用于抽取组织液的方法

专利名称：用于抽取组织液的方法
技术领域：
本发明一般地涉及医疗设备和它们相关的方法，且特别地涉及用于抽取组织液的医疗设备和方法。
背景技术：
近年来，涉及用于监测体液(例如血液和组织液[ISF])中的分析物(例如葡萄糖)的医疗设备的努力被引导向开发便于连续或半连续的监测的设备和方法，以及引导向简化这样的设备和方法。这样的设备和方法的简化使得使用者能在家中或在其他方便的场所自我监测分析物。
在涉及到血糖监测中，连续或半连续的监测设备和方法是有利的，因为它们提供了对血糖浓度趋势、食物和药物对血糖浓度的效果和使用者的总糖血症的情况的增加的辨识力。然而在实践中，连续和半连续的监测设备可能具有缺点。例如在从目标位点(例如使用者皮肤层的目标位点)抽取组织液(ISF)样本期间，ISF流速可能随时间下降。此外，连续和半连续的设备可能相对地大且因此佩戴不方便且不舒服。


本发明的新特征在后附的权利要求书中特别阐明。通过参考如下的阐明了说明性的实施例的详细描述及其伴随的附图将获得对本发明的特征和优点的更好的理解，实施例中利用了本发明的原理图1为根据本发明典型实施例的用于抽取组织液(ISF)的取样模块的简化的透视图；图2为图1中的取样模块的壳体组件的简化分解透视图；图3为图1中的取样模块的压力环组件的简化分解透视图；图4为图1中的取样模块的浮动环的简化底平面视图；图5为图4中的浮动环通过图4中线A-A的简化截面侧视图；图6为图1中的取样模块的压力环的简化截面侧视图；图7为图1中的取样模块在使用期间接附到使用者身体上的简化截面描绘，使得取样模块的压力环和浮动环处于收回状态；
图8为图1中的取样模块在使用期间接附到使用者身体上的简化截面描绘，使得取样模块的压力环和浮动环处于展开状态；图9为用于抽取ISF的取样模块的简化截面视图，该模块不包括浮动环且处于收回状态；图10为用于抽取ISF的取样模块的简化截面视图，该模块不包括浮动环且处于展开状态；图11为根据本发明另一个典型实施例的用于抽取ISF的取样模块的简化截面视图，该模块处于展开状态；和图12为描绘了根据本发明的典型实施例的用于抽取组织液的过程中的阶段的流程图。
具体实施例方式
图1、2和3为根据本发明典型实施例的用于从使用者身体上抽取组织液(ISF)的取样模块100及其组件的简化透视图。应该注意到图1至图3不必绘制为相同的比例。取样模块100包括壳体组件102(特别地见图2)和操作地包含在壳体组件102内的压力环组件104(特别地见图3)。
参考图2，壳体组件102包括杆110a和110b、内E环112、螺钉114a、114b和114c、外E环116、盖118(带有盖开口120、通过盖的第一孔122和通过盖的第二孔124)、凸轮126(其中带有螺旋槽128)、环壳体130(其中带有通道132)、滚子134和螺钉136a和136b。壳体组件102还包括板138(带有通过它的板开口140)、支架142、销144、螺钉146和螺钉148。
特别地参考图3，压力环组件104包括内轴150、外轴152(带有轴台154)、弹簧保持器156(其中带有弹簧保持器凹陷158)、压力弹簧160和柱162。压力弹簧组件104还包括穿透弹簧164(以相对于内轴150的同心方式布置)、穿透构件架166(它包括在图1至图3中未绘出但在图6、7和8中示出的穿透构件168)、压力环170(在图1至图3中未绘出但在图6、7和8中图示)和浮动环172(带有浮动环臂174a和174b以及孔176a和孔176b)。
图4和图5分别为浮动环172的简化的底平面视图和截面侧视图。浮动环172具有近端178、远端180和浮动环开口182。如在图4和图5中所描绘，浮动环开口182具有直径D1(即内径)且浮动环172具有总直径D2(即外径)。
浮动环172还包括布置在远端180上的粘性层184。粘性层184可以例如由双侧压敏基于丙烯酸化合物的粘性材料形成，包括例如从3M公司可购得得产品号为9889的材料。
粘性层184提供使浮动环172在目标位点附近内浮动粘性接附到使用者身体上，在取样模块100的使用期间以此影响目标位点变形。例如，在通过压力环170向使用者身体上施加压力期间，浮动环可以通过使目标位点受到张力(即保持目标位点和浮动环与目标位点之间的区域张紧)而影响目标位点变形。使用在根据本发明的实施例的取样模块中的浮动环的此有利的功能将在如下进一步描述。
浮动环172的近端“可浮动地”连接到壳体组件102。更特定地，在浮动环臂174a和浮动环臂174b的最上部部分构造了浮动环臂174a和浮动环臂174b的孔176a和176b，以宽松地且可滑动地与壳体组件102的杆110a和110b接合。然而，杆110a和110b通过与盖118的第二孔124相互作用而受到限制。因此，浮动环172可垂直地自由移动(即“浮动”)，但是不能旋转地自由移动。
因为浮动环172可自由地在垂直方向浮动，所以除唯一地因浮动环的质量所导致的可忽略的压力和基本上可以通过摩擦力传递到浮动环上(且因此传递到目标位点)的其他取样模块的部件的质量所导致的压力外，它不向目标位点附近施加任何向下的压力。换言之，压力为由于压力环质量导致的压力和与取样模块质量相关的通过浮动环传递到目标位点附近的压力。因此浮动环的“浮动”属性对于当取样模块处于收回状态时最小化了施加到使用者身体上目标位点附近内的压力是有利的。
图6为压力环170和穿透构件168的部分的简化的截面侧视图。根据本发明的不同实施例的取样模块的穿透构件可以例如为带有弯曲尖的25规格空心不锈钢针头，其中用于尖弯曲的支点布置在针尖和针踵之间。穿透构件例如可以由注模塑料形成。合适用作根据本发明的穿透构件的针在美国专利No.6,702,791和美国申请No.10/185,605(公布为US 2003/0060784)中描述，它们通过参考完全地合并在此处。
压力环170具有近端186、远端188和通过它的压力环开口190。此外，压力环开口190具有在压力环170的远端处的直径D3(即内径)且压力环170自身的远端直径为D4(即外径，见图6)。
压力环170的直径D3可以例如在从大约4mm到大约12mm的范围且压力环170的直径D4可以在从大约5mm到大约13mm的范围。直径D4和直径D3之间的差异例如可以在从大约1mm到大约9mm的范围。浮动环172的直径D1例如可以从大约7mm到大约18mm的范围且直径D2可以从大约33mm到大约50mm的范围。直径D2和直径D1之间的差异例如可以在从大约15mm到大约43mm的范围。如从以下描述的图7和图8中显见，浮动环172粘贴在目标位点的第二附近处，第二附近比压力环施加压力的第一附近距目标位点更远。
取样模块100的操作和它的不同的部件之间的相互作用在如下的附加的细节中描述。从描述将显见，根据本发明的不同实施例的取样模块的穿透构件构造为穿透使用者身体的目标位点(例如使用者前臂的皮肤层)且随后居于目标位点内且从目标位点抽取ISF。
此外，也清楚的是根据本发明的不同实施例的取样模块的压力环构造为当所述的穿透构件居于目标位点时在目标位点的第一附近内向使用者身体施加压力。此外，本领域技术人员将认识到常规部件(例如螺钉和用于接收螺钉的孔)的详细描述没有包括在此，以避免使本发明的不同实施例模糊。
图7为在使用期间接附到使用者身体(B)上的图1的取样模块100的简化的截面描绘，其中压力环170和浮动环172处于收回状态且穿透构件168居于使用者身体的目标位点。图8为在使用期间接附到使用者身体B上的取样模块100的简化的截面描绘，其中压力环170和浮动环172处于展开状态。在图7和图8中，使用者身体B描绘为包括皮肤层B′。取样模块100可以接附到使用者身体B上，例如使用接附到壳体组件102的销144的带或臂带(在图中未示出)。
取样模块100的操作和取样模块100的不同部件的相互作用的进一步细节将参考图1到图8在后文中进行描述。壳体组件102的凸轮126滑动地且同心地围绕环壳体130布置。此外，凸轮126的螺旋槽128构造(即，带键)为操作地与滚子134相互作用。环壳体130通过螺钉146接附到板138。此外，提供了环壳体130的通道132用于滚子134的垂直移动。
通道132和螺旋槽128操作为当凸轮126在顺时针方向旋转时使得滚子134垂直向上移动(分别在图1至图3、图7和图8中)，且当凸轮126在逆时针方向旋转时使得滚子134垂直向下移动。可通过任何合适的装置导致凸轮126旋转，装置例如包括马达(未示出)。滚子134构造为与螺钉136a和136b接合。此外，螺钉136a限制在弹簧保持器156的弹簧保持器凹陷158内。此构造提供当凸轮126在顺时针方向旋转时使得弹簧保持器156垂直向上移动且当凸轮126在逆时针方向旋转时使弹簧保持器156垂直向下移动。如在如下进一步描述，弹簧保持器156的移动用于将取样模块(且因此将压力环170)置于收回或展开的状态。使用在取样模块相对侧的两个滚子134便于使跨过取样模块的力均衡且避免取样模块部件的无意中的倾斜。
壳体组件102的盖118一般地为盘形的，布置在环壳体130上且通过螺钉114a和114b约束在环壳体130上。盖118的盖开口120具有足够大的直径，外轴152的部分能通过盖开口120。柱162导向压力弹簧160。每个柱162的最上部分固定地安装到盖118的第一孔122上。
压力弹簧160构造为使得它能在弹簧保持器156上施加近似地恒定的力。此外压力弹簧160可以构造为使得它们在使用取样模块100期间遇到的弹簧压缩长度范围施加相对地恒定的力。例如，压力弹簧160可以跨过从大约32mm(未压缩)到大约12mm(已压缩)的压缩长度范围而施加从大约2N到大约10N的范围的恒定的力。
弹簧保持器156滑动地与外轴152接合(例如见图3)。可以在向下的方向上推弹簧保持器156直至它到达轴152的轴台154。一旦弹簧保持器156到达轴台154，如果进一步向下推弹簧保持器156则外轴152也将在向下的方向上移动。
内轴150同心地且滑动地与外轴152接合(例如见图3)。穿透构件架166接附到内轴150的远端(见图3)。穿透弹簧164同心地安装在内轴150上，以此提供使得内轴150在向下方向发射。穿透弹簧164通过外轴152和穿透构件架166的存在而保持在内轴150上。可以通过穿透构件架166、内轴150和穿透弹簧164的操作的相互作用将穿透构件168向目标位点以例如从大约3m/s到大约10m/s的速度范围发射。然而，因为浮动环172(带有粘性层184)用于保持目标位点张紧(如在本披露其他处所描述)且以此减小目标位点变形，所以穿透构件168容易地穿透目标位点到控制深度且相对于不包括这样的浮动环的取样模块具有减小的使用者不适。一旦获知本披露，本领域技术人员将认识到可以使用不同的常规触发器机构来开始穿透构件168的发射。
压力环170接附到外轴152(见图7和图8)且因此通过响应于凸轮126的旋转的弹簧保持器156的移动而被置于收回或展开状态。压力环170可以通过任何合适的方式接附到外轴152，方式例如包括摩擦接合。本领域技术人员将认识到凸轮126、弹簧保持器156和外轴152构造为压力环收回和展开机构。然而，本领域技术人员也将认识到也可以使用其他合适的机械组件用于相同的目的。
取样模块100构造为接附到使用者身体(B)，例如使用者的前臂。这样的构造包括通过支架142和螺钉148安装到板138的销144(见图2)。刚性的或弹性的臂带(未示出)接附到销144使得取样模块100能牢固地且可移除地接附到使用者身体上。
当取样模块100处于收回状态时(见图7)，压力环170基本上在目标位点附近(即第一附近)内向使用者身体上施加零压力，即使穿透构件168已经被发射且穿透了目标位点。因为凸轮126已顺时针旋转，所以压力环170处于收回状态，以此提升滚子134和弹簧保持器156。在此收回状态，滚子134处于凸轮126的螺旋槽128内的锁定位置。当凸轮126已顺时针旋转使得滚子134处于此锁定位置时，压力弹簧160不施加任何力到压力环170。在此收回状态，弹簧保持器156处于壳体组件102内的最上方位置，导致弹簧160完全地被压缩。弹簧160的此压缩防止了弹簧160向下推轴台154。
在收回状态，压力环170可浮动地接附到壳体组件102，使得通过压力环施加在目标位点附近的仅有的压力唯一地与压力环的质量和从取样模块的相关部件(例如内轴150和外轴152)传递来的质量有关(一起被称为基本上零压力)。换言之，在收回状态下通过压力环施加的压力唯一地与压力环组件的质量和壳体组件的质量有关。此外，浮动环172因其浮动属性也不在目标位点附近内施加任何压力(除去因浮动环质量的可忽略压力和有效地由通过浮动环的摩擦而传递的来自其他取样部件的质量的压力)。因此在收回状态，只有最小的压力在目标位点附近内施加到使用者身体上，因此当取样模块处于收回状态时最大化了目标位点和附近的恢复。此恢复已确定为对最大化ISF样本可以成功地以足够的流速抽取用于分析物确定的总时间周期是有利的，且有利于减轻分析物ISF的浓度和分析物血糖浓度之间的滞后。
当取样模块100处于展开状态时(见图8)，穿透构件168已事先发射，穿透了目标位点且居于目标位点内。穿透构件168例如可以居于目标位点表面下(例如使用者目标位点皮肤层表面下)大约1.5mm到大约3mm的范围的穿透深度内。如果希望，穿透构件168可以与压力环170的最初放置一致地发射到如图8所图示的展开状态。
当取样模块100处于展开状态时(再次见图8)，压力环170在目标位点第一附近内施加压力用于在第一附近内对ISF加压。由压力环170所引起的皮下压力梯度导致ISF通过穿透构件168且到分析模块(未示出)的流动，用于确定ISF中的分析物(例如葡萄糖)。关于使用压力环以抽取ISF的进一步的细节在美国专利申请No.10/652,464(公布为US 2004/0253736)、10/653,023(公布为US2004/0249253)和10/861,749(公布为US 2004/0249254)中，虽然它们中没有带粘性层的浮动压力环以及在此描述的展开和收回机构，这些专利申请在此通过参考完全地合并。
当取样模块100处于展开状态时尽管存在压力环170但通过穿透构件的ISF流速随时间的可能减小，因为在目标位点附近的ISF的耗尽和/或因为目标位点的松弛。然而，存在粘贴在目标位点的第二附近(例如见图8)的浮动环172用于减少目标位点松弛且因此最小化ISF流速的有害减小。此外，可能的ISF流速减小能通过在图8的展开状态和图7的收回状态之间振动取样模块100来最小化。
在展开状态，由压力环170施加在目标位点的第一附近内的压力(力)例如可以在从大约1磅/平方英寸到大约150磅/平方英寸的范围内(PSI单位，计算为压力环54接触使用者身体的每单位面积的力)，且更典型地在从大约30磅/平方英寸到大约70磅/平方英寸的范围内。在这点上，为提供足够的ISF流而最小化使用者疼痛/不适，大约50PSI的压力已被确定为是最佳的。
在图8中的展开状态下，凸轮126逆时针旋转到最大可能程度，使得滚子134被固定地且可逆地接合到螺旋槽128的另一个锁定位置。凸轮126的此逆时针旋转的效果是凸轮126被向上移动导致在凸轮126和板138之间的尺寸为D5的间隙(见图8)。当凸轮126从板138分离时，压力弹簧160施加力到压力环170(以前文中描述的方式)。
在收回状态，前述的凸轮126和板138之间的间隙将具有接近零的尺寸(见图7)且外E环116将接触盖118。外E环116安装到外轴152上，且因此用于限制外轴152的最大向下移动，因为外E环116通过盖118约束。
如从图7和图8之间的对比可见，当压力环170从收回状态移动到展开状态时，浮动环172基本上与压力环170一起移动。
一旦获知此处涉及图1至图8的描述，本领域技术人员将认识到一般地根据另一个实施例的用于从使用者身体抽取组织液(ISF)的取样模块可以包括壳体组件和操作地包含在壳体组件内的压力环组件。此实施例的压力环组件包括构造为用于穿透使用者身体的目标位点的穿透构件(例如针)，且随后穿透构件居于目标位点且从目标位点抽取ISF。压力环组件也包括构造为用于在目标位点的第一附近内施加压力到使用者身体的压力环和浮动环，其带有布置在浮动环远端的粘性层。此取样模块的粘性层提供使得浮动环粘性接附到使用者身体的目标位点的第二附近，以此在使用取样模块期间影响目标位点变形。
根据本发明的实施例的取样模块提供了数个益处。首先，在由浮动环施加压力期间，带有粘性层的浮动环的存在提供了对目标位点变形有利的控制(即，有利的影响)。因为浮动环相对于垂直方向的移动“浮动”，不存在由浮动环在目标位点附近施加的偏置向下压力。然而，浮动环的粘性层将浮动环保持在使用者身体上，因此当压力环施加压力时使目标位点受到张紧。此张紧有利地减少了压力环需要的行程且因此减少了取样模块的尺寸。
图9至图11以简化的方式描绘了带有粘性层的浮动压力环的益处，该浮动压力环应用在本发明的不同的实施例中。
图9为用于抽取ISF的取样模块200的简化的截面视图，该模块不包括浮动环，处于收回状态且接附到使用者身体B上。取样模块200包括壳体组件202(带有粘性层204)、弹簧212(在图10中示出)、压力环208、偏置构件207和穿透构件210。使用粘性层204和臂带(未示出)将取样模块200固定在使用者身体B(即，使用者皮肤层)上。虽然压力环208处于收回状态，使用者身体的部分(B″)已变形为使得压力环208尽管处于收回状态也施加压力。假定但不限制，壳体组件202自身在距压力环208的距离为D9处施加压力到使用者身体，这导致使用者身体的变形且影响ISF的抽取速度。
图10为图9的取样模块200的简化的截面视图，取样模块处于展开状态，取样模块200的弹簧212导致压力环208施加压力到使用者身体B，因此使使用者身体B变形相对地大的距离D6。为将取样模块200置于展开状态，去除偏置构件207以此允许弹簧212施加向下的力到压力环208上。通过压力环208施加的向下的力被由壳体组件202施加的相对的向上的力所抵销。使用者身体B的变形导致压力环208具有相对大的行程且因此取样模块200在尺寸上相对大(即图10中的高度H1)。然而，使用者身体B的变形能通过使得距离D9相对小而最小化，例如小到小于大约2mm。
基于以上的讨论和图9与图10，当在收回状态下时，没有使用在本发明的实施例中的浮动环的取样模块可能遭受到无意中的施加的压力，且在展开状态下使用者身体的过大变形。此外，此过大变形能导致随时间减小的ISF抽取速度。
图11为根据本发明的另一个典型实施例的用于抽取ISF的取样模块300的简化的截面视图，取样模块300处于在使用者身体B上的展开状态。取样模块300包括壳体组件302(带有壳体组件粘性层，未示出)、压力环304、浮动环306(带有粘性层308)、穿透构件310和弹簧312。在图11中所图示的实施例中，浮动环306和粘性层308用于当压力环304正施加压力时在目标位点(目标位点已被穿透构件310所穿透)附近保持使用者身体张紧(即在使用者身体内制造张力)。此张力用于限制压力环行程(在图11内的距离D7)而仍提供使得压力环304在目标位点附近内施加压力。
在根据本发明的取样模块内压力环行程和取样模块的尺寸(即高度)的减小是由压力环所施加的压力以及取样模块的其他尺寸和特征的函数。然而，如果假定弹簧212和弹簧312(件图10和图11)分别具有相同的力常数和可压缩性特征，则压力环208必定行进比压力环304所行进的距离D7大的距离D6。因此带有粘性层308的浮动环306提供使得压力环304有效地施加压力，而具有较小的行程和较小的使用者身体变形。在这点上，尺寸H2可以小于尺寸H1，导致较小尺寸的取样模块和在使用期间更少的不适。例如，当H1可以在20mm到40mm的范围内，则H2可以在10mm到15mm的范围内。
图12为描绘了根据本发明的典型实施例的用于从使用者抽取组织液的方法400内的阶段的流程图。方法400包括粘性地将取样模块的浮动环接附到使用者身体的目标位点附近(例如如上所述的第二附近)，如在步骤410中阐明。如此接附的取样模块可以是根据本发明的任何取样模块，如在此处所述。
随后，在步骤420中，用于从使用者身体抽取组织液到使用者的取样模块安装到已接附的浮动环上且接附到使用者身体上。取样模块可以安装在浮动环上使得取样模块例如同心地绕浮动环布置。选择地，取样模块可以包括杆，它们用于滑动地将浮动环固定到取样模块上，如上参考取样模块100所述。
然后以取样模块的穿透构件穿透使用者身体的目标位点，如在步骤430中所阐明。然后在目标位点的另一个附近(例如上述的第一附近)通过取样模块的压力环施加压力，且随后从目标位点通过取样模块的穿透构件抽取ISF(见步骤440和步骤450)。
通过它可以完成步骤410到步骤450的典型的机械已如上参考图1到图11所述。例如，压力环可以通过置于上述的展开状态来施加压力。此外且如希望，则取样模块可以在展开状态和收回状态之间循环，用于延长的时间周期(例如8小时或更多)以便于半连续地抽取ISF。展开状态可以例如持续5分钟，而收回状态可以例如持续10分钟。此持续时间被确定为在展开状态期间至少8小时周期提供有利的50nL/分的ISF抽取速度。
应该理解的是对此处描述的本发明的实施例的不同的替代也可以在实行发明中使用。意图于如下的权利要求书限定了本发明的范围，且在这些权利要求书的范围内的方法和结构和它们的等价物以此被覆盖。
权利要求
1.一种用于从使用者抽取组织液的方法，该方法包括将用于从使用者的身体抽取组织液的取样模块的至少一个浮动环粘性地接附到使用者身体；安装取样模块到浮动环且接附取样模块到使用者；其中，该取样模块包括壳体组件；和操作地包含在壳体组件内的压力环组件，该压力环组件包括构造为用于穿透使用者身体的目标位点且随后居于目标位点且从目标位点抽取ISF的穿透构件；至少一个压力环，该压力环构造为在所述的穿透构件居于目标位点时在目标位点的第一附近内施加压力到使用者身体；和至少一个浮动环，该至少一个浮动环包括近端；远端；和布置在浮动环远端上的粘性层；其中粘性层提供将浮动环在目标位点的第二附近内粘性接附到使用者身体上，以此在使用取样模块期间影响目标位点的变形；以取样模块的穿透构件穿透使用者身体的目标位点；以压力环施加压力到目标位点的第一附近；从目标位点通过穿透构件抽取组织液。
2.根据权利要求1所述的方法，其中在施加压力的步骤期间，浮动环在目标位点中产生张力，由此影响目标位点变形。
3.根据权利要求1所述的方法，其中施加压力的步骤通过将取样模块置于展开状态来实现，其中，穿透构件居于目标位点中，且压力环施加压力到目标位点的第一附近。
4.根据权利要求3所述的方法，进一步包括将取样模块置于收回状态的步骤，其中穿透构件居于目标位点中，且压力环施加到目标位点的第一附近的压力唯一地与压力环组件和壳体组件的质量有关。
5.根据权利要求4所述的方法，进一步包括在展开状态和收回状态之间循环的步骤。
6.根据权利要求5所述的方法，其中展开状态具有大约5分钟的持续时间，而收回状态具有大约10分钟的持续时间。
7.根据权利要求5所述的方法，其中循环具有至少8小时的持续时间。
8.根据权利要求1所述的方法，其中安装取样模块到浮动环的步骤包括滑动地将取样模块固定到浮动环。
9.根据权利要求1所述的方法，其中安装取样模块到浮动环的步骤包括安装取样模块为使得其围绕浮动环同心地布置。
全文摘要
一种用于从使用者的目标位点抽取组织液的方法包括将用于抽取组织液的取样模块的浮动环在目标位点附近粘性地接附到使用者，且然后安装取样模块到浮动环且接附取样模块到使用者。随后以取样模块的穿透构件穿透目标位点。然后以取样模块的压力环在目标位点的另一附近施加压力，此后从目标位点通过取样模块的穿透构件抽取组织液。
文档编号A61B5/15GK1911173SQ20061011097
公开日2007年2月14日 申请日期2006年8月11日 优先权日2005年8月11日
发明者J·梅歇尔克, T·C·拉德马赫, M·E·希尔格斯, P·斯托特 申请人:生命扫描有限公司