CN1929783A

CN1929783A - 体液采样设备

Info

Publication number: CN1929783A
Application number: CNA2005800072545A
Authority: CN
Inventors: I·卡拉索; P·格里斯; E·萨罗费姆; R·耶日; U·克雷默; D·哈斯克; V·齐默; W·施米德; O·费尔斯特; H·利斯特; H·-P·哈尔; T·阿尼茨; S·N·罗埃
Original assignee: F Hoffmann La Roche AG
Current assignee: F Hoffmann La Roche AG
Priority date: 2004-03-06
Filing date: 2005-03-07
Publication date: 2007-03-14
Also published as: CA2557966A1; US8000762B2; EP1725169A2; AU2005220027A1; US20060293611A1; PT2705792E; JP2007527287A; SG153808A1; ES2572775T3; CN103126689B; US8162854B2; EP2727531A2; CA2837991C; CN100563561C; HUE025706T2; WO2005084530A3; JP2007527289A; US20070038149A1; EP2705792B1; KR20060134075A

Abstract

一种体液采样设备包括具有接收体液的采集区(9)的皮肤刺穿元件(1)，并且该设备还包括流体接收装置(10)，流体接收装置从所述采集区间隔开使得所述采集区中的体液最初不会接触此流体接收装置。所述采集区在小于0.5s的非常短时间段内吸取约10指500nl的非常小体积的体液。所述流体接收装置可以具有进行分析反应的测试区。来自所述采集区的流体样品被自动地或者手动地运送到所述流体接收装置以使所述流体接触所述测试区。

Description

体液采样设备

技术领域

本发明涉及为了监控诸如血糖浓度的分析物浓度而进行的体液分析领域。

本发明涉及用于采样少量体液的设备和系统。一种体液采样设备包括具有在其中接收体液的采集区(例如体液通路)的皮肤刺穿元件。采集区的至少一部分通向环境使得可以采样流体。采样设备或单独的元件包括流体接收装置，此流体接收装置不与皮肤刺穿元件的采集区流体接触，因此采集区中的采样流体最初将不会接触该流体接收装置。具有被连接采集区的体液采样设备或者包括体液采样设备和流体接收装置的系统可以进入第二状态，在第二状态中采集区的至少一部分接触该流体接收装置使得流体被传送。基于来自流体接收装置的测试区的信号，可以确定分析物浓度。

背景技术

在现有技术中已知用于采用体液的系统，其中体液被吸取到一次性元件中。例如从文献EP 0 199 484已知血液采集和分析系统，其包括具有采集体液并将体液传送到检测区域的毛细管的一次性单元。在WO 97/42888中说明了此概念的进一步发展。此专利中说明的方案特别适用于采集较少量的体液，这主要通过将环按压到采集处周围区域并按压泵吸机件来完成。从EP 0 723 418已知基于少量组织间隙液进行分析的系统。为此，非常细的封闭中空针被插入到真皮中并且通过对刺入处周围区域施压而将组织间隙液通过针传送到测试区。从US5,801,057已知一种同样利用中空针来抽取体液的高度小型化方案。此方案特别的优点在于可以被插入病人臂部而基本上没有任何疼痛的极细的针。

虽然US 5,801,057中说明的方案已经满足了大量实际需求，但某些特征需要改进。根据上述文献的采样设备的一个普遍问题在于制造成本效率高和尽可能细的中空针。

对于此目的可以设想到具有开口采集区的体液采样器。文献US2003/0018282和US 2003/0028125两者都说明了具有用于体液采样的开口通道的皮肤刺穿设备，该开口通道至少局部位于刺穿针的区域中。采样到采集区中的体液被传送到固定至皮肤刺穿元件的测试区。特别地US 2003/0028125说明了皮肤刺穿元件与测试带的一部分为一体。设想到带有蓄积区域的类似采样和测试设备的另一个文献在US2002/0168290中进行了说明。

WO 01/72220说明了具有皮肤穿透探针的流体采样和分析设备。所述穿透探针与分析室直接流体连通。所以此设备设计具有这样的缺点，即通常通过伽马辐射来实现的对穿透探针的杀菌会破坏分析室中的测试化学物质。此外采样和分析在空间上固定到彼此并由此需要相互接近以获得有效的样品传送。

发明内容

现有技术采样和测试设备说明了样品从毛细管通道直接传送到与通道流体接触的测试区的实施例。与此相反，本发明提出了这样的体液采样和测试设备，其中吸入样品阶段中的采集区不与测试区流体接触。在已经吸入流体样品到采集区中后的第二阶段中，采集区的至少一部分被传送到第二位置中，在此位置中采集区的至少一部分与从采集区接收流体的流体接收装置进行接触。可选择地，流体接收装置可以被移动，或流体接收装置及采集区两者可以被移动。

在第一优选实施例中，一种体液采样设备包括：具有接收体液的采集区的皮肤刺穿元件和包括测试区的流体接收装置。所述流体接收装置不与所述采集区流体接触使得所述采集区中存在的该流体不会接触此流体接收装置。或者流体接收装置可以不具有集成的测试区而是与分开的测试区接触以实现分析测试。

第二优选实施例包括集成的设备，其包括具有流体采集区的皮肤刺穿装置和具有测试区的流体接收装置。所述集成的设备适合于在促动时经受物理变化(具体而言为采集区相对于流体接收装置的移动)以进入所述采集区中的流体接触所述流体接收装置的接触状态。

第三优选实施例涉及根据第一优选实施例的设备，其中所述设备具有可以被移动的可移动部分，并且所述采集区或者所述流体接收装置的至少一部分位于所述可移动部分上。

第四优选实施例涉及根据第一优选实施例的设备，其中所述采集区中接收的体液通过电促动被移动到该流体接收装置上。

第五优选实施例涉及根据第一优选实施例的设备，其中所述采集区中接收的体液在不使用体液作为运送装置的情况下被传送以接触该流体接收装置。

根据本发明的第六优选实施例，体液采样设备与单独的运送元件接触以接收流体，运送元件然后再与单独的元件上的测试区接触。

本发明在手持测试系统中尤为有用。

根据现有技术的实施例，运送装置包括例如从采集区延伸至流体接收装置的毛细管(例如EP 1 360 931)。体液在测试区被吸取并且通过毛细管促动被传送接触流体接收装置，即随后被吸取的体液推动样品到流体接收装置。此额外所需的流体体积，即所谓的残留体积，用作传送用于分析的流体接触流体接收装置的运送装置。这意味着按照原理必须采集比测量所需更多的体流体积并且此残留体积随传送距离的增大而增大。根据本发明，与现有技术相反，不需要残留体积。理想地，在采集区中采集的全部样品体积被传送到流体接收装置用于测量。当然，很可能部分样品余留在采集区中，如图使用毛细管的情况。此外，根据本发明需要采样用于测量的体流体积不必随采集区和流体接收装置之间距离的增大而增大。

本发明的另一个优点是，由于皮肤刺穿元件和流体接收装置最初不流体接触，它们可以容易地被分成两部分。皮肤刺穿元件或者至少其一部分穿透皮肤并因此需要被杀菌。但是在大多数情况下测试区对杀菌很敏感。将皮肤刺穿元件和流体接收装置分成两个部分解决了此问题，因为皮肤刺穿元件可以独立于流体接收装置被杀菌并因此避免了测试化学物质的破坏。

流体接收装置自身可以包括测试区，或者其可以是不具有测试区而将样品运送到单独的测试区的元件。但是在两种情况下，测试区的浸湿需要通过接触步骤以受控方式启动。测试区浸湿的此触发具有可以控制反应时间(即使测试化学物质余样品流体接触和读取测试结果之间的时间)的优点，这导致更高的分析物确定精度。

与现有技术采样设备相比的另一个优点是流体采样和采样设备与测试区接触可以在不同位置处进行。例如流体采样可以在手持装置的前端进行而与测试区的接触可以在装置内进行。由于皮肤刺穿元件的此传送功能，光学器件或其他评定装置可以移动到壳体内部，这相对于前端处有限的空间是有利的。此外，在采样步骤期间测试区与血液的物理分离避免了在采样期间测试化学物质扩散到人体中。本发明因此具有优于现有技术流体采样设备的很大优点。

用于抽取少量体液的系统和设备的一个特定应用领域是所谓的现场监控，其中在特定时间点确定体液中存在的特定分析物浓度。这样的测量可以以一定时间间隔反复执行以监控分析浓度的变化。采用一次性测试元件的这种分析已经证实尤其是在由糖尿病患者进行的血糖测量领域中特别有利。如果在糖尿病患者中发生过高血糖值(高血糖)达一定时间段，这会导致严重的长期损害，例如眼盲和坏疽。另一方面，如果糖尿病患者因为其例如注射过大剂量的胰岛素而进入低血糖状态，如果糖尿病环状进入所谓的低血糖休克这可能变成终身的威胁。对血糖水平的定期控制允许糖尿病患者避免高血糖或低血糖状态，并且还可了解如何调整其饮食习惯、身体活动和胰岛素治疗。除了提高和维持糖尿病患者的健康，定期血糖监控还具有相当大的整体经济性优点，因为可以避免继发症的高开销。阻止血糖监控更广泛传播及使用的原因主要是目前市场上系统的所需体液采集造成的疼痛和多处理步骤。对于当前所用的系统，糖尿病患者或医疗工作者必须首先获得血滴，这通常从指垫获得。可以使用所谓的切割设备来减小疼痛。切割设备必须首先加载刺血针，张紧、放置到身体表面并触发。在切割过程后用户必须挤压其手指以传送血滴到刺穿创口之外。在此过程之前，糖尿病患者必须已经将测试带放置到血糖测量仪器中并启动它。现在血滴可以被涂到测试带上并在例如10s后可获得血糖测量值。最后用户必须处置已用的刺血针和测试带。本发明能够使血糖测量过程大为简化。

但是，本发明也可以用于其他分析。此外可以同时或者相继地利用不同测试区分析采样的流体。

根据本发明的测试简化不仅对当前用户有利，还有望具有更多糖尿病患者或者其他疾病患者将在更规则的基础上测试其血糖浓度或其他参数的优点。

根据本发明的采样设备和系统用于抽取少量体液。优选地，体液样品在采集区位于身体中的同时接收在采集区中，即血液不需要从刺穿处泄漏出并且用户不需要挤压其手指并将其手指上的血液移动到测试区。当然，也可以使用从刺穿处泄漏出的血液。在此情境中体液被具体地理解为血液、组织间隙液和这些体液的混合物。虽然在传统血液采集系统中这通常在指垫上执行，根据本发明的收集系统也可以用于从身体上诸如前臂和手掌的替代位置抽取血液。

根据本发明用于抽取少量体液的皮肤刺穿元件具有带刺穿皮肤的尖端的突出部分。在突出部分的至少一个区域内存在采集区，其具有采集体液的能力。这具体地可以由毛细管腔体实现。体液接收结构的至少一部分是开口的。毛细管结构在本发明范围内理解为利用毛细管力运送体液的构体。在毛细管通道的情况中，当远端区域与体液接触时该流体向着皮肤刺穿元件的近端运送。对于此实施例根据本发明的毛细管结构类似于此处进行引用的US 2003/0018282和US 2003/0028125中说明的开口针结构。但是，很重要的一个区别是这些文献描述了毛细管通道与测试区流体接触使得毛细管通道中接收的体液直接应用到测试区并因此启动反应的微型针。

采集区中的毛细管结构可以通过类似于文献US 5,801,057中说明的那些方法并且在半导体技术领域中已知的光刻图形法制造。还可以通过铣削、蚀刻等在实心针中提供通向外部的通道、槽等。这样的结构优选地通过如光化学铣削(PCM)的蚀刻工艺来产生。PCM基于光学图案转移和蚀刻工艺。这已知为微机加工技术。

除了用于包括毛细管通道到表面中的上述方法外，还可以通过以建立毛细管间隙的方式组装构体来产生毛细管通道。因此，例如可以通过焊接的方式紧固两个或更多实心针使得实心针的接触区域形成毛细管通道。在对应方式中，还可以用绞合线形式将线扭合在一起使得形成产生毛细管通道的多个接触区域。线或纤维可以由金属、玻璃或者碳制造，并且可以是实心的或者中空的，例如可能需要研磨刺血针表面以形成开口毛细管。还可以是毛细管不一直通向环境，例如其可以仅在皮肤刺穿步骤期间开口以采集体液。此外，具有流体通路的皮肤刺穿元件可以通过以这样的方式将一个或多个材料层(例如层叠的箔)涂到平的针上来建立，即在层之间建立或者在一个这样的层中设置毛细管间隙的方式。

但是，根据本发明的毛细管结构不限于从皮肤刺穿元件的远端延伸到近端的毛细管通道。而且多孔结构或孔可以用来采样流体。对于本发明，毛细管将流体运送经过肉眼可见的距离以实现测试区的浸湿不是必要的。相反，采集区和流体接收装置被移动到彼此附近。

为了实现将体液正确采样到皮肤刺穿元件的通道中并且提高采样速度，优选的是采用亲水材料，特别是对于采集区。替代亲水材料或者作为其补充，可以采用亲水涂层。

皮肤刺穿设备被引入到皮肤中并因此必须被杀菌以避免感染和发炎。据此皮肤刺穿元件可以以杀菌方式包裹到例如水泡中。在优选实施例中，皮肤刺穿元件的尖端可以被例如塑料覆盖以避免在皮肤刺穿元件杀菌(例如通过伽玛辐射)后的污染。特别优选的是如WO 01/66010中说明的尖端保护。环绕针的这种尖端保护覆盖可以容易生产并且还可以容易去除，因此系统内的自动去除变得可行。根据本发明用于分析的系统可以包括促动器以在启动皮肤刺穿之前剥落盖。或者，皮肤刺穿元件可以被传送到这样的位置，在该位置保护盖被夹持(例如通过形状装配)并且通过移动皮肤刺穿元件离开被固定的盖而从皮肤刺穿元件去除。优选地此移动可以通过任意采用的切割驱动或者运送装置而进行。甚至可以有这样的实施例，其中保护盖被皮肤刺穿元件的切割尖端所刺穿，例如WO 0166010的图1或6所示。

或者可以在使用之前通过例如紫外线辐射或者加热在手持设备内直接将皮肤刺穿元件杀菌。

附图说明

图1示出了根据本发明一个方面的体液采样设备；

图2示出了根据本发明具有通孔的实心刺血针；

图3示出了根据本发明具有盲孔的实心刺血针；

图4示出了包括三个细长通孔的中空刺血针；

图5示出了电触发样品流体与测试区接触的概念；

图6A和6B示出了手指锥体；

图7示出了鼓形存储容器；

图8示出了鼓形存储容器的局部剖视图；

图9示出了刺血针被推出的鼓形存储容器的局部剖视图；

图10示出了皮肤刺穿元件如何被移动到接触位置；

图11示出了皮肤刺穿元件如何被拉回各自的室进行存储；

图12示出了皮肤刺穿元件的另一个优选实施例；

图13示出了采集区在细长部分中延伸的皮肤刺穿元件实施例；

图14示出了图13的皮肤刺穿元件与包括测试区的流体接收装置；

图15示出了包括多个测试区的体液测试设备；

图16a-16c示出了根据本发明包括经由铰链连接的皮肤刺穿元件和流体接收装置的测试设备；

图17a-17c示出了将样品从皮肤刺穿元件传送到测试区上的其他实施例；

图18a-18c示出了具有可相对于彼此移动的两个部分的皮肤刺穿元件；和

图19示出了被密封的一系列流体接收装置。

具体实施方式

图1中描述了优选实施例。示出了根据本发明一个方面的体液采样设备，其中采集区包括在其中或其上采集所接收体液的孔或者多孔表面。优选的是，采样设备具有接收样品的3个或更多孔，在多孔表面的情况下甚至更多。所描绘的皮肤刺穿元件是扁平刺血针(1)，其例如由不锈钢、硅或者塑料承载膜制成，具有0.05至1mm的厚度(优选地0.2mm)，并在刺血针的刺穿边(3)附近具有小孔(2)。孔(2)可以是通孔或者盲孔，并且可以具有优选地0.01至0.5mm的直径。孔的数量可以从数个孔变化至数百个孔，优选地为3个或更多孔，更优选地为50至100个孔。优选直径为约20μm。可选择地皮肤刺穿元件可以如图2所示为圆形实心(4)或中空(5)刺血针，具有带刺穿边的尖锐表面。圆形刺血针通常包括三个表面(6-8)。优选地圆形实心刺血针可以在其第三表面(8)处具有采集区。例如，图2显示了包括直径20μm的70个通孔(2)的采集区(9)，图3描述了直径0.15mm深度80μm的7个盲孔(2)。图4示出了包括0.15mm至0.35mm范围中的三个细长通孔(2)的中空刺血针(5)。

采集体液的多孔表面的其他实施例为皮肤刺穿元件的一个表面上的粗糙区域，例如通过研磨制成。研磨的凹入形成采集体液的储存室。或者孔可以被应用来形成采集区。这些例如可以通过多孔涂覆或者选择性蚀刻刺血针材料(例如耐蚀和溶媒金属的特殊合金)建立海绵状表面来实现。特别是当使用扁平刺血针时，第二材料的细纤维可以通过例如轧制包括到可以被选择性蚀刻的表面中。

根据上述实施例流体流入采集区和流出采集区到流体接收装置中的方向可以相同(例如在通孔情况下流体接收装置在孔与样品入口相反的一侧与其相接触)或者流动方向可以相反(流体接收装置与样品接收到其中的开口或孔相接触)。

如上所述有利的是毛细管通道通向外部使得它们可以在毛细管结构插入身体的同时吸入体液。

皮肤刺穿元件的形状相对不苛求。例如其可以为小管子形式。通常不需要特殊措施将皮肤刺穿元件安装在驱动单元中，但位于皮肤刺穿元件的近端处的夹持区域是优选的。有利地，该夹持区域与皮肤刺穿元件的其他区域一体形成。可以采样传统血液采样系统的一次性刺血针已知的刺穿元件设计。例如夹持区域可以具有锥形，驱动单元的支架的弹簧元件可以插入该锥形中以夹持该刺穿元件。刺穿元件有利地以允许对刺穿深度进行良好控制的方式(例如通过将刺穿元件远离尖端的端部按压靠向限位器)位于支架中。对于这样的支架和支架与一次性刺穿单元之间的相互作用参照文献EP B 0 565 970。

除了皮肤刺穿元件外体液采样设备还具有流体接收装置，其在空间上与皮肤刺穿元件的采集区分开使得在填充期间皮肤刺穿元件的流体采集区中的流体不会接触流体接收装置。但是流体接收装置和采集区在流体样品已经接收在采集区的至少一部分中后并期望启动分析反应时彼此接触。这样的接触主要是保持样品流体的通道与流体接收装置一起被移动的机械动作。此接触包括将流体采集区和流体接收装置压在一起或者可以指擦拭作用。

皮肤刺穿元件和流体接收装置的分离允许有皮肤刺穿元件被用作传送装置将采样的流体传送到流体接收装置的实施例。这在流体采样在空间上有限的区域(例如装置的前端)中进行并且流体接收装置不能很好适合此有限空间时特别有利。后一情形特别地是固定到条带的流体接收装置的情形，例如EP 0 202 6242.4、US 4,218,421和EP 0 299517中说明的那些。传送功能允许以如下步骤进行测试处理：

-用皮肤刺穿元件刺穿皮肤

-在皮肤刺穿元件的采集区中接收体液

-使采集区的一部分与流体接收装置接触以向测试区提供样品流体

-检测与分析物的浓度相关的测试区的变化。

在优选实施例中用于运送或者传送并且使采样的体液与流体接收装置相接触的运送装置被自动地完成。自动传送的优选但非限制的实施例为电、机械促动，由弹簧力进行的促动，例如用户推动滑块的手动促动，或者这些促动原理的结合。特别地，电动机可以用来实现接触。

上述运送装置可以由控制单元控制，控制单元控制运送装置的移动，包括空间控制及时间控制。由此填充采样元件的时间、运送的时间段、与流体接收装置的接触时间、和测试区被评定的时间都可以被控制。这样的控制改进了流体采样和测试，并由此提高了可靠性。

此外与运送装置协作的控制单元可以用来改进采样步骤。特别地可以仅部分地抽回皮肤刺穿元件使得其保留在皮肤中但切口通道已经打开，因此体液可以更容易地冒出并被采集区吸取。甚至可以在创口中旋转或者移动皮肤刺穿元件以提高体液的释放。对于利用皮肤刺穿元件切割皮肤，例如可以采样传统的弹簧式切割单元。此外可以采用例如EP 1101443中说明的用于切割的电驱动。上述电驱动自身或者与其他运送装置的组合可以用于皮肤刺穿装置的上述移动。

为了增强皮肤刺穿装置的采样，可以采样真空来抽取体液。这样的真空可以施加到进行皮肤刺穿的皮肤区域，并且在中空采样针的情况下可以应用到采样针的通道。

通过上述运送装置，皮肤刺穿元件可以被传送到流体接收装置以使得皮肤刺穿元件与流体接收装置接触。此外，皮肤刺穿元件例如可以通过用户被手动传送，例如通过使用插入皮肤刺穿设备中的刺血针刺穿皮肤并采集体液样品。然后它可以被移动到插入有流体接收装置的测量仪器，并且采集区与流体接收装置进行接触来传送流体样品。

测试区特别容易被湿气变质。所以测试区在存储时需要以某种方式进行保护。本发明的皮肤刺穿元件可以用来刺穿密封的流体接收装置的密封。因为可以避免额外的装置或步骤来拆开或打开密封，所以这是有利的。

根据本发明可以是皮肤刺穿元件被移动向流体接收装置，或者流体接收装置被移动向皮肤刺穿元件，或者两个元件都被移动。

当采用具有流体接收装置的存储容器时，还可以包括将特定流体接收装置从所存储流体接收装置暴露出以接触载有样品流体的皮肤刺穿元件。当特定流体接收装置已经被评定时，另一个流体接收装置可以被暴露出以接触皮肤刺穿元件上的样品流体。可以是已使用的流体接收装置被存储在相同的存储容器中或者在额外的废物存储容器中，或者流体接收装置例如被手动直接处置。

根据上述传送概念的自动系统因此可以具有一个或多个皮肤刺穿元件、驱动皮肤刺穿元件刺穿皮肤的驱动器、和使皮肤刺穿元件与流体接收装置进行接触的运送装置。用于刺穿的驱动和运送装置可以包括在同一驱动单元中。运送系统可以包括例如电促动、弹簧力促动、例如通过推动滑块的手动促动和这些装置的组合。在根据上述运送概念的手动系统中，皮肤刺穿元件和流体接收装置位于分开的单元中，并且可以手动地完成运送以彼此接触，例如用户利用皮肤刺穿元件刺穿皮肤并采集样品流体，然后移动皮肤刺穿元件到流体接收装置或者反之，以使流体样品与流体接收装置相接触。

虽然优选的是移动皮肤刺穿元件到流体接收装置，但也可以传送流体接收装置到皮肤刺穿元件，或者移动两个元件。此外系统可以包括存储多个流体接收装置的存储单元。系统还可以包括相继地暴露出流体接收装置以接收流体的暴露单元。皮肤刺穿元件可以接触流体接收装置并且流体样品被传送到流体接收装置上至测试区，或者皮肤刺穿元件可以接触测试区并且流体样品直接传送到测试区。此外可以采用没有测试区的流体接收装置，但单独的测试区与流体接收装置相接触使得最终测试区被样品流体浸湿。

流体接收装置是可以从皮肤刺穿元件的采集区吸入流体的结构。例如可以通过施加在采集区的流体和流体接收装置之间的电势来实现此流体吸入。图5示出了电触发样品流体与测试区接触的概念。具有采集区(9)的皮肤刺穿元件(14)通过垫块(11)与流体接收装置(10)间隔开。在与采集区(9)中的体液相接触的电极(12)和与流体接收装置接触的第二电极(13)之间施加高电势。这可以使得流体样品从采集区移动到测试区上或者可以使得流体接收装置在采集区方向上移动。在两种情况中，可以通过接通电势在非常短的时间帧内触发测试区被样品流体浸湿。

优选地，流体接收装置具有比皮肤刺穿元件的采集区高的毛细作用，因此在接触期间流体被自动地吸取，即毛细作用差用作接触装置。在这点上流体接收装置可以由具有高毛细作用的羊毛或织物材料制成并且是亲水的(至少在用于流体吸入的区域)。流体接收装置可以具有包括高毛细作用的此类材料的特殊区域或者流体接收装置的整个区域可以用作从流体通道接收流体的接收装置。流体接收装置实质上可以是可以被织物或纺织材料覆盖的测试区，或者流体接收装置可以更复杂并允许对样品流体进行预处理和/或传送流体到传感器/测试区。预处理可以包括流体样品的过滤和/或与试剂的混合。或者为了支持作为接触装置的毛细管力，可以施加机械力将采集区和接收元件按压在一起，或者可以在采集区一侧上施加过压和/或在接收一侧上施加负压，例如真空。特别地在包括通孔的采集区处孔一端上的过压可以用于确保样品的至少一部分通过另一端离开采集区并接触流体接收装置。机械压缩装置或者超声波(例如在锯齿波操作中)也可以用作接触装置将流体样品传送到接收装置。

流体接收装置包括测试区，测试区带有至少一个化学物质层，其含有用于检测分析物的试剂。试剂由于与待检测分析物反应而经历可检测的变化。用于检测血糖的典型试剂例如基于与显色氧化还原系统结合的血糖氧化酶。试剂在光学评定的现有技术中是公知的，其与来自体液的血糖形成颜色。血糖测试带领域也已知其他试剂，其允许分析物的电化学检测。所使用的试剂混合物通常为固态，并且由于其成分(例如氧化铝、硅藻土等)而具有可以从毛细管通道吸入体液的这种高毛细作用。因为这些检测系统从现有技术中公知，它们在此处不详细说明而可以参考US 5,762,770和US 36,268。

根据本发明的体液采集系统的优选实施例额外地包括驱动单元，当该驱动单元被促动时其将皮肤刺穿元件从第一位置移动到第二位置中使得其执行切割移动。适当的驱动单元在血液采样系统领域中公知。其例如可以包括由用户扳起并且被松开时驱动皮肤刺穿元件的弹簧。在EP B 0565 970中说明了特别有利的驱动单元。

体液分析的系统包括检测单元。如果使用包含试剂的传感器/测试区(当分析物存在时其改变颜色或形成颜色)，系统可以具有包括光源和检测发射或反射光的检测器的光学检测单元。当采用电化学检测时，系统具有与测试区或流体接收装置接触的电极。为了评定原始信号系统可以具有现有技术已知的电设备，以例如通过测量所谓的Cotrell电流(例如参见US 36,268)来确定分析物浓度。

利用根据本发明的皮肤刺穿元件，体液可以在突出部分插入皮肤中的同时被抽取或者突出部分可以在刺穿后从身体抽回并吸入身体表面上冒出的体液。包括在体液采集期间位于身体中的采集区的突出部分是优选的。突出部分保留在身体中采集体液的局部抽回特别适用于在臂处采样。这是由于臂上的小切口非常快地关闭使得在刺穿后没有流体或者仅非常少量的流体冒出。另一方面与例如手指相比在臂上对疼痛的敏感性小很多，因此当突出部分保留在身体中时不会感到疼痛。

此外可以利用根据本发明的采样设备执行抽取过程，这是上述过程的组合。在此组合过程中，首先执行刺穿，突出部分被抽回一部分刺穿路径并允许停留在该处达采集时间段。根据情况可以几乎完全去除残留血液因此用户看不到血液。

对于有效吸入体液很重要的另一个决定因素是采集区的可湿性。当使用由硅制成的毛细管结构时，由于表面上的硅氧化物层这些结构通常可充分湿润。如果使用金属作为毛细管结构，这些结构通常较难湿润。这可以通过多个不同的亲水措施抵消，例如表面的硅化。当毛细管中的流体具有凹弯月面(这是当湿润角小于90°时的情形)时可湿性通常足够。

在体液采集系统的优选实施例中，流体样品的体积非常少，即少于0.5μl，优选地3至10nl。这样小的体积可以非常快速地采集，例如使用直径20μm产生高毛细管力进行快速填充的非常小的孔。接收足量体液的时间可以小于0.1s，例如1至10ms。所以当皮肤刺穿元件保留在身体中并且接收足量体液时皮肤刺穿元件和身体之间的相互作用时间可以小于0.5s，例如约10ms。优选地在身体中采集体液样品，因此事实上在皮肤上看不到血液。根据本发明，采集区的几何结构以及因此所采集的体流体积被精确限定，例如大大减小了流体接收装置过度或者不足的风险。

使用根据本发明的采样设备，体液样品的接收可以花费小于0.1s，优选地10至15ms。

有利地，本发明中可以采用压出装置将来自身体部分的样品流体压出。压出装置可以是如图6所示用于改进样品采集的特别形成的手指锥体(15)。图中示出了根据US 6,589,260的手指锥体(15)的操作和动作。如图6A和6B所示，手指尖被用户按压到手指锥体上使得手指锥体一起被按压并且手指锥体的内宽度(16)减小。结果，手指尖的一部分被挤压并且此区域(17)中的内压增大。此设计改进了采集区中的体液采样并且最小化了体液从身体泄漏。内宽度(16)理想地应当在8到11mm的范围中以适合于大的成人手指以及儿童的手指。

根据本发明从采集区到流体接收装置有自动传送的体液采样系统是快速的单步骤操作系统，其即使对老年人、残疾人或者盲人用户也容易使用。由于采集小的样品体积，减小了污染系统部件尤其是测量仪器的风险，促进了已使用流体接收装置的卫生处置。

与非常低的流体样品体积相比，皮肤刺穿元件的高质量使得其容易通过例如加热皮肤刺穿元件到20℃至40℃(优选地30℃)来保持样品有小的温度变化，优选地低于10℃。对于精确测试，还优选的是在测试区提供20℃至40℃范围内的恒定温度。

有利地，皮肤刺穿元件和/或流体接收装置可以设置在存储容器中。一个可能的实施例可以包括例如具有作为分开的单元或者例如集成在测量仪器中的用于皮肤刺穿元件的存储容器的皮肤刺穿设备和/或流体接收装置存储容器。

图7-11示出了根据本发明布置在存储容器中作为皮肤刺穿元件的刺血针和作为流体接收装置的测试带的优选实施例。图7和8描述了用于皮肤刺穿元件的存储容器(21)和对每个流体接收装置具有单独的室的同心外部测试带鼓形存储容器(22)。每个室被箔密封并且每个元件具有外部把手，仪器的驱动机构可以连接到把手以将元件移动出存储容器或者移动回存储容器。可撕裂的箔(25)密封室。皮肤刺穿元件和流体接收装置每个都安装引导元件移动的各自滑块(27)上。图9示出了具有采集区的被向前移动以刺穿皮肤并采集样品的刺血针(24)。在此移动期间，各个密封箔被撕开。图10示出了皮肤刺穿元件(24)如何被移动到接触位置，例如通过将其移动回去。流体接收装置(23)也被移动到接触位置，例如通过将其向前移动。在优选实施例中，当存储在腔体中时流体接收装置被弯曲，并且当移动出腔体时进入如图10所示的位置。据此流体接收装置与流体采集区进行接触。或者流体接收装置和皮肤刺穿元件通过适当的促动机构被一起推动。当流体接收装置被压靠在元件(24)的采集区上时来自皮肤刺穿元件的样品被传送到流体接收装置以利用样品浸湿测试区。测试区例如从背侧被光学读取以确认样品传送并且确定血糖浓度。图11示出了在测试完成后用过的皮肤刺穿元件(24)和流体接收装置(23)如何被拉回它们各自的鼓形室进行存储。

在根据本发明的流体采样系统中，优选地进入采集区的体液样品流的采集方向不平行于(但优选地垂直于)皮肤刺穿元件的主促动/切割方向。

根据本发明的系统提供了避免直接接触化学试剂和身体的一次性皮肤刺穿元件和流体接收装置。

皮肤刺穿元件可以制成为亲水的以改进体液的接收。可以在整个元件或者在所选择区域上具有亲水性。

在根据本发明的优选系统中，采集区中采集的体液被移动到体液接收装置上而不进一步使用体液作为传送装置，即样品通过机械装置，优选地电或者手动装置传送而不使用流体装置。此方法具有如果需要体液可以传送过长距离而不增大残留体积，并且样品可以传送到小的区别点(即测试区)的优点。结果流体接收装置尺寸可以减小。

图12示出了皮肤刺穿元件的另一个优选实施例，包括圆形实心刺血针(4)，刺血针具有铣削或蚀刻的凹槽或凹入(31)以形成采集区(2)。

图13示出了皮肤刺穿元件(14)，其具有在皮肤刺穿元件的细长部分中延伸的采集区(9)。此部分连接到框架形式的支架(32)。细长部分具有从支架部分(32)突出的突出部分(33)。尖端部分(3)位于突出部分的前端处。尖端(3)允许在利用皮肤刺穿元件刺穿期间穿透皮肤表面。采集区(9)位于突出的前端区域中。采集区是开口毛细管通道，此开口毛细管通道允许在突出部分中接触通道的体液通过毛细管作用移动到采集区(34)的可移动部分中。如图13所示，皮肤刺穿元件(14)的突出部分(34)、可移动部分(33)和框架部分(32)一体地形成。皮肤刺穿元件(14)可以通过蚀刻工艺形成。如在半导体制造工艺中告知的那样，硅材料晶片可以被蚀刻以提供包括尖端和毛细管通道的设备。但是对于批量生产，有利的是通过蚀刻薄金属片来生产皮肤刺穿元件。特别有利的是突出部分(33)的尖端(3)也可以在蚀刻工艺期间形成以避免单独的研磨步骤。如图13所示，没有与在采集区填充样品流体之后立即接收体液的流体通道相接触的试剂或传感器。本发明提出使测试区或传感器单独位于流体接收装置上。

图14示出了图13的皮肤刺穿元件(14)与包括测试区(35)的流体接收装置(10)。示意性地示出了流体接收装置(10)。流体接收装置(10)位于皮肤刺穿元件(14)的上侧上，在该上侧上流体通道(9)通向环境。但是流体接收装置(10)最初与采集区(9)间隔开使得采集区内的样品流体不接触流体接收装置。所以在流体采样设备的此几何结构中不发生从采集区到流体接收装置上的流体传送。在描绘的实施例中流体接收装置主要包括保持结构(11)，其提供流体接收装置相对于皮肤刺穿元件和测试区(35)的正确定向和间隔。在描绘的实施例中，测试区包括基于体液中分析物的浓度产生光学信号的试剂。由于包含例如硅藻土或二氧化钛的多孔材料，试剂已经具有从毛细管通道(9)吸入流体的高毛细作用。试剂被涂到承载器表面。在流体已经接收在采集区中并已经填充可移动部分(34)后，体液采样设备被起动进行测量。通过机械促动，可移动部分(34)可以在传感器(35)方向上弯曲，使得位于采集区(9)中的体液接触测试区(35)并浸湿试剂。样品流体接触传感器的此模式提供了优于现有技术设备的数个优点。

由于现有技术的第一个优点是可以在特定时间点启动测量。这是指浸湿测试区和测量最终信号之间的时间可以任意选择。但是，该时间段比毛细管中血液的干燥时间短。了解或者控制反应时间提高了测量精度。此外在浸湿之后可以直接开始测量信号，这允许监控反应动力学。此早期信号的评定也可以用于提高测量结果的精度。

图15描述了体液测试设备，其包括位于测试盒(10)上的多个测试区，测试盒用作允许多个测量的流体接收装置(例如参见EP 1 424040)。盒(10)包括存储测试介质带的未污染部分(41)的供应部分。还采用了存储测试介质带的被污染部分(42)的存储部分。测试设备是可以方便地由用户握持的手持设备。测试介质带(10)可以是测试设备的一部分，因此当测试介质带被用尽时整个设备被丢弃，或者测试介质带可以布置在测试设备中接纳的一次性盒中。体液将涂到位于供应部分(41)和存储部分(42)之间的检测区域(43)中以检测测试介质盒上采集的体液的分析物。测试设备还包括用于刺穿身体部分的刺穿单元(皮肤刺穿元件14)。刺穿单元有利地布置为接近检测区域。

图16示出了本发明的实施例，其中包括采集区(2′)的皮肤刺穿元件(1′)和流体接收装置(10′)经由铰链(50)连接。图16a)示出了适合于利用采集区(2′)切割皮肤并采集体液的构造。采集区例如可以根据针对图1至4所述的实施例来选择。当已经采样流体时，皮肤刺穿元件被抽回并折叠，使得采集区(2′)接触接收装置上的测试区(35′)。可以从下方在此折叠结构中进行测量。但是，还可以展开此设备并从上侧测量测试区(35′)上的浸湿部分(51)的颜色，如图16c)所示。

替代折叠根据图16的集成采用和测试设备，还可以在平面中旋转皮肤刺穿元件和样品接收装置以使皮肤刺穿元件上的样品与测试区接触。

图17描绘了将样品从皮肤刺穿元件(1″)传送到测试区(35″)上的其他实施例。图17示出了已经具有采样流体并缩回到壳体中的皮肤刺穿元件。设置有两个部分(60、60′)，它们将橡胶密封件(61)按压到皮肤刺穿元件上使得保持采样流体的区域从一侧被密封。进一步施加的压力挤压橡胶密封件并且来自皮肤刺穿元件的流体被传送到位于下侧的测试区(35″)。代替通过接触传送流体或者作为其补充，在此实施例中经由气动促动进行流体传送。与根据例如WO 01/72220中也采样气动促动的设备相比，此处皮肤刺穿元件和流体接收装置(10″)的相对移动在发生气动促动之前已经进行。如前所述这允许将切割部分从测试部分分开并且因此可以在不破坏测试化学物质的情况下进行杀菌。

图17还示出了样品流体从皮肤刺穿元件的采集区的孔中被传送到测试区的相对区域。采集区中孔的几何结构图案导致测试区上的类似图案。当采用传统干燥化学物质时，测试区上的浸湿区域最初大致与采集区中的孔的直径一样大，并且流体垂直移动。优选的是从与样品涂覆相反的一侧评定与分析物相关的反应，以将流体传送与光学器件分开。所以，要求在测试区整个厚度上实现完全浸湿，因此甚至测试区的最下部分也反应。例如如果测试区的厚度小于采集区中孔的深度，则实现充分浸湿。优选地测试区的流体接收区的厚度为采集区中孔深度的10％至80％。这意味着可以采用非常薄的皮肤刺穿元件，这将通过以下示例变得更清楚。今天生产厚度仅为10至50微米量级具有流体接收结构的干燥化学物质是切实可行的。为了确保真确浸湿，皮肤刺穿元件中孔的深度仅需要在50至500微米量级以采集充足的流体体积，即使采集孔不完全填充满。这又意味着可以采用此厚度或稍厚的皮肤刺穿元件。所以如果皮肤刺穿元件厚度低于500微米则其是优选的，更优选的是低于250微米。所以本发明的皮肤刺穿装置可以制造为大致与现今不采样流体的刺血针一样薄。虽然所采集流体的采样体积仅为毫微升范围，由于可获得适当薄的干燥化学物质测试区可以实现可靠的测量。

图18示出了具有可相对于彼此移动的两个部分(70、70′)的皮肤刺穿元件。在图18a中，部分(70、70′)被对齐以形成其中可接收样品的毛细管通道。被填充的设备(图18b)如图18c被重布置。在通道的一端处，这些部分被移动分开并且因此样品集中在这些部分仍然彼此接近的区域(71)中。

图19示出了一列密封的流体接收装置(83)，它们被密封箔(88)(例如氧化铝薄片)从环境密封。皮肤刺穿元件(84)位于手持设备(80)中。所示皮肤刺穿元件已经填充有样品并且被移动到该列流体接收装置。皮肤刺穿元件自身或者如图所示单独的尖端85可以被用来刺穿密封箔。皮肤刺穿元件的尖端然后与撕开的密封箔下的测试区接触以传送样品流体。可以如图中示意性示出那样利用光学器件(86)从下侧进行分析物浓度的测量。为了允许光学检查，测试区位于透明支撑件(87)上。

本发明的优选特征列举如下：

一种体液采样设备包括：具有接收体液的采集区的皮肤刺穿元件；和流体接收装置，包括测试区并从所述采集区间隔开使得所述采集区中的该流体不会接触此流体接收装置，其中所述皮肤刺穿元件具有两个或更多采集区。

根据本发明的体液采样设备，其中采集区包括通孔或盲孔。

根据本发明的体液采样设备，其中采集区包括粗糙表面或凹入以接收体液。

根据本发明的体液采样设备，其中采样设备接收的体液的体积为3至10nl。

根据本发明的体液采样设备，其中皮肤刺穿元件保留在身体中接收体液样品的时间为10毫秒。

根据本发明的体液采样设备，其中接收足量体液样品的时间小于0.1秒，优选地1至10毫秒。

一种体液分析系统包括：具有接收体液的采集区的皮肤刺穿元件，其中所述采集区的至少一部分通向环境；和流体接收装置，远离所述采集区使得所述通路中的该流体不会接触此流体接收装置，所述流体接收装置包括测试区，其中所述系统包括具有检测单元的仪表，此检测单元从所述测试区接收信号以确定分析物的存在性和/或浓度。

根据本发明的系统，其中该仪表包括支架，在支架中接纳有流体接收装置并且能够进行从测试区到检测器的信号传送。

根据本发明的系统，其中所述仪表具有处理单元，处理单元接收表示接触装置已经使采集区与流体接收装置接触或者样品流体已经到达测试区的信号。

根据本发明的系统，还包括暴露单元，用于相继地从所述存储容器暴露出流体接收装置以接收流体。

一种确定体液中分析物浓度的方法包括以下步骤：

a)在皮肤刺穿元件的采集区中接收体液，

b)使皮肤刺穿元件的采集区与流体接收装置接触使得体液到达流体接收装置上的测试区，

c)从所述测试区接收作为分析物浓度特征的信号，

d)处理所述信号以确定分析物浓度。

其中从步骤b)开始的时间段被监控并且基于经过的时间启动分析物浓度的确定。

根据本发明的方法，其中步骤b)启动信号监控并且信号随时间的变化被用来确定进行浓度确定的时间点。

Claims

1.一种体液采样设备，包括：

具有接收体液的采集区的皮肤刺穿元件，其中所述采集区的至少一部分通向环境，和

流体接收装置，包括测试区并从所述采集区间隔开使得所述采集区中的该流体不会接触此流体接收装置。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述设备适合于在促动时经受物理变化以进入所述采集区中的流体接触所述流体接收装置的接触状态。

3.根据权利要求2所述的设备，其中所述设备具有可以被移动的可移动部分，并且所述采集区的至少一部分位于所述可移动部分上。

4.根据权利要求1所述的设备，其中所述采集区中接收的体液通过电促动被移动到该流体接收装置上。

5.根据权利要求1所述的设备，其中所述采集区中接收的体液在不使用体液作为运送装置的情况下被传送以接触该流体接收装置。

6.根据权利要求1所述的设备，其中该采集区包括所接收的体液被采集到其中的孔。

7.根据权利要求1所述的设备，其中该采集区包括多孔表面以接收体液。

8.根据权利要求1所述的设备，其中该采样设备接收的体流体积为0.5μl或更少。

9.根据权利要求1所述的设备，其中该设备还包括压出装置。

10.根据权利要求9所述的设备，其中该压出装置包括手指锥体。

11.一种体液分析系统，包括：

流体接收装置，远离所述采集区使得所述通路中的该流体不会接触此流体接收装置，

所述流体接收装置包括测试区。

12.根据权利要求11所述的系统，包括接触装置，此接触装置使皮肤刺穿元件的采集区的一部分与流体接收装置接触以向测试区提供流体。

13.根据权利要求11或12所述的系统，其中该采集区在采集区的至少一部分位于身体中时接收体液样品。

14.根据权利要求11或12所述的系统，其中该采集区位于皮肤刺穿元件的尖端并且采集区完全引入到身体中。

15.根据权利要求11或12所述的系统，其中该系统包括将测试区的温度调节为20℃至40℃范围中的温度的装置。

16.根据权利要求11或12所述的系统，其中所述皮肤刺穿装置具有可移动部分，并且所述接触装置向所述可移动部分施加力以移动该采集区的至少一部分与流体接收装置进行接触。

17.根据权利要求11或12所述的系统，包括驱动皮肤刺穿元件到皮肤中以刺穿皮肤获得体液样品的驱动装置。

18.根据权利要求11或12所述的系统，其中所述接触装置包括电压装置，此电压装置在所述采集区和所述流体接收装置之间施加电势使得来自所述采集区的流体接触流体接收装置。

19.根据权利要求11或12所述的系统，还包括相对于流体接收装置运送皮肤刺穿元件的运送装置。

20.根据权利要求11或12所述的系统，其中所述接触装置包括超声波装置，该超声波装置推动所述采集区中的体液样品使得来自所述采集区的流体接触所述流体接收装置。

21.根据权利要求11所述的系统，其中皮肤刺穿元件保留在身体中接收体液样品的时间少于0.5秒。

22.一种体液分析系统，包括：

具有接收体液的采集区的皮肤刺穿元件，其中所述采集区的至少一部分通向环境，

流体接收装置，从所述采集区间隔开使得所述通路中的该流体不会接触此流体接收装置，

所述流体接收装置包括测试区，

使皮肤刺穿元件与流体接收装置接触的运送装置，和

检测单元，此检测单元从所述流体接收装置接收信号以确定体液样品中分析物的存在性和/或浓度。

23.根据权利要求22所述的系统，其中该运送装置包括电促动。

24.根据权利要求22所述的系统，其中该运送装置包括弹簧力促动。

25.根据权利要求22所述的系统，其中该运送装置包括手动促动。

26.根据权利要求22所述的系统，其中该运送装置包括电、弹簧力或手动促动的组合。

27.根据权利要求11或22所述的系统，还包括用于存储多个流体接收装置的存储容器。

28.一种确定体液中分析物浓度的方法，包括以下步骤：

a)在皮肤刺穿元件的采集区中接收体液，

c)从所述测试区接收作为分析物浓度特征的信号，

d)处理所述信号以确定分析物浓度。

29.根据权利要求28所述的方法，还包括用所述皮肤刺穿元件刺穿皮肤。

30.根据权利要求28所述的方法，其中皮肤刺穿元件由运送装置传送到流体接收装置以使皮肤刺穿元件与流体接收装置接触。

31.根据权利要求28所述的方法，其中皮肤刺穿元件被自动地传送到流体接收装置以使皮肤刺穿元件与流体接收装置接触。

32.根据权利要求28所述的方法，其中皮肤刺穿元件被手动地传送到流体接收装置以使皮肤刺穿元件与流体接收装置接触。

33.根据权利要求28所述的方法，其中皮肤刺穿元件保留在身体中接收体液样品的时间少于0.5秒。

34.一种体液采样方法，包括以下步骤：

a)在皮肤刺穿元件的采集区中接收体液，和

b)从身体中取出皮肤刺穿元件，使体液样品保留在采集区中。

35.根据权利要求34所述的方法，其中该方法还包括确定体液样品中分析物的存在性和/或浓度。

36.根据权利要求34所述的方法，其中步骤a)包括在皮肤刺穿元件被引入身体中的同时在采集区中采集体液样品。

37.根据权利要求34所述的方法，其中该方法包括在步骤a)之前用所述皮肤刺穿元件刺穿皮肤。

38.一种体液分析系统，包括：

运送元件，从所述采集区间隔开使得所述通路中的该流体不会接触此运送元件，

包括测试区的流体接收装置，

使运送元件与流体接收装置进行接触的运送装置，和

39.一种体液采样设备，包括：

具有接收体液的采集区的皮肤刺穿元件，其中所述采集区的至少一部分通向环境，并且其中所述采集区包括所接收的体液采集在其中的3个或更多孔。

40.根据权利要求39所述的设备，其中该采集区包括多孔表面以接收体液。

41.根据权利要求39所述的设备，其中该采样设备接收的体流体积为0.5μl或更少。

42.根据权利要求39所述的设备，其中皮肤刺穿元件的厚度低于500微米，优选地低于250微米。

43.根据权利要求39所述的设备，

还包括具有测试区的流体接收装置，

其中测试区的厚度为皮肤刺穿元件的流体接收区中孔深度的10％至80％。