(57)【要約】  アナライトを検知する装置が記載されており、その装置には一定量の体液との界面を確立するのに用いられる界面接触要素がある。界面接触要素は、実質的な正味の質量流体輸送なしに界面横断の標的アナライトの拡散を促進するよう作製されている。前記所定量の体液が微小経路を介して界面接触要素に曝露される。前記装置には、少なくとも１種類の分析方法によって標的アナライトを検知するよう作製された検知材料があっても良い。非侵襲性または最小限侵襲性のモニタリング法で前記装置を用いる方法も記載されている。図（１）は、本発明の原理を調べるのに用いられる装置の非限定的実施形態を示す図である。2005514091.tif 000006
2005514091.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
標的アナライトを含むまたは標的アナライトの含有が予想される一定量の体液との界面を形成することができる界面接触要素を有し、前記界面接触要素が前記界面を横断する実質的な正味の質量流体輸送なしに前記アナライトの拡散が行われるように作製されている、標的アナライトを測定または検出するセンサーにおいて、前記界面接触要素が前記体液と等浸透圧性である水性成分を含むことを特徴とするセンサー。
【請求項２】
前記界面接触要素が、前記体液でも認められる特定濃度の無機塩をさらに含む請求項１に記載のセンサー。
【請求項３】
前記界面接触要素に存在するアナライトの存在または存在と量の両方を特異的に検出することができる検知材料をさらに含む請求項１に記載のセンサー。
【請求項４】
前記界面接触要素が標的皮膚表面上に置くように作製されている請求項１に記載のセンサー。
【請求項５】
標的アナライトを含むまたは標的アナライトの含有が予想される一定量の体液との界面を形成することができる界面接触要素を有し、前記界面接触要素が前記界面を横断する実質的な正味の質量流体輸送なしに前記アナライトの拡散が行われるように作製されている、標的アナライトを測定または検出するセンサーにおいて、前記界面接触要素が前記所定量の体液と界面接触する前に特定濃度の前記標的アナライトを含むことを特徴とするセンサー。
【請求項６】
前記標的アナライトがグルコースである請求項５に記載のセンサー。
【請求項７】
前記界面接触要素が前記界面接触要素の0.05〜0.5重量％のグルコースを含む請求項６に記載のセンサー。
【請求項８】
前記界面接触要素が前記界面接触要素の0.08〜0.3重量％のグルコースを含む請求項７に記載のセンサー。
【請求項９】
前記界面接触要素が前記界面接触要素の0.1重量％のグルコースを含む請求項７に記載のセンサー。
【請求項１０】
前記界面接触要素が、60〜120mg/dlの血中グルコースに等価な量のグルコースを含む請求項６に記載のセンサー。
【請求項１１】
前記界面接触要素が、60mg/dl未満の血中グルコースに等価な量のグルコースを含む請求項６に記載のセンサー。
【請求項１２】
前記界面接触要素が、120mg/dlを超える血中グルコースに等価な量のグルコースを含む請求項６に記載のセンサー。
【請求項１３】
前記界面接触要素が、前記体液と等浸透圧性である水性成分を含む請求項５に記載のセンサー。
【請求項１４】
前記界面接触要素が、前記体液でも認められる特定濃度の無機塩をさらに含む請求項１３に記載のセンサー。
【請求項１５】
前記界面接触要素に存在するアナライトの存在または存在と量の両方を特異的に検出することができる検知材料をさらに含む請求項５に記載のセンサー。
【請求項１６】
前記界面接触要素が標的皮膚表面上に置くように作製されている請求項５に記載のセンサー。
【請求項１７】
標的アナライトを含むまたは標的アナライトの含有が予想される一定量の体液中の標的アナライトを測定または検出する方法において、
（ａ）組織表面に形成された微小経路を通って一定量の体液を露出させる段階；
（ｂ）界面接触要素を提供する段階；
（ｃ）前記微小経路を通って露出された前記体液と前記界面接触要素との間で組織表面に界面を確立する段階；
（ｄ）前記アナライトを、前記界面を横断して前記界面接触要素中に拡散させる段階であって、前記界面を横断しての正味の質量流体輸送が実質的にない状態で前記アナライトの拡散が起こる段階；および
（ｅ）前記界面接触要素中に拡散した標的アナライトを測定または検出する段階
を有することを特徴とする方法。
【請求項１８】
前記標的アナライトの前記界面接触要素への拡散が、前記界面接触要素と前記所定量の体液との間でアナライト濃度の連続的平衡に達するのに十分なものである請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記微小経路を皮膚組織表面に形成する請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記微小経路を前記皮膚組織の角質層を通って形成する請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記微小経路を、粒子注入装置を用いて形成する請求項１７に記載の方法。
【請求項２２】
前記界面接触要素が、前記界面を横断しての正味の質量流体輸送が実質的にない状態で前記アナライトの拡散を起こるように作製される請求項１７に記載の方法。
【請求項２３】
前記界面接触要素が前記体液と等浸透圧性である水性成分を含む請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記界面接触要素が、前記所定量の体液と界面接触する前に特定濃度の前記標的アナライトを含む請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
前記界面接触要素中の前記標的アナライトの濃度を、所定の時間間隔間で測定する請求項１７に記載の方法。
【請求項２６】
前記界面接触要素中の前記標的アナライトの濃度を連続的に測定する請求項１７に記載の方法。
【請求項２７】
前記体液が間質液を含む請求項１７に記載の方法。
【請求項２８】
前記標的アナライトがグルコースである請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、標的アナライトの存在および／または濃度について体液を連続的または迅速断続的にモニタリングする方法に関する。詳細には本発明は、微小経路を介した間質液などの体液からの標的アナライトの拡散の使用ならびに体液と界面接触要素との間でのアナライト濃度の平衡を確立するのに用いられる界面接触要素の使用に関する。標的アナライトの濃度は、検知材料を用いて測定され、これによって糖尿病被験者または低血糖被験者による連続糖モニタリングなどの連続的アナライトモニタリングが提供される。
【背景技術】
【０００２】
血液または他の体液に存在する物質の量または有無を評価するために、ヒトにおいて多くの試験が日常的に実施されている。これらの試験は、被験者から注射器を使用して、または皮膚を刺すことによって被験者から取り出される生理液サンプルに依存するのが普通である。ある特定の試験では、糖尿病患者による血糖値の自己モニタリングが行われる。
【０００３】
糖尿病は、主要な健康上の懸念であり、状態のより重篤な形態であるＩ型（インスリン依存性）糖尿病の治療では、１日１回以上のインスリン注射が必要である。インスリンは、血液中のグルコースまたは糖の利用を制御し、放置していればケトン症に至り得る高血糖を防ぐ。他方、インスリン療法での投与が不適切であると、昏睡や死に至る場合のある低血糖を発症する可能性がある。糖尿病における高血糖症は、心臓疾患、末梢神経疾患、アテローム性動脈硬化、失明、卒中、高血圧および腎不全などの多くの長期的悪影響を有することが明らかになっている。
【０００４】
Ｉ型糖尿病の合併症を回避またはこれを少なくとも最小限とするための手段として血糖値を頻繁にモニタリングすることが有効であることが確認されている。国立衛生研究所（National Institutes of Health）によれば、血糖モニタリングは、１日あたり４〜６回が推奨されている。II型（インスリン非依存性）糖尿病の患者では、食事、運動およびある種の経口投薬による患者状態の管理下での血糖モニタリングも有効である場合がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の血糖モニタリング法では、各検査に全血検体（例えば、指刺しによる）の抜き取り、および電気化学的方法または比色法によって血糖濃度を読み取る分析機器を使用する血糖レベル測定が必要である。Ｉ型糖尿病患者は、正確な血糖管理を維持するために毎日数回の指刺し血糖測定値を得なければならない。しかしながら、正確に維持された管理が長期の糖尿病合併症を大幅に減少させることについての強力な証拠があるにもかかわらず、この採血に伴う痛みおよび不便さのため、患者のコンプライアンスを低下させている。実際、これらを考慮して、糖尿病患者によるモニタリングプロセスの中止に至る場合が多い。
【０００６】
毛細血管血液検体の抜き取りが必要な従来の血糖モニタリング法に代わる方法には、間質液中のグルコースを評価する方法などがあると考えられる。全血採血の場合と同様に間質液測定でも、所定容量の液体サンプルを採取し、各間歇測定を行う必要があるのが普通である。微小針もしくはランセットによる浅い皮膚穿刺、レーザー、エレクトロポレーション、加熱要素等による皮膚切除等によってそれを行って、出血が起こるのを回避することができる。そのような方法では、圧力や減圧を加えることで間質液検体を絞り出す必要があるのが普通である。間質液は、電気泳動技術によって、または浸透促進剤によって無傷の皮膚からサンプリングすることができる。組織中では間質液の容量は小さいことから、穿刺された皮膚からの検体の絞り出しでは、必要とされる検体量およびその採取手順による組織への外傷の量に応じて、結果が不正確なものとなる場合がある。さらにそのような方法では、測定可能な量のグルコースを与えるに十分な間質液にアクセスするのに必要な時間のために、間質液中のグルコース濃度の連続モニタリング、さらには「リアルタイム」モニタリングもできない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、実質的に正味の質量液体輸送を行うことなく、体液中の標的アナライトの濃度を連続的または迅速断続的にモニタリングする装置および方法を提供する。それは、体液と界面接触要素との間の標的アナライトの拡散によって行われる。体液は、体液と界面接触要素との界面接触を可能にするする微小経路を介して露出される。粒子注入装置など開口装置を用いて、そのような微小経路を形成する。前記界面接触要素および検知材料を含むセンサー（例：ヒドロゲル）を、被験者の皮膚上に貼ったパッチに組み込むことができる。そのパッチは、例えば電気信号を捕捉することで量的結果を提供する検出器に接続する形状を有することができる。ある装置は、センサーと検出器を有する。拡散によって、体液と界面接触要素との間の濃度勾配が連続的平衡に近づくことから、連続的または間歇的に濃度の分析測定が可能となる。この方法によって実現されるアクセスにより、より頻繁にサンプリングすることが可能となり、既存の間質液法より正確な結果が得られ、全血サンプリングに伴う疼痛とは対照的に無痛測定ができる。
【０００８】
より詳細には本発明は、標的アナライトおよび／または測定副生成物の体液から界面接触要素への、そしてその反対の拡散を用いて、実質的に正味の質量液体輸送を行うことなく、体液中の標的アナライトの濃度を連続または間歇的にモニタリングする装置および方法を含むものである。そのような拡散によって、体液と界面接触要素との間の濃度勾配が連続的平衡に近づき、そして濃度が異なる平衡間で移動することから、濃度の分析測定を連続的または間歇的に行うことができる。前記検知材料は、電気化学的方法（例：電流測定または電量分析）、直接もしくは反射分光（例：吸光度、直接蛍光、蛍光消光、化学発光など）法などの各種分析方法ならびに他の方法によって標的アナライトの有無および／または濃度を検出するために、酵素、レクチン、抗体もしくは抗体断片、あるいは選択的に反応もしくは結合する生体分子もしくはインプリント高分子を含むことができる。
【０００９】
前記分析方法の結果を受ける検出器を装置に組み込んで、周期的にまたはユーザーが開始操作を行った時に間歇的に標的アナライト濃度を検出することができる。そのような間歇測定周期は、標的アナライト濃度の連続測定を行うだけの短いものとすることができる。標的アナライトは、医学的測定もしくは法医学的測定において意味のある物質を含むものであり、それには核酸；タンパク質；炭水化物；脂質；電解質；医薬（例：抗痙攣薬、抗精神薬、アルコール、コカイン、カンナビノイド類、オピエート類、刺激剤、抗鬱剤および／またはそれらの代謝物）；気体；化合物；元素；イオン；同化ホルモン、異化ホルモンもしくは生殖ホルモン；ホルモン類縁物；結合体または分解生成物などがあるが、これらに限定されるものではない。
【００１０】
界面接触要素は、皮膚の外表面、すなわち角質層に配置することができる。界面接触要素は、センサーの検知材料と体液を含む微小経路との間のブリッジを提供するものである。その界面は、浅い切開、熱剥離、テープ除去、穿刺またはランセット切開によって角質層の外表面に体液を露出することで促進することができる。１実施形態において微小経路は、不活性粒子、直ちに可溶な粒子または長寿命の多孔質粒子を、角質層を弾道的に貫通して生存真皮に達して穴を形成するだけの加速度まで加速することで得ることができる。
【００１１】
理解すべき点として、前記の一般的記載および下記の詳細な説明のいずれも、例示および説明のみを目的としたものであり、特許請求される本発明を限定するものではない。
【００１２】
本明細書に組み込まれ、それの一部を構成する添付の図面は、本発明の１実施形態を示すものであり、その説明とともに本発明の原理を説明する上で役立つものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
上述のものであるか後述のものであるかを問わず、本明細書で引用される刊行物、特許および特許出願はいずれも、参照によってその全体が本明細書に組み込まれる。
【００１４】
留意すべき点として、本明細書および添付の特許請求の範囲において使用される場合に、単数形「一つの」、「１個の」および「その」は、その内容が明らかに別の形態を示していない限り、複数の対象物を含むものである。従って例えば、「アナライト」に対する言及は、２種類以上のアナライトの混合物を含むものである。
【００１５】
Ａ．一般法
個人の皮膚表面下に存在する体液中に存在するアナライトを検出する方法は、アクセス段階と測定段階という２つの段階を有する。アクセス段階は、下記のように一般化することができる。微小経路を形成して、体液にアクセスできるようにする。その微小経路は、いずれか好適な技術を用いて、例えば小さい粒子を加速して皮膚表面に進入させ、あるいは皮膚表面を通過させることで形成することができる。これら粒子の加速および貫通は、一定量の対象体液が流れたり、滲出したり、他の形で皮下から皮膚表面に出てアクセス可能となるようにする微小経路を形成するのに十分なものである。粒子によって影響を受ける皮膚表面は、0.1〜5cm2の範囲の全体面積を有する。
【００１６】
粒子は代表的には、不活性材料を含む。その材料は可溶性であることができ、それにはある種の糖類またはそれの誘導体（例：マニトール、ショ糖、乳糖、乳酸、トレハロースなど）などの一般的に用いられる生理的に許容される可溶性材料ならびにポリエチレングリコール（例：PEG8000）など（それに限定されるものではない）の可溶性または溶解性のポリマー類などがある。別の形態として前記粒子は、デンプン、ＴｉＯ２、炭酸カルシウム、リン酸塩、ヒドロキシアパタイト、アガロースなどの多孔質膨潤性材料、あるいは合成ポリマーまたは金、白金もしくはタングステンなどの金属のような不溶性材料を含むことができる。不溶性材料は、正常な皮膚再生プロセスによって剥がれ落ちる。
【００１７】
所望に応じて粒子は、アクセス段階を促進する局所活性剤でコーティングすることができるか、あるいはそれを含むことができる。例えば粒子は、血管作用薬または抗炎症剤などの薬剤でコーティングすることができる。血管作用薬は、一般に短期作用性血管作用を提供して、液体アクセスを至適化する（すなわち、アナライトへの拡散的アクセスを最大とする）のに用いられ、一方で抗炎症剤は、一般に局所抗炎症作用を提供して皮膚を保護するのに用いられる。粒子はまた、浸透活性剤でコーティングして、アクセスプロセスを促進することもできる。
【００１８】
粒子は、共有の国際公開WO94/24263、WO96/04947、WO96/12513およびWO96/20022に記載の無針注射器システムなどの粒子注入装置を用いて送達することができる。これらの無針注射器システムからの粒子の送達は、0.1〜250μｍの範囲、または10〜70μｍの範囲の概略粒径を有する粒子で実施される。約250μｍより大きな粒子も装置から送達することが可能であり、不適当な疼痛および／または皮膚への損傷を引き起こす可能性がある粒径となる点が上限である。
【００１９】
送達される粒子が標的皮膚表面を貫入する実際の距離は、粒径（例えば、粒子の幾何形状がほぼ球状と仮定した場合の公称直径）、粒子密度、粒子が表面に当たる際の初速、ならびに皮膚の密度および運動粘度によって決まる。この点に関して、粒子注入法での使用において至適な粒子密度は、0.1〜25g/cm3、好ましくは0.9〜1.5g/cm3の範囲であり、そして注入速度は100〜3000m/秒の範囲である。適切な気体圧力によって、10〜70μｍの平均直径を有する粒子は、駆動気体流の超音波速度に達する速度まで容易に加速され得る。粒子を加速する際に使用される圧力は、30バール未満、好ましくは25バール未満、または20バール以下である。
【００２０】
別法として粒子は、ガス放出または電気放電のいずれかを使用して小さい高密度粒子を送達する「遺伝子銃」型粒子注入装置から送達することができる。気体放出装置の例は、米国特許第5204253号に記載されている。爆発型の装置は、米国特許第4945050号に記載されている。ヘリウム放出型粒子加速装置の1例は、米国特許第5120657号に記載されるパワージェクト（PowderJect）XR（登録商標）装置（PowderJect Vaccines, Inc., Madison, WI）である。本明細書中での使用に好適な放電装置は、米国特許第5149655号に記載されている。これらのいずれの特許の開示内容も、参照によって本明細書に組み込まれるものとする。
【００２１】
粒子が皮膚に送達された後、体液サンプルが皮膚表面に露出する。代表的には、それは間質液のサンプルまたは間質液を含むサンプルである。表面への液体サンプルの通過は、ほぼ瞬間的であるか、またはある時間にわたって起こり得るものである。皮膚表面に放出される体液の量は、粒子の粒径および／または密度ならびに粒子を送達するのに使用される装置の設定などの条件を変えることによって変動し得る。放出される体液の量は、しばしば１μＬ未満などの少量である場合が多いが、それはアナライトの検出には十分である。
【００２２】
体液が皮膚表面に露出すると（例えば、皮膚表面まで通り抜けると）、体液中のアナライトの存在および／または量もしくは濃度を測定することができる。この体液は、センサーと接触させることができる。当然のことながら、この検出段階は、継続的または連続的に行うことができる。継続的または連続的な検出によって、標的アナライト濃度の変動をモニタリングすることができる。前記センサーは、ヒドロゲルを含むことができる界面接触要素を含むことができるか、その要素と併用することができる。ヒドロゲルを形成するのに好適なゲル化剤には、カルボポール、乳酸カルシウム、セルロースガム、クルーセル（klucel；HPMC）、ナトロゾル（natrosol）、ゼラチン粉末またはアルギン酸ナトリウムなどがある。ゲル化剤は、水中１〜５重量％等のレベルで水中に存在させることができる。
【００２３】
界面接触要素は、皮膚表面に、体液からのアナライトが界面接触要素中で検出段階前に平衡とするのに十分な時間にわたって適用することができる。その時間は、30秒〜５分間等の非常に短いものであることができる。次に、アナライト用の好適な酵素系を含む膜をヒドロゲルと接触させる等によって、界面接触要素に検知材料を適用することで検出を行うことができる。
【００２４】
測定段階は、以下のように一般化することができる。最初の段階は、検出器から生のシグナルを得る段階を有し、そのシグナルは、体液に存在する標的アナライトに関連したものであることができる。次いで、この生シグナルを直接用いて、アナライトについての答え（例えば、アナライトの存在に関してイエスまたはノーの答え）、あるいはアナライトの量または濃度を示す直接測定値を得ることができる。この生シグナルを間接的に使用して、アナライトについての情報を得ることもできる。例えば生シグナルについてシグナル処理段階を行って、体液中のアナライト測定値を身体におけるそのアナライトの濃度と相関させることができる。そのような相関法は、当業者には公知である。
【００２５】
検出は、標的アナライトの検出を可能にするいずれか好適な方法によって実施することができる。その分析は、物理的、化学的、生化学的、電気化学的、光化学的、分光学的、旋光、比色または放射線分析であることができる。
【００２６】
アナライトの検出を容易にするため、アナライトを含む体液と接触する界面接触要素に酵素を配置することができる。そのような酵素は、反応の生成物が検知され得る（例えば、検出可能で、反応するアナライトの量に比例する電流の発生から電気化学的に検出される）程度まで標的アナライト（例えば、グルコース）との特異的反応を触媒する能力を有するものであることができる。好適なバイオセンサー酵素は、グルコースを酸化してグルコン酸および過酸化水素とするグルコースオキシダーゼである。その後の適切な電極上での過酸化水素の検出によって、過酸化水素１分子あたり２個の電子を生成し、それによって電流が発生し、それを検出し、装置と接触しているグルコースの量に関連付けることができる。グルコースオキシダーゼ（GOx）は、商業的に容易に入手可能であり、良く知られた触媒特性を有する。しかし、アナライトまたは対象物質との反応を特異的に触媒することで、そのように反応するアナライトの量に比例して検出可能な生成物を生成するのであれば、他の酵素もまた使用可能である。
【００２７】
多くの他のアナライト特異的酵素系を、本発明の方法で用いることができる。例えば、過酸化水素を検出する一般的なバイオセンサー電極を使用する場合、好適な酵素系を用いて、エタノール（アルコールオキシダーゼ酵素系）、または同様に尿酸（尿酸オキシダーゼ系）、コレステロール（コレステロールオキシダーゼ系）、およびテオフィリン（キサンチンオキシダーゼ系）を検出することができる。これらのアナライト特異酵素を含むヒドロゲルは、当業者であれば習熟している容易に利用可能な技術を用いて製造することができる。
【００２８】
前記センサーの１実施形態は、標的アナライトと反応して検出可能な色変化その他の化学的シグナルを生じる酵素その他の特異的試薬を含むパッチであることができる。この色変化を標準に対する比較によって評価してアナライト量を測定することができるし、あるいはその色変化を標準的な電気反射率測定機器を用いて検出することができる。そのようなシステムの一つは、テクニカル・ケミカルズ・アンド・プロダクツ社（Technical Chemicals and Products，Inc（TCPI）of Pompano Beach，FL）から入手可能なグルコースモニタリングシステムである。別の適切なシステムは、ヤン（Yang）らの米国特許第5267152号に記載されている（近赤外放射拡散−反射レーザー分光法を用いて血糖濃度を測定する装置および方法）。同様の近赤外分光装置が、ローゼンタール（Rosenthal）らの米国特許第5086229号およびロビンソン（Robinson）らの米国特許第4975581号にも記載されている。スタンレー（Stanley）の米国特許第5139023号には、間質液と受容媒体との間に確立された濃度勾配に従うグルコースの経皮移動を容易にするための浸透性促進剤（例えば、胆汁酸塩）に依存する血糖モニタリング装置が記載されている。センブロウィッチ（Sembrowich）の米国特許第5036861号には、皮膚パッチを通しての汗を収集する受動グルコースモニターが記載されており、そこではコリン作用剤を用いて、外分泌の汗腺からの汗分泌を刺激する。同様の汗収集装置が、シェンドルファー（Schoendorfer）の米国特許第5076273号およびシュレーダー（Schroeder）の米国特許第5140985号に記載されている。抽出グルコースの検出は、標準的な化学的（例えば、酵素的）比色または分光技術を用いて行う。
【００２９】
別の形態として、イオン電気泳動経皮システムを、前記センサーおよび皮膚部位を前処理するのに用いられる本発明の粒子法と併用して、グルコウォッチ（GlucoWatch；登録商標）システム（Cygnus, Redwood, CA）からの性能を容易に向上させることができる。このイオン電気泳動システムは、グリクフィールドらの報告（Glikfeld et al (1989), Pharm. Res. 6 (11): 988）および米国特許第5771890号に記載されている。
【００３０】
間質液は、皮膚の最上表面層上の細胞間の透明な体液である。この液体中のグルコースレベルは、血中のグルコースレベルを直接示すものである。無針注入装置は、これらの皮膚層中に拡散微小経路を形成し、グルコースレベルを測定可能な少量の間質液にアクセスできるようにすることができる。本発明は、間質液の界面接触要素中への正味の質量液体輸送が実質的にないものであることができる。
【００３１】
Ｂ．具体的な実施形態
ここで、本発明のある種の実施形態について詳細に説明し、添付の図面にはその１例を示してある。
【００３２】
可能であれば常に、同一または類似の部分を指すのに、図面を通じて同一の参照番号を用いる。
【００３３】
本明細書に関して、別段の断りがない限り、明細書および特許請求の範囲で使用される成分の量またはパーセントを示す数字はいずれも、あらゆる場合で「約」という用語によって修飾されているものと理解すべきである。従って、逆の意味で示されていない限り、明細書および添付の特許請求の範囲に示された数値パラメータは近似値であり、それは本発明によって得るべく追求されている所望の特性に応じて変動し得るものである。最低限でも、そして特許請求の範囲に対する均等物の原則の適用を制限するものではなく、各数値パラメータは少なくとも、報告された有効数字の数を考慮し、そして通常の四捨五入法を適用することで解釈すべきである。
【００３４】
本発明の広い範囲を示す数値範囲およびパラメータは近似ではあるが、具体的な例で示される数値はできるだけ正確に報告される。しかしながら、いずれの数値も本質的に、個々の試験測定で認められる標準偏差から必然的に生じるある種の誤差を含む。
【００３５】
図１には、本発明の原理を調べるのに使用される装置の非限定的な実施形態を示してある。試験装置（20）には界面接触要素（10）があり、それは検知材料および検出器と接触もしくは連通して配置されていることができ、その検出器には全層性死体皮膚（12）の微小経路中および表面上に存在する液体中のアナライト濃度における変化を検出することができる装置に組み込まれていることで、死体皮膚（12）の下およびそれに接触しているドナーチャンバ（14）内の標的アナライト濃度における相当する変化を検出することができる検出器などがある。ドナーチャンバ（14）中の標的アナライトの濃度は、取込口（16）に導入される溶液およびドナーチャンバ（14）からの出口（18）からの流量を制御することで連続的に変動させることができる。
【００３６】
「センサー」という用語は、界面接触要素によって皮膚表面と接触している検知材料を指す。「界面接触要素」という用語は、高速もしくは妨げられていない速度で標的アナライトの拡散を支持することで、標的アナライトが体液と検知材料との間で効率良く移動できるようにすることができる物質を含むセンサーの部分を指し、その容量は最小のものであり、かなり含水量が大きく（＞95％）、接触を行い、それを維持するだけの粘度および／または付着特性を有するゲルもしくは薄膜を有する。標準的な体液サンプル抜き取り法とは非常に異なる点として、界面接触要素が適用時に特定濃度の標的アナライト（例：グルコース）を含むことで、体液とアナライト検知システムとの間で急速に平衡を得ることができるようにすることが可能である。前負荷した標的アナライトに、皮膚の微小経路中の体液上に最初に置いた時におけるアナライト検知システム成分に関する較正手段として役立つという別の機能を持たせることができる。
【００３７】
界面接触要素の例には、ヒドロゲルその他の親水性ポリマーなどがあり、それらの組成はグルコースおよび全ての水溶性標的アナライトの測定のための水を主成分として含み、界面活性剤や湿展剤を含んでいても含んでいなくても良い。界面接触要素は、センサーと体液との間での標的アナライト濃度の平衡に連続的に達するように調製することができる。界面接触要素の物理的特性を選択して、センサーが皮膚開口と密接に関係した状態に維持するようにする。界面接触要素の例には、カルボポール（登録商標）（B. F. Goodrich Co.; Cleveland, Ohio）の水中１％水溶液、またはナトロゾル（登録商標）（Aqualon Hercules ; Wilmington, Delaware）の水中４％水溶液などがあるが、これらに限定されるものではない。界面接触要素は、体液サンプルを抜き取るものでもなく、標的アナライト用のシンクのように挙動するものでもない。界面接触要素の組成を選択して、それを体液と等張として、体液を浸透圧的に引きつけないようにすることができる。他の実施形態は、ポリ（メタクリル酸ヒドロキシエチル）（PHEMA）、ポリ（アクリル酸）（PAA）、ポリアクリルアミド（PAAm）、ポリ（ビニルアルコール）（PVA）、ポリ（メタクリル酸）（PMAA）、ポリ（メタクリル酸メチル）（PMMA）、ポリ（ビニルピロリドン）（PVP）、ポリ（エチレンオキサイド）（PEO）またはポリ（エチレングリコール）（PEG）など（これらに限定されるものではない）のヒドロゲルを含むことができ、グルコース測定の場合の通常または化学修飾された多糖類などの特定の標的アナライトに関する分析方法を妨害する可能性があるポリマーは避ける。
【００３８】
ヒドロゲル系は微孔性または巨孔性という２つの有用なクラスに分けることができ、それぞれが重合時に存在する水、架橋剤およびコモノマーの量を変えることで製造される。ポリマーの有孔度、親水性および濃度によってヒドロゲル内での分子の拡散速度を制御して、至適な物理特性を有する水系ゲルを製造することができる。
【００３９】
界面接触要素は、体液サンプルを抜き取るものでもなく、標的アナライト用のシンクのように挙動するものでもない。界面接触要素の組成を選択して、それを体液と等張または等浸透圧性として、体液の質量流を浸透圧的に引きつけないようにすることができる。１実施形態において、前記組成物に調整リンゲル型溶液を含有させることで、ＮａＣｌ（9g/L）、ＣａＣｌ２・２Ｈ２Ｏ（0.17g/L）、ＫＣｌ（0.4g/L）、ＮａＨＣＯ３（2.1g/L）およびグルコース（10mg/L）の組成を有する間質液をシミュレーションすることができる。他の実施形態は、浸透圧が290mOsm/kg〜310mOsm/kgのより簡単またはより複雑な水性塩組成物を含むことができる。１実施形態において、間質液の組成は下記のものであることができる。
【００４０】
【表１】
2005514091.tif 000003
【００４１】
「アナライト」という用語は、物理的、化学的、生化学的、電気化学的、光化学的、分光学的、旋光、比色または放射分析において検出および／または測定される具体的な物質または成分を指す。例としては、血液化学に関する材料（血液pH、pO2、pCO2、Ｎａ＋、Ｃａ＋＋、Ｋ＋、乳酸、グルコースなど）、血液学に関する材料（ホルモン、ホルモン放出因子、凝血因子、結合タンパク質、アシル化、グリコシル化その他の修飾を受けたタンパク質など）、ならびに免疫診断薬、毒物、汚染物、アミノ酸、酵素、酵素基質または症状もしくは容態を示す産生物、免疫物質、症状もしくは容態を示す他のマーカー、動作能力向上剤、治療薬および／または薬剤、電解質、対象となる生理アナライト（例：カルシウム、カリウム、ナトリウム、塩化物、重炭酸イオン（[ＨＣＯ２]−２）、グルコース、尿素（血中尿素窒素）、乳酸およびヘモグロビン）、DNA試験用材料、核酸、タンパク質、炭水化物、脂質、電解質、代謝物（3-ヒドロキシ酪酸、アセトンおよびアセト酢酸などのケトン体などがあるが、これらに限定されるものではない）、治療薬もしくは予防薬、気体、化合物、元素、イオン、娯楽および／または乱用の薬物、同化ホルモン、異化ホルモンもしくは生殖ホルモン、抗痙攣薬、抗精神薬、アルコール、コカイン、カンナビノイド類、オピエート類、刺激剤、抗鬱剤、ならびにそれらの代謝物、分解生成物および／または結合体などがある。検出可能なシグナルは、このような材料から直接または間接に得ることができる。さらに、生物（ヒトまたは動物）に投与した時に、局所作用および／または全身作用によって所望の薬理的および／または生理的効果を誘発するような医薬または薬剤などの生理作用を有する化学物質も含まれる。「標的」アナライトという用語は、対象とするアナライトを指す。
【００４２】
図２には、本発明に従って製造されたセンサーの界面接触要素部分の非限定的実施形態を示してある。界面接触要素（10）は、皮膚（12）の上方に配置されて示してある。皮膚（12）組織は、角質層（22）（皮膚の最外層）、表皮（24）および下層の真皮（不図示）を含む複数の層を有する。皮膚（12）は、角質層（22）を通過し、表皮（24）に進入することで体液（28）のための微小経路を提供する微小経路（26）を有することができる。微小経路を形成することで体液を露出させるには、各種方法が知られている。「微小経路」という用語は、圧力（水または粒子注入）、機械的（微小ランセット）、電気的（熱的剥離、エレクトロポレーションまたは電気浸透）、光学的（レーザ剥離）および化学的方法またはそれらの組み合わせによって生じる皮膚における微細な貫孔および／または流路を指す。「体液」という用語は、間質液、血液、リンパ液、汗その他の皮膚表面でアクセス可能な体液など（これらに限定されるものではない）の皮下の液を指す。
【００４３】
図３には、界面接触要素と体液との間の界面の非限定的な実施形態を示してある。界面接触要素（10）は、角質層（22）における破れを介して体液（28）と接触している。上記のように微小経路で角質層（22）に孔が開いたら、アナライト輸送に対する拡散障壁が減少または消失し得る。それによって、界面接触要素（10）から体液（28）への、そしてその逆の拡散（30）が促進され、そのいずれにおいても界面接触要素（10）または体液（28）の正味の質量液輸送が実質的にない。標的アナライトまたは他の物質は、界面接触要素（10）と体液（28）との間で拡散し、界面接触要素（10）の体液（28）への正味の質量流も、体液（28）の界面接触要素（10）への正味の質量流も実質的にない。
【００４４】
「拡散」という用語は、濃度勾配の方向での体液と界面接触要素との間の界面を通過するフラックスを指す。そのような拡散には、体液と界面接触要素との間の平衡を維持するための標的アナライトの輸送などがある。アナライト濃度が身体において大きい場合、アナライト拡散は界面接触要素に向かうものになると考えられる。アナライト濃度が界面接触要素において大きい場合、アナライト拡散は身体に向かうものになると考えられる。さらに、界面接触要素から体液へのアナライトの正味の拡散は、身体中のアナライト濃度が以前の測定に関して減少している場合に起こる。しかしながら拡散は、標的アナライトに限定されるものではない。例えば酵素的電気化学手法を用いるもの等のある種の測定手段は、アナライトの酸化もしくは還元によって天然の副生成物（グルコースの場合にはグルコン酸およびグルコノラクトンなど）を生じ得る。そのような副生成物は、検知材料から界面接触要素中に拡散することができ、次に体液中に拡散することができる。拡散によるアナライトの平衡濃度の確立および維持を促進する界面は、界面接触要素が副生成物や標的アナライトで飽和されることなく、長期モニタリングの期間中、実質的に連続の測定を可能とするものであることが望まれる。
【００４５】
１実施形態において、前記界面接触要素は、体液中のアナライト濃度の正常範囲内での特定濃度の標的アナライトを含むことで、より少ない標的アナライトの拡散で、界面接触要素がより迅速に平衡に達することができる。この実施形態は、血液指穿刺による較正を回避することができる。較正は、製造されるセンサーにおける差を補償するためのものである。界面接触要素は、検知材料（例：酵素電極）とは別個に包装することができる。前記特定濃度は、非常に高感度で正確な方法で性質を管理することができる標的アナライトの正確な量であることができる。
【００４６】
１実施形態において前記標的アナライトはグルコースであることができ、前記体液は間質液であることができる。ある量の体液を抜き取る他のグルコースモニタリング組成物および方法とは対照的に本発明は、皮膚への適用時および間質液との界面形成時に特定濃度のグルコースを含むことができる。従って、体液と界面接触要素との間で平衡をより急速に達成することができる。前記グルコースの特定濃度は、微小経路によってアクセス可能となった間質液の上に最初に置いた時点での検知材料と検出器の較正を行う別の機能となり得るものである。
【００４７】
前記グルコースの特定濃度は、健常被験者においてセンサーによって測定される平均レベルまたはそのレベル付近となるように選択して、界面接触要素のグルコース濃度を間質液グルコース濃度と平衡状態とするのに拡散に要する時間を短縮することができる。あるいは前記グルコースの特定濃度を、糖尿病患者でセンサーによって測定される平均レベルまたはそのレベル付近となるように選択することができる。あるいは前記グルコースの特定濃度を低値となるように選択して、界面接触要素におけるグルコース濃度上昇を経時的に追跡して（例えば、装置に備え付けの論理を用いて）、初期測定値から検知材料の品質を評価したり、あるいは安定期までの増加速度から微小経路の性質を評価するようにすることができる。従ってその装置は、検知材料の使用可能性および微小経路形成の成功をモニタリングすることができる。
【００４８】
正常な健常人における血糖濃度範囲は、60〜120mg/dlから80〜120mg/dlであることができる。糖尿病患者での血糖レベルは、高血糖発症の場合には120mg/dl強から200mg/dl強の範囲であり；投与（例：経口、肺もしくは注入）によってまたは膵臓分泌によって過剰のインシュリンがある低血糖発症の場合には60mg/dl未満から80mg/dl未満の範囲を取り；未管理の糖尿病では400〜500mg/dlという高値となる場合がある（L. P. Krall, et al., Joslin Diabetes Manual, (12th ed., Lea & Febiger 1989)）。ほとんどの糖尿病患者で血糖濃度は、相対的に低いレベルで不完全な管理が行われると、低血糖ショック、昏睡および死亡の危険性が生じることから、120mg/dlより高く維持される。
【００４９】
１実施形態において前記界面接触要素は、界面接触要素の0.05〜0.5重量％の特定濃度のグルコースを含む。前記特定濃度を選択して、微小経路が開いた皮膚上に置いた場合に界面接触要素と間質液との間の界面で平衡に達するために身体から拡散しなければならないグルコース量を低減または至適化することができる。この特定濃度は、界面接触要素の製造時に正確に測定することができる。別の実施形態では、前記グルコースの特定濃度を選択して、間質液中のグルコースレベルに近づけ、上記の範囲のような、健常者または糖尿病患者における血糖値範囲と等価となるようにすることができる。血中グルコース濃度の間質液中グルコース濃度に対するそのような等価性は、当業者には公知である。「等価」という用語は、個人に特定の、あるいは特定患者群に一般化された、血液中のアナライト濃度と体液中のアナライト濃度との間の相関を指す。別の実施形態では、前記界面接触要素は、界面接触要素の重量の0.08‐0.3％の特定濃度のグルコースを含む。この特定濃度を選択して、微小経路が開いた皮膚上に乗せた場合に界面接触要素と間質液との間の界面で平衡に達するために身体から拡散しなければならないグルコース量を低減または至適化することができる。別の実施形態では、界面接触要素のグルコース特定濃度を低く選択して、間質液からのグルコース拡散によって常に平衡に到達するようにすることができる。別の実施形態では前記界面接触要素は、界面接触要素の0.1重量％の特定濃度のグルコースを含む。別の実施形態では前記グルコース特定濃度を用いて、検知材料を較正することができる。この実施形態ではグルコースは、高血糖状態の場合には間質液から界面接触要素に拡散し、低血糖状態の場合には界面接触要素から間質液に拡散する。
【００５０】
界面接触要素でのグルコースの特定濃度を維持するため、それをpH５〜７で保存し、放射線照射によって滅菌したり、ないしは無菌製造法によって無菌に維持することができる。界面接触要素は、検知材料とは別個に包装することができる。特定のグルコース濃度を有する界面接触要素は、グルコースと反応する検知材料と一緒に保存すると、その有効性を失う場合がある。１実施形態において前記界面接触要素は、設置の直前まで、隔離包装中で検知材料から離れた状態に維持することができる。無菌であるかバイオ負荷が非常に低い界面接触要素および検知材料を、設置直前にローラーなどの包装要素によって合体させるか、あるいは製造時に乾燥状態で合体させ、水もしくは水性緩衝液コンパートメントなどの包装要素によって設置前にユニットとして再水和することができる。
【００５１】
１実施形態において、包装容器は複数のコンパートメントを有することができ、一つは界面接触要素用であり、別のものはパッチを有する検知材料用である。プラスチック包装のコンパートメントは、界面接触要素と検知材料を分けるシートによって分離することができる。その包装は、シート用の末端が自由な状態のままとなるように作製された包装容器中で密封されていることで、シートを容器からスライド式に外せるようにすることができる。そこで、シートを使用直前に外して、界面接触要素が検知材料およびパッチと接触するようにすることができ、その段階の後に、容器を開け、検知材料および界面接触要素を有するパッチを皮膚に貼ることができる。そのような包装は、特定濃度のグルコースを含む界面接触要素が、間質液との界面を形成する前に、グルコースと反応する検知材料と接触するようになることで有効性を失わないようにするものである。そのような包装はさらに、酵素的電気感知要素が用時まで実質的に乾燥形態で保存できるようにするものであり、使用時にはそれを、界面接触要素または包装の別のコンパートメントで水によって水和して活性状態とすることができる。
【００５２】
別の実施形態では前記界面接触要素は、特定濃度の無機塩（例：ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、塩化物、重炭酸塩、リン酸塩、硫酸塩および体液で認められる他の塩のイオン；表１参照）を含むことで、界面接触要素が体液と等浸透圧性となることで、質量液流を生じることなく、標的アナライトの拡散によってセンサーを平衡に到達させることができるようにすることが可能である。界面接触要素と間質液との間での塩濃度にかなりの不均衡が生じると、水を界面接触要素から出入りさせると考えられる浸透圧ポテンシャルが生じ得る。液流の量次第でそれは、界面接触要素の特性または下部組織での間質液バランスのいずれかに悪影響を与え得る。等浸透圧性は、間質液の複数塩組成（例：表１）の近似によって、あるいは数種類の塩もしくは単一の塩の濃度選択による290〜310mOsm/Lの達成によって確立することができる。界面接触要素におけるアナライトのそのような特定濃度は、間質液に適用する前に、上記のものと同様の複数コンパートメントを有する包装容器によって維持することができる。
【００５３】
「平衡」という用語は、拡散によって界面の両方の側でのアナライト濃度が等しくなっていることで、濃度勾配が実質的になくなる現象を指す。体液と界面接触要素との間のアナライトの拡散によって、平衡または定常状態に到達させることができる。アナライト濃度が身体で変化すると、平衡における適時の動的変化によって、アナライト濃度の連続モニタリングが可能となる。アナライト濃度の物理的測定によって、有意な量のアナライトの変換を回避して、界面接触要素でのアナライトの量減少のために、その要素がアナライト用のシンクとならないようにすることができる。界面接触要素がシンクとなるような状況では、アナライト濃度の連続モニタリングによって、界面接触要素と体液との間で平衡に達する上での時間が不十分である場合には、濃度ではなく拡散速度を測定することができる。
【００５４】
「質量流体輸送」という用語は、体液または界面接触要素などの流体の運動を指す。この流体輸送は、体液とセンサーの界面接触要素との間の界面を横断するアナライト輸送と区別するのに用いられる。質量輸送の側面は、エネルギー移動とは対照的に流体の、あるいは体液と界面接触要素との間の溶質の物理的移動を指す。「正味」の質量流体輸送の修飾語は、界面を横断して出入りする輸送の総計を指す。従って、界面を横断しての一方向での輸送は反対方向の輸送によって打ち消されて、正味輸送はゼロとなり得る。
【００５５】
「実質的にない」という用語は、体液と界面接触要素の間での質量流体輸送が実質的でない量であることを指す（すなわち、界面接触要素またはそれの小部分の容量未満の容量）。界面接触要素の容量は、５μＬ以上のレベルであることができる。界面接触要素の寿命（すなわち、10〜20時間）を通じての間質液フラックスの正味容量は、界面接触要素の容量未満であるべきである。
【００５６】
「機器」という用語は、センサーに接触し（例えば、センサーは界面接触要素および検知材料を含むパッチに組み込まれていることができる）、少なくとも一つの分析法に基づいてセンサーからのシグナルにより、標的アナライトの有無および／または濃度を測定するような構成の検出器を有する装置を指す。「分析法」という用語は、溶液中のアナライトの有無または濃度を感知するために当業界で公知の電気化学的（例：電流測定または量分析）、直接もしくは反射分光（例：蛍光もしくは化学発光）、生物学的（例：酵素的）、化学的、光学的、電気的、機械的（例：圧電手段を介したゲル膨張の測定）方法を指す。「検知材料」という用語は、分析法の実行を可能とする組成物を指す。
【００５７】
前記機器は、連続モニタリング時の適切な測定間隔または簡便な間歇的測定を容易にできる多くの形態を取ることができ、それにはペン型読取装置または時計型読取装置などがあるが、これらに限定されるものではない。その機器は、装置がセンサーと接触した時、あるいは機器における固体状態論理および／または記録回路によって読取が始動された時に、センサーから間歇的に読取を行うことができる検出器を有する。そのような間歇測定は予め決定しておいて、測定間の時間間隔が測定によって連続読取が得られるほど短くなるようにすることができる。前記機器は、マイクロプロセッサを用いて傾向を計算することで、危険な夜間低血糖事象（特に小児において）などの状態を予測することが可能なものとすることができる。前記センサーは、界面接触要素と接触するパッチの形状とすることができる。センサーパッチの非限定的な実施形態は、閉塞裏材および周囲接着剤を有する電子回路を収納している。電子回路は、パッチ組立物の外側表面上に端子を有することで、検出器上の電極にアクセスできるようになっている。その電極端子は、パッチ上での機器の正確な位置決めを行って、パッチの外側表面上の円形同心コンタクト端子および検出器上の千鳥形端子コンタクトまたはその逆などのセンサーと検出器の間の適切なコンタクトを確保する必要がないように設計することができる。あるいは、連動戻り止めまたは相補型戻り止めなどのパッチおよび検出器の物理的形状部分が、各種要素を接触のための適切なレジスターにガイドするようにすることができる。
【実施例１】
【００５８】
本実施例は、実験系内でのアナライト濃度とその系の外部表面と接触する界面接触要素を用いたアナライト測定から得られるシグナルとの間の関係を示すものである。変更を加えたフランツ（Franz）セル試験装置を用いて、間質液中のグルコースアナライトを含む皮膚組織のモデル形成を行った。フランツセルの底のドナー部分に、間質液に近づけた液体を充填し、各種量のグルコースをその液体に加えた。ヒト遺体皮膚をフランツセルの頂部上にかぶせて、外部モニタリング表面を提供した。
【００５９】
より詳細には、間質液は皮膚の上側表面層、すなわち真皮および表皮において細胞間で認められる透明体液である。真皮間質液グルコース濃度は、血糖濃度に正比例することが明らかになっていることから（J Lab Clin Med. 1997; 130: 436-441）、その液中のグルコースレベルの測定は血中のグルコースレベルを直接示すものである。無針注射装置によって、表皮への拡散微小経路を形成することができる。そのin vitro試験では、リン酸緩衝生理食塩水を間質液の代替液として用いた。ドナーチャンバ（14）での濃度を取込口（16）および出口（18）を通って変えることができる図１に示した修正型フランツセル試験装置（20）を用いて、アムレスコ社（Amresco, Inc. (Solon, Ohio)）からのNF級の粉末乳糖１水和物の注入によって形成された拡散微小経路を有する全層性遺体皮膚（12）の表面でグルコースを検出した。
【００６０】
乳糖粉末を、米国標準篩（U. S. Standard Sieves；Chicago, Ill.）を用いて38〜53ミクロンに篩分けした。シグマ・ケミカル社（Sigma Chemical  Co., St. Louis, MO.）からD-（+）グルコースを入手した。ニューヨーク消防士皮膚バンク（New York Firefighter Skin Bank; New York, N. Y.）から得たヒト遺体皮膚を80％平衡塩類溶液、10％ウシ血清および10％グリセリンで前処理し、皮膚バンクで冷凍した。室温で１〜２時間解凍した後に、皮膚を提供されたままで用いた。皮膚を、前記修正型フランツセルまたは流通式拡散セルの上にかぶせた。
【００６１】
数時間かけて平衡とした後、直径38〜53ミクロンの乳糖粒子1mgを、10ミクロンのポリカーボネート製で破壊可能な膜を有する３層積層型の粒子カセットに充填し、乳糖粒子を、超音波ノズルを取り付けたＣＯ２推進型多発射式粒子注入装置（PowderChek Diagnostics, Inc., Fremont, California）を用いて皮膚組織に注入した。粒子投入のための装置圧力は、ＣＯ２ガス10バールと同等であった。１％水性ヒドロゲル（カルボポール（登録商標)、B. F. Goodrich Co., Cleveland, OH）５μＬを、界面接触要素として前記注入済み皮膚の表面に適用した。電気化学センサー／検出器を用いて、特製のセンサー／シグナル読取装置との連続接触によって、ナノアンペア単位の出力シグナルを得た。
【００６２】
グルコース溶液の濃度は、０〜400mg/dlで変動した。グルコース溶液の温度は、実験中は32℃に維持した。それぞれが厚さ200〜300μｍのヒト遺体皮膚の３種類の異なるサンプルを試験で用いた。電気化学センサーからの電流読取値によって各種グルコース濃度を検出した試験の結果を、下記の表２に示してある。
【００６３】
【表２】
2005514091.tif 000004
【００６４】
表からわかるように、皮膚表面から得られた平均出力シグナル読取値は、フランツセル内でのグルコース濃度が上昇するに連れて上昇し、それはモデル皮膚組織系内でのアナライト濃度を皮膚の外部表面とセンサーを接触させることで得られる再現可能なシグナル読取値によってモニタリングすることが可能であることを示している。
【実施例２】
【００６５】
以下の実施例の目的は、本発明に従って作製されたセンサーが動的試験系内でのアナライト濃度を追跡する能力を示すことにあった。そのセンサーについては、変化する系からアナライト濃度測定値を検出および提供する能力についても評価した。
【００６６】
上記実施例１で用いた材料および方法を、この実施例２でも用いた。しかし、修正型フランツセル内（ドナーチャンバ内）でのグルコースアナライトの濃度を、約10分間の期間をかけて0mg/dlから約400mg/dlに、それから0mg/dlに変えた。実験値が実際の濃度に達したらそのサイクルを繰り返した。電気化学センサー／検出器を用いて、特製のシグナル読取装置との連続接触によって検出されるナノアンペア単位での出力シグナルを発生させた。グルコース濃度における変化に対するセンサーの応答を経時的にモニタリングし、グルコース濃度に変換した。結果は図４に示してある。
【００６７】
図４について説明すると、縦軸はmg/dl単位でのグルコース濃度を表し、横軸は分単位での時間を表す。ドナーチャンバ内での実際のグルコース濃度（図４では要素40として示してある）は経時的に変動した。皮膚表面でセンサーによって検出された実験グルコース濃度（図４では要素42として示してある）は、拡散速度により、測定されたアナライト濃度はドナーチャンバ内での実際のグルコース濃度（40）より遅れたことを示している。皮膚表面で認められると予想される理論グルコース濃度（図４では要素44として示してある）を、下記等式に基づいて計算した。
【数１】
2005514091.tif 000005
【００６８】
式中、（Ｍ）は皮膚表面の理論グルコース濃度であり；（Ｄ）はcm2／秒単位でのグルコース拡散係数（皮膚組織横断での）であり；（Ｋ）は、表皮層でのグルコース分配係数であり；（Ｓ）は、mm単位での拡散面積であり；（Cd）は、mg/dl単位でのドナーチャンバ中のグルコース濃度であり；（Cr）は、mg/dl単位での受容器または界面接触要素でのグルコース濃度であり;（ｈ）は、ミクロン単位での皮膚組織の厚さであり；（ｔ）は秒単位での時間である。グルコース拡散係数の値は、100％水中でのグルコース拡散の値、すなわち6.8×10-6cm2／秒と仮定した。計算では、穿孔された皮膚は障壁特性を持たないものと仮定した。
【００６９】
試験中、界面接触要素（10）内でのグルコースアナライトの濃度は最初は、400mg/dlに固定した。界面接触要素に存在するグルコースおよび試験チャンバ内のグルコースが平衡に近づくに連れて（グルコースが界面接触要素から遺体皮膚を通過してドナーチャンバへと拡散し、出口から排出される）、皮膚表面で検出される実験グルコース濃度（42）は0mg/dlに近づいた。次に、ドナーチャンバ内での実際のグルコース濃度（40）は400mg/dlに上昇した。グルコースがドナーチャンバから皮膚組織を通り、界面接触要素に拡散したことから、皮膚表面で測定された実験グルコース濃度（42）はドナーチャンバ内での実際のグルコース濃度（40）を追跡するものであった。皮膚表面で検出された実験グルコース濃度（42）も、理論グルコース濃度（44）を追跡するものであった。これらの結果は、界面接触要素におけるグルコース濃度が、微小経路が形成された皮膚の下にある体液中のグルコース濃度における正および負の変動を反映するものであることを示している。それは、界面接触要素から皮膚を通って下部の体液へグルコースを拡散させ、体液から皮膚を通って界面接触要素へグルコースを拡散させることで起こる。皮膚を通過してのその拡散は、比較的短時間内で起こり得る。
【実施例３】
【００７０】
以下の試験は、本発明の方法および装置を用いたアナライト濃度の連続モニタリングを評価することを目的として行うものである。より詳細には、インシュリンおよびグルコース送るためのポンプ付き静脈ラインおよび血中のリアルタイムのグルコース濃度測定を行うための留置センサーカテーテル（Biostator, Life Science Instruments, Elkhart, IN）を用いて、糖尿病患者または健常志願者について、in vivo試験を行う。健常志願者では、ソマトスタチンの低用量静脈注入を用いて、グルコース投与に応答した身体の自然インシュリン放出を抑制する（Diabetes Tech. & Ther., 2000; 2: 211-220）。前処理によって微小経路を形成した（例：粒子注入によって）腹部部位（または他の好適な標的表面）に界面接触要素およびセンサーを設ける。被験者には、皮膚の問題（すなわち、皮膚炎、湿疹、乾癬またはケロイド形成）の病歴はない。静脈注入によって、被験者を数パターンの血中グルコース濃度とする。血中グルコースを留置センサーによってモニタリングし、間質液中のグルコース濃度を、本発明に従って作製された界面接触要素およびセンサーによって測定し、それらの読取値を、間質液グルコース濃度を測定する皮膚内連続グルコースモニタリングシステムからの読取値と相互参照する（CGMS（商標名）、MiniMed, Northridge, CA）。
【００７１】
試験の結果、微小経路（例えば、粒子注入によって形成されたもの）を介して連続的にアクセスされる間質液が間質液の代表的サンプルであることがさらに明らかになる。さらに、微小経路を介した間質液の連続アクセスに対する重大な拡散境界も障壁もないこと、ならびに長期間にわたって微小経路が有効な状態に維持されることが認められる。さらに、間質液グルコース濃度および血中グルコース濃度の比が経時的に一定であることで、血中グルコース濃度と間質液グルコース濃度との間にほとんど時間的ずれや減衰がなく、最後にこの試験では被験者間や部位間でほとんど変動がない。
【００７２】
本明細書に開示の本発明の明細書および実務を考慮することで、当業者には本発明の他の実施形態は明らかになろう。上記明細書および実施例は例示のみを目的としたものであると考えるべきであり、本発明の真の範囲および精神は添付の特許請求の範囲によって示されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の原理を調べるのに用いられる装置の１実施形態を示す図である。
【図２】皮膚上の配置された界面接触要素の１実施形態を示す図である。
【図３】界面接触要素と体液との間の界面の１実施形態を示す図である。
【図４】実際のグルコース濃度、実験値および理論拡散値についてのグルコース濃度−時間を示す連続グルコースモニタリングのグラフである。
【図１】
2005514091.tif 000007
【図２】
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【図３】
2005514091.tif 000009
【図４】
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【国際調査報告】
2005514091.tif 000011