DE69828645T2 - Gerät zur entnahme von interstitiellen flüssigkeit für diagnostische teste - Google Patents

Gerät zur entnahme von interstitiellen flüssigkeit für diagnostische teste Download PDF

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R.G. Jon./for the Estate of Hiltibran HILTIBRAN
D. David CUNNINGHAM
B. Eric SHAIN
J. Brian TARKOWSKI
F. Douglas YOUNG
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    • A61M2037/0007—Other apparatus for introducing media into the body; Percutany, i.e. introducing medicines into the body by diffusion through the skin having means for enhancing the permeation of substances through the epidermis, e.g. using suction or depression, electric or magnetic fields, sound waves or chemical agents

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Diese Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Entnehmen von Proben von interstitieller Flüssigkeit für diagnostische Zwecke.
  • 2. Besprechung des Fachgebiets
  • Die Prävalenz von Diabetes hat in der Welt in großem Maße zugenommen. Zum jetzigen Zeitpunkt haben Diabetiker, bei denen die Krankheit diagnostiziert wurde, ungefähr 3% der Bevölkerung der Vereinigten Staaten ausgemacht. Es wird angenommen, daß die tatsächliche Gesamtzahl der Diabetiker in den Vereinigten Staaten über 16,000,000 liegt. Diabetes kann zu vielfältigen Komplikationen führen, wie zum Beispiel Retinopathie, Nephropathie und Neuropathie.
  • Der wichtigste Faktor für die Reduktion von Diabetesassoziierten Komplikationen ist das Aufrechterhalten eines geeigneten Spiegels von Glucose in der Blutbahn. Das Aufrechterhalten des geeigneten Spiegels von Glucose in der Blutbahn kann viele der Wirkungen von Diabetes verhindern und sogar umkehren.
  • Glucoseüberwachungsvorrichtungen des Standes der Technik haben mit dem Prinzip gearbeitet, durch eine Vielzahl von Verfahren, wie zum Beispiel durch eine Nadel oder Lanzette, Blut von einem Patienten zu entnehmen. Eine Person überschichtet dann einen Papierstreifen, der Chemikalien trägt, mit dem Blut und führt schließlich den mit Blut überschichteten Streifen in einen Blutglucosemesser ein, zur Messung der Glucosekonzentration durch Bestimmung der Veränderung im Reflektionsgrad.
  • Es gibt eine Vielzahl von Vorrichtungen, die derzeit erhältlich sind, um den Spiegel der Blutglucose bei Diabetikern zu überwachen. Die besten von diesen Vorrichtungen erfordern, daß der Diabetiker in einen Finger einsticht und einen Blutstropfen sammelt, um ihn auf einen Streifen zu plazieren, welcher in ein Kontrollgerät eingeführt wird, das den Spiegel der Glucose im Blut bestimmt. Sich in den Finger zu stechen, kann schmerzhaft sein. Des weiteren wird durch die Einstichvorrichtung, typischerweise eine Lanzette oder eine Nadel, eine relativ große Wunde erzeugt. Es ist bekannt, daß der Schmerz, der aus dem Fingerstich entsteht, Diabetiker davon abhält, sich an die Überwachungsregeln zu halten. Das Fehlen der Einhaltung von Regeln erhöht das Risiko von Komplikationen aufgrund von Diabetes. Es besteht daher die Notwendigkeit eines schmerzfreieren und weniger traumatischen Mittels zum Sammeln von biologischen Proben für die Überwachung des Glucosespiegels einer Person in einer biologischen Flüssigkeit.
  • EP 0 797 951 offenbart eine Vorrichtung für das Entnehmen von Blut in einer weniger schmerzhaften Art und Weise.
  • EP 0 449 525 beschreibt ein tragbares Instrument für die quantitative Messung von Glucose, das unter anderem eine Lanzettenvorrichtung und einen Detektor umfaßt.
  • WO-A-98/24366, welches ein Dokument aus dem Stand der Technik gemäß Art. 54(3) des EPÜ ist, beschreibt eine Vorrichtung, die zum Entnehmen einer Blutprobe für die Analyse in einem diagnostischen Test geeignet ist, wobei die bekannte Vorrichtung folgendes umfaßt: eine rückziehbare Vorrichtung zum Bilden einer unversperrten Öffnung in einem Bereich der Haut, aus welchem die Probe extrahiert werden soll; und eine Vakuumpumpe, die angepaßt ist, um die Verfügbarkeit von Blut in dem Bereich der Haut zu erhöhen, aus welchem die Probe extrahiert werden soll, bevor die unverschlossene Öffnung in der Haut gebildet wird. Des weiteren kann ein Heizelement bereitgestellt sein, um die Verfügbarkeit von Blut in dem Bereich der Haut zu erhöhen, aus welchem die Probe extrahiert werden soll.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Diese Erfindung stellt eine Vorrichtung bereit, die geeignet ist zum Entnehmen einer Probe interstitieller Flüssigkeit von einem Patienten für nachfolgende diagnostische Tests, wie in den Ansprüchen 1 und 2 definiert. Es wird angenommen, daß die Konzentration von Glucose in interstitieller Flüssigkeit mit der Konzentration von Glucose im Blut korreliert.
  • In einer Ausführungsform wird die Verfügbarkeit von biologischen Flüssigkeiten in dem Bereich der Haut, aus welchem die Probe extrahiert werden soll, erhöht, vorzugsweise durch ein Vakuum, welches an die Oberfläche der Haut in der Nähe der Öffnung angelegt wird, bevor die Öffnung in der Haut gebildet wird. Das Vakuum bewirkt, daß der Teil der Haut in der Nähe der Interstitialflüssigkeitsextraktionsstelle mit biologischen Flüssigkeiten angereichert wird, d.h. Blut und interstitieller Flüssigkeit. Das Vakuum bewirkt auch, daß der Teil der Haut in der Nähe der Interstitialflüssigkeitsextraktionsstelle gedehnt wird.
  • Eine Öffnung in diesem gedehnten Teil der Haut wird gemäß der Erfindung mit einer Schneidevorrichtung gebildet, zum Beispiel einer sich drehenden Lanzette oder einem sich drehenden Bohrer. Wenn eine Schneidevorrichtung verwendet wird, um die Öffnung zu bilden, muß sie vor dem Schritt des Extrahierens der Probe von interstitieller Flüssigkeit aus der Öffnung von der Öffnung zurückgezogen werden. Dieses Zurückziehen wird den ungehinderten Fluß von interstitieller Flüssigkeit durch die Öffnung ermöglichen. Nachdem die Öffnung gebildet wurde, wird vorzugsweise ein Vakuum verwendet, um bei der Extraktion der Probe von interstitieller Flüssigkeit aus der Öffnung in der Haut zu helfen.
  • Die Probe kann aus den Tropfen von interstitieller Flüssigkeit analysiert werden, welche sich auf der Oberfläche der Haut an der Stelle der Öffnung sammeln, und zwar durch direktes Aufbringen der interstitiellen Flüssigkeit auf einen Glucosedetektor. Alternativ kann die Probe in einer solchen Art und Weise gesammelt werden, zum Beispiel über ein Kapillarröhrchen, daß sie durch konventionelle diagnostische Vorrichtungen, wie zum Beispiel einen Biosensor, analysiert werden kann.
  • In einer anderen bevorzugten Ausführungsform kann die Probe in einer Sammelzone gesammelt werden, die in einer konventionellen diagnostischen Vorrichtung, zum Beispiel einem Biosensor, integriert ist.
  • In einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann die Verfügbarkeit von interstitieller Flüssigkeit in dem Bereich der Haut, aus welchem die Probe extrahiert werden soll, durch Aufbringen von thermischer Energie auf diesen Bereich der Haut erhöht werden. Die thermische Energie bewirkt, daß die interstitiellen Flüssigkeiten in diesem Bereich der Haut schneller fließen, wodurch ermöglicht wird, daß mehr interstitielle Flüssigkeit pro gegebene Zeiteinheit gesammelt werden kann. In dieser alternativen Ausführungsform können die Schritte (b) und (c) in derselben Art und Weise ausgeführt werden, wie sie in der Ausführungsform ausgeführt wurden, wo ein Vakuum verwendet wurde, um die Haut vor dem Bilden der Öffnung zu behandeln.
  • In einem anderen Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Sammeln einer Probe von interstitieller Flüssigkeit für die Analyse in einem diagnostischen Test bereitgestellt. In einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Vorrichtung folgendes:
    • (a) ein Gehäuse;
    • (b) eine Vorrichtung zum Bilden einer unbehinderten Öffnung in einem Bereich der Haut, aus welchem die Probe durch einen sich drehenden Bohrer oder eine sich drehende Lanzette extrahiert werden soll; und
    • (c) eine Vakuumpumpe.
  • Es ist auch möglich, auf das Gehäuse zu verzichten. Jedoch wird das Gehäuse als Annehmlichkeit für den Patienten und zum Schutz der Komponenten bevorzugt.
  • Die Vakuumpumpe und die Öffnungs-bildende Vorrichtung, zum Beispiel ein sich drehender Bohrer oder eine sich drehende Lanzette, erfordern eine Energiequelle. Wenn die Vorrichtung ein Gehäuse einschließt, kann die Energiequelle innerhalb des Gehäuses angeordnet werden. Alternativ kann die Energiequelle außerhalb des Gehäuses liegen.
  • Die Vorrichtung zum Bilden einer unbehinderten Öffnung in dem Bereich der Haut, aus welchem die Probe von interstitieller Flüssigkeit extrahiert werden soll, ist eine Stechvorrichtung, welche einen sich drehenden Bohrer oder eine sich drehende Lanzette umfaßt, um eine Öffnung in der Haut zu bilden.
  • Die Vakuumpumpe kann folgenden doppelten Zweck erfüllen: (1) Dehnen der Haut und (2) Verbessern der Extraktion der Probe von interstitieller Flüssigkeit aus der unbehinderten Öffnung in der Haut. Vorzugsweise kann die Vakuumpumpe folgenden Zwecken dienen: (1) Dehnen der Haut (2) Erhöhen der Verfügbarkeit von biologischen Flüssigkeiten in dem Bereich der Haut, aus welchem die Probe extrahiert werden soll, (3) Halten der Haut in einer exakten Position für ein genaues Einschneiden durch ein Schneidewerkzeug und (4) Verbessern der Extraktion der Probe von interstitieller Flüssigkeit aus der unbehinderten Öffnung in der Haut. Vorzugsweise enthält das Gehäuse weiterhin elektronische Mittel, die programmierte Anweisungen haben, um die Vakuumpumpe an- und auszuschalten, um den gewünschten Vakuumpegel aufrechtzuerhalten.
  • Das Gerät enthält vorzugsweise einen Motor, um den sich drehenden Bohrer oder die sich drehende Lanzette anzutreiben, Ventile, wie zum Beispiel Solenoidventile, zum Beenden des Vakuums am Ende des Interstitialflüssigkeitsextraktionsverfahrens. Die Vorrichtung kann wahlweise ein Heizelement enthalten, um die Verfügbarkeit von biologischen Flüssigkeiten in dem Bereich der Haut zu erhöhen, aus welchem die Probe extrahiert werden soll. Die Vorrichtung kann auch einen Glucosedetektor enthalten, der innerhalb der Vorrichtung integriert ist, zum Beispiel einen Biosensor, um die Probe von interstitieller Flüssigkeit, die von der Vorrichtung gesammelt wurde, zu analysieren.
  • Die Vorrichtung dieser Erfindung bietet verschiedene Vorteile gegenüber den Verfahren und Vorrichtungen des Standes der Technik. Erstens kann eine ausreichende Menge von interstitieller Flüssigkeit zum Durchführen von Glucoseüberwachungstests aus Körperteilen extrahiert werden. Somit kann, indem Körperteile für die Extraktion von interstitieller Flüssigkeit geeignet gemacht werden, die Anwendung eines schmerzhaften Fingereinstichs zum Extrahieren von Blut vermieden werden. Zweitens kann, durch Erhöhen der Verfügbarkeit von biologischen Flüssigkeiten an der Stelle, wo interstitielle Flüssigkeit extrahiert werden soll, der Zeitraum, der für die Extraktion der Probe erforderlich ist, reduziert werden. Aufgrund dieser Vorteile wird der Diabetes-Patient die Glucosespiegel in einer biologischen Flüsigkeit mit größerer Wahrscheinlichkeit in den vom Arzt vorgeschriebenen Intervallen überwachen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1A ist ein Grundriß einer Öffnung, stark vergrößert, in dem Stratum Corneum, die durch einen sich drehenden Bohrer gebildet wurde.
  • 1B ist ein Grundriß einer Öffnung, stark vergrößert, in dem Stratum Corneum, die durch eine sich drehende Lanzette gebildet wurde.
  • 2 ist ein Grundriß der Komponenten einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung dieser Erfindung. In dieser Figur ist die Abdeckung des Gehäuses entfernt.
  • 3 ist ein schematisches Diagramm, das veranschaulicht, wie ein Vakuum bewirkt, daß ein Teil der Haut vor der Bildung einer Öffnung in der Haut gedehnt wird, aus welcher die Probe von interstitieller Flüssigkeit extrahiert wird. 3 veranschaulicht auch die räumliche Beziehung zwischen dem Mundstück der Lanzettenvorrichtung und einem Glucosedetektor, zum Beispiel einem Biosensor.
  • 4 ist ein Blockdiagramm, das die elektronischen Mittel der bevorzugten Ausführungsform veranschaulicht.
  • 5 ist eine Querschnittsansicht einer Schneidevorrichtung, die für die Verwendung in dieser Erfindung geeignet ist.
  • Die 6A, 6B und 6C sind schematische Diagramme, welche die Position der Lanzette im Verhältnis zu der Oberfläche der Haut vor, während und nach dem Schneideschritt des Verfahrens dieser Erfindung veranschaulichen.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Wie hierin verwendet, bezeichnet der Ausdruck "interstitielle Flüssigkeit" die im wesentlichen klare, im wesentlichen farblose Flüssigkeit, die im menschlichen Körper zu finden ist und den Raum zwischen den Zellen des menschlichen Körpers einnimmt. Der Begriff "Bohrer" bezeichnet ein Werkzeug mit Schneidkanten oder einem spitzen Ende, um Löcher in die Haut zu bohren, üblicherweise durch Drehabrieb. Der Begriff "Lanzette" bezeichnet ein medizinisches Werkzeug mit einer mehrfach facettierten Schneide.
  • Die Ausführungsformen dieser Erfindung erfordern die folgenden Schritte, um die Funktion auszuführen, eine Probe von interstitieller Flüssigkeit zum Durchführen eines diagnostischen Tests, zum Beispiel zur Glucoseüberwachung, zu entnehmen:
    • (a) Behandeln eines Bereichs der Haut mit Vakuum oder Hitze oder sowohl Vakuum als auch Hitze, um die Verfügbarkeit von interstitieller Flüssigkeit in diesem Bereich der Haut zu erhöhen;
    • (b) Bilden einer Öffnung in dem behandelten Bereich der Haut; und
    • (c) Extrahieren der Probe von interstitieller Flüssigkeit aus der Öffnung in der Haut mit Hilfe von Vakuum und Dehnen der Haut.
  • In der bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung kommt vor Schritt (b), dem Schritt des Bildens der unbehinderten Öffnung, der Schritt des Erhöhens der Verfügbarkeit von interstitieller Flüssigkeit in dem Bereich der Haut, aus welchem die Probe extrahiert werden soll. Die Verfügbarkeit von interstitiellen Flüssigkeiten in einem bestimmten Bereich der Haut kann durch mindestens zwei Verfahren erhöht werden. In einem Verfahren kann ein Vakuum verwendet werden, um zu bewirken, daß interstitielle Flüssigkeit in dem Bereich der Haut zusammenfließt, wo das Vakuum angebracht wird. In einem anderen Verfahren kann Hitze verwendet werden, um zu bewirken, daß interstitielle Flüssigkeit schneller in den Bereich der Haut fließt, wo Hitze einwirkt, wodurch ermöglicht wird, daß eine größere Menge an interstitieller Flüssigkeit aus der Interstitialflüssigkeitsextraktionsstelle pro Zeiteinheit extrahiert wird. Die Kombination aus Vakuum und Hitze kann auch verwendet werden.
  • Elemente zum Erhöhen der Verfügbarkeit von interstitieller Flüssigkeit an einer Interstitialflüssigkeitsextraktionsstelle, welche für die Verwendung in dieser Erfindung geeignet sind, schließen folgendes ein, sind aber nicht darauf beschränkt: eine Vakuumpumpe, ein lokalisiertes Heizelement, ein Hautdehnungselement und chemische Stoffe. Wie zuvor erwähnt, kann das Anbringen eines Vakuums an den Bereich der Haut, aus welchem interstitielle Flüssigkeit extrahiert werden soll, die Verfügbarkeit von interstitieller Flüssigkeit unter und innerhalb der Haut an der Applikationsstelle erhöhen. Das Vakuum kann auch verwendet werden, um die Haut aufwärts in eine Kammer zu dehnen, wodurch das Zusammenfließen von interstitieller Flüssigkeit unter der Haut verstärkt wird. Diese Kombination aus Vakuum und Hautdehnung kann auch verwendet werden, um interstitielle Flüssigkeit aus der Öffnung in der Haut zu extrahieren. Es ist gut bekannt, daß Hitze die Perfusion eines Glieds in großem Maße erhöhen kann. Chemische Mittel, wie zum Beispiel Histamin, können verwendet werden, um eine physiologische Antwort hervorzurufen, um die Perfusion unter und innerhalb der Haut zu erhöhen.
  • Der Schritt des Bildens einer unbehinderten Öffnung in dem Bereich der Haut, aus welchem die Probe von interstitieller Flüssigkeit extrahiert werden soll, wird durchgeführt durch eine Schneidevorrichtung oder eine andere Art von Vorrichtung, die in der Lage ist, eine unbehinderte Öffnung in der Haut zu bilden. Schneidevorrichtungen, die für diese Erfindung geeignet sind, schließen mechanische Stechvorrichtungen ein, sind aber nicht darauf beschränkt. Mechanische Stechvorrichtungen, die für die Verwendung in dieser Erfindung geeignet sind, schließen sich drehende Bohrer und sich drehende Lanzetten ein. Drehende Vorrichtungen werden besonders bevorzugt, weil die Tiefe des Schnitts, die durch diese Vorrichtungen erzielt wird, besser kontrollierbar ist als die Tiefe des Schnitts, der mit konventionellen Lanzetten erreichbar ist. Die Haut ist sehr elastisch und wird sich verformen, wenn die Lanzette aufschlägt. Die Lanzette wird die Haut durchdringen, aber die Tiefe der Penetration ist nicht leicht zu kontrollieren, weil diese Verformung der Haut nicht reproduzierbar ist. Konventionelle Stechvorrichtungen sind ausgestaltet, um viel tiefer als notwendig einzudringen, aufgrund der Veränderlichkeit in der Verformung der Haut durch Stechen. Eine Lanzette muß nur von 0,2 bis 0,5 mm tief in die Haut eindringen, um die Kapillarwindungen der Intrakutanschicht der Haut zu erreichen. Die Standardtiefe der Lanzettenpenetration ist 1,6 mm. Um sicherzustellen, daß die Kapillaren erreicht werden, muß die Lanzette viel tiefer als theoretisch notwendig eindringen. Die Tiefeneinstellung der Lanzettenpenetration kann tiefer sein als die bevorzugten 0,2 mm bis 0,5 mm, weil sich die Haut verformt, wenn sie mit dem sich drehenden Bohrer oder die Lanzette in Kontakt kommt. Die Tiefeneinstellung zeigt nicht die tatsächliche Tiefe der Penetration in die Haut an. Die Tiefeneinstellung berücksichtigt eine Kombination von Faktoren, einschließlich der Verformung und Tiefe der Penetration in die Haut. Somit kann eine konventionelle Stechvorrichtung nicht verwendet werden, um die flachen Öffnungen in der Haut zuverlässig herzustellen, welche notwendig wären, um interstitielle Flüssigkeit zu erhalten, ohne bis zur Intrakutanschicht zu penetrieren und Blut zu erhalten. Das Rotieren der Lanzette oder die Verwendung einer Bohrspitze, um die Öffnung in dem Stratum Corneum zu bilden, stellt ein Mittel zum Bilden einer flachen Öffnung dar. Die Maßnahme der Rotation mit einem Schneidewerkzeug ist dafür bekannt, Öffnungen in Materialien durch Abrieb der Oberfläche des Materials zu bilden. Durch Einsatz von Rotation mit einer Lanzette oder einem Bohrer kann eine flache Öffnung reproduzierbar in der Haut gebildet werden, wodurch ermöglicht wird, daß die interstitielle Flüssigkeit ohne Kontamination durch Blut gewonnen wird. Die Bildung einer Öffnung in dem Stratum Corneum, welche nicht die Dermis erreicht, hat den zusätzlichen Vorteil, schmerzfrei zu sein. Die Nervenendigungen sitzen in der Intrakutanschicht, und somit entsteht keine Schmerzantwort, wenn die Intrakutanschicht nicht abgerieben wird. Sich drehende Vorrichtungen können streng kontrolliert werden durch Festlegen der folgenden Parameter:
    • (1) Tiefeneinstellung;
    • (2) Einstellung der Umdrehungen pro Minute;
    • (3) Einstellung des Durchmessers der Bohrspitze;
    • (4) Dauer der Bohrung.
  • Die Tiefe des Schnitts muß ausreichend sein, um das Stratum Corneum zu penetrieren, muß aber ebenso ausreichend gering sein, um das Durchstechen von Kapillaren zu vermeiden. In Bezug auf die Umdrehungen pro Minute, muß diese Einstellung ausreichend hoch sein, um das Auslösen von Schmerz beim Patienten zu vermeiden, aber auch ausreichend gering, um das Verbrennen des Fleisches des Patienten zu vermeiden. Der Durchmesser der Bohrspitze muß ausreichend groß sein, um eine Öffnung oder Öffnungen mit ausreichendem Durchmesser zu bohren, um die Extraktion von mindestens ungefähr 0,25 μl interstitieller Flüssigkeit innerhalb ungefähr 5 Minuten oder weniger zu ermöglichen, aber klein genug, so daß die Öffnung oder die Öffnungen, die gebohrt wurden, von ausreichend geringem Durchmesser sind, um innerhalb von ungefähr sieben Tagen, vorzugsweise ungefähr vier Tagen, mehr bevorzugt ungefähr zwei Tagen, zu verheilen. Die Anwendung der Zeiteinstellung muß ausreichend hoch sein, um sicherzustellen, daß die geeignete Tiefe erreicht wird, aber auch niedrig genug, daß nur das Stratum Corneum durchstochen wird und höchstens eine unwesentliche Menge an Kapillaren durchstochen wird. Repräsentative Beispiele für Einstellungen, die für die Verwendung mit einem sich drehenden Bohrer geeignet sind, sind wie folgt:
    Figure 00110001
  • Sich drehende Bohrer werden manchmal gegenüber sich drehenden Lanzetten bevorzugt, weil sich drehende Bohrer eine Öffnung des Typs bilden, der in 1A gezeigt ist, wohingegen sich drehende Lanzetten eine Öffnung des Typs bilden, der in 1B gezeigt ist. In beiden Figuren, 1A und 1B, stellt der Buchstabe "S" die Haut (skin) dar, und der Buchstabe "O" stellt die Öffnung (opening) in der Haut dar.
  • Andere Typen von Vorrichtungen, die in der Lage sind, eine unbehinderte Öffnung in der Haut zu bilden, schließen Laser ein, aber sie bilden keinen Teil der Erfindung. Laser, die zum Bilden einer unbehinderten Öffnung in der Haut, um Blut zu entnehmen, geeignet sind, sind ebenfalls im Fachgebiet gut bekannt. Siehe zum Beispiel U. S. Patent Nr. 4,775,361, 5,165,418, 5,374,556, Internationale Veröffentlichungsnummer WO 94/09713, Lane u. a. (1984) IBM Research Report – "Ultraviolet-Laser Ablation of Skin" und PCT/US96/13865. Laser, die zum Bilden einer unbehinderten Öffnung in der Haut geeignet sind, schließen Folgendes ein: Er:YAG, Nd:YAG und Halbleiterlaser.
  • Unabhängig davon, welcher Typ von Vorrichtung verwendet wird, um einen unbehinderte Öffnung in der Haut zu bilden, muß die Öffnung, die durch die Vorrichtung gebildet wird, unbehindert sein. Wie hierin verwendet, bedeutet der Ausdruck "unbehindert" frei von Verstopfen, Behindern, Blockieren oder Verschließen durch ein Hindernis. Im Speziellen sollen die Ausdrücke "unbehinderte Öffnung in dem Bereich der Haut, aus welchem die Probe extrahiert werden soll", "unbehinderte Öffnung in der Haut" und dergleichen bedeuten, daß der Teil der Öffnung unterhalb der Oberfläche der Haut frei von jeglichem Fremdkörper ist, welcher die Öffnung verstopfen, behindern, blockieren oder verschließen würde, wie zum Beispiel eine Bohrspitze von einem sich drehenden Bohrer oder eine Lanzette von einer sich drehenden Lanzette. Zum Beispiel muß, wenn ein sich drehender Bohrer verwendet wird, um die Öffnung zu bilden, die Bohrspitze von der Öffnung zurückgezogen werden, bevor die Extraktion von interstitieller Flüssigkeit beginnt. Weil Laser keinen Kontakt mit der Haut erfordern, um Öffnungen in der Haut zu bilden, liefert diese Art von Vorrichtung typischerweise unbehinderte Öffnungen. Jedoch sollen diese Ausdrücke nicht Fremdkörper an der Oberfläche der Haut oder oberhalb der Oberfläche der Haut einschließen, wie zum Beispiel einen Glucosemonitor, z. B, einen Biosensorstreifen. Zusätzlich setzt das Erfordernis einer unbehinderten Öffnung den Körper entweder gar nicht oder nur für einen sehr kurzen Zeitraum einem Fremdkörper aus, was vom Patienten begrüßt wird.
  • Der Schritt des Extrahierens der Probe von interstitieller Flüssigkeit aus der Öffnung in der Haut wird vorzugsweise durch eine Kombination von Extraktionsverbesserungselementen ausgeführt. Extraktionsverbesserungselemente, die geeignet sind für die Verwendung in dieser Erfindung, schließen Vakuum, Hautdehnungselemente und Heizelemente ein, sind aber nicht darauf beschränkt. Es wurde festgestellt, daß, wenn diese Elemente in Kombination verwendet werden, das Volumen an extrahierter interstitieller Flüssigkeit in großem Maße erhöht wird, insbesondere wenn ein Vakuum in Kombination mit Hautdehnung angebracht wird. In dieser Kombination bewirkt das Vakuum nicht nur, daß die interstitielle Flüssigkeit schnell von der unbehinderten Öffnung durch Saugen entfernt wird, sondern es bewirkt auch, daß ein Teil der Haut in der Nähe der Öffnung gedehnt wird. Das Dehnen der Haut kann durch andere Mittel erreicht werden, wie zum Beispiel mechanische Mittel oder Klebstoffe. Mechanische Mittel schließen Vorrichtungen zum Quetschen oder Ziehen der Haut ein; Klebstoffe bewirken ein Dehnen der Haut durch Ziehen. Es wird bevorzugt, ein Vakuum zu verwenden, um die Dehnung der Haut zu bewirken. Wie ein Vakuum arbeitet ein Heizelement wirksamer in Kombination mit anderen Techniken, zum Beispiel Dehnen der Haut. Es ist auch möglich, Vakuum mit Erhitzen zu kombinieren oder Vakuum mit Erhitzen und Hautdehnung zu kombinieren.
  • In den bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung wird die extrahierte interstitielle Flüssigkeit auch gesammelt. Der Schritt des Sammelns der Probe von interstitieller Flüssigkeit kann auf eine Vielzahl von Arten ausgeführt werden. Zum Beispiel kann die interstitielle Flüssigkeit in Kapillarröhrchen oder Saugpapier gesammelt werden. Alternativ kann es der interstitiellen Flüssigkeit gestattet werden, in der Interstitialflüssigkeitssammelkammer zu bleiben, aus welcher sie direkt in einem diagnostischen Test verwendet werden kann. Am meisten bevorzugt wird die Probe von interstitieller Flüssigkeit auf der Applikationszone eines Glucosedetektors gesammelt, von wo sie verwendet werden kann, um eine Anzeige der Konzentration von Glucose im Blut bereitzustellen. Wie zuvor angegeben, wird angenommen, daß die Konzentration von Glucose in interstitieller Flüssigkeit mit der Konzentration von Glucose in Blut korreliert. Unabhängig von der Art und Weise, in welcher die Interstitialflüssigkeitsprobe gesammelt wird, kann die Probe zu einem späteren Zeitpunkt analysiert werden als zu dem Zeitpunkt der Sammlung oder an einem Ort, der von dem Ort der Sammlung entfernt liegt, oder beides.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nun im Detail beschrieben werden. Bezug nehmend auf 2, umfaßt die Interstitialflüssigkeitsextraktionsvorrichtung 10 ein Gehäuse 12. Innerhalb des Gehäuses 12 angeordnet sind eine Vakuumpumpe 14, eine Stechvorrichtung 16, die einen sich drehenden Bohrer enthält (nicht gezeigt), eine Batterie 18 und elektronische Mittel 20. Ein Schalter 22 wird bereitgestellt, um die elektronischen Mittel 20 zu aktivieren. Ein Motor (nicht gezeigt) wird bereitgestellt, um den sich drehenden Bohrer der Stechvorrichtung 16 zu betreiben.
  • Das Gehäuse 12 besteht vorzugsweise aus einem Plastikmaterial. Es ist vorzugsweise von ausreichender Größe, um alle die Komponenten zu enthalten, die zum Bilden einer unbehinderten Öffnung in dem Bereich der Haut erforderlich sind, aus welchem die Probe von interstitieller Flüssigkeit extrahiert werden soll, wobei die Probe von interstitieller Flüssigkeit aus der unbehinderten Öffnung in der Haut extrahiert wird, vorzugsweise mit Hilfe eines Vakuums und einer Dehnung der Haut, und wobei die extrahierte Probe in einer Menge gesammelt wird, die ausreichend ist, um einen diagnostischen Test durchzuführen. Verfahren zur Herstellung des Gehäuses 12 sind Personen mit grundlegenden Fachkenntnissen gut bekannt. Wie zuvor angegeben, ist das Gehäuse 12 nicht erforderlich, aber es wird bevorzugt als Annehmlichkeit für den Patienten und für den Schutz der Komponenten.
  • Die Vakuumpumpe 14 muß in der Lage sein, ein Vakuum bereitzustellen, das für ein ausreichendes Einsaugen sorgt, um den Teil der Haut in dem Bereich zu dehnen, aus welchem die Probe von interstitieller Flüssigkeit extrahiert werden soll. Typischerweise wird der Abschnitt der gedehnten Haut 1 bis 10 mm, vorzugsweise 3 bis 5 mm, von der Ebene des Körperteils, von welchem er ein Teil ist, angehoben. Da das Einsaugen, das durch die Vakuumpumpe 14 ausgeführt wird, den entsprechenden Abschnitt der Haut dehnt, bewirkt das Einsaugen, das durch die Vakuumpumpe 14 ausgeführt wird, auch, daß der gedehnte Teil mit interstitieller Flüssigkeit angereichert wird. Der Grad des Einsaugens, das durchgeführt wird, muß ausreichend sein, um zu bewirken, daß ein relativ großes Volumen an interstitieller Flüssigkeit an dem Punkt, wo das Vakuum angebracht wird, angereichert wird. Die Vakuumpumpe 14 muß auch in der Lage sein ein Einsaugen durchzuführen, das ausreicht, um interstitielle Flüssigkeit aus der Öffnung in der Haut mit einer Geschwindigkeit zu extrahieren, die ausreichend ist, um mindestens 0,25 μl von interstitieller Flüssigkeit innerhalb eines Zeitraums von fünf Minuten, vorzugsweise innerhalb eines Zeitraums von zwei Minuten, zu extrahieren. Eine Vakuumpumpe 14, die für die Vorrichtung dieser Erfindung geeignet ist, kann eine Diaphragmapumpe, eine Kolbenpumpe, eine Drehschieberpumpe oder irgendeine andere Pumpe sein, die die erforderlichen zuvor beschriebenen Arbeiten durchführen kann. Typischerweise verwendet die Vakuumpumpe 14 einen selbständigen Dauermagnet-DC-Motor. Vakuumpumpen, die für diese Erfindung geeignet sind, sind Personen mit grundlegenden Fachkenntnissen gut bekannt und kommerziell erhältlich. Eine Vakuumpumpe, die zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet ist, ist erhältlich bei T- Squared Manufacturing Company, Nutley, NJ, und hat die Teilenummer T2-03.08.004.
  • Die Vakuumpumpe 14 ist vorzugsweise in der Lage, einen Druck von bis hinab zu ungefähr –1,014 bar (–14,7 psig) bereitzustellen, und wird noch bevorzugter betrieben bei von ungefähr –0,206 bar (–3,0 psig) bis ungefähr –0,689 bar (–10,0 psig). Der Bereich der Haut, der dem Vakuum ausgesetzt wird, liegt vorzugsweise im Bereich von bis zu ungefähr 50 cm2, noch bevorzugter von ungefähr 0,1 bis ungefähr 5,0 cm2. Der Zeitraum der Vakuumanbringung vor dem Bilden der Öffnung in der Haut, d.h., um die Verfügbarkeit von interstitieller Flüssigkeit an der Applikationsstelle zu erhöhen, liegt vorzugsweise im Bereich von bis zu ungefähr 5 Minuten, vorzugsweise von ungefähr 1 bis ungefähr 60 Sekunden. Der Zeitraum der Vakuumanbringung nach dem Bilden der Öffnung in der Haut, d.h., um die Extraktion von interstitieller Flüssigkeit aus der unbehinderten Öffnung zu erleichtern, liegt vorzugsweise im Bereich von bis zu ungefähr 5 Minuten, vorzugsweise von ungefähr 1 bis ungefähr 120 Sekunden. Das Vakuum, das durch die Vakuumpumpe 14 bereitgestellt wird, kann kontinuierlich oder gepulst sein. Ein kontinuierliches Vakuum wird bevorzugt, weil es weniger Komponenten erfordert als ein gepulstes Vakuum. Es wird bevorzugt, daß das angebrachte Vakuum keinen irreversiblen Schaden an der Haut bewirkt. Es wird bevorzugt, daß das angebrachte Vakuum keine Quetschungen und Verfärbungen der Haut erzeugt, welche für mehrere Tage anhalten. Es wird auch bevorzugt, daß der Grad des angebrachten Vakuums und die Dauer der Einwirkung des Vakuums nicht so exzessiv sind, daß sie dazu führen, daß sich die Dermis von der Epidermis trennt, was zur Bildung einer mit Flüssigkeit gefüllten Blase führt.
  • Die Stechvorrichtung 16 umfaßt gemäß der Erfindung ein sich drehendes Schneideelement, vorzugsweise einen sich drehenden Bohrer oder eine sich drehende Lanzette. Siehe 5. In dem Fall eines Bohrers werden Bohrspitzen mit geringem Durchmesser (28 bis 30 Durchmesser) bevorzugt. Bohrspitzen und Lanzettennadeln, die für diese Erfindung geeignet sind, können aus Metall oder Plastik bestehen. Die Penetrationstiefe des sich drehenden Schneideelements liegt vorzugsweise im Bereich von ungefähr 0,1 mm bis ungefähr 1,5 mm, noch bevorzugter von ungefähr 0,1 mm bis ungefähr 1,0 mm.
  • Stechvorrichtungen, welche ein sich drehendes Schneideelement verwenden wie hierin beschrieben, wurden niemals im Fachgebiet verwendet. Jede Stechvorrichtung, die ausgewählt wird, sollte im Zusammenhang mit den anderen Merkmalen der Vorrichtung dieser Erfindung arbeiten. Zum Beispiel muß, wenn ein Vakuum verwendet wird, die Stechvorrichtung so ausgestaltet sein, daß ein Vakuum gebildet werden und durch die Vorrichtung gezogen werden kann.
  • Die Vakuumpumpe 14 ist mit der Stechvorrichtung 16 durch ein Entleerungsrohr 24 verbunden. Die Luft, die aus der Stechvorrichtung 16 durch die Vakuumpumpe 14 herausgezogen wird, wird über das Entleerungsrohr 24 entfernt. Das Entleerungsrohr 24 besteht typischerweise aus einem polymeren Material. Ein Rückschlagventil 26 wird zwischen die Vakuumpumpe 14 und die Stechvorrichtung 16 an einem Punkt im Entleerungsrohr 24 plaziert, um zu verhindern, daß Luft, welche durch die Vakuumpumpe 14 von der Stechvorrichtung 16 entfernt wird, in die Stechvorrichtung 16 zurückströmt und das Vakuum negativ beeinflußt.
  • Eine Energiequelle für die Vakuumpumpe 14 und den Motor, der das sich drehende Schneideelement antreibt, kann innerhalb des Gehäuses 12 eingelagert sein. Eine Energiequelle, die geeignet ist für die Vorrichtung dieser Erfindung, ist eine Batterie 18. Alternativ kann eine externe Energiequelle verwendet werden, um die Vakuumpumpe 14 und den Motor zu betreiben, welcher das sich drehende Schneideelement antreibt. Die Energiequelle wird durch die elektronischen Mittel 20 aktiviert, welche wiederum durch den Schalter 22 aktiviert werden.
  • Die elektronischen Mittel 20 können einen Mikroprozessor oder Mikrocontroller einschließen. Die Funktion der elektronischen Mittel 20 ist es, Strom ein- und auszuschalten, um die verschiedenen Komponenten in der Vorrichtung zu betreiben. Diese Komponenten schließen die Vakuumpumpe 14 ein, sind aber nicht darauf beschränkt. Die elektronischen Mittel 20 können auch verwendet werden, um Strom ein- und auszuschalten, um Komponenten in alternativen Ausführungsformen zu bedienen, zum Beispiel Heizelemente, Stechvorrichtungen, Anzeigevorrichtungen, Motoren und Ventile. Ein elektronischse Mittel, das für diese Erfindung geeignet ist, ist der "TATTLETALE MODEL 5F" Controller/Datenlogger, komerziell erhältlich bei Onset Computer Corporation, 536 MacArthur Blvd. P. 0. Box 3450, Pocasset, Massachusetts, 02559-3450. Elektronische Hilfsvorrichtungen, wie zum Beispiel Leistungstransistoren, Drucküberwachungsgeräte und OP-Amps (operational amplifiers, Operationsverstärker), können ebenfalls erforderlich sein, um eine Schnittstelle zwischen dem Controller und den Arbeitskomponenten bereitzustellen. Alle elektronischen Mittel, die für diese Erfindung erforderlich sind, sind Personen mit durchschnittlichen Fachkenntnissen gut bekannt und kommerziell erhältlich. Elektronische Hilfsvorrichtungen, die zur Verwendung in dieser Erfindung geeignet sind, schließen die Komponenten ein, die in Tabelle 1 aufgezählt sind. Tabelle 1
    Figure 00170001
  • 4 veranschaulicht durch ein Blockdiagramm, wie die zuvor genannten elektronischen Komponenten angeordnet werden können, um das Verfahren der vorliegenden Erfindung auszuführen.
  • Die Bedienung der Interstitialflüssigkeitsextraktionsvorrichtung 10 wird nun beschrieben werden. Bezug nehmend auf die 2, 3, 4, 5, 6A, 6B und 6C wird das Mundstück 30 der Stechvorrichtung 16 an die Oberfläche der Haut angelegt, hierin gekennzeichnet durch den Buchstaben "S". Das Ende des Mundstücks 30, welches mit der Haut in Kontakt kommt, ist mit einem Verschluß 32 ausgestattet. Der Zweck des Verschlusses 32 ist es zu verhindern, daß Luft in den Interstitialflüssigkeitsextraktionsraum 34 eindringt, so daß die Vakuumpumpe 14 eine ausreichende Einsaugwirkung zum Erhöhen der Verfügbarkeit von interstitieller Flüssigkeit in dem Bereich der Haut, aus welchem die Probe extrahiert werden soll, zum Dehnen der Haut und zum Extrahieren der Probe von interstitieller Flüssigkeit aus der unbehinderten Öffnung in der Haut bereitstellen kann. Der Verschluß 32 umgibt eine Öffnung 33 in dem Mundstück 30. Die Öffnung 33 in dem Mundstück ermöglicht einen Austausch zwischen der Oberfläche der Haut und einem Interstitialflüssigkeitsextraktionsraum 34 in dem Mundstück 30. Der Verschluß 32 besteht vorzugsweise aus einem Gummi oder einem elastomeren Material.
  • Der Schalter 22 wird bedient, typischerweise durch Eindrücken, wodurch die elektronischen Mittel 20 aktiviert werden, was die Vakuumpumpe 14 startet. Die Vakuumpumpe 14 liefert dann eine Einsaugwirkung. Die Einsaugwirkung der Vakuumpumpe 14 bewirkt, daß die Haut, die durch den Verschluß 32 umschrieben ist, mit interstitieller Flüssigkeit angereichert wird. Das Anreichern der Haut mit interstitieller Flüssigkeit wird begleitet von einem Dehnen und Anheben der Haut bis zu der Öffnung 33.
  • Nach einem geeigneten Zeitraum, welcher typischerweise vorher durch den Programmierer der elektronischen Mittel festgesetzt wurde, wird die Stechvorrichtung 16 in Gang gesetzt, wodurch bewirkt wird, daß das sich drehende Schneideelement 36 zuerst bei der geeigneten Rotationsgeschwindigkeit rotiert und dann die Haut abschleift, welche bis zu der Öffnung 33 angehoben wurde. Das sich drehende Schneideelement 36 wird bei der geeigneten Rotationsgeschwindigkeit zum Rotieren gebracht, bevor ihm ermöglicht wird, die Haut abzuschleifen. Das sich drehende Schneideelement 36 wird dann zurückgezogen, vorzugsweise automatisch. Danach fließt die interstitielle Flüssigkeit aus der unbehinderten Öffnung, die aus dem sich drehenden Schneideelement 36 resultiert, und wird mit Hilfe des Vakuums, das durch die Vakuumpumpe 14 erzeugt wurde, gesammelt. Wenn ausreichend interstitielle Flüssigkeit gesammelt wurde oder ein zuvor festgesetzter Zeitintervall überschritten wurde, bewirkt das elektronische Mittel 20, daß die Vakuumpumpe 14 stoppt. Die Vorrichtung 10 kann dann von der Oberfläche der Haut entfernt werden, nachdem ein anderes Solenoidventil (nicht gezeigt, weil es unter dem Solenoidventil 38 verborgen ist) geöffnet wird, um das Vakuum aufzulösen, um das Entfernen der Vorrichtung von der Oberfläche der Haut zu erleichtern. Solenoidventile, die für die Verwendung mit der Vorrichtung, die hierin beschrieben ist, geeignet sind, sind kommerziell erhältlich bei The Lee Company, Essex, CT, und haben die Teilenummer LHDA0511111H.
  • Bezug nehmend auf 5, hat in Ausführungsformen, die eine sich drehende Lanzette verwenden, die Stechvorrichtung 16 vorzugsweise ein Antriebssystem 40, um eine Rotation der Lanzette 36 zu bewirken, eine Feder 42, um die Lanzette 36 anzutreiben, und einen Freigabeknopf 44, um zu ermöglichen, daß die sich drehende Lanzette 36 freigegeben wird, wodurch die sich drehende Lanzette 36 die Haut durchdringen kann. Das Antriebssystem 40 schließt eine Kupplung 46 zum Auskuppeln ein, wenn die sich drehende Lanzette 36 bei der Bedienung des Freigabeknopfs 44 vorgestoßen wird. In Ausführungsformen, welche eine sich drehende Bohrspitze verwenden, werden die Feder 42 und der Freigabeknopf 44 nicht benötigt.
  • Die 6A, 6B und 6C veranschaulichen schematisch die Positionierung der Lanzettenvorrichtung 50 der Vorrichtung dieser Erfindung vor, während und nach der Bildung einer unbehinderten Öffnung in der Haut, um interstitielle Flüssigkeit zu erhalten. 6A zeigt die Position der Stechvorrichtung 50 vor der Bildung der Öffnung; 6B zeigt die Position der Stechvorrichtung 50 während der Bildung der Öffnung; 6C zeigt die Position der Stechvorrichtung 50 nach der Bildung der Öffnung. In den 6A, 6B und 6C wird die Lanzette der Stechvorrichtung 50 mit dem Bezugszeichen 52 bezeichnet, und der Lanzettenhalter der Stechvorrichtung 50 wird durch das Bezugszeichen 54 bezeichnet. In den 6A und 6B wird die Richtung der Rotation der sich drehenden Lanzette durch den Pfeil "Z" bezeichnet.
  • Die interstitielle Flüssigkeit wird vorzugsweise direkt auf der Applikationszone eines Glucosedetektors, zum Beispiel eines Reflektionsstreifens oder Biosensoren, gesammelt. Die interstitielle Flüssigkeit kann dann als Probe für eine Bestimmung der Glucosekonzentration im Blut verwendet werden. Es wird angenommen, daß die Konzentration von Glucose im Blut mit der Konzentration von Glucose in interstitieller Flüssigkeit korreliert. Alternativ kann die interstitielle Flüssigkeit durch andere Sammelvorrichtungen gesammelt werden, wie zum Beispiel ein Kapillarröhrchen oder Saugpapier.
  • Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung kann einen Glucosedetektor für die Analyse der Flüssigkeitsprobe, die durch die Vorrichtung gewonnen wird, einschließen. Glucosedetektoren sind im Fachgebiet gut bekannt. Im Hinblick auf die Glucoseüberwachung gibt es zwei Hauptkategorien von Glucosedetektoren – optische Detektoren, z.B. Reflektometer, und elektrochemische Detektoren, z.B. Biosensoren. Repräsentative Beispiele für Reflektometer, die für diese Erfindung geeignet sind, sind im U.S. Patent Nr. 4,627,445 beschrieben. Repräsentative Beispiele für Biosensoren, die für diese Erfindung geeignet sind, sind im U.S. Patent Nr. 5,509,410 beschrieben.
  • Der Glucosedetektor wird vorzugsweise in dem oder in der Nähe des Mundstücks 30 der Stechvorrichtung 16 angeordnet. Der Glucosedetektor muß in einer Position angebracht werden, die ausreichend nahe an der Stelle der Flüssigkeitsextraktion ist, so daß die Menge an gesammelter extrahierter Flüssigkeit ausreichend ist, um eine Standardglucosebestimmung durchzuführen. Typischerweise wird dieser Abstand vorzugsweise nicht mehr als 5 mm von der Stelle der Flüssigkeitsextraktion betragen, noch bevorzugter nicht mehr als 3 mm von der Stelle der Flüssigkeitsextraktion, am meisten bevorzugt nicht mehr als 1 mm von der Stelle der Flüssigkeitsextraktion. Bei der Planierung des Glucosedetektors muß sorgfältig vorgegangen werden, so daß der Detektor das Vakuum nicht beeinträchtigt, wenn ein Vakuum verwendet wird, um bei der Extraktion der Flüssigkeit zu helfen. Zusätzlich kann der Glucosedetektor 40 modifiziert werden, wenn nötig, so daß die in der Sammelzone des Glucosedetektors gesammelte interstitielle Flüssigkeit zur Aktivierung des Glucosedetektors verwendet werden kann.
  • 3 veranschaulicht auch eine Möglichkeit zur Anbringung eines Glucosedetektors 60 in dem Mundstück 30 der Stechvorrichtung 16.
  • Diese Erfindung bietet zahlreiche Vorteile gegenüber Flüssigkeitsextraktionsvorrichtungen aus dem Stand der Technik. Unter diesen Vorteilen sind folgende:
    • 1. Die Möglichkeit, zahlreiche Körperteile als Stelle für die Extraktion von interstitieller Flüssigkeit zu verwenden;
    • 2. Die Reduzierung von Schmerz durch Beseitigen der Notwendigkeit, in den Finger zu stechen;
    • 3. Eine Erhöhung der Geschwindigkeit des Sammelns von Flüssigkeitsproben durch eine Vorbehandlung, welche eine Kombination aus Dehnen der Haut zusammen mit Hitze oder Vakuum oder sowohl Hitze als auch Vakuum umfaßt;
    • 4. Einschließen eines Glucosedetektors in die Vorrichtung zum Extrahieren der Flüssigkeitsprobe.
  • Die folgenden Beispiele veranschaulichen verschiedene Merkmale der vorliegenden Erfindung, aber sie sollen in keiner Weise den Schutzumfang der Erfindung einschränken, wie er in den Ansprüchen angegeben ist.
  • BEISPIELE
  • Beispiel 1
  • Dieses Beispiel veranschaulicht, daß das Anbringen von Vakuum vor der Bildung der Öffnung ebenso wie nach der Bildung der Öffnung zu einem größeren Volumen von erhaltener Interstitialflüssigkeit führt als die Anbringung von Vakuum alleine nach der Bildung der Öffnung.
  • Die Vorrichtung schloß eine kleine Bohrerpresse ein (Electro-Mechanico, Modell 106W) mit einer stationären Plattform zum konstanthalten und zentrieren des Arms unterhalb des Bohrerkopfes. Durch das Oberteil der Plattform war eine 3,175 cm (1,25 Inch) Durchmesser Öffnung mit einer durchsichtigen Plastikeinpassung, die ebenbündig mit dem Boden der Plattform montiert war. In der durchsichtigen Plastikeinpassung wurde eine kleine Öffnung, die ein bißchen größer war als die Bohrerspitze, die verwendet wurde, auf den Bohrerkopf zentriert. Die durchsichtige Einpassung erlaubte das visuelle Zentrieren des Gebiets, wo das Stratum Corneum geöffnet werden sollte. Die Tiefe der Bohrerpenetration wurde auf 1,08 mm unterhalb der Bodenplattform festgesetzt (Tiefeneinstellung experimentell bestimmt, um gute Ergebnisse zu liefern) und die Bohrergeschwindigkeit wurde auf 1691 rpm festgesetzt. Die gewählte Bohrerspitze war ein 0,74 mm Spiralbohrer aus rostfreiem Stahl.
  • Stellen auf dem oberen Unterarm, auf welchen die Öffnungen gebildet werden sollten, wurden anfangs nicht mir irgendeiner Form von Vakuum oder Hitze vorbehandelt. Diese Stellen wurden direkt mit Stellen verglichen, welche mit Hitze (45°C) und Vakuum (–0,689 bar) (–10 psig) für 60 Sekunden über eine Fläche von 10 Quadratmillimetern vorbehandelt wurden. Das Gebiet wurde dann fest angepresst und unter der durchsichtigen Plastikeinpassung zentriert, der Bohrerkopf und die Spitze wurden abgesenkt und die obere Schicht der Haut mit einer 3-Sekündigen-Anwendung der sich drehenden Bohrerspitze geöffnet. Vakuum (–0,689 bar) (–10 psig) wurde wieder an das geöffnete Gebiet für 60 Sekunden angebracht, unter Verwendung einer Plastikeinpassung, die eine Öffnung mit einem Durchmesser von 14,29 mm hatte. Es wurde eine visuelle Prüfung der gebohrten Stelle durchgeführt, unter Verwendung eines 20X Binokularteleskops mit Wiedergewinnung (recovery), und eine quantitative Bestimmung der Interstitialflüssigkeit wurde unter Verwendung einer 1 μl Kapillarpipette durchgeführt. Die Mikrokapillarpipette wurde in das Gebiet getaucht, wo Interstitialflüssigkeit gesehen wurde, und die Flüssigkeit bewegte sich durch Kapillarwirkung in die Pipette. Die Messung der Länge der Interstitialflüssigkeit in der Pipette erlaubte die Berechnung der Volumina (in Mikrolitern) von gewonnener Interstitialflüssigkeit. Die Ergebnisse dieses Beispiels sind in Tabelle 2 gezeigt. Tabelle 2
    Figure 00230001
  • Beispiel 2
  • Dieses Beispiel veranschaulicht, daß die Anbringung von Vakuum mit einem Dehnen der Haut zu einem größeren Volumen von Interstitialflüssigkeit, welche nach der Bildung der Öffnung erhalten wurde, führt. Das Verkleinern der Größe des Gebiets, an welches Vakuum angebracht wird für die Sammlung von Interstitialflüssigkeit, führt zu einer Verkleinerung des Gewinns von Interstitialflüssigkeit.
  • Die Vorrichtung, die Vorbehandlung und das Bilden der Öffnung in der Haut, wurde wie in Beispiel 1 beschrieben durchgeführt. Es wurden Vakuumsammeleinpassungen aus Plastik verwendet. Eine Einpassung hatte eine 7,5 mm Durchmesser Öffnung ohne Maschen, und zwei Einpassungen hatten 14,29 mm Durchmesser Öffnungen, eine ohne Maschen und eine mit 2 mm × 2 mm Maschen über die Öffnung. Der Effekt der Dehnung der Haut und der Effekt des Gebiets von angebrachtem Vakuum kann durch die Volumina an gewonnener Interstitialflüssigkeit bewertet werden. Die Ergebnisse der Gewinnung von Interstitialflüssigkeit sind in Tabelle 3 gezeigt. Tabelle 3
    Figure 00240001
  • Die Daten in Tabelle 2 zeigen, daß die Verwendung von Vakuum und Hautdehnung notwendig ist, um eine ausreichende Menge an Interstitialflüssigkeit von einem Patienten zu erhalten.
  • Verschiedene Modifikationen und Abänderungen dieser Erfindung werden demnenigen, die im Fachgebiet bewandert sind, ersichtlich, ohne vom Schutzumfang dieser Erfindung, wie in den angehängten Ansprüchen definiert, abzuweichen, und es sollte verstanden werden, daß diese Erfindung nicht über Gebühr auf die veranschaulichenden Ausführungsformen, die hierin beschrieben sind, eingeschränkt ist.

Claims (10)

  1. Eine Vorrichtung, die geeignet ist, um eine Probe von Interstitialflüssigkeit für die Analyse in einem diagnostischen Test zu erhalten, wobei die Vorrichtung folgendes umfasst: (a) eine zurückziehbare Vorrichtung (16, 50) zum Bilden einer unbehinderten Öffnung in einem Gebiet der Haut, aus welchem die Probe extrahiert werden soll; und (b) eine Vakuumpumpe (14), die angepasst ist, um die Verfügbarkeit von Interstitialflüssigkeit in dem Gebiet der Haut, aus welchem die Probe extrahiert werden soll, vor dem Bilden der unbehinderten Öffnung in der Haut zu erhöhen, wobei die Vakuumpumpe (14) auch angepasst ist, um die Probe, nachdem die unbehinderte Öffnung gebildet wurde, mit einer Geschwindigkeit von mindestens 0,25 Mikrolitern Interstitialflüssigkeit innerhalb eines Zeitraums von fünf Minuten zu extrahieren, worin die Vorrichtung (16, 50) zum Bilden der unbehinderten Öffnung eine Lanzettenvorrichtung (16) umfasst, und worin die Lanzettenvorrichtung (16) eine Lanzette (36) umfasst, die in der Lage ist gedreht zu werden, oder worin die Lanzettenvorrichtung (16) einen Bohrer umfasst, der in der Lage ist gedreht zu werden.
  2. Eine Vorrichtung, die geeignet ist, um eine Probe von Interstitialflüssigkeit für die Analyse in einem diagnostischen Test zu erhalten, wobei die Vorrichtung folgendes umfasst: (a) ein Heizelement (38), das angepasst ist, um die Verfügbarkeit von Interstitialflüssigkeit in dem Gebiet der Haut, aus welchem die Probe extrahiert werden soll, zu erhöhen; (b) eine zurückziehbare Vorrichtung (16, 50) zum Bilden einer unbehinderten Öffnung in dem Bereich der Haut; und (c) eine Vakuumpumpe (14), die angepasst ist, um die Probe, nachdem die unbehinderte Öffnung gebildet wurde, mit einer Geschwindigkeit von mindestens 0,25 Mikrolitern Interstitialflüssigkeit innerhalb eines Zeitraums von fünf Minuten zu extrahieren, worin die Vorrichtung (16, 50) zum Bilden der unbehinderten Öffnung eine Lanzettenvorrichtung (16) umfasst, und worin die Lanzettenvorrichtung (16) eine Lanzette (36) umfasst, die in der Lage ist gedreht zu werden, oder worin die Lanzettenvorrichtung (16) einen Bohrer umfasst, der in der Lage ist gedreht zu werden.
  3. Die Vorrichtung gemäß Anspruch 2, worin die Vakuumpumpe (14) angepasst ist, um die Verfügbarkeit von Interstitialflüssigkeit in dem Gebiet der Haut, aus welchem die Probe extrahiert werden soll, vor dem Bilden der unbehinderten Öffnung in der Haut, weiter zu erhöhen.
  4. Die Vorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1–3, die weiterhin ein Gehäuse (12) einschließt.
  5. Die Vorrichtung gemäß Anspruch 4, worin die Lanzettenvorrichtung (16) ein Mundstück (30) umfasst, das eine Abdichtung (32) hat, wodurch durch die Vakuumpumpe (14) durch die Lanzettenvorrichtung (16) hindurch ein Vakuum gebildet werden kann.
  6. Die Vorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1–3, die weiterhin einen Glucosedetektor umfasst.
  7. Die Vorrichtung gemäß Anspruch 6, worin der Glucosedetektor ein elektrochemisches Meßgerät ist.
  8. Die Vorrichtung gemäß Anspruch 6, worin der Glucosedetektor ein optisches Meßgerät ist.
  9. Die Vorrichtung gemäß Anspruch 5, worin das Vakuum durch eine Vorrichtung angelegt wird, die eine Fläche von bis zu ungefähr 4 cm2 hat.
  10. Die Vorrichtung gemäß einem oder mehrerer der Ansprüche 1–9, worin die Vakuumpumpe (14) angepasst ist, um die Probe, nachdem die unbehinderte Öffnung gebildet wurde, mit einer Geschwindigkeit von 0,25 Mikrolitern Interstitialflüssigkeit innerhalb eines Zeitraums von zwei Minuten zu extrahieren.
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