JP2004358261A - 体液の抽出及びその抽出物中の分析物の監視のための装置、システム、及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 苦痛や不快感を与えないで連続的または半連続的な監視を容易にする体液中の分析物を監視するための装置を提供する。
【解決手段】 使い捨てカートリッジ及びローカル制御モジュールを含む、体液試料（ＩＳＦ試料）を抽出し、その試料中の分析物を監視するためのシステム。使い捨てカートリッジは、体液試料を抽出するサンプリングモジュール、及びその体液試料中の分析物（グルコース）を測定する分析モジュールを含む。ローカル制御モジュールが、使い捨てカートリッジに電気的に接続されており、分析モジュールから測定データを受け取り、保存する。ＩＳＦ抽出装置は、使用者の皮膚層に刺入して留まり、その皮膚層からＩＳＦ試料を抽出する刺入部材を含む。装置はまた、使用者の標的部位近傍の皮膚層に圧力を加える圧力リングを含む。
【選択図】 図１

Description

本発明は医療装置及びその使用方法に関し、詳細には、体液を抽出し、その抽出物中の分析物を監視するための装置、システム、及び方法に関する。

近年、体液（例えば、血液や間質液）中の分析物（例えば、グルコース）を監視するための医療装置では、使用者の不快感及び／または苦痛が低減され、監視方法が単純化された装置及び方法の開発、並びに連続的または半連続的な監視を可能にする装置及び方法の開発に力が注がれてきた。監視方法を単純化すれば、医療専門家の助けを借りなくても家庭や他の場所で、使用者が分析物を自己監視することができる。使用者の不快感及び／または苦痛の低減により、使用者が頻繁かつ定期的に使用し易くなるため、この低減は家庭用にデザインされた装置及び方法で特に重要である。血中グルコース監視装置及びその方法における苦痛が殆どなければ、使用者は、苦痛がある場合よりも血中グルコースレベルの監視を頻繁かつ定期的に行うようになるであろう。

血中グルコース監視では、連続的または半連続的な監視装置及び方法が、血中グルコース濃度の傾向、血中グルコース濃度に対する食物及び薬物の影響、及び使用者の全体的な血糖管理をよく観察できるという点で有利である。しかしながら、実際には、連続的または半連続的な監視装置には欠点がある。例えば、標的部位（例えば、使用者の皮膚層の標的部位）からの間質液（ＩＳＦ）試料の抽出中にＩＳＦの流速が時間経過により低下し得る。更に、数時間の連続的なＩＳＦ抽出の後、使用者の苦痛及び／または不快感が著しく増大し、標的部位に斑点が長い間残る。

従って、使用方法が簡単で、使用者の不快感及び／または苦痛が殆どなく、過度に使用者の苦痛を増大させたり持続的な斑点を生じさせないで連続的または半連続的な監視を容易にする体液（例えば、ＩＳＦ）中の分析物（例えば、グルコース）を監視するための装置及びその方法が当分野で要望されている。

本発明の実施形態に従った、体液試料を抽出してその試料中の分析物を監視するためのシステムは、使用が簡単で、使用者に与える苦痛及び／または不快感が比較的少なく、使用者の苦痛や持続的な斑点を過度に増大させないで連続的及び半連続的に容易に監視できる。加えて、本発明に従ったＩＳＦ抽出装置もまた、使用者に与える苦痛及び／または不快感が比較的少なく、使用者の苦痛や持続的な斑点を過度に増大させないで連続的及び半連続的に容易に監視できる。更に、本発明に従った方法は、使用者の苦痛や持続的な斑点を過度に増大させないで連続的及び半連続的に容易に監視できる。

本発明の例示的な実施形態に従った、体液試料を抽出してその試料中の分析物を監視するためのシステムは、使い捨てカートリッジ及びローカル制御モジュールを含む。使い捨てカートリッジは、体から体液試料（例えば、ＩＳＦ試料）を抽出できるように適合されたサンプリングモジュール、及びその体液試料中の分析物（例えば、グルコース）を測定するように適合されたサンプリングモジュールを含む。加えて、ローカル制御モジュールは、使い捨てカートリッジに電気的に接続されており、分析モジュールから測定データ（例えば、電流信号）を受け取って保存するように適合されている。

本発明の実施形態に従ったシステムのサンプリングモジュールは、使用者の皮膚層の標的部位に刺入でき、刺入後にその皮膚層に留まってＩＳＦ試料をその皮膚層から抽出できるように構成された刺入部材を含むこともできる。サンプリングモジュールはまた、刺入部材が使用者の皮膚層に留置された状態で、使用者の標的部位の近傍に圧力を加えることができるように適合された少なくとも１つの圧力リングを含む。加えて、所望に応じて、圧力リングが往復動方式で使用者の皮膚層に圧力を加えて、刺入部材によって抽出されるＩＳＦ試料のＩＳＦグルコース遅延を緩和できるように、サンプリングモジュールを構成することができる。

本発明に従った使い捨てカートリッジレンダーシステムの使い捨ては使用が簡単である。加えて、圧力リングが本発明に従った往復動方式で動作する場合、連続的及び半連続的な監視が容易になると同時に、使用者の苦痛及び持続的な斑点の生成が抑制される。

本発明の一実施形態に従った間質液（ＩＳＦ）抽出装置は、使用者の皮膚層の標的部位に刺入でき、刺入後にその皮膚層に留まってその皮膚層からＩＳＦ試料を抽出できるように構成された刺入部材（例えば、壁部が薄い孔がある針）を含む。ＩＳＦ抽出装置はまた、刺入部材が使用者の皮膚層に留置された状態で、使用者の皮膚層の標的部位近傍に圧力を加えることができるように適合された少なくとも１つの圧力リング（例えば、同心円上に配置された３つの圧力リング）を含む。ＩＳＦ抽出装置は、圧力リングが往復動方式で圧力を加えることができるように構成されており、これにより、刺入部材によって抽出されるＩＳＦ試料のＩＳＦグルコース遅延が緩和される。

本発明の実施形態に従ったＩＳＦ抽出装置は、その刺入部材がＩＳＦ試料の抽出中に使用者の皮膚層に留まることができるため使用が簡単である。加えて、ＩＳＦ抽出装置は、往復動方式で圧力を加えることができるように構成されているため、連続的及び半連続的な監視が容易になると共に、使用者の苦痛及び持続的な斑点の生成が抑制される。圧力リングによる往復動方式での圧力の適用はまた、標的部位近傍への血液の流れを促進し、ＩＳＦグルコース遅延を緩和する。

本発明の一実施形態に従った間質液（ＩＳＦ）を抽出するための方法は、刺入部材及び少なくとも１つの圧力リングを備えたＩＳＦ抽出装置を用意するステップを含む。次いで、圧力リングを使用者の皮膚層に接触させ、刺入部材を刺入する。次いで、圧力リングを用いて使用者の皮膚層に往復動方式で圧力を加えながら、刺入部材で使用者の皮膚層からＩＳＦ試料を抽出する。圧力を加えるこの往復動方式により、刺入部材で抽出されるＩＳＦ試料のＩＳＦグルコース遅延が緩和され、かつ／または長期に亘った（例えば、１時間〜２４時間の範囲）ＩＳＦ試料の連続的または半連続的な抽出が容易になる。

使用方法が簡単で、使用者の不快感及び／または苦痛が殆どなく、過度に使用者の苦痛を増大させたり持続的な斑点を生じさせないで連続的または半連続的な監視を容易にする体液（例えば、ＩＳＦ）中の分析物（例えば、グルコース）を監視するための装置及びその方法が提供される。

本発明の原理に従った例示的な実施形態を添付の図面を用いて説明する以下の詳細な記載から、本発明の特徴及び利点をより良く理解できるであろう。

図１を参照すると、本発明の例示的な実施形態に従った、体液試料（例えば、ＩＳＦ試料）を抽出してその中の分析物（例えば、グルコース）を監視するためのシステム１０が例示されている。このシステム１０は、使い捨てカートリッジ１２（破線で示されている部分）、ローカル制御モジュール１４、及びリモート制御モジュール１６を含む。

システム１０において、使い捨てカートリッジ１２は、体（Ｂ、例えば、使用者の皮膚層）から体液試料（すなわちＩＳＦ試料）を抽出するためのサンプリングモジュール１８と、その体液中の分析物（すなわちグルコース）を測定するための分析モジュール２０を含む。サンプリングモジュール１８及び分析モジュール２０は、当分野で周知のあらゆる好適なサンプリングモジュール及び分析モジュールとすることができる。好適なサンプリングモジュール及び分析モジュールの例が、言及することを以ってその内容の全てを本明細書の一部とする国際特許出願ＰＣＴ／ＧＢ０１／０５６４３（国際公開第ＷＯ ０２／４９５０７ Ａ１号パンフレット）に開示されている。しかしながら、システム１０において、サンプリングモジュール１８及び分析モジュール２０は共に使い捨てカートリッジ１２の構成部品であるため使い捨て用として形成されている。

しかしながら、図２に示されているように、システム１０のサンプリングモジュール１８は、体Ｂの標的部位（ＴＳ）に刺入してＩＳＦ試料を抽出する刺入部材２２、発射機構２４、及び少なくとも１つの圧力リング２８を含む。ＩＳＦサンプリングモジュール１８は、ＩＳＦ試料中の分析物（グルコースなど）の監視（例えば、濃度測定）のために、ＩＳＦを連続的または半連続的に分析モジュール２０に供給するように適合されている。

システム１０を使用する場合、発射機構２４の動作により刺入部材２２を標的部位に挿入する（すなわち、標的部位に刺入する）。使用者の皮膚層からＩＳＦ試料を抽出するために、刺入部材２２を、例えば、１．５ｍｍ〜３ｍｍの範囲で最大挿入深さまで挿入することができる。加えて、刺入部材２２は、連続的または半連続的な方式でＩＳＦ試料の抽出を最適化するように構成することができる。これに関連して、刺入部材２２は、例えば、曲げ先端を備えた壁部が薄いステンレス鋼針（図１及び図２には図示せず）である２５Ｇ注射針を含むことができる。この先端部の曲げの支点は、針の先端部と針のヒール部との間に位置する。本発明に従った刺入部材に好適な針の例が、米国特許出願公開第２００３／００６０７８４ Ａ１パンフレット（出願番号１０／１８５，６０５）に開示されている。

発射機構２４は、刺入部材２２を取り囲むハブ（図１及び図２には図示せず）を含むこともできる。このようなハブは、標的部位への刺入部材２２の挿入深さを制御するように構成されている。挿入深さの制御は、使用者の皮膚層の比較的深い部位にある毛細血管への意図しなかった刺入を防止し、これにより抽出したＩＳＦ試料の汚染、刺入部材の目詰まり、血液による分析モジュールの目詰まりを排除することができ、ＩＳＦ試料の抽出の際に有用である。挿入深さの制御はまた、システム１０の使用中の患者の苦痛及び／または不快感を最小化するのに役立つ。

図２には発射機構２４がサンプリングモジュール１８内に含まれているが、発射機構２４は、システム１０の使い捨てカートリッジ１２またはローカル制御モジュール１４に含めることもできる。更に、使用者によるシステム１０の配置を容易にするために、サンプリングモジュール１８は、分析モジュール２０の一体部分として形成することができる。

標的部位から体液（例えば、ＩＳＦ）を抽出するのを容易にするために、刺入部材２２を少なくとも１つの圧力リング２８内に同心円上に配置することができる。圧力リング２８は、限定するものではないが環状を含め、あらゆる好適な形状とすることができる。加えて、圧力リング２８は、刺入部材が使用者の皮膚層に留まった状態で、標的部位近傍に往復運動する機械的な力（例えば、圧力）を加えることができるように構成することができる。このような往復運動は、ばねや保持ブロックなどの付勢要素（図１及び図２には図示せず）を用いて達成することができる。本発明に従ったサンプリングモジュール（及びＩＳＦ抽出装置）における圧力リングの構造及び機能については、図９〜図１２を用いて後に詳述する。

システム１０を使用する場合、刺入部材２２を標的部位に刺入する前に、圧力リング２８を標的部位ＴＳの近傍に配置して使用者の皮膚層が張るようにする。このように皮膚層を張ることにより、使用者の皮膚層が安定し、刺入部材を刺入する際の皮膚層の弛みを防止できる。別法では、刺入部材を刺入する前の使用者の皮膚層の安定化は、サンプリングモジュール１８に含まれた刺入深さ制御要素（図示せず）によって達成することができる。このような刺入深さ制御要素は、使用者の皮膚層の表面上またはその上方に延在しており、刺入深さ（挿入深さとも呼ぶ）を制御するためのリミッターとして役割を果たす。刺入深さ制御要素及びその使用方法の例が、言及することを以ってその内容の全てを本明細書の一部とする米国特許出願第１０／＿＿＿，＿＿＿号（代理人整理番号ＬＦＳ−５００２）に開示されている。所望に応じて、圧力リングを使用者の皮膚層に配置すると同時に刺入部材が発射されるようにして発射機構を単純にすることができる。

刺入部材２２を発射して標的部位ＴＳに刺入すると、刺入部材２２の針（図１及び図２には図示せず）は、例えば、使用者の皮膚層の表面から内部へ約１．５ｍｍ〜３ｍｍの挿入深さに達する。圧力リング２８が使用者の皮膚層を押圧すると（図２の下向きの矢印の方向）、標的部位近傍のＩＳＦに圧力がかかる。圧力リング２８による皮下の圧力勾配により、ＩＳＦが針からサンプリングモジュールを経て分析モジュールに流れる（図２の曲がった矢印に示されている）。

刺入部材の針を流れるＩＳＦは、時間が経過すると標的部位近傍のＩＳＦの欠乏と圧力リング２８の下側の使用者の皮膚層の弛緩によって減少する傾向がある。しかしながら、本発明に従ったシステムでは、ＩＳＦの流れが減少しないように、刺入部材が使用者の皮膚層に留まった状態で、圧力リング２８を往復運動（例えば、ＩＳＦの流速の測定及びフィードバックによって制御される所定の圧力リングのサイクル動作を用いる）するように使用者の皮膚層に配置することができる。加えて、往復動方式で圧力を加える際、圧力リングによって加えられる圧力が変化し、局所圧力勾配がなくなって使用者の皮膚層からのＩＳＦの正味の流れが停止する時間が発生し得る。

更に、標的部位近傍の使用者の皮膚層に対して複数の圧力リングを代わる代わる適用することにより、サンプリングモジュール及び分析モジュールを流れるＩＳＦの流れを制御することができ、かつ使用者の皮膚層の所定部分に圧力がかかる時間を制限することができる。往復動方式の圧力の適用はまた、使用者の皮膚層が回復できるようにすることで、使用者の皮膚の斑点や使用者の苦痛及び／または不快感を低減することができる。往復動方式で圧力リング２８を適用する更なる利点は、ＩＳＦグルコース遅延（すなわち、使用者のＩＳＦグルコース濃度と使用者の血中グルコース濃度との差）が減少することである。

当業者であれば、本開示を読めば、ＩＳＦグルコース遅延、使用者の苦痛／不快感、及び／または持続的な皮膚の斑点の発生を低減する様々な圧力リングのサイクル動作を考案できるであろう。例えば、圧力リング２８を３０秒〜３時間の間、配置（すなわち、標的部位近傍の使用者の皮膚層に圧力が加わる位置）し、次いで圧力リング２８を３０秒〜３時間の間、引き戻した状態に維持することができる（すなわち、使用者の皮膚層に圧力が加わらないような位置）。更に、圧力を加える時間（すなわち、少なくとも１つの圧力リングが配置されている時間）が約３０秒〜約１０分の範囲で、圧力をかけていない時間（すなわち、少なくとも１つの圧力リングが引き戻されている時間）が約５分〜約１０分の範囲の場合、ＩＳＦグルコース遅延及び使用者の苦痛／不快感を大幅に低減することができる。ある有用な圧力リングのサイクル動作には、１分間の圧力の適用と１０分間の圧力の解除が含まれる。圧力の適用と圧力の解除の時間が異なっているため、このようなサイクルを不均等圧力リングサイクルと呼ぶ。

圧力リングのサイクル動作は、（ｉ）所望の量の体液を抽出するのに十分な時間に亘って圧力リングを配置すること、（ｉｉ）ＩＳＦグルコース遅延を緩和する生理反応を引き起こすこと、（ｉｉｉ）使用者の不快感及び持続的な斑点の発生を抑えることの３つがバランスするように工夫することができる。加えて、圧力リングのサイクル動作は、例えば、１５分毎の半連続的な分析物の測定を行えるように工夫することもできる。

圧力リング２８は、当業者に周知の任意の好適な材料から形成することができる。例えば、圧力リング２８は、限定するものではないが、ＡＢＳ樹脂プラスチック材料、射出成形用プラスチック材料、ポリスチレン材料、金属、またはそれらの組み合わせを含む比較的硬質の材料から形成することができる。圧力リング２８はまた、限定するものではないが、弾性材料、ポリマー材料、ポリウレタン材料、ラテックス材料、シリコン材料、またはそれらの組み合わせを含む比較的弾性変形可能な材料から形成することもできる。

圧力リング２８によって画定される内部開口は、限定するものではないが、円形、正方形、長方形、Ｃ型、Ｕ型、六角形、八角形、及び鋸壁形を含む任意の好適な形状とすることができる。

ＩＳＦの流れの減少を最小に抑え、かつ／またはサンプリングモジュール及び分析モジュールを流れるＩＳＦの流れを制御するために圧力リング２８が用いられる場合、圧力リングが使用されている間、刺入部材２２を使用者の皮膚層の標的部位に留めておく。しかしながら、ＩＳＦグルコース遅延を緩和するために圧力リング２８が用いられる場合は、刺入部材２２が使用者の皮膚層に断続的に位置するようにすることができる。このような刺入部材２２の断続的な配置は、圧力リング２８による圧力の適用に合わせて、または別に行うことができる。

図３を参照すると、システム１０の分析モジュール２０が、分配リング３０２、複数のミクロ流体ネットワーク３０４、及び複数の電気接点３０６を含む。ミクロ流体ネットワーク３０４はそれぞれ、第１の受動バルブ３０８、グルコースセンサ３１０、廃棄タンク３１２、第２の受動バルブ３１４、レリーフバルブ３１６を含む。ミクロ流体ネットワーク３０４は、断面寸法が、例えば、３０μｍ〜５００μｍの流路を含む。流れているＩＳＦ試料のグルコースを監視（すなわち監視）するために、複数の実質的に同一のミクロ流体ネットワーク３０４（センサブランチ３０４とも呼ぶ）を分析モジュール２０に含めることができる。分配リング３０２、第１の受動バルブ３０８、廃棄タンク３１２、第２の受動バルブ３１４、及びレリーフバルブ３１６は、分析モジュール２０を流れるＩＳＦを制御するように構成されている。

当業者に周知の任意の好適なグルコースセンサを、本発明に従った分析モジュールに用いることができる。グルコースセンサ３１０は、例えば、酵素と酸化還元活性成分すなわちメディエータを含む酸化還元試薬系を含むことができる。このようなメディエータとして、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、フェイレンジアミン（pheylenediamine）、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−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、及びルテニウム錯体を挙げることができる。全血中のグルコースアッセイに好適な酵素として、限定するものではないが、グルコースオキシダーゼ及びデヒドロゲナーゼ（共に、ＮＡＤ系及びＰＱＱ系）を挙げることができる。酸化還元系に含めることができる他の物質には、緩衝剤（例えば、シトラコネート（citraconate）、クエン酸塩、リンゴ酸、マレイン酸、リン酸バッファー）、２価陽イオン（例えば、塩化カルシウム、塩化マグネシウム）、界面活性剤（例えば、トリトン（Triton）、マコル（Macol）、テトロニック（Tetronic）、シルウェット（Silwet）、ゾニル（Zonyl）、プルロニック（Pluronic））、及び安定剤（例えば、アルブミン、スクロース、トレハロース、マンニトール、ラクトース）がある。

グルコースセンサ３１０が電気化学系グルコースセンサの場合、グルコースセンサ３１０は、ＩＳＦ試料中のグルコースの存在に応答して電流信号を生成することができる。次いで、ローカル制御モジュール１４が電気接点３０６を介してその電流信号を受け取り、その信号をＩＳＦグルコース濃度に変換する。

システム１０は、８時間またはそれ以上の時間に亘ってＩＳＦ試料中のグルコースの連続的及び／または半連続的な測定に用いることができる。しかしながら、経済的に大量生産することができる従来のグルコースセンサでは、正確な測定信号を提供できるのは僅か３０分程度である。このセンサの寿命の問題を解決するために、同一のグルコースセンサ３１０を含む複数のミクロ流体ネットワーク３０４を分析モジュール２０内に設けている。これらの各グルコースセンサを連続的に用いて、１時間以上に亘る連続的及び／または半連続的な監視を実現できる。

複数の同一のグルコースセンサ（それぞれについて、例えば１時間）の連続的な使用により、連続的または半連続的なグルコースの測定が可能となる。同一のグルコースセンサを連続的に使用するには、まず、サンプリングモジュールからグルコースセンサ３１０へのＩＳＦの流入を所定時間案内し、次いでそのグルコースセンサへのＩＳＦの流れを遮断して別のグルコースセンサに切り替える。この連続的なグルコースセンサの使用は、分析モジュール内の全てのグルコースセンサを使い終わるまで繰り返すことができる。

連続するグルコースセンサへのＩＳＦの流れの切り替えは、例えば、次の方法で実施することができる。分析モジュール２０の使用開始時に、サンプリングモジュール１８からのＩＳＦ試料を分配リング３０２でｎ個のセンサブランチ３０４に分配する。しかしながら、ＩＳＦの流れは、各センサブランチの第１の受動バルブ３０８によって各センサブランチの入口で止められる。グルコースの測定を開始するには、選択したセンサブランチのレリーフバルブ３１６を開けてセンサブランチを作動させる。選択したレリーフバルブを開けるプロセスは、電気接点３０６を介して分析モジュール２０と通信するローカル制御モジュール１４で電気的に制御することができる。レリーフバルブ３１６が開くと、初めに初めにセンサブランチ３０４に存在するガス（例えば、空気）がそのセンサブランチ３０４の出口から排出され、ＩＳＦがそのセンサブランチ３０４内に流入する。他のセンサブランチ３０４のレリーフバルブ３１６が閉じているため、ＩＳＦはその選択されたセンサブランチ３０４のみに流入することができる。

ＩＳＦの圧力は、第１の受動バルブを通過するのに十分であるため、グルコースセンサ３１０に向かって流れる。次いで測定信号がグルコースセンサ３１０によって生成され、図３の破線の矢印で示されているように電気接点３０６を介してローカル制御モジュール１４に電気的に送られる。続いてＩＳＦは廃棄タンク３１２に流入する。廃棄タンク３１２の容量は、グルコースセンサの寿命に必要な量と等量のＩＳＦを受容できるように予め定められている。例えば、平均流速が約５０ｎｍ／分で、グルコースセンサの寿命が１時間では、廃棄タンク３１２の容量は約３μｍとなる。第２の受動バルブ３１４が、廃棄タンク３１２の終端部に配置されている。第２の受動バルブ３１４は、ＩＳＦの流れを止めるように構成されている。

次いで、別のセンサブランチ３０４のレリーフバルブ３１６が開けられる。このレリーフバルブ３１６が選択的に開けられると（ローカル制御モジュール１４による通信を介して行うことできる）、ＩＳＦが、対応するセンサブランチに配置された第１の受動バルブ３０８を通過してセンサブランチ３０４に流入する。次いで、そのセンサブランチのグルコースセンサ３１０が測定信号を分析モジュール２０に供給する。

分析モジュール２０の全てのセンサブランチ３０４が使用されるまでこの手順が繰り返される。約８時間の連続的なグルコースの監視を提供するシステムの場合、分析モジュール２０に約８個のセンサブランチ３０４が必要である。しかしながら、当業者であれば明らかなように、使い捨てカートリッジ１２の分析モジュール２０は８個のセンサに限定されるものではなく、８時間以上に亘ってＩＳＦグルコースレベルを測定するようにシステムをデザインすることができる。

図４に、ローカル制御モジュール１４が簡易ブロックの形態で示されている。ローカル制御モジュール１４は、機械制御部４０２、第１の電子制御部４０４、第１のデータ表示装置４０６、ローカル制御アルゴリズム４０８、第１のデータ記憶要素４１０、及び第１の高周波リンク４１２を含む。

ローカル制御モジュール１４は、使い捨てカートリッジ１２に電気的及び機械的に接続できるように構成されている。機械的な接続により、使い捨てカートリッジ１２をローカル制御モジュール１４に（例えば、挿入して）取り外し可能に取り付けることができる。ローカル制御モジュール１４及び使い捨てカートリッジ１２は、使用者の皮膚に組合体として固定される方式で、例えば、ストラップで使用者の皮膚に取り付けできるように構成されている。

システム１０が使用されている間、第１の電子制御部４０４が、上記した分析モジュール２０の測定サイクルを制御する。ローカル制御モジュール１４と使い捨てカートリッジ１２の通信は、分析モジュール２０の電気接点３０６（図３を参照）を介して行われる。電気接点３０６は、ローカル制御モジュール１４の接触ピン（図７を参照）と接触することができる。電気信号が、例えば、レリーフバルブ３１６を選択的に開けるために、ローカル制御モジュール１４によって分析モジュール２０に送られる。次いで、ＩＳＦ試料のグルコース濃度を表わす電気信号が、分析モジュールによってローカル制御モジュールに送られる。第１の電子制御部４０４が、ローカル制御アルゴリズム４０８を用いてこれらの信号を解釈し、測定データを第１のデータ表示装置４０６（好ましくは、使用者が読めるように）に表示する。加えて、測定データ（例えば、ＩＳＦグルコース濃度データ）が第１のデータ記憶要素４１０に保存される。

使用する前に、未使用の使い捨てカートリッジ１２をローカル制御モジュール１４内に挿入する。この挿入により、使い捨てカートリッジ１２とローカル制御モジュール１４との電気通信が可能となる。ローカル制御モジュール１４の機械制御部４０２が、システム１０の使用中、使い捨てカートリッジ１２を所定の位置にしっかりと保持する。

ローカル制御モジュールと使い捨てカートリッジの組合体を使用者の皮膚へ取り付けた後、使用者から起動信号を受け取ると測定サイクルが第１の電子制御部４０４によって開始される。この開始時に、刺入部材２２が使用者の皮膚層内に発射され、ＩＳＦサンプリングが始まる。この発射は、第１の電子制御部４０４によって、または使用者による機械的相互作用によって実現することができる。

ローカル制御モジュール１４の第１の高周波リンク４１２は、図１及び図４のギザギザの矢印によって示されているように、ローカル制御モジュールとリモート制御モジュール１６との双方向通信を可能とするように構成されている。ローカル制御モジュールには、システムの現状を示す表示装置（例えば、多色ＬＥＤ）が組み込まれている。

ローカル制御モジュール１４は、使い捨てカートリッジ１２と双方向通信して測定データを受け取り、保存できるように構成されている。例えば、ローカル制御モジュール１４は、分析モジュール２０からの測定信号をＩＳＦグルコース濃度値または血中グルコース濃度値に変換するように構成することができる。

図５は、システム１０のリモート制御モジュール１６を示す簡易ブロック図である。リモート制御モジュール１６は、第２の電子制御部５０２、第２の高周波リンク５０４、第２のデータ記憶要素５０６、第２のデータ表示装置５０８、推定アルゴリズム５１０、アラーム５１２、血中グルコース測定システム（血中グルコースストリップ５１６を用いて血中グルコースを測定するように適合されている）、及びデータ保持要素５１８を含む。

第２の電子制御部５０２は、リモート制御モジュール１６の様々な構成部品を制御するように適合されている。第２の高周波リンク５０４は、ローカル制御モジュール１４と双方向通信できるように構成されている（例えば、第２の高周波リンク５０４は、ローカル制御モジュール１４からＩＳＦグルコース濃度関連データを受け取ることができる）。第２の高周波リンク５０４を介して受け取ったデータは、第２の電子制御部５０２で検査・確認することができる。更に、このように受け取ったデータは、第２の電子制御部５０２で処理及び分析され、後の使用（例えば、使用者による後のデータの検索や、推定アルゴリズム５１０での使用）に備えて第２のデータ記憶要素５０６に保存することができる。リモート制御モジュール１６の第２のデータ表示装置５０８は、例えば、使用者に便利な形式の測定データ、並びに後のデータ管理のための使用が簡単なインターフェイスを表示するように構成されたグラフィックＬＣＤ表示装置とすることができる。

ローカル制御モジュール１４は、第２の高周波リンク５０４を介してリモート制御モジュール１６と通信できるように適合されている。リモート制御モジュール１６の機能には、使用者に見易く便利な形態にグルコース測定データを表示、保存、及び処理することが含まれる。リモート制御モジュール１６は、有害なグルコース濃度を使用者に警告するためにアラーム５１２によって警報（音響、視覚、振動）を発することができる。リモート制御モジュール１６の更なる機能は、血中グルコース測定システム５１４及び１回用の血中グルコース測定ストリップ５１６を用いて使用者の血中グルコース濃度を測定することである。血中グルコース測定システム５１４で測定された血中グルコース値を用いて、推定アルゴリズム５１０で算出された血中グルコース値を検証することができる。リモート制御モジュール１６はまた、入力して解析される使用者の特有のデータ（例えば、事象タグ、心の状態、医療データ）を提供するように構成することができる。

リモート制御モジュール１６は、ポータブルユニットとして、ローカル制御モジュール１４と通信できるように構成することができる（例えば、ローカル制御モジュール１４からグルコース測定データを受信する）。従って、リモート制御モジュール１６は、グルコース監視関連データの管理（例えば、グルコース関連データの保存、表示、及び処理）についての簡便なプラットフォームを使用者に提供する。これを用いて、的確な治療（すなわち、インスリン投与）を行うことができる。リモート制御モジュール１６の機能には、ＩＳＦグルコースデータの収集、保存、及び処理、並びにＩＳＦグルコースデータから求められた血中グルコース値の表示が含まれる。このような機能をリモート制御モジュール１６に含めることにより、ローカル制御モジュール１４が小さく単純になる。しかしながら、所望に応じて、リモート制御モジュールの代わりにローカル制御モジュールが上記した機能を果たすことができる。

血液試料（ＢＳ）における血中グルコースレベルの測定を容易にするために、血中グルコース測定システム５１４が、リモート制御モジュール１６と一体に設けられている。血中グルコース測定システム５１４は、血液試料（例えば、血液の滴）が導入された血中グルコースストリップ５１６を用いて測定する。得られた血中グルコース測定値を、推定アルゴリズム５１０によって求められたグルコース値と比較することができる。

リモート制御モジュール１６は、場合によってはシリアル通信ポート（図５には図示せず）などの通信ポートを含むこともできる。当分野では、例えば、ＲＳ２３２（ＩＥＥＥ標準）及びＵＳＢなどの好適な通信ポートが知られている。このような通信ポートは、保存されたデータを外部データ管理システムに送信するように容易に適合することができる。リモート制御モジュール１６はまた、通信ポートを介してプログラムすることができる再プログラム可能なフラッシュメモリ部分などのプログラム可能なメモリ部分（図５には図示せず）を含むことができる。このようなメモリ部分の目的は、通信ポートを介した通信によってリモート制御モジュールのオペレーティングシステム及び／または他のソフトウエア部分の更新を容易にすることにある。

更に、リモート制御モジュール１６は、データ保持要素５１８を受容して、そのデータ保持要素と通信するための通信スロットを含むことができる。データ保持要素５１８は、「スマートチップ」とも呼ばれるＳＩＭデータ保持要素などの当分野で周知のあらゆる好適なデータ保持要素とすることができる。

データ保持要素５１８は、使い捨てカートリッジ１２に設けることができ、キャリブレーションデータやロット識別番号などの使い捨てカートリッジの生産ロットに固有のデータを含むことができる。リモート制御モジュール１６は、データ保持要素５１８に保持されているデータを読むことができ、このようなデータを、ローカル制御モジュール１４から受け取ったＩＳＦグルコースデータの解釈に用いることができる。別法では、データ保持要素５１８のデータを、第２の高周波リンク５０４によってローカル制御モジュールに送信することができ、このデータをローカル制御モジュール１４によるデータ分析に用いることができる。

リモート制御モジュール１６の第２の電子制御部５０２は、データの解釈及び様々なアルゴリズムを実行するように構成されている。１つのアルゴリズムは、近い将来（３０分〜１時間以内）のグルコースレベルを推定するための推定アルゴリズム５１０である。使用者の血中グルコース濃度の変化とその使用者のＩＳＦグルコース濃度の対応する変化との間には時間差が存在するため、推定アルゴリズム５１０は、個人の遅延時間の関係を反映する使用者固有のパラメータを考慮するべく、保存されたデータに対して実施される一連の数学的処理を用いる。推定アルゴリズム５１０の結果は、ＩＳＦグルコースレベルに基づいた血中グルコースレベル推定値である。推定アルゴリズム５１０が低いグルコースレベルを推定すると、信号が生成され、アラーム５１２が作動して、低血糖症や昏睡の危険などの推定される生理現象を使用者に警告する。当業者であれば理解できるように、アラーム５１２は、使用者を直接或いは使用者の健康管理者に警告を与える音響信号、視覚信号、または振動信号を含むあらゆる好適な信号から構成することができる。低血糖症の症状の使用者を目覚めさせることができるように音響信号が好ましい。

任意の同じ時間におけるＩＳＦグルコース値（濃度）と血中グルコース値（濃度）の差をＩＳＦグルコース遅延と呼ぶ。ＩＳＦグルコース遅延は、生理的原因と機構的原因の両方によると考えられる。ＩＳＦグルコース遅延の生理的な原因は、使用者の皮膚層の血液から間質への拡散に要する時間に関係する。遅延の機構的原因は、ＩＳＦ試料の採取に用いる装置及び方法に関係する。

本発明に従った装置、システム、及び方法の実施形態は、使用者の皮膚層の標的領域への血液の流れを促進する往復動方式で使用者の皮膚層に対して圧力を適用及び解除して、生理的な原因によるＩＳＦグルコース遅延を緩和（低減、または最小化）する。詳細を後述する本発明に従った圧力リングを含むＩＳＦ抽出装置は、この方式で圧力を適用及び解除する。ＩＳＦグルコースの遅延を考慮する別の方法は、測定したＩＳＦグルコース濃度に基づいて血中グルコース濃度を推定するアルゴリズム（例えば、推定アルゴリズム５１０）を用いる。

推定アルゴリズム５１０は、例えば、一般的な形、すなわち「推定血中グルコース＝ｆ（ＩＳＦ_i ^k，ｒａｔｅ_j ，ｍａ_n ｒａｔｅ_m ^p，交互作用項）」とすることができる。ここで、ｉは０〜３の整数値であり、ｊ、ｎ、及びｍは１〜３の整数値であり、ｋ及びｐは１または２の整数値である。ＩＳＦ_ｉは、測定したＩＳＦグルコース値であって、下付き文字（ｉ）はどのＩＳＦ値が用いられたかを示す。例えば、（ｉ）が０の場合は現在の値のＩＳＦ値を指し、１の場合は１つ前の値を指し、２の場合は２つ前の値を指し、以下同様に続く。ｒａｔｅ_j は、近い２つのＩＳＦ値の間の変化率であって、下付き文字（ｊ）は、変化率を計算するためにどの近い２つのＩＳＦ値が用いられたかを示す。例えば、（ｊ）が１の場合は、現在のＩＳＦ値とその前のＩＳＦ値との間の変化率を指し、（ｊ）が２の場合は、１つ前のＩＳＦ値と２つ前のＩＳＦ値との間の変化率を指し、以下同様に続く。ｍａ_n ｒａｔｅ_m は、ＩＳＦ値の各群の近い平均値間の移動平均率を示し、下付き文字の（ｎ）は、移動平均値に含まれるＩＳＦ値の数を指し、（ｍ）は、現在の値に対して近い移動平均値の時間位置を指す。

推定アルゴリズムの一般的な形は、全ての許容される項と可能な交差項の一次結合であり、項及び交差項の係数は、ＩＳＦ試料採取時に測定されたＩＳＦ値と血中グルコース値の回帰分析によって決定される。本発明に従ったシステムに適した推定アルゴリズムの更なる詳細は、言及することを以って本明細書の一部とする米国特許出願第＿＿／＿＿＿＿＿＿号（代理人整理番号ＬＦＳ−５００７）に開示されている。

当業者には明らかなように、推定アルゴリズムの結果を用いて、インスリン供給ポンプなどの医療装置を制御することができる。アルゴリズムの結果に基づいて決定できるパラメータの典型的な例は、ある時点における使用者に瞬時大量投与するインスリンの量である。

ローカル制御モジュール１４と使い捨てカートリッジ１２の組合体を、使用者の皮膚に取り付けることができるように構成して、使用者の皮膚層から抽出されるＩＳＦのサンプリング及び監視を容易にすることができる（図６〜図８を参照）。

図１〜図１０に示されているシステムの実施形態の使用中は、使い捨てカートリッジ１２が、ローカル制御モジュール１４内に配置され、そのローカル制御モジュールによって制御される。加えて、使い捨てカートリッジ１２とローカル制御モジュール１４の組合体を、使用者、好ましくは使用者の腕の上部または前腕に装着できるように構成することができる。ローカル制御モジュール１４は、測定管理のため及び分析モジュールから測定データを受け取るために使い捨てカートリッジ１２に電気的に接続されている。

図６を参照すると、ローカル制御モジュール１４は、第１のデータ表示装置４０６と、ローカル制御モジュール１４を使用者の腕に取り付けるための一対のストラップ６０２を含む。図６にはまた、ローカル制御モジュール１４を挿入する前の使い捨てカートリッジ１２が示されている。

図７に、ローカル制御モジュール１４に設けられた挿入キャビティ７０４内に使い捨てカートリッジ１２を挿入する前のローカル制御モジュール１４の底面図が示されている。使い捨てカートリッジ１２及びローカル制御モジュール１４は、使い捨てカートリッジ１２が機械的な力によって挿入キャビティ７０４内に固定されるように構成されている。加えて、使い捨てカートリッジ１２及びローカル制御モジュール１４は、使い捨てカートリッジ１２に設けられた一連の成形接触パッド７０６によって電気的に接続される。これらの成形接触パッド７０６は、使い捨てカートリッジが挿入キャビティ７０４内に挿入されると、ローカル制御モジュール１４の挿入キャビティ７０４内に設けられた一連の接触ピン７０８に整合する。

図８に、使い捨てカートリッジ１２がローカル制御モジュール１４内に挿入され、使い捨てカートリッジとローカル制御モジュールの組合体が使用者の腕に取り付けられた後のローカル制御モジュール１４が示されている。図８はまた、ローカル制御モジュール１４の高周波通信範囲内にあるリモート制御モジュール１６を示している。

図９に、本発明の例示的な一実施形態に従った間質液（ＩＳＦ）抽出装置９００の側断面図が示されている。ＩＳＦ抽出装置９００は、刺入部材９０２、圧力リング９０４、第１の付勢部材９０６（すなわち第１のばね）、及び第２の付勢部材９０８（すなわち第２のばね）を含む。

刺入部材９０２は、使用者の皮膚層の標的部位に刺入して、そこからＩＳＦを抽出できるように構成されている。刺入部材９０２はまた、ＩＳＦの抽出中に使用者の皮膚層に維持されるように構成されている。刺入部材９０２は、例えば、１時間以上に亘って使用者の皮膚層に留めることができ、これにより連続的または半連続的なＩＳＦの抽出が可能となる。当業者であれば本開示を読めば、刺入部材を使用者の皮膚層に８時間以上に亘って留めることができることを理解できよう。

圧力リング９０４は、配置された状態と引き戻された後退状態との間で往復するように構成されている。圧力リング９０４が配置された位置にある場合は、（ｉ）使用者の皮膚層からＩＳＦの抽出を促進するため、及び（ｉｉ）ＩＳＦ抽出装置９００から上記したような分析モジュールなどへのＩＳＦの流れを制御するために、刺入部材が使用者の皮膚層に留まったまま、圧力リング９０４が標的部位の周りの使用者の皮膚層に圧力を加える。圧力リング９０４が引き戻された位置にある場合は、圧力リングは標的部位の周りの使用者の皮膚に全く或いは殆ど圧力を加えない。圧力リング９０４が配置された位置と後退位置との間で往復運動できるため、使用者の皮膚層の所定部分に圧力が加えられる時間を制御して、使用者の皮膚層を回復させ、苦痛や斑点を低減することができる。

圧力リング９０４は通常、０．０８インチ〜０．５６インチ（約２．０３ｍｍ〜約１４．２２ｍｍ）の範囲の外径、及び０．０２インチ〜０．０４インチ（約０．５１ｍｍ〜約１．０２ｍｍ）の範囲の側壁（図９のＡ）を有する。

第１の付勢要素９０６は、使用者の皮膚層に対して圧力リング９０４を押圧し（すなわち、圧力リングを配置状態にし）、圧力リング９０４を引き戻すように構成されている。第２の付勢要素９０８は、刺入部材９０２が標的部位に刺入するようにその刺入部材を発射できるように構成されている。

圧力リングによって使用者の皮膚層に加えられる圧力（力）は、例えば、約１ｐｓｉ〜１５０ｐｓｉ（約６．９ｋＰａ〜約１０３４．３ｋＰａ）（ｐｓｉは、圧力リングの断面積当たりの力として計算）の範囲とすることができる。これに関連して、約５０ｐｓｉ（約３４４．８ｋＰａ）の圧力が、使用者の苦痛／不快感を最小にすると共にＩＳＦの十分な流れを得るのに有利であることが分かった。

図９の実施形態では、刺入部材９０２は、往復動圧力リング９０４の凹部内に部分的に受容され、その凹部の深さによって刺入部材９０２の最大刺入深さが決まる。図９には明確には示されていないが、刺入部材９０２及び往復運動する圧力リング９０４は、互いに対して移動することができ、使用者の皮膚層に別々に適用することができる。

ＩＳＦ抽出装置９００の使用中に、往復動圧力リング９０４を使用者の皮膚層を安定させるために配置して、標的領域の部分を分離及び加圧し、従って正味の正の圧力を加えて、刺入部材９０２を通るＩＳＦの流れを促進することができる。

所望に応じて、ＩＳＦ抽出装置９００は、刺入時の針の刺入深さを制限及び制御するための刺入深さ制御要素（図示せず）を含むことができる。好適な刺入深さ制御要素及び使用方法の例が、言及することを以ってその内容の全てを本明細書の一部とする米国特許出願第＿＿／＿＿＿＿＿＿号（代理人整理番号ＬＦＳ−５００２）に開示されている。

ＩＳＦ抽出装置９００を使用する場合、ＩＳＦ抽出装置９００を含むシステムを、圧力リング９０４を皮膚に向けて（例えば、図８を参照）使用者の皮膚層に配置する。圧力リング９０４を皮膚に押圧して皮膚を***させる。次いで、その***した部分に刺入部材９０２を刺入する（例えば、突く）。次いで、刺入部材９０２が皮膚内に完全にまたは部分的に留まった状態で、ＩＳＦ試料を***部から抽出する。

抽出されるＩＳＦ試料の流速は、当初は比較的速いが、通常は時間と共に低下する。約３秒〜３時間後に、圧力リング９０４を引き戻して、皮膚が回復するようにその状態を約３秒〜３時間維持する。次いで、圧力リング９０４を再び、約３秒〜３時間配置し、次いで圧力リング９０４を引き戻し、その状態を約３秒〜３時間維持する。ＩＳＦの抽出を終了するまで、この圧力リング９０４の配置と引き戻しのプロセスを繰り返す。この配置と引き戻しのサイクルは、それぞれのサイクルが異なる時間であるため不均等である。

本発明の別の例示的な実施形態に従ったＩＳＦ抽出装置９５０の斜視図及び断面図のそれぞれが図１０及び図１１に示されている。ＩＳＦ抽出装置９５０は、刺入部材９５２と、同心円上に配置された複数の圧力リング９５４Ａ、９５４Ｂ、及び９５４Ｃを含む。ＩＳＦ抽出装置９５０はまた、使用者の皮膚層に対して圧力リング９５４Ａ、９５４Ｂ、及び９５４Ｃのそれぞれを押圧するための複数の第１の付勢要素９５６Ａ、９５６Ｂ、及び９５６Ｃと、刺入部材９５２を発射するための第２の付勢要素９５８と、刺入深さ制御要素９６０を含む。

使用する際は、圧力リング９５４Ａ、９５４Ｂ、及び９５４Ｃが使用者の皮膚層を向くようにＩＳＦ抽出装置９５０を配置する。これは、例えば、上記したように体液を抽出するためのシステムのサンプリングモジュールのＩＳＦ抽出装置９５０を利用して、このシステムを使用者の皮膚層に配置して達成することができる。

次いで、圧力リング９５４Ａが付勢要素９５６Ａによって使用者の皮膚層に押圧され、これにより、刺入部材９５２が突き刺される（刺入される）使用者の皮膚層に***部が形成される。圧力リング９５４Ａが使用すなわち配置されている間、圧力リング９５４Ｂ及び圧力リング９５４Ｃをそれぞれ、付勢要素９５６Ｂ及び付勢要素９５６Ｃによって後退位置に維持することができる。

刺入部材９５２が使用者の皮膚層の中に完全にまたは部分的に留置された状態で、使用者の皮膚層に形成された***部からＩＳＦを抽出することができる。約３秒〜３時間後に、圧力リング９５４Ａを引き戻して、約３秒〜３時間の間、使用者の皮膚層を回復させることができる。圧力リング９５４Ａを引き戻した後、圧力リング９５４Ｂを配置して使用者の皮膚層に圧力を加えることができる。圧力リング９５４Ｂが使用すなわち配置されている間、圧力リング９５４Ａ及び圧力リング９５４Ｃをそれぞれ、付勢要素９５６Ａ及び付勢要素９５６Ｃによって後退位置に維持することができる。約３秒〜３時間後に、圧力リング９５４Ｂを引き戻して約３秒〜３時間維持し、続いて圧力リング９５４Ｃを配置することができる。圧力リング９５４Ｃを、約３秒〜３時間の間、使用者の皮膚層に押圧した状態に維持し、次いで、約３秒〜３時間の間、引き戻した状態に維持する。圧力リング９５４Ｃが使用すなわち配置されている間、圧力リング９５４Ａ及び圧力リング９５４Ｂをそれぞれ、付勢要素９５６Ａ及び付勢要素９５６Ｂによって後退位置に維持することができる。圧力リング９５４Ａ、９５４Ｂ、及び９５４Ｃの配置と引き戻しのこのサイクルは、流体の抽出が終了するまで続けることができる。図９に示されている実施形態と同様に、図１０及び図１１に示されている複数の圧力リングの実施形態の配置と引き戻しのサイクルも、それぞれのサイクルの時間が異なり、不均等であるのが好ましい。

当業者であれば、本発明に従ったＩＳＦ抽出装置の複数の圧力リングを任意の順序で配置することができ、上記した配置と引き戻しの順序に限定されるものではないことを理解できよう。例えば、圧力リング９５４Ａを配置する前に、圧力リング９５４Ｂまたは圧力リング９５４Ｃを配置する順序も可能である。更に、２つ以上の圧力リングを同時に配置することもできる。例えば、図１０及び図１１に示されている実施形態では、３つの圧力リングが単一の圧力リングとして機能するように、同時に３つ全ての圧力リングを配置することもできる。

図１０及び図１１に示されている実施形態では、それぞれの圧力リングによって使用者の皮膚に加える圧力は、例えば、約０．１ｐｓｉ〜１５０ｐｓｉ（約０．７ｋＰａ〜約１０３４．３ｋＰａ）の範囲とすることができる。

圧力リング９５４Ａ、９５４Ｂ及び９５４Ｃの外径はそれぞれ、例えば、０．０８インチ〜０．５６０インチ（２．０３２ｍｍ〜１４．２２４ｍｍ）、０．１インチ〜０．９インチ（２．５４ｍｍ〜２２．８６ｍｍ）、及び０．１６〜０．９６インチ（４．０６４ｍｍ〜２４．３８４ｍｍ）の範囲とすることができる。それぞれの圧力リングの壁部の厚みは、例えば、０．０２インチ〜０．０４インチ（０．５０８ｍｍ〜１．０１６ｍｍ）の範囲とすることができる。

本発明の代替の実施形態に従った抽出装置の最も内側の圧力リングは、無視できるほど小さな圧力を加えてその領域への血液の流れを維持したまま、使用者の皮膚層に針を維持するために、所望に応じて平坦なリング（図１４を参照）とすることができる。図１４に、本発明の代替の例示的な実施形態に従った間質液（ＩＳＦ）抽出装置９７０の一部の側断面図が示されている。ＩＳＦ抽出装置９７０は、刺入部材９７２、圧力リング９７４、平坦な圧力リング９７５、圧力リング９７４を付勢するための第１の付勢部材９７６（すなわち第１のばね）、及び平坦な圧力リング９７５を付勢するための第２の付勢部材９７８（すなわち第２のばね）を含む。

この代替の実施形態では、平坦な圧力リングが針（すなわち刺入部材９７２）を取り囲み、針がちょうど通過できる大きさの孔を有する。平坦な圧力リングは、好ましくは０．０２インチ〜０．５６インチ（０．５０８ｍｍ〜１４．２２４ｍｍ）の直径を有する。

本発明に従った抽出装置に少なくとも１つの圧力リングに設けることで、複数の利点が得られる。第１に、配置位置と引き戻された位置との間の圧力リングの往復運動は、ＩＳＦグルコース遅延を緩和する（すなわち減少させる）役割を果たす。圧力リングが引き戻されると使用者の皮膚層に対する圧力が解放され、使用者の体は、標的部位に血流を増大させる反応をする。この現象は、反応性充血として知られており、圧力リングの往復運動により標的部位にＩＳＦが有利に補給される機構であると推測できる。このようなＩＳＦの補充は、ＩＳＦグルコース値と全血グルコース値との間の時間的ずれを緩和するのに役立つ。

本発明に従ったＩＳＦ抽出装置の別の利点は、圧力リングの往復運動により、圧力が加えられる皮膚が回復すると共に、使用者の苦痛、不快感、及び持続的な斑点の発生が低減される。

更に、複数の圧力リングを備えた抽出装置（例えば、図１０及び図１１の実施形態）では、少なくとも１つの圧力リングがＩＳＦの収集を促進するべく固着され、他の圧力リングが配置された状態と引き戻された状態との間で往復運動して、任意の時間に使用者の皮膚層の別の領域に圧力を加えることができる。このような固着された圧力リングと往復動圧力リングとの組み合わせは、使用者の苦痛／不快感を更に減少させるのに役立つ。

本実施形態に従ったＩＳＦ抽出装置の別の利点は、圧力リングを用いて、抽出したＩＳＦ試料のグルコース測定が行われる状態を制御することができる。例えば、電気化学グルコースセンサは、そのセンサを流れるＩＳＦ試料の流速が一定または静止している場合は極めて正確である。本発明に従ったＩＳＦ抽出装置の圧力リングにより、抽出したＩＳＦ試料の流れを制御することができる。例えば、圧力リングを引き戻してＩＳＦ試料の流れを０．１秒〜６０分の間停止し、グルコースの濃度測定を可能にすることができる。グルコースの濃度測定が終了したら、１または複数の圧力リングを再配置してＩＳＦの抽出を続けることができる。この方式で、半連続的なＩＳＦ試料の抽出を行うことができる。

当業者であれば本開示を読めば、本発明に従ったＩＳＦ抽出装置を、限定するものではないが、上記したように体液試料を抽出し、その中の分析物を監視するシステムを含め、様々なシステムに適用できることを理解できよう。例えば、ＩＳＦ抽出装置は、このようなシステムのサンプリングモジュールに用いることができる。

図１３に示されているように、本発明の例示的な実施形態に従った使用者の皮膚層からＩＳＦ試料を連続的に収集するための方法１００は、ステップ１０１０に示されているようにＩＳＦ流体抽出装置を用意することを含む。このＩＳＦ流体抽出装置は、刺入部材、及び少なくとも１つの圧力リング（例えば、単一圧力リング、または同心円上の３つの圧力リング）を含む。刺入部材及び圧力リングは、本発明に従ったＩＳＦ抽出装置及びシステムを用いて説明した刺入部材及び圧力リングとすることができる。

次に、ステップ１０２０に示されているように、圧力リングを使用者の皮膚層の標的部位（例えば、指先の被包組織標的部位、四肢の標的部位、腹部標的部位、またはＩＳＦ試料を抽出する他の標的部位）の近傍に接触させる。例えば、本発明に従ったシステム及び装置の実施形態を用いて説明した技術を含め、あらゆる好適な技術を用いて圧力リングを使用者の皮膚層に接触させることができる。

次に、ステップ１０３０に示されているように、使用者の皮膚層の標的部位に刺入部材を刺入する。次に、ステップ１０４０に示されているように、抽出するＩＳＦの遅延を緩和する往復動方式で使用者の皮膚層に圧力を加えながら、刺入部材で使用者の皮膚層からＩＳＦを抽出する。本発明に従った方法における圧力を加える様々な往復動方式は、図１〜図１２を用いて既に説明した。

次の例は、本発明に従った装置、システム、及び方法の様々な実施形態の利点を例証する。

例１：往復動圧力リング内の領域における血液潅流に対する往復動圧力リングの影響
患者の前腕に取り付けられた圧力リングの内側のほぼ中心の０．２５ｃｍ² の領域から半規則的な間隔でレーザードップラーイメージ潅流データを収集した。圧力リングは、０．５３インチ（１３．４６２ｍｍ）の直径及び０．０３インチ（０．７６２ｍｍ）の壁部の厚みを有する。患者の皮膚層に圧力リングを配置する前に基準データを収集した。０．５ポンド（約２２７．３ｇ）のばねの力で皮膚層に対して圧力リングを１０分間配置してから皮膚層から３０分間離し、この配置と引き戻しのサイクルを繰り返した。続いて圧力リングを皮膚層に対して５時間配置し、皮膚層から１時間離し、最後に１０分間皮膚に配置した。０．２５ｃｍ² の測定領域における平均潅流を図１２に示した。

図１２から分かるように、圧力リングの配置により、圧力リングによって囲まれた領域の血液潅流が基準血液潅流に比べて減少した（すなわち、圧力を加えることにより血液潅流が減少した）。しかしながら、圧力リングを離すとこの現象が元に戻るだけでなく、実際には基準を越えて潅流が増大した。

例２：ＩＳＦグルコース遅延に対する往復動圧力リングの影響
本発明の例示的な実施形態に従った往復動圧力リングを使用した場合のＩＳＦグルコース値に対する血流の影響を決定するために試験を行った。２０人の糖尿病患者において、患者の前腕の掌側及び背側に対する基準血液潅流測定を行った。次いで、これらの患者に対して、指の血液試料、コントロールＩＳＦ試料、及び往復動処理ＩＳＦ試料を、３時間〜６時間に亘って１５分毎に収集した。コントロールＩＳＦ試料は、患者の皮膚層は何も操作しないで患者の前腕から採取し、往復動処理ＩＳＦ試料は、患者の皮膚層に対して往復動圧力リングを往復動させて採取した。３時間〜６時間の試験時間における、電子レンジで解凍した食物や、インスリン及び経口血糖降下剤を含む糖尿病用薬物の摂取による影響により、殆どの患者の血中グルコース濃度が増減する。

往復動処理ＩＳＦ試料は、３０秒間はサンプリングしないで圧力リングで約１５０ｐｓｉ（約１０３４ｋＰａ）の圧力を加えて生成し、続いてサンプリング標的部位に血液が流入するように５分間待った。コントロールＩＳＦ試料及び往復動処理ＩＳＦ試料を得る直前に、ムーア・レーザー・ドップラー・イメージ（Moor Laser Doppler Imager）（英国、デボン（Devon））で血液潅流測定を行った。レーザードップラーによる映像化は、ＩＳＦサンプリング標的部位の中心の２ｃｍ² に対して行った。

ＩＳＦグルコース測定値は、改良したOne Touch（登録商標）Ultra（登録商標）グルコース計及び検査ストリップシステムを用いて行った。約１μｌのＩＳＦ試料を、針で患者の皮膚層の真皮から抽出し、検査ストリップの測定領域に自動的に留置した。改良していないOne Touch（登録商標）Ultra（登録商標）グルコース計及びストリップシステムを用いて、指から全血グルコース値を決定した。

各患者についての遅延時間（分）及び潅流測定値を下表１に示した。

表１のデータから、ＩＳＦグルコース遅延が、往復動圧力リングにより平均で２１．７分短くなったことが分かる。すなわち、平均３０．３分（１２．８ＳＤ）から平均８．７分（６．６ＳＤ）に短縮された。この遅延時間の短縮は、患者の皮膚層に対して圧力を加えたり解放したりして、ＩＳＦサンプリング領域における局所血液潅流をコントロールサンプリング領域に対して平均で２．３倍（０．６ＳＤ）上昇させて達成した。

本発明の好適な実施形態を図示し説明してきたが、当業者であれば、このような実施形態が単に例示目的であることを理解できよう。当業者であれば、本発明から逸脱することなく様々な変更形態、変形形態、及び置換形態に想到するであろう。

ここに記載した本発明の実施形態の様々な代替形態を用いて本発明を実施できることを理解されたい。添付の特許請求の範囲が本発明を規定するものであり、これらの請求項及び相当物の範囲に含まれる方法及び構造も本発明に包含されるものである。

本発明は、体液試料を抽出してその試料中の分析物を監視するためのシステムに適用可能である。このシステムは、使用が簡単で、使用者に与える苦痛及び／または不快感が比較的少なく、使用者の苦痛や持続的な斑点を過度に増大させないで連続的及び半連続的に容易に監視できる。加えて、本発明に従ったＩＳＦ抽出装置もまた、使用者に与える苦痛及び／または不快感が比較的少なく、使用者の苦痛や持続的な斑点を過度に増大させないで連続的及び半連続的に容易に監視できる。更に本発明は、使用者の苦痛や持続的な斑点を過度に増大させないで連続的及び半連続的に容易に監視できる方法に適用可能である。

一態様において、本発明は、使い捨てカートリッジ及びローカル制御モジュールを含む、体液試料を抽出してその試料中の分析物を監視するためのシステムに適用可能である。この使い捨てカートリッジは、体から体液試料（例えば、ＩＳＦ試料）を抽出できるように適合されたサンプリングモジュール、及びその体液試料中の分析物（例えば、グルコース）を測定するように適合されたサンプリングモジュールを含む。加えて、ローカル制御モジュールは、使い捨てカートリッジに電気的に接続されており、分析モジュールから測定データ（例えば、電流信号）を受け取って保存するように適合されている。

一態様において、本発明は、使用者の皮膚層の標的部位に刺入でき、刺入後にその皮膚層に留まってＩＳＦ試料をその皮膚層から抽出できるように構成された刺入部材を含むこともできるシステムのサンプリングモジュールに適用可能である。サンプリングモジュールはまた、刺入部材が使用者の皮膚層に留置された状態で、使用者の標的部位の近傍に圧力を加えることができるように適合された少なくとも１つの圧力リングを含む。加えて、所望に応じて、圧力リングが往復動方式で使用者の皮膚層に圧力を加えて、刺入部材によって抽出されるＩＳＦ試料のＩＳＦグルコース遅延を緩和できるように、サンプリングモジュールを構成することができる。

本発明に従った使い捨てカートリッジレンダーシステムの使い捨ては使用が簡単である。加えて、圧力リングが本発明に従った往復動方式で動作する場合、連続的及び半連続的な監視が容易になると同時に、使用者の苦痛及び持続的な斑点の生成が抑制される。

一態様において、本発明は、間質液（ＩＳＦ）抽出装置に適用可能である。このＩＦＳ抽出装置は、使用者の皮膚層の標的部位に刺入でき、刺入後にその皮膚層に留まってその皮膚層からＩＳＦ試料を抽出できるように構成された刺入部材（例えば、壁部が薄い孔がある針）を含む。ＩＳＦ抽出装置はまた、刺入部材が使用者の皮膚層に留置された状態で、使用者の皮膚層の標的部位近傍に圧力を加えることができるように適合された少なくとも１つの圧力リング（例えば、同心円上に配置された３つの圧力リング）を含む。ＩＳＦ抽出装置は、圧力リングが往復動方式で圧力を加えることができるように構成されており、これにより、刺入部材によって抽出されるＩＳＦ試料のＩＳＦグルコース遅延が緩和される。

一態様において、本発明は、刺入部材がＩＳＦ試料の抽出中に使用者の皮膚層に留まることができるため使用が簡単なＩＳＦ抽出装置に適用可能である。このＩＳＦ抽出装置はまた、往復動方式で圧力を加えることができるように構成されているため、連続的及び半連続的な監視が容易になると共に、使用者の苦痛及び持続的な斑点の生成が抑制される。圧力リングによる往復動方式での圧力の適用はまた、標的部位近傍への血液の流れを促進し、ＩＳＦグルコース遅延を緩和する。

一態様において、本発明は、間質液（ＩＳＦ）を抽出するための方法に適用可能である。この方法は、刺入部材及び少なくとも１つの圧力リングを備えたＩＳＦ抽出装置を用意するステップを含む。次いで、圧力リングを使用者の皮膚層に接触させ、刺入部材を刺入する。次いで、圧力リングを用いて使用者の皮膚層に往復動方式で圧力を加えながら、刺入部材で使用者の皮膚層からＩＳＦ試料を抽出する。圧力を加えるこの往復動方式により、刺入部材で抽出されるＩＳＦ試料のＩＳＦグルコース遅延が緩和され、かつ／または長期に亘った（例えば、１時間〜２４時間の範囲）ＩＳＦ試料の連続的または半連続的な抽出が容易になる。

本発明の実施態様は以下の通りである。
（１）前記サンプリングモジュールが、間質液（ＩＳＦ）試料を抽出してそのＩＳＦ試料中のグルコースを測定できるように適合されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
（２）前記サンプリングモジュールが、刺入部材及び少なくとも１つの圧力リングを含み、前記刺入部材が、使用者の皮膚層の標的部位に刺入でき、刺入後に前記使用者の皮膚層に留まってＩＳＦ試料を抽出できるように適合されており、前記少なくとも１つの圧力リングが、前記刺入部材が前記使用者の皮膚層に留まっている状態で、前記標的部位の近傍の前記使用者の皮膚層に圧力を加えることができるように適合されており、前記圧力リングが往復動方式で圧力を加えて、前記刺入部材によって抽出される前記ＩＳＦ試料のＩＳＦグルコース遅延を緩和できるように、前記サンプリングモジュールが構成されていることを特徴とする実施態様（１）に記載のシステム。
（３）前記使い捨てカートリッジ及び前記ローカル制御モジュールが体に取り付けできるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
（４）更に、前記ローカル制御モジュールと電気的に接続できるように適合されたリモート制御モジュールを含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
（５）前記リモート制御モジュールが、グルコース検査ストリップを受容して、そのグルコース検査ストリップに導入された血液試料の濃度を測定するように構成されていることを特徴とする実施態様（４）に記載のシステム。

（６）前記リモート制御モジュールが、それ自体が決定したＩＳＦグルコース濃度に基づいて血液グルコース濃度を推定する推定アルゴリズムを利用できるように適合されていることを特徴とする実施態様（４）に記載のシステム。
（７）前記リモート制御モジュールが、ＰＢＧＣ＝ｆ（ＩＳＦ_i ^k，ｒａｔｅ_j ，ｍａ_n ｒａｔｅ_m ^p，交互作用項）のアルゴリズムを用い、この式のＰＢＧＣが推定血中グルコース濃度、ｉが０〜３の整数値、ｊ、ｎ、及びｍが１〜３の整数値、ｋ及びｐが１または２の整数値、ＩＳＦ_i が測定したＩＳＦグルコース値、ｒａｔｅ_j が測定したＩＳＦグルコース値間の変化率、ｍａ_n ｒａｔｅ_m がＩＳＦグルコース値の各群の平均値間の移動平均率を示すことを特徴とする実施態様（６）に記載のシステム。
（８）前記サンプリングモジュールが、刺入部材、発射機構、及び少なくとも１つの圧力リングを含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
（９）前記サンプリングモジュールが、抽出した体液試料を前記分析モジュールに連続して流すことができるように適合されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
（１０）前記使い捨てカートリッジ及びローカル制御モジュールが、前記使用者の皮膚に取り付けできるように適合されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。

（１１）圧力を３秒〜３時間加えた後、３秒〜３時間圧力が加わらないようにし、次いで、再び圧力を３秒〜３時間加える往復動方式で前記圧力リングが圧力を加えることができるように、前記ＩＳＦ抽出装置が構成されていることを特徴とする請求項２に記載のＩＳＦ抽出装置。
（１２）更に、配置された状態から引き戻された状態及びその逆に前記圧力リングを移動させることができるように構成された少なくとも１つの第１の付勢部材と、前記刺入部材を発射するように構成された第２の付勢部材とを含むことを特徴とする請求項２に記載のＩＳＦ抽出装置。
（１３）前記刺入部材が、少なくとも１時間前記使用者の皮膚層に留まることができるように構成されていることを特徴とする請求項２に記載のＩＳＦ抽出装置。
（１４）前記少なくとも１つの圧力リングが複数の圧力リングであることを特徴とする請求項２に記載のＩＳＦ抽出装置。
（１５）前記複数の圧力リングが同心円上に配置されていることを特徴とする実施態様（１４）に記載のＩＳＦ抽出装置。

（１６）前記圧力リング及び第１の付勢要素が、０．１ｐｓｉ〜１５０ｐｓｉ（約０．７ｋＰａ〜約１０３４．３ｋＰａ）の範囲の圧力を使用者の皮膚層に加えることができるように構成されていることを特徴とする請求項２に記載のＩＳＦ抽出装置。
（１７）前記用意するステップが、複数の圧力リングを含むＩＳＦ抽出装置を用意することを含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
（１８）前記用意するステップが、同心円上に配置された３つの圧力リングを含むＩＳＦ抽出装置を用意することを含むことを特徴とする実施態様（１７）に記載の方法。
（１９）前記抽出ステップが、圧力を３秒〜３時間加えた後、３秒〜３時間圧力が加わらないようにし、次いで、再び圧力を３秒〜３時間加えるように往復動方式で圧力を加えることを含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
（２０）前記抽出ステップが、不均等の往復動方式で圧力を加えることを含むことを特徴とする実施態様（１９）に記載の方法。

本発明の例示的な実施形態に従った、体液試料を抽出しその抽出物中の分析物を監視するシステムの簡易ブロック図である。 使用者の皮膚層に配置された本発明の実施形態に従ったＩＳＦサンプリングモジュールの簡易模式図であって、一点鎖線の矢印が機械的な相互作用を示し、実線の曲がった矢印がＩＳＦの流れを示し、要素２８の実線の矢印が圧力を示している。 本発明の例示的な実施形態に従った分析モジュール及びローカル制御モジュールの簡易ブロック図である。 本発明の例示的な実施形態に従った分析モジュール、ローカル制御モジュール、及びリモート制御モジュールの簡易ブロック図である。 本発明の例示的な実施形態に従ったリモート制御モジュールの簡易ブロック図である。 本発明の例示的な実施形態に従った使い捨てカートリッジ及びローカル制御モジュールの上からの斜視図である。 図６の使い捨てカートリッジ及びローカル制御モジュールの底面からの斜視図である。 使い捨てカートリッジ及びローカル制御モジュールが使用者の腕に取り付けられた、本発明の別の例示的な実施形態に従ったシステムの斜視図である。 本発明の例示的な実施形態に従った抽出装置の簡易側断面図である。 本発明の別の例示的な実施形態に従った抽出装置の一部の斜視図である。 図１０の抽出装置の簡易側断面図である。 図９の抽出装置を用いて実施した試験の潅流を時間の関数として示すグラフである。 本発明の例示的な一実施形態に従ったプロセスの一連のステップを例示するフローチャートである。 本発明の更なる実施形態に従った抽出装置の一部の簡易側断面図である。

符号の説明

１０ システム
１２ 使い捨てカートリッジ
１４ ローカル制御モジュール
１８ サンプリングモジュール
２２ 刺入部材
２４ 発射機構
２８ 圧力リング
３０４ ミクロ流体ネットワーク
４０６ 第１のデータ表示装置
５０８ 第２のデータ表示装置
６０２ ストラップ
７０４ 挿入キャビティ
７０６ 接触パッド
９００ ＩＳＦ抽出装置
９０２ 刺入部材
９０４ 圧力リング
９０６ 第１の付勢部材
９０８ 第２の付勢部材
９５０ ＩＳＦ抽出装置
９５２ 刺入部材
９５４Ａ，９５４Ｂ，９５４Ｃ 圧力リング
９５６Ａ，９５６Ｂ，９５６Ｃ 第１の付勢要素
９６０ 刺入深さ制御要素
９７０ ＩＳＦ抽出装置
９７２ 刺入部材
９７４ 圧力リング
９７５ 平坦な圧力リング
９７６ 第１の付勢部材
９７８ 第２の付勢部材

Claims (3)

1. 体液試料を抽出してその抽出物中の分析物を監視するためのシステムであって、
   使い捨てカートリッジ及びローカル制御モジュールを含み、
   前記使い捨てカートリッジが、体から体液試料を抽出できるように適合されたサンプリングモジュールと、前記体液試料の分析物を測定できるように適合された分析モジュールとを含み、
   前記ローカル制御モジュールが、前記使い捨てカートリッジと電気的に接続されており、前記分析モジュールから測定データを受け取ってその測定データを保存できるように適合されていることを特徴とするシステム。
2. 間質液（ＩＳＦ）抽出装置であって、
   刺入部材及び少なくとも１つの圧力リングを含み、
   前記刺入部材が、使用者の皮膚層に刺入でき、刺入後に前記使用者の皮膚層に留まってその皮膚層からＩＳＦ試料を抽出できるように構成されており、
   前記少なくとも１つの圧力リングが、前記刺入部材が前記使用者の皮膚層に留まっている状態で、前記標的部位の近傍の前記使用者の皮膚層に圧力を加えることができるように適合されており、
   前記圧力リングが往復動方式で圧力を加えて、前記刺入部材によって抽出される前記ＩＳＦ試料のＩＳＦグルコース遅延を緩和できるように、前記ＩＳＦ抽出装置が構成されていることを特徴とするＩＳＦ抽出装置。
3. 間質液（ＩＳＦ）を抽出するための方法であって、
   刺入部材及び少なくとも１つの圧力リングを含むＩＳＦ抽出装置を用意するステップと、
   前記圧力リングを使用者の皮膚層に接触させるステップと、
   前記刺入部材を前記使用者の皮膚層に刺入するステップと、
   前記刺入部材によって抽出されるＩＳＦ試料のＩＳＦグルコース遅延が緩和されるように、前記圧力リングを用いて前記使用者の皮膚層に往復動方式で圧力を加えながら、前記刺入部材で前記使用者の皮膚層から前記ＩＳＦ試料を抽出するステップとを含むことを特徴とする方法。

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