JP2004529734A

JP2004529734A - 漏出液の非侵襲抽出

Info

Publication number: JP2004529734A
Application number: JP2003504838A
Authority: JP
Inventors: クリスチャンジョンクック、
Original assignee: Horticulture and Food Research Institute of New Zealand Ltd
Current assignee: Horticulture and Food Research Institute of New Zealand Ltd
Priority date: 2001-06-14
Filing date: 2002-06-14
Publication date: 2004-09-30
Also published as: NZ512367A; CA2450544A1; WO2002102249A1; US20040162467A1; EP1408819A4; AU2002314648B2; EP1408819A1

Abstract

そこを通して漏出を引き起こすのに十分な発生装置（２）からの超音波エネルギーをに当てた生体の皮膚障壁のターゲット領域を通して漏出液を非侵襲的に抽出するための漏出液抽出装置（１）であって、前記ターゲット領域と接触してそこから漏出液を受け取る接触手段（３）と、前記接触手段と開放連絡してそこから漏出液を受け取る漏出液採集室（６）と、たとえば入口ポート（８）を通って出口ポート（９）から流出する流体流れ（１２）を生じさせることによって、前記採集室内で漏出液を循環させ、それによって前記試験生体の皮膚を貫く濃度勾配を生み出し、これを維持する循環手段とを少なくとも含み、前記採集室が、その中に集められた滲出液をそこを通して排出することができる排出口（９）を有する装置。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体の皮膚障壁越しの非侵襲的漏出液抽出に関する。
【背景技術】
【０００２】
生物の体液中の関心のある物質を分析しまたは処理するために、皮膚障壁越しに流体を抽出する必要があることがよくある。体液試料の抽出は従来から、中空の針で皮膚に穴をあけて、あるいはメスまたは他の器具を用いて切開して体液を放出させるなどの侵襲性の技法によって達成されてきた。しかし、このような侵襲性の技法には、それによって組織が傷つくという欠点がある。また針にも、管が詰まる、または非常に局限された部位から体液を抽出する針の性質から、体液を代表する試料が得られない可能性があるといった欠点がある。針はさらに、しばしば患者に物理的な痛みを感じさせ、場合によっては精神的な恐怖を引き起こす。
【０００３】
いくつかの分析物では、試料を短期間に集中的に繰り返し採取する必要がある。このような条件での侵襲的手段による血液の採取には問題がある。
【０００４】
針および他の侵襲的技法の使用を回避するために、多くの非侵襲技法が開発されてきた。これには、光放射による皮膚の瞬間加熱、エレクトロポレーションおよび超音波が含まれる。組織の瞬間加熱は組織を傷つけ、これらの組織から放出された分析物は、関係のある組織中の実際の分析物レベルの真の読みを代表しない可能性がある。瞬間加熱はまた、受け入れがたいレベルの放射を伴う可能性がある。エレクトロポレーションは組織を局部的に傷つける可能性があり、さらに、長期間存続する望ましくない通路を組織中に形成し、それによってこれらの通路を通って体液が外部へ滲み出る可能性がある。このような通路を通して望ましくない異物が不注意で生体内に持ち込まれる可能性もある。
【０００５】
唾液は非侵襲的に抽出することができる。唾液は、多くの血液成分とそれなりによく平衡を保っているが、この２つの体液間の分配は複雑であり、まだ十分には理解されていない。しかし、動的（非静止）縦断的内分泌研究で唾液を使用することには困難な点があるように思われる。すなわち、血液と唾液の間の分配のラグタイムは直線的でなく、唾液では、回収率の低下で見られるようにピークが「平均化」されているようであり、血液中で検出可能ないくつかのホルモンが唾液中では測定できない。
【０００６】
皮膚の障壁越しに漏出液を抽出する目的に超音波技術が使用されている。この研究の多くは、漏出液中のグルコースの検出に向けられている。しかし超音波技術には、抽出される漏出液の量が侵襲的技法に比べたときに傾向として相対的に少ないという欠点がある。グルコースの検出に関しては感度が高いため、一部の応用ではこのことが一般に問題にはならない。しかし、この他の分析物を検出する場合には、検出レベルが問題となることがある。グルコースの検出など高感度検出器での分析物の検出であっても、連続的に実施する測定の希望する正確さ次第では、以前の測定で測定した余分なグルコースの存在が問題となりうる。
【０００７】
抽出される漏出液の量を増やすための多くの追加の技法が提案されている。たとえば、米国特許第５６１７８５１号は、超音波エネルギーを集中して検査部位を最大にする集中手段を開示している。組織の透過性を最適にするために、可変周波数超音波ポンピングパルスを使用することも教示されている。同様に米国特許第５８９５３６２号は、皮膚障壁の透過性を増大させるために超音波源を使用することを開示している。この特許はさらに、抽出される漏出液の量を部分真空を使用して増大させることを開示している。米国特許第５７２２３９７号は、抽出量を増大させるために、超音波を化学的促進剤と一緒に使用することを開示している。米国特許第６０４１２５３号は、電界と超音波の組合せ（超音波電気泳動：ｅｌｅｃｔｒｏｓｏｎｏｐｈｏｒｅｓｉｓ）によって、分析物、特に担体電荷中の疎水性分析物または錯体分析物の血液から皮膚表面への移動をさらに高めることができることを教示している。以上に述べた特許はすべて参照によって本明細書に組み込まれる。
【０００８】
上記の方法の多くは試料採取に時間がかかる方法である。これらの装置はバッチ式で操作されるため、漏出液の連続採取に関してはあまり有用ではない。米国特許第５４５８１４０号および５７２２３９７号の装置にはいくつかの欠点がある。これらの装置には、液体促進剤のリザーバが組み込まれている。これらのリザーバは、皮膚の障壁を通過した漏出液を希釈して皮膚表面を貫く濃度勾配の維持を保証するために比較的に大きくなければならない。さらに、漏出液を希釈する場合には、いくつかのタイプのセンサの感度の限界のため、正確に検出しまたは決定するためには漏出液レベルが問題になる可能性がある。さらに、リザーバから漏出液が排除されないので、以前の読みを現在の読みから差し引かれなければならないとした場合、変化を監視することがますます難しくなる。したがって、これらの特許に開示された装置は、連続監視目的の応用において限定される傾向がある。他の従来技術の装置も同様の欠点を有する。
【０００９】
ＷＯ０１／７０３３０は、最初の超音波処理によって皮膚を透過性にした後に、漏出液分析物を定期的または連続的に監視するシステムを提供している。多くの点で、この装置は、米国第５７２２３９７号に開示されている装置に似ている。この開示の装置は、電位差格子を利用して浸透圧勾配を操り、漏出液を皮膚表面越しに検出器に向かって導く。この装置では関心の分析物を変更することができ、それによって漏出液試料から関心ある分析物を除去することができる。しかし、この装置は、検出後の残留漏出液をシステムから排除しない。その結果、漏出液の望ましくない蓄積が起こる可能性がある。
【００１０】
従来技術の装置の他の欠点は、漏出液の抽出から抽出漏出液中の分析物の測定までの応答時間が長いことである。さらに、従来技術の多くの装置は、特定の試料に対して十分な分析を実施するだけの十分な漏出液を抽出することができない。
【００１１】
当技術分野の超音波漏出液抽出装置の設計は、複数の使用者が試料を採取できるよう装置を適合させることを困難にしている。複数の使用者が試料を採取する環境において露呈する具体的な問題は、他の使用者が使用する前、または同じ使用者が別の時刻に繰り返し使用する前に、以前の使用者の試料を機械から除去する必要があることである。以前の試料を除去する主な理由が、以降の読みの正確さを保証することにあることは明白である。試料を除去する他の理由は、以前の使用者の試料中の感染因子による感染の可能性をできるだけ小さくすることである。
【００１２】
米国特許第５８９５３６２号は、漏出液を受け取る吸収パッドまたは材料を提供している。このパッドまたは材料は分析のために容易に取り外すことができる。それでも一部の漏出液が装置の他の部分に残る可能性があるため、この方法は不完全な解決法である。さらに、この方法で漏出液を採集することは、連続試料採取がますます困難になることを意味する。米国第５４５８１４０号および５７２２３９７号が採用している他の方法は、液体化学促進剤のリザーバを使用する方法である。複数の人が使用するシステムにおいて、この方法はおそらく、それぞれの使用者がこのようなリザーバを自身に取り付けることを要求するであろう。このような方法は不便であり、準備に時間がかかり、リザーバの内容物をそのたびに廃棄しなければならないので不経済である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
したがって本発明の目的は、以上に述べた欠点のうちの少なくともいくつかを解決し、または少なくとも有用な選択肢を社会に提供する漏出液の非侵襲抽出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
第１の態様では本発明の本質が概ね、そこを通した漏出を引き起こすのに十分な超音波エネルギーを当てた生体の皮膚障壁のターゲット領域を通して漏出液を非侵襲的に抽出する漏出液抽出装置であって、
前記ターゲット領域と接触してそこから漏出液を受け取る接触手段と、
前記接触手段と開放連絡してそこから漏出液を受け取る漏出液採集室と、
前記採集室内で漏出液を循環させ、それによって前記被検者の皮膚を貫く濃度勾配を生み出し、これを維持する循環手段と
を少なくとも含み、
前記採集室が、その中に集められた滲出液をそこを通して排出することができる排出口を有する
装置にあると言うことができる。
【００１５】
第２の態様では本発明の本質が概ね、生体の皮膚障壁越しに漏出液を非侵襲的に抽出する方法であって、少なくとも、
そこを通した漏出を引き起こすのに十分な集中度の超音波エネルギーで前記皮膚障壁のターゲット領域を処理する段階と、
それによって流体の動的流れの中に取り出された前記漏出液を採集する段階と
を含み、
前記動的流れが、前記皮膚障壁を通した連続的な漏出を引き起こす方向の濃度勾配を提供するように制御され、
さらに、
前記動的流れから漏出液を回収する段階
を含む方法にあると言うことができる。
【００１６】
本発明は、本発明の装置の検査領域に取り付けるように適合された交換可能な部材に拡張される。
【００１７】
次に、図面を参照して本発明を説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明は、生体の皮膚障壁越しに漏出液を非侵襲的に抽出する漏出液抽出装置を提供する。この装置は、その最も広い意味において、超音波発生装置と、漏出液採集装置と、流体循環手段とを含む。
【００１９】
循環手段は、流体が入口通路、室および出口通路を流れるための、室（ｃｈａｍｂｅｒ）と連通した入口通路および出口通路を備えることが好ましい。出口通路は検出手段に接続されていることが好ましい。
【００２０】
好ましい一実施形態では、装置の本体が、超音波ヘッドピースを受け取るように適合される。使用時には、接触手段を動物の皮膚にあてがって装置を動物の体表に配置したときに超音波が動物の皮膚に導かれるように、ヘッドピースが配置される。
【００２１】
一実施形態では、この方法が、生体から漏出液を採集する非侵襲連続採集法である。
【００２２】
参照する方法および装置が、複数の生体の順次使用に適合していることが好ましい。
【００２３】
超音波発生装置は、超音波エネルギーを生み出し、皮膚障壁上の検査部位に超音波エネルギーを導くために配置される。超音波発生装置によって生み出される超音波は、低周波から高周波へ周波数変調し、それによってこの超音波が体外へ向かう局所的な圧力勾配を発生させることが好ましい。超音波の適当な周波数および範囲は当技術分野で周知である。一実施形態では、好ましい範囲が１〜３ＭＨｚ、より好ましくは約１ＭＨｚである。ほかの実施形態では、好ましい範囲が１０〜３０ｋＨｚ、より好ましくは約１０ｋＨｚである。これらの範囲はともに有効であり、これらの２つの範囲の間の周波数はそれほど有効ではないことが分かっている。
【００２４】
一実施形態では、超音波の出力が０．１から３Ｗ／ｃｍ²であることが好ましい。ほかの実施形態では、５〜１５Ｗ／ｃｍ²の出力範囲が使用される。ホルモンおよびホルモンよりも大きな分析物の採集では、高いほうの範囲（５〜１５Ｗ／ｃｍ²）がいくぶん有効であることが分かっている。音波の適用を最小限に抑える場合には低いほうの範囲（０．１から３Ｗ／ｃｍ²）が役立つ。
【００２５】
これらの範囲では、パルス送達も連続送達と同じように有効であり、パルス送達の場合も、超音波への暴露を全体として低減できる利点がある。好ましい一実施形態ではパルシング方式が５秒オン、５秒オフである。発生装置を、皮膚障壁を貫通する定常超音波を生み出すように適合させることもできる。発生装置はさらに、超音波エネルギー集中手段、好ましくは超音波レンズまたは放物面反射器を備えることができる。発生装置が、必要な超音波エネルギーを協力して生み出すように機能する複数の超音波発装置を含むことも対象となる。超音波発生装置は超音波振動子であることが好ましい。本発明での使用に適した超音波発生装置および振動子の例は当技術分野で知られている。たとえば、そのようなものは、参照によって本明細書に組み込まれる米国特許第５８９５３６２号、５６１７８５１号および５７２２３９７号に開示されている。
【００２６】
漏出液採集装置は、皮膚障壁を通り抜けて生体外へ出てきた漏出液を受け取る。一実施形態では漏出液採集装置は単に、吸収ゲルなどの特定の媒質に漏出液が蓄積される採集場所を含む。あるいは採集装置は室または容器である。さらに、この採集場所、室または容器を、流体ストリームと漏出液との連結部（ｎｅｘｕｓ）とすることもできる。
【００２７】
漏出液採集装置または漏出液分析装置の皮膚接触部分は、任意選択で透過膜または半透膜をさらに備えることができる。この膜は、漏出液中のさまざまな物質が膜を通り抜けるのを防ぐフィルタの役目を果たすことができる。この膜はさらに、流体ストリーム中の流体が漏出液採集装置を介して漏出液抽出装置から外部へ出ていくことを妨げる流体保持障壁の役目を果たすことができる。室を水密にするために、ゴム製Ｏリングなどの適当なシール部材を使用して膜をしっかり密封することができる。これによって、膜を通過した成分だけを採取することができる。これによって、膜を通過することができない不必要な分子（たとえばプロテイナーゼ）による検定の妨害を回避することができる。
【００２８】
別の実施形態では膜を使用しない。このような場合には、たとえば、ゴム製Ｏリングなどのシール部材を室の外面に配置する。シール部材は、被検者の皮膚表面に室をあてがったときに室の水密シールとなる。
【００２９】
好ましい一実施形態ではこの膜が透析膜である。当技術分野で知られている適当な任意の透析膜を使用することができる。使用するのに好ましい１つの膜が、米テキサス州ＨｏｕｓｔｏｎのＳｐｅｃｔｒａＰｏｒＭｅｍｂｒａｎｅｓ社から販売されている。
【００３０】
流体循環手段は、漏出液採集装置と流体連絡して、分析または処理のために検査部位から採集装置へ漏出液を運ぶ流体ストリームを発生させる。流体循環手段はさらに、皮膚障壁を貫く濃度勾配を、皮膚障壁を介した漏出液抽出に有利なように維持する。好ましい一実施形態では、室の検査部位に近い部分の乱流およびデッドゾーンが最小限に抑えられる。理論付けするつもりはないが、鋭角および障害物は、膜に隣接した部分の乱流および「デッドゾーン」（キャッチスポット）を増大させる表面をより大きくすると考えられる。乱流およびデッドゾーンは鋭角の場合に増大すると予想される。乱流およびデッドゾーンをできる限り小さくした場合に、最もよい結果が得られることが分かっている。この目的のため好ましい一実施形態では、全体に円筒形の形状の採集室を与える円形の断面を使用する。
【００３１】
好ましい一実施形態では、流量が５０から６００μｌ／分、より好ましくは１５０から５００μｌ／分、最も好ましくは約３００μｌ／分ではなければならない。
【００３２】
流体ストリームによって形成される濃度勾配を使用すると漏出液の抽出が容易になる。この濃度勾配の存在によって、減圧、促進剤、波動変調、および漏出液を抽出する当技術分野の他の補助的技法の必要性を排除することができる。しかし、濃度勾配および超音波処理を使用して得られる量を超えて抽出される漏出液を増やすために、これらの技法を使用することもできる。
【００３３】
流体ストリームが漏出液を含まないことを保証することによって、皮膚障壁を貫く濃度勾配を維持しまたは促進することができる。一実施形態ではこれを、漏出液の成分をろ過によって除き、流体ストリームの流体を再循環させることによって、または先に述べたように新鮮な連続流体ストリームを使用することによって、達成する。
【００３４】
流体循環手段は、流体入口管路および流体出口管路を備えることができる。これらの管路は管の形態とすることができる。これらの管路はその一端が、漏出液採集装置の中にあることが好ましい。一実施形態では、これらの管路の一端が漏出液採集装置の容器または室の中にある。
【００３５】
一般に流体ストリーム駆動装置が提供される。検査部位の全域で流体のバルク移動を生じさせるのに適した当技術分野の任意の装置を使用することができる。駆動装置はポンプの形態であることが好ましい。
【００３６】
室の圧力を制御することによって、漏出液抽出の最適流量を得ることができることが分かった。最適条件は、弁またはシャントオブストラクションを使用して抽出管からの背圧を適当にすることによって圧力のバランスがとれたときに得られることが分かった。室の圧力は、抽出口の弁を開くことによって下げることができる。反対に、この弁を途中まで閉じることによって室の圧力を高めることができる。
【００３７】
別の実施形態では、シャントオブストラクション弁の代わりに、入口ポンプと出口ポンプのバランスをとる電子制御システムを使用する。出口ポンプの代わりに、動的に変更可能な排出弁を使用することもできる。
【００３８】
流体ストリームは、新鮮な連続流体ストリームを含むことができる。あるいは、先に述べたように流体ストリーム中の流体を貯蔵しまたは再循環させることができる。特に後者のケースでは、流体ストリーム中の流体をろ過して、以前の漏出液試料または漏出液試料の成分を除去することができる。当技術分野ではさまざまなろ過手段が使用可能であり、それらの手段を使用することができる。相の違いなど、物理特性の違いによって流体ストリームを漏出液から分離することも対象となる。
【００３９】
流体ストリーム中の流体は気体または液体を含むことができる。この場合も、当技術分野で知られているさまざまなキャリヤ気体または液体を使用することができる。好ましい液体の例には、水、食塩水、プロピレングリコールおよびグリセリンなどのジオール；エタノール、プロパノール、および高級アルコールなどのモノアルコール；ＤＭＳＯ；ジメチルホルムアミド；Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド；２−ピロリドン；Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）ピロリドン、Ｎ−メチルピロリドン、１−ドデシルアザシクロヘプタン−２−オンおよび他のｎ−置換−アルキル−アザシクロアルキル−２−オン（アゾン）が含まれる。空気、窒素などの気体も対象となる。食塩水などの薬理学的に許容されるキャリヤ液体を使用することが好ましい。一実施形態では１０％エタノールを使用する。
【００４０】
一実施形態では、本発明がさらに、漏出液抽出装置から余分な漏出液を除去するクリーニング手段を提供する。このクリーニング手段を流体循環手段に結合することができる。このクリーニング手段はさらに、被検者間の汚染の危険を低減する。この実施形態では、流体ストリームが殺菌または抗菌作用を持つことが好ましい。この例には、Ｈｉｂｉｔａｎｅ^TM（クロルヘキシジン）などの第３世代殺菌薬および７０％エタノールが含まれる。使用後の残留漏出液を洗い流すために漏出液採集装置に過剰な流体が蓄積するように流体循環手段を設計することもできる。
【００４１】
あるいは、被検者を検査するたびに、ヘッドを他の類似のヘッドまたは同一のヘッドと取り替えることができる。使用したヘッドは廃棄し、または滅菌およびクリーニングの後に再使用することができる。この方法を使用することによって、ヘッドが無菌であること、および誤った読みを引き起こす可能性がある以前の被検体からの残留漏出液が存在しないことを保証することができる。
【００４２】
漏出液抽出装置はさらに、漏出液試料中の関心ある１種または数種の物質の存在を検出し、かつ／またはそのレベルを測定する検出器または分析器を備えることができる。極性部分および荷電部分であることが好ましい。本発明の抽出装置を使用して検出し分析することができる物質の例には、タンパク質、ポリペプチド、ステロイドホルモン、炭化水素部分および代謝産物が含まれる。ただしこれらに限定されるわけではない。より具体的な例は、カフェイン、エタノール、プロゲステロン、ヒト絨毛性ゴナドトロピン、プロラクチン、プロカルシトニン、ＴＮＦα、ＩＬ６、プロポフォール、プソイドエフェドリン、インスリン、インターフェロン、エストロゲン、テストステロン、１７βエストラジオール、コルチゾール、齧歯類のコルチコステロン、エリトロポエチン、グルコース、エタノール、カフェインおよび乳酸を含むグループから選択される。ただしこれらに限定されるわけではない。分析物の移動および回収にサイズおよび電荷の限界はあると思われるが、具体的な例にはこのほか、免疫グロブリン、β２アゴニスト、β遮断薬、アンドロステンジオン、デカデュラボリン（ｄｅｃａｄｕｒａｂｏｌｉｎ）、デヒドロエピアンドロステロン、スタノゾロール、利尿薬、アドレノコルチコトロフィン、アミンベースの物質（たとえばカテコールアミン）、アミノ酸およびアミノ酸ベースの神経伝達物質、コリンベースの物質、クレアチン副産物、コルチコトロピン放出因子、インスリン、インスリン様増殖因子、ソマトメジン、黄体形成ホルモン（ｌｅｕｔｉｎｉｓｉｎｇｈｏｒｍｏｎｅ）、アンフェタミン、カンナビノイド、オピオイド、エンドルフィンおよびエンケファリン、甲状腺ホルモン、抗生物質、不揮発性局所および全身麻酔薬、感染因子自体を含む細菌およびウイルス感染のいくつかのマーカー、サイトカイン、シャペロンタンパク質、特に熱ショックタンパク質が含まれる。ただしこれらに限定されるわけではない。アミノ酸、デキストロース、フルクトース、スクロース、イオン性塩、遊離脂肪酸、乳酸塩、クレアチンリン酸およびキナーゼも、採集可能かつ測定可能な分析物の有望な例である。ただしこれらに限定されるわけではない。
【００４３】
漏出液抽出装置はさらに、減圧室、化学薬品リザーバおよび／または波動変調手段を備えることができる。これらはすべて、背景技術の項で引用した明細書に記載されているものであり、これらについてはすでに説明した。
【００４４】
好ましい一実施形態では、この装置、または装置のいくつかの部分が、本発明のさまざまな機能要素を画定することができる成形プラスチックの本体に収容される。
【００４５】
処理、検出および／または貯蔵装置も対象となる。検出装置の例には、分光、赤外、温度、磁気共鳴、原子吸光、質量分光、ｐＨ、電気化学および伝導率検出装置が含まれる。分析物をリアルタイムで監視するリアルタイムセンサが特に好ましい。この例には免疫センサが含まれる。
【００４６】
流体に対して露出した検出装置の表面領域と接触した漏出液／流体混合物の相対体積は大きいことが好ましく、漏出液を含む流れに対してセンサの検出部の長さが長いことがより好ましい。たとえばセンサの長さを５ｍｍとし、センサが、細い流路管を介して５００μｌ以下の流体と接触するようにすることができる。
【００４７】
貯蔵装置の例には、試料小びんおよび体積または時間ベースの試料採集装置が含まれる。対象となる処理装置の例には、冷却（好ましくは冷凍）、加熱、保存、および化学または酵素処理装置、ならびに当技術分野で知られているものなどのカラム、フィルタ、ＨＰＬＣ、電気泳動ゲルのような分離手段が含まれる。酵素結合検定のときのように処理装置と検出装置とを結合することができる。これらの装置の組合せも対象となる。好ましい一実施形態では、処理装置が質量分光および電気化学検出器であり、処理装置がＨＰＬＣ分離手段である。
【００４８】
本発明を使用するのに適した対象は多岐にわたる。ヒツジ、ウシ、シカ、ヤギ、ブタ、ニワトリなどの農業上重要な動物およびペット（イヌ、ネコ、鳥を含む）の漏出液の検査が対象となる。しかし、好ましい応用はヒトの漏出液の検査である。他の適当な生体は、ラット、ウマおよびサメから選択することができる。ただしこれらに限定されるわけではない。重要な他の利点は、野生生物および保護研究において、試料の非侵襲採取によって動物に対する危険が低下することである。重要な例は絶滅の危機にさらされた鳥類である。ただしこれに限定されるわけではない。生体にかかる試料採取のストレスが減るという利点がある。
【００４９】
検査対象の体表の任意の検査部位が使用可能であり、検査部位のサイズは広い範囲にわたって変更することができる。通常は、四肢の１から２０ｃｍ²の部位が使用され、５ｃｍ²以下であることが好ましい。
【００５０】
本発明の装置は一般に、診察室、ジムなどでの静的な使用、または家庭での使用に合わせて構成される。しかし、着用または携帯したまま使用するために、装置全体および／または装置の一部分を使用者に取り付けることも対象となる。一実施形態では、漏出液採集装置および流体循環手段を使用者が持ち運び、またはこれらを使用者に取り付ける。これに応じて装置の諸部分を含むキットも対象となる。
【００５１】
使用時には、皮膚の採集領域に少量の超音波ゲルを擦り込む。これは、たとえば抽出の１０分前に実施することができる。経皮流出（ｔｒａｎｓｄｅｒｍａｌｆｌｕｘ）を開始させるために最初の超音波適用を実施する。この最初の適用の時間は一般に０．５〜２分である。
【００５２】
他の態様では本発明が、皮膚障壁越しに生体から漏出液を非侵襲的に抽出する方法を提供する。この方法は、皮膚障壁を通して漏出液を移動させることができるだけの十分な超音波エネルギーで皮膚障壁を処理することを含む。この方法はさらに、皮膚障壁越しに漏出液を抽出するのに有利な濃度勾配を維持するために、漏出液を流体ストリームに混入して運び去ることによって皮膚障壁の表面から漏出液を除去することを含む。
【００５３】
連続フローシステムでは、超音波エネルギーで皮膚を処理し、漏出液を除去するプロセスを同時に実行することができる。あるいは、これらのプロセスを互いに独立に実行することもできる。超音波エネルギーは、先に説明した超音波発生装置を使用して生み出すことができる。しかし、本発明は、本明細書に開示した特定の実施形態に限定されるものではなく、皮膚障壁を通して漏出液を移動させることができる任意の形態の超音波エネルギーを利用することができる。流体ストリームも先に定義したとおりとすることができる。
【００５４】
当技術分野の他の方法および装置を使用して、皮膚障壁越しの漏出液の抽出速度および抽出量を増大させることができる。これらの例には、参照によって本明細書に組み込まれる米国特許第５８９５３６２号および５７２２３９７号に教示されているものなどの、波動変調、部分真空システムおよび化学的促進剤が含まれる。好ましい一実施形態では本発明が、参照によって本明細書に組み込まれる米国特許第６０４１２５３号に教示されている超音波電気泳動システムを利用する。このシステムは、生体膜越しの分析物の抽出を電磁場を使用して促進する。電極間の電圧は、３〜１５ボルトの範囲から都合よく選択することができる。好ましい一実施形態では９Ｖを使用する。
【００５５】
したがって、装置の本体はさらに、皮膚透過性増大手段を含むことができる。皮膚の透過性を増大させて漏出液の流量を増大させることができる当技術分野で使用可能な適当な任意の装置が対象となる。適当な手段には、超音波発生装置、エレクトロポレーション手段、イオン導入手段、化学薬剤およびレーザが含まれる。ただしこれらに限定されるわけではない。しかし、本発明の装置を使用する前に、漏出液の通過を促進するように皮膚をあらかじめ準備しておき、それによって、本発明の装置に専用の皮膚透過手段を配置する必要性を排除することもできる。
【００５６】
本発明の装置および方法は幅広い応用範囲を有する。その例としては、患者の監視；薬物乱用および麻薬乱用の検出；治療薬、抗生物質、麻酔薬および残留物、有害物質の検出；ホルモンレベルを介した月経周期または発情の検出；コルチゾールを介したストレスレベルの検出；およびこの他のヒトの能力、ならびに薬物状態の検出などがある。ただしこれらに限定されるわけではない。本発明の装置および方法は、運動能力の監視および労働におけるストレスの監視に特に有用である。これらの装置および方法を使用することによって、漏出液の高速連続無痛抽出が可能になる。
【００５７】
被検体と被検体の間に、ヘッド、採集管および膜の浄化滅菌を実施する。
【００５８】
被検体間で膜を取り替えることもできる。
【００５９】
さらに、膜を通して採集室に入る分析物を指定することができる膜の分子量分画点を上げ下げするために、被検体間でまたは同じ被検体で膜を取り替えることができる。これによって、特定の分子サイズの分析物に関心があるときに、採集されるアーチファクトを選択的に減らすことができる。
【００６０】
ヘッドピースは超音波送達装置の上に載っており、超音波装置にしっかりと固定されてはいるが、超音波装置から分離することができるので、被検体間でヘッドピース全体を交換することもできる。
【００６１】
あるいは、皮膚分析物に暴露する採集流体の量を変更できるように、ヘッドが異なるサイズの室を含むこともできる。これによって、浸透圧流れ特性および採集流体中の分析物の濃度を変化させることができる。あるいは、またはこれと組み合わせて、室を通る灌流を変化させることによってこれらの特性を変化させることもできる。
【００６２】
次に、添付図面および実施例を参照して本発明を説明する。開示の実施形態は本発明を限定するものではない。
【００６３】
図面の詳細な説明
本発明の第１の態様に基づく装置の構造および操作
図１を参照する。漏出液抽出装置（１）は、人の前腕（５）の皮膚障壁（４）の検査部位（３）に超音波エネルギーを発生させるＩｔｏＣｏ．，Ｌｔｄ社（東京）のＵＳ−３型超音波発生装置（２）を備えている。漏出液採集室（６）は、流体ストリーム／漏出液連結部（７）に通じている。漏出液／流体ストリーム連結部（７）を終端とする流体ストリーム入口（８）によって流体ストリーム（１２）が供給される。連結部（７）から流体ストリーム出口（９）が延びている。米テキサス州ＨｏｕｓｔｏｎのＳｐｅｃｔｒａＰｏｒＭｅｍｂｒａｎｅｓ社の半透性透析膜（１０）が、検査部位（３）と室（６）を分離している。本体（１１）が、装置（１）のすべての構成部品を互いの位置関係に保持している。
【００６４】
使用時には、前腕（５）を装置に載せて（１）と接触させる。流体ストリーム（１２）を流体ストリーム入口（８）に導入し、超音波発生装置（２）を作動させる。好ましい実施形態では流体ストリーム（１２）が生理食塩水を含む。他の適当な例にはエタノール溶液、グルコース溶液などがある。
【００６５】
超音波エネルギーを検査部位（３）に集中させて皮膚障壁（４）を透過性にする。漏出液（図示せず）は、皮膚障壁（４）および透析膜（１０）をまたいで生じた濃度勾配に沿って、前腕（５）から皮膚障壁（４）を抜けて室（６）へ移動する。漏出液は、流体ストリーム（１２）との連結部（７）で流体ストリームと合流し、出口（９）を通して装置（１）から外部へ引き抜かれる。
【００６６】
次に、漏出液を含んだ流体ストリームを、システムの要求に従って分析、処理または貯蔵する。流体ストリームには新鮮な流体が導入され、漏出液が除去されるため、漏出液を抽出した後も濃度勾配は維持されることを理解されたい。
【００６７】
出口（９）を出た漏出液は収集バイアル（５００）に貯蔵される。より詳細にはバイアル５００は、密封フランジ（５０２）およびキャップ（５０３）を有する。管（５１０）は一端が出口（９）に取り付けられ、他端は、全体が（５０５）として示されたアダプタに通され、（５１２）で終端している。アダプタ（５０５）は、密封フランジ（５０９）、出口管（５１０）および均圧管（５１５）を備えた本体（５０７）を有する。
【００６８】
使用時には、密封フランジ（５０９）を、バイアル（５００）の相補密封フランジ（５０２）に対してしっかりと閉める。出口（９）を出た漏出液は出口管（５１０）を通り、重力によってバイアル（５００）の中に落下する。採集が終了したら、バイアルをアダプタ（５０５）から取り外し、密封フランジ（５０２）の上にキャップ（５０３）を閉じる。次いでこのバイアルを、関心のある分析物に合わせて適宜、室温、４℃および−２０℃で貯蔵する。分析機械が使用可能になったら、ＨＰＬＣ、質量分析法、ＥＬＩＳＡおよびＲＩＡを含む標準手段によって、バイアルの中の試料を分析する。
【００６９】
所望の漏出液が抽出されたら、前腕から装置を取り外す。次いで、超音波発生装置および流体ストリームの作動を停止する。
【００７０】
次の人のために機械をリセットするには、流体ストリームを再開させて、室（６）および連結部（７）のすべて残留漏出液を洗い流す。漏出液採集部位を洗浄するために、出口（９）を絞って流体ストリーム（１２）の流体が透析膜（１０）を通過するよう強制する必要がある場合がある。装置を洗浄する他の方法は、流量を増やして連結部（７）および採集室（６）の圧力を高め、それによって流体ストリームの流体を透析膜（１０）上に強制的に流す方法である。あるいは、拭取りなどの従来の手段で装置をクリーニングすることもできる。
【００７１】
本発明の第２の実施形態の構造および操作
アセタール樹脂であるポリホルムアルデヒドプラスチック製の中実ブロック（５５）を、厚さ０．５ｃｍの周壁（６５）を残して一端（全体を６０で示す）に向けてくり抜くことによって、採集ヘッド（全体を５０で示す）を製作する。くり抜かれた端部（６０）は、適合した市販の携帯型超音波装置（７０）がぴったりとはまり込むように設計されている。装置（７０）は、ＩＴＯ社（東京、１７６−８６０５）の物理療法／リハビリテーション超音波ユニットである。
【００７２】
ヘッド（５０）の中実端には、容積３００μ１の小室（７５）が構築されている。端面（８０）は、室（７５）の周囲からさらに０．２ｃｍくぼんでいる。この室は、一定の灌流を供給するポリエチレン管（９５および１００）によって供給された入口（８５）および出口ポート（９０）を有している。Ｓｐｅｃｔｒａ／Ｐｏｒ、ＳｐｅｃｔｒｕｍＬａｂ．（米カリフォルニア州９０２２０−６４３５）による適合した半透性透析膜（１０５）が、ゴム製Ｏリング（１１０）によって密閉され、室は水密となっている。ヘッド（５０）のこの端部（８０）は試料採取の間、皮膚（図示せず）と接触する。
【００７３】
ヘッド（５０）の両側に、ボタン電極（１１２および１１５）が配置されている。これらの電極は、９Ｖ駆動の電界を供給する９Ｖバッテリまたは他の９Ｖ電源に接続されている。室（７５）と超音波装置（７０）の境界面には超音波伝導ゲル（１２０）が塗られている。超音波装置（７０）は、室（７５）に向かって挿入できなくなるまでくり抜かれた端部（６０）の中にぴったりとはめ込まれている。
【００７４】
管（１００）には、試料採取ヘッド室（７５）の出口（９０）の近くに４つの免疫センサ（１２５）が直列に配置されている。免疫センサ（１２５）は、意識的に行動する動物の脳組織および血液循環中のホルモンの変化をリアルタイムで測定するためにｉｎｖｉｖｏで使用されている。これらの免疫センサは、予備的な試料分離を提供する透析膜の中に閉じ込められており、浸透圧平衡原理を使用して、きわめて少量の流体中での試料採集を最大化する。
【００７５】
分析物の抗体検出を使用するときにはそれぞれの免疫センサ（１２５）自体に、循環している分析物の体積に比べて大きな使用可能な抗体表面積があり、抗体の結合および検出が測定電極上で実行される。この配置は、低濃度（フェムトグラム／ｍｌ（ｆｇ／ｍｌ））での捕獲および測定を容易にする。
【００７６】
これによって非常に短時間での試料採集が可能になる。免疫センサ自体は非常に小さく、そのため比較的に邪魔にならない方法で配置することができる。このような技術を非侵襲の試料採取と組み合わせると、非侵襲オンライン監視装置を構築することができる。
【００７７】
免疫センサは、ＣｏｏｋＣＪ．、Ｒｅａｌ−ｔｉｍｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｏｆｃｏｒｔｉｃｏｓｔｅｒｏｉｄｓｉｎｃｏｎｓｃｉｏｕｓａｎｉｍａｌｓｕｓｉｎｇａｎａｎｔｉｂｏｄｙ−ｂａｓｅｄｅｌｅｃｔｒｏｄｅ、Ｎａｔ．Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ１９９７；１５：４６７−７２、ＣｏｏｋＣＪ．、Ｒｅａｌ−ｔｉｍｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｏｆｎｅｕｒｏｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒｓｉｎｃｏｎｓｃｉｏｕｓｓｈｅｅｐ、Ｊ．ＮｅｕｒｏｓｃｉＭｅｔｈｏｄｓ１９９６７；７２：１６１−６、およびＣｏｏｋＣＪ．、Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｏｎ−ｌｉｎｅｏｆｅｘｔｒａｃｅｌｌｕｌａｒｇａｍｍａ−ａｍｉｎｏ−４−ｂｕｔｙｒｉｃａｃｉｄｕｓｉｎｇｍｉｃｒｏｄｉａｌｙｓｉｓｃｏｕｐｌｅｄｔｏｉｍｍｕｎｏｓｅｎｓｏｒａｎａｌｙｓｉｓ、Ｊ．ＮｅｕｒｏｓｃｉＭｅｔｈｏｄｓ１９９８；８２：１４５−５０の教示に従って製造する。これらの文献の開示はその全体が参照によって本明細書に組み込まれる。
【００７８】
関心のある分析物（たとえばコルチゾール）に対する抗体を、透析物プローブの中、またはプローブの流出液の中に固定する。この検出システムは、透析膜の中に収容された白金電極上に固定された当該分析物に特異的な抗血清をめぐる、内因性分析物と過酸化物（ＨＲＰ）標識された外因性分析物との競合反応に基づく。結合後、ペルオキシダーゼ反応が始まり、酸化を保証する十分な電圧に設定されたプローブ内の電極間の電流の変化によって基質の酸化を監視する。結合したＨＲＰはアミノサリチル酸によって活性化され、この活性化の結果として生じた電気出力を監視する。この出力は結合したＨＲＰに比例し、したがって結合した関心のある分析物には反比例する。
【００７９】
白金電極は、免疫試薬と電気化学検出器の働きを同時にする。これは検定感度を増大させる組合せである。使用に適合した透析膜で電極を取り囲むと、試料を採取する必要なしにｉｎｖｉｖｏでの連続測定が可能になる。活性成分は、透析膜を貫いて浸透圧平衡が駆動する方向に拡散する。
【００８０】
簡単には、それぞれの免疫センサは、中心の白金電極（作用電極）ならびにプローブの上に位置する他の２つの電極、参照電極（Ａｇ／ＡｇＣＩ）および対電極（Ａｇ）を閉じ込めるのに使用する長さ４ｍｍの適合した外側透析膜（分子量１００Ｋで分画）から成る。コルチゾール、テストステロン、１７βエストラジオールおよびインスリンに対するポリクローナル抗体（Ｓｉｇｍａ社）を、先に説明したカソード共重合によって、４つの異なるプローブの白金電極の表面にそれぞれ吸収させた。ｉｎｖｉｔｒｏおよびパイロットｉｎｖｉｖｏ研究（データは示していない）によれば、ヒト被検者でコルチゾール１：２０、テストステロン１：２０、１７βエストラジオール１：１０およびインスリン１：１０、ヒツジでそれぞれ１：２０、１：１５、１：５、１：１０の抗体希釈が、測定範囲にわたって適当な感度を与える。
【００８１】
電極構成は、Ａｇ／ＡｇＣｌ参照電極に対して７５０ｍＶにセットされ、プローブは、シリンジポンプを使用して２μｌ／分の１０％エタノールで灌流する。ヒトおよびヒツジでは、コルチゾール０．１〜１００ｎｇ／ｍｌ、テストステロン２５〜１０００ｐｇ／ｍｌ、１７βエストラジオール０．１〜２０ｐｇ／ｍおよびインスリンではヒツジで０．１〜５ｎｇ／ｍｌ、ヒトで０．１〜２５μＵ／ｍｌの範囲にわたって較正を実施しなければならない。免疫センサもまた、干渉、交差反応性、ｐＨおよび酸素含量による変化、ならびに測定した分析物の洗い流しについても較正する。
【００８２】
採集ヘッド（５０）の出口管路（１００）上に免疫センサ（１２５）を直列に配置し、プローブの較正がｉｎｖｉｖｏで維持されることを保証するため、さまざまな濃度のテストステロン、１７βエストラジオール、インスリンおよびコルチゾールを含む流体を、管路（９５）を通して採集ヘッド室（７５）にポンピングし、出口管路（１００）から外へ排出する。連続インライン測定だけでなく、出口管路（１００）から流体を採集することによってバッチ試料を採集することもできる。バッチ試料を採集する間は、免疫センサ（１２５）によるインライン測定をオフにすることができる。これによって、採集したバッチ試料の後のオフライン分析への免疫センサ（１２５）の干渉を防ぐ。便利には、オフライン測定を使用して、それぞれの使用の前後に免疫センサ（１２５）を較正する。
【００８３】
図２に示した装置は、下記の実施例で採取したホルモンについてｉｎｖｉｔｒｏで２３％から３５％の回収率を与えた。洗出し曲線からは、作用電極と超音波電気泳動が作動していたときに透析膜にホルモンが保持されている証拠は得られなかった。免疫センサ／超音波電気泳動が作動していないときには、ホルモンのわずかな保持（回収全体の１％から７％）が見られた。しかし、保持が生じたときにもこの保持は測定全体にわたって一定であり、応答の直線性に影響を及ぼすことはなかった。
【００８４】
免疫センサ（１２５）は、下記の実施例で概説した範囲のホルモンに対して直線的な応答を示した。ヒツジ用に設計した免疫センサでは、コルチゾール１〜２ｎＡ／ｎｇ／ｍｌ、テストステロン１〜２ｎＡ／ｐｇ／ｍｌ、インスリン１〜２ｎＡ／１０ｐｇ／ｍｌ、１７βエストラジオール１〜２ｎＡ／０．１ｐｇ／ｍｌの感度が見られた。検出限界はそれぞれ０．５ｎｇ／ｍｌ、１ｐｇ／ｍｌ、０．１ｐｇ／ｍｌおよび０．１ｐｇ／ｍｌであった。ホルモン全体で、３０秒未満（２７．３±４．９、平均±Ｓ．Ｅ．Ｍ．）に９０％を超える応答が見られた。６．０未満のｐＨは感度を低下させたが、応答の直線性に影響を及ぼすことはなかった。酸素レベルの変化には影響されず、Ｋ⁺の増大はバックグラウンドをわずかに増大させた（Ｋ⁺が１００ｍｍｏｌ／１追加されるごとに約０．２ｎＡ）。免疫センサを（アスコルビン酸塩からのエレクトロインターフェレンスを排除する）フェニレンジアミンで被覆したので、アスコルビン酸塩の影響はなかった。
【００８５】
ヒト被検者用に設計した免疫センサも同様の性能特性を示したが、感度は、コルチゾール１〜２ｎＡ／０．１ｎｇ／ｍｌ、テストステロン１〜２ｎＡ／１０ｐｇ／ｍｌ、インスリン１〜２ｎＡ／０．５μＵ／ｍｌ、１７βエストラジオール１〜２ｎＡ／ｐｇ／ｍｌであった。
【００８６】
免疫センサは、室温で＞４８時間、または少なくとも８００回の測定の間、安定していた。
【００８７】
第２の実施形態の操作
漏出液抽出手順の１０分前に少量の超音波伝導ゲルを被検者のターゲット皮膚領域（図示せず）に擦り込む。次いで、超音波装置（７０）から皮膚領域（図示せず）に最初の超音波を１分間適用して、経皮流出を開始させる。採集ヘッド（５０）の中に配置する前に適合した市販の超音波銃（７０）の端部に標準超音波ゲル（１２０）を塗布すると、超音波結合は望ましく増大する。
【００８８】
ヘッドの室（７５）に１０％エタノールを満たす。次いで、皮膚領域の皮膚表面に対してヘッドを配置し、超音波を１分間適用する（出力２０ｋＨｚ、皮膚表面での計算で１０Ｗ／ｃｍ²、５秒オン／５秒オフのパルシング）。１分経過したら、装置を皮膚に接触させたまま室に流体を、３００μｌ／分の流量で１分間流す。皮膚と接触しているこの２分の間、９Ｖの電圧を端子（１１２および１１５）間にかけて、皮膚表面のところにヘッドを貫く電界を生み出す。
【００８９】
次の１分で免疫センサ（１２５）の測定を実施する。次いで、次の１分で室（７５）および免疫センサ（１２５）を洗浄する。このサイクルを使用すれば、理想的には４分ごとに反複測定を実施することができる。別の被検者に対して使用する場合には、交差汚染を回避するために半透膜（１０５）を手作業で取り替える。この時間が先のサイクルに加わる。
【００９０】
必要ならば５分おきに測定ができるように、また、実験時間の定常性が維持されるように、被検者のタイミングを調整する。
【００９１】
唾液試料の分析では、ヘッド（５０）を超音波装置（７０）に接続せずに、唾液を採集室（７５）に直接に供給し、そこから免疫センサ（１２５）へと流す。
【００９２】
第３の実施形態の説明
全体を（１９０）で指示する試料採集ヘッドは本体（１９５）を備え、その中に入口ポート（２００）および出口ポート（２０５）が形成されている。入口（２００）は通路（２０７）を介して室（２１０）に通じている。室（２１０）は、出口ポート（２０５）に続く出口通路（２１２）に接続されている。本体（１９５）には２つの電極（２１５）および（２２０）が配置されている。
【００９３】
室（２１０）は、開放可能なカバー（２２５）によって覆われた開口（２２２）を有する。カバー（２２５）は、ねじ式のかみ合い（２３０）によって本体（１９５）に接続されている。カバー（２２５）はさらに、密封Ｏリング（２４０）によって所定の位置に保持された半透膜（２３５）を有する。２つのポート（２００）と（２０５）の間には超音波ヘッドの隣接部（ａｂｕｔｍｅｎｔ）（２４５）が画定されている。
【００９４】
使用時には、カバー（２２５）および電極（２１５および２２０）を、漏出液を採取する生体の皮膚（図示せず）に対して配置する。隣接部（２４５）に超音波発生装置（図示せず）を配置する。超音波エネルギーを開口（２２２）の近くの皮膚（図示せず）に導く。電極（２１５と２２０）間に９Ｖの電位差を与える。生理食塩水（図示せず）を入口（２００）から通路（２０７）を通して室（２１０）に注入する。生体の皮膚からの漏出液（図示せず）は膜（２３５）を通り抜けて室（２１０）に入り、そこで食塩水と混じり合う。漏出液を含んだ食塩水は室（２１０）から通路（２１２）へ移動し、出口（２０５）から流出する。
【００９５】
使用後、カバー（２２５）のねじをゆるめ、本体（１９５）とのねじ式のかみ合い（２３０）から解放する。カバー（２２５）は、膜（２３５）およびＯリング（２４０）を含めて、再使用のため減菌し、または廃棄する。
【００９６】
第４の実施形態の説明
全体を（２９０）で示す試料採集ヘッドは本体（２９５）を備え、その中に入口ポート（３００）および出口ポート（３０５）が形成されている。入口（３００）は通路（３０７）を介して室（３１０）に通じている。室（３１０）は、出口ポート（３０５）に続く出口通路（３１２）に接続されている。本体（２９５）には２つの電極（３１５）および（３２０）が配置されている。
【００９７】
室（３１０）は、開放可能なカバー（３２５）によって覆われた開口（３２２）を有する。カバー（３２５）は、本体（２９５）の環状リング（３３２）とカバー（３２５）の内面に切られた相補的なくぼみ（３３３）とを含むスナップ式の弾性嵌め合わせ（２３０）によって、本体（２９５）に接続されている。カバー（３２５）はさらに、密封Ｏリング（３４０）によって所定の位置に保持された半透膜（３３５）を有する。２つのポート（３００）と（３０５）の間には超音波ヘッドの隣接部（３４５）が画定されている。
【００９８】
使用時には、カバー（３２５）および電極（３１５および３２０）を、漏出液が採取される生体の皮膚（図示せず）に対して配置する。隣接部（３４５）に超音波発生装置（図示せず）を配置する。超音波エネルギーを開口（３２２）の近くの皮膚（図示せず）に導く。電極（３１５と３２０）間に９Ｖの電位差を与える。生理食塩水（図示せず）を入口（３００）から通路（３０７）を通して室（３１０）に注入する。生体の皮膚からの漏出液（図示せず）は膜（３３５）を通り抜けて室（３１０）に入り、そこで食塩水と混じり合う。漏出液を含んだ食塩水は室（３１０）から通路（３１２）へ移動し、出口（３０５）から流出する。
【００９９】
使用後、スナップ式嵌め合わせ（３３０）を解いてカバー（３２５）を本体（２９５）から外す。カバー（３２５）は、膜（３３５）およびＯリング（３４０）を含めて、再使用のため浄化し、または廃棄する。
【０１００】
第５の実施形態の説明
全体を（３９０）で示する試料採集ヘッドは本体（３９５）を備え、その中に入口ポート（４００）および出口（４０５）ポートが形成されている。入口（４００）は通路（４０７）を介して室（４１０）に通じている。室（４１０）は、出口ポート（４０５）に続く出口通路（４１２）に接続されている。本体（４９５）には２つの電極（４１５）および（４２０）が配置されている。
【０１０１】
室（４１０）は環状の開口（４２２）を有し、その側には、本体（３９５）の保持くぼみ（４３５）から突き出たＯリング（４３０）が位置する。
【０１０２】
使用時には、Ｏリング（４３０）および電極（３１５および３２０）を、漏出液を採取する生体の皮膚（図示せず）に対して配置する。十分な圧力を皮膚にかけて、皮膚とＯリング４３５の間にシールが形成されることを確実にする。隣接部（４４５）に超音波発生装置（図示せず）を配置する。超音波エネルギーを開口（４２２）の近くの皮膚（図示せず）に導く。電極（４１５と４２０）間に９Ｖの電位差を与える。生理食塩水（図示せず）を入口（４００）から通路（４０７）を通して室（４１０）に注入する。生体の皮膚からの漏出液（図示せず）は室（３１０）に入り、そこで食塩水と混じり合う。漏出液を含んだ食塩水は室（４１０）から通路（４１２）へ移動し、出口（４０５）から流出する。
【０１０３】
使用後、Ｏリング（３４０）をくぼみ（４３５）から取り出し、再使用のために浄化し、または廃棄する。
【０１０４】
実施例１
試験
図１に示した装置を４個人で試験した。装置は先に説明したとおりに組み立て、ＨＰＬＣシステム、電気化学検出器および質量分光システムを備えたテストステロンおよびエタノール検出器に連結した。被検者は、体重８２から１０６キログラム、年齢２１から２４才の４人の男子運動選手である。それぞれの被検者の前腕を装置に載せた。超音波発生装置は、１ＭＨｚおよび０．５Ｗ／ｃｍ²の連続パルス平行超音波エネルギーを生み出すようにセットした。検査部位の送達面積はおよそ５ｃｍ²であった。前腕の皮膚表面から１分間、採集を実施した。この超音波試料と比較するために、同時に血液試料を採取し、分析した。結果を表１に示す。
【０１０５】
【表１】

【０１０６】
上記の結果は、血液レベルと超音波レベルの間に相関があることを示している。結果の不一致は、血流中の流体と毛細管、静脈およびリンパ系から抽出した流体との間の相違に起因すると考えられる。具体的には、これらの分析物の血液レベルと超音波によって検出されたレベルの間には限定可能な関係がある。
【０１０７】
実施例２
血液、ＳＬＳ−ＵＧおよびＳＬＳ−ＥＧ試料の分析
血液試料は、十分に確立された方法によって被検者から採取した。これらの技法のいくつかの例を以下の実施例でより詳細に説明する。試料は、当技術分野で周知の技法を使用して遠心処理し、分離し、検定まで−２０℃で保管した。
【０１０８】
血清中の遊離および総インスリン、１７βエストラジオール、テストステロンおよびコルチゾール濃度を、ＥＬＩＳＡまたはＲＩＡ（ＥｌｉｓａキットはＤＲＧＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製（独Ｍａｒｂｕｒｇ、Ｄ−３５０３９）、ＲＩＡ成分はＳｉｇｍａ社製（米ミズーリ州Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ、ＭＯ６３１７８））によって検定し、グルコースを分光光度計キット（Ｓｉｇｍａ社）によって検定した。
【０１０９】
ラウリル硫酸ナトリウム（４０％）と、市販の超音波伝導ゲル（米ニュージャージー州Ａｑｕａｓｏｎｉｃ、ＰａｒｋｅｒＬａｂ．社、ＮＪ０７００４）または１０％エタノールゲル（この２つのゲルを交互に使用）とを使用した。本明細書ではこれらのゲルをそれぞれＳＬＳ−ＵＧおよびＳＬＳ−ＥＧと呼ぶ。採集したＳＬＳ−ＵＧおよびＳＬＳ−ＥＧを血液と同様に検定した。唾液試料は２つに分割した。第１の試料は−２０℃で保管し、血液と同様に検定した。第２の試料は、先に説明した装置および免疫センサを使用してこの実験時に検定した。
【０１１０】
実施例３
統計分析
対をなす試料についてスチューデントのｔ検定、ＡＮＯＶＡまたはウィルコクソン検定を適宜、実施した。統計的な有意性はＰ？．０５レベルを採用した。運動ストレスの前後で分析するため、得られた経皮および血液値については、実際の採取時刻を運動時刻と比較して、データを運動前、運動中および運動後の値にグループ分けした。唾液試料の運動前、運動中および運動後のグループ分けでは、血液および経皮値に対して、ヒツジでは２０分、ヒト被検者では３０分の時間差を見込んだ。
【０１１１】
実施例４
ロムニーヒツジ
この実施例の目的は、２つの非侵襲試料採取技法、すなわち超音波電気泳動によって促進させた経皮滲出液の採集とバルブ吸引による唾液の採集とを適当な免疫センサを使用した高速測定と組み合わせ、その使用を比較することである。超音波電気泳動の場合には、試料採取構成部品と測定構成部品とを１つの携帯型装置として構築した。唾液については、採集した唾液をこの装置の測定部分に加えた。内分泌におけるそれらの幅広い役割と関心のため、分析物としてテストステロン、コルチゾール、エストラジオールおよびインスリンを選択した。これらのホルモンを運動ストレスの前後で追跡した。循環血液中のこれらのホルモンのレベルは、運動ストレスによって短時間のうちに変化するからである。グルコースは、やはり幅広い関連性を有する親水性マーカとして選択した。
【０１１２】
２０頭のヒツジ（ロムニー交配雌ヒツジ、生体重３６〜４４ｋｇ）を群れとして１４日間、一緒に飼育した後に、実験を実施した。この期間の間、毎日、ヒツジを１か所に集め、囲いに入れ、背中をパッチ（直径約およそ５ｃｍ）状に剃って、ＳＬＳ−ＵＧまたはＳＬＳ−ＥＧを塗布した。
【０１１３】
２分後、このパッチの上に、超音波電気泳動装置を（電源を入れずに）短時間置いた。１時間囲った後、ヒツジの口の中に手作業で入れたプラスチック製の吸引バルブを使用して唾液を採集した。このようにしてヒツジを実験手順に慣れさせた。採集した唾液のコルチゾール濃度を先に説明したとおりに分析した。
【０１１４】
これらのうち１０頭を経皮滲出液採集技法を開発するために使用した。この１０頭を先と同様に囲いに入れ、当技術分野で周知の技法を使用して頸静脈にカテーテルを挿入した。ラウリル硫酸ナトリウムとＳＬＳ−ＵＧまたはＳＬＳ−ＥＧの混合物を、それぞれの背中の剃った領域に配置した。ゲルをその領域に残したまま１時間置き、ときどきゲルを補充した（エタノールを含む混合物は１５〜２０分のうちに蒸発してしまう傾向があった）。この間に、血液試料を３回採取した。この１時間の終わりに、背中に残った混合物を採集した。この手順全体を３回繰り返した。この混合物を、ホルモンおよびグルコース含量の検定にかけた（下記参照）。
【０１１５】
翌日、２種類のゲル混合物の一方を塗り、１０分後、この混合物の表面に超音波を１分間、直接に適用した（２０ｋＨｚ、１０Ｗ／ｃｍ²、５秒オン／５秒オフのパルシング。ＩＴＯ社（東京、１７６−８６０５）の物理療法／リハビリテーションユニットを使用）。１０分後、混合物を再び採集し測定した。次いで、超音波の適用を２分にしてこれを繰り返した。後日、動物の剃り上げたパッチ上にもう一方のゲル混合物を使用して手順全体を繰り返した。皮膚を傷つける恐れがあるため、２分を超える適用は試みなかった。超音波の適用時およびゲル混合物を採集したときに血液試料を採集した。後日、（皮膚と接触した）超音波ヘッドの両側に９Ｖの電界を印加して、上記の超音波手順全体を繰り返した。
【０１１６】
別の日に、超音波装置に採集ヘッド（５０）を取り付けて、上記の手順をもう一度繰り返した。超音波装置は、採集ヘッドとともに使用し、必要なパラメータを皮膚に送達するために、良好な結合が保証されるように変更した。採集ヘッドがないときと同じエネルギーおよびパルスを皮膚表面に送達するため、装置の出力をリセットし、（先に説明したとおりに）超音波装置をゲルに直接に接触させて配置した。ヘッドの採集室に流す３段階の流量、すなわち１５０、３００および６００μｌ／分を比較した。次いで流出してきた流体を検定した。最終日に、室からの出口管路上に配置された免疫センサでこれを繰り返し、先に説明したとおりに免疫センサのホルモン測定を実施した。
【０１１７】
これらの実験から、経皮採集のためのパラメータを設定した。これらのパラメータを、運動ストレスを与えるヒト被検体とヒツジ被検体の両方で使用した。
【０１１８】
残りの１０頭のヒツジで、３日あけて３回実験を実施した。実験日に、先と同様に動物を囲いに入れ、動物の頸静脈にカテーテルを挿入した。動物を安静にさせて５０分置き、次いで先と同様に超音波を１分間適用した。経皮流出を開始させるためにはこの最初の超音波適用が必要だった（データは示していない）。この適用から１０分後に実験を開始した場合、以降の経皮採集を採血と同時に実施することができる（すなわち２つの試料間に時間差がない）。次の１時間のあいだ５分ごとに、一連の超音波電気泳動採集を、頸静脈からの血液採取と同時に実施した。血液試料を採取する２回に１回（すなわち１０分おきに）唾液試料を採集した。この時間の終了後、牧羊者が、小放牧地内で動物を断続的に３０分間走らせた。この３０分の間に、それぞれの動物を手で短時間拘束し、３つのすべてのパラメータについて１０分おきに試料採取した（すなわち３つの試料の採取をそれぞれ３回繰り返した）。この時間の終了後、動物を再び囲いに入れ、１０分間休息させ、唾液をもう１度採集した。この唾液採集に続いて、次の１時間に、先に述べた運動前の採集を繰り返した。このようにして、各セッションで、動物１頭あたり血液および経皮試料を２７、唾液試料を１６採集した。
【０１１９】
ＳＬＳ−ＵＧまたはＳＬＳ−ＥＧ混合物単独（超音波電気泳動なし）では、血清レベルの０．０５％から０．０９％のグルコースしか測定できなかった。超音波適用を追加すると、グルコースの回収率は相当に（およそ４％まで）増大し、コルチゾールおよびテストステロンは、血清レベルの５％および２％と、確実に検出することができた。インスリンおよび１７βエストラジオールも検出されたが（それぞれ血清レベルの２％および１％）、それぞれの動物で常にこのレベルに再現されるわけではなかった。検出されたとき、これらの３つのホルモンは、ＳＬＳ−ＵＧ混合物中よりもＳＬＳ−ＥＧ混合物中で濃度が高かったが、検出可能なグルコースに対する混合物の影響は見られなかった。それぞれのケースで、経皮流出を開始させるために短時間（１分）の超音波の適用が必要であり、十分な濃度が達成されるまでに１０分の遅延が必要であった。いったん流出が確立されると、４分の測定サイクル中に血液試料と経皮試料の間に時間差はなくなったが、これを維持するためには少なくとも３０分ごとの超音波の適用が必要であった（データは示していない）。実際には、測定のたびに超音波を適用した。
【０１２０】
超音波に電界を追加すると、グルコース濃度の回収率はわずかに向上し（７％）、４つのホルモンの測定濃度はすべて大幅に増大し（表２ａおよび２ｂ）、再現性ある検出が可能になった。適合した膜を含む採集ヘッドの使用によってこれはさらに促進された（表２ａおよび２ｂ）。
【０１２１】
【表２】

【０１２２】
【表３】

【０１２３】
採集ヘッドに連結した免疫センサは、流出液のオフライン分析と強く相関したホルモン測定を与えた（ｒ²≧０．９４）。しかし、免疫センサは、オフライン分析を使用したときよりも少量の試料流体でホルモン濃度を検出することができた（流出液検出では３００μｌが必要なのに比べて室灌流では１５０μｌ）。このことは、それぞれの試料採集をより短い時間間隔で実施できることを意味する（１．５分対２分）。しかし、実験の進行上、最大回収率を保証するために３００μｌ（２分）を使用した。
【０１２４】
馴化期間の間に、唾液のコルチゾール値は、初日の６．４±１．２ｎｇ／ｍｌから１４日目の１．１±０．９ｎｇ／ｍｌまで低下した。１４日目まで、動物は、囲いに入れることおよび手で扱うことに対して主観的な嫌悪を示さなかった。
【０１２５】
しかし、実験日に、頸静脈カテーテル法で動物は、ややしりごみをするようすを示したが、唾液採集に対する反応はほとんどなく、超音波電気泳動に対する明らかな反応はなかった。頸静脈カテーテル法の場合、カテーテル法後の５０分の安静で、この手順に関連したホルモンレベルの変化がベースラインまで落ち着いたことをデータ（示さない）は示唆している。
【０１２６】
コルチゾール、１７βエストラジオール、テストステロンおよびグルコースはすべて唾液中で測定可能であった。インスリンは検出できなかった。運動ストレスの前、すべての値は、（遊離ホルモンと総ホルモンの両方で）血清値と高い相関を示した（すべてｒ²≧０．６７）。これは、２０〜３０分前に得た血液試料と唾液試料を比較したときに最もよく示された（すなわち血液値と関連する唾液値の変化との間に時間差があった）。安静時、唾液中で検出されたホルモンおよびグルコースのレベルは一般に、血清中に見られたレベルの４％から９％であった。運動ストレス中および運動ストレス以降に、すべての動物の唾液および血液両者中のコルチゾール、テストステロンおよびグルコースは増大した（図３および表３ａ、３ｂ）。血液試料中のインスリンはストレスの存在する間、低下した。しかし、血液値とそれを反映した唾液値との間の時間差をどのように見込んでも、唾液の値と血液の値は、動物が安静にしているときのようには相関しなかった。１７βエストラジオールでは、血液または唾液でストレスがかかっている間、ほとんど変化しなかったけれども、この相関の低下は、１７βエストラジオールでも見られた。図３および表３ａ、３ｂにこのデータを示す。
【０１２７】
【表４】

【０１２８】
【表５】

【０１２９】
オフライン検定によって直接に測定し、または免疫センサを介してリアルタイムで測定した唾液値は実験全体にわたってすべての値で高い相関を示した（ｒ²≧０．９２）。
【０１３０】
経皮滲出液では、コルチゾール、１７βエストラジオール、テストステロン、インスリンおよびグルコースのすべてが測定可能であった。ヒツジでは滲出液値が一般に、血液値の９％から１５％であり、測定したホルモンおよび個体によってさまざまであった。個体間のかなりの変動にもかかわらず、同じ個体では、それぞれのホルモンに関して、運動ストレスの前、最中および後で滲出液と血液の間の関係は一貫していた。個々の動物では、同時に得た滲出液値と血液値の間に強い相関（ｒ²≧０．７９）が見られた（すなわち最初の超音波適用後に１０分間放置した場合、血液レベルとそれを反映した経皮レベルとの間に時間差はなかった）。この経皮流出を維持するためには、少なくとも３０分ごとに超音波を適用する必要がある。運動とともに、コルチゾール、テストステロンおよびグルコースは有意に上昇し（Ｐ≦０．０５）、インスリンは低下し（Ｐ≦０．０５）、１７βエストラジオールはほとんど変化を示さなかった。表３ａ、３ｂおよび図３にこのデータを示す。
【０１３１】
３回繰り返した運動ストレス間で、経皮滲出液および血液値の測定値の有意の変化はなかった。唾液のベースライン値も安定していたが、運動および回復の前後の唾液値はこの繰返し間で変動した（Ｐ≦０．０５）。
【０１３２】
実施例５
ヒトの試験
１０人のヒト志願者（１９〜２３才の男子、体重８５〜１０３ｋｇ）を０９：３０に着席させた。実験の間、志願者は２０〜２２℃の室温に維持した。ヒツジ（上記）と同様に、ＳＬＳ−ＥＧ混合物を塗布した前腕の掌側表面に最初の超音波の適用を１分間実施した。１０分後、前腕のこの部位からの経皮（超音波電気泳動）採集を開始し、同時に、もう一方の腕から静脈穿刺血液採取を実施した。次いで唾液採集を実施し、続いて血液試料採取の２０、３０および４０分後に２回目、３回目および４回目の唾液採集を実施した。これらの測定を３時間にわたって３回繰り返した（すなわち合計で血液および経皮試料３、唾液試料１２）。それぞれの試料採取と採取の間、被検者は自由に歩きまわり、軽食をとり、水を飲むことができた。この採集の後、５人の志願者にローイングマシン上で中程度の強さの運動を４０分間させ（心拍数を１３０〜１６０に維持した）、１０、２０および３０分したときに短時間運動を停止して、血液、経皮および唾液試料を採取した。被検者は、４０分たって漕ぎ運動を止めたときにも試料をひととおり採取し、次いで、ストレッチング運動で１０分間軽くウォームダウンし、この時間の終わりに唾液試料を採取した。さらに２回、運動開始６０および７０分後に唾液試料を採取した。この時間の終わりに、先に述べた運動前の試料採取を３時間かけて繰り返した。この手順全体を週に２回、３週間（合計６回）繰り返した。運動中の総作業率は漕いだ距離（ｍ）によって表した。
【０１３３】
これらのヒト被検者に対する別の一連の実験では、先の運動前期間と同様の経皮および血液試料採取を繰り返した。ただし、経皮試料ごとに、手首から肘までの掌側前腕の異なる部位を使用した。次いでこれを、室温を２８〜３０℃に上げて繰り返した。
【０１３４】
唾液中にはコルチゾール、テストステロン、１７βエストラジオールおよびグルコースが検出されたが、インスリンは検出されなかった。唾液値を、その唾液採集の３０分前の血液値と比較したとき（すなわち３０分の時間差）、運動前の血液値との相関は高かった（ｒ²≧０．６９）。時間差をどのように考慮しても、運動および回復の間に、唾液と血液の間の相関はすべての値で相当に低下した（ｒ²≧０．４２）。安静時の唾液値はホルモンの種類に応じて一般に血液値の３〜１０％であった。オフライン検定によって直接に測定し、または免疫センサを介してリアルタイムで測定した同じ試料の唾液値は、実験全体にわたってすべての値で高い相関を示した（ｒ²≧０．９１）。
【０１３５】
経皮滲出液は、測定可能な量のコルチゾール、テストステロン、１７βエストラジオール、インスリンおよびグルコースを含んでいた。最初の超音波適用の後（１０分放置）、これらは同じ時刻に得た血液値と相関した（ｒ²≧０．８２）（すなわち時間差なし）。このことは運動および回復の全域で変わらなかった。
【０１３６】
滲出液値は、ホルモンの種類によるが、血液値の８％から１２％であった。それぞれのホルモンに対するこの値は、個々の被検者の繰返し測定間で一貫していた。被検者間の変動もヒツジで見られた変動よりも相当に小さかった（Ｐ≦０．０５）。
【０１３７】
すべての被検者で、運動とともにコルチゾールは増大したが（Ｐ≦０．０５）、インスリンは低下した（Ｐ≦０．０５）。テストステロンおよび１７βエストラジオールはより変動し、運動および回復の前後で個々の被検者に関連した増大または減少を示した。運動および回復の前後でグルコースは増大した（Ｐ≦０．０５）。表４ａ、４ｂおよび図４、５にこのデータを示す。６回の運動セッション間で、個人のストレス応答のタイプおよび大きさに有意な差はなかった。
【０１３８】
【表６】

【０１３９】
【表７】

【０１４０】
すべての被検者で、運動とともにコルチゾールは有意に増大した（Ｐ≦０．０５）。運動の間に、一部の被検者ではテストステロンレベルが低下し、他の被検者ではテストステロンが増大した。このパターンは、６回の運動の繰返し間で個人ごとに一貫していた。運動とともにテストステロンが増大した被検者では、運動時間中に漕いだ距離が運動を繰り返すにつれて次第に増大した（Ｐ≦０．０５）。被検者に尋ねても、他のフィットネス作業、睡眠または食事に関して相違を示唆する情報は得られなかった。
【０１４１】
掌側前腕の異なる部位に試料採取装置を配置しても、個々の被検者で回収率または測定値に有意な影響を及ぼさなかった。室温を８〜１０℃上昇させると、回収率がわずかに１〜３％増大する傾向が見られた。しかしこれに有意性はなかった。
【０１４２】
実施例６
分析物抽出に対する流量の影響
上記の漏出液および血清抽出法を使用して、テストステロンの回収率に対するヘッド内流量の影響を求める実験を実施した。この実験の結果を表５に示す。
【０１４３】
一連の実験（１流量あたり１５測定）で、同時に測定した被検者の血清中のテストステロンと比較した超音波電気泳動による滲出液中のテストステロンの採集に関して流量を比較した。
【０１４４】
【表８】

【０１４５】
定容室内の流量の増大は、超音波処理で膜から抽出されるストステロンの量に反比例し、膜に捕集された量に対する採集量に顕著な効果を有する。流量が小さいほど、採集される滲出液は少ない。ただし３００μｌ／分は例外であり、その分析物の生体膜越しの最大移送速度にすでに達していると思われる。流量の増大は漏出液の希釈を引き起こした。
【０１４６】
実施例７
異なる分析物に対する流量の最適化
実施例１０の実験と同様の実験をコルチゾールに対して実施した。結果を表６に示す。
【０１４７】
【表９】

【０１４８】
実施例８
他の分析物
１．カフェイン
【０１４９】
【表１０】

【０１５０】
２．エタノール
【０１５１】
【表１１】

【０１５２】
３．プロゲステロン
【０１５３】
【表１２】

【０１５４】
４．ヒト絨毛性ゴナドトロピン
【０１５５】
【表１３】

【０１５６】
５．プロラクチン
【０１５７】
【表１４】

【０１５８】
６．プロカルシトニン／ＴＮＦαおよびＩＬ６（細菌性敗血症の目やす）
【０１５９】
【表１５】

【０１６０】
７．集中治療で回復中の患者−麻酔薬プロポフォールおよびコルチゾールのレベル

【０１６１】
【表１６】

【０１６２】
実施例９
流れの断面形の影響
２つの異なる採集室を作製した。一方の室は長方形の断面を有し、直方形の室を与える。もう一方は円形の断面を有し、検査部位から見たときに丸い断面を有する円筒形の室を与える。
【０１６３】
これらの室はともに、図２に示した試料ヘッド（５０）の部分を形成する。両方の室を、容積が３００μｌになるように機械加工した。室内の流量は３００μｌ／分に設定した。膜（１０５）の反対側にグルコース溶液を置いた。グルコースの相対回収率を求めた。
【０１６４】
長方形断面の室では、５．２＋／−１．２％のグルコースが回収された（１０回の測定に基づく）。円形断面の室の回収率は９．８％＋／−２．０であった（３０回の測定に基づく）。
【０１６５】
実施例１０
流れの断面形の影響
流量３００μｌ／分を使用する円形断面の３００μｌ室を有する図２に示した試料ヘッドを使用した。成形可能な不活性パテを室に導入し、押し広げて平らにして、室の底約０．５〜０．８ｍｍを覆った。この室でのグルコース回収実験では、５回の測定で、グルコース溶液の８．３＋／−１．４％が回収された。
【０１６６】
同じ室を同じパテとともに使用した。ただしパテは、触れない程度に膜まで延びる室の中央の細い柱の形態に成形した。グルコース回収実験ではグルコース溶液の４．５＋／−１．６％が回復された。
【０１６７】
考察
経皮的に採集した滲出液は、一貫して血液中の変化を反映しているように思われた。被検体からの収集は比較的に簡単に実施され、ヒト被検者では痛みまたは不快感の訴えはなかった。動物は、この手順に対して明白な嫌悪行動を示さず、実験手順全体に慣れていた。
【０１６８】
本発明の装置および方法は、運動選手の能力を測定する高い潜在性を有する。ヒト被検者では、運動に関連した増大が、以降のトレーニングセッションで作業能力を増大させる被検者の能力を予示していた。作業能力は漕いだ距離で測定した。安静時のテストステロンに対するコルチゾールの増加は、ヒト被験者のオーバートレーニングを指示し、テストステロンの低下が一因となっていることが示唆された。したがって本発明は、運動選手のトレーニング能力の決定に役立つ可能性がある。
【０１６９】
本発明の装置および方法は、非侵襲的試料採取に非常に有用である。この装置は携帯可能で扱いやすく、さまざまな条件で唾液よりも血液濃度の予測に適し、動物の研究で使い易い。試料採取時間が短い集中的な縦断的研究では、唾液採集を繰り返すよりも有利である。試料採集に免疫センサを組み合わせると、オンラインでの高速測定の利点がさらに得られる。測定を繰り返しても皮膚の損傷または痛みあるいは嫌悪の徴候は見られなかった。侵襲性試料採取を取り巻く不快感およびストレスの問題を解決することを含め、本発明は、ヒトおよび他の動物の内分泌研究に多くの利益をもたらす。
【０１７０】
以上の説明は単に例として示したに過ぎないこと、および本発明は以上の説明に限定されないことを当業者は理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【０１７１】
【図１】漏出液の非侵襲抽出装置の部分断面図である。
【図２】超音波源と結合した第２の超音波採集ヘッドの部分断面図である。
【図３】運動前、運動中および運動後のヒツジから得た血清、唾液および経皮試料中の測定テストステロン濃度の変化を示すグラフである。血清の平均値および標準誤差値の単位はｎｇ／ｍｌである。経皮および唾液の読みの平均値および標準誤差値の単位はｐｇ／ｍｌである。唾液値は、血清および経皮試料の２０分後に、または２０分後までに得られた、プールされた値（運動前および運動後）および運動時の値を表す。
【図４】運動セッション中にテストステロンが一貫して増加を示したヒト被検者（増加対象者）から運動前、運動中および運動後に得た血清、唾液および経皮試料中の測定テストステロン濃度ならびに血清試料中の測定コルチゾール濃度の変化を示すグラフである。血清の平均値および標準誤差値の単位はｎｇ／ｍｌである。経皮および唾液の読みの平均値および標準誤差値の単位はｐｇ／ｍｌである。唾液値は、血清および経皮試料の３０分後に、または３０分後までに得られた、プールされた値（運動前および運動後）および運動時の値を表す。
【図５】運動セッション中にテストステロンレベルが一貫して低下したヒト被検者（減少対象者）から運動前、運動中および運動後に得た血清および経皮試料中の測定テストステロン濃度ならびに血清試料中の測定コルチゾール濃度の変化を示すグラフである。
【図６】第３の超音波採集装置の部分断面図である。
【図７】第４の超音波採集装置の部分断面図である。
【図８】第５の超音波採集装置の部分断面図である。
【図９】漏出液収集システムの断面図である。

Claims

漏出を引き起こすのに十分な超音波エネルギーを当てた生体の皮膚関門のターゲット領域を通して、漏出液を非侵襲的に抽出する漏出液抽出装置であって、
前記ターゲット領域と接触してそこから漏出液を受け取る接触手段と、
前記接触手段と開放連絡してそこから漏出液を受け取る漏出液採集室と、
前記採集室内で漏出液を循環させ、それによって前記被検者の皮膚を貫く濃度勾配を生み出し、維持する循環手段と
を少なくとも含み、
前記採集室が、その中に集められた滲出液を排出することができる排出口を有する
漏出液抽出装置。
前記接触手段と前記採集室が共通のハウジングに組み込まれている、請求項１に記載の装置。
前記接触手段が、漏出液透過性または半透過性の膜である、請求項１または２に記載の装置。
前記接触手段がＯリングである、請求項１または２に記載の装置。
前記採集室の断面の幾何形状が規則的である、前記請求項のいずれか一項に記載の装置。
前記採集室の断面が円形である、請求項５に記載の装置。
前記循環手段が、前記採集室に流入し、そこから流出する液体の流れを含む、前記請求項のいずれか一項に記載の装置。
前記液体の流れを維持する入口管路および出口管路と、前記入口管路と連絡した液体供給源と、前記出口管路と連絡した収集手段とを備えた、請求項７に記載の装置。
前記収集手段が収集容器である、請求項８に記載の装置。
前記収集容器が試験管である、請求項９に記載の装置。
前記漏出液の組成を分析する分析手段を含む、前記請求項のいずれか一項に記載の装置。
前記分析手段が前記採集室の中にある、請求項１１に記載の装置。
前記分析手段が前記出口管路の中にある、請求項１２に記載の装置。
前記分析手段が、前記漏出液中の分析物を検出する能力を有する、請求項１１から１３のいずれか一項に記載の装置。
前記接触手段に結合された前記ターゲット領域を貫く電荷を提供する手段を含む、前記請求項のいずれか一項に記載の装置。
超音波発生装置取付け手段を有し、前記取付け手段が、その中の前記超音波発生装置の方向を定め、前記ターゲット領域に超音波エネルギーを導くように適合されている、前記請求項のいずれか一項に記載の装置。
生体の皮膚障壁越しに漏出液を非侵襲的に抽出する方法であって、少なくとも、
そこから漏出を引き起こすのに十分な濃度の超音波エネルギーで前記皮膚障壁のターゲット領域を処理する段階と、
それによって流体の動的流れの中に取り出された前記漏出液を採集する段階と
を含み、
前記動的流れが、前記皮膚障壁を通した連続的な漏出を引き起こす方向に濃度勾配をもたらすように制御され、さらに、
前記動的流れから漏出液を回収する段階
を含む方法。
前記超音波エネルギーの周波数が１〜３ＭＨｚである、請求項１７に記載の方法。
前記超音波エネルギーの周波数が１０〜３０ｋＨｚである、請求項１７に記載の方法。
前記超音波エネルギーの出力が０．１から３Ｗ／ｃｍ²の範囲である、請求項１７から１９のいずれか一項に記載の方法。
前記超音波エネルギーの出力が５〜１５Ｗ／ｃｍ²の範囲である、請求項１７から１９のいずれか一項に記載の方法。
前記流体が食塩水である、請求項１７から２１のいずれか一項に記載の方法。
前記超音波エネルギーがオン／オフ式パルスエネルギーである、請求項１７から２２のいずれか一項に記載の方法。
前記超音波エネルギーが、約５秒オンになり、５秒オフになるパルスエネルギーである、請求項２３に記載の方法。
前記漏出液が、前記皮膚障壁と前記液体の動的流れの間に置かれた透過膜または半透膜を通過する、請求項１７から２４のいずれか一項に記載の方法。
漏出液を収集容器に集め、保管する段階をさらに含む、請求項１７から２５のいずれか一項に記載の方法。
前記漏出液を分析する段階をさらに含む、請求項１７から２６のいずれか一項に記載の方法。
前記分析段階が、漏出液中の１種または数種の分析物を検出することを含む、請求項２７に記載の方法。
前記分析段階を、漏出液の抽出と実質的に同時に実施する、請求項２７または２８に記載の方法。
流体ストリーム中の乱流が最小限に抑えられる、請求項１７から２９のいずれか一項に記載の方法。
前記流体の動的流れの流量が５０から６００μｌ／分である、請求項１７から３０のいずれか一項に記載の方法。
漏出液を抽出する前または抽出と同時に、皮膚からの分析物の抽出を促進することをさらに含む、請求項１７から３１のいずれか一項に記載の方法。
分析物の抽出の促進が、前記皮膚障壁を電磁場にかけることによって達成される、請求項３２に記載の方法。
流体ストリームを浄化する段階をさらに含む、請求項１７から３３のいずれか一項に記載の方法。
請求項１から１６のいずれか一項に記載の装置の検査領域に取り付けるように適合された交換可能な部材。