(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（１）患者の皮膚に接触して配置され得る層と、
（２）皮膚接触層を被覆するオーバーコート層と、この皮膚接触層は感光性材料の光のターゲットを有し、
（３）オーバーコート層と実質的に共面であり、化学的に補助された灯心作用によって間質流体を運搬し得る層と、
（４）間質流体運搬層に重層され、計器に接触して配置されることができ、光が透過する開孔を有している層と、
（５）間質流体運搬層に連通し、分析物の存在を検出し得るかまたは流体中の分析物の量を測定し得る層と、
から成る多層エレメントを含むことを特徴とする、間質流体を収集し分析して間質流体中の分析物の存在を検出するための製品。
【請求項２】
前記ターゲットが染料または顔料から成ることを特徴とする請求項１に記載の製品。
【請求項３】
前記皮膚接触層がその１つの主面に接着剤を含むことを特徴とする請求項１に記載の製品。
【請求項４】
前記間質流体運搬層が光に透明であることを特徴とする請求項１に記載の製品。
【請求項５】
前記間質流体運搬層が網生地であることを特徴とする請求項１に記載の製品。
【請求項６】
前記間質流体運搬層が界面活性剤を含むことを特徴とする請求項１に記載の製品。
【請求項７】
前記間質流体運搬層が内部に開孔を有することを特徴とする請求項１に記載の製品。
【請求項８】
前記間質流体運搬層と前記オーバーコート層とが実質的に共面であることを特徴とする請求項１に記載の製品。
【請求項９】
前記間質流体運搬層が縁端を有しており、前記縁端が前記オーバーコート層に埋込まれていることを特徴とする請求項１に記載の製品。
【請求項１０】
前記分析物検出層が電気的測定によって分析物を検出することを特徴とする請求項１に記載の製品。
【請求項１１】
前記分析物検出層が光学的測定によって分析物を検出することを特徴とする請求項１に記載の製品。
【請求項１２】
前記光がレーザーから供給されることを特徴とする請求項１に記載の製品。
【請求項１３】
前記光が高い強度の白色パルス光によって供給されることを特徴とする請求項１に記載の製品。
【請求項１４】
２マイクロリットル以下の間質流体が分析物の定量に必要であることを特徴とする請求項１に記載の製品。
【請求項１５】
１マイクロリットル以下の間質流体が分析物の定量に必要であることを特徴とする請求項１に記載の製品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は、間質流体を収集し分析して間質流体中の分析物の存在を検出する方法及び装置に関する。より特定的には分析物がブドウ糖である。
【０００２】
（従来技術）
糖尿病の患者数は全世界で顕著な増加を示している。現在、米国人口の約３％が診断された糖尿病患者である。現実に、糖尿病に罹患した米国人の総数は千六百万人以上であると考えられている。糖尿病は、網膜疾患、腎障害及び神経障害のような多くの合併症を併発し易い。
【０００３】
糖尿病関連の合併症を軽減する最も重要な要因は血流中のブドウ糖を適正レベルに維持することである。血流中のブドウ糖を適正レベルに維持すると、多くの糖尿病の症状を防止でき、また、症状を軽減できることもある。
【０００４】
従来技術のブドウ糖モニターデバイスは、針またはランスのような種々の方法で個人から血液を採取する原理に基づいて操作される。次いで、薬品を含む紙片に血液を塗布し、最後に、血液を塗布した紙片を血中ブドウ糖計に挿入し、反射率の変化を測定することによってブドウ糖濃度を測定する。
【０００５】
血流中のブドウ糖レベルをモニターする従来技術の医療用装置では、個人から血液を抽出する針またはランセットと、血流中のブドウ糖と化学反応して変色する血液薬品を含む紙片と、血流中のブドウ糖レベルの指標となる変色を読取る血中ブドウ糖計とを個人が別々に用意する必要があった。ブドウ糖計によって測定された血中ブドウ糖のレベルは、ブドウ糖酸化を反射計から読取る公知の方法によって血液薬品を含む紙片から読取られる。
【０００６】
一般的に、ランセットは刄とその反対側の押圧可能な末端とから成り、刄はヒトの皮膚に突入し得る鋭い末端を有している。押圧可能な部分を押出すことによって刃の鋭い末端を例えば指の皮膚に突き刺す。指用ランセットは主として１ｍＬ未満の少量の血液を採取するために使用されている。糖尿病の場合にはブドウ糖分析のために指用ランセットを使用して２５μｌ未満の量の血液を採取する。血液検査用の少量の血液が皮膚から滲出する。各指には多数の小血管が存在するので指を圧搾することによって血液のより大きい液滴が滲出する。指は身体の最も敏感な部分の１つである。従って指用ランセットは、身体の別の部位からランセットで採血するときよりも大きい苦痛を与える。指の穿刺可能面積が狭いので指用ランセットには別の問題も生じる。糖尿病の場合、典型的には１日２−４回の割合で血中ブドウ糖レベルをモニターするが、指の面積が狭いので、既に傷付いた領域に穿刺を繰り返す必要が生じる。指は苦痛に敏感なので、最近の傾向としては腕から採血するようになっている。例えば、米国特許第４，６５３，５１３号参照。米国特許第４，６５３，５１３号のデバイスは、円筒状ハウジングとランセットサポートとから成り、ランセットサポートは、ハウジングに滑動自在に収納されるガスケット即ち可撓性部分を有している。ランセットを皮膚に突き刺すと、その直後にばねがランセットサポートを引き戻してハウジング内部の空気圧を低下させ、血液サンプルが自動的に吸引される。
【０００７】
標準ブドウ糖試験片に必要な血液量は典型的には３μＬ以上なので、ランセット傷からこの量の血液を採取できる身体領域を使用しなければならない。しかしながら、ブドウ糖試験片技術の改良によって、必要な血液量は１−３μＬに減少した。指には十分な血液が供給されておりかつ穿刺後に指を圧搾することによって血液量を増加させることができるので、現在では、たとえ指の穿刺が苦痛を伴うとしても穿刺に好ましい身体部位は指であると考えられている。
【０００８】
指よりも苦痛に鈍感な身体部分を穿刺し該身体部分から有効量の血液を採取する確実な方法が見つかれば、もっと苦痛の少ない体液採取方法が見出されるであろう。前腕のような身体部分は指よりも苦痛に鈍感であるが、現行の検出技術で使用するために好適な量の血液を穿刺手順によって採取することが一般にはできない。指の血流を増加させる方法は周知の知識である。糖尿病の場合にはは指の血流を増進しランセットから収集される血液量を増加させるために穿刺に先立って流動する温水で指を温めることが勧められている。血流を増進するために流動する温水を身体部分に使用する方法は前腕または大腿のような領域には実行し難い。温水の入手可能性にも問題がある。苦痛のない確実な方法で診断目的の血液が得られる技術及び装置の開発が要望されている。
【０００９】
間質流体中のブドウ糖レベルを測定することによって血中ブドウ糖レベルをモニターすることは複数の特許に提案されている。間質流体のサンプルを得るためには角質層のバリヤー機能を破壊する必要がある。Ｊａｃｑｕｅｓの米国特許第４，７７５，３６１号は、下層の表皮を有意に損傷することなく角質層を除去するに十分な波長、パルス長さ、パルスエネルギー、パルス数及びパルス反復速度のレーザーパルス光を使用することによって患者の皮膚の領域の角質層を除去する方法を開示している。該特許は、１９３ｎｍまたは２９４０ｎｍの波長を有するレーザー光の使用を開示している。１９３ｎｍまたは２９４０ｎｍの波長をそれぞれ有するレーザー光はエキシマー光源またはＥｒ：ＹＡＧ光源によって提供される。双方の光源は極めて高価である。
【００１０】
Ｔａｎｋｏｖｉｃｈの米国特許第５，４２３，８０３号は、ヒトの皮膚の表在性表皮性皮膚細胞、即ち角質層の除去方法を開示している。少なくとも１つの波長の光に対して高い吸収を示す汚染物質を皮膚の表面に局所的に塗布する。ある程度の汚染物質を表在性表皮性細胞間の間隙に強制的に浸透させる。皮膚のこの部分を上記波長の短いレーザーパルスで照射する。パルスの少なくとも１つが、幾つかの粒子を破裂させ表在性表皮性細胞を剥離させる十分なエネルギーを有している。好ましい実施態様では、汚染物質が１ミクロンの黒鉛粒子であり、使用されるレーザーがＮｄ：ＹＡＧレーザーである。
【００１１】
Ｚａｈｒｏｖの国際特許ＷＯ９４／０９７１３は、（ａ）ケラチン層以上の深さで毛細管層以下の深さの開孔を形成するに十分なエネルギーをもつ楕円形レーザービームで皮膚の表面を照射する段階と、（ｂ）各々が０．０５−０．５ｍｍの幅及び２．５ｍｍ以下の長さを有する少なくとも１つの開孔を形成する段階と、から成る皮膚の穿孔方法を開示している。該特許は、この方法の実施に好適な多様なレーザーを開示している。しかしながら、Ｚａｈｒｏｖに開示された方法は、波長２９４０ｎｍの光源に限定されている。前述のように該波長のレーザー光はＥｒ：ＹＡＧ光源によって供給されるが、この光源は極めて高価である。更に、このような光源は比較的大型であり、手持ち型デバイスに実際に使用するのは難しい。
【００１２】
ユーザーが手で携帯及び保持できる十分に小型の廉価な光源を使用して皮膚の表面に開孔を設ける方法が要望されている。
【００１３】
（発明の概要）
本発明は、間質流体を収集し該流体中の分析物を検出し得る製品を提供する。好ましくは製品が更に、間質流体中の分析物の量を測定し得る。製品は、間質流体中の分析物の量を測定し得る適当な検出エレメントを含む計器と共に使用できる。１つの好ましい実施態様において、製品は、
（１）患者の皮膚に接触して配置され得る層と、
（２）皮膚接触層を被覆するオーバーコート層と、
（３）オーバーコート層と実質的に共面であり化学的に補助された灯心作用によって間質流体を運搬し得る層と、
（４）間質流体運搬層に重層され、計器に接触して配置されることができ、光が透過し得る開孔を有している層と、
（５）間質流体運搬層に連通し、分析物の存在を検出し得るかまたは流体中の分析物の量を測定し得る層と、から成る多層エレメントである。
【００１４】
多層エレメントを使用するためには、光源からの光を多層材料中の開孔を介して伝送し皮膚接触層の吸光性ターゲットに吸収させる。この光は、エネルギーをターゲットに伝達し、伝達されたこのエネルギーは皮膚接触層に開孔を形成し且つ角質層に開孔を形成する。間質流体は角質層の開孔から滲出し、間質流体運搬層に接触する。間質流体は次に、間質流体運搬層に沿ってまたは該層を通って検出層まで移動する。好ましくは、検出層が電気化学的センサまたは光学的センサから成る。
【００１５】
多層エレメントは、吸光性ターゲット、皮膚接触層、オーバーコート層、流体運搬層、計器接触層及び検出層が１つのエレメントに集積されたものである。この集積エレメントは十分に廉価なので使い捨て自在の形態で製造できる。
【００１６】
本発明による間質流体の収集は従来のランセット穿刺によって開始される収集よりも苦痛が少ない。患者が間質流体を扱う必要はない。その結果として、サンプルの配置エラーが大きく軽減される。更に、流体が検出器まで移動するときに流体がこぼれる危険がないので必要な間質流体サンプルを減量し得る。
【００１７】
（詳細な説明）
本文中で使用された“間質流体”なる表現は、体内の細胞間の間隙を占める透明な流体を意味すると理解されたい。“角質層”なる用語は、種々の乾燥段階にある細胞の約１５−約２０の層から成る皮膚の最も外側の層を意味する。角質層は、体内から外部環境に水分が失われること及び外部環境による体内攻撃を防止するバリヤーを提供する。“表皮”なる用語は、皮膚の代謝活性領域を意味する。表皮は角質層の直下に存在し、角質層のほぼ１０倍の厚みを有している。表皮は血液を含有しない。“真皮”なる用語は、表皮の直下に存在する表皮のほぼ１０倍の厚みの皮膚の領域を意味する。真皮は大量のコラーゲンを含有し、コラーゲンが皮膚構造を集結させる。真皮は小さい毛細血管の層を含んでおり、この毛細血管は皮膚の残りの層に酸素及び養分を供給する。“共面”なる用語は、２つの材料の各々の少なくとも１つの表面が同一平面内に存在することを意味する。
【００１８】
１つの好ましい実施態様において、本発明の製品は、
（１）患者の皮膚に接触して配置され得る層と、
（２）皮膚接触層を被覆する層と、
（３）オーバーコート層と実質的に共面で化学的に補助された灯心作用によって間質流体を運搬し得る層と、
（４）間質流体運搬層に重層され、計器と接触して配置されることができ、光が透過し得る開孔を内部に有している層と、
（５）間質流体運搬層に連通し、分析物の存在を検出し得るかまたは流体中の分析物の量を測定し得る層と、から成る。
【００１９】
図１及び図２は本発明の好ましい実施態様を示している。製品１０は皮膚接触層１２を含む。皮膚接触層１２の１つの主面１４にオーバーコート層１６が接着されている。皮膚接触層１２の他方の主面１５は実際に皮膚に面面接触する表面である。化学的に補助された灯心作用によって間質流体を運搬し得る層１８はオーバーコート層１６と共面である。計器接触層２０が層１８に重層されている。
【００２０】
皮膚接触層１２はレーザーターゲット２２を有している。図１、２、３及び４はレーザーターゲットを示しているが、光源は必ずしもレーザーでなくてもよいことを理解されたい。しかしながら本発明では判り易いように光源をレーザーで示すことにする。例えばフラッシュランプ、即ち高い強度の白色パルス光のような光源も使用し得る。計器接触層２０は該層を貫通する開孔２４を有している。レーザーターゲット２２及び開孔２４は、レーザー光線が開孔２４を通過してターゲット２２に衝突するように心合せされている。間質流体運搬層１８はレーザービームを通過させるように設計され得る。オーバーコート層１６はその内部に形成された開孔２６を有しており、間質流体は角質層の開孔から、ターゲット２２のレーザー破壊によって形成された開孔を通って間質流体運搬層１８まで運搬され、次いで間質流体運搬層１８に沿って検出層２８まで運搬され得る。計器接触層２０の上に検出層２８が配置されている。検出層は、測定可能な電気的応答または測定可能な光学的応答を生じさせるために生物流体中の分析物と反応し得る１つまたは複数の薬品層を含む。米国特許第４，５４５，３８２号及び第４，７１１，２４５号は、血中ブドウ糖に応答して測定可能な電気信号を発生し得る層を記載している。図１及び図２参照。米国特許第４，９３５，３４６号及び第４，９２９，５４５号は、生物流体中のブドウ糖に応答して測定可能な反射率の変化を生じさせ得る検出層を記載している。図３及び図４参照。図３及び図４において、生物流体中のブドウ糖に応答した反射率の変化を測定できるように計器接触層２０に開孔３０が設けられている。あるいは、検出層２８が皮膚接触層１２の表面１４に配置されてもよい。
【００２１】
ターゲット２２は好ましくは、担体材料に接着されるかまたは担体材料に配合された感光性材料から形成される。本発明に好適に使用され得る感光性材料は、１つまたは複数の波長の電磁線を吸収し得る。本発明に好適であると考えられる電磁線は、電磁スペクトルの紫外領域、可視領域及び赤外領域の光線である。しかしながら、可視光線及び赤外線の使用が好ましい。紫外線は約１０ｎｍ−約３８０ｎｍの範囲の波長を有している。可視光線は約３８０ｎｍ−約７８０ｎｍの範囲の波長を有している。赤外線は約７８０ｎｍ−約３００，０００ｎｍの範囲の波長を有している。本発明に好適に使用され得る感光性材料の非限定例は染料及び顔料である。“顔料”なる用語は、使用される媒体に実質的に不溶性の色素のクラスを定義するために使用されている。顔料は媒体中に懸濁した微粒子形態を維持している。“染料”なる用語は、使用される媒体に可溶性または少なくとも部分的に可溶性の色素を定義するために使用されている。染料は染料塗布基板に親和性を有している。本発明に好適に使用され得る染料のクラスの非限定例は、ジフェニル−メタン染料、メチン−ポリメチン染料、ポルフィン染料、インダンスレン染料、キノン、ジチオール金属錯体、ジオキサジン、ジチアジン、高分子発色団である。本発明に好適に使用され得る顔料のクラスの非限定例は、カーボンブラック、カーボン基剤顔料、金属、金属ゾル、染色ラテックス、無機顔料である。本発明に好適に使用され得る色素の非限定例は、フタロシアニン銅、インドシアニングリーン、ニグロシン、プルシアン・ブルー、コロイド銀（直径２０−１００ｎｍ）、カーボンブラック、ＩＲ−７８０、ＩＲ−１４０、ｉｒｇａｌａｎブラック、ナフトールグリーンＢ、テルラピリリウム、バナジルテトラ−ｔ−ブチル−ナフタロシアニンである。どの場合にも、染料または顔料の粒子は、担体材料に容易にブレンドできる粒度を有していなければならない。染料及び顔料と共に使用するために好適な担体材料の非限定例は、固体ポリマー、接着剤、ゲル、インクである。これらの材料は、アクリル樹脂、シリコーン、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリイミド、セルロース、セルロース誘導体、ポリビニル誘導体、ポリエチレン、ポリプロピレン、などのような高分子材料から成る。顔料粒子は、例えば長さまたは直径のような主要寸法が約５０μｍ以下であるのが好ましい。
【００２２】
感光性材料が患者に副作用を与えてはならない。感光性材料は耐高温性でなければならない。好ましくは感光性材料が約１２０℃以下の温度で溶融または分解してはならない。光が組織に透過性を与える十分な量の熱エネルギーに変換されるように、感光性材料は十分な量の光を吸収する能力を有していなければならない。
【００２３】
本発明の１つの実施態様においては、感光性材料が担体を介して皮膚接触層に塗布され得る。担体は感光性材料を、感光性材料が染料の場合には均一に溶解させ、顔料の場合には均一に懸濁させる材料である。均一溶解性染料に好適な担体の非限定例は、固体ポリマー、接着剤、ゲル、インクである。均一懸濁性顔料に好適な担体の非限定例は、固体ポリマー、接着剤、ゲル、インクである。担体中の感光性材料の濃度は変更し得る。しかしながらこの濃度は、所望の機能に必要なエネルギーレベルを所望の期間以内に供給するために十分な濃度でなければならない。例えば、所望の機能が角質層を透過することであり、選択された感光性材料がカーボンブラックであり、選択された担体がアクリル接着剤であり、選択されたエネルギー源がレーザーダイオード（例えば８１０ｎｍ）である場合、担体中の感光性材料の濃度は、入力エネルギーの少なくとも１０％、好ましくは入力エネルギーの５０％、より好ましくは入力エネルギーの９０％を吸収するために十分な濃度でなければならない。このパラメーターはまた、感光性アセンブリの容量あたりに発生する熱エネルギー量に換算してジュール／ｃｍ3で表すことができる。染料の十分な濃度は典型的には、レーザーの波長で１．０を上回る光学密度を得るために必要な濃度である。当業者は試行錯誤によって適当な濃度を容易に決定できる。
【００２４】
感光性材料以外に担体に添加し得る他の成分の非限定例は、可塑剤、界面活性剤、結合剤、架橋剤である。これらの材料は市販されている。
【００２５】
感光性材料を含有する担体が塗布される基板、即ち皮膚接触層の非限定例は、高分子材料、布、不織材料、微孔質膜、ガラス、金属箔である。基板は、組織に緊密に接触するように十分に可撓性であるのが好ましい。使用前または使用中に担体が基板から剥離しないように担体を基板にしっかりと接着しなければならない。基板と担体とが患者に副作用を与えないように基板と担体との双方が十分に生体親和性でなければならない。基板の製造に好適な材料の非限定的代表例は、ポリエステル、ポリイミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリアクリル樹脂、及び、その組合せである。
【００２６】
感光性材料を膜形成性材料とブレンドして皮膚接触層を形成する別の実施態様においては、膜形成性材料が、感光性材料を均一に懸濁させることができ且つ患者の組織に合致すべく十分な可撓性をもつフィルムを形成し得る材料であるのが好ましい。この実施態様に好適に使用し得る膜形成性材料の非限定例は、ポリエステル、ポリイミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリアクリル樹脂及びそれら組合せである。
【００２７】
皮膚接触層の厚みは厳密に限定はされないが、好ましくは約０．００５ｍｍ−約２．０ｍｍの範囲である。この層の表面寸法は厳密に限定はされないが、長辺の寸法が約５ｍｍ−約６０ｍｍの範囲であり、短辺の寸法が好ましくは約２ｍｍ−約３０ｍｍ幅の範囲である。長方形の層を示したが、例えば円形、楕円形、三角形、方形などのような他の形状も適当である。皮膚接触層１２は、接着剤、静電気力または圧力を患者に作用させることによって患者の皮膚に密着させ得る。皮膚と皮膚接触層１２との間のシールは間質流体が漏れないように十分に気密でなければならない。
【００２８】
皮膚接触層１２のターゲット２２は、光を熱エネルギーに変換して角質層の開孔を形成するために十分な量の光エネルギーを吸収しなければならない。角質層の開孔の形成中にターゲットが除去される。ターゲットが除去された後、レーザーが無効になる。ターゲット２２のサイズは変更できる。ターゲットのサイズは光線よりも大きくても光線よりも小さくてもよい。角質層に形成すべき開孔のサイズが光線によって規定される場合には、ターゲットが比較的大きくて光が容易にターゲットに衝突するのが好ましい。角質層に形成すべき開孔のサイズがターゲットのサイズによって規定される場合には、ターゲットのサイズが光線のサイズよりも小さいほうが好ましい。ターゲット２２の形成材料は、光エネルギーに照射されることによって除去される材料でなければならない。その結果として、角質層に開孔が形成され、間質流体が間質流体運搬層１８に到達できる。
【００２９】
皮膚接触層及びこの層にコートされた光ターゲットを製造するために幾つかの方法が存在する。１つの方法によれば、例えばカーボンブラックのような顔料を感圧接着剤組成物に均一に懸濁させる。次に、接着剤組成物を高分子基板に流延させるかまたは印刷する。次に接着剤組成物を硬化させる。別の方法によれば、例えばフタロシアニン銅のような染料をエタノールのような有機溶媒に懸濁させる。懸濁液をエアブラシによって高分子膜の片面に塗布する。次にフィルムを乾燥させる。第三の方法によれば、カーボンブラックのような顔料を透明マニキュア液のようなポリマー基剤インクに懸濁させる。次にインクを高分子基板に流延または印刷する。次にフィルムを硬化させる。また別の方法によれば、カーボンブラックのような顔料を直鎖状低密度ポリエチレンのような高分子材料とブレンドする。次にブレンドを溶融し押出によってフィルムを形成する。次にフィルムを硬化させて皮膚接触層を形成する。皮膚接触層をどの方法で製造するかに関わりなく、主面１５は皮膚に接触すべき主面を形成する。
【００３０】
オーバーコート層１６は好ましくは高分子材料から形成される。オーバーコート層の製造に好適な高分子材料の非限定的代表例は、アクリル酸モノマー、メタクリル酸モノマー、アクリレートモノマー、メタクリレートモノマー及びそれらの混合物から形成されたポリマーである。オーバーコート層は好ましくは、ラミネーションまたはスクリーン印刷によって皮膚接触層に接着される。
【００３１】
間質流体運搬層１８は化学的に補助された灯心作用によって間質流体を運搬する。本文中で使用される“化学的に補助された灯心作用”なる表現は、材料の表面に存在する少なくとも１種類の化学物質によって補助されながら流体が材料に沿って流れることを意味する。本文中で使用される“化学的に補助された灯心作用”なる表現は、
（ａ）例えばセルロースのようにそれ自体が親水性である材料に沿った流体の流れを意味するか、または、
（ｂ）例えば界面活性剤で被覆されたナイロンのように少なくとも１種類の化学物質が表面に塗布された材料に沿った流体の流れを意味するか、または、
（ｃ）例えばコロナ放電処理、プラズマ処理、火炎処理などで処理されたポリエステルのように化学処理または物理処理によって親水性になった材料に沿った流体の流れを意味する。
【００３２】
上記の少なくとも１種類の化学物質の目的は、材料の表面に沿った流体の流れを促進することである。間質流体運搬層の表面に好適に使用され得る化学物質は一般に界面活性剤と呼ばれる化合物のクラスに属する。界面活性剤は、界面活性剤で被覆された表面に接触する液体の表面張力を低下させるので、被覆された表面は流体を撥くのでなく流体を吸引し得る。本発明で使用するために好適な市販の界面活性剤は、Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ  Ｍｉｎｉｎｇ  ａｎｄ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｔ．Ｐａｕｌ，Ｍｉｎｎｅｓｏｔａから販売されている商標“ＦＣ  １７０Ｃ  ＦＬＵＯＲＡＤ”というフルオロケミカル界面活性剤である。この界面活性剤は、フルオロ脂肪族オキシエチレン付加化合物と低級ポリエチレングリコールと１，４−ジオキサンと水との溶液である。間質流体運搬層は高分子材料から製造され得る。本発明に好適な高分子材料の非限定的代表例は、ナイロンのようなアミドモノマーから形成されたポリマー、エステルモノマーから形成されたポリマー、ポリプロピレン、ポリエチレンのようなアルキレンモノマーから形成されたポリマー、セルロースモノマーから形成されたポリマー及びその組合せである。界面活性剤の量は厳密に限定はされないが、界面活性剤の量は間質流体運搬層の材料１ｍｇあたり１−１０μｇの範囲が好ましい。界面活性剤の好ましい使用量は、間質流体運搬層の材料と使用される界面活性剤との種類次第で変更される。種々のレベルの界面活性剤を添加した間質流体運搬層に沿ったサンプルの流れを観察することによって界面活性剤の好ましい量を実験的に決定できる。親水性材料から網生地を製造するときは界面活性剤は不要であろう。
【００３３】
間質流体運搬層は光源からの光が通過できる層でなければならない。間質流体運搬層は光に透明でもよく、この場合には光は間質流体運搬層を移動する。間質流体運搬層は網生地でもよく、この場合には光は網生地の網糸の間を通る。間質流体運搬層が内部に小開孔を有しており、光がこの開孔を通ってもよい。ブドウ糖レベルを読取るためには、不適当なサイズになるまでサンプルが蒸発する前の妥当な時間内に十分な量の流体が検出層に到達するように間質流体運搬層が十分な量の間質流体を十分な高速で均一に流動させる能力を有していなければならない。
【００３４】
間質流体運搬層は好ましくは、高分子材料、セルロース系材料、天然繊維性材料または等価の材料から製造される。本発明の間質流体運搬層に好適な高分子材料の非限定的代表例は、例えばナイロンのようなアミドモノマー単位から成るポリマー、エステルモノマー単位から成るポリマー、例えばポリプロピレン、ポリエチレンのようなアルキレンモノマー単位から成るポリマー、セルロース系モノマー単位から成るポリマー及びその組合せである。間質流体運搬層は網生地でもよい。網生地は好ましくは細密に製織されたポリマー材料糸から形成される。しかしながら、間質流体が蒸発または凝固しないうちに間質流体を検出層に運搬するという条件が満たされる限り、間質流体運搬層として任意の製織材料または不織材料を使用し得る。本発明の多層エレメントに好適な細目の網生地は、約４０−約４５％の孔面積を有しており、網生地の打込数が１ｃｍあたり約９５−約１１５繊維であり、繊維直径は約２０−約４０μｍであり、厚みは約４０−約６０μｍである。特に好ましい網生地はＳｅｆａｒ（以前のＺＢＦ），ＣＨ−８８０３，Ｒｕｓｃｈｌｉｋｏｎ，Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄから販売されているＮＹ６４  ＨＣメッシュである。本発明の多層エレメントに好適な荒目の網生地は、約５０−約５５％の孔面積、１ｃｍあたり約４５−約５５繊維の打込数、約５５−約６５μｍの繊維直径、約１００−約１０００μｍの厚みを有している。好ましい網生地はＳｅｆａｒ（以前のＺＢＦ），ＣＨ−８８０３，Ｒｕｓｃｈｌｉｋｏｎ，Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄから販売されているＮＹ１５１  ＨＣメッシュである。網生地の特性値は米国特許第５，６２８，８９０号に更に記載されている。該特許の記載内容は参照によって本発明に含まれるものとする。
【００３５】
間質流体運搬層は、分析物レベルを読取るためには不適当なサイズまでサンプルが蒸発する前に妥当な時間内例えば５分以内に十分な量、例えば０．１−１０μｌ、好ましくは２μｌ以下、より好ましくは１μｌ以下の間質流体が検出層に到達するように十分な高速で間質流体を均一に流動させる能力を有していなければならない。間質流体運搬層は、計器接触層に向き合ったオーバーコート層の主面に担持されたホットメルト接着剤によってオーバーコート層に接着され得る。
【００３６】
オーバーコート層１６及び間質流体運搬層１８は実質的に共面である。これらの層が実質的に共面に配置されるのが好ましい理由は、間質流体運搬層１８が流体を全方向に拡散させるからである。流体が多層エレメントの望ましくない領域拡散することを抑制するために、オーバーコート層が流動する流体に対するバリヤーとして作用する。間質流体運搬層１８の縁端はオーバーコート層１６に埋込まれ、これによってオーバーコート層に到達した流体の流れが阻止される。間質流体運搬層１８の縁端がオーバーコート層１６に埋込まれることによって間質流体運搬層１８が皮膚接触層１２に接着される。図６及び図７はオーバーコート層１６の平面と間質流体運搬層１８の平面との関係を示す。本文中に使用された“実質的に共面”という表現は、オーバーコート層１６の少なくとも１つの主面と間質流体運搬層１８の少なくとも１つの主面とが同一平面内に位置する状態、及び、オーバーコート層１６の少なくとも１つの主面が間質流体運搬層１８の少なくとも１つの主面よりもやや外側まで伸びている状態の双方を包含する。図７参照。真正の共面性、即ち前者の状態を得ることは、主として製造条件が原因で難しい。実際の製造条件下では実質的な共面性、即ち後者の状態を得るほうが容易である。図６及び図７は、容易なほうの製造結果を示している。しかしながら、抽出に必要な間質流体の量をできるだけ少なくするためには、オーバーコート層１６と間質流体運搬層１８とができるだけ真正の共面性に近いのが好ましい。
【００３７】
検出層２８は好ましくは、バイオセンサのような電気化学的センサまたは反射率デテクタのような光学的デテクタから成る。検出層は皮膚接触層の上または計器接触層の上に支持される。検出層は、生物流体中の分析物と反応して測定可能な電気的応答または測定可能な光学的応答を生じ得る化学薬品、例えば１つまたは複数の酵素層から成る。検出層の一例が米国特許第５，６８２，８８４号に記載されている。米国特許第５，６８２，８８４号に記載の検出層は、支持体に沿って伸びる第一導体及び第二導体を含み、更に、読出し回路への接続手段を含む。液状の間質流体サンプルと第一導体とに接触するように配置される能動電極は、液状の間質流体サンプル中の分析化合物例えばブドウ糖が関与する反応を触媒し得る酵素の付着層から成る。酵素触媒反応と第一導体との間で電子が移動することによって電流が生じる。参照電極は液状の間質流体サンプルと第二導体とに接触するように配置される。
【００３８】
電気化学型の検出層は無孔質でなければならない。光学型の検出層は好ましくは多孔質である。また検出層は、皮膚接触層または計器接触層のような検出層が適用されるいかなる層にも合致するように可撓性であるのが好ましい。電気化学型の検出層は透明でも不透明でもよい。光学型の検出層は好ましくは反射性である。検出層はまた、分析物の濃度または存在の指標を与えるために必要な化学反応に必要な試薬を含んでいなければならない。ブドウ糖をモニターする場合、これらの試薬の非限定例は、フェロセン、フェリシアニド、グルコースオキシダーゼ、グルコースデヒドロゲナーゼ及びペルオキシダーゼである。電気化学型の検出層は好ましくは、炭素、白金、金、パラジウム、銀、塩化物及び銀から成るグループから選択される。反射型の検出層は少なくとも１種類の染料と少なくとも１種類の酵素とを含み得る。
【００３９】
上述のように、典型的な検出層は、支持体に沿って伸びる第一導体及び第二導体を含み、更に、読出し回路への接続手段を含む。液状の間質流体サンプルと第一導体とに接触するように配置される能動電極は、液状の間質流体サンプル中の分析化合物例えばブドウ糖が関与する反応を触媒し得る酵素の付着層から成る。酵素触媒反応と第一導体との間で電子が移動して電流が生じる。参照電極は液状間質流体サンプルと第二導体とに接触するように配置される。
【００４０】
本発明の多層エレメントの検出層の好ましい実施態様においては、電子移動を生じさせるために、電子メディエーター、例えばフェロセンが能動電極付着層に含まれている。検出される化合物はブドウ糖であり、酵素はグルコースオキシダーゼまたはグルコースデヒドロゲナーゼである。能動電極と参照電極とは皮膚接触層または計器接触層に適用された塗膜である。例えば、能動電極は、導電性化合物と酵素とメディエーターとから成るインクを印刷（例えばスクリーン印刷）することによって形成され、参照電極もまた印刷（例えばスクリーン印刷）によって形成される。読出し回路への接続手段は皮膚接触層または計器接触層の一端に向かって配置されており、電極は該一端から離間して配置されている。
【００４１】
計器接触層２０は好ましくは高分子材料から製造される。計器接触層の製造に好適な高分子材料の非限定例は、アクリル酸モノマー、メタクリル酸モノマー、アクリレートモノマー、メタクリレートモノマー、塩化ビニルモノマーから形成されたポリマー及びこれらの組合せである。計器接触層の製造に好適な別のポリマーはポリエステルである。オーバーコート層は好ましくはラミネーションまたはスクリーン印刷によって計器接触層に接着されている。計器接触層の機能は、（１）検出層印刷用の表面を提供する、（２）多層製品上のレーザーターゲットをレーザー光源に心合せする、（３）多層製品の検出部分から信号を読取るために多層製品を計器に接触させる、（４）多層製品を容易に捕捉して計器に接触させることができるような剛性層を提供する、ことである。検出層が皮膚接触層１２の表面１４に配置されるとき、計器接触層２０は上記の項目（１）及び（３）の機能を達成できないが、項目（２）及び（４）の機能は維持される。
【００４２】
本発明の多層製品の種々の層について適当な寸法範囲を次表に示す。本発明の多層製品の種々の層の寸法が次表に限定されないことは理解されよう。
【００４３】
【表１】
0004368060.tif 000002
【００４４】
多層製品は身体部分の形状に合致できるように十分に可撓性でなければならない。多層製品はユーザーが容易に扱うことができるように十分に剛性でなければならない。好ましい実施態様においては、皮膚接触層１２と計器接触層２０との少なくとも一方が身体部分の形状に合致すべく十分に可撓性であるがオーバーコート層、間質流体運搬層及び検出層を支持すべく十分に剛性の材料から製造されなければならない。上記の後のほうで言及した３つの層は極度に可撓性であり最小の剛性を有していてもよい。
【００４５】
多層製品の種々の層の多孔度は、層の位置及び機能に依存する。皮膚接触層、オーバーコート層、計器接触層は間質流体用ウェルまたはチャンバを形成すべく十分に無孔性でなければならない。間質流体運搬層は間質流体を検出層まで均一かつ迅速に流動させるべく十分に多孔性でなければならない。検出層の多孔度は厳密に限定はされない。検出層は製造業者が選択する設計図次第で多孔性でも無孔性でもよい。
【００４６】
皮膚に接触する皮膚接触層の表面にターゲットが存在する場合を除いては皮膚接触層の不透明度は重要でない。皮膚接触層の表面にターゲットが存在する場合には皮膚接触層がレーザーの電磁線に透明でなければならない。
【００４７】
オーバーコート層の表面寸法は好ましくは皮膚接触層の表面寸法に等しい。オーバーコート層の不透明度は重要でない。
【００４８】
計器に挿入し易いように電気接点を露出させるために流体運搬層の表面寸法が計器接触層の表面寸法よりも小さいのが好ましい。
【００４９】
流体運搬層がレーザーの電磁線を伝播する場合でないときは流体運搬層の不透明度は重要でない。流体運搬層がレーザーの電磁線を伝播する場合には流体運搬層がレーザーの電磁線に透明でなければならない。
【００５０】
電気化学的センサの場合、計器に挿入し易いように電気接点を露出させるために計器接触層の表面寸法が皮膚接触層の表面寸法よりも大きいのが好ましい。光度法による検出を使用する場合以外には計器接触層の不透明度は重要でない。
【００５１】
多層製品の製造方法
多層製品は好ましくは量産される。しかしながら以下の方法は１個の多層製品を製造するために使用できる。
【００５２】
シート状の計器接触層２０を準備する。典型的な構造では計器接触層２０がポリ塩化ビニルシートである。好ましくは、打抜き（ｄｉｅ  ｃｕｔｔｉｎｇ）、レーザー切断（ｌａｓｅｒ  ｃｕｔｔｉｎｇ）、押抜き（ｐｕｎｃｈｉｎｇ）、錐もみ（ｄｒｉｌｌｉｎｇ）などの方法で計器接触層１２に開孔２４を形成する。計器接触層２０に検出層２８をスクリーン印刷する。検出層２８は米国特許第４，５４５，３８２号に記載の型のバイオセンサである。該特許の記載内容は参照によって本発明に含まれるものとする。検出層２８の電極は、ブドウ糖と反応する生物活性物質、好ましくはグルコースオキシダーゼまたはグルコースデヒドロゲナーゼを電気伝導性材料好ましくはカーボンに含有している。電気伝導性材料はブドウ糖と生物活性物質との反応によって生じた電気信号を伝播させる。電気信号の発生は、電気信号を増強するメディエーターとして知られる化合物によって補助される。Ｆｅｒｒｏｃｅｎｅ−Ｍｅｄｉａｔｅｄ  Ｅｎｚｙｍｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  ｆｏｒ  Ａｍｐｅｒｏｍｅｔｒｉｃ  Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｇｌｕｃｏｓｅ，Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．１９６４，５６，６６７−６７１参照。少なくとも１つの別の電気伝導性材料、好ましくはカーボンによって電気回路が完成する。次に、間質流体運搬層１８を、検出層２８と流体連通状態になる位置に配置する。次いで、オーバーコート層１６を計器接触層１２にスクリーン印刷し、硬化炉で硬化させる。間質流体が間質流体運搬層１８に到達することが硬化オーバーコート層によって妨害されないように鋳型などを使用してもよい。最後に、皮膚接触層１０をオーバーコート層１６に適用し、好ましくは熱硬化性接着剤または熱固化性接着剤によってオーバーコート層１６に接着する。
【００５３】
操作
図５Ａ、５Ｂ及び５Ｃは本発明の操作を示す。間質流体サンプル中の分析物の存在または量の検出に本発明の製品を使用するときは、実際に皮膚に面接触する多層製品１０の皮膚接触層の主面を患者の皮膚の表面に接触させて配置する。図５Ａ、５Ｂ及び５Ｃにおいては、角質層を文字“ＳＣ”で表し、表皮を文字“Ｅ”で表し、真皮を文字“Ｄ”で表す。次に、典型的にはパルス型レーザーから成る光源４０を起動する。光源４０からの光は多層製品１０の開孔２４を通って多層製品１０のターゲット２２に衝突する。例えば約１０ミリ秒−約１秒の範囲の適当な時間の後、光源から生じたエネルギーがターゲットを加熱し、伝達された熱エネルギーが皮膚に開孔４２を形成する。開孔４２は角質層を貫通しなければならないが、真皮に達する前に終結しなければならない。開孔４２が真皮の内側まで到達すると、収集された間質流体に血液が伴うことになる。図５Ｃに文字“ＩＳＦ”で表される間質流体は角質層の開孔４２を通って間質流体運搬層に吸収される。図１、２、３、４、６及び７の多層製品１０の細部参照。間質流体は間質流体運搬層を通って検出層に到達する。検出層で化学反応が生じる。科学反応の出力を（図示しない）計器で読取る。電気化学的センサの場合、センサが計器に電気接触するように、例えば電気接点に挿入することによって計器接触層を計器に物理的に接触させる必要がある。計器接触層はまた、レーザーがレーザーターゲットに適正に心合せされるように多層製品を計器に物理的に位置合せする機能を果たす。反射ストリップの場合、光源及び計器デテクタを反射ストリップに位置合せし且つ多層製品を計器に物理的に位置合せし、その結果としてレーザーがレーザーターゲットに心合せされるように、計器接触層自体を計器に取付ける必要がある。
【００５４】
本発明の製品と共に好適に使用され得る光源の非限定例はレーザーである。生物流体を採取するために皮膚に開孔を形成する適当なレーザーは当業界で公知である。例えば、米国特許第４，７７５，３６１号、第５，１６５，４１８号、第５，３７４，５５６号、国際公開ＷＯ９４／０９７１３、Ｌａｎｅら（１９８４）ＩＢＭ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｒｅｐｏｒｔ−“Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ−Ｌａｓｅｒ  Ａｂｌａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｓｋｉｎ”、及び、国際特許ＷＯ９７／０７７３４参照。これらのすべての文献の記載内容は参照によって本発明に含まれるものとする。皮膚に開孔を形成するための適当なレーザーの非限定例は、Ｅｒ：ＹＡＧ、Ｎｄ：ＹＡＧ、ＨｅＮｅ及び半導体レーザーである。フラッシュランプ、例えば高い強度の白色パルス光は本発明の製品と共に好適に使用され得る。
【００５５】
レーザーターゲットを含む皮膚接触層と検出層とを間質流体運搬層を介して結合させることによって、間質流体を極めて効率的に収集できる。収集効率の改善は分析すべき間質流体の採取に必要な時間を短縮する。
【００５６】
間質流体運搬層の使用は間質流体運搬用の毛細流チャンネルに比較して複数の利点を与える。このような毛細流チャンネルの一例は、Ｂａｙｅｒ  Ｇｌｕｃｏｍｅｔｅｒ  Ｅｌｉｔｅ（登録商標）試験ストリップ及び米国特許第５，１４１，８６８号に記載のデバイスに見られる。本発明に使用される間質流体運搬層は、患者から得られた間質流体を毛細流チャンネルよりも迅速に多層エレメントの検出層に接触させ得る。間質流体運搬層を使用する多層エレメントの場合、皮膚の開孔から浸出する間質流体が間質流体運搬層の主面に直接に接触し、速やかに検出層に運搬される。毛細流チャンネルを使用する多層エレメントの場合、皮膚の開孔から浸出する間質流体を毛細流チャンネルの２つの対向表面の双方に接触させる必要がある。後者の型の接触ではサンプルの必要量が増すだけでなく、時間も延長する。
【００５７】
更に、間質流体運搬層の使用することで計器接触層の開孔を使用することが可能になる。毛細流チャンネルを使用する多層エレメントの場合、毛細流チャンネルの１つの表面を形成する計器接触層に開孔が存在すると、この開孔は毛細流チャンネルが間質流体を検出層に効率的に運搬することを阻止するであろう。計器接触層の開孔を使用することで幾つかの利点が得られる。第一に、皮膚に開孔を形成するエネルギーを供給するために使用される光源は光が計器接触層の開孔を通るように照準合せされるので計器接触層からの光との光学的干渉が生じ難い。第二に、計器接触層を光源からの光に透明でない材料から製造し得る。第三に、計器接触層の開孔は多層エレメントに真空を結合させることができ、これによって皮膚の開孔から間質流体を抽出するときにこの抽出を促進する吸引力が得られる。第四に、方法の皮膚穿孔段階で生じる落屑を計器接触層の開孔から除去し得る。落屑が除去されない場合、このような落屑は光源からの第二パルス以後のパルスを偏向させるので、その結果として十分なエネルギーが皮膚の開孔形成に利用されない。
【００５８】
本発明の要旨及び範囲を逸脱しない本発明の種々の変形及び変更は当業者に明らかであること、また、本発明が本文中に提示した代表的実施態様に不当に限定されてはならないことは理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】  間質流体を収集し分析物を検出する多層エレメントの分解図である。この分解図においては、種々の層は最も外側の層の内側の主面が互いに向き合った剥離方向で図示されている。この図では検出層にバイオセンサが使用されている。
【図２】  間質流体を収集し分析物を検出する多層エレメントの分解断面図である。この図では検出層にバイオセンサが使用されている。
【図３】  間質流体を収集し分析物を検出する多層エレメントの分解図である。この分解図においては、種々の層は最も外側の層の内側の主面が互いに向き合った剥離方向で図示されている。この図では検出層に反射ストリップが使用されている。
【図４】  間質流体を収集し分析物を検出する多層エレメントの分解断面図である。この図では検出層に反射ストリップが使用されている。
【図５】  図５Ａ、５Ｂ及び５Ｃは、本発明の実施手順を概略的に示す説明図である。
【図６】  間質流体を収集し分析物を検出する多層エレメントの分解図である。この分解図においては、種々の層は最も外側の層の内側の主面が互いに向き合った剥離方向で図示されている。この図では検出層にバイオセンサが使用されている。
【図７】  間質流体を収集し分析物を検出する多層エレメントの分解断面図である。この図では検出層にバイオセンサが使用されている。
【図１】
0004368060.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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