Способ и устройство для взятия проб и анализа образцов интерстициальной жидкости и цельной крови

Изобретение относится к медицине и используется при осуществлении мониторинга глюкозы больных. Изобретение подходит для применения в больнице у лежачего больного и в домашних условиях. Устройство содержит зонд, проникающий через дермальный слой, сообщающийся через жидкость с камерой для анализа. Дополнительно введена предварительная камера между зондом и камерой для анализа. Первый конец предварительной камеры примыкает к сообщающемуся концу проникающего зонда. Второй ее конец примыкает к проксимальному концу камеры для анализа. Объем предварительной камеры больше объема камеры для анализа. Проникающий зонд через жидкость сообщен с камерой для анализа так, что жидкость имеет возможность течь из проникающего зонда к камера для анализа. Технический результат заключается в исключении загрязнения образца крови материалом на поверхности кожи. 2 н. и 49 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Область техники

Настоящее изобретение относится к способу и устройству для одновременного взятия пробы и анализа интерстициальной жидкости или цельной крови, которые подходят для применения в больнице для лежачих больных и в домашних условиях.

Предшествующий уровень техники

При наблюдении многих больных необходимо проводить измерения и мониторинг множества анализируемых веществ в биологической жидкости. Исторически измерение содержания анализируемого вещества в крови требовало применения инвазизной методики, такой как пункция вены или пункция пальца, для получения крови при взятии проб. Примером анализируемого вещества, которое повседневно исследуется путем получения образца крови посредством инвазивной методики, является глюкоза. Для контроля своего состояния больные сахарным диабетом должны регулярно следить за уровнем глюкозы. Инвазивные методики, применяемые для получения образца крови для анализа, являются болезненными, что может нарушить выполнение пациентом предписаний по регулярному мониторингу. Повторное исследование, например взятие крови на кончике пальца, может привести к образованию рубцовой ткани, которая затрудняет получение образца в этой области. Более того, инвазивные процедуры взятия проб создают риск внесения инфекции или передачи заболевания.

Альтернативой является взятие проб интерстициальной жидкости, а не цельной крови. Интерстициальная жидкость представляет собой жидкость, которая заполняет пространство между соединительной тканью и клетками дермального слоя кожи. Было пoказано, что измерение концентрации глюкозы представляет собой способ, в котором интерстициальная жидкость является целесообразным заменителем плазмы или цельной крови (J. Lab. Clin. Med. 1997, 130, 436-41).

В патентах США № 5879367, 5879310, 5820570 и 5582184 раскрыты способы взятия проб с использованием тонкой иглы в сочетании с устройством для ограничения глубины проникновения для получения маленьких объемов интерстициальной жидкости для мониторинга глюкозы. Однако не раскрыт способ анализа взятых образцов, который подходит для применения в домашних условиях или в больнице у лежачего больного.

Краткое изложение существа изобретения

Желательно иметь возможность измерять концентрацию анализируемого вещества у людей или других животных без необходимости взятия образца крови обычными способами. Кроме того, желательно иметь возможность делать это недорогим одноразовым устройством, которое достаточно простое для применения в домашних условиях или в больнице у лежачего больного.

Изобретение предоставляет подходящую альтернативу обычным устройствам и способам взятия проб, которая менее инвазивна, чем традиционные методики взятия образцов цельной крови, и которая требует значительно меньшего объема образца, чем тот, который требуется при обычных способах взятия проб пункцией вены или пункцией пальца. Ввиду требуемого меньшего объема образца, для его получения делают небольшую рану. При обычном способе прокола пальца капля крови образуется на кончике пальца, затем входное отверстие датчика для образца смачивается этой каплей. Ввиду того, что образец вступает в контакт с поверхностью кожи, возможно загрязнение образца материалом на поверхности кожи.

В основу настоящего изобретения поставлена задача создания устройства и способа для взятия проб и анализа образцов крови, которые не приводят к образованию капли крови на поверхности кожи и поэтому имеют меньший риск загрязнения образца.

Согласно одному варианту реализации настоящего изобретения предложено устройство для взятия проб жидкости, которое содержит корпус, имеющий зонд для проникновения через дермальный слой, зонд имеет проникающий конец и сообщающий конец и камеру для анализа, имеющую проксимальный и дистальный концы, причем камера для анализа имеет объем, при этом проникающий зонд сообщается через жидкость с камерой для анализа так, что жидкость может течь из проникающего зонда по направлению к камере для анализа. Камера для анализа может иметь, по меньшей мере, одну гибкую стенку, которая может сдавливаться для уменьшения объема камеры для анализа. Проникающий зонд может включать, например, иглу, ланцет, трубку, канал или твердый выступ и может быть изготовлен из такого материала как угольное волокно, борное волокно, пластик, металл, стекло, керамика, композитный материал, их смеси и их комбинации. Проникающий зонд содержит два листка материала, по существу совмещенные, имеющие выступ на каждом листке, причем листки расставлены с промежутком так, что жидкость может всасываться между листками под действием капиллярных сил. Два листка материала могут частично входить в устройство, чтобы образовать предварительную камеру. Проникающий зонд может быть расположен внутри выемки на проксимальном конце устройства, а выемка может быть конфигурирована по существу для совмещения с формой выбранной поверхности кожи.

В еще одном варианте реализации устройство может дополнительно содержать предварительную камеру, имеющую объем и первый и второй концы, причем предварительная камера вставлена между проникающим зондом и камерой для анализа так, что первый конец предварительной камеры примыкает к сообщающему концу проникающего зонда, а второй конец предварительной камеры примыкает к проксимальному концу камеры для анализа. Объем предварительной камеры может быть больше, чем объем камеры для анализа, или равен ему. Предварительная камера может иметь, по меньшей мере, одну гибкую стенку, которая может сдавливаться для уменьшения объема предварительной камеры. Предварительная камера может также включать клапан на первом конце, способный герметизировать ее от проникающего зонда.

В другом варианте реализации устройство дополнительно содержит сжимаемую надувную камеру, способную оказывать положительное или отрицательное давление на камеру для анализа.

В еще одном варианте реализации предварительная камера и камера для анализа могут оказывать действие различных капиллярных сил. Капиллярная сила камеры для анализа больше, чем капиллярная сила предварительной камеры. Дифференциальная капиллярная сила может быть получена, по меньшей мере, частично, из-за разницы между высотой предварительной камеры и высотой камеры для анализа. В этом варианте реализации внутренняя поверхность предварительной камеры может включать, по меньшей мере, первую и вторую стенки, размещенные с зазором (первое расстояние) для ограничения высоты предварительной камеры. Внутренняя поверхность камеры для анализа может включать, по меньшей мере, первую и вторую стенки камеры для анализа, размещенные с зазором (второе расстояние) для ограничения высоты камеры для анализа, причем высота камеры для анализа меньше, чем высота предварительной камеры.

В еще одном варианте реализации, по меньшей мере, одна из камер может содержать вещество, способное усилить или уменьшить капиллярную силу, действие которой оказывает камера. Вещество может включать, например, полимер, смолу, порошок, сетку, волокнистый материал, кристаллический материал или пористый материал. Подходящие вещества включают полиэтиленгликоль, поливинилпирролидон, поверхностно-активное вещество, гидрофильный блок-сополимер и поливинилацетат.

В еще одном варианте реализации устройство дополнительно содержит выбрасываемый пускатель, предназначенный для создания силы, достаточной для того, чтобы проникающий зонд мог проникнуть через дермальный слой. Пускатель может быть снаружи от корпуса или являться составной частью корпуса и после освобождения он проталкивает корпус по направлению к дермальному слою.

В еще одном варианте реализации камера для анализа содержит гальванический элемент, имеющий рабочий электрод и контрольный электрод и устройство сопряжения для соединения со счетчиком, причем устройство сопряжения подключает напряжение или ток.

В еще одном варианте реализации настоящего изобретения предложен способ определения наличия или отсутствия анализируемого вещества в образце жидкости, включающий этапы использования устройства для взятия проб жидкости, как списано выше, проникновения через дермальный слой проникающим зондом, заполнения камеры для анализа образцом жидкости, предоставления образцу возможности течь от зонда в направлении камеры для анализа и выявления наличия или отсутствия анализируемого вещества внутри камеры для анализа. Образец может включать интерстициальную жидкость или цельную кровь. Качественное или количественное измерение характеристики образца может быть получено на этапе выявления. Характеристика образца включает продукт реакции анализируемого вещества, например цветовой индикатор, электрический ток, электрический потенциал, кислоту, основание, восстановленные виды, осадок и газ. Анализируемое вещество может включать, например, ион, такой как калий, сахар, спирт, такой как этанол, гормон, белок, фермент, кофактор, любой элемент, последовательность нуклеиновых кислот, липид, фармацевтическое средство и наркотик. Холестерин и лактат представляют собой примеры веществ, которые могут анализироваться.

В еще одном варианте реализации поток образца по направлению к камере для анализа может создаваться движущей силой, например капиллярной силой или перепадом давлений. Когда камера для анализа имеет гибкую стенку, стенку можно сжать для уменьшения объема камеры для анализа перед проникновением через дермальный слой, затем прекратить сжатие для образования частичного вакуума в камере для анализа. Когда устройство для взятия проб жидкости дополнительно содержит сжимаемую надувную камеру, надувную камеру можно сжать для уменьшения ее объема, а затем после проникновения через дермальный слой сжатие можно прекратить для образования частичного вакуума в сжимаемой надувной камере и камере для анализа.

Краткое описание чертежей

В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов воплощения со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:

фиг.1 изображает устройство для взятия проб (вид сверху) с проникающим зондом, предварительной камерой и камерой для анализа согласно изобретению;

фиг.2 - разрез по линии II-II на фиг.1 согласно изобретению;

фиг.3 - второй вариант реализации устройства для взятия проб с проникающим зондом, предварительной камерой и камерой для анализа, причем проксимальный край устройства образует выемку согласно изобретению;

фиг.4 - третий вариант реализации устройства для взятия проб с проникающим зондом, предварительной камерой и камерой для анализа согласно изобретению;

фиг.5 - разрез по линии V-V на фиг.4 согласно изобретению;

фиг.6а и 6b - устройстве, которое заправлено в выбрасываемый пускатель для облегчения проникновения через дермальный слой проникающим зондом, на фиг.6а пускатель находится во взведенном состоянии, готовый к пуску, на фиг.6b показан пускатель после пуска согласно изобретению.

Подробное описание предпочтительных вариантов реализации изобретения

Изобретение, раскрытое в данной заявке, представляет собой способ и устройство для одновременного взятия проб и анализа образца жидкости из субдермальной ткани в устройстве, подходящем для применения в больнице у лежачего больного и в домашних условиях. Образец жидкости может включать образцы интерстициальной жидкости или цельной крови, полученные у животного. Можно взять пробу и провести анализ любого образца жидкости, полученного из субдермальной ткани растения или животного. Изобретение имеет широкий спектр применения в медицине, ветеринарии и науке, занимающейся садовыми культурами. В настоящем описании будет обсуждаться применение способа и устройства для мониторинга глюкозы.

Устройство 10 (фиг.1) для взятия проб и их анализа содержит проникающий зонд 12, способный проникать через слои кожи для извлечения образца интерстициальнсй жидкости или цельной крови и переносить образец от проникающего зонда 12 в камеру 20 для анализа. В одном варианте реализации проникающий зонд 12 может представлять собой одноразовое устройство для однократного прокола, которое может вставляться в измерительное устройство, сообщающееся с камерой 20 для анализа для выполнения анализа образца и представления и хранения результата.

В устройстве 10 проникающий зонд 12 предназначен для проникновения через дермальные слои и взятия образца интерстициальной жидкости или цельной крови и выполнен за одно целое с камерой 20 для анализа. Взятие проб интерстициальной жидкости состоит в том, что для взятия достаточного образца для анализа требуется от нескольких секунд до десятков секунд. Это часто нежелательно, так как часто трудно определить точное время начала исследования, а также достичь равномерного распределения вступающего в реакцию реагента в образце. Согласно второму аспекту настоящего изобретения взятие образца осуществляется в предварительную камеру 14, и при ее наполнении осуществляется быстрый перенос образца в камеру 20 для анализа.

Термин “проксимальный” относится к области или элементу устройства, расположенному по направлению или примыкающему к кожной поверхности, через которую предстоит проникнуть, а термин “дистальный” относится к области или элементу устройства, расположенному по направлению к противоположному концу устройства. Проникающий зонд 12 находится на проксимальном конце устройства.

Проникающий зонд

Проникающий зонд 12 представляет собой устройство, способное в желательной степени проникать через дермальные слой пациента и транспортировать образец в предварительную камеру 14 или камеру 20 для анализа. Проникающий зонд 12 содержит два конца (фиг.1). Проникающий конец 11 зонда 12 вставлен в дермальный слой. Сообщающий конец 13 проникающего зонда 12 сообщается или с предварительной камерой 14, или с камерой 20 для анализа.

Один или несколько выступов 12, по меньшей мере, с одним острым краем или кончиком используются в качестве проникающего зонда 12. Проникающий зонд 12 может быть изготовлен из материалов, включающих пластик, металл, стекло, керамику, композитный материал, например композит из керамических и металлических частиц или смеси и комбинации этих материалов. Проникающий зонд 12 может быть выполнен в виде твердого выступа, иглы, ланцета, трубки или канала. Канал может быть открыт вдоль одной или нескольких из его удлиненных сторон. В предпочтительном варианте реализации проникающий зонд 12 (фиг.2) представляет собой два листка 30 материала, изготовленные так, чтобы иметь кончик в виде заостренного выступа 12 на каждом листке 30, причем листки 30 размещены с промежутком так, что жидкость может всасываться между листками 30 под действием капиллярных сил. В особенно предпочтительном варианте реализации два листка 30 материала проходят до камеры 20 для анализа и перекрывают ее для образования предварительной камеры 14 для взятия образца.

При взятии проб интерстициальной жидкости глубину проникновения можно регулировать ограничением длины выступов проникающего зонда 12 с проксимальной поверхности 34 устройства 10 для взятия проб до величины, меньшей чем толщина дермального слоя. В предпочтительном варианте реализации длина зонда 12 должна быть менее чем 2-3 мм, более предпочтительно около 1,5 мм. После проникновения на подходящую глубину, соответствующую длине зонда 12, контакт между поверхностью дермального слоя и дистальным краем 34 анализирующего устройства предотвращает дальнейшее проникновение. При взятии проб интерстициальной жидкости из областей, имеющих толстый дермальный слой, или в ветеринарии желательно, чтобы длина зонда 12 была больше 3 мм. Предусматриваются зонды 12 любой длины, которая достаточна для взятия проб интерстициальной жидкости. При взятии проб цельной крови следует применять несколько более длинный проникающий зонд 12, т.е. зонд, имеющий длину более чем 2-3 мм.

Диаметр или ширина проникающего зонда 12 зависит от его конструкции. Подходящими диаметрами или величинами ширины являются те, которые обеспечивают достаточный поток образца. Для зонда 12, образующего острый край или кончик, или трубку или канал, минимальный диаметр или ширина обычно больше 10 мкм. Когда проникающий зонд 12 содержит два листка 30 по существу в совмещенном виде, каждый из них имеет заостренный зонд 12, эти два зонда 12 обычно расположены с зазором от 1 мм до 10 мкм.

Проникающий зонд 12 может быть расположен на любой подходящей части устройства 10, т.е. на краю 34, в углу 42 или на одной из плоских поверхностей 44. Защита может быть обеспечена расположением зонда 12 внутри выемки, образованной на дистальном краю 34 устройства 10 (фиг.3) или в углублении на поверхности 44 устройства 10. В предпочтительном варианте реализации выемка на краю 34 устройства 10 может совпадать с формой дермальной поверхности, например кончика пальца. Однако выемка может иметь другую подходящую форму, например квадратную, V-образную, искривленную многоугольную. В предпочтительном варианте реализации проникающий зонд 12 не выступает за самую проксимальную часть 34 или поверхности 44 устройства 10, но при прижимании к коже кожа деформируется в выемку и прокалывается проникающим зондом 12. Это способствует взятию проб сдавливанием области кожи вокруг точки взятия пробы. Проникающий зонд 12 может быть выполнен за одно целое с другим элементом устройства 10, например со стороной предварительной камеры 54 (фиг.2). Альтернативно, проникающий зонд 12 может включать отдельную часть, которая прикреплена к устройству 10 или включена в него любым подходящим средством, например клеем, термическим связыванием, блокирующими элементами, давлением. Проникающий зонд 12 может быть отводимым и не отводимым назад.

Проникновение может осуществляться любым подходящим образом, включая введение проникающего зонда 12 вручную или посредством выбрасываемого пускателя 84, например, как подпружиненный механизм 84 (фиг.6а и 6b). Подпружиненный механизм 84 содержит пружину 86, которая сжата и удерживается на месте защелкой 88, которая может прекратить действие силы, сдавливающей пружину 86, при спуске защелкивающего механизма. Защелка 88 может приводиться в действие вручную, но устройство 84 может содержать датчик давления, который указывает, что была приложена достаточная сила для получения образца, и приводить посредством этого в действие защелку 88. В одном варианте реализации дистальный конец устройства 10 помещен в подпружиненный механизм 84 так, что, когда прекращается действие силы, сжимающей пружину 56, сила передается на устройство 10, которое выталкивается из механизма 84, вводя посредством этого проникающий зонд 12 в дермальный слой.

Для взятия проб может использоваться любая подходящая часть тела. В предпочтительном варианте реализации область взятия проб представляет собой область, которая не имеет высокую плотность нервных окончаний, например предплечье. Обычно для получения достаточного количества образца требуется от 5 до 15 с. Для получения интерстициальной жидкости или крови может понадобиться приложение давления на область взятия пробы. Для этого устройство 10 может содержать датчик давления, который показывает, когда было приложено достаточное давление. Время получения образца можно уменьшить приложением увеличенного давления на область, окружающую непосредственно область взятия пробы. Некоторые факторы, которые могут воздействовать на получение интерстициальной жидкости или цельной крови, включают возраст пациента, толщину кожи, температуру и гидратацию. Количество взятой для исследования интерстициальной жидкости или цельной крови может составлять около 0,02 мкл или более, предпочтительнее 0,1 мкл или более и наиболее предпочтительно - около 0,5 мкл или более.

В предпочтительном варианте реализации устройство 10 может быть вставлено в измерительное устройство перед получением пробы. В этом случае измерительное устройство выполняет множество функций, включая обеспечение опоры для устройства 10, обеспечение автоматизированного средства инициации получения образца и показание, когда получение образца завершено.

Перенос образца из проникающего зонда в камеру для анализа осуществляется следующим образом.

В предпочтительном варианте реализации устройство 10 для взятия проб содержит две части - проникающий зонд 12 и камеру 20 для анализа. В другом варианте реализации (фиг.1 и 2) устройство 10 включает проникающий зонд 12 и предварительную камеру 14. Предварительная камера 14 может затем быть объединена с камерой 20 для анализа или сопряжена с ней.

В еще одном варианте реализации камера 20 для анализа может быть объединена со средством для облегчения заполнения камеры 20 для анализа или сопряжена с этим средством. Указанное средство содержит спадающуюся или сжимаемую надувную камеру 22 (фиг.3 и 4), которая может использоваться для приложения положительного или отрицательного давления (т.е. частичного вакуума) к камере 20 для анализа. Сжимаемая надувная камера 22 может быть выполнена в виде камеры с гибкими стенками, которые могут сжиматься для уменьшения объема камеры. Когда действие силы, сжимающей надувную камеру 22, прекращается, образуется частичный вакуум, который всасывает образец в камеру 20 для анализа. В предпочтительном варианте выполнения объем сжимаемой надувной камеры 22 достаточно большой, так что, когда надувная камера полностью сжата, уменьшение объема надувной камеры 22 больше, чем общий объем камеры 20 для анализа или равно ему, что обеспечивает заполнение камеры 20 для анализа. Однако сжимаемая надувная камера 22 с меньшим объемом, чем камера 20 для анализа, может также быть эффективна.

Альтернативно, сама камера 20 для анализа может быть спадающейся или сжимаемой. В таком варианте реализации поршень или другое сжимающее средство, например, пальцы пациента или клинициста, может сначала сжать, а затем освободить камеру 20 для анализа, сформировав частичный вакуум. Когда действие сжимающей силы прекращается, под действием частичного вакуума поток образца перемещается из проникающего зонда по направлению к камере для анализа.

Предварительная камера

В предпочтительном варианте реализации (фиг.1 и 2) предварительная камера 14 представлена в устройстве 10 для накопления и хранения взятого образца перед его переносом в камеру 20 для анализа. Предварительная камера 14 полезна при осуществлении анализа, который требует, чтобы образец заполнил камеру 20 для анализа за короткий промежуток времени для получения точных результатов, т.е. за время, более короткое, чем время, которое требуется для взятия достаточного количества образца из дермального слоя. В предпочтительном варианте реализации объем камеры 14 больше, чем объем камеры 20 для анализа, что гарантирует таким образом, что, как только предварительная камера 14 заполнена, был набран достаточный образец для полного заполнения камеры 20 для анализа.

В предпочтительном варианте реализации (фиг.1 и 2) проникающий зонд 12 открывается в предварительную камеру 14 на первом конце, а на втором конце предварительная камера 14 открывается в камеру 20 для анализа. Предварительная камера 14 может быть свободна от реагентов или других веществ или может содержать одно или несколько веществ для усиления или уменьшения капиллярной силы, оказываемой стенками предварительной камеры 14, или для предварительной обработки образца перед анализом. Эти вещества могут включать полимеры, смолы, порошки, сетки, волокнистые материалы, кристаллические материалы, перистые материалы или их смеси или комбинации. Для эффективного заполнения камеры 20 для анализа в предпочтительном варианте реализации используются предварительная камера 14 и камера 20 для анализа различной высоты (фиг.2). Когда камера 20 для анализа изготовлена так, что ее высота (относящаяся к самому маленькому размеру камеры) меньше, чем высота предварительной камеры 14, создается капиллярная сила, которая способна высасывать жидкость из предварительной камеры 14 и передавать в камеру 20 для анализа. Первое воздушное отверстие 64, способствующее заполнению камеры 20 для анализа путем вытеснения воздуха из камеры 20 для анализа по мере поступления образца, может быть выполнено на конце 70 камеры 20 для анализа напротив отверстия 62 в предварительную камеру 14. Может быть выполнено второе отверстие 74, открывающееся в предварительную камеру 14 по существу на противоположном конце 60 предварительной камеры 14, на котором проникающий зонд 12 открывается в предварительную камеру 14. Отверстие 74 обеспечивает поступление воздуха в предварительную камеру 14 для замещения образца, по мере того как он переносится из предварительной камеры 14 в камеру 20 для анализа. Отверстие 74 может быть выполнено в любом подходящем месте на устройстве 10. В предпочтительном варианте реализации отверстие 74 включает острый угол, например под углом 90°, который служит “капиллярной остановкой” для предотвращения выхода образца из устройства 10 через отверстие 74.

В другом варианте реализации предварительная камера 14 состоит из трубки или другой профилированной камеры с гибкими стенками, прикрепленной к проникающему зонду 12. В этом случае предварительная камера 14 или зафиксирована на камере 20 для анализа, или размещена рядом с отверстием в камеру 20 для анализа и совмещена с ним. Такое совмещение может происходить при размещении в наружном устройстве, таком как измерительное устройство. В одном аспекте этого варианта реализации предварительная камера 14 дополнительно содержит клапан, служащий для регулирования потока образца жидкости между проникающим зондом 12 и предварительной камерой 14. Клапан может включать один или несколько роликов, поршней или сжимающих устройств, способных одновременно перекрывать первый конец 60 предварительной камеры 14 и сжимать предварительную камеру 14 так, что жидкость из предварительной камеры 14 будет течь в направлении второго конца 62 предварительной камеры 14 и в камеру 20 для анализа.

Альтернативно, камера 20 для анализа состоит из трубки или другой спрофилированной камеры с гибкими стенками, прикрепленной к проникающему зонду 12. В одном аспекте этого варианта реализации камера 20 для анализа перед проникновением сжимается одним или несколькими роликами, поршнями или другими сжимающими устройствами. После введения проникающего зонда 12 сдавливание прекращается, образуя вакуум, который втягивает образец а камеру 20 для анализа. В таком варианте реализации предварительная камера 14 может не требоваться, если создается достаточный вакуум для быстрого взятия образца. В таком варианте реализации может не требоваться отверстий 64, 74, если они будут препятствовать образованию вакуума.

В еще одном варианте реализации (фиг.3 и 4) предварительная камера 14 соответствующего размера открывается в проникающий зонд 12 на одном конце 60 и в камеру 20 для анализа на другом конце 62. Конец 70 камеры 20 для анализа напротив отверстия в предварительную камеру 14 открывается в сжимаемую надувную камеру 22. Надувная камера 22 может быть изготовлена отдельно и прикреплена к концу 70 камеры 20 для анализа. Альтернативно, она может быть образована удалением отрезка на среднем пластинчатом слое 82 в устройстве 10 (фиг.3 и 4).

При использовании надувная камера 22 в устройстве 10 сжимается подходящим средством перед тем, как проникающий зонд 12 вводится пациенту. Введение проникающего зонда 12 может быть подтверждено применением датчика, такого как датчик давления, или пациент может подтвердить, что проникающий зонд 12 введен, или визуально, или прикосновением. В последнем случае испытывающий ощущение пациент может подать сигнал на измерительное устройство, например, нажатием кнопки. В этот момент средство, сдавливающее надувную камеру 22, извлекается в положение на половину расстояния для всасывания образца в предварительную камеру 14. Когда предварительная камера 14 заполнена, на что указывает датчик, измерительный прибор показывает пациенту, что проникающий зонд 12 следует извлечь. Затем сдавливающее средство перемещается в полностью извлеченное положение и перекачивает образец из предварительной камеры 14 в камеру 20 для анализа. В случае, когда подсос из надувной камеры 22 вызывает накопление образца с достаточной скоростью, можно обойтись без предварительной камеры 14, и надувная камера 22 используется для засасывания образца через проникающий зонд 12 непосредственно в камеру 20 для анализа. В некоторых вариантах реализации нет необходимости выполнять отверстия 64, 74, которые мешали бы образованию вакуума.

Камера для анализа

В предпочтительном варианте реализации камера 20 для анализа содержится в устройстве 10, включающем одноразовую полоску для анализа, аналогичную полоске, раскрытой в WО 97/00441. Полоска для анализа содержит биологический датчик для определения концентрации анализируемого вещества в носителе, например концентрации глюкозы в образце жидкости. Гальванический элемент в этой полоске имеет эффективный объем 1,5 мкл или менее и может включать пористую мембрану, рабочий электрод с одной стороны мембраны и спорный электрод с другой стороны мембраны. В предпочтительном варианте реализации используется анализирующий элемент, имеющий эффективный объем около 0,02 мкл или более. Более предпочтительно, элемент имеет объем в диапазоне от около 0,1 мкл до сколе 0,5 мкл.

В одном аспекте этого варианта реализации проникающий зонд 12 представляет собой маленькую иглу, встроенную в полоску для анализа путем введения через стенку камеры 20 для анализа так, что один конец иглы открывается в камеру 20 для анализа. При использовании устройства 10 игла вводится в дермальный слой пациента и образец всасывается в иглу под действием капиллярных сил. Затем образец переносится из иглы в камеру 20 для анализа капиллярным действием, после чего производится анализ образца. Отверстие 64, сообщающее камеру 20 для анализа с атмосферой и удаленное от той точки, где игла открывается в камеру, предназначено для выхода вытесненного воздуха, по мере того как камера 20 для анализа заполняется образцом. Анализирующие устройства, раскрытые в WО 97/00441, особенно подходят для работы с заявленным устройством ввиду их способности использовать очень маленькие объемы образца, обычно доступные при взятии проб интерстициальной жидкости.

Камера 20 для анализа может содержать одно или несколько веществ для усиления или уменьшения действия капиллярной силы, оказываемой стенками камеры 20 для анализа. Указанные вещества включают полимеры, смолы, порошки, сетки, волокнистые материалы, кристаллические материалы, пористые материалы или их смеси или комбинации, которые могут использоваться также в предварительной камере. Например, стенки 24 камеры 20 для анализа могут быть покрыты гидрофильным материалом для содействия потоку образца жидкости в камеру для анализа при взятии пробы. Подходящие гидрофильные материалы включают полиэтиленгликоль, поливинилпиролидон, поверхностно-активное вещество, гидрофильный блок-сополимер и полиакриловую кислоту. Камера 20 для анализа может также содержать реагенты, способные вступать в реакцию с анализируемым веществом или другим веществом, присутствующим в образце. Такие другие вещества могут включать вещества, которые мешают определению присутствия или отсутствия анализируемого вещества. В этом случае реагент вступит в реакцию с веществом с тем, чтобы оно больше не мешало анализу.

При помощи устройства 10 можно анализировать любое вещество, присутствующее в образце жидкости. Обычным анализируемым веществом является ион, элемент, сахар, спирт, гормон, белок, фермент, кофактор, последовательность нуклеиновых кислот, липид и наркотик. В предпочтительном варианте реализации предлагаемое к исследованию анализируемое вещество представляет собой глюкозу. Типичные анализируемые вещества включают этанол, ион калия, фармацевтические препараты, наркотики, холестерин и лактат.

Присутствие или отсутствие анализируемого вещества можно определить непосредственно. Альтернативно, анализируемое вещество можно определить проведением реакции анализируемого вещества с одним или несколькими реагентами, присутствующими в камере для анализа. Затем должен быть выявлен продукт этой реакции, указывающий на присутствие или отсутствие анализируемого вещества, например цветовой индикатор, электрический ток, электрический потенциал, кислота, основание, осадок или газ, но не ограничиваются ими.

Для определения присутствия или отсутствия анализируемого вещества или продукта реакции анализируемого вещества может применяться любой подходящий аналитический способ, например электрохимические способы, способы выявления поглощения света, способы выявления светового излучения и измерение магнитной восприимчивости, но не ограничиваются ими. В случае продукта реакции, имеющего цвет, отличный от цвета анализируемого вещества, или образования осадка или газа, визуальное определение может быть подходящим способом определения присутствия или отсутствия анализируемого вещества.

Представление/хранение данных измерения

В предпочтительном варианте реализации устройство 10 для взятия проб интегрировано с измерительным устройством, например счетчиком, который может представлять, хранить или регистрировать данные исследования, необязательно в считываемом компьютером формате. В этом варианте устройство 10 содержит интерфейс для соединения со счетчиком. В случае электрохимического измерения коммутирующий элемент подводит напряжение или ток к гальваническому элементу.

1. Устройство для взятия проб жидкости, содержащее корпус, имеющий зонд для проникновения через дермальный слой с проникающим и сообщающим концами, и камеру для анализа, имеющую проксимальный конец и дистальный конец, отличающееся тем, что дополнительно содержит предварительную камеру, имеющую первый и второй конец, размещенную между проникающим зондом и камерой для анализа так, что первый конец предварительной камеры примыкает к сообщающему концу проникающего зонда, а второй конец предварительной камеры примыкает к проксимальному концу камеры для анализа, при этом объем предварительной камеры больше, чем объем камеры для анализа, а проникающий зонд через жидкость сообщен с камерой для анализа так, что жидкость имеет возможность течь из проникающего зонда по направлению к камере для анализа.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что камера для анализа имеет, по меньшей мере, одну гибкую стенку, так что при сдавливании гибкой стенки объем камеры для анализа уменьшается.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что предварительная камера имеет, по меньшей мере, одну гибкую стенку, так что при сдавливании гибкой стенки объем предварительной камеры уменьшается.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что предварительная камера содержит клапан на первом конце для герметизации предварительной камеры от проникающего зонда.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что предварительная камера способна оказывать воздействие первой капиллярной силы, а камера для анализа способна оказывать воздействие второй капиллярной силы, причем первая и вторая капиллярные силы отличаются по величине.

6. Устройство по п.7, отличающееся тем, что капиллярная сила камеры для анализа больше, чем капиллярная сила предварительной камеры.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что внутренняя поверхность предварительной камеры содержит, по меньшей мере, первую и вторую стенки, расположенные с зазором, имеющим первую величину для ограничения высоты предварительной камеры, при этом внутренняя поверхность камеры для анализа содержит, по меньшей мере, первую и вторую стенки, расположенные с зазором, имеющим вторую величину для ограничения высоты камеры для анализа, причем высота камеры для анализа меньше, чем высота предварительной камеры, а различие капиллярных сил определяется, по меньшей мере, частично от разницы между высотой предварительной камеры и высотой камеры для анализа.

8. Устройство по п.5, отличающееся тем, что, по меньшей мере, одна из указанных камер содержит вещество, способное увеличить или уменьшить капиллярную силу, оказываемую камерой.

9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что указанное вещество выбрано из группы, состоящей из полимера, смолы, порошка, сетки, волокнистого материала, кристаллического материала, пористого материала или их комбинации.

10. Устройство по п.8, отличающееся тем, что вещество выбрано из группы, состоящей из полиэтиленгликоля, полнивинилпирролидона, поверхностно-активного вещества, гидрофильного блока сополимера и поливинилацетата.

11. Устройство по п.1, отличающееся тем, что предварительная камера содержит первую стенку и вторую стенку, и камера для анализа содержит первую стенку и вторую стенку, при этом расстояние между стенками предварительной камеры больше, чем расстояние между стенками камеры для анализа.

12. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительно содержит сжимаемую надувную камеру, сообщающуюся по жидкости с камерой для анализа, причем сжимаемая надувная камера способна оказывать положительное или отрицательное давление на камеру для анализа.

13. Устройство по п.12, отличающееся тем, что сжимаемая надувная камера открывается в дистальный конец камеры для анализа.

14. Устройство по п.1, отличающееся тем, что проникающий зонд выбран из группы, состоящей из иглы, ланцета, трубки, канала или твердого выступа.

15. Устройство по п.1, отличающееся тем, что проникающий зонд содержит материал, выбранный из группы, состоящей из угольного волокна, борного волокна, пластика, металла, стекла, керамики, композитного материала, их смесей и их комбинаций.

16. Устройство по п.1, отличающееся тем, что проникающий зонд содержит два листка материала, имеющие выступ на каждом листке, причем листки размещены с зазором так, что жидкость может всасываться между листками капиллярным действием.

17. Устройство по п.16, отличающееся тем, что два листка материала проникающего зонда входят в устройство с образованием предварительной камеры, прилегающей к камере для анализа и сообщающейся с ней через жидкость.

18. Устройство по п.1, отличающееся тем, что устройство имеет проксимальный край с выемкой, а проникающий зонд размещен внутри выемки.

19. Устройство по п.18, отличающееся тем, что выемка конфигурирована для совмещения с формой выбранной поверхности кожи.

20. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительно содержит высвобождаемый пускатель для приложения усилия, достаточного для проникновения проникающего зонда через дермальный слой.

21. Устройство по п.20, отличающееся тем, что пускатель размещен снаружи от корпуса и предназначен для проталкивания корпуса после высвобождения в направлении к дермальному слою.

22. Устройство по п.20, отличающееся тем, что пускатель является составной частью корпуса.

23. Устройство по п.22, отличающееся тем, что пускатель предназначен для проталкивания корпуса после высвобождения в направлении к дермальному слою.

24. Устройство по п.1, отличающееся тем, что камера для анализа содержит гальванический элемент, имеющий рабочий электрод и опорный электрод.

25. Устройство по п.1, отличающееся тем, что содержит коммутатор для соединения с измерительным устройством.

26. Устройство по п.27, отличающееся тем, что коммутатор предназначен для подачи напряжения или тока.

27. Способ определения наличия или отсутствия анализируемого вещества в образце жидкости, заключающийся в том, что используют устройство для взятия проб жидкости, содержащее зонд для проникновения через дермальный слой с проникающим концом и сообщающим концом и камеру для анализа, имеющую проксимальный конец и дистальный конец, отличающийся тем, что устройство дополнительно содержит предварительную камеру, имеющую первый и второй конец, размещенную между проникающим зондом и камерой для анализа так, что первый конец предварительной камеры примыкает к сообщающему концу проникающего зонда, а второй конец предварительной камеры примыкает к проксимальному концу камеры для анализа, при этом объем предварительной камеры больше, чем объем камеры для анализа, а проникающий зонд через жидкость сообщен с камерой для анализа так, что жидкость имеет возможность течь из проникающего зонда по направлению к камере для анализа, проникают через дермальный слой проникающим зондом, заполняют камеру для анализа образцом жидкости, которая перетекает от проникающего зонда в направлении камеры для анализа, определяют наличие/отсутствие анализируемого вещества внутри камеры для анализа.

28. Способ по п.27, отличающийся тем, что образец выбирают из группы, состоящей из интерстициальной жидкости и цельной крови.

29. Способ по п.28, отличающийся тем, что устройство дополнительно содержит сжимаемую надувную камеру, сообщающуюся по жидкости с камерой для анализа, причем сжимаемая надувная камера способна оказывать положительное или отрицательное давление на камеру для анализа.

30. Способ по п.29, отличающийся тем, что дополнительно воздействуют сжимающей силой на гибкую стенку сжимаемой надувной камеры для уменьшения ее объема, прекращают сжатие для образования частичного вакуума в камере для анализа.

31. Способ по п.30, отличающийся тем, что до шага проникновения через дермальный слой воздействуют силой, после чего сжатие прекращают.

32. Способ по п.27, отличающийся тем, что шаг определения наличия/отсутствия анализируемого вещества включает качественное или количественное измерение характеристики образца.

33. Способ по п.32, отличающийся тем, что характеристику образца определяют по присутствию анализируемого вещества.

34. Способ по п.33, отличающийся тем, что для определения присутствия анализируемого вещества используют цветовой индикатор, электрический ток, электрический потенциал, изменение кислотности, основания, выделение осадка и газа.

35. Способ по п.27, отличающийся тем, что анализируемое вещество выбрано из группы, состоящей из иона, элемента, сахара, спирта, гормона, белка, фермента, кофактора, последовательности нуклеиновых кислот, липида, фармацевтического средства и наркотика.

36. Способ по п.27, отличающийся тем, что анализируемое вещество выбрано из группы, состоящей из иона калия, этанола, холестерина и лактата.

37. Способ по п.27, отличающийся тем, что поток образца по направлению к камере для анализа создают движущей силой, причем движущая сила включает силу, выбранную из группы, состоящей из капиллярной силы и перепада давления.

38. Способ по п.37, отличающийся тем, что предварительная камера способна оказывать воздействие первой капиллярной силы, а камера для анализа способна оказывать воздействие второй капиллярной силы, причем первая и вторая капиллярные силы отличаются по величине.

39. Способ по п.38, отличающийся тем, что капиллярная сила камеры для анализа больше, чем капиллярная сила предварительной камеры.

40. Способ по п.39, отличающийся тем, что внутренняя поверхность предварительной камеры содержит, по меньшей мере, первую и вторую стенки, размещенные с зазором, имеющим первую величину, для ограничения высоты предварительной камеры, при этом внутренняя поверхность камеры для анализа содержит, по меньшей мере, первую и вторую стенки, размещенные с зазором, имеющим вторую величину, для ограничения высоты камеры для анализа, причем высота камеры для анализа меньше, чем высота предварительной камеры, а различие капиллярных сил происходит, по меньшей мере, частично от разницы между высотой предварительной камеры и высотой камеры для анализа.

41. Способ по п.39, отличающийся тем, что, по меньшей мере, одна из указанных камер содержит вещество, способное увеличить или уменьшить капиллярную силу, оказываемую камерой.

42. Способ по п.41, отличающийся тем, что вещество выбрано из группы, состоящей из полимера, смолы, порошка, сетки, волокнистого материала, кристаллического материала, пористого материала или их комбинации.

43. Способ по п.41, отличающийся тем, что вещество выбрано из группы, состоящей из полиэтиленгликоля, поливинилпирролидона, поверхностно-активного вещества, гидрофильного блок-сополимера и полиакриловой кислоты.

44. Способ по п.37, отличающийся тем, что перепад давления включает положительное давление, подаваемое по направлению к камере для анализа.

45. Способ по п.37, отличающийся тем, что перепад давления включает отрицательное давление, подаваемое от камеры для анализа.

46. Способ по п.37, отличающийся тем, что предварительная камера дополнительно содержит, по меньшей мере, одну гибкую стенку, при сдавливании которой объем предварительной камеры уменьшается.

47. Способ по п.46, отличающийся тем, что предварительная камера дополнительно содержит клапан на первом конце, предназначенный для герметизации предварительной камеры от проникающего зонда.

48. Способ по п.47, отличающийся тем, что на шаге заполнения камеры для анализа образцом осуществляют закрытие клапана и сжатие предварительной камеры.

49. Способ по п.29, отличающийся тем, что камера для анализа имеет, по меньшей мере, одну гибкую стенку, при сдавливании которой объем камеры для анализа уменьшается.

50. Способ по п.49, отличающийся тем, что дополнительно воздействуют сжимающей силой на гибкую стенку камеры для анализа для уменьшения ее объема, прекращают сжатие для образования частичного вакуума в камере для анализа.

51. Способ по п.50, отличающийся тем, что до шага проникновения через дермальный слой воздействуют силой, после чего сжатие прекращают.