JP2003038464A - 経皮的生物流体サンプリングおよび分析物測定の装置および方法 - Google Patents
経皮的生物流体サンプリングおよび分析物測定の装置および方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 生物流体をサンプリングして当該生物流体内
における目的の成分を測定するための装置および方法を
提供する。 【解決手段】 一般に、本発明の装置は生物流体に接触
するために皮膚表面に刺し孔を形成するように構成され
ているサンプリング手段、および当該細長いサンプリン
グ手段の中に配置されている同心状に離間している作用
電極および基準電極を備えており、これらの電極は生物
流体内における分析物の濃度を測定するための電気化学
的セルを定めている。本発明の装置および方法は間質液
内のグルコースのサンプリングおよび濃度測定における
使用において特に適している。さらに、本発明の実施に
おいて使用するための本発明の装置を含むキットも提供
される。
における目的の成分を測定するための装置および方法を
提供する。 【解決手段】 一般に、本発明の装置は生物流体に接触
するために皮膚表面に刺し孔を形成するように構成され
ているサンプリング手段、および当該細長いサンプリン
グ手段の中に配置されている同心状に離間している作用
電極および基準電極を備えており、これらの電極は生物
流体内における分析物の濃度を測定するための電気化学
的セルを定めている。本発明の装置および方法は間質液
内のグルコースのサンプリングおよび濃度測定における
使用において特に適している。さらに、本発明の実施に
おいて使用するための本発明の装置を含むキットも提供
される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は最少侵襲性の生物流
体サンプリングおよび分析物測定の装置に関する。
体サンプリングおよび分析物測定の装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】生物流体中の分析物の検出は常にその重
要性を高めつつある。分析物の検出アッセイは臨床的な
実験室用の試験、家庭用の試験等を含む種々の用途にお
いて有用であり、これらの試験結果は種々の病状の診断
および管理において傑出した役割を果たす。関係する一
般的な分析物は、例えば、糖尿病の管理におけるグルコ
ース、およびコレステロール等を含む。
要性を高めつつある。分析物の検出アッセイは臨床的な
実験室用の試験、家庭用の試験等を含む種々の用途にお
いて有用であり、これらの試験結果は種々の病状の診断
および管理において傑出した役割を果たす。関係する一
般的な分析物は、例えば、糖尿病の管理におけるグルコ
ース、およびコレステロール等を含む。
【０００３】分析物の決定における血液サンプルの収集
のための一般的な技法は少なくとも皮下層の中まで皮膚
に刺し孔を形成して下層の血管に接触することにより身
体表面上に局在化した出血を生じる方法である。その
後、この接触した血液が供給用の小管内に集められて、
この血液サンプルが載置される試薬試験片を有する手持
ち式器具の形態の場合が多い試験設備により分析され
る。この場合に、多数の小血管が内部に存在しているこ
とにより、指先がこの血液収集の方法において最も頻繁
に利用される部位である。しかしながら、この方法は指
先の皮下組織に神経の終末部分が相当に集中しているた
めに極めて痛みを伴うという重要な不都合を有してい
る。一方、分析物の頻繁なモニターを必要とする患者が
自分の血液のサンプリングを回避することは一般的でな
い。例えば、糖尿病患者の場合において、一定の処方基
準に基づいて自分のグルコース・レベルの頻繁な測定を
行なわなければ、そのグルコース・レベルを適正に管理
するために必要な情報が得られなくなる。このようにグ
ルコース・レベルを無管理状態にすることは極めて危険
であり、生命を脅かす場合さえあり得る。また、上記の
ような血液サンプリングの技法は、特に高頻度の基準で
行なわれる場合に、患者に対する感染および病気の伝達
の危険性を伴う。このような技法の問題は頻繁な血液サ
ンプリングのために使用できる皮膚表面の量が制限され
ているという事実によりさらに深刻化している。
のための一般的な技法は少なくとも皮下層の中まで皮膚
に刺し孔を形成して下層の血管に接触することにより身
体表面上に局在化した出血を生じる方法である。その
後、この接触した血液が供給用の小管内に集められて、
この血液サンプルが載置される試薬試験片を有する手持
ち式器具の形態の場合が多い試験設備により分析され
る。この場合に、多数の小血管が内部に存在しているこ
とにより、指先がこの血液収集の方法において最も頻繁
に利用される部位である。しかしながら、この方法は指
先の皮下組織に神経の終末部分が相当に集中しているた
めに極めて痛みを伴うという重要な不都合を有してい
る。一方、分析物の頻繁なモニターを必要とする患者が
自分の血液のサンプリングを回避することは一般的でな
い。例えば、糖尿病患者の場合において、一定の処方基
準に基づいて自分のグルコース・レベルの頻繁な測定を
行なわなければ、そのグルコース・レベルを適正に管理
するために必要な情報が得られなくなる。このようにグ
ルコース・レベルを無管理状態にすることは極めて危険
であり、生命を脅かす場合さえあり得る。また、上記の
ような血液サンプリングの技法は、特に高頻度の基準で
行なわれる場合に、患者に対する感染および病気の伝達
の危険性を伴う。このような技法の問題は頻繁な血液サ
ンプリングのために使用できる皮膚表面の量が制限され
ているという事実によりさらに深刻化している。
【０００４】重度の痛みを伴う上記の方法およびその他
の方法における不都合点を解消するために、皮膚内の間
質液に接触するための微小針（マイクロ−ニードル）ま
たはその類似構造を使用する特定の分析物の検出プロト
コルおよび装置が開発されている。これらの微小針は皮
下層よりも浅い一定の深さで皮膚内に侵入するので、患
者が感じる痛みを最少にできる。その後、間質液がサン
プリングされて試験されることにより、目的の成分の濃
度が決定できる。この間質液内の成分濃度は血液等の別
の体液内におけるその成分の濃度を代表する。従って、
例えば、間質液をサンプリングしてその中のグルコース
の量を測定することにより、これに対応する患者の血液
内におけるグルコースの量が導き出せる。
の方法における不都合点を解消するために、皮膚内の間
質液に接触するための微小針（マイクロ−ニードル）ま
たはその類似構造を使用する特定の分析物の検出プロト
コルおよび装置が開発されている。これらの微小針は皮
下層よりも浅い一定の深さで皮膚内に侵入するので、患
者が感じる痛みを最少にできる。その後、間質液がサン
プリングされて試験されることにより、目的の成分の濃
度が決定できる。この間質液内の成分濃度は血液等の別
の体液内におけるその成分の濃度を代表する。従って、
例えば、間質液をサンプリングしてその中のグルコース
の量を測定することにより、これに対応する患者の血液
内におけるグルコースの量が導き出せる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】分析物試験の分野にお
いて既に行なわれている研究にもかかわらず、関連市場
における要望にさらに容易に適合する新規な分析物の検
出方法の確認に依然として関心が寄せられている。特に
重要なことは実用的で、製造が可能であり、高精度で、
使用が容易であり、さらに安全で効率的な最少侵襲性の
分析物検出システムの開発である。
いて既に行なわれている研究にもかかわらず、関連市場
における要望にさらに容易に適合する新規な分析物の検
出方法の確認に依然として関心が寄せられている。特に
重要なことは実用的で、製造が可能であり、高精度で、
使用が容易であり、さらに安全で効率的な最少侵襲性の
分析物検出システムの開発である。
【０００６】関連の文献
関連の米国特許は米国特許第５，１６１，５３２号、同
第５，５８２，１８４号、同第５，７４６，２１７号、
同第５，８２０，５７０号、同第５，８７９，３１０
号、同第５，８７９，３６７号、同第５，９４２，１０
２号、同第６，０８０，１１６号、同第６，０８３，１
９６号、同第６，０９１，９７５号、および同第６，１
６２，６１１号を含む。他の関連の特許文書および刊行
物はＰＣＴ国際公開第ＷＯ ９７／００４４１号、同第
ＷＯ ９７／４２８８８号、同第ＷＯ ９８／００１９
３号、同第ＷＯ ９８／３４５４１号、同第ＷＯ ９９
／１３３３６号、同第ＷＯ ９９／２７８５２号、同第
ＷＯ ９９／６４５８０号、同第ＷＯ ００／３５５３
０号、同第ＷＯ ００／４５７０８号、同第ＷＯ ００
／５７１７７号、同第ＷＯ ００／７４７６３号、およ
び同第ＷＯ ００／７４７６５Ａ１号を含む。
第５，５８２，１８４号、同第５，７４６，２１７号、
同第５，８２０，５７０号、同第５，８７９，３１０
号、同第５，８７９，３６７号、同第５，９４２，１０
２号、同第６，０８０，１１６号、同第６，０８３，１
９６号、同第６，０９１，９７５号、および同第６，１
６２，６１１号を含む。他の関連の特許文書および刊行
物はＰＣＴ国際公開第ＷＯ ９７／００４４１号、同第
ＷＯ ９７／４２８８８号、同第ＷＯ ９８／００１９
３号、同第ＷＯ ９８／３４５４１号、同第ＷＯ ９９
／１３３３６号、同第ＷＯ ９９／２７８５２号、同第
ＷＯ ９９／６４５８０号、同第ＷＯ ００／３５５３
０号、同第ＷＯ ００／４５７０８号、同第ＷＯ ００
／５７１７７号、同第ＷＯ ００／７４７６３号、およ
び同第ＷＯ ００／７４７６５Ａ１号を含む。
【０００７】
【課題を解決するための手段】最少侵襲性の生物流体サ
ンプリングおよび分析物測定の装置およびシステム、な
らびにこれらを使用するための方法を提供する。一般
に、本発明の装置は皮膚表面に刺し孔を形成して生物流
体に接触するように構成されている細長いサンプリング
手段、および当該細長いサンプリング手段の中に配置さ
れている同心状に離間している作用電極および基準電極
を備えており、これらの電極は生物流体内の分析物の濃
度を測定するための電気化学的セルを形成している。特
定の実施形態において、上記装置はさらに上記同心状に
離間している各電極の間に配置されている絶縁材料を備
えている。また、上記装置は、例えば、電量分析式、電
流測定式または電位差計式の測定方式の電気化学的セル
内における分析物の電気化学的な測定を行なうための手
段も備えている。
ンプリングおよび分析物測定の装置およびシステム、な
らびにこれらを使用するための方法を提供する。一般
に、本発明の装置は皮膚表面に刺し孔を形成して生物流
体に接触するように構成されている細長いサンプリング
手段、および当該細長いサンプリング手段の中に配置さ
れている同心状に離間している作用電極および基準電極
を備えており、これらの電極は生物流体内の分析物の濃
度を測定するための電気化学的セルを形成している。特
定の実施形態において、上記装置はさらに上記同心状に
離間している各電極の間に配置されている絶縁材料を備
えている。また、上記装置は、例えば、電量分析式、電
流測定式または電位差計式の測定方式の電気化学的セル
内における分析物の電気化学的な測定を行なうための手
段も備えている。
【０００８】さらに特定的な実施形態において、本発明
の装置は電気化学的反応セルを構成している上記同軸状
に離間している作用電極および基準電極により作成され
ている穿孔（孔あけ）部材を特徴としており、これによ
り反応の領域または区域がこれらの電極間に定められて
いる。この電気化学的セルは上記穿孔部材に接触して当
該電気化学的セル内に輸送された生物流体サンプル内の
分析物の電気化学的な測定を行なうために用いられてい
る。多孔質材料が各電極の間に配置されて上記反応の領
域または区域が形成されており、この材料が各電極を、
通常において平行な構成に、互いに対して最適に位置決
めするように作用する。この多孔質材料はサンプリング
した流体に毛細管作用の力を加えてこの流体を当該多孔
質材料の中に引き込むための複数の気孔を有している。
の装置は電気化学的反応セルを構成している上記同軸状
に離間している作用電極および基準電極により作成され
ている穿孔（孔あけ）部材を特徴としており、これによ
り反応の領域または区域がこれらの電極間に定められて
いる。この電気化学的セルは上記穿孔部材に接触して当
該電気化学的セル内に輸送された生物流体サンプル内の
分析物の電気化学的な測定を行なうために用いられてい
る。多孔質材料が各電極の間に配置されて上記反応の領
域または区域が形成されており、この材料が各電極を、
通常において平行な構成に、互いに対して最適に位置決
めするように作用する。この多孔質材料はサンプリング
した流体に毛細管作用の力を加えてこの流体を当該多孔
質材料の中に引き込むための複数の気孔を有している。
【０００９】本発明の例示的な方法は開口状の先端部を
有する少なくとも１個の微小針および電気化学的セルを
その内部において使用することを含む。この電気化学的
セルはさらに酸化還元（redox）試薬システムおよび同
心状に層状の電極構造、すなわち、同軸状の作用電極お
よび基準電極を備えることができる。上記微小針は所定
の深さ、好ましくは神経終末部分および血管に接触しな
い一定の深さまで皮膚内に挿入される。次に、この微小
針の開口状の先端部において存在している生物流体のサ
ンプルが、毛細管作用の力により、上記電気化学的セル
内に保持される。その後、上記作用電極と基準電極との
間において電気化学的な測定が行なわれ、この測定によ
り上記サンプル内の成分濃度を示す電気的な信号が得ら
れる。その後、患者の血液内のその成分の濃度が得られ
た電気的な信号から導き出される。これにより、この濃
度を表す数値が表示装置上に表示可能になる。例えば、
上記装置内に存在している制御ユニット内にプログラム
されている当該装置の一部であるソフトウェア・アルゴ
リズムがこの制御ユニットにより上記セルに送られた信
号レベルを決定して目的の分析物の濃度レベルを導き出
すために使用できる。
有する少なくとも１個の微小針および電気化学的セルを
その内部において使用することを含む。この電気化学的
セルはさらに酸化還元（redox）試薬システムおよび同
心状に層状の電極構造、すなわち、同軸状の作用電極お
よび基準電極を備えることができる。上記微小針は所定
の深さ、好ましくは神経終末部分および血管に接触しな
い一定の深さまで皮膚内に挿入される。次に、この微小
針の開口状の先端部において存在している生物流体のサ
ンプルが、毛細管作用の力により、上記電気化学的セル
内に保持される。その後、上記作用電極と基準電極との
間において電気化学的な測定が行なわれ、この測定によ
り上記サンプル内の成分濃度を示す電気的な信号が得ら
れる。その後、患者の血液内のその成分の濃度が得られ
た電気的な信号から導き出される。これにより、この濃
度を表す数値が表示装置上に表示可能になる。例えば、
上記装置内に存在している制御ユニット内にプログラム
されている当該装置の一部であるソフトウェア・アルゴ
リズムがこの制御ユニットにより上記セルに送られた信
号レベルを決定して目的の分析物の濃度レベルを導き出
すために使用できる。
【００１０】一部の実施形態において、本発明はそれぞ
れ微小穿孔部材の形態の１個以上の装置、制御ユニッ
ト、表示ユニットおよびハウジングを特徴とするシステ
ムを備えている。さらに、本発明により、本発明の方法
の実施において使用するためのキットも提供される。
れ微小穿孔部材の形態の１個以上の装置、制御ユニッ
ト、表示ユニットおよびハウジングを特徴とするシステ
ムを備えている。さらに、本発明により、本発明の方法
の実施において使用するためのキットも提供される。
【００１１】本発明の装置、システム、方法およびキッ
トは種々の分析物における分析物濃度測定において有用
であり、特に間質液内のグルコース濃度の測定における
使用に適している。
トは種々の分析物における分析物濃度測定において有用
であり、特に間質液内のグルコース濃度の測定における
使用に適している。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明により、経皮的な装置およ
びシステム、ならびにこれらを使用するための方法が提
供される。本発明の装置の特徴は接触した流体が流れ込
み、当該接触した流体内に存在している分析物の電気化
学的な測定を行なうための反応領域または区域を有する
電気化学的セルを定めている同心状の作用電極および基
準電極を含む穿孔部材の存在である。本発明は血液、血
液フラクション、間質液等の生物流体のサンプリング、
および、例えば、グルコース、コレステロール、各電解
質、薬剤、不法薬物等の種々の異なる分析物の検出およ
び測定において有用である。さらに、本発明の説明にお
いて、一般的な外観を先ず述べる。その後、本発明の装
置、システムおよびこれらを使用するための方法を詳細
に説明し、さらに本発明のキットについて説明する。
びシステム、ならびにこれらを使用するための方法が提
供される。本発明の装置の特徴は接触した流体が流れ込
み、当該接触した流体内に存在している分析物の電気化
学的な測定を行なうための反応領域または区域を有する
電気化学的セルを定めている同心状の作用電極および基
準電極を含む穿孔部材の存在である。本発明は血液、血
液フラクション、間質液等の生物流体のサンプリング、
および、例えば、グルコース、コレステロール、各電解
質、薬剤、不法薬物等の種々の異なる分析物の検出およ
び測定において有用である。さらに、本発明の説明にお
いて、一般的な外観を先ず述べる。その後、本発明の装
置、システムおよびこれらを使用するための方法を詳細
に説明し、さらに本発明のキットについて説明する。
【００１３】本発明を説明する前に、本発明が本明細書
において記載されている特定の各実施形態に制限されな
いこと、従って、当然に、変更可能であることを理解す
るべきである。また、本発明の範囲が本明細書において
記載されている特許請求の範囲およびその実施態様のみ
により制限されるために、本明細書において採用した技
術的用語が上記特定の各実施形態を説明する目的のため
にだけ用いられていて、これらの実施形態を制限するこ
とを目的としていないことも理解するべきである。
において記載されている特定の各実施形態に制限されな
いこと、従って、当然に、変更可能であることを理解す
るべきである。また、本発明の範囲が本明細書において
記載されている特許請求の範囲およびその実施態様のみ
により制限されるために、本明細書において採用した技
術的用語が上記特定の各実施形態を説明する目的のため
にだけ用いられていて、これらの実施形態を制限するこ
とを目的としていないことも理解するべきである。
【００１４】一定の値の範囲が与えられる場合に、その
範囲およびそれ以外に述べられているあらゆる範囲の上
限値と下限値との間における各中間の値、または上記述
べられている範囲内の各中間の値は、その内容が特別に
明示しない限り、その下方の制限値の１／１０の単位ま
で、本発明に含まれる。これらの比較的に小さい範囲に
おける上限値および下限値はそれぞれの比較的に小さい
範囲内に独立して含まれることが可能であり、上記述べ
られている範囲において特定的に除外される制限値とし
て本発明の範囲に含まれることもある。また、述べられ
ている範囲が上記制限値の一方または両方を含む場合
に、これらの含まれている制限値のいずれかまたは両方
を含む範囲も本発明に含まれる。
範囲およびそれ以外に述べられているあらゆる範囲の上
限値と下限値との間における各中間の値、または上記述
べられている範囲内の各中間の値は、その内容が特別に
明示しない限り、その下方の制限値の１／１０の単位ま
で、本発明に含まれる。これらの比較的に小さい範囲に
おける上限値および下限値はそれぞれの比較的に小さい
範囲内に独立して含まれることが可能であり、上記述べ
られている範囲において特定的に除外される制限値とし
て本発明の範囲に含まれることもある。また、述べられ
ている範囲が上記制限値の一方または両方を含む場合
に、これらの含まれている制限値のいずれかまたは両方
を含む範囲も本発明に含まれる。
【００１５】特別に定めない限り、本明細書において使
用されている全ての技術的な用語および科学的な用語は
本発明が属する技術分野における通常の熟練者により一
般的に理解されている意味と同一の意味を有する。本明
細書において記載されている方法および材料に対して類
似または等価である任意の方法および材料も本発明の実
施または試験において使用可能であるが、好ましい方法
および材料を以下に説明する。また、本明細書に記載し
た全ての刊行物はこれらの刊行物が引用される各方法お
よび／または材料に関連する各方法および材料を開示お
よび説明するために本明細書に参考文献として含まれ
る。
用されている全ての技術的な用語および科学的な用語は
本発明が属する技術分野における通常の熟練者により一
般的に理解されている意味と同一の意味を有する。本明
細書において記載されている方法および材料に対して類
似または等価である任意の方法および材料も本発明の実
施または試験において使用可能であるが、好ましい方法
および材料を以下に説明する。また、本明細書に記載し
た全ての刊行物はこれらの刊行物が引用される各方法お
よび／または材料に関連する各方法および材料を開示お
よび説明するために本明細書に参考文献として含まれ
る。
【００１６】本明細書および特許請求の範囲において使
用されているように、単数の形態の「１個または一定の
（a），（an）」および「そのまたはこの（the）」はそ
の内容が特別に明示しない限り複数の表現も含む場合が
ある。従って、例えば、「試験片（a test strip）」は
複数のチャンバーを含む場合があり、「プロセッサ（th
e processor）」が１個以上のアレイおよび当該技術分
野における熟練者において知られているその等価物への
言及等を含む場合もある。
用されているように、単数の形態の「１個または一定の
（a），（an）」および「そのまたはこの（the）」はそ
の内容が特別に明示しない限り複数の表現も含む場合が
ある。従って、例えば、「試験片（a test strip）」は
複数のチャンバーを含む場合があり、「プロセッサ（th
e processor）」が１個以上のアレイおよび当該技術分
野における熟練者において知られているその等価物への
言及等を含む場合もある。
【００１７】本明細書に記載した各特許公告は本特許出
願の出願日よりも前におけるそれぞれの開示について引
用されているのみであり、（この引用を）、本発明が先
の発明の効力により当該公告よりも先行する権利がない
という承認として何ら解釈する必要はない。さらに、そ
れぞれに与えられている公告の期日は実際の公告日と異
なっている可能性があり、これらについてはそれぞれ別
個に確認する必要がある。
願の出願日よりも前におけるそれぞれの開示について引
用されているのみであり、（この引用を）、本発明が先
の発明の効力により当該公告よりも先行する権利がない
という承認として何ら解釈する必要はない。さらに、そ
れぞれに与えられている公告の期日は実際の公告日と異
なっている可能性があり、これらについてはそれぞれ別
個に確認する必要がある。
【００１８】一般的概観
本発明の装置は一般に、多くの実施形態において単一構
造に一体化されている、皮膚侵入手段、流体サンプリン
グ手段および成分測定手段を備えている。上記皮膚侵入
手段は痛みおよび出血が最少であり、好ましくは存在し
ない一定の深さまで皮膚に侵入するように用いられる、
例えば、微小針のような少なくとも１個の微小穿孔（孔
あけ）手段を有している。従って、多くの実施形態にお
いて、各微小針は神経が存在している領域よりも浅い領
域に侵入する。それゆえ、本発明の穿孔手段が延在可能
な目的の皮膚層は真皮、表皮および角質層（すなわち、
表皮の最外層）を含む。
造に一体化されている、皮膚侵入手段、流体サンプリン
グ手段および成分測定手段を備えている。上記皮膚侵入
手段は痛みおよび出血が最少であり、好ましくは存在し
ない一定の深さまで皮膚に侵入するように用いられる、
例えば、微小針のような少なくとも１個の微小穿孔（孔
あけ）手段を有している。従って、多くの実施形態にお
いて、各微小針は神経が存在している領域よりも浅い領
域に侵入する。それゆえ、本発明の穿孔手段が延在可能
な目的の皮膚層は真皮、表皮および角質層（すなわち、
表皮の最外層）を含む。
【００１９】上記装置はさらに流体サンプリング手段を
含み、この流体サンプリング手段は微小針の構造および
形状、さらにその内部の構造および形状により構成され
ている。特に、この微小針は一般的に細長い形状、およ
びその構造の中の１個以上の空間部分の中に延在してい
る開口状の先端部分を有しており、この空間部分は上記
開口状の先端部分において存在している流体に毛細管作
用の力が生じる程度に小さい。この毛細管作用の力は流
体（例えば、要望および微小針の長さに応じて、間質液
および／または血液等）に接触してこの流体を上記微小
針の中の空間部分の中に引き込むように作用し、その
後、このサンプリングされた流体が測定手段の中に流入
して当該手段により測定される。
含み、この流体サンプリング手段は微小針の構造および
形状、さらにその内部の構造および形状により構成され
ている。特に、この微小針は一般的に細長い形状、およ
びその構造の中の１個以上の空間部分の中に延在してい
る開口状の先端部分を有しており、この空間部分は上記
開口状の先端部分において存在している流体に毛細管作
用の力が生じる程度に小さい。この毛細管作用の力は流
体（例えば、要望および微小針の長さに応じて、間質液
および／または血液等）に接触してこの流体を上記微小
針の中の空間部分の中に引き込むように作用し、その
後、このサンプリングされた流体が測定手段の中に流入
して当該手段により測定される。
【００２０】上述したように、本発明の装置の特徴は成
分測定手段である。この本発明の成分測定手段は上記微
小針の構造体の中に形成されている電気化学的セルによ
り構成されていて、流体サンプル内の、例えば、分析物
等の成分の濃度を測定する。この電気化学的セルは作用
電極および基準電極を有する電極構成を含み、（各電極
はそれぞれ）サンプリングした流体に入力基準信号を供
給し、当該サンプリングした流体内の目的の成分または
分析物の濃度を示す出力信号を供給する。電流測定式
（すなわち、測定電流式）、電量分析式（すなわち、測
定電荷式）または電位差計式（すなわち、測定電圧式）
の各システムを含む種々の電気化学的なシステムが本発
明において採用できる。これらの種類の電気化学的測定
システムは当該技術分野における熟練者において周知で
ある。例えば、それぞれの開示が本明細書に参考文献と
して含まれる米国特許第４，２２４，１２５号、同第
４，５４５，３８２号、および同第５，２６６，１７９
号、ならびに、ＰＣＴ国際公開第ＷＯ ９７／１８４６
５号および同第ＷＯ ９９／４９３０７号を参照された
い。
分測定手段である。この本発明の成分測定手段は上記微
小針の構造体の中に形成されている電気化学的セルによ
り構成されていて、流体サンプル内の、例えば、分析物
等の成分の濃度を測定する。この電気化学的セルは作用
電極および基準電極を有する電極構成を含み、（各電極
はそれぞれ）サンプリングした流体に入力基準信号を供
給し、当該サンプリングした流体内の目的の成分または
分析物の濃度を示す出力信号を供給する。電流測定式
（すなわち、測定電流式）、電量分析式（すなわち、測
定電荷式）または電位差計式（すなわち、測定電圧式）
の各システムを含む種々の電気化学的なシステムが本発
明において採用できる。これらの種類の電気化学的測定
システムは当該技術分野における熟練者において周知で
ある。例えば、それぞれの開示が本明細書に参考文献と
して含まれる米国特許第４，２２４，１２５号、同第
４，５４５，３８２号、および同第５，２６６，１７９
号、ならびに、ＰＣＴ国際公開第ＷＯ ９７／１８４６
５号および同第ＷＯ ９９／４９３０７号を参照された
い。
【００２１】多くの実施形態において、本発明の、例え
ば、微小針等の生物流体サンプリングおよび分析物濃度
測定の装置はそれぞれ基準電極および作用電極を含む少
なくとも２個の電極を備えている。この基準電極は上記
電気化学的セルに入力信号を供給し、作用電極は当該セ
ルからの出力測定信号を供給する。特定の実施形態にお
いて、これらの電極は微小針の中に反応領域を定めてい
る多孔質の絶縁体により分離されており、このような多
孔質の絶縁体は各電極を相対的に最適に位置決めするよ
うに作用する。加えて、この多孔質の絶縁体はサンプリ
ングした流体を上記電気化学的セル内に移動または引き
込むために十分な毛細管の様式の保持作用を行なうこと
により上記サンプリング手段の一部分として作用する。
ば、微小針等の生物流体サンプリングおよび分析物濃度
測定の装置はそれぞれ基準電極および作用電極を含む少
なくとも２個の電極を備えている。この基準電極は上記
電気化学的セルに入力信号を供給し、作用電極は当該セ
ルからの出力測定信号を供給する。特定の実施形態にお
いて、これらの電極は微小針の中に反応領域を定めてい
る多孔質の絶縁体により分離されており、このような多
孔質の絶縁体は各電極を相対的に最適に位置決めするよ
うに作用する。加えて、この多孔質の絶縁体はサンプリ
ングした流体を上記電気化学的セル内に移動または引き
込むために十分な毛細管の様式の保持作用を行なうこと
により上記サンプリング手段の一部分として作用する。
【００２２】特定の実施形態において、本発明の微小針
は、一般的に上記電極の一方または両方における反応性
の表面部分に、酸化還元（redox）試薬システムを備え
ている。あるいは、この酸化還元試薬システムは多孔質
の絶縁体内に収容できる。いずれの場合においても、こ
の酸化還元試薬システムは一般的に１種類以上の酵素お
よび媒介成分を含む。
は、一般的に上記電極の一方または両方における反応性
の表面部分に、酸化還元（redox）試薬システムを備え
ている。あるいは、この酸化還元試薬システムは多孔質
の絶縁体内に収容できる。いずれの場合においても、こ
の酸化還元試薬システムは一般的に１種類以上の酵素お
よび媒介成分を含む。
【００２３】本発明において、上記電気化学的セルは制
御手段に電気的に連絡しており、この制御手段は電気化
学的セルに送られる上記入力基準信号を設定し、当該電
気化学的セルからの出力信号を受信した後にこの出力信
号からサンプル内の成分濃度レベルを導き出す。言い換
えれば、上記作用電極および基準電極がこれら作用電極
および基準電極を用いて電気化学的測定を行なうための
手段、例えば、これら２個の電極間に一定の電流を供給
して、経時的にこの電流の変化を測定し、この観測され
た電流の変化を電気化学的セル内に存在している分析物
の濃度に関係付けるための手段に電気的に連絡してい
る。このような、例えば、血液等の患者または使用者の
生物流体内の成分または分析物の検出結果および／また
は濃度は流体サンプル内の濃度レベルから導き出され、
その後、この数値を一定の表示装置においてその患者ま
たは使用者に対して表示できる。
御手段に電気的に連絡しており、この制御手段は電気化
学的セルに送られる上記入力基準信号を設定し、当該電
気化学的セルからの出力信号を受信した後にこの出力信
号からサンプル内の成分濃度レベルを導き出す。言い換
えれば、上記作用電極および基準電極がこれら作用電極
および基準電極を用いて電気化学的測定を行なうための
手段、例えば、これら２個の電極間に一定の電流を供給
して、経時的にこの電流の変化を測定し、この観測され
た電流の変化を電気化学的セル内に存在している分析物
の濃度に関係付けるための手段に電気的に連絡してい
る。このような、例えば、血液等の患者または使用者の
生物流体内の成分または分析物の検出結果および／また
は濃度は流体サンプル内の濃度レベルから導き出され、
その後、この数値を一定の表示装置においてその患者ま
たは使用者に対して表示できる。
【００２４】多くの実施形態において、上記制御手段お
よび表示手段は低断面型のハウジング内に一体に収容さ
れている。このハウジングは当面の特定のサンプリング
および測定の用途に適している配置よび構成で１個以上
の微小針を固定または保持する手段も備えている形態を
採ることができる。
よび表示手段は低断面型のハウジング内に一体に収容さ
れている。このハウジングは当面の特定のサンプリング
および測定の用途に適している配置よび構成で１個以上
の微小針を固定または保持する手段も備えている形態を
採ることができる。
【００２５】以上の説明から明らかなように、本発明の
装置の形状および構成は単一の微小針構造内における３
種類の機能、すなわち、皮膚内への侵入、生物流体のサ
ンプルの収集、および当該サンプル内の成分または分析
物の測定の各機能を提供する。多くの実施形態におい
て、上記収集および測定の各工程は完全に原位置におい
て行なわれ、皮膚からサンプルを取り出す処理、サンプ
ルを反応試験片等の上に置く処理、および当該サンプル
を試験するための別の部材片または手段を使用する処理
等の従来的な技術的作業を排除している。従って、この
ような原位置での検出は測定が可能になる前に先ず生物
流体を抽出することに依存している以前の診断方法に比
べてサンプルの測定読取値を得ることに伴う冗長な時間
を最短にする。
装置の形状および構成は単一の微小針構造内における３
種類の機能、すなわち、皮膚内への侵入、生物流体のサ
ンプルの収集、および当該サンプル内の成分または分析
物の測定の各機能を提供する。多くの実施形態におい
て、上記収集および測定の各工程は完全に原位置におい
て行なわれ、皮膚からサンプルを取り出す処理、サンプ
ルを反応試験片等の上に置く処理、および当該サンプル
を試験するための別の部材片または手段を使用する処理
等の従来的な技術的作業を排除している。従って、この
ような原位置での検出は測定が可能になる前に先ず生物
流体を抽出することに依存している以前の診断方法に比
べてサンプルの測定読取値を得ることに伴う冗長な時間
を最短にする。
【００２６】皮膚侵入手段
上記においてまとめたように、本発明の特徴は、例え
ば、微小針等のような少なくとも１個の微小穿孔部材を
有する皮膚侵入手段である。さらに、本発明の態様はサ
ンプリング処理中に患者において生じる痛みおよび出血
を無くすまたは少なくとも大幅に減少することである。
従って、各微小針の侵入する長さおよび直径はこの目的
を達成ための特定の範囲内である必要がある。もちろ
ん、これらの値はサンプリングが望まれる生物流体（例
えば、間質液、血液、またはこれらの両方）の種類、接
触する皮膚層、および試験される特定の患者または装置
使用者の皮膚層の厚さにより変化する。
ば、微小針等のような少なくとも１個の微小穿孔部材を
有する皮膚侵入手段である。さらに、本発明の態様はサ
ンプリング処理中に患者において生じる痛みおよび出血
を無くすまたは少なくとも大幅に減少することである。
従って、各微小針の侵入する長さおよび直径はこの目的
を達成ための特定の範囲内である必要がある。もちろ
ん、これらの値はサンプリングが望まれる生物流体（例
えば、間質液、血液、またはこれらの両方）の種類、接
触する皮膚層、および試験される特定の患者または装置
使用者の皮膚層の厚さにより変化する。
【００２７】背景として、上記皮膚は３種類の異なる
層、すなわち、表皮と呼ばれる上部層、真皮と呼ばれる
中間層、および皮下層と呼ばれる下部層を含む。表皮は
約６０μｍ乃至１２０μｍ（ミクロン）の厚さであり、
４種類の異なる層、すなわち、１０μｍ乃至２０μｍの
角質層と呼ばれる外側層、次に顆粒層、さらにマルピー
ギ層および胚芽層を含む。この角質層は脂質の細胞外基
質により囲まれている架橋したケラチンおよびケラトヒ
アリンの束により充たされている細胞を含む。また、内
側の３種類の層は生活可能な表皮部分として総称的に呼
ばれ、約５０μｍ乃至１００μｍの範囲内の合計の厚さ
を有している。この生活可能な表皮部分は真皮との間の
代謝産物の拡散を司っている。これらの表皮部分は血液
細胞または神経終末部分を全く含まない。一方、真皮は
表皮よりもはるかに厚く、約２，０００μｍ乃至３，０
００μｍの範囲内の厚さを有している。この真皮層は一
般にコラーゲン線維を含む結合組織の濃密な床、および
これらの線維の間に分散している間質液により構成され
ている。この真皮層の下に皮下組織があり、この皮下組
織はその皮膚内における毛細血管および多数の神経終末
部分を含む。
層、すなわち、表皮と呼ばれる上部層、真皮と呼ばれる
中間層、および皮下層と呼ばれる下部層を含む。表皮は
約６０μｍ乃至１２０μｍ（ミクロン）の厚さであり、
４種類の異なる層、すなわち、１０μｍ乃至２０μｍの
角質層と呼ばれる外側層、次に顆粒層、さらにマルピー
ギ層および胚芽層を含む。この角質層は脂質の細胞外基
質により囲まれている架橋したケラチンおよびケラトヒ
アリンの束により充たされている細胞を含む。また、内
側の３種類の層は生活可能な表皮部分として総称的に呼
ばれ、約５０μｍ乃至１００μｍの範囲内の合計の厚さ
を有している。この生活可能な表皮部分は真皮との間の
代謝産物の拡散を司っている。これらの表皮部分は血液
細胞または神経終末部分を全く含まない。一方、真皮は
表皮よりもはるかに厚く、約２，０００μｍ乃至３，０
００μｍの範囲内の厚さを有している。この真皮層は一
般にコラーゲン線維を含む結合組織の濃密な床、および
これらの線維の間に分散している間質液により構成され
ている。この真皮層の下に皮下組織があり、この皮下組
織はその皮膚内における毛細血管および多数の神経終末
部分を含む。
【００２８】それゆえ、多くの実施形態において、本発
明の各微小針は皮膚内に完全に侵入した時に角質層、表
皮または真皮よりも深く延在しない長さを有していて、
患者により感じられる痛みを最少にできると共に、当面
の特定のサンプリング用途における必要に応じてさらに
長くすることが可能である。この微小針の長さ対直径の
アスペクト比は本発明の微小針における最適な長さの決
定において重要である。従って、皮膚に効果的に且つ非
外傷的に侵入するために、上記微小針の長さは通常にお
いて当該微小針の直径よりも少なくとも約５倍ほどであ
るが、これよりも長くすることまたは短くすることも可
能である。以下に詳述するように、最小の微小針の直径
は上記各電極間において必要な間隔および上記電気化学
的セルにおけるその他の構成要素の直径により決まる。
従って、本発明の各微小針は概ね約５００μｍ乃至４，
０００μｍ、一般的に約６００μｍ乃至３，０００μ
ｍ、さらに一般的に約１，０００μｍ乃至２，０００μ
ｍの範囲内の長さを有するが、これらの長さは上述した
種々のファクターおよび試験される特定の患者の皮膚層
の厚さにより患者ごとに変化する。なお、当該技術分野
の熟練者において、上記本発明の各微小針が目的の皮膚
層の深さよりも長い長さを有し得ること、および当該微
小針がその微小針構造の長さよりも短い深さ（侵入長
（penetration length）と呼ばれる）で皮膚内に侵入で
きることが明らかであると考える。従って、患者に対す
る痛みを最少にするために、多くの実施形態における上
記微小針は約５０μｍ乃至４，０００μｍ、さらに一般
的に約１００μｍ乃至３，０００μｍの範囲内の侵入長
を有している。例えば、表皮層のみの中に侵入すること
を必要とするサンプリング用途において、上記微小針の
侵入長は一般的に約５０μｍ乃至１２０μｍである。ま
た、真皮よりも深くない侵入を必要とするサンプリング
用途の場合には、この微小針の侵入長は一般的に約２，
０００μｍ乃至３，０００μｍである。
明の各微小針は皮膚内に完全に侵入した時に角質層、表
皮または真皮よりも深く延在しない長さを有していて、
患者により感じられる痛みを最少にできると共に、当面
の特定のサンプリング用途における必要に応じてさらに
長くすることが可能である。この微小針の長さ対直径の
アスペクト比は本発明の微小針における最適な長さの決
定において重要である。従って、皮膚に効果的に且つ非
外傷的に侵入するために、上記微小針の長さは通常にお
いて当該微小針の直径よりも少なくとも約５倍ほどであ
るが、これよりも長くすることまたは短くすることも可
能である。以下に詳述するように、最小の微小針の直径
は上記各電極間において必要な間隔および上記電気化学
的セルにおけるその他の構成要素の直径により決まる。
従って、本発明の各微小針は概ね約５００μｍ乃至４，
０００μｍ、一般的に約６００μｍ乃至３，０００μ
ｍ、さらに一般的に約１，０００μｍ乃至２，０００μ
ｍの範囲内の長さを有するが、これらの長さは上述した
種々のファクターおよび試験される特定の患者の皮膚層
の厚さにより患者ごとに変化する。なお、当該技術分野
の熟練者において、上記本発明の各微小針が目的の皮膚
層の深さよりも長い長さを有し得ること、および当該微
小針がその微小針構造の長さよりも短い深さ（侵入長
（penetration length）と呼ばれる）で皮膚内に侵入で
きることが明らかであると考える。従って、患者に対す
る痛みを最少にするために、多くの実施形態における上
記微小針は約５０μｍ乃至４，０００μｍ、さらに一般
的に約１００μｍ乃至３，０００μｍの範囲内の侵入長
を有している。例えば、表皮層のみの中に侵入すること
を必要とするサンプリング用途において、上記微小針の
侵入長は一般的に約５０μｍ乃至１２０μｍである。ま
た、真皮よりも深くない侵入を必要とするサンプリング
用途の場合には、この微小針の侵入長は一般的に約２，
０００μｍ乃至３，０００μｍである。
【００２９】次に、本発明の例示的な微小針の一般的な
形態を図１乃至図４に基づいて説明する。微小針１００
はその長手軸に沿って実質的に直線状であって実質的に
円形の断面を有している形態である。しかしながら、楕
円形および長円形等の別の環状形状、または正方形およ
び長方形等の多角形状を含むがこれらに限らない任意の
適当な断面形状が採用できる。このような微小針の最も
太い部分における外径は一般的に約３５０μｍを超え
ず、通常において約２００μｍ乃至３００μｍである。
さらに、特定の実施形態において、この外径は一般的に
約２５０μｍである。
形態を図１乃至図４に基づいて説明する。微小針１００
はその長手軸に沿って実質的に直線状であって実質的に
円形の断面を有している形態である。しかしながら、楕
円形および長円形等の別の環状形状、または正方形およ
び長方形等の多角形状を含むがこれらに限らない任意の
適当な断面形状が採用できる。このような微小針の最も
太い部分における外径は一般的に約３５０μｍを超え
ず、通常において約２００μｍ乃至３００μｍである。
さらに、特定の実施形態において、この外径は一般的に
約２５０μｍである。
【００３０】微小針１００は図４において示されている
ような皮膚に対して比較的に容易に侵入するためのベベ
ル状または切り取られた形状を有する鋭い先端部分１０
２の形態の先端部１０４を有している。しかしながら、
この先端部分１０２はテーパー状ではなく、微小針の長
手軸に対して垂直な平面内に存在しているエッジ部分
（図示せず）を形成するような別の適当な形態を有する
こともできる。
ような皮膚に対して比較的に容易に侵入するためのベベ
ル状または切り取られた形状を有する鋭い先端部分１０
２の形態の先端部１０４を有している。しかしながら、
この先端部分１０２はテーパー状ではなく、微小針の長
手軸に対して垂直な平面内に存在しているエッジ部分
（図示せず）を形成するような別の適当な形態を有する
こともできる。
【００３１】アレイの形態の任意の適当な数の微小針が
本発明において採用できる。これらの採用する微小針の
数は検出する物質、各微小針を挿入する身体表面の場
所、サンプリング部位、流体の容量等を含む種々のファ
クターにより決まる。また、上記微小針のアレイは種々
の形状、長さ、幅および先端部分の形態を有する各微小
針を含むことができる。
本発明において採用できる。これらの採用する微小針の
数は検出する物質、各微小針を挿入する身体表面の場
所、サンプリング部位、流体の容量等を含む種々のファ
クターにより決まる。また、上記微小針のアレイは種々
の形状、長さ、幅および先端部分の形態を有する各微小
針を含むことができる。
【００３２】電気化学的セル
上述したように、本発明の特徴は、上記穿孔手段におけ
る、同心状の作用電極および基準電極により定められる
電気化学的セルの存在である。微小針１００はサンプリ
ングした生物流体内に置いて測定される分析物濃度を示
す１個以上の電気的信号を供給する電気化学的セルを含
む。この電気化学的セルは互いに同心状に配列されてい
る種々の構成要素または層を有している。多くの実施形
態において、この同心状の配列構成は外周状または同軸
状と考えることもできる。
る、同心状の作用電極および基準電極により定められる
電気化学的セルの存在である。微小針１００はサンプリ
ングした生物流体内に置いて測定される分析物濃度を示
す１個以上の電気的信号を供給する電気化学的セルを含
む。この電気化学的セルは互いに同心状に配列されてい
る種々の構成要素または層を有している。多くの実施形
態において、この同心状の配列構成は外周状または同軸
状と考えることもできる。
【００３３】図１において縦方向に沿って示されてお
り、図２において断面で示されているように、微小針１
００は中実のワイヤー・コア１０６および外側めっき部
分１１４を有している。この中実のワイヤー・コア１０
６はこの微小針構造に剛性を賦与しており、隣接してい
る電極の一部分になり得る。外側めっき部分１１４はス
テンレス・スチール等により作成できる。これらのワイ
ヤー・コア１０６と外側めっき部分１１４との間に本発
明の電気化学的セルが存在しており、このセルはその内
側から外側に向けて第１のまたは内側の電極１０８、多
孔質の絶縁体１１０および第２の外側の電極１１２を有
している。
り、図２において断面で示されているように、微小針１
００は中実のワイヤー・コア１０６および外側めっき部
分１１４を有している。この中実のワイヤー・コア１０
６はこの微小針構造に剛性を賦与しており、隣接してい
る電極の一部分になり得る。外側めっき部分１１４はス
テンレス・スチール等により作成できる。これらのワイ
ヤー・コア１０６と外側めっき部分１１４との間に本発
明の電気化学的セルが存在しており、このセルはその内
側から外側に向けて第１のまたは内側の電極１０８、多
孔質の絶縁体１１０および第２の外側の電極１１２を有
している。
【００３４】図１の矢印ｃ−ｃに沿う図３の先端部より
も基端側（の切断面）において示されているように、第
２または外側の電極１１２および外側めっき部分１１４
は微小針１００におけるエッジ部分１１６および先端部
分１０２を形成しながら延出している。上記３個の最も
内側の層、すなわち、絶縁体１１０、第１の電極１０８
および中実のワイヤー・コア１０６は一定の位置または
領域１１８（先端部１０４よりも基端側）まで均等に延
在しており、これら３個の層は互いに実質的に同一面状
である先端側の各エッジ部分を有している。これらの同
一面状のエッジ部分は上記第２の電極および外側めっき
部分１１４により定められている内孔壁部を有する内孔
部分１２０の閉鎖状の基端部１２２を定めており、この
内孔部分１２０は図１において分かるように先端側エッ
ジ部分１１６における先端側開口部まで延在している。
この内孔部１２０は先端部分１０２における内孔開口部
１２８内に存在している生物流体を保持する毛細管作用
の力を生じるように作用する。この内孔部１２０は約２
５０ｎＬ（ナノリットル）を超えない、一般に約２０ｎ
Ｌ乃至１４０ｎＬの範囲内である一定の容量を有してい
る。さらに、特定の実施形態において、この容量は一般
的に約６５ｎＬである。その後、上記多孔質の絶縁体１
１０が内孔部１２０の中に収容されている一定量の生物
流体をその内部に保持するために第２の毛細管作用の力
を示す。
も基端側（の切断面）において示されているように、第
２または外側の電極１１２および外側めっき部分１１４
は微小針１００におけるエッジ部分１１６および先端部
分１０２を形成しながら延出している。上記３個の最も
内側の層、すなわち、絶縁体１１０、第１の電極１０８
および中実のワイヤー・コア１０６は一定の位置または
領域１１８（先端部１０４よりも基端側）まで均等に延
在しており、これら３個の層は互いに実質的に同一面状
である先端側の各エッジ部分を有している。これらの同
一面状のエッジ部分は上記第２の電極および外側めっき
部分１１４により定められている内孔壁部を有する内孔
部分１２０の閉鎖状の基端部１２２を定めており、この
内孔部分１２０は図１において分かるように先端側エッ
ジ部分１１６における先端側開口部まで延在している。
この内孔部１２０は先端部分１０２における内孔開口部
１２８内に存在している生物流体を保持する毛細管作用
の力を生じるように作用する。この内孔部１２０は約２
５０ｎＬ（ナノリットル）を超えない、一般に約２０ｎ
Ｌ乃至１４０ｎＬの範囲内である一定の容量を有してい
る。さらに、特定の実施形態において、この容量は一般
的に約６５ｎＬである。その後、上記多孔質の絶縁体１
１０が内孔部１２０の中に収容されている一定量の生物
流体をその内部に保持するために第２の毛細管作用の力
を示す。
【００３５】中実のワイヤー・コア１０６は一般的に約
１２０μｍを超えない、さらに一般的に概ね約８０μｍ
乃至１００μｍの範囲内の直径を有している。さらに、
特定の実施形態において、この直径は一般的に約９０μ
ｍである。また、第１の電極１０８は一般的に約３００
Åを超えない、さらに一般的に概ね約７０Å乃至２００
Åの範囲内である厚さを有する円筒形の形態（別の形態
も可能である）を有している。さらに、特定の実施形態
において、この厚さは約１００Åである。多孔質の絶縁
体１１０もまた一般的に約２００μｍを超えない、さら
に一般的に概ね約５０μｍ乃至８０μｍの範囲内である
厚さを有する円筒形の形態（別の形態も可能である）を
有している。また、第２の電極も一般的に約３００Åを
超えない、さらに一般的に概ね約７０Å乃至２００Åの
範囲内である厚さを有する円筒形の形態（別の形態も可
能である）を有している。さらに、第２の電極１１２が
上部に電気めっきされている薄い外側チューブ１１４は
一般的に約２５μｍを超えない、さらに一般的に概ね約
１２μｍ乃至２０μｍの範囲内である厚さを有してい
る。
１２０μｍを超えない、さらに一般的に概ね約８０μｍ
乃至１００μｍの範囲内の直径を有している。さらに、
特定の実施形態において、この直径は一般的に約９０μ
ｍである。また、第１の電極１０８は一般的に約３００
Åを超えない、さらに一般的に概ね約７０Å乃至２００
Åの範囲内である厚さを有する円筒形の形態（別の形態
も可能である）を有している。さらに、特定の実施形態
において、この厚さは約１００Åである。多孔質の絶縁
体１１０もまた一般的に約２００μｍを超えない、さら
に一般的に概ね約５０μｍ乃至８０μｍの範囲内である
厚さを有する円筒形の形態（別の形態も可能である）を
有している。また、第２の電極も一般的に約３００Åを
超えない、さらに一般的に概ね約７０Å乃至２００Åの
範囲内である厚さを有する円筒形の形態（別の形態も可
能である）を有している。さらに、第２の電極１１２が
上部に電気めっきされている薄い外側チューブ１１４は
一般的に約２５μｍを超えない、さらに一般的に概ね約
１２μｍ乃至２０μｍの範囲内である厚さを有してい
る。
【００３６】電極１１２、すなわち、外側電極は基準電
極、すなわち、上記電気化学的セルに入力信号を供給す
る電極として使用され、別の電極１０８、すなわち、内
側電極は作用電極、すなわち、サンプリングした流体内
の分析物濃度を示す出力信号を供給する電極として使用
される。一般的に、上記外側電極の長さは微小針の長さ
と同一であるので、一般的に約４，０００μを超えな
い。さらに一般的には、この外側電極の長さは約１，０
００μｍ乃至３，０００μｍであり、通常において約
２，０００μｍである。また、内側電極は外側電極と同
一の長さを有し得るが、当該外側電極よりも短い場合が
多い。この内側電極の長さは外側電極よりも概ね約２０
％短く、概ね約３，２００μｍ以下であり、一般的に約
８００μｍ乃至２，４００μｍ、さらに一般的に約１，
６００μｍである。
極、すなわち、上記電気化学的セルに入力信号を供給す
る電極として使用され、別の電極１０８、すなわち、内
側電極は作用電極、すなわち、サンプリングした流体内
の分析物濃度を示す出力信号を供給する電極として使用
される。一般的に、上記外側電極の長さは微小針の長さ
と同一であるので、一般的に約４，０００μを超えな
い。さらに一般的には、この外側電極の長さは約１，０
００μｍ乃至３，０００μｍであり、通常において約
２，０００μｍである。また、内側電極は外側電極と同
一の長さを有し得るが、当該外側電極よりも短い場合が
多い。この内側電極の長さは外側電極よりも概ね約２０
％短く、概ね約３，２００μｍ以下であり、一般的に約
８００μｍ乃至２，４００μｍ、さらに一般的に約１，
６００μｍである。
【００３７】少なくとも上記微小針内の上記反応領域
（すなわち、上記多孔質の絶縁体）に面している各電極
の表面部分はパラジウム、金、プラチナ、銀、イリジウ
ム、炭素、ドーピングしたイリジウム−酸化錫、ステン
レス・スチール等、またはこれらの材料の組み合わせ物
のような高度に導電性の金属により作成されている。最
も一般的には、上記金属は金、プラチナまたはパラジウ
ムである。上記電極の全体を金属により作成することが
できるが、各電極はその電極における金属要素の薄い層
（例えば、電気めっきした金属層）である表面の上に、
不活性な支持用または裏当て用の支持体により構成する
こともできる。
（すなわち、上記多孔質の絶縁体）に面している各電極
の表面部分はパラジウム、金、プラチナ、銀、イリジウ
ム、炭素、ドーピングしたイリジウム−酸化錫、ステン
レス・スチール等、またはこれらの材料の組み合わせ物
のような高度に導電性の金属により作成されている。最
も一般的には、上記金属は金、プラチナまたはパラジウ
ムである。上記電極の全体を金属により作成することが
できるが、各電極はその電極における金属要素の薄い層
（例えば、電気めっきした金属層）である表面の上に、
不活性な支持用または裏当て用の支持体により構成する
こともできる。
【００３８】多孔質の絶縁体
上述したように、上記の作用電極および基準電極は上記
反応領域の各境界を定めており、この反応領域は、図１
の実施形態において、例えば、円筒形のドーナッツ型の
形態である。この反応領域は内側の表面領域および外側
の表面領域を有していて、一般的に１５０μｍを超えな
い概ね約５０μｍ乃至８０μｍの範囲内である厚さを有
している親水性で多孔質の絶縁体により充たされてい
る。この反応領域の容量は一般的に約１５０ｎＬを越え
ず、概ね約１５ｎＬ乃至１１０ｎＬである。さらに、特
定の実施形態において、この容量は一般的に約５０ｎＬ
である。
反応領域の各境界を定めており、この反応領域は、図１
の実施形態において、例えば、円筒形のドーナッツ型の
形態である。この反応領域は内側の表面領域および外側
の表面領域を有していて、一般的に１５０μｍを超えな
い概ね約５０μｍ乃至８０μｍの範囲内である厚さを有
している親水性で多孔質の絶縁体により充たされてい
る。この反応領域の容量は一般的に約１５０ｎＬを越え
ず、概ね約１５ｎＬ乃至１１０ｎＬである。さらに、特
定の実施形態において、この容量は一般的に約５０ｎＬ
である。
【００３９】上記多孔質の絶縁体は上記微小針構造の少
なくとも一部分の全体において気孔または空隙を有して
いる。これらの気孔は上記内孔部１２０から流体をその
内部に保持するための毛細管作用の力を示す程度に十分
な大きさである。また、各気孔はこの多孔質材料の中を
流体が通過または伝達できる程度に十分に内部接続して
いる。この平均の気孔寸法は約１０００ｎｍ乃至５００
０ｎｍ（ナノメートル）、さらに一般的に約１０００ｎ
ｍ乃至２０００ｎｍである。この多孔質の絶縁体はセラ
ミックまたはポリマー等のプラスチック材料により作成
できる。適当な種類のポリマー材料はポリイミド、ポリ
スルホン、およびセルロース系材料を含むがこれらに限
らない。当業界において周知であるように、これらのポ
リマーはその内部に含まれている浸出可能または気化可
能な物質を除去することにより多孔質にすることができ
る。
なくとも一部分の全体において気孔または空隙を有して
いる。これらの気孔は上記内孔部１２０から流体をその
内部に保持するための毛細管作用の力を示す程度に十分
な大きさである。また、各気孔はこの多孔質材料の中を
流体が通過または伝達できる程度に十分に内部接続して
いる。この平均の気孔寸法は約１０００ｎｍ乃至５００
０ｎｍ（ナノメートル）、さらに一般的に約１０００ｎ
ｍ乃至２０００ｎｍである。この多孔質の絶縁体はセラ
ミックまたはポリマー等のプラスチック材料により作成
できる。適当な種類のポリマー材料はポリイミド、ポリ
スルホン、およびセルロース系材料を含むがこれらに限
らない。当業界において周知であるように、これらのポ
リマーはその内部に含まれている浸出可能または気化可
能な物質を除去することにより多孔質にすることができ
る。
【００４０】試薬
サンプリングした生物流体中の別の成分から分析するた
めに選択した目的の分析物または成分を抽出して感知す
るために酸化還元（redox）試薬を一般的に使用する。
この酸化還元試薬は上記電極の一方または両方の反応性
の表面部分、すなわち、上記多孔質の絶縁体に面してい
る表面部分において存在させることができるが、多くの
実施形態において、この酸化還元試薬は作用電極の反応
性の表面部分において存在している。従って、この試薬
はデイップ・コーティング（浸漬塗布）により各表面上
にコーティングまたは付着される場合が多く、これらの
方法は当業界において周知である。あるいは、この試薬
は当業界において知られているような含浸塗布により上
記多孔質の絶縁体内に含有させることも可能である。こ
のように使用される試薬システムは検出において目的と
される分析物に基づいて選択される。すなわち、この試
薬システムと対応する成分または分析物との間の相互作
用により、上記セル内の目的の分析物または成分の濃度
が決定できる。
めに選択した目的の分析物または成分を抽出して感知す
るために酸化還元（redox）試薬を一般的に使用する。
この酸化還元試薬は上記電極の一方または両方の反応性
の表面部分、すなわち、上記多孔質の絶縁体に面してい
る表面部分において存在させることができるが、多くの
実施形態において、この酸化還元試薬は作用電極の反応
性の表面部分において存在している。従って、この試薬
はデイップ・コーティング（浸漬塗布）により各表面上
にコーティングまたは付着される場合が多く、これらの
方法は当業界において周知である。あるいは、この試薬
は当業界において知られているような含浸塗布により上
記多孔質の絶縁体内に含有させることも可能である。こ
のように使用される試薬システムは検出において目的と
される分析物に基づいて選択される。すなわち、この試
薬システムと対応する成分または分析物との間の相互作
用により、上記セル内の目的の分析物または成分の濃度
が決定できる。
【００４１】上記反応領域内に存在している試薬システ
ムは一般的に少なくとも１種類以上の酵素および媒介成
分を含有している。多くの実施形態において、上記試薬
システムにおける酵素成分は一定の酵素または関係して
いる分析物を酸化するために協調して作用する複数の酵
素である。言い換えれば、上記試薬システムにおける酵
素成分は単一の分析物酸化酵素または関係している分析
物を酸化するために協調して作用する２種類以上の酵素
の集合体により構成されている。関連の酵素はオキシダ
ーゼ、デヒドロゲナーゼ、リパーゼ、キナーゼ、ジアホ
ラーゼ、キノプロテイン（quinoproteins）等を含む。
上記反応領域内に存在する特異的な酵素は電気化学的試
験片が検出するために設計されている特定の分析物によ
り決まり、この場合の代表的な酵素はグルコース・オキ
シダーゼ、グルコース・デヒドロゲナーゼ、コレステロ
ール・エステラーゼ、コレステロール・オキシダーゼ、
リポタンパク質リパーゼ、グリセロール・キナーゼ、グ
リセロール−３−ホスフェート・オキシダーゼ、ラクテ
ート・オキシダーゼ、ラクテート・デヒドロゲナーゼ、
ピルベート・オキシダーゼ、アルコール・オキシダー
ゼ、ビリルビン・オキシダーゼ、ウリカーゼ等を含む。
関係している分析物がグルコースである多くの好ましい
実施形態において、上記試薬システムの酵素成分はグル
コース酸化酵素（例えば、グルコース・オキシダーゼま
たはグルコース・デヒドロゲナーゼ）である。
ムは一般的に少なくとも１種類以上の酵素および媒介成
分を含有している。多くの実施形態において、上記試薬
システムにおける酵素成分は一定の酵素または関係して
いる分析物を酸化するために協調して作用する複数の酵
素である。言い換えれば、上記試薬システムにおける酵
素成分は単一の分析物酸化酵素または関係している分析
物を酸化するために協調して作用する２種類以上の酵素
の集合体により構成されている。関連の酵素はオキシダ
ーゼ、デヒドロゲナーゼ、リパーゼ、キナーゼ、ジアホ
ラーゼ、キノプロテイン（quinoproteins）等を含む。
上記反応領域内に存在する特異的な酵素は電気化学的試
験片が検出するために設計されている特定の分析物によ
り決まり、この場合の代表的な酵素はグルコース・オキ
シダーゼ、グルコース・デヒドロゲナーゼ、コレステロ
ール・エステラーゼ、コレステロール・オキシダーゼ、
リポタンパク質リパーゼ、グリセロール・キナーゼ、グ
リセロール−３−ホスフェート・オキシダーゼ、ラクテ
ート・オキシダーゼ、ラクテート・デヒドロゲナーゼ、
ピルベート・オキシダーゼ、アルコール・オキシダー
ゼ、ビリルビン・オキシダーゼ、ウリカーゼ等を含む。
関係している分析物がグルコースである多くの好ましい
実施形態において、上記試薬システムの酵素成分はグル
コース酸化酵素（例えば、グルコース・オキシダーゼま
たはグルコース・デヒドロゲナーゼ）である。
【００４２】上述したように、上記試薬システムはさら
に第２の成分、すなわち、媒介成分を含むことができ、
この媒介成分は１種類以上の媒介物質により構成されて
いる。種々の異なる媒介物質が当業界において知られて
おり、フェリシアニド、フェナジン・エトサルフェー
ト、フェナジン・メトサルフェート、フェニレンジアミ
ン、１−メトキシ−フェナジン・メトサルフェート、
２，６−ジメチル−１，４−ベンゾキノン、２，５−ジ
クロロ−１，４−ベンゾキノン、フェロセン誘導体、オ
スミウム・ビピリジル錯体、ルテニウム錯体等を含む。
グルコースが関係している分析物であり、グルコース・
オキシダーゼまたはグルコース・デヒドロゲナーゼがそ
の酵素成分である実施形態において、特定の関連の媒介
成分はフェリシアニドである。さらに、上記反応領域内
に存在できる別の試薬は緩衝剤（例えば、シトラコネー
ト、シトレート、ホスフェート等）、「Good」緩衝液等
を含む。
に第２の成分、すなわち、媒介成分を含むことができ、
この媒介成分は１種類以上の媒介物質により構成されて
いる。種々の異なる媒介物質が当業界において知られて
おり、フェリシアニド、フェナジン・エトサルフェー
ト、フェナジン・メトサルフェート、フェニレンジアミ
ン、１−メトキシ−フェナジン・メトサルフェート、
２，６−ジメチル−１，４−ベンゾキノン、２，５−ジ
クロロ−１，４−ベンゾキノン、フェロセン誘導体、オ
スミウム・ビピリジル錯体、ルテニウム錯体等を含む。
グルコースが関係している分析物であり、グルコース・
オキシダーゼまたはグルコース・デヒドロゲナーゼがそ
の酵素成分である実施形態において、特定の関連の媒介
成分はフェリシアニドである。さらに、上記反応領域内
に存在できる別の試薬は緩衝剤（例えば、シトラコネー
ト、シトレート、ホスフェート等）、「Good」緩衝液等
を含む。
【００４３】上記試薬は一般に乾燥した形態で存在して
いる。種々の成分の各量は変更可能であり、この内の酵
素成分の量は一般的に約０．１重量％乃至１０重量％の
範囲内である。
いる。種々の成分の各量は変更可能であり、この内の酵
素成分の量は一般的に約０．１重量％乃至１０重量％の
範囲内である。
【００４４】システムの例示的な実施形態
上述したように、本発明は患者または使用者の皮膚から
生物流体をサンプリングして、当該生物流体内の目的の
成分を測定するためのシステムを含み、このシステムは
一般にサンプリング手段を有している少なくとも１個の
微小針、上述したような、試薬および電気化学的セル、
および電気的な各信号を送信および受信するための手段
を有する制御ユニットおよびソフトウェア・アルゴリズ
ムにより構成されている。
生物流体をサンプリングして、当該生物流体内の目的の
成分を測定するためのシステムを含み、このシステムは
一般にサンプリング手段を有している少なくとも１個の
微小針、上述したような、試薬および電気化学的セル、
および電気的な各信号を送信および受信するための手段
を有する制御ユニットおよびソフトウェア・アルゴリズ
ムにより構成されている。
【００４５】次に、図５において、本発明の例示的なシ
ステム５０の概略図が示されている。このシステム５０
は手持ち式制御ユニット５２および当該制御ユニット５
２の先端部５４に操作可能に取り付けられる、上述した
ような、装置１０を備えている。この装置１０は図１の
微小針１００のような本発明の微小針のアレイを備えて
いる。制御ユニット５２はハウジング５６を有してお
り、このハウジング５６は、一般的に医療品級のプラス
チック材料により作成されていて、装置１０における測
定手段を制御するため、すなわち、上記微小針１００に
おける電気化学的セルに対して入力基準信号を発生して
伝達し、当該セルからの出力測定信号を受信するための
手段（図示せず）を収容する低断面型の形態を有してい
る。ハウジング５６はさらに、支持体または基板等のよ
うな、上記微小針アレイまたは単一の微小針を支持する
ための手段を有している。
ステム５０の概略図が示されている。このシステム５０
は手持ち式制御ユニット５２および当該制御ユニット５
２の先端部５４に操作可能に取り付けられる、上述した
ような、装置１０を備えている。この装置１０は図１の
微小針１００のような本発明の微小針のアレイを備えて
いる。制御ユニット５２はハウジング５６を有してお
り、このハウジング５６は、一般的に医療品級のプラス
チック材料により作成されていて、装置１０における測
定手段を制御するため、すなわち、上記微小針１００に
おける電気化学的セルに対して入力基準信号を発生して
伝達し、当該セルからの出力測定信号を受信するための
手段（図示せず）を収容する低断面型の形態を有してい
る。ハウジング５６はさらに、支持体または基板等のよ
うな、上記微小針アレイまたは単一の微小針を支持する
ための手段を有している。
【００４６】制御ユニット５２内においてプログラムさ
れているソフトウェア・アルゴリズムは上記出力信号を
受信するとその生物サンプル内の目的の分析物濃度を自
動的に計算して決定する。その後、この濃度レベル（と
りわけ望まれている情報）は使用者に対して情報を表示
する外部表示手段またはスクリーン５８に伝達される。
各制御インターフェイス・ボタン６０は使用者が測定に
おいて目的とされる分析物の種類等の情報を制御手段に
入力可能にするために備えられている。
れているソフトウェア・アルゴリズムは上記出力信号を
受信するとその生物サンプル内の目的の分析物濃度を自
動的に計算して決定する。その後、この濃度レベル（と
りわけ望まれている情報）は使用者に対して情報を表示
する外部表示手段またはスクリーン５８に伝達される。
各制御インターフェイス・ボタン６０は使用者が測定に
おいて目的とされる分析物の種類等の情報を制御手段に
入力可能にするために備えられている。
【００４７】上記装置１０は制御ユニット５２に対して
電気的且つ物理的に連結される。これら２個の装置間の
電気的な連絡は装置１０における各導電的接触手段（図
示せず）およびこれらに対応する制御ユニット５２内の
各電気的トレース（図示せず）により達成される。特定
の実施形態において、センサー装置１０および制御ユニ
ット５２はクイック・ロック−リリース機構（これらの
多くは一般的に知られている）により物理的に連結され
ていて、使用済みの装置が容易に取り外せて交換でき
る。制御ユニット５２は一般的に再使用可能であり、本
発明の任意数の装置に対して使用可能である。これらの
特徴により、多数のサンプリングおよび測定を効率的で
迅速な様式で行なうことが容易になる。
電気的且つ物理的に連結される。これら２個の装置間の
電気的な連絡は装置１０における各導電的接触手段（図
示せず）およびこれらに対応する制御ユニット５２内の
各電気的トレース（図示せず）により達成される。特定
の実施形態において、センサー装置１０および制御ユニ
ット５２はクイック・ロック−リリース機構（これらの
多くは一般的に知られている）により物理的に連結され
ていて、使用済みの装置が容易に取り外せて交換でき
る。制御ユニット５２は一般的に再使用可能であり、本
発明の任意数の装置に対して使用可能である。これらの
特徴により、多数のサンプリングおよび測定を効率的で
迅速な様式で行なうことが容易になる。
【００４８】使用方法
さらに、本発明により、生理的サンプル内の分析物濃度
を決定するための本発明の装置およびシステムを使用す
るための方法が提供される。種々の異なる分析物が本発
明の装置およびシステムにより検出可能であり、この場
合の代表的な分析物はグルコース、コレステロール、ラ
クテート、アルコール、電解質、薬剤、不法薬物等を含
むがこれらに限らない。
を決定するための本発明の装置およびシステムを使用す
るための方法が提供される。種々の異なる分析物が本発
明の装置およびシステムにより検出可能であり、この場
合の代表的な分析物はグルコース、コレステロール、ラ
クテート、アルコール、電解質、薬剤、不法薬物等を含
むがこれらに限らない。
【００４９】本発明の方法の（各図面に基づく）実施に
おいて、第１の工程は、本発明の１個以上の微小針１０
０を有する装置１０を供給する工程である。多くの実施
形態において、この装置１０は関係している各分析物を
目的物とするために特別に構成されている（すなわち、
装置１０は適当な試薬を備えている）。この装置１０は
使用者により手動で保持および制御できる制御ユニット
５２に対して操作可能に係合可能であり、インターフェ
イスを介して連結できる。制御ユニット５２は目的とさ
れる各分析物を試験するためにプログラムされている。
装置１０は使用者の皮膚の所定の領域に位置決めされ
て、僅かな圧力により、装置１０における各微小針１０
０が皮膚の中に侵入する。これらの微小針１００を挿入
する深さは各微小針の長さまたはその挿入の深さを制限
するために装置１０に付随している別の手段により決ま
る。
おいて、第１の工程は、本発明の１個以上の微小針１０
０を有する装置１０を供給する工程である。多くの実施
形態において、この装置１０は関係している各分析物を
目的物とするために特別に構成されている（すなわち、
装置１０は適当な試薬を備えている）。この装置１０は
使用者により手動で保持および制御できる制御ユニット
５２に対して操作可能に係合可能であり、インターフェ
イスを介して連結できる。制御ユニット５２は目的とさ
れる各分析物を試験するためにプログラムされている。
装置１０は使用者の皮膚の所定の領域に位置決めされ
て、僅かな圧力により、装置１０における各微小針１０
０が皮膚の中に侵入する。これらの微小針１００を挿入
する深さは各微小針の長さまたはその挿入の深さを制限
するために装置１０に付随している別の手段により決ま
る。
【００５０】使用者の皮膚の中に挿入されると、各微小
針１００の開口上の先端部分１０２において存在してい
る一定量の生物流体（すなわち、サンプル）が毛細管作
用の力により各微小針の内孔部分１２０の中に保持され
て、この生物流体の大部分または全てが装置１０の中に
原位置において転送される。さらに、上記多孔質の絶縁
体１１０がその毛細管作用の力により上記電気化学的セ
ルにおける反応領域内にこの流体を継続して保持する。
針１００の開口上の先端部分１０２において存在してい
る一定量の生物流体（すなわち、サンプル）が毛細管作
用の力により各微小針の内孔部分１２０の中に保持され
て、この生物流体の大部分または全てが装置１０の中に
原位置において転送される。さらに、上記多孔質の絶縁
体１１０がその毛細管作用の力により上記電気化学的セ
ルにおける反応領域内にこの流体を継続して保持する。
【００５１】上述したように、微小針１００は上記第１
の電極１０８および第２の電極１１２における各対向面
部１２４および１２６の上にそれぞれ配置された所定の
酸化還元試薬システムを備えた状態で製造可能であり、
あるいは、この試薬は上記多孔質の絶縁体内に注入され
ている。この種の試薬システムは測定において目的とさ
れる分析物の種類に基づいて選択される。従って、生物
流体のサンプルがこの多孔質の絶縁体１１０内に吸収さ
れる時に、そのサンプル内において目的とされている分
析物はその試薬と化学的に反応して、この分析物が酸化
される。さらに、この化学的な反応は上記電気化学的セ
ル内の反応領域を跨ぐインピーダンス（または抵抗）の
レベルにおける変化を生じる。
の電極１０８および第２の電極１１２における各対向面
部１２４および１２６の上にそれぞれ配置された所定の
酸化還元試薬システムを備えた状態で製造可能であり、
あるいは、この試薬は上記多孔質の絶縁体内に注入され
ている。この種の試薬システムは測定において目的とさ
れる分析物の種類に基づいて選択される。従って、生物
流体のサンプルがこの多孔質の絶縁体１１０内に吸収さ
れる時に、そのサンプル内において目的とされている分
析物はその試薬と化学的に反応して、この分析物が酸化
される。さらに、この化学的な反応は上記電気化学的セ
ル内の反応領域を跨ぐインピーダンス（または抵抗）の
レベルにおける変化を生じる。
【００５２】特に、反応領域内に供給された後に、上記
目的とされている分析物は選択された各試薬と化学的に
反応して電気的に活性な生成物を形成する。その後、こ
れらの電気的に活性な生成物は随意的な媒介成分により
酸化または還元されるか、上記作用電極１０８により直
接的に酸化または還元される。さらに、これにより得ら
れる出力信号レベルが電極１０８を介して制御ユニット
に伝達される。その後、上記制御ユニット５２内にプロ
グラムされているソフトウェア・アルゴリズムが上記出
力信号と基準信号との間の差を自動的に決定して、この
差の値からサンプル内の分析物の濃度を導き出した後
に、患者の血液内において選択された分析物の対応する
濃度レベルを導き出す。これらの任意または全ての値が
表示手段またはスクリーン５８上に表示できる。
目的とされている分析物は選択された各試薬と化学的に
反応して電気的に活性な生成物を形成する。その後、こ
れらの電気的に活性な生成物は随意的な媒介成分により
酸化または還元されるか、上記作用電極１０８により直
接的に酸化または還元される。さらに、これにより得ら
れる出力信号レベルが電極１０８を介して制御ユニット
に伝達される。その後、上記制御ユニット５２内にプロ
グラムされているソフトウェア・アルゴリズムが上記出
力信号と基準信号との間の差を自動的に決定して、この
差の値からサンプル内の分析物の濃度を導き出した後
に、患者の血液内において選択された分析物の対応する
濃度レベルを導き出す。これらの任意または全ての値が
表示手段またはスクリーン５８上に表示できる。
【００５３】使用者が患者の皮膚内に本発明の微小針を
挿入するだけで最終的な分析物濃度の読取が装置のディ
スプレイにより得られるような、生物流体内および／ま
たは患者のシステム内において選択した分析物の濃度を
自動的に計算して決定する上記制御ユニット５２のよう
な装置は「電気化学的アッセイの時間的調節を開始する
ためのサンプル検出（Sample Detection to Initiate T
iming of an Electrochemical Assay）」を発明の名称
とする米国特許第６，１９３，８７３号においてさらに
説明されており、この開示は本明細書に参考文献として
含まれる。
挿入するだけで最終的な分析物濃度の読取が装置のディ
スプレイにより得られるような、生物流体内および／ま
たは患者のシステム内において選択した分析物の濃度を
自動的に計算して決定する上記制御ユニット５２のよう
な装置は「電気化学的アッセイの時間的調節を開始する
ためのサンプル検出（Sample Detection to Initiate T
iming of an Electrochemical Assay）」を発明の名称
とする米国特許第６，１９３，８７３号においてさらに
説明されており、この開示は本明細書に参考文献として
含まれる。
【００５４】キット
さらに、本発明により、上記本発明の方法の実施におい
て使用するためのキットが提供される。本発明のキット
は１個以上の微小針を有する少なくとも１個の本発明の
装置を備えている。さらに、これらのキットは当該キッ
トまたは本発明の別のキットからの再使用可能なまたは
廃棄可能な装置と共に使用できる再使用可能なまたは廃
棄可能な制御ユニットを備えることができる。また、こ
れらのキットは同一または異なる長さを有する微小針の
アレイを有する装置を備えることができる。さらに、特
定のキットはそれぞれが同一または異なる試薬を収容し
ている種々の装置を備えることができる。また、２種類
以上の試薬を単一の微小針アレイ内に供給することが可
能であり、この場合における１個以上の微小針は第１の
目的の分析物を試験するための第１の試薬が供給されて
おり、別の１個以上の微小針は別の目的とされる分析物
を試験するための別の試薬が供給されている。さらに、
多くの実施形態において、上記キットは生理的サンプル
内の分析物濃度の決定において本発明の装置を使用する
場合の指示を備えている。これらの指示は各キット内に
存在しているパッケージ、ラベル・インサート、または
容器等の１個以上において存在させることができる。
て使用するためのキットが提供される。本発明のキット
は１個以上の微小針を有する少なくとも１個の本発明の
装置を備えている。さらに、これらのキットは当該キッ
トまたは本発明の別のキットからの再使用可能なまたは
廃棄可能な装置と共に使用できる再使用可能なまたは廃
棄可能な制御ユニットを備えることができる。また、こ
れらのキットは同一または異なる長さを有する微小針の
アレイを有する装置を備えることができる。さらに、特
定のキットはそれぞれが同一または異なる試薬を収容し
ている種々の装置を備えることができる。また、２種類
以上の試薬を単一の微小針アレイ内に供給することが可
能であり、この場合における１個以上の微小針は第１の
目的の分析物を試験するための第１の試薬が供給されて
おり、別の１個以上の微小針は別の目的とされる分析物
を試験するための別の試薬が供給されている。さらに、
多くの実施形態において、上記キットは生理的サンプル
内の分析物濃度の決定において本発明の装置を使用する
場合の指示を備えている。これらの指示は各キット内に
存在しているパッケージ、ラベル・インサート、または
容器等の１個以上において存在させることができる。
【００５５】上記の説明により、本発明はその使用が容
易であり、皮膚の切断または切開を必要とせずに痛みま
たは出血を最少または皆無にした状態で分析物の試験が
行なえることが明らかである。従って、本発明は当該技
術分野に対して有意義な貢献を提供する。
易であり、皮膚の切断または切開を必要とせずに痛みま
たは出血を最少または皆無にした状態で分析物の試験が
行なえることが明らかである。従って、本発明は当該技
術分野に対して有意義な貢献を提供する。
【００５６】以上、本明細書において、本発明をその最
も実用的で好ましい実施形態と思われる様式で図示し説
明した。しかしながら、本発明の範囲に含まれる種々の
変形および変更が可能であること、および本明細書にお
ける開示を参考にして当該技術分野における熟練者にお
いて明白な変更が考え出せることが当然に認識されると
考える。
も実用的で好ましい実施形態と思われる様式で図示し説
明した。しかしながら、本発明の範囲に含まれる種々の
変形および変更が可能であること、および本明細書にお
ける開示を参考にして当該技術分野における熟練者にお
いて明白な変更が考え出せることが当然に認識されると
考える。
【００５７】本発明は種々の生物流体のサンプリングお
よび多種類の成分の検出を含む多くの用途において有用
であるが、本発明は間質液内の分析物の検出の状況にお
いて主に説明されており、特に、間質液内のグルコース
の検出において有用であることが示されている。従っ
て、開示した特定の装置および方法、および本明細書に
おいて説明した各用途、生物流体および成分は例示的で
あって制限的ではないと考えるべきである。また、当該
技術分野における熟練者において容易に考え出せるよう
になる変更例のような、開示した各概念の等価物におけ
る意味および範囲に含まれる種々の変更例は本明細書に
記載した特許請求の範囲およびその実施態様に全て含ま
れると考えるべきである。
よび多種類の成分の検出を含む多くの用途において有用
であるが、本発明は間質液内の分析物の検出の状況にお
いて主に説明されており、特に、間質液内のグルコース
の検出において有用であることが示されている。従っ
て、開示した特定の装置および方法、および本明細書に
おいて説明した各用途、生物流体および成分は例示的で
あって制限的ではないと考えるべきである。また、当該
技術分野における熟練者において容易に考え出せるよう
になる変更例のような、開示した各概念の等価物におけ
る意味および範囲に含まれる種々の変更例は本明細書に
記載した特許請求の範囲およびその実施態様に全て含ま
れると考えるべきである。
【００５８】本発明の実施態様は以下の通りである。
（１）さらに、前記同心状に離間している各電極間にお
いて絶縁性の材料を備えている請求項１に記載の装置。 （２）前記サンプリング手段が内孔部および開口状の先
端部を有しており、当該開口状の先端部が前記内孔部の
中に一定の通路を形成している請求項１に記載の装置。 （３）前記内孔部が生物流体のサンプルを当該内孔部の
中に引き込むために十分な毛細管作用の力を示すように
構成されている実施態様（２）に記載の装置。 （４）前記第２の電極が皮膚に刺し孔を形成するための
形態を有している請求項２に記載の装置。 （５）前記第２の電極が開口状の先端部を有していて、
前記装置の中に一定の空間部分を形成しており、当該空
間部分が前記開口状の先端部を通して生物流体を引き込
むために十分な毛細管作用の力を示すための形態を有し
ている実施態様（４）に記載の装置。
いて絶縁性の材料を備えている請求項１に記載の装置。 （２）前記サンプリング手段が内孔部および開口状の先
端部を有しており、当該開口状の先端部が前記内孔部の
中に一定の通路を形成している請求項１に記載の装置。 （３）前記内孔部が生物流体のサンプルを当該内孔部の
中に引き込むために十分な毛細管作用の力を示すように
構成されている実施態様（２）に記載の装置。 （４）前記第２の電極が皮膚に刺し孔を形成するための
形態を有している請求項２に記載の装置。 （５）前記第２の電極が開口状の先端部を有していて、
前記装置の中に一定の空間部分を形成しており、当該空
間部分が前記開口状の先端部を通して生物流体を引き込
むために十分な毛細管作用の力を示すための形態を有し
ている実施態様（４）に記載の装置。
【００５９】
【発明の効果】従って、本発明によれば、実用的で、製
造が可能であり、高精度で、使用が容易であり、さらに
安全で効率的な最少侵襲性の分析物検出システムが提供
できる。
造が可能であり、高精度で、使用が容易であり、さらに
安全で効率的な最少侵襲性の分析物検出システムが提供
できる。
【図１】本発明の一定の長さの微小針の部分断面図であ
る。
る。
【図２】矢印ｂ−ｂに沿う図１の微小針の断面図であ
る。
る。
【図３】矢印ｃ−ｃに沿う図１の微小針の断面図であ
る。
る。
【図４】矢印ｄ−ｄに沿う図１の微小針の断面図であ
る。
る。
【図５】本発明のサンプリングおよび測定の装置の概略
図である。
図である。
１０ センサー装置
５０ システム
５２ 制御ユニット
１００ 微小針
１０２ 先端部分
１０４ 先端部
１０６ 中実ワイヤー・コア
１０８ 内側電極
１１０ 多孔質絶縁体
１１２ 外側電極
１１４ 外側めっき
１１６ エッジ部分
１２０ 内孔部
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｇ０１Ｎ 33/66 Ｇ０１Ｎ 27/30 ３５３Ｚ
(72)発明者 ソーラブ・ボーズ
アメリカ合衆国、94024 カリフォルニア
州、ロス・アルトス、ホームステッド・コ
ート 2220
Ｆターム(参考） 2G045 AA01 CA25 HA14 JA20
4C038 KK10 KL01 KL09 KM00 KM01
KX02 KY03 KY04 KY08 TA06
UJ10
Claims (5)
- 【請求項１】 生物流体サンプリングおよび分析物濃度
測定の装置において、 （ａ）生物流体に接触するために皮膚表面に刺し孔を形
成するように構成されている細長いサンプリング手段、
および（ｂ）前記細長いサンプリング手段の中において
同心状に離間している複数の電極を備えており、これら
の電極が生物流体内の分析物の濃度を測定するための電
気化学的セルを定めている装置。 - 【請求項２】 生物流体をサンプリングして当該生物流
体内における目的の成分の濃度を測定するための装置に
おいて、 第１の電極、 前記第１の電極の周囲に同心状に配置されていて、当該
第１の電極から離間している第２の電極、および前記各
電極の間の空間部分の中に配置されている多孔質の材料
を備えており、前記装置が皮膚に刺し孔を形成するため
の形態を有している装置。 - 【請求項３】 生物流体をサンプリングして当該生物流
体内における目的の成分の濃度を測定するための微小針
において、 一定の長さを有するコア部分、 前記コア部分の長さの周囲に同軸状に適合している第１
の電極、 前記第１の電極の周囲に同軸状に適合している多孔質の
材料、 前記多孔質の材料の周囲に同軸状に適合していて、前記
コア部分の長さを超えて延在して一定の開口状の先端部
分に到達している一定の長さを有している第２の電極、
および前記微小針内に収容されている試薬を備えてお
り、当該試薬が前記目的の成分に基づいて選択される微
小針。 - 【請求項４】 患者の皮膚から生物流体をサンプリング
して当該生物流体内における目的の成分を測定するため
のシステムにおいて、 （ａ）サンプリング手段を有する少なくとも１個の微小
針、試薬および当該微小針の中に収容されている電気化
学的セルを備えており、 （１）前記電気化学的セルが基準電極、作用電極および
これらの間における絶縁性の材料を有しており、前記試
薬が当該基準電極、作用電極または絶縁性の材料の少な
くとも１個以上に対して接触しており、さらに（２）前
記サンプリング手段が生物流体を前記微小針の中に保持
可能にする形態を有している当該微小針内における先端
側開口部および少なくとも１個の空間部分を有してお
り、さらに （ｂ）前記少なくとも１個の微小針に対して電気的に連
絡している制御ユニットを備えており、当該制御ユニッ
トが、 （１）電気的な基準信号を前記基準電極におくり、前記
作用電極からの電気的な出力信号を受信するための手
段、および（２）前記電気的な出力信号の受信時に前記
生物流体内における目的の成分の濃度を自動的に計算し
て決定するソフトウェア・アルゴリズムを有しているシ
ステム。 - 【請求項５】 患者の皮膚内の生物流体を試験して当該
生物流体に含まれる目的の成分の濃度を決定するための
方法において、 開口状の先端部および内部に電気化学的セルを有する少
なくとも１個の微小針を供給する工程を含み、前記電気
化学的セルが試薬および同心状に層状の電極形態を有し
ており、さらに前記少なくとも１個の微小針を皮膚内に
所定の深さまで挿入する工程、 前記開口状の先端部において存在している生物流体のサ
ンプルを前記電気化学的セルの中に保持する工程、 前記サンプルを試薬と反応させる工程を含み、当該反応
の結果として一定の物質が前記電気化学的セル内におい
て形成され、さらに、 前記物質に第１の電気的信号を供給する工程、および前
記物質により発生される第２の電気的信号を受信する工
程を含み、当該第２の電気的信号が前記サンプル内にお
ける成分の濃度を示す方法。
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