(57)【要約】  試験ストリップに試料取込み部が設けられ、この試料取込み部は、１ステップ試験を支援するセンサ設計で穿刺事象、試料取込みおよび試料輸送を達成するための１ステップ・プロセスを実現する。様々な実施形態において、本発明は、（ｉ）分析物試料取込み部のレイアウト；（ｉｉ）分析物試料取込み部形状および輸送部形状；（ｉｉｉ）試料取込み部の構造体；（ｉｖ）試料輸送部を提供する方法、などによって１ステップ試験を実現する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極がある第１の基板；
第２の電極がある第２の基板であって、第１と第２の基板の間に流体通路がある、該第２の基板；
流体通路に連結され、第１と第２の電極の間に位置する開口部を含むスペーサ層；
第１と第２の電極の間に形成された反応ゾーン／センサ；および
親水性試料採取構造部
を備える、試験ストリップ・デバイス。
【請求項２】
試料採取構造部は、マイクロ・スポンジ；親水性層；穿刺針／傷を取り囲む環状毛管；およびカバー・フィルムの表面に面する外面の疎水性コーティングのうちの少なくとも１つを含み、試料取込み構造体で穿刺傷部位を取り囲む、請求項１に記載のストリップ・デバイス。
【請求項３】
指を穿刺することによって得られた生物学的分析物を試験する試験ストリップ・デバイスであって、
貫入部材用の経路を提供する試験ストリップの開口部；
試料取込み機能部；
試料採取機能部；および
分析物を、試薬と反応させ、その反応生成物を測定するための試験ストリップの特定の部分まで移動させる輸送通路；
を備える、上記デバイス。
【請求項４】
試料取込み機能部は、貫入部材経路を提供する開口部と、貫入部材傷を傷にごく接近して実質的に取り囲む構造体と、分析物による望ましくない濡れを防止するための疎水性領域とを含む、請求項３に記載のデバイス。
【請求項５】
試料取込み機能部は、試料取込み機能部によって取り囲まれる皮膚面積に対する試料取込み機能部の面積の比率を最大限にするように非平面に形作られる、請求項４に記載のデバイス。
【請求項６】
試料採取機能部は、分析物に対して親水性であると共に貫入部材傷をその傷にごく接近して実質的に取り囲むマイクロ流体マイクロ・スポンジと、分析物による望ましくない濡れを防止するための疎水性領域とを含む、請求項３に記載のデバイス。
【請求項７】
試料採取機能部は、１００ナノ・リットルから５，０００ナノ・リットルの間の分析物試料を取り込むことができる、請求項６に記載のデバイス。
【請求項８】
輸送通路は、試料採取機能部および試料取込み機能部からストリップの特定の部分までのマイクロ流体チャネルを含む、請求項３に記載のデバイス。
【請求項９】
試験ストリップへの適切および／または不適切な試料の供給を検出するために、試料採取機能部、試料取込み機能部および試料輸送機能部のうちの１つまたはそれ以上に一体化される検出機構をさらに備え、試料採取機能部および試料取込み機能部が、実質的に前記くぼみを取り囲む、
請求項３に記載のデバイス。
【請求項１０】
貫入部材用の経路を提供する試験ストリップの開口部；
試料取込み機能部；
試料採取機能部；および
２次元毛管領域を提供するカバー層で試験ストリップの基板を覆うことによって作り出される輸送経路であって、分析物は、２次元毛管領域にわたって毛管力によって自動的に拡散し、該毛管領域内に試薬が存在して分析物と反応し、その結果、２次元毛管領域の光学特性は、分析物の濃度に比例して変化することになり、該濃度の測定が光反射率、透過、または蛍光によるものである、該輸送経路；
を備える、試験ストリップ・デバイス。
【請求項１１】
貫入部材用の経路を形成する試験ストリップの開口部；
試料取込み機能部；および
試料採取機能部であって、分析物と反応する試薬を含むマイクロ流体親水性構造体の少なくとも１つである、該試料採取機能部；
を備える、試験ストリップ・デバイス。
【請求項１２】
反応の生成物は光学的に測定される、請求項１１に記載のデバイス。
【請求項１３】
反応の生成物は、電圧、電荷、および電流のうちの少なくとも１つによって電気的に測定される、請求項１１に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、体液の採取に関し、より詳細には、体液および検体測定値を得るのに１ステップを実現する、試験ストリップと共に試料取込み部の使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
糖尿病の治療では、血糖値を頻繁に監視する必要がある。これは従来、穿刺デバイスを用意すること、血糖測定器を用意すること、指を穿刺すること、得られた血液滴を測定器まで運ぶこと、最後に血糖読取り値を取得することを含む一連のステップで行われる。
【０００３】
分析用血液を取り出すための皮膚に突き刺す穿刺デバイスが、医療関連製品業界で知られている。血液試料の生化学的分析は、臨床情報を判定するための診断手段である。多くのポイントオブケア検査が毛細血管の全血を使用して実施され、最も一般的には、糖尿病患者の血糖値が監視される。この方法の他の使途には、酸素の分析、およびプロトロンビン時間測定に基づく凝固の分析が含まれる。通常、この種類の分析のための一滴の血液は、指先を小さく切開して、小さな傷を作り出すことによって得られ、それにより、皮膚の表面に血液の小滴が生成される。
【０００４】
初期の穿刺の方法には、針またカミソリを用いて皮膚を突き刺す、または薄く切ることが含まれていた。現在の方法では、貫入部材を駆動する多数のバネ、カムおよび質量アクチュエータを収容する穿刺デバイスが利用される。これらには、貫入部材を駆動するために使用されるカンチレバー・バネ、ダイアフラム、コイル・バネ、ならびに重力おもり（plumb）が含まれる。通常、デバイスはあらかじめセットされているか、または使用者がデバイスをセットする。デバイスは、皮膚に押し当てた状態で保持され、貫入部材のバリスチック・ランチ（ballistic launch）を機械的に起動する。貫入部材の前方移動および皮膚貫入の深さは、機械的な停止および／または制動、ならびに貫入部材を引き戻すバネまたはカムによって決まる。血液滴の自発生成は、毛細血管および細静脈に達することに依存しており、それにより、血液試料が得られる。
【０００５】
穿刺デバイスがより進歩し、したがってより複雑になってくると、使用される血液または体液の量はますます少なくなる。少量の体液を組織からデバイスまで移すことが困難なことがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の一目的は、使用者がその指をデバイスの上に置き、ボタンを押し、正確なグルコース読取り値を得ることができる完全一体型の１ステップ・グルコース診断システム、およびその製造方法を提供することである。
【０００７】
本発明の別の目的は、使用者の指を穿刺し、血液を引き出し、その血液を取り込んでセンサまで運び、結果を報告するための、継ぎ目のない自動式の一連のステップを有する完全一体型の１ステップ・グルコース診断システム、およびその製造方法を提供することである。
【０００８】
本発明のさらに別の目的は、試料取込み部、試料輸送部、および電気化学センサによる測定を用いる、１ステップ・グルコース測定のための完全一体型の１ステップ・グルコース診断システム、およびその製造方法を提供することである。
【０００９】
本発明のさらなる目的は、穿刺事象を行うことを可能にし、試料を採取し、試料を運び、かつその試料を測定するための諸構造体を有する、１ステップ・グルコース測定のための完全一体型の１ステップ・グルコース診断システム、およびその製造方法を提供することである。
【００１０】
本発明の別の目的は、穿刺事象を行うことを可能にし、試料を採取し、試料を運び、かつかつ試料を測定するための諸構造体を有する、１ステップ・グルコース測定のための完全一体型の１ステップ・グルコース診断システム、およびその製造方法を提供することであり、これらの構造体は、穿刺事象により滲出した試料がそれ自体を所定の位置に示すように密接に流体結合され、これらの構造体は、この試料の採取を可能にし、その後試料は測定セルまで運ばれる。
【００１１】
本発明のさらに別の目的は、１ステップ試験のセンサ設計で穿刺事象を可能にし、試料取込み機能および試料輸送機能を実現する構造体付きのグルコース・センサを備えたグルコース診断システム、およびその製造方法を提供することである。
【００１２】
本発明のさらに別の目的は、血液が傷から筐体上のセンサ・ポートまで直接移動する毛管流が得られ、それによって、傷部位で生じた量の血液が、その滴形状にかかわらず、分析物検出部材まで完全に運ばれるグルコース診断システム、およびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の上記および他の目的は、第１の電極がある第１の基板と、第２の電極がある第２の基板とを有する試験ストリップ・デバイスで達成される。第２の基板は、第１と第２の基板の間に流体通路を含む。スペーサ層が、流体通路に連結され第１と第２の電極の間に配置された開口部を含む。反応ゾーン／センサが第１と第２の電極の間に形成される。親水性試料採取構造部が形成される。
【００１４】
別の実施形態では、指を穿刺することによって得られた生物学的分析物を試験する試験ストリップ・デバイスが、貫入部材用の経路を提供する試験ストリップ内の開口部を含む。試料取込み機能部および試料採取機能部が形成される。輸送通路により、分析物を試験ストリップの特定の部分まで、試薬との反応および反応生成物の測定のために移動させる。
【００１５】
別の実施形態では、試験ストリップ・デバイスが、貫入部材用の経路を提供する試験ストリップ内開口部を有する。試料取込み機能部および試料採取機能部が含まれる。輸送経路が、２次元毛管領域を形成するカバー層で試験ストリップの基板を覆うことによって作り出され、２次元毛管領域にわたって分析物が毛管力によって自動的に拡散し、前記毛管領域内に試薬が存在して分析物と反応し、その結果、２次元毛管領域の光学特性が分析物の濃度に比例して変化することになり、前記濃度の測定には光反射率、透過、または蛍光が用いられる。
【００１６】
別の実施形態では、試験ストリップ・デバイスが、貫入部材用の経路を形成する試験ストリップ内開口部を含む。試料取込み機能部および試料採取機能部が含まれ、この試料採取機能部は、分析物と反応する試薬を含むマイクロ流体親水性構造体の少なくとも１つである。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】コイル・ソレノイド型構造を使用する円筒型電動貫入部材ドライバの形態の制御可能な力ドライバの一実施形態を示す図である。
【図２Ａ】調和バネ／質量系によって駆動される貫入部材の変位の経時的プロファイルを示すグラフである。
【図２Ｂ】調和バネ／質量系によって駆動される貫入部材の速度の経時的プロファイルを示すグラフである。
【図２Ｃ】制御可能な力ドライバの一実施形態の変位の経時的プロファイルを示すグラフである。
【図２Ｄ】制御可能な力ドライバの一実施形態の速度の経時的プロファイルを示すグラフである。
【図３】制御されたフィードバック・ループを示す略図である。
【図４】本発明の特徴を有する組織貫入デバイスの斜視図である。
【図５】図４の組織貫入デバイスの部分縦断面の立面図である。
【図６Ａ】本発明を使用することができるデバイスの一実施形態を示す図である。
【図６Ｂ】本発明によるカートリッジの一実施形態を示す図である。
【図７】カートリッジ上にメッシュがある一実施形態の斜視図である。
【図８】貫入部材の直径を示す図である。
【図９】貫入部材出口用の開口部を有するメッシュがある本発明の一実施形態を示す図である。
【図１０Ａ】試料取込みデバイスの様々な実施形態を示す図である。
【図１０Ｂ】試料取込みデバイスの様々な実施形態を示す図である。
【図１０Ｃ】試料取込みデバイスの様々な実施形態を示す図である。
【図１１】試料取込みデバイスの側面図である。
【図１２Ａ】試料取込みデバイスの様々な実施形態を示す図である。
【図１２Ｂ】試料取込みデバイスの様々な実施形態を示す図である。
【図１２Ｃ】試料取込みデバイスの様々な実施形態を示す図である。
【図１２Ｄ】試料取込みデバイスの様々な実施形態を示す図である。
【図１３】試料取込みデバイスの一製造方法を示す図である。
【図１４】本発明によるデバイスの別の構造を示す図である。
【図１５】本発明によるデバイスの別の構造を示す図である。
【図１６】本発明によるデバイスの別の構造を示す図である。
【図１７】試料取込みデバイスの一製造方法を示す図である。
【図１８】試料取込みデバイスの構造を示す図である。
【図１９】試料取込みデバイスの構造を示す図である。
【図２０】試料取込みデバイスの構造を示す図である。
【図２１】試料取込みデバイスの構造を示す図である。
【図２２】ＡおよびＢは、試料取込み部付きの１つまたはそれ以上の試験ストリップを使用する検体診断システムが提示されている図である。
【図２３】図２２Ａおよび図２２Ｂの試験ストリップの分解組立図である。
【図２４】図２２Ａおよび図２２Ｂの試験ストリップの分解組立図である。
【図２５】密接な流体結合を行うために、試料取込み部をセンサ／反応ゾーンに隣接して配置しているが、センサ／反応領域に当たってはいない試験ストリップの一実施形態を示す図である。
【図２６】試験ストリップの面に垂直である貫入部材軸を有するストリップの一実施形態を示す図である。
【図２６Ａ】図２６の実施形態を作り出す際の様々なプロセス流れステップを示す図である。
【図２６Ｂ】図２６の実施形態を作り出す際の様々なプロセス流れステップを示す図である。
【図２６Ｃ】図２６の実施形態を作り出す際の様々なプロセス流れステップを示す図である。
【図２６Ｄ】図２６の実施形態を作り出す際の様々なプロセス流れステップを示す図である。
【図２６Ｅ】図２６の実施形態を作り出す際の様々なプロセス流れステップを示す図である。
【図２６Ｆ】図２６の実施形態を作り出す際の様々なプロセス流れステップを示す図である。
【図２６Ｇ】図２６の実施形態を作り出す際の様々なプロセス流れステップを示す図である。
【図２６Ｈ】図２６の実施形態を作り出す際の様々なプロセス流れステップを示す図である。
【図２６Ｉ】図２６の実施形態を作り出す際の様々なプロセス流れステップを示す図である。
【図２６Ｊ】図２６の実施形態を作り出す際の様々なプロセス流れステップを示す図である。
【図２７】１ステップの出血から読み取る試料取込み部付きストリップの別の実施形態を示す図である。
【図２７Ａ】図２７の実施形態を作り出す際の様々なプロセス流れステップを示す図である。
【図２７Ｂ】図２７の実施形態を作り出す際の様々なプロセス流れステップを示す図である。
【図２７Ｃ】図２７の実施形態を作り出す際の様々なプロセス流れステップを示す図である。
【図２７Ｄ】図２７の実施形態を作り出す際の様々なプロセス流れステップを示す図である。
【図２７Ｅ】図２７の実施形態を作り出す際の様々なプロセス流れステップを示す図である。
【図２７Ｆ】図２７の実施形態を作り出す際の様々なプロセス流れステップを示す図である。
【図２７Ｇ】図２７の実施形態を作り出す際の様々なプロセス流れステップを示す図である。
【図２７Ｈ】図２７の実施形態を作り出す際の様々なプロセス流れステップを示す図である。
【図２７Ｉ】図２７の実施形態を作り出す際の様々なプロセス流れステップを示す図である。
【図２７Ｊ】図２７の実施形態を作り出す際の様々なプロセス流れステップを示す図である。
【図２８】試料取込み部がセンサ／反応ゾーンの最上部を通して得られるストリップの一実施形態を示す図である。
【図２８Ａ】図２８の実施形態を作り出す際の様々なプロセス流れステップを示す図である。
【図２８Ｂ】図２８の実施形態を作り出す際の様々なプロセス流れステップを示す図である。
【図２８Ｃ】図２８の実施形態を作り出す際の様々なプロセス流れステップを示す図である。
【図２８Ｄ】図２８の実施形態を作り出す際の様々なプロセス流れステップを示す図である。
【図２８Ｅ】図２８の実施形態を作り出す際の様々なプロセス流れステップを示す図である。
【図２８Ｆ】図２８の実施形態を作り出す際の様々なプロセス流れステップを示す図である。
【図２８Ｇ】図２８の実施形態を作り出す際の様々なプロセス流れステップを示す図である。
【図２８Ｈ】図２８の実施形態を作り出す際の様々なプロセス流れステップを示す図である。
【図２８Ｉ】図２８の実施形態を作り出す際の様々なプロセス流れステップを示す図である。
【図２８Ｊ】図２８の実施形態を作り出す際の様々なプロセス流れステップを示す図である。
【図２９】針が貫通する穿刺開口部が基板にある試料取込み部付きストリップの一実施形態を示す図である。
【図２９Ａ】図２９の実施形態を作り出す際の様々なプロセス流れステップを示す図である。
【図２９Ｂ】図２９の実施形態を作り出す際の様々なプロセス流れステップを示す図である。
【図２９Ｃ】図２９の実施形態を作り出す際の様々なプロセス流れステップを示す図である。
【図２９Ｄ】図２９の実施形態を作り出す際の様々なプロセス流れステップを示す図である。
【図２９Ｅ】図２９の実施形態を作り出す際の様々なプロセス流れステップを示す図である。
【図２９Ｆ】図２９の実施形態を作り出す際の様々なプロセス流れステップを示す図である。
【図２９Ｇ】図２９の実施形態を作り出す際の様々なプロセス流れステップを示す図である。
【図２９Ｈ】図２９の実施形態を作り出す際の様々なプロセス流れステップを示す図である。
【図３０】試料取込み部がセンサ／反応ゾーン・チャネルの縁部に置かれており、センサ／反応ゾーンに当たるストリップの一実施形態を示す図である。Ａ〜Ｈは、図３０の実施形態を作り出す際の様々なプロセス流れステップを示す図である。
【図３１】試料取込み部構造体がストリップの面と直交するストリップの一実施形態を示す図である。
【図３１Ａ】図３１の実施形態を作り出す際の様々なプロセス流れステップを示す図である。
【図３１Ｂ】図３１の実施形態を作り出す際の様々なプロセス流れステップを示す図である。
【図３１Ｃ】図３１の実施形態を作り出す際の様々なプロセス流れステップを示す図である。
【図３１Ｄ】図３１の実施形態を作り出す際の様々なプロセス流れステップを示す図である。
【図３１Ｅ】図３１の実施形態を作り出す際の様々なプロセス流れステップを示す図である。
【図３１Ｆ】図３１の実施形態を作り出す際の様々なプロセス流れステップを示す図である。
【図３１Ｇ】図３１の実施形態を作り出す際の様々なプロセス流れステップを示す図である。
【図３１Ｈ】図３１の実施形態を作り出す際の様々なプロセス流れステップを示す図である。
【図３１Ｉ】図３１の実施形態を作り出す際の様々なプロセス流れステップを示す図である。
【図３１Ｊ】図３１の実施形態を作り出す際の様々なプロセス流れステップを示す図である。
【図３１Ｋ】図３１の実施形態を作り出す際の様々なプロセス流れステップを示す図である。
【図３１Ｌ】図３１の実施形態を作り出す際の様々なプロセス流れステップを示す図である。
【図３２】下記の構造体と、以下の機能、すなわち（ｉ）穿刺事象のプロファイルが制御される制御穿刺事象を用いることにより試料を生成すること；（ｉｉ）血液試料を採取し、穿刺針経路が円形試料採取構造体の面に垂直になるように穿刺事象を行うこと；および（ｉｉｉ）採取された後に試料を、試料採取部をセンサに接続する親水性処理済み毛管に通して運ぶことを効果的に行う機能とを統合した試験ストリップの一実施形態を示す図である。
【図３３】図３２の実施形態の様々なセンサを示す図である。
【図３３Ａ】図３２および図３３のストリップの製造のプロセス流れステップの一実施形態を示す図である。
【図３３Ｂ】図３２および図３３のストリップの製造のプロセス流れステップの一実施形態を示す図である。
【図３３Ｃ】図３２および図３３のストリップの製造のプロセス流れステップの一実施形態を示す図である。
【図３３Ｄ】図３２および図３３のストリップの製造のプロセス流れステップの一実施形態を示す図である。
【図３３Ｅ】図３２および図３３のストリップの製造のプロセス流れステップの一実施形態を示す図である。
【図３３Ｆ】図３２および図３３のストリップの製造のプロセス流れステップの一実施形態を示す図である。
【図３４】ストリップ６００の図である。
【図３５】ストリップ６００の図である。
【図３６】ストリップ６００の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
上記の概括的な説明と下記の詳細な説明の両方は、例示的および説明的なものにすぎず、特許請求される本発明を限定するものではないことを理解されたい。本明細書および添付の特許請求の範囲で使われる際は、単数形「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、文脈で別段明確な指示がない限り複数の指示対象を含むことに留意されたい。すなわち、例えば、「１つの材料」への言及が材料の混合物を含むことがあり、「１つのチャンバ」への言及が複数のチャンバを含むことなどがある。本明細書に引用された参照文献は、本明細書に明示された教示と矛盾する場合を除き、その全体が参照することにより本明細書に組み込まれている。
【００１９】
本明細書および添付の特許請求の範囲では、以下の意味を有すると定義されるべきいくつかの用語に言及する：「任意選択の」または「任意選択で」とは、その後に説明される状況が生じても生じなくてもよいことを意味し、そのため、その説明には、その状況が生じる場合および生じない場合が含まれる。例えば、デバイスが任意選択で、血液試料を分析する機能部を含む場合、これは、分析機能部が存在しても存在しなくてもよいことを意味し、したがって、その説明には、分析機能部をデバイスが保有する構造体、および分析機能部が存在しない構造体が含まれる。
【００２０】
図３４〜図３６は、（ｉ）ストリップを貫通する貫入部材経路；（ｉｉ）疎水性の、マイクロ・スポンジよりも大きい穴を上面に有するカバーがある試料取込み機能部；および（ｉｉｉ）親水性のマイクロ・スポンジが、貫入部材を取り巻くことができ、ごく接近しているとき指の上で皮膚に触れさせることができる試料採取機能部を備え；さらにスペーサが試料輸送機能部の壁を形成する、本発明のストリップの一実施形態を示す。
【００２１】
本発明は、多種多様の異なる貫入部材ドライバと共に使用することができる。これらの貫入部材ドライバは、バネによるもの、ソレノイドによるもの、磁気ドライバによるもの、ナノ筋肉によるもの、または貫入部材を経路に沿って組織の中へ移動させるのに有効な他の任意の機構によるものでもよいことが企図されている。本発明は、貫入部材送り込み機構と共に使用されるタイプのドライバに限定されないことに留意されたい。本発明と共に使用するための１つの適切な貫入部材ドライバが図１に示されている。
【００２２】
図１は、貫入部材アセンブリに取り付けられた鉄心または鉄のスラグを直流（ＤＣ）電源を使用して駆動できる、ソレノイド型電磁ドライバの一実施形態である。電磁ドライバは、貫入部材の通路に沿って、２つの端部コイルおよび１つの中間コイルの３つ別々のコイルに分けられるドライバ・コイル・パックを含む。直流は、貫入部材を前進および後退させるために各コイルに対し順に交替される。ドライバ・コイル・パックは３つのコイルで図示されているが、任意の適切な数のコイルを使用することができ、例えば、４つ、５つ、６つ、７つまたはそれ以上のコイルを使用することができる。
【００２３】
図１の実施形態を参照すると、固定された鉄筐体１０は、第１のコイル１２があるドライバ・コイル・パックを含むことができ、第１のコイル１２には、磁束を内径に集束させて磁極を作り出す鉄スペーサ１４が側面に位置する。内部絶縁筐体１６が、貫入部材１８および鉄心２０をコイルから分離し、平滑で摩擦の小さい案内面を形成する。貫入部材案内２２がさらに、貫入部材１８および鉄心２０を中心に置く。貫入部材１８は、鉄心２０を引き寄せるように第１のコイル１２、中間コイル、および第３のコイルの間で電流が順に交替することによって、突出し後退する。コイルの順序を逆にし、コアおよび貫入部材を筐体の中に引き戻すと、貫入部材が後退する。貫入部材案内２２はまた、貫入部材１８に取り付けられた鉄心２０の止め具としての役割も果たす。
【００２４】
上記で論じたようなバネまたはカムドライバ方法を用いる組織貫入デバイスは、図２および図３に示されるように、貫入部材の前進および後退に関する対称形またはほぼ対称形の作動変位プロファイルおよび速度プロファイルを有する。入手可能な貫入部材デバイスのほとんどでは、一旦、射込みが開始されると、蓄積されたエネルギーにより、エネルギーが消散されるまで、速度プロファイルが定量される。
【００２５】
衝撃、後退速度、および貫入部材の組織内滞留時間を制御することは、皮膚特性のばらつきに対処しながら高い成功率を達成し、かつ痛みを最小限にするのに有用であり得る。組織内滞留時間が、貫入部材が皮膚の表面を刺そうとするときの皮膚変形の量と、皮膚水和に基づく患者ごとの皮膚変形の違いとに関係することを考慮に入れることによって、利益を得ることができる。
【００２６】
この実施形態では、貫入の速度および深さを制御する機能は、制御可能な力ドライバを使用することによって実現することができ、この場合、フィードバックがドライバ制御に不可欠の部分になる。このようなドライバは、金属もしくはポリマーの貫入部材、または他の任意のタイプの組織貫入要素を制御することができる。このようなドライバの動的制御は、制御された変位プロファイルの一実施形態を示す図２Ｃ、および制御された速度プロファイルの一実施形態を示す図２Ｄに示されている。これらのプロファイルは、調和バネ／質量動力式ドライバの変位プロファイルおよび速度プロファイルの実施形態をそれぞれ示す図２Ａおよび図２Ｂと比較される。痛みの低減は、貫入部材などの組織貫入要素が約２ｍ／ｓを超えて組織の中に入る衝突速度を用いることによって、実現することができる。
【００２７】
貫入部材ドライバの他の適切な実施形態は、本願の譲受人に譲渡された同時係属中の２００２年４月１９日に出願された米国特許出願第１０／１２７，３９５号（代理人整理番号３８１８７−２５５１）に記載されており、これはあらかじめ本明細書に組み込まれている。
【００２８】
図３は、プロセッサ６０を使用するフィードバック・ループの動作を示す。プロセッサ６０は、プロファイル６２を不揮発性メモリに記憶する。使用者が、穿刺事象の所望の状況またはパラメータについての情報６４を入力する。プロセッサ６０は、工場での試験により決定された典型的または所望の組織貫入デバイス動作に基づいてプロセッサ６０にあらかじめプログラムされている、または操作員によってプログラムされた、選択可能なドライバ・プロファイルのセットからドライバ・プロファイル６２を選択する。プロセッサ６０は、追加の使用者入力情報６４に基づきプロファイルを拡大縮小または修正することによって、プロファイルをカスタマイズすることができる。プロセッサがプロファイルを選択およびカスタマイズした後、プロセッサ６０は、電源６６から増幅器７０を経由して貫入部材ドライバ６８に至る電力を変調する用意ができている。プロセッサ６０は、アナログ−デジタル・コンバータ７６のリニア・エンコーダまたは他のそのような変換器を介して位置検知機構７４を使用して、貫入部材７２の位置を測定することができる。位置検知機構の例が上記の実施形態で説明されており、また、本願の譲受人に譲渡された同時係属中の２００２年４月１９日に出願され米国特許出願第１０／１２７，３９５号（代理人整理番号３８１８７−２５５１）の明細書に見出すことができ、これはあらかじめ本明細書に組み込まれている。プロセッサ６０は、貫入部材の実際のプロファイルを所定のプロファイルと比較することによって、貫入部材の動きを計算する。プロセッサ６０は、貫入部材の実際の速度プロファイルが所定のプロファイルを事前設定エラー限界よりも大きく超えないように、増幅器７０を制御できる信号発生器７８を介して貫入部材ドライバ６８への電力を変調する。このエラー限界は、貫入部材の制御における精度になる。
【００２９】
穿刺事象の後、プロセッサ６０は、使用者が穿刺事象の結果を分類できるようにすることができる。プロセッサ６０は、これらの結果を記憶し、個々の使用者のデータベース７９を構築する。データベース７９を使用して、プロセッサ６０は、その後の穿刺サイクルのために個々の使用者に合わせてプロファイルを最適化するために、使用者入力情報６４に応じて、痛みのない程度、成功率、血液量などのプロファイル特性を様々なプロファイル６２について計算する。これらのプロファイル特性は、貫入部材の前進および後退の特徴的な様相によって決まる。プロセッサ６０は、これらの計算結果を用いて各使用者のプロファイル６２を最適化する。使用者入力情報６４に加えて、内部時計により、穿刺事象および各穿刺事象間の時間のタイムスタンプを生成して使用者の日ごとに必要なものを予期するための、時刻などの情報をデータベース７９に記憶することが可能になる。データベースは、各使用者の情報および統計値、ならびに特定の使用者が用いる各プロファイルを記憶する。
【００３０】
プロファイルを変えることに加えて、プロセッサ６０は、使用者が必要とする血液量を達成するのに適した適当な貫入部材の直径および形状を計算するのに使用することもできる。例えば、使用者が約１から５マイクロリットルの量の血液を必要とする場合、プロセッサ６０は、これらの結果を得るために直径２００ミクロンの貫入部材を選択することができる。各階級の貫入部材について、所定の変位プロファイルおよび速度プロファイルに基づいた獲得可能な血液量の上限および下限に対応する直径および貫入部材先端形状の両方が、プロセッサ６０内に記憶される。
【００３１】
穿刺デバイスは、より十分に使用者に適合するために、穿刺事象の初めと終わりに使用者に情報を要求することができる。その目標は、別のプロファイルに変更すること、または既存のプロファイルを修正することである。プロファイルが設定されると、貫入部材を駆動する力は、前進中および後退中にプロファイルに従うように変えられる。穿刺デバイスを使用する穿刺の方法は、プロファイルを選択すること、選択されたプロファイルに従って穿刺すること、穿刺サイクルの各特徴的様相に対し穿刺プロファイル特性を決定すること、および次の穿刺事象のためにプロファイル特性を最適化することを含む。
【００３２】
図４は、組織貫入デバイスの一実施形態を示し、より具体的には、組織貫入要素に連結された制御可能ドライバ１７９を含む穿刺デバイス８０の一実施形態を示す。穿刺デバイス８０は近位端８１および遠位端８２を有する。遠位端８２で、組織貫入要素は貫入部材８３の形をしており、ドライブ・カプラ８５によって細長いカプラ軸８４に連結される。細長いカプラ軸８４は、近位端８６および遠位端８７を有する。ドライバ・コイル・パック８８は、貫入部材８３の近傍の細長いカプラ軸８４のまわりに配置される。位置センサ９１が、細長いカプラ軸８４の近位部分９２のまわりに配置され、導電体９４がプロセッサ９３を位置センサ９１に電気的に連結する。位置センサ９１が制御するドライバ・コイル・パック８８によって駆動される細長いカプラ軸８４とプロセッサ９３とが、制御可能なドライバを、具体的には制御可能な電磁ドライバを形成する。
【００３３】
図５を参照すると、穿刺デバイス８０を部分縦断面でより詳細に見ることができる。貫入部材８３は、近位端９５および遠位端９６を有し、貫入部材８３の遠位端９６に鋭い先端があり、貫入部材８３の近位端９５にドライブ・ヘッド９８が配置されている。貫入部材軸２０１が、ドライブ・ヘッド９８と鋭い先端９７の間に配置される。貫入部材軸２０１は、ステンレス鋼、もしくは他の任意の適切な材料または合金で構成でき、約０．１から約０．４ｍｍの横寸法を有することができる。貫入部材軸は約３から約５０ｍｍの長さ、厳密には約１５から約２０ｍｍの長さを有することができる。貫入部材８３のドライブ・ヘッド９８は拡大された部分であり、横寸法がドライブ・ヘッド９８の遠位の貫入部材軸２０１の横寸法よりも大きい。この構造により、ドライブ・ヘッド９８がドライブ・カプラ８５によって機械的に取り込まれることが可能になる。ドライブ・ヘッド９８は、約０．５から約２ｍｍの横寸法を有することができる。
【００３４】
磁気部材１０２が、細長いカプラ軸８４の遠位部分２０３上のドライブ・カプラ８５の近傍の細長いカプラ軸８４に固定される。磁気部材１０２は、磁気部材１０２の縦に延びる軸方向ルーメン２０４を有する、磁気材料からなる実質的に円筒形の部片である。磁気部材１０２は、ドライバ・コイル・パック８８内に配置された摩擦が小さく場合により滑らかなポリマー案内管１０５’の軸方向ルーメン１０５の中で、磁気部材１０２が容易に摺動することが可能になる外側横寸法を有する。磁気部材１０２は、約１．０から約５．０ｍｍの外側横寸法、厳密には約２．３から約２．５ｍｍの外側横寸法を有することができる。磁気部材１０２は、約３．０から約５．０ｍｍの長さ、厳密には約４．７から約４．９ｍｍの長さを有することができる。磁気部材１０２は、鉄鋼、鉄、フェライトなどの鉄金属を含む様々な磁性材料から作ることができる。磁気部材１０２は、接着剤もしくはエポキシ接合、溶接、圧着、または他の任意の適切な方法を含む様々な方法で、細長いカプラ軸８４の遠位部分２０３に固定することができる。
【００３５】
磁気部材１０２の近位に、光学エンコーダ・フラグ２０６が細長いカプラ軸８４に固定される。光学エンコーダ・フラグ２０６は、位置センサ９１のスロット１０７内で移動するように構成される。位置センサ９１のスロット１０７は、位置センサ９１の第１のボディ部分１０８と第２のボディ部分１０９の間に形成される。
【００３６】
スロット１０７は、約１．５から約２．０ｍｍの分離幅を有することができる。光学エンコーダ・フラグ２０６は、約１４から約１８ｍｍの長さ、約３から約５ｍｍの幅、および約０．０４から約０．０６ｍｍの厚さを有することができる。
【００３７】
光学エンコーダ・フラグ２０６は、位置センサボディ部分１０８および１０９の上または中に所定の態様で配置されたＬＥＤで発生した様々な光ビームと相互作用する。位置センサ９１のＬＥＤで発生した光ビームの相互作用により、位置センサ９１に対する光学フラグ２０６の縦方向の位置をかなり高度の分解能で示す信号が発生する。位置センサ９１の分解能は、１インチ当たり約２００から約４００サイクル、厳密には１インチ当たり約３５０から約３７０サイクルになり得る。位置センサ９１は、０から約１２０，０００Ｈｚまでの速度応答時間（位置／時間分解能）を有することができ、フラグの１つの明暗縞が１ヘルツ（すなわち１秒当たり１サイクル）になる。磁気部材１０２、ドライバ・コイル・パック８８および位置センサ９１に対する光学エンコーダ・フラグ２０６の位置は、光学エンコーダ９１が、貫入部材の動力行程の長さ全体にわたって貫入部材８３についての正確な位置情報を与えることができるような位置である。
【００３８】
位置センサ９１に適した光学エンコーダは、Ａｇｉｌｅｎｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ製のリニア光学インクリメンタル・エンコーダのモデルＨＥＤＳ９２００である。モデルＨＥＤＳ９２００は、約２０から約３０ｍｍの長さ、約８から約１２ｍｍの幅、および約９から約１１ｍｍの高さを有し得る。図示の位置センサ９１はリニア光学インクリメンタル・エンコーダであるが、必要な位置分解能および時間応答性を持っているならば、他の適切な位置センサ実施形態を使用することもできる。ＨＥＤＳ９２００は２チャンネル・デバイスであり、各チャネルは位相が互いに９０度ずれている。この結果、分解能がフラグの基本サイクルの４倍になる。この直角位相出力により、プロセッサが貫入部材の移動の方向を判定することが可能になる。他の適切な位置センサには、静電容量式エンコーダ、上記で論じた反射式位置センサなどのアナログ反射式センサ等が含まれる。
【００３９】
カプラ軸案内１１１が、穿刺デバイス８０の近位端８１の方に配置される。案内１１１は、細長いカプラ軸８４の近位部分９２を摺動自在に受け入れるように案内１１１内に配置された案内ルーメン１１２を有する。案内１１１は、光学エンコーダ９１のスロット１０２内の水平および垂直方向の中心の位置に、細長いカプラ軸８４を保持する。
【００４０】
ドライバ・コイル・パック８８、位置センサ９１、およびカプラ軸案内１１１は、すべてベース１１３に固定される。ベース１１３は、ドライバ・コイル・パック８８、位置センサ９１、およびカプラ軸案内１１１と同一の広がりを縦方向に持つ。ベース１１３は、金属またはポリマーの長方形部片の形を取ることができ、あるいは、穿刺デバイス８０の様々な構成要素を受け入れるように構成された凹部を有する、より複雑な筐体とすることもできる。
【００４１】
上記で論じたように、磁気部材１０２は、ドライバ・コイル・パック８８の軸方向ルーメン１０５の中で摺動するように構成される。ドライバ・コイル・パック８８は、最遠位の第１のコイル１１４、第１のコイル１１４と第３のコイル１１６の間に軸方向に配置されている第２のコイル１１５、および最近位の第４のコイル１１７を含む。第１のコイル１１４、第２のコイル１１５、第３のコイル１１６、および第４のコイル１１７のそれぞれが軸方向ルーメンを有する。第１から第４のコイルの各軸方向ルーメンは、他のコイルの軸方向ルーメンと同軸になるように構成され、また一緒になってドライバ・コイル・パック８８の軸方向ルーメン１０５を全体として形成する。デバイス８０の穿刺サイクル中にコイル１１４〜１１７の磁気回路の完成度を増大する磁気ディスクまたは磁性ワッシャ１１８が、コイル１１４〜１１７のそれぞれに軸方向で隣接する。図５の実施形態の磁性ワッシャ１１８は鉄鋼でできているが、鉄またはフェライトなどの他の任意の適切な磁性材料で作ることもできる。
【００４２】
ドライバ・コイル・パック８８の外殻８９もまた、コイルのまわり、および各ワッシャ１１８の間の磁路を完成させるために鉄または鋼でできている。磁性ワッシャ１１８は、約４．０から約８．０ｍｍのドライバ・コイル・パック８８の外径に対応した外径を有する。磁性ワッシャ１１８は約０．０５から約０．４ｍｍの軸方向厚さ、厳密には約０．１５から約０．２５ｍｍの軸方向厚さを有する。
【００４３】
細長い導電体１２１を軸方向ルーメンのまわりに十分な巻き数に達するまで巻き付け、または巻くことによって、コイル１１４〜１１７が形成される。細長い導電体１２１は概して絶縁単銅線であり、小さな外側横寸法が約０．０６ｍｍから約０．８８ｍｍであり、厳密には約０．３ｍｍから約０．５ｍｍである。一実施形態では、３２ゲージ銅線がコイル１１４〜１１７に使用される。ドライバ・パック８８のコイル１１４〜１１７のそれぞれの巻き数は、コイルのサイズにより変わることがあるが、いくつかの実施形態では、それぞれのコイル１１４〜１１７は約３０から約８０ターン、厳密には約５０から６０ターンを有することがある。各コイル１１４〜１１７は約１．０から約３．０ｍｍの軸方向長さ、厳密には約１．８から約２．０ｍｍの軸方向長さを有することができる。各コイル１１４〜１１７は約４．０から約２０ｍｍの外側横寸法または外径、厳密には約９．０から約１２．０ｍｍの外側横寸法または外径を有することができる。軸方向ルーメン１０５は、約１．０から約３．０ｍｍの横寸法を有することができる。
【００４４】
いくつかのドライバ・コイル８８の実施形態では、１つまたはそれ以上のコイルを、そのコイルが起動されたときのコイルの磁界と類似の磁界を生成する永久磁石と置き換えるのが有利なことがある。特に、いくつかの実施形態では第２のコイル１１５もしくは第３のコイル１１６、または両方を永久磁石と置き換えるのが望ましいことがある。加えて、磁気部材（Ａｄａｍｓ  ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ  ２３Ａ０００２フレキシブル磁石材料（８００）７４７−７５４３）の固定磁石ゼロ化機能を実現するために、永久磁石をコイル・ドライバ・パックの近位端またはその付近に配置するのが有利であり得る。
【００４５】
次に図６Ａおよび図６Ｂを参照して、本発明のさらに別の実施形態を次に説明する。この実施形態は、本願の譲受人に譲渡された同時係属中の２００２年１２月１８日に出願された米国特許出願第１０／３２３，６２４号（代理人整理番号３８１８７−２６０８）に記載されているデバイスと一緒に使用するのに適合させることができることを理解されたい。図６Ａは、図６Ｂに示されたカートリッジを任意選択で使用できるデバイスを示す。図６Ｂは、放射状カートリッジ２２０を示す。カートリッジ２２０は、無菌バリア２３２、および複数の分析物検出部材２２６を有する基板２５０を任意選択で含むことができる。この実施形態では、カートリッジ２２０は、血液が流体チャンバ２２８に入り、分析のためにそこに保持されるように設計されている。
【００４６】
図６Ｂは、穿刺デバイス２３０で任意選択で使用され得る放射状カートリッジ２２０を示す。放射状カートリッジ２２０は任意選択で、無菌バリア２３２を用いて密封し、基板２３４に取り付けられた分析物検出部材と連結することができる。適切なデバイスが、本願の譲受人に譲渡された同時係属中の米国特許出願第１０／４２９，１９６号（代理人整理番号３８１８７−２６６２）に記載され、これはすべての目的のために参照により本明細書に完全に組み込まれている。
【００４７】
いくつかの実施形態では、層２３４を取り除き、カートリッジ２２０の底部層を密封できることを理解されたい。その代わりに、複数の分析物検出部材２５４（図１０Ａ〜図２０に示されたものなど）がある環２５２を任意選択で、貫入部材カートリッジ２２０を取り巻く環形状にすることができる。これにより、カートリッジ２２０内の各貫入部材に対し１つの分析物検出部材２５４が向けられる。いくつかの実施形態では任意選択で、環２５４一巻きの一部分を図６Ａおよび図６Ｂに示されるようにカートリッジ２２０の下に有することができる。
【００４８】
次に図７を参照すると、上記で説明したように、貫入部材３４０が作動され、カートリッジ２２０から外側に延びたとき、メッシュ３２０を任意選択で、出て行く部材３４０によって脇へ押すことも突き抜くこともできる。その結果生じる傷チャネルまわりの毛管繊維の環３４２は、貫入部材が引き戻された後に、血液試料を試料チャネルの中に運ぶために利用可能になる。
【００４９】
メッシュ３２０の物理的特性は、血液を分析物検出部材２５０までうまく運ぶための一態様である。一実施形態では、メッシュ３２０は、緩和を可能にするのに十分なほど柔軟であり得るが、皮膚表面との接触またはほぼ接触を維持することができる。血液が分析物検出部材への方向にだけ移動できるように、メッシュ上で活性領域に縞をつけることができる。異なるゲージの毛管繊維を任意選択で、横断部（cross）に対して主要部に使用することができる。別の実施形態では、主要部は任意選択で、より小さいゲージ、およびより細かい間隔を有して垂直移動を促進することができる。付加的な利益として、メッシュが貫入部材衝撃の力の分散を皮膚と共に助ける場合、貫入部材の切込み効率が向上し得る。
【００５０】
別の実施形態では、メッシュ３２０は、体液の滴が分析物検出部材に達することを確実にするのに用いられる微小位置決め量を低減する。分析物検出部材で必要とされる可能性のある量は、従来のマイクロフルイディクス法では表面張力が解放されると皮膚から除去されない、皮膚の表面まで自然に上がる血液または体液の量を低減することによって減らすことができる。従来のマイクロフルイディクス法ではまた、試料チャンバまで運ぶのに必要な血液の量が多いこともある。
【００５１】
次に図８を参照すると、本発明のこの実施形態は、穿刺による傷から生じた体液の１００パーセント取込みに関係する。穿刺の直後に血液滴ができた場合、問題がある。滴は、穿刺部位の周囲３６０度のどこにでも位置し得る。
【００５２】
穿刺プロトコル中の貫入部材の観測された微小変動または横移動が小さいことにより、メッシュ付きの流体試料取込み開口部が貫入部材の通過を妨げることにならない。貫入部材および後に続く滴形成のモデルにより、貫入部材全体を避けて流体試料取込みおよび輸送の構造体が構築できるようになる幾何寸法が得られた。
【００５３】
試料および取込みメッシュ構造体を避けるこの貫入部材は、産出された滴の取込みを可能にし、その滴を測定センサ・デバイスまで直接運ぶ。
【００５４】
図８で分かるように、図面は、貫入部材３４０の直径と、観測も指定もされた貫入部材横運動分解能（lateral motion resolution）とに基づく開口部（aperture opening）の計算結果を示す。加えて、開口環は、この特定の開示に関して、流体チャネルの集まりを含み、メッシュは、開口部をやはり避ける測定センサまで取込み体液を運ぶ。
【００５５】
この本発明の実施形態は、貫入部材が作動した時すぐにメッシュによる流体試料の取込みが可能になる、一体型生理学測定デバイスの実施形態の試料、取込みおよび輸送解決策を提供する。図９で分かるように、この構造体は、貫入部材傷を取り囲む、または避ける開口環構造体３６０を含む。貫入部材傷から体液が放出される時、体液滴は、流体輸送メッシュ３６０の一部分と接触するまで増大する。流体メッシュと接触する時、体液は、毛管作用によって毛管メッシュの中に吸い上げられ、開口環構造体内にやはり収容されているセンサへと前方に導かれる。一実施形態では、メッシュ３６０は血液を吸収し均一面にわたって分散させる。
【００５６】
わずかな量の吸引力、ポンプ力または毛管力がある。一実施形態では、メッシュ３６０は血液を、この流体が毛管チャネルと接触するまで拡散させ、その接触点で引っ張りおよび吸引が開始する。これは、ステップ１の拡散である。ステップ２は、部分的毛管作用またはいくらかのポンプ作用もしくは吸引作用である（現在引っ張っている側壁があるので、これはポンプ作用である）。ステップ３では、９０度湾曲部を経由して流体を分析物検出部材まで導く。
【００５７】
図１０Ａは、メッシュの一部分の拡大図である。図１０Ｂは、溝または格子３６２もまた、説明した拡散機能を果たすように使用できることを示す。このような溝は、任意選択でプレス成形することができ、プラスチック面に条線を作る。この面は、流体を分散させる微細なざらつきのある表面を作っている。図１０Ｃは、材料を分散させるために使用される引っかき傷または溝を示す。
【００５８】
メッシュ３６０または格子は、血液を毛管チャネルへ導く事前の初期取込みとしての機能を果たす。いくつかの実施形態では、血液を迅速に運ぶこともまた望ましく、したがって、血液が貫入部材から出て来る可能性のあるいかなる方向でも血液を係合させることが望ましい。メッシュはまた量を移動させ、したがって、輸送時に使用する血液の量が少ない。一重メッシュまたは二重メッシュを使用することができる。本発明では、これが一体型デバイスであるので、使用者は、血液滴が貫入部材上のどこにあるかが見えない。血液滴は様々な方向にあることができ、出口ポートを取り囲む現在のメッシュ３６０が血液を取り込み、それを導いて運ぶ。
【００５９】
血液滴は、それがどこにあるかにかかわらず運ばれる。一実施形態では、血液を分析物検出部材まで１０秒未満で運ぶ。一実施形態では、血液を分析物検出部材まで５秒未満で運ぶ。
【００６０】
図１１は、貫入部材に対する血液の方位にかかわらず、出て来る血液がメッシュ３６０に接触することを示す。この取り囲んでいるメッシュは、取込みを確実にする助けになる。次に図１２Ａ〜１２Ｃを参照すると、示された図面は、構築され試験されたいくつかの構造の中から３つの構造を描写している。図１２Ａの構造体は、チャネルに粘着物が全くない流体構造体３８０の断面を有する一実施形態である。上側連結部分は、ＰＥＴフィルム疎水性の最も外側の層３８２と、疎水性両面接着層３８６に接している親水性内側層３８４とからなる。下側は、疎水性接着剤に接しているＰＥＴフィルム親水性内側層と、疎水性外側とからなる。内側流体チャネル領域は、上部ＰＥＴフィルム／流体メッシュ構造体／および下部ＰＥＴフィルムからなるサンドイッチ構造である。メッシュ構造体に接するＰＥＴ表面は親水性である。
【００６１】
図１２Ｂの構造体は、チャネルに粘着物がない流体構造体の断面である。構造体３９０は、前に説明した構造体と非常に類似している。
【００６２】
しかし、上部および下部のＰＥＴフィルムの表面エネルギーに違いがある。外側面が親水性になり、接着層またはメッシュに接する内側層が疎水性になるように、疎水性面３９２と親水性面３９４は反対にされている。流体チャネル領域には粘着物がないままである。
【００６３】
図１２Ｃの構造体は、チャネルに粘着物が全くない流体構造体の断面である。この構造体は、前に説明した第１の構造体と非常に類似している。しかし、この構造体は、メッシュ材料をさらに露出させるために、流体の滴が直接に面する表面のサイズをわずかに大きくした流体入口ポート３９６もまた組み込む。一方のＰＥＴフィルム面には、メッシュの穴のサイズと一致する小さい穴が存在し、挟んでいる反対側のＰＥＴフィルム面には、より大きい異なる穴が存在する。
【００６４】
図１２Ｄは、図１２Ｃの実施形態の前面図を示す。血液は拡散され、次に、矢印４００で表示された方向に引っ張られる。いくつかの実施形態では、任意選択でテーパ付構造（想像線４０２で示す）を有することができ、９０度折り曲げ部周辺の流れが促進される。このテーパは、ネック部が折り曲げられ、流体が流れるのに利用できる有効なチャネルが狭くなる場合に、材料が膨れ出ること、または一塊になることに対応するものである。
【００６５】
本発明のこれらの実施形態は、表面エネルギーによる親水性または疎水性の選択を加減することによって、流体メッシュ輸送構造体を通る流体の流れを改善する方法を必要とする。表面エネルギーを加減または修正するこの方法は、当業者に知られているいくつかの異なる手段によって行うことができる。
【００６６】
表面を処理して、親水性または疎水性の程度が好ましい特定の表面を得るために使用できるいくつかの選択肢がある。表面を処理する好ましい方法の選択に関する事柄は、このそれぞれの処理の必要の窓によって決まる。選択の窓が、ある信頼できる長期状態のためのものとしたら、この方法では、十分な寿命を有する構成材料または物理的コーティングのバルク特性が選択されることが要求される。選択の窓が、接着剤の塗布の際に使用されるなどの短期状態であるとしたら、表面を処理するだけの方法が選択されることになる。
【００６７】
表面の状態を決定する計測は通常、周囲空気に対して少量の液体標準と材料の接触角を測定することである。ある時間の、この接触角および表面エネルギーの測定および監視は、表面状態処理またはバルク製造の相対的有効性を決定する上で重要である。
【００６８】
処理の方法は以下の通りであるが、これらに限定されない：ａ）材料のバルク表面特性を定めるために使用される自然バルク材料を用いた製造と、その材料を製造するために使用される全プロセス。この一例は、ＰＥＴ（ポリ（エチレンテレフタレート））または未処理のポリエステルの処理である。ｂ）材料の自然バルク特性と組み合わせた製造プロセスによる材料の表面ざらつきパターンの設計。物理的成形または機械加工プロセスでこれを実現することができる。この一例は、この議論の後の方で提示するヤング式の修正である。ｃ）表面分子構造体にざらつきを持たせる、または修正をするためのプラズマ、イオン銃、およびスパッタリング技法などの高エネルギー源の使用。これには、真空イオンミリング、真空プラズマもしくはアルゴン・プラズマ、または大気プラズマもしくはコロナ・プロセスが含まれる。この一例は、アルゴン・プラズマ、酸素プラズマ、イオンミリング、またはＴａｎｔｅｃコロナ処理である。ｄ）表面分子構造体にエッチングし、ざらつきを持たせるための湿式化学物質の使用。
【００６９】
この一例はＴｅｔｒａ−Ｅｔｃｈである。ｅ）物理的真空手法、スピン・オン・コーティング、蒸着堆積法、または湿式堆積によって堆積され、次に、選択分子を表面にアクティブ結合する光処理によって活性化された薄いポリマー・フィルムの使用。この一例は、Ｓｕｒｍｏｄｉｃｓによるフィルムである。ｆ）実際の流体伝導路を作り出すために表面にフィルムの挿入または付着が必要な膜構造体の設計および選択による使用。この一例は、Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅから提供される膜フィルム、またはＳｃｈｅｉｃｈｅｒ  ＆  ＳｃｈｕｅｌｌもしくはＳｅｆａｒ  Ａｍｅｒｉｃａから提供される紙フィルムである。
【００７０】
ポリマーの表面エネルギーについての簡潔な議論。水に対するポリマーの濡れ性および撥水性は、ポリマーの基本的な表面特性である。親水性表面および疎水性表面は、ポリマー層と水の層の間の界面における相互作用の結果であり、ポリマーの表面エネルギーに密接に関係している。親水性表面とは、水との相互作用が強いことを意味し、ポリマーの表面に極性基が存在しなければならない。その結果、水に対するポリマーの接触角は小さくなる。ポリマーの表面エネルギーが水の表面エネルギー（７２．８ｍＪ／Ｎ）よりも大きい場合、ポリマーの表面はすぐに水と接触し、接触角はゼロになる。疎水性表面とは、界面における水との相互作用が弱いことを意味し、表面は主に非極性基から成る。水に対するポリマーの接触角は９０度にも大きくなり、場合により１００度よりも大きくなる。
【００７１】
ある材料の表面エネルギーとは、自由表面が存在することによる単位面積当たりの過剰エネルギーである。液体では、その表面エネルギーは慣例的に表面張力と呼ばれる。２つの異なる表面が互いに接触し、かつ、その２つの表面が混合されない場合、この接触により界面が生成され、界面の形成によってその界面に過剰なエネルギーが生じる。この単位面積当たりの過剰エネルギーは、界面エネルギーまたは界面張力と呼ばれる。水に対するポリマーの接触角は、ポリマーの表面エネルギー（Ｙｓ）、水の表面エネルギー（Ｙｌ）および界面エネルギー（Ｙｓｌ）の間の平衡である。
【００７２】
この平衡の式はＹｌｃｏｓθ＝Ｙｓ−Ｙｓｌと書き表される。したがって、ポリマーの表面エネルギーが高いほど、また界面エネルギーが低いほど接触角は小さくなる。ＹｓがＹｌと等しく、Ｙｓｌがゼロである極端な場合では、接触角はゼロになり、完全な濡れが得られる。
【００７３】
自由表面が存在することによる単位面積当たりの過剰エネルギーによって定義されるポリマーの表面エネルギーは、ポリマー鎖の凝集エネルギー密度と密接に関係している。ポリマーの表面エネルギーを推定するための３つの方法が提案されている：１）Ｙｓ＝Ｙｌ（１＋ｃｏｓθ）2／（４π2）π＝４（ＶｓＶｌ）1/3／（Ｖｓ1/3＋Ｖｌ1/3）2を用いた、様々な液体に対するポリマーの接触角による方法。ここでＶｓおよびＶｌは、それぞれポリマーおよび液体のモル体積である。
【００７４】
２）理論上ジスマン・プロットによる方法。推定値は実際の表面エネルギー値ではない。３）溶解ポリマーの表面張力による方法。
【００７５】
上記の議論は、フィルムおよびメッシュの表面エネルギーをどのようにして加減も測定もできるかの基本原理および基礎を提示するものである。本発明の開示における構造体は、円形または長方形の管構造体を生成することに関し、また、前述の技法によって修正または加減された表面を使用することにより流体の流れがどのようにして加減また強化できるかに関する。３つの構造体が製造され試験された。しかし、最後の構造体、すなわち最下部の構造体が、構造体表面への流体の最良の吸上げおよび吸引と、流体チャネルの中への輸送とを実現した。流体チャネルの両側の親水性メッシュに接する親水性表面と、親水性メッシュを親水性表面に触れさせる異なる穴サイズとの組合せが、優れた流体作用を示した。露出した親水性メッシュによる吸上げ作用、および親水性表面と支持構造の組合せが、速やかな表面作用を促進した。親水性チャネル上部壁と下部壁の組合せが、親水性メッシュの毛管作用と共に供給源から行先までの速やかな流体輸送を支えた。
【００７６】
次に図１３を参照すると、図は、一体化されたメッシュと接着剤構造体の一実施形態の製造についてステップごとに描写している。層ごとの組立てが各図に示されている。最下部の別の図が、構造体の最終組立品を示す。本発明は、体液の試料、取込みおよび輸送の方法としてのメッシュ構造体の設計および製造に関する。メッシュ膜構造体のパターン画成の従来の方法は、メッシュを所定の物理的毛管構造体の中に収める、またはメッシュ膜細孔をスクリーン印刷のプロセスによって充填することであった。
【００７７】
スクリーン印刷のプロセスは、多くの異なる化学物質、光エネルギー、または蒸気を使用することを伴い、これらは、メッシュ膜表面の化学的構造または物理的構造を変えることがある。したがって、あらかじめ製造、成形および処理された、メッシュに圧入されるべき感圧性接着剤を使用することは、医療診断で使用されるメッシュ膜表面への最適な適用であり得る。
【００７８】
図１３は、ライナー４２０、接着剤４２２、およびもう１つのライナー４２４を有する一実施形態を示す。メッシュ４２６は接着剤４２８の中に押し込まれる。メッシュと接着剤を組み合わせたものがライナーの上に示されている。この本発明の実施形態は、親水性／疎水性表面張力を使用するという原理に忠実である。いくつかの実施形態では、接着剤は、チャネルを画成するのに使用される。フィルムの層間剥離を最小限にするために、両方の接着剤が疎水性である。接着剤は任意選択で、打ち抜いて成形することができる。これにより製造の統合化が容易になる。デバイスは任意選択で、取込みのための吸上げ材料を使用し、次に輸送のための毛管構造体を使用して混成構造体とすることができる。メッシュは毛管に少し入り、次に流体がすぐに流れる。図１４は、部分的に毛管構造体４０８に入るこのようなメッシュ３６０を示す。図１５は、電極２２６が毛管構造体４０８の上に配置されている側面図を示す。これはＬ形構造体である。
【００７９】
いくつかの実施形態ではＬ字形湾曲部がなくてもよく、想像線４４０で示されるように垂直である直線構造でよい。図１５はまた、吸上げ部材が、矢印３６１で示された貫入部材の進路に対し垂直になるように向けられていることを示す。吸上げ部材は、矢印３６１で示された貫入部材の進路を横切るように向けられている。
【００８０】
次に図１６を参照すると、図面は、一体化されたメッシュ膜と毛管構造体を描写する概略上面図および概略側面図を示している。この本発明の実施形態は、安定したグルコース測定（glucometric measurement）を保証するための、毛管輸送部を伴うメッシュ膜試料と取込み構造体の一体化に関する。この構造体は、一体化された試料取込み部、輸送部および測定デバイスには、非常に少ない試料の量で信頼性が高く正確な動作のために有用である。
【００８１】
本発明のこの実施形態は、血液滴試料取込み部、血液流体輸送部、およびグルコース測定デバイスへの送達部の設計および開発に関する。試料および取込みのメッシュ膜機構により、貫入部材手順の後に滴を一定して取り込むことが保証される。指先から得られた血液滴は、メッシュ膜構造体３６０によって取り込まれ、メッシュ膜機構を経由して、メッシュ膜のない従来の膜構造体から成る小さい毛管構造体４０８に入り、グルコース測定デバイスの表面まで輸送される。この測定構造体の空洞の高さは、グルコース測定化学の電気化学制約によって確立される。
【００８２】
指定される高さは、当業者に知られている。この構造により、確実な試料取込み、迅速な輸送、および信頼性の高い測定が可能になる。１つの電気化学構成では、電極（２電極構成または３電極構成）は、毛管構造体領域４０８内の試料体液に向けて配置される。
【００８３】
次に図１７を参照すると、図は、一体型のメッシュと接着剤構造体の製造について一実施形態のステップごとに描写している。メッシュ膜の下部の親水性接着層の追加層は、流体チャネル内に優れた試料取込み面を形成し、また同時に設計により非流体流域においてチャネル密封および画成を増強することに留意されたい。図１７は、２つのライナーの間の疎水性接着層４５０を示す。このデバイスはまた、メッシュ層４５４を有してもよい。任意選択で親水性接着層４５６があってもよい。組立て後、デバイスは、流体チャネル４６０および非チャネル領域４６２を有する。
【００８４】
この本発明の実施形態は、流体取込みおよび輸送流の増強のために、メッシュ膜の上および内部に疎水性接着剤と親水性接着剤を一体化することに関する。開発された特定の接着剤調合物の表面エネルギー特性は、メッシュ膜の細孔の中への吸収を助長するための、極端な疎水性特性および親水性特性ならびに様々な粘性の可用性を与えた。設計による適切な混合によって、メッシュ膜のマスキングが、最適な流体取込み、輸送、および流れを誘導するための流体吸引特性と共に感圧性接着剤を用いて、獲得可能である。
【００８５】
この本発明の実施形態はまた、体液の試料、取込みおよび輸送の方法としてのメッシュ構造体の設計および製造に関する。メッシュ膜構造体のパターン画成の従来の方法は、メッシュを所定の物理的毛管構造体の中に収める、またはメッシュ膜細孔をスクリーン印刷のプロセスによって充填することであった。
【００８６】
スクリーン印刷のプロセスには、多くの異なる化学物質、光エネルギー、または蒸気を使用することが伴い、これらは、メッシュ膜表面の化学的構造または物理的構造を変えることがある。したがって、あらかじめ製造、成形および処理された、メッシュに圧入されるべき感圧性接着剤を使用することは、医療診断で使用されるメッシュ膜表面への最適な適用であり得る。
【００８７】
この本発明の実施形態の独自性は、流体チャネル構造体を横方向流れ漏洩に対し密封する二重目的を果たすと同時に、流体および輸送チャネル構造体の強化表面としての役割も果たすように、メッシュ膜流体チャネル構造体の上に親水性接着剤の選択層をさらに一体化することである。
【００８８】
次に図１８を参照すると、本発明のさらに別の実施形態が、吸上げ材料を任意選択でフラップを有するように設計できることを示しており、これらのフラップは、貫入部材出口を実質的に取り囲むだけではあるが、傷から流れる血液または他の体液とやはり関わる。他の幾何形状が図１９〜図２１に示されている。
【００８９】
図１９は、４つの長方形タブ５０２がある一実施形態を示す。図２０は、４つの三角形タブ５０４がある一実施形態を示す。図２１は、３つの長方形タブ５０６がある一実施形態を示す。これらのタブは、患者の傷から滲出させることができる体液と接触するように配置される。様々な他の形状、複数の形状の組合せ、上述の形状の組合せ、および／または他の構造が、貫入部材傷の任意の方向から来る血液が取り込まれることを実質的に保証する限り、使用されてよいことを理解されたい。いくつかの実施形態では、タブがない円形の開口部をただ単に有することができる。正方形、長方形、楕円形、三角形、八角形、多角形、または前記のいずれかの組合せなど、他の形状の開口部も可能である。
【００９０】
本発明をその特定のいくつかの実施形態を参照して説明し示したが、当業者には、手順およびプロトコルの様々な改造、変更、修正、置換、削除、または追加を行うことが本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく可能であることが理解されよう。
【００９１】
例えば、上記の実施形態のいずれについても、貫入部材駆動デバイスの位置を貫入部材またはカートリッジに対して変えることができる。上記の実施形態のいずれについても、貫入部材先端は作動時にカバーを取ることができる（すなわち、貫入部材は、射込み時に貫入部材筐体または保護箔を突き抜けない）。上記の実施形態のいずれについても、貫入部材は、射込み時にむき出しの貫入部材とすることができる。上記の実施形態のいずれについても、貫入部材は、射込みの前にむき出しの貫入部材でよく、これにより貫入部材の密集度を著しく高くすることが可能になり得るからである。いくつかの実施形態では、貫入部材は、アクチュエータによる操作を容易にするように、近位端または近位領域で折り曲げる、湾曲させる、ざらつきを持たせる、成形する、または他の方法で処理することができる。貫入部材は、把持部と連結しやすくするための切込みまたは溝を有するように構成することができる。切込みまたは溝は、貫入部材の細長い部分に沿って形作ることができる。上記の実施形態のいずれについても、空洞がカートリッジの下部または上部に、反対側の把持部と共にあってよい。いくつかの実施形態では、分析物検出部材が空洞の上部、下部、または側面に印刷されてよい。カートリッジの前端部は、穿刺時に使用者に接触することができる。同一のドライバを貫入部材の前進および後退用に使用することができる。
【００９２】
貫入部材は、本明細書に記載の血液量を得るのに適した直径および長さを有することができる。貫入部材ドライバはまた、カートリッジと実質的に同じ平面にあってもよい。いくつかの実施形態では、１つのピンを１つより多い電極と接触するように構成することができる（対電極および参照電極の両方と接触するＵ字形ピンなど）。ドライバは、貫入部材の近位端と係合して貫入部材を組織に出入りする経路に沿って駆動するために、貫通孔または他の開口部を使用することができる。上記の実施形態のいずれについても、ストリップは、図１２Ｄに示されるような棒付き飴の形状ではなく、長方形の形状を有することができる。本明細書の発明のいずれも、米国特許出願代理人整理番号３８１８７−２５５１、３８１８７−２６０８、および３８１８７−２６６２で開示されているデバイスと合わせて使用することができ、あるいはそのデバイスと一緒の使用に適合させることができることを理解されたい。これには、これらに限定されないが、様々な吸上げ材料、毛管構造体、前記の組合せなどと、３８１８７−２６６２に記載されている放射状カートリッジとの一体化が含まれる。本願は、米国特許出願第６０／５３３，９８１号（代理人整理番号３８１８７−２７２３）と関連する。
【００９３】
図２２Ａおよび図２２Ｂに示されている本発明の一実施形態では、１つまたはそれ以上の試験ストリップ６００を使用する検体診断システムが実現される。図２３および図２４は、試験ストリップ６００の分解組立図である。試験ストリップの検体センサは、電気化学構造を有することも、電気化学試験ストリップである比色分析構造または測光構造を有することもできる。いずれの実施形態でも、試験ストリップ・デバイスおよび検体センサは、多種多様の異なる検体濃度を決定するのに有用であり、代表的な検体には、これらに限定されないが、グルコース、コレステロール、乳酸、アルコールなどが含まれる。多くの実施形態では、主題の試験ストリップは、生理学的試料（例えば、間質液、血液、血液画分、これらの構成要素など）のグルコース濃度を決定するのに使用される。
【００９４】
試験ストリップ６００は、電気化学セルによって画成された検体センサに含めることができ、この電気化学セルは、概して、間隔をあけて対向する２つの電極６９４および６９６を有し、これらの電極は、本明細書ではそれぞれ下部電極６９４および上部電極６９６と呼ばれるが使用時には任意の方向に向けられてよい。互いに向かい合う電極６９４および６９６の少なくとも表面はそれぞれ、不活性基板６１０２および６１０４それぞれに堆積された金属などの導電層６９８および６１００から構成される。２つの電極の間の間隔は、電極６９４と６９６の間に配置された、または挟まれたスペーサ層６１０６が存在することの結果である。一実施形態には、マイクロ・スポンジ・コーティングおよびマスク・コーティングが含まれてよい。
【００９５】
様々な実施形態では、本発明の検体センサは試験ストリップ６００を含み、この試験ストリップは、（ｉ）使用者が、試験ストリップ６００の少なくとも一部分を収容する筐体上に指を置き、ボタンを押し、正確なグルコース読取り値を得ることができ；（ｉｉ）使用者の指を穿刺し、血液を引き出し、その血液を取り込んで試験ストリップ６００のセンサまで運び、結果を報告する、継ぎ目のない自動式の一連のステップを有する１ステップ・グルコース診断システムが提供され、（ｉｉｉ）試料取込み部、試料輸送部、および電気化学センサ付き測定部を使用する１ステップ・グルコース測定を行い；（ｉｖ）穿刺事象が行われることを可能にし、試料を採取し、試料を運び、試料を測定するための各構造体を有する１ステップ・グルコース測定を行い；（ｖ）行われるべき穿刺事象を可能にし、試料を採取し、試料を運び、試料を測定するための各構造体を有する１ステップ・グルコース測定であって、これらの構造体は、穿刺事象により滲出した試料がそれ自体を所定の位置に示すように密接に流体結合され、また、これらの構造体は、この試料の採取を可能にし、その後試料は測定セルまで運ばれる、１ステップ・グルコース測定を行い；（ｖｉ）１ステップ試験のセンサ設計で穿刺事象を可能にし、試料取込み機能および試料輸送機能を実現する構造体付きのグルコース・センサを実現するように構成される。
【００９６】
本発明の一実施形態では、使用者がその指を検体診断システムの筐体上に置き、ボタンを押すことなどによって起動し、正確なグルコース読取り値を得ることが単一の動作で可能になる１ステップ検体診断システムが実現される。これは、追加動作のない出血から読取までと呼ばれる。指を穿刺し、血液を引き出し、その血液を取り込んでグルコース・センサまで運び、次に結果を報告するために、継ぎ目のない自動式の一連のステップが用いられる。一実施形態では、試料取込み、輸送および測定が、試験ストリップ６００の反応ゾーン６１０８の一部を形成する電気化学センサを用いて行われる。
【００９７】
様々な実施形態では、穿刺事象が検体試料の採取、輸送および測定と共に１ステップで行われることが可能になる試料取込み構造体が実現される。これらの試料取込み構造体は、皮膚を貫く貫入部材による組織貫入の後に得られる（穿刺事象により滲出する）検体試料が既定の場所に現れるように、密接な流体結合を実現する。これらの試料取込み構造体により、検体試料の採取と、その後の、検体センサがある反応ゾーン６１０８までの検体試料の輸送とが可能になる。
【００９８】
本発明により、１ステップ試験を支援するセンサ設計で穿刺事象を可能にし、試料取込みおよび試料輸送を実現する構造体および方法が提供される。様々な実施形態で、本発明は１ステップ試験を（ｉ）検体試料取込み部のレイアウト；（ｉｉ）検体試料取込み部形状および輸送部形状；（ｉｉｉ）試料取込み部の構造体；（ｉｖ）試料輸送部を形成する方法、などによって実現する。
【００９９】
いくつかの実施形態では、電極６９４および６９６は概して、細長い長方形ストリップの形で構成されるが、任意の適切な形状または構成でもよい。典型的には、電極の長さは約０．５から４．５ｃｍ、普通は約１．０から２．８ｃｍの範囲である。電極の幅は約０．０７から０．８ｃｍ、普通は約０．２０から０．６０ｃｍ、より普通には約０．１から０．３ｃｍの範囲である。導電層およびその付随する基板は、通常約１００から５００マイクロメートルとし、普通は約１２５から２５０マイクロメートルの範囲の総合厚さを有する。
【０１００】
スペーサ層６１０６は、電極を保持するための両面接着剤を有することができる。スペーサ層は、反応ゾーンまたは領域６１０８を形成してチャネル切欠き６１１１を作り出すように切ることができる。レドックス試薬系または組成物が下部電極６９６上にあって反応ゾーン６１０８の端部を形成することができ、試薬系は、試料の分析時に、典型的には、全血である流体試料中の標的構成要素と相互作用するように選択される。レドックス試薬系６１１０は、上部電極６９６の導電層６１００上に堆積することができ、完全に集合させた形のときには、レドックス試薬系６１１０は、反応ゾーン６１０８の中にある。このような構成では、下部電極６９４は対／参照電極として機能し、上部電極６９６は電気化学セルの作用電極として機能する。しかし、他の実施形態では、セルに加えられる電圧シーケンスに応じて、下部電極が作用電極として機能し、上部電極が対／参照電極として機能するように電極の役割を反対にすることもできる。
【０１０１】
上述のように、電極６９４および６９６は概して互いに対面し、電極間の間隔が極めて狭くなるようにごく短い距離で隔てられている。この最小限の間隔は、電極６９４と６９６の間に配置された、または挟まれたスペーサ層６１０６が存在することの結果である。スペーサ層６１０６の厚さは、１０から７５０マイクロメートルの範囲とすることができ、５００マイクロメートル以下であることが多く、普通は約２５から１７５マイクロメートルの範囲である。スペーサ層６１０６は、電極６９４と６９６を一緒に保持するための両面接着剤を有することができる。上部基板６１０８は、後でより完全に説明するように、スペーサ層６１０６内で挟む。
【０１０２】
スペーサ層６１０６、基板６１０４および６１０９は、マイラー・プラスチック・フィルムで作られてよい。不活性裏打ち材料の厚さは約２５から５００マイクロメートルとし、普通は約５０から４００マイクロメートルとすることができる。金属層の厚さは約１０から１００ナノメートルとし、より具体的には約１０から５０ナノメートルとすることができる。
【０１０３】
いくつかの実施形態では、スペーサ層６１０６は、反応ゾーンまたは領域６１０８を形成するように構成または切削され、多くの実施形態では、反応領域またはゾーン６１０８の容積は、約０．０１から１０マイクロリットル、普通は約０．１から１．０マイクロリットル、より普通には約０．０５から１．０マイクロリットルの範囲とすることができる。しかし、反応領域は、試験ストリップの他の領域を含んでもよく、あるいは、以下でより詳細に説明する流体経路内などの他の場所ですべて一緒でもよい。スペーサ層６１０６は、任意の適切に形作られた反応領域（例えば円形、正方形、三角形、長方形、または不規則に形作られた反応領域）を画成することができ、また側面の入口および出口、またはポートをさらに含むこともできる。
【０１０４】
本発明は、試験ストリップ６００内に含まれるべき体液試料取込み要素および設計を提供する。いくつかの実施形態では、試料取込み部は、貫入部材が試料取込みフルイディクスによって密接に中にあることが可能になる経路を形成する。
【０１０５】
以下の定義は、本発明の試料取込み部について用いられる：
【０１０６】
試料取込み部のレイアウト：試料取込み機能部（複数可）、相互接続輸送機能部（複数可）およびセンサ／反応ゾーン６１０８の物理的レイアウト。
【０１０７】
穿刺開口部：穿刺事象を可能にする目的で貫入部材が穴を作るための開口部が存在すること。
【０１０８】
試料取込み開口部：穿刺傷から滲出した血液試料を採取するための開口部。
【０１０９】
試料輸送構造体：試料取込み機能部から、グルコース測定セルであるセンサ／反応ゾーン６１０８まで試料（血液）を運ぶための構造体。
【０１１０】
試料取込み部は、貫入部材に対する包囲関係で体液流を作り出す構造体とすることができる。この関連で、試料取込み要素は、貫入部材の周囲に体液流を供給する開口部（例えば貫入部材開口部）とすることができる。試料取込み機構は、貫入部材穿刺傷を取り囲むものになる。様々な実施形態では、試料取込み部は開口部とすることができ、マイクロ・スポンジ、親水性コーティング、連続コーティング、要件に適合するように設置されている毛管開口部、環状毛管などを含むことができる。不足のないことが望ましい表面では、その表面を疎水性にすること、または疎水性コーティングで覆うことができる。非限定的な一例として、上部カバーは疎水性にすることができる。任意選択で、試料取込み部は、血液が試料取込み部から反応ゾーン６１０８／センサの中まで移動できるようにする輸送構造体を含むことができる。センサは、電極６９４と６９６の間の活性電気化学領域である。非限定的な一例として、試料取込み部は皮膚にごく接近している。特定の一実施形態では、距離は約３００ミクロンである。
【０１１１】
一実施形態では、試料取込み部は水平配列である。その表面または他の配列は、指などの身体の傷から血液を採取するのに役立つ。水平構造体は通常、平面構造体である。穿刺事象により、制御されない血液自発性が生じるので、制御されない滲出特性に依存しないで血液を採取できる試料取込み幾何形状／構造体を有することが重要である。本発明により、試料取込み部は、穿刺傷を取り囲むが実際には貫入部材経路を取り囲む構造体とすることができる。この実施形態では、試料取込み部の特徴には、これらに限定されないが、貫入部材先端部の３６０度包囲を保つこと；長方形、星形、スロットなどの他の試料取込み構造体の形状；が含まれ、穿刺開口部および血液採取開口部は、構造を変えることによって大きくして、製造および使用の際の位置合わせ要件を潜在的に緩和することができる。
【０１１２】
本発明の別の実施形態では、試料取込み部は、複数の層、積層、チャネル高さなどを用いた垂直配列を有する。垂直積上げまたは他の構造体は、試料取込み部の製造構造体を構築するのに役立つ。垂直構造体は、１つまたはそれ以上のチャネル、層、積層、印刷構造体などの形とすることができる。垂直配列の特徴として：試料輸送チャネルは、センサ／反応ゾーン６１０８よりも相対的に小さい毛管作用を持たせるためにセンサよりも「高く」することができ、バリア層を、血液が試薬に到達し、それと反応することを防ぐために用いることができ、このバリア層は、センサ／反応ゾーン６１０８を画成するのに有用である。
【０１１３】
試料輸送部を形成する方法の一実施形態では、垂直積上げまたは他の構造体は、試料取込み部の製造構造体を構築するのに役立つ。前述したように、垂直構造体は、チャネル、層、積層、印刷構造体などとすることができる。一実施形態では、センサ／反応ゾーン６１０８を構築するプロセスは、センサ／反応ゾーン６１０８の設計に、その配列と同程度に密接に結び付いている。プロセス方法は、製造プロセス、層の相互作用、または互いの配列を示し、センサ／反応ゾーン６１０８の動作のすべての態様に直接影響を及ぼす。
【０１１４】
プロセスのいくつかの特徴には、これらに限定されないが、スクリーン印刷、ローラ印刷、パッド印刷、インク・ジェット（スプレー）印刷などの印刷プロセス；変換または非変換プロセスとすることができる積層、スペーサ層、接着剤、カバー層など；インク・ジェット、ローラ、スロット、マスク、針などの様々な印刷プロセス；直線カットまたはパターン化カットによるキス・カット（kiss cut）プロセス、他のプロセスのマスキングとして機能するカット領域の差別除去（differential removal）など、が含まれる。
【０１１５】
様々な異なる試料取込み材料を利用することができる。一実施形態では、穿刺事象による滲出血液を採取するための材料または表面が用意される。いくつかの実施形態では、試料を採取しやすくするために、また試料をセンサ／反応ゾーン６１０８まで運ぶのに入手可能にするために、非常に高い毛管作用を有する親水性材料などの材料が使用される。試料取込み材料のいくつかの特徴には、これらに限定されないが、マイクロ・スポンジ材料、血液を採取するための非常に高い毛管作用が得られる小さいフィーチャの微小構造を有する親水性層などが含まれる。
【０１１６】
微小針をストリップ６００と連結または一体化することができる。非限定的な一例として、微小針６９２を下部電極６９４と一体化して作り、この電極から延ばすことができる。この微小針は、その上面内に凹形くぼみ６１１２の形の空間画成構造を備えて図示されている。微小針６９２が皮膚の中に貫入すると、くぼみにより、対応する空間が皮膚組織内に作り出される。この空間は、試料流体採取貯蔵所として機能し、貫入により放出された流体が、電気化学セルの中に移送される前にこの空間内に貯留される。くぼみ６１１２によって画成された貯留領域を外部環境にさらに露出するための開口部６１１４もまた含まれてよく、それによって貯留領域の中への体液の量および流速が増す。
【０１１７】
検体センサ・デバイス６９０は、くぼみ６１１２からセンサ／反応ゾーン６１０８の中へ延びる試料流体移送部、または抽出経路、またはチャネル６１１６を含むことができる。この経路の近位端の少なくとも一部分は、デバイス６９０のセンサ／反応ゾーン６１０８部分の中、詳細には、検体センサとしても知られる反応領域６１０８の中にあり、経路１１４の遠位端の一部分は微小針６９２の中にある。反応領域６１０８内の電極６９４および６９６、ならびにこれらの付随する化学反応部は、検体センサとして知られている。経路６１１６は、くぼみ６１１２によって画成された貯留領域内の流体に毛管力を及ぼすように寸法設定され、生理学試料を反応ゾーンの中に引き込み、あるいは吸い上げる。サブチャネル６１１８が、経路の近位部分６１１４から反応ゾーンの一部または全部の中まで、横方向に延びている。これらのサブチャネルにより、サンプリングされた流体で反応ゾーン６１０８を充填しやすくなる。
【０１１８】
レドックス試薬系または組成物が、反応ゾーン６１０８の一部分を形成するために電極６９４または６９６に存在する。試薬系は、試料の分析時に流体試料中の標的構成要素と相互作用するように選択される。レドックス試薬は、センサ／反応ゾーン６１０８の化学反応部である。レドックス試薬系は、上部電極６９６の導電層６１００の上に堆積することができ、完全に集合させた形のとき、レドックス試薬系１４は反応ゾーン６１０８の中にある。このような構成により、下部電極６９４は対／参照電極として機能し、上部電極６９６は電気化学セルの作用電極として機能する。しかし、他の実施形態では、セルに加えられる電圧シーケンスに応じて、下部電極６９４が作用電極として機能し、上部電極６９６が対／参照電極として機能するように電極の役割を反対にすることもできる。二重パルス電圧波形の場合では、各電極は、検体濃度測定時に１度、１つの対／参照および作用電極として働く。
【０１１９】
非限定的な例として、対象の試薬系は通常、酵素およびレドックス活性構成要素（メディエータ）を含む。試薬組成物のレドックス構成要素は、存在する場合には１つまたはそれ以上のレドックス剤から構成される。様々な異なるレドックス剤、すなわちメディエータが当技術分野で知られており、これには：フェリシアン化物、フェナジンエトサルフェート、フェナジンメトサルフェート、フェニレンジアミン、１−メトキシフェナジンメトサルフェート、２、６−ジメチル−１、４−ベンゾキノン、２、５−ジクロロ−１、４−ベンゾキノン、フェロセン誘導体、オスミウムビビリジル錯体、ルテニウム錯体などが含まれる。多くの実施形態では、特定の対象のレドックス活性構成要素はフェリシアン化物などである。選択の酵素は、測定されるべき検体濃度に応じて変わり得る。例えば、全血中のグルコースの分析に適した酵素には、グルコースオキシダーゼまたはデヒドロゲナーゼ（ＮＡＤまたはＰＱＱベース）が含まれる。全血中のコレステロールの分析に適した酵素には、コレステロールオキシダーゼおよびエステラーゼが含まれる。
【０１２０】
反応領域に存在し得る他の試薬には、緩衝剤（例えば、シトラコネート、クエン酸塩、リンゴ酸、マレイン酸、リン酸塩、「好適な」緩衝剤など）；二価カチオン（例えば、塩化カルシウム、および塩化マグネシウム）；界面活性剤（例えば、Ｔｒｉｔｏｎ、Ｍａｃｏｌ、Ｔｅｔｒｏｎｉｃ、Ｓｉｌｗｅｔ、Ｚｏｎｙｌ、およびＰｌｕｒｏｎｉｃ）；ならびに安定化剤（例えば、アルブミン、スクロース、トレハロース、マンニトール、およびラクトース）が含まれる。
【０１２１】
図２３および図２４をより詳細に参照すると、これに限定されないが、マイラーを含む、プラスチックの３つの層をストリップ６００に使用することができる。下部層は、被覆付きの基板６１０４である。一実施形態では、パラジウム被覆が基板６１０４にスパッタリングされる。前記のように、洗浄剤、湿潤剤、非発泡剤などもまた含まれる。スペーサ層６１０６はその中に、毛管流を作り出すスロット６１１１を有し、また両面に感圧性接着剤を有することができる。上部基板６１０８はプラスチックで作ることができ、これに限定されないが、金コーティングを含む導電材料を有する。本発明の一実施形態では、試料取込み構造体は、貫入部材によって作り出された傷からストリップ６００の検体または反応ゾーン６１０８まで検体試料が移動する流れチャネルまたは開口部の近傍に配置される。基板６１０４は、これに限定されないが、パラジウムを含む導電体を有し、横方向に電極６９４が続く。スペーサ層６１０６により、電極６９４を含む化学反応部６１１１が検体試料に触れる。
【０１２２】
上部基板６１０８は、これに限定されないが、金メッキを含む、電極６９６として機能する導電体を有する。基板６１０９に連結した導電体または金６１１１により、下部基板および反応ゾーン内の化学反応部の上に空洞が作り出される。検体流体が投与されるのはこの空洞であり、試料取込み構造体を連結できるのもこの空洞である。
【０１２３】
図２５を参照すると、ストリップ６００の一実施形態は、試料取込み部をセンサ／反応ゾーン６１０８に隣接して配置しているが、センサ／反応ゾーン６１０８に当たってはいない。試料取込み部は、密接な流体結合を有する。この実施形態は適応性があり、ストリップ６００を製造するためのプロセス制約に適しており、測定に対する試料取込みの機能の分離を維持する。
【０１２４】
図２６は、試験ストリップの面に垂直な貫入部材軸を有するストリップ６００の一実施形態を示す。図２５および図２６の実施形態は、ロール上で表面処理されているパラジウム・コーティング基板６１０４を用いて、図２６Ａから図２６Ｊに示されたプロセス・ステップを経て作ることができる。
【０１２５】
スロット、または他の方法は、これに限定されないが、メディエータ付きのＧＤＨ−ＦＡＤを含む試薬化学反応部を付加するためにコーティングされる。ロール・ベースのスペーサ層６１０６が積層される。基板および接着スペーサは、接触脚および貫入部材開口部を特徴付けるように穴開けされる。任意選択で、後に続くステップの位置合わせのための機能部を追加することができる。スペーサ層６１０６は、試料取込み部およびセンサ／反応ゾーン６１０８の領域の両方でキス・カットされる。スペーサ領域は、除去される試料取込み構造体を画成し、貫入部材開口部に対する位置合わせが必要である。センサ／反応ゾーン６１０８の試薬は、依然としてスペーサ層６１０６によって覆われている。その目的は、試料取込み機能部を画成し、この機能部をグルコース測定に関するセンサ／反応ゾーン６１０８から分離すること、ならびに密接な流体結合を実現することである。試料取込み構造体は、活性センサ／反応ゾーン６１０８の一部であることから試料取込み構造体を除外するために、遮断層を用いて処理される。遮断層は、試料取込み部および輸送機能部がセンサ／反応ゾーン６１０８容積または活性領域の一部にならないことが保証されるように所定の位置に置かれる。
【０１２６】
試料取込み構造体は、マイクロ・スポンジ層で処理される。センサ／反応ゾーン６１０８が画成され、キス・カット・スペーサ層６１０６が除去される。これにより試薬が露出する。位置合わせが必要なことがある金カバー層が付けられる。単一のリボン、ブロックなどとして単体ストリップ６００を単体化するためにロールが切断される。
【０１２７】
図２７および図２８に示された別の実施形態では、試料取込み部は、センサ／反応ゾーン６１０８のチャネルの端部である。この実施形態は、測定部に対する試料取込み部の分離を維持する。
【０１２８】
図２７は、試料取込み部を備えたストリップ６００の別の実施形態を示す。この実施形態には、試験ストリップ基板６１０４内に穿刺用の開口部と、試験ストリップ・カバー内に血液採取用の任意選択の開口部と、採取構造体内に血液採取および輸送用のマイクロ・スポンジ材料とを有する試料採取構造体が設けられる。針が通過するための、約１ｍｍでよい穿刺開口部が基板６１０４に設けられる。血液を試料採取マイクロ・スポンジ構造体に到達させるための開口部として、試料採取開口部が任意選択でカバー層に設けられる。遮断層が試薬層の上に置かれ、それによって、意図された電気化学セル以外での反応が防止される。試料採取および輸送を容易にするために、マイクロ・スポンジ層が遮断層の上、ならびに試料採取構造体および輸送構造体の中に置かれる。
【０１２９】
この実施形態では、試料採取／輸送構造体はセンサ／反応ゾーン６１０８の端部にある。一連の切削、マスキングおよび堆積のステップにより、基本構造体を使用してセンサ／反応ゾーン６１０８の多くの様々な構造を作り出すことができる。
【０１３０】
図２７のストリップ６００を作る１つの方法では、製造プロセスは、水平および垂直配列と同程度に一体化している試験ストリップの設計の一部分である。試料取込み部を備えたストリップ６００のプロセスの流れは、図２７Ａから図２７Ｉに示されている。１つの製造方法では、金属コーティングされたパラジウム基板６１０４材料のロールが、ストリップ製造の開始点になる。これに限定されないが、グルコース・センサを含む検体センサ用の反応試薬（複数可）は、非限定的な例としてスロット、針分配または他の方法を用いて、金属コーティングされた基板６１０４の上に堆積される。基板６１０４は、並列の複数のセンサ／反応ゾーン６１０８を作るための複数の試薬縞を有するように処理することができる。
【０１３１】
接着剤付きのスペーサ層６１０６は、基板６１０４の上に積層されて、堆積試薬を覆う。コネクタおよび貫入部材開口機能部の穴がロールの上に開けられる。これらの機能部により、個々のセンサ／反応ゾーン６１０８がロール上に置かれる。このステップで位置合わせまたは整合機能部の穴開けをすることも可能である。穿刺開口部穴もまた後のステップで開けて作り出すことができ、それによって堆積ステップでの穴の詰まりが防止される。センサ／反応ゾーン６１０８の領域は、キス・カットされてスペーサ層６１０６になる。センサ／反応ゾーン６１０８の活性領域を画成するスペーサは、このとき取り除かれる。マスク層が基板６１０４と整合される。マスクには著しく重要な整合基準がないが、穿刺開口部と大まかに整合する。マスキングは遮断層の印刷の一部であり、印刷とは別に、または印刷の一部として施すことができる。マスク層の開口部は、遮断層と共に印刷（コーティング）される。このマスキングにより、試料取込み領域の構造体、ならびにセンサ／反応ゾーン６１０８のチャネル長さを画成する構造体が作り出される。
【０１３２】
マイクロ・スポンジ層が、試料取込み／輸送構造体の中で、遮断層の最上部に堆積される。この層は、インク・ジェット堆積、パッド印刷、ローラ印刷、または任意の他の適切な方法によって堆積することができる。マスキングステップは、印刷ステップと一緒に実施することができる。重要な操作は、マスキング層を用いてチャネル長さを画成することである。マスキングが除去されて、スペーサ層６１０６の幅、およびマスク／マイクロ・スポンジ層の長さによって画成されるセンサ／反応ゾーン６１０８のチャネルが露出する。金属化カバー層が試験ストリップ構造体の上に積層される。この積層は、ロール材料からの変換ステップとして適用される。金層は、あらかじめ穴開けされた開口部を有する。位置合わせ要件は、この開口部をマイクロ・スポンジに大まかに整合させるだけのものである。
【０１３３】
接着剤を露出させるために解放ライナーがスペーサから取り除かれると、次にマイクロ・スポンジおよび遮断層だけがチャネル内に残される。別法として、この層は、試料取込み開口部と共にあらかじめ穴開けをすることもできる。この場合、位置合わせがより重要になる。試験ストリップ６００の集合ロールは、後の処理のために、完成センサ／反応ゾーン６１０８の個々のリボンまたはブロックに単体化される。必要に応じて、グルコース・センサ／反応ゾーン６１０８のチャネルを正確に画成するために、このステップで打抜き操作を用いることができる。ブロックおよびスポンジなどの化学反応部によって穴が詰まらないようにしやすくするために、もっと前の方ではなく、このステップで穿刺開口部の穴開けをすることができる。
【０１３４】
図２８に示された実施形態では、試料取込み部がセンサ／反応ゾーン６１０８の最上部によって形成される。この実施形態では、試料取込み部がセンサ／反応ゾーン６１０８上に直接、カバー機能部によって与えられる。これは、試料取込み部とセンサ／反応ゾーン６１０８の間の直接の流体接続による簡単な手法であるが、機能分離の役には立たない。
【０１３５】
図２８の実施形態の試験ストリップは、図２８Ａから図２８Ｊの処理ステップを用いて作ることができる。ロールから、パラジウム・コーティング基板６１０４は表面処理を受ける。スロット、または他の方法は、これに限定されないが、メディエータ付きのＧＤＨ−ＦＡＤを含む試薬化学反応部を付加するためにコーティングされる。ロール・ベースのスペーサ層６１０６が積層される。基板６１０４および接着スペーサは、接触脚および貫入部材開口部を特徴付けるように穴開けされる。任意選択で、後に続くステップの位置合わせのための機能部を含むことができる。スペーサ層６１０６がキス・カットされてセンサ／反応ゾーン６１０８が作り出され、スペーサ領域および画成された試料取込み部が除去される。カットと貫入部材開口部の位置合わせが必要なことがある。センサ／反応ゾーン６１０８を覆っているスペーサ層６１０６が除去される。マスク層が基板６１０４と整合される。マスクには著しく重要な整合基準がないが、穿刺開口部と大まかに整合する。マスキングは遮断層の印刷の一部であり、印刷とは別に、または印刷の一部として施すことができる。マスク層の開口部は、遮断層およびマイクロ・スポンジと共にコーティングなどによって印刷される。このマスキングにより、試料取込み領域の構造体、ならびにセンサ／反応ゾーン６１０８のチャネル長さを画成する構造体が作り出される。次に、マスキングが除去されて、スペーサ層６１０６の幅、およびマスク／マイクロ・スポンジ層の長さによって画成されるセンサ／反応ゾーン６１０８のチャネルが露出する。金層が積層される。
【０１３６】
この金層は、従来のステップとしてロール材料から施される。この金層は、あらかじめ穴開けされた開口部を有する。位置合わせ要件は、この開口部をマイクロ・スポンジと大まかに整合させるだけのものである。接着剤を露出させるために解放ライナーがスペーサから取り除かれると、次にマイクロ・スポンジおよび遮断層だけがチャネル内に残される。適切な金層をあらかじめ穴開けし整合積層を行うことによって、覆われた試料取込み構造体を得ることができる。次に、ストリップが穴開けされ切削される。ブロックおよびスポンジなどの化学反応部によって穴が詰まらないようにしやすくするために、任意選択で、もっと前の方ではなく、このステップで穿刺開口部の穴開けをすることが可能である。
【０１３７】
図２９および図３０に示された実施形態では、試料取込み部がセンサ／反応ゾーン６１０８のチャネルの縁部に配置され、センサ／反応ゾーン６１０８に当たる。これにより、試料取込み部とセンサ／反応ゾーン６１０８の間の直接の流体接続が行われる。
【０１３８】
図２９の実施形態では、針が通過するための、非限定的な例として約１ｍｍとすることができる穿刺開口部が基板６１０４に設けられる。血液を試料採取マイクロ・スポンジ構造体に到達させるための開口部として、試料採取開口部が任意選択でカバー層に設けられる。マイクロ・スポンジ層が任意選択で設けられる。図２９の実施形態では、試料採取／輸送構造体は、センサ／反応ゾーン６１０８の中心にあり、図示のようにセル内にある。一連の切削、マスキングおよび堆積のステップにより、基本構造体を使用してセンサ／反応ゾーン６１０８の様々な構造を作り出すことができる。他の構造の例には、これらに限定されないが、：中心から外れたスルーホールがあるセンサ／反応ゾーン６１０８；チャネル内にマイクロ・スポンジがあるセンサ／反応ゾーン６１０８；チャネル内に試料取込み構造体があるセンサ／反応ゾーン６１０８などが含まれる。
【０１３９】
図２９および図３０に示されたストリップ６００は、図２９Ａから図２９Ｈに示された以下のステップを経て製造することができる。パラジウム・コーティング基板６１０４がロール上で表面処理される。スロット、または他の適切な方法は、これに限定されないが、メディエータ付きのＧＤＨ−ＦＡＤを含む試薬化学反応部を付加するためにコーティングされる。ロール上でスペーサ層６１０６が積層される。基板６１０４および接着スペーサは、センサ／反応ゾーン６１０８の領域に置かれる接触脚および貫入部材開口部を特徴付けるように穴開けされる。必要に応じ、後に続くステップの位置合わせのための機能部を追加することができる。
【０１４０】
スペーサ層６１０６はキス・カットされ、センサ／反応ゾーン６１０８の構造体を画成するスペーサ領域が除去される。必要な位置合わせを必要とする金カバー層が付けられる。センサ／反応ゾーン６１０８を単体のリボン、ブロックなどとして単体化するために、ロール・カットが行われる。任意選択で、マイクロ・スポンジが金カバー・フィルム上のチャネル内にある。金カバー・フィルムは、試料取込み開口部を得るためにあらかじめ穴開けされ、その下側が、流体流を増大するためにマイクロ・スポンジでコーティングされる。
【０１４１】
図３１は、ストリップの面に直交する試料取込み構造体を有するストリップ６００の一実施形態を示す。マイクロ・スポンジで貫入部材チャネルを取り囲むことができ、このマイクロ・スポンジは反応セルにつながる。
【０１４２】
図３１の実施形態は、ロール上でパラジウム・コーティング基板６１０４を用いて作ることができ、図３１Ａから図３１Ｌに示されるように、スロットが、これに限定されないが、メディエータ付きのＧＤＨ−ＦＡＤなどを含む試薬化学反応部を付加するためにコーティングされる。これは、マイクロ・スポンジを付加するためにコーティングされるスロットである。一実施形態では、マイクロ・スポンジはカバー試薬とすることができる。接着層がスペーサ層６１０６の縁部に追加される。輪郭付けされた接着スペーサ層６１０６もまた、中間部に追加される。スペーサ層６１０６は、中心チャネルを化学反応部に接続する溝を有する。３つの別々のスペーサ層６１０１を使用することができる。スペーサ層６１０６はキス・カットされ、次に廃棄物が除去される。これにより、試薬領域および穿刺チャネルが画成される。
【０１４３】
穿刺チャネルは、マイクロ・スポンジで充填され、このマイクロ・スポンジは、穿刺チャネル内にＵ字形溝を形成するように外に出ている切込みである。接触脚が穴開けによって画成される。穿刺チャネルに対しカバーが積層される。次に金が、試薬を覆うように積層される。カバーは、ほぼ穿刺チャネルの幅がある下面にマイクロ・スポンジを有する。この点で、穿刺チャネルは、マイクロ・スポンジと共に貫入部材を取り囲む。ロール・パンチを使用してストリップ６００を単体化することができる。
【０１４４】
別の実施形態では、試料取込み機能部内に、貫通カバー構造用とすることができる吸上げプラグが使用される。チャネルのカバーを貫通する親水性吸上げプラグを使用することができる。この実施形態は、最上部を通す一変形であるが、開口部を経由して試料を採取し、かつ流体を移動するための流体部材を付け加える。
【０１４５】
図３２に示された本発明の別の実施形態では、本発明の検体センサは、下記の構造体と、以下の機能、すなわち（ｉ）穿刺事象のプロファイルが制御される制御穿刺事象を用いることによって試料を生成すること；（ｉｉ）血液試料を採取し、穿刺針経路が円形試料採取構造体の面に垂直になるように穿刺事象を行うこと；および（ｉｉｉ）採取された後に試料を、試料採取部をセンサに接続する親水性処理済み毛管に通して運ぶことを効果的に行う機能とを統合した試験ストリップ６００を含む。
【０１４６】
この実施形態では、試料取込み構造体は、穿刺のための開口部を試験ストリップ６００の基板６１０４内に含む。
【０１４７】
任意選択で、試験ストリップ・カバー内の開口部が血液採取のために、採取構造体の中で血液を採取し運ぶためのマイクロ・スポンジ材料と共に設けられる。この実施形態では、穿刺開口部が基板６１０４内に、貫入部材を通過させるために設けられる。一実施形態では、穿刺開口部は約１ｍｍである。試料取込み開口部が任意選択でカバー層内に、血液を試料採取マイクロ・スポンジ構造体に到達させるための開口部として設けられる。この場合にはマイクロ・スポンジ層である試料採取構造体が、試料採取および輸送を容易にするために、任意選択でセンサ構造体の中に置かれる。
【０１４８】
図３２の実施形態では、試料採取／輸送構造体である一体化センサがセンサ・セルの端部にあり、かつ図示のように、試験ストリップ６００の端部に置かれている。一連の切削、マスキングおよび堆積のステップにより、図３３に示されるように、基本構造体を使用して多種多様の構造を得ることができる。
【０１４９】
図３２および図３３のストリップ６００を製造する一実施形態では、前述のようにプラスチックとすることができるストリップ基板６１０４の上に導電層がスクリーン印刷される。この場合、導電層はカーボン・インクとすることができる。位置合わせは穿刺開口部に対して行われ、緩い穿刺開口部は、図３３Ａに示されるように、基板６１０４にあらかじめ穴開けされる。
【０１５０】
図３３Ｂに示されるように、絶縁層が、ステップ１で作り出されたものの上に印刷される。非限定的な一例として、Ｊｅｔ  Ｂｌａｃｋ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ  ＩｎｋのＥｒｃｏｎ  Ｅ６１１０−１１６を使用することができる。位置合わせが、カーボン・パッドに対し緩く行われる。絶縁層は、電極の幅を形成する。
【０１５１】
次に図３３Ｃを参照すると、試薬が、ステップ２で作り出されたものの上に印刷される。試薬は、非限定的な例として、グルコースオキシダーゼ、補酵素、メディエータとすることができ、また親水性フィラ材料が使用される。試薬層は、分析のための化学反応部になるだけでなく、センサ・セルの充填を促進する親水性層にもなる。位置合わせは、カーボン・パッドに対して緩く行われる。
【０１５２】
マイクロ・スポンジが、ステップ３で作り出されたものの上に印刷される。位置合わせは、図３３Ｄに示されるように、穿刺開口部に対し緩く行われる。
【０１５３】
図３３Ｅに示されるように、スペーサは、ステップ４で作り出されたものの上にスクリーン印刷される。非限定的な一例として、スペーサはアクリル共重合体の感圧性接着剤（例えば、英国Ｔｒｉｎｇ  ＨｅｒｔｓのＴａｐｅ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ，Ｌｔｄ．から入手可能）とすることができる。位置合わせは、穿刺開口部に対して緩く行われる。スペーサは、センサ・チャネルの幅および厚さに形を与え、両方ともセンサの性能にとって重要である。
【０１５４】
図３３Ｆで、カバー・スリップが接着スペーサ層の上に積層される。非限定的な一例として、カバー・スリップはポリエステル・シートとすることができ、これは親水性表面を有するように処理され、センサ・セルに面し、セル充填を使用者が確認しやすいように光学的に透明である。位置合わせは穿刺開口部に対して行われ、かなり厳格である。試料取込み構造体が形成され、センサ・セルと密に流体結合される。
【０１５５】
一実施形態では、紙などの保護カバーがマスクとしてカバー層の上にあり、インク・ジェットが、カバー積層の後に親水性層（例えば、膜またはマイクロ・スポンジ）として試料取込み構造体の上に散布される。このマスクにより、密接に流体結合された親水性試料取込み構造体が得られる。
【０１５６】
本発明の別の実施形態では、ストリップ６００は、穿刺穴またはくぼみを縁部に組み込む。この穿刺穴またはくぼみは、穿刺の直後に血液試料を取り込む可能性を最大限にするように構成された試料取込み機能部であり、また血液が試験ストリップに入るための好適な経路を形成する試料採取機能部である。さらに、生物学的センサへの適切および／または不適切な試料送達を判定できるように、穿刺、試料取込み、試料採取および試料輸送の各機能部を監視することもできる。
【０１５７】
この実施形態には、穿刺、サンプリングおよび血液検体測定を組み合わせることが含まれる。この実施形態には：貫入部材用の開口部；試料取込み機能部；試料採取機能部；試料輸送機能部および試料検出機能部が含まれる。試料輸送経路では、生物流体をストリップ６００の特定の部分まで、試薬との反応および反応生成物の測定のために移動させる。
【０１５８】
試料取込み機能部は、試料取込み機能部によって取り囲まれる皮膚面積に対する試料取込み機能部の面積の比率を最大限にするように非平面に形作ることができる。
【０１５９】
ストリップ６００は、貫入部材経路が試験ストリップの１つの縁部のくぼみによって形成され、その縁部でそのくぼみを試料採取機能部および試料取込み機能部が実質的に取り囲むように製造することができる。
【０１６０】
試料採取機能部では、検体に対して親水性であると共に貫入部材傷をその傷にごく接近して実質的に取り囲むマイクロ流体マイクロ・スポンジを含むことができる。再び、ごく接近とは、皮膚に接することを含んで皮膚から≦３００μｍとすることができ、マイクロ・スポンジは、環状マイクロ流体毛管層と、検体による望ましくない濡れを防止するための疎水性領域とを形成する。
【０１６１】
非限定的な一例として、試料採取機能部では、１００ナノ・リットルから５０００ナノ・リットルの間の検体試料を取り込むことができる。
【０１６２】
輸送経路は、試料採取機能部および試料取込み機能部から試験ストリップの特定の部分までのマイクロ流体チャネルとすることができる。輸送経路の体積は、試験ストリップの総体積の＜１０％とすることができる。
【０１６３】
検体の体液試料は、（ｉ）貫入部材用の経路を通して穿刺し、試料取込み構造体が皮膚にごく接近している間に試料取込み構造体を検体で充填すること；または（ｉｉ）指などの皮膚表面を穿刺し、滲出した検体試料を手作業で試料取込み構造体の上に付けること、によって得られる。
【０１６４】
別の実施形態では、輸送経路は、２次元毛管領域を形成するカバー層で試験ストリップの基板６１０４を覆うことによって作り出すことができ、この２次元毛管領域にわたって検体が毛管力手段によって自動的に拡散し、試薬がその毛管領域内に存在する。２次元毛管領域の光学特性は、検体の濃度に比例して変化し、この濃度の測定には光反射率、透過、または蛍光が用いられる。
【０１６５】
別の実施形態では、試料採取機能部はマイクロ流体親水性構造体であり、これらに限定されないが、検体と反応する試薬を包含するマイクロ・スポンジ、膜、フィルムなどを含む。反応生成物は、光学的に、または電圧、電荷、電流などで電気的に測定される。
【０１６６】
非限定的な一例として、試料取込み機能部は、貫入部材経路を形成する開口部とすることができる、貫入部材傷をその傷にごく接近して実質的に取り囲む構造体である。ごく接近とは、皮膚に接すること、および検体による望ましくない濡れを防止するための疎水性領域を含んで、皮膚から≦３００μｍとすることができる。一実施形態では、検出機構は、センサへの適切および／または不適切な試料の供給を検出するために、試料採取機能部、試料取込み機能部および試料輸送機能部のうちの１つまたはそれ以上に一体化される。検出機構は、これらに限定されないが、導電性、容量性、抵抗性、誘導性などを含む電気的なものとすることができる。測定される反応は、電圧、電荷、または電流として測定される電気化学反応でよい。
【０１６７】
一実施形態では、検出機構は、赤外線の２０００ｎｍから紫外線の４００ｎｍまでの任意の波長、または波長の組合せで用いられる、透過、反射、励起による発光などの光学的なものである。試薬との反応では、反応時にストリップ６００の特定の部分の光学特性が変化することになり、その反応の測定には光反射、光透過、または光蛍光が用いられる。
【０１６８】
ストリップ６００の特定の部分とは、平面電極の組の上の容積、または２つ、３つもしくは４つの電極とすることができる対向電極６２４、６２６の組の間の容積である。検体体積に対する電極面積の比率は、試料採取機能部内の検体体積の影響を受けない。
【０１６９】
図３４は、ストリップ６００の断面図であり、（ｉ）ストリップ６００を貫通する貫入部材経路；（ｉｉ）上面が疎水性であるマイクロ・スポンジよりも大きい穴を有するカバー付き試料取込み機能部；（ｉｉｉ）試料採取機能部を示し：親水性マイクロ・スポンジが貫入部材を取り囲み、ごく接近したときに指の皮膚に接触し；スペーサが試料輸送機能部の壁を形成する。
【０１７０】
図３５は、図３４の実施形態の分解組立図である。
【０１７１】
図３６はストリップ６００の別の図面である。
【０１７２】
本明細書で議論または引用した刊行物は、単にこれらが本出願の出願日前に開示されているために提示されている。本明細書の何も、本発明が先行発明によってこのような刊行物に先行する資格が与えられないことを認めるものとして解釈されるべきでない。さらに、提示された刊行物の日付は、実際の刊行日と異なっていることもあり、これらの日付は別個に確認する必要があり得る。本明細書で言及したすべての刊行物、特許、および特許出願は、開示を参照することにより本明細書に組み込まれ、これらの刊行物が関連して引用されている構造体および／または方法を記載している。
【０１７３】
ある範囲の値が与えられている場合、その範囲の上限と下限の間の、文脈で別段の明確な指示がない限り下限の１０分の１までの各介在値、およびその提示された範囲内の別の任意の提示値または介在値が、本発明の中に包含されていることを理解されたい。これらのより小さな範囲の上限および下限は、別個により小さい範囲内に含まれることがあり、提示された範囲内で特に除外されたどの限度も条件として、それらは本発明の中にやはり包含される。提示された範囲がこれらの限度の一方または両方を含む場合、これらの含まれた限度のどちらかまたは両方を除外する範囲もまた本発明に含まれる。
【０１７４】
結果において予想される相違または差異は、本発明の目的および実施によって企図されている。したがって、本発明が添付の特許請求の範囲によって定義されること、およびこのような特許請求の範囲が妥当なだけ広く解釈されることが意図されている。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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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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【図２６】
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【図２６Ａ】
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【図２６Ｂ】
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【図２６Ｃ】
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【図２６Ｄ】
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【図２６Ｅ】
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【図２６Ｆ】
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【図２６Ｇ】
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【図２６Ｈ】
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【図２６Ｉ】
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【図２６Ｊ】
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【図２７】
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【図２７Ａ】
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【図２７Ｂ】
2014515829.tif 000049
【図２７Ｃ】
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【図２７Ｄ】
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【図２７Ｅ】
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【図２７Ｆ】
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【図２７Ｇ】
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【図２７Ｈ】
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【図２７Ｉ】
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【図２７Ｊ】
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【図２８】
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【図２８Ａ】
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【図２８Ｂ】
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【図２８Ｃ】
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【図２８Ｄ】
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【図２８Ｅ】
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【図２８Ｆ】
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【図２８Ｇ】
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【図２８Ｈ】
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【図２８Ｉ】
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【図２８Ｊ】
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【図２９】
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【図２９Ａ】
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【図２９Ｂ】
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【図２９Ｃ】
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【図２９Ｄ】
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【図２９Ｅ】
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【図２９Ｆ】
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【図２９Ｇ】
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【図２９Ｈ】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３１Ａ】
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【図３１Ｂ】
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【図３１Ｃ】
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【図３１Ｄ】
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【図３１Ｅ】
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【図３１Ｆ】
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【図３１Ｇ】
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【図３１Ｈ】
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【図３１Ｉ】
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【図３１Ｊ】
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【図３１Ｋ】
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【図３１Ｌ】
2014515829.tif 000091
【図３２】
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【図３３】
2014515829.tif 000093
【図３３Ａ】
2014515829.tif 000094
【図３３Ｂ】
2014515829.tif 000095
【図３３Ｃ】
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【図３３Ｄ】
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【図３３Ｅ】
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【図３３Ｆ】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年2月4日(2014.2.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極がある第１の基板；
第２の電極がある第２の基板であって、第１と第２の基板の間に流体通路がある、該第２の基板；
流体通路に連結され、第１と第２の電極の間に位置する開口部を含むスペーサ層；
第１と第２の電極の間に形成された反応ゾーン／センサ；および
親水性試料採取構造部
を備える、試験ストリップ・デバイス。
【請求項２】
試験ストリップ・デバイスは、フィードバックを伴うドライバーと、貫入部材速度および貫入深度を制御するために操作時に提供するプロセッサーとが連通するように設定される、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
試料採取構造部は、マイクロ・スポンジ；親水性層；穿刺針／傷を取り囲む環状毛管；およびカバー・フィルムの表面に面する外面の疎水性コーティングのうちの少なくとも１つを含み、試料取込み構造体で穿刺傷部位を取り囲む、請求項１に記載のストリップ・デバイス。
【請求項４】
試料取込み機能部は、貫入部材経路を提供する開口部と、貫入部材傷を傷にごく接近して実質的に取り囲む構造体と、分析物による望ましくない濡れを防止するための疎水性領域とを含む、請求項３に記載のデバイス。
【請求項５】
試料取込み機能部は、試料取込み機能部によって取り囲まれる皮膚面積に対する試料取込み機能部の面積の比率を最大限にするように非平面に形作られる、請求項４に記載のデバイス。
【請求項６】
試料採取機能部は、分析物に対して親水性であると共に貫入部材傷をその傷にごく接近して実質的に取り囲むマイクロ流体マイクロ・スポンジと、分析物による望ましくない濡れを防止するための疎水性領域とを含む、請求項３に記載のデバイス。
【請求項７】
輸送通路は、試料採取機能部および試料取込み機能部からストリップの特定の部分までのマイクロ流体チャネルを含む、請求項３に記載のデバイス。
【請求項８】
試験ストリップへの適切および／または不適切な試料の供給を検出するために、試料採取機能部、試料取込み機能部および試料輸送機能部のうちの１つまたはそれ以上に一体化される検出機構をさらに備え、試料採取機能部および試料取込み機能部が、実質的に前記くぼみを取り囲む、
請求項３に記載のデバイス。
【請求項９】
貫入部材用の経路を提供する試験ストリップの開口部；
試料取込み機能部；
試料採取機能部；および
２次元毛管領域を提供するカバー層で試験ストリップの基板を覆うことによって作り出される輸送経路であって、分析物は、２次元毛管領域にわたって毛管力によって自動的に拡散し、該毛管領域内に試薬が存在して分析物と反応し、その結果、２次元毛管領域の光学特性は、分析物の濃度に比例して変化することになり、該濃度の測定が光反射率、透過、または蛍光によるものである、該輸送経路；
を備える、試験ストリップ・デバイス。
【請求項１０】
試験ストリップ・デバイスは、フィードバックを伴うドライバーと、貫入部材速度および貫入深度を制御するために操作時に提供するプロセッサーとが連通するように設定される、請求項９に記載のデバイス。
【請求項１１】
試料採取構造部は、マイクロ・スポンジ；親水性層；穿刺針／傷を取り囲む環状毛管；およびカバー・フィルムの表面に面する外面の疎水性コーティングのうちの少なくとも１つを含み、試料取込み構造体で穿刺傷部位を取り囲む、請求項９に記載のストリップ・デバイス。
【請求項１２】
試料取込み機能部は、貫入部材経路を提供する開口部と、貫入部材傷を傷にごく接近して実質的に取り囲む構造体と、分析物による望ましくない濡れを防止するための疎水性領域とを含む、請求項１１に記載のデバイス。
【請求項１３】
試料取込み機能部は、試料取込み機能部によって取り囲まれる皮膚面積に対する試料取込み機能部の面積の比率を最大限にするように非平面に形作られる、請求項１２に記載のデバイス。
【請求項１４】
試料採取機能部は、分析物に対して親水性であると共に貫入部材傷をその傷にごく接近して実質的に取り囲むマイクロ流体マイクロ・スポンジと、分析物による望ましくない濡れを防止するための疎水性領域とを含む、請求項１１に記載のデバイス。
【請求項１５】
一連の切削、マスキングおよび堆積のステップが、センサまたは反応ゾーンの異なった構造を作り出すために使用されるデバイスであって、ここで、センサまたは反応ゾーンは、中心から外れたスルーホールがあるセンサまたは反応ゾーン、チャネル内にマイクロ・スポンジがあるセンサまたは反応ゾーン、およびチャネル内に試料取込み構造体があるセンサまたは反応ゾーンのうちの少なくとも１つから選ばれる、請求項１０に記載のデバイス。
【国際調査報告】
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2014515829.tif 000104
2014515829.tif 000105
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