KR20020094901A - 체액 샘플링 및 분석물 측정용 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 체액을 샘플링하고 체액 내의 표적 분석물을 측정하는 장치에 관한 것이다. 장치는 피부를 선택된 깊이로 침투하여 체액을 추출하는 데 사용되는 하나 이상의 현미침 부재, 샘플링 수단 및 측정 수단을 갖는다. 샘플링 수단은 친수성 다공성 물질 등의 체액 전달 매질을 포함하며, 체액 전달 매질에 의해서 샘플링된 체액을 현미침 부재로부터 측정 수단으로 전달한다. 측정 수단은 하나 이상의 다공성 전극을 갖는, 그 속에 존재하는 추출된 체액 중의 표적 분석물을 전기화학 측정하도록 배열된 전기화학 전지, 및 통상적으로 시약 물질을 포함한다. 또한, 피부 내의 체액을 샘플링하는 방법 및 샘플링된 체액을 측정하는 방법 뿐만 아니라, 하나 이상의 본 발명의 장치를 포함하는 키트(kit)가 또한 제공된다.

Description

체액 샘플링 및 분석물 측정용 장치 및 방법{Biological fluid sampling and analyte measurement devices and methods}

본 발명은 경피성 체액 샘플링 및 분석물 측정, 보다 특히 체액의 샘플링을 용이하게 하는 체액 전달 매질에 관한 것이다.

체액 중의 분석물 검출은 그 중요성이 항상 증가하고 있다. 분석물 검출 검정은 임상 실험실용 시험, 가정용 시험 등 시험의 결과가 다양한 질환 상태를 진단하고 관리하는 데 중요한 역할을 하는 시험을 포함하는 다양한 용도로 사용된다. 일반적인 주요 분석물로는 예를 들면, 당뇨병을 관리하는 경우의 글루코스, 콜레스테롤 등이 포함된다.

분석물 측정을 위한 혈액 샘플을 회수하기 위한 일반적인 기술은 피부를 적어도 피하 층으로 관통하여 혈관 아래로 추출하여 신체 표면 위의 국소 출혈을 생성시키는 것이다. 이어서, 추출된 혈액을 작은 운반용 관으로 회수하고 종종 혈액 샘플이 위치한 시약 시험 스트립이 달린 수지식 기구의 형태인, 시험 장치에 의해 분석한다. 손끝은 그 안에 다수의 작은 혈관이 위치하여 있으므로, 이러한 혈액 회수방법에 가장 빈번하게 사용되는 부위이다. 당해 방법은 손끝의 피하 조직에 신경 말단이 매우 집중되어 있기 때문에 통증이 심하다는 주요 단점이 있다. 분석물을 빈번하게 모니터링할 필요가 있는 환자가 혈액 샘플링을 피하려는 것은 흔한 일이다. 예를 들면, 당뇨병 환자의 경우, 처방된 기준으로 글루코스 농도를 자주 측정하지 않게 되면, 글루코스 농도를 적합하게 조절하는 데 필요한 정보가 부족하게 된다. 글루코스 농도를 조절하지 않으면, 매우 위험하고, 심지어 생명을 위협할 수도 있다. 이러한 혈액 샘플링 기술은 또한 특히 기본적으로 매우 높은 빈도로 실시하는 경우, 환자에게 감염 및 질병 전이시킬 위험 또한 갖고 있다. 이러한 기술과 관련된 문제는 빈번한 혈액 샘플링에 사용될 수 있는 표피 부분이 한정되어 있다는 사실에 의해 악화된다.

위의 기술 및 고도의 통증과 관련된 기타의 기술의 단점을 극복하기 위하여, 피부 내의 간질액을 추출하는 미세 관통, 미세 절단 부재 또는 유사한 구조물을 사용하는 특정한 분석물 검출 프로토콜 및 장치가 개발되었다. 현미침은 피부를 피하층 미만의 깊이로 침투함으로써 환자가 느끼는 고통을 최소화시키도록 한다. 이어서, 간질액을 샘플링하고 시험하여 표적 분석물의 농도를 측정한다. 일부 종류의 기계적 또는 진공 수단은 종종 미세 관통 부재와 함께 사용하여 신체로부터 간질액의 샘플을 이동시킨다. 통상적으로, 이는 약 6mmHg의 압력차를 적용함으로써 달성된다.

예를 들면, 국제 특허원 제WO 99/27852호에는 진공 압력 및/또는 열을 사용하여 진공 또는 열이 적용되는 피부 영역에서 간질액의 유효성을 증가시킨다고 기재되어 있다. 진공 압력은 진공 근처의 피부 일부를 신장시키고 간질액으로 충혈시켜, 피부로 들어갔을 때 체액의 추출을 용이하게 한다. 국소화 가열 부재를 피부 위에 위치시켜, 간질액이 그 위치에서 더욱 신속하게 유동하도록 함으로써, 주어진 단위 시간당 더 많은 간질액이 회수되도록 하는, 또 다른 방법이 공개되어 있다.

피부의 침투를 피하는 기타의 검출 장치도 함께 개발되었다. 그 대신, 각질층이라고 하는 피부의 최외각층을 피부 내의 체액의 추출 또는 추출을 제공하는 보다 수동적인 수단에 의해 붕괴시킨다. 이러한 수단은 진동 에너지 사용, 피부 표면에 대한 화학적 시약 적용 등을 포함한다. 예를 들면, 국체 특허원 제WO 98/34541호에는 표피로부터 떨어져 위치하여 전자-기계식 변환기에 의해 진동시키는, 진동 집중기, 예를 들면, 침 또는 와이어의 용도가 기재되어 있다. 침은 피부와 접촉하여 위치한 액체 매질을 함유하는 용기(receptacle)에 침지되어 있다. 침의 기계적 진동은 액체로 옮겨져서 각질층의 세포 구조를 붕괴시키기에 충분한 표피에 대한 유체역학적 응력을 생성한다. 국제 특허원 제WO 97/42888호 및 제WO 98/00193호에도 또한 초음파 진동을 사용한 간질액 검출방법이 기재되어 있다.

최소 침입성 분석물 시험 영역에서 이미 이루어진 업적에도 불구하고, 보다 저렴하고 부수적인 장치(예: 진동 장치, 흡인 장치 및 열 발생 장치)를 필요로 하지 않는 신규한 분석물 검출방법의 인식에 관심이 지속되고 있다. 저렴하고, 사용하기 용이하고, 단일 성분으로 통합될 수 있고, 안전하고, 효과적인 최소 침입성 분석물 검출 시스템의 개발이 특히 중요할 것이다.

관련 문헌

중요한 미국 특허로는, 미국 특허 제5,161,532호, 제5,582,184호, 제5,746,217호, 제5,820,570호, 제5,879,310호, 제5,879,367호, 제5,942,102호, 제6,080,116호, 제6,083,196호, 제6,091,975호 및 제6,162,611호가 포함된다. 기타 중요한 특허 문헌 및 공보로는, 제WO 97/00441호, 제WO 97/42888호, 제WO 98/00193호, 제WO 98/34541호, 제WO 99/13336호, 제WO 99/27852호, 제WO 99/64580호, 제WO 00/35530호, 제WO 00/45708호, 제WO 00/57177호, 제WO 00/74763호 및 제WO 00/74765 A1호가 포함된다.

도 1은 본 발명의 예시적인 체액 감지 및 분석물 측정 장치의 횡단면도이고,

도 2는 본 발명의 체액 감지 및 분석물 측정 장치를 사용하기 위한 예시적인 수지식 장치(hand-held device)의 모식적 대표도이다.

경피성 감지 시스템 및 장치, 뿐만 아니라 이를 사용하는 방법이 본 발명에 의해 제공된다. 당해 장치의 특성은 피부 내에서 추출된 체액을 측정 수단으로 전달시켜 체액 샘플 내의 표적 분석물을 측정하는 체액 전달 매질의 존재에 있다. 본 발명은 체액(예: 혈액 및 간질액)의 샘플링, 샘플링된 체액에 존재하는 다양한 분석물(예: 글루코스, 콜레스테롤, 전해질, 약제, 금지 약물 등)의 검출 및 측정에 사용될 수 있다. 본 발명은 간질액의 샘플링 및 그 속의 글루코스 농도의 측정에 특히 적합하다.

일반적으로, 본 발명의 장치는 체액 전달 매질 형태로 표피를 관통시키고 피부 내의 체액을 추출하도록 배치된 원위면을 갖는 하나 이상의 샘플링 수단(1) 및 전기화학 전지, 신호 생성 시스템을 갖는 다공성 매트릭스 등의 형태의, 샘플링 수단과 체액이 통하는 측정 수단(2)을 포함한다.

체액 전달 매질은 다공성이고, 균일한 다공도을 갖거나 일부 또는 말단에 대한 또 다른 일부 또는 말단의 다공도 경사를 갖는다. 바람직하게는, 체액 전달 매질은 원위 말단에 대해서 보다는 근위 말단에서 보다 다공성이며, 예를 들면, 원위 말단에 대한 근위 말단의 다공도 경사가 존재한다. 한 말단에서 다른 말단에 대한 다공도 변화는 점진적이거나 급격할 수 있다[여기서, 원위면은 체액 전달 매질의 가장 농밀한 부분(즉, 최소의 기공 수를 갖거나 기공이 전혀 없음)이어서 피부를 관통하는 경우 강성을 제공한다]. 체액 전달 매질은 적어도 부분적으로는 복수의 기공을 갖는 다공성 구조로 형성된 하나 이상의 친수성 물질로 제조된다. 따라서, 기공은 모세관 작용을 제공하여 체액 전달 매질이 체액을 전달할 수 있게 한다.

특정한 양태에서, 피부 관통 작용은 체액 전달 매질의 원위면에 의해 달성된다. 구체적으로, 원위면은 매우 급격한 돌출로 형성된다. 이러한 양태중 일부에서는, 이러한 원위면은 비다공성이고, 여기서, 돌기는 원위면을 통하여 연장한 다공성 중심 코어를 가져서, 체액을 추출시키는 체액 추출 개구를 한정한다. 체액 전달 매질은 본 발명의 측정 수단으로의 미세 관통 구성원의 추출 개구 사이로 연장되고, 측정 수단으로의 추출 개구에 존재하는 체액 및/또는 이의 성분을 전달하는 작용을 한다. 여전히, 다른 양태에서는, 전체 돌기도 다공성이지만, 근위 영역보다는 다공도가 훨씬 덜하다. 이러한 양태에서는, 추출 개구는 다공성 돌기 자체가 체액을 감지 장치로 추출시키기 때문에 불필요하다.

본 발명의 장치의 기타 양태는 체액 전달 매질과는 별개의 피부 침투 수단, 예를 들면, 비다공성 물질로 구성된 현미침 배열(여기서, 각각의 현미침은 원위 추출 개구를 갖는다)을 갖는다. 이러한 배열의 현미침 면(즉, 장치의 하부)은 자체가 절연 물질로 형성되거나 피복될 수 있다. 또한 다른 양태에서는, 현미침은 전도성 물질(예: 금속)로 제조되거나 피복되어 일련의 전자 감지기를 형성한다.

측정 수단으로서 전기화학 전지를 사용하는 본 발명의 장치는 바람직하게는 종종 반응 전지 또는 챔버라고 하는, 전극 사이의 전기화학 전지 내에 산화환원 시약 시스템 또는 물질을 제공한다. 반응 챔버 내에 존재하는 체액의 표적 분석물은 산화환원 시약 시스템과 화학적으로 반응하여 표적 전극에 의해 측정되는 전기 신호를 생성하고 이로부터 분석물의 농도를 유도할 수 있다. 사용되는 특정한 산화환원 시약 물질은 측정을 위한 표적화된 분석물을 기본으로 하여 선택된다. 당해 기술분야의 숙련가에게 명백한 바와 같이, 본 발명은 비색측정 또는 반사형 분석물 측정 시스템(여기서, 이러한 반사 시스템은 통상적으로 신호 생성 시스템을 함유하는 다공성 매트릭스와 체액이 매트릭스를 침투하는 경우 매트릭스의 반사율 변화에 대하여 활성화되는 반사율 측정 장치를 포함한다)과 함께 사용하기 위해 개질시킬 수도 있다. 이러한 시스템의 예는 미국 특허 제5,563,042호, 제5,563,031호, 제5,789,255호 및 제5,922,530호에서 찾을 수 있으며, 이는 본원에서 전체적으로 인용된다.

본 발명의 감지 장치는 감지 장치를 조절하기 위한 수단을 포함하는 분석물 감지 시스템의 일부로서 작용할 수 있다. 구체적으로, 조절 수단이 감지 장치와 전기적으로 커플링되어 입력 신호를 발생시켜 전기화학 전지로 보내고 전지로부터 출력 신호를 수신하는 기능을 하는 조절 단위장치가 제공되어 있다. 다른 기능 중에서도 이러한 기능은 전기화학 전지 또는 신호 생성 시스템을 포함하는 매트릭스로부터 출력 신호를 수신시 생물 샘플 중의 표적 분석물의 농도를 자동적으로 계산하고 측정하는 조절 단위장치 내에서 프로그래핑된 소프트웨어 알고리즘에 의해 수행된다.

또한, 본 발명의 장치 및 시스템을 사용하는 방법 뿐만 아니라, 본 발명의 방법을 실시하는 데 사용하기 위한 키트가 또한 본 발명에 의해 제공된다.

본 발명은 다양한 분석물의 분석물 농도 측정에 유용하고, 간질액 중의 글루코스 농도의 측정에 사용하기에 특히 적합하다.

경피성 체액, 예를 들면, 간질액, 샘플링 및 분석물 측정 감지 장치 및 시스템 뿐만 아니라, 이들을 사용하는 방법이 제공된다.

본 발명을 설명하기 전에, 본 발명이 기재된 특정한 양태에 한정되지 않으며, 따라서, 물론 변화될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 또한, 본 발명의 영역은 첨부된 청구항에 의해서만 한정되기 때문에, 본원에서 사용된 용어는 특정한 양태를 설명하기 위한 것일 뿐, 한정하려는 것이 아님을 이해해야 한다.

특정 범위의 값이 제공되는 경우, 문장에서 명확하게 달리 지시되어 있지 않으면, 이 범위의 상한값과 하한값 사이에서의 하한값 단위의 소수점 한자리까지의 각각의 중간 값과, 기재된 범위의 다른 기재된 값 또는 중간의 값이 본 발명에 포함된다는 것을 이해한다. 이러한 더 작은 범위의 상한값과 하한값이 독립적으로 더 작은 범위로 포함될 수 있다는 것도, 기재된 범위에서 어떠한 특별히 제외되는 범위를 고려하여 본 발명 내에 포함시킬 수 있다. 기재된 범위가 상한값과 하한값 중의 하나, 또는 둘 다를 포함하는 경우, 포함된 상한값과 하한값 중의 하나를 제외시킨 범위가 또한 본 발명에 포함된다.

달리 정의하지 않는다면, 본원에서 사용된 모든 기술적 과학적 용어는 본 발명이 속한 당해 기술분야의 숙련가에게 공통적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 본원에 기재된 바와 유사한 또는 동일한 어떠한 방법이라도 본 발명의 실시 또는 시험에서 사용될 수 있음에도 불구하고, 이제 바람직한 방법 및 물질을 기술한다. 본원에서 언급된 모든 문헌은 문헌에서 관련하여 인용된 방법 및/또는 물질을 공개하고 기재하기 위하여 본원에서 참조로 인용된다.

본원에서 사용된 바와 같이, 그리고 첨부된 청구항에서, 단수 형태의 명사는 문장에서 명확하게 달리 지시되어 있지 않는 한, 복수 형태까지 포함한다는 것을 주목해야 한다. 따라서, 예를 들면, "챔버"라는 말은 복수의 이러한 챔버들을 포함하고, "배열"이라는 말은 하나 이상의 배열들 및 당해 기술분야의 숙련가에게 공지된 이의 상당물들 등을 포함한다.

본원에서 논의된 문헌은 오로지 본 출원의 출원일 이전에 제공된 것이다. 본원 내용 중의 어떠한 것도 본 발명이 선행 발명에 의한 이러한 공개를 예상할 권리는 없다는 승인으로서 해석하지 않는다. 추가로, 제공된 공개일은 독립적으로 확증될 필요가 있을 수 있는 실제 공개일과는 상이할 수 있다.

일반적으로, 본 발명의 장치는 표피를 관통하도록 배치된 체액 샘플링 수단 및 분석물 측정 수단을 포함한다. 더욱 구체적으로, 본 발명의 장치, 즉 감지 장치는 체액 전달 매질의 형태로 표피를 관통하고 피부 내에서 체액으로의 추출을 제공하도록 배치된 원위면을 갖고 하나 이상의 샘플링 수단 및 샘플링 수단과 체액이 통하는 측정 수단을 포함한다. 본 발명의 측정 수단은 전기화학, 비색측정 또는 광도측정 수단 등을 포함하는, 어떠한 적합한 수단도 포함할 수 있다. 이러한 기재사항에 대하여, 전기화학 전지 형태가 본 발명의 측정 수단의 예시적 양태로서 기재된다.

체액 전달 매질은 친수성이고, (체액 매질이 비다공성 원위면인 양태를 제외하고는) 체액 물질을 통과시키기에 충분히 크고 서로 연결된 매질 전체에 걸쳐 복수의 기공 또는 공극을 갖는 다공성 물질로 주로 이루어져 있다. 기공은 체액에 모세관력을 가하여 샘플 체액과 이의 성분을 기공으로 끌어오거나 흡상(wicking)시킨다.

전달 매질이 더욱 다공성일수록, 체액은 전달 매질을 통하여 더욱 신속하게이동하여, 샘플링 및 측정 시간을 단축시킨다. 추가로, 높은 기공 밀도는 단위 시간당 체액 전달 매질을 통하여 통과할 수 있는 체액의 용적을 증가시킨다. 그러나, 물질은 다공성일수록 약해질 수 있다. 따라서, 바람직한 양태에서는, 체액 전달 매질의 원위부(즉, 피부를 관통하는 형태의 부분)은 근위부(즉, 아래에서 논의될, 전기화학 전지와 결합된 부분)보다 덜 다공성이다(즉, 기공을 덜 함유한다). 따라서, 체액 전달 매질의 원위부는 피부를 관통하도록 배치된 부분, 예를 들면, 피부 관통 구조물(들)이 피부로 삽입시 파괴되거나 균열되지 않는 것을 보장하는 강성 및 강도를 제공한다. 반대로, 다공성 근위부는 샘플링된 체액이 전기화학 전지로 전달되는 것을 용이하게 하고 촉진한다.

특정한 양태에서, 덜 다공성인 원위부의 적어도 일부는 비다공성이다. 예를 들면, 원위부의 비다공성 부분은 외부층일 수 있어서, 이러한 비다공성 외부층은 피부를 관통하기에 충분히 강한 외부 피막 또는 쉘을 형성하여, 즉 외부층이 피부 관통 구조로서 작용한다. 그러나, 비다공성 외부의 중심 코어는 다공성으로 잔존하여, 그 속의 추출 개구를 한정함으로써, 체액이 감지 장치로 흡상되도록 한다. 방금 설명한 바와 같이, 외부층은 체액 전달 매질의 나머지로서 동일한 물질로 제조된다. 그러나, 다른 양태에서는, 이러한 외부층은 체액 전달 매질용 하우징 구조로서 더 많이 작용할 뿐만 아니라, 본 발명의 관통 구조를 제공하는 상이한 물질을 포함한다. 또 다른 양태에서는, 유체 전달 매질의 덜 다공성인 원위부의 외부층은 파괴 또는 균열되지 않고 피부를 관통하기에 충분히 강성이면서도 흡상 공정을 보조할 수 있어, 완전히 비다공성은 아니다.

유체 전달 매질의 더욱 다공성인 근위부는 샘플링된 체액이 전기화학 전지로 들어가는 양 및 속도를 증가시킨다. 체액 전달 매질의 근위부는 근위부보다 기공 수가 일반적으로 10 내지 100배이지만, 비슷한 수일 수도 있다. 전달 매질 내의 기공 밀도는 바람직하게는 원위부 말단으로부터 근위부 말단까지 점진적이고 지속적으로 증가한다.

위에서 기재한 바와 같이, 체액 전달 매질은 다공성 친수성 물질로 제조된다. 바람직하게는, 당해 물질은 흡수성(吸水性)이 아니어서, 체액 속의 물이 체액 전달 물질에 의해 흡수되지 않고, 체액의 다른 성분과 함께 매질을 통하여 완전히 통과된다. 체액 전달 매질로서 사용 가능한 다공성 친수성 물질은 이들로 한정하려는 것은 아니지만, 중합체, 세라믹, 유리 및 실리카를 포함한다. 적합한 중합체는 폴리아크릴레이트, 에폭사이드, 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 포릴아미드-이미드, 폴리아크릴에테르케톤, 폴리에테르에테르케톤, 폴리페닐렌 옥사이드, 폴리페닐렌 설파이드, 액정 폴리에스테르 또는 기타의 복합재를 포함한다. 세라믹의 예는 산화알루미늄, 탄화규소 및 산화지르코늄이다.

친수성 겔 등이 또한 다공성 물질과 함께 사용되어 체액 전달 매질을 형성한다. 적합한 겔은 천연 겔(예: 아가로스, 젤라틴, 무코다당류, 전분 등) 및 합성 겔, 예를 들면, 천연 수용성 중합체 또는 고분자전해질 중의 어느 하나, 예를 들면, 폴리비닐 피롤리돈, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리아크릴산, 폴리비닐 알콜, 폴리아크릴아미드 및 이들의 공중합체를 포함한다.

본 발명의 장치의 다른 양태는 체액 전달 매질과 상이한 장치 하부에 피부관통 수단, 예를 들면, 비다공성 물질로 구성된 미세투과 구조 또는 현미침을 포함한다. 예를 들면, 비다공성 물질은 체액 전달 매질 위에 피복하여 미세 관통 구조물, 예를 들면, 현미침 등을 형성할 수 있다. 각각의 미세 관통 구조물은 체액을 추출시키는 원위 추출 개구를 갖는다. 따라서, 본 발명의 특정한 양태는 현미침 배열의 근위면에 다공성 물질, 예를 들면, 체액 전달 매질의 층이 피복된 다음, 역시 다공성인 제1 전도성 층에 의해 피복된 적층 형상을 갖는다. 이러한 적층 구조는 체액이 이동할 수 있는 체액 전달 통로를 제공한다. 제2 전도성 층은 제1 전도성 층과 일정 간격으로 떨어져서, 공간, 즉 전기화학 전지를 형성하고, 이 속으로 체액을 전달하여 분석물 농도를 시험하고 측정한다. 수득한 적층 구조는 또한, 예를 들면, 절연 물질로 제조된 층을 전기화학 전지를 분리시키고 장치를 하우징하기 위한 제2 전도성 층 위에 가질 수 있다.

현미침 또는 장치의 하부는 자체로 절연 물질로 형성되거나 피복할 수 있다. 기타의 양태에서는, 현미침은 전도성 물질, 예를 들면, 금속으로 추가로 또는 선택적으로 피복하여 일련의 전기 감지기를 형성할 수 있다. 전기 감지기는 아래에 추가로 기술된 바와 같이, 특정한 약리학적 신호 또는 현상(event)을 감시하는 데 사용되거나, 전기화학 전지의 기준 전극으로서 자체 사용될 수 있다.

본 발명의 모든 양태에서는, 미세 돌기 또는 현미침이 각질층을 파괴시키지 않고 침투하기에 충분히 기계적으로 안정하고 강하도록 배치된다. 바람직하게는, 이는 생혼화성 물질로 제조되어, 피부에 대한 자극 또는 불필요한 조직 반응을 일으키지 않도록 한다. 감지 장치는 일회용일 수 있지만, 재사용하려는 이들을 위하여, 현미침 물질이 멸균 순환을 견딜 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 전기화학 측정 전지는 전극 형상 및 반응 챔버 또는 반응 영역을 포함한다. 전극 형상은 한 전극의 표면이 다른 전극의 표면과 마주보는 위치의 두 개의 일정 간격의 전극을 포함한다. 바람직하게는, 전극은 실질적으로 평면이고 서로 평행하다. 이러한 일정 간격 떨어진 영역은 샘플링된 체액이 표적 분석물의 농도에 대하여 시험되는 반응 챔버를 한정한다. 측정을 위해 표적화된 분석물 유형에 따라 선택된 산화환원 시약 시스템 또는 물질은 측정 공정을 용이하게 하는 전기화학 전지 내에서 사용될 수 있다.

본 발명의 전기화학 전지의 전극 중의 하나 이상은 다공성이다. 더욱 구체적으로, 제1 또는 원위 전극은 다공성이다. 따라서, 체액 전달 매질의 다공성 근위부는 이의 근위면이 제1 다공성 전극의 외부 표면에 대하여 플러슁(flushing)되도록 위치시킨다. 이러한 전극은 체액 전달 매질에 사용되는 다공성 물질 유형과 같은, 메탈라이징된 다공성 물질로 제조된다. 체액 전달 매질의 기능과 유사하게, 다공성 전극은 체액 전달 매질 내의 샘플링된 체액에 모세관력을 가하여, 다공성 전극을 통하여 반응 챔버로 체액을 끌어오거나 흡상시키며, 예를 들면, 적어도 중요한 표적 분석물을 다공성 전극을 통하여 반응 챔버로 흡상시킨다.

제2 또는 근위 전극은 고체 전극 물질로 전체적으로 구성되거나, 메탈라이징된 다공성 물질 등의 강성 다공성 구조를 가질 수 있으며, 여기서, 기공은 대부분의 구조를 통과하고, 제1 전극보다 훨씬 작다. 후자의 형상, 즉 제2 전극이 다공성 구조를 갖는 형상에서는, 제2 전극의 기공 크기가 접촉된 체액에 모세관력을 생성시키기에 충분히 작아서, 반응 영역 내의 체액이 제2 전극을 통하여 끌어올려지거나 흡상되도록 한다. 이러한 형상은 전기화학 전지 내의 샘플링된 체액의 연속적인 흡상을 용이하게 하여, 전지 속의 공기를 퍼징시키거나 대체시킨다. 전지 속의 공기의 존재는 분석물 측정을 방해할 수 있다. 또 다른 방법으로, 통상적인 공면 전극쌍을 상부 전극(top electrode) 대신 사용할 수 있다. 당해 장치는 전기화학 전지를 분리하고 장치를 하우징하기 위해 제2 전극 위로 절연 물질 층을 추가로 제공할 수 있다. 방금 기재한 바와 같은, 다공성 근위 전극을 갖는 양태로, 하나 이상의 통기공(vent hole)을 전극에 인접한 하우징 내에 형성하거나 제조할 수 있다.

전기화학 시스템의 다양한 유형 및 방법은 분석물 검출 기술분야에 일반적으로 공지되어 있으며, 전류법(즉, 전류 측정), 전기량법(즉, 전기 전하 측정) 또는 전위차법(즉, 전압 측정)인 시스템을 포함하여, 본 발명에 의해 사용될 수 있다. 전기화학 측정 시스템의 이러한 유형의 예는 미국 특허 제4,224,125호, 제4,545,382호 및 제5,266,179호 뿐만 아니라, 제WO 97/18465호 및 제WO 99/49307호에 추가로 기재되어 있으며, 이의 공개내용은 본원에서 참조로 인용된다.

작동시, 전기화학적 전지의 전극 중의 하나는 입력 기준 신호가 신호 발생 수단으로부터 감지기로 제공되는 기준 전극으로서 사용된다. 다른 전극은 감지기로부터 신호 수신 수단으로 출력 신호를 제공하는 작업 전극으로서 작동한다. 바람직하게는, 기준 전극, 즉 위에서 언급한 제1 전극은 하부에 위치하고, 작업 전극, 즉 위에서 언급한 제2 전극은 장치의 상부에 위치한다. 이러한 출력 신호는샘플링된 유체에서의 표적 분석물의 농도를 나타낸다.

기준 및 작업 전극은 전기화학 전지로 전달되는 입력 기준 신호를 설정하고, 전기화학 전기로부터 출력 신호를 수신한 다음, 출력 신호로부터 샘플 속의 분석물의 농도 수준을 유도하는 조절 수단, 예를 들면, 두 전극 사이의 전기 전류를 인가하고, 시간에 따른 전류 번화를 측정하고, 전기화학 전지에 존재하는 분석물의 농도에 대한 전류의 관찰된 변화를 연관시키는 수단과 전기적으로 연결된다. 이어서, 환자의 혈중 분석물 농도를 체액 샘플 중의 농도 수준으로부터 유도하고, 이의 수치적 값은 바람직하게는 출력 신호로서 표시 수단에 제공된다.

바람직하게는, 조절 및 표시 수단은 도 2에 나타낸 바와 같은 수지식 조절 단위장치 내에 필수적으로 하우징된다. 조절 단위장치는 또한 바람직하게는 하나 이상의 현미침 또는 현미침 배열을 특정한 샘플링 및 측정 적용에 적합한 위치 및 배열로 가까이에 보호하거나 유지시키는 수단을 제공한다.

본 발명을 추가로 설명하기 전에, 본 발명은, 특정한 양태의 변형이 가능하며 첨부된 청구항의 영역에 여전히 속하기 때문에, 아래에 기재한 본 발명의 특정한 양태로 한정하는 것이 아님을 이해해야 한다. 또한, 사용된 용어는 특정한 양태를 설명하기 위한 것이고, 한정하려는 것이 아님을 이해해야 한다. 그 대신, 본 발명의 영역은 첨부된 청구항에 의해 달성된다.

본 발명의 명세서 및 첨부된 청구항에서, 문장에서 명확하게 달리 지시되어 있지 않는 한, 단수라고 언급한 것은 복수를 포함한다. 달리 정의되어 있지 않는다면, 본원에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속한 기술분야의숙련가에게 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다.

장치의 예시적 양태

본 발명의 예시적 감지 장치의 일반적인 형상을 도 1을 참조하여 이제 설명한다. 피부 접촉면(20)에 의해 분리된 현미침(12) 배열(16)을 갖는 감지 장치(10)가 나타나 있다. 각각의 현미침(12)은 피부를 통하여 용이하게 침투하기 위한 날카로운 원위 팁(14)을 갖는다. 원위 팁(14)은 체액이 감지기 장치(10)로 추출되어 들어가도록 하기 위한 현미침(12) 내의 개구를 형성한다.

여기서, 현미침(12)은 원뿔형으로 성형된 형상이지만, 어떠한 적합한 형상이라도, 바람직하게는 비관형, 예를 들면, 3 또는 4면 피라미드 형상일 수도 있다. 현미침(12)의 축은 환 형태의 횡단면 또는 어떠한 적합한 비환형 횡단면, 예를 들면, 다각형 형태일 수 있다.

현미침(12)의 외부 직경은 일반적으로 침의 바닥인 가장 두꺼운 점에서 100 내지 400㎛이고, 팁(14)에서 일반적으로 약 10㎛ 미만이다. 현미침(12)의 평균 외부 직경은 일반적으로 약 100 내지 300㎛, 통상적으로 약 120 내지 200㎛이다.

현미침(12)의 길이는 목적하는 삽입 깊이에 좌우된다. 더욱 구체적으로, 현미침(12)의 길이 및 크기는 샘플링하려는 체액(예: 간질액, 혈액 또는 둘 다)의 유형 및 시험되는 특정환 환자의 피부층의 두께에 좌우되는 특정한 범위 내에 있다. 따라서, 본 발명의 침투 부재가 삽입될 수 있는 표적 피부층은 진피, 표피 및 각질층(즉, 표피의 최외각층)을 포함한다. 일반적으로, 현미침(12)의 길이는 약 50㎛이상, 보다 전형적으로는 약 100㎛ 이상, 500㎛ 이상일 수도 있으며, 전형적으로 약 2000㎛ 이하, 통상적으로 약 3000㎛ 이하이다.

어떠한 적합한 수의 현미침(12)이라도 본 발명에 의해 사용될 수 있다. 최적의 수는 검출되는 제제, 현미침이 삽입되는 신체 표면 위치, 장치의 크기 및 목적하는 정확도 한계를 포함하는 다양한 인자에 좌우된다. 현미침(12)의 수에 관계 없이, 이는 각질층이 피부에 불필요한 압력을 가하지 않고 침투할 수 있도록 보장하기 위하여 각각으로부터 충분히 분리된다. 일반적으로, 현미침(12)은 인접한 현미침으로부터 일정한 거리로 분리되어 있으며, 즉 피부 접촉면(20)의 길이 범위가 약 10㎛ 내지 약 2mm, 통상적으로 약 100 내지 1000㎛, 보다 통상적으로 약 200 내지 400㎛이다.

현미침(12) 배열(16)및 피부 접촉면(20)은 상부가 커버(18b)에 의해 한정된 하우징(18)의 기저부(18a)를 한정한다. 하우징부(18a)는 유체 전달 매질(22)용 지지 구조를 제공하고, 현미침(12)에 관하여 위에서 논의한 바와 같이, 절연 및 전도성 물질로 제조될 수 있다. 이러한 특정한 양태에 나타낸 바와 같이, 현미침(12)은 동일한 물질로 제조되어 배열(16)로 필수적으로 형성되어 기저 하우징부(18a)를 형성할 수 있다. 현미침(12)은 또한 다공성 물질을 포함하고, 필수적으로 체액 전달 매질(22)과 함께 형성된다. 하우징부(18b)는 바람직하게는 플라스틱 또는 중합체 물질 등의 절연 물질로 제조되어 전기화학 전지를 분리시킨다.

체액 전달 매질(22)은 원위부(22a) 및 근위부(22b)를 포함한다. 원위부(22a)는 각각 내부에 위치하고 현미침(12)의 내부를 충전시킨다.근위부(22b)는 기저 하우징부(18a)의 측벽(24)에 의해 한정된 공간으로 연장되어, 아래에 더욱 상세히 논의된, 전기화학 전지의 인접 표면적의 범위에 걸쳐 매질(22)에 의해 전달된 샘플링된 체액을 분포시킨다. 따라서, 채액 전달 매질(22)은 그 속의 복수의 기공에 의해서, 개방 원위 팁(14)으로부터 체액 전달 매질(22) 위에 위치한 전기화학 전지까지 이동하는 체액용 통로를 제공한다. 추가로, 위에서 논의된 바와 같이, 체액 전달 수단(22)은 체액이 원위 팁(14)의 개구를 통하여 감지 장치(10)로 들어가는 데 필요한 모세관 작용을 제공한다. 허용되는 속도에서 이러한 전달을 달성하기 위하여, 기공 크기의 범위는 약 0.1 내지 50㎛, 통상적으로 약 0.1 내지 10㎛이다.

위에서 논의된 바와 같이, 감지 장치(10)는 전기화학 전지 형태의 측정 수단을 추가로 포함한다. 도 1에서, 전기화학 전지는 각각 일정 간격 떨어진 제1 또는 하부 전극(26) 및 제2 또는 상부 전극(28)을 포함한다. 전극(26)과 (28) 사이의 면적은 체액이 표적 분석물(들)의 농도에 대해 시험되는 전지의 반응 영역(30)을 한정한다. 전지는 특정한 표적 분석물(들)을 기본으로 하여 선택된 산화환원 시약 시스템 또는 물질을 추가로 함유한다. 반응 영역과 접한 전극 표면의 적어도 일부는 매우 전도성인 물질, 예를 들면, 팔라듐, 금, 백금, 은, 이리듐, 탄소, 도핑된 인듐 주석 옥사이드, 스테인레스 강 등 또는 이러한 물질의 배합물로 이루어져 있다. 산화 효소 및 임의의 매개 성분을 포함하는 시약 물질은 접하는 전극 표면 중의 하나 또는 둘 다에 부착되어 있다.

전극(26) 및 (28)은 바람직하게는 서로 평행하여 정확한 분석물 측정을 보장하고, 바람직하게는 평면 형상이지만, 정방형, 장방형, 원형 등의 어떠한 적합한 형상 또는 형태를 가질 수 있다. 두 전극의 치수는 바람직하게는 동일하며, 각각의 전극(26) 및 (28)의 밑넓이는 일반적으로 약 0.1 내지 2㎠, 통상적으로 약 0.25 내지 1㎠의 범위이다. 전극은 두께가 일반적으로 약 50 내지 1,000Å, 통상적으로 약 100 내지 500Å, 보다 통상적으로 약 150 내지 300Å으로 매우 얇다.

바람직하게는, 전극(26)과 (28) 사이의 거리는 반응 영역에 노출된 체액에 그 자체의 모세관력을 가하기에 충분히 협소하다. 이러한 내부 전극 거리 범위는 일반적으로 약 1 내지 1,000㎛, 통상적으로 약 10 내지 300㎛, 보다 통상적으로는 약 10 내지 150㎛이다. 반응 영역(30)으로 들어가는 체액 전달 매질 내의 샘플링된 체액을 위하여, 두 영역 사이의 체액 통로가 필요하다. 아래에 더욱 상세히 논의된 바와 같이, 하부 전극(26)은 위에서 언급한 하나 이상의 금속 물질을 갖는 체액 전달 매질(22)의 상부 표면을 메탈라이징시킴으로써 전기화학을 완결시키기에 충분한 전도성을 제공하는 한편, 체액 전달 매질(22)의 상부 표면에 일부 다공성을 유지시켜 형성할 수 있다. 또 다른 방법으로, 다공성 전도성 물질로부터 가공된 하부 전극(26)은 이러한 상부 표면에 설치시킬 수도 있다. 따라서, 하부 전극(26)은 샘플링된 체액을 체액 전달 매질로부터 반응 영역(30)으로 전달하는 데 필요한 모세관력 및 체액 통로를 제공하는 한편, 전기화학 전지를 완결시키는 데 필요한 전도 특성을 갖는다.

위에서 언급한 바와 같이, 상부 전극(28)은 비다공성 전도성 물질, 예를 들면, 상부 하우징(18b)의 밑면에 형성된 고체 전도성 물질로 단독으로 이루어질 수있거나, 다공성 전도성 물질, 예를 들면, 상부 하우징(18b)의 밑면에 형성된 다공성 전도성 물질로 이루어질 수 있다. 위에서 논의된 바와 같이, 후자의 형상은 전기화학 전지 내에서 샘플링된 체액의 연속적인 흡상의 지속을 촉진시켜 하우징 커버(18b)(나타내지 않음) 내의 하나 이상의 작은 기공을 통하여 전지 내에서 공기를 퍼징시키거나 대체시킨다.

제조 기술

본 발명의 장치의 예시적인 제조방법, 예를 들면, 도 1의 감지 장치(10)는 다음 단계를 포함한다. 입상 형태의 친수성 물질을 체액 전달 매질의 다공성 물질 제조용으로 선택한다. 적합한 친수성 물질은, 이들로 한정하려는 것은 아니지만, 중합체, 세라믹, 유리 및 실리카를 포함한다. 선택된 다공성 물질의 미분을 결합제 물질과 혼합하여 슬러리 혼합물을 형성하는 분말 사출 성형방법을 사용한다. 이어서, 슬러리 혼합물을 장치의 반대 상을 갖는 금형에 넣고 목적하는 형태로 경화시킨다. 이어서, 성형 구조물을 용매에 넣고 가열하여 구조물로부터 결합제 물질을 추출한다. 현미침이 형성된 체액 전달 구성품의 일부를 형성하기 위하여, 소결공정을 이용한다. 다공성 구조물을 구조물의 외부 표면이 더욱 경성이고 강해지도록 하기에 충분히 높은 온도로 가열한다. 냉각시, 현미침을 이어서 약하게 분쇄시켜 다공성 내부에 대한 개구를 형성한다. 유사하게, 체액 전달 매질의 근위 또는 상부 표면은 소결 표면을 약하게 연삭시켜 다공성이 되게 하여 다공성 매질을 노출시킨다. 다공성 하부 전극, 예를 들면, 도 1의 하부 전극(26)을 형성하기 위하여, 금속 물질, 예를 들면, 위에 기록된 금속 물질 중의 하나를 예를 들면, 스퍼터링, 플라즈마 증착 또는 전기 증착 기술에 의해 체액 전달 매질의 원위 또는 상부 표면에 부착시킨다. 수득한 전도성 층이 다공성이 되도록 하는 방법 및 이렇게 하기 위한 금속 물질의 양을 사용하여 메탈라이징을 수행한다. 추가로, 전도성 물질의 양은 또한 하우징(18)의 외부에 있는 제1 전도성 접촉면(32)을 형성한다. 하우징(18)의 상부(18b) 및 전기화학 전지의 상부 제2 전극(28)을, 동일하거나 유사한 물질 및 현미침 배열(16)(기저 하우징부(18a)로서도 작용함) 및 하부 전극(26)의 제조에 관하여 각각 위에서 기재한 기술을 사용하여 제조할 수 있다. 하우징(18b)을 통하여 형성된 작은 홀 또는 보어는 하우징(18b)의 밑면 위에 부착되는 경우 전도성 물질로 충전되어 제2 전극(28)을 형성하고, 하우징(18)에 외부인 제2 전도성 접촉면(34)을 형성한다. 이어서, 수득한 하우징부(18a) 및 (18b)를 서로 밀봉시켜 감지 장치(10)를 형성한다. 제1 및 제2 전도성 접촉면(32) 및 (34)은 감지 장치(10)를 전기적으로 커플링시키기 위한 수단을 제공하여 도 2의 수지식 조절 단위장치(50)와 같은 단위장치를 조절한다.

시약

샘플링된 체액 중의 기타의 분석물을 분석하도록 선택된 분석물을 선별하고 감지할 수 있게 하기 위하여, 특정한 시약을 사용한다. 시약은 반응성 표면, 즉 전극들중 하나 또는 둘 다의 다공성 절연체와 접한 표면에 존재한다. 통상적으로, 이는 "잉크 젯" 부착 공정에 의해 달성되지만, 관련 기술분야에 공지된 기타의 적합한 기술도 사용될 수 있다.

다수의 양태에서, 시약의 효소 성분은 목적하는 분석물을 산화시키는 데 협력하는 효소 또는 복수의 효소이다. 즉, 시약 시스템의 효소 성분은 단일 분석물 산화 효소 또는 목적하는 분석물을 산화시키는 데 협력하는 두 개 이상의 효소의 수집물로 구성된다. 중요한 효소는 옥시다제, 데하이드로게나제, 리파제, 키나제, 디아포라제, 퀴노단백질 등을 포함한다. 반응 영역에 존재하는 특정한 효소는 전기화학 시험 스트립이 검출하려는 특정한 분석물에 좌우되며, 여기서, 대표적인 효소는 글루코스 옥시다제, 글루코스 데하이드로게나제, 콜레스테롤 에스테라제, 콜레스테롤 옥시다제, 리포프로테인 리파제, 글리세롤 키나제, 글리세롤-3-포스페이트 옥시다제, 락테이트 옥시다제, 락테이트 데하이드로게나제, 피루베이트 옥시다제, 알콜 옥시다제, 빌리루빈 옥시다제, 우리카제 등을 포함한다. 목적하는 분석물이 글루코스인 다수의 바람직한 양태에서, 시약 시스템의 효소 성분은 글루소크 산화 효소(예: 글루코스 옥시다제 또는 글루코스 데하이드로게나제)이다.

시약 시스템의 제2 임의 성분은 하나 이상의 매개 제제로 구성된 매개제이다. 다양한 상이한 매개제가 당해 기술분야에 공지되어 있으며, 페리시아나이드, 페나진 에틸설페이트, 페나진 메틸설페이트, 페닐렌디아민, 1-메톡시-페나진 메틸설페이트, 2,6-디메틸-1,4-벤조퀴논, 2,5-디클로로-1,4-벤조퀴논, 페로센 유도체, 오스뮴 비피리딜 착체, 루테늄 착체 등을 포함한다. 목적하는 분석물 중의 글루코스 및 글루코스 옥시아제 또는 글루코스 데하이드로게나제가 효소 성분인 양태에서, 특히 중요한 매개제는 페리시아나이드이다. 반응 영역에 존재할 수 있는 기타의 시약은 완충제(예: 시트라코네이트, 시트레이트, 포스페이트), "우수한" 완충제 등을 포함한다.

시약은 일반적으로 건식 형태로 존재한다. 다양한 성분의 양은 효소 성분이 일반적으로 약 0.1 내지 10중량%의 범위가 되도록 변화시킬 수 있다.

감지 시스템의 예시적 양태

이제 도 2를 참조하면, 본 발명의 감지 시스템(50)이 나타나 있다. 감지 시스템(50)은 조절 단위장치(52)의 원위 말단(54)에 작동적으로 설치된 도 1의 장치(10)와 같은 감지 장치 및 수지식 조절 단위장치(52)를 포함한다. 조절 단위장치(52)는 바람직하게는 의료 등급의 플라스틱 물질로 제조된 하우징(56)을 가지며, 이는 감지 장치(10)의 측정 수단을 조절하기 위한 수단(나타내지 않음)을 하우징시키는, 즉 입력 기준 신호를 발생시키고 장치(10)의 측정 수단으로 전달하고, 전지로부터 출력 측정 신호를 수신하는 낮은 프로파일 형태를 갖는다. 조절 단위장치(52) 내의 프로그래밍된 소프트웨이 알고리즘은 출력 신호 수신시 생물 샘플 중의 표적 분석물의 농도를 계산하고 측정한다. 이어서, (기타의 목적하는 정보 중에서도)농도 수준을, 정보를 사용자에게 표시하는 외부 표시 수단 또는 스크린(58)에 전달한다. 조절 인터페이스 버튼(60)을 제공하여 사용자로 하여금 측정을 위해 표적화한 분석물 유형 등의 정보를 조절 수단에 입력하도록 한다.

감지 장치(10)는 전기적 및 물리적으로 조절 단위장치(52)와 커플링된다. 두 단위장치 사이의 전기적 연결은 도 1에 관하여 기재된 바와 같은 장치(10)위의전도성 접촉면(32) 및 (34) 및 상응하는 조절 단위장치(52) 내의 전기적 트레이스(나타내지 않음)에 의해 달성된다. 감지 장치(10)는 일회용 재사용 가능한 카트리지 형태로 제공될 수 있다. 바람직하게는, 감지 장치(10) 및 조절 단위장치(52)는 신속한 잠금-풀림(lock-and-release) 메카니즘에 의해 물리적으로 커플링되며, 이들중 다수, 예를 들면, 사용된 감지 장치는 용이하게 제거되고 대체시킬 수 있다는 사실은 일반적으로 공지되어 당해 기술분야의 숙련가에 의해 이해된다. 조절 단위장치(52)는 바람직하게는 재사용 가능하고 본 발명의 복수의 감지 장치와 함게 사용 가능하며, 즉 조절 단위장치(52)는 여기에 기재된 감지 장치의 모든 양태와 상용성이다. 이러한 특성은 다수의 샘플링 및 측정을 효율적이고 신속한 방법으로 촉진시킨다.

방법

또한, 생리학적 샘플 중의 분석물의 농도를 측정하는 본 발명의 장치 및 감지 시스템을 사용하는 방법이 본 발명에 의해 제공된다. 다양한 상이한 분석물이 본 발명의 감지 시스템을 사용하여 검출될 수 있으며, 여기서, 대표적인 분석물은 글루코스, 콜레스테롤, 락테이트, 알콜 등을 포함한다.

본 발명의 방법을 실시하는 데 있어서(도를 참조하여), 제1 단계는 바람직하게는 목적하는 분석물(들)을 표적화시키기 위해 특정하게 배치된(즉, 적합한 시약을 함유한) 감지기(10)를 제공하는 것이다. 감지기(10)는 작동적으로 연결되어 있고 사용자가 손으로 들고 조절할 수 있는 조절 단위장치(52)로 인터페이싱한다.조절 단위장치(52)는 표적화된 분석물(들)을 시험하기 위해 프로그래밍된다. 사용자는 감지기(10)를 환자의 피부의 선택된 영역에 걸쳐 위치시키고 약간의 압력을 가하여 감지기(10)의 현미침(들)(12)을 피부로 관통시킨다. 현미침(12)을 삽입하는 깊이는 각각의 현미침들의 길이에 좌우되거나 삽입 깊이를 한정하는 감지기 단위장치(10)와 결합한 기타의 일부 수단에 의해 조절한다. 환자의 피부로 삽입시, 현미침(12)의 개방 팁(14)에 존재하는 체액의 양(즉, 샘플)을 체액 전달 매질(22)의 덜 다공성인 원위부(22a)를 통하여 흡상시킨다. 샘플링된 체액은 다공성 물질을 통하여 체액 전달 매질(22)의 더욱 다공성인 근위부(22b)로 계속해서 흡상시킨다. 이어서, 다공성 하부 전극(26)은 화학적으로 선택된 시약과 반응하는 반응 영역(30)으로 샘플링된 체액을 흡상시킨다.

체액 샘플을 반응 영역으로 도입한 후, 전기화학 전지에 의해 전기화학 측정을 실시한다. 더욱 구체적으로는, 조절 단위장치(52)에 의해 발생된 전기 신호(예: 전류, 전하 또는 전압)는 기준 전극이라고 하는 하부 전극(26)으로 유도된다. 이러한 "기준 전극"은 반응 영역을 통과한다. 이어서, 전기화학 반응의 결과 출력 신호 수준을 작업 전극이라 하는 상부 전극(28)에 의해 조절 단위장치로 유도한다. 이어서, 조절 단위장치(52) 내에서 프로그래핑된 소프트웨어 알고리즘은 자동적으로 출력 신호와 기준 신호 사이의 차이를 측정하여, 이러한 차이 값으로부터 샘플 중의 분석물 농도를 유도한 다음, 환자의 혈액 중의 선택된 분석물의 상응하는 농도 수준을 유도한다. 이들 값중 어느 하나 또는 모두는 표시 수단 또는 스크린(58)에 의해 표시할 수 있다.

사용자가 본 발명의 현미침을 환자의 피부로 삽입시킨 다음, 장치의 표시부로부터 최종 분석물 농도 결과를 읽기만 하면 되도록, 생물 샘플 및/또는 환자의 시스템 중의 선택된 분석물의 농도를 자동적으로 계산하고 측정한 조절 단위장치(52) 등의 장치는 "전기화학 검정의 타이밍을 시작하는 샘플 검출"을 발명의 명칭으로 하는, 미국 특허 제6,193,873호에 추가로 기재되어 있으며, 당해 문헌은 본원에 참조로 인용된다.

키트

본 발명에서는 또한, 본 발명의 방법을 실시하는 데 사용하기 위한 키트가 제공된다. 본 발명의 키트는 하나 이상의 현미침을 포함한 본 발명의 하나 이상의 감지기 장치를 포함한다. 키트는 또한 본 발명의 키트 또는 다른 기트의 재사용 가능한 또는 일회용의 감지기 장치와 함게 사용될 수 있는 재사용 가능한 또는 일회용의 조절 단위장치를 포함할 수도 있다. 이들 키트는 동일한 또는 상이한 길이의 현미침 배열을 갖는 감지기를 포함할 수 있다. 특정한 키트는 동일한 또는 상이한 시약을 각각 함유하는 다양한 감지기를 포함할 수 있다. 또한, 하나 이상의 시약은 단일 현미침 배열 내에 제공될 수 있으며, 현미침 배열에서, 하나 이상의 현미침에는 제1 표적 분석물을 시험하기 위한 제1 시약이 제공되고, 하나 이상의 다른 현미침에는 다른 표적 분석물을 시험하기 위한 다른 시약에 제공된다. 최종적으로, 키트는 바람직하게는 생리학적 샘플 중의 분석물 농도를 측정하는 데 있어서 본 발명의 감지기를 사용하기 위한 설명서를 포함한다. 이러한 설명서는 키트에 존재하는 패키징, 레이블 인서트 또는 용기 하나 이상 등에 존재할 수 있다.

위의 설명으로부터 본 발명이 사용하기 용이하고, 피부 내의 체액의 유동량 및 유속을 강화시키기 위한 부수적인 부품을 제거하여 피부 내의 음의 압력을 보상할 수 있다는 것이 명백하다. 추가로, 본 발명은 감지기의 신속한 교환 및 대체를 위해 제공되어, 각각의 샘플링 및 측정 활성에 필요한 시간을 감소시키며, 이는 환자 1명에 대해 다수회 시험하거나 다수의 환자를 연속해서 시험하는 경우 특히 유리하다. 따라서, 본 발명은 당해 기술분야에 현저한 공헌을 한다.

본 발명은 가장 실질적인 것으로 고려되는 것과 바람직한 양태로 나타나고 설명되어 있다. 그러나, 본 발명의 영역에 속하는 것이라면, 이로부터 벗어날 수도 있으며, 당해 기술분야의 숙련가라면 이러한 설명을 숙독시 명백한 변경을 실시할 수 있다는 것이 인지된다.

본 발명은 다수의 적용, 다양한 체액의 샘플링 및 다양한 분석물 유형의 검출에 유용하지만, 본 발명은 간질액 중의 분석물 검출과 관련하여 우선적으로 기재되었으며, 간질액 중의 글루코스의 검출에 특히 유용한 것으로 기재되었다. 따라서, 본원에서 논의된 공개된 특정한 장치 및 방법 및 적용, 체액 및 분석물은 예시적인 것이고 제한적이지 않다고 고려되어야 한다. 공개된 개념의 상당물의 의미 및 범위 내에 속하는 변형, 예를 들면, 당해 기술분야의 숙련가에게 용이하게 실시될 수 있는 변형은 첨부된 청구항의 영역 내에 포함되는 것으로 의도된다.

Claims (10)

1. 체액 추출용 개구를 포함한 하나 이상의 피부 관통 부재(a),

   체액 내의 분석물 농도를 측정하기 위한, 하나 이상의 다공성 전극을 포함한 전기화학 전지(b) 및

   하나 이상의 관통 부재 및 하나 이상의 다공성 전극과 체액이 통하는, 하나 이상의 관통 부재의 추출 개구에 존재하는 체액을 전기화학 전지로 전달하는 체액 전달 매질(c)을 포함하는, 체액 샘플링 및 분석물 농도 측정용 장치.
2. 제1항에 있어서, 체액 전달 매질이 친수성 다공성 물질을 포함하는 장치.
3. 제2항에 있어서, 다공성 물질이 관통 부재와 연결된 원위부와 하나 이상의 다공성 전극에 인접한, 다공성 원위부보다 더욱 다공성인 근위부를 포함하는 장치.
4. 각각 추출 개구를 갖는 현미침 배열(a),

   배열 위의 다공성 물질 층(b),

   다공성 물질 층 위의 다공성인 전도성 물질 제1 층(c)(여기서, 추출 개구, 다공성 물질층 및 전도성 물질 제1 층은 체액 전달 통로를 제공한다) 및

   전도성 제2 층(d)(여기서, 전도성 물질 제1 층과 전도성 물질 제2 층은 간격을 두고 떨어져 있고, 추출 개구에 존재하는 체액은 전도성 물질 제1 층과 제2 층사이의 공간으로 전달되도록 한다)을 포함하는, 체액 샘플링 및 분석물 농도 측정용 장치.
5. 하나 이상의 다공성 전극을 포함하는 전기화학 전지(a) 및

   하나 이상의 다공성 전극에 외부적으로 인접한 체액 전달 매질(b)을 포함하는 분석물 감지 장치.
6. 제1항에 따르는 하나 이상의 장치(a)와

   장치로 전기 입력 신호를 보내고 장치로부터 전기 출력 신호를 수신하기 위한 수단(1)과 전기 출력 신호의 수신시 생물 샘플 중의 표적 분석물의 농도를 자동적으로 계산하여 측정하는 소프트웨어 알고리즘(2)을 포함하는, 하나 이상의 장치와 전기적으로 통하는 조절 수단(b)을 포함하는, 환자의 피부로부터 체액을 샘플링하고 체액 내의 표적 분석물을 측정하기 위한 시스템.
7. 개방 원위 말단을 포함하는 하나 이상의 현미침을 제공하는 단계,

   하나 이상의 현미침을 피부로 선택된 깊이로 삽입하는 단계,

   개방 원위 말단에 존재하는 체액에 모세관력을 가하는 단계 및

   샘플링된 체액을 전도성 물질을 통하여 측정 챔버로 전달하는 단계를 포함하여, 환자의 피부 내의 체액을 시험하고 그 속에 함유된 표적 분석물의 농도를 측정하는 방법.
8. 제7항에 있어서,

   샘플링된 체액을 측정 챔버 내에서 선택된 시약과 화학 반응시키는 단계,

   제1 신호를 측정 챔버로 제공하는 단계 및

   측정 챔버로부터 제2 신호를 수신하는 단계(여기서, 제2 전기 신호는 샘플링된 체액 중의 분석물의 대표적인 농도이다)를 추가로 포함하는 방법.
9. 제7항에 있어서,

   측정 챔버에 존재하는 샘플링된 체액에 모세관력을 가하는 단계 및

   샘츨링된 체액을 제2 전도성 물질을 통하여 전달하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
10. 조절 수단과 작동적으로 커플링된 제1 감지 장치를 포함하는 제6항에 따르는 체액 샘플링 및 분석물 측정 시스템을 제공하는 단계,

    환자의 피부에 감지 장치를 작동적으로 적용하는 단계(여기서, 시스템은 환자의 체액을 채취하여 그 속의 하나 이상의 표적 분석물의 농도를 측정한다),

    환자의 피부로부터 감지 장치를 치우는 단계,

    조절 수단으로부터 제1 감지 장치를 치우는 단계,

    제2 감지 장치를 조절 수단에 작동적으로 커플링시키는 단계 및

    목적하는 수의 샘플링 및 측정이 수행될 때까지 위의 단계를 반복하는 단계를 포함하여, 환자의 피부 내의 체액을 샘플링하고 그 속에 함유된 하나 이상의 표적 분석물의 농도를 측정하는 방법.