專利名稱：生理液體取樣裝置及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域是生理液體取樣，更具體用于非侵入地確定適宜的生理液體取樣部位的裝置及其使用方法。
背景技術(shù)：
生理樣品中分析物的濃度測(cè)定對(duì)當(dāng)今社會(huì)具有不斷增加的重要性。發(fā)現(xiàn)了這些測(cè)定用于多種應(yīng)用環(huán)境，包括臨床實(shí)驗(yàn)室測(cè)試、家庭測(cè)試等應(yīng)用中的用途，這些測(cè)試結(jié)果在各種病癥的診斷和控制中具有突出的作用。有用的分析物包括用于控制糖尿病的葡萄糖、監(jiān)控心血管病的膽固醇等。隨著分析物濃度表征的重要性的增長(zhǎng)產(chǎn)生的反應(yīng)是已開發(fā)出了多種用于臨床和家庭測(cè)試的分析物濃度的表征方案和裝置。
為測(cè)定分析物在生理樣品中的濃度，首先必須從適于對(duì)樣品進(jìn)行特定測(cè)試的適宜的部位獲得生理樣品。例如，某些測(cè)試需要特定體積的腸液作為樣品，而其他的測(cè)試需要特定體積的血液、血液衍化物及類似物作為樣品。因此，根據(jù)測(cè)試需要的樣品種類，必須首先找出表示必需體積特定樣品的部位。
采集生理液體樣品的現(xiàn)有方法有某些缺點(diǎn)。首先并且最重要的是，這些方法或技術(shù)與與顯著的疼痛相關(guān)。另外，病人可能需要忍受多次皮膚穿刺以找到一個(gè)適當(dāng)?shù)娜硬课换蜃銐虻牟课灰圆杉枰康臉悠?。與采集樣品相關(guān)的疼痛可能對(duì)需要進(jìn)行分析物檢測(cè)-例如，分析物檢測(cè)和/或濃度測(cè)定的人有嚴(yán)重的不利后果。例如需要經(jīng)常測(cè)定分析物濃度的病人由于這種相關(guān)的疼痛而可能不堅(jiān)持他們必需的測(cè)試方案，并且由于在樣品采集中涉及疼痛，需要經(jīng)常監(jiān)測(cè)分析物的病人通常簡(jiǎn)單地避免有用分析物的檢測(cè)。例如對(duì)于糖尿病患者，不能按規(guī)定基礎(chǔ)測(cè)定其葡萄糖水平導(dǎo)致缺乏正確控制葡萄糖水平所必需的信息。失控的葡萄糖水平可以是非常危險(xiǎn)并甚至危及生命的。
典型地，并且對(duì)進(jìn)行家庭測(cè)試方法更為典型的是，通常的取樣部位包括手指。然而，最近手臂成為普遍供選擇的取樣部位，因?yàn)樗鼈兊纳窠?jīng)分布比手指稀疏，因此在某些程度上會(huì)減輕疼痛。然而，從手臂采集生理液體樣品也有不足之處。最值得注意的是，手臂存在特殊解剖學(xué)和生理學(xué)方面，因而從手臂采集生理液體是困難的。
典型地，小靜脈和小動(dòng)脈與皮膚表面相距在1mm之內(nèi)；小動(dòng)脈垂直攀升到距皮膚表面相距約0.5mm處分支并變成毛細(xì)血管，到達(dá)距皮膚表面約0.25mm處。毛細(xì)血管在將血液帶回到靜脈的小靜脈處終止。每個(gè)攀升的小動(dòng)脈灌注分支的動(dòng)脈、毛細(xì)血管和小靜脈的迷路，此處各組毛細(xì)血管、小靜脈和小動(dòng)脈有約2-7mm級(jí)別的水平尺寸。通常進(jìn)行皮膚穿刺達(dá)到約1mm或更少的深度從這些結(jié)構(gòu)中得到血液。在小動(dòng)脈、小靜脈和毛細(xì)血管中不存在、稀少或不充足充血的區(qū)域之間存在空間。
當(dāng)隨機(jī)選擇一個(gè)取樣部位時(shí)，病人會(huì)遇到基本上高流量的區(qū)域或基本上低流量的區(qū)域。通常需要適當(dāng)?shù)幕蜃钚〉臉悠敷w積以精確地進(jìn)行特定的測(cè)試。因此，如果沒有從第一次皮膚穿刺得到這樣的最小體積，病人將需要繼續(xù)穿刺皮膚直至得到最小體積。能理解的是，此多次皮膚穿刺的過程將給病人帶來更大的痛苦。
另外，某些測(cè)試需要特定的樣品類型，以進(jìn)行精確的測(cè)定。然而，當(dāng)隨機(jī)選擇一個(gè)部位穿刺皮膚時(shí)，病人會(huì)遭遇(1)一個(gè)范圍有基本較少或無動(dòng)脈或靜脈的區(qū)域，因而有好的來源的間隙液，但無好的來源的動(dòng)脈或靜脈血，(2)具有豐富動(dòng)脈的區(qū)域，因而有好的來源的動(dòng)脈血，但沒有好的來源的靜脈血或間隙液，(3)某一有豐富靜脈的區(qū)域，因而有好的來源的靜脈血，但沒有好的來源的動(dòng)脈血或間隙液，和(4)情況1-3的組合，這些情況可能不適于任何測(cè)試。從毛細(xì)血管得到的血液在性質(zhì)上接近于動(dòng)脈血。因此，如果最終從類似于以上(1)的部位得到樣品用于需要血樣的測(cè)試，即有較少或無動(dòng)脈或靜脈血的部位，則樣品被間隙液稀釋或全部由間隙液構(gòu)成，這會(huì)使特定的測(cè)試結(jié)果產(chǎn)生偏差。例如，已知?jiǎng)用}樣品、靜脈樣品和間隙液樣品可能有不同的分析物濃度，例如動(dòng)脈血的葡萄糖水平可以差不多比靜脈血的葡萄糖水平高7mg/dl。因此可以理解的是選擇適宜的取樣部位的能力是非常重要的。另外，如果得到一類樣品不適于某種特定的測(cè)試方法，病人可能需要另外穿刺皮膚多次，再次給病人帶來更多的痛苦。
因此，對(duì)于開發(fā)用于非侵入性測(cè)定的新裝置和方法一直是有用的，無論是當(dāng)穿刺皮膚后，病人能從此部位得到用于將進(jìn)行的特定測(cè)試的適當(dāng)?shù)臉悠敷w積，也還是能從此部位得到適當(dāng)?shù)臉悠贩N類。特別有用的將是開發(fā)所應(yīng)用的有效而簡(jiǎn)便使用的此類裝置及其使用方法。這樣的裝置也是特別有用的，它們至少包括一個(gè)皮膚穿刺元件，用于在非侵入性地確定了適當(dāng)?shù)娜硬课粫r(shí)穿刺皮膚；和/或包括試劑測(cè)試條，用于測(cè)定樣品中分析物的濃度。相關(guān)文獻(xiàn)有用的文獻(xiàn)包括Berardesca等，Bioengineering ofthe SkinCutaneous BloodFlow and Erythmea(皮膚生物工程皮膚血流和紅斑)，CRC Press，(1995)；C.R.Skoglund，Vasodilatation in Human Skin Induced by Low-Amplitude High-FrequencyVibration，Clin，Phys，pp361-372(1989)；Van Assendelft，O.W.，Spectrophotometry ofHemoglobin Derivatives，Charles Thomas，PUB.，1970 andNilsson，G.，等，LaserDoppler Flowmetry-A New Technique for Nortinvasive Assessment of Skin BloodFlow，Cosmetics & Toiletries，VOL.99，PP.97-108.Mar.1984.

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了確定生理液體取樣的適宜部位的方法和裝置。在本方法中，選擇可能適宜的生理液體取樣的部位，表征此部位的液流，然后根據(jù)此部位具有高還是低的流量而確定此部位是適宜的。也可以根據(jù)從此部位得到的樣品的種類確定適宜性，其中上述順序是可以改變的。本裝置包括至少一個(gè)確定可能的生理取樣部位的流量特性的部位流量表征元件，和/或至少一個(gè)確定脈管系統(tǒng)是否是動(dòng)脈、靜脈或都不是-即是間隙液取樣部位-的樣品種類表征元件。本方法和裝置特別適用于確定在手指、手臂、腿、耳垂、腳跟、腳、鼻和腳趾的生理取樣部位。本發(fā)明也提供了包括用于實(shí)施本方法的裝置的工具箱。


圖1顯示了表示本方法的圖解框圖。
圖2顯示了與可得到的特定樣品種類相關(guān)的本發(fā)明最佳測(cè)定的圖表。
圖3顯示了本發(fā)明示例性裝置的一個(gè)實(shí)施方案，顯示了本裝置近端部分的截面圖。
圖4顯示了本發(fā)明裝置示范性的近端部分的實(shí)施方案。
圖5顯示了取樣部位的溫度與所取得的樣品數(shù)量之間的相關(guān)性。
具體實(shí)施方案本發(fā)明提供了確定生理液體取樣的適宜部位的方法和裝置。在本方法中，選擇可能適宜的生理液體取樣的部位，表征此部位的液流，然后根據(jù)此部位具有高還是低的流量而確定此部位是適宜的。也可以根據(jù)從此部位得到的樣品的種類確定適宜性，其中上述順序是可以改變的。本裝置包括至少一個(gè)確定可能的生理取樣部位的流量特性的部位流量表征元件，和/或至少一個(gè)確定脈管系統(tǒng)是否是動(dòng)脈、靜脈或都不是-即是間隙液取樣部位-的樣品種類表征元件。本方法和裝置特別適用于確定在手指、手臂、腿、耳垂、腳跟、腳、鼻和腳趾的生理取樣部位。本發(fā)明也提供了包括用于實(shí)施本方法的裝置的工具箱。
在描述本發(fā)明之前，應(yīng)理解的是本發(fā)明不限于所描述的特定實(shí)施方式，因?yàn)樗鼈儺?dāng)然可以變化。還應(yīng)理解的是本文所用的術(shù)語僅用于描述特定的實(shí)施方式，而并不產(chǎn)生限制，因?yàn)楸景l(fā)明的范圍將僅由所附的權(quán)利要求書加以限制定。
當(dāng)提供數(shù)值范圍時(shí)，應(yīng)理解除非上下文另外清楚指出，在該范圍的上限和下限之間每個(gè)居中值至下限單位的十分之一，和在所指定范圍之內(nèi)的任何其它指定值或居中值包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。這些較小范圍的上限和下限可以獨(dú)立地包括在較小范圍內(nèi)，也包括在發(fā)明的范圍內(nèi)，并在指定的范圍內(nèi)被具體排除界限。當(dāng)要求的范圍包括界限之一或二時(shí)，本發(fā)明也包括排除這些所包括的兩個(gè)界限中任一個(gè)的范圍。
除非另外定義，本文所用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域普通技術(shù)人員通常理解的相同的意義。雖然相似于或等同于本文描述的任何方法和材料也可以用于本發(fā)明的實(shí)施或測(cè)試中，優(yōu)選的方法和材料是本文所記載的。
必須注意，在用于本說明書和所附的權(quán)利要求書中，單數(shù)形式“一、某、所述”(“a”、“an”、“the”)包括復(fù)數(shù)指代物，除非上下文清楚地指明了另外的意義。因此，例如用“脈管(avessel)”包括多數(shù)這樣的脈管，用“裝置”(“thedevice”)包括本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的一或多個(gè)裝置和設(shè)備，等等。
將本文提到的所有出版物結(jié)合于此作為參考，以公開和記載與這些出版物引證的內(nèi)容相關(guān)的方法和/或材料。本文僅提供在本申請(qǐng)的申請(qǐng)日之前公開的出版物進(jìn)行討論。不能由于本文的任何內(nèi)容而認(rèn)為由于在先發(fā)明的效力而使本發(fā)明不先于這些出版物。另外所提供的出版物的
公開日可以不同于實(shí)際
公開日，這可能需要獨(dú)立地加以證實(shí)。方法如上所述，本發(fā)明提供了用于確定對(duì)生理液體取樣的適宜部位的方法，在一些具體實(shí)施方式
中也提供了在適當(dāng)部位穿刺皮膚的方法，和進(jìn)一步確定從這些部位采集到的樣品中至少一種分析物的有無和/或濃度的方法。發(fā)現(xiàn)本方法在采集多種生理液體中具有用途，這些生理液體包括但不限于間隙液、血液、血液的某部分及其成分等。當(dāng)測(cè)定分析物的濃度時(shí)，發(fā)現(xiàn)本方法在測(cè)定多種不同的分析物濃度方面具有用途，其中代表性的分析物包括葡萄糖、膽固醇、乳酸鹽、乙醇等。在許多具體實(shí)施方式
中，用本方法測(cè)定生理液體中葡萄糖的濃度。
本方法確定適宜的取樣部位，其中適宜的部位可以位于身體的各種部位，包括但不限于手指、手臂、腿、耳垂、腳跟、腳、鼻和腳趾。其中，例如血液是被作為目標(biāo)的生理液體，如果此部位有高的動(dòng)脈或靜脈血流，就認(rèn)為此可能的取樣部位是適宜的。然而，當(dāng)間隙液等作為目標(biāo)性的生理樣品時(shí)，如果此部位沒有或基本沒有或僅有少量的動(dòng)脈或靜脈血，就認(rèn)為此可能的取樣部位是適宜的?；蛘?，認(rèn)為此部位既不適于采集血液，也不適于采集間隙液。
圖1提供了表示本發(fā)明方法的圖解框圖。可以清楚地看出，此處敘述的步驟可以按任何順序進(jìn)行重復(fù)，并且可以省略或加入某些步驟，只要認(rèn)為這些方法對(duì)具體應(yīng)用是合適的。例如，可能適于僅表征可能部位的流量或可能適于僅表征從此部位得到的樣品的種類。另外，可能適于先表征從此部位得到的樣品的種類，然后表征其流量等。這里本發(fā)明的方法被描述為連續(xù)的，即先進(jìn)行部位流量的表征和/或再進(jìn)行樣品種類的表征，其中此連續(xù)描述僅是實(shí)例的方式而不是對(duì)本發(fā)明的限制。能理解和顯而易見的是，本發(fā)明考慮任何步驟順序或這些步驟的省略和/或增加。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到附圖，圖1是用于確定適宜的取樣部位的本方法的流程圖。本方法的第一步是選擇可能適宜的生理液體取樣部位(步驟1)。如上所述，可能的取樣部位一般在手指、手臂、腿、耳垂、腳跟、腳、鼻和腳趾，通常在手指或手臂上。然后進(jìn)行流量表征，換句話，即確定此部位是高流量部位還是低流量部位(步驟2)。然后確定此部位對(duì)于特定測(cè)試的適宜性(步驟3和4)。如果發(fā)現(xiàn)此部位不適合，然后選擇另一可能的適當(dāng)部位(回到步驟1)。如果適合，進(jìn)行樣品種類的表征(步驟5和6)。更特別地，將可能的部位確定為有能力產(chǎn)生或壓出基本(substantially)動(dòng)脈樣品、基本靜脈樣品或除二者之外的樣品，即基本間隙液。然后確定樣品種類對(duì)特定測(cè)試的適宜性(步驟7)。如果發(fā)現(xiàn)此部位不適合，就選擇另一可能適宜的部位(轉(zhuǎn)到步驟1)。在特定的實(shí)施方式中，當(dāng)確定某部位適于某特定的測(cè)試方法，就從此部位取樣并收集確定為目標(biāo)的生理樣品(步驟8和9)。也可以通過本方法確定樣品中一或多種分析物的存在和/或濃度，通常自動(dòng)進(jìn)行(步驟10)。1.部位流量表征如上所述，本方法包括對(duì)可能適宜的取樣部位的流量表征。換句話，確定可能部位的流量或流速或速度，其中高流速將產(chǎn)生與低流速部位相比相對(duì)高的樣品體積?？梢杂酶鞣N方法測(cè)定可能部位的液流表征，其中溫度測(cè)定和/或紅血球(“RBC”)表征—例如以下將描述的RBC通量—特別有用。采用溫度，例如高溫與高流量相關(guān)，低溫與低流量相關(guān)。采用RBC表征如RBC通量時(shí)，高RBC通量與高流量相關(guān)，而低RBC表征如RBC通量與低流量相關(guān)。下面更詳細(xì)描述各種方法。A.溫度表征在本發(fā)明的多種實(shí)施方式中，流量表征即表征可能部位的流量或流速或速度，是通過測(cè)定可能部位的溫度而進(jìn)行的，其原理是與相對(duì)低的流量相比，高流量與較高的溫度相關(guān)。相應(yīng)地，測(cè)定某部位的溫度，其中此溫度可以包括一或多個(gè)測(cè)量值，例如可以進(jìn)行多次測(cè)定并確定一個(gè)統(tǒng)計(jì)學(xué)的相應(yīng)值(平均值、中值等)。不考慮在一個(gè)可能部位的測(cè)定次數(shù)，確定一個(gè)溫度值或涉及溫度的信號(hào)，然后可以將其中的溫度或溫度值或和溫度相關(guān)的信號(hào)與預(yù)定值比較。例如，如果測(cè)定一個(gè)溫度高于預(yù)定值，例如其范圍一般是約30.5℃至35℃，通常是約31℃至32℃，則確定此部位有高的流量。或者，如果溫度低于預(yù)定值，例如低于一般為約29℃至30.5℃-通常為約29℃至30℃-的范圍，則認(rèn)為此部位有低的流量。或者，在以上采用測(cè)定值與預(yù)定值比較的方法之外，在一些情況下，在多次檢測(cè)的部位之間尋找最好的可采用的部位，即與其他測(cè)試的部位相比的最適宜的部位，可以將溫度值與其他部位的溫度比較。
溫度測(cè)定法可以代替或加入其他流量表征法，例如以下所述的紅血球細(xì)胞流量法。在那些具體實(shí)施方式
中，溫度測(cè)定加入其他流量表征方法中，可以在其他方法之前、之中或同時(shí)進(jìn)行溫度測(cè)定。
通常，在約0.5至180秒，更常在約0.75至60秒內(nèi)進(jìn)行溫度測(cè)定，但通常不超過10秒。
更具體地，溫度傳感器—例如熱電偶，例如與以下描述的本發(fā)明的裝置相關(guān)聯(lián)的熱電偶—測(cè)定取樣部位的溫度。可以用在軟件程序控制下工作的微處理器進(jìn)行此測(cè)定。進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果傳輸給微處理器，并且微處理器可以進(jìn)行所有步驟、計(jì)算和確定部位的液流表征必要的比較。B.RBC表征代替或加到上述溫度法，可以通過測(cè)定此部位RBC的表征—例如此部位的RBC通量—表征可能部位的液流。換句話，如上所述，高RBC通量的測(cè)得值與高流量對(duì)應(yīng)，而低RBC通量的測(cè)得值與低流量對(duì)應(yīng)。
為根據(jù)RBC表征確定流量，可以采用以光在遇到在其路徑上的物體—例如RBC-時(shí)的光頻或特別是光頻改變作為基礎(chǔ)的技術(shù)。例如，可以采用使用普勒流量計(jì)(Doppler flowmetry)方法的技術(shù)，其中普勒流體計(jì)是本領(lǐng)域已知的，并包括光的傳送和測(cè)定，即，激光多普勒流量計(jì)(見例如Berardesca等，Bioengineering ofthe SkinCutaneous Blood Flow and Erythmea(皮膚的生物工程皮膚血流和紅斑)，CRC出版社，(1995))。RBC表征可以補(bǔ)充或代替其他部位流量表征方法。此時(shí)將RBC表征加入其他方法中，此方法可以在同時(shí)或不同時(shí)間進(jìn)行。
如上所述，通常所述的RBC表征法測(cè)定光波頻率的改變，即當(dāng)被移動(dòng)的物體例如RBC反射時(shí)光波產(chǎn)生的頻率改變。一般地，用連續(xù)的或單一波長(zhǎng)的光照射皮膚，根據(jù)光的波長(zhǎng)能穿透到一定深度(波長(zhǎng)越長(zhǎng)，穿透越深)。在短距離以外，用寬帶光檢測(cè)器測(cè)定從下面組織散射回的光(光源與檢測(cè)器的距離越大，觀察到的組織越深)。從靜止的物體散射回的光與初始的照射光束頻率相同。從移動(dòng)物體—例如在血管中流動(dòng)的RBC-散射回的光，有稍移動(dòng)的波長(zhǎng)，此移動(dòng)依賴于移動(dòng)物體的速度。回到檢測(cè)器的移動(dòng)和未移動(dòng)的光以這種方式相互作用，產(chǎn)生檢測(cè)信號(hào)的低頻(通常0-20kHz)振動(dòng)或節(jié)拍。信號(hào)的振動(dòng)或AC成分因此包括關(guān)于血細(xì)胞流動(dòng)速度的信息，信號(hào)的平均(DC)大小包含關(guān)于在組織中吸收或散射的光的總量的信息(如果所用的波長(zhǎng)是血紅蛋白強(qiáng)烈吸收的，信號(hào)可以與血液總量—包括流動(dòng)的和靜止的—相關(guān))。
因此，在約450nm至600nm或850nm至950nm范圍的光的強(qiáng)烈平均吸收指示含有高濃度的血紅細(xì)胞的脈管，不管其中是否有液流，其中此含有高濃度的血紅細(xì)胞的脈管指示動(dòng)脈、靜脈或毛細(xì)血管的高濃度。AC信號(hào)被處理從而測(cè)定其能量(power)與其頻率的關(guān)系。測(cè)定某些較低和較高頻邊界(例如5和20kHz)之間關(guān)系的積分(integral)，當(dāng)積分增加時(shí)，流速增加。積分不完全與流速成線性，因?yàn)檩^高的頻率對(duì)流速比較低的頻率更敏感。因此，采用與流量的成比例的輸出，如RBC通量。例如下式 其中f表示位移的頻率，f1和fμ表示頻率的低和高截頻，P(f)是頻率f的能量，N是電壓偏移量，i是平均電流，RBC通量在本領(lǐng)域是已知的(例如見Berardesca等，Bioengineering of the SkinCutaneous Blood Flow and Erythmea，CRCPress，(1995))，可以用來產(chǎn)生與流量成比例的輸出量。如上式定義的RBC通量的數(shù)量或大小，基本與流速成比例，其中高的RBC通量對(duì)應(yīng)于高流速，低RBC通量對(duì)應(yīng)于低RBC通量。
因此，在本發(fā)明中，從例如激光或類似光源發(fā)出約400nm至約1200nm，通常約450nm至約800nm范圍波長(zhǎng)的光，并定向在取樣部位，其中這些光源可以手動(dòng)或自動(dòng)激活。測(cè)定反射光的強(qiáng)度(從血紅細(xì)胞反射的光)，特別是光隨時(shí)間的變化，并確定與此部位的RBC表征相關(guān)的值，例如RBC通量。這些測(cè)定結(jié)果可以輸入在軟件程序控制下工作的微處理器中，然后微處理器確定與此部位的RBC表征相關(guān)的值，例如RBC通量，它與脈管中液流的流速成比例。
在一個(gè)例子中，RBC表征值，例如RBC通量或與RBC通量值對(duì)應(yīng)的統(tǒng)計(jì)學(xué)相關(guān)值可以與預(yù)定值比較，例如通過微處理器進(jìn)行比較。比較可以看到RBC值在預(yù)定值之上，此部位被表征為有高的流速，如果RBC值低于預(yù)定值，此部位被表征為有低流速?；蛘撸梢酝ㄟ^比較其他試驗(yàn)部位的RBC值確定多個(gè)試驗(yàn)的可能部位中最好的部位(高的適宜部位)。
一般地，在約1至180秒，通常在約2至90秒，更通常在3-60秒內(nèi)進(jìn)行RBC表征。II樣品種類表征如上所述，本方法包括樣品種類表征，其中此方法確定是否一部位能壓出(express，或作擠出)或產(chǎn)生基本動(dòng)脈樣品、基本靜脈樣品或基本間隙液。更特別地，當(dāng)與上述方法協(xié)同使用表征液流時(shí)，可以從流速和樣品種類方面表征從可能部位得到的特定的樣品種類。換句話，可能的取樣部位可以表述為(1)高流速，動(dòng)脈/毛細(xì)血管，(圖1的5a)(2)高流速，靜脈，(圖1的5b)，(3)低流速，動(dòng)脈/毛細(xì)血管或靜脈，(圖1的6b)或(4)低流速，間隙液(圖1的6a)。如上所述，樣品種類表征可以加入或代替流量表征，其順序可以改變。
可以用多種方法表征從可能的取樣部位得到的樣品種類，其中人們對(duì)脈沖表征和血紅蛋白表征有特別的興趣。例如，如果認(rèn)為一個(gè)高流量部位有高脈沖和/或高氧合血紅蛋白/去氧血紅蛋白比例(其中HbO代表氧合的血紅蛋白，Hb代表去氧血紅蛋白，HbO/Hb代表其比例)，將確定它是有足夠高的動(dòng)脈樣品流量的部位(圖1的5a)，如果認(rèn)為一個(gè)高流量部位有低脈沖和/或低氧合血紅蛋白/去氧血紅蛋白比例，則確定它是有足夠高的靜脈樣品流量的部位(圖1的5b)。另外，如果認(rèn)為一個(gè)低流量部位有高的總血紅蛋白水平或值，則確定它是有低流量動(dòng)脈、毛細(xì)血管或靜脈樣品的部位(圖1的6b)，如果認(rèn)為一個(gè)低流量部位有低的總血紅蛋白水平或值，則確定它是有間隙液的部位(圖1的6a)。因此，本發(fā)明提供了使個(gè)體能根據(jù)從某部位得到的樣品的體積量和/或種類選擇取樣部位的方法。
可以用任何方便的方法來表征可能部位的脈沖和/或血紅蛋白值或水平，其中RBC表征和血紅蛋白表征(總血紅蛋白和HbO/Hb)特別有用。下面將更詳細(xì)地描述這些方法中的每一種。A.脈沖表征如上所述，當(dāng)已表征了某部位的液流時(shí)，確定此部位的脈沖是否相對(duì)或足夠高或低將進(jìn)一步能表征從此部位可得到的樣品的種類。例如，如果一個(gè)部位被表征為高流量，則高脈沖表征對(duì)應(yīng)基本動(dòng)脈/毛細(xì)血管部位，低脈沖表征對(duì)應(yīng)于基本靜脈部位，相對(duì)低的或基本無脈沖的部位對(duì)應(yīng)間隙液的部位。
如上所述，在某些實(shí)施方式中，可以通過測(cè)定部位的RBC表征—例如RBC通量來確定脈沖。上文已描述了測(cè)定RBC表征—例如RBC通量的方法，此處不再重復(fù)。一旦測(cè)定了RBC通量，對(duì)應(yīng)于心臟脈沖的進(jìn)一步的特征性搏動(dòng)(來自RBC通量)表明此部位是否是動(dòng)脈或靜脈，依據(jù)的原理是動(dòng)脈/毛細(xì)血管部位將有強(qiáng)于靜脈部位的脈沖。如上所述，觀察到的心臟搏動(dòng)是在RBC通量(flux)與時(shí)間的關(guān)系中頻率通常在60至100次脈沖/分鐘方式的波動(dòng)(對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見的是某些臨床狀態(tài)可以導(dǎo)致較高或較低的頻率)。液流在動(dòng)脈和毛細(xì)血管中的涌動(dòng)產(chǎn)生搏動(dòng)。由于毛細(xì)血管中血液的阻力，在靜脈中不產(chǎn)生血液搏動(dòng)。更特別地，如果在某部位觀察到的搏動(dòng)范圍為約0.33至約3.3Hz，通常為約0.67至約2.50Hz，更通常在約0.85至約1.67Hz，則認(rèn)為此部位是動(dòng)脈?；蛘撸绻诖祟l率范圍未觀察到搏動(dòng)或搏動(dòng)非常弱，則認(rèn)為此部位是靜脈，此處的搏動(dòng)小于動(dòng)脈/毛細(xì)血管搏動(dòng)水平表明此部位無或基本無脈管系統(tǒng)。因此，如果在某部位測(cè)定到有高的RBC通量(高流量)，并且有高的搏動(dòng)，就將此部位表征為動(dòng)脈/毛細(xì)血管，即高流量和動(dòng)脈/毛細(xì)血管，而非靜脈。如果測(cè)定到RBC通量低或基本無搏動(dòng)的液流，則此部位可能無脈管系統(tǒng)或可能是靜脈，即是間隙液部位或高流量的靜脈部位。B.血紅蛋白表征在本發(fā)明另外的方法中，通過表征此部位的血紅蛋白表征測(cè)定樣品種類表征，例如此部位的總血紅蛋白的表征將能確定是否此部位能擠出動(dòng)脈/毛細(xì)血管或靜脈樣品或間隙液，所依據(jù)的原理是具有基本間隙液的部位有少數(shù)的或無血紅蛋白。動(dòng)脈/毛細(xì)血管部位也將比靜脈部位有更多的HbO，表征一個(gè)部位的HbO/Hb比例將能確定是否此部位能擠出基本動(dòng)脈/毛細(xì)血管樣品或基本靜脈樣品。
相應(yīng)地，用測(cè)定可能部位的光學(xué)性質(zhì)的方法確定可能部位的血紅蛋白表征。換句話，檢測(cè)并測(cè)定吸收—例如從可能部位反射的光或透射通過可能部位的光的吸收，即用光照射皮膚外表部分(其中的光不一定指可見光，也包括紅外光，等)，檢測(cè)光的吸收，此吸收能指示此部位的血紅蛋白表征。在本方法的某些實(shí)施方式中，將測(cè)得值與預(yù)定值比較以表征此部位。在其他具體實(shí)施方式
中，與其他測(cè)試部位的其他血紅蛋白值比較。
如上所述，用光照射某部位，就會(huì)檢測(cè)到部位吸收的光，或此部位反射的光，或透射通過感興趣的光，此檢測(cè)包括例如通過光學(xué)元件的至少一個(gè)光檢測(cè)器收集反射光或透射光或其統(tǒng)計(jì)學(xué)的相關(guān)值，處理測(cè)得的數(shù)據(jù)以確定此部位的血紅蛋白表征。例如，檢測(cè)的光或各自的信號(hào)可以傳輸?shù)轿⑻幚砥鬟M(jìn)行進(jìn)一步的處理，此處微處理器在軟件程序的控制下工作。換句話，軟件程序的程序代碼指示微處理器進(jìn)行完成特定的任務(wù)所必需的全部步驟。無論手工或自動(dòng)進(jìn)行，可以將反射或透射光的總數(shù)(amount)、幅度(magnitude)、數(shù)量(quantity)，或其信號(hào)或相關(guān)的統(tǒng)計(jì)學(xué)數(shù)值與預(yù)定值比較。例如，如果信號(hào)在預(yù)定值之上，可以確定此部位有高的總血紅蛋白水平或高HbO/Hb比?；蛘?，如果信號(hào)低于預(yù)定值，可以確定此部位有基本低的血紅蛋白水平或低HbO/Hb比例?；蛘撸鲜霾捎脺y(cè)定值與預(yù)定值比較的方法之外，在一些尋找最佳有效部位—即與其他測(cè)試部位相比最適合的部位—的實(shí)例中，測(cè)得值或其統(tǒng)計(jì)學(xué)相關(guān)值可以與其他測(cè)試部位的測(cè)得值比較。一般地，此光學(xué)照射和檢測(cè)需要約0.1至180秒，更通常為約0.1至60秒，更通常在約0.1至20秒。
因此，實(shí)際上，從至少一個(gè)光源—即光學(xué)元件，例如至少一個(gè)LED、激光發(fā)射二極管、光發(fā)生器、雙光譜發(fā)射器、光發(fā)射器、光二極管、半導(dǎo)體電路模板或類似元件—發(fā)出的波長(zhǎng)在約400至1200nm范圍的光，照射此部位，在一些實(shí)施方式中使用從相同或不同光源發(fā)出的多于一種波長(zhǎng)的光，不同波長(zhǎng)可以在相同時(shí)間或不同時(shí)間照射此部位。通常照射此部位約0.1至180秒，一般約0.1至60秒，更一般地為約0.1至20秒，然后用適宜的檢測(cè)器—例如以下檢測(cè)器中的至少一個(gè)光二極管、光電接收器、光檢測(cè)器、半導(dǎo)體電路模板或類似元件—檢測(cè)吸收的光。然后將測(cè)得的信號(hào)與血紅蛋白濃度，即總血紅蛋白濃度或其中的一個(gè)組分或適當(dāng)?shù)谋壤嗦?lián)系。在某些實(shí)施方式中，然后將檢測(cè)光傳輸給適當(dāng)?shù)奈⑻幚砥饕赃M(jìn)行進(jìn)一步的處理，例如計(jì)算過程等。
用背景法，通常當(dāng)用光照射皮膚時(shí)，如果光進(jìn)入皮膚，從真皮底層的膠原反射出，并再次透出皮膚而不被生色團(tuán)(例如黑色素或血紅蛋白)吸收，可以將光檢測(cè)器檢測(cè)并產(chǎn)生的信號(hào)(輸出)定義為RC。當(dāng)表皮的生色團(tuán)(黑色素)和真皮的生色團(tuán)(血紅蛋白)干涉(intervene)時(shí)，反射減弱，產(chǎn)生的信號(hào)定義為Rtot。因此將反映接收信號(hào)的等式定義為(1) Rtot＝Tm2·THbO2·THb2·Rc其中，Tm代表允許通過真皮而未被黑色素吸收的一部分光。
THbO代表允許通過真皮到達(dá)膠原層而未被氧合血紅蛋白吸收的一部分光。
THb代表允許通過真皮到達(dá)膠原層而未被去氧血紅蛋白吸收的一部分光。
因此上述式1的比爾—朗伯(Beers-Lambert)公式(即反映光吸收程度隨吸收介質(zhì)的層厚度、摩爾濃度和消光系數(shù)而發(fā)生指數(shù)變化的原理的等式)為(2)A＝-ln(Rtot/Rc)＝2{IE[M]εM+ID[HbO]εHbO+ID[Hb]εHb}其中A代表在此部位的吸收。
I代表下標(biāo)表示的區(qū)域的有效通路長(zhǎng)度。
E，D分別表示真皮和表皮。
表示摩爾濃度。
M，HbO，Hb分別表示黑色素、氧合血紅蛋白和去氧血紅蛋白。
ε表示摩爾消光系數(shù)(每種波長(zhǎng)都是不同的)。
因此，顯而易見的是，如果當(dāng)產(chǎn)生一個(gè)光學(xué)讀數(shù)時(shí)，則基本阻止血液進(jìn)入可能的取樣部位，上式2的吸收僅是黑色素吸收的函數(shù)，因此(3)A＝-ln(Rtot/Rc)＝2IE[M]εM或(4)ln(Rtot)＝ln(Rc)-2IE[M]εM＝C其中C表示黑色素吸收或背景信號(hào)。因此，從氧合血紅蛋白產(chǎn)生的光吸收可以表示為(5)ln(Rtot)＝C-2{ID[HbO]εHbO+ID[Hb]εHb}而且，Rtot是光檢測(cè)器接收到的信號(hào)。因此，為得到背景信號(hào)，向基本無血流的部位—即一個(gè)被施加壓力的部位——施加壓力以基本阻止血液達(dá)到此部位，通過以下方法可以確定僅由血紅蛋白引起的吸收僅由首先由上述等式4先確定C，其中Rtot是從先閉阻的光學(xué)測(cè)定得到的信號(hào)，然后在等式5中用從第二次光學(xué)測(cè)定—此時(shí)不阻止血液進(jìn)入此部位—得到的Rtot求血紅蛋白范圍。
因此，因?yàn)檠鹾涎t蛋白或去氧血紅蛋白在全部可見和近紅外波長(zhǎng)范圍的摩爾消光系數(shù)是已知的(見例如O.W.Van Assendelft，Spectrophotometry ofHemoglobin Derivatives，Charles Thomas，pub.，1970)，可以用多于一種的波長(zhǎng)測(cè)定氧合血紅蛋白或去氧血紅蛋白。相應(yīng)地(6)ID[HbO]＝(C1-ln(Rtot)1-(C2-ln(Rtot)2)(εHb1/εHb2)/(εHbO1/εHb2)(7)ID[HbO]＝(C1-ln(Rtot)1-ID[HbO])(εHbO1/εHb1)下標(biāo)1和2表示波長(zhǎng)1和2。在使用本方法表征可能部位的血紅蛋白時(shí)，通常選擇有顯著不同的消光系數(shù)的波長(zhǎng)，即通常選擇的波長(zhǎng)使等式6和7盡可能正交。
相應(yīng)地，本方法表征某部位血紅蛋白的第一步，是測(cè)定此部位的背景信號(hào)。背景表示此部位的吸收與血紅蛋白無關(guān)，例如此吸收與黑色素等有關(guān)。因此，兩個(gè)不同波長(zhǎng)的光照射一個(gè)可能的部位，并檢測(cè)背景信號(hào)。
更具體地，選擇波長(zhǎng)使所選的不同波長(zhǎng)處氧合血紅蛋白或去氧血紅蛋白的摩爾消光系數(shù)δ不同，即當(dāng)一個(gè)摩爾消光系數(shù)升高時(shí)，另一個(gè)降低，其中氧合血紅蛋白或去氧血紅蛋白的這些摩爾消光系數(shù)是本領(lǐng)域已知的。因此，為測(cè)定背景信號(hào)，例如通過壓迫此部位，暫時(shí)基本閉阻此可能的部位，或暫時(shí)基本使血液停止或阻止其進(jìn)入此部位，例如通過下述裝置的窗孔用足夠的力壓迫或施加于皮膚表面以基本使血液停止進(jìn)入此部位。在此方法中，此部位基本沒有任何血紅蛋白，因此任何吸收將是由背景產(chǎn)生的或在此部位的各種生色團(tuán)，例如黑色素的吸收。當(dāng)從此閉阻的可能部位檢測(cè)到信號(hào)時(shí)，就根據(jù)上述等式確定背景值，通常自動(dòng)進(jìn)行。更特別地，用此背景測(cè)定方法檢測(cè)的信號(hào)傳送到微處理器，在那里此微處理器計(jì)算此部位的背景水平或值。
從閉阻部位得到背景讀數(shù)后，獲取此部位的第二個(gè)讀數(shù)。更特別地，兩個(gè)不同波長(zhǎng)的光照射此部位，選擇這些波長(zhǎng)以存在大的并且相反的兩種波長(zhǎng)的消光系數(shù)δ。當(dāng)從兩種波長(zhǎng)檢測(cè)到信號(hào)時(shí)，可以從上述等式，即6和7確定血紅蛋白的各組分，通常由上述微處理器自動(dòng)進(jìn)行。換句話，可以確定氧合血紅蛋白、去氧血紅蛋白和總血紅蛋白(氧合和去氧血紅蛋白組分的總和)，其中可以將此測(cè)定值與預(yù)定值或截止值比較，將高于預(yù)定值的總血紅蛋白值和/或血紅蛋白比值—即用HbO/Hb定義的比值指定為高血紅蛋白值，而低于預(yù)定值的血紅蛋白值指定為低血紅蛋白值。如上所述，或者此值可以與其他測(cè)試部位的值比較而選擇其中的最佳值。
再參照?qǐng)D1，如果已表征某部位有低流量，關(guān)于總血紅蛋白水平的進(jìn)一步測(cè)定將能表征此部位有基本脈管(高的總Hb)(圖1的6b)或基本沒有脈管，即有間隙液(低的總Hb)(圖1的6a)。一旦確定有脈管或間隙液，或基本無脈管，則進(jìn)一步將此部位表征為適于或不適于特定的測(cè)試(圖1的7)。換句話，當(dāng)特定的測(cè)試需要間隙液時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)此部位的總血紅蛋白低，則確定此可能的取樣部位是適合的，因此確定能擠出間隙液。以下將更詳細(xì)地描述部位適宜性。
如果根據(jù)上述方法表征此部位有高流量，就可以確定HbO/Hb比值，其中此比值能表征此部位有高的流量和動(dòng)脈/毛細(xì)血管(圖1的5a)或高的流量和靜脈(圖1的5b)。換句話，有比較高或基本高的HbO對(duì)Hb的濃度的部位表示動(dòng)脈/毛細(xì)血管部位，有比較低或基本低的HbO對(duì)Hb的濃度的部位表示靜脈部位。特別地，以上述等式為基礎(chǔ)確定血紅蛋白比例，通常由微處理器自動(dòng)進(jìn)行，然后可以將此測(cè)定值與預(yù)定值或截止值比較，將高于預(yù)定值的比值指定為高比值，而低于預(yù)定值的比值指定為低比值。如上所述，可選擇將此值可以與其他測(cè)試部位的值比較而選擇其中的最佳部位。一旦確定了動(dòng)脈/毛細(xì)血管及靜脈時(shí)，就進(jìn)一步表征此部位適于或不適于特定的測(cè)試(圖1的7)。換句話，當(dāng)特定的測(cè)試需要?jiǎng)用}/毛細(xì)血管樣品時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)此部位的HbO/Hb比例高，則確定此可能的取樣部位是適合的，因此確定能擠出基本動(dòng)脈/毛細(xì)血管樣品，特別是高流量的動(dòng)脈/毛細(xì)血管樣品。然而，當(dāng)特定的測(cè)試需要靜脈樣品時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)此部位的HbO/Hb比例低，將確定此可能的取樣部位是適合的，因此確定能擠出基本靜脈樣品，特別是高流量的靜脈樣品。以下更為詳細(xì)地描述部位適宜性。
如上所詳細(xì)地描述的，在進(jìn)行此表征血紅蛋白的方法中，無論是HbO、Hb或總血紅蛋白，諸如LED、激光二極管等光源照射某部位，其中光源用至少兩個(gè)不同的波長(zhǎng)照射此部位，每種波長(zhǎng)的范圍是約400至1200nm。光檢測(cè)器檢測(cè)吸收的光，然后可以有用的波長(zhǎng)的特定的吸收為基礎(chǔ)確定每個(gè)血紅蛋白組分，然后將此吸收與特定的血紅蛋白組分相關(guān)聯(lián)。更特別地，有上述光學(xué)元件的裝置，如下面詳細(xì)描述的裝置，可以用來實(shí)施本方法。因此，裝置通常也有效聯(lián)結(jié)到在軟件程序控制下工作的微處理器，從而使微處理器能完成表征此部位的血紅蛋白必需的所有步驟和功能，也能確定此部位對(duì)特定測(cè)試的適宜性，例如微處理器能完成確定氧合、去氧和/或總血紅蛋白值必需的所有計(jì)算和/或比較。如上所述，上述方法，總血紅蛋白和/或HbO/Hb比例可以與預(yù)定值比較，或可以用于與其他測(cè)試部位得到的其他值比較，以在多次部位試驗(yàn)中確定最佳部位。另外，本文描述的光學(xué)測(cè)定可以加入或代替其他樣品表征方法。
在本方法的某些其他實(shí)施方式中，可以根據(jù)下述方法得到血紅蛋白表征，其中以下描述的方法具有特殊的用途，其中不同部位的通路長(zhǎng)度和黑色素濃度基本是常數(shù)，可以期望表征可能部位的總血紅蛋白濃度。
另外采用背景方法，在一些例如506.5、522、548.5、586和815等波長(zhǎng)處，HbO和Hb有同樣的摩爾消光系數(shù)。如果在HbO和Hb有同樣摩爾消光系數(shù)的任一波長(zhǎng)處測(cè)定Rtot，Rtot的值將分別隨總血紅蛋白的減少或增加而增減，其原理是C在不同部位基本是常數(shù)。因此，在某些實(shí)施方式中，可以用以下等式測(cè)定總血紅蛋白(7)ln(Rtot)＝C-2{ID[HbO](εHbO＝εHb)+ID[Hb](εHbO＝εHb)}＝C-2 ID(εHbO＝εHb)([HbO]+[Hb])因此對(duì)于此特定的實(shí)施方式，某一波長(zhǎng)的光照射某部位，其中選擇此波長(zhǎng)使HbO和Hb有相同的摩爾消光系數(shù)。然后從此部位檢測(cè)吸收或信號(hào)，根據(jù)上式確定此部位的總血紅蛋白，其中通常微處理器自動(dòng)確定總血紅蛋白的濃度。更特別地，光源例如LED、激光二極管等發(fā)出的光以單波長(zhǎng)照射一個(gè)部位，其中HbO和Hb的摩爾消光系數(shù)相同。用適宜的光檢測(cè)器等檢測(cè)此部位的吸收或信號(hào)，此吸收與此部位的總血紅蛋白水平相關(guān)。一旦確定了總血紅蛋白，則一步表征此部位是否適于某一特定的測(cè)試。換句話，例如，在特定的測(cè)試需要間隙液時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)此部位的總血紅蛋白低，此部位因此能擠出間隙液，將確定可能的取樣部位是適合的。以下將進(jìn)一步詳細(xì)描述部位的適宜性。
在本方法的另一個(gè)具體實(shí)施方式
中，可以根據(jù)下述方法得出血紅蛋白的表征，其中下述方法特別有用，其中不同部位的通路長(zhǎng)度和黑色素基本是常數(shù)，可以期望表征可能部位的血紅蛋白比例，即HbO/Hb。
在此特定實(shí)施方式中，選擇兩種波長(zhǎng)照射某部位，其中在每種波長(zhǎng)處，兩類血紅蛋白的消光系數(shù)有很大差異，即氧合血紅蛋白和去氧血紅蛋白有不同的消光系數(shù)。例如，氧合血紅蛋白和去氧血紅蛋白有非常不同的消光系數(shù)的適宜波長(zhǎng)包括但不限于431、415、555、700和940nm。也就是說，選擇第一和第二種波長(zhǎng)，其中可以從上述波長(zhǎng)組中選擇每種波長(zhǎng)，從而使HbO和Hb有基本上不同的波長(zhǎng)消光系數(shù)。在這樣的適宜波長(zhǎng)對(duì)處的消光系數(shù)在兩種波長(zhǎng)之間有相反的δ，即當(dāng)一個(gè)在第一和第二波長(zhǎng)之間增加時(shí)，另一個(gè)在第一和第二波長(zhǎng)之間降低。因此在兩種波長(zhǎng)之間ln(Rtot)的差異將隨一個(gè)血紅蛋白組分的增加而增加，并隨另一個(gè)血紅蛋白組分的降低而降低。換句話，例如，對(duì)于每個(gè)適宜的所選的波長(zhǎng)對(duì)，當(dāng)HbO增加，兩種波長(zhǎng)之間ln(Rtot)的差異將增加，當(dāng)Hb降低，兩種波長(zhǎng)之間ln(Rtot)的差異將降低。
更特別地，從以上等式5，對(duì)兩種波長(zhǎng)進(jìn)行修正ln(Rtot)1＝C1-2{ID[HbO]εHbO1+ID[Hb]εHb1}ln(Rtot)2＝C2-2{ID[HbO]εHbO2+ID[Hb]εHb2}(8)ln(Rtot)1-ln(Rtot)2＝C1-C2-2ID{[HbO](εHbO1-εHbO2)+[Hb](εHbO1-εHbO2)}因此，如果(εHbO1-εHbO2)＞0和(εHbO1-εHbO2)＜0，那么ln(Rtot)1-ln(Rtot)2隨[HbO]的增加或隨[Hb]的降低而增加。例如，如果波長(zhǎng)1的HbO的消光系數(shù)大于波長(zhǎng)2，Hb的消光系數(shù)在波長(zhǎng)1處小于波長(zhǎng)2處，那么隨著信號(hào)間的差值(即波長(zhǎng)1與波長(zhǎng)2的差值)增加，HbO與Hb的比值將增加。在許多具體實(shí)施方式
中，先進(jìn)行此表征總血紅蛋白濃度的方法，以便在有高血紅蛋白濃度的部位進(jìn)行表征HbO/Hb比值的方法。換句話，因?yàn)榭傃t蛋白濃度影響差值的計(jì)算，應(yīng)在有足夠高的總血紅蛋白濃度的部位表征HbO/Hb比值。
特別地，用從兩個(gè)光源發(fā)出的兩種波長(zhǎng)照射可能的部位，此光源可以包括一或多個(gè)LED、一或多個(gè)激光二極管等。如上所述，選擇這些波長(zhǎng)使在兩種波長(zhǎng)處HbO和Hb的摩爾消光系數(shù)δ不同，即當(dāng)一個(gè)增加時(shí)，另一個(gè)降低。至少一個(gè)光檢測(cè)器檢測(cè)從此部位得到的信號(hào)，即光的吸收，其中根據(jù)上述等式，這些信號(hào)與HbO/Hb比值相關(guān)。進(jìn)一步表征這些部位對(duì)于某特定的測(cè)試是否適宜。下面將更詳細(xì)地描述部位的適宜性。III.確定某部位對(duì)某一特定測(cè)試的適宜性如上所述，用本方法測(cè)定某部位對(duì)于特定的測(cè)試的適宜性?，F(xiàn)在參考圖1的步驟3、4和7，如上所述，一旦用流量和/或樣品種類對(duì)某部位進(jìn)行了表征，則評(píng)價(jià)它對(duì)某特定測(cè)試的適宜性。參考圖2很好地描述了此適宜性，它顯示某樣品測(cè)試參數(shù)及它們與從某部位可得到的特定樣品之間的相互關(guān)系。例如，某些測(cè)試需要最小的樣品體積。因此，表征為能產(chǎn)生或擠出更大量體積的樣品的部位(一個(gè)有更高流速的部位)將優(yōu)于一個(gè)不具有此能力的部位，例如，高流量的動(dòng)脈/毛細(xì)血管和/或靜脈與動(dòng)脈/毛細(xì)血管和/或靜脈的低流量部位相比將更適宜，除非特定的測(cè)試需要間隙液而不是動(dòng)脈/毛細(xì)血管和/或靜脈血。因此，將滿足這些樣品需求的測(cè)試結(jié)果確定是適宜的。
還有，某些測(cè)試，例如測(cè)定全血的葡萄糖測(cè)試可能需要某類樣品，如血液、血液組分等作為適宜的液體樣品，因此如果認(rèn)為此部位是動(dòng)脈/毛細(xì)血管和/或靜脈，則確定此部位適于此測(cè)試，或者如果認(rèn)為此部位有間隙液，則確定此部位不適于此測(cè)試。然而，某些其他的測(cè)試?yán)鐪y(cè)定間隙液的葡萄糖測(cè)試，相應(yīng)地需要間隙液作為適宜的液體樣品，如果認(rèn)為此部位有間隙液，則確定此部位適于此測(cè)試，反之，如果此部位沒有間隙液，則不適于此測(cè)試。
另外，一些測(cè)試可能需要?jiǎng)用}血而非靜脈血，或相反，因此，如果認(rèn)為此部位有需要的動(dòng)脈或靜脈血和間隙液，將確定此部位是適合的，如果此部位沒有所需的液體，將是不適合的。換句話，需要?jiǎng)用}/毛細(xì)血管和/或靜脈血的測(cè)試，將與高流量的動(dòng)脈/毛細(xì)血管和/或高流量的靜脈部位相關(guān)聯(lián)。需要間隙液的測(cè)試，將與低流量的間隙液部位相關(guān)聯(lián)。被表征為低流量動(dòng)脈/毛細(xì)血管和/或靜脈的部位可能不適于任何測(cè)試。
如上所述，在本方法的許多實(shí)施方式中，通常由微處理器自動(dòng)確定一個(gè)部位對(duì)特定測(cè)試的適宜性，此微處理器在軟件程序的控制下工作，并包括對(duì)完成確定某部位是否適于一個(gè)特定測(cè)試所需的步驟而言必需的全部代碼。IV.皮膚穿刺當(dāng)確定了一個(gè)適宜的部位后，取得并收集樣品(圖1的步驟8和9)。一般地，從真皮和表皮收集樣品。在某些方法中，可以刺激取樣部位以增加此取樣部位產(chǎn)生或擠出的樣品的體積和/或速度。
相應(yīng)地，在一些實(shí)施方式中，至少一個(gè)皮膚穿刺元件插入病人或本發(fā)明使用者的皮膚中，以取得生理液體。根據(jù)將得到的生理樣品的種類，至少一個(gè)皮膚穿刺元件可以刺入特定的皮膚層，例如真皮和表皮層。一般地，至少一個(gè)皮膚穿刺元件插入皮膚持續(xù)約0.0001至60秒，通常約0.0005至30秒，更常見的是約0.001至15秒，以保證得到目標(biāo)生理液體的足夠的樣品體積。
通過開啟一個(gè)與至少一個(gè)皮膚穿刺元件相關(guān)聯(lián)的啟動(dòng)元件，例如按壓裝置上的按鈕等，可以手動(dòng)激活至少一個(gè)皮膚穿刺元件，從而激活帶彈簧的元件朝向皮膚啟動(dòng)，或可以自動(dòng)激活至穿刺皮膚，例如當(dāng)找到一個(gè)適宜的取樣部位時(shí)自動(dòng)觸發(fā)。
在本方法的某些實(shí)施方式中，至少一個(gè)皮膚穿刺元件，或一或多個(gè)與此有效地聯(lián)結(jié)的元件，刺激此部位以產(chǎn)生或擠出所需更基本上積和/或速度的目標(biāo)生理液體，即增加生理液體的擠出速度。例如在接近和收集液體時(shí)，可以用一個(gè)流動(dòng)增強(qiáng)元件，例如超聲元件等，在此部位產(chǎn)生振動(dòng)，其中這些振動(dòng)刺激液體壓出。在某些實(shí)施方式中，流動(dòng)增強(qiáng)裝置可以包括，補(bǔ)充或代替其他液體刺激元件的溫度元件增加取樣部位的溫度以刺激液體壓出。流動(dòng)增強(qiáng)元件可以有效地與至少一個(gè)皮膚穿刺元件聯(lián)結(jié)，使當(dāng)它接近此部位的液體時(shí)，至少一個(gè)皮膚穿刺元件本身能刺激液體壓出。在任何情況下，在使用超聲元件刺激樣品以從某部位壓出的實(shí)施方式中，此超聲元件一般在約10至1000Hz的頻率下振動(dòng)，此振動(dòng)刺激生理液體的壓出，例如增加樣品產(chǎn)生的體積和/或速度。V分析物的濃度本方法的許多具體實(shí)施方式
也包括測(cè)定生理樣品中的至少一個(gè)分析物濃度(圖1的步驟10)。因此，當(dāng)發(fā)現(xiàn)適宜的取樣部位并接近及從那里取得樣品時(shí)，可以用本領(lǐng)域已知的任何適宜的分析物濃度測(cè)定方法測(cè)定樣品中至少一個(gè)分析物。
在本方法的某些具體實(shí)施方式
中，然后將樣品轉(zhuǎn)移到標(biāo)準(zhǔn)分析物濃度測(cè)定設(shè)計(jì)測(cè)試條—例如葡萄糖測(cè)試條等處，此測(cè)試條與裝置聯(lián)結(jié)，通常此測(cè)試條可以直接與裝置形成一體。在那些具體實(shí)施方式
中，測(cè)試條直接結(jié)合到裝置，測(cè)試條可以在取得樣品之前、取樣過程中或其后直接裝在裝置中，在許多情況下可以制備已結(jié)合到裝置的測(cè)試條。
一旦將樣品轉(zhuǎn)移到測(cè)試條時(shí)，即轉(zhuǎn)移到測(cè)試條的反應(yīng)區(qū)域時(shí)，則測(cè)定至少一種有用分析物的濃度?？梢杂酶鞣N機(jī)構(gòu)將樣品轉(zhuǎn)移到測(cè)試條，此機(jī)構(gòu)包括但不限于真空、毛細(xì)管力等。對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員將是顯而易見的是，可以采用多種測(cè)定分析物濃度的方法，例如電化學(xué)和比色法，下面將描述這兩種方法。
對(duì)于電化學(xué)分析物濃度測(cè)定方法，如本領(lǐng)域已知的，用參比電極和工作電極進(jìn)行電化學(xué)測(cè)定?？梢愿鶕?jù)測(cè)定方法的特定性質(zhì)和使用電化學(xué)測(cè)試條的裝置改變所進(jìn)行的電化學(xué)測(cè)定，例如根據(jù)此測(cè)定是否是電量分析、電流分析和電位分析法。一般地，電化學(xué)測(cè)定將測(cè)定電荷(電量測(cè)定)、電流(電流測(cè)定)或電位(電位測(cè)定)，通常在樣品導(dǎo)入反應(yīng)區(qū)域后的一給定時(shí)間內(nèi)進(jìn)行測(cè)定。進(jìn)行上述電化學(xué)測(cè)定的方法在美國(guó)專利4,224,125；4,545,382和5,266,179及WO97/18465；WO99/49307中有進(jìn)一步的描述。無論采用何種的測(cè)定方法，在測(cè)試條的反應(yīng)區(qū)進(jìn)行電化學(xué)測(cè)定或產(chǎn)生信號(hào)。
如上所述，在反應(yīng)區(qū)域進(jìn)行電化學(xué)測(cè)定或產(chǎn)生的信號(hào)的檢測(cè)后，將電化學(xué)信號(hào)與樣品中分析物的量聯(lián)系以確定輸入反應(yīng)區(qū)的樣品中分析物的量。
通常，對(duì)于比色法測(cè)定，使樣品與試劑系統(tǒng)反應(yīng)，例如信號(hào)產(chǎn)生系統(tǒng)的一些元件反應(yīng)，產(chǎn)生與樣品中的初始量成比例的可檢測(cè)產(chǎn)物。在這些系統(tǒng)中，例如，在用于測(cè)定生理樣品中葡萄糖的存在和/或濃度的系統(tǒng)中，信號(hào)系統(tǒng)是分析物的氧化信號(hào)產(chǎn)生系統(tǒng)。分析物的氧化信號(hào)產(chǎn)生系統(tǒng)意味著產(chǎn)生可測(cè)定的信號(hào)，從其中得出樣品中的分析物的濃度，用適宜的酶將分析物氧化產(chǎn)生分析物的氧化形式和相應(yīng)或成比例數(shù)量的過氧化氫。然后采用過氧化氫從一或多個(gè)指標(biāo)化合物產(chǎn)生可測(cè)定的產(chǎn)物，其中信號(hào)測(cè)定系統(tǒng)產(chǎn)生的可測(cè)定產(chǎn)物的數(shù)量—即信號(hào)—與初始樣品中分析物的數(shù)量產(chǎn)生關(guān)聯(lián)。然后測(cè)定可測(cè)定產(chǎn)物的數(shù)量，即信號(hào)產(chǎn)生系統(tǒng)產(chǎn)生的信號(hào)，并使其與初始樣品中分析物的數(shù)量產(chǎn)生關(guān)聯(lián)。當(dāng)然，本發(fā)明可以采用任何種類的比色法測(cè)定，即各種比色化學(xué)法。
在許多
具體實(shí)施例方式
中，用相關(guān)領(lǐng)域已知的方法，用自動(dòng)裝置—例如計(jì)量器進(jìn)行上述表征和關(guān)聯(lián)過程。以下文獻(xiàn)進(jìn)一步描述了自動(dòng)進(jìn)行這些步驟的代表性的計(jì)量器美國(guó)申請(qǐng)09/333,793；09/497,304；09/497,269；09/736,788和09/746,116和美國(guó)專利4,734,360；4,900,666；4,935,346；5,059,394；5,304,468；5,306,623；5,418,142；5,426,032；5,515,170；5,526,120；5,563,042；5,620,863；5,753,429；5,573,452；5,780,304；5,789,255；5,843,691；5,846,486；5,968,836和5,972,294；將這些公開的文獻(xiàn)引入本文作為參考。
裝置如上所述，本發(fā)明提供了通過某部位的流量表征元件和/或樣品種類表征元件表征生理液體的適宜的取樣部位的裝置。本裝置也可以包括至少一個(gè)用于在適宜的取樣部位穿刺皮膚的皮膚穿刺元件，和/或包括一個(gè)用于測(cè)定從適宜部位取出或擠出的生理樣品中至少一個(gè)分析物的有無/或濃度的有效聯(lián)結(jié)裝置。本發(fā)明的裝置用于在身體各部位適宜的生理液體取樣部位的定位，所述身體部位包括但不限于手指、手臂、腿、耳垂、足根、腳、鼻和腳趾。另外，本發(fā)明用于定位和收集多種生理樣品，其中這些樣品包括但不限于間隙液、血液、血液的某部分和組分，等。
如上所述，本發(fā)明包括至少一個(gè)部位流量表征元件和/或至少一個(gè)樣品種類表征元件，其中一或全部?jī)深惤Y(jié)構(gòu)元件可以結(jié)合到外殼，或形成一個(gè)單一的單位，即一個(gè)整體的裝置，通常具有至少一個(gè)皮膚穿刺元件和/或測(cè)試條?？梢杂酶鞣N材料制備此裝置即外殼，這些材料包括但不限于聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚丙烯腈、聚碳酸酯等。這些元件可以是可以再次使用或單次使用的。
外殼應(yīng)使使用者易于把握，即是手持裝置，且本身足夠緊湊到能夠攜帶和容易使用。因此，外殼可以制成一些不同形狀，只要形狀能實(shí)現(xiàn)裝置的功能，例如有利于可攜帶和使用者握住，以及有利于安置在適宜的取樣部位，如皮膚表面。例如形狀可以基本是不規(guī)則的或可以呈現(xiàn)基本規(guī)則的形狀，例如平行四邊形、菱形、圓形、橢圓形等。無論何種形狀，此單位和相聯(lián)結(jié)的元件一般的長(zhǎng)度為約1-20英寸，通常在約2-15英寸，更通常在約3-10英寸。此元件的寬度通常為約0.1-10英寸，通常在約0.2-5英寸，更通常在約0.5-3英寸。高度通常在約0.1-10英寸的范圍內(nèi)，通常在約0.2-5英寸，更通常在約0.5-3英寸的范圍內(nèi)。本裝置的重量通常在約0.02-10磅，更通常在0.04-5磅的范圍內(nèi)，但在多數(shù)情況下小于約2磅。本裝置接近身體的一端，即裝置在使用時(shí)接近或直接接觸皮膚的一端通常包括近端管口，此管口通常有小于約5毫米的直徑，通常在約1-4mm的范圍內(nèi)，更通常在約1-2mm的范圍內(nèi)。
通常，本裝置的可見表面包括顯示器或屏幕，可以通過諸如本領(lǐng)域已知的液晶顯示方法在顯示器上顯示信息、指令、錯(cuò)誤警告和最重要的結(jié)果，即部位是否適宜和/或分析物的濃度。這些信息可以通過字母數(shù)字字節(jié)或單元常數(shù)或圖標(biāo)傳送。在某些實(shí)施方式中，裝置中也可以有一音頻設(shè)備以將信息以聲音傳送給使用者。另外，本裝置可以包括電源開關(guān)以手動(dòng)激活本裝置。I.部位流量元件如上所述，在本發(fā)明的某些具體實(shí)施方式
中，外殼包括至少一個(gè)部位流量表征元件，它表征可能部位的流量，即該部位的流速?？梢允褂酶鞣N元件或組件以確定可能的取樣部位的液流表征，下面描述有用的特定實(shí)施方式。A.溫度表征元件在某些實(shí)施例中，流量表征元件包括能表征可能部位的溫度的元件。例如，可以采用溫度元件或傳感器如熱電偶等，其中的熱電偶是本領(lǐng)域已知的。這些溫度元件可以代替或補(bǔ)充其他用于表征某部位液流的元件，例如下述RBC表征元件，其中，一個(gè)或多個(gè)部位表征元件能同時(shí)或不同時(shí)激活，即溫度元件能夠與光檢測(cè)元件等同時(shí)或不同激活。
本發(fā)明的溫度元件是一種能測(cè)定某部位溫度的元件，其中此溫度是對(duì)此部位液流表征的指示。換句話，在由于一些因素如此部位的液流速度導(dǎo)致的血流量增大時(shí)，皮膚的溫度升高。
相應(yīng)地，溫度傳感器能測(cè)定紅外照射或溫度范圍為0-100℃，通常10-75℃，更通常在10-50℃。一般地，溫度元件安置在非常鄰近于裝置或外殼的近端管口處；然而，根據(jù)裝置的結(jié)構(gòu)、所用的特定的溫度傳感器和欲測(cè)試的特定的身體區(qū)域，也可以采用在其他部位。
B.RBC表征元件在其他具體實(shí)施方式
中，流量表征元件是能表征某部位的RBC，例如RBC通量表征的元件。如本文所述RBC表征元件可以補(bǔ)充或代替其他流量表征元件。當(dāng)RBC表征元件補(bǔ)充其他元件時(shí)，此元件能在相同或不同的時(shí)間激活。
一般地，進(jìn)行RBC表征例如上述RBC流速檢測(cè)的裝配元件，通常包括至少一個(gè)能發(fā)光的光源，通常為連續(xù)的、單波長(zhǎng)的光，其波長(zhǎng)范圍在約400-1200nm，通常為約450-800nm，例如本領(lǐng)域公知的激光；還包括一個(gè)傳感器或檢測(cè)器，一般地是寬帶傳感器或檢測(cè)器，用于測(cè)定從RBC反射的光的密度。至少一個(gè)光源可以包括一或多個(gè)光發(fā)射二極管(LED)、激光二極管、光發(fā)射器、雙光譜發(fā)射器、光電發(fā)射器、光電二極管、半導(dǎo)體模塊等，檢測(cè)器可以包括一或多個(gè)光電二極管、光電接收器、光電檢測(cè)器，如寬帶光電檢測(cè)器、半導(dǎo)體模塊等。
本發(fā)明能采用的通?？梢陨虡I(yè)化得到的能進(jìn)行RBC表征或RBC流速表征的元件的例子，例如多普勒流量計(jì)，包括但不限于由Medpacific of Seattle制造的LD-5000和LD-6000型流量計(jì)，PFI型流量計(jì)，和由Perimed of StockholmSweden制造的PF2和PF3型流量計(jì)。
RBC表征元件可以有效地與微處理器連接，此微處理器在軟件程序的控制下，能根據(jù)測(cè)得的反射光的密度處理從某部位得到的信號(hào)并確定此部位的RBC表征，例如RBC通量(或作流速)或其統(tǒng)計(jì)學(xué)的相關(guān)值，也可以完成將這些RBC表征值或測(cè)定值如RBC通量與預(yù)定值或不同測(cè)定部位的RBC表征值比較所必需的步驟。II.樣品種類表征元件如上所述，本裝置也可以包括一或多個(gè)樣品類型表征元件，其中此元件能鑒表征某部位是首選的還是一般的(1)動(dòng)脈/毛細(xì)血管，(2)靜脈或(3)間隙液，更特別地能表征某部位的樣品的種類是首選的還是一般的動(dòng)脈/毛細(xì)血管、靜脈或間隙液?？梢杂酶鞣N元件表征某部位樣品的種類。例如元件包括欲詳細(xì)描述的能表征部位脈沖和/或表征部位的Hb的元件。A.脈沖表征元件脈沖表征元件是能表征某部位的脈沖的元件。如本文所述，脈沖表征元件可以補(bǔ)充或代替其他樣品種類表征元件。當(dāng)脈沖表征元件補(bǔ)充其他元件時(shí)，這些元件能同時(shí)或在不同時(shí)間激活。
一般地，進(jìn)行脈沖表征的裝配元件通常包括至少一個(gè)能發(fā)射光的光源，通常發(fā)射連續(xù)的、單波長(zhǎng)光，其波長(zhǎng)范圍在約400-1200nm，通常為約450-800nm，例如本領(lǐng)域公知的激光；還包括一個(gè)傳感器，一般地是寬帶傳感器或檢測(cè)器，用于測(cè)定從RBC反射的光的密度。光源可以包括一或多個(gè)光發(fā)射二極管(LED)、激光二極管、光發(fā)射器、雙光譜發(fā)射器、光電發(fā)射器、光電二極管、半導(dǎo)體模塊等，檢測(cè)器可以包括一或多個(gè)光電二極管、光電接收器、光電檢測(cè)器，如寬帶光電檢測(cè)器、半導(dǎo)體模塊等。
光源和檢測(cè)器可以是與上述用于表征RBC的元件相同的或除此之外的。本發(fā)明能采用的通?？梢陨虡I(yè)化得到的能進(jìn)行RBC表征或RBC流速表征的元件的例子，例如多普勒流量計(jì)，包括但不限于由Medpacific of Seattle制造的LD-5000和LD-6000型流量計(jì)，PFI型流量計(jì)，和由Perimed of Stockholm Sweden制造的PF2和PF3型流量計(jì)。
脈沖表征元件可以有效地與微處理器連接，此微處理器在軟件程序的控制下，能根據(jù)測(cè)得的反射光的密度處理從某部位得到的信號(hào)并測(cè)定此部位的脈沖，或測(cè)定與脈沖相關(guān)的數(shù)值或統(tǒng)計(jì)學(xué)的相關(guān)值，也可以完成將這些脈沖值與預(yù)定值或不同測(cè)定部位的脈沖值進(jìn)行比較所必需的步驟。B.血紅蛋白表征元件在本發(fā)明的某些特定實(shí)施方式中，樣品種類表征元件包括能測(cè)定某部位的血紅蛋白表征的血紅蛋白表征元件。特別地，裝配血紅蛋白表征元件以測(cè)定某部位的總血紅蛋白水平和/或測(cè)定氧合血紅蛋白與去氧血紅蛋白或HbO/Hb的比值的比值。
血紅蛋白表征元件一般是一個(gè)光學(xué)元件，其中此光學(xué)元件包括(1)至少一個(gè)光源，如至少一個(gè)以下光源光發(fā)射二極管(LED)、光發(fā)射器、雙光譜發(fā)射器、光電發(fā)射器、光電二極管、半導(dǎo)體模塊、激光或類似物；和(2)至少一個(gè)能測(cè)定此部位吸收的光，即從光源聚焦照射的表面?zhèn)鬏斖ㄟ^或反射的截取光的檢測(cè)器，它也能將這些光轉(zhuǎn)化成可測(cè)定的電信號(hào)，例如電壓、電流等，其中適宜的檢測(cè)器包括但不限于以下至少一個(gè)光電二極管、光電接收器、光電檢測(cè)器、半導(dǎo)體模塊等。如上指出的，光源和檢測(cè)器在本技術(shù)中是已知的，其中適用于本發(fā)明的光源和檢測(cè)器包括美國(guó)專利6,241,680和6,233,266中公開的光源和檢測(cè)器，將這些文獻(xiàn)公開的內(nèi)容引入本文為參考。
通常，至少一個(gè)具有相對(duì)狹窄的波長(zhǎng)分布光源，例如至少一個(gè)LED或激光，能照射預(yù)期取樣的部位，其中至少一種波長(zhǎng)，一般至少兩種波長(zhǎng)的范圍為大約400-1200nm。換句話，如果使用一個(gè)光源并需要一種以上波長(zhǎng)，則這一個(gè)光源將能產(chǎn)生或發(fā)出多于一種波長(zhǎng)的光。如果使用多于一個(gè)的光源，至少兩個(gè)這樣的光源將能彼此連續(xù)或同時(shí)地發(fā)出不同波長(zhǎng)的光。至少一個(gè)光源和/或相關(guān)的檢測(cè)器可以位于或接近于外殼的近端，即與使用者皮膚十分接近或直接接觸的外殼部分。換句話，可以使光源和/或檢測(cè)器位于接近裝置的近端管口處；然而光源和/或檢測(cè)器也可以裝配在裝置的其他部位。
血紅蛋白表征元件可以有效地與微處理器連接，此微處理器在軟件程序的控制下，能根據(jù)測(cè)得的光的吸收處理從某部位得到的信號(hào)并測(cè)定此部位的總血紅蛋白或其中的組分(氧合血紅蛋白或脫氧血紅蛋白Hb)或HbO/Hb比值，或其統(tǒng)計(jì)學(xué)的相關(guān)值，也可以有效地與測(cè)量處理裝置連接，完成將這些血紅蛋白值與預(yù)定值或不同測(cè)定部位的血紅蛋白值進(jìn)行比較所必需的步驟。III.測(cè)量處理元件如下所述，本裝置也包括處理由部位流量表征元件和/或樣品種類表征元件得到的測(cè)量結(jié)果或信號(hào)，和/或可以用于自動(dòng)測(cè)定樣品中分析物的濃度的相關(guān)電器件。例如，在許多具體實(shí)施方式
中，此裝置也可以包括電流—電壓轉(zhuǎn)換單位和模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中這些電子元件是本領(lǐng)域已知的。
另外，此裝置包括在軟件程序的控制下工作的微處理器，其中此軟件含有微處理器完成該設(shè)備所要求的所有任何所必需的代碼，例如微處理器含有確定取樣部位的適宜性和/或分析物濃度必需的全部代碼。換句話，軟件的程序代碼指示微處理器完成測(cè)定某部位的一或多個(gè)功能所必需的所有步驟，例如部位的流量表征和/或樣品種類表征，即是否此部位主要包括動(dòng)脈/毛細(xì)血管、靜脈或間隙液，此部位對(duì)特定測(cè)試的適宜性和樣品中至少一種分析物的濃度，及其他功能例如自動(dòng)激活裝置等功能。IV.皮膚穿刺元件本裝置還可以包括至少一個(gè)皮膚穿刺元件如針等，以接近并取出或收集目標(biāo)樣品液體。此至少一個(gè)皮膚穿刺元件可以與致動(dòng)機(jī)構(gòu)如帶彈簧的機(jī)構(gòu)連接，以手動(dòng)致動(dòng)至少一個(gè)皮膚穿刺元件朝向皮膚；然而，此至少一個(gè)皮膚穿刺元件也可以能自動(dòng)啟動(dòng)。本發(fā)明能采用的代表性的穿刺元件包括但不限于以下美國(guó)專利所公開的穿刺元件美國(guó)專利4,449,529；4,892,097；5,314,441；5,318,54；5,366,469；5,395,388；5,439,473；5,454,828；5,540,709；6,197,040；6,071,294；6,045,567和6,036,924，將其公開的內(nèi)容結(jié)合于此作為參考。另外，本發(fā)明也可以采用LifeScan公司制造的Penlet商標(biāo)的血液采樣器。此至少一個(gè)皮膚穿刺元件還可以包括一個(gè)流動(dòng)通道或有效地與此至少一個(gè)皮膚穿刺元件連接如在此穿刺元件中、與其同軸心或與其鄰近用于傳送此元件取得的液流的通道。
此至少一個(gè)穿刺元件還可以包括一或多個(gè)流動(dòng)增強(qiáng)元件以刺激此部位生理液體的產(chǎn)生或壓出。例如，一個(gè)振動(dòng)元件可以有效地與本發(fā)明的裝置連接或與本裝置的此至少一個(gè)皮膚穿刺元件連接，其中此振動(dòng)裝置能以10-1000Hz的頻率振動(dòng)。在特定實(shí)施方式中，流動(dòng)增強(qiáng)裝置可以包括、補(bǔ)充或代替其他液流刺激元件、溫度元件以增加某部位的溫度，從而刺激液體的壓出。V.測(cè)試條本裝置可以接受或有效地連接標(biāo)準(zhǔn)的分析物濃度測(cè)定測(cè)試條—例如葡萄糖試劑測(cè)試條，或與此測(cè)試條建立信息通訊。在本方法的許多裝置中，一或多個(gè)測(cè)試條能直接加在裝置上，即在取得生理液體之前、之中或之后裝配本發(fā)明的裝置使其接受至少一個(gè)測(cè)試條。適于本發(fā)明采用的此類試劑測(cè)試條的例子包括在以下文獻(xiàn)中公開的測(cè)試條共同未決的美國(guó)專利申請(qǐng)09/333,793；09/497,304；09/497,269；09/736,788和09/746,116和美國(guó)專利5,563,042；5,753,452；5,789,255，將這些公開的文獻(xiàn)引入本文作為參考。
在這些實(shí)施方式中，試劑測(cè)試條與裝置建立信息通訊，此裝置也可以包括一個(gè)自動(dòng)測(cè)定生理液體中分析物的濃度的元件，此自動(dòng)元件，例如自動(dòng)計(jì)量器是本領(lǐng)域已知的。適于本發(fā)明使用的此自動(dòng)元件的例子包括以下文獻(xiàn)所述的自動(dòng)元件美國(guó)專利4,734,360；4,900,666；4,935,346；5,059,394；5,304,468；5,306,623；5,418,142；5,426,032；5,515,170；5,526,120；5,563,042；5,620,863；5,753,429；5,573,452；5,780,304；5,789,255；5,843,691；5,846,486；5,968,836和5,972,294；和美國(guó)專利5,563,042；5,753,452；5,789,255將其公開的內(nèi)容結(jié)合于此作為參考。
現(xiàn)在參看附圖，圖3提供了對(duì)本發(fā)明示例性裝置的代表，顯示了本裝置近端部分的截面圖。圖3顯示了由外殼18構(gòu)成的裝置2，它包括一個(gè)用于給使用者顯示裝置的結(jié)果的可視顯示器或液晶顯示器4(如上所述，結(jié)果也可以聲音傳給使用者或附加可視地顯示)和一近端管口10，此處裝置的近端管口2與皮膚的某區(qū)域S具有信息交流，或與皮膚的某區(qū)域S靠近。裝置2的近端部分8的截面圖顯示了本裝置內(nèi)部的組成部分。相應(yīng)地，裝置2包括流量表征元件12、樣品種類表征元件14、溫度傳感器16和微處理器6。
圖4提供了對(duì)本裝置示例性的近端部分的表示，顯示了近端部分的截面圖。在此特定實(shí)施方式中，顯示了裝置30的近端部分32，此處裝置30的近端部分32包括由溫度表征元件22和樣品種類表征元件構(gòu)成的流量表征元件，其中的樣品種類表征元件包括包括激光二極管20和激光二極管21及檢測(cè)器23和25。另外，此具體實(shí)施方式
包括至少一個(gè)皮膚穿刺元件24，它有效地與彈簧結(jié)構(gòu)26連接。裝置30包括試劑測(cè)試條28，此處測(cè)試條28可以與其至少一個(gè)皮膚穿刺元件24的內(nèi)部腔(未顯示)或其他長(zhǎng)管或轉(zhuǎn)換元件有信息通訊，樣品通過它們到達(dá)測(cè)試條28。然而將明顯地看到，此測(cè)試條28可以與皮膚穿刺元件分離和/或與其相鄰。
工具箱本發(fā)明也為實(shí)施本方法提供了工具箱。本發(fā)明的工具箱包括至少一個(gè)本裝置，其中此裝置包括至少一個(gè)表征可能的生理液體取樣部位的流量的流量表征元件和/或可以包括一個(gè)確定此部位的液體內(nèi)容物的種類的樣品種類表征元件。通常本發(fā)明的工具箱包括多個(gè)此類裝置。在沒有將穿刺元件(lancing element)與裝置結(jié)合成一體的情況下，工具箱也可以包括可重復(fù)使用的或一次性穿刺元件(lancing element)，它可以與本發(fā)明一起使用的可重復(fù)使用的或一次性測(cè)試條共同使用。某些工具箱可以包括多種測(cè)試條，例如含有相同或不同試劑的各種測(cè)試條，例如電化學(xué)和/或比色測(cè)試條。最后，此工具箱還可以包括使用本裝置確定適宜的生理液體取樣部位和/或確定生理樣品中至少一個(gè)分析物濃度的說明書。此規(guī)程可以印在某基質(zhì)如紙或塑料等材料上。因此，此說明書可以作為包裝插入物出現(xiàn)在工具箱中，出現(xiàn)在工具箱內(nèi)容物或其組成部分的標(biāo)簽中(即與包裝或內(nèi)包裝相關(guān))等。在其他具體實(shí)施方式
中，說明書作為電子儲(chǔ)存數(shù)據(jù)文件出現(xiàn)在適宜的計(jì)算機(jī)可讀儲(chǔ)存介質(zhì)中，例如CD-ROM、軟盤等。
實(shí)驗(yàn)例下面用例舉的方式而非限制的方式提供了皮膚溫度與流體體積相關(guān)的實(shí)例。
一個(gè)精細(xì)的熱電偶(Omega技術(shù)公司生產(chǎn)的0.002寸型CHAL)，連接在使用購(gòu)自Lffscan公司的FinepointTM刺血針的PenletPlus血液采樣器的末端，用它測(cè)定取樣部位的溫度并接近此處和從此處獲得樣品。熱電偶本身位于可變深度設(shè)定在6的血液采樣器的窗孔的中央。選擇受試者上前臂的某區(qū)域作為取樣部位。測(cè)定此部位的溫度，然后基本上立即穿刺此部位。采集在約30秒內(nèi)容易擠出的樣品，測(cè)定其重量。重復(fù)此過程直至樣品數(shù)量達(dá)21。
圖5顯示了對(duì)于每種溫度采集的血液體積數(shù)量的結(jié)果，以樣品重量表示。該圖表明部位的溫度與可以從此處得到的樣品體積或重量之間有清楚的對(duì)應(yīng)關(guān)系。在29.1℃有一個(gè)異常值，可能是由于較深的穿刺部位或類似的原因造成的。
從以上的描述和討論可以清楚地看到，上述發(fā)明提供了一種簡(jiǎn)單、快速和方便的確定適宜的取樣部位、從此適宜的部位得到生理樣品并測(cè)定其中分析物濃度的方法。上述發(fā)明提供了一些優(yōu)點(diǎn)，包括易于使用、單次皮膚穿刺過程、非侵入性和與電化學(xué)和顯色法分析物濃度表征測(cè)定兼容。因此，本發(fā)明顯示出對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的顯著的貢獻(xiàn)。
將本說明書所引用的所有公開和專利文件引入本文作為參考，如同每個(gè)單獨(dú)的公開或?qū)＠謩e和各自引用作為參考。對(duì)任何公開文件的引用是在本發(fā)明申請(qǐng)日之前的公開，而不應(yīng)被解釋為由于在先發(fā)明的效力，認(rèn)為本發(fā)明不先于這些出版物。
雖然為達(dá)到清楚地理解的目的，通過說明和示例的形式較詳細(xì)地描述了上述發(fā)明，但對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員顯而易見的是，在本發(fā)明的教導(dǎo)之下，可以作出某些改變和變化而不背離所附權(quán)利要求的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種確定生理液體取樣的適宜部位的裝置，所述裝置包括(a)至少一個(gè)測(cè)定所述部位的流量的流量表征元件；及(b)至少一個(gè)在所述部位接近所述生理液體的皮膚穿刺元件。
2.權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述的至少一個(gè)流量表征元件包括一個(gè)能測(cè)定所述部位溫度的元件。
3.權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述的至少一個(gè)流量表征元件包括一個(gè)能測(cè)定所述部位紅細(xì)胞特征的元件。
4.權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述的至少一個(gè)流量表征元件包括至少一個(gè)用于光照射組織的光源，和至少一個(gè)測(cè)定所述組織吸收的光的檢測(cè)器。
5.權(quán)利要求4所述的裝置，其中至少一個(gè)光源能發(fā)射波長(zhǎng)在約400nm至1200nm范圍的光。
6.權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述的至少一個(gè)流量表征元件包括一個(gè)能作為多普勒流量計(jì)的元件。
7.權(quán)利要求1所述的裝置，還包括一個(gè)用于處理所述流量表征元件得到的測(cè)定值的微處理器。
8.權(quán)利要求1所述的裝置，還包括一個(gè)分析物濃度測(cè)定試劑測(cè)試條。
9.權(quán)利要求8所述的裝置，其中所述的測(cè)試條是電化學(xué)測(cè)試條。
10.權(quán)利要求8所述的裝置，其中所述的測(cè)試條是比色測(cè)定的測(cè)試條。
11.權(quán)利要求1所述的裝置，還包括一個(gè)自動(dòng)地測(cè)定所述生理樣品中至少一種分析物的濃度的設(shè)備。
12.權(quán)利要求1所述的裝置，還包括至少一個(gè)流動(dòng)增強(qiáng)元件。
13.權(quán)利要求1所述的裝置，還包括至少一個(gè)樣品種類表征元件。
14.權(quán)利要求13所述的裝置，其中所述的至少一個(gè)樣品種類表征元件含有脈沖表征元件。
15.權(quán)利要求13所述的裝置，其中所述的至少一個(gè)樣品種類表征元件包括一個(gè)血紅蛋白表征元件。
全文摘要
本發(fā)明提供了確定生理液體取樣的適宜部位的方法和裝置。在本方法中，選擇可能適宜的生理液體取樣的部位，表征此部位的液流，然后根據(jù)此部位具有高還是低的流量而確定此部位是適宜的。也可以根據(jù)從此部位得到的樣品的種類確定適宜性，其中上述順序是可以改變的。本裝置包括至少一個(gè)確定可能的生理取樣部位的流量特性的部位流量表征元件，和/或至少一個(gè)確定脈管系統(tǒng)是否是動(dòng)脈、靜脈或都不是，即間隙液取樣部位的樣品種類表征元件。本方法和裝置特別適用于確定在手指、手臂、腿、耳垂、腳跟、腳、鼻和腳趾的生理取樣部位。本發(fā)明也提供了包括用于實(shí)施本方法的裝置的工具箱。
文檔編號(hào)A61B5/15GK1419125SQ0215476
公開日2003年5月21日 申請(qǐng)日期2002年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月10日
發(fā)明者D·馬青格爾, K·R·奎賴施 申請(qǐng)人:生命掃描有限公司