KR20030030939A - 생리학적 유체 샘플링 장치 및 방법 - Google Patents

생리학적 유체 샘플링 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

생리학적 유체를 샘플링하기에 적합한 방법 및 장치가 제공된다. 본 발명의 방법에 있어서, 잠재적으로 적합한 생리학적 샘플링 부위가 선택되며, 부위의 유동이 특성화되며, 다음, 부위는 상기 부위가 고 유동인지 저 유동인지의 여부에 기초하여 적합한지 여부가 판정된다. 적합성은 또한 부위로부터 획득 가능한 샘플의 형태에 기초하여 판정되며, 상술한 단계들의 순서는 변경될 수 있다. 본 발명의 장치는 잠재적인 생리학적 샘플링 부위의 유동 특성을 판정하기 위한 적어도 하나의 부위 유동 특성화 소자, 및/또는 맥관 구조가 동맥, 정맥 또는 동맥도 정맥도 아닌, 즉 간질 유체 샘플링 부위인지의 여부를 판정하기 위한 적어도 하나의 샘플 형태 특성화 소자를 포함한다. 본 발명의 방법 및 장치는 손가락, 팔, 귓볼, 발꿈치, 발, 코 및 발가락의 생리학적 샘플링 부위의 검출에 사용하기에 특히 적합하다. 본 발명의 방법을 실시하는데 사용하기 위해 본 발명의 장치를 포함하는 키트가 또한 제공된다.

Description

생리학적 유체 샘플링 장치 및 방법{Devices for physiological fluid sampling and methods of using the same}
본 발명은 생리학적 유체 샘플링 특히, 적절한 생리학적 유체 샘플링 부위를 비침습적으로 결정하기 위한 생리학적 유체 샘플링 장치 및 방법에 관한 것이다.
생리학적 샘플 내의 분석 물질 농도 특성화는 현대 사회에서 그 중요성이 증가하고 있다. 상기 분석 물질은 임상 실험 시험, 자가 시험 등을 포함하는 다양한 적용 분야의 설정에 사용되고, 상기 시험 결과는 다양한 질병 상태의 진단 및 관리에서 중요한 역할을 한다. 본 발명의 분석 물질은 당뇨병 관리를 위한 포도당, 심장 혈관 상태를 검사하기 위한 콜레스테롤 등을 포함한다. 이와 같이 점차로 증가하는 분석 물질 농도 특성화의 중요성에 따라, 임상 및 자가 시험을 위한 다양한 분석 물질 농도 특성화 프로토콜 및 장치가 개발되고 있다.
생리학적 샘플 내의 분석 물질 농도를 결정하기 위해, 생리학적 샘플은 먼저, 샘플상에서 수행되는 특정 시험에 적합한 부위로부터 획득되어야만 한다. 예를 들면, 어떤 시험은 샘플로서 특정 용적의 간질액(interstitial fluid)을 필요로 하고, 다른 시험은 샘플로서 특정 용적의 혈액, 혈액 유도체 등을 필요로 한다. 상기와 같이, 시험에 필요한 샘플의 형태에 따라, 먼저, 필요한 용적의 특정 샘플 형태를 표현하는 부위가 위치되어야만 한다.
현재의 생리학적 유체 샘플 수집 방법은 몇가지 결점을 갖는다. 우선, 상기 방법 또는 기술은 상당한 양의 고통을 수반한다. 또한, 환자는 하나의 적절한 샘플링 부위 또는 충분한 부위들을 찾아 필요한 양의 샘플을 수집하기 위해 다수의 피부 관통을 견뎌야 할 필요가 있다. 샘플 수집과 관련된 고통은 수행되어야 할분석 물질 특성화, 예를 들면, 분석 물질 검출 및/또는 농도 판정을 필요로 하는 사람들에게 심각한 거부감을 줄 수 있다. 예를 들면, 빈번한 분석 물질 농도 판정을 필요로 하는 환자는 상기와 같은 고통으로 인해 그들에게 필요한 시험 프로토콜에 충실하지 않을 수 있고, 샘플 수집에 수반되는 고통 때문에, 분석 물질의 빈번한 검사를 필요로 하는 환자는 분석 물질 검사를 단순히 회피하려 하는 것이 일반적이다. 당뇨병 환자의 경우에는, 예를 들면, 규정된 원칙에 따라 포도당 레벨을 측정하는 것에 실패하게 되면, 포도당 레벨을 적절하게 조절하는데 필요한 정보가 부족해진다. 조절되지 않은 포도당 레벨은 매우 위험할 수 있으며, 심지어는 생명을 위협하기도 한다.
통상적으로, 자가 시험 프로토콜을 수행하기 위한 일반적인 샘플링 부위는 손가락을 포함한다. 그러나, 최근, 신경 베드(nerve beds)들이 손가락에서보다 희박하여 고통을 어느정도 최소화할 수 있다는 이유로, 적당한 선택적인 샘플링 부위로서 팔이 고려되고 있다. 그러나, 팔에서 생리학적 유체 샘플을 수집하는 것은 단점을 갖는다. 특히, 팔의 특정한 해부학적 및 생리학적 외관은 팔에서의 생리학적 유체 수집을 곤란하게 만든다.
소정맥 및 동맥(small veins and arteries)은 통상적으로, 표피 내의 약 1mm 정도에 위치되고, 소동맥(arterioles)은 상기 소정맥 및 동맥으로부터 표피 내부의 약 0.5mm 지점까지 수직하게 상승되고, 여기서, 상기 소동맥은 분기되어 표피 내부의 약 0.25mm 지점에 이르는 모세혈관으로 된다. 상기 모세혈관은 혈액을 정맥으로 복귀시키는 세정맥(venuoles)에서 종료된다. 각각의 상승 소동맥은 분기된 소동맥, 모세혈관 및 세정맥의 미로로 이어지고, 여기서 각 분류의 모세혈관, 세정맥 및 소동맥은 약 2 내지 7mm 정도의 수평 크기를 갖는다. 이러한 구조에서 혈액을 획득하기 위한 피부 관통은 일반적으로 약 1mm 이하의 깊이에서 행해진다. 소동맥, 세정맥 및 모세혈관이 존재하지 않는 영역들 사이에 존재하는 공간에서는 혈액이 희박하거나 충분히 취해질 수 없다.
샘플링 부위를 무작위로 선택하면, 환자는 실질적으로 고 유동 영역 또는 실질적으로 저 유동 영역을 선택할 수 있다. 종종, 적당한 또는 최소 용적의 샘플은 특정 시험을 적절하게 수행하기 위해 필요하다. 따라서, 상기 최소 용적이 첫번째 피부 관통으로부터 획득되지 않으면, 환자는 최소 용적이 획득될 때까지 피부를 계속해서 관통해야할 필요가 있다. 이러한 다중 피부 관통 방법이 환자에게 보다 많은 고통을 주는 것으로 이해될 수 있다.
또한, 어떤 시험은 정확한 시험을 수행하기 위해 특정 샘플 형태를 필요로 한다. 그러나, 피부 관통 부위를 무작위로 선택하면, 환자는 (1) 동맥이나 정맥이 실질적으로 적거나 전혀 없어서 양호한 간질액의 공급원이지만 양호한 동맥 또는 정맥혈 공급원은 아닌 영역, (2) 동맥이 풍부해서 양호한 동맥혈 공급원이지만 양호한 정맥혈 또는 간질액 공급원은 아닌 영역, (3) 정맥이 풍부해서 양호한 정맥혈 공급원이지만 양호한 동맥혈 또는 간질액 공급원은 아닌 영역, 및 (4) 임의의 시험에 적절하지 않을 수 있는 상기 (1) 내지 (3)의 조합에 직면할 수 있다. 모세혈관으로부터의 혈액은 실질적으로 동맥혈이다. 따라서, 샘플이 최종적으로, 혈액 샘플을 필요로 하는 시험을 위해 상기 부위 (1)과 같은 부위로부터 즉, 동맥혈 또는정맥혈이 적거나 전혀 없는 부위로부터 획득되면, 상기 샘플은 특정 시험의 결과를 왜곡시킬 수 있는 간질액에 의해 희석되거나 전체적으로 간질액으로 구성될 수 있다. 예를 들면, 동맥 샘플, 정맥 샘플 및 간질액 샘플이 상이한 분석 물질 농도를 가질 수 있고, 예로서, 동맥혈이 정맥혈보다 7mg/dl 정도 높은 포도당 레벨을 가질 수 있다는 것은 공지되어 있다. 따라서, 적절한 샘플링 부위를 선택할 수 있는 능력이 매우 중요하다는 것이 이해될 수 있다. 또한, 특정 시험 프로토콜에 부적합한 샘플 형태가 획득되면, 환자는 피부를 추가로 관통해야 할 필요가 있고, 이는 환자에게 더많은 고통을 준다.
상기와 같이, 피부가 관통될 때, 환자가 수행되어야 할 특정 시험에 적합한 부위로부터 적합한 샘플 용적을 획득 가능한지와 적합한 샘플 형태가 상기 부위로부터 획득될 수 있는지를 비침습적으로 결정하기 위한 신규한 장치 및 방법의 개발이 계속되고 있다. 특히, 본 발명은 효율적이고 간단하게 사용할 수 있는 상기 장치와 그 사용 방법의 개선에 관한 것이다. 상기 장치에는, 적합한 샘플링 부위가 비침습적으로 결정될 때 피부를 관통하기 위한 적어도 하나의 피부-관통 소자가 합체되거나, 샘플 내의 분석 물질의 농도를 결정하기 위한 시약 시험 스트립이 일체화된다.
참고 문헌
참고 문헌으로서는, CRC Press(1995)의 베라데스카(Berardesca) 등에 의한 "Bioengineering of the Skin; Cutaneous Blood Flow and Erythmea"; Clin. Phys.361 내지 372쪽(1989)의 씨.알.스코글룬드(C.R.Skoglund)에 의한 "Vasodilatation in Iluman Skin Induced by Low-Amplitude High-Frequency Vibration"; Charles Thomas 출판사(1970)의 반 아센델프트 오.더블유.(Van Assendelft, O.W.)에 의한 "Spectrophotometry of Hemoglobin Derivatives"; 및 Cosmetics & Toiletries 99권 97 내지 108쪽(1984, 3월)의 닐슨 지.(Nilsson, G.) 등에 의한 "Laser Doppler Flowmetry-A New Technique for Noninvasive Assessment of Skin Blood Flow" 등이 있다.
본 발명의 방법 및 장치는 생리학적 유체의 샘플링에 적절한 부위를 결정하기 위해 제공된다. 상기 방법에서는, 잠재적으로 적절한 생리학적 샘플링 부위가 선택되고, 그 부위의 유체 유동이 특성화되고, 이후에 상기 부위가 고 유동 또는 저 유동에 기초하여 적합한지가 결정된다. 적합성은 상기 부위로부터 획득될 수 있는 샘플의 형태에 기초하여 결정될 수도 있으며, 여기서 상술된 단계들의 순서가 변경될 수도 있다. 본 발명의 장치는 잠재적인 생리학적 샘플링 부위의 유동 특성을 결정하기 위한 적어도 하나의 부위 유동 특성화 소자 및/또는 맥관 구조가 동맥류, 정맥류 또는 그 외의 부위 즉, 간질액 샘플링 부위인지를 결정하기 위한 적어도 하나의 샘플 형태 특성화 소자를 포함한다. 본 발명의 방법 및 장치는 손가락, 팔, 다리, 귓볼, 발꿈치, 발, 코 및 발가락 내의 생리학적 샘플링 부위의 검출에 사용하기에 특히 적합하다. 또한, 본 발명의 방법을 실제로 사용하기 위해 본 발명의 장치를 포함하는 키트가 제공된다.
도 1은 본 발명의 방법을 설명하는 개략적인 블럭도.
도 2는 획득 가능한 특정 샘플 형태에 상호 관련되는 본 발명의 최적 측정을 도시하는 그래프.
도 3은 본 발명의 실시예의 예시적인 디바이스의 근위부를 절개하여 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 디바이스의 예시적인 근위부의 실시예를 도시한 도면.
도 5는 샘플량과 온도 사이의 상호 관계를 도시하는 그래프.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
2: 장치4: 액정 디스플레이
6: 마이크로프로세서8: 근위부
10: 근위 오리피스12: 유동 특성화 소자
14: 샘플 형태 특성화 소자16: 온도 센서
18: 하우징20: 레이저 다이오드
본 발명의 방법 및 장치는 생리학적 유체의 샘플링에 적합한 부위를 결정하기 위해 제공된다. 상기 방법에서는, 잠재적으로 적합한 생리학적 샘플링 부위가 선택되고, 그 부위의 유체 유동이 특성화되고, 이후에 상기 부위가 고 유동 또는 저 유동에 기초하여 적합한지가 결정된다. 적합성은 상기 부위로부터 획득될 수 있는 샘플의 형태에 기초하여 결정될 수도 있으며, 여기서 상술된 단계들의 순서가 변경될 수도 있다. 본 발명의 장치는 잠재적인 생리학적 샘플링 부위의 유동 특성을 결정하기 위한 적어도 하나의 부위 유동 특성화 소자 및/또는 맥관 구조가 동맥류, 정맥류 또는 그 외의 부위 즉, 간질액 샘플링 부위인지를 결정하기 위한 적어도 하나의 샘플 형태 특성화 소자를 포함한다. 본 발명의 방법 및 장치는 손가락, 팔, 다리, 귓볼, 발꿈치, 발, 코 및 발가락 내의 생리학적 샘플링 부위의 검출에 사용하기에 특히 적합하다. 또한, 본 발명의 방법을 실제로 사용하기 위해 본 발명의 장치를 포함하는 키트가 제공된다. 하기의 본 발명에 대한 설명에서, 본 발명의 방법 먼저 설명되고, 이어서, 본 발명의 방법을 실제로 사용하기 위한 본 발명의 장치가 설명된다.
본 발명을 설명하기 전에, 본 발명은 본원에 개시된 특정 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 변형될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 또한 본원에 사용되는 용어는 특정 실시예를 설명하기 위한 목적으로 사용되며, 한정을 위해 사용되는 것은 아니라는 것을 이해해야 하며, 이는 본 발명의 범주가 첨부된 청구범위에 의해서만 한정되기 때문이다.
특정 범위의 값이 제공되는 경우에, 문장에서 특별히 지시되지 않는 한 해당 범위의 상한 및 하한 사이의, 하한의 단위의 소수 첫째자리까지의 각각의 사이값 또는 지정된 범위 내의 임의의 다른 지정값 또는 사이값은 본 발명에 포함된다. 지정된 범위의 임의의 특정 제외된 한계값이 제공되면, 작은 범위 내에 개별적으로 포함될 수 있는 이러한 작은 범위의 상한 및 하한은 또한 본 발명에 포함된다. 지정된 범위가 한계값들 중 하나 또는 모두를 포함하는 경우, 이러한 포함된 한계값들의 모두를 제외하는 범위가 또한 본 발명에 포함될 수 있다.
특별히 지시되지 않는 경우, 본원에 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 발명이 속한 당 기술 분야의 숙련자들에게 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 갖는다. 본원에 개시된 바와 유사하거나 동일한 임의의 방법 및 물질이 본 발명의 실시 및 시험에 또한 사용될 수 있지만, 적합한 방법 및 물질을 설명한다.
상세한 설명 및 청구범위에 사용될 때, 특별히 지시되지 않는 한 단수 형태의 용어들은 복수의 대상물을 포함한다. 따라서, 예를 들면, 참고로 "혈관"은 복수의 혈관을 포함하며, "장치"는 하나 이상의 장치들 및 당 기술 분야의 숙련자들에게 공지된 등가물 등을 포함한다.
본원에 언급된 모든 공보들은 상기 공보들에 개시된 방법 및/또는 물질을 개시하며 설명하기 위해 본원에 참조로서 관련된다. 본원에 개시된 공보들은 본원의 출원일 보다 선행하여 개시된 것만 제공된다. 본 발명이 선원으로서 이러한 공보 보다 선행하는 것으로 인정되지 않는 부분은 권리로서 해석되지 않는다. 또한, 제공된 공보의 공고일은 실제 공고일과 상이할 수도 있으며, 이는 개별적인 확인이필요할 수도 있다.
방법
상기에 요약된 바와 같이, 본 발명은 생리학적 유체를 샘플링하기에 적합한 부위를 결정하기 위한 방법을 제공하고, 일부 실시예에서는, 상기 적절한 부위에서 피부를 관통하고 또한, 상기 부위로부터 수집된 샘플 내의 적어도 하나의 분석 물질의 존재 및/또는 농도를 일반적으로 자동적으로 결정하는 방법을 제공한다. 본 발명의 방법은 매우 다양한 생리학적 유체의 샘플링에 사용되고, 상기 생리학적 유체는 간질액, 혈액, 혈액 분율 및 성분 등을 포함하지만 그것에 제한되는 것은 아니다. 분석 물질 농도의 판정이 사용되는 경우에는, 본 발명의 방법은 매우 다양한 상이한 분석 물질 농도의 판정에 사용되고, 대표적인 분석 물질로서는 포도당, 콜레스테롤, 락트산염, 알콜 등이 있다. 다수의 실시예에서, 본 발명의 방법은 생리학적 유체 내의 포도당 농도를 판정하는데 사용된다.
본 발명의 방법은 적절한 샘플링 부위를 결정하고, 상기 적절한 부위는 신체의 다양한 영역 즉, 손가락, 팔, 다리, 귓볼, 발꿈치, 발, 코 및 발가락에 위치될 수 있다. 예를 들면, 혈액이 목표 생물학적 샘플이면, 잠재적인 샘플링 부위는 그 부위가 고 유동의 동맥혈 또는 정맥혈을 가지는 경우에 적절한 것으로서 특성화된다. 그러나, 간질액 등이 목표 생리학적 샘플인 경우에는, 잠재적인 샘플링 부위는 그 부위가 동맥혈 또는 정맥혈을 가지지 않거나, 거의 가지지 않거나 또는 소량만 가지는 경우에 적절한 것으로서 특성화된다. 선택적으로, 상기 부위는 혈액 또는 간질액을 샘플링하기에 부적절한 것으로 결정될 수 있다.
도 1은 본 발명의 방법을 설명하는 개략적인 블럭도를 제공한다. 본원에서 인용된 단계들이 임의의 순서로 실시될 수 있으며, 특정한 의도로 사용하기에 적합하도록 임의의 단계가 생략 또는 추가될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들면, 잠재적 부위의 유동을 특성화하는 것만이 적합하거나, 상기 부위로부터 획득 가능한 샘플의 형태를 특성화하는 것만이 적합할 수 있다. 또한, 먼저 상기 부위로부터 획득 가능한 샘플의 형태를 특성화하고 이어서, 유동 등을 특성화하는 것이 적합할 수 있다. 본 발명의 방법은, 본원에서는 연속으로, 즉, 먼저 부위 유동 특성화를 수행하고 및/또는 다음으로 샘플 형태 특성화를 수행하는 것으로서 설명되고, 상기 연속적인 설명은 단지 일례일 뿐이며 그것에 제한되는 것은 아니다. 단계들을 임의의 순서로 배열하는 것 또는 상기 단계들의 생략 및/또는 추가가 본 발명에 의해 고려될 수 있다는 것을 이해해야 하며, 명백해질 것이다.
이제, 도면을 참조하면, 도 1은 적절한 샘플링 부위를 결정하는데 사용되는 본 발명의 방법의 흐름도이다. 상기 방법의 제 1 단계는 잠재적으로 적절한 생리학적 유체 샘플링 부위를 선택하는 것이다(제 1 단계). 상술된 바와 같이, 잠재적으로 적절한 부위는 통상적으로, 손가락, 팔, 다리, 귓볼, 발꿈치, 발, 코 및 발가락이고, 일반적으로는 손가락 또는 팔이다. 이후, 유동 특성화가 수행된다. 즉, 상기 부위가 고 유동 부위인지 또는 저 유동 부위인지가 결정된다(제 2 단계). 그후, 특정 시험에 대한 상기 부위의 적합성이 결정된다(제 3 단계 및 제 4 단계). 상기 부위가 부적합한 것으로 판명되면, 잠재적으로 적절한 다른 부위가 선택된다(제 1 단계로 복귀). 적절하면, 샘플 형태 특성화가 수행된다(제 5 단계 및 제 6 단계). 특히, 잠재적 부위는 실질적으로 동맥 샘플, 실질적으로 정맥 샘플 또는 그 이외의 즉, 실질적으로 간질액을 생성 또는 표현할 수 있는 능력을 가지는 것으로서 특성화된다. 그후, 특정 시험에 대한 샘플 형태의 적합성이 결정된다(제 7 단계). 상기 부위가 부적합한 것으로 판명되면, 잠재적으로 적절한 다른 부위가 선택된다(제 1 단계로 복귀). 임의의 실시예에서, 상기 부위가 특정 시험 프로토콜에 대해 적절한 것으로 결정되면, 목표 생리학적 샘플은 상기 부위로부터 접근 및 수집된다(제 8 단계 및 제 9 단계). 또한, 상기 샘플 내의 하나 이상의 분석 물질의 존재 및/또는 농도는 빈번하게 자동적으로 본 발명의 방법에 의해 결정될 수도 있다(제 10 단계).
Ⅰ. 부위 유동 특성화
상술된 바와 같이, 본 발명의 방법은 잠재적으로 적절한 샘플링 부위의 유동 특성화를 포함한다. 즉, 잠재적 부위의 유동 또는 유량 또는 유속이 특성화되고, 여기서, 고 유량은 저 유량 부위에 비해 상대적으로 큰 샘플 용적을 초래한다. 잠재적 부위의 유동 특성을 결정하기 위해 다양한 방법이 사용될 수 있고, 여기서 후술되는 바와 같은, 온도 결정 및/또는 RBC 플럭스와 같은 적혈구("RBC") 특성화가 본 발명의 요지이다. 예를 들면, 온도를 이용하는 경우에, 고온은 고 유동에 관련되고, 저온은 저 유동에 관련된다. RBC 특성화 예를 들면, RBC 플럭스의 경우에, 고 RBC 플럭스는 고 유동에 관련되고, 저 RBC 플럭스는 저 유동에 관련된다. 이들각각의 방법은 하기에 보다 상세하게 설명된다.
A. 온도 특성화
본 발명의 방법의 다수의 실시예에서, 유동 특성화 즉, 잠재적 부위의 유동 또는 유량 또는 유속을 특성화하는 것은, 고 유체 유동이 저 유체 유동에 비해 보다 높은 온도에 관련된다는 원리에 따라, 잠재적 부위의 온도 측정에 의해 결정된다. 따라서, 부위의 온도가 결정되고, 상기 온도는 하나 이상의 측정치를 포함하고, 예를 들면, 복수의 측정이 이루어질 수 있으며 실질적으로 관련 값(평균값, 중간값 등)이 결정될 수 있다. 잠재적 부위에서 이루어지는 측정 회수에 무관하게, 온도 값 또는 온도에 관한 신호가 결정되며, 이후에, 상기 온도 또는 값 또는 그것들에 관련되는 신호가 설정값에 비교될 수 있다. 예를 들면, 온도가 통상적으로 약 30.5℃ 내지 35℃ 범위, 일반적으로는 약 31℃ 내지 32℃ 범위의 설정값보다 높게 결정되면, 예를 들면, 상기 부위는 고 유동을 가지는 것으로 결정된다. 선택적으로, 상기 온도가 통상적으로 약 29℃ 내지 30.5℃ 범위, 일반적으로는 약 29℃ 내지 30℃ 범위 아래와 같이 설정값보다 낮게 떨어지면, 상기 부위는 저 유동을 가지는 것으로 결정된다. 선택적으로, 또는 측정된 값이 비교되는 설정값을 이용하는 상기 방법에 더불어, 시험된 복수의 부위들 중에서 가장 적합한 부위를 찾는 경우에, 즉 시험되는 다른 부위들에 대한 최적의 부위를 찾는 경우에, 상기 온도값이 다른 부위의 온도에 비교될 수 있다.
이러한 온도 측정 방법 대신에 또는 그 방법에 더불어, 다른 유동 특성화 방법 예를 들면, 후술되는 바와 같은 적혈구 플럭스 방법이 사용될 수 있다. 온도 측정이 다른 유동 특성화 방법에 부가되는 실시예에서, 상기 온도 측정은 상기 다른 방법 전에, 도중에 또는 동시에 수행될 수 있다.
통상적으로, 이러한 온도 특성화는 약 0.5 내지 180초에서, 보다 일반적으로는 약 0.75 내지 60초에서 발생하지만, 통상적으로는 약 10초를 초과하지 않는다.
특히, 후술되는 바와 같은 본 발명의 장치에 관련되는 열전쌍과 같은 온도 센서는 샘플링 부위의 온도를 측정한다. 상기 측정은 소프트웨어 프로그램의 제어하에서 작동하는 마이크로프로세서에 의해 수행될 수 있다. 상기 측정은 마이크로프로세서와의 통신을 통해 이루어지며, 상기 마이크로프로세서는 부위의 유동 특성을 결정하는데 필요한 모든 단계, 계산 및 비교를 수행할 수 있다.
B. RBC 특성화
상술된 온도 측정 방법 대신에 또는 그 방법에 더불어, 잠재적 부위의 유동은 그 부위의 RBC 특성 예를 들면, 부위의 RBC 플럭스를 결정함으로써 특성화될 수 있다. 달리 말하면, 상술된 바와 같이, 고 RBC 플럭스의 결정은 고 유동에 대응하고 저 RBC 플럭스의 결정은 저 유동에 대응한다.
RBC 특성에 기초하는 유동을 판정하기 위해, 광의 주파수 또는 구체적으로는 광이 RBC와 같은 경로의 대상물에 마주칠 때 광의 주파수의 변화에 기초하는 기술이 사용될 수 있다. 예를 들면, 도플러 유속 측정 방법을 사용하는 기술이 사용될 수 있으며, 도플러 유속 측정은 당 기술 분야에 공지되어 있으며 광의 투과 및 측정, 즉 레이저 도플러 유속 측정{예를 들면, Berardesca 등의 Bioengineering of the Skin: Culaneous Blood Flow and Erythmea, CRC Press,(1995) 참조}을 포함한다. RBC 특성화는 다른 부위 유동 특성화 방법에 부가하여, 또는 그 대신에 사용될 수 있다. RBC 특성화가 다른 방법에 부가되는 경우, 상기 방법들은 동시에 또는 상이한 시간에 수행될 수 있다.
상술한 바와 같이, 일반적으로 본 발명의 RBC 특성화 방법은 광파의 주파수의 변화, 즉 RBC와 같은 대상물을 이동시킴으로써 반사될 때 광파가 경험하는 주파수의 변화를 측정한다. 통상적으로, 피부는 광의 파장에 의존하여 소정의 깊이로 침투되는(파장이 길수록, 깊이 침투된다), 간섭성의 단파장 광으로 조사된다. 단거리 이격되어, 기초의 조직으로부터 산란된 광이 광대역 광다이오드에 의해 검출된다(광원과 검출기 사이의 거리가 길수록 더 깊은 조직이 관찰된다). 고정 대상물로부터 산란된 광은 원래 조사 광과 동일한 주파수를 갖는다. 혈관 내를 유동하는 RBC와 같은 이동 대상물로부터 산란된 광은, 이동 대상물의 속도에 따른 전이를 갖는 약간 전이된 파장을 갖는다. 광 검출기로 복귀된 전이 및 비전이 광은 검출 신호에 저주파수(통상 0 내지 20 kHz) 진동 또는 비트를 생성하는 방식으로 상호 작용한다. 따라서, 신호의 진동 또는 AC 성분은 혈액 세포의 유동 속도에 대한 정보를 포함하며, 신호의 평균(DC) 크기는 조직에서의 총 광 흡수 및 산란량에 대한 정보를 포함한다(이는 사용된 파장이 헤모글로빈을 활발히 흡수하는 경우, 유동성 및 정지성 모두에 있어서의 총 혈량과 상호 관련될 수 있다).
따라서, 약 450nm 내지 600nm 또는 850nm 내지 950nm 범위의 큰 평균 광 흡수성은 유동의 유무와 관계 없이 적혈구 함유 혈관의 높은 농도를 나타내며, 이러한 적혈구 함유 혈관의 높은 농도는 동맥, 정맥 또는 모세혈관의 높은 농도를 나타낸다. AC 신호는 그의 출력과 주파수의 관계가 결정되도록 처리된다. 몇몇 저주파수 범위와 고주파수 범위 사이(예를 들면, 5 내지 20kHz)의 관계의 적분이 결정되며, 유량은 상기 적분이 증가함에 따라 증가한다. 이 적분은 유동에 대해 완전히 선형적이지 않은데, 이는 고주파수가 저주파수 보다 유동에 보다 민감하기 때문이다. 따라서, RBC 플럭스와 같은, 유동에 비례하는 출력이 사용된다. 예를 들면, 식은 다음과 같다.
여기서, f는 전이 주파수를 나타내며, fl및 fu는 하한 및 상한 차단 주파수를 나타내며, P(f)는 주파수(f)에서의 출력, N은 전압 오프셋, i는 평균 광전류이다. 당 기술 분야에 공지되어 있는 바와 같이{예를 들면, Berardesca 등의 Bioengineering of the Skin: Culaneous Blood Flow and Erythmea, CRC Press,(1995) 참조}, RBC 플럭스는 유동에 비례하는 출력을 발생시키는데 사용될 수 있다. 상기 식에 의해 정의된 바와 같이, RBC 플럭스의 양 또는 오히려 크기는 유량에 실질적으로 비례하며, 고 RBC 플럭스는 고 유량에 대응하며 저 RBC 플럭스는 저 유량에 대응한다.
따라서, 본 발명에 있어서, 약 400nm 내지 1200nm, 일반적으로 약 450nm 내지 800nm의 범위의 파장에서의 광이 레이저 등과 같은 광원으로부터 방출되어 샘플부위에 지향되며, 이러한 광원은 수동 또는 자동으로 작동될 수 있다. 반사광(적혈구로부터 반사된 광)의 강도, 보다 구체적으로는 광의 시간에 따른 변화가 측정되며, RBC 플럭스와 같은 부위의 RBC의 특성과 관련된 값이 결정된다. 이러한 측정값들은 소프트웨어 프로그램의 제어 하에 작동하는 마이크로프로세서로 공급되며, 다음, 마이크로프로세서는 혈관 내의 혈액의 유량에 비례하는, RBC 플럭스와 같은 부위의 RBC의 특성과 관련된 값을 결정한다.
일례로, RBC 특성화 값, 예를 들면 RBC 플럭스값 또는 RBC 플럭스값에 대응하는 통계적인 관련값이 예를 들면 마이크로프로세서에 의해 설정값과 비교될 수 있다. 다음, RBC 값이 설정값 보다 높으면 부위는 고 유량을 갖는 것으로서 특성화되고, RBC 값이 설정값 보다 낮으면 부위는 저 유량을 갖는 것으로서 특성화된다. 대안적으로, 시험된 복수의 부위 중 최선의 부위(매우 적합한 부위)가 다른 시험 부위들의 RBC 값을 비교함으로써 판정될 수 있다.
통상적으로, RBC 특성화는 약 1 내지 180초, 일반적으로는 약 2 내지 90초, 보다 일반적으로는 약 3 내지 60초 동안 수행된다.
II. 샘플 형태 특성화
상술한 바와 같이, 본 발명의 방법은 샘플 형태 특성화를 포함하며, 이러한 방법은 부위가 실질적으로 동맥 샘플, 정맥 샘플 또는 간질액을 채취하거나 추출할 수 있는지의 여부를 판정한다. 보다 구체적으로는, 유동을 특성화하는 상술한 방법과 함께 사용될 때, 잠재적 부위로부터 획득 가능한 특정 샘플 형태는 유량 및샘플 형태와 관련하여 특성화될 수 있다. 달리 말하면, 잠재적 샘플링 부위는 (1) 고 유량, 동맥/모세혈관(도 1의 5a), (2) 고 유량, 정맥(도 1의 5b), (3) 저 유량, 동맥/모세혈관 또는 정맥(도 1의 6b) 또는 (4) 저 유량, 간질액(도 1의 6a)로서 특성화될 수 있다. 상술한 바와 같이, 샘플 형태 특성화는 유동 특성화에 부가하여, 또는 그를 대신하여 사용될 수 있으며, 이들의 순서는 변경되거나 수정될 수 있다.
다양한 방법이 잠재적 샘플링 부위로부터 획득 가능한 샘플 형태를 특성화하는데 사용될 수 있으며, 펄스 특성화 및 헤모글로빈 특성화가 특히 관심 분야이다. 예를 들면, 고 유동 부위가 고 펄스 및/또는 고 유산소 헤모글로빈/무산소 헤모글로빈비(본원에서 HbO는 유산소 헤모글로빈을 나타내고 Hb는 무산소 헤모글로빈을 나타내며 HbO/Hb는 이들의 비를 나타낸다)를 갖는 것으로서 특성화되면, 고 유동 동맥 샘플(도 1의 5a)을 갖는 부위로 판정되며, 고 유동 부위가 저 펄스 또는 저 HbO/Hb비를 갖는 것으로서 특성화되면, 실질적으로 고 유동 정맥 샘플(도 1의 5b)의 부위로 판정된다. 또한, 저 유동 부위가 높은 총 헤모글로빈 레벨 또는 값을 갖는 것으로서 특성화되면, 저 유동 동맥, 모세혈관 또는 정맥 샘플(도 1의 6b)의 부위로 판정되며, 저 유동 부위가 낮은 총 헤모글로빈 레벨 또는 값을 갖는 것으로서 특성화되면, 간질 유체(도 1의 6b)의 부위로 판정된다. 따라서, 본 발명은 양 또는 용적에 따른 샘플링 부위 및/또는 부위로부터 획득 가능한 샘플의 형태를 개인이 선택할 수 있게 하는 방법을 제공한다.
임의의 편리한 방법이 잠재 부위의 펄스 및/또는 헤모글로빈 값 또는 레벨을 특성화하는데 사용될 수 있으며, RBC 특성화 및 헤모글로빈 특성화(총 헤모글로빈및 HbO/Hb비)이 특히 관심 분야이다. 이들 방법 각각을 하기에 상세히 설명한다.
A. 펄스 특성화
상술한 바와 같이, 부위의 유동이 특성화되고 나면, 이러한 부위의 펄스가 상대적으로 또는 실질적으로 높은지 낮은지에 대한 판정은 그 부위로부터 획득 가능한 샘플의 형태의 특성화를 추가로 가능하게 한다. 예를 들면, 부위가 고 유동을 가지는 것으로 특성화된 경우에, 높은 펄스 특성화는 실질적인 동맥/모세혈관 부위에 관련하고, 낮은 펄스 특성화는 실질적인 정맥 부위에 관련하며, 상대적으로 펄스가 보다 낮거나 실질적으로 펄스가 없는 부위는 간질액 부위에 관련한다.
특정 실시예에서, 펄스는 상술한 바와 같이, 부위의 RBC 특성, 예를 들면, RBC 플럭스를 판정함으로써 판정될 수 있다. RBC 플럭스 같은 RBC 특성을 판정하는 방법은 상술되어 있으며, 반복 설명하지 않는다. RBC 플럭스가 판정되고 나면, 심장 펄스에 대응하는 다른 특성화 맥동들(RBC 플럭스로부터)은 동맥/모세혈관 부위가 정맥 부위 보다 큰 펄스를 가진다는 원리에 기초하여, 그 부위가 동맥인지 정맥인지를 나타낸다. 심장 맥동들은 상술한 바와 같이, RBC 플럭스 대 시간 관계로 분당 60 내지 100 펄스의 주파수를 가지는 발진으로서 관측된다(당 기술 분야의 숙련자는 특정 임상적 조건들이 보다 높거나 보다 낮은 주파수들을 초래할 수 있다는 것을 명백히 알 수 있을 것이다). 맥동은 동맥 및 모세혈관의 플로우 서지(flow surge)로부터 초래된다. 모세혈관의 유동에 대한 저항성으로 인해, 유동 맥동은 정맥에서는 발생하지 않는다. 보다 명확하게, 약 0.33 내지 약 3.3Hz 범위, 통상적으로, 약 0.67 내지 2.50Hz, 보다 통상적으로 약 0.85 내지 1.67Hz의 범위의 맥동이 그 부위에서 특성화되는 경우에, 이 부위는 동맥으로서 특성화된다. 대안적으로, 이 주파수 범위내의 맥동이 검출되지 않거나, 매우 약한 경우에, 이 부위는 정맥으로서 특성화되며, 여기서, 동맥/모세혈관 맥동 레벨 보다 낮은 맥동은 맥관 구조가 없거나 실질적으로 없는 부위를 나타낸다. 따라서, 부위가 높은 RBC 플럭스(고 유동)를 가지는 것으로 판정된 경우에, 그리고, 또한, 매우 높게 맥동하는 경우에, 그 부위는 동맥/모세혈관으로서 특성화된다. 즉, 고 유동을 가지는, 정맥이 아닌 동맥/모세혈관인 것으로 특성화된다. RBC 플럭스가 낮거나, 실질적으로 맥류가 없는 것으로 판정되는 경우에, 그 부위는 맥관 구조가 없거나 정맥인 경우 중 하나 일 수 있다. 즉, 간질액 부위나 고 유동을 가지는 정맥 부위일 수 있다.
B. 헤모글로빈 특성화
본 발명의 다른 방법에서, 샘플 형태 특성화는 그 부위의 헤모글로빈 특성의 특성화에 의해 판정되며, 예를 들면, 그 부위의 총 헤모글로빈의 특성화는 실질적인 간질액을 가지는 부위는 헤모글로빈이 거의 없거나 전혀 없다는 원리에 기초하여, 그 부위가 동맥/모세혈관 또는 정맥 샘플을 채취할 수 있는지 간질액을 채취할 수 있는지의 판정을 가능하게 한다. 또한, 동맥/모세혈관 부위가 정맥 부위 보다 많은 양의 HbO를 가지기 때문에, 부위의 HbO/Hb비를 특성화하는 것은 그 부위가 실질적인 동맥/모세혈관 샘플을 채취할 수 있는지 실질적인 정맥 샘플을 채취할 수 있는지 여부를 판정하는 것을 가능하게 한다.
따라서, 잠재적 부위의 광학 특성들을 측정하기 위한 방법이 사용되어 잠재적 부위의 헤모글로빈 특성화를 판정한다. 달리 말하면, 예를 들면, 잠재적 부위를 통해 투과된, 또는 그로부터 반사된 광의 흡수도가 검출 및 측정된다. 즉, 피부의 외부가 광으로 조사되고(본 내용의 광은 필수적으로 가시광일 필요는 없으며, 적외선 광 등도 포함할 수 있다), 광의 흡수도가 검출되며, 여기서, 이러한 흡수도는 그 부위의 헤모글로빈 특성의 지표이다. 본 발명의 방법의 특정 실시예에서, 측정값은 그 부위의 특성화를 위해 설정값에 비교된다. 다른 실시예에서, 이는 다른 시험 부위의 다른 헤모글로빈 값들에 비교된다.
상술한 바와 같이, 부위가 광으로 조사되고, 그 부위에 의해 흡수된 광, 또는 관심 영역을 통해 투과되거나 그에 의해 반사된 광이 검출되고, 여기서, 이러한 검출은 반사 또는 투과 광의 수집 또는 예를 들면, 광학 소자의 하나 이상의 광 검출기에 의한 그 통계학적 관련값을 측정하고, 그 부위의 헤모글로빈 특성을 판정하기 위해 검출된 데이터를 처리하는 것을 수반한다. 예를 들면, 검출된 광 또는 각 신호가 다른 처리를 위해 마이크로프로세서에 전달될 수 있고, 여기서, 마이크로프로세서는 소프트웨어 프로그램의 제어하에 동작한다. 달리 말하면, 소프트웨어 프로그램내의 프로그램 코드는 마이크로프로세서가 특정 임무를 달성하기 위해 필요한 모든 단계들을 수행하도록 지령할 수 있다. 수동으로 수행되는지 자동으로 수행되는지에 무관하게, 반사된 또는 투과된 광이나 신호 또는 그 관련 통계학적 값의 양, 크기 및 품질이 설정값에 비교될 수 있다. 예를 들면, 신호가 설정값을 초과하는 경우에, 그 부위는 높은 총 헤모글로빈 레벨 또는 높은 HbO/Hb비를 가지는것으로 판정된다. 대안적으로, 신호가 설정값 미만으로 떨어지는 경우에, 그 부위는 실질적으로 낮은 헤모글로빈 레벨 또는 낮은 HbO/Hb비를 가지는 것으로 판정된다. 대안적으로, 또는, 부가적으로, 측정값이 그에 비교되게 되는 설정값을 채용하는 상술한 방법은 최적의 가용 부위가 탐색될 때, 즉, 다른 시험 부위에 관해 가장 적합한 부위가 탐색될 때, 측정값 또는 그 통계학적 관련값이 다른 시험 부위의 측정값에 비교될 수 있다. 통상적으로, 이 광학적 조사 및 검출은 약 0.1 내지 180초, 보다 일반적으로 약 0.1 내지 60초, 보다 통상적으로는 약 0.1 내지 20초가 소요된다.
따라서, 실제로, 하나 이상의 광원, 즉, 예를 들면, 하나 이상의 LED, 발광 다이오드, 광 이미터, 바이스펙트럴 이미터, 2중 스펙트럴 이미터, 포토이미터, 광다이오드, 반도체 다이 등 같은 광학 소자로부터의 광이 약 400 내지 1200nm 범위의 파장에서 그 부위를 조사하고, 여기서, 상이한 파장들이 동일 또는 상이한 횟수로 그 부위를 조사할 수 있다. 일반적으로, 그 부위는 약 0.1 내지 180초, 일반적으로 약 0.1 내지 60초, 보다 통상적으로 약 0.1 내지 20초 동안 조사되며, 그후, 흡수된 광이 적절한 검출기에 의해 검출되고, 이 적절한 검출기는 광다이오드, 광전 수신기, 광검출기, 반도체 다이 등 중 하나 이상일 수 있다. 검출된 신호는 그후 헤모글로빈 농도, 즉, 총 헤모글로빈 또는 그 성분비 또는 적절한 비율에 연계된다. 특정 실시예에서, 검출된 광은 그후, 컴퓨터 연산 처리 같은 다른 처리를 위해 적절한 마이크로프로세서에 통신된다.
배경에 의해, 일반적으로 피부가 광으로 조사될 때, 광이 피부에 중심설정되고, 진피의 저면에있는 교원질에 반사되며, 발색단(chromophore)(예를 들면, 멜라닌이나 헤모글로빈)에 의해 흡수되지 않고 피부로부터 다시 발출되는 경우에, 광검출기에 의해 이렇게 생성되어 검출된 신호(재방출)는 Rc로서 정의될 수 있다. 표피(멜라닌)와 진피(헤모글로빈)내의 발색단이 간섭할 때, 반사도는 감쇠되고, Rtot로서 정의된 신호를 제공한다. 따라서, 수신된 신호의 수학식적 표현은 하기와 같이 정의된다.
여기서, Tm은 멜라닌에 의해 흡수되지 않고 표피를 통과할 수 있는 광의 분율을 나타낸다.
THbO는 유산소 헤모글로빈에 의해 흡수되지 않고 진피를 통해 교원질층으로 통과한 광의 분율을 나타낸다.
THb는 무산소 헤모글로빈에 의해 흡수되지 않고, 진피를 통해 교원질층으로 통과한 광의 분율을 나타낸다.
따라서, 위의 수학식 1의 비어-람버트(Beer-Lambert) 공식(즉, 광의 흡수도가 흡수 매체의 층의 두께, 그 몰 농도 및 여기 계수와 함께 지수함수적으로 변화하는 원리를 나타내는 방정식)은 하기의 수학식 2와 같다.
여기서, A는 그 부위에서의 흡수도를 나타낸다.
I는 하첨자에 의해 표시된 영역의 유효 경로 길이를 나타낸다.
E, D는 각각 진피와 표피를 나타낸다.
[]는 몰 농도를 나타낸다.
M, HbO, Hb는 멜라닌 유산소 헤모글로빈 및 무산소 헤모글로빈을 각각 나타낸다.
ε는 몰 여기 계수(각 파장에 대해 고유함)를 나타낸다.
따라서, 혈액이 실질적으로 잠재적 샘플링 부위에 도입하는 것이 방지되면서 광학적 판독이 이루어지는 경우에, 위의 수학식 2의 흡수도는 멜라닌 흡수도만의 함수이며, 하기의 수학식과 같다.
또는,
여기서, C는 멜라닌 흡수도 또는 배경 신호를 나타낸다. 따라서, 헤모글로빈으로부터 초래되는 광 흡수도는 하기의 수학식 5와 같이 표현된다.
다시, Rtot는 광검출기에 의해 수신된 신호이다. 따라서, 배경 신호를 획득하기 위해서, 실질적으로 어떠한 혈류도 없는 부위, 즉, 압력이 적용되는 부위가 그 부위로의 혈류를 실질적으로 방지하도록 적용되고, 위의 수학식 4로부터 일차적으로 C를 판정함으로써 단지 헤모글로빈으로 인한 흡수도만이 판정될 수 있고, 여기서, Rtot는 제 1 폐색 광학 측정으로부터 획득된 신호이며, 그후, 전체 부위로부터 혈류가 방지되지 않은 상태의 제 2 광학 측정으로부터 Rtot를 사용하여 수학식 5에서 헤모글로빈 항에 대해 풀려진다.
이와 같이, 유산소 및 무산소 헤모글로빈 양자 모두에 대한 몰 여기 계수는 가시광 및 근 적외선 범위의 모든 파장에 대하여 공지되어 있기 때문에(예를 들면, 1970년 토마스 샤를이 발간한 O.W. 반 아센델프트의 "헤모글로빈 유도체의 분광광도측정" 참조), 유산소 및 무산소 헤모글로빈은 하나 이상의 파장을 사용하여 양자 모두가 판정될 수 있다. 따라서, 하기의 수학식 6 및 7이 성립된다.
하첨자 1 및 2는 파장 1 및 2를 나타낸다. 잠재적 부위의 헤모글로빈을 특성화하기 위해 본 방법을 사용할 때, 파장은 통상적으로 매우 상이한 여기 계수들을 갖도록 선택된다. 즉, 파장들은 수학식 6 및 7이 가능한 직교하게 하도록 선택된다.
따라서, 부위의 헤모글로빈을 특성화하는 본 방법의 제 1 단계는 그 부위의 배경 신호를 판정하는 것이다. 배경은 헤모글로빈에 관련되지 않은 부위의 흡수도, 예를 들면, 멜라닌 등에 대한 흡수도를 의미한다. 이와 같이, 두 개의 상이한 파장의 광이 잠재적 부위를 조사하고, 배경 신호가 검출된다.
보다 명확하게, 광의 파장은 유산소 및 무산소 헤모글로빈의 몰 여기 계수 델타가 선택된 상이한 파장에 대하여 달라지도록 선택된다. 즉, 하나의 몰 여기 계수가 상승하면, 나머지 몰 여기 계수가 하강하고, 여기서, 이러한 유산소 및 무산소 헤모글로빈의 몰 여기 계수 델타는 본 기술분야에 공지되어 있다. 따라서, 배경 신호를 판정하기 위해서, 잠재적 부위가 일시적으로 실질적으로 폐색되거나, 혈액이 일시적으로 실질적으로 정지 또는 그 부위로 들어가는 것이 방지되며, 이는 예를 들면, 그 부위에 대하여 압력을 가함으로써, 예를 들면, 후술된 장치의 개구에 의해 그 부위로의 혈류를 실질적으로 정지시키기에 충분한 힘으로 피부의 표면상에 압력을 적용하거나 가압함으로써 이루어진다. 이 방식으로, 그 부위는 실질적으로 어떠한 헤모글로빈도 없는 상태가 되며, 따라서, 멜라닌 같은 그 부위의 다양한 발색단의 흡수도나 배경에 의해 소정의 흡수도가 판정될 수 있다. 일단 이러한 폐색된 잠재적 부위로부터 신호가 검출되고 나면, 그후, 상술된 방정식에 의해,일반적으로 자동으로 배경값이 판정된다. 보다 명확하게, 이러한 배경 판정 방법에 의해 검출된 신호는 마이크로프로세서에 통신되고, 여기서, 이러한 마이크로프로세서는 그 부위의 배경 레벨 또는 값을 연산한다.
폐색 부위로부터의 배경 판독에 이어, 그 부위에서 제 2 판독이 취해진다. 보다 명확하게, 두 개의 상이한 파장의 광이 그 부위를 조사하고, 여기서, 이러한 파장들은 두 파장들의 여기 계수의 큰 그리고, 반대의 델타가 존재하도록 선택된다. 두 파장으로부터의 신호들이 검출되고 나면, 헤모글로빈의 다양한 성분들이 상술한 수학식, 즉, 수학식 6 및 7로부터 상술한 바와 같이 마이크로프로세서에 의해 통상적으로 자동으로 판정될 수 있다. 달리 말하면, 유산소 헤모글로빈, 무산소 헤모글로빈 및 총 헤모글로빈(유산소 및 무산소 헤모글로빈 성분의 합)이 판정될 수 있고, 여기서, 이러한 판정은 그후 총 헤모글로빈 값 및/또는 헤모글로빈 비율값, 즉, HbO/Hb에 의해 정의되는 비율값 같은 설정값 또는 한계값과 비교되며, 이 설정값 이상은 높은 헤모글로빈 값으로 지정되고, 이 한계값 이하의 헤모글로빈 값은 낮은 헤모글로빈 값으로 지정된다. 상술한 바와 같이, 대안적으로, 이 값들은 이들 시험된 것들 중 최상의 부위가 선택되도록 다른 시험 부위들에 비교될 수 있다.
도 1을 다시 참조하면, 부위가 저 유동을 가지는 것으로서 특성화된 경우에, 총 헤모글로빈 레벨에 관한 다른 판정이 그 부위를 실질적 맥관 구조를 가지는 것(높은 총 Hb)(도 1의 6b)으로서 특성화하거나, 실질적으로 맥관 구조가 없는 것, 즉, 간극액(낮은 총 Hb)(도 1의 6a)으로서 특성화할 수 있다. 간극액 또는 실질적인 비맥관구조에 대하여 맥관 구조가 판정되고 나면, 그후, 그 부위는 특정 시험에 대하여 적합하거나, 부적합한 것으로서 추가로 특성화된다(도 1의 7). 달리 말하면, 특정 시험이 간극액을 필요로하는 경우에, 잠재적 샘플링 부위는 총 헤모글로빈 부위가 낮은 것으로 판정된 경우에 적합한 것으로 판정되며, 따라서, 간극액을 채취할 수 있는 것으로 판정된다. 부위 적합성은 하기에 보다 상세히 설명된다.
그 부위가 상술한 방법에 따라 고 유동을 가지는 것으로 특성화된 경우에, 그후, HbO/Hb비가 판정되고, 여기서, 이러한 비율은 높은 유량 및 동맥/모세혈관(도 1의 5a)이나, 높은 유량 및 정맥(도 1의 5b) 중 어느 한쪽으로서 부위를 특성화하는 것을 가능하게 한다. 달리 말하면, Hb에 대해 HbO의 농도가 상대적으로 또는 실질적으로 높은 부위는 정맥 부위를 나타낸다. 특히, 헤모글로빈 비율은 상술한 수학식들에 의해 마이크로프로세서에 의해서 통상적으로 자동으로 판정되며, 여기서, 이러한 판정은 그후, 설정값 또는 한계값에 비교되고, 이 설정값 이상은 높은 비율값인 것으로 지정되며, 이 설정값 이하는 낮은 비율값으로서 지정된다. 상술한 바와 같이, 대안적으로, 이 값들은 이들 시험된 부위들 사이에서 최상의 부위를 선택하도록 다른 시험 부위들과 비교될 수 있다. 정맥에 대한 동맥/모세혈관이 판정되고나면, 그후, 이 부위는 특정 시험에 적합한지 부적합한지에 대하여 추가로 특성화된다(도 1의 7). 달리 말하면, 특정 시험이 동맥/모세혈관 샘플을 필요로하는 경우에, 잠재적 샘플링 부위는 HbO/Hb비가 높은 것으로 발견될 때 적합한 것으로 판정되며, 이는 실질적으로 동맥/모세혈관 샘플, 특히 높은 유량의 동맥/모세혈관 샘플을 채취할 수 있는 것으로 판정된다. 그러나, 특정 시험이 정맥 샘플을 필요로하는 경우에, 잠재적 샘플링 부위는 HbO/Hb비가 낮은 것으로 발견된 경우에 적합한 것으로 판정되며, 따라서, 실질적으로 정맥 샘플, 특히, 고 유동의 정맥 샘플을 채취할 수 있는 것으로 판정된다. 부위 적합성은 하기에 보다 상세히 설명된다.
상술한 바와 같이, HbO, Hb 또는 총 헤모글로빈 중 어느 하나의 헤모글로빈 특성화를 위한 본 방법의 실시시, LED, 레이저 다이오드 등 같은 광원이 부위를 조사하고, 여기서, 광원이 둘 이상의 상이한 파장으로 그 부위를 조사하며, 이 파장들 각각은 약 400 내지 1200nm의 범위이다. 광검출기는 흡수된 광을 검출하고, 각 헤모글로빈 성분의 양은 그후, 관심 파장의 특정 흡수도에 기반하여 판정될 수 있으며, 여기서, 이러한 흡수도는 그후, 특정 헤모글로빈 성분에 연관된다. 보다 명확하게, 후술된 장치 같이 상술한 광학 콤포넌트들을 가지는 장치가 본 방법을 실시하기 위해 사용될 수 있다. 이와 같이, 이 장치도 통상적으로 마이크로프로세서가 그 부위의 헤모글로빈을 특성화하고, 또한, 특정 시험에 대한 그 부위의 적합성을 판정하기 위해 필요한 모든 기능 및 단계들을 수행할 수 있도록 소프트웨어 프로그램의 제어하에 동작하는 마이크로프로세서에 작동가능하게 결합되며, 여기서, 예를 들면, 이 마이크로프로세서는 유산소, 무산소 및/또는 총 헤모글로빈 값을 판정하기 위해 필요한 연산 및/또는 비교 모두를 수행할 수 있다. 상술한 바와 같이, 상술한 방법, 총 헤모글로빈 및/또는 HbO/Hb비는 설정값에 비교될 수 있거나, 복수의 시험 부위들 사이에서 가장 양호한 부위를 판정하기 위해 다른 시험 부위들의 다른 값들에 대하여 비교될 수 있다. 부가적으로, 여기에 설명된 광학적 판정은 다른 샘플 형태 특성화 방법들에 부가하여, 또는, 그 대신 사용될 수 있다.
본 방법의 특정 다른 실시예에서, 헤모글로빈 특성화는 후술된 방법에 따라 유래될 수 있으며, 여기서, 하기에 설명된 방법은 경로 길이 및 멜라닌 농도들이 부위들 사이에서 실질적으로 일정하며, 잠재적 부위의 총 헤모글로빈 농도를 특성화하는 것이 바람직한 특정 용도에 대한 것이다.
다시, 배경에 의해, 506.5, 522, 548.5, 586 및 815 같은 다수의 파장에서, HbO 및 Hb는 동일 몰 여기 계수들을 가진다. Rtot가 HbO와 Hb가 동일 몰 여기 계수를 가지는 소정의 파장에서 측정되는 경우에, Rtot의 크기는 C가 실질적으로 부위들 사이에서 실질적으로 일정하다는 원리에 기초하여, 총 헤모글로빈이 감소 또는 증가할 때 각각 증가 또는 감소한다. 따라서, 특정 실시예에서, 총 헤모글로빈은 하기의 수학식 8을 사용하여 판정될 수 있다.
따라서, 본 특정 실시예에서, 일 파장의 광이 부위를 조사하고, 여기서, 이러한 파장은 HbO와 Hb가 동일 몰 여기 계수를 가지도록 선택된다. 그후, 흡수도 또는 신호가 그 부위로부터 검출되고, 그 부위에서 총 헤모글로빈이 상술한 수학식에 기초하여 판정되며, 여기서, 종종 총 헤모글로빈 농도는 마이크로프로세서에 의해 자동으로 판정된다. 보다 명확하게, LED, 레이저 다이오드 등 같은 광원으로부터의 광이 하나의 파장의 광으로 부위를 조사하고, 여기서, HbO 및 Hb 양자 모두의 여기 계수들은 동일하다. 그 부위의 흡수도 또는 신호는 적절한 광검출기 등에 의해 검출되며, 여기서, 이러한 흡수도는 그 부위의 총 헤모글로빈 레벨에 연계된다. 총 헤모글로빈이 판정되고 나면, 그후, 그 부위가 특정 시험에 대하여 적합한지 부적합한지로서 추가로 특성화된다. 달리 말하면, 예를 들면, 특정 시험이 간질액을 필요로하는 경우에, 잠재적 샘플링 부위는 총 헤모글로빈 부위가 낮은 것으로 발견되는 경우에 적합한 것으로 판정되고, 따라서, 그 부위는 간질액을 채취할 수 있는 것으로 판정된다. 부위 적합성은 하기에 보다 상세히 설명된다.
본 방법의 또 다른 실시예에서, 헤모글로빈 특성화는 후술된 방법에 따라 유도될 수 있으며, 여기서, 후술된 방법들은 경로 길이 및 멜라닌 농도가 부위들 사이에서 실질적으로 일정하고, 잠재적 부위의 헤모글로빈 비율, 즉, HbO/Hb를 특성화하는 것이 바람직한 특정 용도에 관한 것이다.
본 특정 실시예에서, 두 개의 파장이 부위를 조사하도록 선택되고, 여기서, 각 파장에서, 두 헤모글로빈 종(species)은 실질적으로 상이한 여기 계수를 가진다. 즉, 유산소 헤모글로빈과 무산소 헤모글로빈은 상이한 여기 계수를 가진다. 예를 들면, HbO와 Hb가 실질적으로 상이한 여기 계수를 가지는 적절한 파장들은 431, 415, 555, 700 및 940nm을 비제한적으로 포함한다. 즉, 제 1 파장 및 제 2 파장이 선택되고, 여기서, 각 파장은 HbO 및 Hb가 실질적으로 상이한 파장 계수를 갖도록 상술한 파장들의 세트로부터 선택될 수 있다. 이러한 적절한 파장 쌍들에서 여기 계수들은 두 파장들 사이에서 반대 델타를 가진다. 즉, 제 1 및 제 2 파장들 사이에서 하나가 증가할 때, 나머지는 제 1 및 제 2 파장들 사이에서 감소한다. 이와 같이, 두 파장들 사이의 In(Rtot)의 편차는 하나의 헤모글로빈 성분이 증가할 때 증가하며, 나머지 헤모글로빈 성분이 감소할 때 감소한다. 달리 말하면, 예를 들면, 각 적절히 선택된 파장 쌍에 대하여, HbO가 증가할 때, 두 파장들 사이의 In(Rtot)의 편차는 증가하고, Hb가 감소할 때, 두 파장들 사이의 In(Rtot)의 편차는 감소한다.
보다 명확하게, 상술한 수학식 5로부터, 두 파장들에 대하여 하기의 수학식 9와 같이 변형된다.
따라서, (εHbO1-εHbO2)>0이고, (εHb1-εHb2)<0인 경우에, 이때, In(Rtot)1- In(Rtot)2는 [HbO]가 증가하거나, [Hb]가 감소할 때 증가한다. 예를 들면, HbO의 여기 계수가 파장 2에서 보다 파장 1에서 크고, Hb가 파장 2에서 보다 파장 1에서 작은 여기 계수를 가지는 경우에, 이때, 신호들 사이의 편차(즉, 파장 1-파장 2 사이의 편차)가 증가할 때, Hb에 대한 HbO 의 비율은 증가한다. 다수의 실시예에서, 총 헤모글로빈 농도를 특성화하는 이 방법이 먼저 수행되며, 그래서, 이 HbO/Hb비를 특성화하는 이 방법은 높은 헤모글로빈 농도를 가지는 부위상에 수행된다. 달리 말하면, 총 헤모글로빈 농도가 편차 계산에 영향을 미치기 때문에, HbO/Hb비의 특성화는 실질적으로 높은 총 헤모글로빈 농도를 가지는 부위상에서 수행되어야 한다.
특히, 잠재적 부위는 두 광원으로부터의 두 개의 파장들로 조명되며, 여기서, 이러한 광원은 하나 이상의 LED, 하나 이상의 레이저 다이오드 등을 포함할 수 있다. 파장들은 HbO와 Hb의 몰 여기 계수 델타가 두 개의 파장들 사이에서 상이하도록, 즉, 상술한 바와 같이 하나가 상승할 때 나머지가 하강하도록 선택된다. 하나 이상의 광검출기는 그 부위로부터의 신호, 즉, 광의 흡수도를 검출하며, 상술한 수학식들에 따라 HbO/Hb비에 이러한 신호들을 연관시킨다. 그 부위는 그후 특정 시험에 대하여 적합한지 부적합한지라 추가로 특성화된다. 부위 적합성은 하기에 보다 상세히 설명된다.
Ⅲ. 특정 시험에 대한 부위의 적합성 판정
상술한 바와 같이, 특정 시험에 대한 부위의 적합성이 본 방법에 의해 판정된다. 도 1의 단계 3, 4 및 7을 참조하면, 상술한 바와 같이, 부위가 유동 및/또는 샘플 형태에 의해 특성화되고 나면, 특정 시험의 수행에 관한 그 적합성이 평가된다. 이러한 적합성은 도 2를 참조로 가장 잘 설명되며, 이 도 2에는 특정 샘플 시험 파라미터와 부위로부터 획득 가능한 특정 샘플들에 대한 그 상관도가 도시되어 있다. 예를 들면, 특정 시험은 최소 샘플 용적을 필요로 한다. 따라서, 샘플의 보다 큰 용적을 채취 또는 생성할 수 있는 것으로서 특성화된 부위(보다 높은 유량을 가지는 부위)는 예를 들면, 특정 시험이 동맥/모세혈관 및/또는 정맥의 반대로서 간질액을 필요로하지 않는 한, 동맥/모세혈관 및/또는 정맥의 높은 유량이 동맥/모세혈관 및/또는 정맥의 낮은 유량 부위에 대해 보다 적합하다. 이와 같이, 이러한 샘플의 요구조건을 충족하는 시험 결과들은 적합한 것으로 판정된다.
또한, 전체 혈액에 대해 조율된 포도당 시험 같은 특정 시험은 적합한 유체 샘플로서 혈액, 혈액 성분 같은 특정 형태의 샘플을 필요로 할 수 있으며, 마찬가지로, 부위는 그 부위가 대동맥/모세혈관 및/또는 정맥으로서 특성화된 경우에 이러한 시험에 적합한 것으로 판정되며, 간질액을 가지는 것으로서 특성화된 경우에 부적합한 것으로 판정된다. 그러나, 간질액에 대해 조율된 포도당 시험 같은 특정한 다른 시험은 따라서, 간질액을 적합한 유체 샘플로서 필요하며, 이러한 부위는 그 부위가 간질액을 가지는 것으로서 특성화된 경우에 적합한 것으로 판정되며, 그렇지 않은 경우에는 부적합한 것으로 판정된다.
또한, 일부 시험들은 정맥 혈액 대신 동맥 혈액을 필요로할 수 있거나, 그 반대도 마찬가지이고, 이 때, 부위는 그 부위가 필요한 동맥 또는 정맥 혈액을 가지는 것으로서 특성화된 경우에 적합한 것으로 판정되고, 그렇지 않은 경우는 부적합한 것으로 판정된다. 달리 말하면, 동맥/모세혈관 및/또는 정맥 혈액을 필요로하는 시험은 따라서, 고 유동의 동맥/모세혈관 및/또는 고 유동의 정맥 부위에 관련된다. 간질액을 필요로하는 시험은 따라서, 저 유동의 간질액 부위에 관련된다. 저 유동의 동맥/모세혈관 또는 정맥 부위로서 특성화된 부위는 따라서, 어떠한 시험에도 부적합하다.
상술한 바와 같이, 본 방법의 다수의 실시예들에서, 특정 시험을 위한 부위의 적합성은 통상적으로 마이크로프로세서에 의해 자동으로 달성되며, 여기서, 마이크로프로세서는 소프트웨어 프로그램의 제어하에 동작하고, 부위가 특정 시험에 대해 적합한 경우를 판정하기 위해 필요한 단계들을 수행하기 위해 필수적인 모든 코드를 포함한다.
Ⅳ. 피부 관통
적절한 부위가 판정되고나면, 그후, 샘플이 접근 및 수집된다(도 1의 단계 8 및 9). 통상적으로 샘플은 표피 및 진피로부터 수집된다. 특정 방법에서, 샘플링 부위는 샘플링 부위에 채취 또는 생성되는 샘플의 속도 및/또는 용적을 증가시키도록 자극될 수 있다.
또한, 일부 실시예에서, 하나 이상의 피부 관통 소자가 환자 또는 본 발명의 사용자의 피부내로 삽입되어 생리학적 유체를 접근할 수 있다. 획득된 생리학적 샘플의 형태에 따라서, 하나 이상의 피부 관통 소자가 표피 및 진피층 같은 특정 피부층을 침투할 수 있다. 통상적으로 하나 이상의 피부 관통 소자가 약 0.0001 내지 60초, 통상적으로 약 0.0005 내지 30초, 보다 통상적으로 약 0.001 내지 15초 동안 피부내에 삽입되어 적당한 샘플링 체적의 목표 생리학적 유체가 획득되는 것을 보장한다.
하나 이상의 피부 관통 소자는 예를 들면, 피부를 향해 스프링 부하된 소자를 작동시키는 장치상의 버튼 등을 누름으로서 하나 이상의 피부 관통 소자와 연계된 작동 소자를 해제시킴으로써 사용자에 의해 수동으로 작동될 수 있으며, 또는, 피부를 관통하기 위해 자동으로 작동, 예를 들면, 적절한 샘플링 부위가 위치되었을 때, 자동으로 트리거될 수 있다.
본 방법의 특정 실시예에서, 하나 이상의 피부 천공 소자나 그와 작동가능하게 연계된 하나 이상의 소자들은 원하는 생리학적 유체의 보다 많은 원하는 생리학적 유체의 유량 및/또는 용적을 채취 또는 생성하도록 그 부위를 자극한다. 즉, 생리학적 유체의 채취율을 증가시킨다. 예를 들면, 초음파 소자 등 같은 유체 강화 소자가 유체 접근 및 수집 동안 그 부위에 진동을 생성하기 위해 사용되고, 여기서, 이러한 진동은 유체 채취를 자극한다. 특정 실시예에서, 유체 강화 수단은 다른 유체 자극 소자에 추가하여, 또는, 그 대신, 유체 채취를 자극하기 위해 그 부위의 온도를 증가시키기 위한 온도 소자를 포함할 수 있다. 유체 강화 소자는 하나 이상의 피부 관통 소자가 그 부위로부터 유체를 접근하면서 유체 채취를 자체적으로 자극하도록 하나 이상의 피부 관통 소자와 작동가능하게 연계될 수 있다. 어떠한 경우에도, 부위로부터 샘플 채취를 자극하기 위해 초음파 소자를 채용하는 이들 실시예에서, 이러한 초음파 소자는 통상적으로 약 10 내지 1000Hz의 범위의 주파수로 진동하며, 여기서, 이러한 진동은 생리학적 유체의 채취를 자극하여, 예를 들면, 샘플 생성의 유량 및/또는 용적을 증가시킨다.
V. 분석 물질 농도 판정
본 발명의 방법의 다수의 실시예들은 또한 생물학적 샘플 내의 적어도 하나의 분석 물질의 농도를 판정하는 단계를 포함한다(도 1의 단계 10). 이와 같이, 적절한 샘플링 부위가 발견되어 샘플이 그로부터 접근되어 수집되면, 샘플의 적어도 하나의 분석 물질의 농도는 당 기술 분야에 공지된 바와 같은 임의의 적합한 분석 물질 농도 판정 방법을 사용하여 판정될 수 있다.
본 발명의 방법의 특정 실시예에서, 다음, 샘플은 장치와 통신하는 포도당 테스트 스트립 등과 같은 표준 분석 물질 농도 판정 시약 시험 스트립으로 전달되며, 상기 시험 스트립은 종종 장치에 직접 일체형으로 형성될 수도 있다. 시험 스트립이 장치에 직접 일체형으로 형성되어 있는 실시예에서, 시험 스트립은 생리학적 샘플이 추출되기 전, 추출되는 동안 또는 추출된 후에 장치에 직접 로딩될 수 있으며, 대부분의 경우 시험 스트립은 장치와 미리 일체로 형성되어 제조될 수 있다.
샘플이 시험 스트립으로 전달되면, 즉 시험 스트립의 반응 영역으로 전달되면, 적어도 하나의 관심 분석 물질의 농도가 판정된다. 샘플은 다양한 기구에 의해 시험 스트립으로 전달될 수 있으며, 여기서 이러한 기구들은 진공, 모세관력 등을 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 당 기술 분야의 숙련자들에게는 명백한 바와 같이, 예를 들면 전자 화학적 및 비색적 방법과 같은 다양한 분석 물질 판정 방법이 사용될 수 있으며, 상기 두 방법 모두 하기에 설명할 것이다.
전자 화학적 분석 물질 농도 판정 평가에 있어서, 전자 화학적 측정은 당 기술 분야에 공지된 바와 같이 기준 및 작동 전극을 사용하여 수행된다. 수행되는전자 화학적 측정은 특정 평가 특성 및 전자 화학적 시험 스트립이 사용되는 장치, 예를 들면 평가가 전량 분석, 전류 분석 또는 전위 분석인지의 여부에 따라 변경될 수 있다. 일반적으로, 전기 화학적 측정은, 일반적으로 반응 영역으로의 샘플 도입에 따른 소정의 시간에 걸쳐 전하(전량 분석), 전류(전류 분석) 또는 전위(전위 분석)를 측정할 수 있다. 상술한 전자 화학적 측정을 수행하는 방법은 미국 특허 제 4,224,125호, 제 4,545,382호, 및 제 5,266,179호와, 국제 출원 WO 97/18456호, WO 99/49307호에 또한 개시되어 있으며, 상기 특허들의 개시 내용은 본원에 참조로서 관련되어 있다. 측정 형태에 무관하게, 전자 화학적 측정 또는 신호는 시험 스트립의 반응 영역에서 수행된다.
상술한 바와 같이 반응 영역에서 생성된 전자 화학적 측정 또는 신호 검출 후에, 반응 영역 내로 도입된 샘플에 존재하는 분석 물질의 양이 샘플 내의 분석 물질의 양에 대해 전자 화학적 신호를 관련시킴으로써 판정된다.
일반적으로, 비색 평가에서는, 샘플은, 샘플 내에 존재하는 초기량에 비례하는 양만큼 존재하는 검출 가능한 생성물을 생성하도록 예를 들면 신호 발생 시스템의 부재와 같은 시약 시스템과 반응한다. 이러한 시스템 중 하나, 예를 들면 생리학적 샘플 내의 포도당의 존재 및/또는 농도를 판정하는데 사용되는 시스템에서, 신호 발생 시스템은 분석 물질 산화 신호 발생 시스템이다. 분석 물질 산화 신호 발생 시스템은 샘플 내의 분석 물질 농도가 유도되는 검출 가능한 신호를 발생시키는 용도이므로, 분석 물질은 산화 형태의 분석 물질 및 대응 또는 비례량의 과산화수소를 생성하도록 적절한 효소에 의해 산화된다. 다음, 과산화수소는 하나 이상의 반응 지시 화합물(indicator compound)로부터 검출 가능한 생성물을 생성하기 위해 사용되며, 다음, 신호 측정 시스템, 즉 신호에 의해 생성된 검출 가능한 생성물의 양은 초기 샘플 내의 분석 물질의 양에 관련된다. 다음, 검출 가능한 생성물, 즉 신호 발생 시스템에 의해 생성된 신호의 양이 판정되며 초기 샘플 내의 분석 물질의 양에 관련된다. 물론, 임의의 형태의 비색 평가, 즉 다양한 비색 방법이 본 발명에 사용될 수 있다.
다수의 실시예에서, 상술한 특성 및 관련 프로세스는 당 기술 분야에 공지된 바와 같이 계량기와 같은 자동화 기기에 의해 수행된다. 이러한 단계들을 자동적으로 실시하기 위한 전형적인 계량기들은 미국 특허 출원 제 09/333,793호, 제 09/497,269호, 제 09/736,788호 및 제 09/746,116호와, 미국 특허 제 4,734,360호, 제 4,900,666호, 제 4,935,346호, 제 5,059,394호, 제 5,304,468호, 제 5,306,623호, 제 5,418,142호, 제 5,426,032호, 제 5,515,170호, 제 5,526,120호, 제 5,563, 042호, 제 5,620,863호, 제 5,753,429호, 제 5,573,452호, 제 5,780,304호, 제 5,789,255호, 제 5,843,691호, 제 5,846,486호, 제 5,968,836호 및 제 5,972,294호에 또한 개시되어 있으며, 상기 특허들의 개시 내용은 본원에 참조로서 관련된다.
장치
요약하면, 본 발명은 부위 유동 특성화 소자 및/또는 샘플 형태 특성화 소자에 의해 생리학적 유체를 샘플링하기 위한 적합한 부위를 결정하는 장치를 제공한다. 상기 장치는 또한 적합한 샘플링 부위에서 피부를 관통하기 위한 적어도 하나의 피부 관통 소자를 또한 포함할 수 있으며 및/또는 적합한 샘플링 부위로부터 추출되거나 채취된 생리학적 샘플 내의 적어도 하나의 분석 물질의 존재 및/또는 농도를 판정하는 작동식 관련 수단을 포함한다. 본 발명의 장치는, 이에 한정되는 것은 아니지만 손가락, 팔, 다리, 귓볼, 발꿈치, 코 및 발가락을 포함하는 인체의 다양한 영역 상의 적절한 생리학적 유체 샘플링 부위의 위치 선정에 사용할 수 있다. 더욱이, 본 발명의 장치는 광범위한 생리학적 샘플의 위치 선정 및 수집에 사용할 수 있으며, 이러한 샘플들은 간질액, 혈액, 혈액 분율 및 성분 등을 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 적어도 하나의 부위 유동 특성화 소자 및/또는 적어도 하나의 샘플 형태 특성화 소자를 포함하며, 상기 소자들 중 하나 또는 모두는 하우징 내에 일체로 형성될 수 있으며, 또는 일반적으로 적어도 하나의 피부 관통 소자 및/또는 시험 스트립을 갖는 단일 유닛, 즉 일체형 장치일 수 있다. 상기 유닛, 즉 하우징은, 이에 한정되는 것은 아니지만 폴리스티렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리아크릴로니트릴, 폴리카보네이트 등을 포함하는 광범위한 재료로 제조될 수 있다. 상기 유닛은 재사용 가능하거나 1회용일 수 있다.
하우징은 사용자에 의해 용이하게 파지될 수 있는, 즉 휴대형 장치이며, 휴대 가능하며 사용 가능하도록 충분히 컴팩트하다. 따라서, 하우징은, 예를 들면 사용자에 의한 휴대 및 파지와 피부의 표면 영역과 같은 적합한 샘플링 부위 영역 상의 위치 결정을 용이하게 하는 장치의 기능성을 제공하는 형상이라면, 다수의 상이한 형상을 취할 수 있다. 예를 들면, 이러한 형상은 실질적으로 불규칙적일 수있으며, 또는 평행사변형, 마름모, 원, 타원 등과 같은 실질적으로 규칙적인 형상을 취할 수 있다. 형상에 무관하게, 상기 유닛 및 관련 소자들은 통상적으로 약 25.4 내지 508mm(1 내지 20in), 일반적으로는 약 50.8 내지 381mm(2 내지 15in), 더욱 일반적으로는 약 76.2 내지 254mm(3 내지 10in)의 범위의 길이를 갖는다. 유닛의 폭은 일반적으로 약 2.54 내지 254mm(0.1 내지 10in), 일반적으로는 약 5.08 내지 127mm(0.2 내지 5in), 더욱 일반적으로는 약 12.7 내지 76.2mm(0.5 내지 3in)의 범위이다. 높이는 일반적으로 약 2.54 내지 254mm(0.1 내지 10in), 일반적으로는 약 5.08 내지 127mm(0.2 내지 5in), 더욱 일반적으로는 약 12.7 내지 76.2mm(0.5 내지 3in)의 범위이다. 본 발명의 장치의 중량은 일반적으로 약 0.009 내지 4.5kg(0.02 내지 10lb), 보다 일반적으로는 약 0.018 내지 2.27kg(0.004 내지 5lb)이지만, 대부분의 경우 약 0.91kg(2lb) 미만이다. 장치의 근위 단부, 즉 사용시에 피부에 밀접하게 위치되거나 피부와 직접 접촉하는 장치의 단부는 통상 근위 오리피스를 포함하며, 이러한 오리피스는 일반적으로 약 5mm 미만, 약 1 내지 4mm의 범위, 보다 일반적으로는 약 1 내지 2mm의 범위의 직경을 갖는다.
통상, 유닛의 가시 표면은, 메시지, 지시, 에러 경고, 및 가장 중요하게는 결과, 즉 부위가 적합한지의 여부 및/또는 분석 물질의 농도가 당 기술 분야에 공지된 바와 같이 액정 디스플레이와 같은 수단에 의해 표시될 수 있는 디스플레이 또는 스크린을 포함할 수 있다. 이러한 정보는 문자 숫자식 디지트 또는 유닛 또는 그림 아이콘으로 전달될 수 있다. 특정 실시예에서, 사용자에게 정보를 음성적으로 전달하기 위한 오디오 수단이 장치 내에 또는 장치 상에 제공될 수 있다. 부가적으로, 본 발명의 장치는 장치를 수동으로 작동하기 위한 전원 스위치를 포함할 수 있다.
I. 부위 유동 소자
상술한 바와 같이, 본 발명의 특정 실시예에서, 하우징은 잠재 부위의 유동, 즉 부위의 유량 또는 유속을 특성화하는 적어도 하나의 부위 유동 특성화 소자를 포함한다. 광범위한 소자 또는 소자들이 특정 샘플링 부위의 유동 특성을 결정하는데 사용될 수 있으며, 관련되는 특정 실시예를 설명한다.
A. 온도 특성화 소자
특정 실시예에서, 유동 특성화 소자는 잠재 부위의 온도를 특성화할 수 있는 소자를 포함한다. 예를 들면, 열전쌍 등과 같은 온도 소자 또는 센서가 사용될 수 있으며, 이러한 열전쌍은 당 기술 분야에 공지되어 있다. 이러한 온도 소자는 하기에 설명하는 바와 같은 RBC 특성화 소자와 같은, 부위의 유동을 특성화하는데 사용되는 다른 소자들 대신에 또는 그에 부가하여 사용될 수 있으며, 이러한 하나 이상의 부위 특성화 소자는 동시에 또는 상이한 시간에 작동 가능하며, 예를 들면 온도 소자는 광 검출 소자 등과 동시에 또는 상이한 시간에 작동 가능하다.
본 발명의 온도 소자는 부위의 온도를 측정할 수 있는 소자이며, 이러한 온도는 부위의 유동 특성을 지시한다. 달리 말하면, 피부의 온도는 부위에서의 유체의 유동 속도와 같은 팩터에 의해 혈류가 증가함에 따라 증가한다.
따라서, 온도 센서는 약 0 내지 100℃, 일반적으로는 약 10 내지 75℃, 보다 일반적으로는 약 10 내지 50℃의 범위의 온도 또는 적외선을 측정할 수 있다. 통상적으로, 온도 소자는 장치 또는 하우징의 근위 개구에 밀접하게 배치될 수 있지만, 장치의 구조, 사용되는 특정 온도 센서 및 시험되는 특정 인체 영역에 따라 다른 위치가 사용될 수도 있다.
B. RBC 특성화 소자
다른 실시예에서, 유동 특성화 소자는 예를 들면 RBC 플럭스 특성화와 같은 부위의 RBC를 특성화 할 수 있는 소자이다. RBC 특성화 소자는 본원에 설명한 바와 같은 다른 유동 특성화 소자들에 부가하여, 또는 그를 대신하여 사용될 수 있다. RBC 특성화 소자가 다른 소자들에 부가하여 사용되는 경우, 상기 소자들은 동시에 또는 상이한 시간에 작동될 수 있다.
통상적으로, 예를 들면 상술한 바와 같은 RBC 플럭스 판정과 같은 RBC 특성화를 수행하도록 구성된 소자는, 통상적으로 당 기술 분야에 공지된 바와 같이 레이저와 같은, 약 400 내지 1200nm, 일반적으로는 450 내지 800nm의 범위의 파장에서, 광, 일반적으로는 간섭성의 단파장광을 방출할 수 있는 적어도 하나의 광원과, RBC로부터 반사된 광의 강도를 검출하기 위한, 통상적으로 광대역 센서 또는 검출기인 센서 또는 검출기를 포함한다. 따라서, 상기 적어도 하나의 광원은, 발광 다이오드(LED), 레이저 다이오드, 광 이미터, 바이스펙트럴 이미터, 2중 스펙트럴 이미터, 포토이미터, 광다이오드, 반도체 다이 등 중 하나 이상을 포함할 수 있으며,검출기는 광다이오드, 광전 수신기, 광대역 광검출기와 같은 광검출기, 반도체 다이 등 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명에 사용하기에 적합한, 예를 들면 도플러 유량계와 같은 RBC 특성화 또는 RBC 플럭스 특성화를 위한 상업적으로 이용 가능한 소자의 예는, 미국 워싱턴주 시애틀 소재의 메드퍼시픽(Medpacific)에 의해 제조되는 모델 LD-5000 및 LD-6000 유량계, 스웨덴 스톡홀름 소재의 페리메드(Perimed)에 의해 제조되는 모델 PF1, PF2 및 PF3 유량계를 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
RBC 특성화 소자는, 부위로부터의 신호를 처리 가능하며 예를 들면 반사광의 측정 강도에 기초하여 부위의 RBC 플럭스와 같은 RBC 특성 또는 통계적인 관련값을 판정 가능한 소프트웨어 프로그램의 제어 하에 마이크로프로세서와 작동적으로 결합할 수 있으며, 또한 이러한 RBC 특성화값 또는 RBC 플럭스 값과 같은 측정값을 설정값 또는 다양한 시험 부위의 RBC 특성화값과 비교하는데 필요한 단계들을 수행할 수 있다.
II. 샘플 형태 특성화 소자
상술한 바와 같이, 본 발명의 장치는 하나 이상의 샘플 형태 특성화 소자를 또한 포함할 수 있으며, 이러한 소자는 주로 또는 일반적으로 (1) 정맥/모세혈관, (2) 정맥 또는 (3) 간질액으로서 부위를 특성화할 수 있으며, 보다 구체적으로는 주로 또는 일반적으로 동맥/모세혈관, 정맥 또는 간질액으로서 부위에서의 샘플 형태를 특성화할 수 있다. 다양한 소자들이 부위에서의 샘플의 형태를 특성화하는데사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 소자들은 하기에 상세히 설명하는 바와 같이, 부위의 펄스를 특성화 가능한 및/또는 부위의 Hb를 특성화 가능한 소자들이다.
A. 펄스 특성화 소자
펄스 특성화 소자는 부위의 펄스를 특성화할 수 있는 소자이다. 펄스 특성화는 본원에 설명한 바와 같은 다른 샘플 형태 특성화에 부가되거나 그를 대신할 수 있다. 펄스 특성화 소자가 다른 소자에 부가되는 경우, 소자들은 동시에 또는 상이한 시간에 작동될 수 있다.
통상적으로, 펄스 특성화를 수행하도록 구성된 소자는 일반적으로 당 기술 분야에 공지된 레이저와 같은, 약 400 내지 1200nm, 일반적으로는 약 450 내지 800nm의 파장에서 광, 일반적으로는 간섭성의 단파장광을 방출할 수 있는 적어도 하나의 광원과, RBC로부터 반사된 광의 강도를 검출하기 위한, 통상적으로 광대역 센서 또는 검출기와 같은 센서를 포함한다. 광원은, 발광 다이오드(LED), 레이저 다이오드, 광 이미터, 바이스펙트럴 이미터, 2중 스펙트럴 이미터, 포토이미터, 광다이오드, 반도체 다이 등 중 하나 이상을 포함할 수 있으며, 검출기는 광다이오드, 광전 수신기, 광대역 광검출기와 같은 광검출기, 반도체 다이 등 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
광원 및 검출기는 RBC 특성화에 사용된 상술한 소자들과 동일하거나 그에 부가될 수 있다. 유동 특성화를 판정하기 위해 본 발명에 사용하기에 적합한, 예를 들면 도플러 유량계와 같은 상업적으로 이용 가능한 펄스 특성화 소자의 예는, 미국 워싱턴주 시애틀 소재의 메드퍼시픽에 의해 제조되는 모델 LD-5000 및 LD-6000 유량계, 스웨덴 스톡홀름 소재의 페리메드에 의해 제조되는 모델 PF1, PF2 및 PF3 유량계를 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
펄스 특성화 소자는, 부위로부터의 신호를 처리 가능하며 예를 들면 반사광의 측정 강도에 기초하여 부위의 펄스와 관련된 크기 또는 통계적인 관련값을 판정 가능한 소프트웨어 프로그램의 제어 하에 마이크로프로세서와 작동적으로 결합할 수 있으며, 또한 이러한 펄스값을 설정값 또는 다양한 시험 부위의 펄스값과 비교하는데 필요한 단계들을 수행할 수 있다.
B. 헤모글로빈 특성화 소자
본 발명의 특정 실시예에서, 샘플 형태 특성화 소자는 부위의 헤모글로빈의 특성을 판정할 수 있는 헤모글로빈 특성화 소자를 포함한다. 특히, 헤모글로빈 특성화 소자는 부위의 총 헤모글로빈 레벨을 판정하며 및/또는 무산소 헤모글로빈에 대한 유산소 헤모글로빈의 양 또는 HbO/Hb비를 판정하도록 구성된다.
헤모글로빈 특성화 소자는 통상적으로 광학 소자이며, 이러한 광학 소자는, (1) 발광 다이오드(LED), 레이저 다이오드, 광 이미터, 바이스펙트럴 이미터, 2중 스펙트럴 이미터, 포토이미터, 광다이오드, 반도체 다이 등 중 적어도 하나와 같은 적어도 하나의 광원과, (2) 부위에 의해 흡수된 광을 측정할 수 있는, 즉 광원이 집중되는 표면을 투과하거나 상기 표면으로부터 반사된 광을 차단할 수 있으며, 예를 들면 또한 전압 전류 등과 같은 측정 가능한 전기 신호로 상기 광을 변환시킬수 있는 적어도 하나의 검출기를 포함하며, 적절한 검출기는 광다이오드, 광전 수신기, 광대역 광검출기와 같은 광검출기, 반도체 다이 등 중 적어도 하나를 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 상술한 바와 같이, 광원 및 검출기는 당 기술 분야에 공지되어 있으며, 본 발명에 사용하기에 적절한 광원 및 검출기의 예는 미국 특허 제 6,241,680호 및 제 6,233,266호에 개시되어 있는 것들을 포함하며, 상기 특허들의 개시 내용은 본원에 참조로서 관련된다.
통상적으로, 예를 들면 적어도 하나의 LED 또는 레이저와 같은 비교적 좁은 파장 분포의 적어도 하나의 광원이 적어도 하나의 파장, 통상적으로는 약 400 내지 1200nm의 범위의 적어도 두 개의 파장으로 예측 샘플링 부위를 조사할 수 있다. 달리 말하면, 하나의 광원이 사용되고 하나 이상의 파장이 요구되면, 하나의 광원은 하나 이상의 파장에서 광을 발생시키거나 방출할 수 있다. 하나 이상의 광원이 사용되면, 이러한 광원 중 적어도 두 개는 연속적으로 또는 서로 동시에 상이한 파장에서 광을 투과할 수 있다. 적어도 하나의 광원 및/또는 관련 검출기(들)은 하우징의 근위 단부 또는 근위 단부 부근, 즉 사용자의 피부에 밀접한 또는 피부에 직접 접촉하는 하우징의 부분에 배치될 수 있다. 달리 말하면, 광원(들) 및/또는 검출기(들)는 장치의 근위 오리피스 부근에 배치될 수 있지만, 광원(들) 및/또는 검출기(들)는 마찬가지로 장치의 다른 위치에 배치될 수도 있다.
헤모글로빈 특성화 소자는, 부위로부터의 신호를 처리할 수 있으며 광의 측정 흡수성에 기초하여 부위의 총 헤모글로빈 또는 헤모글로빈의 성분(유산소 또는 무산소 Hb) 또는 HbO/Hb비 또는 통계적인 관련값을 판정할 수 있는 소프트웨어 프로그램의 제어 하에 마이크로프로세서와 작동적으로 결합될 수 있으며, 또한 이러한 헤모글로빈값들을 설정값 또는 다양한 시험 부위의 헤모글로빈값들과 비교하는데 필요한 단계를 수행하기 위한 측정 처리 수단과 작동적으로 결합될 수 있다.
III. 측정 처리 수단
상기 장치는 또한 부위 유동 특성화 소자 및/또는 샘플 형태 특성화 소자에 의해 발생된 측정값 또는 신호를 처리하기 위한 관련 전자 기기를 또한 포함하며 및/또는 하기에 설명하는 바와 같이 샘플 내의 분석 물질의 농도을 자동적으로 판정하는데 사용될 수 있다. 예를 들면, 다수의 실시예에서, 상기 장치는 전류-전압 변환기 및 아날로그-디지털 변환기를 또한 포함할 수 있으며, 이러한 전자 기기들은 당 기술 분야에 공지되어 있다.
더욱이, 상기 장치는 소프트웨어 프로그램의 제어 하에 작동하는 마이크로프로세서를 포함하며, 이러한 소프트웨어 프로그램은 마이크로프로세서가 상기 장치에 의해 요구되는 모든 작업들을 수행하는데 필요한 전체 코드를 포함하며, 예를 들면 마이크로프로세서는 샘플링 부위의 적합성 및/또는 분석 물질의 농도를 판정하는데 필요한 모든 코드를 포함한다. 달리 말하면, 소프트웨어의 프로그램 코드는, 장치를 자동적으로 작동시키는 것과 같은 다른 기능들 중에서도, 부위의 유동 특성 및/또는 샘플 형태 특성, 즉 부위가 주로 동맥/모세혈관, 정맥 또는 간질액을 포함하는지의 여부, 특정 시험에 대한 부위의 적합성 및 샘플 내의 적어도 하나의 분석 물질의 농도와 같은 부위의 하나 이상의 기능을 판정하는데 필요한 모든 단계를 마이크로프로세서가 수행하도록 명령한다.
IV. 피부 관통 소자
상기 장치는 목표 샘플 유체에 접근 및 회수 또는 수집하기 위한 니들 등과 같은 적어도 하나의 피부 관통 소자를 또한 포함할 수 있다. 적어도 하나의 피부 관통 소자는 피부를 향해 적어도 하나의 피부 관통 소자를 수동으로 작동시키기 위한 스프링 장전 기구와 같은 작동 기구와 결합될 수 있지만, 적어도 하나의 피부 관통 소자는 또한 자동으로 작동될 수도 있다. 본 발명에 사용되기에 적합한 전형적인 관통 소자는, 미국 특허 제 4,449,529호, 제 4,892,097호, 제 5,314,441호, 제 5,318,54호, 제 5,366,469호, 제 5,395,388호, 제 5,439,473호, 제 5,454,828호, 제 5,540,709호, 제 6,197,040호, 제 6,071,294호, 제 6,045,567호, 및 제 6,036,924호에 개시된 것을 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 특허들의 개시 내용은 본원에 참조로서 관련된다. 더욱이, 미국 라이프스캔, 인코포레이티드에 의해 제조되는 펜릿브랜드 블러드 샘플러가 또한 본 발명에 사용될 수 있다. 적어도 하나의 피부 관통 소자는 소자가 접근한 유체를 운반하기 위해 상기 적어도 하나의 피부 관통 소자 내에, 상기 소자와 동심으로 또는 상기 소자에 인접하여 작동적으로 결합된 유체 통로 또는 채널을 또한 포함할 수 있다.
적어도 하나의 피부 관통 소자는 또한 부위로부터 생리학적 유체의 생성 또는 채취를 자극하기 위한 하나 이상의 유체 자극 소자를 포함할 수 있다. 예를 들면, 진동 소자가 본 발명의 장치 또는 장치의 적어도 하나의 피부 관통 소자와 작동적으로 결합될 수 있으며, 이러한 진동 소자는 10 내지 1000Hz의 범위의 주파수에서 진동할 수 있다. 특정 실시예에서, 유체 자극 소자는 유체 채취를 자극하기 위해 부위의 온도를 증가시키기 위한 온도 소자를, 다른 유체 자극 소자들에 부가하거나 그 대신에, 포함할 수 있다.
V. 시험 스트립
상기 장치는 예를 들면 포도당 시약 시험 스트립과 같은 표준 분석 물질 농도 판정 시험 스트립을 수용하거나, 작동적으로 결합되거나 그와 통신하도록 적용될 수 있다. 본 발명의 방법의 다수의 장치에서, 하나 이상의 시험 스트립이 장치 내로 직접 로딩될 수 있으며, 즉 본 발명의 장치는 생리학적 샘플이 추출되기 전, 추출되는 동안, 또는 그 후에 적어도 하나의 시험 스트립을 수용하도록 구성된다. 본 발명에 사용하기에 적절한 시약 시험 스트립의 예는, 공동 계류중인 미국 특허 출원 제 09/333,793호, 제 09/497,304호, 제 09/497,269호, 제 09/736,788호 및 제 09/746,116호 및 미국 특허 제 5,563,042호, 제 5,753,452호, 제 5,789,255호에 개시된 것들을 포함하며, 상기 특허들의 개시 내용은 본원에 참조로서 관련된다.
시약 시험 스트립이 장치와 통신하는 실시예에서, 생리학적 샘플 내의 분석 물질의 농도를 자동으로 판정하기 위한 소자가 장치 내에 또한 수용될 수 있으며, 예를 들면 자동 계량기와 같은 이러한 자동화 소자는 당 기술 분야에 공지되어 있다. 본 발명에 사용하기에 적합한 자동화 소자의 예는, 미국 특허 제 4,734,360호, 제 4,900,666호, 제 4,935,346호, 제 5,059,394호, 제 5,304,468호, 제5,306,623호, 제 5,418,142호, 제 5,426,032호, 5,515,170호, 제 5,526,120호, 제 5,563,042호, 제 5,620,863호, 제 5,573,429호, 제 5,573,452호, 제 5,780,304호, 제 5,789,255호, 제 5,843,691호, 제 5,846,486호, 제 5,968,836호, 제 5,972,294호 및 공동 계류중인 미국 특허 출원 제 09/333,793호, 제 09/497,304호, 제 09/497,269호, 제 09/736,788호 및 제 09/747,116호에 개시된 것들을 포함하며, 상기 특허들의 개시 내용은 본원에 참조로서 관련된다.
도면을 참조하면, 도 3은 장치의 근위부의 절개도를 도시하는 본 발명의 예시적인 장치의 도면이다. 도 3은 외부 하우징(18)으로 구성된 장치(2)를 도시하며, 상기 장치는 장치의 사용자에게 결과를 표시하기 위한 시각 디스플레이 또는 액정 디스플레이(4)(상술한 바와 같이, 정보는 시각적으로 표시되는 대신에, 또는 시각적으로 표시되는데 부가하여 사용자에게 음성적으로 전달될 수도 있다) 및 근위 오리피스(10)를 포함하며, 장치(2)의 근위 오리피스는 피부(S)의 영역과 통신하거나 피부의 영역에 밀접하게 위치된다. 장치(2)의 근위부(8)의 절개도는 본 발명의 장치의 내부 소자들을 나타내고 있다. 따라서, 상기 장치(2)는 유동 특성화 소자(12), 샘플 형태 특성화 소자(14), 온도 센서(16) 및 마이크로프로세서(6)를 포함한다.
도 4는 근위부의 절개도를 도시하는 본 발명의 장치의 예시적인 근위부의 도면이다. 본 특정 실시예에서, 장치(30)의 근위부(32)가 도시되어 있으며, 상기 장치(30)의 근위부(32)는 온도 특성화 소자(22)로 형성된 유동 특성화 소자와, 레이저 다이오드(20)와 레이저 다이오드(21) 및 검출기(23, 25)를 구비하는 샘플 형태특성화 소자를 포함한다. 본 실시예에는, 스프링 기구(26)와 작동적으로 결합된 적어도 하나의 피부 관통 소자(24)가 또한 포함된다. 장치(30)는 시약 시험 스트립(28)을 포함하며, 상기 시험 스트립(28)은, 샘플이 시험 스트립(28)으로 흡인되는 적어도 하나의 피부 관통 소자(24)의 내부 루멘(도시 않음) 또는 소정의 다른 세장형 튜브 또는 전달 소자와 통신할 수 있다. 그러나, 시험 스트립(28)은 피부관통 소자(24)로부터 분리되며 및/또는 상기 소자에 인접하여 배치될 수 있다.
키트
본 발명의 방법을 실시하기 위해 사용되는 키트가 본 발명에 따라 또한 제공된다. 본 발명의 키트는 적어도 하나의 본 발명의 장치를 포함하며, 이러한 장치는 잠재적인 생리학적 샘플링 부위의 유동을 특성화하기 위한 적어도 하나의 유동 특성화 소자를 포함하며 및/또는 부위의 유체 성분들의 형태를 판정하기 위한 샘플 형태 특성화 소자를 포함할 수 있다. 종종 본 발명의 키트는 복수의 이러한 장치를 포함한다. 상기 키트는 또한 장치와 미리 일체화되어 있지 않은 경우 재사용 가능하거나 폐기 가능한 관통 소자를 포함할 수 있다. 더욱이, 키트는 또한 본 발명에 사용된 재사용 또는 폐기 가능한 시험 스트립과 함께 사용할 수 있는, 장치와 미리 일체화되어 있지 않은 경우 재사용 가능하거나 폐기 가능한 계량기를 또한 포함할 수 있다. 예를 들면 소정 키트는 다양한 시험 스트립을 포함할 수 있으며, 다양한 시험 스트립은 전자 화학적 및/또는 비색 시험 스트립과 같은 동일하거나 상이한 시약을 포함한다. 마지막으로, 키트는 적절한 생리학적 유체 샘플링 부위를 판정하기 위해 및/또는 생리학적 샘플 내의 적어도 하나의 분석 물질의 농도를 판정하기 위해 본 발명의 장치를 사용하기 위한 설명서(instruction)를 또한 포함할 수 있다. 설명서는 종이 또는 플라스틱 등과 같은 기판에 인쇄될 수 있다. 이와 같이, 설명서는 포장 삽입물로서 키트 내에 제공되며, 키트의 용기 또는 그 내용물의 라벨에 제공될 수 있다(즉, 포장 또는 내부 포장). 다른 실시예에서, 설명서는 예를 들면, CD-ROM, 디스켓 등과 같은 적절한 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체에 제공된 전자 저장 데이터 파일로서 제공된다.
실험
피부 온도를 유체 용적과 상호 관련시키는 하기의 예는 예시적으로 제공되며 한정적인 것은 아니다.
라이프스캔, 인코포레이티드로부터 제조되는 FinePointTM을 사용하는 펜릿플러스 블러드 샘플러의 단부에 결합된 미세 열전쌍(오메가 테크롤로지 코포레이션의 0.002in형 CHAL)이 샘플링 부위의 온도를 측정하고 샘플에 접근하여 이를 획득하기 위해 사용된다. 이와 같이, 열전쌍은 6으로 고정 설정된 가변 깊이를 갖는 블러드 샘플러의 오리피스의 중심에 배치된다. 대상물의 상부 팔뚝 상의 위치가 샘플링 부위로서 선택된다. 부위의 온도가 측정되며 상기 부위는 그 후 즉시 관통된다. 약 30초의 주기 동안 즉시 채취된 샘플이 수집되며 그의 중량이 판정된다. 이러한 절차는 21의 샘플 치수 동안 반복된다.
도 5는 샘플 중량에 의해 표시되고 각각의 온도에 대해 수집되는 혈액량의 결과를 나타낸다. 도 5의 그래프는 부위의 온도와 그로부터 획득 가능한 샘플의 중량 또는 용적 사이에 명확한 상호 관련성이 있음을 나타낸다. 약 29.1℃에서 하나의 예외가 있으며, 이는 보다 깊은 관통 깊이 등에 기인하는 것일 수 있다.
상술한 설명으로부터 본 발명은 적절한 생리학적 유체 샘플링 부위를 위치 선정하고, 적절한 부위로부터 생리학적 샘플을 획득하며, 그의 분석 물질 농도를 판정하는 단순하고, 신속하며 편리한 방법을 제공한다. 상술한 본 발명은 사용의 용이성, 단일 피부 관통 작업, 비침습성 및 전자 화학적 및 비색 분석 물질 농도 특성화 방법 모두와의 호환성을 포함하는 다수의 장점을 제공한다. 이와 같이, 본 발명은 당 기술 분야에 중대한 기여를 한다.
본원에 인용한 모든 공보 및 특허는, 각각의 개별적인 공보 또는 특허를 구체적이고 개별적으로 참조로서 관련되는 것으로 지시하는 바와 같이, 본원에 참조로서 관련된다. 임의의 공보의 인용은그 공개가 본원의 출원일 보다 선행하는 것이며 본 발명이 이러한 공보를 선원으로서 인정하는 것으로 해석되어서는 안된다.
상기에는 본 발명을 명확한 이해를 위해 예시적으로 상세히 설명하였지만, 본 발명의 사상의 관점에서 당 기술 분야의 숙련자들에게는 첨부된 청구범위의 정신 또는 범주를 벗어나지 않는 다양한 변경 및 변형이 이루어질 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명에 따르면, 적절한 생리학적 유체 샘플링 부위를 위치 선정하고, 적절한 부위로부터 생리학적 샘플을 획득하며, 그의 분석 물질 농도를 판정하는 단순하고, 신속하며 편리한 방법이 제공된다. 또한, 본 발명은 사용의 용이성, 단일 피부 관통 작업, 비침습성 및 전자 화학적 및 비색 분석 물질 농도 특성화 방법 모두와의 호환성을 포함하는 다수의 장점을 제공한다.

Claims (15)

  1. 생리학적 유체를 샘플링하기에 적합한 부위를 판정하기 위한 장치에 있어서,
    (a) 상기 부위의 유동을 판정하기 위한 적어도 하나의 유동 특성화 소자, 및
    (b) 상기 부위에서 상기 생리학적 유체에 접근하기 위한 적어도 하나의 피부 관통 소자를 포함하는 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 유동 특성화 소자는 상기 부위의 온도를 판정 가능한 소자를 포함하는 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 유동 특성화 소자는 상기 부위의 적혈구를 판정 가능한 소자를 포함하는 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 유동 특성화 소자는 광에 의해 조직을 조사하기 위한 적어도 하나의 광원과, 상기 조직에 의해 흡수된 광을 검출하기 위한 적어도 하나의 검출기를 포함하는 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 광원은 400nm 내지 1200nm의 범위의 파장에서 광을 방출 가능한 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 유동 특성화 소자는 도플러 유속 측정을 실행할 수 있는 소자를 포함하는 장치.
  7. 제 1 항에 있어서 상기 유동 특성화 소자에 의해 획득된 측정값을 처리하기 위한 마이크로프로세서를 또한 포함하는 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 분석 물질 농도 판정 시약 시험 스트립을 또한 포함하는 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 시험 스트립은 전자 화학적 시험 스트립인 장치.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 시험 스트립은 비색 시험 스트립인 장치.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 생리학적 샘플 내의 적어도 하나의 분석 물질의 농도를 자동적으로 판정하기 위한 수단을 또한 포함하는 장치.
  12. 제 1 항에 있어서, 적어도 하나의 유체 자극 소자를 또한 포함하는 장치.
  13. 제 1 항에 있어서, 적어도 하나의 샘플 형태 특성화 소자를 또한 포함하는 장치.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 샘플 형태 특성화 소자는 펄스 특성화 소자를 포함하는 장치.
  15. 제 13 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 샘플 형태 특성화 소자는 헤모글로빈 특성화 소자를 포함하는 장치.
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