JP2012518439A - 非侵襲的生物医学検出及びモニタシステム - Google Patents

Abstract

本開示は、非パルス電圧をパルス電圧と組み合わせて使用し、負圧を印加して皮膚を非侵襲的に電気穿孔するステップを含む、対象の皮膚から非侵襲的かつ連続的に抽出した間質液を採取して分析するための非侵襲的かつ連続的生物医学検出、並びに非侵襲的かつ連続的モニタ方法及び装置に関する。
【選択図】図１Ａ

Description

〔関連出願との相互参照〕
本出願は、２００９年２月２０に出願されたカナダ特許出願第２，６５５，０１７号に対する優先権を主張するものであり、該特許出願はその内容全体が引用により本明細書に組み入れられる。

本開示は、対象の皮膚を不可逆的に電気穿孔して、皮膚を通じて間質液（interstitial fluid）を非侵襲的かつ連続的に抽出することによる非侵襲的かつ連続的生物医学検出及び／又は非侵襲的連続モニタ方法及び装置に関する。

早期疾患検出及び疾患モニタは、正しい身体症状を診断して適切な治療を確立する上での重要な因子である。病状を診断し、測定し、検証するための材料として、しばしば血漿が使用される。従って、血漿は、診断ツールとして使用するだけでなく、疾患及び恒常性の状態の変化を明らかにするメカニズムに関与する新たな分子経路をも解明するための新規バイオマーカを探し出すために重要な体液である。

現在のところ、血漿は侵襲的技術によってのみ採取される。血漿は、侵襲的ソースによって得られる全身性バイオマーカのための最も重要な利用可能ソースである一方で、より局所的レベルで機能することが期待されるバイオマーカを選別するためのその他の生体マトリックスが模索されてきた。このような代替の生体マトリックスのいくつかの例に、腫瘍組織、脳脊髄液及び吸引水泡液がある。

吸引水泡液の侵襲的抽出の大部分は、多くの重要なバイオマーカが発見されると期待される場所である間質液から得られる。間質液（又は組織液）は、多細胞動物の細胞を浸して取り囲む溶液である。間質液は細胞外液の主成分であり、これには血漿及び細胞間液も含まれる。局所仲介物質を分析するために用いる非常に侵襲性の高い皮膚生検と比較すると、吸引水泡液は、より侵襲性の低い抽出を可能にする手段によって得られる。侵襲的吸引水泡液は、グルコース及び乳酸塩、薬剤、炎症の研究仲介物質などの小分子を検出するための体液として使用することができる。吸引水泡液は水泡内で捕捉されるため、いずれの一体型センサとも直接接触することができないので、（単複の）標的分子の連続検出及び／又は連続モニタのために１又は複数のセンサとともに使用することはできない。

一方で、皮膚は人体の外面全体を覆う。皮膚は、その規模及び近接性により、様々な用途にとって魅力的な標的である。特に、薬剤を送達するための経皮経路は、利便性、非侵襲性、及び薬剤分解の低減という点で他の送達方法に勝る潜在的利点を有する。経皮的薬剤送達の主な障壁は、皮膚の最外層である角質層である。

角質層は、主にセラミド、コレステロール、及び遊離脂肪酸から成る脂質二重層によって囲まれた平らな死滅した角化細胞のいくつかの密に詰まった層で構成される。角質層全体の厚みは１０〜４０μｍまでと様々であり、平均厚は２０μｍである。この強疎水性環境は、親水性粒子／液体の分子遷移を妨げ、内側からの水分の蒸発及び外側からの分子の浸透を遅らせる。従って、この皮膚の保護機能が厄介な障害となり、経皮的に送達できる薬剤の数が制限される。

現在では、自分のグルコース濃度を検査することはごく普通のことであり、指先から血を一滴取り、これをグルコースセンサを介して分析する。この方法は連続的なものではないので、１型及び２型糖尿病患者は、１日に何度も低血糖又は高血糖状態のいずれか又はこれらの両方を頻繁に経験することがある。さらに、短期間ではあるが頻繁に繰り返される低血糖又は高血糖状態は、糖尿病患者の健康状態に悲惨な影響を与える。たとえ上述の方法によってグルコース濃度を制御したとしても、これらの繰り返される状態は、長期的に見て腎機能及び／又は肝機能の悪化につながる恐れがあり、心血管系の合併症などのその他の悪化につながる恐れもある。従って、体内グルコース濃度を正常な閾値内に維持するために、この濃度を連続的にモニタすることができる新しい装置が切望されている。

現在、市場にはこの点に関する何らかの突破口がある。センサが皮膚の下に設置されるため、実際に利用できる技術は全て侵襲的なものであり、日常的な較正を必要とするうえ１週間よりも長く持ちこたえないのでそれほど正確ではない。Ａｂｂｏｔｔ社が商品化しているＮａｖｉｇａｔｏｒ（登録商標）がこれに当てはまる。Ｎａｖｉｇａｔｏｒ（登録商標）製品が市場に存在する唯一の侵襲的装置というわけではなく、全ての既知の製品が正確さに欠け、較正を必要として長期間持ちこたえられない。非侵襲的技術の定義によれば、センサを体外に設置すべきであるということが主な要件の１つである。

いくつかの特許では、間質液中のグルコースレベルを測定することにより血中グルコースレベルをモニタできることが提案されている。間質液のサンプルを得るためには、角質層の障壁機能を克服しなければならない。米国特許第４，７７５，３６１号には、下にある表皮に著しく損傷を与えることなく角質層を切除するのに十分な波長のパルスレーザ光、パルス長、パルスエネルギ、パルス数、及びパルス繰り返し率を使用することによって対象の皮膚領域の角質層を切除する方法が開示されている。この方法では、確かにセンサが間質液と接触するようになる。しかしながら、陰圧下では間質液が体内に存在し、又はその移動が制限されるという事実により、その正確さには非常に疑問があり、従ってこの種の方法は、一滴の血を得るために指に穴を開けることに基づくものと似たようなものであろう。

米国特許第５，４２３，８０３号には、表在性上皮細胞、すなわち人の皮膚内の角質層を除去するためのプロセスが開示されている。皮膚表面に、少なくとも１つの波長の光の吸収率が高い混入物質を局所的に加える。混入物質の一部を、表在性上皮細胞間の空間内に浸透させる。処理した皮膚片を、パルスの少なくとも１つが粒子の一部を破裂させて表在性上皮細胞を剥ぎ取るのに十分なエネルギを有する上記波長の短レーザパルスで照射する。この混入物質は１ミクロンの黒鉛粒子を含み、使用するレーザはＮｄ：ＹＡＧレーザである。この場合も、この方法では、確かにセンサが間質液と接触するようになる。しかしながら、陰圧下では間質液が体内に存在し、又はその移動が制限されるという事実により、その正確さには非常に疑問があり、従ってこの種の方法は、一滴の血を得るために指に穴を開けることに基づくものと似たようなものであろう。

国際公開ＷＯ１９９４／００９７１３号には皮膚に穴を開ける方法が開示されており、この方法は、（ａ）楕円形のレーザビームを、少なくともケラチン層と同じ深さで最大でも毛細血管層と同じ深さの穴を形成するのに十分なエネルギ密度で皮膚の表面に集中させるステップと、（ｂ）各々が０．０５〜０．５ｍｍの幅及び２．５ｍｍ以下の長さの少なくとも１つの孔を形成するステップとを含む。この場合も、この方法では、確かにセンサが間質液と接触するようになる。しかしながら、陰圧下では間質液が体内に存在し、又はその移動が制限されるという事実により、その正確さには非常に疑問があり、従ってこの種の方法は、一滴の血を得るために指に穴を開けることに基づくものと似たようなものであろう。この方法に関連する別の問題点は、穴の深さを制御できず、従ってセンサが間質液及び血液全体と接触するようになる点である。

グルコースレベルを測定するための低侵襲的方法及び装置が実現されてきた。例えば、米国特許第５，７３０，７１４号には、この場合には測定を行う期間にわたって一定の低電圧及び一定電流を使用するイオン導入法を用いた方法及び装置が記載されており、これは対象にとって不快又は少なくとも不都合と考えられる。欧州特許第０８８９７０３号には、検体検出に放射を使用する方法及び装置が記載されている。記載される両方法は、分析を行うべき電極近くの間質液中にイオン移動が生じるので正確でない。たとえ電極によって濃度を測定したとしても、これは間質液全体中の濃度と同じ濃度を表すものではない。

経皮的薬剤送達には、異なる方法が使用される。これらの方法として、イオン導入法及び電気穿孔法が挙げられる。従って、一時的に皮膚の障壁機能を破る可能性の１つは、電気穿孔法を使用することにより、角質層の脂質ベースの構造を横切って水性の経路を形成することである。従って、水性経路は可逆的であり、開口部がごく短時間で失われるので、皮膚の同じ部位に対して電気穿孔を繰り返さなければならない。さらに、開口部は直径が非常に小さいので、全ての成分を含む間質液を取得することは不可能に近く、たとえ強力な吸引の力を借りても、その量は得られるとしてもごくわずかである。

イオン導入法は、単純なガルバニック電流を使用して、電界にさらされた皮膚を通じて薬剤を能動的に移送させることに依存するものであり、通常、この方法で送達する薬剤量は注射よりも１００倍少ないが、与える局所濃度は経口投与よりも高いことが知られている。イオン導入法では、含有物が浸透できる経路が制限され、薬剤の大部分は毛包及び汗腺などの付加的な穴を通じて皮膚を透過させられる。これらの経路が占める皮膚表面の割合は約０．１％に過ぎず、イオン導入法を通じた薬剤送達は、広い組織面積に治療が必要な場合に非効率的となる。さらに、付加物を通じた浸透は速度が遅い。さらに、イオン導入法を通じた経皮的薬剤送達の原理は、濃度が高い方の側から濃度が低い方の側へ、すなわち皮膚上での化学種の拡散にも依存する。間質液を抽出する場合、体内で正圧下にある血液と比較すると間質液は負圧下にあるため、激しい吸引を使用したり、開口部が大きくて不変的なものでない限り、間質液の流れを大きく制限する拡散は存在しない。

対照的に、電気穿孔法で利用できる経皮的経路の数は、イオン導入法の場合よりも５００倍以上多い。薬剤の吸収を向上させて角質層の防御性に打ち勝つために、イオン導入装置メーカーは、マイクロダーマブレーションを通じた表皮の除去を推奨することがある。これにより透過性が高まるように思えるかもしれないが、電気穿孔にこのステップは必要ない。電気透過化としても知られている電気穿孔という用語は、細胞膜、細胞又は組織にわたって一定の短い強烈な電界を印加した結果としての細胞膜の透過化を表すために使用される。

電気穿孔法では、高電圧電気摂動を使用して脂質層の再配向をもたらし、親水性細孔又はマイクロ導管を形成する。高電圧パルス放射により、例えばＮａ＋及びＣｌ−などの小さなイオンから、カルセイン、スルホローダミン、メトプロロールなどの中等度の大きさの分子、ヘパリン、オリゴヌクレオチド、又はミクロン寸法のラテックス微小球などの巨大分子までの大きさに及ぶ化合物の皮膚内への又は皮膚を横切った移送力が高まることが示されている。この場合も、電気穿孔法による経皮的薬剤送達の原理は、やはり濃度が高い方の側から濃度が低い方の側への化学種の拡散に依存する。間質液を抽出する場合、激しい吸引を使用したり、開口部が大きくて不変的なものでない限り、間質液の流れを大きく制限する拡散は存在しない。

ＤｅｒｍａＷａｖｅ Ｎｏ−Ｎｅｅｄｌｅ Ｍｅｓｏｔｈｅｒａｐｙ Ｓｙｓｔｅｍ（商標）では、短い強烈な電気パルスを使用して皮膚上層の電位を変化させ、膜に水性細孔を形成する。これらの細孔又はマイクロ導管は、濃度の高い領域（皮膚上）から濃度の低い領域（皮膚下）まで化合物が拡散することという唯一の条件下で、角質層を修正したり、変化させたり、又は除去したりする必要なく、組織に化合物を均等に送達する機会を数多く提供する。電気穿孔は、皮膚の組織又は上層を横切ってドミノ様の態様で進み、薬剤を適用する装身具の直下に最も強い影響が及ぶ。装置メーカーによっては、電気パルスを送達して局所的に印加するための別個の装身具を利用するものもある。効率的な電気穿孔には、組織に電気エネルギを一貫した方法で送達すると同時に薬物を送達することが必要であるため、この技術にはいくつかの問題点がある。マイクロ導管は、パルスを止めた数ミリ秒後には治療前の大きさに戻り、パルス波形の持続時間を増やすことによって拡張時間を延ばすことができる。しかしながら、最大移送能力を得るためには、治療する組織領域とアプリケータが比較的連続して接触する治療法が必要である。

国際公開ＷＯ２０００／０７８２０７号には、皮膚の逆／可逆的電気穿孔を使用して間質液試料にアクセスできることが記載されている。従って、高電圧電気パルスを使用して電気穿孔を行った場合、この方法は、角質層を可逆的に崩壊させる非常に用途の広い方法となる。０．５ボルトを超える膜電位を生成するのに十分なパルス場強度の短パルス（マイクロ秒〜ミリ秒）が膜誘電体の容量破壊を引き起こし、パルス後しばらくして膜が回復するまで過渡透過率が増加する。電気的には、皮膚を、角質層内に宿る抵抗性のほとんどと平行な抵抗器及びコンデンサとしてモデル化することができる。従って、皮膚が電気パルスにさらされた場合、パルス電圧のほとんどが角質層を横切って減少し、ここが電気穿孔の部位となる。パルス電圧を皮膚に印加する理論的モデルでは、脂質薄膜及び角質細胞膜内に電気穿孔が形成されて、治療する皮膚上に負圧を印加した場合かつこの場合に限り、イオン、親油性液体、又は一般にその成分の大部分を含む間質液が、開口部を通じて角質層内を一直線に貫流できるようになることが示される。従って、間質液は体内で負圧を有するという事実に起因して、強力な吸引の力を借りずに間質液を体外へ追いやることは不可能である。印加するパルスの振幅によっては、これらの電気穿孔は、直径がほんの数ナノメートルとあまりにも小さくて非一般的であり、また電気穿孔のプロセスによっては数ミリ秒〜数分しか持続しないため検出できない可能性がある。

国際公開ＷＯ２０００／０７８２０７号に記載されるような逆電気穿孔法によって得られる皮膚上の開口部は数秒から数分間持続し、ナノメートル単位の小口径である。さらに、逆又は可逆的電気穿孔法のみでは、間質液中の１又は複数の検体を分析するために間質液を抽出することにはつながらない。従って、間質液の抽出をさらに助けるために、強化又は強化の組み合わせが使用される。国際公開ＷＯ２０００／０７８２０７号に、間質液から電極を取り囲む溶液までの異なる検体の拡散を高めるために電極を異なる溶液に浸漬するというこのような強化が記載されている。この技術では、１又は複数の検体を分析するために、解決する問題よりもさらに多くの問題が加わるに過ぎないことが明らかである。

可逆的電気穿孔法を使用する別の例として、逆又は可逆的電気穿孔法を吸引の使用とともに使用することによって間質液の抽出を行うという、国際公開ＷＯ２００１／０６２１４４号に記載される方法がある。ＷＯ２００１／０６２１４４号に明示されるように、開口部は数日ではなくせいぜい数分間しか持続しない。従って、ＷＯ２００１／０６２１４４号では、皮膚の透過性を高めるためにリポソームを使用する。さらに、ＷＯ２００１／０６２１４４号に明示されるように、たとえ開口部の持続時間を増やすためにリポソームを使用したとしても、開口部の直径はナノメートル単位と小さく、抽出した間質液中の検体の濃度は、体内における間質液中の濃度を反映するものではない。

カナダ特許出願第２，６５５，０１７号明細書 米国特許第４，７７５，３６１号明細書 米国特許第５，４２３，８０３号明細書 国際公開ＷＯ１９９４／００９７１３号 米国特許第５，７３０，７１４号明細書 欧州特許第０８８９７０３号明細書 国際公開ＷＯ２０００／０７８２０７号 国際公開ＷＯ２００１／０６２１４４号

Ｒｕｂｉｎｓｋｙ著、２００７年、「癌の調査及び処置における技術（Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ Ｃａｎｃｅｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ））、６巻、ｐ２５５〜２５９

従って、体内のグルコース濃度を非侵襲的方法で連続的にモニタできるとともに、較正の間に長時間持ちこたえることができる装置を提供することが望ましいと考えられる。

本開示によれば、対象から間質液を非侵襲的かつ連続的に抽出する方法が提供され、この方法は、皮膚を不可逆的に電気穿孔するステップと、不可逆的に電気穿孔した皮膚の領域又はこの近くに負圧を印加して間質液を抽出するステップと、抽出した間質液を皮膚から採取するステップとを含む。

本開示によれば、対象の皮膚から間質液を不可逆的かつ連続的に抽出するための装置も提供され、この装置は、少なくとも１つの第１の移動又は静止電極と第２の静止電極との間に非パルス電圧及びパルス電圧を発生させることにより、皮膚を不可逆的に電気穿孔するための手段と、皮膚上に負圧を与える真空ポンプと、抽出した間質液を皮膚から採取するための採取チャンバとを含む。

１つの実施形態では、方法が、皮膚から抽出した間質液中の１又は複数の検体の濃度を分析するステップも含む。

別の実施形態では、皮膚を不可逆的に電気穿孔するために、少なくとも第１の移動又は静止電極と第２の静止電極との間に非パルス電圧及びパルス電圧を発生させる。

さらに別の実施形態では、検体がグルコースである。

さらに別の実施形態では、負圧が、約−０．３ｐｓｉ〜約−１４．７ｐｓｉである。

１つの実施形態では、方法が、皮膚から抽出した間質液中の検体濃度の分析を送信するステップも含む。

別の実施形態では、間質液の採取、及び抽出した間質液中の検体の濃度の分析が、以下に限定されるわけではないが、例えば一方向弁などの逆止弁によって調整される。

追加の実施形態では、負圧がパルス状又は連続的なものである。

さらに、不可逆的に電気穿孔した皮膚の領域又はこの近くに印加する負圧を圧力センサによってモニタすることができる。

別の実施形態では、対象が動物又は人間である。

別の実施形態では、採取チャンバが、抽出した間質液を皮膚から採取するための抽出チャンバを含む。

別の実施形態では、少なくとも１つの第１及び第２の電極が採取チャンバに含まれる。

追加の実施形態では、抽出チャンバが、不可逆的電気穿孔に使用する第１及び第２の電極とは別個の部品である。

１つの実施形態では、装置が、皮膚から抽出した間質液中の１又は複数の検体濃度を分析するためのバイオセンサ又は複数のセンサをさらに含む。

バイオセンサ又は複数のセンサは、電気化学センサ又は光学センサ、有線又は無線通信装置、感知電極、基準電極及び対電極、及び／又は両方ともに基準電極及び対電極として機能する感知電極及び付随電極を含むことができる。

別の実施形態では、バイオセンサ又は複数のセンサが、皮膚から抽出した間質液中のグルコース濃度を連続的に分析する。

１つの実施形態では、装置が、ブレスレット、ストラップ又はこれらの組み合わせなどの、装置を対象の皮膚上に固定するための接着手段をさらに含む。

１つの実施形態では、装置が、皮膚に印加される圧力をモニタするための圧力センサをさらに含む。

別の実施形態では、装置が、抽出した間質液の温度をモニタするための温度センサをさらに含む。

１つの実施形態では、バイオセンサと採取チャンバとの間に、抽出した間質液とバイオセンサにより分析される間質液との間に不連続性を生み出す弁が配置される。

１つの実施形態では、ポンプが、蠕動ポンプ、隔膜ポンプ、又はピストンポンプである。

別の実施形態では、バイオセンサが、分散電子伝導体とともに、ポリ（１−ビニルイミダゾール）媒質と錯体形成したビス（２，２−ビピリジル）ジクロロオスミウム（ＩＩ）を含む。

１つの実施形態では、装置が、ポンプ排出導管により抽出チャンバに接続されたサンプリングチャンバをさらに含み、このサンプリングチャンバは、皮膚から抽出した間質液を分析のために採取する。

別の実施形態では、サンプリングチャンバが、サンプリングチャンバに接続された隔壁により連続的に密封される。

別の実施形態では、装置が、皮膚上及び抽出チャンバ内部の圧力をモニタして制御するために圧力センサに接続されたマイクロコントローラをさらに含む。

以下の説明では、出願者が原理の適用を検討する最良の形態を示す本発明の好ましい実施形態について説明するとともに図面に示し、これらを添付の特許請求の範囲において具体的かつ明確に指摘して示す。

皮膚に接続された本開示の装置の側断面図である。 分析した流体と、装置内に備わるサンプリングチャンバ中の新たに抽出した流体との間に不連続性を生み出す逆止弁を示す、図１Ａの円で囲んだ領域１Ｂ−１Ｂの拡大図である。 装置内に備わる、皮膚に接続された装置の抽出チャンバを示す、図１Ａの円で囲んだ領域１Ｃ−１Ｃの拡大図である。 皮膚に接続された本開示の装置の代替の実施形態の側断面図である。 代替装置の逆止弁に接続された出力抽出チャネルを示す、図２Ａの円で囲んだ領域２Ｂ−２Ｂの拡大図である。 皮膚に接続した代替の実施形態の抽出チャンバを示す、図２Ａの円で囲んだ領域２Ｃ−２Ｃの拡大図である。 代替装置に備わるバイオセンサ及び測定チャンバを示す、図２Ａの円で囲んだ領域２Ｄ−２Ｄの拡大図である。 電極構成の例を示す装置の底面図である。 図３Ａに示す装置の電極構成の線３Ｂ−３Ｂに沿った側断面図である。 皮膚に及びマイクロコントローラに接続された本開示の装置の側断面図である。

本明細書では、人体から十分な量の間質液を非侵襲的な方法で連続的にかつ長期にわたって得るための装置を提供する。本明細書に開示する方法及び装置は、人の皮膚を不可逆的に電気穿孔することと、透過処理した小さく開いた皮膚を通じて間質液を吸引することとの組み合わせで構成される。本明細書で説明する不可逆的電気穿孔法により、吸引が適用されている限り開口部を不変的なものとする方法を示す。さらに、本明細書で説明する十分な量の間質液により、たとえ開口部の数を増やすこと及び負圧を高めることによってこの量を増加させることができ、代わりにチャンバ内の負圧を低下させること及び開口部の量を減らすことによって減少させることができるとしても、連続モニタにとって最適な及び必要な量の間質液を示す。

不可逆的電気穿孔、すなわち一定の電気パルスが細胞膜を恒久的に透過するための能力は、主に試験管内で微生物及び細胞を切断するために使用され、可逆的組織電気穿孔を適用するための電気パラメータの上限としてのみ研究されている。可逆的電気穿孔の様々な用途では、細胞が処置、従って不可逆的電気穿孔の発生に耐え抜くことが必要であり、後で細胞が死滅することは明らかに望ましくない。従って、不可逆的電気穿孔は望ましくない副作用と考えられ、可逆的電気穿孔を誘発する電気パラメータの上限を定めることのみが研究されている（Ｒｕｂｉｎｓｋｙ著、２００７年、「癌の調査及び処置における技術（Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ Ｃａｎｃｅｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ））、６巻、ｐ２５５〜２５９）。

本開示では、皮膚を通じて間質液を非侵襲的かつ連続的に抽出する方法について説明する。以下に示すようなこの方法は、数日間、又は間質液中の１又は複数の検体のモニタが行われる限り存続する開口部を得るための正確な方法を提供する。本開示による開口部はマイクロメートル単位のものであり、実際の技術で説明されているナノメートル単位のものとは異なる。さらに、本説明で説明する方法の有効性は、１人が２型糖尿病である５人のボランティアにこの方法を適用することによって検証されている。本開示で説明するような電気穿孔法は、皮膚又は角質層の不可逆的開口部を生じる不可逆的電気穿孔法である。開口部は数日間存続するので、皮膚の同じ領域をさらに電気穿孔してもしなくても、抽出した間質液中の１又は複数の検体の正確かつ精密なモニタを行うことができる。本開示は、不可逆的電気穿孔及びパルス間に必要なパルス電圧を印加すると同時に、以下で説明するような非パルスＤＣ電圧を電極間に固定電流で印加するものである。

本明細書に含まれる装置の実施形態を、本方法の代表的な応用を示す図１に示しており、この装置は、抽出した経皮流体の随時的又は連続的サンプリングに使用するように設計される。サンプリング方法は、手動であっても又は自動であってもよい。この装置は、接着剤又は他のいずれかの好適な密封用製品又は保持方法１８を使用して、角質層２８を通じて皮膚１２と接触して保持される絶縁体３０を含む。本体３０の角質層２８との接触部には、一次抽出チャンバ１０を構成する主に１つの開口部が含まれる。抽出チャンバ１０には、少なくとも１つの励起電極１４及びポンプ排出導管３２を通すことができる。

抽出チャンバ１０は、ポリマー材料、ポリマー材料の組み合わせ、又は導電性又は絶縁性である他のいずれかの材料から完全に作成することができる。装置は、スイミングプール内で、バス又はシャワーの使用中に、及び／又は抽出チャンバ１０を液体で取り巻くことができるあらゆる状況で装置を使用しやすくするような材料で覆うことができる。抽出チャンバ１０は、採取した新たに抽出した流体を装置から離れた場所で分析できるように密封孔を含むことができる。さらに、本明細書で説明するような抽出チャンバ１０の固定を強化するために、ブレスレット又はストラップなどの非アレルギー性材料を使用して、装置と皮膚１２の間の接触を安定させることができる。

抽出チャンバ１０を皮膚１２上に適用する前に、医学においてこのような皮膚１２を洗浄するために使用するいずれかの既知の化学物質により、或いは単純に石鹸及び／又は水を使用することにより、皮膚１２を優しく洗浄することができる。洗浄後に蒸発するいずれかの化学物質を使用して、皮膚１２の表面に残留物が残らないようにすることが好ましい。さらに、これらの化学物質又は石鹸は、皮膚１２のアレルギー反応を誘発したり、皮膚１２の構造を改変したりするものであってはならない。皮膚１２を優しく洗浄し終えるとすぐに、洗浄した皮膚１２の上に、接着剤１８又はストラップ或いはブレスレットなどの非アレルギー性材料を使用して抽出チャンバ１０を取り付ける。

皮膚１２としては、人の腕を覆う皮膚のいずれか部分が好ましいが、本明細書で説明する装置及び方法ではほとんどの体の皮膚を使用することができる。

ポンプ排出導管３２は、サンプリングチャンバ３４と接触し、この場合、選択したサンプリング装置が、抽出した経皮流体のサンプルを採取できるようにすべきである。例えば、サンプリングチャンバ３４の持続的な密封を可能にする隔壁３６を通じて採取を行うことができる。サンプリングチャンバ３４、ポンプ排出導管３２、及び抽出チャンバ１０は、例えば逆止弁又は一方向弁２４によりポンプ２６から分離され、従って分析した流体と、分析する新たに抽出した流体との間に不連続性が生み出される。逆止弁２４は、分析した流体と新たに抽出した流体との間に不連続性を生み出す、又は不連続性を実現するのに役立ついずれの手段であってもよい。すなわちこの抽出チャンバ１０、抽出又はポンプ排出導管３２、及びサンプリングチャンバ３４で構成される導管システム内で制御負圧を印加することにより抽出が連続的に行われる。制御負圧は、ポンプ２６の作用によって維持され、負圧のレベルは、逆止弁２４の前又は後に配置できる圧力センサ２０又は圧力スイッチを使用して連続的にモニタされ制御される。

負圧は、ポンプ２６をオン／オフ方式又は連続調整方式で起動することによって得られる。実際の負圧の値は、圧力センサ２０又は圧力スイッチを使用することによって制御することができる。ポンプ２６及び圧力センサ２０は、マイクロコントローラ（図４）の制御下に置くことができ、このマイクロコントローラは、圧力センサ２０又は圧力スイッチの実際の状態を読み取ることで装置の実際の圧力を連続的に又は不連続的にモニタし、従って所望の負圧を実現するためにポンプ２６の動作を連続的に、不連続的に又は調整的に起動又は停止させる。装置の効率を改善し、必要に応じてバイオセンサ２２又は複数のバイオセンサの読み取りを補正するために、温度センサを組み込むこともできる。

接着、経皮流体の連続抽出、抽出した流体の循環、従って抽出した流体中の１又は複数の検体の連続モニタを改善するために、皮膚１２とポンプ２６との間のチャンバ１０の内部に真空を発生させる。真空ポンプ２６は、間質液のサンプルを抽出する領域部分の皮膚を伸ばすのに十分な吸引を行う真空を提供できることが好ましい。真空ポンプ２６による吸引によって皮膚のしかるべき部分が伸びると、真空ポンプ２６による吸引によって、伸びた部分が間質液で完全に満たされるようにもなる。本明細書で定義する装置に適した真空ポンプ２６は、蠕動ポンプ、隔膜ポンプ、ピストンポンプ、回転翼ポンプ、又は上述した必要な機能を実施する他のいずれのポンプであってもよい。通常、真空ポンプ２６は、内蔵型永久磁石ＤＣモータを使用することが好ましい。本発明に適した真空ポンプは当業者に周知であり市販されている。真空ポンプ２６は、最低約−１４．７ｐｓｉの差動圧を提供できることが好ましく、約−０．３ｐｓｉ〜−約１０．０ｐｓｉで動作することがより好ましい。真空ポンプ２６により提供される真空は、連続的なものであっても又はパルス化されたものであってもよい。連続真空は、必要な部品がパルス真空に関するものよりも少なくて済むという理由で好ましい。印加する真空は、皮膚に不可逆的損傷を引き起こさないものであることが好ましい。印加する真空は、何日も持続するあざ又は皮膚の変色を引き起こさないものであることが好ましい。印加する真空のレベル及び真空を印加する期間は、表皮から真皮を分離させて、流体で満たされた水泡が形成されるほど過度なものでないことも好ましい。

皮膚の不可逆的電気穿孔は、２つの電極（１４、１６）間、又は電極のネットワークを形成する複数の電極間にパルス電圧を印加することにより行われる。本明細書における技術の例証として、プロセスの励起部分は少なくとも２つの電極１４及び１６を使用することによって行われ、一方の電極１６を固定して角質層２８と連続接触させることができる。励起電極の一方１４は、角質層２８と接触させて保持してもよいし、又は保持しなくてもよい。電極１４は、密封隔壁３６を通じて行われ得る機械的運動により、角質層２８に近付いたり離れたりして動くことができる。

本明細書の不可逆的電気穿孔の目標結果は、吸引を適用している限り持続する（単複の）開口部によって、あらゆる疼痛感覚を伴わずに角質層２８を非侵襲的に効果的に電気透過し、必要な長さの時間にわたる連続的経皮流体抽出を可能にできるようにすることである。本明細書では、経皮流体とは間質液のことである。本明細書では、連続的流体抽出とは、角質層２８に（単複の）開口部を含む皮膚１２を通じた、間質液の抽出チャンバ１０への連続的な流れを意味することを意図している。

本明細書で説明するように、不可逆的電気穿孔法は、非パルス床ＤＣ電圧（ＶＦ／Ｖ）、皮膚１２を通って電極間を流れる電流の強度（Ｉ／ｍＡ）、パルス印加電圧（ＶＡ／Ｖ）の振幅、パルス期間（ｍｓ）、デューティサイクル（％）及び持続時間（ｓ）などの異なるパラメータを変化及び作動させることによって行われる。非パルス床ＤＣ電圧は、パルス電圧のパルス前及びパルス間の最小値と定義することができる。パルスの数秒前、又は不可逆的電気穿孔が開始してすぐに、この電圧を同じ電流強度で印加することができる。表１に、上記の異なるパラメータ全てに関連する標準値を示す。本明細書では、ＶＦとは、パルス前及びパルス間に電極（１４、１６）間に印加される非パルス電圧のことであり、その値は、０からパルス化した印加電圧の値までで変化することができ、Ｉは定数又は変数の電流強度であり、ＶＡは、数ボルトから数百ボルトの間に含めることができる値を有する印加パルス電圧の値であってその最小値がＶＦであり、残りのパラメータは一般的な意味を有する。
表１
皮膚の不可逆的電気透過化に関連する好ましいパラメータ

図２に示すような代替の装置の実施形態では、抽出チャンバ１０に少なくとも１つの励起電極１４及びポンプ排出導管３２を通すことができる。ポンプ排出導管は測定チャンバ３８を通過し、ここで、抽出した経皮流体を１又は複数のバイオセンサ２２によって分析することができる。サンプリングチャンバ３４、ポンプ排出導管３２、測定チャンバ３８及び出力抽出チャネル４０は、例えば、逆止弁又は一方向弁２４によってポンプ２６から分離され、従って分析した流体と分析すべき新たに抽出した流体との間に不連続性が生み出される。

電極（１４、１６）は市販のものであってよい。これらの電極は、形状及び絶縁性によって電界の深さを最小化し、ひいては皮膚神経を刺激する危険性を下げ、従ってプロセスを無痛にするものでなければならない。本明細書における電極１４及び１６は、合金であっても又はそうでなくても、いずれかの導電材料及び好ましくは貴金属導体で作成される。電極（１４、１６）の先端はいずれの形状であってもよい。さらに、本明細書では、電極（１４、１６）の一部が小直径を有することができる。２つの電極（１４、１６）の距離、構成、直径及び形状は、これらが不可逆的電気穿孔の目標結果に影響を与えない限り変更することができる。好適な専用電極（１４、１６）を選択することは、十分に当業者の範囲内である。

図３は、装置の励起部分における電極１４及び１６の構成例を示す図である。例えば、静止電極１６を円形とすることができ、これを電極１４の位置の周囲に配置することもできる。電極１６は、本体３０の表面上に取り付けることができる。

図４は、経皮流体の励起及び抽出プロセスの一部である制御構造の例を示す図である。装置の励起及び抽出部は、経皮流体にアクセスするためのプロセスを開始して維持できるようにするために、マイクロコントローラにより連続的又は不連続的に制御することができる。

マイクロコントローラは、皮膚１２への電気的興奮の印加を制御することもできる。必要に応じて、皮膚１２と電極１４の機械的接触をマイクロコントローラによって制御することもできる。電極１４及び１６と角質層２８との接触が確立されると、マイクロコントローラが、皮膚の不可逆的電気穿孔のプロセスを開始する。マイクロコントローラは、パルス印加電圧又は非パルス床電圧のいずれかの電圧、電流、繰り返し率、パルスの持続期間又はパルスのデューティサイクル、電圧及び／又は電流を印加する持続期間、電圧及び電流の測定、並びに電圧及び／又は電流の印加の開始及び／又は停止を指示できる状態の制御を長時間にわたって制御できなければならない。

例えば得た情報をさらに拡散できるように情報を変換してアラーム又は携帯電話へ送信するために、バイオセンサ又は複数のセンサ２２から得られた信号を読み取って分析することも含まれる。送信される情報は、１又は複数の検体の純濃度、関連する人物が下すべき判断又は単純に警告などの多くの意図を有することができる。

グルコースを連続モニタするためのバイオセンサ２２は、電気化学的方法に基づく場合には３つ又は２つの電極を含むことができる。３つの電極構成の場合、第１の電極が一般的なＡｇ／ＡｇＣｌ参照電極であり、不活性対電極が第２の電極を構成し、第３の電極が感知電極である。感知電極は、感知層によって囲まれた不活性電子層を含む。感知層は、グルコースオキシダーゼ、媒質、電子伝導体のナノ／ミクロ粉末、架橋剤、親水性材料、親水性添加剤及び接着促進剤などのグルコース酸化還元酵素の均一混合物を、電子層ベースの感知電極に堆積させることによって得られる。

本明細書では、「不活性な」という用語は、参照材料が化学的、電気化学的、機械的に安定しており、標的反応に干渉しないという意味で使用する。

バイオセンサ２２は、電気化学的方法に基づく場合、化学種の不可逆的吸着／吸収から、又はより一般的にはこれらの性質及び元の特性の変化に対して参照電極、感知電極、及び対電極を覆って保護することができるポリマーによる及び電子的に非伝導性の保護層を含むことができる。

或いは、当業で公知のあらゆる感知要素を使用して、関心のある少なくとも１つの検体の存在又は量を測定することができ、バイオセンサ２２の一部である感知要素の特定の特徴は本発明にとって重要でない。本明細書では、バイオセンサ２２が、電気化学的、化学的、生化学的及び光学的方法に基づいてこれらを参照する。従って、例えば当業で公知の光学又は電気化学センサなどの、関心のある検体とともに使用するのに適したあらゆる検体検出法、センサ、又はシステムを、例えば当業で公知の干渉のないバイオセンサなどのバイオセンサ２２で使用することができる。一例として、媒質としてのポリ（１−ビニルイミダゾール）と錯体形成したビス（２，２−ビピリジル）ジクロロオスミウム（ＩＩ）に基づく酵素電極の使用が挙げられる。バイオセンサ２２又は複数のバイオセンサにより生成された信号を、例えばマイクロコントローラによって読み取り、ユーザによる使用のために記憶又は表示することができる。最終的には、直接接続又は無線接続及び／又は光学的接続又はその他の利用可能なデータ接続手段を有する、あらゆる視覚的又は電子的データ転送手段により、再検討のためにデータにアクセスすることができる。本明細書に開示したバイオセンサ２２は、例えば電気化学センサ、ヒドロゲル層、定電位電解装置及び有線又は無線通信装置を含むことができる。バイオセンサ２２は、装置の残り部分とは無関係に他の場所で操作及び設置できるように装置から取り外すことができる。

本明細書に開示した装置が、バイオセンサ又は電気化学センサ２２を使用してモニタできる検体の一例にグルコースがある。この液体中では、多くの検体をモニタすることができる。本明細書に開示した装置は、検体値を長期にわたって連続的にモニタすることができる。より具体的には、連続的モニタとは、当業で公知の手段にが行うような定時モニタではなく、１日又は数時間のうちの複数の時点での検体のモニタを対象とするように考えられたものである。

グルコースの場合、本明細書に開示したバイオセンサ２２は、感知電極、参照電極及び対電極上に感知層を有する。この感知層は、感知電極上にグルコースオキシダーゼ、媒質、電子伝導体のナノ／ミクロ粉末、架橋剤、親水性材料、親水性添加剤及び接着促進剤などのグルコース酸化還元酵素の均一混合物を堆積することによって得られる。媒質中の金属イオンの酸化電位に対応する正電位又はアノード電位を印加して、得られた電流を電子インターフェイスによりグルコース濃度を表す異なる値に変換する。この得られた変換済みの電流を、例えば読み取りの日付及び時間、患者のＧＰＳ位置などの関連データとともに、及び読み取った値に応じて、例えば遠隔医療ネットワークを通じて異なるパーティに対してローカルに表示し及び／又は遠隔的に送信することができ、異なる媒体手段により、異なるパーティに警告を送信するように構成することができる。１つの実施形態では、バイオセンサ２２が、例えば以下に限定されるわけではないが、有線又は無線通信装置などの有線又は無線通信装置に接続することができる電気化学グルコースセンサ、ヒドロゲル層、定電位電解装置で構成される。本明細書では、連続的に抽出した間質液中の標的検体を連続して検出できるあらゆる市販のセンサを、本発明による制限を伴わずに使用できることを明確にされたい。

表２は、本開示の対象を構成する、抽出した間質液中で発見、従ってモニタできるいくつかの検体及びこれらの関連疾患を示すものである。
表２
間質液中で発見されたいくつかの分子、いくつかの蛋白質及びいくつかのホルモンのリスト

（表２続き）

本開示の範囲を限定するのではなく実施形態を例示する目的で示す以下の実施例を参照することにより、本開示をより容易に理解することができる。以下の実施例Ｉでは、平均流量が、開口部の数及び真空の振幅に依存する。本明細書で得られる平均流量の比率は、この実施例で使用する他のパラメータの特定の値に関連する例である。

［実施例Ｉ］
不可逆的電気穿孔及び間質液の吸引
皮膚を不可逆的に電気穿孔するために、パルス電圧を印加する前及びその間に、皮膚表面に機械的に保持された電極間に０．１３ｍＡで６Ｖの非パルス床ＤＣ電圧（ＶＦ）を印加する。電極間に印加するパルス電圧は、０．２５ｍｓに等しい周波数、１％に等しいデューティサイクル、及び０．１３ｍＡに等しい印加電流を有する。パルス電圧の振幅は６６Ｖであり、その最小値は接地に比較してＶＦに等しく、電気穿孔の持続期間は２４０ｓである。−３０ｐｓｉで得られる間質液の平均流量は７μｌ／分である。開口部の持続期間は、不可逆的電気穿孔を繰り返すかどうかに関わらず数週間続くと推定された。同じ実験では、同じ条件での間質液の抽出が−１５ｐｓｉで良好に行われた。

２型糖尿病患者の対象から病院検査室で使用する分析方法によって連続的に抽出した経皮流体中の３つの検体の分析を表３に示す。
表３
ＩＩ型糖尿病患者から抽出した経皮流体中の検体濃度

［実施例ＩＩ］
ポリ（１−ビニルイミダゾール）媒質ベースのグルコース感知電極と錯体形成したビス（２，２−ビピリジル）ジクロロオスミウム（ＩＩ）の調製。
アルゴン雰囲気下で１−ビニルイミダゾール１２ｍｌ及び２，２’−アゾビス（１−シアノ−１−メチルエタン）１ｇを７０℃で２時間にわたって加熱することにより、ポリ（１−ビニルイミダゾール）の重合化を行う。加熱直後には、濃黄色の沈殿物が形成される。反応混合物を冷却できるようになった後に、沈殿物をメタノールに溶解し、強く攪拌したアセトン溶液に滴下する。ポリ（１−ビニルイミダゾール）の濾過沈殿物は、淡黄色の吸湿性固体である。Ｏｓ（ｂｐｙ）２Ｃｌの０．３モルとポリ（１−ビニルイミダゾール）の３ミリモルとを混合することにより、ポリ（１−ビニルイミダゾール）と錯体形成したビス（２，２−ビピリジル）ジクロロオスミウム（ＩＩ）（Ｏｓ（ｂｐｙ）２Ｃｌ）を調製する。混合物を、エタノール：水が１：１の２２５ｍｌの還流で８日間暗所で加熱する。溶媒ストリッピングに続いてメタノール中で溶解させ、その後ジエチルエーテルに沈殿させて真空乾燥することにより、ポリ（１−ビニルイミダゾール）と錯体形成したＯｓ（ｂｐｙ）２Ｃｌを回収する。

感知層の調製
感知層の性能を改善するために、感知層を調製するために使用する混合物に、電子ナノ／ミクロ伝導体粉末、求電子添加剤及び接着促進剤を加える。好ましい電子伝導体は、Ｖｕｌｃａｎ（登録商標）ＸＣ７２Ｒなどの炭素であり、その感知層内での好ましい割合は、０．００５％〜２％（Ｗ／Ｗ）であり、より好ましくは０．０１％に等しい。しかしながら、電子伝導体が化学的、電気化学的に安定する限り、当業で公知のあらゆるその他の電子伝導体を使用することができ、その粒子寸法はナノメートルから数マイクロメートル単位である。この電子伝導体を使用する好ましい求電子及び接着促進剤は、（３−アミノプロピル）トリメトキシシラン又はあらゆるシラン誘導体である。感知層内の求電子及び接着促進剤の好ましい割合は、０．００１〜５％（Ｗ／Ｗ）であり、より好ましくは０．１％である。感知層を調製するための好ましい方法は、ポリ（１−ビニルイミダゾール）と錯体形成した５ｍｇ／ｍｌのＯｓ（ｂｐｙ）２Ｃｌを２μｌ分割量、等張の又は単純にリン酸緩衝液（ｐＨ≒７．０）中の（４ｍｇ／ｍｌ以上の濃度の）グルコースオキシダーゼを２μｌ、２．５ｍｇ／ｍｌのＰｅｇ（商標）４００溶液を１．２μｌ、Ｖｕｌｃａｎ（登録商標）ＸＣ７２Ｒ（０．０１％Ｗ／Ｗ）及び（３−アミノプロピル）トリメトキシシラン（０．１％Ｗ／Ｗ）をアルコール溶媒中で混合することによるものである。混合物を直ちに攪拌して電子伝導体（感知電極）の表面に滴下し、最終的には、好ましくは真空下で少なくとも２４時間乾燥できるようにする。

例示的な実施形態を具体的に参照しながら本発明について説明したが、当業者には、これらの実施形態に対する数多くの修正が明らかになると理解できよう。

従って、上記の説明及び添付図面は、本発明の例示として理解すべきであり、限定的な意味で捉えるべきではない。

上述の説明では、説明を簡潔にし、明瞭にし、理解できるようにするためのいくつかの用語を使用している。このような用語は説明目的で使用するものであり、広く解釈されるように意図するものであるため、これらの用語から従来技術の要件を越える不要な制限を暗示するものではない。

１０ 抽出チャンバ
１２ 皮膚
１４、１６ 電極
１８ 接着剤
２０ 圧力センサ
２４ 逆止弁
２６ ポンプ
２８ 角質層
３０ 本体
３２ ポンプ排出導管
３４ サンプリングチャンバ
３６ 隔壁

本開示によれば、対象から間質液を非侵襲的かつ連続的に抽出する方法が提供され、この方法は、皮膚を不可逆的に電気穿孔するステップと、不可逆的に電気穿孔した皮膚の領域又はこの近くに負圧を印加して間質液を抽出するステップと、抽出した間質液を開いた表皮の下から採取するステップとを含む。

さらに別の実施形態では、間質液を抽出するために、大気に対して負圧を印加する。

１つの実施形態では、方法が、開いた表皮の下から抽出した間質液中の検体濃度の分析を送信するステップも含む。

別の実施形態では、少なくとも１つの第１及び第２の電極が採取チャンバに含まれ、又はチャンバ外に存在する。

１つの実施形態では、装置が、開いた表皮の下から抽出した間質液中の１又は複数の検体濃度を分析するためのバイオセンサ又は複数のセンサをさらに含む。

別の実施形態では、バイオセンサ又は複数のセンサが、開いた表皮の下から抽出した間質液中のグルコース濃度を連続的に分析する。

本開示では、皮膚を通じて間質液を非侵襲的かつ連続的に抽出する方法について説明する。以下に示すようなこの方法は、数日間、又は間質液中の１又は複数の検体のモニタが行われる限り存続する開口部を得るための正確な方法を提供する。本開示による開口部はマイクロメートル単位のものであり、実際の技術で説明されているナノメートル単位のものとは異なる。さらに、本説明で説明する方法の有効性は、１人が２型糖尿病である５人のボランティアにこの方法を適用することによって検証されている。本開示で説明するような電気穿孔法は、皮膚又は表皮の不可逆的開口部を生じる不可逆的電気穿孔法である。開口部は数日間存続するので、皮膚の同じ領域をさらに電気穿孔してもしなくても、抽出した間質液中の１又は複数の検体の正確かつ精密なモニタを行うことができる。本開示は、不可逆的電気穿孔及びパルス間に必要なパルス電圧を印加すると同時に、以下で説明するような非パルスＤＣ電圧を電極間に固定電流で印加するものである。

本明細書に含まれる装置の実施形態を、本方法の代表的な応用を示す図１に示しており、この装置は、抽出した経皮流体の随時的又は連続的サンプリングに使用するように設計される。サンプリング方法は、手動であっても又は自動であってもよい。この装置は、接着剤又は他のいずれかの好適な密封用製品又は保持方法１８を使用して、表皮２８を通じて皮膚１２と接触して保持される絶縁体３０を含む。本体３０の表皮２８との接触部には、一次抽出チャンバ１０を構成する主に１つの開口部が含まれる。抽出チャンバ１０には、少なくとも１つの励起電極１４及びポンプ排出導管３２を通すことができる。

接着、経皮流体の連続抽出、抽出した流体の循環、従って抽出した流体中の１又は複数の検体の連続モニタを改善するために、皮膚１２とポンプ２６との間のチャンバ１０の内部に真空を発生させる。真空ポンプ２６は、間質液のサンプルを抽出する領域部分の皮膚を伸ばすのに十分な吸引を行う真空を提供できることが好ましい。真空ポンプ２６による吸引によって皮膚のしかるべき部分が伸びると、真空ポンプ２６による吸引によって、伸びた部分が間質液で完全に満たされるようにもなる。本明細書で定義する装置に適した真空ポンプ２６は、蠕動ポンプ、隔膜ポンプ、ピストンポンプ、回転翼ポンプ、又は上述した必要な機能を実施する他のいずれのポンプであってもよい。通常、真空ポンプ２６は、内蔵型永久磁石ＤＣモータを使用することが好ましい。本発明に適した真空ポンプは当業者に周知であり市販されている。真空ポンプ２６により提供される真空は、連続的なものであっても又はパルス化されたものであってもよい。連続真空は、必要な部品がパルス真空に関するものよりも少なくて済むという理由で好ましい。印加する真空は、皮膚に不可逆的損傷を引き起こさないものであることが好ましい。印加する真空は、何日も持続するあざ又は皮膚の変色を引き起こさないものであることが好ましい。印加する真空のレベル及び真空を印加する期間は、表皮から真皮を分離させて、流体で満たされた水泡が形成されるほど過度なものでないことも好ましい。

皮膚の不可逆的電気穿孔は、２つの電極（１４、１６）間、又は電極のネットワークを形成する複数の電極間にパルス電圧を印加することにより行われる。本明細書における技術の例証として、プロセスの励起部分は少なくとも２つの電極１４及び１６を使用することによって行われ、一方の電極１６を固定して表皮２８と連続接触させることができる。励起電極の一方１４は、表皮２８と接触させて保持してもよいし、又は保持しなくてもよい。電極１４は、密封隔壁３６を通じて行われ得る機械的運動により、表皮２８に近付いたり離れたりして動くことができる。

マイクロコントローラは、皮膚１２への電気的興奮の印加を制御することもできる。必要に応じて、皮膚１２と電極１４の機械的接触をマイクロコントローラによって制御することもできる。電極１４及び１６と表皮２８との接触が確立されると、マイクロコントローラが、皮膚の不可逆的電気穿孔のプロセスを開始する。マイクロコントローラは、パルス印加電圧又は非パルス床電圧のいずれかの電圧、電流、繰り返し率、パルスの持続期間又はパルスのデューティサイクル、電圧及び／又は電流を印加する持続期間、電圧及び電流の測定、並びに電圧及び／又は電流の印加の開始及び／又は停止を指示できる状態の制御を長時間にわたって制御できなければならない。

例えば得た情報をさらに拡散できるように情報を変換してアラーム又は携帯電話へ送信するために、バイオセンサ又は複数のセンサ２２から得られた信号を読み取って分析することも含まれる。送信される情報は、１又は複数の検体の濃度、関連する人物が下すべき判断又は単純に警告などの多くの意図を有することができる。

［実施例Ｉ］
不可逆的電気穿孔及び間質液の吸引
皮膚を不可逆的に電気穿孔するために、パルス電圧を印加する前及びその間に、皮膚表面に機械的に保持された電極間に０．１３ｍＡで６Ｖの非パルス床ＤＣ電圧（ＶＦ）を印加する。電極間に印加するパルス電圧は、０．２５ｍｓに等しい周波数、１％に等しいデューティサイクル、及び０．１３ｍＡに等しい印加電流を有する。パルス電圧の振幅は６６Ｖであり、その最小値は接地に比較してＶＦに等しく、電気穿孔の持続期間は２４０ｓである。３０ｋＰａの負圧で得られる間質液の平均流量は７μｌ／分である。開口部の持続期間は、不可逆的電気穿孔を繰り返さなくても３週間続くと推定された。同じ実験では、同じ条件での間質液の抽出が、大気に対する１０ｋＰａの負圧で良好に行われた。

Claims (33)

1. 対象から間質液を非侵襲的かつ連続的に抽出する方法であって、
   皮膚を不可逆的に電気穿孔するステップと、
   間質液を抽出するために不可逆的に電気穿孔した前記皮膚の領域又はこの近くに負圧を印加するステップと、
   前記皮膚から抽出した前記間質液を採取するステップと、
   を含むことを特徴とする方法。
2. 前記皮膚から抽出した前記間質液中の１又は複数の検体の濃度を分析するステップをさらに含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記皮膚を不可逆的に電気穿孔するために、少なくとも第１の移動又は静止電極と第２の静止電極との間に非パルス電圧及びパルス電圧を発生させる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記検体がグルコースである、
   ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
5. 前記負圧が、約−０．３ｐｓｉ〜約−１４．７ｐｓｉである、
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 前記皮膚から抽出した前記間質液中の前記検体の前記濃度の前記分析を送信するステップをさらに含む、
   ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
7. 前記間質液の前記採取、及び前記抽出した間質液中の前記検体の前記濃度の前記分析が逆止弁により調整される、
   ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
8. 前記負圧が、パルス状又は連続的なものである、
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
9. 不可逆的に電気穿孔された前記皮膚の前記領域又はこの近くに印加する前記負圧を圧力センサによってモニタする、
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
10. 前記対象が動物又は人間である、
    ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
11. 前記逆止弁が一方向弁である、
    ことを特徴とする請求項７に記載の方法。
12. 対象の皮膚から間質液を不可逆的かつ連続的に抽出するための装置であって、
    少なくとも１つの第１の移動又は静止電極と第２の静止電極との間に非パルス電圧及びパルス電圧を発生させることにより、前記皮膚を不可逆的に電気穿孔するための手段と、
    前記皮膚上に負圧を与える真空ポンプと、
    前記皮膚から抽出した前記間質液を採取するための採取チャンバと、
    を含むことを特徴とする装置。
13. 前記採取チャンバが、前記皮膚から抽出した前記間質液を採取するための抽出チャンバを含む、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の装置。
14. 前記少なくとも１つの第１及び第２の電極が、前記採取チャンバに含まれる、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の装置。
15. 前記抽出チャンバが、前記不可逆的電気穿孔に使用する前記第１及び第２の電極とは別個の部品である、
    ことを特徴とする請求項１３に記載の装置。
16. 前記皮膚から抽出した前記間質液中の１又は複数の検体の濃度を分析するための１つのバイオセンサ又は複数のセンサをさらに含む、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の装置。
17. 前記バイオセンサ又は前記複数のセンサが、電気化学センサ又は光学センサを含む、
    ことを特徴とする請求項１６に記載の装置。
18. 前記バイオセンサ又は複数のセンサが、有線又は無線通信装置をさらに含む、
    ことを特徴とする請求項１６に記載の装置。
19. 前記バイオセンサ又は複数のセンサが、感知電極、参照電極及び対電極を含む、
    ことを特徴とする請求項１６に記載の装置。
20. 前記バイオセンサ又は複数のセンサが、両方ともに参照電極及び対電極として機能する感知電極及び付随電極を含む、
    ことを特徴とする請求項１６に記載の装置。
21. 前記バイオセンサ又は複数のセンサが、前記皮膚から抽出した前記間質液中のグルコースの前記濃度を連続的に分析する、
    ことを特徴とする請求項１６に記載の装置。
22. 前記装置が、前記対象の前記皮膚上に前記装置を固定するための接着手段をさらに含む、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の装置。
23. 前記接着手段が、ブレスレット、ストラップ又はこれらの組み合わせである、
    ことを特徴とする請求項２２に記載の装置。
24. 前記装置が、前記皮膚上に印加される圧力をモニタするための圧力センサをさらに含む、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の装置。
25. 前記装置が、前記抽出した間質液の温度をモニタするための温度センサをさらに含む、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の装置。
26. 前記バイオセンサと前記採取チャンバとの間に、前記抽出した間質液と前記バイオセンサが分析している前記間質液との間に不連続性を生み出す弁が配置される、
    ことを特徴とする請求項１６に記載の装置。
27. 前記ポンプが、蠕動ポンプ、隔膜ポンプ、又はピストンポンプである、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の装置。
28. 前記ポンプにより発生する前記負圧が、約−０．３ｐｓｉ〜約−１４．７ｐｓｉである、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の装置。
29. 前記ポンプにより発生する前記真空が、パルス状又は連続的なものである、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の装置。
30. 前記バイオセンサが、分散電子伝導体とともに、ポリ（１−ビニルイミダゾール）媒体と錯体形成したビス（２，２−ビピリジル）ジクロロオスミウム（ＩＩ）を含む、
    ことを特徴とする請求項１６に記載の装置。
31. 前記装置が、ポンプ排出導管により前記抽出チャンバに接続されたサンプリングチャンバをさらに含み、該サンプリングチャンバが、前記皮膚から抽出した間質液を分析のために採取する、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の装置。
32. 前記サンプリングチャンバが、該サンプリングチャンバに接続された隔壁によって連続的に密封される、
    ことを特徴とする請求項３１に記載の装置。
33. 前記装置が、前記皮膚上及び前記抽出チャンバ内部の前記圧力をモニタして制御するために前記圧力センサに接続されたマイクロコントローラをさらに含む、
    ことを特徴とする請求項２４に記載の装置。

Images