver 402 may also include a spongy material such as foam.

【0065】 一実施形態では、受け器402の媒体は、生物学的膜を通しておよび生物学的
膜から抽出された体液中の分析物の存在を検出する少なくとも1つの試薬(図示
せず)を含む。一実施形態では、受け器402のヒドロゲル層は、イオンおよび
共有結合手段によってヒドロゲルに付着されるか、またはゲル捕捉によって不動
にされる試薬を含む。試薬はまた、ヒドロゲルの隣接層として配置され、ヒドロ
ゲルへと抽出された体液からの分析物は、それへ拡散および反応して副産物を生
成する。副産物は、電気化学、生化学、光学、蛍光、吸光度、反射率、ラマン、
磁気、質量分析、IR分光学の測定方法、およびそれらの組み合わせを用いて検
出され得る。
In one embodiment, the medium of the receiver 402 includes at least one reagent (not shown) that detects the presence of the analyte through the biological membrane and in the body fluid extracted from the biological membrane. . In one embodiment, the hydrogel layer of the receiver 402 comprises reagents attached to the hydrogel by ionic and covalent means, or immobilized by gel entrapment. The reagent is also arranged as an adjacent layer of the hydrogel, and the analyte from the body fluid extracted into the hydrogel diffuses and reacts therewith to produce a by-product. By-products include electrochemistry, biochemistry, optics, fluorescence, absorbance, reflectance, Raman,
It can be detected using magnetic, mass spectrometry, IR spectroscopy measurement methods, and combinations thereof.

【0066】 検出方法および結果は、上記のメータ212と機能が同様であり得るメータ4
04によって行われ、ユーザに提示される。一実施形態では、メータ404は装
着可能である。例えば、図示するように、メータ404は、腕時計を装着するの
と同様に装着され得る。また、メータ404は、ベルト上、ポケット内等にも装
着され得る。
The detection method and result may be similar in function to the meter 212 described above.
04 and is presented to the user. In one embodiment, the meter 404 is wearable. For example, as shown, the meter 404 can be worn similar to wearing a wristwatch. The meter 404 can also be mounted on the belt, in a pocket, etc.

【0067】 メータ404は、パワー(電力)および電子機器を導入し、体液の周期的な抽
出を制御し、分析物を検出し、分析物の濃度を連続して提示することができる。
メータ404は、センサ信号を得るために電子機器およびソフトウェアを含み、
信号処理を行い、分析情報および傾向情報を格納することができる。
The meter 404 can introduce power and electronics, control periodic extraction of bodily fluids, detect analytes, and continuously present analyte concentrations.
Meter 404 includes electronics and software to obtain sensor signals,
Signal processing can be performed and analytical and trend information can be stored.

【0068】 一実施形態では、メータ404は、コンピュータなどの外部デバイスへ情報を
ダウンロードさせるインターフェースを提供する。このようなインターフェース
は、インターフェース・ケーブルの接続を可能にするか、または無線インターフ
ェースである。
In one embodiment, meter 404 provides an interface for downloading information to an external device such as a computer. Such an interface allows connection of an interface cable or is a wireless interface.

【0069】 メータ404は、グルコース・オキシダーゼを媒体に導入することによって体
液グルコース濃度を判定するように構成される。一実施形態では、抽出された体
液からのグルコースは、グルコース・オキシダーゼと反応し、過酸化水素を生成
する。過酸化水素は、受け器402に導入された電極の表面における過酸化水素
の酸化によって検出される。過酸化水素の酸化は電極表面に電子を運び、それが
、メータ404に導入されるポテンシオスタットを用いて計量され得る電流の流
れを生成する。過酸化水素の濃度に比例するグルコース濃度は計算され、その結
果は、ディスプレイを介してユーザに報告される。当業者に既知の電極および試
薬の様々な構成を、グルコースおよび他の分析物の検出および分析を行うために
導入することができる。
Meter 404 is configured to determine body fluid glucose concentration by introducing glucose oxidase into the medium. In one embodiment, glucose from the extracted body fluid reacts with glucose oxidase to produce hydrogen peroxide. Hydrogen peroxide is detected by the oxidation of hydrogen peroxide on the surface of the electrodes introduced into the receiver 402. Oxidation of hydrogen peroxide carries electrons to the electrode surface, which produces a current flow that can be metered using a potentiostat introduced into meter 404. The glucose concentration, which is proportional to the concentration of hydrogen peroxide, is calculated and the result is reported to the user via the display. Various configurations of electrodes and reagents known to those of skill in the art can be introduced to detect and analyze glucose and other analytes.

【0070】 一実施形態では、メータ404はまた、グルコースのような、体液濃度が変動
することが予想される分析物、およびクレアチニンまたはカルシウムなどのよう
な、体液濃度が、数分、数時間または数日にわたって比較的安定したままである
ことが予想される分析物の濃度を同時に測定するようにも構成できる。変動する
およびより安定した分析物の相対的な濃度を考慮するアルゴリズムによって判定
され得る分析物濃度を、ディスプレイを介してユーザに報告することができる。
[0070] In one embodiment, the meter 404 also provides an analyte, such as glucose, which is expected to have varying fluid concentrations, and a fluid concentration, such as creatinine or calcium, that is minutes, hours or It can also be configured to simultaneously measure the concentration of analyte that is expected to remain relatively stable over several days. Analyte concentrations that can be determined by an algorithm that considers relative concentrations of analytes that are variable and more stable can be reported to the user via a display.

【0071】 他の実施形態では、メータ404は、同時に、または平行して、または連続し
て、多数の分析物を分析することができる。これらの多数の分析からの結果は、
例えば、分析および測定の正確度もしくは精度またはその両方を向上させるため
に、アルゴリズムと組み合わせて用いることができる。
In other embodiments, the meter 404 can analyze multiple analytes simultaneously, in parallel, or in series. The results from these numerous analyzes are
For example, it can be used in combination with an algorithm to improve the accuracy and / or precision of analysis and measurement.

【0072】 他の実施形態では、受け器402は、メータ404によって分析のために生物
学的膜との接触を外される。受け器402は、このような分析の後に、生物学的
膜と接触される。
In another embodiment, the receiver 402 is removed from contact with the biological membrane for analysis by the meter 404. The receptacle 402 is contacted with the biological membrane after such analysis.

【0073】 メータ404は、周期的にまたは連続して分析物の読み取り値をユーザに提供
する。例えば、一実施形態では、分析物グルコースの連続的監視において、グル
コース濃度が、30分毎に、より好ましくは15分毎に、最も好ましくは5分毎
に、または更に頻繁に、ユーザに表示され得る。他の実施形態では、グルコース
濃度は、連続して表示され得る。周期は、分析物検出の感度および方法に依存す
る。連続的グルコース監視(モニタリング)では、一実施形態において、グルコ
ースの検出は、受け器402に導入された電極および試薬を用いた電気化学方法
で行われ、検出および分析はメータ404によって行われる。測定期間の間、体
液の浸透抽出は、受け器402のヒドロゲル層によって連続して行われる。体液
は、受け器402のヒドロゲルにおいて蓄積する。体液のグルコースは、拡散し
てグルコース・オキシダーゼと反応し、過酸化水素に変換される。過酸化水素は
、基準電極に対して動作電極を保つことによって消費される。休止期間の間、過
酸化水素は蓄積し、測定期間の前に消費または破壊される。蓄積された過酸化水
素を迅速に消費するような大きさの動作電位を与えることができる。
The meter 404 provides the user with analyte readings periodically or continuously. For example, in one embodiment, in continuous monitoring of analyte glucose, glucose concentration is displayed to the user every 30 minutes, more preferably every 15 minutes, most preferably every 5 minutes, or even more frequently. obtain. In other embodiments, glucose concentration may be displayed continuously. The cycle depends on the sensitivity and method of analyte detection. In continuous glucose monitoring, in one embodiment, glucose detection is performed electrochemically with electrodes and reagents introduced into receiver 402 and detection and analysis is performed by meter 404. During the measurement period, the osmotic extraction of body fluid is continuously performed by the hydrogel layer of the receiver 402. Body fluid accumulates in the hydrogel of receiver 402. Glucose in body fluid diffuses, reacts with glucose oxidase, and is converted into hydrogen peroxide. Hydrogen peroxide is consumed by keeping the working electrode against the reference electrode. During the rest period, hydrogen peroxide accumulates and is consumed or destroyed before the measurement period. An operating potential large enough to quickly consume the accumulated hydrogen peroxide can be provided.

【0074】 図5を参照すると、本発明の他の実施形態による、体液の周期的な浸透抽出を
行うことによる分析物の定期的な監視のためのアプローチが示されている。浸透
抽出の強度および頻度は、多荷電種(multiple charged species)に解離する浸
透剤を用いて操作され、電位は、電荷の濃度を生物学的膜の表面550の方へお
よび生物学的膜の表面550から移動させるために用いられる。受け器500は
、グリッド、メッシュまたはスクリーン504、ヒドロゲル層であり得る媒体5
06、膜508、対向グリッド、メッシュまたはスクリーン510、オキシダー
ゼ層512、および検出層514を含む。グリッド504および対向グリッド5
10は、電圧源516に接続される。膜508は半浸透性膜であり、媒体506
に含まれる浸透剤に対する濃度勾配バリアを誘導するために用いられる。好まし
い浸透剤は、負および正の種または対イオンを含み得る。超音波にさらされた生
物学的膜の角質層に隣接した境界において荷電種(charged species)の濃度を
操作することによって、体液の周期的な抽出を行うことができる。
Referring to FIG. 5, an approach for periodic monitoring of analytes by performing periodic osmotic extraction of body fluids is shown, according to another embodiment of the invention. The strength and frequency of the osmotic extraction are manipulated with a penetrant that dissociates into multiple charged species, and the potential changes the concentration of charge towards the surface 550 of the biological membrane and of the biological membrane. Used to move from surface 550. The receiver 500 can be a grid, mesh or screen 504, a medium of hydrogel 5
06, membrane 508, opposing grid, mesh or screen 510, oxidase layer 512, and detection layer 514. Grid 504 and opposing grid 5
10 is connected to the voltage source 516. Membrane 508 is a semi-permeable membrane and media 506
It is used to induce a concentration gradient barrier to penetrants contained in. Preferred penetrants may include negative and positive species or counterions. By manipulating the concentration of charged species at the boundaries adjacent to the stratum corneum of biological membranes exposed to ultrasound, periodic extraction of body fluids can be performed.

【0075】 一実施形態では、受け器500は、ヒドロゲルまたは他の適切な媒体である接
触媒体502を通して皮膚と接触する。 荷電種の濃度は、電源516を用いてグリッド504と対向グリッド510と
の間に電位差を与えることによって操作される。一実施形態では、電位差は、浸
透剤を操作するのに十分な大きさである。また、グリッドの極性を変化させて、
生物学的膜の表面550に向かっておよび生物学的膜の表面500から電荷を輸
送するようにする。グリッド504および対向グリッド510は、角質層からグ
リッド504、グリッド510を通して、オキシダーゼ層512、および最終的
には検出層514へ体液および/または分析物を移動させるような最適な孔を備
えるように構成される。オキシダーゼ層512は、分析物検出の特異性を与える
ために、適切な触媒または酵素と共に用いられる。検出層514は動作電極およ
び基準電極(図示せず)を含み、オキシダーゼ層512の副産物の検出を可能し
、分析の所望の分析物の濃度を計量する。
In one embodiment, the receptacle 500 contacts the skin through the contact medium 502, which is a hydrogel or other suitable medium. The concentration of charged species is manipulated by applying a potential difference between grid 504 and opposing grid 510 using power supply 516. In one embodiment, the potential difference is large enough to manipulate the penetrant. Also, by changing the polarity of the grid,
Allows charge to be transported to and from the surface 550 of the biological membrane. The grid 504 and the opposing grid 510 are configured with optimal pores to transfer fluids and / or analytes from the stratum corneum, through the grid 504, the grid 510, and finally to the oxidase layer 512 and ultimately the detection layer 514. To be done. The oxidase layer 512 is used with a suitable catalyst or enzyme to provide specificity for analyte detection. The detection layer 514 includes a working electrode and a reference electrode (not shown) to allow detection of by-products of the oxidase layer 512 and quantify the desired analyte concentration of the assay.

【0076】 実施例 本発明をより理解するために実施例を提供する。実施例は、本発明をいかなる
ようにも限定するものではなく、本発明の実施形態を例示することを意図する。
EXAMPLES Examples are provided for a better understanding of the present invention. The examples are not intended to limit the invention in any way, but are intended to illustrate embodiments of the invention.

【0077】 以下は、本発明の一実施形態に従って、高浸透(hyperosmotic)抽出流体を用
い、この状態と等浸透(iso-osmotic)抽出流体とを比較しての、人間における
体液グルコース濃度を判定するための、体液を苦痛なく抽出、収集、および分析
するように実施した実験に関する記載である。体液グルコース濃度を、実行可能
性を示すための一例として用いるが、他の分析物も本発明の範囲内である。更に
、多数の分析物を、同時に、または平行して、または連続して測定および/また
は分析し、これらの多数の測定からの結果を、例えば、測定の正確度もしくは精
度またはその両方を向上させるためにアルゴリズムと組み合わせて用いることが
できる。当業者に認識され得るように、これらのステップは、自動化され、上記
のデバイスを用いて実行され得る。
The following is a determination of body fluid glucose concentration in humans using a hyperosmotic extraction fluid and comparing this condition with an iso-osmotic extraction fluid according to one embodiment of the present invention. In order to do so, it is a description of experiments carried out to painlessly extract, collect, and analyze body fluids. Body fluid glucose concentration is used as an example to demonstrate feasibility, but other analytes are within the scope of the invention. Further, multiple analytes can be measured and / or analyzed simultaneously, in parallel, or in series, and the results from these multiple measurements can be improved, eg, in the accuracy and / or precision of the measurements. Can be used in combination with an algorithm. As will be appreciated by those skilled in the art, these steps can be automated and performed using the device described above.

【0078】 志願者の掌側前腕における4つの部位を、図2に示すデバイスを用いて超音波
で処理した。超音波トランスデューサおよびそのハウジングを、十分な圧力をか
けて、志願者の掌側前腕に配置し、皮膚と外部トランスデューサハウジングとを
良好に接触させ、漏れを防止した。その後、トランスデューサを囲む領域を、リ
ン酸緩衝塩水(PBS)中のシリカの粒子およびドデシル硫酸ナトリウムの結合
媒体で充填した。超音波を短期間(5から30秒)与え、トランスデューサ装置
を生物学的膜から除去し、皮膚を水道水ですすいで、乾燥させた。
Four sites on the volar forearm of volunteers were sonicated using the device shown in FIG. The ultrasonic transducer and its housing were placed on the volunteer's volar forearm with sufficient pressure to provide good contact between the skin and the outer transducer housing to prevent leakage. The area surrounding the transducer was then filled with a binding medium of silica particles and sodium dodecyl sulfate in phosphate buffered saline (PBS). Ultrasound was applied for a short period (5 to 30 seconds), the transducer device was removed from the biological membrane, and the skin was rinsed with tap water and allowed to dry.

【0079】 図6は、装着可能な抽出チャンバ600の構成要素を示す。4つの抽出チャン
バを、志願者の音波処理した各部位に配置した。薄い円形のフォーム(泡)チャ
ンバ602をフォームMED5636 Avery Dennison(7/1
6”ID×1 1/8”OD)(1”は約2.54cm)を用いて構成した。泡
チャンバ602を、エレメント602の一側に付着した両面接着剤(Adhes
ive Arcade 8570、7/16”ID×7/8”OD)を用いて、
音波処理された生物学的膜の部位に同心状に付着させた。泡チャンバ602の他
側を両面接着剤604(Adhesive Arcade 8570、7/16
”ID×7/8”OD)に同心状に付着させた。薄い透明な蓋606は、3M(
R)ポリエステル1012(1 1/8”×1 1/8”)で形成した。生物学
的膜に付着させたときに、液体を泡チャンバ602の内径に配置した後、両面接
着剤604は、薄い透明な蓋606を泡チャンバ602に付着させることを可能
にした。薄い透明な蓋606は、抽出チャンバから液体が漏れないようにし、抽
出チャンバを長期にわたって装着可能にするように作用した。
FIG. 6 shows the components of a wearable brew chamber 600. Four extraction chambers were placed at each sonicated site in the volunteer. Form a thin circular foam chamber 602 with foam MED5636 Avery Dennison (7/1
6 ″ ID × 1 1/8 ″ OD) (1 ″ is about 2.54 cm). The foam chamber 602 was attached to one side of the element 602 with a double-sided adhesive (Adhese).
IVE Arcade 8570, 7/16 "ID x 7/8" OD)
It was attached concentrically to the site of the sonicated biological membrane. On the other side of the foam chamber 602, double-sided adhesive 604 (Adhesive Arcade 8570, 7/16)
“ID × 7/8” OD) was attached concentrically. The thin transparent lid 606 is 3M (
R) polyester 1012 (1 1/8 ″ × 1 1/8 ″). The double-sided adhesive 604 allowed a thin transparent lid 606 to be attached to the foam chamber 602 after the liquid was placed on the inner diameter of the foam chamber 602 when applied to the biological membrane. A thin transparent lid 606 served to prevent liquid from leaking from the brewing chamber and to allow the brewing chamber to be worn over time.

【0080】 各抽出チャンバを100μlの抽出溶液で15分間および100μlの水和物
溶液で10ないし40分間、交互に充填した。抽出溶液はPBSであった。2つ
の部位では、PBSは更なるNaClを含み、NaClの全濃度は1Mになった
。すべての部位に対して水和物溶液はPBSであった。
Each extraction chamber was alternately filled with 100 μl of extraction solution for 15 minutes and 100 μl of hydrate solution for 10-40 minutes. The extraction solution was PBS. At the two sites, PBS contained additional NaCl and the total concentration of NaCl was 1M. The hydrate solution was PBS for all sites.

【0081】 溶液を収集し、高圧液体クロマトグラフィーを用いてグルコース濃度を分析し
た。HPLC濃度の結果を注入量および全溶液容量に関して正規化し、グルコー
ス・フラックス(Qg)、即ち、単位面積当たりかつ単位時間当たりの音波処理
された部位を横切ったグルコースの質量、として報告した。ベイヤ・グルコメー
タ・エリート(Bayer Glucometer Elite)(R)・メー
タにおいて刺した(lanced)指から得られた毛細管血液をテストすることによっ
て、体液グルコース濃度(Cbg)を得た。QgはCbgに対して線形に比例すると
仮定した。図7は、Qg対Cbgのグラフを示す。予想外に、1MのNaClにさ
らした音波処理部位からのQgは、0.15MのNaClにさらした音波処理部
位からのQgよりもはるかに強くCbgと関連していた。
The solution was collected and analyzed for glucose concentration using high pressure liquid chromatography. The HPLC concentration results were normalized for injection volume and total solution volume and reported as glucose flux (Q g ), ie the mass of glucose across the sonicated site per unit area and unit time. Body fluid glucose concentrations (C bg ) were obtained by testing capillary blood obtained from lanced fingers in a Bayer Glucometer Elite® meter. It was assumed that Q g was linearly proportional to C bg . FIG. 7 shows a graph of Q g vs. C bg . Unexpectedly, the Q g from sonicated sites exposed to 1 M NaCl was much more strongly associated with C bg than the Q g from sonicated sites exposed to 0.15 M NaCl.

【0082】 本発明の他の実施形態および使用は、明細書および本明細書で開示した本発明
の実施を考慮すると当業者には明白である。米国および外国の特許ならびに特許
出願を含む本明細書で引用したすべての参照文献は、本明細書では、特にその全
体を参照として援用する。明細書および実施例は、例示のみを目的とし、本発明
の真の範囲および精神は請求の範囲に示されるものとする。
Other embodiments and uses of the invention will be apparent to those of ordinary skill in the art in view of the specification and practice of the invention disclosed herein. All references cited herein, including US and foreign patents and patent applications, are specifically incorporated herein by reference in their entireties. The specification and examples are intended for purposes of illustration only and the true scope and spirit of the invention is set forth in the following claims.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の一実施形態による体液の非侵襲性のサンプリングの方法を示すフロー
チャートである。
FIG. 1 is a flow chart illustrating a method for non-invasive sampling of body fluids according to one embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の一実施形態による、生物学的膜の透過率を高めるために生物学的膜に
超音波を制御して適用するためのデバイスを示す。
FIG. 2 illustrates a device for controlled application of ultrasound to a biological membrane to enhance permeability of the biological membrane, according to one embodiment of the invention.

【図3】 本発明の一実施形態による、分析物の濃度を推定するために体液の不連続の抽
出および測定を行うための構成要素を示す図である。
FIG. 3 illustrates components for extracting and measuring discontinuities in body fluids to estimate analyte concentrations, according to one embodiment of the invention.

【図4】 本発明の一実施形態による、分析物の濃度を推定するために体液の連続した抽
出および測定を行うための構成要素を示す図である。
FIG. 4 illustrates components for performing continuous extraction and measurement of body fluids to estimate analyte concentration, according to one embodiment of the invention.

【図5】 本発明の一実施形態による、体液の定期的な浸透抽出を行うことによる分析物
の定期的なモニタリングについてのアプローチを示す図である。
FIG. 5 illustrates an approach for periodic monitoring of analytes by performing periodic osmotic extraction of body fluids, according to one embodiment of the invention.

【図6】 本発明の一実施形態による装着可能な抽出チャンバの構成要素を示す図である
FIG. 6 illustrates components of a wearable brew chamber according to one embodiment of the present invention.

【図7】 本発明の一実施形態によるグルコース・フラックス対血液グルコース濃度のグ
ラフである。
FIG. 7 is a graph of glucose flux versus blood glucose concentration according to one embodiment of the invention.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE,TR),OA(BF ,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW, ML,MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,G M,KE,LS,MW,MZ,SD,SL,SZ,TZ ,UG,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ, MD,RU,TJ,TM),AE,AG,AL,AM, AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,B Z,CA,CH,CN,CR,CU,CZ,DE,DK ,DM,DZ,EE,ES,FI,GB,GD,GE, GH,GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS,J P,KE,KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR ,LS,LT,LU,LV,MA,MD,MG,MK, MN,MW,MX,MZ,NO,NZ,PL,PT,R O,RU,SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ ,TM,TR,TT,TZ,UA,UG,US,UZ, VN,YU,ZA,ZW (72)発明者 エルストロム,トゥアン・エイ アメリカ合衆国イリノイ州60044,レイ ク・ブラッフ,ウエスト・サンクチュア リ・ランド 12780 (72)発明者 ケロッグ,スコット・シー アメリカ合衆国マサチューセッツ州02131, ボストン,シェフィールド・ロード 27 (72)発明者 コスト,ジョセフ アメリカ合衆国マサチューセッツ州02141, ケンブリッジ,マサチューセッツ・アベニ ュー 931,ナンバー 303 (72)発明者 ワーナー,ニコラス・エフ アメリカ合衆国マサチューセッツ州02178, ベルモント,コンコード・アベニュー 296 Fターム(参考) 2G045 BB60 CA30 DA31 FA25 FB05 FB12 GC07 GC10 GC11 JA04 4C038 TA10 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (81) Designated countries EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, I T, LU, MC, NL, PT, SE, TR), OA (BF , BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, G M, KE, LS, MW, MZ, SD, SL, SZ, TZ , UG, ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AE, AG, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, B Z, CA, CH, CN, CR, CU, CZ, DE, DK , DM, DZ, EE, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, J P, KE, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR , LS, LT, LU, LV, MA, MD, MG, MK, MN, MW, MX, MZ, NO, NZ, PL, PT, R O, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ , TM, TR, TT, TZ, UA, UG, US, UZ, VN, YU, ZA, ZW (72) Inventor Elstrom, Tuan Ai             Ray, Illinois, United States 60044             Ku Bluff, West Sanctuary             Re-land 12780 (72) Inventor Kellogg, Scott Sea             02131, Massachusetts, United States             Boston, Sheffield Road 27 (72) Inventor Cost, Joseph             02141, Massachusetts, USA             Cambridge, Massachusetts Aveni             View 931, number 303 (72) Inventor Warner, Nicholas Ef             02178, Massachusetts, USA             Belmont, Concord Avenue             296 F term (reference) 2G045 BB60 CA30 DA31 FA25 FB05                       FB12 GC07 GC10 GC11 JA04                 4C038 TA10

Claims (71)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 非侵襲性の体液のサンプリングおよび分析の方法であって、 或る透過率レベルを有する生物学的膜の領域を識別するステップと、 生物学的膜の領域の透過率レベルを増加させるステップと、 前記生物学的膜の領域と受け器とを接触させるステップと、 体液を前記生物学的膜の領域を通じて抽出するステップと、 前記体液の抽出を高めるために外部力を提供するステップと、 前記受け器に体液を収集するステップと、 少なくとも1つの分析物の存在を検出するために収集した前記体液を分析する
ステップと、 前記体液を分析する前記ステップの結果を提供するステップと を備える方法。
1. A method of non-invasive body fluid sampling and analysis, the method comprising: identifying a region of a biological membrane having a permeability level; and determining a permeability level of the region of the biological membrane. Increasing, contacting the area of the biological membrane with a receptacle, extracting body fluid through the area of the biological membrane, and providing an external force to enhance extraction of the body fluid Collecting bodily fluid in the receiver; analyzing the collected bodily fluid to detect the presence of at least one analyte; and providing the results of the step of analyzing the bodily fluid. A method comprising.
【請求項2】 請求項1に記載の方法であって、或る透過率レベルを有する
生物学的膜の領域を識別する前記ステップが、前記生物学的膜の領域へターゲッ
ト識別デバイスを提供するステップを備える、方法。
2. The method of claim 1, wherein identifying a region of a biological membrane having a permeability level provides a target identification device to the region of the biological membrane. A method comprising steps.
【請求項3】 請求項1に記載の方法であって、生物学的膜の領域の透過率
レベルを増加させる前記ステップが、約10kHzから約500kHzの周波数
範囲を有する超音波を前記生物学的膜の領域へ印加するステップを備える、方法
3. The method of claim 1, wherein the step of increasing the permeability level of a region of a biological membrane comprises ultrasonicating the biological waves having a frequency range of about 10 kHz to about 500 kHz. A method comprising applying to a region of a membrane.
【請求項4】 請求項1に記載の方法であって、生物学的膜の領域の透過率
レベルを増加させる前記ステップが、約20kHzから約150kHzの周波数
範囲を有する超音波を前記生物学的膜の領域へ印加するステップを備える、方法
4. The method of claim 1, wherein the step of increasing the permeability level of a region of a biological membrane comprises ultrasonicating the ultrasonic waves having a frequency range of about 20 kHz to about 150 kHz. A method comprising applying to a region of a membrane.
【請求項5】 請求項1に記載の方法であって、生物学的膜の領域の透過率
レベルを増加させる前記ステップが、約50kHzの周波数を有する超音波を前
記生物学的膜の領域へ印加するステップを備える、方法。
5. The method of claim 1, wherein the step of increasing the permeability level of a region of the biological membrane comprises ultrasonic waves having a frequency of about 50 kHz to the region of the biological membrane. A method comprising the step of applying.
【請求項6】 請求項1に記載の方法であって、生物学的膜の領域の透過率
レベルを増加させる前記ステップが、前記生物学的膜の領域の透過率レベルを所
定のレベルへ増加させるステップを備える方法。
6. The method of claim 1, wherein the step of increasing the permeability level of the region of the biological membrane increases the permeability level of the region of the biological membrane to a predetermined level. A method comprising the steps of:
【請求項7】 請求項1に記載の方法であって、生物学的膜の領域の透過率
レベルを増加させる前記ステップが、 前記生物学的膜の領域に微小孔を作ることと、前記生物学的膜の領域の脂質二
層構造体を物理的に壊すことと、前記生物学的膜の領域の脂質二層構造体を化学
的に変えることと、前記生物学的膜の領域の角質層を物理的に壊すことと、前記
生物学的膜の領域の角質層をを化学的に変えることとを含むグループから選択さ
れた方法で前記生物学的膜の透過率レベルを増加させるステップ を備える、方法。
7. The method of claim 1, wherein the step of increasing the permeability level of a region of a biological membrane comprises creating micropores in the region of the biological membrane, Physically disrupting the lipid bilayer structure in the region of the biological membrane, chemically altering the lipid bilayer structure in the region of the biological membrane, and stratum corneum in the region of the biological membrane Physically destroying the biological membrane and chemically altering the stratum corneum of the region of the biological membrane to increase the permeability level of the biological membrane in a method selected from the group: ,Method.
【請求項8】 請求項1に記載の方法であって、 前記受け器に、或る濃度の前記少なくとも1つの分析物を有する第2の受け器
を提供するステップと、 前記第2の受け器の前記少なくとも1つの分析物の前記濃度を、前記体液の前
記少なくとも1つの分析物の濃度よりも低いレベルに維持するステップと を更に備える方法。
8. The method of claim 1, wherein said receiver is provided with a second receiver having a concentration of said at least one analyte, said second receiver. Maintaining the concentration of the at least one analyte at a level below the concentration of the at least one analyte in the body fluid.
【請求項9】 請求項8に記載の方法であって、第2の外部力を前記第2の
受け器へ提供するステップを更に備える方法。
9. The method of claim 8, further comprising the step of providing a second external force to the second receiver.
【請求項10】 請求項9に記載の方法であって、前記第1の外部力と前記
第2の外部力とは、形式、持続期間、強度のうちの少なくとも1つが異なる、方
法。
10. The method of claim 9, wherein the first external force and the second external force differ in at least one of type, duration, and intensity.
【請求項11】 請求項1に記載の方法であって、前記体液の抽出を高める
ために外部力を提供する前記ステップは、前記体液の抽出を向上させるために少
なくとも1つの浸透力を発生するステップを備える、方法。
11. The method of claim 1, wherein the step of providing an external force to enhance extraction of the body fluid produces at least one osmotic force to enhance extraction of the body fluid. A method comprising steps.
【請求項12】 請求項11に記載の方法であって、前記体液の抽出を向上
させるために少なくとも1つの浸透力を発生する前記ステップは、少なくとも1
つの浸透作用物質を前記生物学的膜の領域へ適用することにより前記少なくとも
1つの浸透力を発生するステップを更に備える、方法。
12. The method of claim 11, wherein the step of generating at least one osmotic force to enhance extraction of the body fluid comprises at least one.
The method further comprising applying one osmotic agent to a region of the biological membrane to generate the at least one osmotic force.
【請求項13】 請求項11に記載の方法であって、前記体液の抽出を向上
させるために少なくとも1つの浸透力を発生する前記ステップは、 熱と、温度力と、圧力と、電動力と、機械的振動と、超音波と、イオン導入と
、電磁気力と、磁力と、光熱力と、光音響力と、これらの組み合わせとを含むグ
ループから選択された外部力で前記少なくとも1つの浸透力を調整するステップ を更に備える、方法。
13. The method of claim 11, wherein the step of generating at least one osmotic force to enhance extraction of the body fluid comprises heat, temperature force, pressure and electric force. Said at least one penetrating force with an external force selected from the group comprising: mechanical vibration, ultrasonic waves, iontophoresis, electromagnetic force, magnetic force, photothermal force, photoacoustic force, and combinations thereof. The method further comprising the step of adjusting.
【請求項14】 請求項11に記載の方法であって、前記体液の抽出を向上
させるために少なくとも1つの浸透力を発生する前記ステップは、前記少なくと
も1つの浸透力の強度と、前記少なくとも1つの浸透力の期間と、前記少なくと
も1つの浸透力の周波数とのうちの少なくとも1つを操作するステップを更に備
える、方法。
14. The method of claim 11, wherein the step of generating at least one osmotic force to enhance extraction of the body fluid comprises the strength of the at least one osmotic force and the at least one The method further comprising manipulating at least one of one osmotic force period and said at least one osmotic force frequency.
【請求項15】 請求項14に記載の方法であって、電界力を適用すること
と、磁界力を適用することと、電磁界力を適用することと、化学物質を適用する
ことと、前記少なくとも1つの浸透作用物質のモル濃度を調節することと、前記
少なくとも1つの浸透作用物質のpHレベルを調節することと、超音波フィール
ド力を適用することと、電気浸透フィールド力を適用することと、イオン導入フ
ィールド力を適用することと、エレクトロポレーション・フィールド力を適用す
ることと、これらの組み合わせとを含むグループから選択された方法で、前記外
部力を生成するステップ を更に備える方法。
15. The method according to claim 14, wherein applying an electric field force, applying a magnetic field force, applying an electromagnetic field force, applying a chemical substance, and Adjusting the molar concentration of at least one osmotic agent, adjusting the pH level of said at least one osmotic agent, applying an ultrasonic field force, and applying an electroosmotic field force , Applying an iontophoretic field force, applying an electroporation field force, and combinations thereof, the method further comprising the step of generating the external force.
【請求項16】 請求項1に記載の方法であって、少なくとも1つの分析物
の存在を検出するために収集した前記体液を分析する前記ステップは、前記少な
くとも1つの分析物を検出するために前記受け器へ少なくとも1つの試薬を提供
するステップを更に備える、方法。
16. The method of claim 1, wherein the step of analyzing the collected bodily fluid to detect the presence of at least one analyte comprises detecting the at least one analyte. The method further comprising providing at least one reagent to the receiver.
【請求項17】 請求項1に記載の方法であって、少なくとも1つの分析物
の存在を検出するために収集した前記体液を分析する前記ステップは、 電気化学、生化学、光学、蛍光、吸収度、反射率、ラマン効果、磁気、質量分
析、IR分光学の方法、およびこれらの組み合わせを含むグループから選択され
た方法を用いて、前記少なくとも1つの分析物の存在を検出するステップ を更に備える、方法。
17. The method of claim 1, wherein the step of analyzing the collected bodily fluid to detect the presence of at least one analyte comprises electrochemical, biochemical, optical, fluorescent, absorption. Further comprising the step of detecting the presence of said at least one analyte using a method selected from the group consisting of methods of power, reflectance, Raman effect, magnetism, mass spectrometry, IR spectroscopy, and combinations thereof. ,Method.
【請求項18】 請求項1に記載の方法であって、少なくとも1つの分析物
の存在を検出するために収集した前記体液を分析する前記ステップは、 前記少なくとも1つの分析物の存在を検出するために、電気化学、生化学、光
学、蛍光、吸収度、反射率、ラマン効果、磁気、質量分析、IR分光学の測定方
法、およびこれらの組み合わせを含むグループから選択された方法を用いて前記
体液を分析するための計器を提供するステップ を更に備える、方法。
18. The method of claim 1, wherein the step of analyzing the collected bodily fluid to detect the presence of at least one analyte detects the presence of the at least one analyte. For measuring using a method selected from the group comprising electrochemical, biochemistry, optics, fluorescence, absorbance, reflectance, Raman effect, magnetism, mass spectrometry, IR spectroscopy, and combinations thereof. The method further comprising the step of providing an instrument for analyzing a body fluid.
【請求項19】 請求項1に記載の方法であって、少なくとも1つの分析物
の存在を検出するために収集した前記体液を分析する前記ステップは、少なくと
も1つの分析物の存在に対して、集めた前記体液を周期的に分析するステップを
更に備える、方法。
19. The method of claim 1, wherein the step of analyzing the collected bodily fluid to detect the presence of at least one analyte comprises: The method further comprising the step of periodically analyzing the collected body fluid.
【請求項20】 請求項1に記載の方法であって、少なくとも1つの分析物
の存在を検出するために収集した前記体液を分析する前記ステップは、少なくと
も1つの分析物の存在に対して、集めた前記体液を連続的に分析するステップを
更に備える、方法。
20. The method of claim 1, wherein the step of analyzing the collected bodily fluid to detect the presence of at least one analyte comprises: The method further comprising the step of continuously analyzing the collected bodily fluid.
【請求項21】 請求項1に記載の方法であって、少なくとも1つの分析物
の存在を検出するために収集した前記体液を分析する前記ステップは、前記体液
の前記少なくとも1つの分析物の濃度を判定するステップを更に備える、方法。
21. The method of claim 1, wherein the step of analyzing the collected bodily fluid to detect the presence of at least one analyte comprises the concentration of the at least one analyte in the bodily fluid. The method further comprising the step of determining
【請求項22】 請求項1に記載の方法であって、少なくとも1つの分析物
の存在を検出するために収集した前記体液を分析する前記ステップは、前記体液
の複数の分析物の濃度に基づいて、前記体液の前記少なくとも1つの分析物の濃
度を判定するステップを更に備える、方法。
22. The method of claim 1, wherein the step of analyzing the collected bodily fluid to detect the presence of at least one analyte is based on the concentration of multiple analytes in the bodily fluid. And further determining the concentration of the at least one analyte in the body fluid.
【請求項23】 請求項1に記載の方法であって、所定の状態の後に前記生
物学的膜の領域から前記受け器を除くステップを更に備える方法。
23. The method of claim 1, further comprising removing the receiver from a region of the biological membrane after a predetermined condition.
【請求項24】 請求項23に記載の方法であって、所定の状態の後に前記
生物学的膜の領域から前記受け器を除く前記ステップは、分析のために十分な量
の体液が前記受け器に集められた後に前記生物学的膜の領域から前記受け器を除
くステップを備える、方法。
24. The method of claim 23, wherein the step of removing the receiver from a region of the biological membrane after a predetermined condition comprises the step of receiving a sufficient amount of body fluid for analysis. Removing the receiver from the region of the biological membrane after being collected in a container.
【請求項25】 請求項23に記載の方法であって、所定の状態の後に前記
生物学的膜の領域から前記受け器を除く前記第ステップは、前記受け器が前記生
物学的膜の領域に接触した後の15分以内に前記生物学的膜の領域から前記受け
器を除くステップを備える、方法。
25. The method of claim 23, wherein the step of removing the receiver from the area of the biological membrane after a predetermined condition comprises the area of the biological membrane of the receiver. Removing the receiver from the area of the biological membrane within 15 minutes of contacting the.
【請求項26】 請求項23に記載の方法であって、所定の状態の後に前記
生物学的膜の領域から前記受け器を除く前記ステップは、前記受け器が前記生物
学的膜の領域に接触した後の10分以内に前記生物学的膜の領域から前記受け器
を除くステップを備える、方法。
26. The method of claim 23, wherein the step of removing the receiver from the area of the biological membrane after a predetermined condition is such that the receiver is in the area of the biological membrane. Removing the receiver from the area of the biological membrane within 10 minutes after contacting.
【請求項27】 請求項23に記載の方法であって、所定の状態の後に前記
生物学的膜の領域から前記受け器を除く前記ステップは、前記受け器が前記生物
学的膜の領域に接触した後の5分以内に前記生物学的膜の領域から前記受け器を
除くステップを備える、方法。
27. The method of claim 23, wherein the step of removing the receiver from the area of the biological membrane after a predetermined condition is such that the receiver is in the area of the biological membrane. Removing the receiver from the area of the biological membrane within 5 minutes after contacting.
【請求項28】 請求項1に記載の方法であって、前記体液を分析する前記
ステップの結果を提供する前記ステップは、前記体液を分析する前記ステップの
前記結果を表示するステップを備える、方法。
28. The method of claim 1, wherein providing the result of the step of analyzing the bodily fluid comprises displaying the result of the step of analyzing the bodily fluid. .
【請求項29】 体液を非侵襲的にサンプリング及び分析するシステムであ
って、 超音波の発生を制御するコントローラと、 前記超音波を生物学的膜のある領域に適用する超音波アプリケータと、 生物学的膜の前記領域に接触し、生物学的膜の前記領域を通してその内部から
の体液を受け取る受け器であって、膜と、前記膜に含まれる媒体とを備えた受け
器と、 前記受け器と相互作用して、前記受け器の中の体液における少なくとも1つの
分析物の存在を検出する計器と、 を備えるシステム。
29. A system for non-invasively sampling and analyzing bodily fluids, the controller controlling the generation of ultrasonic waves, an ultrasonic applicator for applying the ultrasonic waves to a region of a biological membrane, A receptacle for contacting said region of a biological membrane and receiving bodily fluids therein from said region of said biological membrane, said receptacle comprising a membrane and a medium contained in said membrane; An instrument for interacting with the receiver to detect the presence of at least one analyte in the bodily fluid in the receiver.
【請求項30】 請求項29記載のシステムであって、前記コントローラは
、生物学的膜の前記領域の浸透率レベルを測定するデバイスを備える、システム
30. The system according to claim 29, wherein the controller comprises a device for measuring the permeability level of the region of the biological membrane.
【請求項31】 請求項29記載のシステムであって、前記超音波アプリケ
ータへ挿入される超音波結合溶液を含むカートリッジを更に備えるシステム。
31. The system of claim 29, further comprising a cartridge containing an ultrasonic binding solution that is inserted into the ultrasonic applicator.
【請求項32】 請求項31記載のシステムであって、前記超音波アプリケ
ータは、 前記カートリッジを受けるカートリッジ・チャンバと、 前記カートリッジから前記超音波結合溶液を受ける溶液チャンバと を備える、システム。
32. The system of claim 31, wherein the ultrasonic applicator comprises a cartridge chamber that receives the cartridge and a solution chamber that receives the ultrasonic coupling solution from the cartridge.
【請求項33】 請求項29記載のシステムであって、前記媒体は、少なく
とも1つの浸透剤と、ヒドロゲル層、流体、及び液体の中の少なくとも1つとを
含む、システム。
33. The system of claim 29, wherein the medium comprises at least one penetrant and at least one of a hydrogel layer, a fluid, and a liquid.
【請求項34】 請求項33記載のシステムであって、前記浸透剤は、塩化
ナトリウム、乳酸塩、硫化マグネシウムの少なくとも1つを含む、システム。
34. The system of claim 33, wherein the penetrant comprises at least one of sodium chloride, lactate, magnesium sulfide.
【請求項35】 請求項33記載のシステムであって、前記媒体は少なくと
も1つの試薬を含む、装置。
35. The system of claim 33, wherein the medium comprises at least one reagent.
【請求項36】 請求項29記載のシステムであって、前記計器は、 プロセッサと、 電気化学的検出器、生化学的検出器、蛍光性検出器、吸収度検出器、反射率検
出器、ラマン検出器、磁気検出器、質量分析検出器、IR分光検出器、及びこれ
らの組合せを含むグループから選択される、前記分析物の存在を検出するデバイ
スと を備える、システム。
36. The system of claim 29, wherein the instrument comprises a processor and an electrochemical detector, biochemical detector, fluorescent detector, absorbance detector, reflectance detector, Raman. A device for detecting the presence of said analyte selected from the group comprising a detector, a magnetic detector, a mass spectrometric detector, an IR spectroscopic detector and combinations thereof.
【請求項37】 請求項29記載のシステムであって、前記計器は、分析物
の濃度を表示するディスプレイを備える、システム。
37. The system of claim 29, wherein the meter comprises a display that displays the concentration of the analyte.
【請求項38】 請求項請求項29記載のシステムであって、生物学的膜の
前記領域に第1の追加的なエネルギ/力を提供するデバイスを更に備える、シス
テム。
38. The system of claim 29, further comprising a device that provides a first additional energy / force to the region of the biological membrane.
【請求項39】 請求項29記載のシステムであって、生物学的膜の前記領
域に付着されるターゲット・リングを更に備える、システム。
39. The system of claim 29, further comprising a target ring attached to the region of the biological membrane.
【請求項40】 請求項29記載のシステムであって、前記ターゲット・リ
ングは接着剤を用いて予め適用される、システム。
40. The system of claim 29, wherein the target ring is pre-applied with an adhesive.
【請求項41】 請求項38記載のシステムであって、 前記受け器と連絡し、或る濃度の前記少なくとも1つの分析物を有する第2の
受け器を更に備え、 前記第2の受け器の中の前記少なくとも1つの分析物の前記濃度は、前記体液
の中の前記少なくとも1つの分析物の濃度よりも低いレベルに維持される、 システム。
41. The system of claim 38, further comprising a second receiver in communication with the receiver and having a concentration of the at least one analyte. The system wherein the concentration of the at least one analyte in is maintained at a lower level than the concentration of the at least one analyte in the body fluid.
【請求項42】 請求項41記載のシステムであって、前記受け器に第2の
追加的なエネルギ/力を提供するデバイスを更に備える、システム。
42. The system of claim 41, further comprising a device that provides a second additional energy / force to the receiver.
【請求項43】 請求項42記載のシステムであって、前記第1の追加的な
エネルギ/力と前記第2のエネルギ/力とは、形式、持続時間、及び強度のうち
の少なくとも1つが異なる、システム。
43. The system of claim 42, wherein the first additional energy / force and the second energy / force differ in at least one of type, duration, and intensity. ,system.
【請求項44】 請求項29記載のシステムであって、前記計器は装着可能
である、システム。
44. The system of claim 29, wherein the instrument is wearable.
【請求項45】 体液を非侵襲的にサンプリング及び分析する方法であって
、 或る生物学的膜の領域の透過率レベルを上昇させるステップと、 受け器を前記生物学的膜の領域に付着させるステップと、 生物学的膜の前記領域を通してその外部へ体液を抽出するステップと、 前記受け器の中に体液を収集するステップと、 前記体液の中の少なくとも1つの分析物の濃度を決定するステップと を含む、方法。
45. A method for non-invasively sampling and analyzing body fluids, comprising increasing the permeability level of a region of a biological membrane, and attaching a receiver to the region of the biological membrane. The step of: extracting the body fluid through the region of the biological membrane to the exterior thereof; collecting the body fluid in the receiver; and determining the concentration of at least one analyte in the body fluid. A method comprising steps and.
【請求項46】 請求項45記載の方法であって、受け器を生物学的膜の前
記領域に付着させる前記ステップは、接着剤を用いて前記受け器を生物学的膜の
前記領域に接触させるステップを含む、方法。
46. The method of claim 45, wherein the step of attaching a receiver to the region of the biological membrane comprises contacting the receiver with the region of the biological membrane using an adhesive. A method comprising the steps of:
【請求項47】 請求項45記載の方法であって、前記体液の中の少なくと
も1つの分析物の濃度を判定する前記ステップは、 電気化学、生化学、光学、蛍光性、吸収度、反射率、ラマン効果、磁気、質量
分析、IR分光の測定方法、及びこれらの組合せを含むグループから選択された
方法を用いて、前記少なくとも1つの分析物の存在を検出するステップ を備える、方法。
47. The method of claim 45, wherein the step of determining the concentration of at least one analyte in the bodily fluid comprises electrochemical, biochemical, optical, fluorescent, absorbance, reflectance. Detecting the presence of said at least one analyte using a method selected from the group consisting of: Raman effect, magnetism, mass spectrometry, IR spectroscopy, and combinations thereof.
【請求項48】 請求項45記載の方法であって、前記体液の中の少なくと
も1つの分析物の濃度を判定する前記ステップは、 前記少なくとも1つの分析物の存在を検出するために、電気化学、生化学、光
学、蛍光性、吸収度、反射率、ラマン効果、磁気、質量分析、IR分光による測
定方法、及びこれらの組合せを含むグループから選択された方法を用いて前記体
液を分析する計器を提供するステップ を備える、方法。
48. The method of claim 45, wherein the step of determining the concentration of at least one analyte in the bodily fluid is electrochemical to detect the presence of the at least one analyte. An instrument for analyzing the body fluid using a method selected from the group consisting of: biochemistry, optics, fluorescence, absorption, reflectance, Raman effect, magnetism, mass spectrometry, IR spectroscopy, and combinations thereof. Providing the method.
【請求項49】 請求項48記載の方法であって、前記計器を装着するステ
ップを更に備える、方法。
49. The method of claim 48, further comprising the step of mounting the instrument.
【請求項50】 請求項45記載の方法であって、前記体液の中の少なくと
も1つの分析物の濃度を判定する前記ステップは、前記体液の中の少なくとも1
つの分析物の濃度を連続的に判定するステップを備える、方法。
50. The method of claim 45, wherein the step of determining the concentration of at least one analyte in the body fluid comprises at least one of the body fluids.
A method comprising sequentially determining the concentrations of two analytes.
【請求項51】 請求項45記載の方法であって、前記体液の中の少なくと
も1つの分析物の濃度を決定する前記ステップは、前記体液の中の少なくとも1
つの分析物の濃度を周期的に判定するステップを備える、方法。
51. The method of claim 45, wherein the step of determining the concentration of at least one analyte in the body fluid comprises at least one of the body fluids.
A method comprising periodically determining the concentrations of two analytes.
【請求項52】 請求項45記載の方法であって、前記体液の中の少なくと
も1つの分析物の濃度を判定する前記ステップは、前記体液の中の複数の分析物
の濃度に基づいて、前記体液の中の前記少なくとも1つの分析物の濃度を判定す
るステップを備える、方法。
52. The method of claim 45, wherein the step of determining the concentration of at least one analyte in the body fluid is based on the concentrations of multiple analytes in the body fluid. A method comprising determining a concentration of said at least one analyte in a bodily fluid.
【請求項53】 請求項45記載の方法であって、前記少なくとも1つの分
析物の前記濃度を表示するステップを更に備える、方法。
53. The method of claim 45, further comprising displaying the concentration of the at least one analyte.
【請求項54】 請求項45記載の方法であって、受け器を生物学的膜の領
域に付着させる前記ステップは、前記受け器を前記生物学的膜の領域に少なくと
も24時間の間付着させるステップを備える、方法。
54. The method of claim 45, wherein the step of attaching a receiver to the area of the biological membrane attaches the receiver to the area of the biological membrane for at least 24 hours. A method comprising steps.
【請求項55】 請求項45記載の方法であって、受け器を生物学的膜の領
域に付着させる前記ステップは、前記受け器を前記生物学的膜の領域に少なくと
も12時間の間付着させるステップを備える、方法。
55. The method of claim 45, wherein the step of attaching a receiver to the area of the biological membrane attaches the receiver to the area of the biological membrane for at least 12 hours. A method comprising steps.
【請求項56】 請求項45記載の方法であって、受け器を生物学的膜の領
域に付着させる前記ステップは、前記受け器を前記生物学的膜の領域に少なくと
も6時間の間付着させるステップを備える、方法。
56. The method of claim 45, wherein the step of attaching a receiver to the area of the biological membrane attaches the receiver to the area of the biological membrane for at least 6 hours. A method comprising steps.
【請求項57】 請求項45記載の方法であって、受け器を生物学的膜の領
域に付着させる前記ステップは、前記受け器を前記生物学的膜の領域に少なくと
も2時間の間付着させるステップを備える、方法。
57. The method of claim 45, wherein the step of attaching a receiver to the area of the biological membrane attaches the receiver to the area of the biological membrane for at least 2 hours. A method comprising steps.
【請求項58】 体液を非侵襲的にサンプリング及び分析する装置であって
、 透過率を上昇させた生物学的膜のある領域に付着され、生物学的膜の前記領域
を通過してその内部からの体液を受け取る受け器であって、膜と前記膜に含まれ
る媒体とを備えた受け器と、 前記受け取られた体液における少なくとも1つの分析物の存在を検出し、前記
分析物の濃度を示す装着可能な計器と、 を備え、前記計器は、 プロセッサと、 電気化学的検出器、生化学的検出器、蛍光検出器、吸収度検出器、反射率検出
器、ラマン検出器、磁気検出器、質量分析検出器、IR分光検出器、及びこれら
の組合せを含むグループから選択される、前記分析物の存在を検出するデバイス
と を備える、 装置。
58. A device for non-invasively sampling and analyzing bodily fluids, the device being attached to a region of a biological membrane having increased permeability, passing through said region of the biological membrane and thereinto. A receiver for receiving bodily fluid from a body, the receiver comprising a membrane and a medium contained in the membrane, detecting the presence of at least one analyte in the received body fluid to determine the concentration of the analyte. A wearable instrument, as shown, comprising a processor, an electrochemical detector, a biochemical detector, a fluorescence detector, an absorbance detector, a reflectance detector, a Raman detector, and a magnetic detector. A mass spectrometric detector, an IR spectroscopic detector, and a combination thereof, the device detecting the presence of the analyte.
【請求項59】 請求項58記載の装置であって、前記媒体は、少なくとも
1つの浸透剤と、ヒドロゲル層、流体、及び液体の中の少なくとも1つとを備え
る、装置。
59. The device of claim 58, wherein the medium comprises at least one penetrant and at least one of a hydrogel layer, a fluid, and a liquid.
【請求項60】 請求項59記載の装置であって、前記浸透剤は、塩化ナト
リウム、乳酸塩、硫化マグネシウムの中の少なくとも1つを備える、装置。
60. The device of claim 59, wherein the penetrant comprises at least one of sodium chloride, lactate, magnesium sulfide.
【請求項61】 請求項59記載の装置であって、前記媒体は少なくとも1
つの試薬を更に備える、装置。
61. The apparatus of claim 59, wherein the medium is at least one.
An apparatus further comprising one reagent.
【請求項62】 請求項58記載の装置であって、前記装着可能な計器は、
分析物の濃度を表示するディスプレイを更に備える、装置。
62. The apparatus of claim 58, wherein the wearable instrument comprises:
The device further comprising a display for displaying the concentration of the analyte.
【請求項63】 請求項58記載の装置であって、前記受け器は経皮的な接
着剤を更に備える、装置。
63. The device of claim 58, wherein the receiver further comprises a transdermal adhesive.
【請求項64】 透過率を上昇させた生物学的膜のある領域に付着され、生
物学的膜の前記領域を通過してその内部からの体液を受け取る受け器であって、 第1のグリッドと、 少なくとも1つの薬剤を含む媒体層と、 前記少なくとも1つ薬剤に対する濃度勾配バリアを誘導する膜と、 カウンタ・グリッドと、 オキシダーゼ層と、 検出層と、 前記第1のグリッドと前記カウンタ・グリッドとの間に電位差を提供する電圧
源と、 を備え、前記体液は、前記生物学的膜から外へ又はそれを通過して、前記第1
のグリッド、前記カウンタ・グリッド、及び前記オキシダーゼ層を介して、前記
検出層へ流れる、 受け器。
64. A receptacle, attached to a region of a biological membrane having increased permeability, for receiving body fluid from the interior thereof through the region of the biological membrane, the first grid A medium layer containing at least one drug; a membrane that induces a concentration gradient barrier for the at least one drug; a counter grid; an oxidase layer; a detection layer; the first grid and the counter grid A voltage source that provides a potential difference between the first and second fluids, the bodily fluid being out of or passing through the biological membrane,
Flow through the grid of cells, the counter grid, and the oxidase layer to the detection layer.
【請求項65】 請求項64記載の受け器であって、前記体液は、血液、間
隙流体、分析物、及びリンパ液の中の少なくとも1つを含む、受け器。
65. The receiver of claim 64, wherein the body fluid comprises at least one of blood, interstitial fluid, analyte, and lymph.
【請求項66】 請求項64記載の受け器であって、前記媒体層は、ヒドロ
ゲルと液体との少なくとも一方を含む、受け器。
66. The receiver of claim 64, wherein the media layer comprises at least one of a hydrogel and a liquid.
【請求項67】 請求項64記載の受け器であって、前記少なくとも1つの
薬剤は浸透性薬剤を含む、受け器。
67. The receiver of claim 64, wherein the at least one drug comprises an osmotic drug.
【請求項68】 請求項67記載の受け器であって、前記浸透性薬剤は、負
又は正に荷電した核種を含む、受け器。
68. The receiver of claim 67, wherein the osmotic agent comprises a negatively or positively charged nuclide.
【請求項69】 請求項68記載の受け器であって、前記荷電した核種の濃
度は、前記電圧源を用いて変更させることができる、受け器。
69. The receiver of claim 68, wherein the concentration of the charged nuclide can be varied using the voltage source.
【請求項70】 請求項64記載の受け器であって、前記オキシダーゼ層は
、少なくとも1つ分析物を検出する少なくとも1つの触媒又は酵素を含む、受け
器。
70. The receiver of claim 64, wherein the oxidase layer comprises at least one catalyst or enzyme that detects at least one analyte.
【請求項71】 請求項64記載の受け器であって、前記検出層は、 少なくとも1つの作業電極と、 少なくとも1つの基準電極と を更に備え、前記少なくとも1つの作業電極と前記少なくとも1つの基準電極
とにより、前記オキシダーゼ層の副生成物を検出し、検出対象である所望の分析
物の濃度を数量化することを可能とする、 受け器。
71. The receiver of claim 64, wherein the detection layer further comprises: at least one working electrode; and at least one reference electrode, the at least one working electrode and the at least one reference electrode. A receiver that enables the electrode to detect a by-product of the oxidase layer and quantify the concentration of a desired analyte to be detected.
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