JP3600158B2 - 生理学的分析物のモニタリング - Google Patents

Description

【０００１】
（発明の分野）
本発明は、一般に生物学的系に存在する標的化学的分析物の濃度の測定のための方法に関する。本発明の１つの重要な応用は、血中グルコース濃度のモニタリングのための方法を含む。
【０００２】
（発明の背景）
多くの診断試験が、ヒトに対して慣用的に実施され、血液または他の体液に存在する物質の量または存在を評価する。これらの診断試験は、典型的に、シリンジを使用するか、または皮膚を穿刺することによって、被験体から取り出された、生理学的液体サンプルに依存する。１つの特定の診断試験は、糖尿病による血中グルコースレベルの自己モニタリングを伴う。
【０００３】
糖尿病は、主要な健康問題であり、そしてその状態のより重篤な形態（Ｉ型（インスリン依存性）糖尿病）の処置は、１日あたり１回以上のインスリン注射を必要とする。インスリンは、血中のグルコースまたは糖の利用を制御し、そして高血糖（矯正されないままの場合、ケトーシスを導き得る）を防止する。一方、インスリン治療の不適当な投与は、低血糖の発症（ｅｐｉｓｏｄｅ）を生じ、これは、昏睡および死をもたらし得る。糖尿病における高血糖は、糖尿病のいくつかの長期の影響（例えば、心臓疾患、アテローム性動脈硬化症、失明、発作、高血圧および腎不全）と相関されている。
【０００４】
Ｉ型糖尿病の合併症を回避するか、少なくとも最小化するための手段としての、血中グルコースの頻繁なモニタリングの価値は、よく確証されている。ＩＩ型（非インスリン依存性）糖尿病の患者はまた、食事および運動による彼らの状態の制御において、血中グルコースモニタリングから恩恵を受け得る。
【０００５】
従来の血中グルコースモニタリング方法は、一般に、各試験のための血液サンプルの採取（例えば、指のプリック（ｆｉｎｇｅｒｐｒｉｃｋ）による）、そして電気化学的方法または比色方法によってグルコース濃度を読み取る機器を使用する、グルコースレベルの決定を必要とする。Ｉ型糖尿病は、厳密な血糖制御を維持するために、各日に、何回かの指のプリック血中グルコース測定を得なければならない。しかし、高血糖の恐れと共に、この血液サンプリングに関連する疼痛および不便性は、厳密な制御が長期的な糖尿病合併症を劇的に減少するという強い証拠にもかかわらず、患者のコンプライアンスの低下をもたらしている。実際、これらを考慮して、しばしば、糖尿病によるモニタリング工程が中止され得る。例えば、Ｔｈｅ Ｄｉａｂｅｔｅｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ Ｃｏｍｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ Ｔｒｉａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｇｒｏｕｐ（１９９３）Ｎｅｗ Ｅｎｇｌ．Ｊ．Ｍｅｄ．３２９：９７７−１０３６を参照のこと。
【０００６】
近年、血液を採取することなく血中分析物の濃度を測定するための種々の方法が開発されている。例えば、Ｙａｎｇらに対する米国特許第５，２６７，１５２号は、近ＩＲ照射拡散反射レーザー分光法を使用して血中グルコース濃度を測定するための非侵襲性技術を記載する。同様の近ＩＲ分光学的デバイスもまた、Ｒｏｓｅｎｔｈａｌらに対する米国特許第５，０８６，２２９号、およびＲｏｂｉｎｓｏｎらに対する米国特許第４，９７５，５８１号に記載される。
【０００７】
Ｓｔａｎｌｅｙに対する米国特許第５，１３９，０２３号は、間質液と受容媒体との間に確立される濃度勾配に沿ったグルコースの経皮移動を促進するための、透過性エンハンサー（例えば、胆汁酸塩）に依存する経皮的血中グルコースモニタリング装置を記載する。Ｓｅｍｂｒｏｗｉｃｈに対する、米国特許第５，０３６，８６１号は、皮膚パッチを通る汗を収集する受動的グルコースモニターを記載し、ここでは、コリン作用薬を使用して、エクリン汗腺からの汗の分泌を刺激する。同様の汗収集デバイスは、Ｓｃｈｏｅｎｄｏｒｆｅｒに対する米国特許第５，０７６，２７３号、およびＳｃｈｒｏｅｄｅｒに対する米国特許第５，１４０，９８５号に記載される。
【０００８】
さらに、Ｇｌｉｋｆｅｌｄに対する米国特許第５，２７９，５４３号は、皮膚を通過して皮膚表面上のレセプタクル内へ非侵襲的に物質をサンプリングするためのイオン泳動の使用を記載する。Ｇｌｉｋｆｅｌｄは、このサンプリング手順が、血中グルコースをモニターするために、グルコース特異的バイオセンサーまたはグルコース特異的電極と組合せられ得ることを教示する。最後に、Ｔａｍａｄａに対する国際公開番号ＷＯ９６／００１１０は、標的物質の経皮的モニタリングのためのイオン泳動装置を記載する。ここでは、イオン泳動電極を使用して、分析物を収集リザーバ内に移動し、そしてバイオセンサーを使用して、そのリザーバ中に存在する標的分析物を検出する。
【０００９】
（発明の要旨）
本発明は、生物学的系に存在する分析物の濃度を測定するための、方法およびサンプリングシステムを提供する。本発明の方法は一般に、生物学的系から分析物をサンプリングおよび検出する工程、ならびにその分析物から検出可能な信号を誘導する工程を伴い、ここで、この信号は、この分析物に特異的に関連する。この信号は、生物学的系に存在する分析物の濃度を示す、測定値と相関し得る。サンプリングシステムの構成および／または測定技術は、特定の検知手段において、干渉種の影響を最小化するために使用される。
【００１０】
分析物のサンプリングは、皮膚または粘膜の表面に作動可能に接触して配置される、経皮的なサンプリングシステムを使用して行われる。好ましい実施態様においては、このサンプリングシステムは分析物を生物学的系から、イオン泳動を用いて、経皮的に抽出する。この経皮的なサンプリングシステムは、皮膚または粘膜表面との作動可能な接触を維持し得、これによって断続的または連続的な分析物の測定を提供する。
【００１１】
分析物は、化学的、物理的、酵素的、または光学的分析において、検出および／または測定が所望される、任意の特異的な物質または成分であり得る。このような分析物には、アミノ酸、疾患状態もしくは条件を指標する酵素基質または産物、疾患状態もしくは条件の他のマーカー、乱用薬物、治療的および／もしくは薬理学的試剤、電解質、問題の生理学的分析物（例えば、カルシウム、カリウム、ナトリウム、塩素、炭酸水素塩（ＣＯ_２）、グルコース、尿素（血液尿素性窒素）、ラクテート、ヘマトクリット、ならびにヘモグロビン）、脂質などが挙げられるが、これらに限定されない。好ましい実施態様においては、分析物は、問題の生理学的分析物（例えば、グルコース）であるか、または生理活性を有する化学物質（例えば、薬物もしくは薬理学的試剤）である。
【００１２】
したがって、本発明の目的は、生物学的系に存在する分析物を測定するための方法を提供することである。この方法は、抽出工程において分析物をその生物学的系から、サンプリングシステムを使用して経皮的に抽出する工程であって、このサンプリングシステムが、その生物学的系の皮膚または粘膜表面と作動可能に接触している、工程；および検知工程においてその抽出された分析物を、センサ手段と接触させて、その分析物に特異的に関連する検出可能な信号を得る、工程、を包含する。これら抽出および検知の工程は、分析物に特異的な信号成分を、干渉種による信号成分より選択的に支持する測定サイクルにおいて、実施される。
【００１３】
本発明の１つの局面において、生物学的系に存在する分析物の濃度を測定するための方法が提供される。この方法は、抽出工程を包含する測定サイクルを包含し、この抽出工程においては、分析物を含有するサンプルが、サンプリングシステムを使用して生物学的系から経皮的に抽出され、このサンプリングシステムが、その生物学的系の皮膚または粘膜表面と作動可能に接触する。この方法はまた、検知工程をも伴い、この工程においては、抽出されたサンプルがセンサ手段と接触されて、分析物濃度に関連する測定信号を得る。この測定サイクルは、分析物に特異的な信号成分を、干渉種による信号成分よりも、選択的に支持するプロセスを、さらに包含する。このようなプロセスは、以下を包含し得る：（ａ）測定信号から、分析物のものでない信号成分を減算する、差分信号プロセス、（ｂ）抽出工程と検知工程との間に実施される、遅延工程、（ｃ）検知工程の間に実施される、選択的電気化学的検出プロセス、（ｄ）検知工程の後に実施される、パージ工程、（ｅ）電荷分離工程（実施例１のような）、または（ａ）〜（ｅ）のプロセスの任意の組み合わせ。
【００１４】
本発明の別の局面においては、生物学的系に存在する分析物の濃度を測定するための方法が提供される。この方法は、測定サイクルを含み、この測定サイクルは、抽出工程において、イオン泳動サンプリングシステムを使用して、分析物を生物学的系から経皮的に抽出する工程であって、このイオン泳動サンプリングシステムが、生物学的系の皮膚または粘膜表面と作動可能に接触している、工程、および検知工程において、抽出された分析物をセンサ手段と接触させて、この分析物に特異的に関連する、検出可能な信号を得る工程、を包含する。特に、このサンプリングシステムは、以下：（ａ）第一収集リザーバ、第一イオン泳動サンプリング手段、および第一センサエレメントであって、この第一収集リザーバは、イオン伝導性媒体を収容し、そしてこの第一イオン泳動サンプリング手段は、分析物を含有する物質を生物学的系から第一収集リザーバ中に抽出して、その分析物の濃縮物を得るためのものであって、ここで、第一サンプリング手段および第一センサエレメントが、第一収集リザーバと作動可能に接触する、第一収集リザーバ、第一イオン泳動サンプリング手段、および第一センサエレメント；ならびに（ｂ）第二収集リザーバ、第二イオン泳動サンプリング手段、および第二センサエレメントであって、この第二収集リザーバは、イオン伝導性媒体を収容し、そしてこの第二イオン泳動サンプリング手段は、分析物を含有する物質を生物学的系から第二収集リザーバ中に抽出するためのものであって、ここで、第二サンプリング手段および第二センサエレメントが、第二収集リザーバと作動可能に接触する、第二収集リザーバ、第二イオン泳動サンプリング手段、および第二センサエレメント、を備える。この測定サイクルは、以下：（ａ）抽出工程の第一段階の間に、第一イオン泳動サンプリング手段を、イオン泳動カソードとして作動させる工程、（ｂ）検知工程の第一段階の間に、第一リザーバ中に抽出された物質を、第一センサエレメントを用いて検出し、第一信号を得る、工程、（ｃ）パージ工程において、サンプリングシステムから残余信号をパージする工程、（ｄ）抽出工程の第二段階の間に、第二イオン泳動サンプリング手段を、イオン泳動カソードとして作動させる工程、および（ｅ）検知工程の第二段階の間に、第二リザーバ中に抽出された物質を、第二センサエレメントを用いて検出し、第二信号を得る工程、を包含する。この第一および第二の信号の少なくとも１つが、分析物に特異的な信号成分を含む。
【００１５】
１つの特定の実施態様においては、収集リザーバの１つが、抽出された分析物と特異的に反応する酵素を収容し、そして第二リザーバはその酵素を収容しない。
【００１６】
本発明のさらに別の局面においては、生物学的系に存在する分析物の濃度を測定するための方法が提供される。この方法は、抽出工程において、イオン泳動サンプリングシステムを使用して、分析物を生物学的系から経皮的に抽出する工程を包含し、このイオン泳動サンプリングシステムは、第一および第二の収集リザーバを備え、これらがそれぞれ、第一および第二のイオン泳動サンプリング手段、ならびに生物学的系の皮膚または粘膜表面と、作動可能に接触している。これら第一および第二のイオン泳動サンプリング手段は、分析物を含有する物質を、生物学的系から、第一および第二の収集リザーバ中に抽出し、そして第一イオン泳動サンプリング手段は、抽出工程の間、カソードとして作動する。この方法は、生物学的系の皮膚または粘膜表面と作動可能に接触した、受動的経皮サンプリングシステムを使用して、その生物学的系から拡散したか、または分泌された物質を、第三の収集リザーバに受動的に収集することをさらに伴う。第一収集リザーバ中に抽出された分析物は次いで、検知工程において検知手段と接触されて、能動的信号を得、そして第三の収集リザーバに収集された物質は、検知手段と接触されて、ブランク信号を得る。このブランク信号が次いで、能動的信号から減算されて、分析物に特異的な信号を提供する。
【００１７】
本発明の方法およびデバイスの１つの局面においては、電荷分離工程が使用されて、検知手段において干渉種の存在を減少させ得る。例えば、測定サイクルが電荷分離工程を包含し得、この工程において、検知工程がカソードにおいて行われ、特定の干渉種がアノードにおいて優先的に集まる。またはその逆である。
【００１８】
本発明の関連する局面においては、生物学的系に存在する分析物の濃度を測定するための方法が提供される。この方法は、抽出工程において、分析物を生物学的系から、イオン泳動サンプリングシステムを使用して経皮的に抽出する工程を包含し、このイオン泳動サンプリングシステムが、第一、第二、および第三の収集リザーバを有し、これらのリザーバがそれぞれ、第一、第二、および第三のイオン泳動サンプリング手段、ならびに生物学的系の皮膚または粘膜表面と作動可能に接触している。これら第一、第二、および第三のイオン泳動サンプリング手段がそれぞれ、分析物を含有する物質を、生物学的系からそれぞれ第一、第二、および第三の収集リザーバ中に抽出し、そして第一および第二のイオン泳動サンプリング手段が、抽出工程の間、カソードとして作動する。この方法は、検知工程において、第一収集リザーバ中に抽出された分析物を、検知手段と接触させて、能動的信号を得る工程、および第二収集リザーバ中に抽出された物質を検知手段と接触させて、ブランク信号を得る工程を、さらに伴う。次いで、分析物に特異的な信号が、ブランク信号を能動的信号から減算することによって、得られる。
【００１９】
本発明のなおさらなる関連する局面においては、生物学的系に存在する分析物の濃度を測定するための方法が提供される。この方法は、抽出工程において、イオン泳動サンプリングシステムを使用して、分析物を生物学的系から経皮的に抽出する工程を包含し、このイオン泳動サンプリングシステムは、第一、第二、および第三の収集リザーバを備え、これらのリザーバがそれぞれ、第一、第二、および第三のイオン泳動サンプリング手段、ならびに生物学的系の皮膚または粘膜表面と作動可能に接触している。これら第一、第二、および第三のイオン泳動サンプリング手段が、分析物を含有する物質を生物学的系から、それぞれ第一、第二、および第三の収集リザーバ中に抽出し、そして第一および第二のイオン泳動サンプリング手段は、この抽出工程の間、カソードとして作動する。この方法は、検知工程において、第一および第二の収集リザーバ中に抽出された分析物を、検知手段と接触させて、分析物に特異的な信号を複数得る工程を、さらに伴う。
【００２０】
本発明の別の目的は、生物学的系に存在する分析物を測定するためのサンプリングシステムを提供することである。このサンプリングシステムは、作動可能な組合せで（ａ）分析物を生物学的系から抽出するための、サンプリング手段、（ｂ）このサンプリング手段によって抽出された分析物と作動可能に接触する、検知手段、および（ｃ）これらサンプリング手段および検知手段と作動可能に連絡する、マイクロプロセッサ手段、を備える。このサンプリング手段は、生物学的系の皮膚または粘膜表面を介して分析物を抽出するよう適合されている。好ましい実施態様においては、このサンプリング手段は、分析物を断続的または連続的に抽出するために、使用される。この検知手段は、抽出された分析物から検出可能な信号を得るために使用され、ここでこの信号は、その分析物に特異的に関連する。このマイクロプロセッサ手段は、これらサンプリング手段および検知手段を制御して、１つ以上の測定サイクルを提供するために、使用される。
【００２１】
本発明の１つの局面においては、このサンプリングシステムは、以下：（ａ）第一収集リザーバ、第一イオン泳動サンプリング手段、および第一センサエレメントであって、この第一収集リザーバは、イオン伝導性媒体を収容し、そしてこの第一イオン泳動サンプリング手段は、分析物を含有する物質を、生物学的系から第一収集リザーバ中に抽出するためのものであり、ここで、この第一サンプリング手段および第一センサエレメントが、第一収集リザーバと作動可能に接触する、第一収集リザーバ、第一イオン泳動サンプリング手段、および第一センサエレメント；および（ｂ）第二収集リザーバ、第二イオン泳動サンプリング手段、および第二センサエレメントであって、この第二収集リザーバは、イオン伝導性媒体を収容し、この第二イオン泳動サンプリング手段は、分析物を含有する物質を、生物学的系から第二収集リザーバ中に抽出するためのものであり、ここで、この第二サンプリング手段および第二センサエレメントが、第二収集リザーバと作動可能に接触する、第二収集リザーバ、第二イオン泳動サンプリング手段、および第二センサエレメント、を備える。主題のサンプリングシステムにおいては、マイクロプロセッサが測定サイクルを制御し、この測定サイクルが、以下：（ａ）抽出工程の第一段階の間に、第一イオン泳動サンプリング手段を、イオン泳動カソードとして作動させる工程、（ｂ）検知工程の第一段階の間、第一センサエレメントを用いて第一リザーバ中に抽出された物質を検出し、第一信号を得る工程、（ｃ）パージ工程において、残余の信号をサンプリングシステムからパージする工程、（ｄ）抽出工程の第二段階の間、第二イオン泳動サンプリング手段をイオン泳動カソードとして作動させる工程、および（ｅ）検知工程の第二段階の間、第二センサエレメントを用いて第二リザーバ中に抽出された物質を検出し、第二信号を得る工程、を伴う。これら第一および第二の信号の少なくとも一方が、分析物に特異的な信号成分を含む。
【００２２】
さらなる局面においては、本発明の方法およびデバイスは、生物学的系が皮膚、または、例えば粘膜表面を含む場合には、顕微針を用いてその皮膚を穿刺することによって、その皮膚透過性を増大させることを包含し得る。顕微針を用いるこのような穿刺は、問題の分析物の生物学的系からの抽出を促進し得る。
【００２３】
本発明のさらなる目的、利点および新規な特徴は、以下の記載に一部が示され、そして一部は以下の実施例に基づいて当業者に明らかとなるか、または本発明の実施によって習得され得る。
【００２４】
（好ましい実施態様の詳細な説明）
本発明を詳細に記載する前に、本発明は、特定の組成物または生物学的系に限定されず、これらは当然変化し得ることが理解されるべきである。本明細書中で使用される術語は、特定の実施態様のみを記載する目的のためであり、そして限定することを意図しないこともまた、理解されるべきである。
【００２５】
本明細書および添付の特許請求の範囲において使用される場合、単数形「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、その内容が他に明確に述べられない限り、複数の対象を含む。従って、例えば、「干渉種（単数）」に対する言及は、２つ以上のそのような種を含み、「分析物」に対する言及は、分析物（複数）の混合物を含む、などである。
【００２６】
他に定義されない限り、本明細書中で使用される全ての技術用語および科学用語は、本発明が属する分野の当業者によって共通に理解されるものと同じ意味を有する。本明細書中で記載される方法および材料と類似または等価である任意の方法および材料が本発明の試験への実施において使用され得、好ましい材料および方法が、本明細書中で記載される。
【００２７】
本発明を記載および特許請求する際に、以下の術語は、以下で述べる定義に従って使用される。
【００２８】
（定義）
用語「分析物」および「標的分析物」は、本明細書中で、化学的分析、物理的分析、酵素的分析、または光学的分析において検出および／または測定される特定の物質または成分である、任意の目的の生理学的分析物を示すために使用される。検出可能な信号（例えば、化学的信号または電気化学的信号）は、そのような分析物またはそれらの誘導体から、直接的かまたは間接的かのいずれかで獲得され得る。さらに、用語「分析物」および「物質」は、本明細書中で互換的に使用され、そして同じ意味を有することが意図され、従って、目的の任意の物質を包含する。好ましい実施態様において、分析物は、目的の生理学的分析物（例えば、グルコース、または生理学的作用を有する化学物質（例えば、薬物または薬理学的薬剤））である。
【００２９】
「サンプリングデバイス」または「サンプリングシステム」とは、目的の分析物の濃度を決定する目的のために、生物学的系からサンプルを得るための任意のデバイスをいう。本明細書中で使用される場合、用語「サンプリング」は、一般的には皮膚または粘膜のような膜を横切る、生物学的系からの物質の侵襲性、最小侵襲性または非侵襲性の抽出を意味する。膜は、天然または人工のものであり得、そして植物性または動物性のもの（例えば、天然もしくは人工の皮膚、血管組織、腸組織など）であり得る。代表的に、サンプリング手段は、「リザーバ」または「収集リザーバ」と作動可能に接触する。ここで、サンプリング手段は、生物学的系からリザーバ中にこの分析物をリザーバに抽出し、このリザーバ中に分析物を得るために使用される。「生物学的系」は、生きている系および人工的に維持される系の両方を含む。最小侵襲性および非侵襲性サンプリング技術の例としては、イオン泳動、ソノフォレシス（ｓｏｎｏｐｈｏｒｅｓｉｓ）、吸引、エレクトロポレーション、サーマルポレーション、受動的拡散、ミクロファイン（ｍｉｃｒｏｆｉｎｅ）（ミニチュア）ランスまたはミクロファイン（ミニチュア）カニューレ、皮下移植または挿入、およびレーザーデバイスが挙げられる。ソノフォレシスは、超音波を使用して皮膚の浸透性を増大させる（例えば、Ｍｅｎｏｎら（１９９４）Ｓｋｉｎ Ｐｈａｒｍａｃｏｌｏｇｙ ７：１３０〜１３９を参照のこと）。適切なソノフォレシスサンプリングシステムは、１９９１年９月５日に公開された、国際公開番号ＷＯ９１／１２７７２に記載される。受動的拡散サンプリングデバイスは、例えば、国際公開番号：ＷＯ９７／３８１２６（１９９７年１０月１６日に公開された）；ＷＯ９７／４２８８８、ＷＯ９７／４２８８６、ＷＯ９７／４２８８５、およびＷＯ９７／４２８８２（全て１９９７年１１月２０日に公開された）；ならびにＷＯ９７／４３９６２（１９９７年１１月２７日に公開された）に記載される。レーザーデバイスは、小さなレーザービームを使用して、患者の皮膚の上層を通る孔を焼灼する（例えば、Ｊａｃｑｕｅｓら（１９７８）Ｊ．Ｉｎｖｅｓｔ．Ｄｅｒｍａｔｏｌｏｇｙ ８８：８８〜９３を参照のこと）。侵襲性サンプリング技術の例としては、古典的な針およびシリンジまたは真空サンプルチューブデバイスが挙げられる。
【００３０】
用語「収集リザーバ」は、生物学的系から抽出されたサンプルを収容するための、任意の適切な封じ込め手段を示すのに用いられる。例えば、収集リザーバは、イオン伝導性（例えば、その中にイオンを含む水）である材料を含む容器であり得るか、またあるいはそれは、その場に水を保持するために使用される、スポンジ様材料もしくは親水性ポリマーのような材料であり得る。このような収集リザーバは、ヒドロゲルの形態で（例えば、ディスクまたはパッドの形態で）あり得る。ヒドロゲルは、代表的には、「収集挿入物」と呼ばれる。他の適切な収集リザーバとしては、チューブ、バイアル、キャピラリー収集デバイス、カニューレおよび小型化エッチングされるか、削摩されるかまたは型どられた流路が挙げられるが、これらに限定されない。
【００３１】
サンプリングシステムのための「ハウジング」は、適切なエレクトロニクス（例えば、マイクロプロセッサー、メモリ、ディスプレイおよび他の回路部品）ならびに自動様式においてサンプリングシステムを作動するための電源をさらに備え得る。
【００３２】
本明細書中で使用される場合、「モニタリングシステム」とは、生物学的系において存在する生理学的分析物を断続的にまたは連続的に測定するために有用なシステムをいう。そのようなシステムは、代表的に、サンプリング手段、検知手段、ならびにサンプリング手段および検知手段と作動可能に通信するマイクロプロセッサー手段を備えるが、これらに限定されない。
【００３３】
本明細書中で使用される場合、用語「人工（の）」とは、インビボまたはインビトロで増殖または培養される、単層の層厚もしくはそれより大きい細胞の凝集体をいう。そしてこれらは、生物の組織として機能するが、実際には、予め存在する供給源または宿主に由来せず、あるいは予め存在する供給源または宿主から摘出されない。
【００３４】
用語「被検体」は、任意の温血動物、特にヒトおよび非ヒト霊長類（例えば、チンパンジーおよび他の類人猿（ａｐｅ）種およびサル（ｍｏｎｋｅｙ）種）；家畜（例えば、ウシ、ヒツジ、ブタ、ヤギおよびウマ）；家庭用（ｄｏｍｅｓｔｉｃ）哺乳動物（例えば、イヌおよびネコ）；研究室の動物（マウス、ラットおよびモルモットのような齧歯類を含む）などのＭａｍｍａｌｉａ類のメンバーを含むがこれらに限定されない。この用語は、特に年齢または性別を示さない。従って、成体および新生児の被検体、ならびに胎児が、雄であるか雌であるかがカバーされることを意図する。
【００３５】
本明細書中で使用される場合、用語「断続的な測定」は、特定の生物学的系から得られる、一連の２つ以上の測定を意図する。これらの測定は、この一連の測定が得られる時間にわたって、生物学的系との作動可能な接触を維持させる単一のデバイスを使用して得られる。従って、この用語は、連続的な測定を包含する。
【００３６】
本明細書中で使用される場合、用語「経皮的」は、経皮的技術および経粘膜的（ｔｒａｎｓｍｕｃｏｓａｌ）技術（すなわち、標的分析物の、皮膚組織または粘膜組織を横切る抽出）の両方を含む。他に特定されない限り、「経皮的」に関連して本明細書中に記載される本発明の局面は、経皮的技術および経粘膜的技術の両方に適用されることを意味する。
【００３７】
用語「経皮的抽出」または「経皮的に抽出された（した）」は、任意の非侵襲性、または少なくとも最小侵襲性のサンプリング方法を意図する。これは、組織表面の下から皮膚組織もしくは粘膜組織を横切って、分析物を抽出および／または輸送することを伴う。従って、この用語は、イオン泳動（逆イオン泳動）、電気浸透、ソノフォレシス、微小透析（ｍｉｃｒｏｄｉａｌｙｓｉｓ）、吸引、および受動的拡散を使用する分析物の抽出を含む。これらの方法は、当然のことながら、皮膚貫入エンハンサあるいはテープストリッピング（ｔａｐｅ ｓｔｒｉｐｐｉｎｇ）または顕微針を用いる穿刺（ｐｒｉｃｋｉｎｇ）のような皮膚透過性のエンハンサ技術の適用と合わせられ得る。用語「経皮的に抽出された（した）」はまた、サーマルポレーション、エレクトロポレーション、ミクロファインランス、ミクロファインカニューレ、皮下移植または挿入などを使用する抽出技術を包含する。
【００３８】
用語「イオン泳動」は、組織への電気的エネルギーの印加により、組織を横切って物質を輸送するための方法を意図する。従来のイオン泳動において、リザーバは、輸送されるべき、材料の容器として役立つよう組織表面において提供される。イオン泳動は、当業者に公知な標準的な方法を使用して（例えば、固定したアノード「イオン泳動電極」とカソード「イオン泳動電極」との間を直流（ＤＣ）を用いて電位を確立すること、アノード「イオン泳動電極」とカソード「イオン泳動電極」との間の直流を変化させること、またはイオン泳動電極間で交番極性（ＡＰ）を有する電流を印加するなどの、より複雑な波形を使用する（その結果、各電極は、交互にアノードまたはカソードになることによって）実施され得る。
【００３９】
用語「逆イオン泳動」は、印加された電位または電流によって、膜を横切る生物学的流体からの物質の移動をいう。逆イオン泳動において、リザーバは、抽出された物質を受けるために組織表面において提供される。
【００４０】
「電気浸透」は、電場誘導性対流（ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｉｅｌｄ−ｉｎｄｕｃｅｄ ｃｏｎｖｅｃｔｉｖｅ ｆｌｏｗ）による、膜を通る物質の移動をいう。用語、イオン泳動、逆イオン泳動、および電気浸透は、イオン伝導性媒体を介して膜へ電位を印加することに際して、任意のイオン的に荷電した物質または荷電していない物質の、膜（例えば、上皮膜）を横切る移動をいうために本明細書中に互換的に使用される。
【００４１】
用語「検知デバイス」、「検知手段」、または「バイオセンサデバイス」は、目的の分析物、またはその誘導体の濃度を測定するために使用され得る任意のデバイスを包含する。血液分析物を検出するための好ましい検知デバイスとしては、一般に、電気化学的デバイスおよび化学的デバイスが挙げられる。電気化学的デバイスの例としては、Ｃｌａｒｋ電極システム（例えば、Ｕｐｄｉｋｅら（１９６７）Ｎａｔｕｒｅ ２１４：９８６〜９８８を参照のこと）、および他の電流測定デバイス、電量測定デバイス、または電位測定電気化学的（ｐｏｔｅｎｔｉｏｍｅｔｒｉｃ ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ）デバイスが挙げられる。化学的デバイスの例は、Ｌｉｆｅｓｃａｎ（登録商標）グルコースモニター（Ｊｏｈｎｓｏｎ ａｎｄ Ｊｏｈｎｓｏｎ、Ｎｅｗ Ｂｒｕｎｓｗｉｃｋ、ＮＪ）において使用されるような、従来の酵素ベースの反応を含む（例えば、Ｐｈｉｌｌｉｐｓらの米国特許第４，９３５，３４６号を参照のこと）。
【００４２】
「バイオセンサ」または「バイオセンサデバイス」は、「センサエレメント」を含むがこれに限定されない。「センサエレメント」は、「バイオセンサ電極」または「検知電極」もしくは「作用電極」を含むがこれらに限定されない。「バイオセンサ電極」または「検知電極」もしくは「作用電極」は、所定の時間に、または所定の時間を超える時点における電気的信号の量を決定するためにモニターされる電極をいう。次いで、この信号は、化学化合物の濃度に関連する。検知電極は、分析物またはそれらの誘導体を電気的信号に変換する反応表面を備える。この反応表面は、任意の電気伝導性の材料（例えば、白金族の金属（白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、オスミウム、およびイリジウムを含む）、ニッケル、銅、銀、および炭素、ならびにそれらの酸化物、二酸化物、組合せまたは合金）から構成され得るが、これらに限定されない。電流測定バイオセンサの構築に適切な、いくつかの触媒性材料、膜、および製造技術は、Ｎｅｗｍａｎ，Ｊ．Ｄ．ら（Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ６７（２４）、４５９４〜４５９９、１９９５）によって記載された。
【００４３】
「センサエレメント」は、バイオセンサ電極以外の構成要素を含み得る（例えば、これは、「参照電極」および「カウンター電極」を含み得る）。本明細書中において、用語「参照電極」は、参照電位を提供する電極を意味するように使用され、例えば、電位は、参照電極と作用電極との間で確立され得る。本明細書中において、用語「カウンター電極」は、電流供給源として作用する電気化学的回路またはその電気化学的回路を完全にするためのシンクの中の電極を意味するように使用される。参照電極が回路中に備えられ、そしてこの電極がカウンター電極の機能を実行し得る場合にカウンター電極が使用されることは必須ではないが、カウンター電極と参照電極とを分離させるのが好ましい。なぜなら、参照電極によって提供される参照電位は、それが平衡である場合に最も安定であるからである。参照電極がカウンター電極としてさらに作用することが要求される場合、参照電極を通る電流は、この平衡を乱し得る。結果的に、カウンター電極および参照電極として機能する別個の電極が、最も好ましい。
【００４４】
１つの実施態様において、「センサエレメント」の「カウンター電極」は、「二モード電極」を備える。本明細書中で使用される場合、用語「二モード電極」は、典型的には、例えば、（「センサエレメント」の）カウンター電極および（「サンプリング手段」の）イオン泳動電極として、同時には機能し得ない電極をいう。
【００４５】
用語「反応表面」および「反応面」は、本明細書中において互換的に使用され、以下の検知電極の表面を意味する：（１）分析物を含むか、または分析物もしくはその誘導体が通過してその供給源から流れる、電解質含有材料（例えば、ゲル）の表面と接触する検知電極；（２）触媒材料（例えば、炭素、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、もしくはニッケルおよび／またはそれらのオキシド、ジオキシドならびに、組み合せあるいは合金）または部位に電気化学的反応を提供する材料から構成される検知電極；（３）化学的信号（例えば、過酸化水素）を、電気的信号（例えば、電流）に変換する検知電極；ならびに（４）反応材料から構成されるとき、電解質中に存在する分析物の量と相関し得る、検出可能な、再現的に測定可能な電気的信号を発生させるのに十分な速度での電気化学的反応を駆動するのに十分である電極表面積を規定する検知電極。
【００４６】
用語「収集リザーバ」および「収集挿入物」は、生物系から抽出されたサンプルを収容するための、任意の適切な封じ込め手段を示すのに用いられる。リザーバは、イオン伝導性（例えば、その中にイオンを含む水）である材料を含み得、ここで、適所に水を保持するために、スポンジ様材料もしくは親水性ポリマーのような他の材料が使用される。このような収集リザーバは、ヒドロゲルの形態で（例えば、ディスクまたはパッドの形態で）あり得る。他の適切な収集リザーバとしては、チューブ、バイアル、キャピラリー収集デバイス、カニューレおよび小型化エッチングされるか、削摩されるかまたは型どられた流路が挙げられるが、これらに限定されない。
【００４７】
「イオン伝導性材料」とは、イオン伝導性を提供する任意の材料をいい、そしてこれによって電気化学的活性種が拡散し得る。イオン伝導性材料は、例えば、電解質を含む固体、液体または半固体（例えば、ゲルの形態）材料であり得、これは、主に水およびイオン（例えば、塩化ナトリウム）より構成され得、そして一般的に重量の５０％以上の水を含む。この材料は、ゲル、スポンジまたはパッド（例えば、電解液に浸った）形態であり得るか、あるいは電解質を含み、そして電気化学的活性種、特に目的の分析物が通過し得る任意の他の材料であり得る。
【００４８】
用語「生理学的効果」は、意図した治療目的を達成する被験体において生じる効果を含む。好ましい実施態様において、生理学的効果とは、処置される被験体の症状を予防または緩和することを意味する。例えば、生理学的効果とは、患者の生存の延長をもたらすといった効果である。
【００４９】
本明細書中で使用される場合、「積層板」とは、少なくとも２つの結合された層を含む構造をいう。この層は、溶接によるかまたは接着剤の使用により結合され得る。溶接の例としては、以下が挙げられるが、これらに限定されない：超音波溶接、熱結合、および誘導的結合局在化加熱続いて局所フロー。共通の接着剤の例としては、感圧性接着剤、熱硬化性接着剤、シアノアクリレート接着剤、エポキシ、接触性接着剤、および感熱性接着剤が挙げられるが、これらに限定されない。
【００５０】
本明細書中で使用される場合、「収集アセンブリ」とは、このアセンブリが、少なくとも１つの収集挿入物（例えば、ヒドロゲル）を含む、いくつかの層からなる構造をいう。本発明の収集アセンブリの例は、マスク層、収集挿入物、および保持層であり、ここで、その層は、互いに適切な、機能的関係において保有されるが、積層板である必要はない。すなわち、この層は、共に結合されなくても良い。例えば、この層は、相互連結形状または摩擦により共に保有され得る。
【００５１】
本明細書中で使用される場合、「自動センサアセンブリ」とは、一般的には、マスク層、収集挿入物、保持層、電極アセンブリ、および支持トレーを備える構造をいう。自動センサアセンブリはまた、ライナーを含む。アセンブリの層は、互いに適切な、機能的関係において保有される。
【００５２】
マスク層および保持層は、好ましくは、検出される分析物（化学的信号）（例えば、グルコース）に対して実質的に不透過性である材料からなる；しかし、この材料は、他の物質に対しては透過性であり得る。「実質的に不透過性」とは、その材料が化学的信号の輸送（例えば、拡散による）を減少させるかまたは排除することを意味する。この材料は、低レベルの化学的信号の輸送が可能であるが、ただし、材料を通過し得る化学的信号は、検知電極での有意な縁効果をもたらさない。
【００５３】
本明細書中で使用される「実質的平面」は、例えば、被験体の前腕または上腕のわずかに曲った表面と接触する平面を含む。例えば、「実質的平面」な表面とは、皮膚が適合し得る形状を有する、すなわち、皮膚と表面との間で接触する表面である。
【００５４】
本明細書中で使用される場合、用語「印刷された（した）」とは、基板（すなわち、ベース支持体）の１表面上に電極処方物の実質的に均一な堆積を意味する。基板上に実質的に均一な物質の堆積を与えるために、種々の技術（例えば、グラビアタイプ印刷、押出しコーティング、スクリーンコーティング、噴霧法、ペインティングなど）が使用され得ることが当業者に理解される。
【００５５】
用語「信号対ノイズ比」は、測定されることが意図される実際の信号と、分析物が無いときの信号の変化との間の関係を説明する。用語「Ｓ／Ｎ」および「ＳＮＲ」はまた信号対ノイズ比を言及するために使用される。本明細書中で使用される「ノイズ」は、意図した信号に伴って測定される任意の所望されない信号を言及するためにもまた使用される。
【００５６】
本明細書中で使用されるように、「干渉種」は信号ノイズを生じる抽出されたサンプルにおける任意の部分として広く規定され、そしてこれは標的分析物ではない。この用語は従って、標的分析物と関係無い信号を提供する抽出されたサンプルの任意の成分を含む。
【００５７】
用語「酵素」は、分子間の反応を触媒し１つ以上の反応生成物を生成する、任意の化合物または物質を意図する。この用語は従ってタンパク質酵素、またはその酵素的に活性な部分（フラグメント）を含み、このタンパク質および／またはタンパク質フラグメントは、天然資源から単離され得、または組換えによりもしくは合成的に生成される。この用語はまた設計された合成酵素模倣物を包含する。
【００５８】
（一般的方法）
本発明は、生物学的系に存在する標的分析物の濃度を経皮的に抽出して測定するためのデバイスの使用に関する。好ましい実施態様において、検知デバイスはバイオセンサを備える。サンプリングデバイスが、生物学的系から標的分析物の少量を抽出するために使用される。そして次いで標的分析物の濃度を検知しおよび／または定量する。バイオセンサを用いた測定および／またはサンプリングデバイスを用いたサンプリングが、断続的なまたは連続的な様式で実行され得る。１つの特定の実施態様において、電気化学的検知エレメントを備えるバイオセンサが使用される。
【００５９】
分析物は、化学的分析、物理的分析、酵素的分析、または光学的分析において検出および／または測定することが所望される、任意の特定の物質または成分であり得る。このような分析物としては、アミノ酸、酵素基質、または疾患状況もしくは状態を示す産物、疾患状況もしくは状態の他の標識、乱用薬物、治療薬剤および／もしくは薬理学的薬剤（例えば、テオフィリン、抗ＨＩＶ薬物、リチウム、抗癲癇薬物、シクロスポリン、化学治療剤）、電解質、目的の生理学的分析物（例えば、尿酸塩／尿酸、炭酸塩、カルシウム、カリウム、ナトリウム、塩化物、炭酸水素イオン（ＣＯ_２）、グルコース、尿素（血液尿素窒素）、酪酸塩／酪酸、ヒドロキシブチレート、コレステロール、トリグリセリド、クレアチン、クレアチニン、インスリン、ヘマトクリット、およびヘモグロビン）、血液ガス（二酸化炭素、酸素、ｐＨ）、脂質、重金属（例えば、鉛、銅）などが挙げられるが、これらに限定されない。好ましい実施態様において、分析物は、目的の生理学的分析物（例えば、グルコース）であるか、または生理学的作用を有する化学物質（例えば、薬物または薬理学的薬剤）である。
【００６０】
分析物の検知を容易にするために、酵素は、収集リザーバに配置され得るか、またはいくつかの収集リザーバが使用される場合、この酵素は、いくつかのリザーバもしくは全てのリザーバに配置され得る。選択された酵素は、この反応生成物が検知され得る程度、例えば、電流が検出可能であり、かつ反応した分析物の濃度もしくは量に比例する電流の発生より電気化学的に検出され得る程度まで、抽出された分析物（この場合グルコース）との反応を触媒し得る。適切な酵素は、グルコースをグルコン酸と過酸化水素に酸化するグルコースオキシダーゼである。続く適切なバイオセンサ電極上の過酸化水素の検出は、過酸化水素１分子あたり２つ電子を発生し、この電子により、デバイスに入るグルコースの量を検出し得そして関係し得る電流が生じる。グルコースオキシダーゼ（ＧＯｘ）は、容易に市販で入手可能であり、そして周知の触媒的特性を有する。しかし、他の酵素もまた、目的の分析物または物質との反応を特異的に触媒し、そのように反応された分析物の量と比例する検出可能な生成物を生じる限り、使用され得る。
【００６１】
同様の様式で多くの他の分析物特異的酵素系が本発明において使用され得、これらの酵素系はほぼ同じ一般的技術において機能する。例えば、過酸化水素を検出するバイオセンサ電極は、アルコールオキシダーゼ酵素系を用いてエタノールを検出するために、または同様に、尿酸オキシダーゼ系を用いて尿酸を、ウレアーゼ系を用いて尿素を、コレステロースオキシダーゼ系を用いてコレステロールを、およびキサンチンオキシダーゼ系を用いてテオフィリンを検出するために使用され得る。
【００６２】
さらに、オキシダーゼ酵素（過酸化水素に基づく検出に使用される）は、別の酸化還元系（例えば、デヒドロゲナーゼ酵素ＮＡＤ−ＮＡＤＨ）で置換され得、これにより、さらなる分析物を検出するための別の経路が与えられる。デヒドロゲナーゼベースのセンサは、金または炭素から作製された（媒介化学を介して）作用電極を使用し得る。このタイプのモニタリングに適する分析物の例としては、コレステロール、エタノール、ヒドロキシブチレート、フェニルアラニン、トリグリセリド、および尿素が挙げられるが、これらに限定されない。さらに、酵素は、除去され得、そして検出は、分析物の直接的な電気化学的検出または電位測定検出に依存し得る。このような分析物としては、重金属（例えば、コバルト、鉄、鉛、ニッケル、亜鉛）、酸素、炭酸塩／二酸化炭素、塩化物、フッ化物、リチウム、ｐＨ、カリウム、ナトリウム、および尿素が挙げられるが、これらに限定されない。本明細書中に記載されるサンプリングシステムはまた、治療薬物のモニタリング、例えば、抗痙攣薬（例えば、フェニトイン（ｐｈｅｎｙｔｉｏｎ））、化学治療剤（例えば、アドリアマイシン）、機能亢進（例えば、リタリン）および抗器官拒絶（例えば、シクロスポリン）のモニタリングのために使用され得る。
【００６３】
経皮抽出技術の使用に関する１つの問題は、抽出されたサンプル内における干渉種の存在に関連し、この種は経皮サンプリングプロセスにより抽出され得、皮膚を通して受動的に拡散し得、および／または汗もしくは皮脂内に分泌され得る。これらの干渉種（すなわち、センサにより検出された目的の分析物ではない任意の種、または分析物に特異的な信号を干渉するかもしくは減少させる任意の種）が、かなりのバックグラウンド干渉を生じさせ得、全体のセンサ信号対ノイズ応答を減少させる。さらに、経皮サンプリング技術は、一般的には非常に少量の分析物を抽出するので、抽出された分析物を検知および／または定量するために使用されるセンサデバイスは、従来の検出技術（一般にｍＭレンジである）により測定されたものよりも十分に低い（例えばサブｍＭ）少量分析物濃度を使用して確実にそして再現的に行われる必要がある。本明細書で使用されるように、「サブ−ｍＭ」は１ｍＭよりも低い任意の濃度を指す。従って、他の適用において問題とはならないかもしれないバックグラウンド干渉は、サブｍＭ濃度の抽出された分析物を測定する経皮サンプリングシステムに重大な干渉を生じ得る。本発明は、このような干渉の減少に関する。
【００６４】
従って、本発明の１つの実施態様において、生物学的系に存在する分析物の濃度を測定するための方法が提供される。この方法は、抽出工程を有する測定サイクルを含み、ここで分析物を含有するサンプルは、生物学的系から経皮的に、その生物学的系の皮膚または粘膜表面と作動可能に接触するサンプリングシステムを使用して、抽出される。検知工程はまた、測定サイクルの間に実行される。検知工程において、抽出されたサンプルはセンサと接触され、分析物濃度に関連する測定信号を得る。測定サイクルは、干渉種による信号成分から分析物に特異的な信号成分を選択的に支持するためのプロセスをさらに含み、ここでこのプロセスは（ａ）測定信号から非分析物信号成分を減算する、差分信号プロセス、（ｂ）抽出工程と検知工程との間で実行される遅延工程、（ｃ）検知工程中に実行される選択的電気化学的検出プロセス、（ｄ）検知工程の後に実行されるパージ工程、（ｅ）電荷分離工程（例えば実施例１のように、尿酸がアノードへ移動し、グルコースがカソードへ移動する）、および（ｆ）（ａ）〜（ｅ）のプロセスの任意の組み合わせを、伴い得る。
【００６５】
サンプルを抽出するために使用される経皮サンプリングデバイスは、任意の適切な最小侵襲性または非侵襲性のサンプリング技術を採用し得、例えば、イオン泳動、ソノフォレシス、吸引、エレクトロポレーション、サーマルポレーション、受動的拡散、ミクロファイン（ミニチュア）ランスまたはカニューレの使用、皮下移植または挿入の使用、およびレーザデバイスの使用が挙げられる。検知工程は、任意の適切な検知方法を使用して実行され得、例えば比色的、化学的（例えば、酵素に基づく反応）方法または電気化学的（例えば電流測定、電量測定、もしくは電位差測定）方法などを使用して実行される。
【００６６】
差分信号処理は、何種類かの方法で実行され得る。例えば、抽出されたサンプルが２つの部分に分割され得、ここで第一部分はセンサと接触されて干渉種およびバックグラウンド変動による信号成分を主に含有する信号を得る。第二部分はセンサと接触され、分析物に特異的な信号成分を含有する測定信号を得、そして分析物に特に関連する精製信号（ｒｅｆｉｎｅｄ ｓｉｇｎａｌ）を得るために、第一信号は次いで第二信号から減算される。分析物に特異的な信号は、分析物と特異的に反応して検出可能な信号を生成する、酵素を使用して容易に得られ得る。例えば、もし分析物がグルコースであるとき、グルコースオキシダーゼ酵素が第二サンプル部分に接触され得る。この酵素がグルコースとの反応を触媒して過酸化水素を生成し、次いでこの過酸化水素は従来の電気化学的バイオセンサを使用して検出され得る。
【００６７】
あるいは、この差分信号処理は生物学的系から２つのサンプルを抽出することにより、実行され得、ここでサンプルの少なくとも１つは標的分析物を含む。サンプルは次いで、適切なセンサと接触され、それにより第一信号がサンプルの１つから得られる。そして第一信号は干渉種およびバックグラウンド変動（例えばブランク信号）による信号成分を優先的に含む。第二信号は他のサンプルから得られ、そして第二信号は分析物に特異的な信号成分（例えば活性信号）を含む。第二信号から第一信号の減算は、分析物に特異的に関係する精製信号を提供する。ここで再び、分析物に特異的な信号が、第二サンプル中の分析物と特異的に反応する酵素を使用して容易に得られ得、検出可能な信号を生成する。第一サンプルは、任意の経皮サンプリング技術を使用して得られ得、受動的および能動的収集技術の両方を含み、一方、第二サンプルは一般に能動的サンプリング技術（例えばイオン泳動またはソノフォレシス）を使用して得られる。信号を得るために使用されるセンサ（単数または複数）は、当然、抽出工程において使用されるサンプリングデバイスに装着されるか、または一体であるか、あるいは別個の検知装置の一部であり得るかである。
【００６８】
選択的な電気化学的検知工程は、次のように実行され得る。バイオセンサ電極を使用した電気化学的検知は、種々の選択的検知プロセスを可能にし、ここで電極は、干渉種もしくはバックグラウンド変動による信号から分析物に特異的な電気化学的信号の検知を支持するために、低下した電位または上昇した電位において操作され得る。例えば、電気化学的バイオセンサ電極を、約０．５Ｖ以下の電位にて操作することは、経皮サンプリングデバイスを使用して収集された共通の干渉種による信号成分を避けることを可能にする。
【００６９】
上記方法のそれぞれにおいて、サンプル（単数または複数）は、生物学的系に作動可能に接触して配置された（例えば被験者の皮膚もしくは粘膜表面に接触した）適切な収集リザーバ（単数または複数）へ、抽出されて入れられ得る。さらに、センサが各収集リザーバ毎に含まれ得、抽出された物質を検知する。１つの好適な実施態様において、経皮サンプリングデバイスは、分析物濃度の断続的なまたは連続的なモニタリングを提供するために、生物学的系と接触が維持される。
【００７０】
このような分析物の断続的なまたは連続的なモニタリングコンテキストにおいて（例えば、サンプリングデバイスが系と接触が維持されて２以上のサンプルおよび分析物測定値が得られる場合）、本方法はさらにパージ工程を含み得、ここで測定の間、残余信号が減少されるか、またはサンプリングシステム（例えば１以上の収集リザーバ）から実質的に除去される。もし必要ならパージ工程は、検知を操作中にリザーバと接触する電気化学的センサ電極を使用して実行され得る。さらに、サンプリングシステムから残余信号成分が除去されることを確実にするために上昇した電位において電極が操作され得る。例示のパージ技術は本明細書において以下に詳細に説明される。検知された信号における信号対ノイズ比を改善するために、本方法において抽出工程と検知工程との間に、任意の遅延工程も含められ得る。
【００７１】
本発明の全ての方法は、任意の化学的分析物および／または物質のサンプリングに広く適用可能であるが、本発明は以後においては明確に、グルコースまたはグルコース代謝物の経皮サンプリングおよび定量または定性化において使用するために例示される。
【００７２】
従って、本発明の別の実施態様において、自動化サンプリングシステムが、生物学的系でグルコースのレベルをモニターするために使用される。本方法は、経皮的に系（この場合、動物の被検体である）からグルコースを抽出するサンプリングシステム（デバイス）を使用して実行される。経皮的抽出は、収集部位における組織表面への電流の印加により実行される。電流は、被検体から少量のグルコースを１つ以上の収集リザーバへ抽出するために使用される。少なくとも１つの収集リザーバが、被検体のグルコース濃度の測定のために提供されるバイオセンサと接触する。
【００７３】
より詳細には、収集リザーバは組織表面（例えば患者の皮膚の角質層）と接触する。次いで、電気的力が、グルコースまたはグルコース代謝物を組織から収集リザーバへ抽出するために、組織表面へ印加される。抽出は典型的には、約１〜２０分の時間で実行される。しかし、もし所望なら約１〜２４時間以上の時間にわたって、抽出が断続的にまたは連続的に実行され得る。抽出の後、収集リザーバはその中に含まれるグルコースまたはグルコース代謝物の濃度の量を計測するために分析される。測定された値は、被験者の血糖値と相関する。もし断続的なまたは連続的なサンプリングが所望されるなら、収集リザーバは定期的にまたは連続的にグルコース分析物を計測するために分析される。
【００７４】
本発明の特定の実施態様において、１つ以上の追加の収集リザーバが経皮的サンプリングシステムにおいて使用される。これらの追加の収集リザーバはまた電極と接触し、この電極は組織から収集リザーバへ物質を抽出するために十分な電流を発生する。
【００７５】
このイオン泳動サンプリングシステムとともに使用される収集リザーバは一般に、イオン伝導性液または液体含有媒体を含む。伝導性媒体は、好ましくは、高いイオン伝導率を生成するのに充分な量のイオン性物質を含有し得るヒドロゲルである。ヒドロゲルは、固体または液体材料（溶質）から形成され、これは水と結合したとき、相互に連結された細胞および／または溶質により形成される網構造を含む水を保持する構造の形成により、ゲルを形成する。適切なヒドロゲル処方は１９９７年１月３０日に公開された、国際公開第ＷＯ９７／０２８１１号、および１９９６年１月４日に公開された第ＷＯ９６／００１１０号に記載される。
【００７６】
本発明のサンプリングシステムは、非常に低い（電気化学的）バックグラウンドノイズレベルにおいて操作されることが意図されるため、抽出されるサンプルと接触するシステムの全ての構成要素（例えば収集リザーバ）は、好ましくは、有意な電気化学的反応性の成分および／または混入物を含まないかまたは寄与しない。従って、システムの構成要素は一般に、最終的なシステムに有意な量の電気化学的混入物を加えない材料および試薬の慎重な選択を用いて定式化される。
【００７７】
分析物の検知を容易化するために、酵素が収集リザーバに配置され得、またはいくつかの収集リザーバが使用されるとき、酵素はリザーバのいくつかまたは全てに配置され得る。選択された酵素は、抽出された分析物（この場合はグルコース）との反応を、この反応の生成物が検知され得る程度に、例えば、反応される分析物の濃度または量に検知可能でかつ比例する電流の発生から電気化学的に検知され得る程度に、触媒し得る。好適な酵素はグルコースオキシダーゼであり、これはグルコースを酸化してグルコン酸および過酸化水素にする。適切なバイオセンサ電極上の過酸化水素の続く検知は、１過酸化水素分子あたり２つの電子を発生し、これはデバイスに入るグルコースの量が検知されその量に関連し得る電流を生成する。グルコースオキシダーゼ（ＧＯｘ）は市販で容易に入手可能であり、周知の触媒特性を有する。しかし他の酵素もまた、目的の分析物または物質との反応を特異的に触媒する限り使用され得、分析物がそのように反応される量に比例して検知可能な生成物を生成する。
【００７８】
類似の様式で、多くの他の分析物に特異的な酵素システムが本発明において使用され得、この酵素システムはほとんど同じ一般的な技術で操作され得る。例えば、過酸化水素を検知するバイオセンサ電極が使用され得、アルコールオキシダーゼ酵素システムを用いてエタノールを検知し、または同様に、尿酸オキシダーゼシステムを用いて尿酸を検知し、コレステロールオキシダーゼシステムを用いてコレステロールを検知し、およびキサンチンオキシダーゼシステムを用いてテオフィリンを検知する。
【００７９】
本明細書中に例示されるグルコースサンプリングシステムに再度言及すると、グルコース分析物が経皮的に収集リザーバに抽出されるにつれ、それはリザーバ内のＧＯｘと反応して過酸化水素を生成する。過酸化水素の存在は、バイオセンサ電極において、リザーバ内の過酸化水素の量に直接に比例する電流を発生させる。この電流は、関連するシステムコントローラにより検知されそして処理され、ディスプレイのためのグルコース濃度値を提供し得る。
【００８０】
もし所望なら、検知された電流は被験者の血糖濃度に相関され得、その結果システムコントローラが、サンプリングシステムにより測定された被験者の実際の血糖濃度を表示する。例えば、システムは標準グルコース負荷試験の間の被験者の血液をサンプリングすることにより、および標準血糖モニタおよび本発明のサンプリングシステムの両方を使用して血糖を分析することにより、被験者の実際の血糖濃度に較正され得る。このようにして、サンプリングシステムにより得られる測定値は、公知の統計技術を使用して、実際の値に相関され得る。
【００８１】
イオン泳動抽出は次のように実施され得る。第一イオン泳動電極が収集リザーバに接触され（この収集リザーバは標的組織表面に接触する）、そして第二イオン泳動電極は、組織表面と接触する第二収集リザーバまたは、組織と接触する他のいくつかのイオン伝導性媒体のいずれかと接触される。電源は２つの電極の間に電位を提供して、当業者に公知の様式で逆イオン泳動を実行させる。
【００８２】
電位（直流またはより複雑な波形のいずれか）は、２つのイオン泳動電極の間に印加され、その結果電流が第一電極から第一伝導性媒体を通じて皮膚へ流れ、そして皮膚から第二伝導性媒体を通じて第二電極へ戻る。この電流は、逆イオン泳動または電気浸透のプロセスを通じて、皮膚を通り１つ以上の収集リザーバへと物質を抽出する。電位は１９９６年１月４日に公開された国際公開番号ＷＯ９６／００１１０に記載されるように印加され得る。任意の好適なイオン泳動電極システムが採用され得るが、銀／塩化銀（Ａｇ／ＡｇＣｌ）電極システムが使用されるのが好ましい。
【００８３】
ここで図１Ａおよび図１Ｂを参照して、このような経皮検知デバイスにおける使用のため１つの特定のイオン泳動収集リザーバおよび電極アセンブリは、概して２に示される。このアセンブリは、２つのイオン泳動収集リザーバ４および６（その各々は、それぞれに、そこに配置される伝導性媒体８および１０（好ましくは、円柱状のヒドロゲルパッド）を有する）を備える。第一の（１２）および第二の（１４）の環状イオン泳動電極は、それぞれ、伝導性媒体８および１０に接触する。この第一のイオン泳動電極１２は、３つのバイオセンサ電極（作用電極１６、参照電極１８、およびカウンター電極２０）を取り囲み、これらの電極はまた、伝導性媒体８と接触する。ガード環２２は、バイオセンサ電極を、イオン泳動電極１２から分離して、イオン泳動回路からのノイズを最小化する。伝導接触部は、以下に詳細に記載のように、その電極と関連する電源との間の連絡、および制御手段を提供する。類似のバイオセンサ電極配置は、伝導性媒体１０と接触し得るか、またはその媒体は、それと接触するセンサ手段を有し得ない。
【００８４】
ここで図２を参照して、図１Ａおよび図１Ｂのイオン泳動収集リザーバおよび電極アセンブリ２を、適切なイオン泳動サンプリングデバイスハウジング３２と組み合せた分解図において示す。このハウジングは、プラスチックケースまたは他の適切な構造であり得る。この構造は、好ましくは、腕時計と類似の様式において、被験体の腕に装着されるような形状にされる。理解され得るように、伝導性媒体８および伝導性媒体１０（ヒドロゲルパッド）は、アセンブリ２から分離可能であるが；しかし、そのアセンブリ２およびハウジング３２を組み合せて作動可能なイオン泳動サンプリングデバイス３０を提供する場合、この媒体は、それと電気的な接触を提供するためにその電極と接触する。
【００８５】
ここで図３を参照すると、イオン泳動サンプリングシステムの１つの実施態様から重要な構成要素の分解図が提供される。このサンプリングシステムの構成要素は、２つのバイオセンサ／イオン泳動電極アセンブリ３０４および３０６を含み、その各々が環状イオン泳動電極を有し、それぞれ３０８および３１０で示され、バイオセンサ３１２および３１４を取り囲む。この電極アセンブリ３０４および３０６は、センサトレイ３１８内に維持されるポリマー基板３１６上に印刷される。収集リザーバアセンブリ３２０が電極アセンブリを覆って配置され、ここで収集リザーバアセンブリは、ゲル維持層３２６およびマスク層３２８により維持される、２つのヒドロゲル挿入物３２２および３２４を備える。
【００８６】
１つの実施態様において、電極アセンブリは、図４に示されるように二モード電極を含み得る。
【００８７】
図３の分解図に示される構成要素は、通常の腕時計のように着けられるような形状にされる自動化サンプリングデバイスにおける使用を意図する。１９９６年１月４日に公開された国際公開第ＷＯ９６／００１１０号に記載されるように、腕時計ハウジング（示されず）は、イオン泳動電極およびバイオセンサ電極と連絡し、周期性を制御し、そしてイオン泳動電極に電源を供給し、バイオセンサ電極表面において生成される電気化学的信号を検出するための、伝導性リードを含む。この腕時計ハウジングはさらに適切なエレクトロニクス（例えばマイクロプロセッサ、メモリ、ディスプレイ、および他の回路部品）ならびに自動化サンプリングシステムを作動するための電源を含み得る。
【００８８】
図３の実施態様への改変および追加は、当業者にとって本明細書の教示に鑑みれば明らかである。
【００８９】
電源（例えば、１以上の再充電可能な電池または再充電不能な電池）をハウジング３２またはストラップ３４の中に配置し得る。これらのハウジングまたはストラップは、そのデバイスと、被験体の皮膚または粘膜表面との接触を保持する。使用する際には、電位（直流またはより複雑な波形のいずれか）を２つのイオン泳動電極１２および１４の間に印加し、その結果、電流が、第一のイオン泳動電極１２から第一の伝導性媒体８を通って、皮膚または粘膜表面へと流れ、次いで、第二の伝導性媒体１０を通って、第二のイオン泳動電極１４へと戻る。この電流は、皮膚を通り一方または両方の収集リザーバ４および６へと目的の分析物を含む物質を抽出するに充分である。この電位は、任意の適切な技術を用いて印加され得る。例えば、印加された電流密度は、約０．０１〜０．５ｍＡ／ｃｍ^２の範囲であり得る。好ましい実施態様において、このデバイスは、連続的なまたは持続的なモニタリングのために使用され、そしてイオン泳動電極１２および１４の極性は、１０秒ごとに約１回の交換〜１時間ごとに約１回の交換の速度で変更し、その結果、各電極は、交互にカソードまたはアノードである。ハウジング３２は、さらに任意の温度検知エレメント（例えばサーミスタ、温度計、または熱電対デバイス）を含み得、この温度検知エレメントは、収集リザーバにおける温度をモニターし、センサ信号の温度補正を可能にする。ハウジングはさらに、皮膚または粘膜表面での伝導度をモニターする任意の伝導度検知エレメント（例えば電極の一体化された対）を含み得、データスクリーニング補正またはセンサ信号の無効化を可能にする。
【００９０】
適切なイオン泳動抽出時間の後、センサ電極セットの１つまたは両方が、目的の分析物を含む抽出された物質を検出するために活性化され得る。
【００９１】
さらに、サンプリングデバイスは、変更する極性モードで作動し得、第一の二モード電極および第二の二モード電極（図５、５０および５１）ならびに２つの収集リザーバ（図５、５７および５８）を用いる。各二モード電極（図４、４０；図５、５０および５１）は、作動の段階に依存して２つの機能を発揮する：（１）供給源から収集リザーバ（水および電解質を含む）へ、およびその電極サブアセンブリの領域へと分析物を電気的に引き寄せるために用いられる電気浸透電極（またはイオン泳動電極）、ならびに（２）第一の検知電極に対するカウンター電極（ここで、その化学化合物は、検知電極の表面にて触媒的に変換されて、電気信号を生成する）。
【００９２】
この参照電極（図５、５４および５５；図４、４２）ならびに検知電極（図５、５２および５３；図４、４１）、ならびに二モード電極（図５、５０および５１；図４、４０）を、検知の間、標準的なポテンシオスタット回路に接続する。一般に、このシステムの実際の制限は、この二モード電極が、カウンター電極およびイオン泳動電極の両方として同時に作用しないことを必要とする。
【００９３】
この実施態様におけるイオン泳動サンプリングシステムの一般的な作動は、以下の２つの段階の周期的な反復である：（１）逆イオン泳動段階に続き（２）検知段階。逆イオン泳動段階の間、第一の二モード電極（図５、５０）は、イオン泳動カソードとして作用し、そして第二の二モード電極（図５、５１）は、イオン泳動アノードとして作用して、その回路を完成する。分析物は、そのリザーバ（例えば、ヒドロゲル）において収集される（図５、５７および５８）。逆イオン泳動段階の最後にて、イオン泳動電流を切る。その検知段階の間、グルコースの場合においては、電位を、参照電極（図５、５４）と検知電極（図５、５２）との間に印加する。化学的信号は、第一の検知電極（図５、５２）の触媒面において触媒的に反応して、電流を生じるが、他方で、第一の二モード電極（図５、５０）はカウンター電極として作用して、その電気回路を完成する。
【００９４】
記載される電極は、収集したグルコースとヒドロゲルマトリクスに存在する酵素グルコースオキシダーゼとの反応を通じて被験体におけるグルコースレベルをモニタリングするヒドロゲル収集リザーバシステムとともに使用するために、特に、適合される。
【００９５】
二モード電極は、好ましくは、Ａｇ／ＡｇＣｌから構成される。この電極の表面で生じる電気化学的反応は、電流についての容易な供給源またはシンクとして作用する。この特性は、電極のイオン泳動機能のために特に重要である。この反応が欠けると、イオン泳動電流は、イオン泳動電極にて水の加水分解を生じさせて、ｐＨ変化および可能な気泡の形成を生じ得る。酸性または塩基性のｐＨへのｐＨ変化は、皮膚への刺激またはやけどを生じさせ得る。Ａｇ／ＡｇＣｌ電極がシンク電流の供給源として容易に作用する能力もまた、そのカウンター電極機能のための利点である。３つの電極の電気化学的セルが、適切に機能するために、カウンター電極の電流生成容量は、検知電極での反応の速度を制限すべきではない。大きな検知電極の場合には、そのカウンター電極は、それに比例して、より大きな電流を供給し得るべきである。
【００９６】
サンプリングシステムの設計は、以前に設計されたものより大きな検知電極を提供する（例えば、図４を参照のこと。）。結果として、検知電極に関してカウンター電極として作用する場合、そのカウンター電極が検知電極触媒表面での触媒反応の速度を制限するようにならないように、その二モード電極の大きさは、充分であるべきである。
【００９７】
２つの方法が、そのカウンター電極がその検知電極での電流を制限しないことを確実にするために存在する：（１）二モード電極は、その検知電極よりもはるかに大きく作製されるか、または（２）容易な対向反応が提供される。
【００９８】
逆イオン泳動段階の間、その電源は、電流を第一の二モード電極に提供して、そのリザーバにおける化学的信号の抽出を容易にする。検知段階の間、その電源を使用して、その第一の検知電極に電圧を提供して、リザーバにおいて維持される化学的信号の、その検知電極の触媒面での電気信号への変換を駆動する。電源はまた、その電極にて固定電位を維持し、ここで、例えば、過酸化水素が分子状酸素、水素イオン、および電子へと変換され、この固定電位は、その検知段階の間の参照電極の電位と比較される。１つの検知電極が検知モードにおいて作動しつつ、その電極は、カウンター電極として作用する隣接する二モード電極へ電気的に接続され、この電極にて、その検知電極において生成される電子が消費される。
【００９９】
電極のサブアセンブリは、その二モード電極が、各々の電極が適切な検知電極（単数または複数）および参照電極（単数または複数）と共にイオン泳動電極とカウンター電極の両方として機能し得るように電気的に接続されることによって、標準的なポテンシオスタット回路を作製するように操作され得る。
【０１００】
ポテンシオスタットは、３つの電極電気化学的セルにおいて電気化学的測定において使用される電気的回路である。電位は、その参照電極とその検知電極との間に印加される。その検知電極で生成した電流は、回路を通ってそのカウンター電極へと流れる（すなわち、電流は、その参照電極を通じてその平衡電位を変更するようには流れない）。２つの独立したポテンシオスタット回路を使用して、２つのそのバイオセンサを操作し得る。本発明のサンプリングシステムの目的のために、その検知電極サブアセンブリにおいて測定される電流は、化学的信号の量に相関する電流である。
【０１０１】
長期の連続的な操作に関して、Ａｇ／ＡｇＣｌ電極は、本明細書において、反復して可逆性の連結を形成し得るように提供される。この可逆性の連結は、所望されない電気化学的な副反応（この副反応は、ｐＨの変化をもたらし得、そして水の加水分解に起因して水素および酸素の遊離をもたらし得る）なく作動する。従って、本発明のサンプリングシステムのＡｇ／ＡｇＣｌ電極は、１ｃｍ^２の電極面積あたり約０．０１〜１．０ｍＡの範囲内の電流通路の反復するサイクルに抵抗するように処方される。高い電気化学的な純度に関しては、このＡｇ／ＡｇＣｌ成分は、適切なポリマー結合剤内に分散される。収集リザーバ（例えば、ヒドロゲル組成物）における成分による攻撃（例えば、可塑化）に感受性ではない電極組成物を提供する。この電極組成物はまた、分析等級のまたは電気的等級の試薬および溶媒を用いて処方され、そしてそのポリマー結合剤組成物は、電気化学的に活性な混入物（この混入物は、そのバイオセンサを分散させてバックグラウンド電流を生成し得る）を含まないように選択される。
【０１０２】
Ａｇ／ＡｇＣｌイオン泳動電極が長期にわたり連続的にサイクリング可能でなければならないことから、電極において利用可能なＡｇおよびＡｇＣｌの絶対量ならびに全体的なＡｇ／ＡｇＣｌ利用可能性比率は、高い電荷量の通過を提供するために調整され得る。本明細書において記載されるサンプリングシステムにおいて、限定的ではないが、Ａｇ／ＡｇＣｌの比率は、単一（ｕｎｉｔｙ）に近似し得る。０．１〜３ｃｍ^２の幾何的面積を有するバイオセンサを使用する好ましいシステムにおいて操作するために、イオン泳動電極は、約０．３〜１．０ｃｍ^２の、好ましくは約０．８５ｃｍ^２の電極面積を提供するように構成される。これらの電極は、約０．０１〜１．０ｍＡ／ｃｍ^２電極面積の範囲の電流密度での電荷の通過の再現性の良い反復サイクルを提供する。より詳細には、上記の処方パラメータに従い、そして約０．８５ｃｍ^２の電極面積を有するように構築された電極は、約０．３ｍＡの電流（電流密度０．３５ｍＡ／ｃｍ^２）で、２７０ｍＣの全電荷（アノード性およびカソード性の両方の方向）を、２４時間で少なくとも約４８サイクルにわたって再現性良く通過させ得る。
【０１０３】
一旦処方されると、Ａｇ／ＡｇＣｌ電極組成物は、上記においてバイオセンサ電極組成物に関して記載されるように、適切な堅固または可撓性の非伝導表面に固定される。銀（Ａｇ）の下層をまず、均一な伝導を提供するためにその表面に塗布する。次いで、Ａｇ／ＡｇＣｌ電極組成物を任意の適切なパターンまたは幾何模様にてＡｇ下層の上に、種々の薄層フィルム技術（例えば、スパッタリング、エバポレーション、蒸気相堆積など）を用いて、または種々の厚層技術（例えば、フィルム積層、電気めっきなど）を用いて塗布する。あるいは、Ａｇ／ＡｇＣｌ組成物は、スクリーン印刷、パッド印刷、インクジェット方法、転写ロール印刷または類似の技術を用いて塗布され得る。好ましくは、Ａｇ下層およびＡｇ／ＡｇＣｌ電極の両方を、低温のスクリーン印刷を用いてポリマー基材に塗布する。この低温スクリーン印刷は、約１２５〜１６０℃にて行われ得、そしてこのスクリーニングは、約１００〜４００メッシュの範囲で適切なメッシュを用いて行われ得る。
【０１０４】
本発明の１実施態様において、サンプリングシステムは２つの収集リザーバを有し得、この収集リザーバは、例えば、ＧＯｘ酵素を有する活性収集リザーバ、および（ＧＯｘ酵素を有さない）ブランク収集リザーバを含み；あるいは、代替として、２つの活性リザーバ、すなわちＧＯｘ酵素を含む２つのリザーバを備える。活性収集リザーバおよびブランク収集リザーバの場合、信号は、活性リザーバから得られる信号からブランクリザーバ信号を減算することによって調整され得る。２つの活性収集リザーバの場合、この信号は合計され得、そして平均化され得るか、または２つの信号の総計が使用され得る。この信号、例えば検出された電流は、次いで、単独でまたは他の因子（例えば、較正点におけるグルコース濃度、皮膚温度、伝導度、電圧、システムを較正してから経過した時間など）と組み合わせて使用され、このことによって、グルコース濃度値を提供する。測定サイクルは、さらに（以下に記載するような）干渉種のために、信号成分に関して分析物に特異的な信号成分を選択的に支持するためのプロセスを包含し得る。このようなプロセスは以下を包含し得るが、これらに限定されない；（ａ）測定信号から非分析物信号成分を減算する差分信号プロセス、（ｂ）抽出工程と検知工程との間で実施される遅延工程、（ｃ）検知工程の間に実施される選択的電気化学的検出プロセス、（ｄ）検知工程の後に実施されるパージ工程、（ｅ）電荷分離工程（例えば、実施例１に示されるように、尿酸はアノードに移動し、そしてグルコースはカソードに移動する）、および（ｆ）（ａ）〜（ｅ）の任意の組み合わせ。
【０１０５】
特定の実施態様において、検出された電流は、（典型的には、マイクロプロセッサと結合した統計学的アルゴリズムを使用して）被験体の血中グルコース濃度と相関され得、その結果、システムコントローラは、サンプリングシステムによって測定された、被験体の実際の血中グルコース濃度を表示し得る。例えば、このシステムは、標準グルコース負荷試験の間の被験体の血液をサンプリングする工程、ならびに本発明の標準血中グルコースモニターおよびサンプリングシステムの両方を使用して血中グルコースを分析する工程によって、被験体の実際の血中グルコース濃度に較正され得る。さらに、または、あるいは、このサンプリングシステムは、較正時点で較正され得、ここでこの時点におけるサンプリングシステムから得られた信号は、直接血液試験によって決定されたこの時点における血中グルコース濃度（例えば、グルコース濃度はＨｅｍｏＣｕｅ（登録商標）臨床分析器（ＨｅｍｏＣｕｅＡＢ、Ｓｗｅｄｅｎ）を使用して決定され得る）と相関される。この様式において、サンプリングシステムによって得られる測定値は、公知の統計学的技術を使用して実際の値と相関され得る。このような統計学的技術は、アルゴリズム（単数または複数）として公式化され得、そしてサンプリングシステムと結合されたマイクロプロセッサに組み込まれ得る。
【０１０６】
イオン泳動サンプリングデバイス３０の操作は、必要に応じてコントローラ３６（例えば、マイクロプロセッサ）によって制御され、これは、イオン泳動電極、センサ電極、電源、任意の温度および／または伝導度検知エレメント、ディスプレイおよび他のエレクトロニクスとインターフェースする。例えば、コントローラ３６は、イオン泳動電極を駆動するためのプログラム可能な制御された回路供給源／シンクドライブを備え得る。電力および参照電圧は、センサ電極に提供され、そして信号増幅器が作用電極（単数または複数）から信号を処理するのに使用され得る。一般に、コントローラは、検知期間の間、イオン泳動電流ドライブを中断する。センサコンフィデンスループは、サンプリングシステムを断続的にモニターするために提供され、これによって適切な作動を保証する。
【０１０７】
ユーザーコントローラは、ハウジング３２上に配置されたプッシュボタンを使用して実行され得、そして任意の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）は、視覚的プロンプト、読み出しおよび視覚的警告表示を提供し得る。マイクロプロセッサは、一般に一連のプログラム化されたシーケンスを使用し、これによってサンプリングデバイスの作動を制御し、このシーケンスはマイクロプロセッサの読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）内に格納され得る。包理されたソフトウェア（ファームウェア）は、測定およびディスプレイ作動の活性化、分析物読み出しの較正、高いおよび低い分析物値の警告の設定および表示、日時機能の表示および設定、警告時間、ならびに格納された読み出しの表示を制御する。センサ電極から得られるセンサ信号は、包理されたソフトウェアによって提供される１つ以上の信号処理機能またはアルゴリズムによる格納および表示の前に、処理され得る。このマイクロプロセッサはまた、較正パラメータ、ユーザー設定およびすべてのダウンロード可能なシーケンスを格納するための、電子的に消去可能でかつプログラム可能な読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）を備え得る。
【０１０８】
さらに、サンプリングシステムは、指定された時間に、その信号測定（または他の機能）の実行を始めるために予備プログラム化され得る。この特徴の１用途は、被験体と接触するサンプリングシステムを有すること、および起床時に直ぐにサンプリングシステムが較正に有効となるように、夜中にシーケンス実行を開始するためにサンプリングシステムをプログラム化することである。この特徴の１利点は、それが、サンプリングシステムを較正する前に予熱するためにサンプリングシステムの待機する任意の必要性を除去することである。
【０１０９】
上記のように、このようなイオン泳動抽出および電気化学的検出法は、抽出されたサンプル内の干渉種の存在によって影響され得る。これらの干渉種は、イオン泳動サンプリングプロセスによって抽出され得、皮膚を介して受動的に拡散し得るか、あるいは汗または皮脂に抽出され得、そして有意なバックグラウンド干渉を生じ得、全体的なセンサ応答を低減する。例えば、本明細書中に例示されるグルコースを特異的にモニターするシステムにおいて、ＧＯｘ酵素はグルコースに対して非常に特異的である。しかし、バイオセンサ電極は、印加された電位にて酸化可能である、抽出されたサンプル内に存在する任意の干渉種を酸化し、このことは過酸化水素信号との干渉を生じる。
【０１１０】
特に、イオン泳動的に抽出された体液内に共通して見出される多数の物質は、過酸化水素信号と干渉し得る。アスコルビン酸、尿酸、および特定のアミノ酸（例えば、トリプトファンおよびチロシン）のような、幾らかのこれらの干渉種は、バイオセンサの反応表面と反応し得、相当な信号干渉を生じる。これらの主な干渉種は、印加された電気ポテンシャル下で異なって挙動する２つの広範なクラスに分割され得る；すなわち、それらは荷電した（イオン性の）物質か、または荷電していない（実質的に中性の）物質である。アスコルビン酸および尿酸は、負に荷電した（アニオン性の）物質である。トリプトファンおよびチロシンは、実質的に中性の物質である。イオン泳動サンプリングの間、負に荷電した種は、優先的にアノード電極の方に抽出され、一方で、正に荷電した種および中性種は、優先的にカソード電極の方に抽出される。これらのおよび他の干渉種はまた、被験体から得られる任意の経皮的に抽出されたサンプル内に存在する。
【０１１１】
本発明の別の実施態様において、イオン泳動サンプリングシステムは、生物学的系内の分析物の濃度を測定するために使用される。このイオン泳動サンプリングシステムは、２つの収集リザーバを有するように構成され、そして以下のように選択的抽出工程を提供する。各リザーバは、単一のイオン泳動電極と接触しており、イオン泳動抽出の間、２つの電極間の電位を確立するために直流が使用される。従って、第一リザーバ内の電極は、イオン泳動アノードとして作用し、そして第二リザーバ内の電極は、イオン泳動カソードとして作用する。第二の（カソードの）収集リザーバのみはまた、バイオセンサ電極を備える。従って、分析物の検出は、減少した量の干渉種を有する抽出されたサンプルを用いて実行される。なぜなら、負に荷電した種（例えば、アスコルビン酸および尿酸）は、優先的にアノード収集リザーバ内に抽出される。
【０１１２】
この選択的抽出技術によって提供される利益は、以下の任意の技術のいずれか１つ、またはそれらの組み合わせを使用して向上され得る。１実施態様において、選択的カソード抽出は、正に荷電したおよび／または中性の干渉種に由来するカソード信号の一部を減算するために使用され得る「ブランク」信号を得るための手段と組み合わされる。より詳細には、上記の２つのリザーバのイオン泳動サンプリングデバイスは、断続的な様式でカソードカソード選択的検出を実行するために使用される。各リザーバは、単一のイオン泳動電極と接触し、イオン泳動抽出の間に２つの電極間の電位を確立するために直流が使用される。両方のリザーバはまた、バイオセンサ電極を備える；しかし、グルコース検出は、ＧＯｘ酵素を含むカソードリザーバ内でのみ実行される。多数の測定サイクルは、約１〜２４時間以上の操作時間にわたって断続的または連続的様式で実行される。この断続的または連続的サンプリングの間、収集リザーバおよびイオン泳動電極の作動寿命を増大させるために、このリザーバの極性は、少なくとも一部の測定サイクルの間（すなわち、各イオン泳動の半サイクル後）、各リザーバがアノードとして作用するように変更され得る。
【０１１３】
上記方法の好ましい実施態様において、検出サイクルは、各イオン泳動の半サイクル後に実行される。例えば、各測定サイクルは、以下を伴う：イオン泳動抽出はカソードとして第一収集リザーバを使用する抽出工程の第一段階に対して実行される；次いで、抽出の第一段階の間に抽出された物質を検出するために、検知工程の第一段階の間に、検出工程が実行される；カソードとして第二リザーバを使用する抽出工程の第二段階に対してイオン泳動抽出が実行される；そして次いで、検知工程の第二段階の間に、第二の検知工程が実行される。カソードからのバイオセンサ測定値のみが記録される。しかし、アノードリザーバ内のバイオセンサ電極の活性化は、電極の反応表面との化学反応によってそこに収集される物質（干渉種を含む）の濃度を減少させる（例えば、パージ）のに有効である。この様式において、アノードリザーバ内のバイオセンサ電極の活性化は、サンプリングシステムをパージし、そしてそこから残余信号成分を実質的に除去するのを補助する。
【０１１４】
カソードリザーバ内に収集される全てのグルコースが反応に供され、従ってもはや検出可能ではないことを保証するのに十分な時間にわたって検出が実行され、カソードから発生するバイオセンサ電流はサンプル収集のおよその時間に被験体内のグルコースの濃度に関連付けられる。さらに、各検出工程の持続時間は、アノードリザーバ内に優先的に収集された干渉種を除去するかまたは実質的に減少させるのに十分であるべきである。この開示を読む際に当業者によって理解されるように、イオン泳動抽出段階（半サイクル）および検知段階の両方は、特定の収集リザーバ（例えば、リザーバ構成および形状）内の分析物（グルコース）および主な干渉種の両方の種々の拡散特性、ならびに分析物／酵素システムに関連した化学平衡（例えば、グルコース分子の変旋光）を考慮して、変更され得る。
【０１１５】
各測定サイクルの完了後、このプロセスは繰り返され、そして次の測定が行われる。所望される場合、バイオセンサ電極は、初期測定サイクルの前、および次の測定サイクルの間に、および／または測定サイクルの検知段階と抽出段階との間で活性化され得る。バイオセンサの活性化は、バックグラウンド電気化学的信号および／または残余分析物および干渉種を実質的に低減するかまたは除去するのに十分な時間にわたって、維持される。このバイオセンサ信号は、活性化段階の間、モニターされ得、そしてデバイスが適切な時間活性化された（安定な信号を得ることによって示されるように）後、測定サイクルが開始され得る。必要に応じて、測定値は、センサが停止した後、センサから得られ得、次いで、この測定値はベースラインバックグラウンド信号値を確立するために使用され得る。このバックグラウンド信号値は、補正した測定値を得るために、実際のカソード信号測定値（分析物に特異的な成分およびバックグラウンドの成分の両方を含む）から減算され得る。
【０１１６】
上記の交互する抽出／検出サイクルを使用する関連した実施態様において、１つ以上の測定サイクル間、追加のパージング工程が実行され得、ここで、バイオセンサ電極は、検出工程の間に、および次の抽出工程の前に（例えば、検出工程の第一段階と抽出工程の第二段階との間に）、そして残余信号成分（分析物に特異的な信号および干渉種による信号の両方）のサンプリングシステムをパージするために、活性化される。上記のように、バイオセンサ電極の活性化は、残余分析物の信号と、電極の反応表面との化学反応による残余干渉種による信号との両方を減少させる。パージ工程の間、バイオセンサ電極は、このパージが実質的に完了することを保証するために、約０．６Ｖ以上の電位で作動され得る。
【０１１７】
本方法の１つの好ましい実施態様において、イオン泳動サンプリングシステムは、以下の成分を有する測定サイクルを提供するように作動される：抽出工程の第一段階であり、ここで、第一リザーバはイオン泳動カソードとして作動される；検知工程の第一段階であり、ここで電気化学的信号は第一リザーバから得られる；サンプリングシステムから残余信号を除去するためのパージング工程；抽出工程の第二段階であり、ここで第二リザーバはイオン泳動カソードとして作動される；および検知工程の第二段階であり、ここで電気化学的信号は第二リザーバから得られる。所望される場合、第一リザーバはそこから除外された酵素を有し得、その結果、第一信号は優先的に、干渉種およびバックグラウンド変動による信号成分を含み、そして第二信号成分は分析物に特異的な信号成分を含む。この様式において、減算する工程はまた、特異的に分析物に関連した信号を得るために使用され得、例えば、ここで第一信号は第二信号から減算される。
【０１１８】
あるいは、両方のリザーバは酵素を含み得、その結果、カソード信号は２つの「活性な」分析物に特異的な信号を提供するために得られ得る。連続的なまたは断続的なモニタリング用途の場合、この断続的なまたは連続的モニタリング期間の間、バージ工程は１回または数回実施され得る。１実施態様において、パージ工程は各検知工程と次の抽出工程との間に実施される。本明細書を読む際に当業者によって理解されるように、分析物に特異的な情報を得るためにカソード内に抽出された物質を検知する工程を伴う、明細書中に記載される優先的な抽出技術は、任意の正に荷電したまたは中性の物質をモニターするのに使用され得る。しかし、本発明の方法が負に荷電した物質をモニターするのに使用される場合、このような分析物はイオン泳動抽出の間に優先的にアノード内に抽出されるため、検出はアノードで実行される。
【０１１９】
上記の交互の抽出／検出サイクルを使用する別の関連した実施態様において、遅延期間もまた、検出可能なグルコース信号を最大化するために使用され得る。より具体的には、遅延期間は、各イオン泳動の半サイクル抽出とその対応する検知工程との間に課せられる。この遅延期間の間、グルコース分析物は、過酸化水素信号に変換され、そしてグルコースの変旋光に関連した速度制限プロセスの影響が軽減される。この遅延は、任意の適切な期間についてであり得、例えば、約１５秒〜約２０分、好ましくは約１〜７分であり得る。このようなセンサ遅延の使用は、バイオセンサ検出時間の削減を可能にし、ここで検出は、約１０秒〜約３０分、好ましくは約３０秒から約１０分、そして最も好ましくは約９０秒〜約５分に制限され得る。センサ遅延と短縮した検出時間との組み合わせは、バイオセンサ測定を用いて得られる全体のノイズを軽減するが、同じ分析物信号に対して、分析物測定の信号対ノイズ比の改良を提供する。上記のように、バイオセンサ電極は、収集リザーバ内の残余分析物および／または干渉種による信号を実質的に消失させるために、必要に応じてより長期間（例えば、パージング工程の間）維持され得る。
【０１２０】
なおさらなる実施態様において、優先的な（選択的カソードの）抽出は、カソードリザーバ内に収集された干渉するトリプトファン種およびチロシン種によって生成される信号を減少させるための手段と組み合わされる。この点に関して、本明細書中に記載されるイオン泳動サンプリングシステムは、典型的に、ＧＯｘ酵素によって生成される過酸化水素信号に対して高感度である白金含有電極を有するバイオセンサを使用する。このようなバイオセンサ電極の電位は、一般に約０．６Ｖに設定され、ここで、過酸化水素電流−電圧曲線はプラトー領域にある。しかし、この作動電位において、トリプトファンおよびチロシンからの信号は、過酸化水素（グルコースに特異的な）信号とは区別できない。
【０１２１】
従って、本実施態様において、バイオセンサ電極の電位は、非グルコース信号を減少させるために下げられる。特に、この電位は約０．５Ｖ以下に下げられ得、この電位においてトリプトファンおよびチロシンからの信号は、分析物に特異的な（過酸化水素）信号の随伴する減少なしに大きく減少される。１つの具体的な方法において、電位はトリプトファンおよびチロシン干渉種による信号成分を実質的に除去するために約０．４２Ｖに下げられる。
【０１２２】
上記の２つのリザーバイオン泳動サンプリングデバイス内で使用される各技術は、３つ以上のこのようなリザーバを備えるサンプリングデバイスに適用され得る。従って、本発明のなお別の実施態様において、生物学的系に存在する分析物の濃度を測定するための方法は、第一および第二のイオン伝導性収集リザーバ（それらの各々はイオン泳動電極と有効に接触する）を備えるイオン泳動サンプリングシステムを使用する抽出工程内において、生物学的系から分析物を経皮的に抽出する工程を伴って提供される。皮膚または粘膜表面と接触して配置される場合、イオン伝導性サンプリングシステムは、第一および第二の収集リザーバ内に分析物を含む物質を抽出する。この第一イオン泳動電極は、抽出工程の間、カソードとして作動される。サンプリングシステムは、さらに、被験体から拡散するか、または被験体によって分泌される物質を受動的に収集するための手段を包含する。受動的に抽出された物質は、被験体の皮膚または粘膜表面との有効に接触される第三収集リザーバ内に収集される。適切な受動的収集システム、例えば、（コリン作用剤または浸透促進剤を使用してまたは使用せずに）汗を収集する皮膚パッチなどは、当該分野において公知である。第一収集リザーバ内に抽出される分析物は、活性信号を得るために検知工程でセンサと接触され、そして第三収集リザーバ内に収集された物質は、ブランク信号を得るためにセンサと接触される。次いで、分析物に特異的な信号は、活性信号からブランク信号を減算することによって得られる。負に荷電した分析物がモニターされる場合、第一イオン泳動電極は、抽出工程の間、アノードとして作動される。
【０１２３】
関連の実施態様において、分析物は、第一、第二、および第三イオン泳動電極とそれぞれ有効に接触される第一、第二、および第三収集リザーバを備えるイオン泳動サンプリングシステムを使用して抽出される。これらのリザーバが被験体の皮膚または粘膜表面と接触される場合、サンプリング手段は、第一、第二、および第三収集リザーバ内に生物学的系由来の分析物を含む物質を抽出するために使用される。この第一および第二のイオン泳動電極は、抽出工程の間、カソードとして作動される（すなわち、イオン泳動電流はカソード間で等しく分割される）。検知工程はカソードのみで行われ、ここで、第一収集リザーバ内に抽出される分析物は、活性信号を得るためにセンサと接触され、そして第二収集リザーバ内に抽出される物質は、ブランク信号を得るためにセンサと接触される。次いで、このブランク信号は、活性信号から減算され、分析物に特異的な信号を提供する。所望される場合、第一収集リザーバは、活性信号を提供するために分析物に特異的な酵素（例えば、グルコースがモニターされる場合、グルコースオキシダーゼ）を含み得、そして第二リザーバは、ブランク信号を得るためにそこから酵素が除外されることを除いて、実質的に同一であり得る。あるいは、第一および第二の収集リザーバの両方は、複数の分析物に特異的な信号を得るために活性信号（例えば、ここで両方とも、分析物に特異的な酵素を含む）を得るために使用され得る。さらに、第一および第二のイオン泳動電極は、目的の分析物が負に荷電される場合、アノードとして作動され得る。
【０１２４】
なおさらなる実施態様において、センサ感度に及ぼす干渉種の影響の実質的軽減を提供するために、活性−ブランクの減算と極性交番電極技術の両方とカソード選択的測定を組み合わせられ得るイオン泳動サンプリングシステムが提供される。より具体的には、２つのリザーバ収集システムが使用され、ここで、収集リザーバは、活性／ブランクシステムとして準備され、そして一方のリザーバがＧＯｘ酵素を含む（活性リザーバ）ことを除いて同一の成分（イオン泳動電極、バイオセンサ電極）を有し、一方、他方のリザーバは、ＧＯｘ酵素を含まない（ブランクリザーバ）。これらの２つの収集リザーバは、イオン泳動抽出の間、交番極性にて作動される。
【０１２５】
以下のような少なくとも４つの工程プロトコルにおいて実行され得る測定サイクルを提供するために、マイクロプロセッサはデバイスの抽出および検知操作を制御するために使用される。抽出工程の第一段階は、ブランク信号を発生するために使用される。この段階の間、ブランクリザーバは、イオン泳動カソードとして使用され、そしてグルコース（正に荷電したおよび中性の干渉種と共に）は、優先的にブランクリザーバ内に収集される。負に荷電した干渉種は、イオン泳動アノードとして作動される活性リザーバ内に優先的に収集される。適切な抽出時間後、ブランクリザーバ内のバイオセンサ電極はブランク信号を得るために使用される。次いで、パージ工程が実行され、ここで、活性／ブランクバイオセンサ電極は、残余グルコースおよび／または残余干渉種、特に、アノード抽出の間で、活性リザーバ内に優先的に収集される負に荷電した干渉種を消費するために活性化される。次いで、活性／ブランクリザーバの極性が切り替えられ、そしてカソード収集が活性リザーバ内で実行される。この第二抽出後、グルコース分析物は、活性信号を提供するために活性リザーバ内で検出される。所望される場合、センサ遅延はまた、グルコース信号を最大化するために、収集および分析段階のカソード抽出工程とカソード検出工程との間で使用され得る。当然のことながら、例えば、最初の測定サイクルの間に活性信号を得ることが所望される場合に、これらの工程は、逆転され得る。さらに、２つの活性システム（両方のリザーバはＧＯｘ酵素を含む）は、複数の活性信号を得るために使用され得る。上記サンプリングシステムのいずれかは、連続的にまたは断続的に作動され得、ここで追加のパージ工程は、検知工程と次の抽出工程との間でリザーバを清浄にするために使用される。さらに、本発明の方法（例えば、増加した電位におけるパージング、減少した電位における検出など）は、干渉種の影響をさらに軽減するために使用され得る。
【０１２６】
上記イオン泳動サンプリングシステム構成および測定技術の各々は、単独でまたは任意に組み合わせて使用され得、これはバイオセンサ感度に及ぼす干渉種の影響を軽減するためである。これらの非侵襲性グルコースモニタリングシステムは、広範囲の分析物濃度にわたって被験体における分析物レベルの変化を測定することを可能にする。さらに、このサンプリングシステムは、連続的に被験体と接触され得、そして予備プログラム化された間隔で分析物濃度を測定するために自動的にサンプルを獲得し得る。上記実施態様に対する他の改変および追加は、本発明を可能にする開示を読む際に当業者にとって明らかである。
【０１２７】
（実施例）
以下の実施例は、本発明のデバイス、方法、および処方をいかにして作製しそして使用するかについての完全な開示および記載を当業者に提供するために記載され、そして発明者がこれらの発明を考慮する範囲を限定することは意図されない。使用される数字（例えば、量、温度など）に関して正確さを保証するよう心がけたが、幾つかの実験的誤差および偏位は考慮されるべきである。他に指示されない限り、部は重量部であり、分子量は重量平均分子量であり、温度は摂氏度であり、そして圧力は大気圧かまたはその付近である。
【０１２８】
（実施例１）
（干渉種を減少させるための選択的抽出）
特定の干渉種が、アノード／カソード収集システムのアノードにて優先的に収集されることを確証するために、以下の研究を実施した。プロトタイプイオン泳動サンプリングシステムを使用して被験体についてイオン泳動サンプリングを行った。このイオン泳動サンプリングシステムは、２つのイオン泳動収集リザーバを有し、各々はイオン泳動電極を有する。
【０１２９】
被験体は、以下の時点で２５０ｍｇのアスコルビン酸を摂取した：（１）サンプル収集の開始前の２時間；（２）サンプル収集の開始前の１時間；および（３）サンプル収集が最初に開始された時点。イオン泳動サンプリング（逆イオン泳動）を１５分間の抽出段階で行い、続く５分間の間に、緩衝サンプルをイオン泳動収集チャンバから除去し、そして新鮮な緩衝液と取り替えた。２時間にわたって、２０分毎にサンプルを取り出した。イオン泳動電流を、直流モードで通し、その結果、イオン泳動アノードおよびカソードは、各サンプルに対して同じ収集リザーバであった。サンプルを、収集直後、ＨＰＬＣを使用して分析した。研究の結果を以下の表１に報告し、ここで、アノードおよびカソードリザーバの両方におけるアスコルビン酸、尿酸、チロシンおよびトリプトファンの濃度を、６つの収集時点のそれぞれに対して示す。
【０１３０】
【表１】

＊ｎｄ＝決定されず。
表１に示され得るように、アスコルビン酸は、アノードのみで収集された（カソードサンプル内のアスコルビン酸レベルは全てのサンプルにおいて検出できない）。同様の様式において、尿酸はアノードに優先的に収集されるが、低レベルの尿酸がカソードにて検出できた。アスコルビン酸および尿酸収集のアノード対カソードの比は、非常に高く、約７．１６：１から２３３．４５：１まで変動する。チロシンおよびトリプトファンは、アノードおよびカソードにおいて実質的に等しい濃度で収集される。しかし、中性種の場合に予想されるように、カソードの平均フラックスは、アノードよりも大きい。
【０１３１】
（実施例２）
（低いバイオセンサ作動電位における干渉種に対する減少した感度）
バイオセンサ作動電位の特定の減少は干渉種に対する感度を減少し得ることを確証するために、以下の研究を行った。再び、プロトタイプイオン泳動サンプリングシステムを使用して、イオン泳動サンプリングを行った。０．６Ｖまたは０．５Ｖのいずれかで作動される白金バイオセンサ電極を使用して得られる信号間で比較した。より具体的には、過酸化水素、チロシンおよびトリプトファンの信号は、各作動電位で得た。この研究の結果を以下の表２に報告する。傾きは、３０秒にて検出された電流と、反応する種の濃度との間の直線関係についてである。
【０１３２】
【表２】

示され得るように、低電位（０．５Ｖ）でのＰｔ電極の作動は、干渉種（チロシンおよびトリプトファン）から生じるセンサ信号を実質的に減少させ、一方で、分析物に特異的なセンサ信号（過酸化水素）は、影響されないままである。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明により構成された経皮サンプリングデバイスにおける使用のための、イオン泳動収集リザーバおよび電極アセンブリの頂面図を示す。
【図１Ｂ】図１Ｂは、図１Ａに示すイオン泳動収集リザーバおよび電極アセンブリの側面図を示す。
【図２】図２は、図１Ａおよび図１Ｂのイオン泳動収集リザーバおよび電極アセンブリを備えるイオン泳動サンプリングデバイスの図を示す。
【図３】図３は、本発明の自動サンプリングシステムの好ましい実施態様からの構成要素の分解図である。
【図４】図４は、二モード電極設計の１つの実施態様の図を示す。この図は、電極アセンブリ４３の上面概略図を表す。この図において、二モード電極は４０で表され、そして例えば、Ａｇ／ＡｇＣｌイオン泳動／カウンター電極であり得る。検知または作用電極（例えば、白金製）は、４１で示される。参照電極は４２で示され、例えば、Ａｇ／ＡｇＣｌ電極であり得る。これらの構成要素は適切な非伝導性基板４４に搭載され、この基板は、例えば、プラスチックまたはセラミックである。接続パッド４５に通じる伝導性リード４７は、類似のまたは異なる材料の第二の非伝導性ピース４６で被覆される。そのような電極のこの例においては、作用電極の面積は約１．３５ｃｍ^２である。図４における破線は、図５に示す断面概略図の平面を表す。
【図５】図５は、参照電極およびヒドロゲルパッドと組み合わせて使用され得る場合の、二モード電極の断面概略図を表す。この図において、構成要素は以下の通りである：二モード電極５０および５１；検知電極５２および５３；参照電極５４および５５；基板５６；ならびにヒドロゲルパッド５７および５８。

Claims (10)

1. 生物学的系に存在する分析物の濃度を測定するようにプログラムされたマイクロプロセッサ（３６）であって、該マイクロプロセッサ（３６）は、干渉種による信号成分よりも、分析物に特異的な信号成分を選択的に支持するためのプロセスに対する測定信号を測定するようにプログラムされており、該プロセスが、以下：
   （ａ）抽出工程と検知工程との間に実施される、遅延工程；
   （ｂ）該検知工程の後に実施される、パージ工程；
   （ｃ）電荷分離工程；
   （ｄ）抽出工程と検知工程との間に実施される遅延工程、
   検知工程の後に実施されるパージ工程、または
   電荷分離工程の１以上との
   組み合わせ；
   （ｅ）該測定信号から非分析物信号成分を差し引くプロセスと、
   抽出工程と検知工程との間に実施される遅延工程、
   検知工程の後に実施されるパージ工程、または
   電荷分離工程の１以上との
   組み合わせ；
   （ｆ）該検知工程の間に実施される選択的電気化学的検出プロセスと、 抽出工程と検知工程との間に実施される遅延工程、
   検知工程の後に実施されるパージ工程、または
   電荷分離工程の１以上との
   組み合わせ；ならびに
   （ｇ）該測定信号から非分析物信号成分を差し引くプロセスと、
   該検知工程の間に実施される選択的電気化学的検出プロセスと、
   抽出工程と検知工程との間に実施される遅延工程、
   検知工程の後に実施されるパージ工程、または
   電荷分離工程の１以上との
   組み合わせ
   からなる群から選択される、マイクロプロセッサ（３６）。
2. 前記パージ工程が、検知工程が実施された後に残余信号成分を収集リザーバ（８、１０）から実質的に除去するのに十分な期間、バイオセンサ電極を作動させる工程を包含する、請求項１に記載のマイクロプロセッサ（３６）。
3. 請求項１に記載のマイクロプロセッサ（３６）であって、該マイクロプロセッサ（３６）は、サンプリング手段（８、１０、１２、１４）および検知手段（１６、１８、２０）を制御して、測定サイクルを提供するようにプログラムされ、該測定サイクルにおいて、分析物に特異的な信号成分が、干渉種による信号成分が存在しない状態で検出される、マイクロプロセッサ（３６）。
4. 生物学的系に存在する分析物を測定するためのサンプリングシステムであって、該システムは、作動可能な組み合わせで以下：
   （ａ）該分析物を該生物学的系から、該生物学的系の皮膚または粘膜表面を介して経皮的に抽出するための、サンプリング手段（８、１０、１２、１４）；および
   （ｂ）該サンプリング手段（８、１０、１２、１４）によって抽出された該分析物と作動可能に接触する、検知手段（１６、１８、２０）であって、ここで、該検知手段（１６、１８、２０）が、該抽出された分析物から検出可能な信号を得、そして該信号が該分析物と特異的に関連する、検知手段；を備え、
   （ｃ）該システムが、該サンプリング手段（８、１０、１２、１４）および該検知手段（１６、１８、２０）と作動可能に連絡した、請求項３に記載のマイクロプロセッサ（３６）をさらに備えることにより特徴付けられる、システム。
5. 請求項４に記載のサンプリングシステムであって、
   （ａ）該サンプリングシステムが、以下：（ｉ）第一収集リザーバ（４）、第一イオン泳動サンプリング手段（１２）、および第一センサエレメント（１６、１８、２０）であって、該第一収集リザーバ（４）が、イオン伝導性媒体（８）を収容し、そして該第一イオン泳動サンプリング手段（１２）は、前記分析物を含有する物質を、前記生物学的系から該第一収集リザーバ中に抽出するためのものであり、ここで、該第一イオン泳動サンプリング手段（１２）および該第一センサエレメント（１６、１８、２０）が、該第一収集リザーバ（４）と作動可能に接触する、第一収集リザーバ（４）、第一イオン泳動サンプリング手段（１２）、および第一センサエレメント（１６、１８、２０）；ならびに（ｉｉ）第二収集リザーバ（６）、第二イオン泳動サンプリング手段（１４）、および第二センサエレメントであって、該第二収集リザーバ（６）が、イオン伝導性媒体（１０）を収容し、そして該第二イオン泳動サンプリング手段（１４）が、該分析物を含有する物質を、該生物学的系から該第二収集リザーバ（６）中に抽出するためのものであり、ここで、該第二イオン泳動サンプリング手段（１４）および該第二センサエレメントが、該第二収集リザーバ（６）と作動可能に接触する、第二収集リザーバ（６）、第二イオン泳動サンプリング手段（１４）、および第二センサエレメント、を備えるイオン泳動サンプリングシステムであり、そして
   （ｂ）前記マイクロプロセッサ（３６）が測定サイクルを制御し、該測定サイクルが、以下：（ｉ）抽出工程の第一段階の間に、該第一イオン泳動サンプリング手段（１２）を、イオン泳動カソードとして作動させる工程、（ｉｉ）検知工程の第一段階の間、該第一センサエレメント（１６、１８、２０）を用いて該第一収集リザーバ（４）中に抽出された物質を検出し、第一信号を得る工程、（ｉｉｉ）パージ工程において、残余信号成分を該サンプリングシステムから除去する工程、（ｉｖ）該抽出工程の第二段階の間、該第二イオン泳動サンプリング手段（１４）をイオン泳動カソードとして作動させる工程、および（ｖ）該検知工程の第二段階の間、該第二センサエレメントを用いて前記第二収集リザーバ（６）中に抽出された物質を検出し、第二信号を得る工程を伴い、ここで、該第一および第二の信号の少なくとも一方が、分析物に特異的な信号成分を含む、サンプリングシステム。
6. 前記第一センサエレメント（１６、１８、２０）および第二センサエレメントが、各々、第一および第二の電気化学的バイオセンサ電極である、請求項５に記載のサンプリングシステム。
7. 前記第二収集リザーバ（６）が酵素を収容する、請求項６に記載のサンプリングシステム。
8. 前記第一収集リザーバ（４）および第二収集リザーバ（６）が酵素を収容する、請求項６に記載のサンプリングシステム。
9. 前記酵素がグルコースオキシダーゼである、請求項７または請求項８に記載のサンプリングシステム。
10. 前記測定サイクルが、電荷分離工程を包含し、該電荷分離工程において、検知工程が前記カソードで行われ、そして特定の干渉種が優先的にアノードで集まる、請求項６に記載のサンプリングシステム。

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