JP3853789B2 - サンプリング装置および段状毛管路を使用する方法 - Google Patents

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［関連出願／特許の参照］
本願は、２００１年６月８日に出願された米国仮特許出願第６０／２９６，９４９号、２００１年８月２９日に出願された米国仮特許出願第６０／３１５，８７３号、および４月８日に出願された２００２年米国仮特許出願第６０／３７０，６８３号に関しており、またその優先権を主張するものである。前出の出願および特許の開示は本明細書において参照文献として援用する。

本発明は、皮膚の切り込みから得られる体液のサンプリングに関し、より詳細には、毛細現象により流体を採取することに関する。本発明はまたこのようなサンプリング装置および方法と切り込み、圧出、および／または試験システムとの組み合わせも含み得る。

体液の採取および試験は多くの目的に有用であり、医療診断および治療のためおよびその他のさまざまな用途のために重要性が増し続けている。医学の分野においては、施設操作員らが日常的に、迅速に、かつ再現可能に、試験室の設定外で、試験を行なって、迅速な結果を出し、また出た試験情報を読み取ることが望まれる。試験はさまざまな体液について実行することができ、ある一定の用途については、とくに血液および／または組織間液の試験に関している。医療状態を特定し、治療に対する反応を決定し、治療の進み具合を評価するために、このような流体は、流体のさまざまな特徴、または流体に含まれている検体について試験することができる。

体液の試験は、基本的に流体サンプルを取得する工程、サンプルを試験装置に転送する工程、流体サンプルに試験を行なう工程、および結果を表示する工程を含んでいる。これらの工程は一般に複数の別々の機器または装置によって実行される。

流体サンプルを採取するための方法の１つとして、血液サンプルを引き抜くために中空の針または注射器を静脈または動脈に挿入することがあげられる。しかしながら、このような直接的な血管血液サンプリングには痛み、感染、血腫およびその他の出血問題といったいくつかの制約がある可能性がある。さらに、直接的な血管血液サンプリングは定期的に繰り返すには適しておらず、非常に困難となり得、患者に自分自身に対して実行するように勧められるものではない。

体液サンプルを収集するための他の一般的な技術として皮膚に切り込みを形成して皮膚表面に流体をもたらすことがあげられる。ランセット、ナイフまたはその他の切断機器を使って皮膚に切り込みを形成する。得られた血液または組織間液標本は、つぎに小型チューブまたはその他の容器内に収集されるか、または直接試験片に接触して配置される。指先は高度に血管化されており、大量の血液を生み出すので、流体供給源として指先が頻繁に使用される。しかしながら指先はまた神経末端も大量に集中しているため痛みを伴う可能性がある。手のひら、前腕、耳たぶなどといった別のサンプリング部位をサンプリングに利用することができ、これらは痛みが少ない。しかしながら、これらはまた生成する血液の量がより少ない。したがってこれらの別の部位は一般に、比較的少量の流体を必要とする試験システムについてだけの使用、または切り込み部位からの体液の圧出を容易にするための工程が行なわれる場合に適している。

皮膚を切り込むためのさまざまな方法およびシステムが当該技術分野において知られている。例示的な切り込み装置がたとえば、１９９８年５月１９日にランゲ（Lange）らに付与された米国特許第３５，８０３号、１９９０年５月１５日にオブリエン（O’Brien）に付与された米国特許第４，９２４，８７９号、１９９９年２月１６日にドウチョン（Duchon）らに付与された米国特許第５，８７９，３１１号、１９９９年１月１２日にダグラス（Douglas）に付与された米国特許第５，８５７，９８３号、２００１年２月６日にダグラス（Douglas）らに付与された米国特許第６，１８３，４８９号、２００１年１２月２５日にダグラス（Douglas）らに付与された米国特許第６，３３２，８７１号、および１９９９年１０月１２日にドウチョン（Duchion）らに付与された米国特許第５，９６４，７１８号各明細書に示されている。代表的な市販の切り込み装置はアック−チェック ソフトクリック（Accu-Chek Softclix）ランセットである。

患者は切り込みを取り巻く領域に対して圧力をかけるなどして流体を切り込み部位へと促し切り込みから流体を搾取するまたは噴出させるよう頻繁に指示される。切り込みからの体液の圧出を容易にするための機械的な装置もまた知られている。このような装置は、たとえば１９９９年２月１６日にドウチョン（Duchon）らに付与された米国特許第５，８７９，３１１号、１９９９年１月１２日にダグラス（Douglas）に付与された米国特許第５，８５７，９８３号、２００１年２月６日にダグラス（Douglas）らに付与された米国特許第６，１８３，４８９号、１９９９年９月１４日にダグラス（Douglas）らに付与された米国特許第５，９５１，４９２号、１９９９年９月１４日にダグラス（Douglas）らに付与された米国特許第５，９５１，４９３号、１９９９年１０月１２日にドウチョン（Duchon）らに付与された米国特許第５，９６４，７１８号および２０００年７月１１日にロエ（Roe）らに付与された米国特許第６，０８６，５４５号各明細書に示されている。切り込みから体液の圧出を促進する代表的な市販の製品はアミラ アトラスト ブラッド グルコース（Amira AtLast blood glucose）システムである。

生成された流体の採取は、これ以後は流体の「サンプリング」と称するが、さまざまな形態をとり得る。一旦流体標本が切り込みにおいて皮膚表面にやってくると、サンプリング装置は流体に接触して配置される。このような装置は、たとえば、チューブまたは試験片が切り込みを形成する前に切り込み部位の隣に配置されるか、または切り込みが形成されたあと直ちに切り込みへと移動されるシステムを備え得る。サンプリングチューブは吸引によるか、または毛管現象により流体を採取し得る。このようなサンプリングシステムとしては、たとえば２０００年４月１１日にダグラス（Douglas）らに付与された米国特許特許第６，０４８，３５２号明細書に示されているシステム、２０００年８月８日にダグラス（Douglas）らに付与された米国特許第６，０９９，４８４号明細書に示されているシステム、および２００１年１２月２５日にダグラス（Douglas）らに付与された米国特許第６，３３２，８７１号明細書に示されているシステムがあげられる。市販のサンプリング装置の例としてはロッシュ コンパクト（Roche Compact）、アミラ アトラスト（Amira AtLast）、グルコメーター エリート（Glucometer Elite）およびセラセンス フリースタイル（Therasense FreeStyle）試験片があげられる。

体液サンプルは、当該技術分野においてよく知られているように、さまざまな特性または成分について分析され得る。たとえば、このような分析は赤血球容積、血糖、凝結、鉛、鉄などに向けられる。試験システムはサンプリングされた流体を分析するための光学的（たとえば反射率、吸収、蛍光、ラマンなど）、電気化学的、および磁気的手段といった手段を備えている。このような試験システムの例としては、１９９８年１０月２０日にプリースト（Priest）らに付与された米国特許第５，８２４，４９１号明細書、１９９９年１０月５日にダグラス（Douglas）らに付与された米国特許第５，９６２，２１５号明細書、および１９９８年７月７日にダグラス（Douglas）らに付与された米国特許第５，７７６，７１９号明細書記載のものがあげられる。

典型的には、試験システムは試験される体液と試験システムに存在する試薬とのあいだの反応を利用する。たとえば、光学的試験片は一般に色の変化、すなわち、使用されている試薬システムによって形成される色素によって吸収されるか、または反射される波長の変化に依存している。たとえば、米国特許第３，８０２，８４２号、第４，０６１，４６８号、および第４，４９０，４６５号各明細書を参照のこと。

一般的な医療試験は血糖値の測定である。血糖値は血液を分析することによって直接に、または組織間液といった他の流体を分析することによって間接的に決定することができる。糖尿病患者は一般に、彼らの糖尿病の性質および深刻さにしたがって一日に数回自分の血糖値を測定するよう指示される。測定された血糖値において観察されたパターンに基づいて、また食事制限、運動、およびその他の要因といった問題も考慮して、患者および医師は投与すべきインシュリンの適切なレベルを決定する。

体液中の糖といった検体の存在を試験する場合、オキシダーゼ／ペロキシダーゼ検出化学を使って起こる酸化／還元反応を利用する試験システムが一般に使用される。試験試薬は適切な時間体液のサンプルに露出され、もし検体（糖）が存在すれば色の変化がある。典型的には、この変化の強度はサンプル中の検体の濃度に比例する。そして試薬の色が、サンプルに存在する検体の量を決定できるようにする既知の基準と比較される。このような決定は、たとえば目視検査によるか、または選択された波長における反射率光電分光光度計もしくは血糖メータといった機器によって行なうことができる。成分の特性について体液を試験するための電気化学的およびその他のシステムもまたよく知られている。

本発明では切り込みから受け取られる体液のサンプリングの向上に対する対応がなされている。適切な量の流体を得て目的とする試験を達成することを確実にすることが望ましい。流体が採取されたこと、そしてその量が充分であることを表示する手段を備えることも望ましい。従来の技術は試験領域につながっている均一な内径をもつ毛管チューブを使用してきた。これらの装置は流体の供給量が充分であれば適切に機能する。しかしながら試験領域までの全域を充填するのに充分な量に満たなければ、試験領域は流体を受け取らず試験結果は得られない。または、もし試験領域に到達するのに充分な流体はあるが試験を行なうには不充分な量である場合、装置は不正確な試験結果をもたらす可能性があり、ユーザーは結果が間違っていることに気づかない場合がある。本発明はこれらの問題を軽減するかまたは排除する毛管設計を提供するものである。

本発明は皮膚の切り込みから体液をサンプリングするためのさまざまなシステムおよび方法を提供するものである。サンプリングは体液に対する親和性が異なる複数の部分を有する毛管路を介して実行される。本発明は別々のサンプリング装置ならびに切り込み、圧出、および／または試験システムを備える組み合わせシステムを包含している。

本発明の１つの局面によると、体液のサンプルを採取するためのサンプリング装置が提供されており、この装置は毛管路および入り口開口部を画定する本体を備えており、毛管路は入り口開口部と連通している第１の部分と、該第１の部分と連通しており第１の部分の下流に配置されている第２の部分とを有している。第１の部分は体液に対する第１の毛管親和性をもっており、第２の部分は第１の毛管親和性よりも大きな体液に対する第２の毛管親和性をもっている。

本発明のサンプリング装置はさまざまな改変を含み得る。たとえば、毛管親和性は断面積、表面処理およびコーティング、吸い取り材といったさまざまな要因に基づいて異なり得る。毛管路はまた体液に対する毛管親和性が異なる３つ以上の部分を備え得る。毛管は通路内の流体の進み具合を特定するための流体検出器を備え得る。

本発明はさらに、とくに単一の一体型装置における、前述のサンプリングシステムと切り込み、圧出、および／または試験システムとの組み合わせも包含する。本発明はまた、切り込み、圧出、および／または体液の試験方法との組み合わせを含み、切り込みから体液をサンプリングするための関連する方法も意図している。

本発明の原理の理解を促すために、ここで図面に示されている実施の態様を参照し、これを説明するために特定の言語を使用する。とはいえこれにより本発明の範囲を制限することを目的とするものではなく、例示される装置および方法における変更およびさらなる改変、および本明細書で説明されている発明の原理をさらに応用することは、当業者であれば当然のことながら想到するであろうと考えられることが理解されるであろう。

本発明は、皮膚の切り込みからの流体のサンプリングを向上するのに別々にまたは組み合わせて有用なさまざまな装置および方法を提供している。この流体のサンプリングは流体を受け取ってこれを毛管現象により移送する大きさにされている通路を利用する。本発明はとくに、流体に対する毛管親和性が異なる別々の部分をもつ毛管路の利用に関している。このようにして、流体はもし通路の少なくとも第１の部分を満たすのに充分な流体があれば装置を介して完全に移送される。一旦流体が後続の（単数または複数の）毛管部分に接触すれば、後続の部分の流体に対するより大きな親和性によって流体が装置に沿って移動され続ける。

「毛管親和性」という用語は流体と装置の被験部分とのあいだの、流体を装置のその部分の中にそしてそこを通って移動させる吸引力を特定するために使用される。もし流体が毛管親和性の異なる２つの部分に接触していれば、流体はより親和性の大きい部分へと移動するであろう。たとえば、一般に断面積がより小さい通路は断面がより大きい類似の通路よりも流体に対する親和性が高い。この例において、もし通路が断面積の異なる隣接する部分を備えていれば、大きい方の通路を充填しており小さい方の通路に接触している流体は小さい方の通路のより大きな毛管親和性により小さい方の通路に移動するであろう。隣接する部分に対するこのような毛管親和性の違いはまた本明細書において、２つの部分の毛管親和性には明白な段階または違いがあるという点で段状毛管（stepped capillary）とも称される。

当該技術分野においてよく知られているように、通路の部分の毛管親和性はいくつかのやり方で変化させることができる。すでに述べたように、断面積が異なるがそれ以外は同一の通路は一般に所定の流体に対する毛管親和性が異なり、通常は断面がより小さい方の通路が親和性が高い。通路内に適切な素材を備えることでもまた通路のその部分に関連する毛管親和性を高めることができる。異なる材料は流体に対する親和性が違う場合があるため、異なる材料で通路を形成するとこれらの部分のあいだに毛管親和性の変化を与えることになる。毛管親和性はまた毛管表面をたとえば処理またはコーティングし得られた表面を多かれ少なかれ親水性のある表面とすることによっても変化させることができる。本発明は毛管親和性を変えるどのようなやり方も使用可能である。説明の目的上、本発明を通路の長さに沿って毛管親和性を異ならせる手段として断面積が変化する毛管路に関して説明する。

流体は皮膚の表面に形成された切り込みから得られる。皮膚の切り込みは、機械的機器、レーザ、高速の流体流などによる切断といったどのような適切な手段によっても達成することができる。当然ながら、皮膚の切開がもっとも一般的であり、かつ好ましく、本明細書での特定の説明では例示の目的で切開を利用している。しかしながら、切開は一例に過ぎず、皮膚に切り込みを作成するすべての形態が含まれることが理解されるであろう。「切り込み」という用語は、一般に皮膚に切り込みを形成して流体に直接アクセスすることができるどのような方法も意味することを意図している。「切り込み部位」という用語は、文脈または表現言語から明らかにその他の意味でない限りは、切り込みができたかまたは形成される部位を含むことを意図している。

穿通の深さは、とくに切り込み部位との組み合わせで、生成される流体を一般に制御する。本発明は、血液または組織間液といったさまざまな体液に有用である。切り込み装置は血液または組織間液のいずれかを、たとえば切り込み装置がユーザーの皮膚内に延びる距離を制御することによって生成するように構成され得る。たとえば、０．２５ｍｍから４ｍｍの深さが典型的には真皮から血液を生成し、一方０．０５ｍｍから０．５ｍｍの深さが表皮から組織間液を生成するであろう。

以下の説明から、本発明は切り込み、圧出もしくは試験システムの有無またはタイプとは関係なく有用であることが理解されるであろう。ある実施の態様では、本発明は切り込みからの流体のサンプリングにのみ限定される装置、および関連する方法を含み得る。その他の実施の態様では、サンプリング機構および方法が切り込み、圧出および／または試験システムと組み合わされている。本発明は一体型装置全体の一部としてこのような他のシステムとの組み合わせにおいてとくに有利となる。

図面を参照すると、一体型流体モニタリング装置が図１に示されている。一体型装置１１は、体液を切開、圧出、サンプリングおよび試験するのに使用可能な構成部材を備えるまたは支持するハウジング１２を有している。ハウジングは第１の部材１３、円筒型延長部材１４、および圧出システム１５を備えている。装置１１は体液の圧出を行なうための位置で皮膚１６に対して接触している状態が図１に示されている。

一体型装置１１の構成部材を、まず図２において詳細に示す。円筒型部材１４は第１の１３によって画定されているキャビティ１７内に取り付けられ、しまりばめまたは糊付けなどによりそこに固定される。円筒型部材１４は内部通路１８を画定し、ランセット１９がその中に収容されている。したがって、ランセットと円筒型部材とのあいだの空間は環状通路を構成しており、これは後で説明するように、毛管吸引を行なうような寸法とされている。

ランセット１９は延長部２１を備えるランセットキャリア２０に取り付けられている。延長部はハウジング１２の内壁２３に形成されている開口部２２を通過している。ハウジング１２は、内部に延長部２１が収容されているチャンバ２４をさらに画定している。ランセットボタン２５は開口部２６を介して部材１２内に収容されており、ランセットキャリア延長部２１に接続されている取り付けヨーク２７を備えている。コイルばね２８が延長部２１の周りに配置されており、一端がヨーク２７に当接し他端が壁２３に当接している。このようにして、ボタン２５に対して加えられる圧力でランセットを円筒型部材１４の遠端部２９を越えさせ皮膚を切開させる。下向きの圧力が解放されると、ばね２８はランセットを円筒型部材１４内に引き戻し、これにより皮膚に形成された切り込みからランセットを除去する。

装置１１は円筒型部材１４に取り付けられている圧出システム（expression system）１５をさらに備えている。とくに、圧出システムは支持部３１に固定されている円筒型圧出部材３０を備えており、支持部３１は円筒型部材１４に取り付けられているか、または一体的に形成されている。圧出部材３０は部材内部に位置する切り込みからの流体の圧出を容易にするよう変形可能である。圧出部材は、皮膚係合表面３２が半径外側位置（図２）において皮膚に接触する初期状態をもっている。装置１１を皮膚に対してさらに押すと、部材３０は内側に変形し、これにより皮膚をつかんで収縮位置（図３）へと上向きかつ内側に移動させる。この動きにより皮膚に対して圧力が加えられ収縮領域内で体液を保持し流体を中心へと向かわせる。

試験片３３が開口部３４を介して円筒型部材１４の壁に収容されている。試験片はランセット１９と円筒型部材１４の内部とのあいだの環状通路内に伸びており、したがって通路に受け取られる流体と接触する位置にある。窓３５が円筒型部材１４の側面の、試験片を装置の外から見ることを可能とする位置に配置されている。したがって、体液と試験片とのあいだの反応結果は窓３５を介して観察することができる。別の試験システム、たとえば光学的および電気化学的システムを備える別の試験システムも本発明にしたがって同様に有用である。

一体型装置は以下のように体液の完全な切り込み、圧出、サンプリングおよび試験を提供するよう使用可能である。図に示されるように、装置１１は最初は流体採取が望まれている位置に対して配置される。そして装置は図３に示されるように圧出部材３０を変形させるのに充分なだけ皮膚に対して押される。これにより皮膚３６に隆起したつまみ部分が作成される。そしてボタン２５に力が加えられてランセットを下向きに皮膚内へと移動させて切り込み３７を形成する。図３に示されるように、力は直ちにボタンから解放されランセットは切り込みから円筒型部材内へと後退する。体液３８の液滴が切り込み部位にでき始め、これは圧出部材３０によって皮膚に加えられる圧力によってできやすくされている。

液滴が所定の大きさになると、通路１８の入り口開口部４０に接触し毛管現象によって中に引き込まれる。流体サンプルは試験片３３に接触するまで通路内に引き込まれ続ける。試験片はサンプリングされている体液の所望の成分または特性の試験を行なうよう選択されている。結果は窓３５を介して反応を光学的に検出することにより得られる。

本発明によると、通路１８は体液に対する毛管親和性が異なる部分を備えている。たとえば、通路は入り口開口部４０に連通している第１の部分３９を備えている。通路は第１の部分３９と連通しており、該第１の部分の入り口開口部と反対側に配置されている第２の部分４１をさらに備えている。これにより第２の部分は体液が装置を通って移動するにつれて第１の部分の下流に配置される。通路はまた第２の部分４１の下流にある第３の部分４２も備えている。

通路のそれぞれの部分の毛管親和性は、通路の先行する、上流部分の親和性よりも大きくなるように規定されている。図に示されているような１つの好ましい実施の態様では、連続する部分４１および４２のそれぞれの断面積が前の、上流部分よりも小さくされているという事実によってより大きな親和性が得られる。さらに、装置１１は試験片の材料の毛管親和性によってやはり体液を採取する試験片３３を備えている。試験片の材料は先行する通路部分よりも大きな毛管親和性をもつよう選択される。したがって、流体が通路を通って上へと通過し試験片に接触すると、試験片に吸収されその結果試験に用いることができる。

装置１１の動作は、とくに以下のように機能する。すでに説明したように、装置は皮膚に対して押されランセット１９が前進して皮膚を切り込む。体液の小滴は形成されるにつれ、通路１８の入り口開口部４０に接触する大きさに成長する（図３）。そして流体は毛管現象によって通路内に引き込まれ、通路の第１の部分３９を上向きに移動するのに充分な流体が得られるかぎり通路の第１の部分３９を上向きに移動し続ける。

もし充分な流体が得られたならば、流体は通路の第１の部分を第２の部分４１と接触するまで上向きに移動する（図４）。第２の部分のより大きな毛管親和性により、充分な流体が得られるまで流体を第２の部分内に引き込む。好ましくは、通路の第２の部分の体積は通路の第１の部分の体積と同じかそれ以下である。その結果、第１の部分を満たすのに充分な流体が得られると、第２の部分を満たすのに充分な量もやはり得られることになる。同様に、流体は第３の部分に接触する点まで上に移動し第３の部分に引き込まれる。第３の部分の体積はやはり好ましくは第２の体積と同じかそれ以下とされ、第２の部分が充填されることにより第３の部分にもやはり充填するのに充分な量が確実に提供されるようにしている。最後に、試験片は第３の部分を充填するのに必要とされる流体の量が試験片を湿潤させるのにやはり充分となるような寸法にされる。

したがって本発明は明らかな利点を与えるサンプリング装置を提供することが理解されるであろう。たとえば、さまざまな通路部分の寸法決めは、正確な試験結果を得るのに充分なサンプルが確実にあるように選択することができる。本発明の装置が、もし後続の、下流の部分がすぐ隣の上流の部分よりも大きい毛管親和性をもっておれば、いくつの通路でも備えていてよいこともまた理解されるであろう。

毛管親和性の変化を断面積の変化に関して説明してきた。しかしながら、所望の毛管親和性を提供するための知られているさまざまな他の技術を利用してよい。たとえば、吸い取り材を毛管部分のうちの１つの中に配置して吸い取り材の親和性が上流部分の親和性よりも大きくなるようにできるであろう。毛管親和性の異なる連続的な吸い取り材を均一な断面積の通路内に使用して本明細書で説明するような連続的な部分を提供するようにできるであろう。毛管通路を画定している内部表面は、部分の親水性を変化させるなどによってより大きなまたはより小さな毛管親和性をもつように処理できるであろう。または、通路部分はコーティングを備えた異なる材料によって構成して異なる毛管親和性を提供するようにできるであろう。要するに、表面処理、コーティング、材料の選択、断面積、吸い取り材またはその他の要因により、特定の通路が被験体液に対する所定の毛管親和性をもつようになる。本発明は装置内における体液の所望の流れ方向に沿って、必要な毛細親和性が増加する通路部分のどのような組み合わせをも意図している。

とくに図６から図９を参照すると、切開、圧出、および試験システムと組み合わせた、本発明の第２の実施の形態が示されている。装置はその下側に取り付けられている収縮システム１２７を有する試験片１２６を備えている。収縮システムはいくつかの別々の変形可能な素子１２８を有しており、それぞれの素子は皮膚と係合し内側に移動されて皮膚を収縮させる表面１２９を備えている。素子は第１の位置から第２の位置へと半径内側方向に皮膚係合表面を移動させるように変形するため、素子はしたがって好ましくは切り込み部位の周りに全く反対にまたは等放射状に配置される。

片１２７はさらに皮膚を切り込んで生成された流体サンプルを収集するための構成部材をさらに有している。試験片は開口部１３１を画定している本体１３０、毛管路１３２、および試験領域１３３を有している。封止リング１３４が本体１３０の下側の開口部１３１を取り巻く位置に変形可能なアーム１２８の内部において、本件の下側に取り付けられるかまたは一体的に形成されている。

毛管路１３２は本発明にしたがって構成されており３つの連続的な部分を有している。第１の部分１４１は入り口開口部１４２と連通している。第２の部分１４３は第１の部分１４１の表面よりも大きな親水性をもつ材料１４４でコーティングされた領域によって画定されている。第３の部分１４６は通路全体に渡って延びている吸い取り材１４７の存在によって画定されている。すでに述べたように、連続的な部分の毛管親和性は流体の目的とする移動方向に沿って体液に対するより大きな引き込み力を提供するように選択される。

試験片システム１２６の使用は以下のように進められる。試験片１２６が皮膚に対して押し付けられてアーム１２８が皮膚に係合し内側に変形するようにされ、これにより膨張した皮膚領域１３５を作成し保持する。皮膚は封止リング１３４に押し付けられる程度まで上向きかつ内側に引き込まれ、封止リングと一緒になって流体密封封止を形成する。これにより、切り込みに存在するどのような流体も試験片本体の下に逃げ出ることなく開口部１３１内に確実に保持されることになる。封止リングはさらに皮膚を押し付ける役割を果たし、これによりさらなる圧出力を提供し皮膚を引いて、切り込みが形成されたときこれを開くようにする。また、皮膚と封止リングとの接触により皮膚は制御された位置に配置され所望の深さおよび位置に切り込みを簡単に形成できるようにする。

切開装置１３６は開口部１３１を介して下向きに延び皮膚を所望の、制御された深さに切開する。そしてランセットが引っ込められ（図９）、体液１３７が切り込み部位に形成される。流体は充分な程度蓄積すると通路１３２の入り口に接触し、毛管現象によって通路内に引き込まれる。流体は通路１３２の連続的な部分１４１、１４３、および１４６をそれぞれ通って移動する。流体はその後、吸収材１３７への吸い取りなどによって試験領域１３３内に引き込まれ、そこで吸い取り材の上面に配置されている試験試薬１３８と接触する。

これにより流体が試験領域に与えられ、流体を試験試薬と反応させ反応生成物を光学的または電気化学的手段によって分析するといった従来の手段によって試験することができる。たとえば、図９には光を試験試薬に照射するための光源１３９、および試験試薬から反射された光を受け取るための血糖メータ１４０が示されている。従来の方式では、メータが反射光を分析して体液と試験試薬とのあいだの反応結果を決定する。このようにして、多くのさまざまな検体および流体の特性を決定することができる。このような試験システムは当該技術分野においてよく知られているため、本明細書ではさらに説明することはしない。

本実施の形態は、サンプリングシステムを切り込み、体液の圧出および／または試験と組み合わせる一体型装置の別の例を提供する。このタイプの試験片は好ましくは一回きりの使用でありその後廃棄される。使用時には、試験片は皮膚に押し付けられて圧出アームを自動的に変形させ、これにより皮膚をつかんで収縮させる。切り込みから圧出された体液は収集され試験され、その後試験片は廃棄可能である。

本発明のさらなる実施例として、図１０〜１３には本発明にかかわる毛管サンプリングシステムを備えるように改変されている点を除いては、一般的である切開装置２０１が示されている。基本的な切開装置は米国特許第３５，８０３号明細書にさらに説明されており、その開示は本明細書において参照として組み込まれている。したがって、説明の目的のため、前記装置の主な構成部材のみを図面に示し本明細書で説明する。

切開装置２０１はランセット駆動機構２０３およびランセットホルダ２０４を内蔵するハウジング２０２を有する。駆動機構は回転可能なスリーブ２０５、およびハウジングと回転可能なスリーブとのあいだに接合されているらせん状に巻いたコイルばね２０６を有している。ランセットホルダ２０４はスリーブ２０５内を長手方向にスライド可能であり、ランセット構成部材に形成されているくぼみ内に収容可能な端部突起２０８をもつアーム２０７を有している。ランセット構成部材２０９は本体２１０およびランセット先端部２１１を有する。ランセット本体はランセットホルダ２０４のアームの端部突起２０８を収容する周辺くぼみ２１２を構成している。これによりランセット２０９はランセットホルダ２０４の移動に呼応してスリーブ２０５内を長手方向に移動可能となっている。

回転可能なスリーブ２０５は駆動ピン２１３を有しており、ランセットホルダ２０４は駆動カム２１４を備えている。駆動カムは機構のコッキングを見込むための第１のカムセグメント２１５を有している。駆動カムはハウジングの押し出し部材２１８に形成されているハウジング開口部２１７に対するランセット先端部の突出および引き込みに対処するための第２の、対称的な、円弧状カムセグメント２１６もさらに有している。外側リング２１９は回転可能なスリーブ２０５に接続しており、外側リングが回転すると駆動ピン２１３が第１のカムセグメント２１５内を移動するにつれてスリーブもまた回転されてばね２０６を引っ張る。回転可能なスリーブは完全に引っ張られた位置でいったん自動的にロックする。

ロック解放ボタン２２０を押すと、スリーブは回転して元の位置に復帰する。この復帰回転中、ドライブピン２１３は第２のカムセグメント２１６内を移動し、ランセットホルダおよびランセットをまず最初にスリーブ２０５の長手方向に移動させランセット先端部を皮膚を切り込むよう駆動させる方向にハウジング２０２を移動させる。ランセット先端部２１１はランセットホルダの第２のカムセグメント２１６の動作によりその後直ちに引っ込められる。

押し出し部材は環状表面２２１まで延びておりそれに隣接するスロット２２２および２２３を備えている。３つの回動圧出アーム２２４がヨーク２２５およびピン２２６によって等放射状に間隔があけられた位置でハウジングに固定されている。それぞれのアーム２２４は第１の拡散位置（図１０）をもっており、この当初の位置から第２の収縮位置（図１２）へと移動可能である。

試験片２２７はスロット２２２−２２３内に収容され、開口部２２８をもっておりこれにより開口部２２８はランセット２１１と同一線上に配置される。試験片は開口部２２８と連通している入り口開口部から試験領域２２９へと延びている毛管路２３１を有している。毛管路は第１の部分２３２および該第１の部分よりも毛管親和性の高い第２の部分２３３を有している。試験領域は試験領域に収容される体液と相互作用する適切な試薬を有している。光学的試験装置２３０がハウジングに取り付けられ試験領域における反応結果を評価するよう配置されている。

本発明によると、一体型装置２０１は以下のように使用可能である。装置が皮膚に押し付けられるとすぐにアーム２２４が開放位置から収縮位置へと操作される（図１２）。これにより皮膚２３１が引き込まれ、環状表面２２１に押し付けられている隆起した皮膚のつまみ部分を形成する。そしてランセット２１１が試験片の開口部２２８を通って前進し皮膚を切り込む。流体の液滴ができるにつれて、当該液滴は試験片２２７の毛管路に接触し、試験領域２２９へと移送される。そして流体は試験領域に備えられている試薬と反応し、結果が試験装置２３０によって読み取られる。

より詳細には、流体は切り込みから得られるにつれ第１の部分２３２に入りそこを通って移動する。ある時点で、流体は第２の部分２３３と接触することになる。これが起こると、第２の部分のより大きな毛管親和性によって流体は第１の部分から引き込まれる。これにより流体は試験領域２２９の吸い取り材（図示せず）と接触するのに充分なだけ通路に沿って移動する。

本発明は試験領域までの移動に必要とされる体積をあらかじめ決定する機会を提供している。たとえば、流体が１つの毛管部分からつぎの部分へと移動できるようにするために、上流部分（より低い毛管親和性をもつ）を充填するのに充分な体積の流体があることが必要である。流体はこの部分の少なくともはじめの部分に接触するまでは後続の通路部分へは移動しないので、流体はまず最初にそれが入っている通路部分を満たすことが必要とされる。この意味で、通路の部分の体積は流体が充満するのに利用できる体積である。たとえば、開放通路については体積はその部分の全体積であるが、吸い取り材を有する通路については体積はその部分内で利用できる空の体積である。

本発明の１つの側面は、１つ以上の通路部分の体積をあらかじめ決定して所定の機能を果たすようにすることである。たとえば、好ましい実施の態様では、通路部分のうちの１つ、好ましくは第１の部分の体積は少なくとも実施される試験に必要とされる量の流体を試験領域に供給するのに充分な大きさとなるような寸法とされる。他の好ましい実施の態様では、それぞれの連続的な、通路の下流部分は、通路の直前の、上流部分と同じかより好ましくはそれより少ない体積をもつような寸法とされる。

別の実施の形態では、通路は先行する第１の部分よりも大きな体積をもつ第２の部分をもつように構成され得る。そして第２の部分は後続する試験に必要とされる体積の流体の蓄積に対処する中間収集領域として機能する。このより大きな第２の部分はすでに説明したように、あらかじめ選択されている体積が、流体が試験領域に移動する前に採取されることを要求するべく同様の役割を果たす。

本発明の関連する側面において、流体が装置を通る前により大きな、先行する通路部分が充填されなければならないという事実が、さらなる利点となる。たとえば、従来技術の実施態様では、そこには試験領域を湿潤させるとは思われるが正確な試験結果を提供するには不充分な量であると思われる量の流体が存在する可能性があった。そしてユーザーにとってはより大きなサンプルを得るために同じ装置を体液の供給源に再接触させるべきかどうかを知ることは困難であった。対照的に、本発明はユーザーが体液の量を知ることを可能とし、もしその量が不充分であるために装置が試験を実行しない場合はユーザーは流体が試験領域に移動するまで流体供給源に再接触してさらなる体液を得るようにできる。

本発明はとくに毛管路内に流体があることを表示するように操作可能な流体検出器と組み合わせるとさらに有用である。流体検出器はサンプリングされた体液がサンプリングおよび／または試験装置の経路に沿って所定の点に到達したときを検出するために当該技術分野において知られている。しかしながら、本発明は独立した通路部分の存在により従来技術の装置よりもさらなる利点を提供する。たとえば、毛管路の第２の部分に配置された流体検出器は第１の部分が充填されたという表示を行なう。したがって、第１の部分が下流での試験に充分な流体を確保するような大きさとされる好ましい実施態様にとっては、第２の部分において流体を検出することもまた装置が実施すべき試験を良好なものとするのに充分な流体を取得したことを表示するものである。この事実は目で見えるか、または耳で聞くことができる信号によってユーザーに対して簡単に表示することができ、装置は皮膚部位から引っ込めることができる。

図４を参照すると、たとえば、装置１１は連結部４３で連結している第１および第２の部分３９および４１を備えた通路１８を有している。流体検出器４４は連結部に配置されリード線４５を介して検出装置４６に接続されている。図に示される実施の形態では、２つの通路部分が異なる断面積を有している。これは流体検出器を配置することのできるショルダ部を画定している。しかしながら、隣接する通路部分間の連結部はその他の構造によっても構成でき、流体検出器は隣接する部分間にどのような形態の連結部が存在してもそこにまたはそこに隣接して配置され得ることが理解されるであろう。

装置４６は検出器４４を作動させ流体が流体検出器４４に接触したときは信号またはその他の表示を受け取る役割を果たす。そして装置４６もまた流体が検出されたことを確認するためにユーザーに対して信号を提供するよう機能できる。装置４６はまた全体の装置１１の試験システムに動作可能に接続されて試験を行なうのに充分な流体が採取されたことを試験システムに知らせるようにできる。ある実施の形態では、検出装置は、好ましくは流体サンプルが通路１８の残りの部分を通って試験片３３（または他の試験装置）へと続くことができるよう算出された短い時間遅延を伴って試験システムの開始の引き金となり得る。

検出器４４および関連する構成部材はさまざまなよく知られている検出システムのどのようなものでも備え得る。検出器は、装置１１の外側から目で見ることができ体液と接触すると色が変化する色表示器と同じくらい簡素である。そしてユーザーは流体が検出されたかどうかを知るために色表示器を観察して色変化を確認する。流体検出器の他の例は電圧が印加される一対の密接した電極である。流体が電極に到達し電極間のギャップをブリッジすると、回路が完成され電極を流れる電流を使って流体の検出を表示する。これらおよびその他の流体検出器は関連分野においてよく知られているため、さらなる説明は行なわない。しかしながら、このような流体検出器は実質的に本発明とは独立して作動するものであり、本発明で使用するよう簡単に適合されることが理解され、すべてのこのような検出器の使用が本発明で意図されていることが理解されるであろう。

流体検出器の位置もまた本発明では重要ではない。好ましい実施の形態では、流体検出器は第１および第２の部分のあいだの連結部に配置される。しかしながら、流体検出器はその他の箇所にも有用に配置できる。検出器は、たとえばどのような２つの隣接する通路部分の連結部に配置してもよく、または最後の通路部分と試験領域とのあいだの連結部に配置してもよい。または、検出器はどの通路部分内に配置してもよく、または試験領域に配置してもよい。また、複数の流体検出器を使って異なる場所における流体の存在を検出するようにしてもよく、または通路および試験領域を通る流体の動作をモニタしてもよい。

以上の説明から、本発明は切り込み、圧出、または試験システムの有無またはタイプとは関係なく有用であることが理解されるであろう。しかしながらある実施の形態ではサンプリング装置および方法が、とくに単一の一体型装置において切り込み、圧出および／または試験システムと組み合わされている。サンプリングは本質的にこれらの他のシステムとは無関係に実施されるため、サンプリングシステムはこのような装置のさらなる構成部材として簡単に適合される。本明細書で示されたように、一体型装置もまた試験手段を組み込んで、得られた流体サンプルの所望の構成要素または特徴を試験するようにしてよいことも同様に理解されるであろう。したがって本発明は、従来技術の説明および本明細書のいずれかにおいて説明したものを含む広い範囲の切り込み、圧出、および試験システムと組み合わせて有用であると思われ、このような特許の開示は本明細書において参照として組み込まれている。

このような一体型装置は好ましくは装置が切り込み、圧出、および／またはサンプリングのプロセス中のどの時点においても再配置しなくてよいように作動する。より詳細には、装置は好ましくは体液の完全な、一体化されたモニタリングを実行するように切り込み、圧出、サンプリングおよび試験システムを担持する。このやり方にしたがって、装置は皮膚に対して移動され切り込みが形成されているあいだ、そしてまた得られた流体液滴が大きくなってサンプリング装置に運ばれるあいだ、かかる位置に維持される。そして流体は試験システムによって分析され分析結果がユーザーに提供される。したがって、これらの動作はすべて単一の、一体化されたユニットによって遂行でき、体液を採取し試験するための簡素で、迅速かつ信頼できる方法も提供される。

さらに、単一のユニットにさまざまなシステムを組み合わせることで使用時に別々のシステムが適切に協調することが確実となる。皮膚の収縮されたつまみ部を形成し皮膚を切開するタイミングは自動的に、またはユーザーの手動で制御することができる。切り込み部位の位置およびサンプリング毛管チューブの位置は切り込み部位において形成される流体の採取を最適化するようあらかじめ決定される。これにより生成された流体をユーザーが良好に収集し損なう可能性が少なくなる。

本発明を図面および前述の説明において詳細に図示し説明してきたが、これは例示的なものであり特徴を制限するものではないと考えるべきであり、好ましい実施の形態だけが示され説明されたのであり、本発明の精神内に含まれるすべての変更および改変は保護されることが望ましいということが理解されるであろう。

図１は、本発明の１つの実施の態様にかかわる毛管サンプリングシステムを利用した一体型流体試験装置の側立面図である。 図２は、図１の流体試験装置の部分断面図であり、とくに毛管サンプリングシステムによる流体の採取を示す図である。 図３は、図１の流体試験装置の部分断面図であり、とくに毛管サンプリングシステムによる流体の採取を示す図である。 図４は、図１の流体試験装置の部分断面図であり、とくに毛管サンプリングシステムによる流体の採取を示す図である。 図５は、図１の流体試験装置の部分断面図であり、とくに毛管サンプリングシステムによる流体の採取を示す図である。 図６は、本発明の他の実施の態様にかかわる毛管サンプリングシステムを備える試験片の側断面図である。 図７は、部分的に断面を含む、図６の試験片の平面図である。 図８は、図６の試験片の側断面図であり、収縮部分における圧出システムを示す図である。 図９は、図６の試験片の側断面図であり、毛管路によって試験片に採取されている最中の体液を示す図である。 図１０は、本発明の毛管サンプリングシステムと組み合わせて有用な切開装置の側断面図である。 図１１は、図１０の装置に有用なランセットホルダの側立面図である。 図１２は、図１０の装置の皮膚係合部分の部分断面図であり、そこに取り付けられている試験片をさらに示す図である。 図１３は、矢印の方向から見た、図２の１３−１３線断面図である。

Claims (12)

1. 体液のサンプルを採取するためのサンプリング装置であって、
   毛管路および入り口開口部を画定する本体を備えており、前記毛管路は前記入り口開口部と連通している第１の部分と、前記第１の部分と連通しており前記第１の部分の入り口開口部と反対の側に配置されている第２の部分とを有しており、前記毛管路の前記第１の部分は体液に対する第１の毛管親和性をもっており、前記毛管路の前記第２の部分は前記第１の毛管親和性よりも大きな体液に対する第２の毛管親和性をもっており、
   前記毛管路の前記第２の部分は吸い取り材を含み、該吸い取り材の毛管親和性は前記毛管路の前記第１の部分の毛管親和性よりも大きいことを特徴とするサンプリング装置。
2. 前記毛管路の前記第１の部分の断面積が、前記毛管路の前記第２の部分の断面積よりも大きい請求項１記載の装置。
3. 前記毛管路の第１および第２の部分がそれぞれが内部表面をもっており、前記第２の部分の内部表面が、前記第１の部分の内部表面よりも大きな毛管親和性をもつように構成されてなる請求項１記載の装置。
4. 体液を圧出して前記毛管路の入り口開口部によって収容するように配置されている圧出部材をさらに備える請求項１記載の装置。
5. 前記毛管路の前記第２の部分と連通している試験領域をさらに備えており、該試験領域が前記第２の部分の毛管親和性よりも大きな体液に対する毛管親和性をもっている請求項１記載の装置。
6. 前記毛管路の第２の部分に体液を試験するための試験手段をさらに備える請求項１記載の装置。
7. 人間の皮膚を切り込んで前記毛管路の入り口開口部によって収容されるべき体液を生成するよう配置されている切り込み機構をさらに備える請求項１記載の装置。
8. 前記毛管路が、前記第２の部分と連通しており当該第２の部分の前記第１の部分と反対側に配置されている少なくとも第３の部分を備えており、これにより前記毛管路は複数の連続する毛管部分を備えており、前記毛管路の連続する部分はそれぞれが入り口開口部から離れる方向に向かって、先行部分よりも大きな毛管親和性をもつ請求項１記載の装置。
9. サンプリングされた体液が前記毛管路の第１の部分の入り口開口部と反対側にある毛管路の位置において収容されたときを検出するよう配置されている流体検出器をさらに備える請求項１記載の装置。
10. 前記毛管路の第１の部分が充填されたときを検出するよう配置されている流体検出器をさらに備える請求項１記載の装置。
11. 前記毛管路が、前記第２の部分と連通しており当該第２の部分の前記第１の部分と反対側に配置されている少なくとも第３の部分を備えており、これにより前記毛管路が複数の連続する毛管部分を備えており、前記毛管路の連続する部分はそれぞれが入り口開口部から離れる方向に向かって、先行部分よりも大きな毛管親和性をもっており、前記連続する毛管部分のうち少なくとも１つは先行する毛管部分のうち少なくとも１つの体積よりも大きな体積をもつ請求項１記載の装置。
12. 体液のサンプルを取り扱うための方法であって、
    毛管路および入り口開口部を画定する本体を備えているサンプリング装置を提供する工程であって、前記毛管路は前記入り口開口部と連通している第１の部分と、前記第１の部分と隣接しかつ連通しており前記第１の部分の前記入り口開口部と反対の側に配置されている第２の部分とを有しており、前記毛管路の前記第１の部分は体液に対する第１の毛管親和性をもっており、前記毛管路の前記第２の部分は、前記第１の毛管親和性よりも大きな体液に対する第２の毛管親和性をもっており、前記毛管路の前記第２の部分は吸い取り材を含み、該吸い取り材の毛管親和性は前記毛管路の前記第１の部分の毛管親和性よりも大きい工程、および
    サンプリング装置の入り口開口部を体液に接触させる工程であって、該接触工程は前記毛管路の前記第１の部分を完全に充填しまた前記毛管路の第２の部分と少なくとも接触するのに充分な量の体液を提供する工程を供えており、これにより前記第２の部分のより大きな親和性によって体液が前記第１の部分から前記第２の部分へと引き込まれるようにする工程
    を備えていること特徴とする方法。

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