JP2002528190A

JP2002528190A - イオン導入サンプリングシステムの品質管理試験のためのキットおよび方法

Info

Publication number: JP2002528190A
Application number: JP2000578059A
Authority: JP
Inventors: キアンチェン，; ブライアンエス．カーステン，; デイビッドエム．リュー，; クリスティーナウー，
Original assignee: シグナス，インコーポレイテッド
Priority date: 1998-10-28
Filing date: 1999-10-27
Publication date: 2002-09-03
Also published as: US6391643B1; DE69904956D1; WO2000024455A1; ATE231017T1; DE69904956T2; EP1117461B1; CA2350068A1; EP1117461A1

Abstract

(57)【要約】生物学的系に存在する分析物の継続的な経皮抽出のための自動サンプリングシステムが記載される。このサンプリングシステムは必要に応じて、逆イオン導入を使用して、分析物の継続的な経皮抽出を実施する。本発明は、分析物濃度の信頼のおけ、かつ有効なそして正確な決定を提供するために、このサンプリングシステムの能力を試験するための、品質管理試験キットおよびその使用方法を記載した。そしてこのキットには、リザバ、リザバを囲むカバー、分析物の溶液を保持する容器などが含まれる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】（発明の技術分野）本発明は、イオン導入サンプリングシステムが、目的の分析物の既知の濃度に
対して、予測可能な応答を提供し得ることを決定するための、信頼のおけ、かつ
効果的な方法に一般に関する。本発明はまた、本発明の実施において有用なキッ
トに関する。１つの実施形態において、目的の分析物はグルコースである。

【０００２】（発明の背景）多数の診断試験が、血液または他の体液に存在する物質の量または存在を評価
するために、ヒトにおいて慣用的に実施されている。これらの診断試験は、典型
的に、シリンジを用いるかまたは皮膚を穿刺するかのいずれかにより被験体から
取り出された生理学的液体サンプルに依存する。１つの特定の診断試験は、糖尿
病患者による血中グルコースレベルの自己モニタリングを包含する。

【０００３】糖尿病は、主要な健康問題であり、そして状態のより重篤な形態である、Ｉ型
（インスリン依存型）糖尿病の処置には、１日あたり１回以上のインスリン注射
を必要とする。インスリンは、血液におけるグルコースすなわち糖の利用を制御
し、そして矯正されないままの場合ケトン症へと導き得る、高血糖を予防する。
他方、不適切なインスリン療法の投与は、低血糖症のエピソードをもたらし得、
これは、昏睡または死の原因となり得る。糖尿病における高血糖症は、いくつか
の糖尿病の長期的影響（例えば、心疾患、アテローム性動脈硬化、失明、発作、
高血圧、および腎不全）と相関付けられている。

【０００４】Ｉ型糖尿病の合併症を回避するか、または少なくとも最低限にする手段として
血中グルコースの頻繁なモニタリングの評価は十分に確立している。ＩＩ型（非
インスリン依存性）糖尿病を患った患者もまた、食事療法および運動により患者
の状態の制御における血中グルコースモニタリングからの利益を受ける。

【０００５】従来の血中グルコースモニタリング法は、各試験毎に一般に血液サンプルの採
取（例えば、指穿刺による）および電気化学的法または比色法によりグルコース
濃度を読みとる装置を使用してグルコースレベルの決定を必要とする。Ｉ型糖尿
病患者は、厳密な血糖の制御を維持するために、毎日何回か指穿刺血中グルコー
ス測定を得なければならない。しかし、厳密な制御が長期の糖尿病合併症を劇的
に低減する強い証拠にも拘わらず、この血液サンプリングに伴う疼痛および不便
さは、低血糖の恐れとともに、患者がなかなか遵守しないということをもたらす
。実際、これらの考慮は、しばしば、糖尿病患者によるモニタリングプロセスの
中止を導き得る。

【０００６】最近、採血なしに血液分析物の濃度を決定する種々の方法が開発されている。
例えば、Ｙａｎｇらの米国特許第５，２６７，１５２号は、近赤外線照射乱反射
レーザー分光法を用いて血液グルコース濃度を測定する非侵襲的な技術を記載す
る。同様の近赤外線分光法デバイスはまた、米国特許第５，０８６，２２９号（
Ｒｏｓｅｎｔｈａｌら）、および米国特許第４，９７５，５８１号（Ｒｏｂｉｎ
ｓｏｎら）にも記載されている。

【０００７】米国特許第５，１３９，０２３号（Ｓｔａｎｌｅｙ）は、間質液と受容媒体と
の間に樹立された濃度勾配に沿ったグルコースの経皮的移動を容易にするための
透過性促進剤（例えば、胆汁酸塩）に依存する経皮血中グルコースモニタリング
装置を記載する。米国特許第５，０３６，８６１号（Ｓｅｍｂｒｏｗｉｃｈ）は
、皮膚パッチを通じて汗を収集する受容的グルコースモニターを記載し、ここで
、コリン作用薬を使用して、エクリン汗腺からの汗分泌を刺激する。同様の汗収
集デバイスは、米国特許第５，０７６，２７３号（Ｓｃｈｏｅｎｄｏｒｆｅｒ）
および米国特許第５，１４０，９８５号（Ｓｃｈｒｏｅｄｅｒ）に記載されてい
る。

【０００８】さらに、米国特許第５，２７９，５４３号（Ｇｌｉｋｆｅｌｄ）は、皮膚表面
上の容器へ皮膚を通して物質を非侵襲的にサンプリングするためのイオン導入（
ｉｏｎｔｏｐｈｏｒｅｓｉｓ）の使用を記載する。Ｇｌｉｋｆｅｌｄは、このサ
ンプリング手順が、血中グルコースをモニターするためにグルコース特異的バイ
オセンサまたはグルコース特異的電極と組み合わされ得ることを示唆する。最後
に、国際公開番号ＷＯ９６／００１１０（Ｔａｍａｄａ）は、標的物質の経皮
モニタリングのためのイオン導入装置を記載し、ここでは、イオン導入電極を使
用して、分析物を収集リザバへと移動させ、そしてバイオセンサを使用してリザ
バ内に存在する標的分析物を検出する。

【０００９】（発明の要旨）本発明は、一般に、イオン導入サンプリングシステムが、目的の分析物の公知
の濃度を対して、予測可能な応答を提供し得ることを決定するための信頼のおけ
る効果的な方法に関する。好ましい実施形態において、目的の分析物はグルコー
スである。

【００１０】１つの局面において、本発明は、イオン導入サンプリングシステムの効力を試
験するためのキットを備え、ここで、このイオン導入サンプリングシステムは、
第一および第二の表面を有し、そしてこの第一の表面は、イオン伝導性媒体、お
よびグルコースと反応して過酸化水素を生成し得る酵素を含むリザバを有する。
このキットは、カバーおよびグルコース溶液の容器を備える。このカバーは、リ
ザバを取り囲むような形状を有する。さらに、このカバーは、上部表面、保持側
面および底表面を有し、ここで、この底表面は、カバーの底表面がイオン導入サ
ンプリングシステムの第一の表面を接触する場合、この第一の表面がカバーにお
ける底面を完全なものとし、そして囲われた空間を作り出すように、開口部を規
定する。この保持側面は適切に形成され、例えば、角張り得るか、または曲がり
得る。さらに、カバーの頂部は、溶液が導入され得る開口部を規定する。さらに
、カバーの頂部は、気泡の排出を可能にするスリットまたは他の開口部を有し得
る。このようなスリットは、カバーの頂部のほぼ中心に配置される。このキット
はまた、安定なグルコース溶液を保持する容器を含み、ここで、このグルコース
溶液は、少なくともイオン導電性媒体を覆い、好ましくは囲われた空間を満たす
のに十分な容積を有する。

【００１１】本発明のカバーは、限定されないが、ポリスチレン、ポリカーボネート、ナイ
ロンおよびポリエステルグリコールを含む材料から形成され得る。

【００１２】このキットは、開口部およびスリットを密封するのに有効な接着性ストリップ
をさらに備え、ここで、ストリップのカバーへの接着は、グルコース溶液の漏れ
を防止する。

【００１３】本発明のカバーの１つの実施形態が、図５Ａ、５Ｂおよび５Ｃに示される。図
５Ｃは、例示的なフランジ付き表面を表面を示す。典型的に、第一の表面は、そ
の上で接着剤を有するが、しかし、カバーの底表面は、表面に分布した接着剤を
有する。

【００１４】このキットは、使用説明書を含み得る。

【００１５】本発明の１つの実施形態において、試験キット中のグルコース溶液は、１００
μＭの濃度を有する。この溶液はまた、保存剤を含み得る。このような保存剤に
は、安息香酸ナトリウム、メチルプロピルイソパラベン、アジ化ナトリウムおよ
びニパギン（ｎｉｐａｇｉｎ）ナトリウムが挙げられるが、これらに限定されな
い。好ましい実施形態において、保存剤は、０．２％（ｗ／ｗ）の安息香酸ナト
リウムである。グルコース溶液のための例示的なスナップ−トップ（ｓｎａｐ−
ｔｏｐ）容器を、図６に示す。

【００１６】本発明はさらに、グルコース溶液中のグルコース濃度に対する、サンプリング
システムの感度を決定するために、イオン導入サンプリングシステムの能力を試
験する方法を含み、ここで、このイオン導入サンプリングシステムは、第一およ
び第二の表面を有し、そして第一の表面は、イオン伝導性媒体およびグルコース
と反応して過酸化水素を生成し得る酵素を含むリザバを有する。方法は、以下の
工程を包含するが、必ずしもこれらに限定されない：（ａ）上記イオン導入サンプリングシステムを、適切なサンプリング手段に接
続する工程；（ｂ）上記のカバーを、上記イオン導入サンプリングシステムに配置する工程
；（ｃ）グルコース溶液を開口部を通して導入する工程であって、ここでこのグ
ルコース溶液は、少なくとも上記イオン伝導性媒体を被覆するのに十分な容積を
有する、工程；ならびに（ｄ）グルコース溶液中のグルコースの濃度に対する上記イオン導入サンプリ
ングシステムの性能を試験する工程。

【００１７】本発明はまた、イオン導入サンプリングシステムがグルコース溶液中のグルコ
ースの濃度を決定する能力を試験する方法を含み、この方法は、上記の本質的に
同じ工程に従う。

【００１８】さらに、別の局面において、本発明は、イオン導入サンプリングシステムが、
グルコース中の公知のグルコースの濃度に対する予測可能な応答を提供し得るこ
とを決定するために、イオン導入サンプリングシステムの能力を試験する方法を
含む。この方法は、本質的に上記と同じ工程に従う。

【００１９】本発明のさらなる目的、利点、および新規な特徴は、一部は、以下の説明に記
載され、そして一部は、以下の説明を精査することにより当業者に明らかである
か、または本発明の実施により知得され得る。

【００２０】（発明の詳細な説明）本発明を詳細に記載する前に、本発明が、変化し得る特定の組成物または生物
学的系に限定されないことが理解されるべきである。本明細書中で使用される専
門用語は、特定の実施形態を記載する目的のためだけであり、そして限定の意図
はないことがまた、理解されるべきである。

【００２１】本明細書および添付の特許請求の範囲において使用される場合、単数形「ａ」
、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、その内容が明確にそうでないことを示さない限
り、複数の対象を含むことに注意しなければならない。従って、例えば、「結合
剤（ａｂｉｎｄｅｒ）」に対する言及は、２つ以上のこのような結合剤の混合
物を含み、「分析物（ａｎａｎａｌｙｔｅ）」への言及は、複数の分析物の混
合物を含む、など。

【００２２】そうではないと定義しない限り、本明細書中で使用されるすべての技術的およ
び科学的用語は、本発明に関連する技術分野の通常の当業者によって一般に理解
されると同様な意味を有する。本明細書に記載されるものと類似のまたは等価な
任意の方法および材料が、本発明の試験のための実施に使用され得るが、好まし
い材料および方法は、本明細書に記載される。

【００２３】（１．定義）本発明を説明および特許請求の範囲に記載するにおいて、以下の専門用語が、
下記に示す定義に従って使用される。

【００２４】用語「分析物」および「標的分析物」は、本明細書中で、化学的、物理的、酵
素的または光学的分析において検出および／または測定される特定の物質または
成分である、目的の任意の生理学的分析物を示すために使用される。検出可能な
信号（例えば、化学的信号または電気化学的信号）は、このような分析物または
それらの誘導体から、直接的または間接的のいずれかで得られ得る。さらに、用
語「分析物」および「物質」は、本明細書中で互換可能に使用され、そして同じ
意味を有することを意図され、従って任意の目的の物質を包含する。好ましい実
施形態において、分析物は、目的の生理学的分析物であり、これらは、例えば、
グルコース、または生理学的作用を有する化学物質（例えば、薬物または薬理学
的薬剤）である。

【００２５】「サンプリングデバイス」または「サンプリングシステム」とは、目的の分析
物の濃度を決定する目的のために、生物学的系からサンプルを得るための任意の
デバイスをいう。本明細書中で使用する場合、用語「サンプリング」は、一般的
には膜（例えば、皮膚または粘膜）を横切る、生物学的系からの物質の侵襲性、
最小侵襲性、または非侵襲性の抽出を意味する。膜は天然または人工的であり得
、そして植物性または動物性であり得る（例えば、天然または人工の皮膚、血管
組織、腸組織など）。典型的に、サンプリング手段は、「リザバ」または「収集
リザバ」と作動可能に接触する。ここで、このサンプリング手段は、生物学的系
からリザバ中に分析物を抽出して、リザバ中の分析物を得るために使用される。
「生物学的系」は、生存している系および人工的に維持される系の両方を含む。
最小侵襲性のサンプリング技術および非侵襲性のサンプリング技術の例には、イ
オン導入、ソノフォレシス（ｓｏｎｏｐｈｏｒｅｓｉｓ）、吸引、エレクトロポ
レーション、サーマルポレーション（ｔｈｅｒｍａｌｐｏｒａｔｉｏｎ）、受
動拡散、微細（ｍｉｃｒｏｆｉｎｅ）（小型；ｍｉｎｉａｔｕｒｅ）ランスまた
はカニューレ、皮下移植または挿入、およびレーザデバイスが含まれる。ソノフ
ォレシスは、皮膚の透過性を増大させるために超音波を使用する（例えば、Ｍｅ
ｎｏｎら、（１９９４）ＳｋｉｎＰｈａｒｍａｃｏｌｏｇｙ７：１３０−１
３９を参照）。適切なソノフォレシスサンプリングシステムは、国際公開番号Ｗ
Ｏ９１／１２７７２号（１９９１年９月５日公開）に記載されている。受動拡
散サンプリングデバイスは、例えば、国際公開番号ＷＯ９７／３８１２６号（
１９９７年１０月１６日公開）、ＷＯ９７／４２８８８号、ＷＯ９７／４２
８８６号、ＷＯ９７／４２８８５号、およびＷＯ９７／４２８８２号（すべ
て１９９７年１１月２０日公開）、ならびにＷＯ９７／４３９６２号（１９９
７年１１月２７日公開）に記載されている。レーザデバイスは、患者の皮膚の上
層を通って穴を焼き開けるために、小規模のレーザビームを使用する（例えば、
Ｊａｃｑｕｅｓら、（１９７８）Ｊ．Ｉｎｖｅｓｔ．Ｄｅｒｍａｔｏｌｏｇ
ｙ８８：８８−９３を参照）。侵襲性サンプリング技術の例には、伝統的な針
およびシリンジまたは減圧サンプル管デバイスが含まれる。

【００２６】用語「収集リザバ」は、生物学的系から抽出されたサンプルを含むための任意
の適切な閉じ込め手段を記述するために使用される。例えば、収集リザバは、イ
オン伝導性である物質（例えば、そこにイオンを有する水）を含む容器であり得
るか、またはあるいは、収集リザバは水を適所に保持するためのスポンジ状物質
または親水性ポリマーであるような物質であり得る。このような収集リザバは、
ヒドロゲルの形態（例えば、ディスクまたはパッドの形態）であり得る。ヒドロ
ゲルは、典型的に、「収集挿入物」として言及される。他の適切なリザバには、
チューブ、バイアル、キャピラリー収集デバイス、カニューレ、および小型化さ
れエッチングされたか、切断されたか、または成形されたフロー経路が挙げられ
るが、これらに限定されない。

【００２７】サンプリングシステムのための「ハウジング」は、適切な電子機器（例えば、
マイクロプロセッサー、メモリー、ディスプレイおよび他の回路構成要素）、お
よびサンプリングシステムを自動的な様式で作動させるための電源をさらに含み
得る。

【００２８】「モニタリングシステム」とは、本明細書中で使用される場合、生物学的系に
存在する生理学的分析物を継続的にまたは連続的に測定するに有用なシステムを
いう。このようなシステムは、典型的に、サンプリング手段、検出手段、ならび
にサンプリング手段および検出手段と作動可能に連絡したマイクロプロセッサ手
段を備えるが、これらに限定されない。本明細書中で使用されるように、用語「
継続的測定」は、特定の生物学的系から得られた一連の２つ以上の測定を意図し
、これらの測定は、一連の測定が得られる期間にわたって生物学的系と作動可能
に接触して維持される単一のデバイスを使用して得られる。この用語は、従って
、連続的測定を含む。

【００２９】用語「人工（的）」とは、本明細書中で使用される場合、インビボまたはイン
ビトロで増殖または培養され、そして生物の組織として機能するが、以前から存
在する供給源または宿主に現実に由来もせず、これらから現実に摘出したもので
もない、単一層の厚さ以上の細胞の集合体をいう。

【００３０】用語「被験体」は、特に、哺乳綱のメンバー（例えば（限定ではない）、ヒト
および非ヒト霊長類（例えば、チンパンジーおよび他の類人猿ならびにサル種）
）；家畜（例えば、ウシ、ヒツジ、ブタ、ヤギ、およびウマ）；家庭内哺乳動物
（例えば、イヌおよびネコ）；研究室動物（マウス、ラット、およびモルモット
のような齧歯類を含む）などを含む任意の温血動物を包含する。この用語は、特
定の年齢も性別も表さない。従って、成体および新生被験体ならびに胎児が、雄
性または雌性にかかわらずカバーされるよう意図される。

【００３１】本明細書中で使用される場合、用語「継続的測定」は、特定の生物学的系から
得られる一連の２以上の測定を意図する。この測定は、その一連の測定が得られ
る時間にわたって、生物学的系と作動可能に接触して維持される単一デバイスを
使用して得られる。従って、この用語は、連続的測定を含む。

【００３２】用語「経皮」は、本明細書中で使用される場合、経皮技術および経粘膜技術の
両方（すなわち、皮膚または粘膜組織を横切る標的分析物の抽出）を含む。「経
皮」に関して本明細書に記載される本発明の局面は、特にそうではないと特定さ
れなければ、経皮技術および経粘膜技術の両方に適用することを意味する。

【００３３】用語「経皮抽出」または「経皮的に抽出された」は、非侵襲性、または少なく
とも最小侵襲性である任意のサンプリング法を意図する。このサンプリング法は
、組織表面下から皮膚または粘膜組織を横切って分析物を抽出し、そして／また
は輸送することを必要とする。従って、この用語は、イオン導入（逆イオン導入
）、電気浸透、ソノフォレシス、マイクロダイアリシス、吸引、および受動拡散
を使用する分析物の抽出を包含する。これらの方法は、もちろん、皮膚透過性促
進剤または皮膚透過性促進技術（例えば、テープストリッピングまたは微小針で
の刺穿）の適用と組み合わされ得る。用語「経皮的に抽出された」はまた、サー
マルポレーション、エレクトロポレーション、微細ランス、微細カニューレ、皮
下移植片または挿入などを用いる抽出技術を包含する。

【００３４】用語「イオン導入」は、組織への電気エネルギーの適用によってその組織を横
切って物質を輸送するための方法を意図する。従来のイオン導入では、リザバは
、組織表面で、輸送される物質の容器として働くよう提供される。イオン導入は
、例えば、固定したアノードおよびカソードの「イオン導入電極」間に直流（Ｄ
Ｃ）を使用するか、アノードおよびカソードのイオン導入電極間に直流を交互さ
せるか、またはより複雑な波形を使用する（例えば、イオン導入電極間に交互の
極性（ＡＰ）で電流を印加する（この結果、各電極は交互にアノードまたはカソ
ードになる））かして電位を設定することによって、当業者に公知の標準的な方
法を使用して実施され得る。

【００３５】用語「逆イオン導入」とは、印加された電位または電流によって、生物学的流
体からの膜を横切る物質の移動をいう。逆イオン導入では、リザバは組織表面で
、抽出された物質を受容するために提供される。

【００３６】「電気浸透」とは、電場誘導性の対流により膜を通る物質の移動をいう。これ
らの用語イオン導入、逆イオン導入、および電気浸透は、本明細書中では、イオ
ン伝導性媒体を通して膜（例えば、上皮膜）へ電位を印加する際の、イオン電荷
を有するかまたは有さない任意の物質のその膜を横切る移動をいうために、互換
可能に使用される。

【００３７】用語「検出デバイス」、「検出手段」または「バイオセンサデバイス」は、目
的の分析物またはその誘導体の濃度を測定するために使用され得る任意のデバイ
スを包含する。血液分析物を検出するための好ましい検出デバイスは、一般に、
電気化学デバイスおよび化学デバイスを含む。電気化学的デバイスの例には、Ｃ
ｌａｒｋ電極システム（例えば、Ｕｐｄｉｋｅら（１９６７）Ｎａｔｕｒｅ２
１４：９８６−９８８を参照）および他の電流滴定（Ａｍｐｅｒｏｍｅｔｒｉｃ
）、電量分析（Ｃｏｕｌｏｍｅｔｒｉｃ）または電位差滴定（ｐｏｔｅｎｔｉｏ
ｍｅｔｒｉｃ）電気化学デバイスが含まれる。化学デバイスの例には、Ｌｉｆｅ
ｓｃａｎ（登録商標）グルコースモニター（ＪｏｈｎｓｏｎａｎｄＪｏｈｎ
ｓｏｎ、ＮｅｗＢｒｕｎｓｗｉｃｋ、ＮＪ）に使用されるような従来の酵素ベ
ース反応が含まれる（例えば、Ｐｈｉｌｌｉｐｓらの米国特許第４，９３５，３
４６号を参照）。

【００３８】「バイオセンサ」または「バイオセンサデバイス」は、「バイオセンサ電極」
または「検出電極」または「作用電極」を含むがこれらに限定されない「センサ
素子」を含むがこれに限定されず、これらはある時点でのまたは所定の期間にわ
たる電気信号の量を決定するためにモニターされる電極をいう。この信号は、次
いで、化学的化合物の濃度と相関付けられる。検出電極は、分析物またはその誘
導体を電気信号に変換する反応性表面を備える。この反応性表面は、任意の導電
性物質、例えば（これらに限定しない）、白金族金属（白金、パラジウム、ロジ
ウム、ルテニウム、オスミウム、およびイリジウムを含む）、ニッケル、銅、銀
、および炭素、ならびにこれらの酸化物、二酸化物、組合せ、または合金からな
り得る。電流滴定バイオセンサの構築に適切ないくつかの触媒物質、膜、および
製造技術が、Ｎｅｗｍａｎ，Ｊ．Ｄ．ら（ＡｎａｌｙｔｉｃａｌＣｈｅｍｉｓ
ｔｒｙ６７（２４）、４５９４−４５９９、１９９５）によって記載された。

【００３９】「センサ素子」は、バイオセンサ電極に加えて、複数の構成要素を備え得る。
例えば、センサ素子は、「参照電極」および「対電極」を含み得る。用語「参照
電極」は、本明細書中で、参照電位を提供する電極を意味するために使用される
。例えば、電位は、参照電極と作用電極との間で設定され得る。用語「対電極」
は、本明細書中で、電気化学回路を完結するための電流源または電流シンクとし
て作用する、電気化学回路中の電極を意味するために使用される。参照電極が回
路に含まれ、そしてその電極が対電極の機能を果たし得る場合、対電極を用いる
ことは必須ではないが、別個の対電極および参照電極を有することが好ましい。
なぜなら、参照電極によって提供される参照電位は、参照電極が平衡状態にある
場合、最も安定であるからである。参照電極がさらに対電極として作用する必要
がある場合、参照電極を通じて電流が流れると、この平衡が乱れ得る。その結果
、対電極および参照電極として機能する別個の電極が最も好ましい。

【００４０】１つの実施形態において、「センサ素子」の「対電極」は、「２モード電極」
を含む。用語「２モード電極」は、本明細書中で使用される場合、典型的に、例
えば、（「センサ素子」の）対電極および（「サンプリング手段」の）イオン導
入電極の両方として、同時にではなく、機能し得る電極をいう。

【００４１】用語「反応性表面」および「反応面」は、本明細書中で、以下の検出電極の表
面を意味するために、互換可能に使用される。この表面は、（１）分析物を含む
か、またはそれを通じて分析物もしくはその誘導体がその供給源から流れる電解
質含有物質（例えば、ゲル）の表面と接触し；（２）触媒物質（例えば、炭素、
白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、またはニッケルおよび／またはそれ
らの酸化物、二酸化物および組合せもしくは合金）もしくは電気化学反応の部位
を提供する物質からなり；（３）化学信号（例えば、過酸化水素）を電気信号（
例えば、電流）に変換し；そして（４）反応性物質から構成される場合、電解質
中に存在する分析物の量と相関可能である、検出可能で、再現可能に測定可能な
電気信号を発生させるに十分な速度で、電気化学反応を駆動するに十分である電
極表面積を規定する。

【００４２】「イオン伝導性物質」とは、イオン伝導性を提供する任意の物質をいい、そし
てこれを通じて電気化学的に活性な種が拡散し得る。イオン伝導性物質は、電解
質を含む、例えば、固体、液体、または半固体（例えば、ゲルの形態）の物質で
あり得る。電解質は、主として、水およびイオン（例えば、塩化ナトリウム）か
ら構成され得、そして、一般に、５０重量％以上の水を含む。この物質は、ゲル
、スポンジまたはパッド（例えば、電解質溶液で浸漬された）の形態であり得る
か、あるいは電解質を含み得、そしてそれを通じての電気化学的に活性な種（特
に、目的の分析物）の通過を可能にする他の任意の物質であり得る。

【００４３】用語「生理学的効果」は、意図された治療目的を達成する、被験体において生
じる効果を包含する。好ましい実施形態において、生理学的効果は、処置される
被験体の症状が、予防されるかまたは軽減されることを意味する。例えば、生理
学的効果は、患者において生存の延長を生じるものである。

【００４４】本明細書中で使用される場合、「ラミネート」は、少なくとも２つの接着され
た層からなる構造をいう。これらの層は溶接によって接着されるか、または接着
剤の使用を通して接着される。溶接の例には、以下が挙げられるが、これらに限
定されない：超音波溶接、熱接着、および局所流動の前の誘導結合型局所加熱。
一般的な接着剤の例には、以下が挙げられるが、これらに限定されない：感圧性
接着剤、熱硬化性接着剤、シアノアクリレート（ｃｙａｎｏａｃｒｙｌａｔｅ）
接着剤、エポキシ、接触（ｃｏｎｔａｃｔ）接着剤、および感熱性接着剤。

【００４５】「収集アセンブリ」は、本明細書で使用される場合、いくつかの層からなる構
造をいい、ここで、このアセンブリは、少なくとも１つの収集挿入物を含み、こ
れは、例えば、ヒドロゲルである。本発明の収集アセンブリの例は、マスク層、
収集挿入物、および保持層であり、ここで、この保持層は互いに適切な機能関係
で保持されるが、必ずしもラミネートではない。すなわち、これらの層は、一緒
に接着されることはない。これらの層は、例えば、組合せ形状または摩擦によっ
て、一緒に保持される。

【００４６】「自動センサアセンブリ」は、本明細書中で使用される場合、マスク層、収集
挿入物、保持層、電極アセンブリおよび支持トレイを一般に含む構造をいう。こ
の自動センサアセンブリはまた、ライナーを含む得る。アセンブリのこれらの層
は、互いに適切な機能関係で保持される。

【００４７】マスクおよび保持層は、検出される分析物（化学信号）に対して、実質的に非
透過性である物質（例えば、グルコース）から好ましくは構成される；しかし、
この物質は、他の物質に対して透過性であり得る。「実質的に非透過性」は、そ
の物質が、化学信号輸送を（例えば、拡散によって）減少させるか、または除去
することを意味する。この物質は、その物質を介して通過する化学信号が検出電
極において有意な縁効果を引き起こさないならば、低いレベルの化学信号輸送を
可能にする。

【００４８】「実質的に平坦な」は、本明細書中で使用される場合、わずかに曲がった表面
、例えば、被検体の前腕または上腕を接触させる平坦な表面を含む。「実質的に
平坦な」表面は、例えば、皮膚が快適であり得るような形状を有する、すなわち
皮膚と表面との間を接触させる表面である。

【００４９】本明細書で使用される場合、用語「プリントされた」とは、基板（すなわち、
基部支持体）の一方の表面へ電極調合物を実質的に均一に積層させることを意味
する。基板上に物質の実質的に均一な積層を実施するために、種々の技術（例え
ば、グラビア印刷、押出しコーティング、スクリーンコーティング、噴霧、塗装
など）が使用され得ることは、当業者によって理解される。

【００５０】（２．サンプリングシステムの例示的な実施形態）少量の分析物を経皮的方法を介してサンプリングするための例示的な方法およ
び装置が以下に記載される。本方法および装置は、生物学的系に存在する標的分
析物の濃度を検出および／または定量するために使用される。このサンプリング
は、継続的な様式で実行され、そして定量は、標的分析物がミリモル未満の濃度
で抽出される場合でさえ可能である。本方法および装置は、任意の化学分析物お
よび／または物質のサンプリングに対して広範に適用可能であるが、このサンプ
リングシステムは、グルコースまたはグルコース代謝物の経皮サンプリングおよ
び定量または性質測定における使用のために特に例示される。

【００５１】従って、１つの局面において、自動サンプリングシステムは、生物学的系のグ
ルコースレベルをモニターするために使用される。本方法は、系（この場合にお
いて、動物被験体）からグルコースを経皮抽出するサンプリングシステム（デバ
イス）を用いて実施され得る。経皮抽出は、収集部位で組織表面に電流または超
音波照射を適用することによって実施される。電流または超音波照射は、少量の
グルコースを、被験体から収集リザバ中に抽出するために使用される。収集リザ
バは、被験体中のグルコース濃度の測定を提供するバイオセンサと接触している
。

【００５２】実際には、収集リザバは、組織表面（例えば、患者の皮膚の角質層上で）と接
触させられる。次いで、電気力または超音波力が、グルコースを、組織から収集
リザバ中に抽出するために組織表面に印加される。抽出は、約１〜約２４時間ま
たはそれ以上の期間にわたって継続的に実施される。収集リザバは、その中のグ
ルコース濃度を測定するために、少なくとも定期的に分析される。測定された値
は、被験体の血中グルコースレベルと相関する。

【００５３】より詳細には、１つ以上の収集リザバは、被験体の組織表面に接触して配置さ
れる。収集リザバはまた、グルコースを、組織から収集リザバ中に抽出するに十
分な、電流を発生する電極（逆イオン導入抽出のため）またはトランスデューサ
のような超音波照射の供給源（ソノフォレシス抽出のため）と接触させられる。

【００５４】収集リザバは、イオン伝導性液体または液体含有媒体を含む。この伝導性媒体
は、好ましくは、高イオン伝導性を生じるに十分な量でイオン性物質を含み得る
ヒドロゲルである。ヒドロゲルは固体物質（溶質）から形成され、この溶質は、
水と合わされる場合に、その溶質によって形成される相互接続されたセルおよび
／または網目状構造を含む、水を保持する構造の形成によってゲルを形成する。
この溶質は、皮膚、靭帯、腱などを煮沸することによるコラーゲンの加水分解に
よって得られるタンパク質の混合物を含む天然のゼラチンの溶質のような、天然
に存在する物質であり得る。しかし、溶質またはゲル形成物質は、より好ましく
は、ポリマー物質（ポリエチレンオキシド、ポリビニルアルコール、ポリアクリ
ル酸、ポリアクリルアミドメチルプロパンスルホネート、およびそれらのコポリ
マー、ならびにポリビニルビロリドンを含むが、それらに限定されない）である
。このポリマー物質は、湿潤剤もまた添加される場合、０．５重量％より大きく
４０重量％未満、好ましくは８〜１２重量％、湿潤剤が添加されない場合、好ま
しくは約１５〜２０重量％の範囲の量で存在する。さらなる物質が、ヒドロゲル
に添加され得、これらには、電解質（例えば、塩）、緩衝液、粘着付与剤、湿潤
剤、殺虫剤、保存剤、および酵素安定剤が挙げられるが、これらに限定されない
。適切なヒドロゲル処方物は、国際公開ＷＯ９７／０２８１１号（１９９７年
１月３０日公開）および同ＷＯ９６／００１１０号（１９９６年１月４日公開
）に記載される。

【００５５】このサンプリングシステムは、非常に低い（電気化学的）バックグランドノイ
ズレベルにて作動されなければならないことから、収集リザバは、有意な電気化
学的に感受性の成分および／または混入物を含まない、イオン伝導性媒体を含ま
なければならない。従って、本明細書中の上記の好ましいヒドロゲル組成物は、
最終的な組成物に、有意な量の電気化学的混入物を添加しない物質および試薬の
賢明な選択を用いて処方される。

【００５６】分析物の検出を容易にするために、酵素が、１以上の収集リザバ内に配置され
る。この酵素は、抽出される分析物（この場合、グルコース）との反応を、この
反応の生成物が検出され得る（例えば、検出可能であり、反応する分析物の量に
比例する電流の発生から電気化学的に検出され得る）程度まで触媒し得る。適切
な酵素は、グルコースを、グルコン酸および過酸化水素に酸化するグルコースオ
キシダーゼである。適切なバイオセンサ電極でのその後の過酸化水素の検出は、
１過酸化水素分子あたり２電子を生じ、これらの電子は電流を生じ、この電流が
検出され得、そしてデバイスに入るグルコースの量に関連付けられ得る（図１を
参照のこと）。グルコースオキシダーゼ（ＧＯｘ）は、商業的に容易に入手可能
であり、そして周知の触媒特性を有する。しかし、他の酵素もまた、分析物また
はそれらの誘導体（または目的の物質）との反応を特異的に触媒し、そのように
反応した分析物の量に比例して検出可能な生成物を生じる限り、使用され得る。

【００５７】類似の様式において、多くの他の分析物−特異的酵素系がサンプリングシステ
ムにおいて使用され得、その酵素系は、ほぼ同じ一般的な技術で動作する。例え
ば、過酸化水素を検出するバイオセンサ電極は、アルコールオキシダーゼ酵素系
を用いてエタノールを、または同様に尿酸オキシダーゼ系を用いて尿酸を、コレ
ステロールオキシダーゼ系を用いてコレステロールを、そしてキサンチンオキシ
ダーゼ系を用いてテオフィリンを検出するために使用され得る。

【００５８】バイオセンサ電極は、名目上の濃度レベルで存在する場合でさえ、１つ以上の
収集リザバ中に抽出されるグルコース分析物を検出し得なければならない。この
点において、グルコースを過酸化水素に特異的に変換するためにグルコースオキ
シダーゼ（ＧＯｘ）を利用し、次いで適切な電極を用いて検出する従来の電気化
学検出システムは、少なくともｍＭ濃度でサンプル中に存在する分析物を検出し
得るのみである。対照的に、本発明は、被験体由来の少量の分析物のサンプリン
グおよび検出を可能にし、ここでその分析物は、従来のシステムで現在検出可能
な濃度より２〜４桁低い濃度（例えば、リザバ中においてμＭ）にて検出される
。

【００５９】従って、バイオセンサ電極は、そのような従来の電極と比較して、実質的に減
少したバックグランド電流を示さなければならない。１つの特に好ましい実施形
態において、ポリマーマトリクス内に分散された白金（Ｐｔ）およびグラファイ
トを含む電極が提供される。電極は以下の特徴を示し、その各々がバイオセンサ
の効果的な作動に必須である：Ｐｔ酸化状態の変化および電極処方物中の電気化
学的に感受性の混入物に起因する電極におけるバックグランド電流が、実質的に
低減され；そして電極中のＰｔによる触媒活性（例えば、非電気化学的な過酸化
水素の分解）が、低減されている。

【００６０】Ｐｔ含有電極は、約０．１〜３ｃｍ²、好適には約０．５〜２ｃｍ²、より好適
には約１ｃｍ²の幾何学的表面積を提供するように構成されている。この具体的
な構成は、サンプリングシステムで使用される収集リザバの収集領域に比例して
拡大縮小される。収集領域全体に、抽出された分析物および／またはその反応生
成物が存在する。電極は、これまで従来のＰｔ含有電極で利用不可能であったこ
の幾何学的表面積について、高い信号対ノイズ比（Ｓ／Ｎ比）を提供するように
特別に処方される。例えば、サンプリングシステムにおける使用のために構築さ
れた約１ｃｍ²の幾何学的面積を有するＰｔ含有電極は、好適には、（０．６Ｖ
にて緩衝溶液中で測定した場合）約２０ｎＡ以下のオーダーのバックグランド電
流を有し、かつ高い感度（例えば、０．６Ｖにて緩衝溶液中で少なくとも約６０
ｎＡ／μＭＨ₂Ｏ₂）を有する。同様に、約０．１ｃｍ²の幾何学的面積を有する
電極は、好適には、約２ｎＡ以下のバックグランド電流および少なくとも約６ｎ
Ａ／μＭＨ₂Ｏ₂の感度（０．６Ｖの緩衝溶液中で測定した場合）を有し；そして
約３ｃｍ²の幾何学的面積を有する電極は、好適には、約６０ｎＡ以下のバック
グランド電流および少なくとも約１８０ｎＡ／μＭＨ₂Ｏ₂の感度（両方とも０．
６Ｖの緩衝溶液中で測定した場合）を有する。これらの特徴は、高いＳ／Ｎ比、
例えば約３以上のＳ／Ｎ比を提供する。電極組成物は、確実に電気化学的混入物
および／または他の残留混入物を最終組成物から排除し、得られる電極に固有の
バックグランドノイズを有意に低減するように、分析用または電子部品用試薬な
らびに溶媒を用いて処方される。特に、電極の処方に使用される試薬および溶媒
は、電気化学的に活性な混入物（例えば、抗酸化剤）を実質的に含まないよう選
択され、そして特に溶媒は洗浄時間および硬化時間を減少させるために、高い揮
発性のものが選択される。

【００６１】電極組成物を処方するために使用されるＰｔ粉末もまた実質的に不純物を含ま
ず、そしてＰｔ／グラファイト粉末は、例えば、Ｐｔおよびグラファイトの同時
ミリング（ｃｏ−ｍｉｌｌｉｎｇ）または連続ミリングを用いてポリマーマトリ
クス内に均一に分布される。あるいは、ポリマーマトリクスへの組込み前に、Ｐ
ｔをグラファイト粉末にスパッタするか、コロイド状Ｐｔをグラファイト粉末上
に析出させるか（例えば、１９９０年１月３１日公開の英国特許出願第ＧＢ
２，２２１，３００号、およびその明細書中に引用された参考文献を参照）、ま
たはＰｔをグラファイト粉末上に吸着させるかして、導電性グラファイトに接触
するＰｔの均一分布を提供する。電極のＳ／Ｎ比を向上させるために、電極にお
けるＰｔ含有量は従来のＰｔ電極またはＰｔベース電極と比べて低い。好ましい
実施形態において、総Ｐｔ含有量は約３〜７重量％である。Ｐｔの総量の減少に
より電極の感度が低減し得るが、本発明者らは、バックグランドノイズの大幅な
低減がまた達成され、信号対ノイズ特性が正味向上することを見出した。

【００６２】Ｐｔ／グラファイトマトリクスは、良好な接着性および適切なコーティングの
整合性において選択される、電気化学的に不活性なポリマーまたは樹脂結合剤の
ような適切な結合剤によって支持される。この結合剤はまた、高純度について、
および電気化学的バックグランドを有する構成要素が存在しないことについて選
択される。このようにして、結合剤により電気化学的に感受性の混入物は電極組
成物内へ導入されない。このような適切な結合剤が多数、当該分野において公知
であり、市販されており、これには、ビニルポリマー、アクリルポリマー、エポ
キシポリマー、フェノキシポリマーおよびポリエステルポリマーが含まれるがこ
れらに限定されない。但し、処方のために選択される結合剤（単数または複数）
は電気的に活性な不純物をほとんど含まない。

【００６３】上記の処方されたＰｔ／グラファイトバイオセンサ電極は、従来のＰｔベース
電極システムと比べて減少した触媒活性（例えば、受動的または非電気化学的過
酸化水素分解）を示し、そして従って信号対ノイズ特性が実質的に向上する。好
ましいＰｔ／グラファイト電極組成物において、バイオセンサは、下記の実施例
２のアッセイで測定して、約１０〜２５％の受動的過酸化水素分解を示す。

【００６４】一旦処方されると、電極組成物が、適切な絶縁特性および／または誘電特性を
有する任意の剛性または可撓性物質であり得る適切な非導電性表面に固定される
。この電極組成物は、任意の適切なパターンまたは幾何学形状で表面に固定され
得、スパッタリング、エバポレーション、蒸着などのような様々な薄膜技術を用
いて、あるいは、膜積層、電気めっき等のような様々な厚膜技術を用いて適用さ
れ得る。あるいは、この組成物は、スクリーン印刷、パッド印刷、インクジェッ
ト法、転写ロール印刷、または同様の技術を用いて適用され得る。好ましくは、
電極は、低温スクリーン印刷を用いてポリマー基板に適用される。約１００〜４
００メッシュの範囲の適切なメッシュを用いてふるい分けを行い得る。

【００６５】グルコースが収集リザバ中に経皮的に抽出されると、その分析物はリザバ内の
グルコースオキシダーゼと反応して過酸化水素を生成する。過酸化水素の存在に
よって、リザバ中の過酸化水素の量に直接比例する電流がバイオセンサ電極に発
生する。この電流は、関連するシステムコントローラによって検出および解析可
能な信号を提供し、表示のためのグルコース濃度値を提供する。特定の実施形態
において、検出された電流は、被検体の血中グルコース濃度と相関され得、その
結果、システムコントローラは、サンプリングシステムによって測定された、被
検体の実際の血中グルコース濃度を表示し得る。例えば、このシステムは、標準
グルコース耐性試験の間に、被検体の実際の血中グルコース濃度を被検体の血液
をサンプリングし、そして標準的なグルコースモニタおよびサンプリングシステ
ムを使用して血中グルコースを分析することによって較正され得る。このように
して、サンプリングシステムによって得られた測定は、公知の統計学的な技術を
使用して実際の値と相関付けされる。

【００６６】１つの好ましい実施形態において、自動サンプリングシステムは、逆イオン導
入を用いて、１〜２４時間またはそれ以上の時間にわたり継続的にサンプルを経
皮的に抽出する。より具体的には、収集リザバは、イオン伝導性媒体、好ましく
は、上記のヒドロゲル媒体を含む。第１のイオン導入電極は、（標的組織表面に
接触している）収集リザバに接触し、そして第２のイオン導入電極は、組織表面
に接触している第２の収集リザバか、あるいは、組織に接触している他の何らか
のイオン伝導性媒体にいずれかに接触している。電源は２つの電極間に電位を提
供して、当該分野において公知の方法で逆イオン導入を行う。上記のように、リ
ザバ内の標的分析物（グルコース）の存在、およびおそらくそのレベルを検出す
るために選択されたバイオセンサもまたリザバに接触している。

【００６７】実施において、電位（直流またはより複雑な波形のいずれか）は、電流が第１
の電極から第１の導電媒体を通って皮膚に流れ、そして皮膚から第２の導電媒体
を通って第２の電極に戻るように、２つのイオン導入電極間に印加される。この
電流の流れにより、逆イオン導入または電気浸透のプロセスを通して、物質が皮
膚を通って１つ以上の収集リザバに抽出される。この電位は、１９９６年１月４
日に公開された国際公開ＷＯ９６／００１１０号に記載されているように印加さ
れ得る。

【００６８】一例として、グルコースを抽出するために、皮膚または組織に印加される電流
密度は、好ましくは、約０．０１〜約２ｍＡ／ｃｍ²の範囲である。好ましい実
施形態では、グルコースの抽出を容易にするために、電極に電気エネルギーが与
えられ、電極の極性が、（１５分間の抽出周期において）７．５分毎にほぼ１回
の割合で交互に切り替わり、その結果、各電極は交互にカソードまたはアノード
となる。極性の切り替えは手動または自動で行われ得る。

【００６９】任意の適切なイオン導入電極システムが用いられ得るが、銀／塩化銀（Ａｇ／
ＡｇＣｌ）電極システムを用いるのが好ましい。イオン導入電極は、２つの重要
な性能パラメータを用いて処方される：（１）電極は、長期間、好ましくは２４
時間までまたはそれを超えるの期間にわたって継続動作が可能であること；そし
て（２）極端に低いバックグランドノイズレベルを必要とする本システム内で作
動するために、電極は電気化学的純度が高くなるように処方されることである。
電極はまた、電極の寿命期間にわたって大量の電荷を通すことが可能でなければ
ならない。

【００７０】代替の実施形態において、サンプリングデバイスは、交互の極性モードで作動
し得、第１および第２の２モード電極（図４、４０および４１）ならびに２つの
収集リザバ（図４、４７および４８）の存在を必要とする。各２モード電極（図
３、３０；図４、４０および４１）は、作動の段階（ｐｈａｓｅ）に依存して２
つの機能を提供する：（１）分析物を、供給源から、水と電解質とを含む収集リ
ザバへ、そして電極サブアセンブリの領域へ電気的に汲み出すために使用される
電気浸透電極（またはイオン導入電極）；および（２）化学化合物が検出電極の
面で触媒により変換されて電気信号を生じる第１の検出電極に対する対電極とし
ての電極。

【００７１】参照電極（図４、４４および４５；図３、３２）および検出電極（図４、４２
および４３；図３、３１）、ならびに２モード電極（図４、４０および４１；図
３、３０）は、検出の間、標準的なポテンシオスタット回路に接続される。一般
に、システムの実施上の制約により、２モード電極は、対電極およびイオン導入
電極の両方として同時に作用しないことが必要とされる。

【００７２】イオン導入サンプリングシステムの一般的な動作は、２つの段階、すなわち（
１）逆イオン導入段階、続いて（２）検出段階の周期的な反復である。逆イオン
導入段階の間、第１の２モード電極（図４、４０）はイオン導入カソードとして
作用し、第２の２モード電極（図４、４１）はイオン導入アノードとして作用し
て、回路を完成させる。分析物はリザバ、例えばヒドロゲル（図４、４７および
４８）に収集される。逆イオン導入段階の終了時に、イオン導入電流は切断され
る。検出段階の間、グルコースの場合、電位が参照電極（図４、４４）と検出電
極（図４、４２）との間に印加される。化学信号は第１の検出電極（図４、４２
）の触媒面で触媒反応して電流を生じ、一方、第１の２モード電極（図４、４０
）は対電極として作用して、電気回路を完成させる。

【００７３】記載した電極は、特に、収集されたグルコースと、ヒドロゲルマトリクスに存
在する酵素グルコースオキシダーゼとの反応を通して、被験体中のグルコースレ
ベルをモニターするために、ヒドロゲル収集リザバシステムと組み合わせて使用
されるように適合されている。

【００７４】好ましくは、２モード電極は、Ａｇ／ＡｇＣｌからなる。この電極の表面で起
こる電気化学的反応は、電流の容易な供給源またはシンクとして働く。この特性
は、電極のイオン導入機能のために特に重要である。この反応を欠くと、イオン
導入電流は、イオン導入電極で水の加水分解を引き起こし、ｐＨ変化および可能
の気泡形成を引き起こし得る。酸性ｐＨまたは塩基性ｐＨへのｐＨ変化は、皮膚
の刺激またはやけどを引き起こし得る。シンク電流源として容易に作用するため
のＡｇ／ＡｇＣｌ電極の能力はまた、その対電極機能のための利点でもある。３
つの電極電気化学セルが適切に機能するために、対電極の電流生成能力は、検出
電極における反応の速度を制限してはならない。大きな検出電極の場合には、比
例してより大きな電流を供給するための対電極の能力が要求される。

【００７５】サンプリングシステムの設計は、以前に設計されたより大きな検出電極を提供
する（例えば図３を参照）。結果として、２モード電極のサイズは、検出電極に
関して対電極として作用する場合、対電極が、検出電極の触媒表面で触媒反応の
速度を制限するようにならないように十分でなければならない。

【００７６】対電極が検出電極で電流を制限しないことを確実にするために、２つの方法が
存在する：（１）２モード電極を、検出電極よりかなり大きく作製するか、また
は（２）容易な対反応を提供することである。

【００７７】逆イオン導入段階の間に、電源は、第１の２モード電極への電流の流れを提供
し、リザバへの化学信号の抽出を容易にする。検出段階の間に、電源を用いて第
１の検出電極に電圧を供給し、検出電極の触媒表面において、リザバ中に保持さ
れた化学信号の、電気信号への変換を駆動する。電源はまた、例えば、過酸化水
素が、分子状酸素、水素イオン、および電子に変換される電極で固定された電位
を維持し、それは、検出段階の間に、参照電極の電位と比較される。１つの検出
電極が検出モードで動作している間、それは、対電極として作用する隣接する２
モード電極に電気的に接続され、この対電極では、検出電極で生成された電子が
消費される。

【００７８】電極サブアセンブリは、各電極が、適切な検出電極（単数および複数）および
参照電極（単数および複数）とともに、イオン導入電極および対電極の両方とし
て機能し、標準的なポテンシオスタット回路を作り出し得るように、２モード電
極が電気的に接続することにより作動され得る。

【００７９】ポテンシオスタットは、３つの電極電気化学セルにおける電気化学的測定で用
いられる電気回路である。参照電極と検出電極との間に電位が印加される。検出
電極で生成した電流は、回路を通して対電極に流れる（すなわち、参照電極には
、その平衡電位を変える電流は流れない）。２つの独立のポテンシオスタット回
路を用いて、２つのバイオセンサを作動し得る。本発明のサンプリングシステム
の目的のために、検出電極サブアセンブリで測定される電流は、化学信号の量と
相関している電流である。

【００８０】長期間の継続的動作に関し、本明細書において、望まれない電気化学的副反応
（これは、水の加水分解に起因するｐＨ変化、ならびに水素および酸素の放出を
生じる）なしで作動する可逆的な対を繰り返し形成し得るＡｇ／ＡｇＣｌ電極が
提供される。従って、本発明のサンプリングシステムのＡｇ／ＡｇＣｌ電極は、
電極面積１ｃｍ²あたり約０．０１〜１．０ｍＡの範囲の電流通過の反復サイク
ルに耐えるように処方される。高い電気化学的純度に関して、Ａｇ／ＡｇＣｌ成
分は、適切なポリマー結合剤内に分散され、収集リザバ内の成分、例えばヒドロ
ゲル組成物により攻撃（例えば可塑化）に影響を受けない電極組成物を提供する
。この電極組成物はまた、分析用またはまたは電子部品用の試薬および溶媒を使
用して処方され、そしてポリマー結合剤組成物は、バイオセンサに拡散しバック
グラウンド電流を生成し得る電気化学的に活性な混入物のないように選択される
。

【００８１】Ａｇ／ＡｇＣｌイオン導入電極は、長期間にわたって、継続的な循環を可能に
しなければならないため、電極における利用可能なＡｇおよびＡｇＣｌの絶対量
および全体的なＡｇ／ＡｇＣｌ利用可能比は、大量の電荷を通過させるように調
節され得る。本明細書中に記載されるサンプリングシステムにおいて限定されな
いが、Ａｇ／ＡｇＣｌ比は、１に近くあり得る。０．１〜３ｃｍ²の幾何学的面
積を有するバイオセンサを使用する好ましいシステム内で作動するためには、イ
オン導入電極は、約０．３〜１．０ｃｍ²、好ましくは約０．８５ｃｍ²の電極面
積を提供するように構成される。これらの電極は、約０．０１〜１．０ｍＡ／ｃ
ｍ²の電極面積の範囲の電流密度で電荷通過の再生可能な反復サイクルを提供す
る。より具体的には、上記の処方パラメータに従って構築され、約０．８５ｃｍ ² の電極面積を有する電極は、２４時間の期間内で４８サイクル、約０．３ｍＡ
の電流（０．３５ｍＡ／ｃｍ²の電流密度）で、２７０ｍＣの総電荷の（アノー
ド方向およびカソード方向の両方向における）再生可能な通過を可能にする。

【００８２】一旦処方されると、Ａｇ／ＡｇＣｌ電極組成物は、バイオセンサ電極組成物に
ついて上述したように、適切な剛性または可撓性の非導電性表面に固定される。
均一な導電を提供するために、まず、銀（Ａｇ）下層が表面に適用される。次に
、Ａｇ／ＡｇＣｌ電極組成物は、スパッタリング、エバポレーション、蒸着など
の様々な薄膜技術を用いて、または膜積層、電気めっきなどの様々な厚膜技術を
用いて、任意の適切なパターンまたは形状で、Ａｇ下層上に適用される。あるい
は、Ａｇ／ＡｇＣｌ組成物は、スクリーン印刷、パッド印刷、インクジェット法
、転写ロール印刷、または同様の技術を使用して適用され得る。好ましくは、Ａ
ｇ下層およびＡｇ／ＡｇＣｌ電極は、低温スクリーン印刷を使用して、ポリマー
基板に適用される。この低温スクリーン印刷は、約１２５〜１６０℃で行われ得
、ふるい分けが、約１００〜４００メッシュの範囲の適切なメッシュを使用して
行われ得る。

【００８３】別の好ましい実施形態において、自動サンプリングシステムは、ソノフォレシ
スを用いて、１〜２４時間またはそれ以上にわたって、継続的様式でサンプルを
経皮的に抽出する。より詳細には、超音波放射源は、収集リザバに連結され、標
的組織表面に充分な摂動を与えて、組織表面を横切る分析物（グルコース）の通
過を可能にするために使用される。超音波放射源は、約１０ＭＨｚより高い、好
ましくは約１０〜５０ＭＨｚの範囲、最も好ましくは約１５〜２５ＭＨｚの範囲
の超音波周波数を提供する。これらの範囲は、好ましい実施形態を単に例示する
ものであって、場合によっては、より高いかまたはより低い周波数が用いられ得
ることを強調しておく。

【００８４】超音波は、パルス波または連続波であり得るが、低周波数が用いられる場合に
は、連続波が好ましい。非常に高い周波数では、発生した熱を散逸させ得るよう
に、一般にパルス波適用が好ましい。適用される超音波の好ましい強度は、約５
.０Ｗ／ｃｍ²未満、より好ましくは、約０.０１〜５.０Ｗ／ｃｍ²の範囲、最も
好ましくは０.０５〜３.０Ｗ／ｃｍ²の範囲である。

【００８５】超音波を供与するために、実質的に任意のタイプのデバイスが用いられる得る
。但し、そのデバイスは、サンプリングシステムによって要求される適切な周波
数の超音波を生成することができなくてはならない。超音波デバイスは、典型的
に、小型電池などの電源、トランスデューサ、およびシステムをサンプリングシ
ステム収集リザーに取り付ける手段を有する。適切なソノフォレシスサンプリン
グシステムは、１９９１年９月５日に公開された国際公開番号ＷＯ９１／１２７
７２号に記載されている。

【００８６】超音波は空中ではあまりよく伝達しないので、超音波アプリケータと組織表面
との間で超音波を効果的かつ迅速に伝達させるために、収集リザバ中に液体媒体
が一般に必要である。

【００８７】ここで、図２を参照して、イオン導入サンプリングシステムの好ましい実施形
態からの主な構成要素の分解図を示す。サンプリングシステムの構成要素は、２
つのバイオセンサ／イオン導入電極アセンブリ４および６を含む。これらは各々
、それぞれ８および１０で示される環状イオン導入電極を有する。この環状イオ
ン導入電極８および１０は、バイオセンサ１２および１４を取り囲む。電極アセ
ンブリ４および６はポリマー基板１６上にプリントされ、このポリマー基板１６
はセンサトレイ１８内に維持される。収集リザバアセンブリ２０は、電極アセン
ブリ上に配置され、ここで、収集リザバアセンブリは、ゲル保持器２６によって
保持される２つのヒドロゲル挿入物２２および２４を含む。

【００８８】ここで、図７を参照して、イオン導入サンプリングシステムの主要な構成要素
の分解図を示す。このサンプリングシステムの構成要素は、以下を含むが、これ
らに限定されない：２つの２モード電極アセンブリおよび支持トレイ７０４を含
むセンサ−トゥ−トレイアセンブリ；サンプリングデバイス中の支持トレイの適
切な整列を確実にするための２つの孔７０６（例えば、これらの孔は、サンプル
デバイス内の対応するくぎと整列される；本発明のフランジ付き表面における同
類の孔（これは、流体を保持するカバーの能力を干渉しない）もまた、本発明の
カバーにおける適切な整列を提供するのに役立ち得る）；ヒドロゲル７１２から
センサを分離するために使用されるプローホールド（ｐｌｏｗｆｏｌｄ）ライナ
ー７０８（例えば、保存の間）；ゲル保持層７１０；マスク層７１４（ここで、
ゲル保持層、ヒドロゲル、およびマスク層が収集アセンブリを形成し、この収集
アセンブリは、例えば、ラミネートであり得る）；および患者ライナー７１６。
このようなアセンブリがサンプリングデバイス中で使用される場合、これらのラ
イナー（７１４ぽよび７１６）は、除去される。

【００８９】１つの実施形態において、電極アセンブリは、図３に示され、そして上記のよ
うな２モード電極を含み得る。

【００９０】図２および７の分解図に示される構成要素は、それぞれ自動サンプリングデバ
イス中での使用を意図され、このデバイスは、普通の腕時計のように着用する用
に構成される。１９９６年１月４日に公開された、国際公開番号ＷＯ９６／０
０１１０号に記載されるように、この腕時計ハウジング（示されていない）は、
導線を含み、この導線は、イオン導入電極およびバイオセンサ電極とを連絡して
、循環を制御し、そしてイオン導入電極に電力を提供し、そしてバイオセンサ電
極表面で発生した電気化学的信号を検出する。この腕時計ハウジングは、適切な
電子装置（例えば、マイクロプロセッサ、メモリ、ディスプレイおよび他の回路
構成要素）および自動サンプリングデバイスを作動させるための電源をさらに含
み得る。

【００９１】図２および７の実施形態に対する改変および追加は、当業者に明らかである。

【００９２】（３．品質管理試験キットおよびその使用方法）通常の腕時計のように着用されるように構成される、上記の自動サンプリング
システムは、ヒドロゲル挿入物をを含む交換可能な構成要素を使用する。１つの
実施形態において、図２に示されるサンプリングシステムは、このようなサンプ
リングシステムを備える。これは、サンプリングシステムが交換されるたびに、
このサンプリングシステムが、グルコースの公知の濃度を予測可能な方法で応答
することを確実にするために試験される。このような品質管理試験は、上記のデ
バイスにおいて重要である。なぜなら、ヒドロゲルは、保存状態、処理状態、お
よび／または輸送状態に感受性である分析物特異的酵素系を含み得るからである
。

【００９３】例えば、上記の１つの実施形態において、ヒドロゲルは、グルコースをグルコ
ン酸および過酸化水素に酸化するグルコースオキシターゼを含む。グルコースオ
キシターゼは、４０℃より高い温度に対して感受性である。交換可能なサンプリ
ングシステムが製造され、そして最終使用者（被検体）に輸送される場合、サン
プリングシステムの機能性が、システムの最適な性能を保証するために確認され
なくてはならない。典型的に、交換可能なサンプリングシステムは、１個ずつま
たは何口分かで製造され、そして各バッチまたはロットの代表が試験される。本
発明のキットおよび方法は、サンプリングデバイスの交換可能な構成要素のこの
ような品質管理試験のための手段を提供する。

【００９４】１つの実施形態において、ハウジングユニットを有する交換可能なサンプリン
グシステム（これは、図２に示されるようなもの）の構築後、イオン伝導性媒体
を含むリザバを有するサンプリングシステムの表面が曝される。既知の量の目的
の分析物を含む溶液は、イオン伝導性媒体（例えば、ハイドロゲルパッド）をカ
バーするに十分な量でこの表面上に積層される。次いで、品質管理試験は、サン
プリングシステムによって実施される。グルコースの場合において、分析物（グ
ルコース）は、ヒドロゲル内のグルコースオキシターゼと反応して、過酸化水素
を生成する。過酸化水素の存在は、バイオセンサ電極に電流を発生させ、この電
流は、リザバ内の過酸化水素の量に正比例する。この電流は信号を提供し、この
信号は、検出され得、次いで、関連したシステムコントローラによって解釈され
、これによって、グルコース濃度に対する検出システムの感度を決定する（例え
ば、実施例１を参照のこと）。試験溶液のグルコース濃度は既知であることから
、サンプリングシステムによって得られた測定は、公知の統計学的技術を使用し
て実際の値に相関付けられる。次いで、最終使用者が、サンプリングシステムに
おける試験値が、交換可能なサンプリングシステムの有効性および有用性を示す
受容可能な特定の範囲にあるかどうかを決定する。受容可能な範囲（例えば、試
験値を包含するパーセント誤差）が決定され、そしてサンプリングシステムの製
造業者によって提供される。典型的に、１００μＭのグルコースの試験溶液にお
いて、誤差に対する受容可能な範囲は、±約５０％、好ましくは±約３０％であ
る。

【００９５】本発明の別の局面において、分析物溶液を含むために、パッドが使用され得る
。このパッドは、分析物がイオン伝導性媒体と接触するようになることを可能に
する任意の適切な物質から構成され得る。例示的な物質には、以下が含まれるが
、これらに限定されない：非織レーヨン、酢酸セルロース、ポリカーボネート、
架橋ポリエチレンオキシド、ポリエチレンおよびポリエステル。１つの実施形態
において、このパッドは酢酸セルロースから構成され、そして１００μＭのグル
コース溶液で飽和されている。この溶液はまた、保存剤を含み得る。グルコース
溶液は、グルコースの濃度が一定のままであるように安定であるべきであり、す
なわち、グルコースの分解または改変を潜在的に導く条件は、回避されるべきで
ある（例えば、細菌汚染）。このようなパッドは、例えば、ホイルパウチに個別
に包装され得る。

【００９６】本発明のなお別の局面において、試験ウェルは、側部および膜密封底部を有す
るように形成され得る。この試験ウェルは、イオン伝導性媒体と接触し配置され
、そして試験溶液は、試験ウェル中に配置される。分析物は、拡散によって膜を
横切ることが可能である。あるいは、この試験ウェルは、頂部、側部、および膜
密封底部を有する密封されたユニットであり得る。ここで、この試験ウェルは、
適切な試験溶液で満たされる。このウェルの膜底部は保護され得、そして試験ウ
ェルの使用の前に除去され得る（例えば、剥がされる）、例えば接着ホイルカバ
ーによって密封され得る。この試験ウェルは、任意の適切な物質から作製され、
この物質には以下が挙げられるが、これらに限定されない：ポリスチレン、ポリ
エステルグリコール、およびシートビニル（ｓｈｅｅｔｖｉｎｙｌ）。適切な
膜は、以下のような種々の供給源から得られるが、これらに限定されない：Ｐｉ
ｅｒｃｅ（Ｒｏｃｋｆｏｒｄ，ＩＬ）、ＳｐｅｃｔｒｕｍＭｅｄｉｃａｌ（Ｌ
ａｇｕｎａＨｉｌｌｓ，ＣＡ）、Ｗｈａｔｍａｎ（Ｔｅｗｋｓｂｕｒｙ，ＭＤ
）、およびＧｅｌｍａｎＳｃｉｅｎｃｅｓ（ＡｎｎＡｒｂｏｒ，ＭＩ）。ま
た、試験溶液の分析物の、イオン伝導性媒体への送達は、例えば、膜の孔サイズ
および／または厚さを変化させることによって、膜により調節され得、これらの
両方が分析物の拡散を制御する。

【００９７】本発明の品質管理試験を実施する好ましい方法は、以下の通りである。第一お
よび第二の表面を有するイオン導入サンプリングシステムが、適切なハウジング
内へ構築される。このハウジングは、適切な電子機器（例えば、マイクロプロセ
ッサ、メモリ、ディプレイおよび他の回路構成要素）ならびに自動サンプリング
システムを作動させるための電源を含み得る。第二の表面は、ハウジングユニッ
トの、例えば電源への必要とされる接続／接触を行う。第一の表面は、イオン伝
導性媒体含むリザバを有し、そして例えば、グルコースの場合、酵素が、グルコ
ースと反応して過酸化水素を生成し得る。

【００９８】カバーが、イオン導入サンプリングシステムの第一の表面に配置され、ここで
、このカバーは、イオン伝導性媒体を含むリザバを取り囲むような形状を有する
。典型的に、このカバーは頂部および側部を有し、その結果、このカバーが、イ
オン導入サンプリングシステムの第一の表面と接触している場合、第一の表面は
、囲まれた空間（または「試験ウェル」）を生じるカバーに対する底部を作り出
す。このカバーは、流体が囲まれた空間内へ導入される場合、漏れがないように
、第一の表面に接着する。サンプリングシステムの第一の表面と接触する頂部の
部分上に接着剤が存在し得る。あるいは、典型的に、十分な接着剤が、サンプリ
ングシステムの第一の表面上に存在し、頂部を適所にしっかりと固定する。この
ような接着剤は、サンプリングシステムの第一の表面上にしばしば供給されて、
イオン伝導性媒体と被検体の皮膚との有効な接触を確実にする。このカバーの頂
部は、典型的に、グルコース溶液が導入され得る開口部を有する。さらに、この
カバーの頂部は、小さい孔またはスリット、あるいは一連の小さい孔またはスリ
ットを有し、液体が導入される場合に、空気が、囲まれた空間から逃避すること
を可能にする。

【００９９】次いで、グルコースの安定な溶液が、十分な量で開口部を通して導入されて、
イオン伝導性媒体をカバーし、そして通常囲まれた空間を満たす。特に、イオン
伝導性媒体の表面上での気泡の排除が所望される。溶液のこぼれを防止するため
に、接着性シールが、開口部および任意の他の孔またはスリットをカバーするた
めに使用される。このようなシールは、分析物試験溶液と接触するようになるハ
ウジングユニット中の敏感な電子的構成要素を保護するために、特に有用である
。

【０１００】次いで、サンプリングシステムは起動されて、グルコース溶液中のグリコース
の溶液に対するイオン導入サンプリングシステムの感度を試験する（例えば、実
施例１を参照のこと）。試験溶液中のグルコースの濃度の関係する値が、典型的
に、決定される。上記のように、試験溶液中のグルコース濃度は公知であるので
、サンプリングシステムによって得られた測定は、公知の統計学的技術を使用し
て実際の値に相関付けられる。

【０１０１】このようなカバーの１つの実施形態が図５Ａ、５Ｂおよび５Ｃに示される。こ
のカバーは、例えば、ポリエステルグリコールから作製され得る。図５Ａにおい
て、このカバーの頂面図が、インチの寸法で表示される。この頂面図は、このカ
バーの幅（１．１５０インチ）および長さ（１．９５０インチ）、ならびに他の
寸法をインチで示す。三角形に囲まれた数「２」は、カバーの頂部の「スリット
」を示す。図５Ｂはこのカバーの側面図を示す。この図から、ウェルの深さ（０
．１７０インチ）および角度（６０°）が規定される。単位はインチである。図
５Ｃに示されるカバーが、サンプリングシステムのイオン伝導性媒体（例えば、
ヒドロゲル挿入物２２および２４、図２）上に配置され得る。

【０１０２】このようなカバーは、例えば、以下の方法によって形成され得る：熱成形、注
入成形、真空成形、および圧力成形。このようなカバーにおける使用のために適
した材料には、以下が挙げられるが、これらの限定されない：ポリスチレン、ポ
リカーボネート、ナイロン、およびポリエステルグリコール。一般に、カバーは
透明またはうすく着色され、使用者（被検体）が、気泡が囲まれた空間内に存在
するかどうかを見ることを可能にする。

【０１０３】分析物溶液は種々の方法によって調製され得、既知の分析物濃度の安定な溶液
を提供する。グルコースの場合、この溶液は典型的に、１００μＭ±１０％であ
り、好ましい濃度は１００μＭである。溶液の調製のためのいくつかのガイドラ
インが、以下に記載される。この溶液は、グルコースの濃度が使用前に一定のま
まであるべきであり、すなわち、グルコースの分解または改変を潜在的に導く条
件が回避されるべきである（例えば、細菌汚染）ように、安定でなければならな
い。この溶液はまた、この溶液を（例えば、細菌の増殖を防止することによって
）安定化する物質で保存され得るが、この物質は、サンプリングシステムによる
分析物の検出を干渉しない。このような保存剤には、以下が含まれるが、これら
に限定されない：安息香酸ナトリウム（例えば、０．２％（Ｗ／Ｗ））、Ｎｉｐ
ａｓｔａｔｅ（登録商標）（メチルプロピルイソパラベンを含む）、アジ化ナト
リウム、およびニパギンナトリウム。

【０１０４】分析物溶液は、一般に、単一の品質管理試験のために十分な容量（すなわち、
イオン導電性媒体を少なくともカバーし、そして好ましくはカバーとサンプリン
グ手段との接触によって形成される囲まれた空間を満たす容量）を有する個々の
容器の中に包装される。図５Ａ、５Ｂおよび５Ｃに示されるカバーに対して、こ
のような容積は、約２．０ｍ〜約２．５ｍｌである。

【０１０５】グルコース溶液の製造には、一般に、以下の要求が付きまとう。ボトルおよび
溶液成分が取り扱われ、そして生成物の特定かつ細菌汚染の危険を最小にするよ
うな様式で保存される。この溶液に対する典型的な細菌的限界は以下の通りであ
る：全好気性細菌数１００ＣＦＵ／ｍｌ未満；含有酵母およびカビ数１０ＣＦＵ
／ｍｌ未満。このグルコース溶液は、例えば、Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓお
よびＰｓｅｕｏｄｏｍｏｎａｓに対してネガティブであると試験されるべきであ
る。このグルコース溶液および満たされた容器（ｒｅｃｅｐｔａｃｌｅ）（容器
（ｃｏｎｔａｉｎｅｒ））は、通常の室温環境において保存される。これらの容
器は、典型的に、それらの上に印刷された説明書または指示書を有する。充填お
よび任意のこのような印刷は、ＨＥＰＡ−濾過環境または層流環境において実施
され得る。印刷および充填機器は、十分に滅菌されなくてはならない。得られた
製品は、容器密封整合性および充填容量要求を確実にするために検査される。

【０１０６】多数の適切な容器が、グルコース溶液のために選択され得る。容器は典型的に
、ブロー成形または注入成形によって形成される。これらの容器が作製される材
料には、ポリプロピレンおよびポリエチレンが挙げられるが、これらに限定され
ない。品質管理試験グルコース溶液のための例示的なスナップ−トップ容器が図
６に示される。図において、容器の寸法（すなわち、高さ（３．１２インチ）、
幅（１．０６インチ））が示される。関連したテキストの位置が、同様に図中に
示される。

【０１０７】本発明は、本発明の品質管理試験方法を実施するに有用なキットを含む。この
ようなキットは、以下の構成要素を含み得るが、これらに限定されない：カバー
（または試験ウェル）；分析物溶液；分析物溶液の導入後の試験ウェルを密封す
るための接着性ストリップ；および使用説明書。

【０１０８】分析物は、任意の特定の物質、またはその成分が化学的、物理的、酵素的また
は光学的分析における、検出および／または測定を望まれる成分である。このよ
うな分析物には、アミノ酸、酵素基質、または生成物が含まれるがこれらに限定
されない。これらのアミノ酸、酵素基質、または生成物は以下を示す：疾患状態
または状況、疾患状態または状況の他のマーカー、乱用薬物、治療薬剤および／
または薬理学的薬剤（例えば、テオフィリン、抗ＨＩＶ薬物、リチウム、抗癲癇
薬物、シクロスポリン、化学療法剤）、電解質、目的の生理学的分析物（例えば
、ウレート／尿酸、カルボネート、カルシウム、カリウム、ナトリウム、塩化物
、重炭酸塩（ＣＯ₂）、グルコース、尿素（血中尿素窒素）、ラクテート／乳酸
、ヒドロキシブチレート、コレステロール、トリグリセリド、クレアチン、クレ
アチニン、インスリン、ヘマトクリット、およびヘモグロビン、血中ガス（二酸
化炭素、酸素、ｐＨ）、脂質、重金属（例えば、鉛、銅）など。好ましい実施形
態において、分析物は、目的の生理学的分析物（例えば、グルコース）、または
生理学的作用を有する化学物質（例えば、薬物または生理学的薬剤）である。

【０１０９】分析物の検出を容易にするために、酵素が収集リザバ内に配置され得るか、ま
たはいくつかの収集リザバが使用される場合、酵素がいくつかのまたは全てのリ
ザバ内に配置され得る。選択された酵素は、抽出される分析物（例えば、グルコ
ース）との反応を、この反応の生成物が検出され得る（例えば、検出可能であり
、かつ反応する分析物の量に比例する電流の発生から電気化学的に検出され得る
）程度まで触媒し得る。１つの適切な酵素は、グルコースを、グルコン酸および
過酸化水素に酸化するグルコースオキシダーゼである。適切なバイオセンサ電極
でのその後の過酸化水素の検出は、１過酸化水素分子あたり２電子を生じ、これ
らの電子は電流を生じ、この電流が検出され得、そしてデバイスに入るグルコー
スの量に関連付けられ得る。グルコースオキシダーゼ（ＧＯｘ）は、商業的に容
易に入手可能であり、そして周知の触媒特性を有する。しかし、他の酵素もまた
、分析物または目的の物質との反応を特異的に触媒して、そのように反応した分
析物の量に比例して検出可能な生成物を生じる限り、使用され得る。

【０１１０】類似の様式において、多くの他の分析物特異的酵素系が本発明において使用さ
れ得、その酵素系は、ほぼ同じ一般的な技術で動作する。例えば、過酸化水素を
検出するバイオセンサ電極は、アルコールオキシダーゼ酵素系を用いてエタノー
ルを、または同様に尿酸オキシダーゼ系を用いて尿酸を、ウレアーゼ系を用いて
尿素を、コレステロールオキシダーゼ系を用いてコレステロールを、そしてキサ
ンチンオキシダーゼ系を用いてテオフィリンを検出するために使用され得る。

【０１１１】さらに、オキシターゼ酵素（過酸化水素ベース検出のために使用される）は、
別の酸化還元系（例えば、デヒドロゲナーゼ−酵素ＮＡＤ−ＮＡＤＨ、これはさ
らなる分析物を検出するための分離した経路を提供する）と置換可能であり得る
。デヒドロゲナーゼベースセンサは、（媒介化学（ｍｅｄｉａｔｅｄＣｈｅｍ
ｉｓｔｒｙ）を介して）金または炭素から作製される作用電極を使用し得る。こ
のタイプのモニタリングに適した分析物の例には、コレステロール、エタノール
、ヒドロキシブチレート、フェニルアラニン、トリグリセリドおよび尿素が挙げ
られるが、これらに限定されない。さらに、酵素は排除され得、そして検出は分
析物の直接的な電気化学的または電位差滴定的検出に依存し得る。このよな分析
物には、以下が挙げられるが、これらに限定されない：重金属（例えば、コバル
ト、鉄、鉛、ニッケル、亜鉛）、酸素、カルボネート／二酸化炭素、塩化物、フ
ッ化物、リチウム、ｐＨ、カリウム、ナトリウムおよび尿素。また、本明細書中
に記載されるサンプリングシステムは、治療薬物モニタリング（例えば、抗癲癇
薬物（例えば、フェニトイン（ｐｈｅｎｙｔｉｏｎ））、化学療法剤（例えば、
アドリアマイシン）、機能亢進（例えば、リタリン（ｒｉｔａｌｉｎ））、およ
び抗器官拒絶（例えば、シクロスポリン））において使用され得る。

【０１１２】このようなシステムにおいて、分析物試験溶液の適切な処方が使用され得る。
例えば、試験溶液は、既知の濃度のアルコール、尿酸、コレステロール、または
テオフィリンを有する。これらの溶液は、添加剤、希釈剤、可溶化剤（ｓｏｌｕ
ｂｉｌｉｚｅｒ）などを含み得、それらはサンプリングシステムによる目的の分
析物の検出を干渉しない。

【０１１３】本発明は、その好ましい実施形態に関連して記述されてきたが、一方で、上の
説明ならびに続く実施例は、発明の範囲を説明し、そしてその範囲を制限しない
ことが意図されることを、理解すべきである。他の局面、利点、および発明の範
囲内での改変は、発明が属する当業者に明らかである。

【０１１４】以下の実施例において、使用される数（例えば、量、温度など）に関する精度
を確実にするために努力が払われた。しかし、いくつかの実験誤差および偏差が
考慮されるべきである。そうではないと指示しない限り、温度は℃であり、圧力
は大気圧またはその近傍である。

【０１１５】（実施例１）（グルコースサンプリングシステムの品質試験）例示的な品質管理（ＱＣ）試験を、（１）上記のおよび図２に示されるサンプ
リングシステムに類似したサンプリングシステム、（２）本質的に、図５Ｃに示
されるカバー、および（３）１００μＭのグルコース試験溶液を使用して実施し
た。このカバーをサンプリングシステム上に配置し、そして試験ウェルをグルコ
ース溶液で満たした。気泡を排除した。

【０１１６】８０回のバイオセンサ測定を、ＱＣ試験の開始から、４３分間〜５０分間の経
過時間（ＥＴ）のバイオセンサ周期で５秒ごとに、行なった。これらの読み取り
を処理して、ＱＣを見出すための以下の等式を使用して、「ＱＣ結果」またはＱ
Ｃを与えた：

【０１１７】

【数１】ここで、ＱＣは品質管理値；ｊはバイオセンサ測定の数；ｉ_Aは第一のセンサで
の電流；ｉ_Bは第二のセンサでの電流；および

【０１１８】

【数２】、これは１／７すなわち０．１４２８６であることが実験的に見出された。さら
に、電荷（Ｑ）、電流（ｉ）および時間（ｔ）の関係は、第一および第二のセン
サの全電荷の計算に対して、本質的に以下の通りであった：

【０１１９】

【数３】本発明の支持において実施された一連の実験に基づいて、このＱＣ試験法によ
り、１００μＭのグルコース溶液に対して、平均して約３５０，０００ナノクー
ロン（ｎＣ）の結果を得た。この値は、２０（以下のデータにおいて少数点と共
に存在する−−すなわち、「２．０」）の「ＱＣ結果」に変換された。

【０１２０】この品質管理試験は、サンプリング手順のいくつかのロットに対して繰り返さ
れ、そしてその結果を表１に示す。

【０１２１】

【表１】品質管理試験について：新しいカバーを、各新しいサンプリング手順と共に、各
試験に対して使用し、そして０．２％安息香酸溶液中の１００μＭのグルコース
を試験において使用した。センサ電荷が３５，０００ｎＣである場合、ＱＣ読み
取りを２．０に設定した。これらの結果は、本発明の品質管理試験キットおよび
方法の有用性および有効性を立証する。

【０１２２】本発明の好ましい実施形態をいくらか詳細に記載してきたが、明らかな変化が
、添付の特許請求の範囲によって規定される発明の精神および範囲から逸脱する
ことなくなされ得ることが理解される。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、グルコン酸および過酸化水素を得、そして電流の発生を生じるための
、グルコースオキシダーゼ（ＧＯｘ）が触媒する反応の模式図である。

【図２】図２は、本発明の自動的サンプリングシステムの好ましい実施形態からの構成
要素の分解絵図である。

【図３】図３は、２モード電極の設計の１つの実施形態の図である。この図は、電極ア
センブリ３３の頂面概略図である。この図において、２モード電極は３０で示さ
れ、そして例えば、Ａｇ/ＡｇＣｌイオン導入/対電極であり得る。検出または作
用電極（例えば、白金から作製される）は３１で示される。参照電極は３２で示
され、そして例えば、Ａｇ/ＡｇＣｌ電極であり得る。これらの構成要素は、適
切な非伝導性基板３４（例えば、プラスチックまたはセラミック）上に実装され
る。接続パッド３５へ導く導線３７が、同様または異なる物質の第二の非伝導性
片によってカバーされる。このような電極のこの例では、作用電極の面積は、約
１.３５ｃｍ²である。図３の破線は、図４に示される断面概略図の平面を示す。

【図４】図４は、参照電極およびヒドロゲルパッチと組み合わせて使用され得るような
２モード電極の断面概略図である。この図において、構成要素は以下のとおりで
ある；２モード電極４０および４１；検出電極４２および４３；参照電極４４お
よび４５；基板４６；ならびにヒドロゲルパッド４７および４８。

【図５】図５Ａ、５Ｂおよび５Ｃは、本発明のサンプリングシステムカバーの１つの実
施形態の３つの異なる概略図を示す。

【図６】図６は、本発明のグルコース試験溶液容器の１つの実施形態の概略図である。

【図７】図７は、イオン導入サンプリングシステムにおける使用のためのゲル／センサ
含有収集アセンブリの別の実施形態の分解図を示す。

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１２年１１月２７日（２０００．１１．２７）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１０】１つの局面において、本発明は、イオン導入サンプリングシステムの効力を試
験するためのキットを備え、ここで、このイオン導入サンプリングシステムは、
第一および第二の表面を有し、そしてこの第一の表面は、イオン伝導性媒体、お
よびグルコースと反応して過酸化水素を生成し得る酵素を含むリザバを有する。
このキットは、カバーおよびグルコース溶液の容器を備える。このカバーは、リ
ザバを取り囲むような形状を有する。さらに、このカバーは、上部表面、保持側
面および底表面を有し、ここで、この底表面は、カバーの底表面がイオン導入サ
ンプリングシステムの第一の表面を接触する場合、この第一の表面がカバーにお
ける底面を完全なものとし、そして実質的に漏れのない囲われた空間を作り出す
ように、開口部を規定する。この保持側面は適切に形成され、例えば、角張り得
るか、または曲がり得る。さらに、カバーの頂部は、溶液が導入され得る開口部
を規定する。さらに、カバーの頂部は、気泡の排出を可能にするスリットまたは
他の開口部を有し得る。このようなスリットは、カバーの頂部のほぼ中心に配置
される。このキットはまた、安定なグルコース溶液を保持する容器を含み、ここ
で、このグルコース溶液は、少なくともイオン導電性媒体を覆い、好ましくは囲
われた空間を満たすのに十分な容積を有する。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５０】（２．サンプリングシステムの例示的な実施形態（背景技術））少量の分析物を経皮的方法を介してサンプリングするための例示的な方法およ
び装置が以下に記載される。本方法および装置は、生物学的系に存在する標的分
析物の濃度を検出および／または定量するために使用される。このサンプリング
は、継続的な様式で実行され、そして定量は、標的分析物がミリモル未満の濃度
で抽出される場合でさえ可能である。本方法および装置は、任意の化学分析物お
よび／または物質のサンプリングに対して広範に適用可能であるが、このサンプ
リングシステムは、グルコースまたはグルコース代謝物の経皮サンプリングおよ
び定量または性質測定における使用のために特に例示される。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１０１

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１０１】このようなカバーの１つの実施形態が図５Ａ、５Ｂおよび５Ｃに示される。こ
のカバーは、例えば、ポリエステルグリコールから作製され得る。図５Ａにおい
て、このカバーの頂面図が、インチの寸法で表示される。この頂面図は、このカ
バーの幅（１．１５０インチ、２．９２１ｃｍ）および長さ（１．９５０インチ、４．９５３ｃｍ）、ならびに他の寸法をインチで示す。三角形に囲まれた数「
２」は、カバーの頂部の「スリット」を示す。図５Ｂはこのカバーの側面図を示
す。この図から、ウェルの深さ（０．１７０インチ、０．４３２ｃｍ）および角
度（６０°）が規定される。単位はインチである。図５Ｃに示されるカバーが、
サンプリングシステムのイオン伝導性媒体（例えば、ヒドロゲル挿入物２２およ
び２４、図２）上に配置され得る。

【手続補正４】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図５

【補正方法】変更

【補正内容】

【図５】

【手続補正５】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図６

【補正方法】変更

【補正内容】

【図６】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者リュー，デイビッドエム．アメリカ合衆国カリフォルニア 94024，ロスアルトス，カーメルテラス 1219 (72)発明者ウー，クリスティーナアメリカ合衆国カリフォルニア 94555，フレモント，クロニンテラス 34250 Ｆターム(参考） 4C038 KK07 KK10 KL05 KX01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】イオン導入サンプリングシステムの有効性を試験するために
適合されたキットであって、ここで、該イオン導入サンプリングシステムは、第
一および第二の表面を有し、そして該第一の表面はリザバを有し、該リザバはイ
オン伝導性媒体および分析物と反応して過酸化水素を生成し得る酵素を含み、該
キットは以下：該リザバを囲む形状のカバーであって、該カバーは、頂部表面、保持側面、お
よび底部表面を有し、ここで、該底部表面は、該カバーの底部表面が該イオン導
入サンプリングシステムの第一の表面と接触している場合、該第一の表面は、該
カバーが実質的に漏れのない囲まれた空間を作り出すために底部を完全にするよ
うに開口部を規定し、そしてさらにここで、該カバーの頂部が、溶液が導入され
得る開口部を規定する、カバー、ならびに該分析物の安定な溶液を保持する容器であって、ここで、該分析物溶液が、該
イオン伝導性媒体を少なくともカバーするに十分な容量を有する、容器、を含む、キット。
【請求項２】請求項１に記載のキットであって、ここで、前記カバーが、
ポリスチレン、ポリカーボネート、ナイロン、およびポリエステルグリコールか
らなる群から選択される材料から形成される、キット。
【請求項３】前記カバーが、該カバーの頂部の中心に配置されるスリット
をさらに規定する、請求項１に記載のキット。
【請求項４】前記開口部および前記スリットを密封するのに有効な接着性
ストリップをさらに備える、請求項３に記載のキット。
【請求項５】請求項１に記載のキットであって、前記カバーが、約１．１
５インチ（２．９２ｃｍ）の幅、約１．９５インチ（４．９５ｃｍ）の長さ、お
および／または約０．１７インチ（０．４３ｃｍ）のウェル深さを有する、キッ
ト。
【請求項６】前記底部表面がフランジ付き表面である、請求項１に記載の
キット。
【請求項７】前記底部表面が、該表面上に分布した接着剤を有する、請求
項５に記載のキット。
【請求項８】使用説明書をさらに含む、請求項１に記載のキット。
【請求項９】前記分析物がグルコースである、請求項１に記載のキット。
【請求項１０】前記グルコースの溶液が、１００μＭの濃度を有する、請
求項９に記載のキット。
【請求項１１】前記グルコース溶液が、保存剤を含む、請求項９に記載の
キット。
【請求項１２】請求項１１に記載のキットであって、ここで、前記保存剤
が、安息香酸ナトリウム、メチルプロピルイソパラベン、アジ化ナトリウム、お
よびニパギンナトリウム（ｓｏｄｉｕｍｎｉｐａｇｉｎ）からなる群から選択
される、キット。
【請求項１３】前記保存剤が、０．２％（Ｗ／Ｗ）の安息香酸ナトリウム
である、請求項１２に記載のキット。
【請求項１４】前記容器が、約３．１２インチ（７．９３ｃｍ）の高さの
スナップ−トップ容器である、請求項１に記載のキット。
【請求項１５】イオン導入サンプリングシステムの能力を試験する方法で
あって、該方法は以下：（ｉ）分析物溶液中の分析物の濃度に対するサンプリングシステムの感度、ま
たは、（ｉｉ）分析物溶液中の分析物の濃度、または（ｉｉｉ）該イオン導入サンプリングシステムが、分析物溶液中の分析物の既
知の濃度に対する予測可能な応答を提供し得るということ、を決定し、ここで、該イオン導入サンプリングシステムは、第一および第二の表
面を有し、そして該第一の表面はリザバを有し、該リザバはイオン伝導性媒体お
よび該分析物と反応して過酸化水素を生成し得る酵素を含み、該方法は以下：（ａ）該イオン導入サンプリングシステムを適切なサンプリング手段に接続す
る工程；（ｂ）カバーを該イオン導入サンプリングシステム上に配置する工程であって
、該カバーは、頂部表面、保持側面、および底部表面を有し、ここで、該底部表
面は、該カバーの底部表面が該イオン導入サンプリングシステムの第一の表面と
接触している場合、該第一の表面は、該カバーが囲まれた空間を作り出すために
底部を完全にするように開口部を規定し、そしてさらにここで、該カバーの頂部
が、溶液が導入され得る開口部を規定する、工程；（ｃ）該分析物の溶液を該開口部を通って導入する工程であって、ここで該分
析物溶液が、該イオン伝導性媒体を少なくともカバーするに十分な容量を有する
、工程；および（ｄ）該イオン導入サンプリングシステムの以下：（ｉ）該分析物溶液中の分析物の濃度に対する感度、または、（ｉｉ）該分析物溶液中の分析物の濃度を決定する能力、または（ｉｉｉ）該分析物溶液中の分析物の既知の濃度に対する予測可能な応答を
提供する能力、をそれぞれ試験する工程、を包含する、方法。
【請求項１６】前記分析物がグルコースである、請求項１５に記載の方法
。