JPH08504513A - 汗中の化学種の測定法および測定器具 - Google Patents

汗中の化学種の測定法および測定器具

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JPH08504513A
JPH08504513A JP6514476A JP51447694A JPH08504513A JP H08504513 A JPH08504513 A JP H08504513A JP 6514476 A JP6514476 A JP 6514476A JP 51447694 A JP51447694 A JP 51447694A JP H08504513 A JPH08504513 A JP H08504513A
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Abstract

(57)【要約】 皮膚を通して出てくる汗中の分析物の濃度を測定しやすいレベルにまで高めるために皮膚上に装着される皮膚用パッチ(90)である。与えられた容量の汗中の分析物の量を決定するための、被験者のアレルギーに対する感受性を決定するための、分析物を慣用の検出システムで検出できるようにするための、および分析物の検出を容易にするためにパッチの構造成分を溶解させるための、パッチとそのようなパッチを用いる方法が含まれる。更に、パッチヘ電流を送ることにより、又はパッチの濃縮ゾーン(14)に緩衝液を加えることにより、あるいは別法としてパッチ内に入る流体のpHを制御することにより、汗中の分析物を目立った逆拡散を起こさずにパッチ上に濃縮することができる。また、パッチを装着している被験者の皮膚表面に熱を発生させることにより、より短い時間で、好ましくは約1時間のうちに、汗を収集することができる。

Description

【発明の詳細な説明】 汗中の化学種の測定法および測定器具 発明の分野 本願発明は、皮膚用パッチに分析物を収集するための改善された方法および器 具に関するものである。 発明の背景 A.汗の誘発 汗成分の初期の研究者は、被験者から収集しそしてその後分析することができ る汗の量を増やすために種々の手段を使用した。汗を誘発するこのような手段の 1つとしては、被検者の手にゴム製の手袋をはめる方法が含まれていた。汗が被 験者の手に溜まったとき、分析用の汗が収集された(Fields等に付与された米国 特許第3,552,929号)。 汗の収集を促進するために化学的手段も開発されている。例えば、ピロカルピ ンのような汗誘発化学品が汗を増やすために投与されてきた。これらの化学品を 投与する1つの方法はこれら化学品を皮膚にイオン電気導入(iontophorese)す ることである(Gibson、Pediatrics、23:545、1959年)。皮膚の擦過傷と同時に 使用される浸透増強化学品も使用されてきた(例えば、Eckenhoff等に付与され た米国特許第4,756,314号参照)。 皮膚下部の分析物の検出に関連して熱も使用されてきた。米国特許第4,401,12 2号で、クラーク(Clark)は被験者の皮膚を熱または他の手段で動脈状化する方 法を記載している。クラークは、皮膚下の化学反応を制御するためにかまたは皮 膚からの拡散を加速するために被験者の皮膚を38〜44℃に加熱することができる と明記している。ジャックス(jacques)等(米国特許第4,775,361号)は経皮的 移送を高めるために拍動レーザーエネルギーを使用することを記載している。 B.汗および他の診断用媒体 汗の収集および分析の結果、汗が多様な関心のある分析物を含有していること が見い出されている。このような分析物を検出するためには、汗を分析に付すこ とができるように十分な量の汗を被験者から先ず収集しなければならない。十分 な汗を収集するために先行技術の皮膚用パッチは被験者の皮膚上で通常24時間維 持された(例えば、Peckに付与された米国特許第4,706,676号並びにPhillipsに 付与された米国特許第4,732,153および4,329,999号参照)。分析物を集めるこの 方法を使用した結果は、装着期間中の被験者の汗中の分析物を長期間に集めた濃 縮物である。分析物が体内にいつ頃あったのか、または、パッチが1回の多量の 分析物に曝されたのかそれともより少量の分析物に多数回曝されたのかに関する 特定の情報は、このような長期装着では失われる。 他の診断用媒体は分析物の濃度に関する異なる情報を明らかにすることができ る。例えば、静脈血試料の分析によって、試料採取時の静脈循環系中の分析物の 濃度が明らかになる。他方、尿試料は血液試料の即時的な情報と皮膚用パッチか ら得られる時間平均的な情報との間の分析物濃度に関する情報を有している。尿 標本は完全な排泄間の体内の分析物の濃度を表すので、排泄の頻度が高ければ高 いほど、尿標本はより厳密な即時的な状況を表わす。 C.汗収集用の診断キット 汗中の分析物をモニターする多様な診断キットが開発されている。例えば、フ ィールズ(Fields)等に付与された米国特許第3,552,929号は、嚢胞性線維症を 診断する方法として汗中の塩化物イオン濃度を測定するのに適するバンドエイド (BAND−AID)型の試験パッチを開示している。フィールズで開示された 器具は、蒸発を阻止する目的で不透過性上層を有する吸収性の汗収集パッドを有 している。吸収パッドが飽和されたとき、パッチを皮膚から除き、そして塩化物 塩に変換すると色が周知の変化を受けるクロム酸銀または硝酸銀の増分量を飽和 させた一連のストリップに暴露した。 ペックに付与された米国特許第4,706,676号は、分析物の逆移動を防止する結 合 剤、皮膚表面から結合剤への分析物の移送を可能にする流体移送媒体および流体 移送媒体と結合剤の頂部を横切る閉塞性カバーを含む皮膚用収集器具を開示して いる。ペックはまた、ヒトが曝される種々の環境化学品を検出するために上記の 皮膚用収集器具を適用することも開示している。その皮膚用収集器具は患者の皮 膚に或る期間装着させた後、分析のために取り外される。そしてこの分析は、結 合容器から問題の結合物質の化学的分離、及びその後の慣用の実験室技術による 問題の物質の定性的および/または定量的測定の実施を伴う。 エッケンホッフ(Eckenhoff)に付与された米国特許第4,756,314号に開示され たもう1つの皮膚用収集器具は、皮膚用パッチに汗を定量的に集めることを特許 請求している。このパッチは、パッチへの流体の一定の流れを維持する手段とし て拡散速度制限膜を使用している。このパッチは不透過性の外側境界構造を有し ており、そしてそれ故閉塞性のパッチである。 しかし乍ら、先行技術の皮膚用パッチや他の汗収集手段は一般に、ハロゲン化 物イオンのような比較的高濃度で汗中に存在する分析物の存在を測定するのに有 用であるにすぎない。その上、先行技術の閉塞性外側層タイプの器具は汗および /または汗に含まれる分析物の逆拡散の問題を起こしがちである。閉塞性器具は また、皮膚の移送特性の変化(Brebner,D.F.、J.Physiol.175:295〜302(1 964年)およびFeldmann,R.J.、Arch.Dermat.、91:661〜666(1965年)参照) および細菌の増殖を助長するパッチ下部の水性状態の維持を含む他の問題をかか えている。先行技術の皮膚用パッチは同様に、装着が不快であることおよび流体 損失による分析物の損失を含む多数の他の不利益をかかえている。 発明の要約 1つの局面では、本願発明は被験哺乳動物の汗中の分析物の存在および量を定 量的に測定するための該被験体の皮膚に装着する皮膚用パッチを含む。この皮膚 用パッチは次のものを含有している: パッチが被験体の皮膚に装着されているとき被験体の皮膚と流体で連絡して いる流体透過性支持体層、その際支持体層は支持体層から汗が拡散する速度を制 限する速度制限構造を含む;および 支持体層から拡散する汗の非水性成分を収集するための、支持体層と流体で 連絡している吸収性材料、その際上記支持体層はパッチが被験体の皮膚に装着さ れているとき吸収性材料と被験体皮膚の間に設置されている。 好ましい実施態様では、気体透過性層は吸収性材料とパッチ外側との間に設置 されており、そこでは被験体の皮膚からにじみ出る水や他の流体は蒸気相として 該気体透過性層からパッチ外側に逃げることができる。本願発明のこの局面に従 って被験体の皮膚にパッチを装着するためには、気体透過性層は、被験体の皮膚 と接触する外側保護層の面で外側保護層の外側周辺に適用された接着組成物を更 に含むことができる。気体透過性層はまた、パッチが被験体の皮膚に装着されて いるとき気体透過性層と被験体皮膚の間にプーリング領域を形成することもでき る。このようなプーリング領域は、支持体層を通って拡散しない過剰の汗を集め るために使用することができる。好ましくは、吸収性材料は支持体層を通しての みプーリング領域と流体で連絡している。 本願発明のこの局面における吸収性材料は、紙または木綿ガーゼを含む種々の 材料で製造することができる。1つの実施態様では、被験体の汗から得られる問 題の分析物の吸収性材料中における収集は、分析物に対する特異的結合相手を吸 収性材料に提供することによって改善される。例えば、特異的結合相手は抗体で あることができる。もう1つの好ましい実施態様では、パッチの吸収性材料は溶 解されて、溶解した材料および溶液が検出すべき分析物の分析を妨げないような 溶液になることができる。 パッチの速度制限構造は有利には膜、例えばポリカーボネート微小孔膜または ナイロン6/6製膜である。好ましい実施態様では、速度制限構造は、支持体層を 通過する汗の拡散速度を、汗が被験体の皮膚を通過する不感発汗速度未満に制限 する。 本願発明のもう1つの局面では、被験哺乳動物の汗中の分析物の存在を測定す るための該被験体の皮膚に装着する皮膚用パッチが開示されており、そこではパ ッチは被験体の皮膚から拡散する汗の非水性成分を集めるための被験体の皮膚と 流体で連絡している吸収性材料を含んでおり、且つ前記吸収性材料は溶解されて 溶解した吸収性材料および溶液が汗成分の分析を妨げないような溶液になること ができる。本願発明のこの局面においては、吸収性材料は、タンパク質、ナイロ ン6/6、フェノール性、ポリウレタン(TP)およびポリエステル(PBT)を 含む多数の可溶性材料のいずれかで製造されていることができる。同様に、この ような吸収性材料を溶解する多数の溶媒を使用することができ、これら溶媒には 酸および塩基、溶解すべき材料に依存して特別の溶媒が含まれる。例えば、吸収 性材料がポリスチレンである場合、溶媒は塩素化炭化水素、芳香族炭化水素、エ ステル、ケトン、高テルペン含量精油およびテレビン油からなる群から選択する ことができる。これらの溶媒の例はシクロヘキサノン、ジクロロエチレンおよび メチレンジクロリドである。吸収性材料はまた、被験体の汗中に存在する分析物 に対する特異的結合相手を有することもできる。1つの実施態様では、検出すべ き汗の非水性成分はコカインのような濫用薬物を含有する。 もう1つの実施態様では、本願発明のこの局面に従うパッチは被験体の皮膚と 流体で連絡して置かれたアレルギー物質を有することができる。このようなパッ チは、被験体がそのような特別のアレルゲンにアレルギー性であるかどうかを測 定するために使用することができる。この局面のパッチは被験体の皮膚と流体で 連絡しそして吸収性材料と被験体皮膚との間に設置された流体透過性の支持体層 を追加的に含むことができる。1つの実施態様では、この支持体層は、吸収性材 料と皮膚の間に速度制限構造を更に含むことができ、その際該構造は汗を該構造 を通過させることができるが、汗が被験体の皮膚を通過する不感発汗速度より遅 い速度で通過させる。速度制限構造はまた別個の材料層を含むこともできる。 本発明のこの局面におけるパッチは、吸収性材料とパッチ外側との間に設置さ れた気体透過性の外側保護層を追加的に含むことができる。1つの実施態様では 、この層は更に、パッチが被験体の皮膚上にあるとき外側保護層と被験体皮膚の 間にプーリング領域を境界付けることができ、上記吸収性材料は速度制限構造を 通してだけプーリング領域と流体で連絡している。 本願発明の更にもう1つの局面では、アレルゲンに対する被験哺乳動物の感受 性を測定するために使用できる該被験体の皮膚に装着する皮膚用パッチが開示さ れる。このようなパッチは: 被験体の皮膚から拡散する汗の非水性成分を収集するための、被験体の皮膚 と流体で連絡している吸収性材料;および パッチが被験体の皮膚に装着されているとき、被験体の皮膚と流体で連絡し ているパッチ近くに置かれたアレルゲン、 を含む。 好ましい実施態様では、パッチは吸収性材料とパッチ外側の間に設置された気 体透過性層を更に含み、そこで被験体の皮膚からにじみ出る水や他の流体は蒸気 相として気体透過性層からパッチ外側に逃げることができる。このパッチは更に 、被験体の皮膚と流体で連絡している支持体層を含み、該支持体層はパッチが被 験体の皮膚に装着されているとき吸収性材料と被験体皮膚との間に設置されてい る。パッチ真下の皮膚の毛細管の透過性を高めるための物質を、パッチが被験体 の皮膚に装着されているとき被験体の皮膚と流体で連絡させて、例えば支持体層 または吸収性材料内に置くことができる。 本願発明のこの局面の1つの実施態様では、吸収性材料は溶解し、その溶解し た材料および溶液が所望の身体成分の分析を妨げないような溶液になることがで きる。吸収性材料は、アレルゲンへの感受性を表わす所望の身体成分に特異的結 合相手を含有することもできる。このような特異的結合相手は、例えば、抗体ま たは抗原であることができる。本発明のこの局面は更に外側保護層を含むことが でき、そしてこの層は有利には、被験体の皮膚にパッチを装着するために、被験 体の皮膚に接触する外側保護層の面の外側保護層の外側周辺に適用される接着組 成物を含有する。この実施態様はまた、パッチが被験体の皮膚に装着されている とき吸収性材料と被験体皮膚の間の速度制限構造、並びにパッチが被験体の皮膚 上にあるとき外側保護層と被験体皮膚の間のプーリング領域を含むこともでき、 その際上記吸収性材料は速度制限構造を通してのみプーリング領域と流体で連絡 されている。 本願発明の更なる局面では、被験哺乳動物の汗に含まれる分析物の存在を定量 的に測定する方法が開示される。この方法は: a.哺乳動物の皮膚にパッチを配置し、その際パッチは哺乳動物の汗の非水 性成分を濃縮できる吸収性材料を含む; b.哺乳動物の汗を既知の速度で速度制限構造から吸収性材料に通過させ、 その際該構造はパッチが哺乳動物の皮膚に装着されているとき哺乳動物の皮膚と 吸収性材料との間に配置されており、該構造は既知の領域である; c.分析物用のアッセイによって分析物を検出できるような十分な試験期間 が経過した後にパッチを取り外し; d.上記構造を通過した汗の総量を測定するためにパッチを装着した時間を 記録し; e.パッチ中に含まれる分析物の量を測定し;そして f.哺乳動物の汗中の分析物の平均量を測定するために、段階(e)で測定 された分析物の量を段階(d)で測定された汗の量と関連づける、 段階を含む。 本発明のこの局面の速度制限構造は有利には、ポリカーボネート微小孔膜かま たはナイロン6/6製膜のどちらかであることができる。1つの実施態様では、吸 収性材料は紙であることもできる。この局面の吸収性材料は有利には、特定の分 析物の結合相手を吸収性材料に付着していることもできる。例えば、その結合相 手は抗体または抗原であることができる。 本願発明の更にもう1つの局面では、被験哺乳動物の汗に含まれている分析物 の代謝物を検出する方法が開示され、該方法は: a.分析物を哺乳動物の皮膚から哺乳動物の汗に入らせ; b.吸収性材料中の分析物を収集し; c.分析物を吸収性材料に集めた後、分析物を化学的に修飾し; d.分析物を検出する、 段階を含む。 好ましい実施態様では、この方法は、分析物を吸収性材料に集めた後に吸収性 材料から分析物を遊離させる段階を追加的に含むことができる。この実施態様で は、遊離段階は溶媒を用いて吸収性材料から分析物を溶出することを含むことが できる。遊離段階はまた、吸収性材料は溶媒で溶解されて溶解した材料および溶 液が分析物の検出を妨げないような溶液にすることを含むこともでき、その際吸 収性材料は可溶性材料である。もう1つの好ましい実施態様では、分析物を化学 的に修飾する段階はアルカリ性のpHを有する溶液に分析物を暴露することを含 む。この方法はまた、分析物を化学的に修飾する段階中に分析物を加熱すること を更に含むこともできる。更にもう1つの実施態様では、この段階は分析物を加 水分解し得る酵素と共に分析物をインキュベートすることを含むことができる。 上記の全ての実施態様で、コカインのような任意の多数の分析物を検出すること ができる。 本願発明のもう1つの局面は、被験哺乳動物が特別のアレルゲンに対してアレ ルギーであるかどうかを測定する方法である。この方法は: a.パッチを哺乳動物の皮膚表面に配置し、その際該パッチは、パッチが哺 乳動物の皮膚に装着されているとき哺乳動物の皮膚と流体で連絡している吸収性 材料を含み、そして該吸収性材料はアレルゲンを含有している; b.アレルゲンに対するアレルギー反応と関係がある哺乳動物身体成分の吸 収性材料への移動を誘発し;そして c.哺乳動物がアレルゲンに対してアレルギー応答を示すかどうかを測定す るために成分を検出する、 ことを含む。 本願発明のこの局面の1つの実施態様では、吸収性材料は、パッチ真下の皮膚 の毛細管の透過性を高める組成物を追加的に含む。 本願発明の更にもう1つの局面では、被験哺乳動物が特別のアレルゲンに対し てアレルギーであるかどうかを測定する方法が開示され、そして該方法は: a.哺乳動物の皮膚をアレルゲンに暴露し; b.アレルゲンに暴露された哺乳動物の皮膚領域近くの汗を哺乳動物から集 め;そして c.汗中の分析物の存在を検出する、その際該分析物はアレルゲンに対する アレルギー反応を示すものである、 段階からなっている。 1つの実施態様では、この方法は更に、毛細管の透過性を高める組成物を哺乳 動物の皮膚に適用することを含む。 本願発明のもう1つの局面は、被験哺乳動物の汗中の分析物の存在を測定する 方法を含み、該方法は: a.吸収性材料に被験体分析物を含有する汗を集め、その際吸収性材料は溶 媒で溶解されて溶液になることができる; b.溶媒を用いて分析物を含有する吸収性材料を溶解させ、その際該溶媒は 分析物の検出を妨げない;そして c.溶液中の分析物を検出する、 段階を含む。 1つの実施態様では、検出段階は、分析物の存在を検出するために分析物を化 学的に修飾しそして分析物の代謝物を検出することを追加的に含んでいる。好ま しい実施態様では、吸収性材料はタンパク質、ナイロン6/6、フェノール性、ポ リウレタン(TP)およびポリエステル(PBT)からなる群から選択された材 料である。この実施態様では、溶媒は好ましくは酸および塩基からなる群から選 択される。もう1つの実施態様では、吸収性材料はポリスチレンでありそして溶 媒は塩素化炭化水素、芳香族炭化水素、エステル、ケトン、高テルペン含量精油 およびテレビン油からなる群から選択される。例えば、溶媒はシクロヘキサノン 、ジクロロエチレンまたはメチレンジクロリドであることができる。 もう1つの局面では、本願発明は、被験哺乳動物中への分析物の逆拡散を最小 にし乍ら、被験哺乳動物の汗に含まれる分析物を収集しそして検出する方法を含 む。この方法において、分析物は好ましくは約7.2から10.0の範囲内のpKaを有 しておりそして複数のイオン化状態を有しており、その際分析物は少なくとも1 つの上記イオン化状態ではイオン化形態でそしてもう1つの上記イオン化状態で は非イオン化形態で存在している。この方法は: a.被験哺乳動物の皮膚外部表面に皮膚用パッチを置き、その際該パッチは 哺乳動物の汗を含有し得る吸収性材料を含む; b.汗を哺乳動物の皮膚から吸収性材料に入らせ、それによって、分析物が 哺乳動物の汗中に存在する場合、分析物をパッチに入らせ; c.イオン化形態のパッチ中の分析物の量対非イオン化形態のパッチ中の分 析物の量の比が1000より大きくなるように、パッチ中の分析物のイオン化状態を 制御し;そしてその後 d.パッチ中の分析物を検出する、 段階を含む。 上記方法の1つの実施態様では、制御段階は、被験体の皮膚外部表面のpHが 選択した範囲内に維持されるように、パッチ下の被験体の皮膚外部表面のpHを 制御することを含み、その際上記範囲はパッチからの分析物の逆拡散を少なくと も実質的に阻止するように計算されている。好ましくは、パッチ下の被験体の皮 膚外部表面のpHは約7.0未満に、そして更に好ましくは約5.0未満に維持する。 この実施態様では、制御段階は、被験体の皮膚外部表面と流体で接触している緩 衝液を提供することを含むことができ、その際該緩衝液は被験体の皮膚表面のp Hを選択した範囲内に維持するように設計されている。別の実施態様では、制御 段階はまた、パッチまたは被験哺乳動物の皮膚表面へ電気を送ることをも含むこ とができる。好ましくは、制御段階は、パッチ中の分析物のイオン化形態の量対 パッチ中の分析物の非イオン化形態の量の比を5000より大きくすることを含む。 本願発明のこの局面の他の実施態様も意図される。上記方法の別の1つの実施 態様では、水がパッチから逃げることができ、そしてそれによってパッチ中の分 析物を濃縮させる。もう1つの実施態様では、この方法はパッチ中に存在する分 析物の量を測定する段階を追加的に含むことができる。この方法の更にもう1つ の実施態様では、通過段階中に水がパッチから逃げないようにされている。 本願発明の更にもう1つの局面は、被験哺乳動物の汗中の分析物を検出するた めの該被験体の皮膚に装着する皮膚用パッチを含み、その際分析物は約7.2から1 0.0の範囲内のpKaを有しており、そして分析物がイオン化形態である少なくと も1つのイオン化状態および分析物が非イオン化形態である少なくとも1つのイ オン化状態を含む複数のイオン化状態を有していることができる。本願発明のこ の局面に従うパッチは: 皮膚を通過してパッチに入る汗を収集するための、被験体の皮膚外部表面と 流体で連絡している吸収性材料;および パッチ内のイオン化状態でのイオン化形態対非イオン化形態の分析物の比が 1000より大きくなるように、分析物のイオン化状態を制御する手段、 を含む。 1つの実施態様では、パッチ中のイオン化状態を制御する手段は、pHが選択 された範囲内に維持されるようにパッチの吸収性材料下の被験体の皮膚外部表面 のpHを制御する手段を含み、その際上記範囲は分析物をパッチ上で濃縮させ、 逆拡散させないように計算されている。この実施態様では、被験体の皮膚の外部 表面のpHを制御する手段は被験体の皮膚表面と流体で接触している緩衝液を含 む。或いは、イオン化状態を制御する手段は、パッチの吸収性材料下の被験体の 皮膚外部表面に電気を送る手段を含むことができる。このような電気を送る手段 は、例えば、イオン電気導入機を含むことができる。 本願発明のこの局面では、パッチは水がパッチから逃げることができ、パッチ 中の分析物を濃縮するように形状化することができる。或いは、パッチは水がパ ッチから逃げないように形状化することができる。 本願発明のもう1つの局面は、被験哺乳動物の汗中の分析物を検出するための 該被験体の皮膚に装着する皮膚用パッチからなり、その際該パッチは: 皮膚を通過してパッチに入る汗を収集するための、被験体の皮膚外部表面と 流体で連絡している吸収性材料;および 吸収性材料中の緩衝液、その際該緩衝液はpHを選択した範囲内に維持する ことができ、そしてこの範囲は分析物をパッチ内に濃縮させるように計算されて いる、 を含む。 更にもう1つの局面では、本願発明は被験哺乳動物の汗中の分析物を検出する ための該被験体の皮膚に装着する皮膚用パッチを含み、その際該パッチは: 皮膚を通過してパッチに入る汗を収集するための、被験体の皮膚外部表面と 流体で連絡している吸収性材料;および パッチまたはパッチに隣接する皮膚の外部表面に電気を送る電気供給源、 を含む。 本願発明の更にもう1つの局面は、被験哺乳動物中への分析物の逆拡散を最小 にし乍ら被験哺乳動物の間質流体中に含まれる分析物を収集しそして検出する方 法を含み、その際この方法は: a.哺乳動物の皮膚の外部表面上に皮膚用パッチを置き、その際該パッチは 哺乳動物の汗を含有することができる吸収性材料を含む; b.汗を被験哺乳動物の皮膚を通過して吸収性材料に入らせ、それによって 、分析物が被験哺乳動物の汗中に存在している場合、分析物をパッチに入らせ、 その際該パッチ中で得られる分析物の量対被験哺乳動物の間質流体中の分析物の 量の比は10より大きくなり;そしてその後 c.パッチ中の分析物を検出する、 段階を含む。 この方法の好ましい実施態様では、パッチ中で得られる分析物の量対被験哺乳 動物の間質流体中の分析物の量の比が100より大きくなる。もう1つの実施態様 では、通過段階中に水がパッチから逃げないようにされている。 本願発明のもう1つの局面は、被験哺乳動物の間質流体中の分析物を検出する ための該被験体の皮膚に装着する皮膚用パッチを含み、その際該パッチは: 皮膚を通過してパッチに入る汗を収集するための、被験体の皮膚外部表面と 流体で連絡している吸収性材料;および 10より大きい、パッチ中の分析物の量対被験体の間質流体中の分析物の量の 比を得る手段、 を含む。 この局面の好ましい実施態様では、上記手段はパッチ中の分析物の量対被験体 の間質流体中の分析物の量の比を100より大きくする手段を含む。1つの実施態 様では、上記手段は、pHが選択した範囲内に維持されるように、パッチの吸収 性材料下の被験体の皮膚外部表面のpHを制御する手段を含み、その際上記範囲 は分析物をパッチ上で濃縮させ且つ逆拡散させないように計算されている。被験 体の皮膚外部表面のpHを制御する上記手段は、例えば、被験体の皮膚表面と流 体で接触している緩衝液を含むことができる。もう1つの実施態様では、上記手 段はパッチの吸収性材料下の被験体の皮膚外部表面に電気を送る手段を含む。こ の実施態様では、電気を送る手段はイオン電気導入機を含むことができる。 本願発明のこの局面のもう1つの実施態様では、パッチは水がパッチから逃げ ることができ、パッチ中の分析物を濃縮するように形状化することができる。或 いは、パッチは水がパッチから逃げないように形状化することができる。 本願発明の更にもう1つの局面では、本発明は皮膚用パッチを使用して哺乳動 物の汗に含まれる分析物を収集する方法を含み、該方法は: a.哺乳動物の皮膚にパッチを置き、その際該パッチは哺乳動物の汗に含ま れる分析物を収集するための吸収物質を含む; b.皮膚用パッチ下の哺乳動物の皮膚を加熱し、その際哺乳動物の皮膚から 汗を流れ出させるのに十分な熱を発生させる; c.パッチの吸収性材料中の哺乳動物の汗に存在する分析物を収集し; d.哺乳動物の皮膚に最初に熱を適用した後分析物用のアッセイでパッチ中 の分析物を検出できるのに十分な期間が経過した後にパッチを取り外し;そして e.パッチ中の分析物の量の存在を検出する、 段階を含む。 この方法では、段階(b)は化学反応によって熱を発生させることを含むこと ができる。このような化学反応は、例えば、酸素の存在下で発熱的に反応する化 学組成物を採用しそしてこの化学組成物を酸素に暴露することによって生じさせ ることができる。段階(b)はまた、電気器具を用いて、例えば皮膚用パッチの 頂部に電気加熱パッドを置くことによって熱を発生させることを含むこともでき る。この方法の段階(b)に従う哺乳動物の皮膚の加熱では、哺乳動物の皮膚の 温度は約100°Fら150°Fの間、そして好ましくは約105°Fから115°Fの間に 上げなければならない。皮膚用パッチ下の哺乳動物の皮膚はまた、哺乳動物の体 内温度を上げることによって加熱することもできる。パッチは、1から2時間後 、そして一層好ましくは約1時間後にこの方法の段階(d)に従って取り外さな ければならない。しかし乍ら、パッチは1時間未満後に段階(d)に従って取り 外すこともできる。この方法の検出段階、段階(e)は、例えばパッチ中のコカ インの存在の検出を含むことができる。 本願発明のもう1つの局面は、被験哺乳動物の汗に含まれる分析物の検出器具 である。この器具には、まず第1に、パッチが含まれ、その際該パッチは更に: 1方の面に適用された接着剤を有する外側保護層、その際該接着剤は外側保 護層を被験哺乳動物の皮膚に固定するように適合させられている;および 被験体の汗に含まれる分析物を収集するための吸収性材料、その際該吸収性 材料は接着剤が適用されている外側保護層の面に固定され、該吸収性材料は、パ ッチが被験体の皮膚に装着されているとき、被験体の皮膚と流体で連絡している 、を含む。 この器具はまた、電気加熱器が被験体の皮膚表面に熱を発生できるようにパッ チの吸収性材料および/または外側保護層の上に置いた電気加熱器も有している 。この加熱器は105°Fを超える温度に達することができなければならない。1 つの実施態様では、電気加熱器は加熱パッドであることができる。或いは、電気 加熱器はパッチ中の電気伝導性加熱体であることができる。 本願発明の更にもう1つの局面は、被験哺乳動物の汗に含まれる分析物を検出 するための単回使用皮膚用パッチを含む。この局面では、パッチは、1)1方の 面に適用された接着剤を有する外側保護層、その際該接着剤は被験哺乳動物の皮 膚に外側保護層を固定するように適合させられている;2)被験体の汗に含まれ る分析物を収集するための吸収性材料、その際該吸収性材料は接着剤が適用され ている外側保護層の面に固定され、該吸収性材料はパッチが被験体の皮膚に装着 されているとき被験体の皮膚と流体で連絡している;および3)発熱化学反応を 受けそしてそれによって熱を発生する化学組成物、その際該組成物はパッチの外 側保護層または吸収性材料に固定されており、そして反応したとき組成物は105 °Fを超える温度に達することができる;を含む。このパッチでは、組成物は空 気に暴露されたとき発熱的に反応するものでなければならない。このような組成 物は、例えば、鉄、金属塩化物または金属硫酸塩、活性炭素および水を含むこと ができる。好ましくは、このパッチは空気流入に抵抗性の材料中に包装されてい る。更に好ましくは、このパッチに使用される組成物は更に、パッチの多孔性バ ッグ内に収容されている。化学組成物はまた好ましくは、パッチの吸収性材料の 端で境界付けられた外周の回りで上記パッチ中に存在している。 図面の簡単な説明 図1は、本発明の一実施態様による皮膚用パッチの斜視図である。 図1aは、図1の皮膚用パッチの線1a−1aに沿う断面図である。 図2は、本発明の第2の実施態様による皮膚用パッチの斜視図である。 図2aは、図2の皮膚用パッチの線2a−2aに沿う断面図である。 図3は、本発明の皮膚用パッチの第3の実施態様の斜視図である。 図3aは、図3のパッチの線3a−3aに沿う断面図である。 図4は、本発明のパッチ中の分析物の存在に対して反応する色変化を利用する場 合に使用される試薬パケットの一実施態様の斜視図である。 図5は、本発明の第4の実施態様の正面分解略図である。 図6は、本発明の別の実施態様による皮膚用パッチの断面図である。 図7は、本発明の他の実施態様による皮膚用パッチの平面図である。 図8は、本発明のもう一つの実施態様による皮膚用パッチの正面分解図である。 図9は、本発明の他の実施態様による皮膚用パッチの平面図である。 図10は、本発明のもう一つの実施態様による正面分解図である。 図11は、プーリング領域を含有する本願発明の皮膚用パッチの断面図である。 図12は、本願発明の皮膚用パッチの試験結果を示す図表である。この図表は、 コカインを摂取した被験体に装着したパッチでほぼ200時間の経過中に集めたコ カインの量を該被験体の尿中で検出されたBEの量と比較したものである。 図13は、32mgのコカインを静脈内に投与された被験体に皮膚用パッチを装着し た実験の結果を示すグラフである。グラフの横軸に示した各時間(コカイン投与 後の時間数を表わす)の終わりに、この時間中被験体が装着したパッチを取り外 しそして新しいパッチと取り替えた。これらパッチの各々で見い出されたコカイ ン量は横軸のパッチを装着した時間に対応する点上のグラフの縦軸に図表化され ている。 図14は、同じ被験体に係わる別の実験を示す図13と類似したグラフである。 この実験では、被験体は42mgのコカインを喫煙で投与された。 図15Aは、本願発明に従うエネルギー補助皮膚用パッチの実施態様の断面図で ある。 図15Bは、図15Aのパッチが被験体の皮膚に存在しているときのこのような パッチの上面図である。 図15Cは、図15Aに示した化学組成物およびバッグ層の断面図である。 図16は、被験体に60mgのリン酸コデインを投与しそしてその後皮膚用パッチを 被験体の各大腿部に装着した実験の結果を描いたグラフである。この実験では、 被験体の大腿部の1方には加熱パッドを装着したが他の大腿部は加熱しなかった 。これらのパッチは6時間の間1時間毎に取り替え、そして最後のパッチ対はコ デイン投与後24から25時間の1時間被験体の大腿部に装着した。 発明の詳細な説明 I.分析物の検出に用いる皮膚用パッチ A.非閉塞性皮膚用パッチ 図1には、被験者の皮膚(12)の表面に固定されている、本発明の一実施態様 による皮膚用パッチ(10)が示されている。本発明のパッチは獣医学的目的にも 、人にも用いられることは、この分野で通常の技術を有する熟練した当業者には 当然である。その上、このパッチは、より広い用途に、例えば農業又はその他の 液体中に検出されるべき化学種が存在するような環境に用いることができる。し かしながら、好ましい用途は汗(perspiration)中のあらかじめ選択された化学 種又は分析物の測定であって、以下に主としてこの用途について述べる。 試験パッチ(10)の外周内の皮膚(12)から出る水分は、先ず最初に、皮膚( 12)と通液しているガス透過性のフィルター又は層(16)の一次側の下にある濃 縮ゾーン(14)に蓄積する。 濃縮ゾーン(14)は、好ましくは液体透過性媒体 (20)のような吸収性材料を含む;それは綿ガーゼ、又はその他の一般に入手で きる液体透過性材料からなる。例えば、種々の公知の繊維ウェブ、例えばメリヤ ス生地、又は不織レーヨン又はセルロース繊維のいずれかの層が用いられる。フ ィルトレーションサイエンシズ#39は、本発明の濃縮ゾーンとして使用するため には特に好適な液体透過性媒体である。好ましい実施態様においては、前記吸収 性材料は、特に、対象とする分析物をパッチの吸収性材料に結合させるために、 抗体のような結合剤を含む。ここで用いるように、「吸収性材料」という用語は 、汗中に含まれる分析物を集めて保持することができる任意の液体透過性材 料を指すものである。好ましくは、そのような材料はまた、パッチ上のかかる分 析物を濃縮することもできる。 用語「液体透過性」は、ここでは皮膚から出る液体の液相を透過させ、またそ のような液体の蒸気相をも透過させる素材を表すために用いられる。液体透過性 のフィルター又は層は、それゆえ液相及び蒸気相どちらの水をも透過させる。「 水」は、ここでは、特にどちらかの特定相が指示されていない限り、水分の液相 及び蒸気相両方を指すために用いられる。 汗からの水分は媒体(20)の繊維間空間に蓄積する。液相を通して皮膚表面か ら容易に伝わる体熱の影響下で、汗の液相水成分は蒸発する傾向にある。このよ うな蒸発した水は、これにより、媒体(20)の皮膚(12)とは反対側に設けられ ているガス透過性フィルター又は層(16)を通過し、パッチ(10)から出ること ができる。 前に述べたように、パッチ(10)にはガス透過性フィルター(16)が配設され ている。用語「ガス透過性」とは、皮膚から出る液体の蒸気相を含む気体は通過 させるが、液相はパッチ内に実質上保留せしめる素材を表すために用いられる。 種々の適した市販ミクロフィルトレーションフィルターのどれでもこの目的に使 用できる;例えばゴア社(W.L.Gore&Associates、Inc)(エルクトン、マリー ランド)が製造するゴアテックス(Gore-Tex)0.45ミクロンPTFEフィル ター。 ガス透過性フィルター(16)の二次側に隣接して、排出ゾーン(18)がある。 前に述べたように、ガス透過性フィルター(16)は液相を保持するが、汗中の液 体成分の蒸気相の散逸を許す。こうして、主として気化した水からなる蒸気成分 はガス透過性フィルター(16)を通って連続的に逃げ、その二次側から、空気と 連絡している排出ゾーン(18)に入る。もう一つの実施態様(別個に図示してい ない)では、ガス透過性フィルター(16)の代わりに、液相を通過せしめる液体 透過性膜が用いられる。この実施態様では、液体あるいは気体と液体の混合物は パッチから逃げることができる。種々の液体透過性フィルターのどれでも市販さ れており、本発明のこの実施態様において使用する液体透過性フィルターを形成 することができる。好ましくは液体透過性フィルターはジェイムスリヴァー ペ ーパードレープから作られる。 好ましくは、柔軟なガス透過性外側層(22)が、フィルター(16)の二次側に 隣接して、排出ゾーン(18)に配置される。この層は摩耗などの物理的損傷から フィルター(16)を保護するのに役立ち、フィルター素材の外部からの化学的汚 染を防止するバリヤとしても役立つ。外側層(22)は、熟練した当業者には公知 の、種々の市販の蒸気透過性テープ及びフィルムのいずれかからなる。外側層( 22)はまた、以下に述べるように、テープ(26)とは別であっても、一体であっ てもよい。あるいは、摩耗又は外部からの汚染がパッチ(10)に悪影響をあたえ ないように見える場合、又は、ガス透過性層(16)がそれ自体で摩耗及び/又は 外部からの汚染に対して耐性を有しそれ故に外側層(22)を必要としていない場 合には、パッチの目的とする用途に応じて、外側層(22)を全部除去してもよい 。 図1に示されるパッチ(10)は、テープ(26)からなる周辺バンドによって皮 膚表面に固定される。好ましくは、テープ(26)はパッチ(10)の全外周にわた って広がっている。例えば、円形パッチに使用するためにはテープを環状リング 型で打ち抜き、或いは矩形パットに使用するためにはテープの中心に矩形片を切 り取り、矩形パッチの外側層(22)又はフィルター(16)を露出させる(それぞ れ図1及び図3を参照)。あるいは、外側層(22)及びテープ(26)を共に削除 し、層(16)及び(20)を、バンドによって又は接着剤を使用して、皮膚表面に 固定することができる。このような方法の一つは、層(16)及び(20)を腕又は 足を巻くバンド又はラップの下に置くことである。この場合は気体及び/又は液 体は層(16)及び(20)を通ってバンド中に逃げることができ、それらはバンド 中に集まるか、又はバンドから環境に消散する。 本発明のパッチ(10)と共に使用するように作られた種々様々の低アレルギー 性又はその他の適切なテープが当業者には公知である。異なる条件下、例えば日 中衣類の下に装着する時、睡眠中、長期間の著しい発汗時、又はシャワー使用中 などにおける皮膚への接着能力に基づいて、試験キットの目的用途による異なる テープ又は接着剤が所望される。最も望ましいテープは、汗がテープ下に溜まる のを阻止し、場合によっては接着性がすっかり悪くなるのを阻止するための多数 の孔を有するものである。ジョンソン&ジョンソン(Johnson&Johnson)から販 売されているデルミクリア(Dermiclear)のようなテープを用いるのが好ましい 。より好ましくは、そのテープは3M社(ミネソタ州セントポール)から入手で きる3M1625テガデルム(Tegaderm)傷包帯剤の層を含む。 パッチ(10)を皮膚(12)に固定するための種々様々の手段のうちいずれかが 用いられる。例えばテープ(26)を用いずに、ガーゼ層(20)に下部接着層を配 設して同じ機能をもたすことができる。このような接着膜の一つは、メンテク社 (Memtec)(ミネトンカ、ミネソタ)によって製造されるMN−100接着膜である 。この膜は液体透過性であり、したがってそれはガーゼ層(20)のように液体を 通過させるが、それが皮膚に粘着するように片面が接着面になっている。或いは 、外側保護層(22)がフィルター(16)及びガーゼ(20)の外側端を超えて外側 に放射状に広がる環状フランジ(23)を含むことができる(図2a参照)。した がってフランジ(23)の下面には適切な接着剤がついている。 ヒトの皮膚の表面温度は部位によって様々である。しかしながら、概して安静 時には約86°Fから90°Fまでであり、激しい運動条件下ではこれよりずっ と高い温度まで上昇することがある。これらの温度では、本発明の目的のために 重要な多数の化学種、例えばクレアチンキナーゼまたは高密度もしくは低密度の リポ蛋白質、は十分低い蒸気圧を有し、そのため濃縮機能の効率を考えるとき揮 発が重要な因子ではなくなる。同時に、実質的水成分は十分に高い蒸気圧をもち 、気化しやすく、それによって揮発しにくい成分を濃縮する。しかしながら二、 三の用途では、ヒトの皮膚の安静時体温又は本発明のパッチが用いられる他の表 面の温度においてさえ、重要な化学種は十分に高い蒸気圧をもち、重要な分析物 の、ガス透過性フィルター(16)を通過する蒸気相の散逸が試験パッチの効率を 不都合に損なう。これらの分析物のためには、改良されたパッチを使用しなけれ ばならない。 B.揮発性の分析物の検出のための皮膚用パッチ 図2及び図2aには、普通の使用条件下で蒸気としてガス透過性フィルター (16)を通過して逃げる傾向をもつ分析物の検出に使用するための本発明による 改良パッチ(11)が示されている。この試験パッチ(11)は、該パッチ(11)が 固定されている皮膚(12)を内側の境界とする濃縮ゾーン(14)を含んでなる。 濃縮ゾーン(14)の外側の境界は濃縮ゾーン(14)と排出ゾーン(18)とを分離 するガス透過性フィルター又は層(16)によって決まる。揮発性分析物分子と結 合し、その散逸を阻止するための結合層(30)が濃縮ゾーン(14)に配設され、 それはガス透過性フィルター(16)に隣接して配置される。結合層(30)は、多 孔性層(28)によってガーゼ層(20)から分離される。多孔性層(28)は、結合 層(30)を保持し、しかも液体を通過させる種々のフィルムのいづれかによって 形成される。 図2aに示される実施態様において、汗はガーゼ(20)の繊維間空間に溜まり 、多孔性層(28)を通って結合層(30)に入る。その層では、化学的に活性な、 又は生化学的活性な結合材料が揮発性分析物と選択的に結合するように働き、そ のためそれらが蒸気としてガス透過性フィルター(16)を通って逃げるのを阻止 する。図1に示した実施態様と関連して述べたように、ガス透過性フィルター( 16)の代わりに液体透過性層を用いることもできる。この場合は試験パッチの外 側に液体が存在することは不都合ではない。 結合層(30)は、測定すべき揮発性分析物の性質に応じて、種々の結合剤のい ずれかを含む。例えば結合剤は分析物に化学的に結合するか、測定すべき分析物 を吸着する。よって、集められた分析物がエタノールの場合は、結合層は活性炭 を含むのが有利である。その上、結合層は測定すべき分析物の特異的結合相手、 例えばポリクローナル又はモノクローナル抗体、又は汗中の測定しようとする特 異的抗体に合う抗原を含むことができる。 パッチ(11)は、更に、被験者の皮膚にパッチを固定するためのテープ(26) その他の手段を備える;これは図1に示される実施態様と関連して詳述した通り である。しかしながら、パッチ(11)は、下にある層の周辺を超えて広がり、環 状フランジ(23)を形成し、その下面には接着剤がついている単一の外側層(22 )をもつものとして描かれている。図1の実施態様に関して述べたように、外側 保護層(22)は水蒸気の散逸を許すが、外部からの化学的汚染からフィルター素 材 を守る。上でも述べたように、ガス透過性層(16)は、場合によっては外側層( 22)としても機能しうる。 C.マイクロビーズ層を有する皮膚用パッチ 図3及び3aには、本発明の試験パッチの又別の実施態様が示されている。こ こでは内側多孔性層(28)と外側多孔性層(30)がマイクロビーズ層(32)を含 む空間を規定する。このようなマイクロビーズ層(32)のマイクロビーズには、 望ましくは、抗体その他の対象とする分析物を結合させる手段といったような捕 獲剤が付いていてもよい。内側層(28)及び外側層(30)は同じ材料であって、 液体はそのパッチを通って非制限的に流れることができ、間にマイクロビーズを 閉じ込めるのに適した材料からなるのが好適である。多孔性層(28)及び(30) のために適した材料の一つは、Ultipor(ナイロン6)という名前で知られ、ポ ール社(Pall Corporation)(Glen Cove,ニューヨーク)で製造されている液 体透過性多孔性フィルムである。また、これに適したナイロン製濾過膜のその他 のメーカーとしては、ミクロンセパレーションズ社(ウェストボロー、マサチュ セッツ)及びクノ社(Cuno)(メリダン、コネティカット)が挙げられる。多孔 性層(28)(30)はナイロン、ナイロン以外の素材、例えばポリカーボネート、 変性ポリ塩化ビニル及びポリスルホンなどからなることもある。 全実施態様におけるガーゼ、内側及び外側多孔性層及び接着テープは、一般的 型(dies)によって、定寸に切られる。ガーゼ(20)及び内側多孔性層(28)は 、接着面そのものに使用されるような一般的接着剤で接着リング(26)に固定さ れる。或いは、それらを加熱するか又は超音波処理によって結合させてもよい。 それから正当な量のマイクロビーズを内側多孔性層のてっぺんに置き、その後外 側多孔性層表面を同様な方法で付着する。典型的には、1インチ(2.54cm)直径 のパッチには、約0.05g〜1gのマイクロビーズを使用し、より好ましくは 約0.1〜0.4gを使用する。内側及び外側多孔性表面は、熟練した当業者に は明らかなように、仕切る(stake)か又は或るパターンでスポット溶接し、マ イクロビーズが一箇所に集まるのを防ぐ。 遊離接着面は、人の指で掴むための適当なスペースをもった剥離紙(図示され ていない)で最適に覆われる。パッチは、一般的バンドエイド包装に用いられる のに類似の紙又はプラスチック袋に包まれる。組立ユニットは最後に滅菌又は低 温殺菌されてから販売される。別法として、包装は蒸気バリヤ、例えば金属箔又 はマイラー(商標)などからなり、酸素又は水分吸収手段、例えば、公知の種々 の乾燥剤、例えば熟練した当業者には明らかなシリカゲル、塩化カルシウム、炭 酸カルシウム、五酸化リンなどを含むことさえできる。 マイクロビーズ層(32)の全厚さはかなり多様である。しかしながら、色の変 化を分析物の検出に利用する場合であって、そのような色の変化がパッチを適当 な試薬浴に浸すことによって引き起こされるような場合は、層(32)は約3mm以 下の厚さが好ましい、なぜならばそれより厚い層の固定された部位におこる色の 変化は認められそうもないからである。より好ましくはマイクロビーズ層は約1 mmと約2mmの厚さの間である。そのような色の変化による分析を行わない場 合は、代わりにマイクロビーズ層(32)を破いて開け、ばらのマイクロビーズを 放出させ、これを、例えばキュベット中などで、一般的手段を用いてマイクロビ ーズに結合した分析物の存在を検出するための化学的分析を行うのに用いること ができる。 マイクロビーズ層(32)のビーズの直径は、内側多孔性層(28)及び外側多孔 性層(30)の孔の直径より少なくとも約1桁大きいものが最適である。例えば、 マイクロビーズ層(32)に含まれるビーズは、約5〜50μmの範囲内の直径を 有し、好適には約5〜10μmの範囲内である。直径10μmのビーズがマイク ロビーズ層(32)に用いられる場合には、例えば、内側多孔性層(28)及び外側 多孔性層(30)の孔サイズの中央値(メジアン)が約1μmであるのが最適であ る。 マイクロビーズ層(32)はポリスチレン、ラテックス及びガラスを含めた種々 の公知の材料のいずれかからなる。本出願のために適した約0.05〜100μ mの大きさのビーズはポリサイエンシズ社(Polyscience)(ウォリントン、ペ ンシルバニア)から提供される。 マイクロビーズ層(32)は測定すべき分析物の固定した特異的結合相手の支持 体として役立つ。こうして、液体中の分析すべき特異的成分に対して高い化学的 親和性をもつ分子がマイクロビーズ層(32)のマイクロビーズに固定される。 D.非透過性外側層を有する皮膚用パッチ 図5を参照すると、顕著な発汗がない条件で、例えば活動的でなく感情的でな いときの発汗において使用するのに特に適した、本発明の別の実施態様が開示さ れている。この場合、試験パッチには非透過性外側層(42)が配設される。液体 の皮膚への逆拡散を最小にするために、吸収層(44)が備え付けられ、皮膚表面 から出て、測定すべき少なくとも一つの分析物のための特異的結合相手を結合し た支持物体(46)を通過する水分を引き込むためのリザーバーとして働く。層( 44)は、前に述べたように、皮膚の近くで使用するのに適した、例えば乾燥剤の ような、水分と結合し又は水分を集める化学的手段を含んでもよい。パッチには さらに、支持物体(46)と皮膚表面とを分離する最下層となる多孔性層(48)が 配設され、そのパッチには前に述べたように、皮膚に付着するための任意の手段 が付与される。 E.パッチ中の汗の横の拡散を最小にした皮膚用パッチ 図6は、本発明による改良パッチ(13)を示す。ここでは皮膚(12)と結合層 (30)との間にあるすべての層は削除されている。結合層(すなわち測定すべき 分析物に対する特異的結合相手をもつ層)を直接皮膚に接して置くことによって 、結合層(30)を通して起こる汗の横への拡散は最小になる。結合層(30)が皮 膚(12)に接近するので、汗腺の各管の出口は結合層(30)の比較的小さい面積 と接触し、液体で連絡することができる。熟練した当業者には明らかな種々の理 由から、結合層(30)の頂部に微孔性膜、より好ましくは液体透過性膜(50)を 取り付けるのが望ましい。 結合層(30)及び液体透過性膜(50)の蒸発能力は、汗腺管の直接的領域から 離れて外側へ汗が拡散するのを最小に抑えるために、個々の汗腺管の排出能に対 して十分であるのが好ましい。この実施態様は、汗腺からの排出が限られている 場合には、不感性の及び/又は非運動性の汗の化学的組成をモニターする特別な 用途を有する。以下に詳述する拡大効果により、本実施態様は低濃度の分析物を モニターするためにも特に適している。 最大蒸発能力をもつ物質を使用して皮膚上の湿気又は水分を抑制する性質を制 限することによって、この実施態様は汗腺の排出量を最大にし、それによってパ ッチ中の汗の透過速度を高めることができる。ネイデル(Nadel)及びストルウ ィック(Stolwijk)(J.Applied Physiology,35(5):689−694頁)(1973)は 、湿った皮膚と乾燥皮膚との間では体全体の発汗速度が40%も異なることを見出 し、汗腺の活性が皮膚上にある水分によって抑制されることを開示した。ミッチ ェル(Mitchell)及びハミルトン(Hamilton)(Biological Chemistry,178:3 45−361頁)(1948)は、皮膚表面が水の膜で覆われているときはいつも、不感 発汗時の水分及び溶質の喪失が停止すると考えられることを見出した。ブレブナ ー(Brebner)及びカースレイク(Kerslake)(J.Physiology,175:295−302頁 )(1964)は、この現象の理由として、皮膚と接触している水分が皮膚の表皮細 胞を膨潤させ、それによって汗腺管を遮断すると予想した。 本発明により、比較的低濃度の分析物の存在によっても陽性反応を得ることが できることは、次のような事実を考慮するとき特に好都合である:すなわち活発 な運動中は、直径1/4インチ(0.635cm)の面積の皮膚は、1時間あた り約35μlの汗を出すが、運動をしていない時には同様な面積の皮膚は1時間 につきたった約3.2μlの汗を出すに過ぎない。本実施態様は、使用者が運動 する必要がなく、安静時又は通常の活動レベルで等しい、又は普通はより長い時 間そのパッチを装着するだけでよいから、なおさら便利である。 こうして、本発明を不感及び/又は非運動性発汗及び/又は汗中に含まれるご く少量の分析物の測定と組み合わせて用いると、結合層全体の汗の均一な拡散は 好適に最小になる。本発明による結合層(30)全体における汗の外側拡散を最小 にすると、各汗腺管のところに汗がより濃く集まり、それによって測定すべきよ り多い量の選択された分析物がその領域に供給される。 F.複数の試験ゾーンを有する皮膚用パッチ 図7に、本発明によるパッチの改良結合層(52)を示す。ここでは2つ以上の 区別されたゾーンが結合層(52)に配設される。基準ゾーン又はいくつかの個別 の試験ゾーンの使用が、図6と関連して述べられた単一層をもつパッチにも、図 1−3a及び5に関連して述べられた実施態様にも考えられる。マルチゾーン結 合層(52)は、特殊な結合化学反応が用いられる図6−10と関連してこれから論 ずる実施態様にも用いられる。 一つあるいはそれ以上のゾーン、例えば測定ゾーン(60)(図7)を用いて、 これまでに詳述したように汗の中の問題の分析物を試験する。一つあるいはそれ 以上の残りのゾーン、例えば基準ゾーン(61)は基準インジケータとして用いら れる。 基準ゾーン(61)は、試験パッチの所望用途に応じて、種々の機能を果たす。 例えば、基準ゾーン(61)は前記のように色変化の化学を備え、パッチが十分に 長時間装着され、選択された分析物の有効試験をするために十分な量のサンプル がパッチに移行したことを示す印を装着者に提供する。この目的のために、基準 ゾーン(61)には、あらかじめ選択された基準物質、例えばIgG,アルブミン 又は確実に存在するその他の汗成分に対する親和性の化学が用意される。選択さ れた基準物質は、このシステムを通過する汗の量を合理的正確に測定できるもの であることが好ましい。 このような基準ゾーン(61)の使用を容易にするためには、先ず最初に、測定 すべき分析物に対する基準物質、例えばアルブミンなどの大まかな濃度比を測定 し、測定すべき分析物の溶出が検出下限を超えたときに初めて基準物質の存在の 目に見える印を与える色変化の化学をパッチに備える。 例えばアルブミンなどの基準物質は、分析物より著しく多量に存在するのが普 通である。そこで、十分なサンプル量が通過したことを客観的に示すためには、 基準物質に対するパッチの“感度”は分析物に対するそれよりも低いことが好ま しい。これは、分析物の特異的結合相手よりも基準物質の特異的結合相手の量を 比例的少量用いるか(アッセイ時に別に希釈する)、又は単に、より少量含まれ ている基準物質を用いることによって達成される。適した基準物質の選択及び濃 度測定は熟練した当業者による簡単な実験によって容易に行われる。 G.不正操作を防止するため複数の試験ゾーンを有する皮膚用パッチの使用 あるいは、また特に健康を害する薬物(濫用薬物)及びそれらの代謝物質の分 析試験において有用なものとして、皮膚用パッチが、分析が所望される患者、仮 釈放者、又はその他の被験者によって実際に装着されたことを示す指標を基準ゾ ーン(61)(図7)に備えることができる。被験者が陰性の結果を望んでいる場 合の試験には一つの固有の制限がある。それは、その被験者が装着後簡単にパッ チを剥がし、再試験の直前にそれを再び装着する可能性があることである。この 可能性により、装着者は誤りの陰性結果を確実に手に入れることになる。 しかしながら、汗中の公知の成分を検出するために基準ゾーン(61)を設ける ことによって、試験結果は、そのパッチが試験期間中装着されていなかったこと を明らかにする。基準ゾーン(61)はこうして、試験パッチ適用期間を不正に変 えたり、剥がしたりすることによる誤った陰性の評価を阻止する方法を提供する 。 汗中の公知の成分を検出する基準ゾーン(61)は、パッチのなかの試薬又はそ の他の成分の分解による、誤った陰性の試験結果を確実に発見するための陽性対 照ゾーンとして配設されてもよい。 非濫用薬物のスクリーニングにおいては、基準ゾーン(61)内に生じる指標は 、予め決められた量の基準分析物が相互作用領域を通過したときに起きる、又は 装着者にとって明らかになる化学的又は抗原−抗体発色反応による目に見える色 変化であることが好ましい。 必要に応じて、基準ゾーン(61)は誤った陽性結果を発見することができる陰 性対照ゾーンとして設けられることもある。陰性対照ゾーンには、ヒトの汗中に はないことが知られている分析物の固定した特異的結合相手を供することが好ま しい。その分析物の特異的結合相手はヒト汗中に存在する成分と交差反応しない ことがわかっていなければならない。適切な分析物の例はT4バクテリオファー ジコート蛋白質である。 本発明のもう一つの実施態様においては(図示されていない)、1つの試験パ ッチに2つ以上の分析物測定ゾーン(60)が設けられる。複数試験ゾーンを用い ると、非常に種々様々の分析物のどれか1つを、又は複数を試験することが望ま れる濫用薬物スクリーニングのような用途に特に役立つ。例えば単一の試験パッ チを用いて、複数の濫用薬物のどれかを、例えばTHC、フェンシクリジン、モ ルフィン及びメサドンなどをスクリーニングすることができる。スクリーニング したいずれかの薬物の陽性結果は、仮釈放者の違反など、違法行為の十分な証拠 となり、或いはより定量的追跡研究の必要性を知らせるために用いられる。最初 のスクリーニング道具として用いるとき、本発明は非侵襲的で、従来の定量分析 よりずっと安いという利点をもつ。これらの理由で、ここに開示されるスクリー ニング試験パッチは、モニターすることが望まれる多くの人々、例えば仮釈放者 、被収容者、兵隊などに特に適している。 分析物測定ゾーン(60)及び分析物基準ゾーン(61)は、図7に示されるよう にパッチ上で物理的に分離され、例えば同心円に、又は切り離されたゾーンにな るか、又は2又は3種類のみの分析物の場合には、全体的に散在する。後者の場 合、異なる測定の陽性結果は異なる発色によって示される。 II.皮膚用パッチの配置 本発明のパッチは種々の体液のうちの任意のものに含有される分析物を収集す るために利用できるが、収集するのに望ましい液体は汗であり、それは確実に供 給され、分析物濃度は低いとはいえ血液に似ているからである。唾液中でみられ る成分も本発明のパッチで収集可能であるが、唾液はしばしば例えば食品の如き 身体から出ない分子で汚染されている。したがって、好適な態様では、本発明の パッチは被験者の皮膚表面上に置かれる。 A.汗腺および発汗の特徴 汗腺は2種類のどちらかに分類される。エクリン型汗腺は、主として、蒸発に よる熱損失との関連によって体温を調節するように機能する。運動と関連して汗 を作るのはエクリン型汗腺であり、したがってそれは、本発明のパッチの多くの 用途にとって問題となる汗の源である。アポクリン型汗腺はより大きい分泌要素 であり、体の比較的孤立した領域、例えば腋窩、恥骨及び乳房領域のみに局在す る。 サトウ(Sato)及びフサコ(Fusako)(American J.Physiology,245(2),20 3−208)(1983)は、汗腺管の直径は約40μmと推定している。ショウペイン (Scheupoein)及びブランク(Blank)(Physiological Review,51(4):702−7 47)(1971)によると、皮膚表面の汗腺の平均密度は約250/cm2である。 そこで皮膚の汗腺管の総表面積は本発明のパッチの総表面積の1/318である 。例えば公知のELISA法を用いて低濃度の分析物を測定する場合、本発明の 試験パッチ上の目に見える結果として、特異的管からの採取物と関連した結合又 は吸収性層の多数の小さい色変化が出現する。固定結合相手と接触する前に汗の 著しい外部拡散が起こり得る場合は、色の変化はあまりに拡散し過ぎて、肉眼で は見つけられないことがよくある。 発汗の病因学は比較的複雑であるとはいえ、それは精神的訓練及び感情的スト レスのような、体温コントロールに対する非活動性(sedentary)体反応として の熱的ストレスのような精神状態によっても、体温コントロールに対する活動性 体反応としての運動ストレスによってもおきることは公知である。 上記の区別の他に、発汗は不感でも有感でもあり得る。不感発汗は皮膚及び表 皮層を通って水分が拡散することによって生ずる。その目的は、熱的調節には全 く関係なく、皮膚と表面との間の機械的相互作用を改善するというようなことに 役立って制御しやすいように見える。その他に、汗腺の場所的分布及び種々の種 類の発汗の流速に関しても複雑な問題がある。手のひら及び足底の特殊な領域は 、非常に遅い速度であるとはいえ絶えず汗を出している。不感発汗の速度は、心 臓に対する問題の特定領域の位置に依存する。例えば手足の1本を心臓より高く 上げると、その手足の不感発汗速度は低下する。 安静時の成人において皮膚温度が約31℃の場合、腕、足及び胴の皮膚からの 不感発汗は約6〜10g/m2/時間で、手のひら、足底及び顔の皮膚からは約 100g/m2/時間である。後者3領域を合わせると、不感発汗による体から の総 水分損失量の約42%になる。このような不感発汗は先ず最初に足の背面に始ま り、温度が上がるにつれて体のより高い場所に広がる。報告された1研究による と、体表面積が1.75m2の人では、不感発汗による平均水分喪失は、周囲温 度22℃、27℃及び30℃において、1日にそれぞれ381ml、526ml 、695mlの範囲である。 皮膚の特定の表面要素と関係しているようには見えない不感発汗とは異なり、 有感発汗はエクリン腺と関係がある。活発に分泌するエクリン腺の数は個人間で 異なり、観察した体部分及び生じた発汗反応の種類に依存する。最大汗腺密度は 、前腕の200個/cm2から、手のひら及び足底の隆起部の400個/cm2以 上までの範囲である。 有感発汗の出現は、皮膚温度が約94°F(34.4℃)を超えるか、又は直 腸温度が通常の肛門温度より約0.2°F(0.1℃)高くなったときに始まる 。汗量の最大喪失速度は平均的な人で2リットル/時間にもなり、短期間では4 リットル/時間にもなる。有感発汗は下肢の遠位部分に始まり、環境温度が高く なるにつれて、上方へ進む。こうして足底は胸よりずっと前に発汗し始める。有 感発汗反応のパターンも、熱的ストレスが増加するにつれて、体の一部分から他 の部分へ移動する。軽度の熱的ストレス下では、発汗は主として下肢におこる。 熱的ストレスが増加するにつれて、発汗は胴に広がる。胴は表面積が広いから、 主たる水分損失面となる。場合によっては胴に極めて高い発汗速度が見られ、一 方下肢の発汗速度は実際に減少することもある。額は極めて高い発汗速度を示す が、熱的ストレスに反応して発汗する最後の領域の一つである。 B.皮膚用パッチの配置 本発明のパッチは、体のどの実際的部位にでも装着できるが、このパッチの好 的部位としては、足の裏の皮膚及び胸部及び背部及び二頭筋領域が含まれる。パ ッチはこれらの領域に秘密に装着することができ、これらの領域は過度の毛髪で 覆われていないから、パッチは一般的接着テープで固定され得る。 パッチは種々の要因によって体の異なる部分に適用するのが好適である。発生 する汗の量は、体の部分ならびに収集中及び収集直前の肉体的活動両方の関数で あることは公知である。これは、体の異なる部分では汗腺の密度が異なること、 並びにこれらの汗腺がある調節的機能をもっていることによる。 本発明のパッチの他の望ましい配置部位は分析物を検出しようとする条件に依 存する。上記のパラメーターおよび他の公知の要素を用いると、熟練した当業者 であればパッチを配置しようとする被験者の体における望ましい部位の選択法が わかる。 III.皮膚用パッチで検出される化学種 血液中に検出される非常に種々様々の化学種は汗中にも存在する。ただし普通 はずっと低い濃度である。汗の組成に関する初期研究は、ナトリウム、塩化物、 カルシウム及びカリウムを含む電解質に集中した。著しい個人差が見出だされ、 電解質組成も、発汗が熱的原因によって剌激されたか、又は精神的、又はその他 の病因によって剌激されたかどうかによって異なることが明らかにされた。 その他の研究において、汗中のその他の多数の成分が、電解質も、より複雑な 生物学的分子も含めて確認された。汗中に確認されたいくつかの例証的化学種を 表1に示す; 表1に記載されているどれもが親和性化学反応に利用することができ、本発明 による試験パッチの適切な対象となり得る。表1に記載されている成分の大部分 が非揮発性であるから、それらは図1aに説明されるパッチ(10)の濃縮ゾーン (14)に、又は図6の結合層(30)に捕捉される。しかしながらいくつかの成分 −最も注目すべきはエタノールである−は、体熱の影響下で蒸発し、そのため試 験パッチを通過して蒸気相に逃げることができる。測定すべき分析物がエタノー ル或いはその他の揮発性成分である場合には、本発明のパッチは図2に示した実 施態様に関連して述べたように、分析物に対する特異的結合相手を含むよう変更 され得る。 好適な一つの実施態様において、汗中の測定すべき分析物は、心筋梗塞及びそ の他の心臓疲労の際に心筋から出る酵素、クレアチンキナーゼMB(CK−MB )である。CK−MBに対して生ずるモノクローナル抗体は、種々の一般的方法 のいずれかによって、例えばファルマシア製品研究報告書(ファルマシア社、ピ スカタウェイ、ニュージャーシー)に記載された臭化シアン法などによって、マ イクロビーズに固定される。 CK−MBとの複合体を作る目的で使用される抗体を、当業者に公知の種々の 支持体のどれかに固定する。例えば、米国特許第3,645,852号に記載の方法を用 いて、抗CK−MB抗体を多糖類のポリマーに結合させてもよい。あるいは、抗 体をろ紙又はポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレン又はその他の適した 材料から所望のように作られたプラスチックビーズからなる支持体に結合させて もよい。その支持体は、図3aに示されるように、簡便にマイクロビーズ層(32 )を形成することができる多数のマイクロビーズの形をとることが最適である。 マイクロビーズ支持体層の他の例として、特異的結合相手を図3aの内側多孔 性層(20)または(28)に、図1aのフィルター(16)の下側に、あるいは皮膚 用パッチの態様のいずれかで使用される適した吸収性材料に直接固定することが できる。この方法ではマイクロビーズ層(32)の必要性は全く除かれる。抗体蛋 白質を結合させるために特別に設計された液体透過膜は市販されており、例えば クノ社(Cuno)からのゼタポール(Zetapor)及びコスタ・メサ、カリフォルニ ア にあるICNからのプロトランス(Protrans)が入手できる。 本発明に有用なモノクローナル抗体は、当業者には公知のプロセス、例えばネ イチャー(Nature)256:495−497頁(1975)に報告されたミルステイン(Milst ein)及びケーラー(Kohler)が述べた方法によって製造、分離することができ る。特にジャクソン(Jackson)は、抗CK−MM(骨格筋の状態を示すインジ ケータ)及び抗CK−MB抗体の作製法を、Clin.Chem.30/7:1157−1162頁( 1984)において述べている。 あるいは、ビーズ支持体に化学的に結合したCK−MM酵素を組み込んでいる 市販の診断用キットの成分を利用することができる。イソミューン−CK(Isom ne-CK)診断用キットとしてナットレー、ニュージャージーのロッシュ社から販 売されているキットが、市販されている好適なキットの一候補である。このキッ トは、スチレンビーズに共有結合した、ヒトCK−MMに対するヤギ抗血清及び ロバ抗ヤギ体を含む。混合物はヒトCK−MMに特異的親和性を有する固定され た結合を生み出す。しかしながら、より直接的な、より安価な、方法は、当業者 には今や公知の方法に従い、抗CK−MMモノクローナル抗体をマイクロビーズ 支持体に直接固定することである。 IV.分析物の検出 A.分析物を検出するための色変化化学反応の利用 本発明のパッチ上に集められた分析物を検出するためには当業者に公知の多数 の方法のいずれを使用することもできる。そのような方法の一つは、パッチ上の 分析物の存在を見えるようにする色変化化学反応の利用を含む。この態様では、 適切な期間試験パッチを装着した後、装着者がそれを取り外し(非薬物スクリー ン試験の場合)、それを現像して試験結果の目に見える証拠を生じさせる。この ような試験パッチは、例えば図4に示されている免疫アッセイのための公知の発 現剤試薬を含むパケット(34)のような発現剤パケットとともに販売することが できる。試薬パケット(34)は、取り外しができるように固定された頂上部(38 )をもつ容器(36)からなる。試薬パケットの頂上部(38)のフラップ(40)は 、 中に含まれる試薬を出すのに、頂上部(38)を掴み、容器(36)から剥がしやす くしている。例えば、クーマシーブリリアントブルー又はアミドブラック10bの ような蛋白質電気泳動用色素を、試薬パケットに含まれる精製した分析物に結合 させることができる。試験パッチをパケット(34)に浸すとき、汗中の分析物と 結合しない試験パッチ上の抗体はいずれも、パケット(34)中の染色された精製 分析物によって占領される。そこで、パッチに吸収される染料の量と、パッチを 通過した酵素量との間には負の相関関係があることになる。この実施態様では、 使用者はパッチをパケット(34)の液内に置き、或る時間、例えば30秒あるいは それ以上待ち、そのパッチを水道水ですすぎ、生成したパッチの色から酵素の存 在を判断する。この判断用に、色比較チャート及び結合抗体をもたないパッチ上 の対照ゾーンが用意されている。 別法として、使用者は口の開いた容器、例えば小ビン又はバイアル、又は試薬 パケット(34)とデザインが似ている空の容器に試験パッチを架け、その際パッ チの接着端を容器のへりに固定し、それからパケット(34)の内容物を試験パッ チの頂部に注ぐ。重力がパケット(34)内容物の試験パッチ通過を助け、染色/ 結合反応の効率を最大にし、色変化の可視化を容易にする。 パケット内容物がひとたびパッチを通過したならば、パッチではなくパケット の内容物を見るだけで、分析物濃度がを使用者が判断できるように、そのシステ ムを容易にデザインすることができるが、この方法は、パケット内容物が、特異 的酵素基質に反応する酵素結合物を含む従来のELISA試験法に似ている。パ ケット内容物が試験パッチを通過した後、酵素基質をパケット内容物に加える。 汗が問題の分子を含む場合、それらはパッチ上の特異的固定結合相手に結合す る。もしこれが起きれば、パケット中の酵素結合物は自由に試験パッチを通過し 、酵素基質を酵素的に改質し、パケットの溶液は、コントロールされた色変化を おこす。汗が問題の所望分子を含む場合、酵素結合物がパッチを通過するときに 結合し、基質溶液の色変化をおこすことはできない。熟練した当業者は、その他 の免疫アッセイスキームを、本発明に容易に使用できる。 問題の分析物の存在を可視化するための種々の公知の免疫アッセイスキームは 当業者に公知であり、ここに詳述する必要はない。しかしながら、最適な免疫ア ッセイスキームは概して簡単で最も少ないステップを必要とするものである。多 くのタイプのアッセイにおいて、装着者にとっては、色変化などの速やかな結果 が得られ、できるだけ少ないステップで陽性又は陰性結果が証明されることが望 ましい。他方、濫用薬物スクリーニングは試験者の代わりに臨床スタッフによっ て評価されることが多いと考えられ、「使用者に歓迎される」製品にあまりこだ わることはない。 例えばCK−MMおよびCK−MB酵素両方の存在を確認するためにデザイン された本発明のパッチにおいて、これら酵素の各々のための固定された特異的結 合相手は、試験パッチの個別の領域に分離される。このようにして、もし酵素免 疫測定系を利用する場合、共通の酵素及び共通の基質を用いることができる。或 いは、異なる色素を用いて、異なる分析物の存在を表現する。 B.パッチ上に収集された分析物の代謝産物の検出 パッチ中に含有される分析物の検出において遭遇する一つの問題は、特にその ような分析物が濫用薬物である時には、薬物試験を行うための多くの従来のシス テムはパッチ上に収集された分析物を試験するのではなくむしろそのような分析 物の代謝産物を試験するということである。その理由は、分析物自体がある種の 体液中に出現しないからである。例えば、コカインは汗中には存在するが尿中に は存在しない。したがって、被験者によるコカイン使用を検出するためには、尿 をコカイン分子自体の存在に関して試験するのでなく、むしろヒトにおけるコカ インの主な尿代謝産物であるベンゾイルエクゴニン(BE)の存在に関して試験す る。最近では、濫用薬物の診断用の主要方法は尿分析によるものである。したが って、多くの従来の診断システムは尿中の薬物分析物(またはそれらの代謝産物 )をスクリーニングするようにデザインされている。例えば、多くの会社は尿中 のコカイン代謝産物を定量分析するための非常に複雑化した自動システムを開発 している。そのようなシステムはヒトの尿中の主なコカイン代謝産物であるベン ゾイルエクゴニンすなわちBEの存在に対して非常に敏感である。しかしながら 、コカイン分子自体は尿中に存在しないため、例えばシヴァ・エミット(SYVA E MIT)シス テム(パロアルト、カリフォルニア)およびロッシェ(Roche)RIAシステム (ナットレー、ニュージャージー)の如きこれらのシステムの多くは事実上コカ イン分子自体には使えない。 尿分析による濫用薬物試験を行う従来の診断システムを利用するためには、本 発明のパッチの含有薬品成分をそのような診断システムにより測定可能にするこ とが重要である。残念なことに、例えばコカインの如き分析物の存在を試験する 市販のキットの大部分は分析物自体よりむしろそのような分子の代謝産物を検出 するようにデザインされている。したがって、所望の分析物を試験するためにそ のような診断システムを利用するには、パッチの含有成分を化学的に変性しなけ ればならない。 したがって、本発明の他の観点によると、従来の診断システム、特に尿分析を 行うためのシステムにより検出できないパッチ中に含有されている分析物を化学 的に変性してそれを該システムにより検出できるようにする。これに関すると、 被験者の皮膚を通して通過する汗中の分析物がパッチ中の吸収性材料上に収集さ れる。分析物を次に化学的に変性し、そして吸収性材料層中にまだある間に又は マイクロビーズ層中でマイクロビーズと結合している間に検出する。或いは、分 析物を従来の診断システムにより検出可能にするために、分析物を例えば化学的 溶離により又は吸収性材料の溶解により吸収性材料から離脱させることもできる 。そして、分析物を該診断システム中で検出可能なように変性する。 分析物、および診断システムにより検出される分析物の代謝産物が公知であり 、そして分析物をその代謝産物に転化させる手段が公知である限り、熟練した当 業者はそのような分析物を化学的に変えてそれを検出可能にすることは知識の範 囲内である。そこで、本発明のパッチ中に含有されているそのような分析物のい ずれでも従来の診断システムを用いて試験することができる。しかしながら、コ カインに関して一般的に試験される特定の分析物を化学的に変性する方法の一例 を以下に詳述する。 コカインは体内でpH変化またはコリンエステラーゼ酵素により代謝される。 コカインは7より高いpH値においては不安定であり、したがって高いpHへの 又はコリンエステラーゼ酵素への露呈のいずれかによりBEに転化させることが できる。したがって、パッチ上のコカインを化学的に変性し、そしてそれをBE に転化させて従来の尿分析により検出可能にするためには、コカイン分子をパッ チから抽出し、そして次にpH11の溶液に室温において10分間もしくはそれ 以上露呈することができる。この変性工程に続いて、パッチ抽出物は中性pHに 戻されそして次に従来の診断システムで分析される。当業者に明白なように、B Eを生成するためのコカイン分子のエステル結合を例えば酵素の使用により加水 分解する他の方法を行って本発明のパッチの抽出物を調製し、それを従来の診断 システムにより検出可能にすることもできる。 C.皮膚用パッチからの分析物の溶離 汗中に含有されそしてパッチ上に収集された分析物の検出において遭遇する他 の難点は、そのような分析物を検出するために色変化化学反応を使用しない限り これらの分析物を検出するには普通パッチから除去しなければならないことであ る。分析物の除去はパッチからそれらを化学的に溶離することを通常含んでおり 、それは作業が多く且つ時間がかかる。 したがって、本発明のさらに別の観点では、その上部で分析物を収集するパッ チの吸収性材料が可溶性であるようなパッチが提供される。そのような吸収性材 料が溶解する時に、そこに含有されている分析物がその後の診断工程により検出 可能となる。本発明のパッチの他の態様では、可溶性吸収性材料が組み込まれて いるパッチを、汗中に含有される分析物を収集するために被験者の皮膚との間が 流体で連絡するように置く。汗中で皮膚を通って出現する流体がパッチの外側に 蒸気相で逃げられるように、そのようなパッチは好ましくは気体透過層を吸収性 材料とパッチの外側との間に含有している。 吸収性材料上に収集される問題の分析物は、好ましくは吸収性材料の溶解をも たらす化学処理に対して耐性を有する。したがって、吸収性材料の溶解は吸収性 材料中に含有されている分析物の分析に影響を与えない。熟練した当業者であれ ば、吸収性材料を溶解させるために使用される特定の化学処理により特定の分析 物が化学的に変化するかどうかを認識できるであろう。熟練した当業者が、特定 の分析物がそのような化学処理に耐えるかどうかに関して確信できないなら、分 析物のサンプルを化学処理条件下で処理しそして分析物が化学的に変化したかど うかを測定することが重要な所定業務実験である。 他の態様では、吸収性材料の化学処理で吸収性材料中に含有されている問題の 分析物を検出可能な代謝産物にまたはある種の他の検出可能な種に転化させる。 例えば、強塩基を用いるコカインの処理でそれを尿中で見られる一般的なコカイ ン代謝産物であるBEに転化させる。同じ強塩基を使用して強塩基に敏感な物質 から製造される吸収性材料ディスクを溶解させることもできる。この態様では、 吸収性材料の溶解は吸収性材料中に含有されている分析物の分析を妨害せず、そ の代わり、分析物を実際に分析可能にする。 本発明のこの観点での使用のための吸収性材料は化学的に可溶性の種々の物質 のいずれからでも製造できる。例えば、多くの物質は化学的攻撃並びに酸及び/ 又は塩基による溶解に対して様々な程度に敏感性である。これらの物質の中には 、ナイロン6/6(セントルイス、ミズーリのモンサント社によりビジン(Vydy ne)909として販売されている)、フェノール系(ブッド(Budd)社によりポリ ケム(Polychem)102として販売されている)、ポリエステル(PBT)(セラニー ズ・プラスチックス社によりセラネックス(Celanex)3300-2として販売されて いる)、及びポリウレタン(TP)(ザ・アップジョン社によりペレタン(Pellet hane)2363-55Dとして販売されている)がある。これらの物質のいずれかを溶解 させるためには、熟練した当業者に公知の如く、適した強酸又は塩基を物質に加 える。 吸収性材料は蛋白質ウェブ織物、例えば厚さが約0.03インチの蛋白質繊維 から製造されたウェブを含んでいてもよい。そのような繊維はバウムガルトナー (Baumgartner)によりJ.Forensic Sciences,34:1433-1453頁(1989)に開示 されている。 本発明のパッチ中で吸収性材料として使用できる他の可溶性物質はポリスチレ ンである。この態様では、ポリスチレンの溶媒を使用してそのような吸収性材料 を溶解させうる。そのような溶媒には、塩素化された芳香族炭化水素類、エステ ル類、ケトン類、高いテルペン含有量の精油及びターペンチンが包含される。そ のような溶媒の個々の例には、シクロヘキサノン、ジクロロエチレン、および二 塩化メチレンが包含される。 上記のもの以外の物質および溶媒も、もちろん、本発明のこの局面において使 用することができる。前記の物質および溶媒はしたがって本発明のこの局面にお ける例であり、限定しようとするものではない。 V.汗中の分析物の定量的測定 A.分析物の定量的測定用の皮膚用パッチ 本発明の他の観点では、一定量の被験者の汗中に存在する分析物の量を見いだ すことができる。本発明のこの点の態様は図11に示されている。この態様では 、流体透過性支持体層(120)は被験哺乳動物、例えばヒトの皮膚(12)と流体 連結されており、そして被験者の皮膚(12)と吸収性材料から製造された吸収層 (130)との間に置かれる。 図11に示されている態様では、支持体層(120)は皮膚(12)から吸収層(1 30)への汗の通過を被験者の不感発汗速度より低い速度まで制限する速度制限構 造体も含んでいる。汗の不感発汗速度とは、被験者の温度の調節と無関係に起こ りそして被験者が通常気付かない被験者の連続的な発汗の速度である。ヒトに関 しては、腕、足または胴の汗腺の不感発汗速度は約6−10ml/m*m*hrで ある(ランダル(Randall),W.C.,Am.J.Phys.Med.,32:292頁(1953)) 。被験者の発汗の速度は、ほとんど常に速度制限支持体層(120)を通るそのよ うな汗の通過速度と同等であるかもしくはそれより大きいため、吸収層(130) 中を通過する汗の速度はほぼ一定に保つことができる。 速度制限支持体層(120)は、汗の成分の拡散速度を調節可能ないずれの物質 からでも製造することができる。例えば、拡散を膜により調節できる。特定の膜 の拡散速度は膜の物理的特性、例えばその分子組成、厚さ、及び多孔性膜の場合 にはその孔寸法と関連している。本発明のこの態様で速度制限構造体として使用 できる多孔性タイプの膜の一例は、例えばヌクレポア(Nuclepore)(メンロ・ パーク、カリフォルニア)製のようなポリエステルにより支持されたポリカーボ ネート微多孔性膜である。膜の孔密度、孔寸法および厚さを調節してこの用途に 必要な制 限された流体移送速度を与えることができる。多孔性膜の他の例は、例えばポー ル(Pall)社(グレンコーブ、ニューヨーク)製造のようなナイロン6,6であ る。 多孔性タイプの速度制限膜を使用する別法は透析性または浸透性の非多孔性膜 を含んでなる速度制限構造体を使用することである。そのような膜には、分析物 感度を高めうる分子量特異性を有するという利点がある。例えば、治療薬物また はその代謝産物を吸収層(130)の中で収集することに関心があり且つこれらの 分析物が1000ダルトンの分子量を有するなら、寸法が2000ダルトン以下 である分子だけを通す透析膜を選択することができる。それより大きい分子は吸 収層(130)中を通ることができない。吸収層(130)中を通過する分子を制限す ることにより、吸収層(130)中の分析物の研究室規模の分析における汗中の他 の成分による妨害を最少にする。本発明のこの態様の支持体層(130)は速度制 限構造体を含んでなるように記載されているが、熟練した当業者は支持体層(13 0)および速度制限構造体が互いに流体連結している2つの別個の膜または構造 体であってもよいことを認識するであろう。 吸収層(130)は支持体層(120)の末端部に置かれているため、該支持体層( 120)はパッチの装着時には被験者の皮膚(12)と吸収層との間になる。吸収層 はいずれの吸収性材料から製造してもよい。分析物の受動吸収性がパッチ上で該 分析物を捕獲するのに適するなら、例えばフィルトレーション・サイエンセス医 学等級紙(FS#39)の如き医学等級紙の層で十分である。活性吸収性が要求 されるなら、前記の如く、例えば分析物に対する高い親和力用に特別注文された モノクローナル抗体の如き物質を吸収層(130)と化学的に結合させて分析物を 吸収物質上で濃縮することもできる。 本発明のこの態様では、好適態様中では1つの外側保護層でもある気体透過層 (140)が被験者の皮膚(12)の末端部に、支持体層(120)と境界を作っている ものとは反対側の吸収層(130)側に、置かれる。気体透過性の外側保護層(140 )は、例えば、3M社(セントポール、ミネソタ)製の1625テガデルム(Te gaderm)傷包帯剤から製造することができる。好適態様では、皮膚用パッチ(11 0)が被験者の皮膚(12)に適用される時に、気体透過層(140)が支持体層(12 0)および吸収層(130)により覆われた皮膚(12)の領域を越えて広がる。 この方法で、支持体層(120)および吸収層(130)は外部摩擦および摩耗から保 護される。 好適にはパッチを被験者の皮膚に取り付けるための手段も支持体層(120)お よび吸収層(130)を越えて広がる外側保護層(140)の一部分に適用される。最 も一般的には、取り付け手段は接着剤組成物である。例えば、外側保護層(140 )(接着剤が適用される部分を除く)が約14cm2であるパッチ(110)では、 接着剤を外側保護層(140)の周囲約1cmの領域に被験者の皮膚と接触する外 側保護層(140)側に適用して、パッチ(110)を被験者の皮膚(12)に取り付け る。 さらに好適な態様では、パッチを被験者の皮膚(12)に装着する時に、プーリ ング領域(150)を外側保護層(140)と被験者の皮膚(12)の間に形成する。例 えば、支持体層(120)及び吸収層(130)を越えて広がり且つ接着剤を適用する 外側保護層(140)の領域152により、そのようなプーリング領域(150)を形 成することができる。そのようなプーリング領域(150)は支持体層(120)を通 って拡散しない過剰の汗を収集しそしてそれを外側保護層(140)を通して環境 に消散せしめる。そのようなプーリング領域を与えることにより、吸収層(130 )中を通過できない過剰の汗がプーリング領域(150)中にそらされるため、皮 膚(12)を通した汗の成分の逆拡散を最少にする。吸収層(130)中への汗の流 速は支持体層(120)の速度制限構造体により調節されるため、吸収層(130)の 吸収性材料は支持体層(120)を通ってのみプーリング領域(150)と流体連結さ れる。 このプーリング領域は被験者の皮膚と接触しておらず、そして支持体層(120 )の速度制限構造体を通して通過しない余分の発汗を調節するのに十分な空間量 を与える。例えば、激しい運動時間中には、被験者の発汗速度は汗が吸収層(13 0)中を通過できる速度をかなり越えるはずである。そのような大量発汗時には 、プーリング領域(150)は汗を支持体層(120)から方向転換させる「そらし部 材」として作用する。そのような汗の揮発性成分は次に気体透過層(140)を通 って蒸発する。この方法で、汗の逆拡散および支持体層(120)の速度制限構造 体下のバクテリアの増加を回避させるかまたは少なくとも緩和することができる 。 B.汗中の分析物の量を測定するための皮膚用パッチの使用 パッチの装着時間の長さ決定するためには、ある量の被験者の汗の中に含有さ れている対照分析物の量を最初に測定しなければならない。この分析物は、被験 者がパッチを装着する時間にわたりある容量の汗中でほぼ一定の量で存在してい なければならない。そのような分析物および汗中のその濃度が公知であるなら、 汗が吸収層を通過する速度は速度制限構造体によりほぼ一定に保たれているため 、パッチの装着時間量を決めることができる。汗の通過速度が公知でありそして ある容量中の対照分析物の量が公知であるため、吸収層中の分析物の総量がわか ると、被験者がパッチを装着する時間量を決めることができる。 パッチ上で濃縮された汗の容量も本発明のこの態様の使用により測定すること ができる。この態様における支持体層(120)の速度制限構造体は好ましくは汗 が吸収層(140)を皮膚中の汗の最少通過速度より低い速度で通過できるように デザインされており、それにより吸収層(140)中での汗の相対的に一定の流速 が確保される。吸収ディスク上で濃縮された汗の総量はしたがって装着期間に直 接的に関連しており且つそれにより測定することができる。 ある容量の被験者の汗の中に含有されている分析物の量を定量的に測定するた めには、上記の如き速度制限構造体を有するパッチを最初に被験者、好適には哺 乳動物の皮膚の上に置く。汗は次にこの速度制限構造体を通して公知の速度で通 過する。例えば、汗が速度制限構造体を通して通過できる速度が被験者の汗の不 感発汗速度と同等であるかもしくはそれ以下であるなら、汗は吸収性材料中をほ ぼ一定の速度で通過するであろう。検出可能量の試験しようとする分析物が吸収 性材料中を通過するのに十分な試験時間が経過した後に、パッチを被験者の皮膚 から除去する。パッチを除去する時に、被験者の皮膚上へのパッチの配置とパッ チの除去との間の時間量が記録される。 次に吸収層(140)及びそこにある濃縮された分析物中を通過した汗の総量を 測定するために、吸収層(140)中の汗の流速(汗が支持体層(120)の速度制限 構造体を通して通過する速度により測定される)を最初にパッチの装着時間量で 掛算する。この値は、支持体層(120)を通りそして吸収層(130)中に通過する 汗の量を示す。吸収層中の分析物の総量を次に測定する。分析物の総量を吸収層 (130)中を通過した汗の総量で割算することにより、ある容量の被験者の汗中 の分析物の平均量を測定することができる。 本発明の上記の点は特定分析物に関する定量的情報が必要である多くの診断領 域で使用するのに適している。例えば、本発明を使用して、治療薬物投与を監視 し、被験者の食料の栄養的最適性を決定し、又は特定被験者におけるホルモン不 均衡を調査することができる。 VI.皮膚用パッチ中の分析物濃度の増加および逆拡散の調節 A.逆拡散の問題 汗中の皮膚を通過した分析物は一般的に皮膚の外表面から洗浄によりまたは種 々の自然方法により除去される。したがって、そのような分析物は通常は皮膚表 面に蓄積しない。しかしながら、皮膚用パッチ中を通る分析物は皮膚表面上で通 常値より高く濃縮される。分析物が皮膚用パッチ上で濃縮されないと、分析物は パッチを装着した被験者の皮膚を通り逆拡散可能となり、その現象は「逆拡散」 と称される。 文献中のこれまでの報告は、皮膚用パッチ上の分析物の濃度が被験者の汗また は間質流体中の分析物の濃度より上昇した後に分析物が逆拡散することを示唆し ている。実際に、逆拡散の薬物動力学を推定するための数学的モデルすら開発さ れている(ペック(Peck)、カール(Carl)C.他、「連続的経皮的薬物収集: 薬物摂取の評価における使用のための基礎および薬物動力学(Continuous Trans epidermal Drug Collection;Basis for Use in Assessing Drug Intake and Ph armacokinetics)」、J.Pharmacokinetics and Biopharmacology,9:41-58頁( 1981))。このモデルは分析物が皮膚用パッチ上で濃縮される時に逆拡散が起き ること及び皮膚用パッチ中を通過する分析物の量を正確に定量化するためにはそ のような逆拡散は避けなければならないことを示唆している。すなわち、多くの 先行技術文献は逆拡散を防止するための特異的結合化学性の使用を示唆している 。 B.逆拡散及び本発明の皮膚用パッチ しかしながら、そのような特異的結合化学性は逆拡散を防止するために必要な いということが本発明の驚異的な発見の一つである。この発見は最初に図12に 示されている実験中になされ、そこでは特異的結合化学なしのパッチをコカイン を摂取した被験者の皮膚上に置いた。この試験では、パッチ上で見られるコカイ ンおよびコカイン代謝産物の濃度を被験者がコカインを摂取してから約200時 間後に作図した。この試験の結果は、皮膚用パッチ上のコカインの濃度は試験の 最初の数時間で直ちに上昇し、そしてその後は残りの200時間にわたりほぼ同 じ水準に留まったことを示している。したがって、意義ある逆拡散を示すことな くパッチは分析物を大体200時間の期間にわたり濃縮することができた。 さらに、その200時間の期間中に、被験者器官中でのコカインの濃縮は図1 2に示されている如く被験者の尿中のBE濃度の減少により減じられた。したが って、この試験で使用される皮膚用パッチは被験者の器官中のものより高いコカ インの濃度を保つことができ、これも意義ある逆拡散が防止されたことを示して いる。これらの結果は先行技術の教示に照らしてみると予期されるものではなく 、該教示により熟練した当業者はこの試験中に逆拡散を観察するものと予期して いた。 この試験の驚異的な結果はパッチ上で収集された問題の分析物、この場合には コカインのイオン化状態によるものであると信じられている。図12に示されて いる実験では、実験で使用された皮膚用パッチ上に収集されたコカイン分子のイ オン化状態は、皮膚用パッチのpHおよび皮膚の表面下の体液のpHに関連する パッチ下の皮膚の外表面のpHにより、並びにコカインのpKaにより影響を受 けた。分析物のイオン化状態に影響を与えるものはこれらのpHおよびpKa値 の相互作用である。 皮膚用パッチ上に収集される分析物のイオン化状態を調節することにより、逆 拡散の発生を実質的に防止できる。例えば、パッチ下の皮膚の表面のpHを調節 するために皮膚用パッチのpHを調節することもできる。分析物が調節されたp Hを有するそのような皮膚用パッチ下の皮膚の領域中を通過すると、それらはイ オン化しそしてその結果逆拡散不能となる。したがって、問題の分析物のpKa を測定した後に、標準的な薬物動力学的式を使用して分析物が被験者の皮膚の表 面を通過する時に分析物がイオン化される点におけるpH値を測定することがで きる。この方法で、問題の特定分析物をその後の逆拡散の危険性なしに皮膚用パ ッチ上で収集することができる。 我々は、種々の分析物のイオン化された形が逆拡散しない一つの理由はこれら のイオン化された分析物が大きすぎて逆拡散できないような比較的大きい分子と それ自体結合できることであると、信じる。 C.逆拡散に対する閉塞の影響 逆拡散を調節するためのこのモデルを評価するため、例えば図12に示されて いる実験で使用されたような非閉塞性パッチ下の皮膚のpHを次にその後の試験 を行うことにより測定した。この試験では、吸収層および各パッチのテガデルム 外側層との間に1/2インチ長さのリトマス紙片を有し且つさらに皮膚とこれら のパッチの吸収層との間に1/2インチ長さのリトマス紙片を有するパッチを作 成した。そのようなパッチを3人の男性志願者の各々の胸部(横隔膜の下)及び 二頭筋の上に7日間置いた。これらのパッチを装着させながら、各パッチ中のリ トマス紙片の色を監視した。 この実験の結果は全ての3人の志願者において志願者の皮膚および各パッチの 吸収層の両者のpHがわずかに約4.5〜5.0の間に達したことを示している 。さらに、このpHは各場合とも24時間以内に達しそしてその後も保たれた。 ヒトの皮膚は通常約4.4のpHを有する。したがって、非閉塞性パッチの適用 は皮膚のpHを意義あるほど変えないようである。 それと比べて、皮膚の閉塞性は皮膚のpHのはるかに大きい変化をもたらしう る。皮膚の閉塞性の影響に関してなされた研究では、10人の被験者の皮膚をプ ラスチックフィルム(サラン商標のプラスチックラップ)で約5日間覆った。こ の試験の結果は、これらの被験者の皮膚のpHが試験経過と共に閉塞前の4.3 8から4日間閉塞時の7.05に徐々に移行したことを示している(アライ(Aly ) (Raza)他、「ヒトの皮膚上の微生物学的フローラ、pH、二酸化炭素および経皮 的な水分損失に対する長期間の閉塞性の影響(Effect of Prolonged Occlusion on the Microbial Flora,pH,Carbon-dioxide and Trans-Epidermal Water Los s on Human Skin)」、Journal of Investigative Dermatology,71:378-381頁(1 978))。 以下でさらに詳細に論じられている如く、例えばアライにより行われた閉塞試 験で観察されたようなpH値における上昇は皮膚用パッチからの逆拡散の量に意 義あるほどの影響を与えうる。自然に閉塞性である先行技術のパッチはそのよう なパッチの下の皮膚のpHにおける意図せぬそして見いだされない移行による逆 拡散を伴う問題に遭遇するようである。それとは対照的に、本発明の皮膚用パッ チの非閉塞性はそのようなパッチ下の皮膚表面のpHにおける少量だけの変化を 生ずる。皮膚は生来わずかに酸性であるため、相対的に酸性pHの維持は逆拡散 問題を防止するであろう。分析物吸収に対するpH上昇の重要な影響は本発明の パッチの使用によりこのようにして回避することができる。 D.逆拡散の調節 分析物の逆拡散を含む皮膚を通過する多くの物質の移動は高い脂質含有量を有 する構造体である角質層を通した受動拡散により起きると信じられている(オー ランド(Orland)、1992)。イオン化された分子は脂質バリアを通過するこ とができないため、脂質バリアを通した受動拡散は通常は問題の物質がイオン化 されない場合にのみ起きる(ラバウン(Labaune),J.P.、「薬物動力学のハ ンドブック(Handbook of Pharmacokinetics)」、1989、18−25頁)。 したがって、逆拡散を調節するためには、皮膚用パッチ下の皮膚の表面のpHを 例えば緩衝剤を用いて調節して角質層中を通過する分析物が皮膚の表面に達した らイオン化して、それにより角質層中を逆に通過するそれらの能力を失わせしめ る。 或いは、熟練した当業者に公知の他の方法で分析物をイオン化することにより 逆拡散を防止することもできる。例えば、分析物をイオン泳動のように電気的に イオン化することができる。フォレサー(Phoresor)IITM(ソルトレークシティ 、 ユタのイオメド(Iomed)社製)の如き装置を外部配置してパッチ上に収集され た分析物をイオン化することができる。元来皮膚に接着した電極により薬物を分 配するためにデザインされているこれらの装置を応用して電気をパッチ又はパッ チと隣接する皮膚に流すことができる。しかしながら、例えば電池又は他の電源 と連結されている一対の電極を単に接着させるような他の方法を使用してパッチ 又は皮膚に電気を流すこともできる。 パッチ中を通過した分析物はパッチ上で抗体と結合されそして同時にこれも抗 体と結合されたイオン化された分子によりイオン化されると信じられている。 分子のpKaおよびその環境のpHが公知であるなら、分子のイオン化度は容 易に測定される。弱塩基用の一般的なヘンダーソン−ハッセルバッフ(Henderso n-Hasselbach)式は: pH=pKa+log(Cnonion/Cion) を示しており、 ここで: Cionはイオン化された分子の濃度であり、そして Cnonionはイオン化されなかった分子の濃度である。 例えば皮膚バリアの如き脂質バリアの一方の側のイオン化された分子の濃度は 弱酸分子に関して上記の式を展開することにより分かる: 又は、弱塩基に関しては ここで CBは被験者の間質流体中の分子の合計濃度であり、 CPはパッチ中の分子の合計濃度であり、 pHBは間質流体のpHであり、 pHPはパッチのpHである。 ある与えられた分析物および被験者に関してこれらの薬物動力学的式を使用す ることにより、パッチ中の分析物の分子数をパッチを装着している被験者の間質 流体中に存在する分析物の分子数より多くさせるようにパッチに関してpHを選 択することができる。パッチをそのような選択されたpHで使用する時には、角 質層を通過するイオン化されない分子はそれらがパッチに到達する時にイオン化 され、それによりこれらの分子の逆拡散が防止される。 実際には、本発明の一好適方法により皮膚用パッチ上の問題の分析物を収集す る時に、pH値又はある範囲のpH値を最初に上記式に従い選択する。次に、パ ッチ上の分析物を濃縮するために、パッチの吸収性材料を選択された前記pHま たは前記範囲のpH値に保つ。パッチが装着されると、被験者の間質流体中の分 析物のイオン化されていない形は被験者の皮膚の角質層を通して自然に拡散して 被験者の皮膚の表面上の分析物のイオン化されていない形と平衡になろうとする 。皮膚の外表面上では、イオン化されていない分析物分子がパッチの選択された pHによりイオン化され、分析物分子が逆拡散するのを防止する。さらに、イオ ン化されていない分子がイオン化され始めた後は、皮膚の表面上のイオン化され ていない分析物分子の濃度が減少し、それにより皮膚バリアの内外両側のイオン 化されていない分析物分子の濃度が平衡になろうとするため皮膚バリアの内側の イオン化されていない分析物分子が更に外側に出てくる。 以上で論じられた如く、先行技術の閉塞性パッチでは、パッチのpHは急速に 7.05に到達する。これがパッチ中の分析物対間質流体中の分析物の比を大き く限定する。本発明のこの態様の閉塞性および非閉塞性の両者のパッチを使用す る時には、10を越える、より好適には100を越えるパッチ中の分析物対間質 流体中の分析物の比を与えることが好ましい。一好適態様では、以下で説明され ているように、そのような比はパッチのpHをある一定の水準以下に保つことに より得られる。 選択されたpHを使用して皮膚用パッチ上で分析物を収集するこの方法の一例 は以下で概略記載されている。例えばここに記載されているような非閉塞性パッ チを使用する時には、被験者の皮膚の表面のpHは約5.0のままであろう。汗 並 びに血漿および間質流体は全て約7.2のpHを有する(オーランド、1992 )。上記式を使用して、弱塩基性であり且つ約8.7のpKaを有する分析物で あるコカインを検出する時にはパッチ用の5.0の選択されたpHが100を越 える皮膚の外表面上のコカイン分子対間質流体中のそれとの比を誘導するであろ う。イオン化されていない分子数と比較した被験者の皮膚の外表面上のイオン化 されたコカイン分子数もはるかに高い。すなわち: PEが急速に7.05に達する先行技術のパッチに前記の式を適用すると、結 果はCP=CB×1.4となる。したがって、5.0のパッチpHを保つことに より、パッチ中の分析物の濃度対間質流体中の分析物の濃度の比において110 倍の増加が得られる。 例えばコカインの如き弱塩基分析物に関しては閉塞性タイプの皮膚用パッチ下 で観察される比較的高い皮膚pHは逆拡散を起こす。したがって、閉塞性タイプ のパッチを使用することが有利である時には、例えば環境からの特別の保護が望 まれる時には、そのような閉塞性パッチ下の皮膚のpHを調節して逆拡散を防止 しなければならない。これらの適用では、緩衝液を使用してパッチ下の皮膚の表 面のpHを調節することができる。酸及び塩基を含有する混合物、例えば酢酸及 びNaOHの混合物中の酸対塩基の比を調節することにより、いずれかの特定さ れたpHの緩衝液を製造することができる。そのような混合物は、塩基、この場 合にはNaOHの濃度を増加させることによりさらに塩基性にすることもでき、 或いはその代わりに酸の濃度を増加させることによりさらに酸性にすることもで きる。この種類の緩衝液によりパッチの装着時にパッチ中でまたはパッチ下の皮 膚の表面上で所望するpHを保つことができる。したがって、閉塞性皮膚用パッ チを使用して分析物を収集する場合でも、パッチのpHを調節することにより逆 拡散の問題を事実上排除することができる。 本発明の特別な適用は本発明の皮膚用パッチ上に収集された濫用薬物の逆拡散 の防止である。下表2には主な濫用薬物のpKaが挙げられており、それらの全 ては弱塩基性である(ウィルソン(Wilson),J.、濫用薬物(Abused Drugs) 、ア・ラボラトリー・ポケット・ガイド(a Laboratory Pocket Guide)、AA CCプレス(AACC Press)、1990)。 表2 薬物 pKa ヘロイン 7.6 メタンフェタミン 9.9 アンフェタミン 9.8 モルヒネ 8.1 フェンシクリジン 8.5 コカイン 8.7 問題の該分析物のほとんどに関するpKaは7.2〜10.0の範囲である。 パッチ中のある与えられた分析物のイオン化された形対イオン化されていない形 の比を測定するために、問題の分析物のpKa値を上記の一般的なヘンダーソン −ハッセルバッフ式と組み合わせて使用することができる。パッチのpHが急速 に7.05に達する先行技術パッチ中でのこの範囲のPKaにおける分析物に関 しては、Cion対Cnonionの比は約1.4から約891まで変化するであろう。 一例として、8.7のPKaを有するコカインに関しては、この比は先行技術の 閉塞性パッチ中では45となる。それとは対照的に、パッチのpHが5.0に緩 衝されている本発明のパッチを用いると、比は5012となる。閉塞性および非 閉塞性の両者のパッチに関する本発明の好適態様では、パッチ中の分析物のイオ ン化された形対分析物のイオン化されていない形の比は1000を越え、そして より好適には5000を越える。 コカインの場合のように、上記の式を使用すると、パッチ下の被験者の皮膚の 表面上の約5.0のpHにより上記の濫用薬物がパッチ上に収集されるというこ とが示される。したがって、例えば、本発明の非閉塞性パッチは逆拡散の問題な しに上記の分析物を濃縮する。 先行技術の皮膚用パッチの逆拡散問題の解決の他に、この発見により皮膚用パ ッチが分析物を濃縮せしめる能力も改良される。これも同様に、パッチおよびパ ッチ下の皮膚の表面のpHを調節することにより行われる。問題の分析物のPKa を測定しそして上記の式を使用することにより、パッチに関する適切なpHを 選択して分析物のイオン化された形の平衡濃度を分析物のイオン化されていない 形の平衡濃度よりはるかに大きくする。イオン化されていない分析物が次に皮膚 を通過しそしてこの方法で選択されたpHを有するパッチの中を通過した時に、 それらはイオン化され、イオン化されていない分析物分子のパッチ中へのさらな る拡散をもたらす。問題の分析物のpKaの測定は、もしそれがこれまでに公知 でないとしても、熟練した当業者の知識の範囲内であり、したがって日常業務実 験だけを必要とする。 この発見はさらに、被験者の体内を通過する分析物の量を定量的に測定する方 法も示唆する。そのような方法は最初に被験者への皮膚用パッチの配設を含んで いる。このパッチ上に収集された分析物分子の逆拡散はこの方法で、例えばパッ チ用の適切な緩衝液を選択することにより、調節される。特定期間の時間後に、 パッチを被験者の皮膚から除去し、そしてパッチの装着時間を記録する。パッチ 中を通過した分析物の量を次に測定する。分析物の逆拡散を防止することにより 、特定期間の時間にわたりパッチ上に収集された分析物の量がその期間の時間に わたり被験者の器官中を通過した分析物の量をさらに厳密に反映することとなる 。 VII.皮膚用パッチの不正操作の防止 本発明の皮膚用パッチのある種の用途では、特に装着者がパッチに特定の結果 を確実に生じさせようとする動機を有する状況では、装着者が試験期間中パッチ を取り外したかどうかを示す手段を提供することが有利である。例えば、装着者 が濫用薬物を摂取したかどうかを測定することが望まれるなら、皮膚用パッチで の不正操作を防止するために安全装置を設けるのが望ましい。 A.放射状スリットを有する皮膚用パッチ 不正操作防止のためのパッチの実施態様の一つを図8に表す。この実施態様で はパッチ(62)が接着膜(65)で皮膚(64)に固定される。接着膜(65)は、パ ッチ(62)を皮膚(64)に固定するために十分に強く、だがパッチを皮膚から除 去するときなどは比較的破れ易い材料で作られるのが好ましい。この好適な実施 態様に使用するために適した材料は、ミネソタ、マイニング&マニュファクチャ リングコーポレーション(Minnesota,Mining,and Manufacturing Corp.)(セ ントポール、ミネソタ)によって製造されるテガデルム1625(Tegaderm 1625) である。アベリー社及びジョンソン&ジョンソン社を含めるその他の会社も同様 な適した材料を製造している;ジョンソン&ジョンソンの製品は“バイオクルー シブ(Bioclisive)”の商品名で販売されている。しかしながら、十分な根気を もってすれば、装着者はこのタイプの接着膜を剥がし、接着膜を引き剥がしたと いう目に見える痕跡を残さずに、それを再び装着することができることがわかっ た。そこで、この特に好適な実施態様では、接着膜(65)の周辺に、複数の放射 状スリットの形のストレスレザー(圧接刃)(66)を配設する。ストレスレザー (66)は、種々の形のいずれかで及び種々の密度のいずれかで配置され、熟練し た当業者には明らかなように、除去するときにはちぎれるという利点をもつ。 図8に示される実施態様において、放射状スリット(66)はパッチ(62)の円 周端から中心に向かって長さ約0.05インチ(0.127cm)だけ延びている。スリッ ト(66)は種々の規則的又は不規則な間隔をもって配列し、好適な実施態様では パッチ(62)の円周に約0.10インチ(0.254cm)の間隔で配列するのが好ましい 。接着膜(65)の材料の接着力は、ストレスレザー(66)で接着膜をちぎるのに 必要な力より大きいことが好ましい。したがってもしパッチ(62)を剥がすなら ば、接着膜材料はちぎれてしまう。こうして、この好適な実施態様のパッチを装 着する場合、ちぎれた接着膜は、装着者がそのパッチを不正に動かそうとした証 拠と して役立つ。接着膜(65)を弱くするという目的はスリットよりむしろ孔をあけ ることによって達せられることはもちろんであり、スリット又は孔の方向は放射 状以外であってもよい。 使用前の保存期間中は、接着膜を覆い、いずれかの面への粘着を阻止すること が望ましい。さもなければ、使用前にストレスレザー(66)がちぎれることがあ る。よって、図8に示される好適な実施態様では、パッチは、接着膜(65)を保 護するための内部カバー(69)をもつ。パッチ(62)を被験者の皮膚に適用する 前に、内部カバー(69)を除去して接着膜(65)を露出させる。熟練した当業者 に公知の種々の非接着性材料のなかのどれでも、例えば接着バンドを覆うために 一般に使用されているようなものを内部カバー(69)として使用することができ る。 パッチ(62)は、不正に動かしたことの目に見える証拠を残さずに剥がし、再 び貼ることはほとんどできない。こうして、パッチ装着期間中濃縮ゾーン(14) 下の皮膚から出る汗のなかの分析物は、パッチ中に存在する筈である。 しかしながら、誤りの陰性の結果を出すことを望む特に抜け目のない被験者は 、別の試験パッチを得ることができる。この抜け目のない被験者は、最初に貼ら れた試験パッチを剥がし、アッセイのためにパッチを取り外すことになっている 時の直前に、その別の試験パッチを貼ることによって、誤りの陰性結果を得るこ とができる。被験者から取り外したパッチが、最初にその被験者に貼ったもの同 じパッチであることを確実にするために、再生困難の識別マーカーをパッチに組 み込むことができる。例えば、スパーマーケットのチェックアウトスタンドで使 用されるバーコードと同じようなバーコード識別ストリップ(67)をパッチに、 より好ましくはパッチの接着膜(65)の直ぐ下に組み込むことができる。パッチ の取り替え防止において最も良い結果を得るためには、パッチが不正に動かされ たことの証拠を残すことなしには、識別マーカーを簡単に取り外し、再貼付する ことができないようにすることが重要である。 好適な実施態様において、パッチ(62)は、図1−3aに関して既述したよう に、外側層(65)と濃縮ゾーン(14)との間にフィルター(68)を備える。特に 好適な実施態様においては、そのフィルターはジェイムスリバーペーパードレ ープから作られる液体透過性フィルターである。 比較的強度が小さい、例えばテガデルムのような接着性材料から作られる、図 8に示される実施態様の好適接着膜は、概して、大きい速度で発汗するとは予想 されない入院患者のためにデザインされたものである。そこで、これらの材料の 水蒸気透過速度(MVTR)は比較的低い。例えば、テガデルムのMVTRは約 810g/m**dayである。しかしながら活動的な人は、26000g/m**dayにもなる瞬間速度で発汗する。したがって活動的な人はこれらの接着 膜が外気に透過させ得るより多くの汗を出すかも知れない。この汗が非常に長時 間蓄積すると、皮膚(64)と接着膜(65)との間にチャンネルが形成され、汗は パッチ(62)に吸収されるよりもむしろ接着膜と皮膚との間に出て行くかも知れ ない。 B.ピンホール孔を有する皮膚用パッチ そこで、図9に示される本発明のさらに別の実施態様にしたがい、過剰の汗を ピンホール孔(73)を通って外部に自由に伝達することのできる接着膜(72)を 備えたパッチ(70)が提供される。ピンホール孔は、接着膜の周辺から、パッチ (70)の試験領域(81)を取り巻く狭いバンド(77)までの、広いバンド(75) 全体に分布する。 試験領域(81)(この上にはピンホール孔(73)はない)下にあらわれる汗は 試験領域に吸収され、外側には伝達されない。試験領域(81)は、パッチの濃縮 ゾーン(14)の直ぐ下のパッチ(70)領域と、このゾーンの直ぐ外側の領域を含 む。パッチの濃縮ゾーン(14)の外側の狭いバンド(77)はピンホール孔(73) をもたない、そして試験領域(81)の下で形成される汗が、広いバンド(75)( ここでは汗が外側に伝達される)と連通することを実質上制限する。 狭いバンド(77)の巾は、好ましくは0.025〜0.250インチ(0.0 63〜0.63cm)で、より好ましくは0.05〜0.125インチ(0.1 3〜0.32cm)である。好適巾より小さい巾をもった狭いバンドは、皮膚と の接触を保つことが期待されず、一方、好適巾より大きい巾をもった狭いバンド は、汗のチャンネルを形成させ、試験領域(81)内で形成される汗が外側と連絡 する通路ができる。 C.不正操作を防止するための溶解性マーカーの使用 濫用薬物をスクリーニングする場合のパッチの装着者は、かなり独創的にパッ チの保護を邪魔すると考えられる。例えば、独創的装着者は濃縮された汗成分を パッチから洗い流し、他方パッチは装着者の皮膚にそのまま残るように試みるで あろう。このような洗い流しは、静脈注射による薬物濫用者が薬物注射のために 普通に用いるような針及び注射器を用いて試みられる。 特異的結合化学反応を用いるパッチでは、水を用いて濃縮成分を溶出すること を試みても多分不成功に終わることがわかる。試験すべき分析物の特異的結合化 学反応を用いないパッチにおいてさえ、水のみによる溶出はむずかしく、多量の 水を用いない限り、そのパッチを皮膚から取り外した場合に不正の発見のきっか けとなるものが生ずる。しかしながら、或る分析物は他の溶媒を用いて少なくと も一部はうまく溶出させることができる。 こうして、水又はその他の溶媒を用いてパッチの内容物を溶出するというパッ チの不正操作を発見するために、水性又は非水性溶媒どちらかに容易に溶けるマ ーカーの既知量をパッチ製造中に濃縮ゾーンに加えることができる。そのマーカ ーは容易に定量できなければならない。そのマーカーは、分析物の考えられる溶 出ルートによって、水性又は非水性どちらかの溶媒に溶けなければならない。そ の上、マーカーは長時間の皮膚接触に適していなければならず、皮膚によって容 易に吸収されてはいけない。化粧料の製造に用いられる種々の色素はこれらの適 当な性質を有している。アルドリッヒケミカル社(Aldrich chemical Corp.)( ミルウォーキー、ウィスコンシン)から販売されるオイルレッドN(カタログ番 号29,849-2)は適当な油溶性色素である。バージニアデアエクストラクト社(Vi rginia Dare Extract Co.)(ブルックリン、ニューヨーク)から提供されるD G01レッド及びDH60イエローは適当な水溶性色素である。これらの水溶性 色素は、パッチから溶出し、その後、赤ならば6500nmで、黄色ならば5 800nmで光学密度を測定することによって容易に定量することができる。残 っている色素量を、同じ長さの時間不正なく連続的に装着されたパッチに残るこ とが判明した色素量の範囲と比較することができる。 パッチ装着者がパッチに残るマーカーの程度に関してマーカーを戻すことを避 けるために、目に見えないマーカーを用いることもできる。無色蛋白質がこの目 的のために用いられる。実験室で容易に確認され、ヒトの汗には存在が期待され ない蛋白質を選ぶべきである。例えば、ウシガンマグロブリン(セントルイス、 MO、のシグマケミカル社から販売されているものなど)もマーカーとして使用 できる。これらのマーカーの存在は、ICN(コスタメサ、CA)から提供され るウシIgG RIDキットを用いて容易に確かめられる。 こうして、適切なマーカーをパッチ内に用いた場合、パッチの試験すべき特定 の分析物を分析するときに、そのパッチについてマーカーの存在も分析すること ができる。メイクアップ色素のような目に見えるマーカーでは、単にそのパッチ を見るだけでマーカーの存在を分析することができる。目に見えないマーカーの 場合は、分析物と共にその目に見えないマーカーを分析試験することができる。 存在するマーカー量の著しい減少は、パッチを溶媒で溶出したという不正の証拠 である。 D.不正操作を防止するための混ぜ物の使用 パッチを不正に変えるその他の方法は、アッセイの化学反応を妨害する“混ぜ 物”をパッチに加えることである。濫用薬物の尿試験を妨害するために加えるた めに多数の物質が用いられてきた。尿試験で誤りの陰性結果を出す最も一般的に 用いられる、概ね最も効果的な方法は、過剰量の液体を摂取することによって尿 を薄めることである。好都合なことに、このアプローチは、本発明の汗収集パッ チにおいてはうまく誤りの陰性結果を生み出せそうもない、なぜならば薬物代謝 産物の間質内濃度は液体の摂取による影響を受けにくいからである。 しかしながら、パッチに何らかの混ぜ物をすると、分析の化学反応は妨害され るかも知れない。例えば酸及び塩基は、多くの薬物代謝産物の分子構造を変化さ せることによってその代謝産物のアッセイを妨害することが知られている。その 他に、多くの家庭用製品、例えば洗剤、アンモニア、アスコルビン酸(ビタミン C)、及び排水管オープナーなどが尿分析試験を妨害するために用いられてきた 。これらの製品は極端なpH又は他の化学的パラメーターの変化を生じ、もしも 本発明によるパッチを使用する試験に関連して用いるならば、皮膚に外傷を生ぜ しめることが予期される。この外傷はパッチを取り外した専門家によって認めら れる。しかしながら、弱い酸及び塩基、並びに“ビシン(Visin)”という商品 名で売られている点眼剤は尿分析における薬物代謝産物を試験する種々のアッセ イを妨害することが知られている。しかしながら、これらの物質では皮膚外傷を 生じることは期待されない。そこでこれらの物質、又はアッセイを妨害し、皮膚 外傷は起こさないその他の化合物は、もしもその物質の液体含有量がパッチの外 側層を横切って蒸発する時間がある場合には、パッチを取り外す専門家に気がつ かれないままになる。しかしながら“ビシン”及びその他の大部分の混ぜ物はイ オン性物質を含むと考えられる。 そこで、混ぜ物の使用を見いだすためには、種々のイオン性物質又は極端なp Hの存在を見いだす試験片(試験ストリップ)をパッチに組み込むことができる 。リトマス紙、例えばバクスターサイエンティフィックプロダクツ(Baxter Sci entific Products)から提供されるHydrion pH試験紙などが種々のp Hの指示薬として知られている。よって、例えば1cm×1/2cmのような短 いリトマス紙の一片をパッチに組み込んで、強い酸性又は塩基性であることが知 られている上記の種々の家庭用製品を検出することができる。多くの試験紙もイ オン性物質の存在を検出することが知られている。例えばバクスターサイエンテ ィフィックプロダクツは下記の各イオンを検出するための、多くのメーカーから の試験ストリップを提供する:アルミニウム、アンモニウム、クロム酸塩、コバ ルト、銅、鉄(ion)、ニッケル、硝酸塩、過酸化物、亜硫酸塩、錫、及びカ ルシウム。その他に、“クァンタブ(Qantab)”という商品名で販売されている 試験ストリップは、バクスターサイエンティフィックプロダクツから提供され、 塩素イオンの存在を確認する。同じ供給会社のその他の試験ストリップは、グル コース、蛋白質及びケトンを示す。これら試験ストリップの大部分は、その ストリップの色をストリップと共に含まれているカラーチャートと単に比較する ことによって読まれる。こうしてその試験ストリップは種々の混ぜ物材料のいか なる挿入も確認できる簡単な方法を提供する。 試験実施者には知られずに混ぜられた、イオン性物質を含む混ぜ物、例えば“ ビシン”などを検出するために、試験者は先ず第一に、イオン検出のための種々 の試験ストリップを用いて混ぜ物の分析試験を行い、その物質中にどのイオンが 存在するかを確認する。特有のイオンが検出されたならば、これらのイオンに対 応する試験ストリップをパッチに挿入し、混ぜ物がそのパッチに加えられたこと の証拠を得る。 奇妙なことに、特定の混ぜ物は或るアッセイでは誤りの陰性結果を出し、或る アッセイでは誤りの陽性結果を出す。各アッセイで、誤りの陰性結果を出すため に用いられる一般的混ぜ物は、これらの既知の物質を少量加えてそのアッセイを 試験することによって確認することができる。その後、これらの混ぜ物の添加を 見つけることができる試験ストリップを(パッチに)含めることができる。 好適な実施態様において、試験ストリップ(1枚又は複数)を、装着者にはそ の試験ストリップが見えない場所の皮膚に接するように置く。こうすることによ って装着者は、装着者の不正を助けるいかなるフィードバックもすることができ ない。 E.不正操作の防止のための光減弱層の使用 多くの生物学的化合物は光エネルギーの種々のスペクトルバンドによって影響 されることは公知である。例えば、LSD分析のための尿サンプルは、強い光に さらされないようにして保存しなければならない(シュヴァルッ(Schwartz)、 Arch.Inter.Med.148:2407-12(1988))。遮光しなければならない化合物の その他の例としては、塩酸コカイン(Martindale Extra Pharmacopoeia、29版、 1213頁)及び硫酸モルヒネ(同上、1310頁)がある。これら及びその他の化合物 は光被曝によって影響を受けるが、収集パッチ中では同様に濃縮されると考えら れる。 本発明のパッチによって測定される多くの分析物は、長期間(数週間まで)パ ッチ内に収集し、保存する必要がある。これらの分析物はしたがって多量の光照 射にさらされる。この光照射の量は同じ又は類似の分析物の尿アッセイ時よりも 著しく大きい。また、多くの分析物は特に高い感光性をもつ。そこで特に高い感 光性をもつか、或いは長期収集及び保存を必要とする分析物の場合は、パッチ内 長期保存中、感光性分析物を光から遮ることが特に重要である。 よって、図10に示される本発明のもう一つの実施態様では、外側接着層(65) と濃縮ゾーン(14)との間に光減弱層(92)を備えた試験パッチ(90)が提供さ れる。図10では、接着層(65)がストレスレザー(66)をもつことがわかる。し かしながらこの特徴は、発明のこの実施態様には任意であると理解すべきである 。 減弱層(92)は、問題の生物学的化合物を集め、保存する濃縮ゾーン(14)へ の光の伝達を弱めるためのものである。層(92)は、照射光を実質上透過しては ならないが、汗の水性成分の、外側層(65)への通過は比較的無制限に許すもの でなければならない。層(92)は、汗の水性成分が、少なくとも汗がパッチに普 通に蓄積する速さと同じ速さで拡散するように、十分多孔性でなければならない 。 多くの波長の光は問題の種々の生物学的化合物を分解するから、層(92)は広 いスペクトル全体の光を減弱する光学的特性をもっていなければならない。。減 弱は、来た光を反射させるか吸収することによって実現される。反射は、例えば 種々の金属面のいずれかを使用することによって実現される。本発明の或る好適 な実施態様にしたがって使用する場合、減弱層(92)は汗の水成分を通過させる ものでなければならない。適切な透過性をもつ反射層を備えるためには、小さい 孔をもつ薄い金属製ホイルが取り付けられる。例えば、レイノルズアルミニウム 社(Reynolds Aluminum Co.)を含む多くの会社から市販されるアルミホイルに 多数の小さい孔を開ければよい。 黒色面を使用して吸収性減弱層を設けることができる。好ましくはこれらの面 は汗の水成分を透過し続ける。汗の水成分にさらされたとき、減弱層(92)の染 料又は色素がにじみ出ないこと、及びそれが結合化学又は分析物の分析を妨害し ないことが重要である。これらの特徴をもつ種々の薄い黒色紙が市販されており 、減弱層として使用するのに適している。例えばバクスターサイエンティフィッ ク プロダクツから販売される黒色デラウェアセルロース膜フィルターは、減弱層と しての使用に特に適していることがわかった。この製品は種々の多孔度のものが 手に入るが、より多くの孔が開いているものが好ましい。こうして、好適な実施 態様においては、0.6ミクロン黒色デラウェアフィルターが取り付けられる。 減弱層を配設する代わりに(図示されていない)、吸収又は反射によって光を 減弱する接着層(65)を作ることができる。吸収性接着層の例として、黒色色素 、例えば微細なカーボンブラック粉末が接着シートの押出成形品の中に挿入され る。 VIII.皮膚用パッチを用いた迅速な分析物収集 皮膚用パッチ技術のある種の用途では、被験者の汗中の分析物の濃度の長期間 にわたる完全で且つ平均的な診断測定を行うことが望ましい。例えば、濫用薬物 プログラムで被験者のコンプライアンスを監視するには、数日間又は数週間にわ たり装着された皮膚用パッチを有する被験者の汗から分析物が集められる。本発 明の前記の皮膚用パッチはそのような目的用に非常に適している。 しかしながら、他の用途では、被験者の汗中の分析物の濃度をそれよりはるか に短い時間で測定できることが望ましい。例えば、被験者の汗中の治療薬物の濃 度を特定時点で測定できることが望ましい。また、道端で(例えば法律施行公務 員により)又は作業中に濫用物質を監視する時には、非常に短い時間内に結果を 得られることが有利である。特に検出しようとする分析物が例えばアルコールの ように体で急速に処理されるものである時がこの場合である。 皮膚用パッチが相対的に短い時間で十分な汗を収集することができ、そのよう な汗の中に担持されている分析物を従来のアッセイ法により検出できるというこ とが、本発明の驚異的な発見の一つである。診断用に検出可能量の分析物がパッ チ中で収集される前の少なくとも4時間そして多分24時間にわたり皮膚用パッ チは通常被験者により装着されていなければならないが、パッチが置かれている 皮膚領域に熱を適用することによりこの時間を約2時間以内にそして好適態様で は約20分間以内に短縮することもできる。 A.発汗速度の増加が分析物の収集可能速度を増加させる 所望量の分析物を短い時間で収集できるという発見は、被験者の汗中のコカイ ン分子の発現を調査するために設定された実験中になされた。図13に示されて いる実験では、実験への参加を承諾した最近のコカイン経験を有する志願被験者 に対して32gのコカインHClを静脈内投与した。次に皮膚用パッチを直ちに 被験者の皮膚上に置き、そして30分後にこのパッチを除去しそして新しいパッ チと交換した。被験者の汗中のコカイン分子の出現及び種々の期間にわたるその 濃度を測定可能にするため、皮膚用パッチを図13の水平軸上に示された各時点 において交換した。 各パッチ中で見いだされたコカインの量は図13の垂直軸に示されている。最 高水準のコカインは被験者に対するコカインの投与後約2−4時間の間に被験者 の皮膚上にあったパッチ中で見いだされた。投与後4時間目から、被験者の汗中 のコカイン濃度において一定の減少が起きた。 その後同様な実験を同一被験者に対して行った。この実験では、42mgのコ カインを被験者の吸引により被験者に投与した。この実験の結果は図13と同じ 方法で図14に示されている。図13の実験中の如く、コカイン濃度におけるピ ークは投与後2−4時間の間に被験者が装着したパッチ中で起き、その後、4− 8時間の間に装着したパッチ中ではコカイン濃度における減少があった。図14 に示されている実験の顕著な特徴は、コカインの投与後8−24時間の間に装着 したパッチ5からの結果である。図13の実験で見られたようなコカイン濃度に おける徐々の減少を伴うのでなく、この実験においては投与後8−24時間の間 に装着したパッチ中で濃度の目立った上昇がある。 図13及び14の実験の結果間の差異の原因を測定するために、我々は図13 と比べて図14の実験においては投与後8−24時間の間に異なる何かが起きた かどうかを調べた。図14の実験においては投与後8−24時間の間に装着した パッチは、各実験における他のパッチのいずれとも違い、汗で湿っていたことが わかった。明らかに、被験者はこのパッチを装着した期間中に活発に発汗してい た。 活発に発汗した被験者の結果として、投与後2−4時間の間に装着したパッチ と比べて投与後8−24時間の間に装着したパッチ中の方がかなり多い分析物が パッチ中に拡散した。活発な発汗中の被験者の汗中の分析物の濃度で起きた減少 は発汗速度の増加により相殺されるようであるため、このことは驚異的なことで ある。これがこの実験において投与後8−24時間の間に装着したパッチ中では 、図13の実験における同一期間中に装着したパッチ中で収集された量と比べて かなり大量の分析物の収集をもたらした。 活発な発汗は例えば運動中のような体温上昇により引き起こされることがある 。したがって、体の一部の領域のみの温度上昇が局所的な活発な発汗を引き起こ しうるかどうかを見るためにさらに実験を行った。この実験では、被験者に60 mgの燐酸コデイン(ナルデコン(Nadecon)CXの形態、経口的、30ml) を投与し、そして次に皮膚用パッチを被験者の各々の大腿上に置いた。104° Fに加熱された加熱パッドを一方の大腿の上に置いたが、他方の大腿は末加熱の ままであった。6時間にわたりパッチを1時間毎に交換し、そして最後のパッチ 対はコデインの投与後24−25時間の間の1時間に被験者の大腿の上に置かれ た。 この実験の結果は図16のグラフに示されている。このグラフから、105℃ に加熱された大腿に適用されたパッチは実験の最初の6時間では末加熱の大腿上 のパッチより多い分析物を含有していたことがわかる。したがって、被験者に活 発な発汗を誘発させることにより、被験者の汗中に存在する分析物の所望量を被 験者から短時間で収集することができる。 B.熱の発生 汗中に含有される分析物をさらに迅速に検出するには、熱発生手段の使用によ りパッチが置かれた領域中の被験者の皮膚の温度を上昇させる皮膚用パッチを使 用することができる。本発明のこの点に関しては、熱発生手段は好適には約10 0°F−150°Fの温度に達することができ、そしてより好適には約105° F−115°Fの間に加熱することができる。一つの好適態様では熱発生手段は 約115°Fの温度に達する。本発明のこの観点に従い汗を収集する時には、皮 膚用パッチの下の皮膚の温度も大体前記の温度範囲内であるべきである。したが って、皮膚用パッチが被験者の皮膚上にある時に熱発生手段が被験者の皮膚と接 触するか又は非常に近くなるように熱発生手段を配置することが有利である。 本発明の他の観点では、熱を被験者の皮膚に外部熱発生手段を用いて適用する のでなくむしろ被験者の体内の温度を上昇させることにより被験者を活発に発汗 させることができる。被験者の体内の温度を上昇させることにより、被験者の皮 膚の表面温度もそれによって高くなる。本発明のこの態様では、パッチは被験者 の皮膚の表面上に置かれ、その後、例えば激しい運動により又は被験者の体温を 上昇させうる治療剤の投与により被験者の体芯温度を上昇させる。被験者の体温 を上昇させることにより発生する汗が次にパッチ上で収集される。或いは、被験 者の体の一部だけの内部温度を上昇させることもでき、そして次に加熱されてい る被験者の体の一部の皮膚上に置かれたパッチにより汗を収集することもできる 。例えば、被験者の大腿の温度を高めるために絶縁物質で被験者の大腿周囲を覆 うことができ、そして汗を収集するためにパッチを前記被験者の大腿の皮膚上に 置くことができる。したがって、本発明のこの観点では、本発明の他の観点のよ うに被験者の皮膚に熱を外部適用することによるのではなくむしろ体自身の内部 熱発生機構を用いることにより、パッチの下の皮膚の表面の温度を上昇させる。 皮膚用パッチの下の被験者の皮膚の表面を本発明の特別な観点において上昇さ せるべき温度は、分析物を検出しようとする時間の長さに大きく依存して変化す るようである。ヒト被験者の皮膚温度が約115°Fに上昇する時には、約20 分間−1時間の間に約10cm2のパッチ中で分析物の検出を可能にするのに十 分な汗(約0.10ml)を収集することができる。一般的には、熱発生手段の 温度が上昇すればするほど、分析物の収集速度は高くなる。したがって、150 °Fより高い温度に到達させるための熱発生手段を使用して汗を収集することも できる。しかしながら、火傷又は他の皮膚損傷を引き起こすのに十分なほど高い 温度を熱発生手段により生じさせてはならない。そのような高温は汗が収集され る被験者に対して傷を生ずるだけでなく、汗の移送を妨害するかもしれない組織 損傷も引き起こすようである。 熟練した当業者は日常業務実験を行って一定時間に所望量の汗を収集するのに 適した温度を決めることができる。そのような日常業務実験は多分、予め測定さ れた領域を有するパッチを被験者の皮膚の特定領域中に置き、該特定領域中の被 験者の皮膚の温度を熱発生手段を用いて特定温度とし、パッチを被験者の皮膚上 で所望する時間にわたり保持し、所望する時間後にパッチを除去し、そしてパッ チ中に含有されている分析物の量を測定する工程を含む。パッチ中の分析物の量 が不十分であるとわかった場合には、パッチ中に流入する汗の量を、その結果と してその中で収集される分析物の量を増すために、熱発生手段又はパッチの領域 の温度を上昇させることができる。もちろん、パッチ中の分析物の量を増加させ るためにパッチが皮膚と接触する時間量を延長することもできる。 C.エネルギー補助皮膚用パッチ 本発明のこの観点による皮膚用パッチはここに開示されている他の皮膚用パッ チと非常に似た方法で構成することができる。しかしながら、エネルギー補助皮 膚用パッチの顕著な特徴は、それらがパッチ及びパッチ付近の皮膚の表面の温度 を上昇させる熱発生手段を含んでいるか又はそれを用いて操作されるようにデザ インされているということである。したがって、エネルギー補助皮膚用パッチを 製造するために使用される物質はエネルギー補助皮膚用パッチが受ける高温に耐 えられなければならない。 本発明のこの観点では、外層を構成するために閉塞性又は非閉塞性物質を使用 することができる。この理由は、例えば逆拡散を助ける傾向にあるというような 閉塞性パッチを使用する際の悪影響は、エネルギー補助皮膚用パッチを使用して 汗を収集するための短期間では目立たないからである。 汗中に含有されている分析物の量の定量的測定を望む場合には、本発明のこの 観点では速度制限構造体を使用することができる。そのような速度制限構造体は 被験者の皮膚とエネルギー補助皮膚用パッチの吸収性材料との間に置くことがで きる。そのような構造体が流しうる汗の速度が特定エネルギー補助パッチの取り 扱い温度における被験者の汗の予期される速度よりわずかに低い限り、パッチを 装着する時間量を記録しそして次にその量を速度制限構造体が汗のパッチ中への 加入を可能にする速度で掛算することにより、パッチに入る汗の概略容量を測定 することができる。パッチ中の分析物の量を測定した後に、被験者の汗中の分析 物の概略濃度を測定することができる。 好適態様では、エネルギー補助皮膚用パッチは1回だけ使用されるようにデザ インされる。そのような1回使用パッチは使用後に廃棄できるため便利であると いう利点を有する。1回使用パッチは、エネルギー補助パッチの一部又は全部を 次に使う者へアレルゲン又は感染試薬が伝染する可能性を回避するため、さらに 衛生的でもある。 1.電気的熱発生手段 本発明のこの観点に従う熱発生手段は種々の形態をとることができる。一態様 では、熱発生手段は熱を発生させるために電気を使用する電気装置(すなわち電 熱器)である。ある種のそのような電気的熱発生手段は電気的に加熱されたパッ ド、例えば一般的には肩凝り又は筋肉痛を緩和するために販売されているもので ある。そのようなパッドを皮膚用パッチの上に置いてパッドをパッチに積層させ ることができる。好適には、パッドはパッチ周辺の皮膚と接触するのに十分な領 域の大きさである。所望する期間内に分析物を検出するのに十分な汗を出させる ために、パッドを次に例えば約115°Fの如き適温に加熱する。 この態様では、皮膚用パッチ及び加熱パッドをキットとして製造又は販売する ことができる。好適には、皮膚用パッチを可逆的に固定するためのパッドが採用 される。そのようなパッチを使用して汗を収集した後に、それを分析のためにパ ッドから除去しそして新しいパッチと交換することができる。 他の態様では、皮膚用パッチは電源と可逆的に連結されている電気伝導性加熱 要素、例えば金属電線又はメッシュを含むことができる。そのような加熱要素は 好適には電気を伝導しないが熱は伝導する例えばプラスチック物質の如き物質に よってパッチの残部からそしてパッチを装着した被験者の皮膚から分離される。 この方法で、パッチの装着者が電気ショックにさらされることなく要素を加熱で きる。 ここに記載されている電力による加熱手段は交流又は直流のいずれでも使用で きる。診療所又は病院の如き治療設備においては、加熱手段は簡便には通常の電 気コンセントから電気コードにより引かれた交流を使用することができる。しか しながら、屋外又は他の適当な設備中では、電池動力による電気的熱発生手段も 同様に便利である。 2.化学的熱発生手段 他の態様では、本発明のエネルギー補助皮膚用パッチの熱発生手段が反応時に 発熱する化学的組成物を含むことができる。そのような化学的組成物は例えば図 15A及び15Bに示されているパッチの如きパッチの中に加えることができる 。或いは、パッチを被験者の皮膚上に置いた後に組成物をパッチに加えることも できる。 本発明のこの態様で使用できる一種の組成物はヤマシタ(Yamashita)他の米 国特許第3,976,049号に開示されている(再発行特許RE32,026 として再発行されている)。この組成物はスキーなどのための携帯用暖房具、例 えばジョーン・ワグナー・アソシエーツ社(John Wagner Associates,Inc.)( コンコルド、カリフォルニア)により販売されているものの中で使用されている 。該組成物は鉄粉、金属塩化物又は硫酸塩、活性炭及び水を含んでなるが、主要 な熱発生剤は鉄粉である。ヤマシタの特許に開示されている如く、鋳鉄粉、還元 鉄粉及び電解鉄粉などの種々の鉄粉を使用することができる。 前記組成物の金属塩化物又は硫酸塩は、例えば、硫酸第二鉄、硫酸カリウム、 硫酸ナトリウム、硫酸マグネシウム、塩化カリウム、塩化ナトリウム、塩化カル シウム、及び塩化マグネシウムを含んでなることができる。これらの化合物は鉄 粉が空気中の酸素と接触する時に鉄粉の反応を促進させる。さらに、塩化カルシ ウム及びマグネシウムを包含する塩化物化合物の一部は水蒸気を吸収し、その結 果、水蒸気の逃げを妨害するのを助けることとなる。これにより、水蒸気がその ような熱を運び去るのが妨害されるため、組成物により生じた熱が保存される。 これらの金属硫酸塩及び塩化物は好適には組成物中に100重量部の鉄粉当たり 約0.5−30重量部の間の量で存在する。 この熱発生用化学的組成物の他の成分は活性炭である。この成分は部分的には 組成物が空気にさらされる時に起きる発熱反応中に放出される水蒸気の一部を吸 収するために作用し、したがって反応中に発生する熱の保有を助ける。しかしな がら、希望により、例えば多孔性シリカ、綿、及び木材粉末の如き他の多孔性物 質を活性炭の代わりに使用することもできる。活性炭は他の物質より好ましく、 その理由はそれが化学的組成物の反応中に放出される臭気も吸収するためである 。活性炭がこの組成物中で使用される時には、それは100重量部の鉄当たり約 2.5−400重量部の範囲で存在すべきである。 水も組成物中で使用される。水は100重量部の活性炭当たり約10−250 重量部の範囲で存在すべきである。例えば鉄の酸化の触媒の如き他の成分を加え ることもできる。例えば、鉄粉に対する少量のクロム、マンガン又は銅の添加が 鉄の酸化を非常に増加させることが見いだされている。そのような触媒は100 重量部の鉄粉当たり約80−500重量ppmの量で加えるべきである。 好適態様では、ヤマシタの特許の熱発生組成物が本発明の皮膚バッチ内の積層 バッグ220中に存在する。図15Cに示されている如く、この態様における化 学的組成物223は、組成物223を含有しており且つそれに空気を到達させる ことができる内側バッグ層221により囲まれている。内側バッグ層221は、 例えば、木綿布又は合成布の如き布から製造することができる。この層221は バッグ1平方センチメートル当たり毎分約9,000−10,000立方センチ メートル(cc/cm2一分)の範囲の空気透過性を有すべきである。 外側バッグ層222も組成物223の漏出を防止するのを助け、そしてさらに バッグからの水分蒸発の防止も助ける。末処理バッグ層221及び222から例 えば水蒸気の如き蒸気が逃げることができるなら、蒸気はパッチから熱を運び去 るため、組成物223はさらにゆっくり加熱するという傾向がある。そのような 水蒸気の維持を助けるために、この外側バッグ層222は内側バッグ層221と 比べて低い空気透過性を有していなければならない。 好適には、外側バッグ層222は約0.5−400cc/cm2一分の空気透 過 性を有し、そしてより好適には外側バッグ層222は約1−150cc/cm2 −分の範囲の空気透過性を有する。外側バッグ層222は、例えば、ポリエチレ ン、ポリプロピレン、ナイロン、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニ リデン、ポリスチレン、又はゴムの如きプラスチックフィルムから製造すること ができる。必要な空気透過性を与えるために、そのようなプラスチックフィルム はそれらの表面積の約0.1%−5%以上の通気孔を含有すべきである。 もちろん、組成物を皮膚用パッチ中に加える前又は皮膚用パッチを装着した被 験者の皮膚の温度を上昇させるために使用する前に組成物が実質的に酸化しない ようにするために、組成物を空気又は他の遊離酸素源から離しながら混合してい なければならない。混合され且つ積層バッグに成形されると、組成物は使用時ま で空気から密封しておかなければならない。組成物を皮膚用パッチの中に加える なら、被験者の皮膚に適用するまで、パッチ全体を空気の又は少なくとも酸素の 流入に対して抵抗性のある物質中で容器封入すべきである。例えば、セロファン の如き物質を使用することができる。 他の熱発生用化学的組成物も本発明に従い使用することができる。例えば、米 国特許第3,301,250号に開示されている組成物を上記の組成物の代わり に使用することもできる。熟練した当業者に公知である他の組成物を使用するこ ともできる。 図15A−15Cは本発明に従う一つの可能なパッチを例示する。この態様に おけるパッチ200は、吸収性材料210、化学的組成物を含有する積層バッグ 220、及び外側保護層230を含んでなる。吸収性材料210は保護層230 の下に置かれ、該層はパッチを被験者の皮膚240上に装着した時にその皮膚と 接触する。保護層230は好適には、被験者の皮膚240にパッチ200を固定 するのを助けるためにそれに適用される接着剤組成物を有する。 図15Bに示されている態様では、吸収性材料は円形である。しかしながら、 吸収性材料は汗を収集するのに十分な大きさの表面積を有するならいずれの便利 な形にでも成形できる。 図15A及び15Bのパッチの吸収性材料を覆っているものは、反応時に熱を 発生可能な化学的組成物223を含んでなる構造体である。該組成物は、空気に さらされた時に発熱反応により熱を発生する鉄、水、塩化又は硫酸金属、及び活 性炭を含んでなる上記の組成物であってもよい。図15A−15Cに示されてい る態様では、積層バッグ220が保護層230の下に配置されているため、パッ チを装着した被験者の皮膚240と接触する。この態様では、組成物はパッチを 装着した被験者の皮膚と直接は接触しないが、バッグを通して皮膚と接触するた め、化学的組成物に起因する被験者の皮膚に対する起こり得る剌激を回避できる 。 積層バッグ220は図15A及び15Bでは保護層230の下にあるように示 されているが、これは厳密なものではない。パッチの装着時に化学的組成物22 3により発生した熱が被験者の発汗速度を高めるのに十分なほどバッグ220が 被験者の皮膚と十分近く接触することだけが必要である。さらに、積層バッグ2 20は図15Bでは円形であるように示されているが、これも厳密なものではな い。したがって、バッグ220は保護層230の上に置くこともでき、そして他 の形に成形することもできる。 組成物が問題の分析物の検出又は収集を妨害しないものである限り、組成物2 23を吸収性材料210内に分布させることもできる。ある種の態様では、積層 バッグは必要ないこともある。 本発明のエネルギー補助皮膚用パッチ中で化学的熱発生手段を使用する特別な 一利点は、パッチ及び熱発生手段の両方を1回の使用後に経済的に廃棄できるよ うな1回使用パッチとして化学的熱発生手段を有するパッチをデザインできるこ とである。図15A−15Cに示されているパッチがそのような1回使用パッチ の一例である。このパッチは必要とされるまで空気密封パッケージの中にプーリ ングできる。パッケージから取り出しそして空気中の酸素にさらされる時に、積 層バッグ220中に含有されている上記の化学的組成物が反応し始めそして加熱 し始める。パッチを次に汗のサンプルが望まれている被験者の上に急いで置く。 所望する汗の量を被験者から収集した後に、パッチを被験者の皮膚から除去し 、そしてパッチ中の汗を分析する。化学的熱発生手段を含むパッチ全体を次に廃 棄する。化学的熱発生手段の化学的反応物は容易に再生することができず、そし て使用後はパッチの吸収性材料は汗を収集した被験者の分析物で汚染されている 。したがって、使用済みパッチ及び化学的熱発生手段の廃棄は使用済みパッチ成 分 の唯一の実際的廃棄法である。 IX.皮膚用パッチを用いるアレルギー感応性の測定 A.皮膚アレルギー反応 本発明の別の観点では、パッチを使用して被験者が特定のアレルゲンに対して アレルギー性であるかどうかを測定することができる。アレルゲンには、種々の 形状の花粉、塵、動物の皮及び毛皮、化学物質、例えば殺昆虫剤又は食品添加物 、並びに食品が包含される。該アレルゲンに対して感応性である個体の皮膚上に おけるアレルゲンの存在が、該個体中でアレルギー反応として知られている免疫 系反応を引き起こす。 アレルギー反応を引き起こす際に含まれる免疫系のある種の成分、例えばIg E、補体、及び種々の免疫細胞は皮膚内で泳動できると信じられている。免疫系 の成分も皮膚に供給される血液の中を循環し、そして皮膚上におけるアレルゲン に対するアレルギー反応の一部として皮膚に供給される血管の透過性が増加する 。それにより血液の免疫成分は皮膚アレルギー反応に関与すると信じられている 。したがって、皮膚上におけるアレルゲンの存在がアレルゲンが存在する皮膚の 表面上における身体の免疫成分の泳動及び濃縮をもたらす。 B.アレルギー感応性を測定するための皮膚用パッチの使用 アレルゲンを被験者の皮膚に接触させそして次に被験者の皮膚中及び本発明の パッチ上を通る免疫成分を検出することにより、被験者、好ましくは哺乳動物を アレルゲンに対するその感応性に関して試験することができる。この態様では、 パッチを被験者の皮膚に装着した時に被験者の皮膚と流体連結するアレルゲンを 含有するパッチが使用される。例えば、アレルゲンをパッチの吸収性材料の中に 含有させることができる。 好適態様では、試薬もまた、パッチ装着者の皮膚と流体連結するパッチの中に 存在する。試薬は被験者の皮膚中で毛管透過性を増加しうるものである。そのよ うな試薬はしたがってパッチの下の皮膚中の毛管透過性を増加させそしてアレル ゲンの部位への免疫成分流を促進させる。 被験者が特定アレルゲンに対してアレルギー性であるかどうかを測定するため には、1種のアレルゲンを追加的に含む本発明のパッチを被験者の皮膚の表面上 に置く。この態様では、被験者がアレルゲンに対して感応性であるなら、汗がパ ッチに達すると、アレルゲンが被験者の皮膚と流体連結しそして皮膚と接触して 被験者中でアレルギー反応を引き起こす。すると、パッチはパッチの吸収性材料 上でアレルギー反応に関与する身体成分、例えばアレルゲンの位置に泳動する免 疫系成分を収集することができる。そのような成分が吸収性材料中に蓄積したら 、パッチを除去し、そしてそのような成分の存在を検出する。そのようなアレル ギー反応に関与する成分がパッチ上に存在するなら、これは被験者が試験したア レルゲンに対してアレルギー性であることを示している。 或いは、被験者の皮膚を他の方法で、例えばアレルギーのサンプルを被験者の 皮膚上に単に置くことによりアレルゲンに露呈することもできる。すると、皮膚 を通って出現する汗及び他の成分がアレルゲンに露呈された被験者の皮膚の領域 近くに置かれた本発明のパッチ中に蓄積することができる。アレルギー反応を示 す分析物が次にパッチ上に蓄積した汗の中で検出されるなら、被験者はアレルゲ ンに対してアレルギー性であると診断することができる。 本発明のこの態様で使用されたパッチは前記のタイプのいずれであってもよい 。好適には、アレルギー反応を示す特定身体成分を結合及び濃縮することができ る特異的結合相手が本発明のこの観点の吸収層(又は濃縮区域)の中に含まれる 。 本発明のこの態様の一例として、被験者がアレルゲンに対するアレルギー反応 を表すことが証されるなら、例えば花粉の如き抗原をパッチの吸収層の中に入れ て、汗が吸収層を浸透して水分を該層にもたらす時にアレルゲンが吸収層を通っ て皮膚と接触したパッチの下表面に泳動してアレルギー反応を引き起こす。或い は、アレルゲンをパッチの下表面に直接置いてそれをパッチを装着している被験 者の皮膚と直ちに接触させることもできる。 免疫反応がアレルゲンに対してアレルギー性である被験者において誘発された 後は、パッチ付近はアレルゲンの部位であるため、この反応に関与する成分はパ ッチ付近で濃度が増加するであろう。感応性及び非感応性の汗が皮膚を通りそし てパッチ中に通るにつれて、汗と共に皮膚の中を通過する免疫成分がパッチの吸 収層の上で濃縮する。 好ましくはパッチのすぐ下にある皮膚の中で毛管透過性を増加させる試薬がパ ッチ中に含まれる。それにより皮膚の下にある毛管中を循環する分子は皮膚の間 隙空間中に拡散させられそしてそこから汗の中に拡散させられる。そのような汗 が次にこれらの分子をパッチの中に運び、それらを検出することができる。 下記の実施例は本発明の特定の用途のみを記載したものである。 実施例1 試験パッチ上での使用のための抗CK−MBモノクローナル抗体の製造 モノクローナル抗体の製造についての公知の一方法にしたがい、Balb/c雌マウ スのようなマウス又はその他のマウス種、又はその他の適した動物、例えばラッ ト又は家兎などを或る量のCK−MB酵素で免疫し、免疫反応を開始せしめる。 適切な脾細胞の有効量を産生する酵素量及び免疫スケジュールは、使用動物種に 応じて容易に決定できる。 CK−MB又はその他の抗原の量及び間隔(spacing)は抗体反応において最 も重要である。幸運なことに、広範囲の抗原量が、共通的に有害作用物質に対す る免疫を与える。こうして、抗体反応を開始するには、普通は少量の抗原で十分 である;すなわちミクログラム量の蛋白質で十分であることが多い。しかしなが ら普通は、免疫反応を開始するために必要な最低量というものがある;ただしす でに進行中の抗体産生は、抗体反応の開始に必要な最小量より低い抗原量によっ て維持されるのが普通である。例えば、約50μgの酵素による初期免疫後に、5 回の注射の高度免疫系列が続く。 それ自体は必ずしも抗原性をもたない或る化合物を抗原に混ぜ合わせると、そ の抗原に対する抗体産生が高まる;これは、血清中における多量の抗体の出現、 長期間の抗体産生、及び少量の抗原に対して反応がおこることによって証明され る。このような物質は「アジュバント」と呼ばれ、フロイントの不完全及び完全 アジュバント及びアラムゲル(ミョウバンゲル)がこれに含まれる。こうして、 或る量の抗原は、アジュバントと共に皮下注射されたとき、又は少量づつ反復注 射した場合、静脈注射した場合より効果的であるのが普通である。 普通はフロイントのアジュバントが好適である。本来のフロイントの完全アジ ュバント混合物は鉱物油、ワックス及び結核死菌からなる。抗原を水相において アジュバント混合物に加えると、油中水型(water-in-oil)乳剤が生成する。こ の乳剤においては個々の水滴は結核菌を含む連続油相に取り囲まれている。この 混合物を実験動物に、普通は皮下注射する。注射は、ほとんど組織球、類上皮細 胞及びリンパ球の集合からなる病巣をもった、顕著な肉芽腫反応をおこす。局部 リンパ節は形質細胞のわずかな増加を示す。 溶性蛋白質抗原の第一回目の投与で免疫した後、普通は特異抗体は数日後に先 ず最初に血清中にあらわれ、それから大体第2週目まで数が増加する。その後血 清抗体の数はゆっくりと数週間及び数カ月にわたって減少する。 抗原投与後最初にあらわれる血清抗体はIgM抗体である。通常は、これらに 続いてIgG抗体が出現する。その後、血清抗体レベルが増加するにつれてIg M抗体は、多分IgG抗体の特異的フィードバック抑制の結果として消失する。 蛋白質に対する「初期反応」が過ぎ去った後、数カ月後、又は数年も経ってか ら同じ抗原の2回目の投与を行うと、強い、増強された“特異的第二反応”がお きるのが普通である;この場合、被曝二、三日以内に血清抗体が上昇し始めるの が普通である。第二反応の血清抗体レベルは10mg/mlにも達することがある。 その後動物を殺し、その脾臓から取った細胞を適切な媒体に懸濁させ、ネズミ 細胞系Sp 2/0-AG14から得られるような骨髄腫細胞と融合せしめる。その結果、 「ハイブリドーマ」と呼ばれるハイブリッド細胞ができる。それはインビトロで 増殖することができ、CK−MB酵素上の種々の識別可能部位の各々に特異的な 抗体の混合物を産生する。 選択された骨髄腫細胞系は脾細胞と適合しなければならない、そして脾細胞と 同種の細胞系であるのが最適である。ネズミ細胞系Sp 2/0-AG14は有効にマウス 脾細胞と共に使用できることがわかっているが、その他の骨髄腫細胞系を代わり に用いることもできる。例えば、ネイチャー,276:269−270頁(1978)参照。 使用する骨髄腫細胞系は、好ましくはいわゆる「薬剤耐性」型でなければなら ない;そうすれば融合しない骨髄腫細胞は選択培地では生き残れず、他方ハイブ リッド細胞は生き残る。種々の薬剤耐性骨髄腫が公知である。 未融合脾細胞、未融合骨髄腫細胞及び融合細胞の混合物を希釈し、未融合骨髄 腫細胞が増殖しない選択培地に、未融合細胞すべてが死滅するのに十分な時間、 培養する。薬剤耐性未融合骨髄腫細胞系はHAT(ヒポキサンチン、アミノプテ リン及びチミジン)のような選択培地では数日間より長くは生存しない。である から、未融合骨髄腫細胞は消滅する。未融合脾細胞は悪性ではないから、それら が増殖不能になるまでのそれらの世代数は限られている。他方、融合細胞は増殖 し続ける、なぜならばそれらは親骨髄腫から与えられた悪性の性質及び親脾細胞 によって与えられる選択培地中で生き残るのに必要な酵素を所有するからである 。 複数のハイブリドーマ含有ウェルの各々の上澄液について、CK−MB酵素構 造に特有な特異的部位に対する抗体の存在を調べる。それからその特異的部位に 対する所望抗体を産生するハイブリドーマを選択する。この選択は例えば制限希 釈による;ここではマイクロリットルプレートの各個々のウェルの或る数の細胞 (例えば1ないし4個)を分離するように、希釈容量を統計的に計算する。この 方法で個々のハイブリドーマが分離され、その後クローニングされる。 所望のハイブリドーマを選択したならば、それを、そのハイブリドーマを作る ために用いた動物と同じ種の宿主動物、より好ましくは同遺伝子型又はセミ同遺 伝子型の宿主動物に注射することができる。ハイブリドーマの注射は、適当なイ ンキュベーション期間後、宿主に抗体産生性腫瘍を形成せしめる。その結果宿主 の血流及び腹膜滲出液中には非常に高濃度の所望抗体があらわれる。宿主は血液 及び滲出液中に正常抗体をもっているとはいえ、これら正常抗体の濃度は所望モ ノクローナル抗体の濃度の約5%に過ぎない。モノクローナル抗体はその後、当 業者には公知の方法によって分離される。 実施例2 マイクロビーズ試験パッチの製造 本発明の一特殊用途は、運動した後の骨格筋及び心筋状態の二重測定である。 皮膚用パッチは図3及び3aに示す実施態様に従って構成される。ガーゼ層は、 ジョンソン&ジョンソンの非粘着性ガーゼパッドから、直径約1インチ(2.54cm )の円形パッチを切り取ることによって作られる。次に、ポール社(Pall Corpo ration)(グレンコープ、ニューヨーク)のアルチポア(Ultipor)(ナイロン 6)の円形パッチ2枚を切り取ることにより、内側及び外側多孔性層を作る。ア ルチポア膜は液体透過性で微孔性でもあり、例えば1ミクロン級の膜が選択され る。マイクロビーズ層は、CK−MBに対するモノクローナル抗体を、平均粒度 が最低約10ミクロンである多数のポリスチレンビーズに共有結合させることに よって作られる。 約0.2gのマイクロビーズを多孔性層の一つの表面に分布することによって パッチを組み立てる。その後、第二の多孔性層がそのマイクロビーズに接して置 かれ、次にガーゼ層をその第二の多孔性層の頂部に置く。この時点でパッチを上 下にさかさまにする。第一及び第二層、及びガーゼ層の各周辺端を一般的ヒート シール法によって一緒に固定する。その後、そのサブアセンブリーを裏返し、外 側直径が約2インチ(5cm)で内側直径は1インチより少し短い接着テープ円 環面をそれに固定し、パッチを仕上げる。 実施例3 心筋状態試験 実施例1のパッチを健康な40歳の男性の胸に固定し、36マイル(130分) の自転車走行中そのままにした。走行後、そのパッチを取り外し、過剰量の酵素 標識抗CK−MB抗体を含む第一溶液に約30分間浸し、固定された分析物を標 識抗体と結合させる。それからパッチを水道水ですすいで未結合の標識抗体を除 去し、結合した標識酵素のための基質を含む第二液に浸す。この基質は、その酵 素によって反応して色変化を受ける。頂上の多孔性層を通って色が出現すると、 それはCK−MBの存在を、そして多分心臓病があることを示す。カラーチャー トと比較することにより、概略的な定量ができる。 実施例4 マリファナ使用に対する試験 ヒツジ抗THCポリクローナル抗体(ビオゲネシス(Biogenesis)、ボーンマ ス、英国)をPBS(pH7.5)で1:100に希釈する。ゲルマンオリジナ ルイクイップメントマニュファクチャラー(Gelman Original Eqipment Manufac turer)の出願P.N.31084号中のプロトコルに従い、その抗体をゲルマン0.45 μ(SU 450)超結合支持膜(Ultrabind Supported Membrane)に結合させる。そ の膜を空気乾燥する。コーティングしたゲルマン膜から直径3/8インチの円盤 を切り取る。これらの3/8インチの円盤を、直径1インチの円形のテガデルム 1625透明ドレッシング(ミネソタマイニングマニュファクチャリング、セン トポール、ミネソタ、から入手)の中心に切った直径1/4インチの穴(hole) の中心に取り付けた。 組み立てられた膜3枚を、それからマリファナシガレットを吸う被験者の胸部 に固定する。いかなる形のマリファナも使用していなかった、そしてその使用に 同意もしない被験者にも、次の7日間3枚の組み立てられた膜を固定する。膜は 、それらが7日後に除去されるまで、その場所に固定されたままにする。取り外 した各々の膜に、0.2%トゥイーン20−PBS溶液300μlを5回さっと かける。その膜を、E−Zスクリーン試験キット(エンバイロンメンタルダイア グノスチック社、バーリントン、ノースカロライナ、から販売される)中のE− Zスクリーンカンナビノイド酵素結合物100μl中で30分間インキュベート する。 インキュベーション後、各膜に、0.2%トゥイーン20−PBS溶液300 μlを3回さっとかけ、それからPBSのみを3回さっとかける。それから膜を TMB膜パーオキシドサブストレート(キルケガード&ペリー研究所(Kirkegaa rd & Perry Labs.),Gaithersburg、メリーランド)中で10分間イン キュベートする。淡青色のバックグラウンドが6枚の膜すべてにあらわれる。マ リファナシガレットを吸った被験者から剥がした3枚の膜ではそのバックグラウ ンド上に白い点があらわれる。それはTHC誘導体を含む汗が出た汗腺口を示す ものである。マリファナを使用しなかった被験者から得た3枚の膜には白い点は あらわれない。 実施例5 陽性対照パッチ マウス抗ヒトIgG、Fcモノクローナル抗体(ICN、コスタメサ、カリフ ォルニア、から市販される)をPBS(pH7.5)で1:100に希釈する。 ゲルマンオリジナルイクイップメントマニュファクチャラー(Gelman Origina l Eqipment Manufacturer)の出願P.N.31084号中のプロトコルに従い、その抗体 をゲルマン0.45μ(SU 450)超結合支持膜(Ultrabind Supported Membrane )に結合させる。その膜を空気乾燥する。コーティングしたゲルマン膜から直径 3/8インチの円盤を切り取る。これらの3/8インチの円盤を、直径1インチ のテガデルム1625透明ドレッシングの中心に切った1/4インチ直径の穴( hole)の中心に置き、固定した。 組み立てられた膜3枚を被験者5名の胸に固定する。その膜は7日後にそれら を除去するまでそのまま固定される。除去した膜の各々に0.2%トゥイーン2 O−PBS溶液300μを5回さっとかける。PBSで1:100に希釈したヤ ギ抗ヒトIgG、Fcポリクローナル抗体(ICN、コスタメサ、カリホルニア から市販される)に結合したホースラディッシュパーオキシダーゼ酵素100μ l中で30分間インキュベートする。 インキュベーション後、各膜に0.2%トゥイーン20−PBS溶液300μ lを3回さっとかけ、それからPBSのみを3回さっとかける。それから膜をT MB膜パーオキシドサブストレート(キルケガード&ペリー研究所、Gaithersbu rg、マリーランド)中で10分間インキュベートする。個々の汗腺管に対応する 青い点がすべての膜のバックグラウンド上にあらわれる。これは全員 の汗に存在すると考えられるIgGの検出というパッチの化学反応が働いている ことを示す。 実施例6 パッチに集めたコカインの化学的修飾 直径3/8インチの吸収ディスクをゲルマン(Gelman)膜(Gelman 0.45μ(SU −450)Ultrabind Supported Membranes)から切断する。これらの3/8インチの ディスクをテガデルム(Tegaderm)1625トランスパレントドレッシング(Transp arent Dressing)(ミネソタ州セントポールのMirmesota Mining and Manufactu ringから入手可能)の1インチ直径の円の中心に切断された1/4インチ直径の穴 の中心に置いてパッチを形成する。 3個の上記パッチを、コカインを摂取している被験者の胸に固定する。どのよ うな形態のコカインも使用しておらず且つその後の7日間コカインを使用しない ことに同意した被験者にも3個のパッチを固定する。各被験者から7日後にパッ チを取り外すまでパッチは同じ場所に留めておく。 次に、各パッチの膜に存在するコカイン分子と他の成分は、各膜を合成尿マト リックス中に室温で30から60分間機械的に攪拌し乍ら浸漬することによって膜か ら溶出させて分析物溶液を形成させる。溶出後、各パッチから誘導した分析物溶 液は、各溶液にNaOHを添加してpHを11とする。これらの溶液はpH11およ び室温で反応させ、そしてその後溶液はHClで中和する。 次に、各溶液はコカインBEの代謝物検出用のロッシュ(Roche)RIAシス テム(ニュージャージー州ナトレイ)による診断分析に付す。コカインを摂取し た被験者はコカイン代謝物BEについて陽性の試験結果であり、一方試験期間中 にコカインを消費しなかった被験者はBEについて陽性の試験結果ではない。 実施例7 溶解可能な吸収ディスクの調製および使用 ナイロン6/6繊維(Monsanto Co.のVydyne 909)を吸収ガーゼに形成する。直 径約3/8インチのディスクを上記ガーゼから切断し、そしてその後テガデルム162 5トランスパレントドレッシング(ミネソタ州セントポールのMinnesota Mining and Manufacturingから入手可能)の1インチ直径の円の中心に切断された1/4イ ンチ直径の穴の中心に置いてパッチを形成する。次に、このようなパッチを被験 者に適用する。被験者にコカインを摂取するように指示し、そしてその後パッチ 上に或る量の汗を集積させる。検出可能な量のコカインがパッチに集まるのに十 分な時間が経過したとき、パッチを被験者から取り外しそして不溶性容器に入れ る。次に、ナイロン6/6繊維を溶解し得る塩基をパッチ上に注ぐ。ナイロン吸収 ディスクが溶解するとすぐ、パッチの非溶解成分を容器から除去する。コカイン は塩基の存在下でベンゾイルエクゴニン(BE)に変換されるので、ディスクに 含まれるコカインはディスクを溶解したときBEに代謝される。 次に、ナイロン、BEおよび使用した吸収ディスクの他の残存成分が溶解した 溶液を中和する。次に、ロッシュRIAシステム(ニュージャージー州ナトレイ )を使用してこの溶液を分析する。溶液中のBEを検出しそして吸収ディスク中 に濃縮されたBE量を測定する。 実施例8 汗成分の定量的測定 一定容量の汗中にどのくらい多くの分析物が含有されているのかを測定するた めに、ニュークレポーア(Nuclepore)(カリフォルニア州メンロパーク)が製 造したポリエステル支持ポリカーボネート微小孔膜製の支持体層を有するパッチ を先ず構築する。この上に、汗の集積および濃縮用のフィルトレーションサイエ ンシズ(Filtration Sciences)医薬等級紙(FS#39)のような吸収性材料を置 く。吸収性材料層の表面積は支持体層の表面積と同一かまたはそれより小さいの で、被験者の皮膚に装着したとき支持体層だけが被験者の皮膚と接触する。次に 、この層の上に、3Mカンパニー(Company)(ミネソタ州セントポール)が製 造した1625テガデルム創傷包帯で作られた外側保護層を置く。この外側層は、支 持体層かまたは吸収性材料のどちらよりも表面積が大きく、そしてこれら両層を 覆って いる。外側層は吸収性材料をパッチ外側から分離し、そして汗が支持体から入る 以外、吸収性材料層に入るのを阻止する助けをする。外側層の外側周辺は、パッ チを被験者の皮膚に適用したときパッチを固定するために被験者の皮膚に面する 外側層の面に接着剤を有している。 次に、テオフィリンの存在について汗を試験される被験者の皮膚に上記パッチ を装着する。被験者は7日間パッチを装着し、その間汗は6グラム/m2/時間 未満の速度で支持体層を通過する。この後にパッチを取り外し、そして分析に付 してパッチに含まれているテオフィリンの量を測定する。 パッチの吸収性材料中に入った汗の容量を測定するために、汗が吸収性材料中 に入る速度にパッチを装着した時間数、即ち7日間を掛ける。次に、パッチに含 まれているテオフィリンの量を測定する。次に、一定量の汗に含まれている分析 物の量を測定するために、支持体層から吸収性材料中に移った汗の量でパッチ中 の分析物の量を割って上記の数字を関連づける。 実施例9 アレルゲンに対する被験者の感受性を測定するための 皮膚用パッチの調製および使用 被験者がネコの毛にアレルギーであるかどうかを測定するために、ネコの毛を 含有する調製物を先ず、フィルトレーションサイエンシズ医薬等級紙(FS#39 )で作られた直径3/8インチのディスクの下部表面に置く。ディスクの上部表面 はテガデルム1625トランスパレントドレッシング(ミネソタ州セントポールのMi nnesota Mining and Manufacturingから入手可能)の1インチ直径の円の中心に 切断された1/4インチ直径の穴の中心に置く。次に、このパッチは、ディスクに 汗を集めそして濃縮物を形成させるために、約3日間ヒト被験者の皮膚表面に置 く。次にディスクを取り外し、そして分析してネコの毛に対するIgAを検出す る。ネコの毛に対するIgAの存在は被験者がネコの毛の抗原にアレルギー反応 を示すことを示唆する。 本発明は、或る好ましい実施態様およびアッセイ計画に関して記載したが、当 該技術分野の通常の技値を有する者に明白な他の実施態様およびアッセイも本発 明の範囲内である。従って、本発明の範囲は下記請求の範囲を参照することによ ってだけ特定するように意図されている。 実施例10 逆拡散を阻止する皮膚用パッチの構築 最初に、直径3/8インチの吸収ディスクをゲルマン膜(Gelman 0.45μ(SU− 450)Ultrabind Supported Membranes)から切断する。次に、これらの吸収ディ スクをpH5.0の0.1M酢酸緩衝液に浸漬し、そしてディスクを乾燥させる。次に 、3/8インチのディスクを、テガデルム1625トランスパレントドレッシング(ミ ネソタ州セントポールのMinnesota Mining and Manufacturingから入手可能)の 1インチ直径の円の中心に切断された1/4インチ直径の穴の中心に置いてパッチ を形成する。緩衝液に浸漬した吸収ディスクは未だ湿っている間にテガデルム包 帯上に載せることもできよう。 実施例11 濫用薬物の逆拡散防止 パッチは実施例10に従って構築する。パッチとパッチ下の被験者の皮膚表面 のpHを4.5〜5.0の範囲内に維持するために、パッチの吸収層(吸収ディスク) に緩衝液を加える。表2(上記)に示した濫用薬物の1つを摂取している被験者 の皮膚上にパッチを置いたとき、パッチは、殆ど逆拡散させないで、特定の摂取 薬物を濃縮する。 実施例12 被験者に存在する分析物の量の定量的測定 吸収ディスクが10cm2の表面積を有するパッチを実施例10の方法に従って構 築する。次に、このパッチを被験者の腕の二頭筋に装着する。168ポンドの体重 の被 験者に126mgのコカインを与え、これは続いて鼻から摂取させる。パッチは約200 時間装着させ、そして被験者にはそれ以上コカインを摂取させない。200時間後 、どのくらいの量のコカインが集まっているかを測定するためにパッチを取り外 す。この実験では、約500ng(0.5mg)のコカインがパッチ上に回収される。 実施例13 熱発生化学組成物および層状バッグの調製 下記成分を準備しそしてそれらを空気に実質的に暴露しないで混合した: 混合した後、得られた組成物を、約4インチ長さで約1/2インチ幅の木綿製の 布片上に置いた。この布は約1mm厚さでありそして約500cc/cm2・分の速度で空 気を通過させることができる。 この布はそれ自体、布バッグより僅かに長く且つ広いポリエチレン膜片の頂部 に存在している。この膜は、空気を約4cc/cm2・分の速度で通過させるのに十分 な大きさと数の穴が予め開けられている。 この組成物を布片の表面に均等に広げ、そしてその後、直径が概ね円形である 比較的長い管を形成するように、膜と布をそれらの短軸に沿って折る。この管内 部に適合しない過剰量の化学組成物は除去しそして後で使用するために取ってお く。次に、化学組成物を上記布および膜内に入れるために、膜の露出端は熱また は接着剤で閉じる。 実施例14 化学的熱発生手段を使用する エネルギー補助皮膚用パッチの調製 最初に、吸収性材料で作られた直径が3/8インチの丸いディスクは、ゲルマン 膜(Gelman 0.45μ(SU−450)Ultrabind Supported Membranes)の1部を切 断して構築する。次に、このディスクをテガデルム1625トランスパレントドレッ シング(ミネソタ州セントポールのMinnesota Mining and Manufacturingから入 手可能)の1インチ直径の円の接着剤面の中心に置く。次に、実施例13のポリ エチレン膜、布および化学組成物で形成された管を、一般に図15Aおよび15 Bに示された方法でディスク端の縁周囲に置いてパッチを形成させる。次に、パ ッチ全体の周囲をセロファン膜で囲って素早く空気から遮断する。 実施例15 化学的加熱手段を使用する エネルギー補助皮膚用パッチの使用 実施例14のパッチは包んでいる気密セロファン包装から取り出し、そして直 ちに被験者の腕に装着する。パッチとパッチ下の皮膚表面の温度は100F以上に 上昇し、そしてパッチは約1時間被験者の皮膚に維持する。次に、パッチを被験 者の皮膚から取り外し、そして分析してパッチ中の問題の分析物の存在を検出す る。 実施例16 被験者の身体加熱を使用した 皮膚用パッチによる汗収集の促進 吸収性材料製の直径が3/8インチの丸いディスクを先ず形成させて皮膚用パッチ を構築する。このようなディスクは、ゲルマン膜(Gelman 0.45μ(SU−450) Ultrabind Supported Membranes)の1部から切断する。次に、このディスクを テガデルム1625トランスパレントドレッシング(ミネソタ州セントポール、Mirm esota Mining and Manufacturingから入手可能)の1インチ直径の円の接着剤面 の中心に置き、こうすることによって皮膚用パッチを形成する。次に、このパッ チを被験者の大腿部に接触させて置き、そしてパッチ頂部の被験者の大腿部に絶 縁材料を巻きつける。被験者の大腿部の温度が上昇し、そして被験者は活発に発 汗する。約2時間後、パッチを絶縁材料の下から取り出し、そしてパッチに集め た汗を分析して問題の分析物を検出する。 実施例17 電気的加熱パッドを使用する エネルギー補助皮膚用パッチの使用 実施例16のパッチを被験者の腕に装着する。次に、パッチを覆いそして更に は被験者の腕の外周に巻きつけるのに十分な面積を有する電気的加熱パッドをパ ッチ上に置きそして被験者の腕に巻きつける。加熱パッドを約120°Fに加熱し 、そして約1時間被験者の腕に放置する。次に、パッチを被験者の腕から取り外 し、そして問題の分析物の存在を分析する。 実施例18 濫用薬物試験でのエネルギー補助皮膚用パッチの使用 実施例14のパッチをその気密包装から取り出し、そして致命的な交通事故を 起こした被験者の腕の表面に装着する。化学組成物が約30分間皮膚を加熱する。 この時間の間に、エクリン腺や他の汗腺は汗を発生し、そしてこの汗は管を通っ て皮膚表面にそしてパッチの吸収性材料中に流れる。30分後、パッチを取り外し そして実験室に運ぶ。次に、パッチを分析して、濫用薬物が被験者の汗中に存在 していたかどうかを測定する。 実施例19 医学診断でのエネルギー補助皮膚用パッチの使用 実施例14のパッチをその気密包装から取り出し、そしてテオフィリンを摂取 している被験者の腕の表面に装着する。化学組成物が被験者のパッチ周囲の皮膚 を加熱し、そして該パッチを約1時間被験者の腕に放置する。次に、パッチを取 り外しそして分析して被験者の汗中のテオフィリン濃度を測定する。テオフィリ ン濃度が所望の濃度より高い場合、患者が摂取しているテオフィリンの投与量を 少なくする。 上記の実施例および特定の実施態様は単に例示的なものであることを意味して いるにすぎず、そして本願発明の範囲を制限するものではない。更に、本願明細 書に引用した参照文献は本願明細書に参照として組み入れる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI G01N 33/52 B 8310−2J 33/53 Q 8310−2J (31)優先権主張番号 08/094,787 (32)優先日 1993年7月20日 (33)優先権主張国 米国(US) (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FR,GB,GR,IE,IT,LU,M C,NL,PT,SE),AU,CA,JP

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.被験哺乳動物の汗中の分析物の存在を測定するための、該被験体の皮膚に 装着する皮膚用パッチであって、該パッチは前記被験体の皮膚から拡散する汗の 非水性成分を収集するための前記被験体の皮膚と流体で連絡した吸収性材料を含 み、前記吸収性材料は溶解されて溶解した吸収性材料および溶液が前記汗成分の 分析を妨げないような溶液となることができる、皮膚用パッチ。 2.前記パッチが前記被験体の皮膚に装着されている際に前記被験体の皮膚と 流体で連絡している流体透過性支持体層を追加的に含み、前記支持体層は前記吸 収性材料と被験体皮膚の間に設置されている、請求項1に記載のパッチ。 3.前記吸収性材料がタンパク質、ナイロン6/6、フェノール性、ポリウレタ ン(TP)およびポリエステル(PBT)からなる群から選択され、前記溶媒が 酸および塩基からなる群から選択される、請求項1に記載のパッチ。 4.前記吸収性材料がポリスチレンであり、前記溶媒が塩素化炭化水素、芳香 族炭化水素、エステル、ケトン、高テルペン含有精油およびテレビン油からなる 群から選択される、請求項1に記載のパッチ。 5.前記溶媒がシクロヘキサノン、ジクロロエチレンおよびメチレンジクロリ ドからなる群から選択される、請求項4に記載のパッチ。 6.前記吸収性材料と前記パッチ外側の間に設置された気体透過性の外側保護 層を追加的に含む、請求項1に記載のパッチ。 7.前記パッチが前記被験体の皮膚上にあるとき、前記外側保護層と前記被験 体皮膚との間にプーリング領域を更に含み、前記吸収性材料は前記プーリング領 域と前記構造を通してのみ流体で連絡している、請求項6に記載のパッチ。 8.前記吸収性材料が前記被験体の汗中に存在する分析物に対する特異的結合 相手を備えている、請求項1に記載のパッチ。 9.汗の前記非水性成分が濫用薬物を含有する、請求項1に記載のパッチ。 10.前記成分がコカインを含有する、請求項9に記載のパッチ。 11.前記被験体の皮膚と流体で連絡して配置されたアレルゲン物質を更に含 む、請求項1に記載のパッチ。 12.前記吸収性材料と皮膚の間に速度制限構造を更に含み、前記構造は該構 造から汗を通過させるが、汗が前記被験体の皮膚を通過する不感発汗速度より遅 い速度で通過させる請求項1に記載のパッチ。 13.被験哺乳動物の汗中の分析物の存在および量を定量的に測定するための 、該被験体の皮膚に装着する皮膚用パッチであって、該パッチは: 前記パッチが被験体の皮膚に装着されているとき被験体の皮膚と流体で連絡 している流体透過性支持体層であって、前記支持体層は該支持体層から汗が拡散 する速度を制限する速度制限構造を含む;および 前記支持体層から拡散する汗の非水性成分を収集するための前記支持体層と 流体で連絡している吸収性材料であって、前記支持体層は前記パッチが被験体の 皮膚に装着されているとき前記吸収性材料と被験体の皮膚の間に設置される、 を含む。 14.前記パッチが前記吸収性材料と前記パッチ外側の間に設置された気体透 過性層を追加的に含み、その際前記被験体の皮膚からにじみ出る水や他の流体は 前記気体透過性層から蒸気相で前記パッチの外側に逃げることができる、請求項 13に記載のパッチ。 15.前記パッチが被験体の皮膚に装着されているとき前記支持体層を通って 拡散しない過剰の汗を収集するための前記気体透過性層と被験体皮膚との間のプ ーリング領域を更に含み、その際前記吸収性材料は前記支持体層を通してだけ前 記プーリング領域と流体で連絡している、請求項14に記載のパッチ。 16.前記気体透過性層が、前記パッチを前記被験体の皮膚に貼付するために 前記被験体の皮膚と接触する前記外側保護層の面で前記外側保護層の外側周辺に 適用された接着剤成分を更に含む、請求項14に記載のパッチ。 17.前記速度制限構造がポリカーボネート微小孔膜およびナイロン6/6製膜 からなる群から選択される、請求項13に記載のパッチ。 18.前記吸収性材料が紙である、請求項13に記載のパッチ。 19.前記速度制限構造が、前記支持体層を通って汗が拡散する速度を、汗が 前記被験体の皮膚を通過する不感発汗速度未満に制限する、請求項13に記載の パッチ。 20.前記吸収性材料が前記被験体の汗中に存在する分析物に対する特異的結 合相手を備えている、請求項13に記載のパッチ。 21.前記結合相手が抗体である、請求項20に記載のパッチ。 22.前記吸収性材料が溶解されて、溶解した材料および溶液が前記分析物の 分析を妨げないような溶液になることができる、請求項13に記載のパッチ。 23.アレルゲンに対する被験哺乳動物の感受性を測定するための、該被験体 の皮膚に装着する皮膚用パッチであって、該パッチは: 前記被験体の皮膚から拡散する汗の非水性成分を収集するための前記被験体 の皮膚と流体で連絡している吸収性材料;および 前記パッチが被験体の皮膚に装着されているとき、被験体皮膚と流体で連絡 している前記パッチ近くに置かれたアレルゲン、 を含む。 24.前記吸収性材料と前記パッチ外側の間に設置された気体透過性層を追加 的に含み、その際前記被験体の皮膚からにじみ出る水や他の流体は前記気体透過 性層から蒸気相で前記パッチの外側に逃げることができる、請求項23に記載の パッチ。 25.前記被験体の皮膚と流体で連絡している支持体層を追加的に含み、その 際前記パッチが前記被験体の皮膚に装着されているとき前記支持体層は前記吸収 性材料と前記被験体皮膚の間に設置される、請求項23に記載のパッチ。 26.前記パッチの真下の皮膚の毛細管の透過性を高める物質を追加的に含み 、その際前記パッチが被験体の皮膚に装着されているとき前記物質が被験体の皮 膚と流体で連絡している、請求項23に記載のパッチ。 27.前記吸収性材料が溶解されて溶解した物質および溶液が、前記所望の身 体成分の分析を妨げないような溶液になることができる、請求項23に記載のパ ッチ。 28.前記吸収性材料中に前記所望の身体成分に対する特異的結合相手を更に 含む、請求項23に記載のパッチ。 29.前記特異的結合相手が抗体である、請求項28に記載のパッチ。 30.前記特異的結合相手が抗原である、請求項28に記載のパッチ。 31.外側保護層を追加的に含む、請求項23に記載のパッチ。 32.前記外側保護層が、前記パッチを前記被験体の皮膚に装着するために前 記被験体の皮膚と接触する前記外側保護層の面で前記外側保護層の外側周辺に適 用された接着組成物を含む、請求項30に記載のパッチ。 33.前記パッチが前記被験体の皮膚に装着されているとき前記吸収性材料と 前記被験体皮膚の間に速度制限構造を更に含む、請求項31に記載のパッチ。 34.前記パッチが前記被験体の皮膚にあるとき前記外側保護層と前記被験体 皮膚との間にプーリング領域を更に含み、その際前記吸収性材料は前記速度制限 構造を通してだけ前記プーリング領域と流体で連絡している、請求項33に記載 のパッチ。 35.被験哺乳動物の汗に含まれる分析物の存在を定量的に測定する方法であ って、該方法は: a.哺乳動物の皮膚にパッチを装着し、その際前記パッチは該哺乳動物の汗 の非水性成分を濃縮し得る吸収性材料を含む; b.前記哺乳動物の汗を既知の速度で速度制限構造を通して前記吸収性材料 に入らせ、その際前記構造は前記パッチが前記哺乳動物の皮膚に装着されている とき前記哺乳動物の皮膚と前記吸収性材料の間に設置されており、前記構造は既 知の領域である; c.前記分析物が該分析物用のアッセイで検出できるように、十分な試験時 間が経過した後に前記パッチを取り外し; d.前記構造を通過する汗の総量を測定するためにパッチを装着した時間を 記録し; e.パッチに含まれる分析物の量を測定し;そして f.前記哺乳動物の汗中の分析物の平均量を測定するために、段階(e)で 測定された分析物の量を段階(d)で測定された汗の量と関連付ける、 ことを含む。 36.前記構造がポリカーボネート微小孔膜およびナイロン6/6製膜からなる 群から選択される、請求項35に記載の方法。 37.前記吸収性材料が紙である、請求項35に記載の方法。 38.特定の分析物に対する結合相手が前記吸収性材料に付着されている、請 求項37に記載の方法。 39.前記結合相手が抗体である、請求項37に記載の方法。 40.被験哺乳動物の汗に含まれる分析物の代謝物を検出する方法であって、 該方法は: a)前記哺乳動物の汗に含まれる分析物を、前記哺乳動物の皮膚を通過させ; b)前記分析物を吸収性材料中に集め; c)前記分析物を前記吸収性材料上に収集した後に、該分析物を化学的に修飾 し;そして d)前記分析物を検出する、 ことを含む。 41.前記分析物を前記吸収性材料に収集した後に該分析物を該吸収性材料か ら遊離させる段階を追加的に含む、請求項40に記載の方法。 42.前記遊離段階が溶媒を用いて前記分析物を前記吸収性材料から溶出する ことを含む、請求項41に記載の方法。 43.前記吸収性材料を前記溶媒で溶解して溶解した材料および溶液が前記分 析物の検出を妨げないような溶液にすることができ、そして前記遊離段階が前記 吸収性材料を溶解しそれによって前記分析物を溶出することを含む、請求項41 に記載の方法。 44.前記の化学的修飾段階が前記分析物をアルカリ性pHを有する溶液に暴 露することを含む、請求項40に記載の方法。 45.前記の化学的修飾段階中に前記分析物を加熱することを含む、請求項4 0に記載の方法。 46.前記分析物がコカインである、請求項40に記載の方法。 47.前記の化学的修飾段階が前記分析物を加水分解し得る酵素と共に前記分 析物をインキュベートすることを含む、請求項40に記載の方法。 48.被験哺乳動物が特別のアレルゲンにアレルギーであるかどうかを測定す る方法であって、該方法は: 前記哺乳動物の皮膚表面にパッチを配置し、その際前記パッチは、該パッチ が前記哺乳動物の皮膚に装着されているとき該哺乳動物の皮膚と流体で連絡して いる吸収性材料を含んでおり、該吸収性材料は前記アレルゲンを含んでいる; 前記アレルゲンに対するアレルギー反応に関連した前記哺乳動物の身体成分 の前記吸収性材料への移動を誘発し;そして 前記成分を検出して、前記哺乳動物が前記アレルゲンに対するアレルギー応 答を発現しているかどうかを測定する、 ことを含む。 49.前記吸収性材料が前記パッチ真下の皮膚内の毛細管の透過性を高める組 成物を追加的に含む請求項48に記載の方法。 50.被験哺乳動物が特別のアレルゲンに対してアレルギーであるかどうかを 測定する方法であって、該方法は: 前記哺乳動物の皮膚を前記アレルゲンに暴露し; 前記アレルゲンに暴露された前記哺乳動物の皮膚領域近くの汗を該哺乳動物 から集め;そして 前記汗中の分析物の存在を検出する、その際該分析物は前記アレルゲンに対 してアレルギー反応を示すものである、 段階を含む。 51.毛細管の透過性を高める組成物を前記哺乳動物の皮膚に適用することを 更に含む、請求項50に記載の方法。 52.被験哺乳動物の汗中の分析物の存在を測定する方法であって、該方法は : 前記被験体から分析物を含む汗を吸収性材料に集積させ、その際該吸収性材 料は溶媒で溶解して溶液にすることができる; 溶媒を用いて前記分析物を含有する前記吸収性材料を溶解し、その際前記溶 媒は前記分析物の検出を妨げない; 前記溶液中で前記分析物を検出する、 段階を含む。 53.前記検出段階が、前記分析物の存在を検出するために該分析物を化学的 に修飾しそして該分析物の代謝物を検出することを追加的に含む、請求項52に 記載の方法。 54.前記吸収性材料がタンパク質、ナイロン6/6、フェノール性、ポリウレ タン(TP)およびポリエステル(PBT)からなる群から選択され、そして前 記溶媒が酸および塩基からなる群から選択される、請求項52に記載の方法。 55.前記吸収性材料がポリスチレンでありそして前記溶媒が塩素化炭化水素 、芳香族炭化水素、エステル、ケトン、高テルペン含量精油並びにテレビン油か らなる群から選択される請求項52に記載の方法。 56.シクロヘキサノン、ジクロロエチレンおよびメチレンジクロリドからな る群から選択される、請求項55に記載の方法。 57.被験哺乳動物の汗に含まれる分析物の該哺乳動物中への逆拡散を最小に し乍ら前記分析物を収集し検出する方法であって、その際前記分析物は約7.2か ら10.0の範囲内のpKaを有しており且つ複数のイオン化状態を有しており、前 記分析物は少なくとも1つの前記イオン化状態ではイオン化形態でそして別の前 記イオン化状態では非イオン化形態で存在しており、該方法は: a.前記哺乳動物の皮膚外部表面に皮膚用パッチを配置し、その際該パッチ は前記哺乳動物の汗を含有し得る吸収性材料を含む; b.汗を前記哺乳動物の皮膚を通過して前記吸収性材料に入らせ、それによ って、前記分析物が前記汗中に存在している場合、該分析物をパッチに入らせ; c.前記パッチ中のイオン化形態の前記分析物の量対非イオン化形態の前記 分析物の量の比が1000より大きくなるように前記パッチ中の前記分析物のイオン 化状態を制御し;そしてその後 d.前記パッチ中の前記分析物を検出する、 段階を含む。 58.前記制御段階が前記パッチ下の前記被験体の皮膚外部表面のpHが選択 された範囲内に維持されるように前記外部表面のpHを制御することを含み、そ の際前記範囲は分析物が前記パッチから逆拡散するのを少なくとも実質的に阻止 するように計算されている請求項57に記載の方法。 59.前記制御段階が前記被験体の皮膚外部表面のpHを約7.0未満に維持す ることを含む請求項58に記載の方法。 60.前記制御段階が前記被験体の皮膚外部表面のpHを約5.0末満に維持す ることを含む請求項59に記載の方法。 61.前記制御段階が前記被験体の皮膚外部表面と流体で接触している緩衝液 を提供し、その際該緩衝液が前記哺乳動物の皮膚表面のpHを前記の選択した範 囲内に維持するように設計されている請求項58に記載の方法。 62.前記パッチ中に存在する前記分析物の量を測定する段階を追加的に含む 請求項57に記載の方法。 63.前記制御段階が前記パッチまたは被験哺乳動物の皮膚表面への電気送達 を含む請求項57に記載の方法。 64.水が前記パッチから逃げることができ、それによって該パッチ中の前記 分析物が濃縮される請求項57に記載の方法。 65.前記制御段階が、前記パッチ中の前記分析物のイオン化形態の量対前記 分析物の非イオン化形態の量の比を5000より大きくすることを含む請求項57に 記載の方法。 66.水が通過段階中に前記パッチから逃げないようにされている請求項57 に記載の方法。 67.被験哺乳動物の汗中の分析物を検出するための、該被験体の皮膚に装着 する皮膚用パッチであって、その際前記分析物は約7.2から10.0の範囲内のpKa を有しており、且つ前記分析物はまた前記分析物がイオン化形態である少なくと も1つのイオン化状態および前記分析物が非イオン化形態である少なくとも1つ のイオン化状態を含む複数のイオン化状態を有することができ、該パッチは: 前記皮膚を通過して前記パッチに入る汗を収集するための、前記被験体の皮 膚外部表面と流体で連絡している吸収性材料;および 前記パッチ中のイオン化状態でのイオン化形態対非イオン化形態の前記分析 物の比が1000より大きくなるように前記分析物のイオン化状態を制御する手段、 を含む。 68.イオン化状態を制御する前記手段が、前記pHが選択した範囲内に維持 されるように前記パッチの前記吸収性材料下の前記被験体の皮膚外部表面のpH を制御する手段を含み、その際前記範囲は前記分析物を前記パッチに濃縮させ且 つ逆拡散させないように計算されている、請求項67に記載のパッチ。 69.前記被験体の皮膚外部表面のpHを制御する前記手段が前記被験体の皮 膚表面と流体で接触している緩衝液を含む、請求項68に記載のパッチ。 70.イオン化状態を制御する前記手段が前記パッチの前記吸収性材料下の前 記被験体の皮膚外部表面に電気を送る手段を含む、請求項67に記載のパッチ。 71.前記電気を送る手段がイオン電気導入機を含む、請求項70に記載のパ ッチ。 72.前記パッチが、パッチから水が逃げることができ、パッチ中の前記分析 物を濃縮するように形状化されている、請求項67に記載のパッチ。 73.前記パッチが、パッチから水が逃げないように形状化されている請求項 67に記載のパッチ。 74.被験哺乳動物の汗中の分析物を検出するための、該被験体の皮膚に装着 する皮膚用パッチであって、該パッチは: 前記被験体の皮膚を通過して前記パッチに入る汗を収集するための、該被験 体の皮膚外部表面と流体で連絡している吸収性材料;および pHを選択した範囲内に維持し得る前記吸収性材料中の緩衝液、その際前記 範囲は前記分析物を前記パッチ内で濃縮させるように計算されている、 を含む。 75.被験哺乳動物の汗中の分析物を検出するための、該被験体の皮膚に装着 する皮膚用パッチであって、該パッチは: 前記被験体の皮膚を通過して前記パッチに入る汗を収集するための、該被験 体の皮膚外部表面と流体で連絡している吸収性材料;および 前記パッチまたは該パッチに隣接する皮膚の外部表面に電気を送達する電気 供給源、 を含む。 76.被験哺乳動物の間質流体に含まれる分析物の該哺乳動物中への逆拡散を 最小にし乍ら前記分析物を収集しそして検出する方法であって、該方法は: a.前記哺乳動物の皮膚の外部表面に皮膚用パッチを配置し、その際該パッ チは前記哺乳動物の汗を含有し得る吸収性材料を含む; b.汗を前記被験哺乳動物の皮膚を通過して前記吸収性材料に入らせ、それ によって、前記分析物が前記被験哺乳動物の汗に存在している場合、該分析物を パッチに入らせ、その際前記パッチ中で得られる前記分析物の量対前記被験哺乳 動物の間質流体中の前記分析物の量の比は10より大きくなる;そしてその後 c.前記パッチ中の前記分析物を検出する、 段階を含む。 77.前記パッチ中で得られる前記分析物の量対前記被験哺乳動物の間質流体 中の前記分析物の量の前記比が100より大きくなる請求項76に記載の方法。 78.水が通過段階中に前記パッチから逃げないようにされている請求項76 に記載の方法。 79.被験哺乳動物の間質流体中の分析物を検出するための、該被験体の皮膚 に装着する皮膚用パッチであって、該パッチは: 前記皮膚を通過して前記パッチに入る汗を収集するための、前記被験体の皮 膚外部表面と流体で連絡した吸収性材料;および 前記パッチ中の前記分析物の量対前記間質流体中の前記分析物の量の10より 大きい比を得るための手段、 を含む。 80.前記手段が、前記パッチ中の前記分析物の量対前記間質流体中の前記分 析物の量の100より大きい比を得る手段を含む、請求項79に記載のパッチ。 81.前記手段が、前記パッチの前記吸収性材料下の前記被験体の皮膚外部表 面のpHが選択された範囲内に維持されるように該pHを制御する手段を含み、 その際前記範囲は前記分析物を前記パッチに濃縮させ且つ逆拡散させないように 計算されている、請求項79に記載のパッチ。 82.前記手段が、前記被験体の皮膚表面と流体で接触している緩衝液を含む 、請求項81に記載のパッチ。 83.前記手段が、前記パッチの前記吸収性材料下の前記被験体の皮膚外部表 面に電気を送る手段を含む、請求項79に記載のパッチ。 84.前記電気を送る手段がイオン電気導入機を含む請求項83に記載のパ ッチ。 85.前記パッチが、パッチから水が逃げることができ、パッチ中の前記分析 物を濃縮するように形状化されている、請求項79に記載のパッチ。 86.前記パッチがパッチから水が逃げないように形状化されている、請求項 79に記載のパッチ。 87.皮膚用パッチを使用して哺乳動物の汗に含まれる分析物を収集する方法 であって、該方法は: a.哺乳動物の皮膚に皮膚用パッチを装着し、その際前記パッチは該哺乳動 物の汗に含まれる分析物収集用の吸収性材料を含む; b.前記皮膚用パッチ下の前記哺乳動物の皮膚を加熱し、その際前記哺乳動 物の皮膚から汗を流れ出させるのに十分な熱を発生させる; c.前記パッチの前記吸収性材料中の前記哺乳動物の汗中に存在する分析物 を収集し; d.前記分析物用のアッセイによって前記分析物を前記パッチ中で検出でき るように、前記哺乳動物の皮膚に熱を最初に適用してから十分な時間が経過した 後に前記パッチを取り外し;そして e.前記パッチ中の前記分析物の量を検出する、 段階を含む。 88.段階(b)が化学反応によって熱を発生することを含む、請求項87に 記載の方法。 89.段階(b)が、酸素の存在下で発熱的に反応する化学組成物を酸素に暴 露することを更に含む、請求項88に記載の方法。 90.段階(b)が電気器具を用いて熱を発生させることを更に含む、請求項 87に記載の方法。 91.段階(b)が前記皮膚用パッチの頂部に電気加熱パッドを置くことを含 む、請求項90に記載の方法。 92.段階(b)が前記哺乳動物の皮膚を約100°Fから150°Fの間に加熱す ることを含む、請求項87に記載の方法。 93.段階(b)が前記哺乳動物の皮膚を約105°Fから115°Fの間に加熱す る ことを含む、請求項92に記載の方法。 94.段階(b)が前記哺乳動物の体内温度を上昇させることによって前記皮 膚用パッチ下の前記哺乳動物の皮膚を加熱することを含む請求項87に記載の方 法。 95.前記パッチが段階(d)で1時間から2時間後に取り外される、請求項 87に記載の方法。 96.前記パッチが段階(d)で約1時間後に取り外される、請求項95に記 載の方法。 97.前記パッチが段階(d)で1時間未満後に取り外される、請求項87に 記載の方法。 98.段階(e)が前記パッチ中のコカインの存在を検出することを含む請求 項87に記載の方法。 99.被験哺乳動物の汗に含まれる分析物の検出用器具であって、該器具はパ ッチを含み、そして該パッチは: 1方の面に接着剤が適用されている外側保護層、その際該接着剤は該外側保 護層を被験哺乳動物の皮膚に固定するように適合させられている;および 前記被験体の汗に含まれる分析物収集用の吸収性材料、その際該吸収性材料 は前記接着剤が適用されている前記外側保護層の面に固定されており、前記パッ チが前記被験体の皮膚に装着されているとき前記吸収性材料は前記被験体の皮膚 と流体で連絡している;および 前記パッチの前記吸収性材料および/または前記外側保護層上の電気加熱器 、その際該加熱器は前記被験体の皮膚表面に熱を発生し、前記加熱器は10°Fを 超える温度に到達することができる、 を含む。 100.前記電気加熱器が加熱パッドを含む、請求項99に記載のパッチ。 101.前記電気加熱器が前記パッチ中の電気伝導性加熱器要素を含む、請求 項99に記載のパッチ。 102.被験哺乳動物の汗に含まれる分析物検出用の単回使用皮膚用パッチで あって、該パッチは: 1方の面に接着剤が適用されている外側保護層、その際該接着剤は該外側保 護層を被験哺乳動物の皮膚に固定するように適合させられている; 前記被験体の汗に含まれる分析物収集用の吸収性材料、その際該吸収性材料 は前記接着剤が適用されている外側保護層の面に固定されており、前記パッチが 被験体の皮膚に装着されているとき前記吸収性材料は該被験体の皮膚と流体で連 絡している;および 発熱化学反応を受け、それによって熱を発生できる化学組成物、その際該組 成物は前記パッチの前記外側保護層または前記吸収性材料に固定されており、該 組成物は反応したとき105°Fを超える温度に達することができる、 を含む。 103.前記組成物が空気に暴露されたとき発熱的に反応する組成物である、 請求項102に記載のパッチ。 104.前記組成物が鉄、金属塩化物または金属硫酸塩、活性炭素および水を 含む、請求項102に記載のパッチ。 105.前記パッチが空気の流入に抵抗性である材料で包装されている、請求 項102に記載のパッチ。 106.前記組成物が更に前記パッチ中の多孔性バッグに収容されている、請 求項102に記載のパッチ。 107.前記化学組成物が、前記パッチの前記吸収性材料端で境界付けられた 外周の回りで前記パッチ中に存在している、請求項102に記載のパッチ。
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