[发明专利]用于非侵入性监测物质的多路复用经皮提取和检测装置及其使用方法

说明书

公开了用于非侵入性监测物质(例如葡萄糖)的多路复用经皮提取和检测装置及系统，以及使用这些装置在对象中进行物质监测的方法。

技术领域

本发明涉及用于非侵入性监测物质(例如葡萄糖)的多路复用(multiplexed)经皮提取和检测装置和系统，以及使用这些装置在对象中进行物质监测的方法。

背景技术

GlucoWatch仍然是美国食品和药物管理局(Food&DrugAdministration，FDA)批准用于糖尿病对象中的唯一的非侵入性葡萄糖监测装置。该技术使用离子导入疗法(iontophoresis)(即，在皮肤表面上定位的两个电极之间施加小的直流电)来诱导电渗透提取非常小体积的组织间液(interstitial fluid)(其中葡萄糖以与血液中基本相同的浓度存在)(参见美国专利号：5279543、5362307、5730714、5911223、6542765、6714815、7693573和7555337)。将这种不超过几微升的极小体积的流体收集到水性接收凝胶中并进行稀释(Leboulanger等，Reverse iontophoresis for non-invasivetransdermal monitoring.Physiological Measurement，25(3)：p.R35，2004；Tierney，等，Electroanalysis of Glucose in Transcutaneously ExtractedSamples.Electroanalysis，12(9)：666-671，2000)，并且然后通过葡萄糖氧化酶介导的反应经电化学检测葡萄糖。进行提取的区域为约3cm²，并且在收集凝胶中进行测量的葡萄糖的水平为微摩尔量级(美国公开号：2002/019604)。因此，GlucoWatch操作非常接近其检测限，特别是当糖尿病对象是低血糖时(Accuracy of the Gluco Watch G2 Biographer andthe Continuous Glucose Monitoring System During Hypoglycemia：Experience ofthe Diabetes Research in Children Network.Diabetes Care，27(3)：722-726，2004)。此外，由于稀释因子在对象之间，甚至在单个个体的不同皮肤部位内变化，因此必须在每个采样期之前通过常规的“手指穿刺(finger-stick)”测量来校准装置。由于这些原因和其他原因，GlucoWatch并未获得商业上的成功并且已不再使用。因此，提供避免一些这些缺点的有效的非侵入性葡萄糖监测装置仍然是本领域中尚未解决的问题。

发明内容

概括地说，本发明涉及用于经反向离子导入疗法(reverse iontophoresis)经皮提取和检测物质(例如葡萄糖)的装置、系统和方法，其能够非侵入性监测其在对象中的水平。本发明的装置、系统和方法优选地允许半连续或连续地监测其在对象中的水平。所述装置、系统和方法经皮肤中的优先途径通过经皮提取物质来操作，通常通过皮肤附属物例如皮肤毛孔、毛囊和汗腺。本发明与经皮提取和检测监测物质的现有技术方法的不同在于其能够经多路复用传感器像素(pixel)阵列单独访问优先途径并采样，每个传感器像素执行物质(例如，葡萄糖)提取和检测的双重作用。这可以与现有技术的采样方法相比较，现有技术的采样方法采用相对大的皮肤区域并具有组合经不同提取机制以及越过多个皮肤结构的经皮提取的物质样品之不可避免的结果。本发明利用阵列中的单个传感器像素询问(interrogate)单个优先途径的能力具有以下优点：其能够实现临床相关的经皮监测，通常不需要手指穿刺(或等同的方法)校准。本发明通过使用小型离子导入采样装置实现了这些目的，所述小型化离子导入采样装置设计有的传感器像素阵列的尺寸使得一个或更多个传感器像素对经优先途径提取的分析物进行采样。