JP4338307B2 - 間質液を収集する装置および方法 - Google Patents

Description

【０００１】
発明の背景
１．発明の分野
本発明は、哺乳類などの動物の身体から間質液などの体液を収集する新規の装置および方法に関する。このように収集した液体は、例えば疾病または健康管理活動などの生物学的または医療目的のために分析することができる。特に、本発明は、角質層を破壊した皮膚の領域から大量の間質液を収集する新規の装置および方法を提供する。
【０００２】
２．従来技術の考察
角質層とは、脂質領域によって分離された密な角質化細胞残遺物の複雑な構造を備えた皮膚の外部の角質の層である。人間では、角質層は通常約１０μｍから約３０μｍの厚さを有して、表皮層に重なり、表皮層自体は約１００μｍの程度の厚さを有する。皮膚層は、表皮層の下に見られ、特に血液が流れる毛細血管網を含む。
【０００３】
間質液は、角質層を剥ぎ取って表皮層を露出させ、その後に表皮から間質液を収集することにより、侵襲性が最も少ない手順で表皮層から獲得できることが提案されている。同じ位置にセロハンテープを繰り返し貼り付け、剥がす手段を用いて、間質層収集のために角質層を剥ぎ取り、表皮層を露出させることができる。間質液収集に使用できる別の技術は、顕微針を表皮層に挿入し、膜状収集細片に付着させるため、身体から液を吸い出せるようにする。しかし、この方法は、顕微針を正確に挿入する必要があり、これは往々にして訓練された医療従事者が実行し、生物学的に危険な「鋭利なもの」にもなる。
【０００４】
間質液を収集する別の一連の技術は、１９９７年３月６日に発行されたＰＣＴ特許出願第ＵＳ９６／１３８６５号、国際公報第Ｗ０９７／０７７３４号、およびそれに引用された従来技術に記載されている（以降、「ＰＣＴ出願」と呼ぶ）。ＰＣＴ出願は、種々の波長および周波数のエネルギーを使用して、表皮層を露出させる深さまで角質層に微小孔を形成する方法について記述している。このような微小孔を形成する方法は、レーザ、音波エネルギーおよび熱エネルギーを含み、角質層の剥離および除去を補助するために染料または他のエネルギー吸収材料を使用することも、しないこともある。ＰＣＴ出願では、間質液は、角質層に微小孔を作成した後、表皮から浸出するものと記載されている。また、液の流れを誘発するため、微小孔形成部位に負圧（Ｈｇ１０から１２インチ）を加えることができる（上述したＰＣＴ出願の例１４および３９）。例１４は、グルコースレベルなど生物学的物質の分析への採取液の使用について記載する。例３９では、真空のみの使用時と比較して、採取間質液の量を増加するため、真空（つまり負圧）および超音波の使用を述べていた。
【０００５】
このＰＣＴ出願に記載された真空補助の方法に関連して、収集される量は顕微針の数、真空レベル、および真空を加えた時間の長さの関数である。しかし、上述したＰＣＴ出願で開示された技術には、幾つかの欠点がある。第１に、全ての変数を最適にした場合でも、短期間に顕微針から獲得される間質液の量は、種々の医療関連の試験手順に使用するには十分でない。第２に、加える真空をＨｇ約１３インチ（約−６．５ｐｓｉｇ）の上まで上げると、皮膚に目に見える血腫を生じ、患者に不快感を与えることがある。さらに、真空補助を使用すると、抽出される液の蒸発量が増加して、微小孔形成部位の周囲にほぼ気密のシールを必要とし、これは臨床的な状況でも往々にして達成するのが困難であることがある。最後に、この技術は真空ポンプおよびそれに伴う固定具も必要とし、それは入手および維持に費用がかかることがある。
【０００６】
従来技術の以上およびその他の欠点は、本発明の装置および方法によって克服される。特に、本発明は、真空補助装置を必要とせずに、従来技術の技術で収集可能な量と比較すると、短期間で大量の間質液などの体液を表皮層から収集できる装置および方法を提供する。装置および方法は製造費用が少なく、使用方法が簡単で、患者へ与える不快感が最小である。
【０００７】
発明の概要
本発明では、微小孔を囲む皮膚の領域に適用した新規のカップ形の圧力ヘッドを使用することにより、角質層中に形成され、表皮層に延びる微小孔から、より大量の間質液を収集できることが判明した。圧力ヘッドは正圧で適用し、その力は約１ポンドから約１１ポンド、好ましくは約３ポンドから約１１ポンドの広い範囲に入り、約４ポンドから約９ポンドが好ましい。圧力ヘッドは、微小孔を囲むのに十分な直径の口と、それとともに液を収集して維持でき、そこから液をサンプリングまたは取り出すことができる容器ボリュームとを含む。正圧は、液体の収集を毛管、吸収性物質または他の適切な装置など、別個の装置で実行する状態で、圧力ヘッドを使用して都合良く適用することもできる。ヘッドは、ヘッドを患者の皮膚上に配置した時にヘッドの可変圧力を提供するエアラムまたは他の機構を有するホルダに収容してもよい。本発明の方法は、角質層中に表皮層内へと裂傷を形成し、その後、微小孔形成部位を囲む領域に正圧を与えて、そこから間質液を浸出させるステップを含む。次に、間質液を収集する。
【０００８】
詳細な説明
本発明は、最初に角質層を破壊するよう処置した部位を囲む方法で、哺乳類などの動物の皮膚上に配置する圧力ヘッドを使用する。圧力ヘッドは、微小孔形成技術で角質層を除去し、表皮層を露出させる場合に使用できるので有利である。このような微小孔形成技術は、上で言及したＰＣＴ出願で詳細に記載され、これは参照により本明細書に組み込まれる。
【０００９】
例えば、微小孔形成技術は、皮膚層を実質的に露出させることなく表皮層を露出させるよう角質層を除去するのに十分なパワーおよびパルス幅の集束レーザエネルギーを使用することができる。この技術は、角質層へのエネルギー伝達、したがって角質層の除去を補助する線量または他のエネルギー吸収物質を使用するか、このような吸収物質を使用せずに、順次または同時に１つまたは複数の微小孔を形成するよう適用することができる。このような微小孔は、円形、長円または他の形状でよい。本明細書では、「微小孔」という用語は、例えば間質液などの液が表皮層から浸出できるよう角質層のバリア特性を緩和するため、皮膚の選択領域で角質層に形成した小さい裂傷または孔を意味する。このような微小孔は、上で言及したＰＣＴ出願に記載された微小孔を含み、最大５００μｍ、好ましくは約１００μｍの程度の直径を有する角質層を通る開口または裂傷も含む。例えば、図１は６つの微小孔１２を含み、それぞれが約８０μｍ×１００μｍのサイズの長円形を有する典型的な微小孔形成部位１０を示す。微小孔形成部位の全体的なサイズは、微小孔１２の外縁から測定した場合、約１．５ｍｍである。図１の微小孔１２の中心は、約１ｍｍの直径を有する円上にあり、隣接する微小孔の中心は約４５０μｍ離れている。
【００１０】
図１の部位１０のような微小孔形成部位から間質液を収集する従来技術は、部位から液が自然に浸出するにつれ、それを収集するか、部位に真空（つまり負圧）を与えて、微小孔１２から浸出する液を多くする。これらの技術では、多少の間質液を収集することができるが、本発明の装置および方法を使用すると、より短い時間ではるかに大量の液を収集できることが発見されている。
【００１１】
特に、微小孔形成部位１０を囲む領域に局所的に正圧を与えると、上記および本明細書で言及したＰＣＴ出願に記載された真空補助技術を使用して収集する量より約３倍から約３０倍の量で間質液を採取できることが発見されている。
【００１２】
正圧は、概ねカップ形の圧力ヘッドを使用して都合良く与えることができ、圧力ヘッドは、微小孔形成部位に様々な量の正圧を与えることができるホルダに収容できることも発見されている。
【００１３】
したがって、本明細書に記載する本発明は、裂傷の形成に使用する技術に関係なく、微小孔形成部位からの間質液収集に使用することができる。以下に続く例は、レーザエネルギーで形成した微小孔から液を収集する本発明の装置および方法の使用について述べるが、本発明はそれに制限されるものではない。
【００１４】
次に図２Ａから図２Ｇを参照すると、同様の参照番号は同様の構成要素を指し、概ね本発明の種々の圧力ヘッドが描かれている。ヘッドは、例えばアクリル、ポリプロピレン、ポリエチレンその他など、共重合体および三元重合体材料を含む適切なポリマー材料、さらにステンレス鋼などの適切な金属材料、またはヘッドを形成し皮膚に圧力を与えるのに適したような他の材料で作成することができる。
【００１５】
図２Ｄは、一端にねじ付き端部１６を有する圧力ヘッド１４を示し、ねじはヘッド１４の外壁１８にあることが好ましいが、ねじは内壁２０に沿っていてもよい。ヘッド１４の内部は容器２２を形成する。ヘッド１４は、ねじ付き端部１６の反対側の端部に、円形、長円、正方形、長方形または他の形状でよい底部分２４を含む。口２６が部分２４を通して形成され、容器２２との連絡路を形成する。以下の例では「ヘッドＤ」と呼ぶ図２Ｄのヘッド１４では、底部分２４に近い外壁１８の曲率半径２８は０．４５インチ（１１．４３ｍｍ）であり、底部分２４は円形で、約０．２５インチ（６．３５ｍｍ）の直径を有し、口は円形で、０．１０インチ（２．５４ｍｍ）の直径を有する。以下で説明するように、底部分２４に近い外壁１８の曲率半径は、微小孔形成部位から収集できる間質液の量に影響を与える。
【００１６】
図２Ｂは、以下で「ヘッドＢ」と呼ぶ圧力ヘッド１４を示し、これは図２Ｄに示したヘッドと類似しているが、図２Ｂの圧力ヘッドの底部分３０は凹形であり、０．５０インチ（１２．７ｍｍ）の曲率半径３２を有し、凹形部分は０．３１１インチ（７．９ｍｍ）の直径を有する。
【００１７】
図２Ｃは、以下で「ヘッドＣ」と呼ぶ圧力ヘッド１４を示す。ヘッドＣの外壁１８は０．７５インチ（１９．０５ｍｍ）の曲率半径３４を有し、ヘッドＣの内壁３０は対応する０．６５０インチ（１６．５１ｍｍ）の曲率半径３６を有する。図２Ｃのヘッド１４の底部分２４は円形であり、０．２５インチ（６．３５ｍｍ）の直径を有する。
【００１８】
図２Ａは、以下で「ヘッドＡ」と呼ぶ圧力ヘッド１４を示す。ヘッドＡの外壁１８は０．４５インチ（１１．４３ｍｍ）の曲率半径３８を有し、ヘッドＡの内壁２０は０．３６１インチ（９．１７ｍｍ）の曲率半径４０を有する。図２Ａのヘッド１４の底部分２４は０．３７７インチ（９．５８ｍｍ）の直径を有する。
【００１９】
図２Ｅは、以下で「ヘッドＥ」と呼ぶ圧力ヘッド１４を示す。図２Ａのヘッド１４の底部分２４は円形であり、９．５ｍｍの直径を有する。
【００２０】
図２Ｆは、以下で「ヘッドＦ」と呼ぶ圧力ヘッド１４を示す。図２Ｆのヘッド１４の底部分２４は９．５ｍｍの直径を有する。
【００２１】
図２Ｇは、以下で「ヘッドＧ」と呼ぶ圧力ヘッド１４を示す。図２Ｇのヘッド１４の底部分２４は５．７ｍｍの直径を有する。
【００２２】
最も一般的な意味で、本発明の方法は、角質層中に表皮層に入る裂傷を形成し、その後、微小孔形成部位を囲む領域に正圧を加えて、そこから間質液を浸出させるステップを含む。次に、間質液を収集する。次に、液を分析して、グルコースなどの分析物の濃度を決定する。使用時には、動物の身体から間質液を収集する１つの特定の方法は、
（ａ）裂傷が少なくとも動物の皮膚の表皮層内へ延びるように、動物の角質層を通る裂傷を形成するステップと、
（ｂ）裂傷の近傍に圧力ヘッドを配置するステップと、
（ｃ）ほぼ動物の皮膚に向かう方向で、圧力ヘッドに正圧を与えるステップと、
（ｄ）裂傷から液を収集するステップとを含む。
【００２３】
この特定の方法では、液が圧力ヘッドの口を通して容器内へと流れるように、圧力ヘッドを配置することが好ましい。
【００２４】
あるいは、動物の身体から間質液を収集する別の特定の方法は、
（ａ）動物の皮膚に当てて圧力ヘッドを配置するステップと、
（ｂ）裂傷が少なくとも動物の皮膚の表皮層内へと延び、裂傷が前記圧力ヘッドの近傍にくるように、動物の角質層中に裂傷を形成するステップと、
（ｃ）ほぼ動物の皮膚に向かい方向で、圧力ヘッドに正圧を与えるステップと、
（ｄ）裂傷から液を収集するステップとを含む。
【００２５】
正圧は、角質層に裂傷を形成する前に、圧力ヘッドに与えることができる。この特定の方法では、液が圧力ヘッドの口を通して容器内へと流れるように、圧力ヘッドの口と位置合わせするよう裂傷を形成することが好ましい。これら特定の手順の変形も使用することができる。
【００２６】
本発明の圧力ヘッドおよび方法を使用した間質液収集の効率を検証するため、以下で述べるように、一連の試験を実行した。
【００２７】
例１
この例では、９人のボランティアを使用した。各ボランティアの内側前腕（肘と手首との間）にレーザで微小孔を作成し（波長８１０ｎｍ、パルス幅２０ミリ秒、約２５０ミリワット、印加パルス２０〜３０、エネルギー吸収材として作用するよう皮膚に黒いテープを貼付け）、図１に示す微小孔形成部位１０と同様の微小孔形成部位を形成した。各被験者の各腕にこのような部位を２個作成し、微小孔形成部位に１０から１５秒、水滴を置いて水和させ、その後、液抽出前に（穏やかな吸取り法を用いて）乾燥させた。したがって、各被験者に合計４つの微小孔形成部位を作成した。
【００２８】
各被験者の右腕の１部位および左腕の対応する部位を、以下の方法で処置した。図２ＤのヘッドＤを、口２６が部位を囲むよう微小孔形成部位上に手作業で配置した。微小孔形成部位に向かう方向で、ヘッドＤに６０秒間、手作業で圧力を与えた。間質液がヘッドＤに流入し、１μｌの毛管によって収集され、収集した体積が記録された。この技術により、採取された間質液の体積は０．３４から１μｌの範囲であった。
【００２９】
各被験者の右腕の第２部位および対応する左腕の第２部位を、以下のように処置した。−７．５ｐｓｉｇの真空システム（Ｈｇ１５インチ）を、各微小孔形成部位に６０秒間適用した。間質液が微小孔形成部位から流れるのが観察され、１μｌの毛管で収集し、収集した体積を記録した。
【００３０】
正圧を与えて収集した間質液（以下「ＩＳＦ」とする）をその後分析して、グルコースレベルを調べた。真空補助技術を使用した各ケースで、採取された間質液の体積は０．１から０．２μｌの範囲であり、グルコースは決定しなかったことに留意されたい。対照標準として、各被験者に指穿刺も実行し、約５０μｌの血液を抜き取った。血液サンプルを遠心分離器にかけ、血漿を分析してグルコース値を調べた。以下の表１は、この例の結果を示す。
【００３１】
【表１】

【００３２】
上記の表から分かるように、収集したＩＳＦから測定したグルコース値は、血漿から獲得したグルコース値と十分な相関を有する。この例は、本明細書で開示する正圧技術で獲得できるＩＳＦの体積が、真空法を使用した場合に獲得される体積よりはるかに大きいことも実証する。
【００３３】
例２
この例では、圧力の後に真空、真空の後に圧力を順次加え、調査した。図１と同様の２つの微小孔形成部位を、例１の技術でボランティア７人の各腕（左右）に作成した。微小孔形成部位を例１のように水和させ、以下のように処置した。一方の腕（例えば右腕）の１部位に、手作業の圧力で６０秒間ヘッドＤを適用し、ＩＳＦを収集して、体積を記録した。その後、２から５分以内に真空システムを使用して、同じ部位に真空（Ｈｇ１３インチ）を６０秒間与え、ＩＳＦを収集して、体積を記録した。次に、この圧力／真空技術を、ボランティアの左腕の対応する部位に適用した。最初の腕（例えば右腕）の第２部位に、最初に真空システムを６０秒間適用し（Ｈｇ１３インチ）、ＩＳＦを収集して、体積を記録した。その後、２から５分以内に、同じ部位に手作業の圧力でヘッドＤを６０秒間適用し、ＩＳＦを収集して、体積を記録した。次に、この真空／圧力技術をボランティアの左腕の対応する部位に、同じ方法で適用した。以下の表２は、この例の結果を示す。
【００３４】
【表２】

【００３５】
表２で分かるように、ボランティアＤＳに関わる一例を除き、加圧が真空の前か後かに関係なく、加圧すると真空の場合よりＩＳＦの体積が増加する。そのデータを図３ではグラフで示す。
【００３６】
図４は、わずかに異なる形式でこのデータを示す。図示のように、例えばボランティアＭＰの場合、加圧して右腕から採取したＩＳＦの平均体積が、最も左の棒で０．７０μｌと示されている。この値は上記の表から得られ、圧力技術で右腕から収集したＩＳＦは０．７９μおよび０．６１μｌで、平均は０．７０μｌである。図４に見られる残りのデータは、同じ方法で決定される。したがって、図４は、正圧を使用してＩＳＦを得る方法が真空技術より優れていることを強調する。
【００３７】
図５はさらに表２のデータを示し、この場合も正圧を使用してＩＳＦを得る方法の明白な利点を示す。図示のように、データはＩＳＦを収集するために最初に適用した方法に従って、ボランティアごとに分類されている。例えば、各データ組の最も左の棒は、最初に加圧した場合に６０秒間加圧中に各ボランティアの両腕から収集したＩＳＦの平均体積を表す。ボランティアＭＰの場合、この１．０２μｌという平均値は、表２の右腕と左腕のデータ（つまり、それぞれ０．７９μｌおよび１．２５μｌ）から得られた。第２の棒は、最初に加圧した場合に６０秒間真空を与えている間、ボランティアＭＰの両腕から収集したＩＳＦの平均値を表す。第３の棒は、最初に真空を与え、その後加圧した場合に、６０秒間真空を与える間にボランティアＭＰの両腕から収集したＩＳＦの平均値を表す。最後に、第４の棒は、最初に真空を加えた場合に、６０秒間加圧している間にボランティアＭＰの両腕から収集したＩＳＦの平均値を表す。図５の残りのボランティアについて示したデータは、同様の方法で得られたものである。
【００３８】
上記の表２で述べたデータの平均も、正圧を加えると、ＩＳＦ収集にとって真空技術より重大な利点があることを示す。以下の表３は、このデータの平均を示す。
【００３９】
【表３】

【００４０】
したがって、各ボランティアについて、正圧を使用すると、真空を使用して得られるよりはるかに多量のＩＳＦ収集体積が提供された。実際、全ボランティアにわたり、ＩＳＦの平均収集体積は圧力では０．７８μｌであるが、真空では０．１９μｌしかなく、差は３００％を超える。
【００４１】
例３
例１および例２の追跡調査として、５人のボランティアでさらに研究のセットを実行した。これらの研究では、図１と同様の微小孔形成部位を、例１の技術でボランティアの内側前腕に形成し、例１のように部位を水和させた。圧力ヘッドとしてヘッドＤ（図２Ｄ参照）を使用し、図６に示すホルダ４２に取り付けた。ホルダは、ヘッド１４（図６の点線で示す）のねじ付きはし部１６と噛み合うねじ付き開口４６を有する台板４４を含む。ホルダ４２は、台板４４に取り付けた可動垂直板４８も含む。可動板４８はラム５０に接続する。ラム５０は、空気作動または空気圧ラムまたはバイアスがかかったばねラムでよく、台板４４に、したがってヘッド１４のねじ付き端部１６に力を及ぼすよう作動する。ラム５０は、図６に示すように、天板５２に結合し、これはスタンド５４に結合する。言うまでもなく、ラム５０を可動板４８に接続する他の方法を使用することができる。スタンド５４には、図６の点線５６で概ね示すように、可動板４８上の溝（またはつまみ）または他の適切な機構と噛み合うため、つまみ（または溝）または他の適切な機構を設けてもよい。このような構成により、ホルダ４２の使用時には、可動板４８を反復的方法で移動させることができる。ラムは、ヘッド１４に分かっている力を加えることができ、その力はホルダを使用するごとに、または１回の使用中に変化させることができる。この例３では、ねじ付き端部１６でヘッドに４から１１ポンドの力を与えることができるように、ホルダを操作した。
【００４２】
例３の過程で、ヘッドＤのねじ付き端部１６に与える力は、任意の１回の操作中は一定に維持したが、操作ごとに変化させた。したがって、被験者１に対して実行した試験の以下の記述は、他に明記しない限り残りの被験者にも当てはまる。
【００４３】
例１のように微小孔形成部位を形成し、水和させた後、ねじ付き端部１６に５ポンドの力を加えて、直径２．５ｍｍの円形の底部分２４を有するヘッドＤを微小孔形成部位に適用した。次に、経過時間６分にわたり、３０秒ごとにＩＳＦ流量（μｌ／分単位）で測定した。その後、ヘッドＤを微小孔形成部位から外した。例１のように新しい微小孔形成部位を形成し、水和させて、ねじ付き端部１６に６ポンドの力を加えて、この新しい部位にヘッドＤを適用した。前記のようにＩＳＦ流量（μｌ／分単位）を測定し、その後、再びヘッドＤを外した。別の微小孔形成部位を形成し、ヘッドＤのねじ付き端部に７ポンドの力を加えて、上記の手順を繰り返した。前述のように手順を再び繰り返し、８および９ポンドの圧力をヘッドＤのねじ付き端部に加えた。被験者２および３を上述のように処置した。被験者４は、同じ方法で処置したが、ヘッドＤのねじ付き端部１６に１１ポンドの力を加えても研究した。被験者５も同じ方法で処置したが、ヘッドＤのねじ付き端部１６に加えた力は、４、５、６、７および８ポンドであった。
【００４４】
この例は、ヘッドＤの底部分２４の直径を拡大することによって、ＩＳＦの採取に及ぼす影響も調査した。したがって、上述した手順を、底部分２４の直径が３．０ｍｍである図２ＤのヘッドＤと組み合わせて用いた。
【００４５】
図７Ａから図７Ｊは、この例の結果を示し、力を加えた時間（分単位）に対してＩＳＦの流量をプロットし、数字は以下の表４で述べるようなヘッドＤの底部分２４の直径を表す。
【００４６】
【表４】

【００４７】
図７Ａ、図７Ｃ、図７Ｅ、図７Ｇおよび図７Ｉを参照すると、加えた各力の大部分の場合で、ＩＳＦの流量は力を加えた最初の６０秒で増加し、その後減少する傾向があることが分かる。しかし、被験者によって多少の変化があり、それより限られた程度で、被験者自身の中でも変化がある。図７Ｂ、図７Ｄ、図７Ｆ、図７Ｈおよび図７Ｊでも、同じ一般的観察結果が得られた。
【００４８】
直径２．５ｍｍのヘッドＤを使用して得た結果を、直径３．０ｍｍのヘッドＤを使用した場合と比較すると、被験者４を除く全ての被験者で、ＩＳＦの初期流量は直径２．５ｍｍのヘッドＤの方が多かったことが分かる。
【００４９】
例４
この例では、例３の被験者１、３および６を使用して、正圧を加えた後に真空を使用したＩＳＦの採取量を試験した。例１の技術で微小孔形成部位を準備し、水和させ、採取したＩＳＦの体積を測定した。この被験者については、真空（−１２．７３ｐｓｉｇ）を使用してＩＳＦを１２０秒間収集し、その直後に６０秒間真空を除去して、部位を回復させた。回復後、再び真空（−１２．７３ｐｓｉｇ）を１２０秒間加え、その後６０秒間、部位を回復させた（真空を除去した）。真空補助を使用して、この手順を５回繰り返した。次に、各被験者を５分間回復させ、その後、ヘッドＣのねじ付き端部１６に７ポンドの力を加えた状態で、ヘッドＣを使用して１２０秒間、ＩＳＦを収集した。その後、ヘッドＣを微小孔形成部位から６０秒間外し、回復させた。収集期間の最後にヘッドＤのねじ付き端部１６に７ポンドの力を加えた状態でヘッドＣを使用し、ＩＳＦの収集を１２０秒間実行した。この収集の後、さらに６０秒間の回復期間、ヘッドＣを外した。正圧を使用したこの方法の収集を、その期間にわたり５回実行した。
【００５０】
この例の結果を、図８Ａから図８Ｃに示す。図８Ａから図８Ｃにより、真空方法を使用して各被験者から収集したＩＳＦの体積は、試験期間にわたってほぼ一定であったが、被験者３から収集した体積は、８分および１０分で減少した。
【００５１】
これに対して、正圧を加えて各被験者から収集した体積は、１０分の全試験期間にわたって概ね減少した。したがって、表皮にあるＩＳＦはその下にある皮膚層および周囲の組織にある液と平衡状態で存在すると理論付けられる。十分な回復期間を与えずに、表皮および皮膚から比較的短時間に大量のＩＳＦを除去すると、この平衡が混乱し、処置領域の表皮および皮膚にあるＩＳＦが枯渇してしまう。実際、本発明に関して、３から８分の程度の回復期間を使用する場合は、次に正圧を加えてＩＳＦを除去すると、体積が大きくなることが観察されている。例えば、図８Ａに関して、６分から８分の正圧データの回復時間が、使用した６０秒より長い場合は、８分で採取されたＩＳＦの体積が、２分の圧力データで示した大きさになった。この結果から、表皮のＩＳＦの量には２つのメカニズムが影響を与えるという理論が導かれる。第１に、ＩＳＦは通常表皮および皮膚層に存在し、圧力を加えると取り出すことができる。第２に、毛管から皮膚層を通して表皮へと、血漿濾液で構成されたＩＳＦが一様に流入する。この流入は有限の量で生じるが、この観察結果は、液の分析および他の目的のためにＩＳＦを連続的にモニタする能力を確立する。
【００５２】
例５
この例では、それぞれ直径２．５ｍｍの口を有するヘッドＡからＤ（図２Ａ〜図２Ｄ参照）を使用して、例３の被験者１からＩＳＦを収集した。例１の技術で微小孔形成部位を準備し、例３で述べた技術でＩＳＦを収集した。ＩＳＦの取出し量および取り出したＩＳＦの体積を測定した。図９Ａから図９Ｈは、この例で得た流量および累積採取体積のデータを示す。図９Ａ、図９Ｃ、図９Ｅおよび図９Ｇの比較から分かるように、ヘッドＣは概ね、ヘッドＡ、ＢおよびＤと比較して最初の６０秒にわたるＩＳＦの初期流量（つまり傾斜）が最大である。図９Ｂ、図９Ｄ、図９Ｆおよび図９Ｈから観察されるように、ヘッドＣは他のヘッドと比較して、加えた全圧力にわたり収集したＩＳＦの体積も最大である。
【００５３】
したがって、これらのデータは、ヘッドの形状、特に曲率半径が、採取されるＩＳＦの流量および体積に影響を及ぼすことを示す。特に、圧力ヘッド１４の外壁１８の形状が円筒形に近づくにつれ（つまりねじ付き端部１６から底部分２４へと見た場合にヘッドの縦軸に沿って湾曲がない）、ＩＳＦの流量および採取されるＩＳＦの体積が増加する。
【００５４】
例６
この例では、６つの異なるヘッドの構成を使用して、ＩＳＦを抽出した。図１と同様の微小孔形成部位１２個を、例１の技術でボランティア５人の内部前腕に作成した。ヘッドを図６に示すホルダ４２に取り付けた。ヘッドＡをホルダに取り付け、これを使用して、例３と同じ方法で微小孔形成部位に４ポンドの力を加えた。次に、別の微小孔形成部位を形成し、ヘッドＡを使用して、微小孔形成部位に６ポンドの力を加えた。ヘッドＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、ＥおよびＦ全部を各被験者に使用するまで、このプロセスをこの方法で繰り返した。各ケースで、例３と同様のラム固定具を使用した。次に、５分の期間にわたり３０秒ごとにＩＳＦ流量（μｌ／分単位）で測定した。
【００５５】
表５は、３０秒および６０秒の時間で５人の被験者全員で収集したＩＳＦの平均量を含め、この実験の結果を示す。表５は、６０秒で収集したＩＳＦの総量に対する最初の３０秒に収集した量のパーセンテージも示す。このパーセンテージは、収集速度がいかに迅速に最大値まで増加するかを示し、器具は短時間で液を収集することが望ましいので、このパーセンテージは有効である。
【００５６】
【表５】

【００５７】
収集した液の総量（μｌ）
被験者１： １０．７２
被験者２： ９．３９
被験者３： ８．４５
被験者４： ４．４９
被験者１１：１０．６６
【００５８】
例７
この例では、例１のように１８の微小孔形成部位をボランティア６人の内部前腕に作成した。この例では、微小孔を、（ａ）単独で、（ｂ）１ｍｍ離れた直線上に、または（ｃ）各微小孔が各辺１ｍｍの正三角形の頂点を形成する状態で、三角形に配置した。ヘッドＣ、ＥおよびＧを使用した。孔の数およびヘッドの組合せごとに、力は４ポンドまたは７ポンドであった。ラム固定具と同様の固定具を使用したが、圧縮空気の代わりに、この固定具はラムの頂部に適用して力を与える錘のシステムを使用した。これは、力の送出の精度を上げ、力送出装置の摩擦を軽減するために変更した。液を、（可能な場合は）３０秒間隔で１分間収集し、収集した体積を計算した。
【００５９】
以下の表６は、３０秒および６０秒の時間に５人の被験者全員で収集したＩＳＦの平均量を含め、この例の結果を示す。表６は、６０秒で収集したＩＳＦの総量に対する最初の３０秒に収集した量のパーセンテージも示す。このパーセンテージは、収集速度がいかに迅速に最大値まで増加するか示し、器具は短時間で液を収集することが望ましいので、このパーセンテージは有効である。最後の列は、１個の微小孔が存在する場合に収集した液の体積に対して、追加の微小孔が存在する場合に１分間で収集される液の体積の増加を示す。概して、１つの微小孔から２つの微小孔に変更した場合のパーセンテージ増加は、２つの微小孔から３つの微小孔に変更した場合のパーセンテージ増加より大きかった。これは、より積極的なヘッド（ヘッドＥおよびヘッドＧ）に特に当てはまった。
【００６０】
【表６】

【００６１】
収集した液の総量（μｌ）
被験者１： ４０
被験者２： ５５
被験者４： ４６
被験者８： ４４
被験者１１： ４５
【００６２】
例８
この例は、口の直径が収集された液の量に及ぼす影響、および［液の最大パーセンテージ］が採取される速度を示す。この例では、被験者５人の内部前腕でヘッド１１個の構成を試験した。構成は下表の通りであった。
【００６３】
【表７】

【００６４】
３個の微小孔を三角形に配置し、各微小孔が各辺１ｍｍの正三角形の頂点を形成した。各抽出に４ポンドの力を使用した。各抽出は６０秒の継続時間を有し、３０秒および６０秒でサンプルを収集した。
【００６５】
表７は、３０秒および６０秒の時間に５人の被験者全員で収集したＩＳＦの平均量を含め、この実験の結果を示す。表７は、６０秒で収集したＩＳＦの総量に対する最初の３０秒に収集した量のパーセンテージも示す。このパーセンテージは、収集速度がいかに迅速に最大値まで増加するか示し、器具は短時間で液を収集することが望ましいので、このパーセンテージは有効である。この例は、ヘッドの中心にある口の直径を変化させると、収集される液の体積および流量に重大な変化が生じることがあることを示す。口が小さいほど、ＩＳＦは素早く収集されるが、収集される総体積は小さくなる。試験した最大の口（４ｍｍ）で、液の流量は大幅に減少し、収集したＩＳＦの総体積は最適なサイズを使用した場合から大きく異なった。このヘッドの構成で、最適なサイズは２．５ｍｍから３．０ｍｍであることが判明した。
【００６６】
皮膚に微小孔を作成し、皮膚に力を加える状態は、以下の通りであった。
【００６７】
１．染料＃５、ＩＣＩ２ミル、炭素を含む、穿孔後除去
２．臍ポレータ、３０パルス、２５０ｍｗ
３．３０ｍｓパルス、継続時間６０ｍｓ
４．４ボンドの錘を含む「直接」ラム
【００６８】
【表８】

【００６９】
収集した液の総量（μｌ）
被験者１： ２１
被験者４： ２５
被験者６： ２６
被験者８： ２８
被験者１１： ３１
【００７０】
圧力は、前述した圧力ヘッドおよびラム以外の装置で、皮膚に加えることができる。図１０Ａおよび図１０Ｂは、真空を使用して大気圧をシリンダ内のピストンに作用させ、皮膚に力を与えさせる装置を示す。この装置で、使用者つまり患者は、動きを抑制するために対向する力を加える必要なく、前腕などの身体の部分に力を加えることができる。
【００７１】
通常、圧力を使用して間質液を強制的に皮膚から浸出させる場合、加えた力に対抗し、身体の部分を静止状態に維持するため、停止機構が必要である。前腕の皮膚に力を加える装置は、通常、腕の裏側を支持するための手段を必要とし、これは通常、機械的クランプまたはテーブルなどの固定した物体を使用する。これらの手段は大きく、使用者にとって不快であるか、一定の結果を提供するには適切な技術を必要とする。図１０Ａおよび図１０Ｂに示す装置は、小さいサイズで作成することができる。身体部分の問題の部位を囲む必要がないので、クランプまたはストラップまたはバンドほど拘束しない。この装置は、皮膚に力を加えるのに現在使用されている他の装置より快適である。クランプまたはストラップまたは帯と異なり、この装置は、血管を虚脱させない。装置は、被験者の身体部品の一表面にしかアクセスしないので、間質液のサンプルを獲得するため、腕、大腿、腰など、ほぼ任意の部位に、何ら修正せず適用することができる。
【００７２】
次に図１０Ａおよび図１０Ｂを見ると、装置１００は、シリンダ１０２およびピストン１０４を備える。ピストン１０４は、シール１０６および圧力ヘッド１０８を備える。圧力ヘッド１０８は底部ピストン１０９を有し、これは最下点に小さい口１１０を有する。圧力ヘッド１０８は容器１１２も含む。シリンダ１０２は真空ポート１１４を含む。シリンダ１０２の目的は、間質液を収集する部位に装置を配置することである。ピストン１０４の目的は、間質液が出るよう皮膚に十分な力を加えることである。シール１０６の目的は、ピストン１０４が皮膚に十分な圧力を加えるために十分なレベルの真空を維持することである。圧力ヘッド１０８の目的は、力を加える点で皮膚との接触を提供することである。また、圧力ヘッド１０８は小さい口１１０を有し、間質液は容器１１２で収集するため、この中を流れることができる。
【００７３】
使用時には、前述した技術の１つで角質層に裂傷を形成する。口１１０が角質層の裂傷と位置合わせされるように、シリンダ１０２が皮膚と接触した状態で、装置１００を裂傷上に配置する。真空ポート１１４を通し、ポンプなど（図示せず）を介して真空を加える。真空の影響で、ピストン１０４は、ピストン１０４の上面１１６に作用する大気圧により、下方向に移動して皮膚に当たる。圧力ヘッド１０８によって皮膚に与えられた正圧のため、間質液が角質層の裂傷および口１１０の中を流れ、容器１１２に収集される。これで、液を分析し、分析物の濃度を決定することができる。あるいは、シリンダ１０２が皮膚に接触する状態で、装置１００を皮膚上に配置する。次に、口１１０が角質層の裂傷と位置合わせされるように、角質層に裂傷を形成する。所望に応じて、角質層に裂傷を形成する前に、皮膚に圧力を加えることができる。ポンプなど（図示せず）を介し、真空ポート１１４を通して真空を加える。真空の影響で、ピストン１０４は、ピストン１０４の上面１１６に作用する大気圧により、下方向に移動して皮膚に当たる。図１０Ｂを参照のこと。圧力ヘッド１０８によって皮膚に与えられた正圧のため、間質液が角質層の裂傷および口１１０の中を流れ、容器１１２に収集される。これで、液を分析し、分析物の濃度を決定することができる。これらの特定の手順の変形を使用することもできる。
【００７４】
間質液を裂傷から収集できるように、加圧帯を使用して、角質層の裂傷を形成した身体部分に力および圧力を加えることができる。外見では、加圧帯は人間の血圧の測定に使用する加圧帯とほぼ同様である。つまり、加圧帯は身体の問題の部位を囲むよう設計されたストラップまたは帯を備える。次に図１１Ａおよび図１１Ｂを参照すると、加圧帯２００は、圧力ヘッド２０４を取り付ける帯２０２を備える。圧力ヘッド２０４の目的は、力を加える点で皮膚と接触することである。圧力ヘッド２０４の一端には、圧力ヘッド２０４を帯２０２に取り付けるための手段２０６がある。このような手段２０６はねじを含んでもよい。ねじは圧力ヘッド２０４の外壁２０８にあることが好ましいが、圧力ヘッド２０４の内壁２１０に沿っていてもよい。帯２０２は、圧力ヘッド２０４を固定するための手段２１１を備える。圧力ヘッド２０４がねじを使用する場合、固定手段２１１もねじを使用することが好ましい。圧力ヘッド２０４の内部は容器２１２を形成する。ヘッド２０４を帯２０２に取り付けるための手段２０６の反対側の端部には、円形、長円、正方形、長方形または他の形状の底部分２１４がある。底部分２１４を通して口２１６が形成され、容器２１２への連絡路を形成する。
【００７５】
使用時には、前述した技術の１つにより、身体の部分、好ましくは前腕の角質層に裂傷を形成する。口２１６が角質層の裂傷と位置合わせされるよう圧力ヘッド２０４が裂傷の真上になるように、帯２０２を身体部分の周囲に配置する。帯２０２は端部２１８を有し、これはバックル２２０を通して挿入される。帯２０２の端部２１８を引いて、身体部分の問題の部位の周囲で帯２０２を締めることができる。帯２０２は、帯２０２上に配置された嚢２２２内の圧力を高めることにより、さらに締めることができる。嚢２２２内の圧力は、ポンプ２２４から空気を供給することによって高めることができる。圧力増加は、圧力ゲージ２２６で監視することができる。間質液が角質層の裂傷および口２１６の中を流れ、容器２１２に収集されるのに十分な力を圧力ヘッド２０４が皮膚に加えるように、帯２０２は十分に締めるとよい。これで、液を分析し、分析物の濃度を決定することができる。
【００７６】
あるいは、帯２０２を身体部分の周囲に配置する。口２１６が角質層の裂傷と位置合わせされるように、身体部分、好ましくは前腕の角質層に裂傷を形成する。所望に応じて、角質層に裂傷を形成する前に、皮膚に圧力を加えることができる。帯２０２の端部２１８を引いて、身体部分の問題の部位の周囲で帯２０２を締めることができる。帯２０２は、帯２０２上に配置された嚢２２２内の圧力を高めることにより、さらに締めることができる。嚢２２２内の圧力は、ポンプ２２４から空気を供給することによって高めることができる。圧力増加は、圧力ゲージ２２６で監視することができる。間質液が角質層の裂傷および口２１６の中を流れ、容器２１２に収集されるのに十分な力を圧力ヘッド２０４が皮膚に加えるように、帯２０２は十分に締めるとよい。これで、液を分析し、分析物の濃度を決定することができる。これらの特定の手順の変形を使用することもできる。
【００７７】
本明細書で開示した本発明を読み、理解すると、当業者には本発明の範囲および精神に入りながら、本明細書で開示された装置および方法に修正および変更を行えることが明白であるはずである。このような修正および変更は全て本明細書に含まれ、本発明は請求の範囲によってのみ制限されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ６つの微小孔を有する典型的な微小孔形成部位である。
【図２Ａ】 本発明の圧力ヘッドの断面図である。
【図２Ｂ】 本発明の圧力ヘッドの断面図である。
【図２Ｃ】 本発明の圧力ヘッドの断面図である。
【図２Ｄ】 本発明の圧力ヘッドの断面図である。
【図２Ｅ】 本発明の圧力ヘッドの断面図である。
【図２Ｆ】 本発明の圧力ヘッドの断面図である。
【図２Ｇ】 本発明の圧力ヘッドの断面図である。
【図３】 例２から得られたデータのグラフである。
【図４】 例２から得られたデータのグラフである。
【図５】 例２から得られたデータのグラフである。
【図６】 本発明のホルダおよび圧力ヘッドの構成の図である。
【図７Ａ】 図３から得られたデータのグラフである。
【図７Ｂ】 図３から得られたデータのグラフである。
【図７Ｃ】 図３から得られたデータのグラフである。
【図７Ｄ】 図３から得られたデータのグラフである。
【図７Ｅ】 図３から得られたデータのグラフである。
【図７Ｆ】 図３から得られたデータのグラフである。
【図７Ｇ】 図３から得られたデータのグラフである。
【図７Ｈ】 図３から得られたデータのグラフである。
【図７Ｉ】 図３から得られたデータのグラフである。
【図７Ｊ】 図３から得られたデータのグラフである。
【図８Ａ】 例４から得られたデータのグラフである。
【図８Ｂ】 例４から得られたデータのグラフである。
【図８Ｃ】 例４から得られたデータのグラフである。
【図９Ａ】 例５から得られたデータのグラフである。
【図９Ｂ】 例５から得られたデータのグラフである。
【図９Ｃ】 例５から得られたデータのグラフである。
【図９Ｄ】 例５から得られたデータのグラフである。
【図９Ｅ】 例５から得られたデータのグラフである。
【図９Ｆ】 例５から得られたデータのグラフである。
【図９Ｇ】 例５から得られたデータのグラフである。
【図９Ｈ】 例５から得られたデータのグラフである。
【図１０Ａ】 皮膚に力を加えるのに使用し、そこからの間質液収集を補助できる装置の略図である。
【図１０Ｂ】 皮膚に力を加えるのに使用し、そこからの間質液収集を補助できる装置の略図である。
【図１１Ａ】 皮膚に力を加えるのに使用し、そこからの間質液収集を補助できる装置の略図である。
【図１１Ｂ】 皮膚に力を加えるのに使用し、そこからの間質液収集を補助できる装置の略図である。

Claims (9)

1. 動物の身体から間質液を収集する装置であって、
   上部分および底部分を有し、それらの間に外壁および内壁が延びる圧力ヘッドと、
   前記底部分中に延び、容器と流体連絡する口とを備え、
   前記口が前記底部分の面積より小さい面積を有する装置において、前記圧力ヘッドが皮膚表面に正圧を加えることができる前記装置。
2. さらに、前記圧力ヘッドと噛み合うホルダを含み、前記ホルダが前記圧力ヘッドと接続可能なドライブを含み、前記ドライブが、前記上部分から前記底部分に向かう方向で前記圧力ヘッドに力を供給するように構成される、請求項１に記載の装置。
3. 加えられる正圧が、約１ポンドから約１１ポンドの範囲の力を伴う、請求項１に記載の装置。
4. 動物の身体から間質液を収集する装置であって、
   シリンダと、
   前記シリンダ内で上下方向に移動できるピストンであって、上面および圧力ヘッドを有し、前記圧力ヘッドが、その中に延び、容器と流体連絡する口を有し、前記口が前記圧力ヘッドの面積より小さい面積を有するピストンと、
   前記ピストンの前記上面に作用する大気圧によって、前記ピストンを下方向に移動させることができるように、前記シリンダから空気を排気するための手段とを備え、これにより前記ピストンが皮膚表面に正圧を加えることができる装置。
5. 加えられる正圧が、約１ポンドから約１１ポンドの範囲の力を伴う、請求項４に記載の装置。
6. 動物の身体から間質液を収集する装置であって、
   （ａ）身体の部分の周囲に配置することができる帯と、
   （ｂ）圧力ヘッドと、
   （ｃ）圧力ヘッドを前記帯に固定するための手段とを備える装置において、前記圧力ヘッドが皮膚表面に正圧を加えることができる前記装置。
7. さらに、前記帯を前記身体部分の周囲に配置した時に、前記帯の締まりを高めるための手段を備える、請求項６に記載の装置。
8. 前記手段が、前記帯上に配置された嚢を備える、請求項７に記載の装置。
9. 圧力ヘッドが約１ポンドから約１１ポンドの範囲の力を加える、請求項６に記載の装置。

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