使用整合型刺针与条带测量分析物的方法 本申请要求2003年3月28日申请的临时专利申请案第60/459,465号的优先权，该临时申请案以引用的方式并入本文中。
【技术领域】
本发明整体而言涉及用来自一患者抽取体液的穿刺元件，更特定而言涉及一种改良式穿刺元件，其包含第一和第二元件，所述第一和第二元件相互定位为使一由该第一元件形成的切口被该第二元件保持敞开且体液藉由所述第一和第二穿刺元件上的表面张力沿该穿刺元件上扬。
背景技术
整合型皮肤穿刺与体液分析取样器在此技术中已为人所知。有一此类系统揭示于WO02/49507号中。WO02/49507号所揭示的整合型系统包含一穿刺元件或刺针，此穿刺元件附装或整合于一适于测量体液中一分析物的量或是体液的某些特性的测试条。适用的体液举例来说可包含血液或间质流体(ISF)。该穿刺元件用于在皮肤内制造一切口且例如藉由毛细管作用将体液经由该穿刺元件抽到该测试条。此等整合型取样器举例来说可与一电化学计量器结合并称之为单片或现场取样装置。
过去设计出许多种穿刺装置用以形成切口并让体液能从所述切口抽出。实心采血针系用于在皮肤内打开一切口让体液能够逃逸到皮肤表面而在此得以由患者或医师进行取样。为确保切口释出的流体够多，此等实心穿刺元件通常具有较大直径以便让足量体液从切口流出供取样使用。然而，此等实心针头通常依靠切口的大小来确保有足量体液挤出且并非用来促进流体流往测试装置。
已经提出中空针头用以从身体抽取流体供测试使用；此等针头可能有一尖头端或斜角端以便打开切口。在此等针头中，切口藉由针头的外径保持敞开以促进体液流出该切口，且藉由一真空或藉由毛细管作用或是藉由真空与毛细管作用的一组合将体液从针头往上抽。
也曾提出过其他穿刺装置，其中刺针是一扁平或局部弧形的物件，其包含一开放通道用来藉由例如表面张力及/或毛细管作用将流体从刺针的尖锐端头导引到基部端。此等穿刺元件的好处在于易于制造且易于将其整合在譬如一测试条内，从而有助于单一元件的穿刺和测量。在穿刺元件是一包含一用来导引流体的开放通道的扁平或局部扁平物件的情况下，切口边缘有可能贴近该通道，完全或部分地挡住该通道且使体液无法流到通道基部端或是限制能够流动的流体量。
因此，最好设计出一种穿刺装置，其穿刺元件为一包含一开放通道地扁平或局部弧形的物件，且其穿刺元件包含一用来在该穿刺元件处于伤口内时保持切口敞开且防止切口边缘贴近该穿刺元件而部分地或完全挡住该开放通道的分隔元件。最好设计出一种穿刺装置，其中该分隔元件定位为略微邻近该穿刺元件的尖锐端以便于刺针插入皮肤内。最好更设计出一种穿刺装置，其中穿刺元件与分隔元件系由单一金属片构成。此外，最好设计出一种穿刺装置，其中穿刺元件及分隔元件彼此对向定位使得流体藉由流体与该穿刺元件及该分隔元件之间的表面张力沿该穿刺元件上扬并进入该开放通道，从而促成该通道的填充作业。此外最好是设计出一种穿刺装置，其中穿刺元件与分隔元件由单片金属构成，该金属片经辊压以将该分隔元件定位于该穿刺元件对面，致使该穿刺元件的基部端与该分隔元件形成一开放通道。最好还利用譬如一金属成形法或冲压法制造以上所述穿刺装置。
【发明内容】
一种根据本发明的穿刺皮肤的方法可包含提供一种适当刺针的步骤。一根据本发明的适当刺针可包含：一具有一尖锐的第一端头的穿刺元件；一具有一位于该穿刺元件附近的第二端头的分隔元件；一将该第一穿刺元件的基部部分连接至该分隔元件的基部部分的连接件，该连接件形成一通道。在一根据本发明的方法中，其步骤可包含：插入该穿刺元件以形成一切口，插入该分隔元件以进一步打开该切口，在体液被抽入一介于所述穿刺元件之间空间内的同时使该穿刺元件及该分隔元件维持在该切口内。在一根据本发明的穿刺皮肤的方法中，其步骤还可包含将体液从该空间抽入该通道内的步骤。
一种根据本发明的穿刺皮肤的方法可包含提供一适当刺针的步骤。一根据本发明的适当刺针可包含：一具有一尖锐的第一端头的穿刺元件；一具有一位于该穿刺元件附近的第二端头的分隔元件；一将该第一穿刺元件的基部部分连接至该分隔元件的基部部分的连接件，该连接件形成一通道；一附装于该连接件的基部部分的感测条。在一根据本发明的方法中，可将该穿刺元件插入以形成一切口，可将该分隔元件插入以进一步打开该切口，且可在体液被抽入一介于所述穿刺元件之间空间内的同时使该穿刺元件及该分隔元件维持在该切口内。一种根据本发明的穿刺皮肤的方法还可包含将体液从该空间抽入该通道内的步骤。一种根据本发明的穿刺皮肤的方法还可包含将体液从该通道抽入该感测条内的步骤。
一种根据本发明的穿刺皮肤的方法包含提供一适当刺针的步骤。一根据本发明的适当刺针可包含：一具有一尖锐的第一端头的穿刺元件；一具有一第二端头的分隔元件，该第二端头定位于该穿刺元件附近使得该穿刺元件与该分隔元件之间的空间形成一间隙；一将该第一穿刺元件的基部部分连接至该分隔元件的基部部分的连接件，该连接件形成一通道；一附装于该连接件的基部部分的感测条。在一根据本发明的适当刺针中，该间隙可在该第二顶端附近加大尺寸。在一根据本发明的方法中，其步骤还可包含：插入该穿刺元件以形成一切口，插入该分隔元件以进一步打开该切口，在体液被抽入该间隙内的同时使该穿刺元件及该分隔元件维持在该切口内。在一根据本发明的方法中，该方法还可包含将体液从该间隙抽入该通道内的步骤。在一根据本发明的方法中，该方法还可包含将体液从该通道抽入该感测条内的步骤。在一根据本发明的方法中，该方法还可包含将该穿刺元件移离该切口且将体液抽入该间隙内的步骤。在一根据本发明的方法中，该方法还可包含将体液从该间隙抽入该通道内的步骤。在一根据本发明的方法中，该方法还可包含将体液从该通道抽入到该感测条内的步骤。
附图简单说明
虽然本发明的新颖性特征是由所附权利要求书具体提出的，藉由参照以上运用本发明概念的范例实施例所提出的详细说明以及附图会让人更了解本发明的特征和优点，附图中：
图1为一根据本发明的穿刺元件与条带的透视图。
图2为一根据本发明的穿刺元件与条带的顶层的透视图。
图3为本发明另一实施例的透视图，其中以多个条带形成一以一匣装格式使用的感测器阵列。
【具体实施方式】
图1是一根据本发明的刺针15与感测条100的透视图。在图1中，刺针15连接于感测条100。感测条100举例来说可为一葡萄糖感测条，其采用电化学法测量一体液(譬如血液或间质流体)内的葡萄糖量。此外，感测条100举例来说可为一凝结作用感测器，其测量体液的物理特性，譬如粘度、电容、电阻、及类似特性。在图1中，刺针15还可包含穿刺元件22及分隔元件24。感测条100还可包含第一电极触点10、粘合层11、传导基板12、通风孔13、第二电极触点17、绝缘基板18、绝缘层20、对位孔23及工作电极36。在本发明的一个实施例中，感测条100可具有一大约0.22英寸的宽度及一大约0.55英寸的长度。
图2是刺针15及用于本发明的感测条100的顶层的透视图。在图2中，感测条100顶层及刺针15系由传导基板12形成。在图2所示实施例中，传导基板12包含通风孔13及对位孔23。在图2中，刺针15包含穿刺元件22、分隔元件24及充填通道21。
一适用于本发明的穿刺元件与感测条的一个实施例可如参照图1和2所述。在图1和2所示实施例中，感测条100包含：第一电极触点10，其中第一电极触点10可被丝网印刷在一绝缘基板18上；及一第二电极触点17，其中第二电极触点17包括与参考电极37和刺针15连续的传导基板12的一部分。在图1和2所示穿刺元件与感测条的实施例中，第一电极触点10及第二电极触点17的取向排列为使得一分析物测量计量器(譬如一葡萄糖计量器，其在图中未示)能与感测条100建立起电接触。在图示实施例中，第一电极触点10和第二电极触点17排列在绝缘基板18的同一侧上以便接触在感测条100末梢端的两个电极。
感测条100系利用粘合层11使绝缘基板18附着于传导基板12的方式制得。粘合层11可以众多方式施行，其中包含使用压敏材料、热激活材料、或UV固化双面粘性材料。传导基板12举例来说可为一导电材料片，譬如金或电镀不锈钢。传导基板12的几何形状举例来说可由冲压法或光蚀刻法形成。在图1和2所示实施例中，刺针15可制作成传导基板12的一体部分。通风孔13举例来说可由对传导基板12冲孔的方式形成。通风孔13用来促进体液沿刺针15往上输送并跨越工作电极36。对位孔23可为在制作传导基板12的冲压程序中形成。
在本发明的一个实施例中，一分析物感测层举例来说可为一葡萄糖感测层，其包含一酵素、一缓冲剂、及一氧化还原介质。一分析物感测层(图中未示)优选沉积在工作电极36的顶上。在使用一分析物感测层检测一体液内的葡萄糖的存在和浓度的情况下，葡萄糖感测层的至少一部分溶解在该体液内且用来将葡萄糖浓度转化成一与样本内的葡萄糖浓度成比例的电测参数。
在图1和2所示实施例中，刺针15具有一末梢端和基部端，该基部端与参考电极37结合为一整体，且该末梢端包含在穿刺元件22末梢端的尖锐顶端38。刺针15可由对一传导金属片进行冲压或光蚀刻的方法形成。光蚀刻刺针15对于促成具有一锐利穿刺元件22及分隔元件24的穿刺元件的制造亦有所助益。在一后续处理步骤中，可将刺针15、穿刺元件22、及分隔元件24弄弯以形成一如图2所示的“V”形或“U”形通道形状。充填通道21用作一从穿刺元件22和分隔元件24到工作电极36和参考电极37的导管。在本发明的一个实施例中，穿刺元件22的末梢端与分隔元件24的分隔顶端40偏移大约0.005英寸至0.020英寸。
刺针15的设计因为具有穿刺元件22的较锐利前导尖端而适于更有效地切割皮肤。如图2所示，由于分隔顶端40在末梢向偏离元件22的尖锐顶端38，刺针15的最末梢端仅包含尖锐顶端38，此尖锐顶端可为一非常锐利的尖头或刃缘以便在穿刺元件22进入皮肤时形成起始切口。相反地，若穿刺元件22与分隔元件24重叠，刺针15的前导端头会包含尖锐顶端38及分隔顶端40二者，致使此组合比图2所示实施例钝且需要更大的力才能形成起始切口。尖锐顶端38与分隔顶端40的偏移使得刺针15更具可制造性，因为其降低了将穿刺元件22的锐利尖头及分隔元件24带到对准状态或相互接触的固有对准难度。图1和2所示实施例还因其在形成起始切口之后有助于张开并保持皮肤伤口敞开而增进流体流出，从而使其更为有利。在图1和2所示实施例中，刺针15还可包含参考电极37和第二电极触点17。替代实施例可包含在绝缘基板18上形成所有电极和电极触点。
在图2所示实施例中，刺针15包含充填通道21，其中穿刺元件22与分隔元件24及充填通道21之间的无缝过渡有助于体液从伤口流到工作电极36。此外，穿刺元件22和分隔元件24及充填通道21之间的无缝过渡免于产生可能阻碍液体样本的毛细管流率的止动接头。此种独特几何形状不管在刺针15的高度在皮肤伤口之上或之下、或甚至刺针15水平横卧偏离伤口的情况都提高了液体样本充分覆盖工作电极36和参考电极37的可能性。在本发明的某些实施例中，样本可被施加于刺针15侧面，而不是正好施加于刺针15的基部端，这为一使用者提供了在一处已被单独穿刺之后将定剂量样本施予感测条100上的选择。
在图2所示实施例中，穿刺元件22与分隔元件24之间的间隙42将体液导入充填通道21内。穿刺元件22与分隔元件24之间的间距随着流体越往充填通道21远方移动而加大会有助于流体抽入充填通道21内以及从充填通道21流到感测条100。随着间隙42往分隔元件24分隔顶端40的末梢端缩窄，间隙42内的流体与间隙42壁之间的表面张力加大，从而体液更易于抽入间隙42内，并上扬到感测条100内。间隙42之所以有利更在于其以促进位于间隙42侧面的体液流动的方式促使体液导入充填通道21内，从而增进感测条100可用来收集体液的方式。
充填通道21举例来说可藉由芯吸作用或毛细管作用促进体液流动。在图1和2所示实施例中，充填通道21具有促进粘稠样本的芯吸作用且提供比起封闭式毛细通道较简单的制造技术的开放式几何形状。就本发明的某些实施例来说，充填通道21可经一表面活性剂涂层涂布或经过一亲水性表面处理以加大充填通道21内的毛细管力。就本发明的某些实施例来说，分隔元件24及穿刺元件22可经一表面活性剂涂层涂布或经过一亲水性表面处理以加大间隙42内的毛细管流动力。此外，充填通道21的开放式几何形状有助于样本的芯吸作用，因其防止真空区块形成。在一封闭式通道几何形状中，毛细管入口如果太过接近伤口或定位于伤口内部而阻止空气协助样本流到毛细管就可能会塞住。藉由充填通道21的开放式几何形状，刺针15的基部端定位为任意接近血液来源并容许样本充分填满。在本发明的该实施例中，充填通道21的开放式几何形状具有容纳超过覆盖参考电极37和工作电极36的最少样本容积的较多样本容积的容量。充填通道21的开放式几何形状因而容许过量样本沿充填通道21积累，此有助于留下一个较干净的伤口。
在如图2所示的实施例中，参考电极37的几何形状可在有效地浮花压印传导基板12的表面的冲压程序中形成。该冲压程序可提供在传导基板12内产生一有助于定义参考电极37与工作电极36之间距离的凹穴所需要的压力。就本发明的某些应用来说，可能以藉由浮花压印传导基板12来控制参考电极37与工作电极36之间距离的方式优于藉由控制粘合层11厚度来控制该二电极之间距离。就本发明的其他应用来说，以不浮花压印传导基板12而是使用粘合层11来协助定义参考电极37的几何形状的方式亦可能为有利的。
在图1所示感测条100的实施例中，绝缘基板18由能让一传导材料经由丝网印刷法、溅镀法、或无电沉积法印刷在绝缘基板18上的材料譬如聚酯或陶瓷组成。沉积在绝缘基板18上的传导材料构成第一电极触点10和工作电极36。绝缘层20举例来说可为丝网印刷的以为第一电极触点10及工作电极36形成一边界。
图3为本发明另一实施例的透视图，其中以多个条带形成一以一匣装格式使用的感测器阵列。此一阵列可插入一具有以一串联方式一个接一个地配制的条带的计量器(图中未示)内。此实施例的格式容许将一排条带以类似于手风琴的方式折叠，其中数个类似于图1感测条100的条带以一有助于其在一卡匣内使用的排列方式连接在一起。在图3中，传导基板12以一渐进方式受冲压形成刺针15，使得数个传导基板12依序串连在一起。传导基板12的冲压程序形成索引孔31、颈部32、及接触孔33。
在本发明的另一实施例中，一包含一粘合层和葡萄糖感测层的第二电极层(图中未示出)会附装于图3所示的传导基板12。该阵列内所有条带的参考电极的接触区可为利用传导基板12内单一区域形成。但是，必须对阵列内所有条带的工作电极36制出个别触点。在本发明的该实施例中，索引孔31用于指引条带卡匣使卡匣能将一新条带移到一测试位置。颈部32在两相邻条带之间被冲孔。颈部3 2的用途是使条带易于在颈部32所在处弯曲。为了让条带表现为让一使用者得以施加血液，将条带向下弯且颈部32促使其在一既定位置弯曲。传导基板12上的接触孔33容许与一绝缘基板上一工作电极形成电接触。
在一根据本发明的穿刺方法中，提供一类似于图1至3所示实施例的刺针，其有一具备一尖锐顶端38的穿刺元件22，一具有一分隔顶端40的分隔元件24定位于尖锐顶端38附近。在本发明的一个实施例中，分隔顶端40可定位为靠近尖锐顶端38距离大约0.005英寸至0.020英寸之间。一根据本发明的方法还可包含提供一连接件连接穿刺元件22的基部端与分隔元件24的基部端的步骤，其中该连接件形成一从穿刺元件22基部端和分隔元件24基部端延伸至感测条100的一工作电极36的充填通道21。该方法还可包含以下步骤；将该穿刺元件插入皮肤以形成一切口，将分隔元件24插入以进一步打开该切口且在血液或体液被抽入一介于穿刺元件22与分隔元件24之间的间隔42内的同时维持穿刺元件22及分隔元件24在该切口内的位置。该方法还可包含将该体液从间隙42抽入充填通道21内的步骤。
一依据本发明建构的刺针15因顶端区段与毛细管区段之间为无缝过渡且因顶端本身为一种毛细管故其为有益的。此设计的独特构造不管在顶端的高度在皮肤伤口之上或之下、或甚至顶端水平横卧偏离伤口的情况都能更好地确保体液进入充填通道21，此时刺针当作体液的导管。
一依据本发明建构的感测条100比起封闭通道型感测条更易于制造。此一条带举例来说可藉由注射成形、浮花压印、或化学蚀刻、或甚至简单机械加工等方式制造。虽然一开放式通道的毛细力可能比一相当的封闭式通道弱，减弱程度举例来说可利用亲水性表面处理或表面活性剂涂层予以克服，其中包含：Tween-80(其为SigmaChemical Co.，St.Louis，Mo.的产品)；Aerosol OT(其为CytecIndustries，West Paterson，New Jersey的产品)；JBR-515(其为Jeneil Biosurfactant Company of Saukville，Wisconsin的产品)；及Niaproof(其为Sigma Chemical Co.，St.Louis，Mo.的产品)。
一依据本发明建构的感测条100可具有更好的转移特性，因为本发明防止充填通道21内产生一阻止流体通过充填通道21移到测量垫上的真空区决。以一封闭通道型毛细管来说，入口必须定位或设计为确保空气不会在转移到测量区内期间无法自由进入毛细管。因此，在一封闭通道型系统中，倘若入口定位为太接近伤口或甚至在伤口内部，液流可能会中断或停止。但以一依据本发明设计的感测条的开放通道来说，通道入口可任意靠近血液源定位。
依据本发明的包含一开放通道的条带的另一优点在于此一条带具有容纳超过充满并开始转移到测量垫内所需的最少量的较多流体容积的容量。在本发明的一个实施例中，充满刺针使得流体柱到达测量垫所需要的最少容积大约是230nL。然而，穿刺动作可能产生超过230nL的量。由于本发明所形成的开放通道，供予刺针的过量血液会沿着刺针通道持续积累，形成一鼓起血滴。此特性非常有用，因其可清除皮肤上的过量血液，留下一较干净的穿刺伤口。
根据本发明的开放通道设计的另一优点在于，可将一滴流体施加于刺针侧面而非正好施加于刺针顶端(即在一封闭通道内有一必须供给将抽入毛细管内的流体的明确区域)。在血液来自一事先已单独穿刺之处的情况下可能要求手动给血。因此，使用一依据本发明设计的感测条会提供“侧面”装填的选择，让使用者有更多选择。
在本发明的实施例中，传导基板12的冲压金属亦可当作一工作电极或一反电极。本发明所用片状金属设计的一个独特方面在于其亦容许将该组件建构为第一电极触点10与第二电极触点17在条带的同一侧上。这样大幅简化了与一计量器上的触点匹配的要求，因为传导基板12包含一容许从传导基板12的顶侧和底侧二者建立起电接触的实体导体，其中传导基板12的顶侧与第二电极触点17同侧，且传导基板的底侧与参考电极37同侧。
在一使用相向电极排列(其中工作电极和参考电极被印制或施加在一绝缘基板上)的传统构建的电化学条带上，电极触点必须定位于条带的相反侧，使得计量器触点更为复杂。若参考电极37被印制或施加在一绝缘基板上，传导基板12会在顶侧被绝缘隔离，以防止从顶侧建立起电连接。若从传导基板12局部去除其绝缘物，则有可能从顶侧建立电连接，但这会对条带的制造作业增添额外的复杂度。
最后，由于片状金属成形可以一渐进模冲压方式完成，在一依据本发明设计为具备依序串连的各个刺针的条带中，有可能将一系列测试感测器建构为具有单一的共同参考电极，如此仅需要一个触点。
应了解到可将本说明书及附图提出的结构换成等效结构，以上所述实施例并非用于施行欲申请专利的本发明的仅有结构。此外，应了解到以上所述每一结构皆有一功能且可将此结构称为一用来履行该功能的构件。
虽然已就附图和文字说明本发明的较佳实施例，本领域普通技术人员明显可知此等实施例仅为范例。本领域普通技术人员会联想到未脱离本发明的许多变异、改变、及代替方案。
应了解到本说明书所述发明实施例有多样替代方案可用于实施本发明。希望以所附权利要求书定义本发明的范围并藉以涵盖在这些权利要求项及其等效内容的范围内的方法和结构。