(57)【要約】グルコースを測定するためのパッチ、システム、および方法について本明細書に記載する。一般的に、パッチは、微小流体採取層と検出器とを備え、本システムは、パッチおよび測定装置を備える。グルコースを測定するためのいくつかの方法は、皮膚表面を浄化するステップと、微小流体採取装置を使用して皮膚表面から汗を採取するステップと、採取されたグルコースを測定するステップとを含む。その他の方法は、皮膚表面を浄化するステップと、微小流体採取層を備えるパッチにおいて汗を採取するステップと、パッチに採取されたグルコースを測定するステップとを含む。
2009539549.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
汗中のナノグラム量のグルコースを採取するように構成されるパッチであって、微小流体採取層および検出器を備えるパッチと、
前記ナノグラム量のグルコースを測定するように構成される測定装置と
を備える、グルコース監視システム。
【請求項２】
前記パッチは、表皮汚物と、拡散を介して前記皮膚表面にもたらされるグルコースとに対する隔膜としての役割を果たすように構成される汗透過膜をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記汗透過膜は、一般的に閉鎖性であるが、汗がそこを通過可能にする材料を含む、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記汗透過膜は、酸素にさらされると硬化し、かつ前記汗腺孔の上に開口部を残す液体ポリマーを含む、請求項２に記載のシステム。
【請求項５】
前記パッチは、接着剤をさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記接着剤は、感圧接着剤である、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記パッチは、汗を誘導するための機構をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
汗を誘導するための前記機構は、機械的である、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記パッチは、閉鎖性バッキング層を備える、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
汗を誘導するための前記機構は、化学的である、請求項７に記載のシステム。
【請求項１１】
前記パッチは、ピロカルピンを含む、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記パッチは、浸透促進剤を含む、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
イオン導入を実行するための機構をさらに備える、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
汗を誘導するための前記機構は、熱的である、請求項７に記載のシステム。
【請求項１５】
前記パッチは、加熱器を備える、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記微小流体採取層は、蛇行状採取層を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項１７】
前記微小流体採取層は、同心円状の微小流体チャネルを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項１８】
汗を誘導するための前記機構は、前記採取層にある、請求項７に記載のシステム。
【請求項１９】
検出器層をさらに備え、前記検出器は、前記検出器層にある、請求項１に記載のシステム。
【請求項２０】
前記検出器層および前記採取層は、相互に流体連通している、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
ポンプをさらに備える、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２２】
前記ポンプは、能動ポンプである、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記ポンプは、受動ポンプである、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２４】
緩衝剤をさらに含む、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２５】
前記緩衝剤は、生理学的なｐＨにあり、かつ等張性である、請求項２４に記載のシステム。
【請求項２６】
前記緩衝剤は、リン酸緩衝生理食塩水である、請求項２５に記載のシステム。
【請求項２７】
前記検出器は、電気化学的検出器である、請求項１に記載のシステム。
【請求項２８】
前記検出器は、グルコース酸化酵素を含む、請求項２７に記載のシステム。
【請求項２９】
前記グルコース酸化酵素は、溶液中にある、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３０】
前記グルコース酸化酵素は、実質的に固定化される、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３１】
前記測定装置は、ディスプレイと、プロセッサと、較正アルゴリズムを実行するためのコンピュータ実行可能なコードと、前記パッチに採取されたグルコースを測定するための測定機構と、を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項３２】
相対湿度を測定するための装置をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項３３】
グルコース監視装置と共に使用するパッチであって、
微小流体採取層と、
検出器と
を備える、パッチ。
【請求項３４】
表皮汚物と、拡散を介して前記皮膚表面にもたらされるグルコースとに対する隔膜としての役割を果たすように構成される汗透過膜をさらに備える、請求項３３に記載のパッチ。
【請求項３５】
前記汗透過膜は、一般的に閉鎖性であるが、汗がそこを通過可能にする材料を含む、請求項３４に記載のパッチ。
【請求項３６】
前記汗透過膜は、酸素にさらされると硬化し、かつ前記汗腺孔の上に開口部を残す液体ポリマーを含む、請求項３４に記載のパッチ。
【請求項３７】
前記パッチは、接着剤をさらに含む、請求項３３に記載のパッチ。
【請求項３８】
前記パッチは、汗を誘導するための機構をさらに備える、請求項３３に記載のパッチ。
【請求項３９】
汗を誘導するための前記機構は、機械的である、請求項３８に記載のパッチ。
【請求項４０】
前記パッチは、閉鎖性バッキング層を備える、請求項３９に記載のパッチ。
【請求項４１】
汗を誘導するための前記機構は、化学的である、請求項３８に記載のパッチ。
【請求項４２】
前記パッチは、ピロカルピンを含む、請求項４１に記載のパッチ。
【請求項４３】
前記パッチは、浸透促進剤を含む、請求項４２に記載のパッチ。
【請求項４４】
前記パッチは、イオン導入を実行するための機構をさらに備える、請求項４２に記載のパッチ。
【請求項４５】
汗を誘導するための前記機構は、熱的である、請求項３８に記載のパッチ。
【請求項４６】
前記パッチは、加熱器を備える、請求項４５に記載のパッチ。
【請求項４７】
前記微小流体採取層は、蛇行状採取層を含む、請求項３３に記載のパッチ。
【請求項４８】
前記微小流体採取層は、同心円状の微小流体チャネルを含む、請求項３３に記載のパッチ。
【請求項４９】
汗を誘導するための前記機構は、前記採取層にある、請求項３８に記載のパッチ。
【請求項５０】
検出器層をさらに備え、前記検出器は、前記検出器層にある、請求項３３に記載のパッチ。
【請求項５１】
前記検出器層および前記採取層は、相互に流体連通している、請求項５０に記載のパッチ。
【請求項５２】
皮膚表面上のグルコースを測定するための方法であって、
グルコース溶媒で前記皮膚表面を浄化するステップと、
微小流体採取装置を使用して、前記皮膚表面から汗を採取するステップと、
前記採取されたグルコースを測定するステップと
を含む、方法。
【請求項５３】
汗を採取する前に汗を誘導するステップをさらに含む、請求項５２に記載の方法。
【請求項５４】
汗を誘導するステップは、ピロカルピンを投与するステップを含む、請求項５３に記載の方法。
【請求項５５】
浸透促進剤を投与することをさらに含む、請求項５４に記載の方法。
【請求項５６】
イオン導入で前記ピロカルピンを前記皮膚に推進するステップをさらに含む、請求項５４に記載の方法。
【請求項５７】
測定するステップは、ナノグラム量のグルコースを測定するステップを含む、請求項５２に記載の方法。
【請求項５８】
前記皮膚表面上のグルコースを測定するための方法であって、
グルコース溶媒で前記皮膚表面を浄化するステップと、
微小流体採取層を含むパッチにおいて前記皮膚表面からの汗を採取するステップと、
前記パッチに採取されたグルコースを測定するステップと
を含む、方法。
【請求項５９】
汗を採取するステップは、緩衝剤を含む微小流体採取層において汗を採取するステップを含む、請求項５８に記載の方法。
【請求項６０】
緩衝剤を前記微小流体採取層に送り込むステップをさらに含む、請求項５８に記載の方法。
【請求項６１】
前記汗を採取するステップの後に、前記緩衝剤を前記微小流体採取層に送り込むステップは実行される、請求項６０に記載の方法。
【請求項６２】
前記汗を採取する前記ステップと、前記グルコースを測定する前記ステップとを繰り返すステップをさらに含む、請求項５８に記載の方法。
【請求項６３】
前記皮膚表面上のグルコースを測定するための方法であって、
グルコース溶媒で前記皮膚表面を浄化するステップと、
微小流体採取層および検出器層を含むパッチにおいて前記皮膚表面から第１の汗試料を採取するステップと、
前記採取層から前記検出器層に前記第１の汗試料を移送するステップと、
前記第１の汗試料中のグルコースを測定するステップと、
前記採取、移送、および測定するステップを少なくとも１度繰り返すステップと
を含む、方法。
【請求項６４】
前記第１の汗試料を採取するステップは、緩衝剤を含む微小流体採取層において前記第１の汗試料を採取するステップを含む、請求項６３に記載の方法。
【請求項６５】
前記採取層から前記検出器層に前記第１の汗試料を移送する前記ステップは、緩衝剤を前記微小流体採取層に送り込むステップを含む、請求項６３に記載の方法。
【請求項６６】
前記採取層から前記検出器層に前記第１の汗試料を移送する前記ステップは、前記微小流体採取層内で圧力を加えるステップを含む、請求項６５に記載の方法。
【請求項６７】
前記加えられる圧力は、液体圧力、気体圧力、および機械的圧力を含む群から選択される、請求項６６に記載の方法。
【請求項６８】
前記加えられる圧力は、加圧食塩水である、請求項６６に記載の方法。
【請求項６９】
前記ステップは、既定時間後に繰り返される、請求項６３に記載の方法。
【請求項７０】
前記既定時間は、約６０分未満である、請求項６９に記載の方法。
【請求項７１】
前記既定時間は、約３０分未満である、請求項６９に記載の方法。
【請求項７２】
前記既定時間は、約２０分未満である、請求項６９に記載の方法。
【請求項７３】
前記既定時間は、約１０分未満である、請求項６９に記載の方法。
【請求項７４】
前記既定時間は、約５分未満である、請求項６９に記載の方法。
【請求項７５】
前記ステップは、既定時間繰り返される、請求項６３に記載の方法。
【請求項７６】
前記ステップは、約１時間繰り返される、請求項７５に記載の方法。
【請求項７７】
前記ステップは、約２時間繰り返される、請求項７５に記載の方法。
【請求項７８】
前記ステップは、約３時間繰り返される、請求項７５に記載の方法。
【請求項７９】
前記ステップは、約４時間繰り返される、請求項７５に記載の方法。
【請求項８０】
前記ステップは、約５時間繰り返される、請求項７５に記載の方法。
【請求項８１】
前記ステップは、約６時間繰り返される、請求項７５に記載の方法。
【請求項８２】
第１の汗試料を採取する前に、汗を誘導するステップをさらに含む、請求項６３に記載の方法。
【請求項８３】
汗を誘導するステップは、汗を化学的に誘導するステップを含む、請求項８２に記載の方法。
【請求項８４】
汗を誘導するステップは、汗を機械的に誘導するステップを含む、請求項８２に記載の方法。
【請求項８５】
汗を誘導するステップは、汗を熱的に誘導するステップを含む、請求項８２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の引用）
本願は、米国特許出願第１１／１５９，５８７号（２００５年６月２２日出願）の一部係属出願であって、同第６０／５８５，４１４号（２００４年７月１日出願）の優先権を主張するものであり、両出願は、その全体を参考として、本明細書に援用される。
【０００２】
（発明の技術分野）
本明細書に記載の装置、方法、およびシステムは、非侵襲的グルコース測定に関する分野であり、より具体的には、汗を介して皮膚表面に出たナノグラム量のグルコースの非侵襲的測定に関する分野である。
【背景技術】
【０００３】
米国糖尿病協会の報告によると、米国の人口の約６％、１千６百万人もの人々が糖尿病であり、この数字は、年間１２〜１５％の割合で増加している。本協会のさらなる報告によると、糖尿病は、米国の死亡原因の第７位であり、年間２０万人もの死者を出している。糖尿病は、生命にかかわる疾患であり、失明、腎疾患、神経疾患、心臓疾患、切断、および発作を含む広範囲の合併症を伴う。糖尿病は、年齢が２０〜７４歳の個人における新しい失明症例の主要な病因と考えられており、年間約１２，０００〜２４，０００人の人々が糖尿病により視力を失っている。また、糖尿病は、末期の腎疾患の主要な原因であり、新しい症例の約４０％を占める。糖尿病である人々のうちの約６０〜７０％は、軽度から重度の糖尿病性神経損傷を持ち、重度の場合、下肢切断に至ることもある。糖尿病の人は、心臓疾患になる可能性および発作を起こす可能性が２〜４倍になる。
【０００４】
糖尿病は、身体におけるインスリンの生成または適切な使用が不能であることに起因する。インスリンは、砂糖、でんぷん、およびその同等物をエネルギに変換するのに必要なホルモンである。糖尿病の原因は、完全には把握されていないが、遺伝学的特徴、環境因子、およびウイルスによる原因が一部特定されている。
【０００５】
糖尿病には、１型および２型の２つの主要な型がある。１型糖尿病（若年性糖尿病としても知られる）は、膵臓でインスリンを分泌するベータ細胞を破壊する自己免疫過程により引き起こされる。１型糖尿病は、若年成人および子供に多く見られる。１型糖尿病の人は、生き続けるためにインスリン注射を日常的に打たなくてはならない。
【０００６】
２型糖尿病は、身体におけるインスリンの十分な分泌および適切な使用の不能に起因する代謝性疾患である。２型糖尿病の方がより一般的であり、糖尿病の９０〜９５％を占める。米国において、２型糖尿病は、流行的に拡大しつつあり、米国人の高齢化ならびに肥満患者数の増加および座りがちな生活が主に原因とされている。
【０００７】
インスリンは、簡単に言うと、グルコースが細胞に入り、細胞に供給することを可能にするホルモンである。糖尿病患者は、グルコースが細胞に入らないため、グルコースは、血中で毒性量まで蓄積する。
【０００８】
典型的には、１型糖尿病の糖尿病患者は、例えば、注射器または針とカートリッジを含むペンを使用してインスリンを自己投与する必要がある。外部ポンプまたは埋め込み式ポンプを介する継続的な皮下インスリン注入も利用可能である。典型的には、２型糖尿病の糖尿病患者は、食事と運動の変更および経口薬で治療する。多くの２型糖尿病患者は、疾患後期においてインスリン依存性になる。血糖値調整を促進するためにインスリンを使用する糖尿病患者は、インスリン投与の誤りあるいはインスリン吸収における不測の変化により、医学的に危険な低血糖の発現のリスクが増加する。
【０００９】
インスリンを使用する患者が、血中グルコースの自己測定（「ＳＭＢＧ」）を行うことを医療専門家は大いに勧めている。血中のグルコースの値に基づき、個人は、注射の前にインスリン投与量を調整することができる。血中グルコース値は、例えば、運動、ストレス、食物吸収率、食物の種類、ホルモン変化（妊娠、思春期等）、およびその同等物等の多様な理由により日々変動するため、調整が必要になる。ＳＭＢＧが重要であるにもかかわらず、いくつかの研究によると、１日に少なくとも１度自己測定をする人の割合は、年齢と共に大幅に減少していることが分かった。この減少は、単に、典型的に最も広く使用されるＳＭＢＧの方法が、毛細血管指先穿刺からの血液採取を伴うという事実によると考えられる。多くの患者は、血液採取がインスリンの自己投与よりも大幅に痛みを伴うと考えている。
【００１０】
非侵襲技術または低侵襲技術については調査中であり、そのいくつかは、皮膚表面上または間質液中のグルコースの測定に注目し始めている。例えば、Ｐｅｃｋによる特許文献１は、拡散を介して皮膚表面に出た検体を検出する過程について記載している。具体的には、Ｐｅｃｋは、汗等の液体の輸送媒体の非存在下において、拡散により被検者の皮膚表面に移動する検体の検出のための経皮的検出システムについて教示する。以下により詳細に説明されるように、検体の皮膚表面への受動拡散過程では、非合理的に長時間（例えば、数時間から数日）を要するため、Ｐｅｃｋは、実用的な非侵襲的グルコース監視の解決法を提供していない。
【００１１】
同様に、Ａｒｏｎｏｗｉｔｚらによる特許文献２（以下「Ａｒｏｎｏｗｉｔｚ」）は、間質液からの検体を抽出するための経皮的システムについて記載している。具体的には、Ａｒｏｎｏｗｉｔｚは、湿潤および乾燥化学成分を含むパッチについて教示している。湿潤成分を使用して、生体液から乾燥化学成分への検体の抽出および液体架橋転移のためのゲル層を形成する。乾燥化学成分を使用して、量的または質的に検体を測定する。Ａｒｏｎｏｗｉｔｚに記載されるシステムの不利な点は、異なる供給源のグルコースが非可逆的に相互混合され得る皮膚上の液層環境を提供する際の湿潤化学的界面の影響にある。皮膚表面との液相接触により、何日間もの古い表皮汚物から生じる皮膚表面におけるグルコースと、何時間もの古い経皮的拡散から生じる皮膚表面におけるグルコースと、最後に、エクリン汗腺からより適時に出力する皮膚上のグルコースとを区別することが不可能になる。
【００１２】
その他のものは、汗中のグルコース測定について調査しているが、しかしながら、血中グルコース値と汗中グルコース値との間の相関関係を実証しておらず、また、同様に、汗から生じるグルコースのみが測定されることを確証または実証していない。例えば、Ｓｃｈｒｏｅｄｅｒらによる特許文献３（以下「Ｓｃｈｒｏｅｄｅｒ」））は、非侵襲的グルコース監視ユニットについて記載しており、このユニットは、ウィックを使用して汗を吸収し、電気化学的にグルコース測定を行う。Ｓｃｈｒｏｅｄｅｒは、血中グルコース値と汗中グルコース値との間の相関関係を確立することを、非特許文献１による記事に依存しているが、その記事に提供されるデータの定量分析によって、そこに記載される２人の被験者の血中グルコース値と汗中グルコース値とは、相関不可能であることが実証されている（それぞれ約０．６６６および約０．２１７の相関係数がもたらされる）。Ｂｏｙｓｅｎらによる論文に引用される方法以外の追加の方法を使用して、皮膚上のその他の供給源のグルコースから汗中グルコースを分離しなければならない。
【００１３】
同様に、Ｓｅｍｂｒｏｗｉｃｈらによる特許文献４（以下「Ｓｅｍｂｒｏｗｉｃｈ」）は、局所化され、修正された汗反応による皮膚表面上のグルコースの分析に基づく、グルコース監視技術について記載している。同様の方法において、Ｓｃｈｏｅｎｄｏｒｆｅｒによる特許文献５（以下「Ｓｃｈｏｅｎｄｏｒｆｅｒ」）は、汗によって皮膚から出る検体濃度を便利に測定可能な値にまで増加させる皮膚に装着する皮膚パッチについて記載している。しかしながら、Ｓｃｈｒｏｅｄｅｒと同様に、ＳｅｍｂｒｏｗｉｃｈおよびＳｃｈｏｅｎｄｏｒｆｅｒの各々は、汗中のグルコースと、皮膚表面に見られるその他の交絡源のグルコースとを分離または区別するための方法またはステップについて教示または記載していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】米国特許第４，８２１，７３３号明細書
【特許文献２】米国特許第６，５０３，１９８号明細書
【特許文献３】米国特許第５，１４０，９８５号明細書
【特許文献４】米国特許第５，０３６，８６１号明細書
【特許文献５】米国特許第５，６３８，８１５号明細書
【非特許文献】
【００１５】
【非特許文献１】Ｔ．Ｃ．Ｂｏｙｓｅｎ、Ｓｈｉｇｅｒｅｅ  Ｙａｎａｇａｕｎ、Ｆｕｓａｈｏ  Ｓａｔｏ、Ｕｉｎｇｏ  Ｓａｔｏ、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｓｙｃｈｏｌｏｇｙ、１９８４年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
糖尿病等の疾患は慢性的であり、また継続的な影響を及ぼすことから、多くの時点において被験者のグルコースを監視する効果的かつ経済的な方法、ならびにこれらの方法を実行可能な装置に対するニーズがある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
グルコースを監視するためのパッチ、システム、および方法について本明細書に記載する。一般的に、パッチは、微小流体採取層と検出器とを備える。微小流体採取層は、多数の異なる構成を有してもよい。例えば、微小流体採取層は、本質的に蛇行状であってもよく、あるいは、同心円状の微小流体チャネルを備えてもよい。また、微小流体採取層は、「ウィッキング」作用における毛細作用によって汗を採取する一連の微小チャネルを含んでもよい。同様に、検出器は、任意の適切な検出器であってもよい。例えば、検出器は、電気化学的検出器（例えば、グルコース酸化酵素）であってもよい。検出器は、パッチ内で実質的に固定化されてもよく、あるいは、溶液中にあってもよい。いくつかの変形例において、検出器は、採取層と流体連通または非流体連通し得る検出器層内にある。
【００１８】
また、パッチは、表皮汚物および拡散を介して皮膚表面にもたらされるグルコースに対する隔膜として役割を果たすように構成される汗透過膜を備えてもよい。汗透過膜は、一般的に閉鎖性であるが、汗が通過可能になる材料から作製されてもよく、あるいは酸素にさらされると硬化し、かつ汗腺孔上に開放部を残す液体ポリマーから作製されてもよい。その他の代替の汗透過膜を使用してもよい。
【００１９】
また、パッチは、例えば、パッチの皮膚表面への接着を促進するために、接着剤または接着剤層を備えてもよい。同様に、パッチは、汗を誘導するための機構も含んでもよい。本機構は、機械的（例えば、閉鎖性バッキング層、真空等）、化学的（例えば、浸透促進剤またはイオン導入を含むまたは含まないピロカルピン等の汗誘導剤）、熱的（例えば、加熱器等）であってもよい。いくつかの変形例において、汗を誘導するための機構は、採取層内にあってもよい。
【００２０】
また、グルコース監視システムについて本明細書に記載する。一般的に、グルコース監視システムは、汗中のナノグラム量のグルコースを採取するように構成されるパッチを備え、ここで、パッチは、微小流体採取層および検出器と、ナノグラム量のグルコースを測定するように構成される測定装置とを備える。上述したパッチと同様に、システムのパッチも、表皮汚物および拡散を介して皮膚表面にもたらされるグルコースに対する隔膜としての役割を果たすように構成される汗透過膜と、接着剤または接着剤層と、汗を誘導するための機構とを備えてもよい。つまり、上述のパッチの変形例を、グルコース監視システムの一部として本明細書に記載されるパッチと共に使用してもよい。
【００２１】
本明細書に記載のシステムは、ポンプを含んでもよい。本ポンプは、能動ポンプ（例えば、歯車ポンプまたは蠕動ポンプ等の位置移動ポンプ、圧電ポンプ、膜ポンプ等）または受動ポンプ（例えば、熱ポンプ、浸透圧ポンプ、事前負荷圧力ボーラス等）であってもよい。また、本システムは、緩衝剤を含んでもよい。緩衝剤は、生理学的なｐＨにあってもよく、また、等張性であってもよい。いくつかの変形例において、緩衝剤は、リン酸緩衝生理食塩水つまり「ＰＢＳ」である。
【００２２】
本明細書に記載のシステムの測定装置は、ディスプレイと、プロセッサと、較正アルゴリズムを実行するためのコンピュータ実行可能なコードと、パッチに採取されたグルコースを測定するための測定機構とを備えてもよい。いくつかの変形例において、測定装置は、時間を延長してパッチ上に配置されてもよく（例えば、測定装置は使用者によって装着される）、あるいは既定の時間間隔でパッチに繰り返し適用されてもよい。また、システムは、相対湿度を測定するための装置を備えてもよく、この装置は、測定装置の一部であっても、なくてもよい。
【００２３】
前述のように、皮膚表面上のグルコースを測定するための方法も、本明細書において提供される。一般的に、いくつかの方法は、グルコース溶媒で皮膚表面を浄化するステップと、微小流体採取装置を使用して皮膚表面から汗を採取するステップと、採取されたグルコースを測定するステップとを含む。本方法は、皮膚表面から汗を採取する前に、汗を誘導するステップも含んでもよい。汗を誘導する方法は、機械的に（例えば、閉鎖性バッキング層、真空等を使用することによって）、化学的に（例えば、浸透促進剤またはイオン導入を含むまたは含まないピロカルピン等の汗誘導剤を投入することによって）、または熱的に（例えば、加熱器の適用または発熱化学反応の開始等によって）汗を誘導するステップを含んでもよい。いくつかの変形例において、測定するステップは、ナノグラム量のグルコースを測定するステップを含む。
【００２４】
皮膚表面上のグルコースを測定するためのその他の方法は、グルコース溶媒で皮膚表面を浄化するステップと、微小流体採取層を備えるパッチにおいて皮膚表面からの汗を採取するステップと、パッチに採取されたグルコースを測定するステップと、を含む。前述のように、上述のいずれのパッチ変形例も、本方法の一部として本明細書に記載のパッチと共に使用してもよい。いくつかの変形例において、汗を採取するステップは、緩衝剤を含む微小流体採取層において汗を採取するステップを含む。
【００２５】
また、本方法は、緩衝剤を微小流体採取層に送り込むステップを含んでもよい（例えば、汗を採取するステップの後に）。これらの変形例において、パッチは、典型的には、相互に流体連通している採取層および検出器層を有する。このように、汗試料は、グルコース検出および測定のために、採取層から検出器層に移動されてもよい。当然ながら、本方法のステップのいずれについても繰り返してもよいことを理解されたい（例えば、汗を採取するステップおよびグルコースを測定するステップ）。
【００２６】
皮膚表面上のグルコースを測定する、さらなるその他の方法は、グルコース溶媒で皮膚表面を浄化するステップと、微小流体採取層および検出器層を備えるパッチにおいて皮膚表面から第１の汗試料を採取するステップと、採取層から検出器層に第１の汗試料を移送するステップと、第１の汗試料におけるグルコースを測定するステップと、採取、移送、および測定するステップを少なくとも１度繰り返すステップと、を含む。
【００２７】
第１の汗試料を採取するステップは、緩衝剤を含む微小流体採取層において第１の汗試料を採取するステップを含んでもよく、あるいは、緩衝剤を含まない微小流体採取層において第１の汗試料を採取するステップを含んでもよい。同様に、採取層から検出器層に第１の汗試料を移送するステップは、緩衝剤を微小流体採取層に送り込むステップを含んでもよく、あるいは、圧力（例えば、気体圧力、液体圧力、または機械的圧力）を微小流体採取層内で加えるステップを含んでもよい。いくつかの変形例において、圧力は、汗試料を移送するために使用され、圧力は、加圧食塩水で加えられる。汗試料を移送するためのその他の変形例も使用してもよい。
【００２８】
例えば、約６０分未満、約３０分未満、約２０分未満、約１０分未満、約５分未満等の既定の時間後に、ステップを繰り返してもよい。同様に、例えば、約１時間、約２時間、約３時間、約４時間、約５時間、約６時間等の既定の時間ステップを繰り返してもよい。これらの時間は、自動的に設定されてもよく、あるいは手動で設定されてもよい。
【００２９】
本明細書に記載の方法は、第１の汗試料を採取する前に、汗を誘導するステップも含んでもよい。汗を誘導する方法は、機械的に（例えば、閉鎖性バッキング層、真空等を使用することによって）、化学的に（例えば、浸透促進剤またはイオン導入を含むまたは含まないピロカルピン等の汗誘導剤を投入することによって）、または熱的に（例えば、加熱器の適用または発熱化学反応の開始等によって）汗を誘導するステップを含んでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、血液から皮膚までのグルコース輸送機構の概略図である。
【図２】図２Ａおよび２Ｂは、本明細書に記載の例証的なパッチの断面図である。
【図３】図３Ａ、３Ｂ、３Ｃおよび３Ｄは、本明細書に記載の例証的な微小流体採取層である。
【図４】図４は、経時的な汗反応に対する熱刺激の効果を示す。
【図５】図５Ａ〜５Ｇは、固定容積容器を本明細書に記載のパッチといかに使用し得るかに関する例証的な変形例を示す。
【図６】図６は、本明細書で使用され得る例示的なグルコース監視システムに関する配置図である。
【図７】図７は、本明細書に記載の皮膚表面からグルコースを測定するための一例示的方法に関するフローチャートである。
【図８】図８は、汗透過膜を使用するおよび使用しない場合のグルコース測定に関する結果を示す。
【図９】図９は、汗透過膜使用時に、血中グルコースおよび汗中グルコース間の正規化相関関係を実証する。
【図１０】図１０は、汗透過膜を含むおよび含まない汗流束対グルコース流束の割合に関するプロットである。
【図１１】図１１は、グルコース値が降下する被験者における汗中グルコース値および血中グルコース値を実証するプロットである。
【図１２Ａ】図１２Ａおよび１２Ｂは、図１１に示されるデータの回帰プロットである。
【図１２Ｂ】図１２Ａおよび１２Ｂは、図１１に示されるデータの回帰プロットである。
【図１３】図１３は、グルコース値が上昇する被験者における汗中グルコース値および血中グルコース値を実証するプロットである。
【図１４Ａ】図１４Ａおよび１４Ｂは、図１３に示されるデータの回帰プロットである。
【図１４Ｂ】図１４Ａおよび１４Ｂは、図１３に示されるデータの回帰プロットである。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
グルコースを監視するためのパッチ、システム、および方法について本明細書に記載する。一般的に、パッチは、微小流体の採取層と検出器とを備える。同様に、本明細書に記載のグルコース監視システムは、ナノグラム量の汗中グルコースを採取するように構成されるパッチを備え、このパッチは、微小流体の採取層および検出器と、ナノグラム量のグルコースを測定するように構成される測定装置とを備える。最後に、グルコースを監視するための方法について本明細書に記載する。いくつかの変形例において、本方法は、一般的に、グルコース溶媒で皮膚表面を浄化するステップと、微小流体採取装置を使用して皮膚表面から汗を採取するステップと、採取されたグルコースを測定するステップとを含む。また、これらの方法は、皮膚表面から汗を採取する前に汗を誘導するステップも含んでもよい。皮膚表面上のグルコースを測定するためのその他の方法は、グルコース溶媒で皮膚表面を浄化するステップと、微小流体採取層を備えるパッチにおいて皮膚表面からの汗を採取するステップと、パッチに採取されたグルコースを測定するステップと含む。皮膚表面上のグルコースを測定するためのさらにその他の方法は、グルコース溶媒で皮膚表面を浄化するステップと、微小流体の採取層および検出器層を備えるパッチにおいて皮膚表面からの第１の汗試料を採取するステップと、採取層から検出器層に第１の汗試料を移送するステップと、第１の汗試料中のグルコースを測定するステップと、採取、移送、および測定するステップを少なくとも１度繰り返すステップとを含む。本明細書に記載の方法、システム、および装置は、汗を介して皮膚にもたらされるグルコースを測定する方式を提供し、これは、以下により詳しく説明するように血中グルコースと相関可能である。本明細書全体において用語の「皮膚」に言及する場合、その用語は、最も外側の皮膚表面だけでなく、角質層全体も含むように意味することを理解されたい。パッチ、システム、および方法について以下により詳しく説明する。
【００３２】
（パッチ）
一般的に、パッチは、微小流体の採取層と検出器とを備える。微小流体採取層は、多数の異なる構成を有してもよい。例えば、微小流体採取層は、本質的に蛇行状であってもよく、あるいは、同心円状の微小流体チャネルを含んでもよい。同様に、検出器は、任意の適切な検出器であってもよい。例えば、検出器は、電気化学的検出器（例えば、グルコース酸化酵素）であってもよい。検出器は、パッチ内で実質的に固定化されてもよく、あるいは、溶液中にあってもよい。いくつかの変形例において、検出器は、採取層と流体連通または非流体連通し得る検出器層内にある。
【００３３】
また、パッチは、表皮汚物および拡散を介して皮膚表面にもたらされるグルコースに対する隔膜として役割を果たすように構成される汗透過膜を備えてもよい。例えば、図１に示されるように、血中のグルコースが経時的に皮膚に移動する異なるルートが存在する。図示されるように、血中のグルコース（１０２）は、間質液（１０４）または汗腺（１０８）に移る。時間が経過すると、血中のグルコース値（１０２）と間質液中のグルコース値（１０４）とは平衡に達する。健常者では、この時間は、典型的には約５分から１０分である。血中グルコース値と間質液中グルコース値との間の平衡達成に対するこの比較的短い時間遅延により、間質液が、連続的なグルコース監視技術を開発するための多くの努力の焦点となっている。
【００３４】
間質液（１０４）から生じるグルコースは、角質層から皮膚表面への拡散（１０６）によって輸送される。しかしながら、角質層の相対的な不浸透性、あるいは無傷角質層組織の高品質な隔膜によって、経皮的拡散による角質層通過に大幅な時間遅延がもたらされる。経皮的拡散により皮膚表面に供給されるグルコースは、血中グルコースよりも何時間も遅れることから、医学的診断使用に不適切であるとされている。
【００３５】
また、グルコースは、表皮汚物（１１０）をもたらす角質層剥離の過程などを介して皮膚表面上に到達し得る。例えば、表皮グルコースは、一定の脂質の特定の酵素的切断によって生じる。これにより、無血管であるため血液でかん流しない表皮の上層のエネルギ源である遊離グルコースが生成される。この遊離グルコースは、対応する血中グルコースまたは間質グルコース値を表さない。
【００３６】
汗腺（１０８）は、短絡と考えられてもよく、この短絡は、角質層を横断し、他の比較的不浸透性の隔膜を通る材料の急速な大量輸送を可能にする。間質液からのグルコースは、エクリン汗腺（１０８）の作動またはポンプ機能の主要なエネルギ源である。エクリン汗腺により選択される汗は、血液（１０２）からのわずかなグルコースを含み、このグルコースは、皮膚表面上の微小な孔または穴を通って皮膚から出る。我々は、分泌されたわずかな汗が、角質層によって再吸収され得ることを発見した。角質層に再吸収される汗の量、つまりは結果的にグルコースの量は、皮膚の水和状態に依存し、１日を通して変化する。さらに、汗中の水は、角質層からグルコースを抽出し得る。従って、汗と角質層との間のグルコースの逆移送を阻止しなければ、皮膚上のグルコースと、血中のグルコースとを相関させ得る器具を開発することは難しくなり得る。
【００３７】
ＣｕｎｎｉｎｇｈａｍおよびＹｏｕｎｇは、連続テープストリッピングおよび水抽出をはじめとする多種多様の方法を使用して、角質層におけるグルコース含有量を測定し、角質層の深さのミクロン毎の平方センチメートル毎に約１０ナノグラムを発見した。Ｃｕｎｎｉｎｇｈａｍ，Ｄ．Ｄ．およびＹｏｕｎｇ，Ｄ．Ｆ．による「Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ  ｏｆ  Ｇｌｕｃｏｓｅ  ｏｎ  ｔｈｅ  Ｓｋｉｎ  Ｓｕｒｆａｃｅ，  ｉｎ  Ｓｔｒａｔｕｍ  Ｃｏｒｎｅｕｍ  ａｎｄ  ｉｎ  Ｔｒａｎｓｃｕｔａｎｅｏｕｓ  Ｅｘｔｒａｃｔｓ：Ｉｍｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ  ｆｏｒ  Ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ  Ｓａｍｐｌｉｎｇ」、Ｃｌｉｎ．Ｃｈｅｍ．Ｌａｂ  Ｍｅｄ、４１、１２２４〜１２２８、２００３を参照されたい。皮膚表面からグルコースを採取および収集する彼らの実験において、ＣｕｎｎｉｎｇｈａｍおよびＹｏｕｎｇは、角質層が、皮膚表面上の表皮汚物源であることを発見し、また、これらの汚物は血中グルコースに相関可能ではないことを発見した。
【００３８】
典型的には、表皮汚物からのグルコースは、剥離中にそれが出現する前の数日から数週間のいずれの時期においても（表皮代謝回転は、約２８日毎に発生するため）、組織におけるグルコース存在量を反映する。例えば、Ｒａｏ，Ｇ．、Ｇｕｙ，Ｒ．Ｈ．、Ｇｌｉｋｆｅｌｄ，Ｐ．、ＬａＣｏｕｒｓｅ，Ｗ．Ｒ．、Ｌｅｕｎｇ，Ｌ．、Ｔａｍａｄａ，Ｊ．、Ｐｏｔｔｓ，Ｒ．Ｏ．、Ａｚｉｍｉ，Ｎ．による「Ｒｅｖｅｒｓｅ  ｉｏｎｔｏｐｈｏｒｅｓｉｓ：ｎｏｎｉｎｖａｓｉｖｅ  ｇｌｕｃｏｓｅ  ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  ｉｎ  ｖｉｖｏ  ｉｎ  ｈｕｍａｎｓ」、Ｐｈａｒｍ  Ｒｅｓ、１２、１８６９〜１８７３（１９９５）を参照されたい。同様に、拡散（１０６）を介して皮膚表面にもたらされるグルコースは、血中グルコースと相関可能であるとは考えられない。さらに、グルコースが表面に到達するためには、皮膚層の蛇行経路を横断しなければならないため、拡散を介して皮膚表面にもたらされるグルコースは、多くの場合、グルコース監視の目的には望ましくない遅延時間（例えば、数時間から数日の範囲）を引き起こす。
【００３９】
汗透過膜は、汗を介して皮膚表面にもたらされたグルコースの、角質層の外側層における再吸収の防止または最小化に役立ち得る。一般的に、汗透過膜は、汗を通過可能にする任意の材料を含んでもよく、非毒性であり、また、拡散を介して皮膚表面にもたらされるグルコースまたは表皮汚染が採取層に入ることを防止する。前述の通り、汗透過膜は、汗の皮膚への再吸収も防止し得る。例えば、汗透過膜は、疎水性被覆または疎水性多孔質フィルムから作製されてもよい。フィルムは、皮膚を被覆するのに十分厚くなければならないが、汗を通過させるのに十分薄くなければならない。疎水性材料の適切な例として、ワセリン、パラフィン、鉱油、シリコーン油、植物油、ワックス、およびその同等物が挙げられる。
【００４０】
汗透過膜は、別々のパッチ層を構成してもよいが、必須ではない。例えば、一変形例において、汗透過膜は、皮膚表面に塗布される油および／またはワセリン被覆を含む。このように、エクリン汗腺を介して皮膚表面に出るグルコースのみが検出される。同様に、液体ポリマー被覆または液体包帯を汗透過膜として使用してもよい。典型的には、これらの材料は、表面張力が低い液体膜であり、硬化時に汗腺孔の上に開口部を残す（例えば、ＳＩＬＧＡＲＤ（登録商標）等のシリコンポリマー）。液体ポリマー被覆は、汗腺孔以外のいずれにおいても水に対して不浸透性であるという有意な利点を有するが、微小孔を含む固体ポリマー層を使用してもよく、例えばＷｈａｔｍａｎ社のＮＵＣＬＥＯＰＯＲＥ（登録商標）ポリカーボネート照射−エッチング膜フィルタが挙げられる。その他の適切な膜には、精密な非可変ハニカム孔構造を有する高純度アルミナマトリクスから成るＡＮＯＰＯＲＥ（登録商標）無機膜を含む。
【００４１】
いくつかの変形例において、接着性ポリマーと上述の液体ポリマーとを組み合わせることが望ましくてもよい。これらの変形例において、液体ポリマーは、酸素にさらされると（例えば、剥離ライナが除去されると）硬化し始める（または固体として確立する）。層は、表皮を被覆するが、汗腺上の穴のみを開口部とする。このように、汗腺を介して皮膚表面にもたらされるグルコースのみが、採取層を通過し得る。前述のように、汗中のグルコースが皮膚表面に輸送可能になるだけでなく、汗透過膜は、拡散の阻止および剥離から生じる表皮汚物の生成の阻止に有用であってもよい。従って、血中グルコースと相関可能である汗からのグルコースのみが測定される。
【００４２】
また、パッチは、例えば、パッチの皮膚表面への接着を促進するために、接着剤または接着剤層を備えてもよい。接着剤材料は、環状オーバーレイ層を含んでもよく、あるいは、少なくとも１つのその他のパッチ層と同時かつ同延の接着剤層を含んでもよい。任意の適切な接着剤を使用してもよい。例えば、シリコーン、ポリアクリル酸塩、およびその同等物等の経皮的パッチにおいて既知である、一般的な感圧接着剤を使用してもよい。状況によって、接着剤層あるいは接着剤と汗透過隔膜との比較的乾燥した組み合わせ層を設けることが望ましくあり得ることに留意されたい。これは、角質層の過剰な湿潤により汗腺機能が阻止され得ると考えられるからである（例えば、Ｎａｄｅｌ，Ｅ．Ｒ．およびＳｔｏｌｗｉｊｋ，Ｊ．Ａ．Ｊ．による「Ｅｆｆｅｃｔ  ｏｆ  ｓｋｉｎ  ｗｅｔｔｅｄｎｅｓｓ  ｏｎ  ｓｗｅａｔ  ｇｌａｎｄ  ｒｅｓｐｏｎｓｅ」、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓｉｏｌ．、３５、６８９〜６９４、１９７３を参照されたい）。さらに、皮膚の過剰な湿潤により、剥離から生じる皮膚上のグルコースの遊離が促進される可能性がある。従って、皮膚とパッチとの間の界面の水性または湿潤性を制限することが望ましくてもよい。
【００４３】
接着剤を含むパッチの変形例について説明したが、いくつかの変形例において、パッチは接着剤を含まないことに留意することが重要である。これらの変形例において、パッチは、使用者の皮膚表面に適切に付着、保持、または配置されてもよい。例えば、パッチは、使用者により皮膚表面に保持されてもよく、あるいは、弾性材料、医療テープ、またはその同等物を使用して皮膚に保持されてもよい。
【００４４】
また、パッチは、物理的、化学的、または機械的な方法で発汗を誘導する構成要素を含んでもよい。例えば、一変形例において、パッチは、化学的または薬理学的に発汗を誘導するために、浸透促進剤または透過促進剤を含むかまたは含まないピロカルピンを含む。浸透促進剤を使用することによって、ピロカルピンが身体に入る率の増加を促進することによって、増強された発汗反応の発現が増加する。適切な透過促進剤の例として、エタノールおよびその他の高級アルコール、Ｎ−デシルメチルスルホキシド（ｎＤＭＳ）、ポリエチレングリコールモノラウレート、プロピレングリコールモノラウレート、ジラウレートおよび関連エステル、グリセロールモノオレエートおよび関連の単官能性、２官能性および３官能性グリセリド、ジエチルトルアミド、ポリエチレングリコールモノアルキルエーテルのアルキルまたはアリールカルボン酸エステル、ならびにポリエチレングリコールアルキルカルボキシメチルエーテルが含まれるがそれだけに限定されない。ピロカルピンは、イオン導入を使用して皮膚に推進されてもよい。本発明者は、イオン導入を使用する皮膚へのピロカルピン注入によって、単位面積当たり約２０倍、汗の量が増加することを示した。同様に、その他の化学物質を皮膚に導入して、発汗反応を増加させてもよい。
【００４５】
また、パッチは、局所的な温度上昇を開始させることによって発汗反応を増加させる成分を含んでもよい。例えば、加熱器（例えば、電気抵抗加熱器）を使用して、皮膚表面温度を上昇させて、発汗を増加させてもよい。発汗反応の熱的誘導は、エネルギ（例えば、可視領域またはほぼ赤外領域における）の印加によって達成されてもよい。例えば、ランプを使用して、熱を生成し、発汗を誘導してもよい。実験を実行して、ランプ電力（Ｗ）対時間（秒）の関数として、発汗率（μＬ／ｃｍ２ｘ分）を測定した。図４に示されるように、発汗反応を誘導するのに必要な最小閾値が表示される。本例において、ＭＡＧＬＩＴＥ（登録商標）、Ｍｏｄｅｌ  ＬＲ００００１、６ボルトのハロゲンランプを使用する場合、この閾値は、約２ワットから約２．５ワット（ランプへの電力）の範囲であった。
【００４６】
直接電気刺激（つまり、誘導電流刺激）を使用して、発汗反応を誘導してもよい。同様に、化合物または化合物の組み合わせを使用して、局所的に温度上昇を開始させることによって、発汗反応を誘導または増加させてもよい。例えば、２つの化合物を使用して、薄膜で分離してもよい。パッチが皮膚に付着されると、プルタブで膜を除去してもよいため、これらの化合物が相互に接触するようになり、発熱反応を引き起こす。このように、熱源が提供される。
【００４７】
発汗を誘導または増加させる物理的機構も使用してもよい。例えば、一変形例において、システムに関して以下にさらに詳細に説明される測定装置は、パッチと接触し、皮膚への汗の輸送を増加させるのに十分な力がパッチに加えられる。採取パッチ上に加えられた圧力により、汗腺内腔からの流体が皮膚表面に発現および供給される。さらに、測定装置は、吸引機構または真空機構を含んでもよく、この機構は、加えられた圧力と組み合わせて、大量の汗をパッチの採取層に供給する。振動を使用して汗を誘導してもよい。
【００４８】
汗は、パッチ内で閉鎖層を使用することによって誘導されてもよく、この閉鎖層は、皮膚表面からの蒸発損失を阻止することによって、パッチ採取層へのより効果的な汗の蓄積を可能にする。この閉鎖層は、パッチ内における要素を備えてもよく、あるいは測定装置の使用の前にパッチから分離される着脱可能なオーバーレイであってもよい。この閉鎖層は、例えば、薄いポリビニルフィルムまたはその他のいくつかの適切な水蒸気不透過性材料であってもよい。
【００４９】
パッチは、任意の適切な構成または形状であってもよいことを理解されたい。例えば、パッチは、長方形状、円形状等であってもよい。また、パッチは、子供を楽しませるための楽しい形状であってもよく、あるいはパッチ上に楽しいデザイン（例えば、漫画、人物、恐竜等）を含んでもよい。同様に、パッチは、任意の適切なサイズであってもよい。例えば、手首用パッチは、典型的には、指先用パッチよりも大きい。典型的には、指先で使用する円形パッチは、約１．０ｃｍから約２．５ｃｍの範囲の直径または約０．７８５ｃｍ２から約４．９１ｃｍ２の範囲の面積を有する。その他の皮膚表面上のパッチの配置では、パッチの面積は、約２ｃｍ２から約１０ｃｍ２の範囲であってもよい。
【００５０】
次に、図２Ａを参照すると、皮膚（２０２）上のパッチ（２００）の断面図が示される。パッチ（２００）は、層の形状である接着材料（２０４）と、微小流体採取層（２０６）と、検出器層の形状である検出器（２０８）とを備える。いくつかの変形例において、検出器層および採取層は、図２Ｂの断面図で示されるように相互に流体連通している。図２Ｂにおいて、パッチ（２１０）は、接着剤層（２１２）と、採取層（２１４）と、検出器層の形状である検出器（２１６）とを含んでもよい。採取層（２１４）および検出器層（２１６）は、相互に流体連通している（２１８）。以下により詳細に説明されるように、パッチは、緩衝剤および緩衝剤容器（２２０）と、廃棄物容器（２２２）と、弁（２２４）、ポンプ、およびその同等物等の種々の微小流体制御特徴も含んでもよい。パッチは、相対湿度を測定するための装置（２２６）も含んでもよい。
【００５１】
図面に示されないが、パッチは、少なくとも１つの剥離ライナを含んでもよい。例えば、底部の接着剤表面上の剥離ライナは、保管中および使用前に接着性を損失しないように接着剤層を保護する。同様に、剥離ライナをパッチの上部に配置して、パッチに含まれる任意の光学成分または電気成分を保護してもよい。いくつかの変形例において、剥離ライナを使用せずに、パッチの上部にバッキング層を被せる。いくつかの変形例において、バッキング層は、経皮的パッチの技術において既知であるもの等の、織布または非織布シートから作製されてもよい。その他の変形例において、バッキング層は、可撓性のプラスチックまたはゴムから作製される。
【００５２】
微小流体採取層（２１４）は、多数の異なる構成を有してもよい。一般的に、微小流体採取層は、１つ以上の微小流体チャネルを含む。例えば、微小流体採取層は、図３Ａに示されるように、蛇行状の微小流体チャネル（３０１）を含んでもよく、あるいは、図３Ｂに示されるように、同心円状の微小流体チャネル（３０３）を含んでもよい。いくつかの変形例において、微小流体層は、図３Ｃに示されるように、らせん状の微小流体チャネル（３０５）を含んでもよい。汗は、１つまたは複数の微小流体チャネル内で採取されてもよい。蛇行状および同心円状の微小流体チャネルは、被験者の皮膚に接触する採取チャネルの表面積を最大化すると共に、チャネルを通る汗および／または緩衝剤の動きを可能にする。いくつかの変形例において、汗は、実質的に乾燥した微小流体チャネルに採取される。その他の変形例において、汗は、チャネル内に存在する緩衝剤に採取される。パッチへの汗の採取については、以下により詳しく説明する。
【００５３】
次に、微小流体チャネルに採取された汗は、典型的には、採取層から検出器層に移動する。追加の微小流体区画（例えば、混合区画、処理区画等）も含まれてもよい。微小流体チャネルは、単一のチャネルまたは多数のチャネルを含んでもよく、これらのチャネルは連結されてもよい。同様に、１つまたは複数の微小流体チャネルは、所望のおよび実用的な任意のサイズ（例えば、直径または断面積）ならびに長さであってもよい。また、微小流体チャネルは、皮膚に開放していてもよく、あるいは、汗透過膜を通して皮膚と連通してもよい。
【００５４】
いくつかの変形例において、微小流体採取層は、汗誘導層または汗を誘導するための１つ以上の機構と組み合わせられる。例えば、微小流体採取層は、機械的に（例えば、閉鎖性バッキング層、真空等を使用して）、化学的に（例えば、浸透促進剤またはイオン導入を含むまたは含まないピロカルピン等の汗誘導剤を投与することによって）、または熱的に（例えば、加熱器の適用または発熱化学反応の開始等によって）役割を果たす汗を誘導するための機構を含んでもよい。図３Ｄは、少なくとも部分的にチャネル（３０１）を囲む汗を誘導するための機構（３０７）を付加した図３Ａの微小流体層を示す。いくつかの変形例において、汗を誘導するための機構は、微小流体採取層内の微小流体チャネル内に含まれてもよい。例えば、微小流体チャネル内の緩衝剤は、ピロカルピン溶液を含んでもよい。
【００５５】
いくつかの変形例において、採取層におけるグルコース蓄積量に対する変動発汗率の影響を最小化する方法を提供することが必要であってもよい。変動発汗率の影響が、種々の検体の採取または使用の方法によって正規化され得るいくつかの方式がある。パッチの下の皮膚の相対湿度を測定することによって、発汗率の決定が可能になるため、採取された汗の量の決定が可能になる。
【００５６】
変動発汗率の影響を最小化する方法の１つとして、測定されたグルコースの流束を正規化することがある。例えば、グルコースが汗によって皮膚表面に輸送される場合、毎秒の皮膚表面単位上に堆積するグルコースの総量は、以下のように計算可能である。
【００５７】
ＧＦ＝ＳＲｘＳＧ
ここで、ＧＦはグルコース流束（ｎｇ／ｃｍ２ｘ分）であり、ＳＲは発汗率（μＬ／ｃｍ２ｘ分）であり、ＳＧは汗中のグルコース濃度（ｎｇ／μＬ）である。
【００５８】
多くの場合、発汗率は、物理的刺激または感情的刺激により経時的に変動し、この変動により、皮膚表面から採取されるグルコースの量が変化し、従って、グルコース濃度測定の精度が変化し得る。以下のように、発汗率が時間の関数として測定され、グルコース流束を正規化するように使用される場合、この変化は大幅に減少可能である。
【００５９】
ＧＦ／ＳＲ＝（ＳＲｘＳＧ）／ＳＲ＝ＳＧ
例えば、別の方法は、一定容積の流体を採取するように微小流体採取層を構成することを含んでもよく、変動発汗率が、採取容積を充填する時間のみに影響を及ぼし、採取される流体の量に影響を及ぼさないようにする。例えば、採取層は、固定容積を有する容器を備えてもよい。図５Ａは、皮膚表面（５０２）上のパッチ（５００）を示す。本変形例において、接着剤層および汗透過膜は、単一層（５０４）に組み合わせられている。採取層（５０８）内に、固定容積容器（５０６）が存在する。固定容積容器（５０６）は、図５Ａにおいて完全に空の状態で示される。汗が皮膚表面に輸送され始めると、汗透過膜を通って、固定容積容器は、図５Ｂに示されるように充填を開始する。
【００６０】
多数の異なる技術を使用して、固定容積容器つまり採取層が充填される時期を決定してもよい。例えば、電気容量測定、電気伝導性測定、または光学的測定を、図５Ｃ、５Ｄ、および５Ｅにそれぞれ示すように使用してもよい。例えば、図５Ｃにおいて、パッチ（５１０）は、皮膚表面（５１２）上にある。本図面において、汗は、接着剤および汗透過膜層（５１４）を既に通過して、固定容積容器（５１６）を充填している。誘電体充填キャパシタを形成するための導体（５１８）がパッチ（５１０）の両側に配置される。このように、固定容積容器（５１６）内の容積は、誘電体充填キャパシタの容量で決定されてもよい。本明細書に記載のパッチと共に使用するのに適切な例証的な導体は、銀、白金、およびその同等物から作製されるものを含む。
【００６１】
同様に、電気伝導性を使用して、容器が充填される時期を決定してもよい。図５Ｄに示されるように、パッチ（５２０）は、皮膚表面（５２２）上にある。汗は、接着剤および汗透過膜層（５２４）を既に通過して、固定容積容器（５２６）を充填している。導電性回路（５３０）は、本図面の容器の上部に示されるように、容器（５２６）と共に確立される。回路は、開回路または閉回路であってもよい。このように、固定容積容器（５２６）内の容積は、伝導性の変化（例えば、容器の上部における）によって決定されてもよい。支持部（５２８）をパッチ（５２０）の両側に設けて、パッチへの構造的な一体化を促進してもよい。これらの支持部は、プラスチック基板であってもよく、固定容積容器を通る回路経路を提供し得る適切に構成されたプリント回路要素を含んでもよい。容器の上部における抵抗または伝導性の変更により、容器における（または、微小流体チャネル内における）流体容積が最大値に達したか否かを標示することが可能である。本明細書に記載される回路を通る電流を流すのに必要なわずかな電力は、測定装置内に包囲される誘導結合機構、プラスチック電池、およびその同等物によって提供され得る。
【００６２】
光伝送を使用して、容器が充填される時期を決定してもよい。図５Ｅに示されるように、パッチ（５３０）は、皮膚表面（５３２）上にある。汗は、接着剤および汗透過膜層（５３４）を既に通過して、固定容積容器（５３６）を充填している。光伝送路（５３８）は、本図面の容器の上部に示されるように、容器（５３６）と共に確立される。このように、固定容積容器（５３６）内の容積は、光伝送の変化によって決定されてもよい（例えば、容器の上部において）。光ファイバー路は、パッチ（５３０）の両側における機械的支持部（５４０）の上部にもたらされてもよく、パッチの片側の光源を他方側の光検出器に連結する。測定された伝送における変化は、容器の流体容積が最大値に到達したか否かを標示することが可能である。光源および検出器の電力は、測定装置に含まれてもよい。
【００６３】
光反射を使用して、容器が充填される時期を決定してもよい。例えば、図５Ｆに示されるように、パッチ（５５０）は、皮膚表面（５４２）上にある。汗は、接着剤および汗透過膜層（５４４）を既に通過して、固定容積容器（５４６）を部分的に充填している。透明板（５４９）が容器の上部に位置する。この板の光屈折率は、汗の屈折率（約１．３３）に近似する。入射光（５５１）は、容器（５４６）と板（５４９）との間の界面を照射する。ここで、板（５４９）と空気（光屈折率は約１．０）との光屈折率の差が大きいため、反射光（５５２）の強度は高くなる。図５Ｇにおいて、容器（５４６）が汗で完全に充填されている同一のパッチ（５５０）が示される。ここで、板（５４９）と汗との屈折率の差が小さいため、反射光（５５２）の強度は低くなる（両方の光屈折率は、約１．３３）。従って、反射光強度の低下を、容器が満量であることの標示として使用してもよい。光源および検出器は、測定装置に含まれてもよく、また、パッチは、光インターフェースを介して問い合わせを受けることが可能である。
【００６４】
パッチにおけるグルコース値の決定は、濃度が一定の汗に特有の非グルコース検体（例えば、乳酸塩、尿素、塩化ナトリウム、その他の電解質等）を使用して、変動発汗率に応じて正規化されてもよい。このように、グルコース濃度は、その値に正規化されてもよい。例えば、汗の検体の量を独立的に決定するために、別々の化学物質検出器がパッチに組み込まれてもよい。採取層に蓄積されるこの汗の検体の量は、層における汗の容積にのみ依存する。これが決定されると、汗中の測定されたグルコースの量は、採取された汗の全容量に正規化されてもよいため、パッチの採取層におけるグルコースの蓄積増加の測定に関連する誤差が回避される（つまり、生理的グルコース濃度増加ではなく発汗増加による）。あるいは、発汗率の増加と共に増加する生理学的マーカが汗中に存在してもよい。これらのマーカの濃度の決定は、採取層に蓄積されるグルコースの正規化のための方法としての役割を果たしてもよい。
【００６５】
いくつかの変形例において、採取層は、かん流層として構成されてもよく、ここで、緩衝剤（例えば、リン酸緩衝生理食塩水またはその同等物）を使用して、汗の採取に役立ててもよい。例えば、採取層は、チャネル（例えば、微小流体チャネル、管等）または緩衝剤がかん流し得る経路を含んでもよい。
【００６６】
次に、図２Ｂに戻って参照すると、パッチの一変形例は、緩衝剤を微小流体チャネルに供給し得る緩衝剤容器（２２０）を含む。緩衝剤容器は、微小流体層の一部であってもよく、あるいは別々でもよいが、微小流体層と流体的に連結されている。ポンプを緩衝剤容器に連結されて、容器からパッチに（例えば、微小流体採取層に、ならびに検出器層内に）緩衝剤を移動させてもよい。能動ポンプまたは受動ポンプを含む任意の適切なポンプを使用してもよい。能動ポンプは、圧力を能動的に加えて、材料（例えば、汗、緩衝剤、空気等）を、装置を通って移動させる。一般的に、ポンプは、微小流体チャネルに適合する任意のポンプであってもよい。微小流体ポンプの例として、歯車ポンプまたは蠕動ポンプ等の位置移動ポンプ、圧電ポンプ、および膜ポンプが挙げられるがそれだけに限定されない。
【００６７】
受動的にポンプする方法も使用してもよい（例えば、受動ポンプ）。例えば、熱ポンプ、浸透圧ポンプ、または事前負荷圧力ボーラスによって、材料を装置を通って移動させてもよい。一変形例において、緩衝剤の加圧されたボーラスが微小流体チャネルに入り、グルコースを含む汗を採取層から検出器層の中に、そして最終的には押し出し可能にすることによって、装置を通って緩衝剤が移動する。例えば、緩衝剤は、圧力下で装置の中に事前負荷をかけられてもよい。汗が微小流体チャネルにおいて適切なレベル（または適切な時間）まで採取された後に、加圧緩衝剤は、緩衝剤容器から微小流体チャネルに解放され、緩衝剤が採取層における微小流体チャネルを通って移動し、汗を検出器層に進めるようにする。緩衝剤は、弁の作動または膜の破裂等の任意の適切な方法によって、加圧緩衝剤容器から解放されてもよい。
【００６８】
図２Ｂは、採取層（２１４）における微小流体チャネルから緩衝剤容器（２２０）を分離する弁（２２４）も示す。汗、緩衝剤、またはその他の流体（気体を含む）の装置を通る流れは、制御装置によって制御可能であり得る弁、ポンプ、およびスイッチ等の部品によって制御されてもよい。従って、このような部品は、その動作を調整の電子制御または手動制御を含んでもよい。制御装置は、パッチ（２３０）の一部であってもよく、あるいは、パッチから分離していてもよい（例えば、以下により詳細に説明されるように測定装置の一部であってもよい）。
【００６９】
図２Ｂに示される装置は、汗、緩衝剤等の、測定装置を通過した廃棄物を保管するための廃棄物容器も含んでもよい。廃棄物容器は、ポンプも含んでもよい（例えば、材料を廃棄物容器に引き込むために）。装置を通る材料の動きの制御を促進するために追加のポンプを必要に応じて使用してもよい。同様に、追加の弁またはスイッチも必要に応じて使用してもよい。例えば、採取層と検出器層との間の流体連結には、弁が含まれてもよく、流体（汗または緩衝剤における汗を含む）は、適切な時間まで検出器層に入らない。
【００７０】
上述のように、パッチは検出器を備えてもよい。検出器は、採取層に隣接するそれ自体の層内にあってもよく、あるいは、検出器の性質に応じて、採取層自体に組み合わせられてもよい。熱的、感情的、物理的、または薬理学的な刺激の非存下において、掌側の前腕および指先での汗出力の典型的な値は比較的小さい。汗出力は、個人によっておよび身体の解剖学的位置によって変動する。汗腺毎の最大発汗率は、約２ｎＬ／分から約２０ｎＬ／分の範囲であると報告されている。Ｓａｔｏ，Ｋ．およびＤｏｂｓｏｎ，Ｒ．Ｌ．による「Ｒｅｇｉｏｎａｌ  ａｎｄ  ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌ  ｖａｒｉａｔｉｏｎｓ  ｉｎ  ｔｈｅ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｈｕｍａｎ  ｅｃｃｒｉｎｅ  ｓｗｅａｔ  ｇｌａｎｄ」、Ｊ．Ｉｎｖｅｓｔ．Ｄｅｒｍａｔ．、５４、４４３、１９７０を参照されたい。汗腺毎の不感性発汗率を１ｎＬ／分と仮定し、身体の異なる部位における測定汗腺密度を使用して、全汗出力を推定可能である。前腕における典型的な汗腺密度は、１平方センチメートル毎に約１００個の汗腺があり、これは、毎分１平方センチメートル毎に０．１μＬの汗をもたらす。掌側の指先における典型的な汗腺密度は、１平方センチメートル毎に約５００汗腺であり、これは、毎分１平方センチメートル毎に０．５μＬの汗をもたらす。刺激の非存在下において、単位面積当たりの活発な汗腺の数は、多くの場合、利用可能な総数のうちの半分が減少する。Ｂｏｙｓｅｎらは、上述のように、汗中のグルコース濃度が、正常な血中グルコース値（例えば、１ｍｇ／ｄｌ）の約１００分の１であることを発見した。従って、掌側の指先の表面へのグルコースの流束は、毎分１平方センチメートル毎に約２．５ナノグラムから約５ナノグラムの範囲内であると推定されてもよい。掌側の前腕または手首への流束は、さらに低くなる可能性が高い。従って、本明細書に記載の検出器は、ナノグラム量のグルコースを検出可能でなければならず、また、本明細書に記載の測定装置は、超高感度のグルコース測定を実行可能でなければならない。
【００７１】
汗を介して皮膚にもたらされるグルコースの流束が、熱的、薬理学的、またはその他の形式の刺激の非存在下において、毎分１平方センチメートル毎に約１〜２０ナノグラムであることを我々が実証したことは確かである。これらの測定は、Ｗｅｓｃｏｒ社のＭＡＣＲＯＤＵＣＴ（登録商標）（ユタ州８４３２１、ローガン、サウスマリンストリート  ４５９）システムを使用して、特別に適応された汗採取チャンバにおいて行われた。次に、Ｗｅｓｃｏｒ社のＭＡＣＲＯＤＵＣＴ（登録商標）および汗採取チャンバにおいて採取された汗は、Ｄｉｏｎｅｘ社（カリフォルニア州、サニーベール）のパルスアンペロメトリック検出器付き高性能アニオン交換（ＨＰＡＥ−ＰＡＤ）を使用して分析された。ＨＰＡＥ−ＰＡＤシステムの感度および特異性について、分析試料を使用して検査した。我々は、ＨＰＡＥ−ＰＡＤを使用して、１ナノグラムまで小さい量のグルコースを検出した。
【００７２】
いくつかの種類の適切な感度の検出器を使用してもよい。例えば、検出器は、電気化学的ベースであってもよく、あるいは蛍光ベースであってもよい。適切な電気化学センサは、ポリマーまたはその他の担体において、固定化グルコース酸化酵素またはその他の酵素を含むセンサであってもよく、あるいは、微小流体構成においてグルコース酸化酵素またはその他の酵素を含むセンサであってもよい。同様に、検出器は、蛍光ベースであってもよく、例えば、グルコース感受性蛍光分子の増強または抑制された蛍光に基づいてもよい。検出器は、層内で固定化されてもよく、あるいは溶液中にあってもよい。
【００７３】
前述のように、任意の適切な電気化学的検出器を使用してもよい。例えば、電気化学的検出器は、ポリマーベース、微小流体ベース、およびその同等物であってもよい。電気化学的検出器がポリマーベースの場合、ポリマーは、典型的には、グルコースに対して透過性であり、また、グルコース反応性酵素は、ポリマー上またはポリマー内において固定化される。これらの変形例において、検出器は、典型的には、少なくとも２つの電極を備え、これらの電極は、典型的には、測定装置がパッチと電気的接触すると、測定装置によって作動される。一変形例において、酵素のグルコース酸化酵素を使用し、少なくとも１つの電極において反応してグルコース濃度に比例する測定可能な電流を生成する過酸化水素水を生成する。つまり、当技術分野において既知である酵素過程を使用して、グルコース酸化酵素は、グルコースと酸素との反応を触媒し、グルコン酸および過酸化水素を生成する。次に、過酸化水素は、少なくとも１つの電極において電気化学的に減少し、２つの電子を検出のために生成する。測定装置とパッチとの間の電気的接触は、電力をパッチに提供する役割も果たしてもよい（但し、パッチは、必要に応じてパッチ内に電池を備えてもよい）。以下により詳細に説明される測定装置は、パッチ（つまり、検出器）に問い合わせを行い、グルコース測定値を提供する。
【００７４】
微小流体ベースの電気化学的検出器をパッチにおいて使用する場合、パッチは、典型的には、流体容器、流路、ゲート弁、およびセンサ電極を備える。本変形例において、電気化学的酵素は、典型的には溶液中にある。界面層は、少なくとも１つの電極を備え、この電極は、パッチと電気的接触する際に測定装置によって作動される。上記と同様に、測定装置とパッチとの間の電気的接触は、電力をパッチに提供する役割も果たしてもよい。微小流体センサは、検出器の原位置較正を提供するために、参照検体を含む容器も備えてもよい。上記と同様に、測定装置とパッチとの間の電気的接触は、電力をパッチに提供する役割も果たしてもよく、あるいは、パッチは、その中に電池を備えてもよい。
【００７５】
検出サイクル中の温度を上昇させることによって、検出サイクルの長さを延長することによって、検出器の面積を増加させることによって、動作電位を適切に選択することによって、およびアスコルビン酸、尿酸、アセトアミノフェン等の妨害物質をスクリーニングする選択膜を使用することによって、これらの電気化学的検出器に対する感度を増加させてもよい。さらに、グルコース試料がグルコース特有の酵素の存在および非存在下で測定され、グルコース濃度がこれらの２つの信号間の差から決定される差動方法を使用してもよい。
【００７６】
例えば、センサ溶液を２５℃から４０℃に加熱することによって感度を増加させてもよく、また、この温度増加は、グルコース検出器の酵素活性に影響を及ぼす可能性は低い。例えば、Ｋｒｉｚ，Ｄ、Ｂｅｒｇｇｒｅ，Ｃ．、Ｊｏｈａｎｓｓｏｎ，Ａ．、およびＡｎｓｅｌｌ，Ｒ．Ｊ．による「ＳＩＲＥ−ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．ＰａｒｔＩ．Ａｍｐｅｒｏｍｅｔｒｉｃ  ｂｉｏｓｅｎｓｏｒ  ｂａｓｅｄ  ｏｎ  ｆｌｏｗ  ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ  ｅｌｅｍｅｎｔ  ａｎｄ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ」、Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ＆  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、２６、４５〜５７（１９９８）を参照されたい。同様に、検出器の電流は、検出器の電極面積に対して直線的に増加するため、検出器の面積を増加させることによって感度を増加させてもよい。また、測定が行われ得る時間の延長を使用して、測定される電荷つまり検出器の全体の感度を増加させてもよい。最後に、サイズ感受性または電荷感受性の膜で電極を被覆することによって、過酸化水素を通過可能にすることが可能になるが、例えば、アスコルビン酸塩、尿酸塩、およびセンサと直接反応してスプリアス信号を生成し得るその他の材料は除外する。適切なサイズ選択的な膜は、例えば、ポリウレタン、ポリエチレン、およびその他の材料から作製されるものを含み、また、電荷選択的な膜は、ポリエチルスルフィド、ＮＡＦＩＯＮ（登録商標）、酢酸セルロース、および電気化学的検出器のための妨害スクリーニング膜として使用可能なその他の材料から作製される。
【００７７】
前述のように、検出器は、蛍光検出器であってもよい。本変形例において、検出器層または測定装置に直接隣接する層は、パッチが使用する特定の蛍光ベースの検出器の該当する励起波長および発光波長において光学的に透明な材料から作製されてもよい。一変形例において、パッチの問い合わせは、装置とパッチとを光学的に結合することによって達成されることから、測定装置は、直接的に物理的接触することを必要としない。測定装置の内部電子機器は、パッチを通過する際に最大信号を記録するように構成されてもよいため、測定装置とパッチ自体との間の適切な静的整合の必要性を減少させる。また、パッチは、グルコース非感受性の参照蛍光分子も含み、絶対強度測定ではなくレシオメトリック測定を提供してもよい。参照分子の追加により、蛍光ベースの検出器の発光波長において生じる偽の信号から保護されてもよい。
【００７８】
蛍光検出器を使用する場合、蛍光検出器は、典型的には、ポリマーまたは適切な溶媒に固定化されるグルコース感受性蛍光分子を含み、上述のように、分離層にあってもよく、または採取層において分散されてもよい。測定装置は、特定の波長においてグルコースを測定するため、グルコース変換分子の蛍光発光の波長において、またはその波長に実質的に近接した波長において、パッチにおいて使用される材料が蛍光を持たないことが望ましい。同様に、これらの変形例における汗透過膜は、皮膚からの自己蛍光を防止するように、多くの場合不透明であることが望ましい。
【００７９】
適切な蛍光検出器は、例えば、Ｖａｎ  Ａｎｔｗｅｒｐらによる米国特許第６，７５０，３１１号に記載されるものであってもよく、その特許の蛍光検出器に関する節は、参照することによってその全体が本明細書に組み込まれる。上記特許に記載されるように、蛍光検出器は、標識レクチンまたはボロン酸（ゲルマニウム酸塩またはヒ酸塩）芳香族化合物の蛍光強度における減衰に基づいてもよい。適切なレクチンには、コンカナバリンＡ（タチナタマメ）、Ｖｉｃｉａ  ｆａｂａ（ソラマメ）、Ｖｉｃｉａ  ｓａｔｉｖａ（カラスノエンドウ）、およびその同等物が含まれる。このようなレクチンは、約１００の平衡定数を有するグルコースを拘束する。ＦａｌａｓｃａらによるＢｉｏｃｈｉｍ．Ｂｉｏｐｈｙｓ．Ａｃｔａ．、５７７：７１（１９７９）を参照されたい。レクチンは、市販のキットを使用してフルオレセインイソチオシアネートまたはローダミン等の蛍光部分で標識されてもよい。標識されたレクチンの蛍光は、グルコース濃度の増加と共に減少する。
【００８０】
ボロン酸ベースの糖結合化合物も、蛍光検出器のベースとして使用してもよい。グルコースは、このような化合物においてボロン酸群に可逆的に結合する。多種多様の手段によってグルコース信号を変換するボロン酸複合体について説明されている。ＮａｋａｓｈｉｍａらによるＣｈｅｍ．Ｌｅｔｔ．１２６７（１９９４）、ＪａｍｅｓらによるＣｈｅｍ．Ｓｏｃ．Ｃｈｅｍ．Ｃｏｍｍｕｎ，４７７（１９９４）、およびＪａｍｅｓらによるＮａｔｕｒｅ、３７４：３４５（１９９５）を参照されたい。これらは、ポルフィリンまたはインドール型分子における幾何学的変化、ポルフィリンの旋光性の変化、アントラセン型部分における光誘導電子移動を含む。同様に、１−アントリルボロン酸の蛍光は、グルコースの添加によって抑えられるように示されている。ＹｏｏｎらによるＪ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．、１１４：５８７４（１９９２）を参照されたい。
【００８１】
上記の蛍光ベースの検出器に使用される色素は、例えば、アントラセン、フルオレセイン、キサンテン（例えば、スルホローダミン、ローダミン）、シアニン、クマリン（例えば、クマリン１５３）、オキサジン（例えば、ナイルブルー）、金属錯体、または蛍光信号を生成するその他の芳香族多環式炭化水素であってもよい。これらのセンサに関する前述の出願とは違って、センサが、目標検体との平衡結合のために、ならびに可逆性のために特別に設計されてもよく、本明細書に記載の蛍光ベースの検出器の結合定数は、検出の限度をさらに低下させるように増加してもよい。
【００８２】
（測定装置）
前述のように、本明細書に記載のグルコース監視システムは、一般的に、汗中のナノグラム量のグルコースを採取するように構成されるパッチを備え、ここで、パッチは、微小流体採取層および検出器と、採取されたナノグラム量のグルコースを測定するように構成される測定装置とを備える。パッチについては、上に詳述した。
【００８３】
測定装置は、グルコースを測定するようにパッチに問い合わせを行う。装置は、固定容積に存在するグルコースの総量を測定し、次に、グルコース測定を濃度に変換する。測定装置は、データを表示するためのディスプレイを備えてもよい。また、装置は、使用者のグルコース値が危険なほど高いまたは低いことを標示するために、警告インジケータ（例えば、文字プロンプト、点滅光、音声等）も備えてもよい。さらに、上に概説したように、測定装置は、皮膚浄化手順が実行されたことを確認するように構成されてもよい。例えば、マーカ付きの布を使用すると（以下により詳細に説明する）、マーカは皮膚表面に残る。測定装置がマーカを検出すると、測定は進められる。測定装置がマーカを検出しない場合、測定は進められない。また、測定装置は、例えば、ピロカルピンまたはその他の関心分子を皮膚への推進を促進するのに使用されるイオン導入源も備えてもよい。
【００８４】
一般的に、測定装置の構成は、パッチにおける検出器の構成に依存する。例えば、測定装置が、電気化学的検出器と共に使用される場合、測定装置は、界面層との電気的接触を提供し、電気的接触によって電力を供給されるか、あるいは独立した電源（例えば、パッチ自体内の電池等）によって電力を供給される。また、測定装置は、典型的には、データを分析するためのコンピュータプロセッサを備える。反対に、測定装置が、蛍光検出するように構成される場合、測定装置は、界面層との光学的接触または光学的相互作用を提供するように構成される。本変形例において、測定装置は、典型的には、蛍光を刺激するための光源を備えてもよい。いくつかの変形例において、測定装置は、必要な電気的接触と必要な光学との両方を備え、単一の測定装置が、種々の構成のパッチ層を有するパッチ（例えば、一方の層が蛍光ベースの分子を含み、別の層が電気化学的検出器を備える）と共に使用できるようにする。
【００８５】
測定装置は、較正アルゴリズムを含むコンピュータ実行可能なコードをさらに含んでもよく、このコードは、検出されたグルコース値を血中グルコース値に関連付ける。例えば、アルゴリズムは、典型的には約３０日以上有効である多点アルゴリズムであってもよい。例えば、アルゴリズムは、約１日から約３日間のパッチ測定と同時に、多数の毛細血管の血中グルコース測定（例えば、血液穿刺）の実行を必要としてもよい。これは、本明細書に記載の測定装置を備える別々の専用血中グルコース測定器を使用して達成されてもよく、この測定器は、測定装置への無線（または、その他の適切な）リンクを備える。このように、自動データ転送手順が確立され、データ入力の使用者による誤差は最小化される。
【００８６】
値の十分な範囲（例えば、約２００ｍｇ／ｄｌの血中グルコースにおける変化を含む）を有する統計的に有意な数の対のデータ点を入手すると、測定された汗中グルコースを血中グルコースに関連付ける較正曲線が形成される。患者は、単一の血中グルコース測定で、あるいは所望に応じて、または必要に応じて全再較正で定期的な較正確認を実行することが可能である。
【００８７】
また、測定装置は、測定値およびその同等物を保存するためのメモリを備えてもよい。さらに、測定装置は、コンピュ-タへのリンク（無線、ケーブル、およびその同等物）を備えてもよい。このように、保存されたデータは、後の分析等のために、測定装置からコンピュータに転送されてもよい。測定装置は、装置の種々の機能を制御するために、また必要時に装置の電源をオンおよびオフするために、種々の入力部をさらに備えてもよい。
【００８８】
前述の通り、システムは、パッチ下の皮膚の相対湿度を測定するための装置も備えてもよく、この装置は、測定装置の一部であってもなくてもよい（例えば、図２Ｂにおいて上に示されるように、パッチの一部であってもよい）。相対湿度は、装置が採取する汗の量の推定または経時的な発汗率を提供してもよい。任意の適切な相対湿度検出器を使用してもよい。いくつかの事例において、全範囲（例えば、０％から１００％）の相対湿度センサの使用が所望されてもよい。適切な相対湿度センサの例として、容量性湿度センサ、抵抗性湿度センサ、および低電圧湿度センサが挙げられる。パッチの下で測定された相対湿度は、皮膚が損失した水分量（例えば、汗）を反映することから、発汗量および発汗率を反映することになる。
【００８９】
上述の通り、測定装置は、パッチまたはその部品（例えば、弁、ポンプ、スイッチ等）を制御するための制御装置も備えてもよい。いくつかの変形例において、制御装置は、採取層および検出器層を通る流体（例えば、汗、緩衝剤、および／または空気）の動きを調節する。制御装置は、ポンプ、弁、およびスイッチの作動を調整することによってこれを達成してもよい。例えば、制御装置は、緩衝剤容器と微小流体チャネルとの間の連結（例えば、スイッチまたは弁）を開放して、緩衝剤容器から微小流体チャネルへ緩衝剤を送り込んでもよい。汗の採取前（例えば、「湿潤」採取手順）または汗の採取後（「乾燥」採取手順）のどちらかに、緩衝剤を微小流体チャネルに添加してもよい。１つ以上のスイッチを使用してパッチの異なる領域を切り替えてもよい。例えば、気体のボーラス、緩衝剤、またはマーキング溶液等のマーカを、マーカ材料源と微小流体チャネルの端部との間のチャネルを開放することによって微小流体採取チャネルの一端部に適用してもよい。また、別のスイッチは、微小流体採取チャンバから検出器層への材料の動きを制御してもよい。例えば、採取層が、汗が採取される微小流体チャネルを備える場合、チャネルの遠位端は、容器または大気に開放し、チャネル内の背圧を防止する。適切な量の汗が採取された後に、弁またはスイッチは、微小流体チャネルを切り替えて、代わりに、検出器層と流体連通して、微小流体チャネルにおける汗（緩衝剤中の汗を含む）およびその他の材料が検出器層に通過可能になるようにする。汗は、グルコースの値が決定されるように、採取層から検出器層に送り込まれてもよい（受動的または能動的）。
【００９０】
測定装置は、使用者により装着されてもよいが、必須ではない。例えば、本明細書に記載のパッチは、単一測定および繰り返し測定の両方に適切であるため、状況によっては、測定器は装着可能であることが望ましい。例えば、パッチが多数回問い合わせを受ける場合に、以下により詳細に説明されるように、測定装置は、ブレスレットまたは時計型の構成でパッチ上に装着されてもよい。これらの変形例において、測定装置は、装着者に快適さを提供するのに適切なサイズであるべきであるが、同時に、そこに必要な部品を収容可能であるサイズであるべきである。測定装置のサイズおよび快適に装着するための構成についても、パッチの位置（例えば、指先、手首、前腕、腹部、大腿部等）に依存することを理解されたい。
【００９１】
本明細書に記載のグルコース監視システムの例示的な図について図６に示す。図６は、電気化学的検出器の一部として溶液中のグルコース酸化酵素（「ＧＯｘ」）を使用するインライングルコース検出装置として構成されるパッチを示す。本変形例において、本装置は、差動測定技術を使用して、グルコース信号を増強すると共に、潜在的汚染物質を排除する。
【００９２】
図６に示されるシステムにおいて、皮膚からの汗試料は、パッチの微小流体採取層（６１４）に採取される。採取層は、上述のように蛇行状チャネルであり得る微小流体チャネルを備える。本例において、装置は、使用者の皮膚と採取層（６１４）との間に汗透過膜（６１２）を備える。微小流体チャンバの遠位端は、緩衝剤容器（６２８）等の緩衝剤源と流体連結する。緩衝剤は、加圧されて（例えば、ポンプによって）おり、緩衝剤容器とチャネルとの間の弁（６３０）が開放しているときに、緩衝剤がチャネルに流入する。
【００９３】
上述のように、緩衝剤（緩衝剤容器における緩衝剤と異なってもよく、あるいは同一でもよい）は、微小流体チャネルの中に事前負荷され、微小流体チャネル内の流体の中に汗が採取されるようにする。いくつかの変形例において、汗は、比較的「乾燥した」チャネルの中に採取される。典型的には、緩衝剤容器から微小流体チャネルの中に入る緩衝剤は、微小流体チャネルから検出器領域（６１６）に材料（例えば、汗）を推進する。いくつかの変形例において、微小流体チャネルにおける流体は、空気によって、あるいは微小流体チャネルの近位端に添加される緩衝剤以外の材料（油等の非混和材料を含む）によって、検出器領域（６１６）に送り込まれる。いくつかの変形例において、これは、検出器に入る際に、微小流体チャネルに採取された材料の端部を示す役割を果たしてもよい。図６に示されるように、採取層は、管（６１８）によって、検出器領域に流体的に連結される。追加の弁を使用して、検出器層を採取層から分離してもよい。
【００９４】
上述の通り、異なる緩衝剤を、同一システムの一部として使用してもよい。例えば、採取緩衝剤を使用して汗を採取してもよく、また、異なる緩衝剤（例えば、押し出し緩衝剤）を使用して、システム内において汗試料（および／または採取緩衝剤）を移動させてもよい。異なるマーカ緩衝剤を使用して微小流体溶液を「マーク」してもよい。いくつかの変形例において、同一の緩衝剤をこれらの全てに使用してもよい。これらの緩衝剤のイオン強度およびｐＨは同一であってもよく、または異なってもよい。いくつかの変形例において、同一の緩衝剤を、これらの異なる全用途に使用してもよい。
【００９５】
上述の通り、図６に示される検出器は、差動検出方法を適用してグルコースを測定するＧＯｘベースの検出器である。このように、グルコースは、正確に測定することを阻止または妨害し得るアスコルビン酸およびアセトアミノフェン等の追加の化合物の存在下でさえ正確に測定可能である。ここで、検出器層は、透析膜（６４０）によって２つの別々の領域に分割され、この透析膜（６４０）は、グルコースの通過を可能にするが、大きめの分子（ＧＯｘ等）を通過させない。適切な差動測定技術は、米国特許第６，７０６，１６０号および６，２１４，２０６号に記載されており、その両方は、参照することによってその全体に組み込まれる。差動測定方法は、典型的には、ＧＯｘの存在下および非存在下で汗試料から記録し、差動信号を生成することによって妨害物質の衝撃を除去する。
【００９６】
図６において、検出器層は、透析膜（６４０）によって分離される２つの領域を含む（６４４、６４６）。上側領域（６４６）は、３つの電極（６５１）、つまり作用電極、対向電極、および参照電極を含む。また、この上側領域は、ＧＯｘ源（５６５）および廃棄物容器（６５８）と流体連通している。いくつかの変形例（特に非差動測定の変形例）において、ＧＯｘは、溶液内に適用されるのではなく、（例えば、検出領域の両側面または電極付近に）固定または固定化されてもよい。
【００９７】
微小流体チャネルに採取された汗は、図示されるように、検出器の下側領域（６４４）の中に渡されてもよい（インラインで）。汗試料が、採取領域から検出チャンバに入ると、電極（例えば、作用電極および対向電極の対）から信号を測定してもよい。典型的な汗試料は、電極において信号を生成することによって背景電流をもたらすことがあり得るその他の非グルコース物質（アスコルビン酸およびアセトアミノフェン等）を含んでもよい。これらの化合物は、検出器層の上側領域と下側領域との間の透析膜（６４０）を通過してもよく、電気化学的信号における背景として存在し得る。しかしながら、前述のように、また、以下により詳細に説明するように、差動測定技術を使用するので、潜在的に妨害する化合物の背景信号は全く重要ではない。
【００９８】
前述の通り、グルコースは、上側チャンバと下側チャンバとの間の透析膜（６４０）を横断して自由に拡散する。グルコース濃度を測定するために、ＧＯｘを（例えば、ＧＯｘ容器（６５６）から）上側室の中へ添加し、ここにおいてＧＯｘはグルコースと反応して、電極においてグルコース濃度に比例する信号を生成することが可能である。酵素は、透析膜（６４０）を通過せず、グルコースを過酸化物に変換し、上側チャンバ電極に局所的に「過酸化物の流れ」をもたらす。ＧＯｘ添加前後の信号の差分は、妨害化合物の存在下であっても、グルコースの濃度を正確に反映することが可能である。
【００９９】
電極（６５１）に存在する信号は、上述のように、測定装置（図示せず）によって監視および使用されてもよい。さらに、測定を行う調整、ＧＯｘの添加等は、パッチの一部または測定装置の一部である制御装置によって実行されてもよい。
【０１００】
いくつかの変形例において、検出器層は、差動検出器ではないＧＯｘ検出器を備える。従って、図６に示されるシステムは、透析膜（６４０）が除去され、上側領域および下側領域（６４４、６４６）を単一の領域に減らすことによって簡略化されてもよい。これは、潜在的な妨害化合物のレベルが低い場合に特に望ましくあり得る。
【０１０１】
（方法）
前述のように、皮膚表面上のグルコースを測定する方法も、本明細書において提供される。一般的に、いくつかの方法は、グルコース溶媒で皮膚表面を浄化するステップと、微小流体採取装置を使用して皮膚表面から汗を採取するステップと、採取されたグルコースを測定するステップとを含む。
【０１０２】
皮膚表面を浄化するステップ（例えば、皮膚表面を拭いて浄化することによって）は、典型的には、皮膚上に残る「古い」または残留しているグルコースを除去するように実行されてもよい。ワイプを使用する変形例において、ワイプは、典型的には、皮膚を拭くのに適切な材料から作製され、グルコースを除去する溶媒を含む。説明の簡易化のためだけに、用語「ワイプ」は、任意の種類の織物、織布、不織布、生地、パッド、ポリマーまたは繊維状混合物、ならびに溶媒を吸収可能またはその中に溶媒を含浸可能な類似のこのような布を含むように使用される。
【０１０３】
いくつかの変形例において、ワイプは、皮膚上に堆積するマーカを含む。これらの変形例において、測定装置は、マーカの存在を探知し、マーカが検出されると、測定は進められる。マーカが検出されない場合、検出は進められない。いくつかの変形例において、以下により詳細に説明されるように、測定装置は、皮膚が拭かれていないという標示を使用者に提供する。このように、使用者が臨床的に危険な測定（例えば、食物残渣あるいは使用者の実際の血中グルコースに相関しない皮膚上のその他のグルコース源に起因する、誤った測定値に基づく測定）を入手およびそれに依存する可能性が最小化され、正確な測定が促進される。マーカは、半減期が短い化学物質を含んでもよく、短時間で減衰するようにする。このように、マーカは、単一の拭き取りまたは単一使用にのみ有効であり、皮膚表面上のマーカの誤った検出は、最小化される。同様に、マーカは、揮発性化合物であるべきであり、短時間で蒸発するように作製される。
【０１０４】
しかしながら、ワイプは、グルコースの測定を妨害し得る溶媒、マーカ、またはその他の化学物質を含むべきではないことに留意されたい。つまり、適切なグルコース溶媒は、グルコースの電気的測定または光学的測定を妨害せずに、グルコースを可溶化する能力を有する。極性溶媒、具体的には蒸留水とアルコールの混合は、残留グルコースを皮膚表面から除去する際に非常に良好な結果をもたらしている。蒸留水対アルコールの割合は、グルコースを溶解するのに十分な水が存在するが、過剰な水の除去が、グルコースの測定に対して不便なほど長時間（例えば、２５分を超える）かからないように選択されてもよい。前述のように、残余グルコースを除去するが、グルコース測定を妨害しないように、アルコール／水の混合またはその他の極性溶媒を選択することが望ましい。
【０１０５】
いくつかの変形例において、皮膚は、グルコース溶媒ですすぐまたはグルコース溶媒で処理することによって浄化され、潜在的に汚染する残余グルコースを除去する。皮膚の浄化後、皮膚を乾燥させて（または、乾燥可能にし）、過剰な洗浄液を除去する。別々の乾燥ステップは、いくつかの変形例において不要である。
【０１０６】
前述のように、皮膚が浄化された後、汗は、皮膚表面から採取され、これは、汗採取のために皮膚表面上にパッチを配置するステップを含んでもよく、または含まなくてもよい。パッチを使用する際、パッチは、上に概説するように、任意の適切な皮膚表面上に配置されてもよい。例えば、パッチは、指、掌、手首、前腕、大腿部等に配置されてもよい。指先におけるパッチの配置は、検査、具体的には非連続的検査に関し、便利で、不連続の、容易にアクセス可能な部位を提供してもよい。さらに、指先の汗腺密度は最大である。手首におけるパッチの配置は、単一のパッチから繰り返し測定が行われる際の検査に関し、便利で、不連続の、容易にアクセス可能な部位を提供してもよい。
【０１０７】
また、これらの方法は、皮膚表面から汗を採取する前に、汗を誘導するステップも含んでもよい。汗を誘導する方法は、上に詳述したように、機械的に、化学的に、物理的に、または熱的に汗を誘導するステップを含んでもよい。いくつかの変形例において、測定するステップは、ナノグラム量のグルコースを測定するステップを含む。
【０１０８】
皮膚表面上のグルコースを測定するためのその他の方法は、上述のように、グルコース溶媒で皮膚表面を浄化するステップと、微小流体採取層を備えるパッチにおいて皮膚表面からの汗を採取するステップと、パッチに採取されたグルコースを測定するステップとを含む。前述のように、上述のいずれのパッチ変形例も、本明細書に記載のパッチと共に使用してもよい。いくつかの変形例において、汗を採取するステップは、緩衝剤を含む微小流体採取層において汗を採取するステップを含む。例えば、パッチは、使用者の皮膚に塗布されてもよく、また、微小流体チャネルは、緩衝剤で充填（または事前に充填）されてもよい。いくつかの変形例において、緩衝剤は、汗を誘導する機構（例えば、ピロカルピン）を含む。ゆえに、汗は、微小流体採取チャネル内の緩衝剤溶液に採取される。適量の汗が採取された後に、採取チャネル内の緩衝剤は、検出器層に送り込まれる。適量の汗は、上述の方法のいずれかに基づいて決定されてもよい。例えば、適量の汗は、採取された汗の容積によって決定されてもよく（例えば、採取層内の緩衝剤に汗が添加されると、所定量分だけ増加する）、または、採取層に存在する間に検出された汗の別の成分の濃度に基づいて、若しくは、パッチの下の皮膚の相対湿度によって決定される発汗率に基づいて、若しくは、既定の経過時間に基づいて決定されてもよい。
【０１０９】
汗（緩衝剤中の）は、採取層から検出器層に移動されてもよい。採取層が検出器層と流体連通している場合に、汗は、微小流体採取通路の近位端に圧力を加えることによって送り込まれてもよい。追加の緩衝剤を採取層の近位端に添加することによって、あるいは任意の適切な材料（例えば、空気等）を添加することによって、圧力を加えてもよい。一旦、検出器層の中に入ると、汗中のグルコースの濃度が、上述のような任意の適切な方法によって決定されてもよい。検出は、材料が検出器層に入る間に（例えば、連続的に）発生してもよく、あるいは、検出は、汗が入った後の離散時間において行われてもよい。測定装置は、汗が検出器層に入る際（または入った後）に検出器に問い合わせを行ってもよい。従って、測定装置は、グルコースの濃度を決定するように検出器にサンプリングを行ってもよい。上述のように、いくつかの変形例において、測定装置は、差動技術を適用してグルコース信号を決定してもよく、あるいは、検出器の出力を平均化、合計、または分析して、血中グルコースの濃度を反映するグルコース濃度を決定してもよい。検出器層における汗（および／または緩衝剤）は、検出器（例えば、電極）を通過して廃棄物容器にポンプで送り込まれてもよい。
【０１１０】
また、本方法は、緩衝剤を微小流体採取層に送り込むステップを含んでもよい（例えば、汗を採取するステップの後に）。これらの変形例において、パッチは、典型的には、相互に流体連通している採取層および検出器層を有する。汗は、まず、比較的乾燥した微小流体採取層に採取されてもよい。汗を検出器層に移動させる前に、十分な量の汗が採取されてもよい。前述のように、採取された汗の量は、任意の適切な方式で装置によって測定されてもよい。前述のステップのいずれかを使用して、汗中のグルコースの濃度を決定してもよい。
【０１１１】
当然ながら、本明細書に記載の方法のステップのいずれについても繰り返してもよいことを理解されたい（例えば、汗を採取するステップおよびグルコースを測定するステップ）。従って、本明細書に記載の装置は、汗からのグルコースを繰り返し測定するように構成されてもよい。
【０１１２】
皮膚表面上のグルコースを測定するためのさらにその他の方法は、グルコース溶媒で皮膚表面を浄化するステップと、上述のように、微小流体採取層および検出器層を備えるパッチにおいて皮膚表面からの第１の汗試料を採取するステップと、採取層から検出器層に第１の汗試料を移送するステップと、第１の汗試料におけるグルコースを測定するステップと、採取、移送、および測定するステップを少なくとも１度繰り返すステップとを含む。本方法は、図７においてフローチャート形式で示される。
【０１１３】
図７において、汗からのグルコースを繰り返し測定するための一例が示される。被験者の皮膚は、上述のように、まず適切なグルコース溶媒で浄化され（７０１）、次に、パッチが塗布される（７０３）。任意の適切な皮膚領域を使用してもよく、パッチおよび／または測定装置（例えば、モニタ）が、繰り返し測定が行われる時間（例えば、分、時間、日）に装着され得る領域であることが好ましい。例えば、パッチは、被験者の手首、腹部、腕等に塗布されてもよい。
【０１１４】
次に、第１の汗試料は、本明細書に記載のいずれかの方法に従って、皮膚表面から採取されてもよい（７０５）。汗の採取中または採取前に、汗を誘導するための機構を適用し、皮膚から汗反応を誘導してもよい。例えば、汗を誘導するための機構は、化学的（例えば、浸透促進剤またはイオン導入を含むか、または含まないピロカルピン）、熱的（例えば、加熱器）、または機械的（例えば、閉鎖層）であってもよい。
【０１１５】
汗は、汗透過膜を通って（但し、必須ではない）、蛇行状の微小流体チャネル等の微小流体チャネルに採取されてもよい。上述のように、第１の汗試料を採取するステップは、緩衝剤を含む微小流体採取層において第１の汗試料を採取するステップを含んでもよく、あるいは、緩衝剤を含まない微小流体採取層において第１の汗試料を採取するステップを含んでもよい。一変形例において、微小流体採取層は、汗が採取される緩衝剤（例えば、ｐＨ７．４のＰＢＳ）を含む。汗は、適切な時間採取されてもよく、または適量の汗が微小流体チャネルに入るまで採取されてもよい。一例において、適量の汗は、微小流体チャネル内の流体の押しのけ容積に基づいて決定される。例えば、汗がチャネル内の緩衝剤に入る際に、流体（緩衝剤と汗）の容積は増加し、この増加は、前述の方法のいずれかを使用して装置によって検出されてもよい。例えば、微小流体チャネルの端部（検出器層の入口に最も近い）が閉鎖されている場合、緩衝剤への汗の添加によって、微小流体チャンバ内の緩衝剤の表面が延出し、これは、光学的、電気的等に検出され得る。いくつかの変形例において、微小流体チャンバの端部は、弁またはスイッチを介して大気に開放しており、背圧が発達しない。採取される適量の汗の例として、約２０μｌ未満、約１０μｌ未満、約５μｌ未満、約１μｌ未満、または約０．５μｌ未満が挙げられてもよい。
【０１１６】
第１の汗試料が採取された後、汗試料（緩衝剤中の）は、微小流体採取層から検出器層に移送されてもよい（７０７）。上述のように、任意の適切な方法を使用して、汗および緩衝剤を検出器層に移送してもよい。例えば、採取層から検出器層に第１の汗試料を移送するステップは、緩衝剤を微小流体採取層に送り込むステップを含んでもよく、あるいは、圧力（例えば、気体圧力、液体圧力、または機械的圧力）を微小流体採取層内で加えるステップを含んでもよい。いくつかの変形例において、圧力は、汗試料を移送するために使用され、圧力は、加圧食塩水によって加えられる。汗試料を移送するためのその他の変形例も使用してもよい。典型的には、圧力は、チャネルが検出器層と流体連結するときに、微小流体採取チャネルに加えられる。一変形例において、追加の緩衝剤は、微小流体チャネルから緩衝剤容器への弁が開放された後であって、微小流体チャネルと検出器層との間の弁も開放されている間に、緩衝剤容器から微小流体採取層の近位端に送り込まれる。
【０１１７】
試料が検出器層に入ると、前述の方法のいずれかに従って（例えば、電気化学的に、蛍光的に等）、グルコースの濃度を決定してもよい（７０９）。従って、電気化学的方法をＧＯｘと使用する場合、ＧＯｘは、試料内のグルコースと反応して、前述のように非常に低レベル（例えば、ナノグラム）であっても、グルコースの濃度に比例する電流を生成し得る。
【０１１８】
グルコースの測定値が取り込まれた後に、残りの試料が廃棄物容器に推進されてもよく（例えば、圧力によって）、また、装置は、次の試料を採取する準備に入ってもよい（７１１）。例えば、微小流体チャネルは、空気でパージされてもよく、または新しい緩衝剤で充填されてもよい（あるいはその両方）。いくつかの変形例において、清浄な緩衝剤は、グルコースが検出されなくなるまで採取層から検出器層に流れてから、廃棄物容器と検出器層との間の弁を閉鎖して後の汚染を防止するようにする。検出器層と採取層との間の弁も閉鎖してもよい。次に、採取層は、新しい汗試料を採取するように整えられてもよい。
【０１１９】
例えば、約６０分未満、約３０分未満、約２０分未満、約１０分未満、約５分未満等の既定の時間後に、ステップを繰り返してもよい（７１３）。同様に、例えば、約１時間、約２時間、約３時間、約４時間、約５時間、約６時間等の既定の時間ステップを繰り返してもよい。これらの時間は、自動的に設定されてもよく、あるいは手動で設定されてもよい。
【０１２０】
上記の方法と同様に、これらの方法も、第１の汗試料を採取する前に、汗を誘導するステップも含んでもよい。
【実施例】
【０１２１】
（実施例１）汗透過膜の効果に関する調査
４０歳男性のＩ型糖尿病患者の両腕の清潔な乾燥皮膚の上に、標準的なピロカルピンイオン導入を同時に実行した。刺激の後に皮膚を拭き、イオン導入後１分以内にＭｅｄＯｐｔｉｘ（現在はＶｉｖｏＭｅｄｉｃａｌ）  Ｍａｃｒｏｖｉａｌ表面を適用した。ＭｅｄＯｐｔｉｘ  Ｍａｃｒｏｖｉａｌによって、皮膚上の同一部位から連続的に汗試料が採取可能になる。これは、皮膚表面と接触する穴を有する板から行われる。板における皮膚と接触しない側において、毛細管が、穴と採取チャンバまたはバイアルを連結する。ワセリン−パラフィン隔膜材料（汗透過膜としての役割を果たす）を、ＭｅｄＯｐｔｉｘ  Ｍａｃｒｏｖｉａｌの適用前に右腕の部位に適用した。ＭｅｄＯｐｔｉｘ  Ｍａｃｒｏｖｉａｌの端部において汗の第１滴の出現から１０分毎に試料を採取した。被験者の初期血中グルコース値は、約２２０ｍｇ／ｄｌであり、試料採取の最初の４０分間で約１７５ｍｇ／ｄｌに安定化した。次に、被験者は、１０オンスのＣＯＫＥ（登録商標）を飲み、血中グルコースを約３００ｍｇ／ｄＬに上昇させた。
【０１２２】
左腕からの最初の２つの試料（汗透過膜を含まない）は、約２．０ｍｇ／ｄｌのグルコースを含んでいた。汗のグルコース濃度は、実験の残りにおいて約５．０ｍｇ／ｄｌの最大値にまで単調に増加した。この濃度の増加は、血中グルコースの増加に相関せず、血中グルコースは、左腕のグルコースの初期上昇後４０分して上昇し始めた。対照的に、汗透過膜を含む右腕からのグルコース試料は、約１．７ｍｇ／ｄｌのまま横ばいであり、血中グルコースが上昇し始めてから約１０分して約２．５ｍｇ／ｄｌの最大値に上昇し始めた。これらの結果について図８に示す。
【０１２３】
図９は、汗透過膜を含む部位に関する血中グルコース対汗中グルコースの一致を示し、時間移動されている。０．９８のＲ２値によって示されるように、血中グルコース値と汗中グルコース値とは非常に相関していた。汗透過膜を含まない部位に関する実験においてグルコース濃度は増加し、これは、汗とは無関係であるグルコース源に一致する。図１０は、汗流束対グルコース流束の割合に関するプロットである。本図面に示されるように、血中グルコース値が一定である間、汗透過膜が存在する場合、割合は一定である。反対に、汗透過膜が無い場合、この時間中に割合は増加する。従って、本データにより、汗透過膜の使用が、表皮汚物と、拡散を介して皮膚表面にもたらされるグルコースとに対する隔膜の役割を果たすことが可能であることが提案される。
【０１２４】
（実施例２）汗中グルコースと血中グルコースとの相関関係
標準的な７０％のイソプロピルアルコール消毒綿で、使用する被験者の両前腕を拭いた。緩衝食塩水および１％のピロカルピン溶液を含浸した綿パッドを、標準的なイオン導入装置の負電極および正電極にそれぞれ適用した。弾性のストラップで被験者の皮膚にきつく保持した時に、１ｍＡの電流における１０ｍＡ−分の電荷（線量）を電極に適用した。イオン導入の１０分後に皮膚を拭き、ＭｅｄＯｐｔｉｘ  Ｍａｃｒｏｖｉａｌを、イオン導入後１分以内に正電極の部位に適用した。汗の流れが、採取間隔において約１０μｌ未満になるまで、試料バイアルを１０分から１５分毎に取り替えた。
【０１２５】
市販の個人用血中グルコース測定器（ＡＣＣＵ−ＣＨＥＣＫ  ＡＤＶＡＮＴＡＧＥ（登録商標）、Ｒｏｃｈｅ）を使用して、毛細血管指先穿刺により１０分毎に血中グルコース値を決定した。いくつかの実験において、右腕および左腕同時にマクロバイアルを配置し、一方、その他実験において、マクロバイアルを一方の腕に配置し、１時間後に反対の腕に配置した。ＤＩＯＮＥＸ（登録商標）  ＨＰＡＥ−ＰＡＤシステムにて、試料をフィルタリング、希釈、および分析した。プロトコルは、被験者の初期状態に合わせて変更した、例えば、被験者の血中グルコース（ＢＧ）が高い（＞２００ｍｇ／ｄＬ）場合、被験者は、自身の通常のインスリンプログラムを続けてＢＧを下げるように求められた。血中グルコース値が低い場合、被験者は、採取時間においてＢＧを上昇させるように、実験の開始時に３５〜７０ｇのグルコースを含む飲み物が与えられた。
【０１２６】
結果が図１１および１２Ａ〜Ｂに示される被験者ＢＣＧ１７０１は、４８歳白人女性のＩＩ型糖尿病患者である。結果が図１３および１４Ａ〜Ｂに示される被験者ＢＤＷ２００２は、３９歳アジア人男性の非糖尿病患者である。
【０１２７】
図１１は、ＢＧ降下に関する典型的な結果を示す。本実験において、被験者は、高ＢＧ値（２５０ｍｇ／ｄＬ）に到達していた。被験者自身による治療計画後、インスリンを注入し、汗および血液の試料が、左前腕および右前腕から採取された。図１１に示されるデータは、一部の被験者が左腕と右腕との間で立証したオフセットについて補正されていない。本図面において、ＢＧ（丸印）は、２．５時間の実験中２５０から１００に減少した。汗中グルコース（ＳＧ）値は、左前腕（ＬＦＡ）について示され、その後に右前腕（ＲＦＡ）が示される。ＳＧ点における数字は、採取間隔において試料毎に収集された汗のμｌにおける容積を提供する。図１２Ａおよび１２Ｂは、ＬＦＡおよびＲＦＡに関して、補間された血中グルコース対汗中グルコースの線形の回帰プロットをそれぞれ示す。これらの一致は、０．８３および０．９２のＲ２値を有し、血中グルコース値と汗中グルコース値とは高度な相関関係を有することを示す。
【０１２８】
図１３は、ＢＧが増加する実験に関する実験結果を示す。本実験において、被験者は、７５ｇのグルコースを与えられ、実験の間に、被験者のＢＧは約１２５ｍｇ／ｄＬから約２００ｍｇ／ｄＬに上昇した。図１３に示されるデータは、変化する血中値（右軸）の変化に伴うＬＦＡおよびＲＦＡの「同時」の採取に関する汗中グルコース値（左軸）を示す。図１４Ａおよび１４Ｂは、ＬＦＡおよびＲＦＡに関する血中グルコース対汗中グルコース値の線形回帰のプロットを示す。Ｒ２値は、ＬＦＡおよびＲＦＡについてそれぞれ０．９９および０．９７であり、本実験において血中グルコースと汗中グルコースとの間の強い相関関係を実証している。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図５Ｆ】
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【図５Ｇ】
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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１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【国際調査報告】
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2009539549.tif 000030
2009539549.tif 000031