-
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:
-
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
-
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
-
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
-
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.