专利名称：用于获取和分析生理性液体的装置及方法图1A是适于与本发明的盒座装置和系统一起使用的电化学生物传感器/皮肤穿刺/液体获取装置的一个实施例的分解视图。图1B是图1A所示的装配好的装置的透视图。图2A是适于与本发明的盒座装置和系统一起使用的比色或光度生物传感器/皮肤穿刺/液体获取装置的一个实施例的分解视图。图2B是图2A所示的装配好的装置的透视图。图3显示了适于与本发明的盒座装置和系统一起使用的电化学生物传感器/皮肤穿刺/液体获取装置的另一实施例。图4显示了适于与本发明的盒座装置和系统一起使用的电化学生物传感器/皮肤穿刺/液体获取装置的另一实施例。图5显示了适于与本发明的盒座装置和系统一起使用的生物传感器/皮肤穿刺/液体获取装置的另一实施例。图5B是图5A所示装置的皮肤穿刺件的放大视图。图6A是具有用户友好的便携式结构的本发明系统的一个实施例的顶视图。图6B是图6A所示系统沿线B-B的侧视图。图6C是图6B所示系统沿线C-C的底视图。图6D显示了处于打开状态的图6A，6B和6C所示的系统，显示了可操作地处于题述系统的外壳内的本发明的盒座装置。图7A是本发明的盒座装置的一个实施例的示意性图示。图7B是图7A所示盒座装置的局部放大视图，其可操作地与具有本发明的生物传感器运动装置的一个实施例的系统外壳的底部相接合。
图8A到8F示意性地表示了本发明系统的生物传感器运动装置的一个实施例以及本发明盒座上的图1，2或3所示生物传感器/皮肤穿刺/液体获取装置的逐步运动。
图9A到9G示意性地表示了本发明系统的生物传感器运动装置的另一实施例以及本发明盒座上的图4所示的生物传感器/皮肤穿刺/液体获取装置的逐步运动。
图10A到10C示意性地表示了采用图4所示生物传感器/皮肤穿刺/液体获取装置的本发明盒座的逐步运动。
图11A表示了题述系统的“表带”实施例。图11B表示了与遥控装置一起使用并可与之通信的题述系统的“表带”实施例。
在提供数值的范围时，应当理解，在此范围的上限值和下限值之间的各插入值以及在所给出的范围内的任何其它给出值或插入值都包含在本发明内，除非上下文中另有清晰的说明，否则这些插入值是以下限值单位的十分之一的量来插入的。在给出范围内排除了任何指定的排除值的条件下，可独立地包括在较小范围内的这些较小范围的上限值和下限值也包含在本发明内。在所给出的范围包括了一个或两个限值的情况下，将这些所包括的限值排除在外的范围也包含在本发明内。
除非另有说明，否则这里所用的所有技术和科学用语与本领域的普通技术人员所普遍理解的意义相同。虽然在本发明的实施或检验中可采用与这里介绍的方法和材料类似或等效的任何方法和材料，但是下面将介绍的是优选的方法和材料。
必须注意的是，在这里和所附权利要求中使用的单数形式“一个”和“这个”包括了复数形式的被指对象，除非上下文中另有清晰的说明。因此，例如，“一条测试带”包括了多条这种测试带，“这个装置”包括一个或多个装置和本领域的技术人员已知的等效物，等等。
这里所论及的出版物只是因为它们的公开早于本发明的提交日而提供。这里的所有说明都不能被解释为，由于存在这些现有发明，本发明不能先于此出版物而被授权。另外，这里提供的出版物的日期可能和实际的出版日期不同，可能需要单独加以证实。
下面将详细地介绍本发明。在进一步介绍本发明时，首先介绍适于与本发明一起使用的代表性的集成生物传感器/皮肤穿刺/液体获取装置。接下来介绍题述系统和盒座装置，随后介绍使用题述系统和装置的各种方法，并介绍用于控制生理样品特性的检测的方法。最后，对题述成套器具进行了简要的介绍，所述成套器具包括用于实施题述方法的题述盒座和/或系统。
在下面的介绍中，将在分析物浓度测定应用中介绍本发明；然而这并不限制本发明，本领域的技术人员可以理解，题述装置、系统和方法在生物物质的其它物理和化学特性如血液凝固时间、血液胆固醇水平等的测量中也是有用的。代表性的生物传感器/皮肤穿刺/液体获取装置本发明可采用生物传感器/皮肤穿刺/液体获取装置(这里也称为生物传感器装置)的各种不同的实施例。适于与本发明一起使用的生物传感器/皮肤穿刺/液体获取装置一般具有采用测试带或垫块形式的生物传感器部件，例如电化学、比色或光度测试带，并具有采用显微操作针或微刺血针形式的皮肤穿刺件。现在参考图1A，1B，2A，2B，3，4，5A和5B，其中显示了这种代表性的装置。
图1A和1B显示了这种代表性的生物传感器装置2，其公开于上文中引用的代理人档案号为No.035的未决美国专利申请中，此申请通过引用结合于本文中。生物传感器装置2包括电化学测试带结构和与之形成一体的显微操作针6。生物传感器由电化学电池形成，其一般具有两个间隔开且相对的电极3和5，在这里它们分别被称为底电极3和顶电极5。至少电极3和5上相面对的表面分别包括导电层8和16，例如分别沉积在惰性衬底4和18上的金属。两个电极之间的间距是由定位在或夹在电极3和5之间的间隔层12的存在所带来的。间隔层12最好具有双面粘性以将电极3和5固定在一起。间隔层12最好构造成或切成可提供反应区或区域9。在反应区9内设有氧化还原反应剂系统或组合物，其具体地选择成可在样品化验期间与液体样品中的目标成分相互作用。氧化还原反应剂系统沉积在顶电极5的导电层上，当处于完全装配好的形式(如图1B所示)时，氧化还原反应剂系统处于反应区9内。在这种结构中，底电极3用作反电极/基准电极，而顶电极5用作电化学电池的工作电极。然而在其它实施例中，根据施加在电池上的电压序列，电极的角色可以颠倒过来，使得底电极3用作工作电极而顶电极5用作反电极/基准电极。
显微操作针6与底电极3形成一体且沿着与底电极3相同的平面从中延伸出来，并在远端终止于尖锐的锥形尖端24处，其有助于刺入使用者的皮肤中。显微操作针6还提供了可形成空间的结构，其形式为位于其顶面内的下凹的凹腔20。这种凹腔在显微操作针6刺入皮肤时在皮肤组织内形成了对应的空间。此空间用作样品液体采集容槽或聚集区域，其中在刺入时释放出来的液体在传送到电化学电池中之前聚集在此空间中。作为选择，显微操作针6还可包括与凹腔20流体相通的开口22，以促进生理性液体在所形成的聚集区域中的聚集速度。
生物传感器装置2还包括样品液体传送或抽取路径或通道10，其从凹腔20延伸到生物传感器内。路径近端10a的至少一部分处于装置2的生物传感器部分内，具体地说是位于反应区9内，路径10的远端10b的一部分处于显微操作针6内。路径10的尺寸设置成可对由凹腔20形成的聚集区域内的液体施加毛细作用力，并将生理样品抽取或经毛细作用吸取到反应区9内。子通道15从路径10的近端部分10a侧向地延伸到一部分或整个反应区9内。子通道15促进了采样液体在反应区9内的填充。
图2A和2B显示了生物传感器/皮肤穿刺/液体获取装置30的另一合适的实施例，其也公开于代理人档案号为No.LIFE-035的未决美国专利申请中。装置30具有光度/比色生物传感器结构以及与之形成一体的显微操作针32。比色或光度生物传感器通常包括至少这些下述部件支撑件或衬底34，其由惰性材料如塑料或金属材料制成；用于接受样品的基体(matrix)区域36；处于基体区域36内的反应剂组合物(未作为结构件示出)，其通常包括分析物氧化信号产生系统中的一个或多个元件；排气口(未示出)；以及至少覆盖了基体36的顶层38。在另一些实施例中，顶层38可以是含有浸渍在其中的反应剂组合物的隔膜，而基体区域36可以含有或不含有反应剂组合物。另外，测试带30可包括位于衬底34和隔膜38之间的双面粘合层40，用于将衬底34和隔膜38固定住。双面粘合层40包括切开部分42，其对应于基体36所覆盖的区域，并形成了用于沉积采样的生理性液体和用于信号产生系统的各元件的区域。
显微操作针32与衬底34形成一体并沿与衬底34相同的平面从中延伸出来，并且具有可形成空间的结构，其形式为开口44，此开口垂直于显微操作针32的一个尺寸如宽度或厚度而延伸。与上述显微操作针6的凹腔20一样，在显微操作针32刺入到皮肤中时，开口44形成了组织内的敞开空间。这个敞开空间用作样品液体采集容槽，其中在刺入时释放出来的液体在传送到光度/比色单元中之前注入到此空间中。
生物传感器装置30容纳有样品液体传送或抽取路径46，其具有在显微操作针32的一部分内延伸并终止于远端开口48处的远端46b。通道46的近端46a的至少一部分处于装置30的生物传感器部分内，具体地说是处于基体区域36内。路径46的尺寸构造成可对由开口44所形成的聚积区域内的液体施加毛细作用力，并将生理样品抽到或经毛细作用吸到基体区域36中。子通道50从路径46的近端部分46a中侧向延伸到一部分或整个基体区域36内，子通道促进了采样液体在基体区域36内的填充。
图3显示了适合于与本发明一起使用的另一代表性的生物传感器装置60，其公开于未决美国专利申请No.09/923093中，所述申请通过引用结合于本文中。装置60具有类似于图1A和1B中的装置2的电化学测试带结构，其具有带有相关惰性衬底64的第一电极62、带有相关惰性衬底68的第二电极66，以及位于两者之间的间隔层70，它们共同形成了具有合适的氧化还原反应剂系统的反应区72。与如图1和2的装置所述的从其电极或衬底中延伸出一个显微操作针不同，装置60具有多个皮肤穿刺件74，它们从间隔层70中延伸出并与之基本上处于同一平面内。皮肤穿刺件74可由与间隔层70相同的或不同的材料来制成。各皮肤穿刺件74均具有液体通道76，其在近端延伸到间隔层70中并到达反应区72。各液体通道76沿着各皮肤穿刺件的第一侧78和第二侧80的一大段长度朝向外部环境打开，并终止于皮肤穿刺件74的远侧尖端82的附近。通道76的尺寸设成可施加毛细作用力，以采集和传送由皮肤穿刺件74所获取的生理样品。虽然各皮肤穿刺件显示为具有一条液体路径76，然而在各皮肤穿刺件74中可使用多个这种路径。
图4显示了具有成角度结构的生物传感器/皮肤穿刺/液体获取装置90的另一合适的实施例。装置90包括两个穿刺/液体采样显微操作针92，各针均包括从远端开口94延伸到近端生物传感器98的反应区或基体区域100中的流动路径96。成角度结构通常为细长的结构，其特征为存在有位于细长结构的中心附近的一个弯曲部分。皮肤穿刺结构的数量以及流动路径的数量可以变化，一般在约1到5的范围内，通常在约1到4的范围内，更普遍地在约1到3的范围内，其中穿刺件的数量在许多实施例中通常为1到2个。弯曲部分的角度一般在约135°到150°的范围内，更普遍地在约140°到145°的范围内。从弯曲部分到细长的成角度结构的最尖端的长度一般在约2.3到3.2微米的范围内，更普遍地在约2.6到3.0微米的范围内。
液体流动路径96具有毛细尺寸，其可使所获取的生理性液体从远端开口94沿着流动路径的长度而毛细流动到生物传感器98中。由于流动路径为具有毛细尺寸的路径，因此流动路径在沿其长度的任一点处的直径通常在约80到150微米的范围内。流动路径可以是管状的或具有一些其它的结构，例如截面形状为正方形、矩形、椭圆形、星形等的结构，其中流动路径的结构并不是关键性的，只要它可提供所需要的毛细流动即可。
生物传感器98一般由包括有转换装置的传感器腔室构成，所述转换装置可响应于腔室内的生理性液体中的分析物、典型地为分析物浓度的存在而产生信号。位于装置90的近端处的腔室一般具有在约100到300微升的范围内的容积。转换装置可以是能响应于腔室内液体中的分析物存在而产生信号的任何方便的转换装置。尽管在广义上说转换装置可产生表示了分析物存在的信号，但在许多优选实施例中，转换装置是可产生与生理性液体中的分析物量成比例的信号的装置。
可存在于题述传感器中的所关心的一种类型的转换装置为光度转换装置。所关心的光度转换装置一般包括信号产生系统的一种或多种反应剂，所述信号产生系统可产生与腔室内的分析物量成比例的可检测到的产物。随后对可检测到的产物进行光度检测，以进行分析物存在的检测，其一般为对腔室内的液体中的分析物浓度的测量。在这种生物传感器装置中采用的令人感兴趣的光度转换装置包括但不限于在美国专利No.4935346、No.5049487、No.5509394、No.5179005、No.5304468、No.5426032、No.5563042、No.5843692和No.5968760中所述的装置，这些专利通过引用结合于本文中。
另一种可存在于题述传感器中的所关心的转换装置为电化学转换装置。所关心的电化学转换装置一般包括电化学电池，其包括两个电极和信号产生系统的一种或多种反应剂，其中这些部件协同工作以产生与腔室内的分析物量成比例的电流。所产生的电流可用于检测分析物的存在，通常为测量存在于腔室内的液体中的分析物的浓度。可用于生物传感器装置中的所关心的电化学转换装置包括但不限于在美国专利No.5834224、No.5942102和No.5972199以及美国专利申请No.09/333793、No.09/497269和No.09/497304中所述的装置，这些公开文献通过引用结合于本文中。
图5A和5B显示了适于与本发明一起使用的生物传感器/皮肤穿刺/液体获取装置110的另一代表性实施例，这种装置公开于上述引用的代理人档案号为No.058的未决美国专利申请中，此申请通过引用结合于本文中。装置110包括平面框架112、安装在框架112上并由其携带的刀片部分114和传感器部分116。刀片部分114包括中间楔形件或抬起件118，其上安装了大致横向于平面框架120而延伸的刀片或刺入件120。件118用于使刀片或刺入件120相对于框架112的朝向皮肤的表面或面122抬起。抬起件118具有成角度的前表面或斜面部分124，其允许装置110相对于使用者的皮肤进行平滑的平移运动。还设置了平台区域126，刀片120就安装于其上，平台区域126的狭窄结构用于减小与使用者皮肤之间的摩擦力，同时提高了下压位于此结构上的组织的能力。刀片120具有三角形形状，其具有较大的基座和大致垂直的侧面部分，然而，刀片120可具有其几何形状足够坚固以避免折断的任何形状。传感器部分116与刀片部分114间隔开，以允许传感器部分116与使用者皮肤的切开区域基本上平齐地接合。传感器部分116提供了用于接收所获取的生理性液体、即间质液或血液的传感器垫块或区域128。传感器垫块128可具有如上所述的电化学结构或光度结构。
尽管已经显示并介绍了适于与本发明系统一起使用的生物传感器/皮肤穿刺/液体获取装置的特定结构，然而应当理解，任何类型的生物传感器如电化学、光度或比色的传感器均可与一种或多种合适的皮肤穿刺件或显微操作针一起使用。另外，尽管已经显示并介绍了皮肤穿刺件和显微操作针的特定形状，然而可采用任何适当形状的皮肤穿刺件与生物传感器装置一起使用，只要此形状允许能以对病人来说最小的疼痛而刺入皮肤。例如，皮肤穿刺件可具有基本上平坦的或平面的结构，或者是基本上为圆柱形、楔形、三角形如大致扁平三角形的结构，刀片形，或者具有任何其它适当的形状。皮肤穿刺件或皮肤穿刺件的至少刺入皮肤中的那部分的截面形状可以是任何适当的形状，包括但不限于大致的矩形、长方形、正方形、椭圆形、圆形、菱形、三角形、星形等。另外，皮肤穿刺件可为锥形的，或者以其它方式在其末端形成一个点或顶点。这种结构可采取在尖端为斜角的形式，或者是金字塔或三角形的形状等。皮肤穿刺件的尺寸可根据各种因素而变化，例如待获取的生理样品的类型、所需的刺入深度和待检验的特定病人的皮肤层厚度。一般来说，皮肤穿刺件构造成可提供皮肤穿刺和液体抽取的功能，因此其应设计成足够坚固以承受插入到皮肤中和从皮肤中抽出。
在各实施例中，生物传感器/皮肤穿刺/液体获取装置构造成当与下文将详细介绍的本发明的盒座装置和系统一起使用时，其可提供与生理性液体获取部位和目标皮肤层之间的可重复的接合。本发明的系统参考图6A，6B，6C和6D，图中显示了具有紧凑、便于携带的结构形状的本发明的生理样品采集和测量系统200。此结构包括具有由铰链装置208铰接在一起的顶部204和底部206的人体工效学设计的外壳202，铰链装置208允许在人工促动可压下的按键226等时可使顶部204和底部206打开和关闭。图6D显示了处于打开状态的这种外壳202，而图6A，6B和6C显示了处于关闭状态的外壳202。外壳顶部204和外壳底部206一起形成了内部容腔，本发明的盒座装置210可操作地装入其中并在使用后取出。如下面参考图7A和7B更详细地介绍的那样，盒座210容纳或提供了一个或更多、通常为多个生物传感器/液体获取装置220。
当正确地装入外壳的内部容腔中时，盒座装置210的底面放置在外壳底部206的底壁212的内侧附近。底壁212最好具有外部表面结构，这种结构是光滑的，并可根据需要形成为与使用者皮肤的所选择区域平齐。在底壁212内设有开口214，如图6C所示，其大小和位置使得一个生物传感器/液体获取装置220可通过开口214而对准且暴露出来，而剩余的生物传感器/液体获取装置220被隐藏并保护在底壁210中。开口214与接触装置(未示出)如电导线或类似装置相连，用于在装置220处于开口214中时在装置220与容纳于外壳202中的测量仪或测量装置(未示出)之间进行电信号的通信。这种电信号包括从测量仪到装置220的输入信号，其用于启动采样液体与装置220内的反应剂之间的化学反应，以便测定通过装置220从使用者皮肤中获取和采样的液体的化学特性，例如分析物(如葡萄糖)的浓度。
这种测量装置具有与装置220上所采用的生物传感器类型、例如电化学、光度或比色传感器相容的必要结构和部件。在基于电化学的测量系统中，所进行的电化学测量可根据化验测量的类型和所采用的测量仪而变化，例如根据化验是电量测量、电流测量或电位测量而变化。一般来说，电化学测量将测量电荷(电量测量)、电流(电流测量)或电位(电位测量)，并通常在样品被引入反应区中一段给定时间之后进行测量。用于进行上述电化学测量的方法在美国专利No.4224125、No.4545382和No.5266179以及国际专利出版物WO 97/18645和WO 99/49307中有进一步的介绍，这些公开文献通过引用结合于本文中。在光度/比色化验中，采用光学型测量仪来进行化验。这种化验和方法以及用于进行这些化验和方法的仪器在美国专利No.4734360、No.4900666、No.4935346、No.5059394、No.5304468、No.5306623、No.5418142、No.5426032、No.5515170、No.5526120、No.5563042、No.5620863、No.5753429、No.5773452、No.5780304、No.5789255、No.5843691、No.5846486、No.5968836和No.5972294中有进一步的介绍；这些专利通过引用结合于本文中。
系统200还包括用于可操作地使盒座210在外壳202中运动的装置，从而可使盒座210运动以便在开口214处或相对于开口214来顺序地定位各生物传感器/液体获取装置220。这种盒座的运动包括相对于开口214沿着一个方向如顺时针方向推动盒座210和沿相反方向如逆时针方向使盒座210反向运动，以便使装置220与开口214对准并使装置220从开口214中露出或隐藏起来。这种盒座运动装置可以是电动机驱动的系统等，或通过设在外壳202外部的环或杠杆机构来由使用者人工地驱动。在电动机驱动的系统中，盒座210可设有驱动轮232，使得当盒座装置210可操作地装入并位于外壳202内时，驱动轮232与驱动轴234相接合，以便沿向前或相反的方向转动盒座210。驱动轴234由也位于容腔230内驱动电动机来驱动。
系统200还包括与盒座210在开口214处相连的生物传感器运动装置(未示出)，以便对位于开口214处的各装置220上施加作用力。这种生物传感器运动装置可使装置220从所有装置220均位于其上的盒座底面上向下运动，并通过开口214而使装置220与所选择的皮肤区域可操作地接触。这种可操作的接触包括通过设于各装置220上的皮肤穿刺件来穿刺、切开或刺入皮肤表面。可采用能在装置220施加此向下作用力的任何方便的装置，其中代表性的装置包括将在下文中详细介绍的弹簧装置或类似的机械装置，等等。
系统200还包括控制器，其具有用于控制测量装置、数据处理装置、自动的盒座运动装置的操作的微处理器，以及用于显示测量数据和其它相关数据的显示器218，例如在所有装置220已经被用过时通知使用者。微处理器还可与存储装置相连，以便短期或长期地存储测量数据。系统200还可包括通信模块，其用于例如通过无线数据通信装置如遥测装置并例如通过红外(IR)传输或射频(RF)传输来与遥控装置或其它装置进行双向通信，以便进行化验方案程序和信息的通信，并用于即时或日后进行测量数据的检索，等等。系统200还在外壳202上设置了用户控制键224，允许用户输入数据或参数或选择显示于显示器的菜单上的数据或参数，或者启动盒座的运动及化验方案，其中代表性的数据信号被发送给系统控制器。系统200还可控制视觉或听觉报警器，其可在应进行化验、需要更换盒座以及分析物测量处于安全范围之外等的时候提醒用户。还设置了电源和电池以便为盒座的电动机、微处理器以及所有由微处理器控制的部件提供电能。
上面刚刚介绍的系统部件可容纳于保护性的密封容腔230中，其中必要的数据或信号线例如可从外壳顶部204中的容腔230经过铰链208到达外壳底部206。或者，这种数据或信号线可设在外壳顶部204内，使得当外壳处于关闭状态时它们可与外壳底部206内的相应数据或信号线相接触。
现在参考图7A，图中显示了适合于与至少图1，2和3所示的生物传感器/皮肤穿刺/液体获取装置一起使用的本发明盒座装置300的一个实施例的图示。盒座装置300具有盒座主体或框架302，以及设在其上的多个集成的生物传感器/皮肤穿刺/液体获取装置304(这里也称为生物传感器装置)，装置304最好顺序地设置并相互间均匀地隔开。本发明的盒座可装载任何适当数量的集成生物传感器装置304，其中盒座的数量一般在约6到10的范围内。
在图7A的环状或盘状结构中，盒座主体302由同心的框架环、即外框架环302a和内框架环302b形成。环302a和302b通过在环302a和302b之间延伸的多个扭杆306而相对地固定在一起。框架304由任何刚性的材料制成，例如注射模制塑料如聚碳酸酯材料，而扭杆306最好由其性能和/或尺寸使得可绕其纵轴为可挠曲或扭弯的材料制成，例如厚度在约50到75微米的范围内、宽度在约0.5到1毫米的范围内的不锈钢杆。各集成生物传感器装置304可操作地与扭杆306相连，最好在装置304与扭杆306之间为一一对应的关系。各扭杆306允许对应的相连装置至少部分地围绕由扭杆所形成的纵轴而相对于框架304转动。因此，此旋转轴垂直于盒座300旋转或运行的路径。盒座300的直径一般在约3到4厘米的范围内，其中在盘的中心与生物传感器装置之间的距离通常在约7到9毫米的范围内。
如上所述，盒座装置300还可包括驱动轮308，其可与容纳在装有盒座装置300的系统200内的驱动轴相连。或者，驱动轮308也可被分开地容纳于系统外壳中，并构造成可接受盒座框架302并与之相接合。驱动轮308包括轮毂310和固定在内框架环302b上的多个框架杆312。驱动轮308的旋转使得盒座主体302产生旋转平移，并因此使装置304围绕轮毂310产生旋转平移。
图7B显示了可操作地位于具有开口316的题述系统的外壳底部314内的盒座装置300的切开部分。开口316的宽度足以使生物传感器装置304通过，其一般在约3到8毫米的范围内，通常在约4到6毫米的范围内。生物传感器运动装置的部件320a和320b可操作地固定在系统外壳内，并分别位于开口316的前侧318a和另一侧318b的附近。部件320a具有楔形的结构，部件320b具有弹性加载的夹紧结构。如图8A-F中最佳地所示，生物传感器运动部件320a具有顶平面322和向下的倾斜前表面324，而生物传感器运动部件320b具有弹性加载或偏压靠在底部夹紧件328上的顶部夹紧件326。部件320a位于外壳底部314之上和盒座装置300之下，而部件320b定位成使得盒座装置300和生物传感器装置304的旋转平面在夹紧件326和328之间通过。
现在参考图8A-F来介绍在化验应用的过程中生物传感器304a所进行的运动。盒座装置300在未运动时最好设置成使得开口316中没有生物传感器装置304，从而防止了对生物传感器装置的污染以及对使用者的意外伤害。此外，各装置304通过由扭杆306施加在装置304上的张力而相对于外壳底部314保持在基本上平面的位置。沿着箭头330的方向、即图7B中的逆时针方向来推动或旋转盒座装置将使生物传感器装置304a沿相同方向推进或旋转，从而接近部件320b。当装置304a被推进时，它就楔在顶部夹紧件326与底部夹紧件328之间(见图8A)。当夹紧件相互偏压在一起时，生物传感器装置304a在处于夹紧件326与328之间时与部件320b形成摩擦接触。当生物传感器装置304a沿箭头332的方向被足够的推动以使其背端或近端334处于夹紧件326和328之间时，部件320b在生物传感器装置304a上施加轻微的向上作用力或压力，从而使装置304a围绕扭杆306旋转，并且装置304a的前端或尖端336朝向开口316向下偏转(见图8B)。当装置304a沿箭头338的方向进一步向前推进时，偏转的前端336可与楔形件320a的倾斜前表面324相接触(见图8C)，从而沿着向下和向前的方向被进一步地作用或偏转。在此时，这种偏转和向前的运动足以使装置304a的皮肤穿刺件340刺入使用者的目标皮肤表面(未示出)中。在这种刺入过程中，生理性液体如间质液或血液被获取并吸入到装置304a的生物传感器部分中，以便由系统的测量部件进行检测。在经过了用于获取和采集生理性液体样品的足够长的时间之后，盒座装置300沿相反的方向342如顺时针方向(见图8D)运动，直到装置304a与运动部件320a和320b脱开并被扭杆306促动而回到其相对于盒座环302a和302b的初始平面位置(见图8E)。最后，盒座300再次沿向前方向346推进，直到用过的装置304a完全通过图7B的开口316为止(见图8F)，在此时盒座300被锁定就位，从而防止意外的运动和对使用者可能造成的伤害。当使用者启动化验方案时，用各个装置304来重复此过程。当所有装置304都被用过时，即已经用于进行化验方案时，可从系统外壳中取出用过的盒座并将其正确地丢弃。然后将替代的盒座装入系统中。
现在参考图9A-9G，图中显示了特别适合于与图4所示的生物传感器/皮肤穿刺/液体获取装置一起使用的生物传感器运动装置400的另一实施例。生物传感器运动装置400包括位于题述系统的外壳中的间隔开的部件402a和402b。部件402a和402b间隔开，从而跨在外壳底壁内的开口401上，如上所述，并提供表面和边缘以引导生物传感器装置404通过开口401，以便与使用者的目标皮肤表面区域可操作地接触。这种表面和边缘与生物传感器装置404的表面斜度和边缘角度相匹配。更具体地说，部件402a具有成角度的表面410，其与成角度的生物传感器装置404的背面412相匹配。成角度的表面410一般与部件402a的底面414形成角α，其在约40°到55°的范围内，更普遍地在约45°到50°的范围内。此外，部件402b具有与成角度的生物传感器装置404的底面408相接合的顶面406，并具有与成角度的生物传感器装置404的前表面418相匹配的成角度的背面416。成角度的背面416一般与部件402b的底面420形成角β，其在约30°到50°的范围内，更普遍地在约25°到35°的范围内。
现在参考图9A-9G来介绍在进行检验的过程中生物传感器404的运动。与图7A和7B所述的实施例一样，生物传感器装置404可通过扭杆(未示出)或通过与轮毂/轮辐(见图10A-10C)的枢轴转动连接而可操作地连接在盒座(未示出)上，使得生物传感器装置404可保持在初始偏压位置，其中装置404的底面408与部件402b的顶面406平齐。在图9A中，成角度的生物传感器404沿着根据箭头422的第一方向移动，越过部件402b的顶面406。图9B显示了当成角度的生物传感器404沿着箭头424的方向运动并越过部件402a与402b之间的间隙时，它向下落入到两个部件之间的开口中，并沿部件402a的倾斜表面410运动。在此时，成角度的生物传感器404的行进方向是相反的，如图9C所示，此方向为箭头426所示的向前方向。由于盒座所施加的向下作用力，成角度的生物传感器404继续沿倾斜表面410向下移动，使得成角度的生物传感器404的底面408与通过开口401而暴露出来的目标皮肤表面平齐。成角度的传感器10沿箭头428方向的继续向前运动(见图9D)使得成角度的生物传感器404的前表面418与部件402b的反向倾斜的表面416相接触。此接触促使生物传感器404进一步向下运动并进入到目标皮肤表面中，使得生物传感器404的皮肤穿刺结构430刺入到目标皮肤表面的所选皮肤层，例如真皮、表皮、皮下组织等，从而获取所关心的生理性液体如间质液或血液，其可填充生物传感器404的毛细流动路径。
在采样和液体填充了生物传感器404的毛细流动路径之后，生物传感器404再次沿着如图9E所示的箭头432的第一方向运动。生物传感器404沿着相反的第一方向的继续运动使得生物传感器404从皮肤表面/采样部位中取出，并使生物传感器404向上而离开部件402a和402b之间的开口，如图9F所示和箭头434所示。一旦成角度的传感器离开开口，如图9G所示，就可对生物传感器腔室内的液体进行化验(当然，在需要时也可在传感器仍处于原位时对液体进行化验，这取决于所采用的优选采样/测量方案)。当使用者启动化验方案时，用各生物传感器404重复这一过程。当所有的装置404都已被使用、即均已用于执行化验方案时，可从系统外壳中取出用过的盒座并将其正确地丢弃。然后将替代的盒座装入系统中。
下面将根据如图10A到10C所示的代表性旋转盒座装置来进一步显示参考图4到9所介绍的实施例的盒座运动装置。在图10A中，旋转或盘状盒座440包括八个成角度的生物传感器442，并位于其中具有开口446的外壳(未示出)的底面444的上方。在使用中，盒座440沿着如图10A所示的第一顺时针方向448旋转，从而相对于根据图9A和9B的生物传感器运动装置来可操作地定位生物传感器442。然后将盒座的旋转方向反向，成为如图10B所示的逆时针方向450，其使生物传感器442a进入底面444内的开口446中，其中刺入到目标皮肤表面区域内，获取生理性液体，并将其传送到生物传感器442a的腔室中。然后，盒座440的旋转方向再次反向，成为如图10C所示的顺时针方向452，其将生物传感器442a从皮肤中抽出，然后对所获取的液体中的分析物进行测量。
通过本领域的技术人员可以理解的微小修改，参考上述图5所介绍的生物传感器结构可与图7和8或图9和10的盒座实施例及其各自的盒座和生物传感器运动装置类似地使用。这样，题述系统的盒座及相应结构可以许多不同的方式来构造，只要盒座装置可沿用于执行化验方案的向前方向和相反方向来操纵，并且生物传感器可被系统的生物传感器运动装置可操作地操纵，使得设在盒座上的生物传感器可刺入皮肤表面并获取其中的生理性液体。
此装置和系统可采用多种不同的结构。在某些实施例中，装置是单一的整体式装置，其中测量装置、处理装置、显示装置等都设在同一结构上。在另一些实施例中，一个或多个部件可与其它部件分开。例如，测量装置可与显示装置分开，其中采用遥测通信或分析数据传输装置如射频或RF装置来提供在装置的两个或多个分开部件之间的数据通信。
一个代表性的题述系统的实施例是如图11A所示的“表带”实施例，其中装置500构造成可以与手表类似的方式佩戴在肢体部分502如前臂上。在此实施例中，装置的所有部件可设在一个整体单元中，其中此单元通过可调节的带504或其它保持装置而与使用者的皮肤保持接触。
在希望题述系统可与使用者的不易被看见的部分、例如通常被衣服盖住或以其它方式而不易被看见的无用(waste)部分或其它部分相接触时，可采用如图11B所示的两件式系统。在这种实施例中，盒座装置和测量装置、即生物传感器和测量仪设在一个部件如“表带”部件506内，而显示和控制装置设在系统的第二部件如手持的遥控单元508内。这两个部件通过数据通信装置而相互通信，其中数据通信装置通常为无线数据通信装置，例如RF遥测装置。
在本发明的其它一些实施例中，题述系统不需要用于连接的带或条带，而是可通过生物相容的粘合剂而连接在适当的皮肤区域上。本发明的方法题述系统和装置可用于测定生理性液体的特性、更典型地为测量生理性液体中的分析物浓度的方法。在实施题述方法时，相对于使用者的目标皮肤表面区域而设置并定位具有集成生物传感器和皮肤穿刺件、如上述各种实施例所述的装置。集成生物传感器装置可从最初的或收回位置运动或平移到展开的或接触皮肤的第二位置，在此位置处刺入目标表面中并获取生理性液体，并将其传送到装置的生物传感器部分。可使装置的平移或运动反向，以将装置从皮肤中取出和收回。
当与上述的题述盒座装置一起使用时，提供了与盒座装置可操作地接合的多个这种集成的生物传感器装置。盒座装置设置并定位成与使用者的目标皮肤表面区域共面。采用运动装置来使盒座沿着第一方向运动或平移，其可使生物传感器装置从最初的或收回位置运动或平移到展开的或接触皮肤的第二位置，在此位置处刺入目标表面中并获取生理性液体，并将其传送到装置的生物传感器部分。随后促动运动装置，使盒座装置沿着第二的或反向的方向运动或平移，其可使生物传感器从此展开的第二位置运动或平移回到收回位置。生物传感器装置从收回位置到接触皮肤位置这种运动以及相反的运动可通过使生物传感器装置从大致平面的位置偏转到用于接触并刺入皮肤的成角度的或偏转位置来进一步地完成。
当与上述的题述系统一起使用时，盒座装置设在或装入到在朝向皮肤的壁中具有孔的外壳结构中。朝向皮肤的壁的外表面最好定位成与使用者的目标皮肤表面区域平齐。盒座装置位于外壳结构内，使得其与朝向皮肤的表面共面，并且多个生物传感器装置的平移处于直接在开口之上的路径内。在进行如上所述的盒座的运动或平移时，特定生物传感器装置的运动或偏转包括使使至少皮肤穿刺件通过此开口以接触并刺入皮肤表面。
题述方法还包括如上所述的测量仪或测量装置，其与生物传感器装置可操作地接触，以对在获取生理性液体后传送到生物传感器装置中的采样生理性液体的所选特性进行测量。在用采样生理性液体填充了生物传感器装置的反应区或基体区域后，通过题述系统的测量仪部件来将信号施加在生物传感器上，并且测量所关心的化学特性例如分析物浓度，通过设在系统外壳上的显示器来显示所得到的测量数据，并将此数据存储在存储装置中以供即时或日后检索。
题述方法、装置和系统可用于各种不同的应用场合中，其中需要测定生理性液体中的分析物和/或对分析物浓度进行测量。题述系统、装置和方法尤其可用于在一段给定时期内进行分析物浓度的监测应用，例如未决美国专利申请No.09/865826中所述，此申请通过引用结合于本文中，其中可自动地进行生理性液体的采样/测量，并根据预定的程序来持续地执行。
在这些监测应用中，本发明可用于(a)连续地监测浓度与病况相关的分析物，例如血糖紊乱中的低血糖或高血糖症，如糖尿病；(b)连续地监测浓度与所关心的非疾病生理状态的分析物，例如酒精中毒、非法药物的使用；(c)连续地监测药物治疗应用中的治疗药剂的浓度，等等。
当分析物是葡萄糖时，本发明可用于多种与葡萄糖相关的病况的治疗和控制的不同应用中，例如糖尿病和相关病况等。在这些实施例中，题述方法和装置可用于提供“连续”的葡萄糖监测，它是指可根据预定的程序来间断地且自动地测量病人体内的葡萄糖水平到。还可采用题述方法来检测和预测低血糖和高血糖病况的发生。在这些应用中，通过比较储存在系统存储装置中的测量结果的图形与对照图形或基准图形，可以采用连续监测的分析物浓度测量的图形来确定病人是否患有高血糖或低血糖症。此外，操作者可观察测量图形并将其与合适的对照或基准图形进行比较，以预测低血糖和高血糖病况的发生。题述方法可以是设计成防止低血糖和高血糖病况发生的更全面的治疗方案的一部分，这是例如通过用题述方法和装置来预测这类病况的发生并以可防止发生所预测病况的方式来干扰血糖的新陈代谢来实现的。
本发明可用于希望进行分析物监测的各种不同类型的使用体。所关心的使用体包括但不限于哺乳动物。所关心的哺乳动物包括重要的牲畜如马、牛、羊等，宠物如狗、猫等，以及人类。在许多实施例中，在其上实施题述方法的哺乳动物是人类。成套器具本发明还提供了用于实施题述方法的成套器具。在一个实施例中，成套器具包括用于实施题述发明的系统。系统可以是一个集成装置，或者由两个或多个分开的部件例如遥控和显示部件以及测量部件组成。成套器具可包括如上所述地可与题述系统一起使用的一个一次性的盒座装置，或者两个或更多个一次性的盒座装置。最后，成套器具通常包括用于使用题述系统和用于将盒座装入题述系统中并从中取出的使用说明。这些使用说明可设在一个或多个包装、标签插入物、成套器具中的容器等上面。
虽然出于理解清晰的目的而通过附图和示例对上述发明进行了一定程度的详细介绍，然而对于本领域的普通技术人员而言很明显，根据本发明的讲授，在不脱离所附权利要求的精神或范围的前提下，可以对本发明的内容进行一定的变动和修改。


提供了用于测定生理性液体中的分析物浓度的系统、装置和方法。题述系统具有多个设置在一次性盒座上的生物传感器装置。各生物传感器装置包括生物传感器和皮肤穿刺装置。在实施题述方法时，装置的运动装置用于使各生物传感器装置沿第一方向运动，使得皮肤穿刺装置刺入到皮肤层中，然后使生物传感器沿第二方向运动，使得皮肤刺入装置从皮肤层取出，这种运动方式可获取生理性液体并由分析物传感器装置进行分析物的浓度测定。题述系统、装置及其使用方法可用于测定多种不同的生理性液体的分析物浓度，并尤其适合用于检测生理性液体中的葡萄糖浓度。