(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
皮膚に対して押圧するための表出ユニット、
皮膚を穿刺した後に体液を集めるための液体採取構造を含む、皮膚を穿刺するための皮膚穿刺部材、および
該皮膚穿刺部材を皮膚から取り除く手段
を含む装置であって、前記皮膚の穿刺の結果として生じる反射行為の前に体液を採取し、該穿刺部材を取り除くために、前記皮膚穿刺部材により皮膚を穿刺してから２００ｍｓ以内に、皮膚から体液を採取し、前記手段により皮膚から前記穿刺部材を取り除く装置で、該皮膚穿刺部材が少なくとも３５０μｍ、長くとも６００μｍの長さを有する開口部を備えた先端をもつことを特徴づけられる装置。
【請求項２】
皮膚に対して押圧するための表出ユニット、
皮膚を穿刺した後に体液を集めるための液体採取構造を含む、皮膚を穿刺するための皮膚穿刺部材、および
該皮膚穿刺部材を皮膚から取り除く手段
を含む装置であって、前記皮膚の穿刺の結果として生じる反射行為の前に体液を採取し、該穿刺部材を取り除くために、前記皮膚穿刺部材により皮膚を穿刺してから２００ｍｓ以内に、皮膚から体液を採取し、前記手段により皮膚から前記穿刺部材を取り除く装置で、該皮膚穿刺部材が
液体を皮膚から抜き取るための開放式のキャピラリーチャネルを備える微量サンプル採取器、
該開放式のキャピラリーチャネルからの液体が、検査結果に重大に影響し得るサンプルの蒸発を減少させるような時間間隔の範囲で配置される分析手段
を含み、該液体の配置が該抜き取りから５００ｍｓ以内に生じることを特徴づけられた装置。
【請求項３】
微量サンプル採取器が、該微量サンプル採取器による皮膚の穿刺の結果として生じる反射行為が生じる前に、皮膚から体液を採取し、該微量サンプル採取器を皮膚から取り除くために、前記微量サンプル採取器により皮膚を穿刺してから２００ｍｓ以内に、皮膚から体液を採取し、前記微量サンプル採取器が皮膚から取り除かれるように構成され、該微量サンプル採取器が
本体、
皮膚を穿刺するために該本体から延びる突出した先端を備えるシャフト、および
毛細管現象を介して体液を採取するためのキャピラリーチャネルの開口部と共に該シャフトに沿って延びる開放式のキャピラリーチャネル
を含み、該キャピラリーチャネルが親水性で、該キャピラリーチャネルの開口部が突出した先端から３５０〜６００μｍの間に位置付けられる装置。
【請求項４】
前記キャピラリーチャネルの開口部が該突出した先端からおよそ４２５μｍのところに位置づけられる、請求項３記載の装置。
【請求項５】
前記突出した先端が２０〜４０°の羽根角を有する、請求項３記載の装置。
【請求項６】
前記キャピラリーチャネルが０．７〜１．６の縦横比を有する、請求項３記載の装置。
【請求項７】
前記微量サンプル採取器を皮膚へと発射する発射装置をさらに含み、該発射装置が少なくとも６Ｎの力が皮膚に対して加えられる場合に該発射装置を発射するように構成された圧力に反応するトリガーを含む、請求項３記載の装置。
【請求項８】
前記微量サンプル採取器が取り付けられる計測器をさらに含み、該測定器が軟性の物質で覆われて成形された硬性の内部のリングにより製造された表出リングを含む、請求項３記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して体液サンプルの採取および分析の分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば血中グルコースやコレステロールなどのための移動式血液検査装置は、利便性の改善により家庭診断、医学および／または獣医学の環境において人気を得た。移動式検査における１つの重大な欠点は、体液を採取するための皮膚の穿刺に伴う痛みである。痛みは浅い深さで皮膚に貫入することで減少され得るが、取り出される血液および／または間隙の体液は一般的に少なくなる。家庭診断のマーケットに関しては、消費者は日々の活動への妨げを最小限にするため、痛みがなく、便利で、短時間の検査を望む。今日のマーケットにおいて、切り離されたランセットおよび検査ストリップが体液の採取および分析に使用されるような非一体化型検査製品が普及している。しかしながら検査を確実に成功するためには、これらの非一体化型検査製品は通常比較的多くのサンプル量を必要とし、それゆえ痛みを伴う深い穿刺が必要である。含まれている分離した処置の数のために、これらの非一体化型検査製品はあまり便利ではなく、好結果な検査を行うためにはかなりの時間を必要とする。
【０００３】
穿刺、液体の採取、およびサンプル分析の段階が単一の装置中でほぼ同時に起きるように、検査ストリップなどの検査手段にランセットまたは針が組み込まれた、一体化型使い捨て用品が提案されてきた。一体化型使い捨て用品はより便利でより少量の血液を浅い深さで採取できるが、いくつかの要因によりいまだに商業的な成功を収めていない。商業的に成功した一体化型使い捨て用品はいくつかの要因のために提供されてこなかった。１つの主要な要因は一体化型使い捨て用品の現用のバッチの、検査成功率の低さである。現行の検査方法は切り離されたランセットおよび検査ストリップを使用している。従来の検査ではランセットが皮膚を穿刺するために使用され、血液の滴が皮膚上に生じたら切り離された検査ストリップがサンプルを採取および分析を行うために使用される。このような現行の検査方法では、検査段階の１つに問題があると判明すると、手順全てを諦める必要なく有用な検査がなされるように他の段階またはオプションがとられる。言い換えれば、従来の非一体化型の方法では、使用者は正確な検査を行うために一連の検査過程の間に介入できる。例えば、使用者は検査ストリップを無駄にすることなく、付加的な液体を圧出するために皮膚を再度穿刺したり穿刺箇所の周りをつまんだりできる。対照的に、一体化型使い捨て用品における体液の採取失敗の様々な原因は、該装置が事実上累積式のもので１つの検査の失敗が一体型使い捨て用品全てを無駄にしてしまうということである。一般的に一体化型使い捨て用品では、皮膚の穿刺、液体の採取、該液体の分析という様々な操作段階の全てが完全に行われるように、使用者は一度のみ操作を行う。もし１つの操作段階が成功しなかった場合、検査全体が失敗し、一体型使い捨て用品は無駄となって新しいものと取り替えられ、ゆえに一体化型システムのいくつかの利点を除く。認識されるべきことは、これらの検査の失敗はシステムの操作コストを大変高額にし得るということである。さらに、検査を成功させるために複数回検査を行わなければならないことは、使用者に不満を抱かせる。
【０００４】
それゆえ、本技術分野において改良の必要性がある。
【発明の概要】
【０００５】
前述した問題の観点において、本発明者は一体化型使い捨て用品で液体を採取し、高い採取の成功率を達成することの問題は、反射行為が生じる前に皮膚を穿刺し、体液を採取することで解決されるということを発見した。反射行為は通常皮膚の穿刺に伴う痛みに反応してサンプル採取中に生じる。一例として、指を切ってしまった時、最初の性行は痛みの原因から指を離そうと指を引っ込めることである。この反射行為は多くの場合にさらなる怪我を避けるために有用であるが、反射的な動作は体液の採取および検査に不利益である可能性がある。特に、使用者は適切な量のサンプルが採取される前に、指または他の身体の部分を採取装置から急に引いたり動かしたりする可能性がある。さらに、指や他の身体の部分は痛みにより緊張する可能性があり、その結果血管を収縮させ関連する出血量が減る。反射的な動作はまた、装置を損傷させたり、装置から液体を奪ったりして検査の失敗を招く。一方で、反射行為が生じる前に体液を採取しランセットや針などの皮膚穿刺装置を皮膚または他の組織から取り除くことで、体液は高い成功率で採取され得る。
【０００６】
現在の痛みに関する理論の下では、痛みに対する神経インパルスは１秒につき１０メートル程度の速度（ｍ／ｓ）で伝わる。個体の大きさ、年齢、健康などによって、指で感知した痛みへの反応時間は２００〜５００ミリセカンド（ｍｓ）だと予測される。本発明者によって行われる検査では、検査した個体における痛みに対する最速の反応時間は１５０ｍｓほどであることが発見された。感知する痛みに加えて、反射行為は他の視覚的または知覚的な刺激などの知覚問題の結果としても生じる。例えば、光の閃光の開始を検知する単純な反応時間はおよそ２００〜３００ｍｓである。一流アスリートの聴覚的な刺激に対する反応時間は通常１２０〜１６０ｍｓの範囲内である。彼らの洞察力および検査結果により強化された結果から、本発明者は切開部から穿刺器具を２００ｍｓ以内、より詳細には１５０ｍｓ以内に取り除くことが望ましいということを発見した。安全な緩衝液を提供するために、穿刺の全てのプロセスは１００ｍｓ未満に行われることが望ましい。後述することであるが、本発明者は穿刺器具の最初の貫入から７５ｍｓ以内に穿刺器具を抜き取ることで、体液サンプルを商業的な成功を収められるレベルで集めた。
【０００７】
不正確な検査結果は一体化型装置における検査失敗の懸念となり得るだけでなく原因ともなり得る。前述したように、一体化型装置のための体液サンプルの量は比較的少なく、マイクロリットル未満の範囲内である。ある特定の実施例では、比較的短時間で正確な検査結果を達成できるにもかかわらず、サンプル量の範囲は２０〜２００ナノリットル（ｎｌ）である。これら少ない量のサンプルはより速い検査を可能にするが、不正確さを引き起こす多くの原因になりやすく、実施上の問題としては正確に体液を検査するための量制限が低くなる。本発明者はマイクロリットル未満またはナノリットルの範囲におけるサンプル中の不正確な検査結果を招く１つの原因は液体の採取および分析の間の、液体の蒸発により起こるということを発見した。これらの微小な検査量では、容量中のわずかな変異すら被検体における濃度測定に重大な違いを生じさせる。開放式のキャピラリーチャネルを備えた一体化型装置は特に液体の蒸発に関する問題に影響を受けやすい。開放式のキャピラリーチャネルを備えた一体化型装置において、サンプル量が１マイクロリットル未満の際に生じる不正確な検査結果に関する問題は、皮膚の穿刺から５００ｍｓ以内にサンプルを抜き取りサンプル分析手段の上に置くことで解決される。他の態様では、液体は蒸発をさらに軽減するために１５０または２００ｍｓ以内に置かれ、さらなる態様では、１００ｍｓ以内および７５ｍｓ以内に置かれ、さらなる利益を提供する。採取した液体をこのように迅速な方法で置くことで最小限の蒸発しか生じず、それゆえより正確な結果を導く。
【０００８】
一体化型装置において短時間で高い液体採取成功率を達成するために、本発明者は少なくとも３つの一般的な要因が好結果の液体採取に寄与することを発見した。その要因とは穿刺器具の先端のデザイン、穿刺プロフィール、皮膚に対して使用される力の量である。さらに本発明者は、上述した要因のどれもが、１つのみでは一貫した迅速な液体採取を導かないということを発見した。かわりに、これら要因の特定の組み合わせおよび水準が必要とされた。特に本発明者は、高い採取成功率を達成するために液体を採取することの問題は、皮膚の下にある液体を加圧することで体液が容易にキャピラリーチャネルに導かれて解決されるということを発見した。該キャピラリーチャネルは穿刺器具の先端からのチャネル入口オフセットを有し、反射行為が起こる前に皮膚から完全に取り除かれた穿刺器具で皮膚に貫入する間よりも遅い速度で穿刺器具を皮膚から抜き取る。
【０００９】
キャピラリーチャネルが液体を採取しなければならない比較的短い時間枠を考えると、穿刺器具中のキャピラリーチャネルは皮膚から抜き取られる前に充分満ちない場合もあるかもしれない。採取された血液（および／または他の体液）の粘度または他の性質が、キャピラリーチャネルが満たされる速度を制限し得るという仮説が立てられる。被験者が穿刺器具による皮膚の穿刺に関する痛みに反応する前に検査に適した量の体液を採取することの問題は、穿刺器具を皮膚から抜き取った後に、キャピラリーチャネルを穿刺器具に付着した体液で完全に満たすことで解決される。言い換えれば、本発明者はキャピラリーチャネル内のサンプル全てを穿刺器具が抜き取られる前に集める必要はなく、キャピラリーチャネルの中のサンプルおよび／または穿刺器具を抜き取った後にキャピラリーチャネルに入ることができる位置にある、穿刺器具に付着したサンプルのみを集めればよいということを発見した。すでに示唆したように、穿刺器具の先端デザインが好結果の液体採取において役割を果たしているということが思いがけなく発見された。ある実施形態では穿刺器具の先端は、穿刺器具が皮膚および皮膚上にたまった液体から抜き取られた後も体液がキャピラリーチャネルの入口に付着したままになるようデザインされた。
【００１０】
以前は液体採取速度において要因になるとは認識されていなかったが、キャピラリーチャネル入口のオフセットの距離が液体採取速度を速める要因であるということが意外にも発見された。ある特定の態様では、穿刺部材におけるキャピラリーチャネルの入口が当該穿刺部材の先端から特定の距離だけオフセットしている。本発明者はキャピラリーチャネルの入口が近すぎると、皮膚を穿刺することで生まれる痛みは受け入れ不能なほど高いということを発見した。さらに、短時間の穿刺時間に関係して、毛細管入口が先端に近すぎると検査に充分なサンプル量が得られないということが思いがけなく発見された。決定的な答えは得られていないが、本発明者はこの結果を説明するいくつかの理論を有している。１つの理論は、毛細管入口が先端に近いと皮膚の下にある液体が溜まる場所が少ししかないということである。もう１つの潜在的な理論は、毛細管入口が先端に相対的に近いことは液体が、穿刺器具が抜き取られた後も穿刺器具に付着することを防ぐということである。なぜなら穿刺器具上の液体は皮膚上の液体の滴および／または切開部の方に流れ、または付着するからである。キャピラリーチャネルの入口と穿刺器具の先端との間の距離が増加することは、溜められる量が増大するため採取の成功率を改善すると考えられた。しかしながら、キャピラリーチャネルの入口が穿刺器具の先端から離れすぎていることは、液体採取の成功率に不利益であるということが思いがけず発見された。この予期せぬ結果の実際の原因は不明であるが、キャピラリーチャネルの入口が離れすぎていて切開部からの少量の液体しか穿刺器具が抜き取られる前にキャピラリーチャネルの入口に付着できなかった可能性がある。１つの態様においては、キャピラリーチャネルの開口部または入口を先端から３５０〜６００μｍの間に位置付けることで望ましい採取成功率を提供したということが発見され、より詳細な実施形態では、キャピラリーチャネルの入口は先端から３８２〜５７３０μｍに位置付けられた。１つの特定の実施形態では開口部は先端から４２５μｍほどの所に望ましく位置付けられた。後に認識されるだろうが、この穿刺器具の先端デザインは迅速な液体採取の他の側面にも同様に有益である。
【００１１】
迅速かつ正確な液体採取を達成するために、本発明者は圧力が皮膚に適用されるべきだということを発見した。詳細には、迅速に液体を表出するために１０〜１２ニュートン（Ｎ）の力が表出リングに適用される必要がある。１２Ｎより大きい力が皮膚に適用されると、重大な痛みを生じさせおよび／または怪我に導く傾向にある。さらなる実験方法に関して、本発明者は８Ｎの力を適用することが商業的に受け入れ可能な結果を生み出し、いくつかの例では少なくとも６Ｎの力が表出リングにより適用され、迅速な液体採取が依然として実用的であったことを発見した。本質において、規定の力で皮膚に対抗して表出リングを押すことにより皮膚の下にある血液に圧力をかけ、それにより次はおそらく加圧された血液が迅速な方法でキャピラリーチャネルへと注入される。
【００１２】
穿刺プロフィールもまた迅速な液体採取を促進するための要因だということが発見されている。詳細には、迅速に穿刺を行い抜き取りを長く行うことが痛みを最小限にするとともに液体採取を促進する傾向にあることがわかった。一定時間で抜き取ること、または皮膚の下で一定の滞留時間を経た後迅速に皮膚から抜き取ることはどちらも迅速な液体採取の目的に適しているということが発見されている。１つの特定の態様では、３〜５ｍｓで穿刺を行い、より長い７０〜１９７ｍｓで抜き取ることが迅速で一貫した結果を達成した。穿刺の間、穿刺部材の一般的な挿入の深さは１．６ｍｍ程度に設定されたが、実際の挿入の深さは０．８ｍｍ〜１．２ｍｍまで変化し得る。
【００１３】
その他の態様は痛みを最小限にし、液体採取を強化するための穿刺部材の特定の大きさおよび表出部分の特定の特徴に関する。１つの態様では、先端が２０°〜４０°の挟角または羽根角を有し、より好ましくは３０°ほどである。先端軸は３００〜７００μｍの幅を有し、ある特定の形式では３００μｍほどの幅を有する。穿刺部材は５０〜１５０μｍの太さを有し、ある特定の形式では１２７μｍほどの太さを有する。先端にあるキャピラリーチャネルは親水性で０．７〜１．６の縦横比（深さ／幅）を有し、ある特定の形式ではキャピラリーチャネルは１．４の縦横比を有する。
【００１４】
他の特徴および利点は下記の詳細な説明により理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】１つの実施形態による一体化型測定システムの概略図である。
【図２】図１記載のシステムにおいて使用される微量サンプル採取器の上部から見た拡大平面図である。
【図３】図２記載の微量サンプル採取器の先端部分の拡大平面図である。
【図４】図２記載の微量サンプル採取器の先端部分の拡大側面図である。
【図５】図４の線５−５から先の、図２記載の微量サンプル採取器の横断面図である。
【図６】もう１つの実施形態による微量サンプル採取器の上部から見た拡大平面図である。
【図７】図２の微量サンプル採取器を組み込む表出組立て部品の斜視図である。
【図８】Ｏリング型表出リングの斜視図である。
【図９】ネガティブＳ字型（negative S type）の表出リングの斜視図である。
【図１０】コーヌス型の表出リングの斜視図である。
【図１１】ゴムにより覆われ成形された真鍮の表出リングの斜視図である。
【図１２】体液サンプルを採取するための様々な段階の、微量サンプル採取器の拡大斜視図である。
【図１３】体液サンプルを採取するための様々な段階の、微量サンプル採取器の拡大斜視図である。
【図１４】体液サンプルを採取するための様々な段階の、微量サンプル採取器の拡大斜視図である。
【図１５】体液サンプルを採取するための様々な段階の、微量サンプル採取器の拡大斜視図である。
【図１６】体液サンプルを採取するための様々な段階の、微量サンプル採取器の拡大斜視図である。
【図１７】体液サンプルを採取するための様々な段階の、微量サンプル採取器の拡大斜視図である。
【図１８】体液サンプルを採取するための様々な段階の、微量サンプル採取器の拡大斜視図である。
【図１９】１つの実施形態による、低速の連続的な抜き取りを行う穿刺プロフィールを描くグラフである。
【図２０】もう１つの実施形態による、滞留段階のグラフである。
【図２１】図２記載の微量サンプル採取器を使用して行われる実験に関する成功率を示すグラフである。
【図２２】図８記載のＯリング型表出リングを使用して行われる実験に関する成功率を示すグラフである。
【図２３】図９記載のネガティブＳ字型の表出リングを使用して行われる実験に関する成功率を示すグラフである。
【図２４】図１０記載のコーヌス型の表出リングを使用して行われる実験に関する成功率を示すグラフである。
【図２５】図１１記載の硬性リング型の表出リングを使用して行われる実験に関する成功率を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の原理の理解を促進するために、図面に記載された実施形態および実施形態を説明するために使用される特定の用語に言及する。しかしながら本発明の範囲を限定する意図ではないと理解されたい。記載された実施形態においてあらゆる変更や修正およびここに記載された本発明の原理のさらなる応用は、本発明に関する分野の技術者により通常予期されることである。
【００１７】
すでに詳細に説明したように、商業上現実味がある一体化型検査装置を開発することは、診断に関する産業における目標であった。「一体化型装置」という語は通例産業において、体液（血液や間質液）を検査するのに必要な様々な段階の全てを自動的に行う装置を言及して使用される。一体化型装置におけるこれらの段階は通常皮膚または他の組織の穿刺、皮膚からの体液サンプルの抜き取り、サンプルの検査、および任意の切開部からの体液生成の表出または促進を含む。一体化型装置は商業的に販売されてきたが、メディセンス社（登録商標）のＳＯＦ−ＴＡＣＴ（商標）のような糖尿病管理システムなどこれらの一体化型装置は、装置のかさ高性および検査成功率の低さを含むいくつかの理由によりこれまでのところ市場において失敗してきた。すでに示唆したように、検査の信頼度または成功は一体化型装置において特に重要である。なぜなら、自動で行うという性質上検査の誤りを検査途中で正すことは大変難しいからである。
【００１８】
交差汚染の問題を防ぐために、検査ごとに体液に触れる様々な部品が廃棄され、新しいものと取り替えられる一体化型使い捨て用品が提案されてきた。これらの一体化型使い捨て用品は一般的に少量のサンプル量を分析および採取できるので、体液が身体から採取される際の柔軟性を高めると共に採取に伴う痛みを減らすことができる。産業において、「使い捨て用品」という語は一般に、皮膚の穿刺、サンプル抜き取り、少なくとも部分的なサンプルの分析などの検査段階をほとんどまたは全て行う比較的小さく安価な装置を指す。一体化型使い捨て用品は通常ランセットや針のようなある種の穿刺手段を、サンプル分析のための検査ストリップおよび／または薬剤のような検査または分析手段と共に組み込む。一体化型使い捨て用品における検査手段は液体を検査するため一般に電極、酵素、試薬、媒介物質などを含む。一体化型使い捨て用品が備えられる計測器は電子機器やディスプレイなどを含み、一体化型使い捨て用品の検査手段は電気化学および／または光度計測の技術などの、いくつもの分析手段を用いてサンプルの分析を容易にする。通常、計測器はより高価な部品を含むが、一体化型使い捨て用品は使用ごとに使い捨てできるあまり高価でない部品を含んでいる。ほとんどの例において、検査手段は何らかの形で穿刺手段に固定されているが、いくつかの一体化型使い捨て用品のデザインでは穿刺手段と検査手段が検査中に少しの間だけ接する。
【００１９】
一体化型使い捨て用品は特定のデザイン区分へとさらに下位区分に分けられる。いくつかのより一般的な一体化型使い捨て用品のタイプは検査要素に統合されたランセット（略称、ＬＩＴｓ）および微量サンプル採取器を含む。ＬＩＴｓは通常、検査ストリップが固定式または可動式どちらかの方法でランセットに取り付けられる一体化型使い捨て用品だと考えられる。ＬＩＴｓは一般的に血吸いコウモリと類似した方法で皮膚の表面から体液を採取する。一方で微量サンプル採取器は一般的に蚊と類似した方法で皮膚の下にある体液のほとんどを採取する。「微量サンプル採取器」という語は一般的に機能上針と似ており、検査手段に取り付けられ、もしくは検査手段と結合する穿刺部材を備えた一体化型使い捨て用品を言及する。微量サンプル採取器にある穿刺部材は体液を皮膚の下から検査手段へと導くキャピラリーチャネルを有する。微量サンプル採取器中のキャピラリーチャネルは閉鎖式のデザインでも開放式のデザインでも両方の組み合わせでもよい。閉鎖式のキャピラリーチャネルデザインでは先端にあるキャピラリーチャネルの端のみが外部に開かれており、液体を採取できる。一方で、開放式のキャピラリーチャネルデザインではキャピラリーチャネル全体が外部に開かれており、液体を採取できる。開放式のキャピラリーチャネルデザインは製造を単純化すると共に液体採取を改善する。なぜなら液体はチャネルの長さ全体および皮膚の表面上部に渡って採取されるからである。しかしながら、本発明者はいくつかの例においては検査結果に影響し得る、これら開放式のキャピラリーチャネルデザインの問題を発見した。詳細には、一般的にマイクロリットル未満（１μｌ未満）の範囲で液体を採取する微量サンプル採取器では、２０〜２００ｎｌの間のいくつかの例で開放式のキャピラリーチャネルに沿ってかなりわずかではあるが蒸発が見られ濃度の値を変える可能性があり、ゆえに検査結果に不利益に影響するということを本発明者が発見した。開放式のキャピラリーチャネルは蒸発を促す比較的大きなサンプルの表面積を生むことがわかった。本発明者は、サンプルを抜き取り迅速に検査手段の上に置くことが蒸発の影響を大きく減らすとういことを発見した。特に、本発明者は最初の皮膚の穿刺から５００ｍｓ以内にサンプルを検査手段の上に置くことが蒸発を減らすということを見つけた。そのように迅速に液体を置くことが可能なのかどうかという疑問が生じる。しかしながら、１５０ｍｓまたは２００ｍｓ以内でさえも液体を置くことが可能であるということが発見されておりさらに蒸発を減らす。また、１００ｍｓまたは７５ｍｓ以内で置くことはさらなる利益を提供した。
【００２０】
すでに記したように、商業的な成功が見込める一体化型装置を達成するための主な障害の１つは、一貫した基礎に基づいて液体サンプルを確実に採取する能力である。従来の非一体化の方法では、使用者は検査が成功して行われることを確実にするために採取のプロセスにおいて介入できる。一体化型装置、特に一体化型使い捨て用品は自動的に液体採取の段階を行うため、一般的には成功を確実にするために液体採取段階を繰り返す余裕がない。高い液体採取の成功率は一体化型装置が商業上現実味のあるものになるかを決定する主要な要因の１つである。採取の成功率を決定する目的で、採取された体液サンプルが、検査手段が正確に体液サンプルを分析するのに充分な量である場合検査は成功と見なされる。検査手段にとっての充分な量は使用される検査技術による。光度計測および電気化学の検査ストリップのような、今日流通する検査ストリップのほとんどは、１μｌ未満の量を有する体液サンプルを１０秒未満または５秒以内に適切に分析できる。しかしながら、サンプル量が少なすぎると正確な検査結果を達成できない。言い換えれば今日の検査技術は正確な液体の分析に必要な液体量の最小値について制限を有する。現在の商品は最小値として２００〜３００ｎｌほどの体液を正確に検査できる。今日の科学技術／化学を用いればこの正確な検査に必要な量の最小値は２０ｎｌにまで減らせるが、今のところ、２０ｎｌより少ないサンプル量はどれも一貫した基礎に基づく正確な検査結果を生み出せていない。商業的に受容可能な一体化型装置の、液体採取成功率の最小の要求値は少なくとも８０％ほどである必要がある。実践上の問題から、商業上の成功が見込める一体化型装置のためには、成功率は９５％以上であるべきである。現在、本発明者によればこれらの高い液体採取成功率を実際の生活環境で達成できる市販の一体化型使い捨て用品または他の一体化型装置は１つも確認されていない。
【００２１】
実際の環境において液体検査の成功に不利益である主な要因の１つは、皮膚の穿刺の際に感じた痛みの結果として生じる反射行為であるということを本発明者は発見した。一体化型装置を用いて液体を採取し商業上受け入れ可能な採取成功率を達成することの問題は、反射行為が生じる前に皮膚を穿刺し、皮膚から体液を採取し、皮膚から穿刺部材を取り除くことで解決されるということがわかった。予想される最悪の筋書では、反射行為が最初の皮膚穿刺から２００ｍｓ以内に生じることが個体によっては考えられる。それゆえ、本発明者は最初の皮膚穿刺から２００ｍｓ以内ぐらいで、より詳しくは１５０ｍｓ以内ぐらいで切開部から穿刺部材を取り除くことが望ましいということを発見した。さらに成功率の高い検査は穿刺部材を最初に挿入してから１００ｍｓさらには７５ｍｓ以内で達成され、さらに安全な緩衝材を提供する。
【００２２】
当初は数ナノリットルの液体の内の極微量が迅速な方法で採取され得ると考えられたが、現実的には、採取されたサンプル量は正確な検査には少なすぎるだろう。すでに記したように、液体採取は採取された液体の量が正確な検査を行うのに充分な場合のみ成功すると考えられ、その数値は現在の科学技術の下では２０ｎｌ〜２００ｎｌであり、理想の状況下で理論上は２０ｎｌ、実際の検査状況下での最小値で２００ｎｌである。多くの予期し得なかった結果の１つは、すべての液体が、穿刺部材が皮膚から抜き取られたと同時にキャピラリーチャネルの中にある必要はないというものであった。むしろ、体液は皮膚から穿刺部材が抜き取られたと同時にキャピラリーチャネルの外にある穿刺部材に付着し、後でキャピラリーチャネルに導かれる可能性がある。開放式のキャピラリーチャネルデザインの穿刺部材は、液体がキャピラリーチャネルの長さ全体に渡って導かれるので、この点で役に立った。
【００２３】
一体化型装置において短時間で高い液体採取成功率を達成するために、本発明者は皮膚に対して適用される力の量、穿刺部材の先端デザイン、穿刺プロフィールという３つの一般的な要因が成功する液体採取に貢献するということを発見した。さらに、本発明者は上記の要因のどれもが１つのみでは一貫した迅速な液体採取を導かないということも発見した。これらの要因の特定の組み合わせおよび水準が必要とされた。特に、そのような短い期間で商業的に受け入れ可能な基礎に基づき成功する液体採取が生じるためには、体液を加圧するために少なくとも６Ｎの力が皮膚に対して適用され、キャピラリーチャネルの入口は先端から３５０〜６００μｍの間に置かれ、抜き取りの時間は穿刺の時間より長くあるべきである。
【００２４】
迅速なサンプル採取および／または配置を達成するための１つの実施形態による一体化型装置またはシステム３０は図１に記載されている。図１に見られるように、システム３０は分析結果および他の情報を提供するためにディスプレイ５０を備えた計測器４０、計測器への入力データを管理する少なくとも１つのボタン６０、および発射装置（firing mechanism）７０を含む。計測器４０はさらにあらかじめ定められた力で皮膚を押すと同時に発射装置７０を作動させる、圧力に反応するトリガー８０を組み込む。そのような計測器および圧力に反応するトリガーの一例はＤｏｕｇｌａｓに与えられた米国特許第６，３１９，２１０号明細書に記載されており、これより該特許全体を参考文献として取り込む。圧力に反応するトリガーは他の方法でも構成され得る。例えば、圧力に反応するトリガー８０は機械的なものでも、電気的なものでも、両方の組み合わせでもよい。ある態様では、トリガー８０はオペレータが手動で発射装置７０を発射することを認める安全装置を解除し、一方で他の実施形態では、あらかじめ定められた力が適用されるとディスプレイ５０が、発射装置７０が発射する指標を提供する。システム３０はさらに皮膚の下にある液体を圧出するために使用される表出または液体圧出部分９０および皮膚を穿刺し液体サンプルを分析する一体化型使い捨て用品１００を組み込む。一体化型用品１００は単体もしくは群としてカートリッジ、円筒形、車輪、小箱などで取り付けられおよび／または取り外される。認識されるべきことは、計測器３０は他の実施形態ではより多い、もしくは少ない構成要素を備えられおよび／または異なるように形成されるということである。
【００２５】
記載された実施形態においては、一体化型使い捨て用品１００は微量サンプル採取器であるが、特定の特徴は他の型の一体化型使い捨て用品および装置での使用に適用され得るということが認識されるべきである。迅速な液体採取を行うために使用される微量サンプル採取器１００の一例は、図２〜４に関して初めに説明される。認識されるであろうことだが、一体化型使い捨て用品の他の種類は、記載された微量サンプル採取器１００から特徴を組みこむように変更され得る。他の種類の一体化型使い捨て用品と同様に、図２の微量サンプル採取器は一般的には切り口を形成し、液体サンプルを抜き取り、集めた液体サンプルを分析するように構成された、単一使用の装置である。微量サンプル採取器１００は個々にまたは一群で（例えばカートリッジで）、その後発射装置７０を介して微量サンプル採取器を皮膚へと発射する計測器４０または穿刺装置へと取り付けられる。個々に取り付けられる場合、微量サンプル採取器は通常交差汚染の危険性を最小限にするために各検査の後計測器から取り外され、捨てられる。カートリッジ、小箱、円筒形などで積載される場合は、カートリッジ全体が微量サンプル採取器１００の全てもしくはほとんどが使用された後で取り外され、適切に捨てられる。微量サンプル採取器のカートリッジデザインの例については、これより引用文献として取り入れられる２００６年１０月１３日に提出された米国特許出願第１１／５４９，３０２号明細書を参照されたい。
【００２６】
図２は微量サンプル採取器の平面図である。見ての通り、微量サンプル採取器１００は本体部分１０２、本体１０２から伸びるシャンクまたはシャフト部分１０４および切開部を切るために鋭くされたシャフト１０４の端にある先端１０６を含む。本体１０２は発射装置と連動する開口部１０８を有し、開口部１０８では測定器４０の発射装置７０が皮膚または他の組織へ穿刺する間微量サンプル採取器１００を支える。認識されるべきは、微量サンプル採取器１００は他の方法でも発射装置７０に固定され、また機械的に発射装置に取り付けなくても電磁力の使用などを通して間接的に発射されるということである。本体１０２はさらに液体サンプルが採取され検査装置または分析手段１１１を介して分析されるサンプル分析空間またはチャンバ１１０をもつ。微量サンプル採取器１００にある該検査装置１１１は試薬、酵素、媒介物質などの化学的性質を含み、同様に電極など、液体サンプルを分析するための他の関連する構成要素も含む。もう１つの形状では、分析チャンバ１１０は分析の目的でサンプルを分離する検査ストリップに置くための採取地点としても使用され得る。どちらにしろ、液体サンプルはあらゆる分析技術を通して分析され、ほんの２、３例を挙げると電気化学（例えば電流滴定や電解電量など）および／または光度計測の分析技術などである。液体は１０秒未満で、さらには０、１〜６秒以内でも迅速に分析され得る。このような迅速に分析を行う技術は米国特許第７，２７６，１４６号明細書に記載されており、これより参考文献として組み込まれる。さらに図２に関して、毛細管現象を通して血液サンプルを移動させるよう構成されたキャピラリーチャネル１１２は先端１０６から検査装置に隣接する分析チャンバ１１０までのシャフト１０４に沿って伸びる。微量サンプル採取器１００は金属、セラミックおよび／またはプラスティックなどの様々な物質で製造されるが、１つの実施形態における微量サンプル採取器１００は外科的な品等のステンレススチールで製造される。通常、外科的な品等のステンレススチールは疎水性であり、疎水性の場合サンプル分析チャンバ１１０に沿うキャピラリーチャネル１１２は全体的または部分的に毛細管現象を促進する親水性に処理および／または製造される。
【００２７】
前述のように、特に先端１０６に近い微量サンプル採取器１００の寸法および構造が痛みを減じるとともに、比較的短い期間（反射行為が生じる前）での採取成功率を大きく改良することで液体採取を強化する。図３は微量サンプル採取器１００の先端１０６に近いシャフト１０４の拡大平面図を描き、図４は先端１０６に近いシャフト１０４の側面図を描く。見てのとおり、微量サンプル採取器１００は挟角または羽根角１１６を形成するために先端１０６で交差する２つの鋭い切刃１１４を有する。１つの形状では、羽根角１１６は２０°〜４０°であり、ある特定の形状では、羽根角１１６は３０°ほどである。切刃１１４は先端１０６から離れ、シャフト１０４の向かい合う平行な側面１１８へと移動する。側面１１８でシャフト１０４は３００〜７００μｍの幅１２０をもち、ある特定の形状では３００μｍほどの幅をもつ。ある実施形態での微量サンプル採取器１００は５０〜１５０μｍの厚み１１９をもち、ある特定の形状では１２７μｍほどの厚み１１９をもつ。
【００２８】
図３および図４を見ると、シャフト１０４の側面１１８はキャピラリーチャネル１１２を定義付ける側壁１２２をもつ。キャピラリーチャネル１１２は側壁１２２と共に処理、コーティングおよび／または別の方法による親水性への処理がなされ、これは毛細管現象を通して抜き取られる体液を増すためである。キャピラリーチャネル１１２は毛細管現象を通して切開部から分析チャンバ１１０へと体液サンプルを引き寄せるような大きさに作られ構成される。キャピラリーチャネル１１２が開かれた状態で、体液は該チャネル全体にわたって採取される。これは単一の開口部を通って液体を抜き取る従来の（閉鎖式の）皮下針とはっきりと対照をなす。切り込まれる皮膚の下の毛細管（または血管）の区域は無原則なものなので、切開部内の血液または他の体液の区域は必然的でない場合さえある可能性がある。言い換えれば、他の場所よりも多い液体を供給し得る切開部に沿った場所があるかもしれない。キャピラリーチャネル１１２が開かれた状態で、微量サンプル採取器１００が引き抜かれる間に供給の多い場所から過剰な血液が拭われ、または長さに沿ってキャピラリーチャネル１１２に引き寄せられ得る。
【００２９】
記載された実施形態においては、側壁１２２は先端１０６まで完全には伸びておらず、むしろ開口部１２４が側壁１２２の端１２８により定義付けられるキャピラリーチャネル１１２の開口部１２６と微量サンプル採取器１００の先端１０６の間に形成される。図４に記載されているように側壁１２２の端と先端１０６の間で、微量サンプル採取器１００は微量サンプル採取器１００の下部１３４に関する角度１３２で伸びる開口部１２４で壁部１３０を曲げる。１つの形状においては、角のある壁部の角度１３２は３５°ほどである。記されるべきは、キャピラリーチャネル１１２に沿う横壁１２２は一般的に毛細管現象を通して体液を抜き取るために充分な高さを有する。一方、開口部１２４に沿う角度のある壁部１３０は一般的には毛細管現象を通して液体を抜き取るには不充分な接触域を有する。そのため横壁１２２の端１２８がキャピラリーチャネル１１２の開口部１２６を定義付け、横壁１２２の端１２８と先端１０６との間の部分が開口部１２４と考えられる。代わりにまたは付加的に、他の実施形態における開口部１２４は疎水性か、あるいは開口部１２４に沿う毛細管現象を阻害するように製造される。ある形状では、開口部１２４は先端１０６からキャピラリーチャネルの開口部１２６（または端１２８）までの距離として定義付けられる３５０〜６００μｍの長さ１３６を有し、ある特定の実施形態においては、チャネル開口部１２６は先端１０６〜４２５μｍほどのところに位置付けられる。後述されることであるが、開口部１２４の長さ１３６が液体サンプル採取を成功させるために必要な時間をかなり減少させるということが思いがけなく発見された。
【００３０】
前述のように、キャピラリーチャネル１１２は親水性で、毛細管現象を通して体液サンプルを切開部から分析チャンバ１１０へと導くような大きさにされる。一般的には、毛細管現象はサンプルとキャピラリーチャネルの間の癒着力と共に抜き取られる液体（サンプル）の表面張力に基づく。とりわけ、キャピラリーチャネル１１２の壁にサンプルが癒着することはサンプルの端が前に移動することを引き起こし、ゆえに凸形状のメニスカスを生じさせる。サンプルの表面張力は表面を無傷の状態に保つので、端だけの移動ではなくサンプルの表面全体がキャピラリーチャネル１１２へとさらに移動する。認識されるべきは、サンプルのメニスカスとチャネルの壁が全体に接触することはサンプルと壁の間の癒着力を調整する要因の１つであるということである。該癒着力はその後毛細管現象が生じているか否かと共に毛管流の範囲および毛管流率を決定する。開放式のキャピラリーチャネルデザインではサンプルと壁との癒着力全体を減らすために、通常癒着力を生じさせる側面の１つが取り除かれる。微量サンプル採取器におけるキャピラリーチャネル１１２の壁は迅速な毛細管現象が生じるように、この影響を相殺するような大きさにされる。図５は図４の線５−５から前のキャピラリーチャネルの横断面図を示す。キャピラリーチャネル１１２は深さ１３８と幅１４０の両方を有する。１つの実施形態では、深さ１３８が０．５０１ｍｍほどで幅が０．３５８ｍｍほどである。キャピラリーチャネル１１２の縦横比は幅１４０で割られた深さ１３８である。ある形状においては、キャピラリーチャネル１１２は親水性で０．７〜１．６の縦横比（深さ１３８／幅１４０）をもち、ある特定の形状においてはキャピラリーチャネルは１．４ほどの縦横比をもつ。上記の開放式のキャピラリーチャネルデザインにおける縦横比は血液と同様の粘度を有する体液サンプルで迅速な液体採取を促進することが発見された。
【００３１】
図６は本体、シャフト１０４、先端１０６およびキャピラリーチャネル１１２のようないくつかの特徴を図２の微量サンプル採取器と共有する微量サンプル採取器１４２を示す。図６の微量サンプル採取器１４２の様々な大きさおよび特徴は図３および図４に記載されたものと同様である。分析チャンバ１１０および本体１０２の全体の形状はしかしながら、前記のものとは異なる形状である。とりわけ、図６の分析チャンバ１１０は液体が検査要素の上に溜まることを許容する開口部の形状である。さらに、図６の微量サンプル採取器１４２はより確実な発射の安定性を提供するために、開口部１０８に接続する発射装置を１つではなく２つ有する。
【００３２】
反射行為が生じる前に体液が採取されるように液体採取時間を減じる目的で、切開部の周りの液体を加圧することで切開部からの出血率を増加する液体表出が使用される。本発明者の調査の間、迅速な液体採取のための成功率に関して様々な種類の表出部分９０の効果が調査された。様々な表出部分に関する発明者の発見は以下に詳説されるだろう。図７〜１１は図１のシステムと結合して皮膚の下の体液を圧出するために使用される、他の様々な種類の表出部分９０の例を示す。
【００３３】
図７は微量サンプル採取器１００および体液を表出するために使用される表出ユニットまたは表出部分１４６を含む表出部品１４４を示す。表出ユニット１４６は巻きつけ式のデザインを有するため、該ユニット１４６は液体表出の間指などの身体の部分を覆うことができる。見てのとおり、表出ユニットは身体の一部を受け入れる空洞１５０の周りに伸びる、カフス型の本体１４８を有する。切開部分の開口部１５２は、微量サンプル採取器１００またはランセットや針などの他の切開部形成手段が切開部を形成することを許容する本体１４８の中に定義付けられる。１つの形状では、切開部分の開口部１５２の内径は４．０〜７．０ｍｍである。空洞１５０の内部で、表出ユニット１４６は切開部分の開口部１５２を囲む円錐部分１５４を有する。円錐部分１５４の周りに、表出ユニット１４６は切開部の周りにある体液の抑留を促進する分離リング１５６を有する。記載された実施形態において、分離リングは鞍型であり、表出ユニット１４６の内部表面から突出する。
【００３４】
図８はＯリング型の表出部分またはＯリングを半硬物質の硬さで使用するリング１６０を描く。このようなＯリング型表出リングの一例は２００６年８月２６日に提出された米国特許出願第１１／４６６，２０２号明細書で説明されており、これより該特許全体を参考文献として取り込む。図９はネガティブＳ字型表出リングまたは硬性の物質の硬さを有する部分１６２を描く。ネガティブＳ字型表出リング１６２の形状全体に関するさらなる説明についてはこれより特許全体が参考文献として取り込まれる、２００５年９月２９日に公開された米国特許出願公開第２００５／０２１５９２３号明細書を参照されたい。図１０は「コーヌス」または軟性の円錐型表出部分もしくは可変性または軟性の物質で生成されるリング１６４を描く（ショア硬度Ａの３５）。ゴムに覆われて成形された金属の表出リング１６６は図１１で描かれ、通常表出リング１６６は剛性を有する。認識されるべきは、図１１の硬性の表出リングはスチールや鉄などにより生成され、様々なプラスティックなど他の種類の弾性物質で覆われ得るということである。図８〜１１の表出部分９０は全て内径５．５ｍｍをもつ。図８のＯリング型表出リング１６０、図９のネガティブＳ字型表出リング１６２、図１０のコーヌス表出リングおよび図１１の硬性の表出リング１６６の外径はそれぞれ９．８、１０．０、１０．７、８．３ｍｍである。
【００３５】
理解および認識を促すために、迅速に液体サンプルを採取する全般的な技術はまず図１２〜１８に関して説明され、その後反射行為が生じる前に商業的に成功できる体液採取を達成するために必要な特定の態様について詳細な考察がなされる。図１２〜１８は様々な液体採取段階にある微量サンプル採取器１００の拡大斜視図を描く。体液を採取する技術は指１６８からの体液採取に関して記述されるが、液体は他の身体の部位からも同様に採取され得るということを認識されたい。さらに、該技術は図２の微量サンプル採取器１００に関して記述されるが、他の種類の一体化型装置または使い捨て用品もこの技術を伴って使用され得る。切開部を形成する前に、表出部分９０は図１２で描かれるように指１６８に対して押圧される。表出部分９０は指１６８上の望ましい切開部分１７０に対して充分な力で押圧され、それにより表出部分９０は穿刺の間に切開部分１７０から血液（および／または間質液）が漏れ出ることを制限するために分離領域の周界を決定する。周界の力は皮膚に分離した灌流域を作り出すために表出部分９０によって短時間適用される。図１３を見ると、微量サンプル採取器１００は先端１０６が表出部分９０の開口部を通って伸び、比較的短い時間で皮膚１６８を１つまたはそれ以上の毛細管を切断するのに充分な深さまで切断するように発射装置７０により発射される。１つの形状では、微量サンプル採取器１００は１．２ｍ／ｓと等しいまたはそれよりも速い速度で発射され、最適速度は１．５ｍ／ｓである。微量サンプル採取器１００は最大の貫入の深さまで５ｍｓ以内で到達し、好適には３ｍｓ以内である。このような迅速な穿刺が痛みを最小限にすることが発見された。
【００３６】
最初の貫入の間にいくらかの体液がキャピラリーチャネル上に集まるかもしれないが、ほとんどの液体は貫入の深さが最大まで到達した後で採取される。貫入の深さが最大まで到達した後、微量サンプル採取器１００の先端１０６は深さが最大のところに残るまたは滞留するか、または部分的に引き抜かれるものの皮膚１６８の表面の下に滞留する。本発明者は少なくとも開放式のキャピラリーチャネル１１２の一部分が微量サンプル採取器１００の最初の穿刺よりも長い時間の間皮膚の内部に滞留することが、迅速な液体採取をかなり改善するということを発見した。キャピラリーチャネルがとどまっている間、微量サンプル採取器は停止したままでもよいし皮膚１６８から抜き取られる過程にあってもよい。
【００３７】
使用される一体化型使い捨て用品によって、液体採取はいくつかの方法で生じ得る。例えば、液体採取は蚊のように皮膚１６８の下に生じることもあれば血吸いコウモリのように皮膚１６８の上に生じることもあり、両方の技術を組み合わせて使用する場合もある。例えば、前述した微量サンプル採取器１００は皮膚表面の下および／または上の体液を採取できるが、選択された実施形態においては、微量サンプル採取器１００は一般的には蚊のように皮膚の下にある体液のほとんどを採取する。微量サンプル採取器のキャピラリーチャネル１１２は、開放式のキャピラリーチャネル１１２が皮膚表面の上を伸び皮膚表面にたまる血液（または他の体液）を採取すると同時に、毛細管現象を介して皮膚の下にある血液を抜き取るようにその長さ全てに渡って開いている。より少量のサンプル量は貫入の深さをより浅くすることを認め、結果として穿刺の間に感じる痛みを和らげるので、分析のためのサンプルの量はできる限り少ないことが望ましい。さらに、少量のサンプル量は一般的に分析時間を早め、これは消費者にとって望ましい特性である。
【００３８】
図１４は先端１０６が皮膚１６８の下に滞留する間にキャピラリーチャネル１１２に引き寄せられる体液１７２を描く。符号番号１７４はキャピラリーチャネル１１２に沿って引き寄せられる体液１７２の前縁またはメニスカスを示す。より詳細については後に説明されるが、体液１７２のいくらかはキャピラリーチャネルの外側の微量サンプル採取器１００に付着したままであり、これは液体が後でキャピラリーチャネル１１２に引き寄せられる場所である。体液１７２の一滴またはそれ以上の滴１７６はキャピラリーチャネル１１２に沿っておよび／または皮膚１６８の上に形成し得る。図１５に見られるように、一滴の滴１７６は先端１０６が皮膚１６８から抜き取られそうになると微量サンプル採取器１００のシャフト１０４に沿って皮膚１６８上に形成する。特に、滴１７６はキャピラリーチャネルの開口部１２６の近くに形成する。滴１７６は他の場所でも同様に形成され得る。図１６を見ると、体液１７２の２滴目１７８（または気泡の場合もある）は本体１０２と微量サンプル採取器１００にあるシャフト１０４との間の移行部に形成される。滴の形成を容易にするために、シャフト１０４および／またはキャピラリーチャネル１１２に沿う部分などの微量サンプル採取器１００の部分は親水性に処理されるか、他の方法で親水性にされ得る。体液１７２がキャピラリーチャネル１１２および／または開口部１２４に引き寄せられないような微量サンプル採取器１００の他の場所は疎水性に処理されるか、他の方法で疎水性にされ得、これにより選択された場所における滴の形成を阻害する。
【００３９】
前述したように、微量サンプル採取器１００にある開口部１２４の特定の大きさが、迅速な液体採取を促進する一因になるということが思いがけなく発見された。絶対的に確かなことでなないが、開口部１２４が体液１７２の滴１７６を微量サンプル採取器１００のキャピラリーチャネル入口１２６で保持することにおいて役割を果たす可能性があると考えられている。これは微量サンプル採取器１００が皮膚１６８から取り除かれた後にキャピラリーチャネル１１２に引き寄せられるようにするためである。図１６に関して、キャピラリーチャネル入口１２６の滴１７６は開口部１２４で皮膚上の滴１８０から分離する。図１６、１７に描かれているように、開口部１２４は微量サンプル採取器１００上の滴１７６および皮膚１６８上の滴１８０が、皮膚１６８上の滴１８０が体液１７２を微量サンプル採取器１００上の滴１７６から抜き取ることなしに分離することを認めるということが理論づけられる。微量サンプル採取器１００は一般的には反射反応の時間内に皮膚１６８から完全に抜き取られ、反射反応の時間は個体によるがおよそ１００〜２００ｍｓ以内である。先端１０６が皮膚１６８から抜き取られる時、滴１７６は微量サンプル採取器１００の上でキャピラリーチャネル１２６の周りに滞留する。微量サンプル採取器１００を皮膚１６８から抜き取る前、抜き取る間、または抜き取った後に、表出部分９０により加えられていた力は緩められる。
【００４０】
微量サンプル採取器１００の滴１７６、１７８は本質的には微量サンプル採取器１００上に貯蔵所を形成する。該貯蔵所はキャピラリーチャネル１１２の充填が、微量サンプル採取器１００の先端１０６が皮膚１６８から抜き取られた後も継続することを認める。抜き取りの後もキャピラリーチャネル１１２を充填する能力は、微量サンプル採取器１００が皮膚１６８を貫入し、反射行為が生じる前のように短い時間で抜き取られる場合でさえも、好結果の液体採取を容易にする。図１７および１８はどのようにして微量サンプル採取器１００上の体液１７２の滴１７６、１７８がキャピラリーチャネル１１２の充填を完全にするかを描く。図１７の体液１７２の前縁１７４によって分かるように、体液１７２はまだ完全にはキャピラリーチャネル１１２を満たしていないが、滴１７６（滴１７８も同様）は毛細管に引き寄せられ得る体液１７２の貯蔵を提供する。図１８は一度キャピラリーチャネル入口１２６で滴１７６を形成した体液１７２が、体液１７２の前縁１７４がキャピラリーチャネル１１２の端に位置付けられるように、キャピラリーチャネル１１２を満たすことを示す。
【００４１】
前述の図（図１２〜１８）の全てにおいて、体液１７２がキャピラリーチャネル１１２を充填する様子が簡単に見られるように検査装置１１１は示されていない。体液１７２は毛細管が部分的または完全に充填されると検査装置１１１の上に置かれ始め得るということが認識されるべきである。１つの実施形態では、キャピラリーチャネル１１２は正確な検査に必要な量と等しいまたはそれよりも多い量を有し、微量サンプル採取器１００はキャピラリーチャネル１１２が体液１７２で満たされた後にのみ検査装置１１１の上に液体を置くよう構成される。
【００４２】
前述のように、本発明者はマイクロリットル未満またはナノリットルの範囲のサンプルにおける不正確な検査結果の一因は液体採取および分析の間にサンプルが生じることによって起こるということを発見した。これら微小な検査量では、検査量中のわずかな変化も被検体の濃度測定において重大な違いを生じ得る。微小サンプル採取器１００のキャピラリーチャネル１１２は蒸発しやすい開放式のデザインであるということが認識されるべきである。このような開放式のキャピラリーチャネルにおける蒸発の問題は、皮膚の穿刺から５００ｍｓ以内にサンプルを抜き取りサンプル分析装置１１１に置くことで取り組まれる。他の態様では、液体はさらに蒸発を減らすために１５０〜２００ｍｓ以内に置かれ、さらなる態様では１００ｍｓ以内および７５ｍｓでも置かれ、さらなる利益を提供する。採取された液体をこのように素早い方法で置くことにより最小限の蒸発のみが生じ、より正確な結果を導く。上記の時間は微量サンプル採取器１００の皮膚１６８への最初の穿刺から測定される。ある実施形態では、これら時間の測定は検査のために充分な量の体液が検査装置１１１に置かれるとすぐに止められる。この終了時間は微量サンプル採取器１００中にある滴を検出する装置などの使用を通して感知される。迅速な堆積は他の期間に基づいても測定され得るということを認識されたい。例えば、堆積時間はサンプルが検査手段の上に置かれおよび／または検査手段に吸収される前にどれぐらいの間空気にさらされていたかに基づくかもしれない。
【００４３】
前述した、反射行為が生じる前に好結果の液体採取を達成するための一因は、切開部を形成する間微量サンプル採取器１００を伸ばし、引き抜くために使用される穿刺または貫入のプロフィールである。概要は比較的短い穿刺または伸長段階およびそれに続く比較的長い微量サンプル採取器１００の皮膚からの抜き取り段階を含むべきである。素早い貫入は痛みを減らすと共に抜き取りに使用できる時間を増やすと考えられる。一方でより長い抜き取り時間はキャピラリーチャネル１１２が皮膚の下に存在する時間を増やし、これは採取される液体を増加させると考えられる。
【００４４】
図１９は、迅速な方法で液体の見本を採る技術の１つによる、微量サンプル採取器１００の穿刺プロフィールを説明するグラフ１９０を示す。グラフ１９０のＸ軸１９２は時間を表わし、Ｙ軸１９４は微量サンプル採取器１００の先端１０６の移動距離を表わす。輪郭線１９６は微量サンプル採取器１００の穿刺プロフィールを描き、破線１９８は皮膚表面を表わす。見てのとおり、微量サンプル採取器１００は発射され、貫入の深さの最大値に３ミリセカンド（ｍｓ）以内に到達する。本実施例では１．６〜１．７ｍｍであるが、一度先端１０６が穿刺の深さの最大値に到達すると微量サンプル採取器１００は一般的には一定の割合で抜き取られ始める。言い換えれば、本実施例の微量サンプル採取器１００の先端１０６は一般的には皮膚から引き抜かれる前に、貫入の深さの最大値で滞留または存在しない。記載されている場合においては、先端１０６は一般的には連続的な割合で皮膚から抜き取られる前におよそ４９７ｍｓかかり、皮膚中での滞留時間の合計はおよそ５００ｍｓである。微量サンプル採取器１００の先端１０６が皮膚中で抜き取られる間、微量サンプル採取器１００は体液を採取し、一度皮膚から取り除かれた後でも微量サンプル採取器１００は少なくとも短い距離の間で皮膚の表面から液体を採取できる。
【００４５】
図２０は迅速な方法で液体の見本を採るもう１つの技術による、微量サンプル採取器１００の穿刺プロフィールを説明するグラフ２００を示す。輪郭線２０６は微量サンプル採取器１００の穿刺プロフィールを描き、破線１９８は皮膚の表面を表わす。見てのとおり、サンプル採取器１００の先端１０６はおよそ１．６〜１．７ｍｍの貫入の深さの最大値に到達し、３ｍｓでおよそ０．８ｍｍの深さまで引き抜かれる。先端１０６の部分的な抜き取りは切開部内に体液がたまることを促進し、その後キャピラリーチャネル１１２により採取され得る。微量サンプル採取器１００の先端１０６はおよそ４７７ｍｓの間液体を採取するために０．８ｍｍの深さで滞留し、その後微量サンプル採取器１００の先端１０６はおよそ５ｍｓ以内で迅速に皮膚から取り除かれる。本実施例で微量サンプル採取器１００が皮膚中にある合計時間はおよそ４８５ｍｓである。図２０に記載した技術における素早い穿刺部材的な抜き取り、長い滞留時間および素早い完全な抜き取りの段階は好結果の迅速な液体採取を促進すると考えられている。特定の時間は他の実施例で変わり得る。
【００４６】
１つの実験においては、微量サンプル採取器を充填する成功率は２０人の被験者に関して評価され、各デザインにつき１４０本の微量サンプル採取器が含まれた。３種類の微量サンプル採取器のデザインＡ、Ｂ、Ｃが使用された。実際の実験では、微量サンプル採取器Ａ、Ｂ、Ｃはそれぞれ微量サンプル採取器デザイン「８７」、「８８」、「８９」と呼ばれた。微量サンプル採取器デザインＡ、Ｂ、Ｃは図２〜５に記載された微量サンプル採取器１００と類似していた。しかしながら、先端１０６からキャピラリーチャネル入口１２６までの距離によって定義付けられる開口部１２４の長さ１３６は、これらのデザインでは異なっている（図３参照）。詳細には、微量サンプル採取器デザインＡ、Ｂ、Ｃの開口部１２４の長さ１３６はそれぞれ３８２μｍ、４２５μｍ、５７３μｍであった。実験においては、４．５ｍｍおよび８．６ｍｍの長さをもつキャピラリーチャネル１１２が検査された。充填はキャピラリーチャネル１１２の長さ全体が体液で満たされた場合に成功したと考えられ、この場合血液も体液に含まれた。認識されるべきは、キャピラリーチャネル１１２の長さのほぼ全体が充填されなかった場合、血液を分析装置１１１に置くことは不可能であったということである。
【００４７】
全ての被験者は１．６ｍｍという同じ深さまで穿刺された。実験においては、表出部品１４４（または「コーヌス」と呼ばれる場合もある）は液体表出のために被験者の指に１０Ｎの力を加えた。力は切開部が形成される前に、皮膚中の液体を圧出するために表出ユニット１４６と共に指へ加えられた。この力は切開部が切られる時およびサンプル採取の間絶えず加えられた。前述した図１９のグラフ１９０は本実験で使用される穿刺プロフィールの一例を示す。概要の内、穿刺部材は比較的速く一定で、微量サンプル採取器の抜き取りは比較的遅い連続的な単一段階であった。ある実施例においては、最初の接触時点での微量サンプル採取器１００の速度は１．３ｍ／ｓ以上で、微量サンプル採取器１００の先端１０６は穿刺の深さの最大値である１．６ｍｍに３〜５ｍｓで到達した。抜き取り時間は２５ミリセカンド〜５００ミリセカンドまで変化した。本実施例の全ての例において、微量サンプル採取器の皮膚からの完全な抜き取りは１０００ｍｓ未満に生じた。以下の表１は微量サンプル採取器デザインＡ、Ｂ、Ｃで長さが４．５ｍｍおよび８．６ｍｍであるキャピラリーチャネル１１２の、充填の成功率を表わす。図２１のグラフ２１０は長さ４．５ｍｍのキャピラリーチャネル１１２のデザインに関する同一のデータを詳述したものである。図２１のグラフ２１０における「チャネル充填時間」は以下の表１に示される「抜き取り時間」と同一であるということが記されるべきである。また該抜き取り時間は、穿刺の深さの最大値に到達するために必要な時間と微量サンプル採取器１００を皮膚から抜き取るために必要な時間の両方を含むような時点までに経過した合計時間に基づくということも記されるべきである。例えば、以下の表１における抜き取り時間５００ｍｓは穿刺の深さの最大値に到達するために必要な時間３ｍｓと、微量サンプル採取器１００を皮膚から抜き取るために必要な時間４９７ｍｓを含む。
【００４８】
【表１】
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【００４９】
開口部１２４の長さ１３６が比較的短い液体採取時間での成功率を劇的に改善するということが思いがけず発見された。図２１に見られるように、１００％（ｎ＝１４０本）の毛細管充填の成功率は長さ４．５ｍｍのキャピラリーチャネルの微量サンプル採取器デザインＢ（開口部１２４が４２５μｍの長さ１３６を有する）により達成され、この時表出ユニット１４６は１０Ｎの力を指に加え、穿刺プロフィールは２００ｍｓの抜き取り時間を含む。他のデザインと比べて、微量サンプル採取器Ｂのデザインはかなり短い時間で１００％の充填成功率を達成した。切開部の形成およびサンプル採取段階の両方でチャネル充填成功率が１００％であることに関して、検査全体に対する成功率を支配する唯一の変数は液体サンプルの分析に使用される検査ストリップ（または他の検査手段）の信頼度である。この１００％のサンプル採取成功率の意義は、微量サンプル採取器に関する全体の成功率が今日の（または将来的な）検査ストリップと匹敵するか、あるいは同一であるということである。
【００５０】
全ての検査段階が迅速に行われるように一体化されたデザインでは、使用者による手動操作が少ないことから、全体の検査成功率が従来のデザインよりも高い可能性があることが予測される。従来の（一体化型でない）検査ストリップでは、液体サンプルの量は使用者の手と目の協調および運動技能によりいくらか制限される。血液の滴が少なすぎると、使用者は検査ストリップを血液または他の液体サンプルを採取するための適切な場所に位置付けられないだろう。より少ないサンプル量を可能にする検査ストリップ技術の出現により、制限因子は使用者のサンプルを採取する能力となるだろう。認識されるべきは、より少ないサンプル量はより浅い穿刺の深さで得られ、そのため使用者が感じる痛みが少ないということである。同様に、サンプルが採取され分析される時点での速度は使用者がサンプルを採取し、検査ストリップを計測器に載せる能力に制限される。使用者が検査に費やす時間が短くなるので、検査が早く完了すればするほど使用者にとっては便利である。
【００５１】
肌の弾力性などの肌の性質における差異は、実際の皮膚への穿刺の深さを変え得る。例えば発射装置７０は１．６ｍｍに設定されているが、実際の穿刺の深さは１．２ｍｍの場合もある。この点で、２つ目の調査が皮膚の差異に関して調整された２つの個体に行われた。言い換えれば、皮膚の穿刺の深さは個体によって精密に調整または測定がなされた。本実験における穿刺の深さは、始めは１．６ｍｍに設定された。被験者は穿刺を施され、液体が採取された。上記の型の表出ユニット１４６が、皮膚が穿刺される前およびサンプルが採取されるまでの間指の皮膚に４〜１０Ｎの力を加えるために使用された。図１９に記載されたグラフ１９０の穿刺プロフィールが本実験の間使用された（例えば、深さの最大値までの素早い到達および比較的遅い、連続的な皮膚からの抜き取り）。液体の３００ｎｌが採取された場合発射装置への設置は半分にまで減らされ、液体採取のプロセスは深さの最小値が、３００ｎｌが常に採取され得るところで確立されるまで繰り返された。
【００５２】
最小または調整された深さの設定はその後個々の被検者から液体を採取するために使用された。以下の表２および３は８．６ｍｍのチャネルを微量サンプル採取器デザインＡおよびＢでそれぞれ充填する本実験における成功率を示す。
【００５３】
【表２】
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【００５４】
【表３】
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【００５５】
表２および３に見られるように、１００％の成功率は微量サンプル採取器デザインＡおよびＢの両方で、８．６ｍｍ（または８．６ｍｍ以下）のチャネル充填に関して少なくとも１０Ｎの表出の力が加えられ、抜き取り時間が７５ｍｓの場合に達成された。７５ｍｓの抜き取り時間では、液体採取は個体の反射行為よりも前に生じ得る。デザインＡと比べて、微量サンプル採取器Ｂのデザインは他の抜き取り時間において液体採取の成功率を改良した。
【００５６】
好結果の迅速な液体採取を達成する範囲で、表出により皮膚に対して加えられ得る最小の力を決定するために、さらなる実験が行われた。図８〜１１で記載される表出ユニット９０は異なる力の値で微量サンプル採取器Ｂに関して検査された。詳細には、４．０、６．０、８．０Ｎがそれぞれの表出ユニット９０により皮膚に対して加えられた。さらに、微量サンプル採取器１００が皮膚中に滞留する合計時間（最初の穿刺から完全に取り除くまで）は３つの異なる時点、７５ｍｓ、５００ｍｓ、１０００ｍｓで調べられた。液体採取の間図１９記載のグラフによる穿刺プロフィール１９６が使用された。それぞれの検査において、少なくとも長さ４．５ｍｍのキャピラリーチャネル１１２が充填された場合、キャピラリーチャネルの充填は成功とみなされた。図２２のグラフ２２０は図８記載のＯリング型表出部分１６０の検査結果を説明する。図２３では、グラフ２３０が図９記載のネガティブＳ型表出部分１６２の検査結果を説明する。図２４のグラフ２４０は図１０記載のコーヌス型表出部分１６４の検査結果を説明し、グラフ２５０は図１１記載の硬性の表出部分１６６の検査結果を示す。これらの結果から、微量サンプル採取器１００が反射行為が生じ得る前の、最初の穿刺から７５ｍｓ以内に抜き取られ、一般的に検査された全て種類の表出ユニット９０を使用して８．０Ｎの表出または圧出の力が皮膚に加えられる場合、体液は好結果に採取され得るということが認識されるべきである。６．０Ｎの力の値では、コーヌス１６４および硬性１６６の表出ユニットを使用し７５ｍｓの時点で商業的に受容可能なサンプル採取成功率が達成された。
【００５７】
本発明は図面および上記の説明で詳細に記載および説明されてきたが、これらは例証とみなされるべきで性質に関して制限的なものではない。好適な実施例のみが示され説明されており、以下の特許請求の範囲により定義付けられた本発明の精神を逸脱しない範囲で起こるあらゆる変更、相当物、および改変は保護されることが望まれるということを理解されたい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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