JP2022508576A - 電極装備 - Google Patents

Abstract

生体対象に対して測定を行うためのシステムとともに使用するための電極装備であって、少なくとも一つの基材と、基材から延びる複数のプレート微細構造体であって、対象の角質層を突破するように構成され、信号が微細構造体を介して対象に印加されることおよび／または対象から受信されることを可能にする電極を含む微細構造体とを含む電極装備。【選択図】図５Ｄ

Description

本発明は、生体対象に対して測定を行うためのシステムおよび方法とともに使用するための電極装備に関し、一つの特定の例においては、対象の機能的バリアを突破する微細構造体を含む電極装備に関する。

本明細書におけるいかなる先行刊行物（もしくはそれに由来する情報）または既知のいかなる事柄への言及も、その先行刊行物（もしくはそれに由来する情報）または既知の事柄が、本明細書が関わる努力の分野において一般常識の一部を構成なすことの認知もしくは承認または何らかの形の示唆ではなく、またそう見なしてはならない。

タンパク質、抗体、細胞、低分子化学物質、ホルモンおよび核酸など、その存在の過多または不足が疾患状態を示しうる生物学的マーカーが血清中に見つけられており、研究および臨床診断のためにそれらのレベルが日常的に測定される。標準試験には、感染症、アレルギー反応、および血液によって運ばれる癌マーカーを検出するための抗体分析（例えば前立腺癌を検出するための前立腺特異抗原分析）が含まれる。生物学的マーカーは、体内の多数の器官系から生じうるが、一つの区分すなわち静脈血から抽出される。

しかし、血液は固形組織で生じる疾患の重要な生物学的マーカーを含まないことが多いことからこれは全てのコンディションには適さず、この問題は組織生検を行うことによって部分的に克服されているものの、それは時間がかかり、痛みを伴い、リスクが高く、コストがかかり、外科医など高度な技術をもつ者を必要としうる。

もう一つの血清豊富な流体は、固形組織の細胞間スペースを満たし、血流を介した栄養素、バイオマーカー、および排出物の通過を促進する間質液（ＩＳＦ：ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ ｆｌｕｉｄ）である。

特許文献１は、生細胞に生体活性材料および他の刺激を送達するためのデバイス、デバイスの製造方法、およびいくつかの医学的用途を含むデバイスの様々な使用を記載する。このデバイスは、生体活性材料または刺激を必要な部位に送達するために身体表面を貫通することができる複数の構造体を含む。構造体は通常固体であり、構造体の送達端セクションは、標的細胞またはその中の特定の部位に大きな損傷を与えずに生体活性材料または刺激を送達するために標的細胞に挿入できるような寸法とされる。

流体のサンプリングにおけるそのようなアレイのマイクロニードルバージョンの使用も知られている。しかし、これらの技術は、例えば特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６、および特許文献７、特許文献８、特許文献７、特許文献７、特許文献９に記載されるように、流体を抽出するための毛管作用またはポンプ作用などのマイクロ流体技術の使用に重点を置く。

しかし、これらのシステムにはいくつかの欠点がある。第一に、毛管作用またはポンプ作用の利用は比較的大きな構造体を使用しなければ達成できず、それらが通常真皮を通過し、その結果として間質液ではなく血液をサンプリングすることになりうる。これにより、サンプリングされる対象に不快感や刺激も引き起こされうる。第二に、毛管作用またはポンプ作用の必要性によってアレイの構造が複雑になり、電源が必要になる結果、製造が難しく高価で感染をおこしやすいアレイとなるため、一般的使用に不適当なものとなる。

検出を行うためのシリコンナノワイヤを含むアレイ、またはヌクレオチドハイブリダイゼーションの直接無線周波数検出などの他の複雑な検出機構の使用など、他のインビトロ診断デバイスが知られている。このようなシステムの製作も複雑で高価であるため、実際の用途にはやはり不適当である。

特許文献１０は、皮膚上に存在する分析物を測定および／またはモニタするためのデバイスおよびシステムが提供されることを記載する。このシステムは、外部皮膚表面に取り付けることができる皮膚装着可能デバイスとリーダデバイスとを含む。皮膚装着可能デバイスは、基材、複数のマイクロニードル、およびナノセンサを含む。マイクロニードルは、基材の外部皮膚表面への取り付けによりマイクロニードルが表皮、皮膚層間、または真皮を貫通するように基材に取り付けられる。ナノセンサは、検出可能な標識を含み、表皮、皮膚層間、または真皮の間質液中に存在する標的分析物と相互作用するように構成される。リーダデバイスは、間質液中の分析物を皮膚装着可能デバイスとの相互作用を介して検出するように構成される。

特許文献１１は、皮膚を所望の深さまで貫通できる複数の針を用いて送達される電磁エネルギーを用いて老化した皮膚を活性化するためのシステムおよび方法を記載する。この発明の特定の態様は、組織のゾーンを熱曝露から保護する能力である。この組織の保護により、熱処置がコラーゲンを収縮させ、下にある構造体を引き締めうる一方で、新しい組織が再生されることが可能になる。加えてこのシステムは、貫通する針または針の貫通によって作られたチャネルのいずれかを通して治療上有益な物質を送達することができる。

特許文献１２は、非侵襲性の使用し易い電極を皮膚表面に適用することによって電場を用いて対象に治療処置または免疫処置を送達するための方法を記載する。したがって、治療剤または免疫剤が局所的処置および全身的処置のためまたは免疫化のために最適な遺伝子発現および最小限の組織損傷で皮膚の細胞に送達されることができる。特に、治療剤はネイキッドまたは製剤化核酸、ポリペプチドおよび化学療法剤を含む。

特許文献１３は、センサデバイスと、センサデバイスからのデータを使用して導出データを生成するセンサデバイスと通信するＩ／Ｏデバイスとを含むモニタ装置を記載する。導出データは、関連するセンサによって直接検出されることはできない。あるいは、ウェアラブルセンサデバイスと、情報を表示するための手段および情報を入力するためのダイヤルを含む、センサデバイスと通信するＩ／Ｏデバイスとを含む装置。あるいは、センサデバイスと、センサデバイスと通信するＩ／Ｏデバイスとを含む、カロリー摂取量およびカロリー消費量データを追跡するための装置。センサデバイスは、センサデータからカロリー消費量に関するデータを生成するようにプログラムされたプロセッサを含む。あるいは、個人が摂取する食事を分類するための複数の分類識別子を利用する、個人のカロリー情報を追跡するための装置であって、分類識別子のそれぞれは、対応するカロリー量を有する、装置。

特許文献１４は、一つ以上のマイクロニードル電極を使用して対象の皮膚を通した電気信号の伝導性を高めるための方法、システムおよび／またはデバイスが提供されることを記載する。マイクロニードル電極を対象の皮膚に直接接触させることによって、対象の皮膚にマイクロニードル電極が適用されうる。マイクロニードル電極のマイクロニードルは、マイクロニードルが皮膚の角質層を皮膚の真皮まで、または皮膚の真皮を通って貫くように、皮膚に挿入されうる。電気信号がマイクロニードル電極および対象の皮膚を通してまたは横断して通過または伝導し、マイクロニードル電極のインピーダンスは非常に小さく、既存の技術と比較して大幅に低減される。

特許文献１５は、対象中の分析物を検出する際に使用するための装置を記載し、この装置は、パッチを対象に適用することにより構造体の少なくともいくつかが対象内に挿入されて一つ以上の分析物を標的とするようにパッチ上に提供されたいくつかの構造体と、分析物の存在または不存在を検出するための試薬とを含む。

特許文献１６は、皮膚上に存在する分析物を測定および／またはモニタするためのデバイスおよびシステムが提供されることを記載する。このシステムは、外部皮膚表面に取り付けることができる皮膚装着可能デバイスとリーダデバイスとを含む。皮膚装着可能デバイスは、基材、複数のマイクロニードル、およびマイクロニードルに封入されたナノセンサを含む。マイクロニードルは、基材の外部皮膚表面への取り付けによりマイクロニードルが皮膚に貫通して間質液に接触するように基材に取り付けられる。マイクロニードルは犠牲剤を含むことができ、溶媒、例えば間質液と接触すると多孔質になるように構成され、それにより犠牲剤の少なくとも一部分が溶解される。マイクロニードルに封入されたナノセンサは、検出可能な標識を含み、間質液中に存在する標的分析物と相互作用するように構成される。リーダデバイスは、間質液中の分析物を皮膚装着可能デバイスとの相互作用を介して検出するように構成される。

特許文献１７は、生体情報測定デバイスが提供されることを記載する。生体情報測定デバイスは、センサ部と、センサ部の表面に形成された複数の開口部から突出する複数の針を含む針部とを含む。複数の針は組織を貫くように構成され、複数の針は、分析材料と反応する酵素部材と、酵素部材の分析材料との反応の結果として生成される電気信号を伝達するための伝導性ポリマーとを含む生体適合性有機材料を含む。

特許文献１８は、少なくとも一つのマイクロニードルが、分析物と相互作用すると蛍光を発する物質を含むヒドロゲル材料を含むことを記載する。蛍光の大きさは、分析物の濃度の関数として変動する。使用の間には、ヒドロゲル材料は対象の真皮間質液層とインタフェースする間に第一波長範囲の照明光で照射され、フォトセンサが第二波長範囲で受信される光の量に対応する出力を生成する。

特許文献１９は、バイオメディカルモニタが開示されることを記載する。このバイオメディカルモニタは、第一化学検知媒体で被覆された可動マイクロニードルのアレイを有する。このバイオメディカルモニタは、マイクロニードルのアレイ内の少なくとも一つのマイクロニードルを格納位置から係合位置に移動させるように構成されたアクチュエータも有し、それにより少なくとも一つのマイクロニードルが対象の皮膚に入る。このバイオメディカルモニタは、対象の皮膚に入る間または入った後に少なくとも一つのマイクロニードルを照射し、少なくとも一つのマイクロニードルからの第一化学検知媒体をモニタするように構成された光学システムをさらに有し、それによりモニタされる第一化学検知媒体の少なくとも一つのスペクトル特性に基づいて少なくとも一つの生物医学的特徴が判定される。少なくとも一つの生物医学的特徴をモニタする方法も開示される。

特許文献２０は、バイオセンシングおよび薬物送達技術のための方法、構造体、およびシステムが開示されることを記載する。一態様では、分析物を検出するためおよび／または生化学物質を生体液中に放出するためのデバイスは、中空針のアレイであって、各針は、中空の内部を形成する外壁と中空の内部を露出する突出針構造体の末端の開口部とを含む突出針構造体、および開口部を介してプローブと接触する一つ以上の化学物質または生体物質と相互作用してプローブ検知信号を産出する外壁の内側のプローブを含む、中空針のアレイと、中空針のアレイのプローブにそれぞれ連結されたワイヤのアレイであって、各ワイヤは、それぞれのプローブによって産出されたプローブ検知信号を伝送するために電気伝導性である、ワイヤのアレイとを含みうる。

特許文献２１は、経皮マイクロニードル連続モニタシステムを記載する。この連続システムモニタは、基材、マイクロニードルユニット、信号処理ユニット、および電源ユニットを含む。マイクロニードルユニットは、作用電極として使用される第一マイクロニードルセットと、参照電極として使用される第二マイクロニードルセットとを少なくとも含み、第一および第二マイクロニードルセットは、基材上に設けられる。各マイクロニードルセットは、少なくともマイクロニードルを含む。第一マイクロニードルセットは、縁に小棘が形成される貫通穴を有するシートを少なくとも含む。シートの一方が貫通穴を提供し、そこから他方のシートの縁の小棘が通過し、小棘は離して配置される。

特許文献２２は、複数のバイオマーカー測定エリアと複数の電極とを含むベースを含むバイオメトリック情報測定センサが提供されることを記載する。複数の電極の各々は、複数のバイオマーカー測定エリアのそれぞれの上に配置され、複数の電極の各々は、作用電極と、作用電極から離間された対電極とを含む。このバイオメトリック情報測定センサは、複数の針も含む。針の各々は、複数の電極のそれぞれの上に配置される。複数の針のうちの二つ以上は長さが異なる。

特許文献２３は、少なくとも一つのマイクロニードルの表面上に一つ以上のナノワイヤ（２０３）を有する前記少なくとも一つのマイクロニードル（１）を含むマイクロニードルデバイス（２００）を記載する。このマイクロニードルデバイスは通常、体内のグルコースレベルをモニタするためのセンサなどのセンサで使用され、ナノワイヤは、ナノワイヤの少なくとも一部を覆う膜（２０７）を有しうる。

特許文献２４は、様々な疾患の早期診断アプタマーで被覆したカーボンナノチューブで機能化したマイクロニードル皮膚パッチを記載する。

特許文献２５は、バイオメディカルセンサデバイスが光源、プローブアレイ、および光検出器を含むことを記載する。光源は、赤外線を放出するように構成される。プローブアレイをユーザの皮膚に接触させて、皮膚からプローブアレイを通して伝送される電波信号を検出する。プローブアレイは、基材と、基材上に装着された複数のプローブとを含み、基材およびプローブは不透過性ではないため、赤外線がプローブアレイを通して皮膚内に伝送されうる。光検出器は、皮膚による赤外線吸収を測定することによって赤外線信号を検出するように構成される。

特許文献２６は、一つ以上のマイクロニードル電極を使用して対象の皮膚を通した電気信号の伝導性を高めるためのデバイスが提供されることを記載する。マイクロニードル電極を対象の皮膚に直接接触させることによって、対象の皮膚にマイクロニードル電極が適用されうる。マイクロニードル電極のマイクロニードルは、マイクロニードルが皮膚の角質層を皮膚の真皮まで、または皮膚の真皮を通って貫くように、皮膚に挿入されうる。電気信号がマイクロニードル電極および対象の皮膚を通してまたは横断して通過または伝導し、マイクロニードル電極のインピーダンスは非常に小さく、既存の技術と比較して大幅に低減される。

特許文献２７は、皮膚コンフォーマルセンサデバイスおよびその使用方法を記載する。一つ以上の実施形態に合致して、センサデバイスは、上部および下部を含む。上部は、少なくとも一つのセンサを含む複数の層を含む。下部は、対象の皮膚とインタフェースし、皮膚を少なくとも一つのセンサと連動させるように構成されて設けられた微細構造体の層を含む。

特許文献２８は、少なくとも一つの生体液成分をサンプリングし、生体液中の少なくとも一つの標的成分を測定するためのデバイスを記載する。このデバイスは、痛みおよび出血が最小限に抑えられる深さまで皮膚を貫通するために使用される開いた遠位端を有する少なくとも一つのマイクロニードルを有する。このデバイスは、生体液成分をサンプリングするためのマイクロニードル内の親水性ゲルと、サンプリングされた生体液成分中の標的成分の濃度を測定するための電気化学セルとをさらに含む。ある実施形態では、電気化学セルはマイクロニードル内に統合され、それによりサンプリングおよび測定のステップが完全にインサイチュで行われる。他の実施形態では、電気化学セルは、マイクロニードルの近位端でマイクロニードルの外部に位置する。成分サンプリングおよび測定システム、方法、およびキットも提供される。

特許文献２９は、アプタマーで被覆したマイクロニードルに基づく診断皮膚パッチを製作するための方法およびそれにより製作されたパッチを記載する。このパッチは、抗体よりはるかにサイズが小さい多数のアプタマーを、比較的多数のマイクロニードル先端表面に付着させる利点がある。このパッチは、様々な種類のバイオマーカーのためのアプタマーをまとめて付着させることができるため、様々な種類の材料を同時に検出することもできる（多重化）。したがって、マイクロニードル先端に基づく皮膚パッチがアプタマーを使用したタンパク質チップとしても使用されうる。

国際公開第２００５／０７２６３０号 米国特許第６，９２３，７６４号 米国特許第６，０５２，６５２号 米国特許第６，５９１，１２４号 米国特許第６，５５８，３６１号 米国特許第６，９０８，４５３号 米国特許出願公開第２００５／０２６１６３２号 米国特許出願公開第２００６／０２６４７８２号 米国特許第６，５８９，２０２号 米国特許第９９７４４７１号 米国特許第２００７０１４２８８５号 米国特許第６９７２０１３号 米国特許第７２８５０９０号 米国特許第２０１１０２９５１００号 国際公開第２００９１４０７３５号 米国特許第１０，０９８，５７４号 米国特許出願公開第２０１６／０２５６０９１号 米国特許出願公開第２０１８／０１７７４３９号 米国特許出願公開第２００７／０２７６２１１号 国際公開第２０１３０５８８７９Ａ２号 米国特許第出願公開第２０１５０２０８９８４号 米国特許出願公開第２０１６／０３０２６８７号 米国特許出願公開第２０１６／０１６６１８４号 韓国特許第２０１７００４１３７５号 米国特許第８，５４３，１７９号 米国特許第８，５８８，８８４号 米国特許出願公開第２０１６／００５１１９５号 米国特許出願公開第２００５／０２６１６０６号 国際公開第２０１８／１２４３２７号

一つの広い形態では、本発明の態様は、生体対象に対して測定を行うためのシステムとともに使用するための電極装備であって、少なくとも一つの基材と、基材から延びる複数のプレート微細構造体であって、対象の角質層を突破するように構成され、信号が微細構造体を介して対象に印加されることおよび／または対象から受信されることを可能にする電極を含む微細構造体とを含む電極装備を提供することを目指す。

一実施形態では、電極は、微細構造体の少なくとも一部の上に被覆された表面電極である。

一実施形態では、微細構造体は伝導性材料を含み、電極が、微細構造体の表面の一部、微細構造体の近位端、微細構造体の長さの少なくとも半分、微細構造体の近位端の約６０μｍ、９０μｍまたは１５０μｍ、および微細構造体の先端部分の少なくとも一部のうちの少なくとも一つにわたって延びる絶縁被覆によって少なくとも部分的に規定される。

一実施形態では、電極は、表皮、真皮、ならびに表皮および真皮のうちの少なくとも一つの中に配置されるように構成される。

一実施形態では、微細構造体の少なくともいくつかは、群に設けられ、群内の微細構造体の間で電気応答信号が測定される、および群内の微細構造体の間で電気刺激信号が印加されるのうちの少なくとも一つである。

一実施形態では、群は、対向する実質的に平面状の電極を有する離間されたプレート微細構造体を含む微細構造体の対である。

一実施形態では、少なくともいくつかの微細構造体の対は角度がオフセットされる、少なくともいくつかの微細構造体の対は直交して設けられる、隣接する微細構造体の対は直交して設けられる、微細構造体の対は列に設けられ、一つの列の微細構造体の対は他の列の微細構造体の対に対して角度がオフセットされる、微細構造体の対は列に設けられ、一つの列の微細構造体の対は他の列の微細構造体の対に対して直交して設けられるのうちの少なくとも一つである。

一実施形態では、各群内の電極間の間隔は、１０ｍｍ未満、１ｍｍ未満、約０．１ｍｍ、および１０μｍ超のうちの少なくとも一つである、ならびに微細構造体の群間の間隔は、５０ｍｍ未満、２０ｍｍ超、２０ｍｍ未満、１０ｍｍ未満、１０ｍｍ超、１ｍｍ未満、１ｍｍ超、約０．５ｍｍ、および０．２ｍｍ超のうちの少なくとも一つであるのうちの少なくとも一つである。

一実施形態では、電極は、少なくとも一つの微細構造体からの電気応答信号を測定するように動作可能に構成された少なくとも一つのセンサ、および少なくとも一つの微細構造体に電気刺激信号を印加するように構成された信号生成器のうちの少なくとも一つに動作可能に接続されるように構成される。

一実施形態では、微細構造体は、応答信号を測定するために使用される応答微細構造体、および対象に刺激信号を印加するために使用される刺激微細構造体のうちの少なくとも一つを含む。

一実施形態では、基材は、電気信号がそれぞれの微細構造体に印加されることおよび／またはそれぞれの微細構造体から受信されることを可能にする電気接続部を含む。

一実施形態では、電極は、少なくとも一つのセンサおよび少なくとも一つの信号生成器のうちの少なくとも一つを電極に選択的に接続するための一つ以上のスイッチに接続されるように構成される。

一実施形態では、電極は、少なくともいくつかの電極が少なくともいくつかの他の電極とは独立して使用されることを可能にするように構成される。

一実施形態では、システムは、測定を行わせるために信号生成器を制御すること、少なくとも一つのセンサから測定された応答信号を受信すること、測定された応答信号を分析すること、ならびに測定された応答信号にしたがって信号生成器を制御すること。少なくとも一つの測定が行われることを可能にするため、および応答信号の測定／刺激の印加にどの微細構造体が使用されるかを制御するためのうちの少なくとも一つのためにスイッチを制御することのうちの少なくとも一つを行うように構成された一つ以上の処理デバイスを含む。

一実施形態では、微細構造体は、対象の皮膚に適用され、微細構造体の少なくともいくつかは、角質層を貫通する、生きた表皮に入るが真皮には入らない、および真皮に入るのうちの少なくとも一つである。

一実施形態では、微細構造体の少なくともいくつかは、２５００μｍ未満、１０００μｍ未満、７５０μｍ未満、４５０μｍ未満、３００μｍ未満、２５０μｍ未満、約２５０μｍ、約１５０μｍ、１００μｍ超、５０μｍ超および１０μｍ超のうちの少なくとも一つである長さ、２５００μｍ未満、１０００μｍ未満、７５０μｍ未満、４５０μｍ未満、３００μｍ未満、２５０μｍ未満、長さと類似の規模、長さより大きい、長さより大きい、長さと約同じ、約２５０μｍ、約１５０μｍ、および５０μｍ超のうちの少なくとも一つである最大幅、ならびに幅より小さい、幅よりかなり小さい、長さより小さい規模、３００μｍ未満、２００μｍ未満、５０μｍ未満、約２５μｍ、および１０μｍ超のうちの少なくとも一つである最大厚さのうちの少なくとも一つを有する。

一実施形態では、微細構造体の少なくともいくつかは、貫通の深さを制御するために角質層に当接するように構成されたショルダ、およびショルダから先端まで延びるシャフトであって、対象内の先端の位置を制御するように構成されるシャフトのうちの少なくとも一つを含む。

一実施形態では、微細構造体は、５０００／ｃｍ^２未満、１００／ｃｍ^２超、および約６００／ｃｍ^２のうちの少なくとも一つである密度、ならびに１ｍｍ未満、約０．５ｍｍ、約０．２ｍｍ、約０．１ｍｍ、および１０μｍ超のうちの少なくとも一つである間隔のうちの少なくとも一つを有する。

一実施形態では、微細構造体は、１ｍｍ未満、約０．５ｍｍ、約０．２ｍｍ、約０．１ｍｍ、および１０μｍ超のうちの少なくとも一つである間隔を有する。

一実施形態では、微細構造体の少なくともいくつかは、能動的センサの少なくとも一部を含む。

一実施形態では、微細構造体は、少なくとも一つの電極を含む実質的に平面状の面を有するプレートを含む。

一実施形態では、少なくとも一つの電極が、微細構造体の遠位部分の長さにわたって延びる、先端から離間された微細構造体の一部分の長さにわたって延びる、微細構造体の遠位端に近接して配置される、微細構造体の先端に近接して配置される、微細構造体の長さの少なくとも２５％にわたって延びる、微細構造体の長さの５０％未満にわたって延びる、微細構造体の約６０μｍ、９０μｍまたは１５０μｍにわたって延びる、使用時に対象の生きた表皮内に配置されるように構成される、ならびに２００，０００μｍ^２未満、約２２，５００μｍ^２、少なくとも２，０００μｍ^２のうちの少なくとも一つである表面積を有するのうちの少なくとも一つである。

一実施形態では、電極は、少なくとも１０ｍｍ^２、少なくとも１ｍｍ^２、少なくとも１００，０００μｍ^２、少なくとも１０，０００μｍ^２、少なくとも７，５００μｍ^２、少なくとも５,０００μｍ^２、少なくとも２，０００μｍ^２、少なくとも１，０００μｍ^２、少なくとも５００μｍ^２、少なくとも１００μｍ^２、および少なくとも１０μｍ^２のうちの少なくとも一つの表面積を有する。

一実施形態では、少なくとも一つの電極は、５００００μｍ未満、４００００μｍ未満、３００００μｍ未満、２００００μｍ未満、１００００μｍ未満、１０００μｍ未満、少なくとも５００μｍ、少なくとも２００μｍ、少なくとも１００μｍ、少なくとも７５μｍ、少なくとも５０μｍ、少なくとも２０μｍ、少なくとも１０μｍ、および少なくとも１μｍのうちの少なくとも一つである幅を有する。

一実施形態では、少なくとも一つの電極は、最大２５００μｍ、少なくとも５００μｍ、少なくとも２００μｍ、少なくとも１００μｍ、少なくとも７５μｍ、少なくとも５０μｍ、少なくとも２０μｍ、少なくとも１０μｍ、および少なくとも１μｍのうちの少なくとも一つである高さを有する。

一実施形態では、一つ以上の微細構造体電極は、応答信号が目的の分析物の存在、不存在、レベルまたは濃度に依存するように一つ以上の目的の分析物と相互作用する。

一実施形態では、分析物は、微細構造体上の被覆と相互作用して被覆の電気的特性を変化させ、それにより分析物が検出されることを可能にする。

一実施形態では、微細構造体は、生体活性材料、対象中の分析物と反応するための試薬、目的の分析物と結合するための結合剤、一つ以上の目的の分析物を結合するための材料、目的の分析物を選択的に標的化するためのプローブ、絶縁体、バイオファウリングを低減する材料、少なくとも一つの物質を微細構造体に引き付ける材料、少なくとも一つの物質を微細構造体から反発する材料、少なくともいくつかの分析物を微細構造体に引き付ける材料、および少なくともいくつかの分析物を微細構造体から反発する材料のうちの少なくとも一つを含む材料を含む。

一実施形態では、基材は、複数の微細構造体を含み、異なる微細構造体は、分析物に差別的に応答する、異なる分析物に応答する、異なる組み合わせの分析物に応答する、および異なる濃度の分析物に応答するのうちの少なくとも一つである。

一実施形態では、微細構造体の少なくともいくつかは、少なくとも一つの物質を微細構造体に引き付ける、少なくとも一つの物質を微細構造体から反発する、少なくとも一つの分析物を微細構造体に引き付ける、および少なくとも一つの分析物を微細構造体から反発するのうちの少なくとも一つである。

一実施形態では、微細構造体の少なくともいくつかは、被覆で被覆される。

一実施形態では、少なくともいくつかの微細構造体は被覆されない、少なくともいくつかの微細構造体は多孔質であり内部被覆を備える、少なくともいくつかの微細構造体は部分的に被覆される、異なる微細構造体は異なる被覆を有する、微細構造体の異なる部分は異なる被覆を含む、および少なくともいくつかの微細構造体は複数の被覆を含むのうちの少なくとも一つである。

一実施形態では、微細構造体の少なくともいくつかは、選択的に溶解可能な被覆で被覆される。

一実施形態では、選択的に溶解可能な被覆は、定められた期間後、対象中の一つ以上の試薬の存在に応答して、刺激信号の印加に応答して、分析物の存在、不存在、レベルまたは濃度に応答して、および機能的バリアの突破または貫通時のうちの少なくとも一つで溶解する。

一実施形態では、被覆は、分析物と相互作用する、分析物への曝露時に特性が変化する、微細構造体を選択的に固着するために形状が変化する、親水性を高めるため、疎水性を高めるため、およびバイオファウリングを最小化するためのうちの少なくとも一つのために表面特性を改質する、少なくとも一つの物質を微細構造体に引き付ける、少なくとも一つの物質を微細構造体から反発する、バリアの貫通を容易にするため、微細構造体を強化するため、および微細構造体を対象中に固着するためのうちの少なくとも一つのために物理的構造体を提供する、微細構造体を露出するため、さらなる被覆を露出するため、および材料を露出するためのうちの少なくとも一つのために溶解する、対象に刺激を提供する、材料を含有する、材料を選択的に放出する、少なくとも一つの物質を微細構造体から排除するためのバリアとして働く、ならびにポリエチレン、ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキシド、双性イオン、ペプチド、ヒドロゲル、および自己組織化単分子膜のうちの少なくとも一つを含むのうちの少なくとも一つである。

一実施形態では、基材および微細構造体のうちの少なくとも一つは、金属、ポリマー、およびシリコンのうちの少なくとも一つを含む。

一実施形態では、基材は、少なくとも部分的に可撓性である、機能的バリアの外面に適合するように構成される、および対象の少なくとも一部の形状に適合するように構成されるのうちの少なくとも一つである。

一実施形態では、プレート微細構造体は、少なくとも部分的にテーパ状であり、実質的に角丸長方形の断面形状を有する。

一実施形態では、微細構造体は、基材を対象に固着するために使用されるアンカ微細構造体を含み、アンカ微細構造体は、形状が変化する、対象中の物質および印加された刺激のうちの少なくとも一つに応答して形状が変化する、膨潤する、対象中の物質および印加された刺激のうちの少なくとも一つに応答して膨潤する、アンカリング構造体を含む、他の微細構造体より長い長さを有する、他の微細構造体より粗い、他の微細構造体より高い表面摩擦を有する、他の微細構造体より鈍い、他の微細構造体より太い、および真皮に入るのうちの少なくとも一つである。

一実施形態では、電極装備は、少なくとも一つの電子処理デバイスと、少なくとも一つのセンサ、および少なくとも一つの信号生成器のうちの少なくとも一つとを含むハウジングとともに使用されるように構成される。

一実施形態では、基材は、ハウジングに選択的に連結する。

一実施形態では、基材は、電磁連結、機械連結、接着連結、および磁気連結のうちの少なくとも一つを用いてハウジングに連結する。

一実施形態では、ハウジングおよび基材のうちの少なくとも一つは、対象に固定される、アンカ微細構造体を使用して対象に固定される、接着パッチを使用して対象に固定される、およびストラップを使用して対象に固定されるのうちの少なくとも一つである。

一実施形態では、ハウジングは、微細構造体と信号を通信するために基材上の基材コネクタに動作可能に接続するハウジングコネクタを含む。

一実施形態では、電極装備システムは、ある期間にわたって反復測定を行うために使用されるように構成され、微細構造体はその期間中対象内にとどまるように構成される。

一実施形態では、期間は、少なくとも一分、少なくとも一時間、少なくとも一日、および少なくとも一週間のうちの少なくとも一つである。

一実施形態では、電極装備は、実質的に連続的に、毎秒、毎分、５～１０分毎、および毎時のうちの少なくとも一つである頻度で反復測定を行うように構成される。

一実施形態では、電極装備は、基材上に配置され、一つ以上の微細構造体電極に動作可能に連結された基材コイルを含む。

使用時の一実施形態では、電極装備は、励起および受信コイルに印加される駆動信号の変更が応答信号として働くように基材コイルに近接して配置された励起および受信コイルと併せて使用される。

一実施形態では、電極装備は、基材上に配置され、一つ以上の第一微細構造体電極に動作可能に連結された第一基材コイルと、基材上に配置され、一つ以上の第二微細構造体電極に動作可能に連結された第二基材コイルであって、第二微細構造体電極は目的の分析物と相互作用するように構成される、第二基材コイルと、少なくとも一つの励起および受信コイルに印加される駆動信号の変更が応答信号として働くように第一および第二基材コイルのうちの少なくとも一つに近接して配置された少なくとも一つの励起および受信コイルであって、一つ以上の電子処理デバイスは、目的の分析物の存在、不存在、レベルまたは濃度に対する第一および第二応答信号を使用する、少なくとも一つの励起および受信コイルとを含む。

一実施形態では、各励起および受信コイルに印加される駆動信号の変更がそれぞれの応答信号として働くように第一および第二励起および受信コイルが第一および第二基材コイルのそれぞれに近接して配置される。

一実施形態では、システムは、微細構造体および対象のうちの少なくとも一つに刺激を印加し、刺激は、生化学刺激、化学刺激、機械刺激、磁気刺激、熱刺激、電気刺激、電磁刺激、および光刺激のうちの少なくとも一つである。

一実施形態では、システムは、微細構造体の少なくとも一つからの応答信号を測定し、応答信号は、可視化、マッピング、機械的特性、力、圧力、筋肉運動、血液脈波、分析物濃度、血中酸素飽和度、組織炎症状態、バイオインピーダンス、バイオキャパシタンス、バイオコンダクタンス、および体内の電気信号のうちの少なくとも一つを示す。

一実施形態では、電極装備は少なくとも部分的にウェアラブルである、本発明の広義の形態およびそれらのそれぞれの特徴は、併せておよび／または独立して使用されることができ、別個の広義の形態への言及は、限定を意図するものではないことが理解されよう。さらに、方法の特徴は、システムまたは装置を使用して行われることができ、システムまたは装置の特徴は、方法を使用して実施されることができることが理解されよう。

次に、添付の図面を参照して、本発明の様々な例および実施形態を説明する。

生体対象に対して測定を行うためのシステムの例の概略図である。 生体対象に対して測定を行うためのプロセスの例のフローチャートである。 生体対象に対して測定を行うためのシステムのさらなる例の概略側面図である。 図３Ａのシステムのためのパッチの例の概略下面図である。 図３Ｂのパッチの概略平面図である。 図３Ａのシステムのためのパッチの代替例の概略下面図である。 図３Ｄのパッチの概略側面図である。 図３Ａのシステムのためのハウジング装備の例の概略側面図である。 図３Ｆのハウジング装備の概略平面図である。 可撓性のセグメント化された基材装備の例の概略側面図である。 可撓性のセグメント化された基材装備のさらなる例の概略側面図である。 可撓性のセグメント化された基材装備のさらなる例の概略側面図である。 可撓性のセグメント化された基材装備のさらなる例の概略側面図である。 アクチュエータ装備の例の概略側面図である。 アクチュエータ装備のさらなる例の概略側面図である。 微細構造体の構成の第一の例の概略側面図である。 微細構造体の構成の第二の例の概略側面図である。 間隔が近い電極間の電場を示すグラフである。 間隔が遠い電極間の電場を示すグラフである。 プレート微細構造体の例の概略側面図である。 図５Ａの微細構造体の概略正面図である。 図５Ａの微細構造体を含むパッチの例の概略下面図である。 図５Ａおよび５Ｂのブレード微細構造体の対を含む基材の例の概略斜視上面図である。 ブレード微細構造体の例の概略正面図である。 ブレード微細構造体を含む基材の例の概略斜視上面図である。 六角格子微細構造体アレイの例の概略平面図である。 微細構造体の対の格子の代替例の概略平面図である。 接続部の例を示す図５Ｈの格子の概略平面図である。 微細構造体の対の格子の例の概略斜視図である。 角度がオフセットされたプレート微細構造体の対のアレイを含むパッチの例の画像である。 プレート微細構造体の具体例の概略側面図である。 図５Ｉのプレート微細構造体の概略斜視図である。 表皮測定のために対象に挿入された一対の微細構造体の例の概略側面図である。 真皮測定のために対象に挿入された一対の微細構造体の例の概略側面図である。 微細構造体の第二の例の概略側面図である。 図６Ａの微細構造体の概略正面図である。 微細構造体の第三の例の概略図である。 図７Ａの微細構造体の改変バージョンの概略図である。 微細構造体基材の例の概略平面図である。 微細構造体が形成される際の図８Ａの微細構造体基材の概略側面図である。 図８Ａの線Ａ‐Ａ'に沿った概略断面図である。 図８Ａの微細構造体基材の概略正面図である。 図８Ａの微細構造体基材を使用した多層パッチの構築の例を示す概略側面図である。 多層パッチの例の概略側面図である。 図８Ｆの多層パッチの概略断面図である。 多層パッチの代替的装備の概略断面図である。 微細構造体基材の代替例の概略平面図である。 図８Ｉの基材の微細構造体の構成の概略側面図である。 代替的な微細構造体の構成の概略側断面図である。 図８Ｋの微細構造体の構成の被覆されたバージョンの概略側断面図である。 微細構造体構築技術の第一ステップの例の概略側面図である。 微細構造体構築技術の第二ステップの例の概略側面図である。 微細構造体構築技術の第三ステップの例の概略側面図である。 図８Ｍ～８Ｏの構築技術を用いて作られた微細構造体の構成の第一の例の概略側面図である。 図８Ｍ～８Ｏの構築技術を用いて作られた微細構造体の構成の第二の例の概略側面図である。 分散コンピュータアーキテクチャの例の概略図である。 処理システムの例の概略図である。 クライアントデバイスの例の概略図である。 生体対象に対して測定を行うためのプロセスの例のフローチャートである。 生体対象に対して測定を行うためのプロセスの例のフローチャートである。 対象の記録を作成するためのプロセスの例のフローチャートである。 生体対象において測定を行うためのプロセスの具体例のフローチャートである。 生体対象において測定を行うためのプロセスの具体例のフローチャートである。 微細構造体電極と基材コイルとを組み込んだ基材を含むパッチの例の概略斜視上面図である。 図１５Ａのパッチの電気応答を表す等価回路の概略図である。 図１５Ａのパッチの駆動信号に対する応答を示すグラフである。 図１５Ａのパッチの共鳴応答を示すグラフである。 デュアルパッチ装備の例の概略斜視上面図である。 図１５Ｅのデュアルパッチ装備の駆動信号減衰の例を示すグラフである。 皮膚に基づくインピーダンス測定の等価回路である。 表皮に基づくインピーダンス測定の等価回路である。 皮膚および微細構造体に基づくインピーダンス測定を比較する概略図である。 例示的な製造プロセスにおけるステップを示す概略図である。 例示的な製造プロセスにおけるステップを示す概略図である。 例示的な製造プロセスにおけるステップを示す概略図である。 例示的な製造プロセスにおけるステップを示す概略図である。 例示的な製造プロセスにおけるステップを示す概略図である。 例示的な製造プロセスにおけるステップを示す概略図である。 例示的な製造プロセスにおけるステップを示す概略図である。 例示的な製造プロセスにおけるステップを示す概略図である。 例示的な製造プロセスにおけるステップを示す概略図である。 例示的な製造プロセスにおけるステップを示す概略図である。 例示的な製造プロセスにおけるステップを示す概略図である。 例示的な製造プロセスにおけるステップを示す概略図である。 例示的な製造プロセスにおけるステップを示す概略図である。 例示的な製造プロセスにおけるステップを示す概略図である。 例示的な製造プロセスにおけるステップを示す概略図である。 例示的な製造プロセスにおけるステップを示す概略図である。 図１７Ａ～１７Ｐのアプローチを用いて製造された微細構造体の例の顕微鏡写真画像である。 図１７Ａ～１７Ｐのアプローチを用いて製造された微細構造体の例の顕微鏡写真画像である。 図１７Ａ～１７Ｐのアプローチを用いて製造された微細構造体の例の顕微鏡写真画像である。 図１７Ａ～１７Ｐのアプローチを用いて製造された微細構造体の例の顕微鏡写真画像である。 例示的な製造プロセスにおけるステップを示す概略図である。 例示的な製造プロセスにおけるステップを示す概略図である。 例示的な製造プロセスにおけるステップを示す概略図である。 例示的な製造プロセスにおけるステップを示す概略図である。 例示的な製造プロセスにおけるステップを示す概略図である。 例示的な製造プロセスにおけるステップを示す概略図である。 例示的な製造プロセスにおけるステップを示す概略図である。 例示的な製造プロセスにおけるステップを示す概略図である。 例示的な製造プロセスにおけるステップを示す概略図である。 例示的な製造プロセスにおけるステップを示す概略図である。 例示的な製造プロセスにおけるステップを示す概略図である。 例示的な製造プロセスにおけるステップを示す概略図である。 図１９Ａ～１９Ｌのアプローチを用いて製造された微細構造体の例の顕微鏡写真画像である。 図１９Ａ～１９Ｌのアプローチを用いて製造された微細構造体の例の顕微鏡写真画像である。 図１９Ａ～１９Ｌのアプローチを用いて製造された微細構造体のさらなる例の顕微鏡写真画像である。 図１９Ａ～１９Ｌのアプローチを用いて製造された微細構造体のさらなる例の顕微鏡写真画像である。 部分的に被覆された微細構造体の例の顕微鏡写真画像である。 部分的に被覆された微細構造体の例の顕微鏡写真画像である。 ブタ皮膚における保水の変化に対する表皮インピーダンスの変化の例を示すグラフである。 保水の変化に対する表皮インピーダンスおよびヘマトクリットの変化の例を示すグラフである。 保水の変化に対する表皮および皮膚インピーダンスの変化の例を示すグラフである。 代理薬物（メチレンブルー）の受動的放出を防ぐための負の電気的バイアスの印加を試験するための第一実験の結果を示すグラフである。 代理薬物（メチレンブルー）の受動的放出を防ぐための負の電気的バイアスの印加を試験するための実験のさらなる結果を示すグラフである。 交番極性の電気的バイアスで調整可能な代理薬物のパルス放出を試験するための実験の結果を示すグラフである。 交番極性の電気的バイアスで調整可能な代理薬物のパルス放出を試験するための実験のさらなる結果を示すグラフである。 交番極性の電気的バイアスで調整可能な代理薬物のパルス放出を試験するためのさらなる実験の結果を示すグラフである。 交番極性の電気的バイアスで調整可能な代理薬物のパルス放出を試験するためのさらなる第二実験のさらなる結果を示すグラフである。 治療物送達へのメチルセルロース／スクロースの適性を試験するための第三実験の結果を示すグラフである。 代理薬物のブタ皮膚内への電気的に調整可能な放出を試験するための第四実験でパッチ上に保持されたメチレンブルーの総量を示すグラフである。 第四実験で送達されたメチレンブルーの量を示すグラフである。 第四実験で送達されたメチレンブルーのパーセンテージ量を示すグラフである。 トロポニンIへの曝露時の分子インプリントポリマーのインピーダンスの変化のグラフである。 ブタ皮膚におけるトロポニンＩのエクスビボ検出のための実験構成の例の概略図である。 分子インプリント伝導性ポリピロール（ＭＩＣＰ：ｍｏｌｅｃｕｌａｒｌｙ ｉｍｐｒｉｎｔｅｄ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｐｏｌｙｐｙｒｒｏｌｅ）で被覆されたパッチの様々な濃度のトロポニンＩでのインピーダンスの変化を示すグラフである。 非インプリント伝導性ポリピロール（ＮＩＣＰ：ｎｏｎ‐ｉｍｐｒｉｎｔｅｄ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｐｏｌｙｐｙｒｒｏｌｅ）で被覆されたパッチの様々な濃度のトロポニンＩでのインピーダンスの変化を示すグラフである。 ＭＩＣＰパッチおよびＮＩＣＰパッチのインピーダンスの変化の比較を示すグラフである。 ブタ皮膚におけるトロポニンＩのエクスビボ検出のための実験構成の例の概略図である。 図２９Ａのブタ皮膚の灌流時の時間に対する生のインピーダンス値の例を示すグラフである。 図２９Ａのブタ皮膚の灌流時の時間に対するインピーダンス値の変化の例を示すグラフである。 アプタマーの構成の例を示す概略図である。 分析物との反応後のアプタマーの構成の例を示す概略図である。 アプタマーで機能化された微細構造体の分析物への曝露後のサイクリックボルタンメトリーの読み取り値の変化を示すグラフである。 アプタマーで機能化された微細構造体の分析物への曝露後のサイクリックボルタンメトリーの読み取り値の変化を示すグラフである。 アプタマーで機能化された微細構造体の対照溶液への曝露後のサイクリックボルタンメトリーの読み取り値の変化を示すグラフである。 分析物検知のための抗体で機能化された電極の製造を示す概略図である 分析物検知のための抗体で機能化された電極の製造を示す概略図である。 分析物検知のための抗体で機能化された電極の製造を示す概略図である。 分析物への曝露時のキャパシタンスの変化を示すグラフである。 トロポニンＩへの曝露時のインピーダンスの変化を示すグラフである。 除去直後のヒトの前腕皮膚上の微細構造体パッチ適用部位の画像である。 ヒトの皮膚に適用した後の微細構造体の走査型電子顕微鏡写真である。 第一研究からのヒトの前腕皮膚上の微細構造体パッチ適用部位での紅斑の定性的スコアの例のグラフである。 第二研究からのヒトの前腕皮膚上の微細構造体パッチ適用部位での紅斑の定性的スコアの例のグラフである。 ヒトの前腕皮膚内への適用前の微細構造体の走査型電子顕微鏡写真である。 ヒトの前腕皮膚内への適用後の図３７Ａの微細構造体の走査型電子顕微鏡写真である。 ヒトの前腕皮膚内への適用後の微細構造体パッチの走査型電子顕微鏡写真である。 ヒトの前腕皮膚内への適用前の微細構造体の走査型電子顕微鏡写真である。 ヒトの前腕皮膚への適用後の図３７Ｄの微細構造体の走査型電子顕微鏡写真である。 ヒトの前腕皮膚内への適用後の微細構造体パッチの走査型電子顕微鏡写真である。

定義
別段の定めがない限り、本明細書で使用される全ての技術用語および科学用語は、本発明が属する技術の当業者によって一般に理解されるのと同じ意味を有する。本明細書に記載されるものと類似または等価の任意の方法および材料を本発明の実践または試験に使用することができるが、好ましい方法および材料が記載される。本発明の目的のために、次の用語が以下に定義される。

冠詞「ａ」および「ａｎ」は、本明細書において、冠詞の文法的目的語の一つまたは複数（すなわち少なくとも一つ）を指すために使用される。例として、「要素（ａｎ ｅｌｅｍｅｎｔ）」は、一つの要素または複数の要素を意味する。

「約」および「およそ」という用語は、本明細書において、指定された条件に対して２０％（すなわち±２０％）、特に１０％、９％、８％、７％、６％、５％、４％、３％、２％または１％まで変動する条件（例えば量、レベル、濃度、時間など）を指すために使用される。

本明細書で使用されるところの、「分析物」という用語は、対象において生じるコンディション（例えば薬物乱用）、疾患の状態（例えば感染性疾患）、障害（例えば神経障害）、もしくは正常なプロセスもしくは病理学的プロセス（例えば薬物代謝）のマーカーである天然に存在する化合物および／または合成化合物、または、薬品（疾患、障害またはコンディションの症状を処置、予防および／または緩和する物質、例えば薬物、ワクチンなど）、違法物質（例えば違法薬物）、非違法乱用物質（例えばアルコールまたは非医学的理由で服用される処方薬物）、毒物もしくは毒素（環境汚染物質を含む）、化学兵器（例えば神経剤など）もしくはそれらの代謝物など、対象中の投与または摂取された物質のレベルをモニタするために使用できる化合物を指す。「分析物」という用語は、分析手順において測定できる核酸、タンパク質、違法薬物、爆発物、毒素、医薬品、発癌物質、毒物、アレルゲン、および感染性因子を含む、分析手順において測定できる化学的および／または生物学的薬剤を含む任意の物質を指しうる。分析物は、特に真皮および／または表皮中の対象からの体液（例えば間質液）を含む生体組織などのサンプル中に直接見つけられる化合物でありうる。特定の実施形態では、分析物は、間質液中に見つけられる化合物である。一部の実施形態では、分析物は、約３０Ｄａ～約１００ｋＤａ、特に約５０Ｄａ～約４０ｋＤａの範囲の分子量の化合物である。他の適切な分析物は、本明細書に記載される通りである。

本明細書で使用されるところの、「および／または」という用語は、関連する列挙された項目の一つ以上のありとあらゆる可能な組み合わせ、ならびに代替（または）で解釈される場合の組み合わせの欠如を指し、包含する。

本明細書で使用されるところの、「アプタマー」という用語は、分析物などの特定の標的分子に結合する一本鎖オリゴヌクレオチド（例えばＤＮＡまたはＲＮＡ）を指す。アプタマーは、約１０～約２００ヌクレオチドの長さ、特に約３０～約１００ヌクレオチドの長さなど、そのような標的分子を結合するのに適した任意のサイズでありうる。

「結合する」という用語および「結合している」などの変化形は、本明細書において、分析物とアプタマー、または分析物と分子インプリントポリマーなどの二つの物質間の相互作用を指すために使用される。相互作用は、共有または非共有相互作用、特に非共有相互作用でありうる。

本明細書および以下の特許請求の範囲全体を通して、文脈による別段の定めがない限り、「含む」という単語ならびに「含んだ」および「含んでいる」などの変化形は、記載された整数もしくはステップまたは整数もしくはステップの群を含むことを意味するが、他の整数もしくはステップまたは整数もしくはステップの群の排除を意味するものではないと理解される。したがって、「含んでいる」などの用語の使用は、列挙された整数が必要または必須であるが、他の整数は任意であり、存在する可能性もしない可能性もあることを示す。「からなる」とは、「からなる」という句に先行するものを含み、それに限定されることを意味する。したがって、「からなる」という句は、列挙された要素が必要または必須であり、他の要素は存在し得ないことを示す。「から本質的になる」とは、句の前に列挙された任意の要素を含み、列挙された要素につき本開示に指定された活動または作用に干渉または寄与しない他の要素に限定されることを意味する。したがって、「から本質的になる」という句は、列挙された要素が必要または必須であるが、他の要素は任意であり、列挙された要素の活動または作用に影響するか否かに応じて存在する可能性もしない可能性もあることを示す。

「複数」という用語は、本明細書において、２、１０、１００、１０００、１００００、１×１０^６、１×１０^７、１×１０^８、１×１０^９、１×１０^１０、１×１０^１１、１×１０^１２、１×１０^１３、１×１０^１４、１×１０^１５など（およびその間の全ての整数）を含めて２～１×１０^１５（またはその間の任意の整数）およびそれ以上など、一より多いことを指すために使用される。

本明細書で使用されるところの、「所定の閾値」という用語は、その値を上回るまたは下回ることが疾患、障害もしくはコンディションの存在、不存在もしくは進行、違法物質もしくは非違法乱用物質の存在もしくは不存在、または化学兵器、毒物および／もしくは毒素の存在もしくは不存在を示す値を指す。例えば、本発明の目的上、所定の閾値は、健常対象などの適切な対照対象からの対応するサンプル中もしくは複数の対照対象からのプールされたサンプル中の特定の分析物のレベルもしくは濃度、または複数の対照対象の平均もしくは中央値を表しうる。したがって、閾値を上回るまたは下回るレベルまたは濃度は、本明細書に教示されるように疾患、障害もしくはコンディションの存在、不存在もしくは進行、違法物質もしくは非違法乱用物質の存在もしくは不存在、または化学兵器、毒物および／もしくは毒素の存在もしくは不存在を示す。他の例では、所定の閾値は、所定の閾値を上回るまたは下回るレベルまたは比率が疾患、障害もしくはコンディションの存在、不存在もしくは進行、違法物質もしくは非違法乱用物質の存在もしくは不存在、または化学兵器、毒物および／もしくは毒素の存在もしくは不存在を示すさらなる信頼度を組み込むために、対照対象について判定されたレベルまたは比率より大きいまたは小さい値を表しうる。当業者は、適切な対照対象からのサンプルの分析に基づいて、適切な所定の閾値を容易に判定しうる。

本明細書で使用されるところの、「選択的」および「選択性」という用語は、一つ以上の他の分析物の実質的な結合を示さずに目的の分析物を結合する分子インプリントポリマーまたはアプタマーを指す。したがって、トロポニンまたはそのサブユニットなどの分析物に対して選択的な分子インプリントポリマーまたはアプタマーは、一つ以上の他の分析物の結合と比較して約２倍、５倍、１０倍、２０倍、５０倍、１００倍より大きい、または約５００倍より大きい選択性を示す。

本明細書で使用されるところの、「対象」という用語は、疾患、障害またはコンディションのモニタおよび／または診断が所望される脊椎動物対象、特に哺乳動物対象を指す。適切な対象には、霊長類、鳥類（鳥）、羊、牛、馬、鹿、ロバおよびブタなどの家畜動物、ウサギ、マウス、ラット、モルモットおよびハムスターなどの実験動物、猫および犬などのペット、コウモリならびにキツネ、鹿およびディンゴなどの捕獲野生動物が含まれるがこれらに限定されない。特に、対象はヒトである。

測定を行うためのシステム
次に、生体対象に対して測定を行うためのシステムの例を、図１を参照して説明する。

この例では、システムは、一つ以上の微細構造体１１２を有する少なくとも一つの基材１１１を含む。使用時には、微細構造体は、対象に関連する機能的バリアを突破するように構成される。現在の例では、機能的バリアは角質層ＳＣであり、微細構造体は、角質層ＳＣを貫通し、少なくとも生きた表皮ＶＥに入ることによって角質層ＳＣを突破するように構成される。一つの特定の例では、微細構造体は、生きた表皮ＶＥと真皮Ｄとの間の境界を貫通しないように構成されるが、これは必須ではなく、以下でより詳細に記載するように真皮内に貫通する構造体が使用されることもできる。

この例は角質層ＳＣを突破することに関して説明されるが、これは必須ではなく、この技術は他の機能的バリアにも同様に応用されうることが理解されよう。この点に関し、機能的バリアは、信号および／またはバイオマーカーなどの分析物の通過を妨げる物理的またはそれ以外の任意の構造体、境界、または特徴を含むものと理解される。例えば、機能的バリアは、一つ以上の層、組織の機械的特性の離散的変化などの機械的不連続性、組織の不連続性、細胞の不連続性、神経バリア、センサバリア、細胞層、皮膚層、粘膜層、内部または外部バリア、器官内の内側バリア、皮膚以外の器官の外側バリア、上皮層または内皮層などを含みうる。機能的バリアは、メラニン層などの光バリア、電気バリア、ある分子量のバイオマーカーの通過を妨げる分子量バリア、生きた表皮と真皮との間の基底層境界などを含む他の内部層または境界を含むこともできる。

微細構造体の性質は、好ましい実施態様に応じて変動する。一例では、微細構造体は針を含みうるが、これは必須ではなく、以下でより詳細に説明するように、プレート、ブレードなどの構造体がより一般的に使用される。

基材および微細構造体は、任意の適切な材料から製造されることができ、使用される材料は意図される用途に応じ得、例えば構造体が光および／または電気伝導性である必要があるか否かなどに応じうる。現在の例では、微細構造体は、信号が対象と通信されることを可能にする、例えば体内の電気信号が検出されることを可能にする、または電気信号が対象に適用されることを可能にする電極を含む。電極は、好ましい実施態様に応じて、微細構造体が伝導性である場合には微細構造体全体から形成することができ、または微細構造体の表面に施される伝導性材料から形成される表面電極とすることもできる。

基材は、対象に適用されうるパッチ１１０の一部を形成することができるが、例えば基材が他の構成要素を含むハウジングの一部を形成するなど、他の装備が使用されることもできる。

一例では、電極構成は測定デバイスとともに使用され、測定デバイスは一例では少なくとも一つのセンサ１２１を含み、センサは少なくとも一つの微細構造体１１２に動作可能に接続され、それによってそれぞれの微細構造体１１２から応答信号が測定されることができる。この点に関し、応答信号という用語は、ＥＣＧ（心電計）信号などの対象内に固有の信号、またはバイオインピーダンス信号など、刺激の印加の結果として誘導される信号を包含するものと理解されよう。

センサの性質は、好ましい実施態様および行われる検知の性質に応じて変動する。例えば検知は、電気信号の検知を含みうるが、その場合にはセンサは電圧または電流センサなどでありうる。あるいは、光信号などの他の信号も検知されることもでき、その場合にはセンサはフォトダイオード、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ、電荷結合素子）アレイなどの光センサも含みうる一方、温度信号はサーミスタなどを使用して検知されうる。

センサ１２１が微細構造体電極（単数または複数）１１２に接続される様式もまた、好ましい実施態様に応じて変動する。一例では、これは微細構造体電極（単数または複数）１１２とセンサとの間の接続部を用いて達成され、接続部の性質は検知される信号に応じて変動するため、接続部は、電気信号を伝導する電気伝導性要素、電磁信号を伝導する導波路、光ファイバもしくは他の導体、または熱信号を伝導する熱導体を含みうる。接続部はワイヤレス接続部を含み、センサが遠隔に位置することを可能にすることもできる。さらに、接続部は個別の要素として提供されることもできるが、他の例では、例えば基材が伝導性プレートから作製され、これがさらに全ての微細構造体に電気的に接続される場合には、基材が接続部を提供する。さらなる代替例として、センサは微細構造体に埋め込まれるかまたはその一部から形成されることもでき、接続部を必要としなくてもよい。

センサ１２１は、共同および／または独立の接続部により全ての微細構造体１１２に動作可能に接続されうる。例えば、一つ以上のセンサを異なる微細構造体に接続して、異なる微細構造体１１２の群から異なる測定応答信号を測定できるようにすることもできる。しかし、これは必須ではなく、任意の適切な装備が使用されうる。

検知を提供することに加えて、またはその代わりに、一部の例では、微細構造体１１２は、刺激を提供するように構成されうる。例えば、微細構造体は、以下でより詳細に説明されるように、刺激信号を生成する信号生成器に連結されうる。そのような刺激も、電圧または電流源を使用した電気刺激、ＬＥＤまたはレーザなどの可視または非可視放射線源を使用した光刺激、熱刺激などを含むことができ、好ましい実施態様に応じて応答信号を測定するために使用される同じ微細構造体または異なる微細構造体を介して送達されうる。加えておよび／または代わりに、刺激は、微細構造体およびその上または中の材料への対象の曝露を通してなど、他の技術を使用して達成されることもできる。例えば、微細構造体に被覆を施して、材料がバリアを越えて対象に送達されることを可能にし、それによって対象内の応答を刺激することができる。

これらの選択肢は、ＥＣＧ信号、プレチスモグラフ信号、電磁信号、または筋肉、神経組織、血液などにより生成される電位などの体内の電気信号の検出、蛍光などのフォトプレチスモグラフィック、電磁効果の検出、応力または歪などの機械的特性の検出などを含む、様々なタイプの検知およびまたは刺激を行うことを可能にする。検知は、例えばバイオインピーダンス、バイオコンダクタンス、またはバイオキャパシタンスを測定するための印加された電気信号に対する身体の応答の検出、例えば電気的または光学的特性などを検出することによる分析物の存在、不存在、レベルまたは濃度の検出を含みうる。

この点に関し、現在の装備は電極構成に関連するが、電気刺激または検出と併せて他の検知／刺激モダリティが使用されることもできることが理解されよう。例えば、電気信号を用いて光応答を刺激することなどもできる。したがって、電極は電気信号を印加および／または測定することを可能にするために提供されるが、これは追加の刺激または検知モダリティの使用を排除するものではない。

システムは、以下でより詳細に説明するように測定デバイスの一部を形成しうる一つ以上の電子処理デバイス１２２をさらに含み、および／または、コンピュータシステム、サーバ、クライアントデバイスなど一つ以上の処理システムの一部を形成する電子処理デバイスを含むこともできる。使用時には、処理デバイス１２２は、信号生成器を制御し、および／またはセンサ１２１からの信号を受信および分析し、信号を記憶または処理するように適合される。説明の簡単のために、残りの説明は一般に処理デバイスに言及するが、必要に応じてデバイス間で処理を分散して複数の処理デバイスが使用されうること、単数形への言及は複数の装備を包含し、逆もまた同様であることが理解されよう。

次に、これが行われる様式の例を図２を参照して説明する。

特に、この例では、ステップ２００で、一つ以上の微細構造体が機能的バリアを突破し、一例では貫通するように、基材が対象に適用される。例えば、微細構造体は皮膚に適用されると図１に示すように角質層を貫通し、生きた表皮に入りうる。これは手動で、および／または良好な貫通を保証するのに役立つアクチュエータの使用を通じて達成されうる。

ステップ２１０で、刺激信号が対象に任意に印加され、ステップ２２０で対象内の応答信号が測定され、測定された応答信号を示す信号が電子処理デバイス１１２に提供される。これは刺激の印加後に行われうるが、これは必須ではなく、行われる検知の性質に応じて変動する。

次に、一つ以上の処理デバイスは、ステップ２３０で結果の測定データを分析し、および／または後の分析のために測定データに基づくデータを記憶するか、あるいは測定された応答信号に基づいて出力を提供することもできる。例えば、処理デバイスは、測定された応答信号および／またはそこから導出された値を示す指標を表示することもできる。あるいは、処理デバイスは、介入の推奨を生成し、臨床医、トレーナー、または保護者などに警告するなどのアクションをトリガすることもできる。

分析は、任意の適切な様式で行われることができ、これは行われる測定の性質に応じて変動する。例えばこれは、測定された応答信号の値を調べ、これらを用いて、一つ以上の医学的コンディションの存在、不存在、程度もしくは予後、医学的コンディションに関連する予後、バイオマーカーの存在、不存在、レベルもしくは濃度、分析物の存在、不存在、レベルもしくは濃度、癌の存在、不存在もしくはグレード、対象中の流体レベル、血液酸素化、組織炎症状態、神経、脳、筋肉もしくは心臓の活動などの生体電気活動、またはその他の様々な健康状態を含む健康ステータスを示す指標を計算することを含みうる。これは、時間に対する値の変化をモニタすることによって達成されることもでき、既知の医学的コンディションを有する参照対象について測定された値との比較を含みうる。加えておよび／または代わりに、指標は、分析物または他のバイオマーカーの測定されたレベルまたは濃度など、対象に関連する測定されたパラメータを示すこともできる。

例えば、流体レベルを測定する際には、これには印加された刺激信号および測定された応答信号の値を調べ、これらを用いて表皮内のバイオインピーダンスを計算することを含み得、これによりさらに流体レベルを示す指標を導出することができる。この点に関し、間質液などの体内の流体は、ナトリウム（Ｎａ＋）、カリウム（Ｋ＋）、カルシウム（Ｃａ^２＋）、塩化物（Ｃｌ－）、重炭酸（ＨＣＯ_３－）およびリン酸（ＨＰＯ_４ ^２－）などのイオンを含むことが理解されよう。例えば対象の保水レベルが増加または減少するのに伴って流体レベルが増加または減少すると、それに対応してイオン濃度が低下または上昇し、その結果、流体の伝導率の変化が生じる。したがって、流体のインピーダンスの測定を用いてさらに流体の伝導率に関する情報を導出でき、それがさらにイオン濃度ひいては流体レベルを示す。したがって、これにより、インピーダンスの変化を用いて流体レベルの変化ひいては対象の保水状態を追跡できることが理解されよう。そのような流体レベルは、間質液レベル、間質液レベルの変化、間質液中のイオン濃度、間質液中のイオン濃度の変化、イオン濃度、イオン濃度の変化、体内総水分量、細胞内液レベル、細胞外液レベル、血漿水分レベル、流体量または保水レベルのうちのいずれか一つ以上を含みうる。

流体レベル指標はさらに、保水レベル、および／または一つ以上の医学的コンディションの存在、不存在、程度もしくは予後、医学的コンディションに関連する予後などの健康ステータスをモニタする際に使用されうる。これは、例えば長期的な保水測定を行うために時間に対する値の変化をモニタすることも含むこともでき、既知の保水レベルの参照対象について測定された値との比較を含み得、それにより対象が水分過少であるか水分過剰であるかにつき評価を行うことができる。

いずれにせよ、上述のシステムは、角質層などのバリアを突破するように構成された電極を含む微細構造体を提供し、これらを使用して表皮および／または真皮内などの対象内の応答信号を測定することを可能にすることによって動作することが理解されよう。これらの応答信号がさらに処理され、その後分析されて、特定の測定値または対象の健康の一つ以上の態様を示しうる様々な値が導出されることができる。

例えば、システムは、特定のバイオマーカーのレベルまたは濃度など、分析物のレベルまたは濃度を測定するように構成されうる。応答信号を用いて、視覚化、１次元、２次元もしくは３次元の空間マッピング、機械的特性、力、圧力、筋肉運動、血液脈波の詳細、特定のバイオマーカーの存在、不存在、レベルまたは濃度などの分析物濃度、血中酸素飽和度、バイオインピーダンス、バイオキャパシタンス、バイオコンダクタンス、またはＥＣＧ（心電図）信号などの体内の電気信号を生成することもできる。

一例では、システム、特に電極は、表皮内のみ、真皮内のみなど、対象内の特定の位置で測定が行われるように構成されうる。これにより、標的分析物の検出を高精度で行うことが可能になり、分析物のより精密な測定のためのより高品質なデータが提供される。さらに、測定が行われる位置を制限することにより測定が再現可能であることが保証され、より正確な長期的モニタが可能になる。

従来のアプローチとは対照的に、角質層などの機能的バリアを突破することおよび／または少なくとも部分的に貫通することにより、バリア内またはバリア下、特に表皮および／または真皮内から測定を行うことが可能になり、その結果、検出される応答信号の品質および大きさが大幅に改善される。特にこれにより、皮膚の材料特性、毛の有無、汗、適用されるセンサの機械的動作などの皮膚表面の物理的特性など、バリアの外側の環境によって過度に影響を受ける従来の外部測定とは対照的に、応答信号がバイオマーカーの存在、不存在、レベルまたは濃度、間質液のインピーダンスなどの人体内、特に表皮および／または真皮内のコンディションを正確に反映することが保証される。加えて、角質層を貫通するが真皮は貫通しないことにより、測定を表皮のみに制限し、それにより真皮の流体レベルの変化による干渉を回避することができる。

例えばこれにより、本来なら皮膚をほとんど通過しない高分子量のバイオマーカーの正確な測定が行われることが可能になる。その好例はグルコースであり、これは汗中など外部に存在する際には通常は低濃度でしか存在せず、時間が遅延していることが多い、すなわち汗中の濃度は必ずしも現在の体内のグルコースレベルを反映していない。対照的に、バリア、この場合には角質層を突破することにより、はるかに正確な測定を行うことが可能になる。同様の考察は、広範囲の異なるバイオマーカーまたは信号および本来ならバイオマーカーまたは信号の正確な測定を妨げる関連のバリアに当てはまることが理解されよう。

例えば、インピーダンス測定の場合、微細構造体電極は標準的な表面電極と比べて異なるインピーダンスを測定する傾向があり、これは微細構造体電極が皮膚のインピーダンスを測定しないこと、つまり測定されるインピーダンスが体内のコンディションをより示していることを示す。皮膚表面のインピーダンスの寄与は大きいため、これにより覆われた体内のインピーダンスの変化が生じうる、つまり皮膚に基づく測定は意味のある変化を検出できる可能性が低くなる。

皮膚に基づくインピーダンス測定のさらなる問題は、生成される場が角質層および真皮を通過する傾向があり、表皮に制限されないことである。この一例が図１６Ｃに示される。

この例では、皮膚に基づく電極１６０１は、角質層ＳＣ、生きた表皮ＶＥＰｉＤおよび真皮Ｄ内に延びる電場１６０２を生じる。対照的に、微細構造体パッチ１６０３は、生きた表皮ＶＥＰｉＤ内に制限された電場１６０４を生じる。

皮膚に基づく測定および表皮測定で生じる等価回路の例が、図１６Ａおよび１６Ｂにそれぞれ示される。この点に関し、各等価回路は、層ごとに直交方向に組織を流れる電流の寄与を表す三つの回路を含む。したがって図１６Ａに示す皮膚に基づく測定では、角質層のインピーダンスは回路Ｃ_ＳＣ１、Ｒ_ＳＣ１、Ｃ_ＳＣ２、Ｒ_ＳＣ２、Ｃ_ＳＣ３、Ｒ_ＳＣ３で表され、表皮は回路Ｃ_ＶＥ１、Ｒ_ＶＥ１、Ｃ_ＶＥ２、Ｒ_ＶＥ２、Ｃ_ＶＥ３、Ｒ_ＶＥ３で表され、真皮は回路Ｃ_Ｄ１、Ｒ_Ｄ１、Ｃ_Ｄ２、Ｒ_Ｄ２、Ｃ_Ｄ３、Ｒ_Ｄ３で表される。この例では、Ｒ_ＳＣ１＞＞Ｒ_ＶＥ１、Ｒ_ＳＣ２＞＞Ｒ_ＶＥ２およびＲ_ＳＣ３＞＞Ｒ_ＶＥ３である、すなわち表皮層のインピーダンスの寄与は角質層のインピーダンスの寄与と比較して非常に小さいため、皮膚に基づく測定は角質層のインピーダンスをより反映する。

対照的に、図１６Ｂに示される表皮の検知のみの場合には、インピーダンスは回路Ｃ_ＶＥ１、Ｒ_ＶＥ１、Ｃ_ＶＥ２、Ｒ_ＶＥ２、Ｃ_ＶＥ３、Ｒ_ＶＥ３のみによって表され、したがって表皮の測定は表皮の流体レベルをより反映する。

加えて、一部の例では、微細構造体は測定が行われるのを可能にするのに十分な距離だけバリアを貫通する。例えば皮膚の場合には、微細構造体は通常、生きた表皮に入り、真皮層に入らないように構成される。その結果、神経の曝露によって引き起こされる痛み、紅斑、点状出血など真皮の貫通に関連する問題を回避することを含めて、他の侵襲的技術に比べていくつかの改善がもたらされる。真皮境界の貫通を回避することにより感染のリスクも大幅に減少し、微細構造体を数日などの長期間埋め込まれたままにすることが可能になり、これをさらに用いて長期間にわたる長期的モニタを行うことができる。しかし、トロポニンまたはそのサブユニットを検出する場合など、場合によっては真皮バリアの貫通が必要でありうる。

微細構造体をインサイチュにとどめられることは、それにより測定が対象内の同じ部位で行われることが保証され、従来の技術を用いて生じうる測定機器の再配置の不正確さから生じる内在する変動が抑制されることから特に有益であることが理解されよう。それにもかかわらず、本システムは、例えば単一時点のモニタなどを行うために、他の様式で使用されうることが理解されよう。

一例では、これにより装備がウェアラブルデバイスの一部として提供されることが可能になり、例えば本来ならバリアを通過できない信号またはバイオマーカーへのアクセスを提供し、しかしその一方で対象が通常の活動を行う間におよび／または長期間にわたって測定が行われることを可能にすることによって、既存の表面に基づく測定技術より大幅に優れた測定が行われることができる。これによりさらに、対象の健康またはその他のステータスをより正確に反映する測定値を取得することができる。例えばこれにより、一日の流れの中での対象のコンディションの変動が測定されることが可能になり、対象の実際の状況を典型的に示さない診療所内などの人工的な状況下で測定が行われることが回避される。これによりモニタが実質的に連続的に行われることも可能になり、それにより例えば心筋梗塞、心血管疾患、嘔吐、下痢などの場合にコンディションが生じ次第検出できるため、より迅速な介入を求めることが可能になる。

上述のシステムは、身体の任意の部分に適用することができ、したがって広範囲の異なる機能的バリアで使用することができる。例えば機能的バリアは、内部または外部バリア、皮膚層、粘膜層、器官内の内側バリア、器官の外側バリア、上皮層、内皮層、メラニン層、光バリア、電気バリア、分子量バリア、基底層または角質層でありうる。したがって微細構造体は、頬粘膜、眼、または別の上皮層、内皮層などに適用されうる。以下の例は皮膚への適用に特に焦点を当て、機能的バリアは角質層の一部または全部を含むが、これは例示を意図するものであり、限定を意図するものではないことが理解されよう。

さらなる変形例は、以下の説明から明らかになるであろう。

一例では、システムは、典型的には微細構造体に刺激信号を印加することによって刺激を印加するために少なくとも一つの微細構造体に動作可能に接続された信号生成器を含む。ここでも、信号生成器が接続される様式は好ましい実施態様に応じて変動し、これはワイヤードもしくはワイヤレス接続部などの接続部を介して、ならびに／または信号生成器を基材および／もしくは微細構造体に統合することによって達成されうる。接続のタイプの例には機械接続、磁気接続、熱接続、電気接続、電磁接続、光接続などが含まれる。

刺激信号の性質およびこれが印加される様式は好ましい実施態様に応じて変動し、これには生化学信号、化学信号、機械信号、磁気信号、電磁信号、電気信号、光信号、熱信号、または他の信号のうちのいずれか一つ以上が含まれうる。刺激信号は、応答信号の測定を可能にするために用いられることもでき、および／または生体応答をトリガするために用いられ、その後生体応答が測定されることもできる。例えば刺激信号を用いてエレクトロポレーションを引き起こし、局所炎症メディエーターを誘導することができ、それによりさらにバイオマーカーが放出され、それらのレベルまたは濃度を測定することが可能になりうる。この点に関し、エレクトロポレーションまたは電気穿孔は、細胞膜の透過性を高めて化学物質、薬物、またはＤＮＡを細胞に導入することを可能にするために細胞に電場を印加することを含む。別の例では、対象内の境界を破壊するために刺激を用いることができ、例えば真皮境界を破壊して、微細構造体による真皮層の貫通を必要とせずに真皮層内のバイオマーカーが生きた表皮で検出されることを可能にすることができる。さらなる例では、追加の効果をトリガするために刺激を用いることができる。したがって、例えば、電気または機械信号を用いて微細構造体上の被覆を破壊して材料を放出させることもでき、これがさらに化学刺激または他の刺激。

刺激信号は、微細構造体の形態または機能を変更するために微細構造体に印加されることもできる。例えばポリマー微細構造体は、印加された電場または温度により長さまたは幅に沿って拡大または収縮するように誘導されることもできる一方で、微細構造体は、皮膚または他のバリアを貫通してから後退するために格納された平坦位置と伸長された直立位置との間で移動するように構成されることもできる。

一例では、信号生成器の動作は処理デバイスによって制御され、処理デバイスが信号生成器を制御して、例えば電気信号を印加してインピーダンス測定が行われることを可能にすることによって、測定を行わせることができる。加えておよび／または代わりに、処理デバイスは測定された応答信号にしたがって信号生成器を制御することもでき、例えばある基準が満たされたときに対象および／または微細構造体に刺激を印加させることもできる。例えば、セラノスティックの用途では、治療材料を放出するために微細構造体に印加される信号を用いうる。この例では、処理デバイスは応答信号をモニタし、これらを用いて介入が必要な時期を評価し、さらに信号生成器を制御して放出をトリガできる。一例では、そのような制御は、治療法が必要であると判定された後に、例えば用量および用量送達のタイミングを指定して投薬計画にしたがって行われうる。この例では、投薬計画は予め決定されてオンボードで記憶されることもでき、または必要に応じて臨床医または他の個人によって手動で入力されることもできる。

上述のように、信号生成器および／またはセンサは、接続部を介して微細構造体に接続されうる。接続部の性質は好ましい実施態様および信号の性質に応じて変動する。例えば信号が光信号または他の電磁信号である場合、導波路、光ファイバケーブル、または他の電磁導体を使用することができる。電気信号の場合、接続部はワイヤ、または基材上の伝導性トラックなどの伝導性接続部とすることができ、または伝導性基材によって形成されることもできる。接続部は、短距離無線周波数ワイヤレス接続部、誘導接続部などのワイヤレス接続部も含むこともできる。接続部は、機械接続部、磁気接続部、熱接続部などとすることもできる。

一例では、誘導接続部を使用して信号および電力を伝送することができ、その結果例えば誘導連結を用いて基材に装着された電子回路に給電することもできる。これを用いて、基材上の内蔵電源を必要とせずに単純な集積回路などを使用してインピーダンスの変化の増幅および処理などの基本的な処理が基材上で行われることを可能にすることもできる。

一例では、システムは、応答信号を測定するために使用される応答微細構造体および／または対象に刺激信号を印加するために使用される刺激微細構造体を含むことができる。したがって、刺激および応答が異なる微細構造体を介して測定されることもでき、その場合には基材は通常、応答信号が測定されることを可能にする応答接続部と、刺激信号が印加されることを可能にする刺激接続部とを組み込む。一部の例では、複数の刺激および応答接続部が提供されて、異なる接続部を介して異なる測定が行われることを可能にする。例えば、マルチモーダル検知を可能にするために、異なる微細構造体または所与の微細構造体の異なる部分を介して異なるタイプの測定が行われうる。加えておよび／または代わりに、例えば皮膚癌等の存在などの限局性の問題を特定するために、異なる位置および／または深さで同じタイプの測定が行われうる。他の場合には、例えば双極インピーダンス測定を行う際に、刺激および測定が同じ接続部を介して行われうる。

個々の微細構造体および／もしくは微細構造体の異なる部分に信号が印加され、または個々の微細構造体および／もしくは微細構造体の異なる部分から信号が測定されることもでき、これは体内の異なる位置および／または深さで特徴を判別するのに有用でありうる。これを用いて例えば、マッピングまたはトモグラフィを行って、例えば画像のコントラストまたは色が一つ以上の分析物のレベルもしくは濃度またはバイオインピーダンスなどの物理的特性の変化に比例する画像を産出できる。加えておよび／または代わりに、複数の微細構造体にまとめて信号が印加され、または複数の微細構造体からまとめて信号が測定されることもでき、これを用いて信号品質を改善し、または双極、四極もしくは他の多極インピーダンス測定などの測定を行いうる。加えておよび／または代わりに、微細構造体は、例えば微細構造体に信号を印加した後にそこからの応答を測定するなど、測定および刺激の両方に使用されることもできる。

一つの特定の例では、センサおよび／または信号生成器は、マルチプレクサなどの一つ以上のスイッチングデバイスを介して微細構造体に接続されて、センサまたは信号生成器と異なる微細構造体との間で信号が選択的に通信されることを可能にすることができる。処理デバイスは通常、スイッチを制御し、処理デバイスの制御下で様々な異なる検知および刺激が達成されることを可能にするように構成される。一例では、これにより少なくとも一部の電極が少なくとも一部の他の電極とは独立して使用されることができる。このように異なる電極を選択的にインテロゲートする能力により、利点が提供されうる。

例えばこれにより、例えば異なる電極を異なる被覆により機能化し、さらに必要に応じてインテロゲートまたは刺激することにより、異なる電極が異なる機能性を有することが可能になり、その結果必要に応じて異なる測定が行われることができる。加えておよび／または代わりに、これにより例えば空間識別ひいてはマッピングを行うために、異なる微細構造体を介して異なる測定が行われることが可能になる。例えば、パッチ上の異なる位置の電極をインテロゲートすることにより、異なる位置での測定マップが構築されることができ、これをさらに使用して分析物または病変もしくは癌などの特定の目的物の存在などの影響を突き止めることができる。さらに、これにより異なる微細構造体に刺激が送達されることが可能になる。例えば、セラノスティックの実施形態では、異なる微細構造体に異なる治療材料または用量が関連付けられることもできるため、異なる微細構造体を選択的に刺激することにより、様々な介入を行うことができる。一部の例では、異なる微細構造体が異なる目的に使用されることもできるため、一部の微細構造体は検知に使用され、他の微細構造体は刺激および／または治療法を送達するために使用される。

別の例では、以下により詳細に記載されるように、電極が対として提供されるときには、一部の電極対が他の対とは独立して使用されることが可能になる。一つの特定の例では、電極および／または電極の対が列に設けられることができ、それにより測定を行ごとに行うことができるが、これは必須ではなく、他の群分けが使用されることもできる。

基材および／または微細構造体の性質は、好ましい実施態様に応じて変動する。例えば、基材および／または微細構造体は、布、織布、電子布、天然繊維、絹、有機材料、天然複合材料、人工複合材料、セラミック、ステンレス鋼、セラミック、ステンレス鋼、チタンまたは白金などの金属、ドープされたポリマーを含む剛性または半剛性プラスチックなどのポリマー、シリコンまたはドープされた半導体を含む他の半導体、有機シリケート、金、銀、炭素、カーボンナノ材料などから作製されるかまたはこれらを含有しうる。基材および微細構造体は、類似するおよび／または類似しない材料から作製されることもでき、一体的に形成され、または別々に作製されて一緒に結合されることもできる。微細構造体は、一つ以上の基材上に提供されることもできるため、例えば別々の基材上の微細構造体間で信号が測定または印加されることもできる。

使用される具体的な材料は、意図される用途に応じ、したがって、例えば微細構造体が絶縁性と比べて伝導性である必要がある場合には異なる材料が使用されることが理解されよう。ポリマーおよびプラスチックなどの絶縁材料は、例えばマイクロまたはナノサイズの金属粒子でドープすることにより必要な伝導性を提供するようにドープされることもでき、またはＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（ポリ（３，４‐エチレンジオキシチオフェン）ポリスチレン）などの伝導性複合ポリマーが使用されることもできる。ドーピングが用いられる場合には、グラフェンなどの２Ｄ材料およびカーボンナノチューブを含むグラファイトまたはグラファイト派生物の使用を伴い得、これらの材料はスタンドアロン材料として、またはポリマーまたはプラスチックとブレンドしてドーパントとしても使用可能である。

基材および微細構造体は、任意の適切な技術を用いて製造されることができる。例えばシリコンベースの構造体の場合、これはエッチング技術を用いて行われることもできる。ポリマーまたはプラスチック構造体は、３Ｄ印刷などの付加製造または成形を用いて製造されることもできる。一つの特定の例では、モールドが活性化合物などの材料および／もしくはカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）などの糖ベースの賦形剤、または一つ以上のポリマーなどを含有する溶液などの適切な充填材料で充填され、これがその後硬化され、除去される。以下でより詳細に論じられるように、充填材料は構造内に含有されるべき任意の必要なプローブ、試薬などを含みうることも理解されよう。ＳＵ８を含むフォトレジストまたはポリイミドなどの感光性ポリマーが、基材上に電極を直接パターニングするためまたは微細構造体を作製するために使用されてもよい。感光性レジスト、ポリマー、金属などの連続層を堆積および／または選択的に除去して、特注の３Ｄ微細構造体の形状を産出することができる。

一例では、基材を対象の形状に適合させ、それにより生きた表皮、および／もしくは真皮または他の機能的バリアへの微細構造体の貫通を保証するために、基材は少なくとも部分的に可撓性とすることもできる。この例では、基材は、電極および回路が織り込まれたテキスタイルまたは布であることも考えられ、または複数の基材が可撓性バッキングに装着されて、セグメント化された基材装備が提供されることもできる。あるいは、基材は、剛性でありながらも微細構造体の貫通を保証するように、対象の形状に適合するように成形されることもできる。

好ましい例では、基材および微細構造体は、金属、ポリマーまたはシリコンのうちの一つ以上から形成される。

微細構造体は、様々な形状を有し得、畝、針、プレート、ブレード等を含みうる。この点に関し、プレートおよびブレードという用語は、幅が長さと類似の規模のサイズであるがかなり薄い微細構造体を指すために互換可能に使用される。微細構造体は、対象への挿入を容易にするためにテーパ状にされることができ、例えば使用目的に応じて異なる断面形状を有することができる。微細構造体は通常、角丸長方形の形状を有し、微細構造体の長さに沿った形状変化を含みうる。例えば微細構造体は、貫通の深さを制御するために角質層に当接するように構成されたショルダ、ならびに／または先端まで延びるシャフトであって、対象内の先端の位置を制御し、および／もしくは電極のための表面を提供するように構成されるシャフトを含むこともできる。

他の形状の例には、円形、長方形、十字形の形状、正方形、角丸正方形、角丸長方形、楕円形などが含まれ、これらは表面積の増加を可能にすることができ、これは被覆体積ひいては微細構造体あたりの送達される搭載物の量を最大化するように微細構造体を被覆する際に有用であるが、他の様々な形状が使用されることもできることが理解されよう。微細構造体は、粗い表面もしくは滑らかな表面を有することができ、または表面積を増加させ、および／もしくは組織を貫通または係合し、それによって微細構造体を対象内に固着するのを助けうる細孔、隆起部分、鋸歯状部などの表面特徴部を含んでもよい。これは、例えばバイオフィルムの接着ひいては蓄積を妨げることによって、バイオファウリングを低減するのを助けることもできる。微細構造体は、中空または多孔質であることも考えられ、穴などの内部構造体を含み得、その場合には断面形状も少なくとも部分的に中空でありうる。特定の実施形態では、微細構造体は多孔質であり、それにより微細構造体の有効表面積が増加しうる。細孔は、目的の分析物が細孔に入るのを可能にするが、一つ以上の他の分析物または物質を排除する任意の適切なサイズであり得、したがって目的の分析物のサイズに応じる。一部の実施形態では、細孔は直径が約１０μｍ未満、好ましくは直径が約１μｍ未満でありうる。

一例では、微細構造体は、微細構造体を通って横方向に延び、基材に対して平行であるがオフセットされた平面を通る断面で見たときに、角丸長方形の形状を有する。微細構造体は、微細構造体の長さに沿った形状変化を含みうる。例えば微細構造体は、貫通の深さを制御するために角質層に当接するように構成されたショルダ、ならびに／または先端まで延びるシャフトであって、対象内の先端の位置を制御し、および／もしくは電極のための表面を提供するように構成されるシャフトを含むこともできる。

共通の基材上に異なる微細構造体が提供されることもでき、例えば異なる機能を達成するために異なる形状の微細構造体を提供することもできる。一例では、これは異なるタイプの測定を行うことを含みうる。他の例では、異なる基材上に微細構造体が提供されることもでき、例えばあるパッチ上の微細構造体を介して検知を行い、異なるパッチ上の微細構造体を介して治療法の送達を行えるようにすることもできる。この例では、これにより治療法パッチを使い切ったときに交換することが可能になり、その一方で検知パッチはインサイチュにとどめることもできる。加えて、パッチ間で測定を行うこともでき、例えば対象上の異なる位置に提供されたパッチ間で全身のインピーダンス測定を行うこともできる。

加えておよび／または代わりに、基材を対象に固着するために使用できるアンカ微細構造体が提供されうる。この点に関し、アンカ微細構造体は通常、長さが微細構造体より長いと考えられ、これは基材を対象上の適所に保持し、測定中に基材が動かないこと、または不用意に除去されないことを保証するのに役立ちうる。アンカ微細構造体は、組織の係合を助けることができる隆起部分などのアンカリング構造体を含むことができ、これらは微細構造体の形状および／または被覆の形状によって形成されうる。加えて被覆は、対象内の水分に曝露されるとまたは刺激が印加されると膨張し、それによって対象との係合をさらに容易にするヒドロゲルまたは他の類似の材料を含みうる。同様に、微細構造体は、対象内の水または水分などの物質への曝露に応答して、または印加された刺激に応答して膨潤などの形状変化を受けうる。アンカ微細構造体は皮膚に適用されると真皮に入ることができ、したがって他の微細構造体より長く、基材を適所に保持するのに役立つが、これは必須ではなく、好ましい実施態様に応じることが理解されよう。他の例では、アンカ微細構造体は他の微細構造体より粗く、他の微細構造体より表面摩擦が大きく、他の微細構造体より鈍く、または他の微細構造体より太い。

さらなる例では、基材ひいてはパッチが対象に接着することを可能にするために、基材の少なくとも一部が接着被覆で被覆されうる。

前述のように、微細構造体は皮膚に適用されると通常は生きた表皮に入り、一例では真皮に入らないが、他の例では真皮に入りうる。しかし、これは必須ではなく、一部の用途では微細構造体が真皮に入り、主に行われる検知の性質に応じて例えば生きた表皮／真皮の境界を通って短く突出し、または真皮にかなりの距離入ることが必要でありうる。一例では、皮膚の場合、微細構造体は２５００μｍ未満、１０００μｍ未満、７５０μｍ未満、６００μｍ未満、５００μｍ未満、４００μｍ未満、３００μｍ未満、２５０μｍ未満、１００μｍ超、５０μｍ超および１０μｍ超のうちの少なくとも一つである長さを有するが、他の長さが使用されることもできることが理解されよう。より一般的には、微細構造体は機能的バリアに適用されるときには通常、機能的バリアの厚さより大きい、機能的バリアの厚さより少なくとも１０％大きい、機能的バリアの厚さより少なくとも２０％大きい、機能的バリアの厚さより少なくとも５０％大きい、機能的バリアの厚さより少なくとも７５％大きい、および機能的バリアの厚さより少なくとも１００％大きい長さを有する。

別の例では、微細構造体は、機能的バリアの厚さより２０００％だけ大きい、機能的バリアの厚さより１０００％だけ大きい、機能的バリアの厚さより５００％だけ大きい、機能的バリアの厚さより１００％だけ大きい、機能的バリアの厚さより７５％だけ大きい、または機能的バリアの厚さより５０％だけ大きい長さを有する。これにより、好ましくない可能性のある体内の下層の深い貫通を回避でき、使用される微細構造体の長さは使用目的、および特に突破されるバリアの性質、および／または印加または測定される信号に応じて変動することが理解されよう。微細構造体の長さは不均一とすることもでき、例えばブレードの一端を他端より高くすることができ、これにより対象または機能的バリアの貫通を容易にすることができる。

同様に、微細構造体は、好ましい実施態様に応じて異なる幅を有することができる。通常、幅は、長さの２５％未満、長さの２０％未満、長さの１５％未満、長さの１０％未満、または長さの５％未満のうちの少なくとも一つである。したがって例えば、微細構造体は皮膚に適用されるときには５０μｍ未満、４０μｍ未満、３０μｍ未満、２０μｍ未満、または１０μｍ未満の幅を有しうる。しかし、代わりに、微細構造体はブレードを含むこともでき、微細構造体の長さより幅広であることもできる。一部の例では、微細構造体は５００００μｍ未満、４００００μｍ未満、３００００μｍ未満、２００００μｍ未満、１００００μｍ未満、５０００μｍ未満、２５００μｍ未満、１０００μｍ未満、５００μｍ未満または１００μｍ未満の幅を有しうる。ブレードの例では、実質的に基材の幅までの幅を有する微細構造体を使用することも可能である。

一般に、微細構造体の厚さは、貫通を容易にするためにかなり小さく、通常１０００μｍ未満、５００μｍ未満、２００μｍ未満、１００μｍ未満、５０μｍ未満、２０μｍ未満、１０μｍ未満、少なくとも１μｍ、少なくとも０．５μｍまたは少なくとも０．１μｍである。一般に、微細構造体の厚さは、機械的要件、特に微細構造体が貫通時に破損、破砕、または変形しないことを保証する必要性によって左右される。しかし、この問題は、微細構造体に追加の機械的強度を加える被覆の使用により軽減できる。

一つの具体例では、表皮検知の場合、微細構造体は、３００μｍ未満、５０μｍ超、１００μｍ超および約１５０μｍの長さ、ならびに微細構造体の長さより大きいかまたは長さと約等しい、通常は３００μｍ未満、５０μｍ超および約１５０μｍである幅を有する。別の例では、真皮検知の場合、微細構造体は、４５０μｍ未満、１００μｍ超および約２５０μｍの長さ、ならびに微細構造体の長さより大きいかまたは長さと約等しく、少なくとも長さと類似の規模の、通常は４５０μｍ未満、１００μｍ超、および約２５０μｍである幅を有する。他の例では、より長い微細構造体が使用されることもでき、そのため例えばハイパーダーマル検知の場合、微細構造体の長さはより長くなるであろう。微細構造体は通常、幅より小さく、幅よりかなり小さく、幅より小さい規模の厚さを有する。一例では、厚さは５０μｍ未満、１０μｍ超、および約２５μｍであるが、微細構造体は通常、追加の強度のために広がったベースを含み、したがって厚さの約三倍の、通常は１５０μｍ未満、３０μｍ超および約７５μｍの基材に近接するベース厚さを含む。微細構造体は通常、微細構造体の長さの５０％未満、微細構造体の長さの少なくとも１０％、より一般的には微細構造体の長さの約３０％の長さの先端を有する。先端は、少なくとも０．１μｍ、５μｍ未満、および通常は約１μｍの鋭さをさらに有する。

一例では、微細構造体は１０００／ｃｍ^２未満、５００／ｃｍ^２未満、１００／ｃｍ^２未満、１０／ｃｍ^２未満、またはさらに５／ｃｍ^２未満など、１００００／ｃｍ^２未満などの比較的低密度である。比較的低密度の使用により、角質層を通した微細構造体の貫通が容易になり、特に、アレイが正しく適用されるために高出力アクチュエータがさらに必要になりうる高密度アレイによる皮膚の貫通に関連する問題が回避される。しかし、これは必須ではなく、５０，０００／ｃｍ^２未満の微細構造体、３０，０００／ｃｍ^２未満の微細構造体などを含む、より高密度の微細構造体装備が使用されることもできる。結果として、微細構造体は通常、２０ｍｍ未満、１０ｍｍ未満、１ｍｍ未満、０．１ｍｍ未満、または１０μｍ未満の間隔を有する。状況によっては、微細構造体が対に設けられ、各対の微細構造体は１０μｍ未満などの小さな間隔を有する一方で、低い全体的密度が維持されることを保証するために対同士は１ｍｍ超などの大きな間隔を有することに注意しなければならない。しかし、これは必須ではなく、状況によってはより高い密度が使用されうることが理解されよう。

一つの具体例では、微細構造体は、５０００／ｃｍ^２未満、１００／ｃｍ^２超、および約６００／ｃｍ^２の密度であり、１ｍｍ未満、１０μｍ超、および約０．５ｍｍ、０．２ｍｍ、または０．１ｍｍの間隔を生じる。

一例では、光検知が行われるときには、基材の接続部は、微細構造体の一つ以上のポートまで微細構造体を通って延びる導波路、または光ファイバなどの他の電磁伝導性経路を含み、電磁放射線がポートから放出されるかまたはポートを介して受信されることを可能にする。一例ではこれは、微細構造体を、好ましい用途に応じて可視光線、紫外線、赤外線などを含みうる印加または受信される電磁放射線の周波数に対して少なくとも部分的に透過性のポリマーまたは他の類似の材料から作製させるかまたはそれらを含有させることによって達成される。

一例では、少なくとも部分的に電磁透過性のコアが外側電磁不透過層によって取り囲まれ、ポートが不透過層を通って延び、ポートを介して電磁放射線が放出または受信されることを可能にすることができる。この例では、ポートの適切な配置によって放射線が的を絞った様式で送達または受信されることができ、例えばこれを生きた表皮内の特定の深さに、または他の場所に向けることができることが理解されよう。一例では、透過性コアは、光ファイバケーブルなどの導波路またはその一部から作製されることもできる。例えば、外側層および／または反射層を除去して、微細構造体の透過性コアを光ファイバコアで作製できるようにすることもできる。さらなる例では、微細構造体は、電磁放射線が指定されたポートとの間で伝導されることを可能にする電磁反射層を含む。

同様の装備が電気信号送信のために提供され、微細構造体は、電気伝導性材料を含み、電気信号がポートから放出されることまたはポートによって受信されることを可能にするポートを含む電気絶縁層を任意に含み、ここでもポートは異なる位置および／または深さで電気信号を測定できるように任意に異なる深さにあるようにすることもできる。

したがって微細構造体は、非伝導性（絶縁）層によって少なくとも部分的に覆われた電気伝導性材料を含み、開口部がコアへのアクセスを提供して開口部を通じた電気信号の伝導を可能にし、それによって電極を規定することもできる。一例では、絶縁層は、基材に隣接する微細構造体の近位端を含む微細構造体の表面の一部にわたって延びる。絶縁層は、微細構造体の長さの少なくとも半分、および／または微細構造体の近位端の約６０μｍ、９０μｍもしくは１５０μｍ、ならびに任意に微細構造体の先端部分の少なくとも一部にわたって延びうる。一つの具体例では、これは非絶縁部分が表皮および／または真皮内に提供されて、表皮および／もしくは真皮に刺激信号が印加され、ならびに／または表皮および／もしくは真皮から応答信号が受信されるように行われる。絶縁層はまた、基材の表面の一部または全部にわたって延びることもできる。この点に関し、一部の例では接続部が基材の表面上に形成され、その場合にはこれらを対象から絶縁するために被覆が用いられうる。例えば、基材の表面上の電気トラックを使用して電極への電気接続部が提供され、接続部が測定される応答信号にさらに悪影響を与えうる対象の皮膚との電気接触を生じないことを保証するために接続部の上に絶縁層が提供されることもできる。

微細構造体は、微細構造体全体が電極を構成するように金属または他の伝導性材料から作製されることもでき、あるいは、例えば金の層を堆積して電極を形成することによって電極が微細構造体上に被覆または堆積されることもできる。さらなる例では、微細構造体は、非伝導性層で覆われた電気導電性コアを含み、開口部がコアへのアクセスを提供して開口部を通じた電気信号の伝導を可能にすることもできる。電極材料は、金、銀、コロイド銀、コロイド金、コロイド炭素、カーボンナノ材料、白金、チタン、ステンレス鋼、もしくは他の金属、または任意の他の生体適合性伝導性材料のうちのいずれか一つ以上を含みうる。

電極は、対象に電気信号を印加し、例えばＥＣＧまたはインピーダンスを測定するなど、内因性または外因性応答電気信号を測定するために使用されうる。別の例では、一つ以上の微細構造体電極は、応答信号が一つ以上の目的の分析物の存在、不存在、レベルまたは濃度に依存するように一つ以上の目的の分析物と相互作用し、それにより一つ以上の分析物のレベルまたは濃度を定量化することを可能にする。

一例では、微細構造体は、上に電極を有する実質的に平面状の面を有するプレートを含む。プレート形状の使用は電極の表面積を最大化する一方で、微細構造体の断面積を最小化し、それにより微細構造体の対象への貫通を助ける。これにより電極が容量性プレートとして働くことも可能になり、容量検知を行うことが可能になる。一例では、電極は、少なくとも１０ｍｍ^２、少なくとも１ｍｍ^２、少なくとも１００，０００μｍ^２、１０，０００μｍ^２、少なくとも７，５００μｍ^２、少なくとも５,０００μｍ^２、少なくとも２，０００μｍ^２、少なくとも１，０００μｍ^２、少なくとも５００μｍ^２、少なくとも１００μｍ^２、または少なくとも１０μｍ^２の表面積を有する。一例では、電極は、最大２５００μｍ、少なくとも５００μｍ、少なくとも２００μｍ、少なくとも１００μｍ、少なくとも７５μｍ、少なくとも５０μｍ、少なくとも２０μｍ、少なくとも１０μｍまたは少なくとも１μｍの幅または高さを有する。ブレード上に提供される電極の場合、電極の幅は、前に概説した幅も含めて、５００００μｍ未満、４００００μｍ未満、３００００μｍ未満、２００００μｍ未満、１００００μｍ未満、または１０００μｍ未満でありうる。この点に関し、これらの寸法は個々の電極に当てはまり、一部の例では各微細構造体が複数の電極を含みうることに注意しなければならない。

一つの具体例では、電極は、２００，０００μｍ^２未満、少なくとも２０００μｍ^２および約２２，５００μｍ^２の表面積を有し、電極は微細構造体の遠位部分の長さにわたって延び、任意に先端から離間され、任意に微細構造体の遠位端に近接して、微細構造体の先端に同様に近接して配置される。電極は、微細構造体の長さの少なくとも２５％および５０％未満にわたって延びうるため、電極は通常、微細構造体の約６０μｍ、９０μｍまたは１５０μｍにわたって延び、したがって使用時に対象の生きた表皮および／または真皮内に配置される。

一例では、微細構造体の少なくともいくつかは、対などの群で設けられ、応答信号または刺激が群内の微細構造体から測定されるかまたは群内の微細構造体に印加される。群内の微細構造体は、特定の測定が行われることを可能にする特定の構成を有することができる。例えば、対に設けられる場合には、分離距離を用いて行われる測定の性質に影響を与えることができる。例えばバイオインピーダンス測定を行うときには、微細構造体間の分離が数ミリメートルより大きい場合、これは電極間に位置する間質液の特性を測定する傾向がある一方で、微細構造体間の距離を減少させると、測定は微細構造体の表面に結合した材料の存在などの表面特性の影響をより受けるようになる。測定は、印加される刺激の性質によっても影響を受けるため、例えば低周波数の電流は細胞外液を通って流れる傾向がある一方で、より高周波数の電流は細胞内液の影響より受ける。

一つの特定の例では、プレート微細構造体が対で提供され、各対は対向する実質的に平面状の電極を有する離間されたプレート微細構造体を含む。これは、電極間の領域で対象中に非常に均一な場を生成するため、および／または電極間の物質の容量または伝導性検知を行うために使用されることができる。しかし、これは必須ではなく、中心電極の周りに複数の電極を円周方向に離間するなどの他の構成が使用されうる。通常、各群内の電極間の間隔は典型的に５０ｍｍ未満、２０ｍｍ未満、１０ｍｍ未満、１ｍｍ未満、０．１ｍｍ未満または１０μｍ未満であるが、微細構造体が複数の基材に分散される場合には、基材の寸法までの間隔および／またはそれ以上の間隔を含む、より大きな間隔が使用されることもできることが理解されよう。

したがって、一つの具体例では、微細構造体の少なくともいくつかが対に設けられ、応答信号が対内の微細構造体間で測定され、および／または刺激が対内の微細構造体間で印加される。各微細構造体の対は通常、対向する実質的に平面状の電極を有する離間されたプレート微細構造体、および／または離間された実質的に平行なプレート微細構造体を含む。

一例では、少なくともいくつかの微細構造体の対は角度がオフセットされ、一つの特定の例では直交して設けられる。したがって、プレート微細構造体の場合、少なくともいくつかの微細構造体の対は、異なった任意に直交する方向に延びる。これは、パッチの挿入に関連する応力を異なる方向に分散し、プレートが少なくとも部分的に任意の横力の方向に面することを保証することによってパッチの横向きの滑りを減らすようにも働く。挿入中または挿入後の滑りを減らすことは、不快感、紅斑などを減らすのに役立ち、パッチを長期間快適に着用できるようにするのを助けうる。加えてこれは、例えば皮膚内のフィブリンの構造、細胞異方性などの結果としての組織内の任意の電気的異方性を斟酌するのにも役立ちうる。

一つの具体例では、隣接する微細構造体の対は角度がオフセットされ、および／または直交して設けられ、加えておよび／または代わりに、微細構造体の対は列に設けられることができ、一つの列の微細構造体の対は他の列の微細構造体の対に対して直交して設けられるかまたは角度がオフセットされる。

一つの具体例では、微細構造体の対が使用されるときには、各対内の微細構造体間の間隔は通常０．２５ｍｍ未満、１０μｍ超、および約０．１ｍｍである一方で、微細構造体の群間の間隔は通常１ｍｍ未満、０．２ｍｍ超、および約０．５ｍｍである。このような装備は、電気信号が主に対内で印加および測定されることを保証するのに役立ち、対間のクロストークを低減して、微細構造体／電極の対ごとに独立した測定が記録されることを可能にする。

電極対のアレイを作るには、これは第一微細構造体と対応する第一口とを有する第一基材を製造することによって行われることができる。次に、第一微細構造体と反対の第一基材の側に絶縁層が提供された後、第二基材が絶縁層上に提供される。この例では、第二基材は、絶縁層および第一口を通って延びて第一および第二微細構造体の対を形成する第二微細構造体を有し、この例が以下でより詳細に説明される。一例では、第一および第二口は、第一および第二基材の間の容量連結を低減するためにオフセットされる。あるいは、基材間の容量連結のための他の機構が使用されうる。

微細構造体は、一つ以上の目的の分析物と相互作用し、特に結合してこれらを検出することを可能にするために構成されることができる。特に、一例では、一つ以上の分析物の微細構造体への結合は電荷輸送能力を変更し得、さらに電極対のキャパシタンスの変化をもたらすため、これをさらにモニタして分析物のレベルまたは濃度を導出することができる。分析物の結合は、細孔もしくは他の物理的構造体の存在などの微細構造体の機械的特性、微細構造体が製造される材料の選択、被覆の使用、または磁性微細構造体を使用するなどその他のやり方で微細構造体の特性に影響を与えることを含む、様々な技術を用いて達成することができる。

加えて、微細構造体および／または基材は、微細構造体の本体内に、または添加剤を含有する被覆の追加を通じて、一つ以上の材料または他の添加剤を組み込むことができる。材料または添加剤の性質は好ましい実施態様に応じて変動し、生体活性材料、対象中の分析物と反応するための試薬、目的の分析物と結合するための結合剤、一つ以上の目的の分析物を結合するための材料、目的の分析物を選択的に標的とするためのプローブ、バイオファウリングを低減する材料、少なくとも一つの物質を微細構造体に引き付ける材料、少なくとも一つの物質を微細構造体から反発もしくは排除する材料、少なくともいくつかの分析物を微細構造体に引き付ける材料、または分析物を反発もしくは排除する材料を含みうる。この点に関し、物質は、細胞、流体、分析物などのうちのいずれか一つ以上を含みうる。材料の例には、ポリエチレン、ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキシド、双性イオン、ペプチド、ヒドロゲル、および自己組織化単分子膜が含まれる。

材料は、例えば製造中に微細構造体を含浸することによって微細構造体自体の中に含有されることができ、微細構造体が形成される材料であることができ、または被覆中に提供されることもできる。したがって、微細構造体の少なくともいくつかは、一つ以上の目的の分析物を結合するための材料などの被覆で被覆されることができ、これを特定の目的の分析物を標的とするために使用して、これらの分析物が微細構造体に結合または他のやり方で付着することを可能にすることができ、その結果これらの分析物をその後、光学的特性または電気的特性の変化を検出することによってなど適切な検出機構を使用してインサイチュで検出できることが理解されよう。

一部の実施形態では、材料または添加剤は、一つ以上の目的の分析物を結合するための材料である。

特定の実施形態では、材料は、アプタマー、特に複数のアプタマーである。特定の実施形態では、アプタマーは、微細構造体上の被覆である。

アプタマーの同一性は、具体的な目的の分析物および検出方法に応じる。当業者は、それぞれの目的の分析物および検出方法に適したアプタマーを容易に同定し、使用することができるであろう。アプタマーは、目的の分析物と相互作用または結合し、分析物の結合時にコンフォメーションが変化するものである。例えば、一部の実施形態では、アプタマーは、分析物結合の不存在時の第一コンフォメーションと、分析物結合時の第二コンフォメーションとを有する。

一部の実施形態では、第二コンフォメーションの結果、アプタマーの一部分（例えば３’または５’末端などのアプタマーの第一末端）が第一コンファメーションより微細構造体（および電極）に近くなる（すなわち第二コンフォメーションではアプタマーの当該部分と微細構造体との間の間隔が減少する）。代替的実施形態では、第二コンファメーションの結果、アプタマーの一部分が第一コンフォメーションより微細構造体（および電極）から遠くなる（すなわち第二コンファメーションではアプタマーの当該部分と微細構造体との間の間隔が増加する）。このようなアプタマーの当該部分と微細構造体との間の近接度の変化はさらに、例えば第一末端などのアプタマーの関連部分に付着または近接するレドックス部分または蛍光標識などの標識部分を使用して検出されうる。特定の実施形態では、アプタマーの当該部分は、好ましくはアプタマーの第二末端（例えば３’末端）が微細構造体に直接的または間接的にコンジュゲートまたは他のやり方で付着したときの、アプタマーの第一末端（例えば５’末端）である。したがって、一部の実施形態では、第二コンフォメーションの結果、アプタマーの第一末端が第一コンフォメーションより微細構造体に近くなるか、あるいはアプタマーの第一末端が第一コンフォメーションより微細構造体から遠くなる。その結果、例えばアプタマーが第一コンフォメーションにあるときに第一信号が生じ、アプタマーが第二コンフォメーションにあるときに第二信号が生じ得、ここで第一信号は第二信号以外のものである（すなわち第一信号と第二信号とは異なる）。

任意の構造のアプタマーが企図されるが、特定の実施形態では、アプタマーは、ステムループヘアピン構造を含むかまたはそれからなる。

適切なアプタマーは当技術分野で周知であるか、またはアプタマー選択の技術分野で周知の様々な方法を用いて同定されうる。

例えば、適切なアプタマーは、ネガダリー（Ｎｅｇａｈｄａｒｙ）ら（２０１８）ジャーナルオブバイオメディカルフィジックスアンドエンジニアリング（Ｊ Ｂｉｏｍｅｄ Ｐｈｙｓ Ｅｎｇ）、８（２）：１６７‐１７８、ジョー（Ｊｏ）ら（２０１５）アナリティカルケミストリー（Ａｎａｌ Ｃｈｅｍ）、８７：９８６９‐９８７５、米国特許出願公開第２０１２／０３１６３２６（Ａ１）号、中国特許第１０２７０３４５５（Ａ）号、韓国特許第２０１６００２１４８８（Ａ）号、米国特許出願公開第２０１９／０２１９５９５（Ａ１）号、フェフィファーおよびメイヤー（Ｐｆｅｆｉｆｆｅｒ ａｎｄ Ｍａｙｅｒ）（２０１６）フロンティアズインケミストリー（Ｆｒｏｎｔ Ｃｈｅｍ）、４：２５、国際公開第２０１７／２１０６８３（Ａ１）号、中国特許第１０２６６０５４７（Ａ）号、国際公開第２０１７／２１０６８３（Ａ１）号、中国特許第１０５１３６７５４（Ａ）号、国際公開第２０１２／１３０９４８（Ａ１）号、米国特許第５５８２９８１号、米国特許第５５９５８７７号、米国特許出願公開第２０１８／０３２７７４６（Ａ１）号、欧州特許第２５３２７４９（Ｂ１）号、米国特許出願公開第２０１２／０１３５５４０（Ａ１）号、中国特許第１０５３４９５４５（Ａ）号、米国特許出願公開第２０１１／０３１８８４６（Ａ１）号、中国特許第１０４７４５５８５（Ａ）号、ストヤノヴィチ（Ｓｔｏｊａｎｏｖｉｃ）ら（２０００）ジャーナルオブアメリカンケミカルソサエティ（Ｊ Ａｍ Ｃｈｅｍ Ｓｏｃ）、１２２：１１５４７‐１１５４８、国際公開第２０１５／１９７７０６（Ａ１）号、国際公開第２０１９／０９４３１５（Ａ１）号、または米国特許出願公開第２０１７／０２３３７３８（Ａ１）号に記載されるアプタマーを含みうるがこれに限定されず、これらの全内容は参照により本明細書に組み込まれる。

一部の実施形態では、アプタマーは、トロポニン選択的アプタマーであり、その代表的な例には、ネガダリー（Ｎｅｇａｈｄａｒｙ）ら（２０１８）ジャーナルオブバイオメディカルフィジックスアンドエンジニアリング（Ｊ Ｂｉｏｍｅｄ Ｐｈｙｓ Ｅｎｇ）、８（２）：１６７‐１７８、ジョー（Ｊｏ）ら（２０１５）アナリティカルケミストリー（Ａｎａｌ Ｃｈｅｍ）、８７：９８６９‐９８７５、米国特許出願公開第２０１２／０３１６３２６（Ａ１）号、中国特許第１０２７０３４５５（Ａ）号、韓国特許第２０１６００２１４８８（Ａ）号、および米国特許出願公開第２０１９／０２１９５９５（Ａ１）号に記載されるものが含まれ、これらの全内容は参照により本明細書に組み込まれる。

一部の実施形態では、アプタマーは、ＡＧＴＣＴＣＣＧＣＴＧＴＣＣＴＣＣＣＧＡＴＧＣＡＣＴＴＧＡＣＧＴＡＴＧＴＣＴＣＡＣＴＴＴＣＴＴＴＴＣＡＴＴＧＡＣＡＴＧＧＧＡＴＧＡＣＧＣＣＧＴＧＡＣＴＧ［配列番号１］、ＣＧＴＧＣＡＧＴＡＣＧＣＣＡＡＣＣＴＴＴＣＴＣＡＴＧＣＧＣＴＧＣＣＣＣＴＣＴＴＡ［配列番号２］、ＡＧＴＣＴＣＣＧＣＴＧＴＣＣＴＣＣＣＧＡＴＧＣＡＣＴＴＧＡＣＧＴＡＴＧＴＣＴＣＡＣＴＴＴＣＴＴＴＴＣＡＴＴＧＡＣＡＴＧＧＧＡＴＧＡＣＧＣＣＧＴＧＡＣＴＧ［配列番号３］、ＣＧＴＧＣＡＧＴＡＣＧＣＣＡＡＣＣＴＴＴＣＴＣＡＴＧＣＧＣＴＧＣＣＣＣＴＣＴＴＡ［配列番号４］、ＣＧＣＡＴＧＣＣＡＡＡＣＧＴＴＧＣＣＴＣＡＴＡＧＴＴＣＣＣＴＣＣＣＣＧＴＧＴＣＣ［配列番号５］、ＴＣＡＣＡＣＣＣＴＣＣＣＴＣＣＣＡＣＡＴＡＣＣＧＣＡＴＡＣＡＣＴＴＴＣＴＧＡＴＴ［配列番号６］、ＣＣＣＧＡＣＣＡＣＧＴＣＣＣＴＧＣＣＣＴＴＴＣＣＴＡＡＣＣＴＧＴＴＴＧＴＴＧＡＴ［配列番号７］、ＡＴＧＣＧＴＴＧＡＡＣＣＣＴＣＣＴＧＡＣＣＧＴＴＴＡＴＣＡＣＡＴＡＣＴＣＣＡＧＡ［配列番号８］、ＣＧＴＧＣＡＧＴＡＣＧＣＣＡＡＣＣＴＴＴＣＴＣＡＴＧＣＧＣＴＧＣＣＣＣＴＣＴＴＡ［配列番号９］、ＣＡＡＣＴＧＴＡＡＴＧＴＡＣＣＣＴＣＣＴＣＧＡＴＣＡＣＧＣＡＣＣＡＣＴＴＧＣＡＴ［配列番号１０］、ＣＧＣＡＴＧＣＣＡＡＡＣＧＴＴＧＣＣＴＣＡＴＡＧＴＴＣＣＣＴＣＣＣＣＧＴＧＴＣＣ［配列番号１１］、およびＡＧＴＣＴＣＣＧＣＴＧＴＣＣＴＣＣＣＧＡＴＧＣＡＣＴＴＧＡＣＧＴＡＴＧＴＣＴＣＡＣＴＴＴＣＴＴＴＴＣＡＴＴＧＡＣＡＴＧＧＧＡＴＧＡＣＧＣＣＧＴＧＡＣＴＧ［配列番号１２］、ＴＣＡＣＡＣＣＣＴＣＣＣＴＣＣＣＡＣＡＴＡＣＣＧＣＡＴＡＣＡＣＴＴＴＣＴＧＡＴＴ［配列番号１３］、ＣＣＣＧＡＣＣＡＣＧＴＣＣＣＴＧＣＣＣＴＴＴＣＣＴＡＡＣＣＴＧＴＴＴＧＴＴＧＡＴ［配列番号１４]、ＡＴＧＣＧＴＴＧＡＡＣＣＣＴＣＣＴＧＡＣＣＧＴＴＴＡＴＣＡＣＡＴＡＣＴＣＣＡＧＡ［配列番号１５］、ＣＧＴＧＣＡＧＴＡＣＧＣＣＡＡＣＣＴＴＴＣＴＣＡＴＧＣＧＣＴＧＣＣＣＣＴＣＴＴＡ［配列番号１６］、ＣＡＡＣＴＧＴＡＡＴＧＴＡＣＣＣＴＣＣＴＣＧＡＴＣＡＣＧＣＡＣＣＡＣＴＴＧＣＡＴ［配列番号１７］、ＣＧＣＡＴＧＣＣＡＡＡＣＧＴＴＧＣＣＴＣＡＴＡＧＴＴＣＣＣＴＣＣＣＣＧＴＧＴＣＣ［配列番号１８］、ＴＣＡＣＡＣＣＣＴＣＣＣＴＣＣＣＡＣＡＴＡＣＣＧＣＡＴＡＣＡＣＴＴＴＣＴＧＡＴＴ［配列番号１９］、ＣＣＣＧＡＣＣＡＣＧＴＣＣＣＴＧＣＣＣＴＴＴＣＣＴＡＡＣＣＴＧＴＴＴＧＴＴＧＡＴ［配列番号２０］、ＡＴＧＣＧＴＴＧＡＡＣＣＣＴＣＣＴＧＡＣＣＧＴＴＴＡＴＣＡＣＡＴＡＣＴＣＣＡＧＡ［配列番号２１］、ＣＡＡＣＴＧＴＡＡＴＧＴＡＣＣＣＴＣＣＴＣＧＡＴＣＡＣＧＣＡＣＣＡＣＴＴＧＣＡＴ［配列番号２２］、ＣＧＴＧＣＡＧＴＡＣＧＣＣＡＡＣＣＴＴＴＣＴＣＡＴＧＣＧＣＴＧＣＣＣＣＴＣＴＴＡ［配列番号２３］、ＣＧＣＡＴＧＣＣＡＡＡＣＧＴＴＧＣＣＴＣＡＴＡＧＴＴＣＣＣＴＣＣＣＣＧＴＧＴＣＣ［配列番号２４］、ＧＧＧＡＴＧＧＧＧＴＧＧＧＴＧＧＣＣＡＧＣＧＡＴＴ［配列番号２５］、およびＴＴＡＧＧＧＧＴＧＧＴＧＴＧＧＴＴＧＧＣＡＡＴＴＣ［配列番号２６］、特に配列番号１からなる群より選択されるヌクレオチド配列を含むか、それからなるか、またはそれから本質的になる。

本発明は、本明細書に提供される配列の変異体も企図する。したがって、一部の実施形態では、アプタマーは、配列番号１～２６のいずれか一つ、特に配列番号１のヌクレオチド配列に対して少なくとも約８０％、８１％、８２％、８３％、８４％、８５％、８６％、８７％、８８％、８９％、９０％、９１％、９２％、９３％、９４％、９５％、９６％、９７％、９８％、または９９％の配列同一性を有するヌクレオチド配列を含むか、それからなるか、またはそれから本質的になる。

二つの核酸配列間の配列同一性のパーセンテージを判定するために、配列が最適な比較目的のためにアライメントされる（例えば最適なアライメントのために第一および第二核酸配列の一方または両方にギャップが導入されることができ、比較目的のために非相同配列は無視されうる）。一部の実施形態では、比較目的のためにアライメントされる参照配列の長さは、参照配列の長さの少なくとも４０％、より一般的には少なくとも５０％または６０％、さらにより一般的には少なくとも７０％、８０％、９０％または１００％である。次に、対応するヌクレオチド位置のヌクレオチドが比較される。第一配列のある位置が第二配列の対応する位置で同じヌクレオチドによって占められる場合、分子はその位置で同一である。

配列の比較および配列間のパーセント同一性の判定は、数学的アルゴリズムを使用して達成されることができる。ある実施形態では、核酸配列間のパーセント同一性は、ＧＣＧソフトウェアパッケージ（デヴロー（Ｄｅｖｅｒｅａｕｘ）ら（１９８４）ヌクレイックアシッドリサーチ（Ｎｕｃｌｅｉｃ Ａｃｉｄｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ）、１２：３８７‐３９５）のＧＡＰプログラムに組み込まれているニードルマン‐ブンシュ（Ｎｅｅｄｌｅｍａｎ ａｎｄ Ｗｕｅｎｓｃｈ）、（１９７０、ジャーナルオブモレキュラーバイオロジー（Ｊ．Ｍｏｌ．Ｂｉｏｌ．）、４８：４４４‐４５３）アルゴリズムを用いて、Ｂｌｏｓｕｍ６２行列またはＰＡＭ２５０行列のいずれか、ならびに１６、１４、１２、１０、８、６、または４のギャップ重量および１、２、３、４、５、または６の長さ重量を使用して判定される。一部の実施形態では、核酸配列間のパーセント同一性は、ＡＬＩＧＮプログラム（バージョン２．０）に組み込まれているメイヤーズ‐ミラー（Ｍｅｙｅｒｓ ａｎｄ Ｍｉｌｌｅｒ）（１９８９、カビオス（Ｃａｂｉｏｓ）、４：１１‐１７）のアルゴリズムを使用して、ＰＡＭ１２０重量残基表、１２のギャップ長ペナルティおよび４のギャップペナルティを使用して判定されうる。

あるいは、指数関数的濃縮によるリガンドの系統的進化（ＳＥＬＥＸ：Ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ Ｌｉｇａｎｄｓ ｂｙ Ｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌ Ｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔ）技術（例えば米国特許第５４７５０９６号および米国特許第５２７０１６３号に記載される）ならびに国際公開第２０１９／０６７３８３（Ａ１）号、米国特許第５５８２９８１号、米国特許第５５９５８７７号、および米国特許第５６３７４５９号に記載される方法を含む、アプタマー選択の技術分野で知られる様々な方法を用いて適切なアプタマーが同定および調製されることができ、それらの全内容は参照により本明細書に組み込まれる。特定の実施形態では、アプタマーはＳＥＬＥＸ技術を用いて同定および調製されうる。簡潔に言うと、この方法は、オリゴヌクレオチドの大きなランダムなプールを標的、例えばタンパク質などの分析物に対する負および正の選択ラウンドに体系的に供して、低親和性または非特異的バインダーを除去することを含みうる。残ったアプタマーを収集して増やし、例えばＰＣＲ増幅し、その後の選択ラウンドで使用しうる。

一部の実施形態では、アプタマーの安定性を改善することが所望されうる。アプタマーの末端をキャッピングすること、天然に生じるヌクレオチドを非天然ヌクレオチド（例えば２’‐フルオリン置換ピリミジン、２’‐アミノピリミジン、ならびに２’‐Ｏ‐メチルリボースプリンおよびピリミジンなどの２’‐Ｆ、２’‐ＯＣＨ_３、２’‐Ｈ、２’‐ＯＨまたは２’‐ＮＨ_２修飾ヌクレオチド）で置換すること、ホスホロチオエート、メチルホスホネートまたはトリアゾールリンケージなどの非天然ヌクレオチド間リンケージを使用すること、改変された糖部分を使用すること、ビオチンなどの分子を３’末端にコンジュゲートすること、インバートチミジン（ｄＴ）による３’末端のキャッピング、タンパク質様側鎖を例えばデオキシウリジン（ｄＵ）の５位（例えば５‐（Ｎ‐ベンジルカルボキシアミド）‐２‐デオキシウリジン）などのヌクレオチドにコンジュゲートすること、完全に非天然Ｌ‐リボ核酸バックボーンから構成される「シュピーゲルマー」を開発するなどを含む、いくつかのアプローチが当技術分野で知られる。さらなるアプローチは、例えばシュアイジャン（Ｓｈｕａｉｊｉａｎ）ら（２０１７）インターナショナルジャーナルオブモレキュラーサイエンス（Ｉｎｔ Ｊ Ｍｏｌ Ｓｃｉ）、１８（８）：１６８３に記載され、その内容は参照により全体として本明細書に組み込まれる。

アプタマーは、目的の分析物に対するアプタマーの感度および結合キネティクスを増加させるように修飾されてもよい。アプタマーの安定性を改善するためのアプローチの一つ以上、特にタンパク質様側鎖を例えばデオキシウリジン（ｄＵ）の５位（例えば５‐（Ｎ‐ベンジルカルボキシアミド）‐２‐デオキシウリジン）などのヌクレオチドにコンジュゲートすることが、この結果をもたらしうることに注意されたい。目的の分析物に対するアプタマーの感度および結合キネティクスを増加させるためのさらなる修飾は、ポピュレーションシフト、アロステリー、マッチされた受容体セット、細胞内陥入および協同性を含む、リッチ（Ｒｉｃｃｉ）ら（２０１６）アカウンツオブケミカルリサーチ（Ａｃｃ Ｃｈｅｍ Ｒｅｓ）、４９（９）：１８８４‐１８９２に記載される方法を使用して達成されうる。本発明によって企図されるさらなるアプローチは、分析物の結合時に一緒に結合してアプタマーを回復間隔を超えて第二構成に保持するアプタマーの末端に付着させられる相補的プライマーなどアプタマーを第二構成で保持してアプタマーの回復時間を延長する保持構造体、および分析物の結合前にプライマーが一緒に結合するのを防ぐアプタマーに結合される少なくとも一つのブロッカー、または分析物の結合時に互いに相互作用してアプタマーを回復間隔を超えて第二構成で保持する官能基を付着させること含みうる。そのようなアプローチは、国際公開第２０１８／０３１５５９（Ａ１）号に記載され、その全内容が参照により本明細書に組み込まれる。

一部の実施形態では、アプタマーは、官能基または化合物など、好ましくは共有結合を介して微細構造体の表面上にアプタマーを付着または固定化するための部分を含む。微細構造体の表面上にアプタマーを付着または固定化するための適切な部分には、チオール、アミン、カルボン酸、アルコール、カルボジイミド、ナフィオン、アビジン、ビオチン、アジドなど、特にチオールが含まれるが、これらに限定されない。当該部分はアプタマーに直接付着させうるが、一部の実施形態では、当該部分は、Ｃ_１～Ｃ_２０アルキル、特にＣ_６もしくはＣ_１１アルキル、とりわけＣ_６アルキルリンカー（すなわち（ＣＨ_２）_６リンカー）を含むアルキル鎖、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）などのポリマー、またはＤＮＡおよびＲＮＡ配列を含む核酸配列などのリンカーを介してアプタマーに付着させられる。特定の実施形態では、リンカーは、Ｃ_１～Ｃ_２０アルキル、特にＣ_６またはＣ_１１アルキル、とりわけＣ_６アルキルリンカー（すなわち（ＣＨ_２）_６リンカー）などのアルキル鎖である。適切なリンカーおよびそのようなリンカーを産出するための合成経路は、ライ（Ｌａｉ）ら（２００６）ラングミュア（Ｌａｎｇｍｕｉｒ）、２２：１０７９６‐１０８００など当技術分野で知られ、その全内容が参照により本明細書に組み込まれる。

アプタマーは、化学合成など当技術分野で標準的なオリゴヌクレオチド合成技術を用いて調製されうる（例えばイタクラ（Ｉｔａｋｕｒａ）ら（１９８４）アニュアルレビューオブバイオケミストリー（Ａｎｎ Ｒｅｖ Ｂｉｏｃｈｅｍ）、５３：３２３‐３５６を参照されたい）。アプタマーは、米国特許第５４７５０９６号および米国特許第５２７０１６３号に記載されるようにＳＥＬＥＸ技術を使用して調製されたアプタマーの増幅（例えばＰＣＲ）、ならびに国際公開第２０１９／０６７３８３（Ａ１）号、米国特許第５５８２９８１号、米国特許第５５９５８７７号、および米国特許第５６３７４５９号に記載される方法によっても調製されうる。アプタマーは、バイオニアパシフィック（Ｂｉｏｎｅｅｒ Ｐａｃｉｆｉｃ）、バイオシンセシス（Ｂｉｏ‐ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ Ｉｎｃ．）、およびトリリンクバイオテクノロジーズ（ＴｒｉＬｉｎｋ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）などいくつかのソースから市販もされている。

アプタマーは、一つ以上の目的の分析物の結合に対して選択的である。アプタマーは、トロポニンまたはそのサブユニット、特にトロポニンＩなどの一つ以上の目的の分析物の結合に対して、サンプル中に存在する少なくとも一つの他の物質、好ましくはサンプル中に存在する他の物質の大部分と比較して選択的であるのが好ましい。

一部の実施形態では、アプタマーは、レドックス部分、蛍光標識などのような標識または標識部分を含む。そのような部分は、本明細書で論じられるような分析物の結合時のアプタマーのコンフォメーション変化を検出するのに有用である。

一部の実施形態では、アプタマーはレドックス部分を含む。適切なレドックス部分には、アプタマーにコンジュゲートまたは他のやり方で付着させることができる任意のレドックス可能な化学部分が含まれる。例えば、適切なレドックス部分には、メチレンブルー、フェロセン、ビニルフェロセン、アントラキノン、ナイルブルー、チオニン、アントラキノン‐Ｃ５、ダブシル、２，６‐ジクロロフェナール‐インドフェノール、ガロシアニン、ＲＯＸ、ペンタメチルフェロセン、フェロセン‐Ｃ５、ニュートラルレッドおよび西洋ワサビペルオキシダーゼ、特にメチレンブルー、フェロセン、アントラキノンまたはナイルブルー、とりわけメチレンブルーが含まれるが、これらに限定されない。

レドックス部分は、アプタマーへの分析物の結合時に生じるコンフォメーション変化の結果、レドックス部分とアプタマーが上に固定化された微細構造体の電極との間の間隔の検出可能な変化が生じる限り、アプタマー上の任意の適切なポイントで付着させうる。一部の実施形態では、レドックス部分は、第一コンフォメーションと比較して第二コンフォメーション（すなわち分析物の結合時）においてアプタマーが上に固定化された微細構造体の電極に近い（すなわち第二コンフォメーションで間隔が減少している）。代替的実施形態では、レドックス部分は、第一コンフォメーションと比較して第二コンフォメーション（すなわち分析物の結合時）においてアプタマーが上に固定化された微細構造体の電極から遠い（すなわち第二コンフォメーションで間隔が増加している）。例えば、一部の実施形態では、レドックス部分はアプタマーの３’末端または５’末端、特にアプタマーの３’末端に付着させられ、アプタマーは５’末端およびその逆、好ましくは５’末端など反対の末端を通じて微細構造体に付着させられる。理論に拘束されることを望むものではないが、レドックス部分と電極との間の間隔が減少すると、レドックス部分からアプタマーが上に固定化された微細構造体の電極への電子移動が増加し、その逆もまた同様であり、それによって分析物の存在、不存在、レベルまたは濃度と相関させられうる検出可能な変化が生じることが提案される。

一部の実施形態では、アプタマーは、蛍光標識を含む。適切な蛍光標識には、フルオレセイン、６‐カルボキシフルオレセイン（ＦＡＭ）、クマリン、ローダミン、５‐ＴＭＲＩＡ（テトラメチルローダミン‐５‐ヨードアセタミド）、（９‐（２（または４）‐（Ｎ‐（２‐マレイムジルエチル）‐スルホンアミジル）‐４（または２）‐スルホフェニル）‐２，３，６，７，１２，１３，１６，１７‐オクタヒドロ‐（１‐Ｈ，５Ｈ，１１Ｈ，１５Ｈ‐キサンテノ（２，‐３，４‐ｉｊ：５，６，７‐ｉ’ｊ’）ジキノリジン‐１８‐イウム塩）（テキサスレッド）、２‐（５‐（１‐（６‐（Ｎ‐（２‐マレイムジルエチル）‐アミノ））‐６‐オキソヘキシル）‐１，３‐ジヒドロ‐３，３‐ジメチル‐５‐スルホ‐２Ｈ‐インドール‐２‐イリデン）‐１，３‐プロピルジエニル）‐１‐エチル‐３，３‐ジメチル‐５‐スルホ‐３Ｈ‐インドリウム塩（Ｃｙ３）、Ｎ、Ｎ’‐ジメチル‐Ｎ‐（ヨードアセチル）‐Ｎ’‐（７‐ニトロベンズ‐２‐オキサ‐１，３‐ジアゾール‐４‐イル）エチレンジアミン（ＩＡＮＢＤアミド）、Ｎ‐（（２‐（ヨードアセトキシ）エチル）‐Ｎ‐メチル）アミノ‐７‐ニトロベンズ‐２‐オキサ‐１，３‐ジアゾール（ＩＡＮＢＤエステル）、６‐アクリロイル‐２‐ジメチルアミノナフタレン（アクリロダン）、ピレン、６‐アミノ‐２，３‐ジヒドロ‐２‐（２‐（（ヨードアセチル）アミノ）エチル）‐１，３‐ジオキソ‐１Ｈ‐ベンズ（デ）イソキノリン‐５，８‐ジスルホン酸塩（ルシファーイエロー）、２‐（５‐（１‐（６‐（Ｎ‐（２‐マレイムジルエチル）‐アミノ）‐６‐オキソヘキシル）‐１，３‐ジヒドロ‐３，３‐ジメチル‐５‐スルホ‐２Ｈ‐インドール‐２‐イリデン）‐１，３‐ペンタジエニル）‐１‐エチル‐３，３‐ジメチル‐５‐スルホ‐３Ｈ‐インドリウム塩（Ｃｙ５）、４‐（５‐（４‐ジメチルアミノフェニル）オキサゾール‐２‐イル）フェニル‐Ｎ‐（２‐ブロモアセトアミドエチル）スルホンアミド（Ｄａｐｏｘｙｌ（登録商標）（２‐ブロモアセトアミドエチル）スルホンアミド））、（Ｎ‐（４，４‐ジフルオロ‐１，３，５，７‐テトラメチル‐４‐ボラ‐３ａ，４ａ‐ジアザ‐ｓ‐インダセン‐２‐イル）ヨードアセトアミド（ＢＯＤＩＰＹ５０７／５４５ＩＡ）、Ｎ‐（４，４‐ジフルオロ‐５，７‐ジフェニル‐４‐ボラ‐３ａ，４ａ‐ジアザ‐ｓ‐インダセン‐３‐プロピオニル）‐Ｎ’‐ヨードアセチルエチレンジアミン（ＢＯＤＩＰＹ５３０／５５０ＩＡ）、５‐（（（（２‐ヨードアセチル）アミノ）エチル）アミノ）ナフタレン‐１‐スルホン酸（１，５‐ＩＡＥＤＡＮＳ）、カルボキシ‐Ｘ‐ローダミン、５／６‐ヨードアセトアミド（ＸＲＩＡ５，６）、ＢＯＤＩＰＹ‐ＦＬ‐ヒドラジド、６‐カルボキシテトラメチルローダミン（ＴＡＭＲＡ）、シアン蛍光タンパク質、緑色蛍光タンパク質、および黄色蛍光タンパク質を含むが、これらに限定されない。蛍光量子ドットも企図される。他の適切な蛍光標識には、サーモフィッシャーサイエンティフィック（ＴｈｅｒｍｏＦｉｓｈｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ）（２０１９）分子プローブハンドブック‐蛍光プローブおよび標識技術案内（Ｔｈｅ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｐｒｏｂｅｓ Ｈａｎｄｂｏｏｋ‐Ａ Ｇｕｉｄｅ ｔｏ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｐｒｏｂｅｓ ａｎｄ Ｌａｂｅｌｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）、２０１９年９月２９日アクセス、＜ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｔｈｅｒｍｏｆｉｓｈｅｒ．ｃｏｍ／ａｕ／ｅｎ／ｈｏｍｅ／ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ／ｍｏｌｅｃｕｌａｒ‐ｐｒｏｂｅｓ‐ｔｈｅ‐ｈａｎｄｂｏｏｋ．ｈｔｍｌ＞に記載されるものが含まれる。

蛍光標識は、アプタマー上の任意の適切なポイントで付着させうる。例えば、一部の実施形態では、蛍光標識は、アプタマーの３’末端または５’末端、特にアプタマーの３’末端で付着させられる。

当業者には、還元、酸化、コンジュゲーションおよび縮合反応などの化学的手段を含む標識部分をアプタマーに付着させるための適切な方法は周知であろう。例えば、チオール反応性基を使用して標識部分、例えば蛍光標識またはレドックス部分をアプタマーに存在する天然のまたは操作されたチオール基に付着させることができる。さらなる例において、アプタマーに存在する反応性基が、蛍光標識のスクシンイミドエステル誘導体を使用して標識されうる。例えばアミンが標識部分の付着のためにアプタマーの所望の位置で導入され得、ＮＨＳ標識レドックス部分（例えばＮＨＳ標識メチレンブルー）が、例えばスクシンイミドエステルカップリングを用いてアプタマーにコンジュゲートされうる。適切な方法は、リュー（Ｌｉｕ）ら（２０１０）アナリティカルケミストリー（Ａｎａｌ Ｃｈｅｍ）、８２（１９）：８１３１‐８１３６、シャオ（Ｘｉａｏ）ら（２００５）アンゲヴァンテケミーインターナショナルエディション（Ａｎｇｅｗ Ｃｈｅｍ Ｉｎｔ Ｅｄ）、４４：５４５６‐５４５９、および米国特許出願公開第２０１６／０２７８６３８（Ａ１）号など、当技術分野で周知であり、これらの全内容が参照により本明細書に組み込まれる。

標識部分は、自家蛍光または発光標識であってもよい。

標識部分はアプタマーに直接付着させられうるが、一部の実施形態では、標識部分はリンカーを介してアプタマーに付着させられる。例えば、一部の実施形態では、当該部分は、Ｃ_１～Ｃ_２０アルキル、特にＣ_６もしくはＣ_１１アルキル、とりわけＣ_６アルキルリンカー（すなわち（ＣＨ_２）_６リンカー）を含むアルキル鎖、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）などのポリマー、またはＤＮＡおよびＲＮＡ配列を含む核酸配列などのリンカーを介してアプタマーに付着させられる。

一部の実施形態では、蛍光標識は、アプタマーに付着させられる唯一の標識部分であってもよい。理論に拘束されることを望むものではないが、そのような実施形態では、分析物の結合の結果アプタマーのコンフォメーション変化が生じ、それにより（例えば蛍光標識のコンジュゲーションの変化によって）蛍光の増加、波長シフト、および／または蛍光寿命の増加などの蛍光標識の蛍光の検出可能な変化が引き起こされることが提案される。あるいは、蛍光標識は結合された分析物と相互作用し、その結果蛍光標識の蛍光の減少が生じうる。

代替的実施形態では、アプタマーは、二つの蛍光標識など、二つの標識部分を含む。このような実施形態は、フェルスター共鳴エネルギー移動（ＦＲＥＴ：Ｆｏｅｒｓｔｅｒ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｅｎｅｒｇｙ ｔｒａｎｓｆｅｒ）など、光出力を生成する際に特に適する。そのような実施形態は、アプタマー上の異なるポイントで付着した一対の標識部分（例えば一対の蛍光標識）を利用することができ、一方の標識が供与体分子（第一標識部分）として作用し、他方が受容体分子（すなわちクエンチャー）（第二標識部分）として作用し、受容体分子の吸収スペクトルは供与体分子の蛍光発光スペクトルと重なる。理論に拘束されることを望むものではないが、分析物の結合の結果、アプタマーのコンフォメーション変化が生じ、それにより第一および第二標識部分の近接度が変化し、したがって第一標識部分の蛍光強度および第二標識部分の発光強度が変化することが提案される。一部の実施形態では、第一および第二標識部分は、第一コンフォメーションと比較して第二コンフォメーション（すなわち分析物の結合時）において互いに近くなりうる（すなわち第二コンフォメーションでは間隔が減少している）。そのような実施形態では、第一コンフォメーションと比較して第二コンフォメーションにおいて第一標識部分の蛍光強度が減少し、第二標識部分の発光強度が増加する。代替的実施形態では、第一および第二標識部分は、第一コンフォメーションと比較して第二コンフォメーション（すなわち分析物の結合時）において互いに遠くなりうる（すなわち第二コンフォメーションでは間隔が増加している）。そのような実施形態では、第一コンフォメーションと比較して第二コンフォメーションにおいて第一標識部分の蛍光強度が増加し、第二標識部分の発光強度が減少する。

特定の実施形態では、両方の標識部分が蛍光標識であるのが好ましく、その適切な例は上述した。その例示的な組み合わせには、シアン蛍光タンパク質および黄色蛍光タンパク質、Ｃｙ３およびＣｙ５、ＦＡＭおよびＴＡＭＲＡなどが含まれる。代替的実施形態では、第一標識部分（すなわち供与体分子）は蛍光標識であり、第二標識部分（すなわち受容体分子）は非蛍光部分である。適切な非蛍光部分の非限定的な例には、４‐（［４‐（ジメチルアミノ）フェニル］‐アゾ）‐安息香酸（ＤＡＢＣＹＬ）、アイオワブラックＲＱ、４‐（４‐ジメチルアミノフェニルアゾ）ベンゼンスルホン酸（ＤＡＢＳＹＬ）、アイオワブラックＦＱ、ＩＲＤｙｅ ＱＣ‐１、ＱＸＬクエンチャー、ＢＨＱ‐１、ＢＨＱ‐２およびＢＨＱ‐３を含むブラックホールクエンチャーなどが含まれ、ルレステ（Ｌｅ Ｒｅｓｔｅ）ら（２０１２）バイオフィジカルジャーナル（Ｂｉｏｐｈｙｓｉｃａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ）、１１（６）：２６５８‐２６６８、およびクリサリおよびクール（Ｃｒｉｓａｌｌｉ ａｎｄ Ｋｏｏｌ）（２０１１）バイオコンジュゲートケミストリー（Ｂｉｏｃｏｎｊ Ｃｈｅｍ）、２２（１１）：２３４５‐２３５４）に記載される部分が含まれ、これらの全内容は参照により本明細書に組み込まれる。

第一および第二標識部分は、アプタマー上の任意のポイントで付着させることができ、第一標識部分と第二標識部分との間の間隔は、第一アプタマーコンフォメーションと第二アプタマーコンフォメーションとで異なる。一部の実施形態では、第一標識部分と第二標識部分との間の間隔は、第一コンフォメーションでは１０ｎｍ以下であり、第二コンフォメーションでは１０ｎｍより大きい。他の実施形態では、第一標識部分と第二標識部分との間の間隔は、第一コンフォメーションでは１０ｎｍより大きく、第二コンフォメーションでは１０ｎｍ以下である。例えば、第一および第二標識部分は、アプタマーの各末端でまたはその近くで、例えば３’および５’末端でまたはその近くで付着させられうる。一部の実施形態では、第一標識部分は３’末端で付着させられ、第二標識部分は５’末端で付着させられ、あるいは第一標識部分は５’末端で付着させられ、第二標識部分は３’末端で付着させられる。

本発明は、受容体分子が、グラフェン、酸化グラフェンなど、微細構造体を形成する材料、または微細構造体上の被覆である実施形態も企図する。

好ましい実施形態では、アプタマーは、微細構造体上の被覆（本明細書ではアプタマー被覆とも呼ばれる）である。被覆中のアプタマーの数および／またはアプタマー密度は、目的の分析物（分析物のサイズおよび検出が予想されるレベルまたは濃度を含む）、本発明のシステムの用途および検出方法に応じる。被覆中のアプタマー密度は、分析物の結合時、特に目的の分析物濃度またはレベルでの分析物の結合時にインピーダンスまたは蛍光の変化などの測定可能な応答を生じる密度でなければならない。一部の実施形態では、被覆中のアプタマー密度は、約１×１０^１０～約１×１０^１４アプタマー分子／ｃｍ^２、約５×１０^１０～約５×１０^１３アプタマー分子／ｃｍ^２、約１×１０^１１～約１×１０^１３アプタマー分子／ｃｍ^２、約５×１０^１１～約５×１０^１２アプタマー分子／ｃｍ^２の範囲内（およびそれらの間の全ての整数）である。

微細構造体上の被覆として施される場合には、アプタマーは、化学吸着または化学的架橋などの当技術分野において慣例の任意の適切な技術を用いて被覆されうる。例えばこの技術は、微細構造体の表面上にアプタマーを付着または固定化するための部分が微細構造体の表面上に共有結合などを介して付着するのに十分な期間にわたり微細構造体の表面をアプタマーと接触させることを含みうる。適切な非限定的な方法には、金の微細構造体上のチオール化アプタマーの化学吸着、アビジン修飾微細構造体へのビオチン化アプタマーの付着、アルキン修飾微細構造体へのアジド末端アプタマーの固定化、機能化された微細構造体のカルボキシル基へのアミンカップリングによるアミン末端アプタマーの共有結合による固定化、グルタルアルデヒドを用いたアミン基を含む機能化された微細構造体へのアミン末端アプタマーの共有結合による固定化などが含まれうる。例示的な方法は、シャオ（Ｘｉａｏ）ら（２００７）ネイチャープロトコルズ（Ｎａｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ）、２（１１）：２８７５‐２８８０、ネガダリー（Ｎｅｇａｈｄａｒｙ）ら（２０１８）ジャーナルオブバイオメディカルフィジックスアンドエンジニアリング（Ｊ Ｂｉｏｍｅｄ Ｐｈｙｓ Ｅｎｇ）、８（２）：１６７‐１７８、およびミシュラ（Ｍｉｓｈｒａ）ら（２０１８）バイオセンサーズ（Ｂｉｏｓｅｎｓｏｒｓ）、８（２）：２８に記載される。アプタマーは、アプタマーの任意の適切なポイント、特にアプタマーの３’または５’末端、とりわけ５’末端を通じて微細構造体に付着させられうる。

他の実施形態では、材料は分子インプリントポリマーである。

分子インプリントポリマーの同一性は、具体的な目的の分析物および検出方法に応じる。当業者は、それぞれの目的の分析物に適した分子インプリントポリマーを容易に同定し、使用することができるであろう。例えば、適切な分子インプリントポリマーには、アミン、スルフィド、スルフヒドリル、アミド、カルボニルまたはカルボキシル基などの目的の分析物と結合または相互作用するための一つ以上の官能基を含むモノマーから形成されるものが含まれる。一部の実施形態では、分子インプリントポリマーは、一つ以上のアミンおよび／またはカルボキシル基を含む一つ以上のモノマーから形成される。

例えば、適切なモノマーには、アミノチオフェノール（ｐ‐アミノチオフェノールおよびｏ‐アミノチオフェノールを含む）、メタクリル酸、ビニルピリジン、アクリルアミド、アミノフェノール（ｏ‐アミノフェノールおよびｐ‐アミノフェノールを含む）、１，２‐ジメチルイミダゾール、ジメトリダゾール、ｏ‐フェニレンジアミン、４‐アミノ‐５‐ヒドロキシ‐２，７‐ナフタレンジスルホン酸、ピロール、アミノベンゼンチオール‐ｃｏ‐ｐ‐アミノ安息香酸、ビニルピロリドン、ビニルフェロセン、ビス（２，２’‐ビチエン‐５‐イル）メタン、ピリジン、キトサン、３，４‐エチレンジオキシチオフェン、１‐メルカプト‐１‐ウンデカノール、ドーパミン、メチルメタクリレートおよびジメチルメタクリレートなどのメタクリレート、カルボキシル化ピロール、アニリン、チオフェン酢酸（例えば３‐チオフェン酢酸）ならびにチオフェンが含まれるが、これらに限定されない。

分子インプリントポリマーは、伝導性ポリマー（例えばポリマー主鎖に沿って共役パイ結合を有するポリマー）または絶縁性ポリマーでありうる。

分子インプリントポリマーが絶縁性ポリマーであるときには、ポリマーは微細構造体上の被覆である。適切な絶縁性ポリマーには、ポリ‐ｏ‐フェニレンジアミン、ポリ‐ｏ‐アミノフェノール、ポリメチルメタクリレートおよびポリジメチルメタクリレートなどのポリメタクリレート、ポリアクリルアミド、非伝導性ポリピロール、ポリピリジン、ポリビニルピロリドン、ポリ‐ｐ‐アミノチオフェノールおよびポリドーパミン、特に非伝導性ポリピロールが含まれるが、これらに限定されない。

一部の実施形態では、絶縁性ポリマーはコポリマーでありうる。したがってポリマーは、ピロール、ドーパミン、メチルメタクリレートおよびジメチルメタクリレートなどのメタクリレート、メタクリル酸、アクリルアミド、カルボキシル化ピロール、ｏ‐アミノフェノール、フェノール、ｐ‐アミノチオフェノール（ｐ‐アミノチオフェノールおよびｏ‐アミノチオフェノールを含む）、ピリジン、ビニルピロリドンおよびｏ‐フェニレンジアミンからなる群より選択される一つ以上のモノマーから形成されるポリマーまたはコポリマーでありうる。一部の実施形態では、絶縁性ポリマーは、メチルメタクリレートまたはジメチルメタクリレートなどのメタクリレート、およびアクリルアミド、特にメチルメタクリレートおよびアクリルアミド、またはピロールおよびカルボキシル化ピロールから形成されるコポリマーである。

分子インプリントポリマーが伝導性ポリマーである場合には、ポリマーは微細構造体上の被覆であってもよく、または微細構造体を形成する材料であってもよい。理論に拘束されることを望むものではないが、一部の実施形態では、伝導性ポリマーは、分析物の結合時に構造変化を生じ、ポリマーが構造的により歪むようになると考えられる。前記構造変化の結果、ポリマーの伝導性の低下が生じ、これを定量化して、分析物の存在、不存在、レベルまたは濃度と相関させることができる。他の実施形態では、伝導性ポリマーへの分析物の結合は、インピーダンスの変化を引き起こし、これを定量化して、分析物の存在、不存在、レベルまたは濃度と相関させることができることが提案される。

一部の実施形態では、分子インプリントポリマーは伝導性ポリマーであり、微細構造体を形成する材料である。そのような実施形態では、微細構造体は多孔質であるのが好ましい。

適切な伝導性ポリマーには、ポリピロール、ポリアニリン、ポリ（３，４‐エチレンジオキシチオフェン）およびポリチオフェン、特にポリピロールが含まれるが、これらに限定されない。

一部の実施形態では、伝導性ポリマーはコポリマーでありうる。したがって、ポリマーは、ピロール、カルボキシル化ピロール、アニリン、３，４‐エチレンジオキシチオフェン、チオフェン酢酸（例えば３‐チオフェン酢酸）およびチオフェンからなる群より選択される一つ以上のモノマーから形成されるポリマーまたはコポリマーでありうる。一部の実施形態では、伝導性ポリマーは、３，４‐エチレンジオキシチオフェンおよびチオフェン酢酸、またはピロールおよびカルボキシル化ピロールから形成されるコポリマーである。

分子インプリントポリマーは、被覆のまたは微細構造体を形成する唯一の成分であってもよいが、一部の実施形態では、ポリマーは、例えばポリマーの伝導性を高めるためのドーパントを含む。適切なドーパントには、硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ_３）、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ_４）、ｐ‐トルエンスルホネート、コンドロイチンサルフェート、ドデシルベンゼンスルホネートおよびテトラブチルアンモニウムヘキサフルオロホスフェート（ＴＢＡＰＦ６）、好ましくは過塩素酸リチウムおよびドデシルベンゼンスルホネートが含まれるが、これらに限定されない。

一部の実施形態では、ポリマーの伝導性は、重合溶液の溶媒を変動させる（すなわち重合中の溶媒を変動させる）ことによって高められうる。適切な溶媒には、水、リン酸緩衝食塩水、酢酸緩衝液、アセトニトリルおよびジクロロメタン、特にアセトニトリルまたはジクロロメタンが含まれるが、これらに限定されない。

特定の実施形態では、ポリマーは、トロポニンＩの結合に対して選択的であるＬｉＣｌＯ_４でドープされた伝導性ポリピロール分子インプリントポリマーである。

分子インプリントポリマーは、本明細書で論じられるように一つ以上の目的の分析物またはそのフラグメントもしくはサブユニットをテンプレートとして使用して形成され、したがって一つ以上の目的の分析物の結合に対して選択的である。分子インプリントポリマーは、トロポニンまたはそのサブユニット、特にトロポニンＩなどの一つ以上の目的の分析物の結合に対して、サンプル中に存在する少なくとも一つの他の物質、好ましくはサンプル中に存在する他の物質の大部分と比較して選択的であるのが好ましい。

一部の実施形態では、ポリマーは、特に分子インプリントポリマーが絶縁性ポリマーであるとき、レドックス部分をさらに含む。適切なレドックス部分には、メチレンブルー、ビニルフェロセン、および西洋ワサビペルオキシダーゼが含まれるが、これらに限定されない。当業者には、レドックス部分をポリマーに組み込むための適切な方法は周知であろう。例えば、レドックス部分は、重合の前にモノマーに付着させてもよく、またはモノマーと共重合させてもよい。

分析物は、表皮および／または真皮で検出されることができる任意の化合物でありうる。特定の実施形態では、分析物は、対象において生じる状態、疾患、障害、もしくは正常なプロセスもしくは病理学的プロセスのマーカー、または、薬品（例えば薬物、ワクチン）、違法物質（例えば違法薬物）、非違法乱用物質（例えばアルコールもしくは非医学的理由で服用される処方薬物）、毒物もしくは毒素、化学兵器（例えば神経剤など）もしくはそれらの代謝物など、対象中の投与された物質のレベルをモニタするために使用できる化合物である。適切な分析物には、
・ＤＮＡおよびｍｉｃｒｏＲＮＡ、ｓｉＲＮＡ、ｓｎＲＮＡ、ｓｈＲＮＡなどを含む短いＲＮＡ種を含むＲＮＡを含む核酸、
・抗体、またはその抗原結合フラグメント、アレルゲン、抗原またはアジュバント、
・ケモカインまたはサイトカイン、
・ホルモン、
・寄生虫、バクテリア、ウイルス、もしくはウイルス様粒子、またはそれらからの表面タンパク質、内毒素などの化合物、
・ＤＮＡのメチル化状態、または特定の遺伝子／領域のクロマチン修飾などのエピジェネティックマーカー、
・ペプチド、
・多糖（グリカン）、
・ポリペプチド、
・タンパク質、および
・小分子
が含まれるが、これらに限定されない。

特定の実施形態では、目的の分析物は、核酸、抗体、ペプチド、ポリペプチド、タンパク質および小分子、特にポリペプチドおよびタンパク質、とりわけタンパク質からなる群より選択される。

分析物は、疾患、障害もしくはコンディションの進行、または疾患、障害もしくはコンディションの処置の効果を測定するために使用できる生化学的特徴または様相であるバイオマーカーでありうる。バイオマーカーは、例えば、ウイルスもしくはウイルスからの化合物、バクテリアもしくはバクテリアからの化合物、寄生虫もしくは寄生虫からの化合物、癌抗原、心臓病の指標、脳卒中の指標、アルツハイマー病の指標、抗体、メンタルヘルスの指標などでありうる。

あるいは分析物は、薬品（例えば薬物、ワクチン）、違法物質（例えば違法薬物）、非違法乱用物質（例えばアルコールもしくは非医学的理由で服用される処方薬物）、毒物もしくは毒素、化学兵器（例えば神経剤など）またはそれらの代謝物など、対象中の投与または摂取された物質のレベルをモニタするために使用できる化合物でありうる。

一部の実施形態では、分析物は、トロポニンまたはそのサブユニット、酵素（例えばアミラーゼ、クレアチニンキナーゼ、乳酸脱水素酵素、アンジオテンシンＩＩ変換酵素）、ホルモン（例えば卵胞刺激ホルモンもしくは黄体形成ホルモン）、シスタチンＣ、Ｃ反応性タンパク質、ＴＮＦα、ＩＬ‐６、ＩＣＡＭ１、ＴＬＲ２、ＴＬＲ４、プレセプシン、Ｄ‐ダイマー、ウイルスタンパク質（例えば非構造タンパク質１（ＮＳ１））、バクテリアタンパク質、寄生虫タンパク質（例えばヒストンリッチタンパク質２（ＨＲＰ２））、抗体（例えばインフルエンザ感染を含むバクテリアもしくはウイルス感染などの感染に応答して産生される抗体）、およびボツリヌス毒素またはその代謝物もしくはサブユニット、特にトロポニンまたはそのサブユニット、アミラーゼ、クレアチンキナーゼ、乳酸脱水素酵素、アンジオテンシンＩＩ変換酵素、卵胞刺激ホルモン、黄体形成ホルモン、シスタチンＣ、Ｃ反応性タンパク質、ＴＮＦα、ＩＬ‐６、ＩＣＡＭ１、ＴＬＲ２、ＴＬＲ４、プレセプシン、Ｄ‐ダイマー、ボツリヌス毒素またはその代謝物もしくはサブユニットからなる群より選択されるタンパク質である。特定の実施形態では、分析物はトロポニンまたはそのサブユニット、特にトロポニンＩ、トロポニンＣまたはトロポニンＴ、とりわけトロポニンＩである。

分析物は小分子であってもよく、その非限定的な例には、ホルモン（例えばコルチゾールまたはテストステロン）、神経伝達物質（例えばドーパミン）、アミノ酸、クレアチニン、アミノグリコシド剤（例えばカナマイシン、ゲンタマイシンおよびストレプトマイシン）、抗けいれん剤（例えばカルバマゼピンおよびクロナゼパム）、違法物質（例えばメタンフェタミン、アンフェタミン、３，４‐メチレンジオキシメタンフェタミン（ＭＤＭＡ）、Ｎ‐エチル‐３，４‐メチレンジオキシアンフェタミン（ＭＤＥＡ）、３，４‐メチレンジオキシアンフェタミン（ＭＤＡ）、カンナビノイド（例えばデルタ‐９‐テトラヒドロカンナビノール、１１‐ヒドロキシ‐デルタ‐９‐テトラヒドロカンナビノール、１１‐ノル‐９‐カルボキシデルタ‐９‐テトラヒドロカンナビノール）、コカイン、ベンゾイルエクゴニン、エクゴニンメチルエステル、コカエチレン、ケタミン、およびアヘン剤（例えばヘロイン、６‐モノアセチルモルヒネ、モルヒネ、コデイン、メタドンおよびジヒドロコデイン）、抗凝固剤（例えばワルファリン）、びらん剤（例えばカンタリジン、フラノクマリン、硫黄マスタード（例えば１，２‐ビス（２‐クロロエチルチオ）エタン、１，３‐ビス（２‐クロロエチルチオ）‐ｎ‐プロパン、１，４‐ビス（２‐クロロエチルチオ）‐ｎ‐ブタン、１，５‐ビス（２‐クロロエチルチオ）‐ｎ‐ペンタン、２‐クロロエチルクロロメチルスルフィド、ビス（２‐クロロエチル）スルフィド、ビス（２‐クロロエチルチオ）メタン、ビス（２‐クロロエチルチオメチル）エーテル、ビス（２‐クロロエチルチオエチル）エーテル）、ナイトロジェンマスタード（例えばビス（２‐クロロエチル）エチルアミン、ビス（２‐クロロエチル）メチルアミンおよびトリス（２‐クロロエチル）アミン）およびホスゲンオキシム）、ヒ素剤（例えばエチルジクロロアルシン、メチルジクロロアルシン、フェニルジクロロアルシンおよび２‐クロロビニルジクロロアルシン）およびイラクサ剤例えばホスゲンオキシム）、血液剤（例えば塩化シアノゲン、シアン化水素およびアルシン）、窒息剤（例えば塩素、クロロピクリン、ジホスゲンおよびホスゲン）、神経剤（例えばタブン、サリン、ソマン、シクロサリン、ノビチョク剤、２‐（ジメチルアミノ）エチル‐Ｎ，Ｎ‐ジメチルホスホルアミドフルオリデート（ＧＶ）、（Ｓ）‐（エチル｛［２‐（ジエチルアミノ）エチル］スルファニル｝（エチル）ホスフィネート）（ＶＥ）、Ｏ，Ｏ‐ジエチル‐Ｓ‐［２‐（ジエチルアミノ）エチル］ホスホロチオエート（ＶＧ）、Ｓ‐［２‐（ジエチルアミノ）エチル］‐Ｏ‐エチルメチルホスホノチオエート（ＶＭ）、エチル（｛２‐［ビス（プロパン‐２‐イル）アミノ］エチル｝スルファニル）（メチル）ホスフィネート（ＶＸ）、テトロドトキシンおよびサキシトキシン）、動物毒成分（例えばテトロドトキシンおよびサキシトキシン）、シアン化物、ヒ素、トロパンアルカロイド（例えばアトロピン、スコポラミンおよびヒヨスチアミン）、ピペリジンアルカロイド（例えばコニイン、Ｎ‐メチルコニイン、コンヒドリン、プソイドコンヒドリンおよびガンマコニセイン）、クラーレアルカロイド（例えばツボクラリン）、ニコチン、カフェイン、キニーネ、ストリキニーネ、ブルシン、アフラトキシン）などの化学兵器、毒物もしくは毒素など、またはそれらの代謝物が含まれる。一部の実施形態では、小分子は、コルチゾール、テストステロン、クレアチニン、ドーパミン、カナマイシン、ゲンタマイシン、ストレプトマイシン、カルバマゼピン、クロナゼパム、メタンフェタミン、アンフェタミン、ＭＤＭＡ、ＭＤＥＡ、ＭＤＡ、デルタ‐９‐テトラヒドロカンナビノール、１１‐ヒドロキシ‐デルタ‐９‐テトラヒドロカンナビノール、１１‐ノル‐９‐カルボキシデルタ‐９‐テトラヒドロカンナビノール、コカイン、ベンゾイルエクゴニン、エクゴニンメチルエステル、コカエチレン、ケタミン、ヘロイン、６‐モノアセチルモルヒネ、モルヒネ、コデイン、メタドン、ジヒドロコデイン、ワルファリン、カンタリジン、フラノクマリン、１，２‐ビス（２‐クロロエチルチオ）エタン、１，３‐ビス（２‐クロロエチルチオ）‐ｎ‐プロパン、１，４‐ビス（２‐クロロエチルチオ）‐ｎ‐ブタン、１，５‐ビス（２‐クロロエチルチオ）‐ｎ‐ペンタン、２‐クロロエチルクロロメチルスルフィド、ビス（２‐クロロエチル）スルフィド、ビス（２‐クロロエチルチオ）メタン、ビス（２‐クロロエチルチオメチル）エーテル、ビス（２‐クロロエチルチオエチル）エーテル）、ビス（２‐クロロエチル）エチルアミン、ビス（２‐クロロエチル）メチルアミンおよびトリス（２‐クロロエチル）アミン）、ホスゲンオキシム、エチルジクロロアルシン、メチルジクロロアルシン、フェニルジクロロアルシン、２‐クロロビニルジクロロアルシン、ホスゲンオキシム、塩化シアノゲン、シアン化水素、アルシン、塩素、クロロピクリン、ジホスゲン、ホスゲン、タブン、サリン、ソマン、シクロサリン、ノビチョク剤、２‐（ジメチルアミノ）エチル‐Ｎ，Ｎ‐ジメチルホスホルアミドフルオリデート（ＧＶ）、（Ｓ）‐（エチル｛［２‐（ジエチルアミノ）エチル］スルファニル｝（エチル）ホスフィネート）（ＶＥ）、Ｏ，Ｏ‐ジエチル‐Ｓ‐［２‐（ジエチルアミノ）エチル］ホスホロチオエート（ＶＧ）、Ｓ‐［２‐（ジエチルアミノ）エチル］‐Ｏ‐エチルメチルホスホノチオエート（ＶＭ）、エチル（｛２‐［ビス（プロパン‐２‐イル）アミノ］エチル｝スルファニル）（メチル）ホスフィネート（ＶＸ）、テトロドトキシン、サキシトキシン、シアン化物、ヒ素、アトロピン、スコポラミン、ヒヨスチアミン、コニイン、Ｎ‐メチルコニイン、コンヒドリン、プソイドコンヒドリン、ガンマコニセイン、ツボクラリン、ニコチン、カフェイン、キニーネ、ストリキニーネ、ブルシン、アフラトキシンおよびそれらの代謝物からなる群より選択される。

一部の実施形態では、分析物はペプチドであり、その非限定的な例には、ホルモン（例えばオキシトシン、ゴナドトロピン放出ホルモンおよび副腎皮質刺激ホルモン）、Ｂ型ナトリウム利尿ペプチド、Ｎ末端プロＢ型ナトリウム利尿ペプチド（ＮＴ‐ｐｒｏＢＮＰ）および動物毒成分（例えばクモ、ヘビ、サソリ、ハナバチ、カリバチ、アリ、ダニ、イモガイ、タコ、魚（例えばオコゼ）およびクラゲ毒のペプチド性成分）またはそれらの代謝物が含まれる。特定の実施形態では、ペプチドは、オキシトシン、ゴナドトロピン放出ホルモン、副腎皮質刺激ホルモン、Ｂ型ナトリウム利尿ペプチドまたはＮＴ‐ｐｒｏＢＮＰである。

一部の実施形態では、分析物は多糖（グリカン）であり、その適切な非限定的な例には、イヌリン、エンドトキシン（リポ多糖）、抗凝固剤（例えばヘパリン）およびそれらの代謝物が含まれる。

一部の実施形態では、分析物は違法物質もしくは非違法乱用物質またはそれらの代謝物である。適切な違法物質には、メタンフェタミン、アンフェタミン、３，４‐メチレンジオキシメタンフェタミン（ＭＤＭＡ）、Ｎ‐エチル‐３，４‐メチレンジオキシアンフェタミン（ＭＤＥＡ）、３，４‐メチレンジオキシアンフェタミン（ＭＤＡ）、カンナビノイド（例えばデルタ‐９‐テトラヒドロカンナビノール、１１‐ヒドロキシ‐デルタ‐９‐テトラヒドロカンナビノール、１１‐ノル‐９‐カルボキシデルタ‐９‐テトラヒドロカンナビノール）、コカイン、ベンゾイルエクゴニン、エクゴニンメチルエステル、コカエチレン、ケタミン、およびアヘン剤（例えばヘロイン、６‐モノアセチルモルヒネ、モルヒネ、コデイン、メタドンおよびジヒドロコデイン）、またはそれらの代謝物が含まれるが、これらに限定されない。非限定的な非違法乱用物質には、アルコール、ニコチン、非医学的理由で服用される処方薬または市販薬、医学的効果のために服用される物質だが摂取が過剰または不適切になっているもの（例えばアヘン剤などの鎮痛薬、睡眠補助剤、抗不安薬、メチルフェニデート、勃起不全薬）など、またはそれらの代謝物が含まれる。

一部の実施形態では、分析物は薬品またはその成分もしくは代謝物である。癌治療薬、ワクチン、鎮痛剤、抗精神病剤、抗生剤、抗凝固剤、抗うつ剤、抗ウイルス剤、鎮静剤、抗糖尿病剤、避妊剤、免疫抑制剤、抗真菌剤、駆虫剤、刺激剤、生体応答修飾剤、非ステロイド性抗炎症薬（ＮＳＡＩＤｓ）、コルチコステロイド剤、疾患修飾性抗リウマチ薬（ＤＭＡＲＤｓ）、アナボリックステロイド剤、制酸剤、抗不整脈剤、血栓溶解剤、抗けいれん剤、止瀉剤、制吐剤、抗ヒスタミン剤、抗高血圧剤、抗炎症剤、抗腫瘍剤、解熱剤、バルビツレート剤、β遮断剤、気管支拡張剤、鎮咳剤、細胞毒性剤、充血除去剤、利尿剤、去痰剤、ホルモン剤、下剤、筋弛緩剤、血管拡張剤、鎮静剤、ビタミン剤を含むがこれらに限定されない多種多様な薬品およびそれらの代謝物が適切な分析物である。これらの薬品の様々な例が本明細書に記載され、当技術分野で周知である。

一部の実施形態では、分析物は毒物、毒素、化学兵器、またはそれらの代謝物である。適切な毒物、毒素および化学兵器には、びらん剤（例えばカンタリジン、フラノクマリン、硫黄マスタード（例えば１，２‐ビス（２）‐クロロエチルチオ）エタン、１，３‐ビス（２‐クロロエチルチオ）‐ｎ‐プロパン、１，４‐ビス（２‐クロロエチルチオ）‐ｎ‐ブタン、１，５‐ビス（２‐クロロエチルチオ）‐ｎ‐ペンタン、２‐クロロエチルクロロメチルスルフィド、ビス（２‐クロロエチル）スルフィド、ビス（２‐クロロエチルチオ）メタン、ビス（２‐クロロエチルチオメチル）エーテル、ビス（２‐クロロエチルチオエチル）エーテル）、ナイトロジェンマスタード（例えばビス（２‐クロロエチル）エチルアミン、ビス（２‐クロロエチル）メチルアミンおよびトリス（２‐クロロエチル）アミン）およびホスゲンオキシム）、ヒ素剤（例えばエチルジクロロアルシン、メチルジクロロアルシン、フェニルジクロロアルシンおよび２‐クロロビニルジクロロアルシン）およびイラクサ剤例えばホスゲンオキシム）、血液剤（例えば塩化シアノゲン、シアン化水素およびアルシン）、窒息剤（例えば塩素、クロロピクリン、ジホスゲンおよびホスゲン）、神経剤（例えばタブン、サリン、ソマン、シクロサリン、ノビチョク剤、２‐（ジメチルアミノ）エチル‐Ｎ，Ｎ‐ジメチルホスホルアミドフルオリデート（ＧＶ）、（Ｓ）‐（エチル｛［２‐（ジエチルアミノ）エチル］スルファニル｝（エチル）ホスフィネート）（ＶＥ）、Ｏ，Ｏ‐ジエチル‐Ｓ‐［２‐（ジエチルアミノ）エチル］ホスホロチオエート（ＶＧ）、Ｓ‐［２‐（ジエチルアミノ）エチル］‐Ｏ‐エチルメチルホスホノチオエート（ＶＭ）、エチル（｛２‐［ビス（プロパン‐２‐イル）アミノ］エチル｝スルファニル）（メチル）ホスフィネート（ＶＸ）、テトロドトキシン、サキシトキシンおよびボツリヌス毒素）、動物毒成分（例えばクモ、ヘビ、サソリ、ハナバチ、カリバチ、アリ、ダニ、イモガイ、タコ、魚（例えばオコゼ）およびクラゲ毒のテトロドトキシン、サキシトキシンおよび他の成分）、シアン化物、ヒ素、トロパンアルカロイド（例えばアトロピン、スコポラミンおよびヒヨスチアミン）などのＡｔｒｏｐａ Ｂｅｌｌａｄｏｎｎａ（ベラドンナ）の成分、ピペリジンアルカロイド（例えばコニイン、Ｎ‐メチルコニイン、コンヒドリン、プソイドコンヒドリンおよびガンマコニセイン）などのドクニンジンの成分、クラーレアルカロイド（例えばツボクラリン）、ニコチン、カフェイン、アルコール、キニーネ、アトロピン、ストリキニーネ、ブルシン、アフラトキシンおよびそれらの代謝物が含まれるが、これらに限定されない。一部の実施形態では、分析物は、びらん剤（例えばカンタリジン、フラノクマリン、硫黄マスタード（例えば１，２‐ビス（２）‐クロロエチルチオ）エタン、１，３‐ビス（２‐クロロエチルチオ）‐ｎ‐プロパン、１，４‐ビス（２‐クロロエチルチオ）‐ｎ‐ブタン、１，５‐ビス（２‐クロロエチルチオ）‐ｎ‐ペンタン、２‐クロロエチルクロロメチルスルフィド、ビス（２‐クロロエチル）スルフィド、ビス（２‐クロロエチルチオ）メタン、ビス（２‐クロロエチルチオメチル）エーテルもしくはビス（２‐クロロエチルチオエチル）エーテル）、ナイトロジェンマスタード（例えばビス（２‐クロロエチル）エチルアミン、ビス（２‐クロロエチル）メチルアミンもしくはトリス（２‐クロロエチル）アミン）またはホスゲンオキシム）、ヒ素剤（例えばエチルジクロロアルシン、メチルジクロロアルシン、フェニルジクロロアルシンまたは２‐クロロビニルジクロロアルシン）もしくはイラクサ剤例えばホスゲンオキシム）、血液剤（例えば塩化シアノゲン、シアン化水素またはアルシン）、窒息剤（例えば塩素、クロロピクリン、ジホスゲンまたはホスゲン）、神経剤（例えばタブン、サリン、ソマン、シクロサリン、ノビチョク剤、２‐（ジメチルアミノ）エチル‐Ｎ，Ｎ‐ジメチルホスホルアミドフルオリデート（ＧＶ）、（Ｓ）‐（エチル｛［２‐（ジエチルアミノ）エチル］スルファニル｝（エチル）ホスフィネート）（ＶＥ）、Ｏ，Ｏ‐ジエチル‐Ｓ‐［２‐（ジエチルアミノ）エチル］ホスホロチオエート（ＶＧ）、Ｓ‐［２‐（ジエチルアミノ）エチル］‐Ｏ‐エチルメチルホスホノチオエート（ＶＭ）、エチル（｛２‐［ビス（プロパン‐２‐イル）アミノ］エチル｝スルファニル）（メチル）ホスフィネート（ＶＸ）、テトロドトキシンおよびサキシトキシンまたはボツリヌス毒素）などの化学兵器またはそれらの代謝物である。

適切な分析物、疾患、障害もしくはコンディション、またはそれらが関連する用途、および臨床的に妥当な既知の最低血清濃度範囲を表１～３に提供する。

一部の実施形態では、分析物は上記の例示的な分析物のうちのいずれか一つの代謝物である。

分析物は結合剤に直接結合するのが好ましいが、本発明は、サンプル中に特定の目的の分析物が存在する場合にのみその存在が検出される、目的の分析物と相補的な特異的結合対メンバーなど、目的の分析物を立証する物質を検出することも企図する。したがって、分析物を立証する物質が検出される分析物となる。

一部の実施形態では、微細構造体は、目的以外の分析物の吸収を低減する材料で被覆される。材料の例には、ＢＳＡ（ウシ血清アルブミン）、二官能性ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）ポリマーなどで被覆されたアルキル基が含まれる。このような材料は、非特異的分析物の吸着を低減し、これらが微細構造体から有効に反発される効果がある。

例えば、非特異的分析物を反発または排除し、目的の分析物を結合し、それにより非特異的分析物は捕捉されないままで特定の目的の分析物が選択的に捕捉されることができるように、複数の被覆が併用されうることが理解されよう。

分子インプリントポリマー被覆を含むポリマー被覆は、当技術分野で通常用いられる様々な技術を用いて施すことができる。例えば微細構造体は、浸漬被覆、スプレー被覆、デポジション被覆、電解重合、ドロップキャスティング、エレクトロスピニング、インクジェット被覆、スピン被覆などを含む様々な技術、特に電解重合を用いてポリマーで被覆されることができる。一例では、被覆溶液が微細構造体に施され、任意にガスジェットを使用してインサイチュで乾燥される。被覆がポリマー被覆である場合、ポリマーは、一部の実施形態では、例えばバルク重合を用いて被覆の前に合成されうる。代替的実施形態では、ポリマーは、電解重合を用いて合成および被覆する場合などのように、合成および被覆が同時に行われる。当業者には適切な技術が周知であろう。

分子インプリントポリマーは、様々な技術を用いて調製されることができ、その非限定的な例には、テンプレート（すなわち一つ以上の目的の分析物またはそのフラグメントもしくはサブユニット）の存在下でのバルク重合および電解重合、特に電解重合が含まれる。

例えば、分子インプリントポリマーは、（ａ）一つ以上の目的のモノマーと溶媒（例えばリン酸緩衝食塩水）とを含む重合溶液を調製し、（ｂ）調製された重合溶液に一つ以上のテンプレート化合物（例えば一つ以上の目的の分析物またはそのフラグメントもしくはサブユニット）を加え、（ｃ）任意に一つ以上の添加剤（例えばドーパント、レドックス部分など）の存在下で、テンプレート／重合溶液を重合して分子インプリントポリマーを形成し、（ｄ）分子インプリントポリマーを一つ以上のテンプレート化合物から分離することによって調製されうる。分子インプリントポリマーの特性は、一つ以上のモノマーおよび／またはテンプレート化合物の濃度を変動させるなど、当技術分野の通常の技術を用いて最適化されうる。

ポリマーは、フィルム、粒子、繊維またはナノチューブ、特にフィルムなど、一つ以上の目的の分析物を検出するのに適した任意の形態で被覆されうる。

被覆は、分析物の存在、不存在、レベルまたは濃度を判定するのに適切な厚さ、１ｎｍ～１００ｎｍ、特に１０ｎｍ～２０ｎｍ、とりわけ約１５ｎｍなどでありうるがこれらに限定されない。

ポリマー被覆は、電極に施される唯一の被覆であってもよいが、一部の実施形態では、電極へのポリマー被覆の結合（接着）を高めることが望ましいこともある。したがって、そのような実施形態では、被覆を加える前に、電極へのポリマー被覆の結合を高める薬剤が施されうる。適切な薬剤には、オルガノシラン、シリコーン、シロキサン、アミドおよびアミン含有化合物、有機リン化合物、自己組織化単分子膜または他のカップリング剤が含まれるが、これらに限定されない。

被覆を最適化するために、増粘剤、デタージェントまたは他の界面活性剤、およびアジュバントなどの一つ以上の他の薬剤の添加によって被覆の特性が制御されることができる。これらの成分は、様々な濃度で提供されることができる。例えば、増粘剤または界面活性剤は、被覆溶液の０％～９０％の間を形成することができる。

様々な増粘剤を使用することができ、例には、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ゼラチン、寒天、およびアガロース、ならびに任意の他の粘度調整剤が含まれる。溶液の粘度は通常、１０^－３Ｐａ・ｓ～１０^－１Ｐａ・ｓの間である。一例では、１～２％のメチルセルロースを含有する被覆溶液を使用すると、適切な均一な被覆が得られ、０．０１１（１％）～０．０５５（２％）Ｐａ・ｓの範囲内の粘度が得られる。

同様に、表面張力を低下させ、低濃度で生体適合性である任意のデタージェントまたは任意の適切な薬剤などの様々な界面活性剤を使用して被覆溶液の表面張力を調整することができる。溶液の特性は通常、増粘剤、デタージェント、他の界面活性剤、または任意の他の適切な材料などの一つ以上の他の薬剤の添加によって同様に制御される。これらの成分は、様々な濃度で提供されることができる。例えば、増粘剤または界面活性剤は、被覆溶液の０％～９０％の間を形成することができる。

被覆技術を使用する代わりに、微細構造体内に試薬を埋め込むこともできる。したがって、例えば、ポリマー材料を使用して製造される成形パッチの場合、試薬が構造体全体に分散されるように試薬がポリマー材料と一緒にモールドに導入されることができる。この例では、ポリマーは、硬化プロセスの間に構造体内に細孔が形成されるように設けられることができる。

各構造体上の親和性表面被覆を使用することにより、目的の分子標的の特異的抽出を容易にしながら、ＩＳＦおよび／または血液成分の非特異的吸着を低減することも可能になる。

したがって、一例では、一つ以上の微細構造体は、応答信号が目的の分析物の存在、不存在、レベルまたは濃度に依存するように一つ以上の目的の分析物と相互作用する。一つの特定の例では、分析物は、微細構造体上の被覆と相互作用して被覆の電気的および／または光学的特性を変化させ、それにより分析物が検出されることを可能にする。

例えば、電極の間に電流を流すことによって測定が行われることができ、電極間の生じた信号の測定を用いて電気的特性の変化、ひいては分析物の存在、不存在、レベルまたは濃度が検出される。この点に関し、電気出力信号は、電圧、電流、抵抗、キャパシタンス、コンダクタンス、もしくはインピーダンスのうちのいずれか一つ以上、またはこれらの変数のうちのいずれかの変化を示しうる。したがって信号は、ポテンショメトリック、アンペロメトリック、ボルタンメトリック、インペディメトリックなどでありうる。

例えば、電気化学インピーダンス分光法（ＥＩＳ：ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｉｍｐｅｄａｎｃｅ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）などにおけるインピーダンス測定は、結合される分析物のダイナミクス、またはＭＩＰおよび／もしくはアプタマーのバルクもしくは界面領域における電荷移動を調べる。この点に関し、ＭＩＰ（特に伝導性ＭＩＰ）が標的分析物を捕捉すると、ＭＩＰの空洞が充填され、バルクポリマーにおけるイオンの拡散が妨げられる。加えて、捕捉された分析物は伝導性ＭＩＰの構造を歪め、ポリマーにおける電荷移動の増加を引き起こしうる。同様に、アプタマーが標的分析物を捕捉すると、捕捉された分析物はアプタマーの構造を変化させて、電気的特性を変化させうる。測定はサンプル中のイオンのみを必要とし、レドックス部分を用いずに行われうる。

この例では、電極は対に設けられることができるが、代わりにシステムは、例えば一方の群が作用電極として作用し、他方の群が対電極として作用する異なる電極群間のインピーダンスを測定することもできる。

さらなる例では、サイクリックボルタンメトリー（ＣＶ：ｃｙｃｌｉｃ ｖｏｌｔａｍｍｅｔｒｙ）、リニアースイープボルタンメトリー（ＬＳＶ：ｌｉｎｅｒ ｓｗｅｅｐ ｖｏｌｔａｍｍｅｔｒｙ）、微分パルスボルタンメトリー（ＤＰＶ：ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｐｕｌｓｅ ｖｏｌｔａｍｍｅｔｒｙ）、矩形波ボルタンメトリー（ＳＷＶ：ｓｑｕａｒｅ ｗａｖｅ ｖｏｌｔａｍｍｅｔｒｙ）、およびクロノアンペロメトリー（ＣＡ：ｃｈｒｏｎｏａｍｐｅｒｏｍｅｔｒｙ）を含むボルタンメトリック／アンペロメトリック技術が使用されることができる。

この例では、伝導性材料（例えば金の微細構造体）上で生じる電気活性種（レドックス部分）のレドックス反応から電流出力が生成される。目的の分析物がＭＩＰ（特に絶縁ＭＩＰ被覆）に捕捉されると、ＭＩＰの空洞が充填され、それによりレドックス部分の金表面への拡散がブロックされ／妨げられる。分析物の浸透が減少する結果、電流出力が減少する。同様に、目的の分析物がアプタマーに捕捉されると、アプタマーの構造が変化し、その結果レドックス部分が微細構造体表面に対して移動し、それによって電流出力が変更される。

このタイプの変換ではレドックス反応が必要とされるため、ポリマーマトリックスにレドックス部分を組み込む研究者もある。

この例では、参照電極も提供されることも考えられ、その場合、電極は、作用電極、対電極、および参照電極を含む三つの群に設けられうる。参照電極は、作用電極および対電極の近くにあれば足り、したがって例えば、電極が作用電極および対電極の対に設けられ、電極対の列が参照電極として使用されることもできる。

さらなる例では、ポテンショメトリック測定が行われることができ、ＭＩＰおよび／またはアプタマーにおける標的分析物の結合に応答して電気出力が生成される。ここでは、ＭＩＰおよび／またはアプタマーに結合される分析物の量に対応する電圧の変化が測定される。ポテンショメトリック技術は、イオン選択電極（ＩＳＥ：ｉｏｎ ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ）および電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：ｆｉｅｌｄ‐ｅｆｆｅｃｔ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｓ）などのセンサに見られる。

他の測定技術には、弾性表面波（ＳＡＷ：ｓｕｒｆａｃｅ‐ａｃｏｕｓｔｉｃ ｗａｖｅ）発振器、ラブ波発振器、または水晶振動子マイクロバランス（ＱＣＭ：ｑｕａｒｔｚ ｃｒｙｓｔａｌ ｍｉｃｒｏｂａｌａｎｃｅ）などの質量検知音響トランスデューサが含まれる。分析物の結合では、発振器表面での質量変化により生じる振動周波数の変化を介して定量化されうる。

さらなる例において、一つ以上の微細構造体は処置材料を含み、処置材料の放出を制御する少なくとも一つの処置送達機構が提供される。一つの好ましい例では、処置材料の放出は、例えば処置材料を放出するために光、熱、または電気刺激を印加することによって微細構造体（単数または複数）に刺激を印加することによって制御される。

一つの好ましい例では、処置材料は、少なくとも一つの微細構造体上の被覆に含有され、刺激は微細構造体上の被覆を溶解し、それによって処置材料を送達するために用いられる。この技術は、被覆に組み込むことができ、機械刺激、磁気刺激、熱刺激、電気刺激、電磁刺激または光刺激などの刺激を用いて選択的に放出することができる任意の処置材料に応用できることが理解されよう。

処置材料の性質は、処置が美容的であるか治療的であるかを含め、好ましい実施態様および／または行われる処置の性質に応じて変動する。処置材料の例には、ナノ粒子、核酸、抗原またはアレルゲン、寄生虫、バクテリア、ウイルス、またはウイルス様粒子、金属または金属化合物、分子、元素または化合物、ＤＮＡ、タンパク質、ＲＮＡ、ｓｉＲＮＡ、ｓｆＲＮＡ、ｉＲＮＡ、合成生体材料、ポリマー、薬物などが含まれるが、これらに限定されない。

しかし、被覆の使用は必須ではなく、加えておよび／または代わりに処置材料が微細構造体自体に組み込まれことができることが理解されよう。

処置材料がどのように提供されるかに関わらず、基材は、異なる微細構造体が異なる処置材料および／または異なる処置用量を有する複数の微細構造体を含むことができる。この場合には、処理デバイスが治療法送達機構を制御して選択された微細構造体から処置材料を放出し、それにより対象に対して行われた測定の結果に応じて異なる処置が施されること、および／または差別的な投薬を可能にすることができる。特に、以下でより詳細に説明するように、処理デバイスは通常、測定された応答信号を少なくとも部分的に用いて分析を行い、分析の結果を用いて少なくとも一つの治療法送達機構を制御し、それにより個別化された処置が実質的にリアルタイムで実施されることを可能にする。

微細構造体は、例えば異なる微細構造体を異なる被覆で被覆することによって、および／または微細構造体の異なる部分を異なる被覆で被覆することによって、差別的に被覆されうることが理解されよう。これを用いて異なる深さで異なる分析物が検出されることを可能にすることもでき、その結果例えば、生きた表皮と比べて真皮に入る微細構造体の部分には異なる被覆が使用される。これを用いて異なる分析物、または同じ分析物の異なるレベルもしくは濃度の検出も可能にすることもできる。加えて、少なくともいくつかの微細構造体は、例えばそれらを対照として使用できるように被覆されないままとすることもでき、いくつかは部分的に被覆されてもよく、または内部被覆を備えた多孔質構造体を含んでもよい。複数の被覆が提供されることもできることが理解されよう。例えば、挿入中に機械的強度を与え、インサイチュとなったら溶解して、例えば分析物を検出できるように下の機能的被覆が露出されることを可能にする外側被覆が提供されることもできる。

被覆の性質およびこれが施される様式は、好ましい実施態様に応じて変動し、上述のように浸漬被覆、スプレー被覆、ジェット被覆などの技術を使用することもできる。被覆の厚さも、状況および被覆によって提供される意図した機能性によって変動する。例えば、被覆が機械的強度を提供するために使用される場合、または対象に送達される搭載物材料を含有する場合には、より厚い被覆が使用されることもできる一方で、被覆が他の用途を検知するために使用される場合には、より薄い被覆が必要になることも考えられる。

一例では、化学刺激、生化学刺激、電気刺激、光刺激または機械刺激などの刺激を用いて、微細構造体上の被覆から材料を放出し、被覆を破壊し、被覆を溶解し、または他のやり方で被覆を剥離することができる。

別の例では、微細構造体は、選択的に溶解可能な被覆で被覆されることができる。被覆は、微細構造体が設定された長さの時間にわたり対象内に存在した後などの定められた期間後に、対象中の一つ以上の分析物の存在、不存在、レベルもしくは濃度に応答して、機能的バリアの突破もしくは貫通時に、または電気信号、光信号などの刺激信号の印加に応答して溶解するように適合されることもできる。被覆の溶解は、例えば結合剤または他の機能的特徴を露出することによって測定プロセスをトリガするために用いられることができ、その結果、被覆が溶解した後にのみ分析物が検出される。

さらなる例では、被覆の溶解は、例えば光学的特性または電気的特性の変化を通じて検出され、被覆が溶解した後に測定が行われることもできる。したがって、応答信号の変化に基づいて被覆の溶解が検出されることもできる。

一例では、被覆は、機械的特性を提供するために使用されることができる。例えば被覆は、例えば微細構造体に滑らかなテーパ状の外側プロファイルを提供することによって、バリアの貫通を容易にするために使用できる物理的構造体を提供することができる。被覆は、微細構造体を強化して挿入中に微細構造体が破損、破砕、座屈、またはその他のやり方で損傷されるのを防ぐことができ、または微細構造体を対象内に固着するのを助けるために使用されることもできる。例えば、被覆はヒドロゲルを含むこともでき、これは水分にさらされると膨張するため、微細構造体および被覆のサイズが対象への挿入時に増加し、それにより微細構造体を除去することがより困難になる。

被覆は、例えば親水性を増加もしくは減少させるため、疎水性を増加もしくは減少させるため、および／またはバイオファウリングを最小化するために、微細構造体の表面特性を改変するために使用されることもできる。被覆は、分析物、細胞、流体などの少なくとも一つの物質を引き付け、反発し、または排除するために使用されることもできる。被覆は、溶解して微細構造体、さらなる被覆または材料を露出させることもでき、これを用いて検出プロセスを制御することができる。例えば、徐放性被覆を用いて、パッチが適用されてから設定された時間後に測定が行われることを可能にすることもできる。これは、例えば処置または治療材料などを放出することによって、対象に刺激を提供するためにも使用されることもできる。

したがって、一例では、システムは複数の微細構造体を含み、異なる微細構造体は分析物に対して差別的に応答する。例えば、異なる微細構造体は異なる分析物に応答する、異なる組み合わせの分析物に応答する、異なるレベルまたは濃度の分析物に応答するなどとすることもできる。

一例では、微細構造体の少なくともいくつかは、少なくとも一つの物質を微細構造体に引き付け、および／または少なくとも一つの物質を微細構造体から反発もしくは排除する。物質の性質は好ましい実施態様に応じて変動し、一つ以上の分析物を含んでもよく、またはＩＳＦ、血液など分析物を含有する他の物質を含んでもよい。これを用いて分析物を引き付け、反発し、または排除すること、例えば目的の分析物を引き付けてこれらが濃縮および／もしくは検知されることを可能にし、または目的以外の分析物を反発もしくは排除することができる。

物質を反発または排除する能力は、バイオファウリングを防ぐのを助けることもできる。例えば、微細構造体は、一般に微細構造体の表面から物質を反発するポリエチレングリコール（ＰＥＧ）などの材料を含有するかまたは被覆を含むこともできる。バイオファウリングの低減は、微細構造体の材料の選択または微細構造体の構造、例えば多孔質微細構造体の細孔内の結合剤の被覆、検知が行われるべきときに剥離して検知表面を露出させる表面被覆、多孔質ポリマーなどの透過性被覆、例えばナイロン膜、ポリフッ化ビニリデン被覆、ポリフェニレンジアミン被覆、ポリエーテルスルホン被覆、もしくはポリ（ヒドロキシエチルメタクリレート）もしくはＰＥＧ被覆などのヒドロゲル被覆、イソポーラスシリカミセル膜、フィブロイン膜などのタンパク質膜、セルロース膜もしくはキトサン膜などの多糖膜、もしくはジオールもしくはシラン膜、バイオファウリング物質に干渉する剥離可能被覆、ならびに／または多孔質被覆に基づいても達成されることもできる。特定の実施形態では、微細構造体は多孔質であり、微細構造体の細孔内に結合剤が被覆される。

別の例では、対照を用いてバイオファウリングを斟酌することができる。例えばパッチに、分析物検出のための機能化された微細構造体に加え、対照として働く機能化されていない微細構造体を含めることもできる。両方の微細構造体の組が類似のレベルのバイオファウリングにさらされると仮定すると、機能化されていない微細構造体を介して測定される応答信号の変化を用いて、発生しているバイオファウリングの程度を定量化できる。これをさらに、機能化された微細構造体からの信号を処理する際に、例えばバイオファウリングから生じる応答信号の任意の変化を除去することによって斟酌することができる。

一例では、システムは、基材に力を加えるように構成されたアクチュエータを含み、これは一例では微細構造体がバリアを突破するのを助けるために使用される。アクチュエータは、加えておよび／または代わりに他の目的のために使用されることもできる。

例えば、微細構造体の動きを用いて組織の機械的特性を検知することもできる。この例では、微細構造体の動きを引き起こすのに必要な電流の量などのアクチュエータの応答を用いて、病気などの健康問題をさらに示しうる弾性率などの機械的特性を検知することもできる。これはまた、機械応答信号と組み合わせて使用されて、例えば適切な検知モダリティを使用して微細構造体に対する応力または歪を測定して、アクチュエータの動きの伝達をモニタすることを可能にすることもできる。パッチの周りにリングまたは他の構造体を提供し、これが組織内に圧力波を生成して応答を測定できるようにするなど、他の外部機械刺激もまた使用されることもできる。

アクチュエータは、例えば炎症などの生体応答をトリガするために機械刺激を提供するため、または物質を引き付けもしくは反発し、もしくは排除するために使用されることができる。加えて、物理的動きを、少なくとも一部の微細構造体上の被覆から材料を放出するために用いることができ、または少なくとも一部の微細構造体上の被覆を破壊し、溶解し、取り除きまたは他のやり方で剥離するために使用することもできる。これを用いて測定プロセスをトリガすることができ、例えば被覆または材料を剥離して分析物との反応をトリガし、分析物の検出を可能にすることができる。

アクチュエータは、微細構造体にバリアを貫通させるかまたは微細構造体をバリアおよび／もしくは対象から後退させるために使用されることもできる。一例では、これにより微細構造体を必要に応じて挿入および対象から除去することができ、その結果、測定が行われていないときには微細構造体を除去することができる。これを用いて苦痛を和らげること、感染の可能性を低減すること、バイオファウリングを低減することなどができる。

微細構造体は低密度の構成で提供されるため、必要な力は通常非常に小さく、その場合にはこれは圧電アクチュエータまたはオフセットモータ、振動モータなどの機械アクチュエータなど、小さな力を提供するアクチュエータを利用して達成されることもできる。しかし、電気アクチュエータ、磁気アクチュエータ、ポリマーアクチュエータ、布または織物アクチュエータ、空気圧アクチュエータ、熱アクチュエータ、油圧アクチュエータ、化学アクチュエータなどのうちのいずれか一つ以上を含む他のアクチュエータが使用されることもできる。例えば、空気、光、水または他の物質への曝露を含む化学的または生化学的反応は、エネルギーの発熱放出をトリガしうるが、これを用いて機械的インパルスを提供して、基材ひいては微細構造体を対象に押し込むことができる。作動はまた、パッチに力を加えることによって、またはストラップなどを使用してパッチを対象に押し付けることによって手動で達成されることもできることも理解されよう。

一つの具体例ではこれは、例えばばねまたは電磁アクチュエータによって提供される付勢力を、例えば微細構造体を動揺させて角質層の弾性を克服すること、および／または表皮および／もしくは真皮を貫通するための摩擦を低減すること、ならびにバリアを貫くのに必要な力を低減することによって貫通を助けることができる振動力、周期力または反復力と一緒に用いて達成される。これにより、角質層を貫通するのに必要な全体的な力が減少する。しかし、これは必須ではなく、一つの連続力または瞬間力が使用されることもできる。

使用される振動の周波数は、好ましい実施態様および場合によっては微細構造体が適用される皮膚のタイプに応じて変動し、少なくとも０．０１Ｈｚ、０．１Ｈｚ、１Ｈｚ、少なくとも１０Ｈｚ、少なくとも５０Ｈｚ、少なくとも１００Ｈｚ、少なくとも１ｋＨｚ、少なくとも１ｋＨｚ、または少なくとも１００ｋＨｚおよび場合によっては最大数ＭＨｚのうちのいずれか一つ以上を含むこともできる。一例では、変動する周波数を使用することもできる。周波数は、加えられる時間、および特に加えるプロセスが行われている時間の長さ、貫通の深さもしくは程度、挿入に対する抵抗の程度などの様々な要因に応じて変動しうる。一例では、システムは、微細構造体が角質層を貫通したときなど、バリアが突破されたときを検出するために、微細構造体を介して測定される応答信号を用いる。したがって、良好な貫通が達成されるまで、または貫通の深さに応じて周波数を増加または減少のいずれかで連続的に変動させることもでき、貫通の達成または深さは応答信号を用いて検出でき、検出された時点でアクチュエータを停止させうる。別の例では、周波数は高周波数で開始し、微細構造体がバリア、特に角質層を貫通するに伴って徐々に減少する。

別の例では、加えられる力の大きさも制御されることができる。用いられる力は、パッチの構造、パッチが適用される様式、適用の位置、貫通の深さなどの様々な要因に応じて変動する。例えば、多数の微細構造体を備えたパッチは通常、貫通を保証するために全体的により高い力を要するが、１０程度などの非常に少数の微細構造体では、基材／皮膚による減衰または損失を斟酌するためにより大きな力が必要になりうる。同様に、角質層を貫通するのに必要な力は通常、頬粘膜を貫通するのに必要な力より大きいであろう。一例では、加えられる力は、微細構造体あたりおよび／またはまとめて少なくとも０．１μＮ、少なくとも１μＮ、少なくとも５μＮ、少なくとも１０μＮ、少なくとも２０μＮ、少なくとも５０μＮ、少なくとも１００μＮ、少なくとも５００μＮ、少なくとも１０００μＮ、少なくとも１０ｍＮ、または少なくとも１００ｍＮのうちのいずれか一つ以上でありうる。例えば、１０００の微細構造体が存在する場合には、力は合計で１００ｍＮ、または突起あたり１００ｍＮであり、全体で１００Ｎの力になりうる。

ここでも、力は、加えられる時間、測定されるインピーダンスの変化を調べるための応答信号に基づいて判定されうる貫通の深さもしくは程度、または挿入抵抗などに応じて、増加または減少のいずれかで変動しうる。一つの具体例では、力は貫通のポイントまで徐々に増加され、貫通のポイントで力が減少される。

上述のように、力は、一つの連続力または瞬間力として加えられることもできる。しかし、より一般的には、力は周期的である。この場合、周期運動の性質は変動し得、これは例えば矩形波、正弦波、三角波、可変波形などを含む任意の波形を有しうる。この場合、力は絶対的大きさであることもでき、またはピークピークもしくは二乗平均平方根（ＲＭＳ：Ｒｏｏｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ）力であることもできる。

同様に、微細構造体の動きの大きさも制御されることができる。大きさの程度は、微細構造体の長さおよび必要な貫通の程度などの要因による。大きさは、微細構造体の長さの０．００１倍より大きい、微細構造体の長さの０．０１倍より大きい、微細構造体の長さの０．１倍より大きい、微細構造体の長さより大きい、微細構造体の長さの１０倍より大きい、微細構造体の長さの１００倍より大きい、または微細構造体の長さの１０００倍より大きいのうちのいずれか一つ以上を含みうる。大きさもまた、加えられる時間、貫通の深さ、貫通の程度または挿入抵抗に応じて、増加または減少のいずれかで変動しうる。ここでも、大きさは貫通のポイントまで増加してから、貫通のポイント以降は減少しうる。

上述の例では、システムは、挿入プロセスの態様を検出するように構成されることができる。一例ではこれはアクチュエータをモニタすることによって達成することができ、例えば特定の動きを達成するためにアクチュエータが必要とする電流をモニタし、これをさらに用いて貫通の深さ、貫通の程度挿入抵抗などを検出することができ、これをさらに用いてアクチュエータが制御される。

アクチュエータは、様々な目的のために用いられうる機械刺激を印加するために使用されることもできる。例えばアクチュエータは、微細構造体上の被覆を物理的に破壊しもしくは取り除き、対象を物理的に刺激し、微細構造体にバリアを貫通させ、微細構造体をバリアから後退させ、または微細構造体を対象から後退させるように構成されることができる。

アクチュエータは通常、基材に動作可能に連結され、これは機械的機構、電気機械的機構などの任意の適切な機構を用いて達成されうる。

一つの具体例では、アクチュエータは、一定の付勢を提供するためのばねもしくは電磁アクチュエータまたは電磁アクチュエータと、振動力を加えるための圧電アクチュエータおよび振動モータのうちの少なくとも一つとを含む。振動力は、少なくとも１０Ｈｚ、１ｋＨｚ未満、および約１００～２００Ｈｚの周波数で加えられる。連続力は通常１Ｎ超、１０Ｎ未満、および約５Ｎであり、一方で振動力は少なくとも１ｍＮ、１０００ｍＮ未満、および約２００ｍＮである。アクチュエータは通常、少なくとも１０μｍ、３００μｍ未満、および約５０μｍ～１００μｍの微細構造体の動きを引き起こすように構成される。

一例では、システムは、少なくともセンサと一つ以上の電子処理デバイスとを含み、任意に信号生成器、アクチュエータ、電源、ワイヤレストランシーバなどの他の構成要素を含むハウジングを含む。一つの特定の例では、ハウジングは、微細構造体をインテロゲートするために使用できる、統合デバイス内に提供されることができ、または基材の遠隔に提供されて読み取りが行われるときに係合されるかもしくは基材と近接して提供されることもできるリーダ機能を提供する。

統合された構成では、リーダは一般的に、通常の使用中にパッチと機械的に接続／統合されて、測定が自動的に行われることを可能にする。例えば、連続モニタが行われ、１秒毎から毎日または毎週、通常は２～６０分毎、より一般的には５～１０分毎に読み取りが行われることもできる。読み取りのタイミングは、行われる測定の性質および具体的状況によって変動しうる。したがって例えばアスリートは、競技で競っている間にはより高頻度なモニタを受け、競技後の回復中にはより低頻度なモニタを受けることを望むことが考えられる。同様に、医学的モニタを受けている人の場合、モニタの頻度は、コンディションの性質および／または重症度に応じて変動しうる。一例では、モニタの頻度は、ユーザ入力に基づいて選択されることができ、および／または定められたユーザプロファイルなどに基づくこともできる。

統合された装備では、リーダは従来の抵抗ブリッジ回路を使用してパッチに接続され、アナログデジタル変換を用いて測定が行われることができる。

あるいは、リーダは別個であることができ、これによりリーダを使用しないときには除去することができ、ユーザはパッチを統合された電子機器なしで着用することができるため、より邪魔にならなくなる。これは、よりかさばるデバイスの存在が活動に影響しうるスポーツ、老年医学および小児医学などの用途に特に有用である。この状況では、リーダは一般的にパッチと接触または近接させられ、必要に応じて読み取りが行われることができる。これには、ユーザ／人がインテロゲーションを推進する必要があることが理解されよう。しかし、リーダはインテロゲーションを促すために警告機能を含むこともできる。

読み取りは、以下でより詳細に説明するようにパッチに給電するとともに読み取りを行うために任意に誘導連結を用いてワイヤレスで行われることもできるが、代わりに、直接の物理的接触が代替的に使用されることもできる。この例では、微細構造体および組織が個別のインダクタンスまたはキャパシタンスをもつ共振回路の一部を形成し、周波数を用いてインピーダンスひいては流体レベル、または分析物のレベルもしくは濃度を判定することができる。加えておよび／または代わりに、リーダがパッチ上のコネクタと電気接触するオーミック接触が使用されることもできる。

いずれの場合にも、保水信号または分析物のレベルもしくは濃度の何らかの分析および解釈がリーダで行われることができ、任意にＬＥＤインジケータ、ＬＣＤスクリーンなどの出力を用いてリーダに指標を表示させることができる。加えておよび／または代わりに、可聴アラームが提供されて、例えば対象が水分過少もしくは水分過剰であるか、または分析物のレベルもしくは濃度が許容範囲外である場合に指示を提供してもよい。リーダは、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、Ｗｉ‐Ｆｉなどのワイヤレス接続性を組み込み、読み取りイベントが遠隔でトリガされることを可能にし、および／またはインピーダンス値、保水もしくは分析物のレベルもしくは濃度の指標などのデータがクライアントデバイス、コンピュータシステムもしくはクラウドベースのコンピューティング装備などの遠隔デバイスに伝送されることを可能にすることもできる。

使用時には、ハウジングは一般的に基材に連結し、ハウジングと基材とを必要に応じて着脱することを可能にする。一例ではこれは、電磁連結、機械連結、接着連結、磁気連結などの任意の適切な機構を利用して達成されることもできる。これにより、ハウジング、特に検知機器を必要な場合にのみ基材に接続できる。したがって、基材が対象に適用されて固定され、検知システムは測定が行われるべきときだけ基材に取り付けられることもできる。しかし、これは必須ではなく、代わりにハウジングおよび基材が、例えば接着パッチ、パッチ／基材上の接着被覆、ストラップ、アンカ微細構造体などを使用して対象にまとめて固定されることもできることが理解されよう。さらなる例では、基材および微細構造体がハウジングに統合されるように、基材がハウジングの一部を形成することもできる。

ハウジングが基材に取り付けられるように構成されるときには、ハウジングは一般的に、基材上の基材コネクタに動作可能に接続するコネクタを含み、それにより信号生成器および／またはセンサと微細構造体との間で信号を通信する。コネクタおよび接続部の性質は、好ましい実施態様および信号の性質に応じて変動し、基材上の対応する表面を係合する伝導性接触表面を含むこともでき、または調整された誘導コイル、ワイヤレス通信アンテナなどのワイヤレス接続部を含むこともできる。

一例では、システムは、数時間、数日、数週間などの期間にわたって反復測定を行うように構成される。これを達成するために、微細構造体はその期間中対象内にとどまるように構成されることができ、あるいは、測定が行われていないときには除去されることもできる。一例では、アクチュエータは、皮膚への微細構造体の挿入をトリガし、測定が行われた後に微細構造体の除去も可能にするように構成されることができる。その場合、微細構造体は必要に応じて挿入および後退されて、皮膚を貫通し続けずに長期間にわたって測定を行うことができる。しかし、これは必須ではなく、代わりに短期間の測定を行うことができ、その場合、期間は０．０１秒未満、０．１秒未満、１秒未満、または１０秒未満でありうる。他の中間の時間枠も使用されうることが理解されよう。

一例では、測定が行われると、一つ以上の電子処理デバイスが測定された応答信号を分析して対象の健康および／または生理学的ステータスを示す指標を判定する。

一例ではこれは、指標を判定するためにさらに使用できる少なくとも一つのメトリックを導出することによって達成される。例えばシステムは、インピーダンス測定を行い、メトリックは特定の周波数でのインピーダンス、位相角などのインピーダンスパラメータに対応するように構成されることもできる。このメトリックをさらに用いて、細胞外または細胞内液レベルなどの流体レベルの指示などの指標を導出することができる。

これが行われる様式は、好ましい実施態様に応じて変動する。例えば電子処理デバイスはメトリックを少なくとも一つの計算モデルに当てはめて指標を判定し、計算モデルは健康ステータスと一つ以上のメトリックとの間の関係を具体化するものとすることもできる。この場合、計算モデルは、既知の健康ステータスを有する一つ以上の参照対象について測定された対象データから導出された参照メトリックに機械学習を当てはめることによって得られることもできる。この場合、健康ステータスは、器官機能、組織機能もしくは細胞機能を示すこともでき、医学的コンディションの存在、不存在、程度もしくは重症度を含むこともでき、または一つ以上の分析物の存在、不存在、レベルもしくは濃度の測定値もしくは他のバイオマーカーの測定値など、健康ステータスに別途関連する一つ以上の尺度を含むこともできる。

モデルおよび行われる訓練の性質は任意の適切な形式とすることができ、決定木学習、ランダムフォレスト、ロジスティック回帰、相関ルール学習、人工ニューラルネットワーク、深層学習、帰納論理プログラミング、サポートベクターマシン、クラスタリング、ベイジアンネットワーク、強化学習、表現学習、類似性およびメトリック学習、遺伝的アルゴリズム、ルールベースの機械学習、学習分類子システムなどのうちのいずれか一つ以上を含むこともできる。これらの方式は既知であるため、これ以上詳しくは記載しない。一例ではこれは、異なる健康状態の組み合わせを有する参照対象からのメトリックを用いて指標を判定するために単一のモデルを訓練することなどを含むことができるが、これは必須ではなく、他のアプローチが用いられることもできる。

測定された信号は、他の様式で使用されることもできる。例えば、時間に対するメトリックの変化を用いて、対象の健康状態または医学的コンディションの変化を追跡できる。測定された信号は、画像を生成するためまたはマッピングを行うために分析されることもできる。例えば、トモグラフィを用いて、インピーダンス測定などに基づいて対象の領域の２Ｄまたは３Ｄ画像を確立することもできる。信号は、コントラストイメージングなどにも使用されうる。

一例では、システムは、応答信号または測定された応答信号から導出された値などの測定された対象データ、メトリックまたは測定データを送信する伝送機を含み、これらが遠隔で分析されることを可能にすることができる。

一つの特定の例では、システムは、基材と微細構造体とを含むウェアラブルパッチ、および測定を行うモニタデバイス（「リーダ」とも呼ばれる）を含む。モニタデバイスは、例えば必要な電子機器を基材の裏側に搭載して、パッチに取り付けられるかまたはパッチと一体的に形成されることもできる。あるいは、読み取りが行われるべきときにリーダをパッチに接触させることもできる。いずれの場合にも、モニタデバイスの間の接続は伝導性（オーミック）接触とすることもできるが、代わりに指示連結として、リーダによりワイヤレスでパッチをインテロゲートおよび／またはパッチに給電することを可能にすることもできる。

モニタデバイスは、測定を行わせるように、ならびに／または測定値を少なくとも部分的に処理および／もしくは分析するように構成されることができる。モニタデバイスは、例えば信号生成器および／またはスイッチを必要に応じて制御することによって、少なくとも一つの微細構造体に印加される刺激を制御することができる。これにより、モニタデバイスは異なる微細構造体を選択的にインテロゲートすることができるため、異なる測定が行われることが可能になり、および／または異なる位置で測定が行われることが可能になる。これにより、微細構造体が選択的に刺激されることも可能になるため、例えば異なる治療法が対象に施されることが可能になる。したがって、微細構造体を選択的に刺激し、それによって治療材料を選択的に放出することにより、これを用いて投薬量制御を提供するかまたは異なる治療材料を送達することもできる。

モニタデバイスは、指標を示す出力もしくは指標に基づく推奨などの出力を生成するために、および／またはアクションを行わせるために使用されることもできる。したがって、モニタデバイスは、通知または警告を含む出力を生成するように構成されることもできる。これは、介入をトリガするため、例えばアクションが必要であることをユーザに示すために使用できる。これは、ユーザに脱水状態であることもしくはトロポニンレベルが高いことを伝えるなどの単なる問題の指示とすることもでき、および／またはユーザに水分補給するかもしくは診察などを受けるように伝えるなどの推奨を含むこともできる。出力は、測定値などの指標の指示または指標から導出された情報を加えておよび／または代わりに含むこともできる。したがって、保水レベルまたは分析物のレベルもしくは濃度がユーザに提示されることもできる。

モニタデバイスは、他のアクションをトリガするようにも構成されることもできる。

出力を用いて介入が必要であることを介護者に警告すること、例えば介護者のクライアントデバイスおよび／またはコンピュータに通知を転送することもできる。別の例では、これは遠隔機器を制御するためにも用いられることもできる。例えば、これを用いて電子制御シリンジ注入ポンプなどの薬物送達システムをトリガして、介入を自動的にトリガすることを可能にすることもできる。さらなる例では、半自動システムが使用され、例えば臨床医に指標と推奨される介入とを含む通知が提供されて、臨床医が介入を承認することができ、その後介入が自動的に行われることもできる。

一例では、モニタデバイスは、クライアントデバイスおよび／またはコンピュータシステムなどの別個の処理システムとインタフェースするように構成される。この例では、これにより処理および分析タスクをモニタデバイスとクライアントデバイスおよび／またはコンピュータシステムとの間で分散させることができる。例えば、モニタデバイスは、測定された応答信号をフィルタおよび／またはデジタル化するなどの部分的処理を行い、処理された信号の指示を分析のために遠隔プロセスシステムに提供することもできる。一例ではこれは、処理された応答信号を含む対象データを生成し、これを分析のためにクライアントデバイスおよび／またはコンピュータシステムに転送することによって達成される。したがって、これによりモニタデバイスは、測定データから導出される対象データを生成、分析または記憶するコンピュータシステムと通信することができる。これをさらに用いて、対象に関連する健康ステータスを少なくとも部分的に示す指標を生成することができる。

これにより、臨床医または他の介護者への通知の転送を含む追加の機能性が実施されることが可能になり、データおよび／または指標の遠隔記憶も可能になることも理解されよう。一例では、これにより、記録された測定値ならびに導出された指標、印加された刺激もしくは治療法の詳細および／または他の結果的アクションの詳細などの他の情報が、電子医療記録などの電子記録に直接組み込まれることが可能になる。

一例では、これにより、本システムは、遠隔の臨床医が必要な情報を得ることができるように成長する遠隔医療セクターを支えるデータを提供して高忠実度の正確な臨床データで遠隔医療システムを強化することが可能になり、これらは中央病院でも集中研究所および地域病院から離れた地方でも高く評価されるであろう。処置までの時間は心臓発作の患者の臨床転帰の改善の強力な予測因子であるため、分散された人口が従来の大規模病院へのアクセスだけに頼ることはできない。したがって、システムは、例えば心臓発作を診断することができてしかも任意の地元の医療施設で提供され、パッチデバイスを適用する程度に簡単な、低コストの堅牢で正確なモニタシステムを提供することができる。この例では、トロポニンＩの検査で陽性となった患者のために、心臓トロポニン臨床血液検査に遅れることなくリソースが迅速に送られることもできる。同様に、低リスクと判定された患者は、より早くより少ない侵襲的検査で解放されるか、または家庭医などを介して他の流れに乗せられることもできる。

さらなる例では、ウェアラブルモニタデバイスから測定データを受信し、対象データを生成し、さらにこれを処理システムに転送するためにスマートフォン、タブレットなどのクライアントデバイスが使用され、処理システムが指標を返し、これがさらに、好ましい実施態様に応じてクライアントデバイスおよび／またはモニタデバイスに表示されうる。

しかし、これは必須ではなく、測定値を分析するステップ、指標を生成するステップ、および／または指標の表現を表示するステップの一部または全部が、モニタデバイス上で行われることもできることが理解されよう。

ここでも、遠隔処理システムまたはクライアントデバイスに対してまたはそれらによっても、例えば対象またはアスリートに注意が必要であること、介入が行われるべきであることを臨床医またはトレーナーに警告する、薬物送達デバイスなどの機器を制御するなど、同様の出力が提供されることもできることが理解されよう。

リーダは、パッチに統合されたとき、または恒久的／半恒久的に取り付けられたときに自動的に測定を行うように構成されることもでき、またはリーダが別個である場合にはパッチと接触させられたときに測定を行うこともできる。この後者の例では、リーダはパッチに誘導連結されることができる。

したがって、測定された応答信号の処理、結果の分析、出力の生成、測定手順の制御、および／または治療法の送達などの機能性は、オンボードのモニタデバイスによって行われることもでき、および／または遠隔コンピュータシステムによって行われることもでき、タスクの具体的な分散および結果として生じる機能性は好ましい実施態様に応じて変動しうることが理解されよう。

一例では、本システムは、基材上に配置され、電極である微細構造体または電極を上に含む微細構造体を含みうる一つ以上の微細構造体電極に動作可能に連結された基材コイルを含む。励起および受信コイルが、通常は測定デバイスのハウジング内に提供され、励起および受信コイルは使用時に基材コイルに近接して配置される。これは、励起および受信コイルを基材コイルに誘導連結するために行われ、その結果、駆動コイルに励起信号が印加されると、これにより基材コイルに信号が誘導され、これが基材上の電極および他の反応構成要素と関連して共振回路を形成しうる。その結果、基材上の共振回路の信号周波数、振幅および減衰（Ｑ）は、励起および受信コイルで観察される信号に反映され、これによりさらに励起および受信コイルに印加される駆動信号が例えば信号の周波数、位相または大きさを変化させることによって変更され、これが応答信号として働くことが可能になり、例えばバイオインピーダンスまたはバイオキャパシタンスが測定されることが可能になる。

これは様々な様式で用いることができるが、一例では、応答信号が目的の分析物の存在、不存在、レベルまたは濃度に依存するように、一つ以上の微細構造体電極が一つ以上の目的の分析物を結合するように構成される。これは、微細構造体を結合剤で被覆する、または結合剤を含む材料から微細構造体を形成するなど上述の様々なやり方で達成することができ、その結果、分析物は微細構造体電極と相互作用してそれらの電気的特性を変化させ、それによって応答信号の特性を変化させる。例えばこれは、分析物を被覆または分子インプリントポリマーなどの微細構造体を形成する材料に結合させることを含むこともできる。

分析物の検出は、いずれの様式で行われることもでき、これは、例えば微細構造体電極の近くの分析物のレベルまたは濃度が変化する際の、時間に対する応答信号の変化を調べることを含むこともできる。あるいは、別の例では、二組の微細構造体電極が使用され、これらは独立して駆動され、一つは対照として働き、他は一つ以上の分析物に選択的に応答するため、測定される信号の差が分析物のレベルまたは濃度の変化を示す。

この例では、システムは通常、基材上に配置され、一つ以上の第一微細構造体電極に動作可能に連結された第一基材コイルと、基材上に配置され、一つ以上の第二微細構造体電極に動作可能に連結された第二基材コイルであって、第二微細構造体電極は目的の分析物と相互作用するように構成される、第二基材コイルとを含む。印加される駆動信号の減衰または位相もしくは周波数変化などの変更が応答信号として働くように、少なくとも一つの駆動コイルが第一および第二基材コイルの少なくとも一つに近接して配置される。この場合、一つ以上の電子処理デバイスは、第一および第二応答信号、特に第一および第二応答信号の間の差を用いて、目的の分析物の存在、不存在、レベルまたは濃度を判定する。

複数の基材コイルと電極の組み合わせが共振回路を形成する場合には、誘導性または容量性のいずれかの固定反応構成要素の選択によってそれぞれを異なる共振周波数を有するように意図的に設計し、それにより一つの励起および受信コイルを用いたアレイ全体の周波数に基づく多重化の手段を可能にしうる。

次に、生体対象において測定を行うためのシステムのさらなる例を、図３Ａ～３Ｋを参照して説明する。

この例では、システムは、センサ３２１と一つ以上の電子処理デバイス３２２とを含むモニタデバイス３２０を含む。システムは、信号生成器３２３、メモリ３２４、ワイヤレストランシーバなどの外部インタフェース３２５、アクチュエータ３２６、ならびに電子処理デバイス３２２に接続されたタッチスクリーンもしくはディスプレイおよび入力ボタンなどの入力／出力デバイス３２７をさらに含む。構成要素は通常、ハウジング３３０内に提供されるが、これは以下で説明する。

信号生成器３２３およびセンサ３２１の性質は行われる測定により、電流源および電圧センサ、レーザまたはＬＥＤなどの他の電磁放射線源、ならびにフォトダイオードまたはＣＣＤセンサなどを含むこともできる。アクチュエータ３２６は通常、ハウジングに連結された圧電アクチュエータまたは振動モータと組み合わされたばねまたは電磁アクチュエータであり、基材を付勢してハウジングの下側に対して振動させ、それによって微細構造体を皮膚に押し込む一方で、トランシーバは通常、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈシステムオンチップ（ＳｏＣ：ｓｙｓｔｅｍ ｏｎ ａ ｃｈｉｐ）などの短距離ワイヤレストランシーバである。

処理デバイス３２２は、信号生成器３２３の制御、センサ３２１からの信号の受信および解釈、測定データの生成およびトランシーバ３２５を介したクライアントデバイスまたは他の処理システムへの伝送を含む様々なプロセスが行われることを可能にするために、メモリ３２４に記憶されたソフトウェア命令を実行する。したがって、電子処理デバイスは通常、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、マイクロチッププロセッサ、論理ゲート構成、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ、フィールドプログラマブルゲートアレイ）などの論理実装に任意に関連するファームウェア、または任意の他の電子デバイス、システムもしくは装備である。

使用時には、モニタデバイス３２０は、接続部３１３を介してセンサ３２１および／または信号生成器３２３に連結された基材３１１と微細構造体３１２とを含むパッチ３１０に連結される。接続部は、伝導性トラックなどの物理的伝導性接続部を含むこともできるが、これは必須ではなく、代わりに誘導連結または無線周波数ワイヤレス接続部などのワイヤレス接続部が提供されることもできる。この例では、パッチは、真皮内に貫通し、それによってパッチを対象に固定するのを助けるように構成されたアンカ微細構造体３１４をさらに含む。

パッチ３１０の例が、図３Ｂおよび３Ｃにさらに詳細に示される。特に、この例では、基材３１１は略長方形であり、基材が対象の皮膚に適用されたときの不快感を回避するために角が丸い。基材３１１は、アンカ微細構造体３１４を含み、基材を固定するのを助けるために基材３１１の角に近接して提供され、その一方で測定微細構造体３１２は、基材上にアレイに設けられる。この例では、アレイは規則的な格子編成を有し、微細構造体３１２が等間隔の行および列で提供されるが、これは必須ではなく、以下でより詳細に説明するように代わりの間隔構成を用いることもできる。

例えば、図３Ｄおよび３Ｅの装備では、三つのアンカ微細構造体３１４．１、３４１．２、３１４．３が提供され、それぞれの円周方向に離間された微細構造体３１２．１、３１２．２、３１２．３に囲まれる。これは、アンカの有効性を最大化するのに有用であり得、微細構造体３１２が対象内で動くのを回避するために、微細構造体３１２を特にアンカ微細構造体３１４に接近して提供する。加えて、この例では、アンカ微細構造体３１４は、例えばグラウンド接続部として働くことなどによって、信号を測定または印加する際に使用されることもできる。

この例では、基材はまた、複数の基材層３１１．１、３１１．２から形成され、これは、以下でより詳細に説明するように、微細構造体への接続部、コイルなどの内部構造体を作るのに役立ちうる。バッキングに関して以下に説明されるのと類似の様式で、基材は、異なる材料特性などを有する異なる領域または層も含むこともできる。

この例では、アンカ微細構造体３１４．１は円形であり、円周方向に離間された微細構造体３１２．１の一つの周辺群を含む。しかし、これは必須ではなく、アンカ微細構造体３１４．２の場合には、アンカ微細構造体３１４．２は、微細構造体３１２．２の二つ以上の同心群に囲まれ、外側の群はより多くの微細構造体を含むことが理解されよう。これにより、より広範囲の測定が行われることが可能になる。さらなる同心群を提供する、各群に異なる数の微細構造体を提供するなど、他の装備も可能であることが理解されよう。加えて、円形の群が示されるが、これは限定を意図するものではなく、楕円形形状、正方形形状などを含む他の形状または分布が用いられることもできる。

アンカ微細構造体３１４．３の場合、これは六角形であり、六つのプレート微細構造体３１２．３があり、それぞれが六角形アンカ微細構造体３１４．３のそれぞれの面から半径方向外方に配置される。このようにして、アンカ微細構造体３１４．２３の各面とそれぞれの微細構造体３１２．３との間で測定が行われることができ、これは、アンカ微細構造体と周辺微細構造体との間の等距離の分離を維持しながら各面およびプレート上の電極の表面積を最大化するのに有用でありうる。

上述の構成はアンカ微細構造体に関して説明されているが、これは必須ではなく、任意の駆動またはセンス微細構造体で同様の装備が使用されうることが理解されよう。したがって、一例では、一つの駆動微細構造体が複数の周辺センス微細構造体とともに使用されることもでき、または一つのセンス微細構造体が複数の周辺駆動微細構造体とともに使用されることもできる。これにより、一つのマスター駆動／センス微細構造体が複数のセンス／駆動微細構造体とともに使用される有効なマスタースレーブ装備が提供される。

このようなマスター／スレーブ関係は、例えば一つの駆動信号を用いて複数のセンス微細構造体で応答を誘導するために、広範囲の用途で使用されることができる。この例では、これをマッピングに用いて、例えば異なる位置での異なる応答を識別し、それにより分析物または病変もしくは癌などの特定の目的物の存在などの影響を突き止めることもできる。あるいは、これを例えば異なる被覆などを使用して異なる分析物を検出するために使用されるセンス微細構造体とともに使用して、一つの刺激信号が異なる分析物の検出をトリガできるようにすることもできる。

図３Ｂおよび３Ｃの例では、接続部３１３を介してそれぞれの微細構造体３１２に接続される四つのコネクタ３１５が提供されて、刺激信号および応答信号が二組のそれぞれの微細構造体に印加され、それらから測定されることができる。これを用いて、グラウンド基準に対して通常行われ、さらに一般にノイズがより大きくなる非対称もしくはシングルエンド印加または検出とは対照的に、信号の対称または差動印加および検出を可能にすることができる。しかし、光検出などの一部の検出モダリティではこれは重要でなく、一つの接続部３１５が提供されうることが理解されよう。

基材は、基材をハウジング３３０に取り付けるために使用できる磁石などの連結部材３１６も含む。

図３Ｆおよび３Ｇの例では、ハウジング３３０は、略長方形のハウジングである。測定デバイスは、任意に時計または他のウェアラブルデバイスと類似のフォームファクタを有することができ、その場合には、ハウジングがユーザに固定されることを可能にするストラップ３３１が含まれる。しかし、これは必須ではなく、他の固定機構が使用されることもできる。あるいは、測定が行われるたびにハウジングを単にパッチと係合させ、適所に保持することもできる。この例では、ハウジングは、磁石などの連結部材３３２を含み、これが基材上の対応する連結部材３１６と係合して、基材がハウジングに固定されることを可能にしうる。いずれの形態の連結部材が使用されることもできるが、磁石の使用は、磁石をハウジング３３０内に収容できるためハウジングを密封することができ、例えば磁石の極性により基材３１０とハウジング３３０との相対的な向きを案内させることによって基材３１０の正しい位置合わせを保証するように働くこともできるため、特に有利である。

しかし、この構成は、例示を目的としたものにすぎず、他の装備が使用されることもできることが理解されよう。例えば、基材は、対象に適用されて適所に保持される接着パッチの一部を形成することもできる。あるいは、基材を対象に直接接着するために、基材の表面上に接着剤が提供されることもできる。その後、ハウジング３３０を、例えば磁気連結を用いてパッチに選択的に取り付け、それにより必要に応じて測定を行うことを可能にすることもできる。

この例では、基材は、微細構造体が直接取り付けられる、織布もしくは不織布または他の適切な材料を使用して達成できる可撓性基材とすることもできる。しかし、より一般的には、図３Ｈに示されるように、可撓性バッキング３１９に装着されたいくつかの個別の基材３１１を用いてセグメント化された基材を形成することで可撓性が達成される。このような装備は、基材を対象に取り付けるためにストラップなどに装着することを含め、多種多様な状況で使用できることが理解されよう。

いくつかのさらなる変形例が、図３Ｉ～３Ｋに示される。

特に図３Ｉの例では、バッキング３１９は、複数のバッキング層３１９．１、３１９．２から形成され、例では二つが例示のみを目的として示される。複数の層の使用は、所望の特性を達成する上で、例えば接着剤または防水層などを提供するために有益でありうる。

図３Ｊの例では、バッキング層は複数の散在領域３１９．３を有し、これらを、基材３１１のより容易な取り付けを可能にするため、測定デバイス３２０への接続性を提供するため、基材３１１間の可撓性を高めるためなどの特定の目的のために使用することができる。この例では、散在領域は基材と実質的に位置が合っているが、これは必須ではなく、他の位置に提供されることもできることが理解されよう。

さらなる例が図３Ｋに示され、これは、可撓性を高めるために使用されうる基材間に位置するより薄い領域３１９．４、または強度を高めうる基材間のより厚い領域３１９．５を含むいくつかの形状改変部を含む。同様に、例えば強度、可撓性、測定デバイスへの接続などを強化するために、より薄い領域またはより厚い領域３１９．５、３１９．６が基材に合わせて提供されることもできる。

これらの特徴はバッキング層に関して説明されているが、基材自体に同様のアプローチが用いられることもできることが理解されよう。

次に、パッチの適用を助けるためのアクチュエータの構成の例を、図３Ｌを参照して説明する。

この例では、ハウジング３３０は、圧電アクチュエータまたは振動モータなどのアクチュエータ３２６が取り付けられる装着物３３３を含む。アクチュエータ３２６は、ハウジング３３０の下側の開口部３３４と位置が合わせられ、アクチュエータ３２６に連結されたアーム３２６．１が開口部３３４を通って延び、開口部３３４はＯリング３３４．１または他の同様の装備を使用して密封されうる。

パッチ基材３１１は、ハウジング３３０の下側に隣接して配置され、基材３１１をハウジング３３０に向かって押し付けるように磁石３１６、３３２が設けられる。アーム３２６．１は基材を係合し、それによりアクチュエータ３２６から基材３１１に力を伝達して、基材ひいては微細構造体３１２、３１４が振動されて微細構造体の対象への挿入を補助することを可能にする。特に、この装備は基材３１１に直接力を伝達して、ハウジング３３０の振動を最小化しながら基材における力が最大化されることを可能にする。

次に、アクチュエータ装備のさらなる例を、図３Ｍを参照して説明する。

この例では、アクチュエータ装備は、開口部３３５．２を含むベース３３５．１を有するアクチュエータハウジング３３５を含む。ハウジングは、ばね３３６および装着物３３７を含み、装着物３３７は使用時にパッチ３１０（および任意の統合されたリーダ）を支持する。装着物は、圧電アクチュエータまたはオフセットモータ３３８も任意に含む。

使用時には、アクチュエータハウジング３３５は、パッチが開口部３３５．２を通して少なくとも部分的に突出した状態で、ハウジング３３５のベース３３５．１が対象の皮膚に当接するように配置される。一例ではこれは、操作者にアクチュエータハウジングを保持させることによって達成される。しかし、これは必須ではなく、加えておよび／または代わりにアクチュエータハウジングが上述のようにモニタデバイスに統合され、および／またはその一部を形成することもできる。

使用時には、ばね３３６は、装着物３３７に連続付勢力を加えるように構成されるため、パッチ３１０が対象の皮膚に対して押し付けられる。加えて、圧電アクチュエータまたはオフセットモータ３３８が装着物３３７ひいてはパッチ３１０を振動させ、それにより微細構造体が角質層を貫くことおよび／または貫通することを容易にすることができる。

次に、微細構造体装備の例を、図４～８を参照してより詳細に説明する。

図４Ａの例では、異なる長さの微細構造体が示され、第一微細構造体４１２．１は角質層および生きた表皮を貫通するが、真皮は突破せず、第二微細構造体４１２．２は真皮に入るが真皮境界をかろうじて通過するだけであるのに対し、第三微細構造体４１２．３は真皮層をより遠い距離で貫通する。使用される構造体の長さは、デバイスの意図された用途、特に突破されるバリアの性質に応じて変動することが理解されよう。

図４Ｂの例では、微細構造体の対が提供され、第一微細構造体対４１２．４はより狭い間隔を有し、第二微細構造体対４１２．５は相対的に大きな間隔を有し、これを用いて異なる特性を検出すること、または異なる形態の刺激を行うことを可能にすることができる。

例えば、より大きな電極間隔は、電極間の間質液ならびに他の組織および流体のインピーダンス測定を行うために用いられることができるが、より狭い間隔の電極は、電極の表面上に存在する異なる分析物を検出するために容量検知を行うのにより適する。

加えて、第一および第二微細構造体対に信号を印加することによって生成される電場強度が図４Ｃおよび４Ｄに示され、間隔が増加すると電極間の場強度が減少し、それがさらに刺激を行う能力に影響することを強調する。例えば、狭い間隔の微細構造体のアレイを提供することにより、これを用いて大きな印加場を必要とせずに対象内に非常に均一な場を生成することができる。これを用いて、場を例えばエレクトロポレーションなどを行うための刺激に使用することを可能にすることができる。

プレート微細構造体の具体例が、図５Ａ～５Ｃに示される。

この例では、微細構造体は、本体５１２．１と先端５１２．２とを有するプレートであり、微細構造体５１２の角質層への貫通を容易にするためにテーパ状である。この例では、電極プレート５１７が微細構造体の両側に提供され、これらは一つの接続部５１３を介してコネクタ５１５に連結されて、センサ３２１および／または信号生成器３２３にさらに接続される。これにより、信号を電極プレートからまとめて測定し、または電極プレートにまとめて印加することが可能になる。しかし、これは必須ではなく、独立した接続部が提供されて各電極が独立して駆動または検知されることを可能にすることもできることが理解されよう。加えて、各電極５１７は、各面が複数の電極を含むように複数の独立したセグメント５１７．１、５１７．２、５１７．３、５１７．４に細分されることもできる。

図５Ｃおよび５Ｄに示されるように、異なる装備が使用されることもできるが、一般には、微細構造体が互いに向き合って微細構造体間で信号を印加するかまたは微細構造体間で信号を測定することができるように微細構造体の対が形成される。ここでも、電極の対内の電極間の異なる分離を用いて、異なる測定を行うこと、および／または電極間の組織の刺激のプロファイルを変更することを可能にすることができる。

ブレード微細構造体のさらなる例が、図５Ｅおよび５Ｆに示される。

この例では、微細構造体は、細長本体５１２．１および先端５１２．２であり、微細構造体５１２の貫通を容易にするためにテーパ状である。これは、上述のプレート装備と概ね同様のプロファイルであるが、この例でははるかに幅広であり、一つの特定の例では、基材を横断して実質的に全距離に延びうる。この例では、微細構造体は、微細構造体の両側に複数の電極プレート５１７を含む。この場合、基材は複数の離間された平行なブレードを含み、異なるブレード上の電極を横断して信号が印加されまたは異なるブレード上の電極間で信号が測定されることを可能にすることができる。しかし、一つの電極を提供する、セグメント化された電極を提供する、または微細構造体全体を電極として働かせるなど、他の構成が使用されることもできることが理解されよう。

図示される例では、ブレード先端が基材に平行であるが、これは必須ではなく、ブレードが挿入される際にブレードの長さに沿って徐々に貫通し、これによりさらに貫通を容易にできるように、傾斜した先端を有するなど、他の構成が使用されることもできる。先端は、貫通をさらに増進するために、鋸歯状部などを含んでもよい。

上述のように、一例では、微細構造体は、規則的な格子装備で提供される。しかし、別の例では、微細構造体は、図５Ｇに示すように六角格子装備で提供される。これは、矢印で示すように各微細構造体が一番近い全ての隣接する微細構造体に対して等間隔である、つまりいずれの隣接する微細構造体に対しても異なる間隔を斟酌するために応答または刺激信号を修正することを必要とせずに測定が行われうるため、特に有利である。

さらなる装備の例が図５Ｈおよび５Ｉに示され、ここでは微細構造体５１２が対５１２．３に設けられ、対はオフセット列５１２．４、５１２．５に設けられる。この例では、異なる列の対は直交して設けられ、そのため微細構造体が異なる方向に延びる。これにより、全ての微細構造体が揃えられ、それによりさらにパッチが微細構造体と揃った方向への横滑りに対して脆弱になりうることが回避される。加えて、対を直交して設けることにより、異なる電極対間のクロストークなどの干渉が減少して、特に複数の微細構造体対を介して同時に測定を行う際の測定精度が向上し、組織異方性が斟酌される。

一例では、各列の微細構造体の対に、それぞれの接続部５１３．４１、５１３．４２；５１３．５１、５１３．５２を提供して、異なる列を独立してインテロゲートおよび／または刺激することを可能にしながら微細構造体対の列全体を同時にインテロゲートおよび／または刺激することを可能にすることができる。

オフセットされたプレート微細構造体の対のアレイを示す走査型電子顕微鏡法（ＳＥＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）画像を、図５Ｋに示す。

表皮で測定を行うための微細構造体の具体例が、図５Ｌおよび５Ｍに示される。

この例では、微細構造体は、広がったベース５１２．１１を備えた本体５１２．１を有するプレートまたはブレードであり、広がったベース５１２．１１で本体が基材と接合して微細構造体の強度が高められる。本体は、ウエスト５１２．１２で狭くなってショルダ５１２．１３を規定し、この例では非テーパ状シャフト５１２．１４を介して、テーパ状先端５１２．２にさらに延びる。一般的な寸法を下表４に示す。

対象への挿入時の図５Ｌおよび５Ｍの微細構造体の対の例が、図５Ｎに示される。

この例では、微細構造体は、先端５１２．２が角質層ＳＣを貫通し、生きた表皮ＶＥに入るように構成される。ウエスト５１２．１２、特にショルダ５１２．１３が角質層ＳＣに当接し、そのため微細構造体は対象にそれ以上貫通せず、先端が真皮に入るのが阻止される。これは、痛みにつながりうる神経との接触を回避するのに役立つ。

この構成では、微細構造体の本体５１２．１は、先端のみが露出した状態で絶縁材料の層（図示せず）で被覆されることができる。結果として、微細構造体間で印加される電流信号は、対象内、特に生きた表皮ＶＥ内に電場Ｅを生成し、その結果、測定値は生きた表皮ＶＥ内の流体レベルを反映する。

しかし、他の構成を使用することができることが理解されよう。例えば、図５Ｏの装備では、先端５１２．２が真皮に入るようにシャフト５１２．１４が延長され、真皮（および任意に表皮）の測定を行うことができる。

この例で、一般的な寸法を下表５に示す。

これらの構成の対間および対内間隔の例を下表６に示す。

さらなる装備の例が図６Ａおよび６Ｂに示され、微細構造体はここでも概ね同様のプレート状の装備を含み、微細構造体は、電極がプロング６１２．２の間の面上にくるように電極６１７をそれぞれ上に有する離間されたプロング６１２．２を含み、これも非常に均一な場の印加を可能にし、または容量検知が行われるのを可能にする。

微細構造体のさらなる例が図７Ａおよび図７Ｂに示され、これは、一例ではポリマーまたは他の材料でありうる絶縁層５１２．１によって覆われた伝導性のコア５１３を含む本体５１２．１を含む。この場合、コア５１３は開口部５１３．２で終端し、電気信号が出口を介して伝えられることを可能にする。加えておよび／または代わりに、絶縁層を通って延びるポート５１３．３も提供されて、図７Ｂに示されるように電気信号が構造体に沿って中途に伝えられることを可能にし、生きた表皮内および／または真皮内の目標の深さで測定が行われることを可能にしてもよい。

微細構造体の対が使用されるときには、電極は、例えば対の外面を絶縁することによって対の内面のみに提供され、それにより微細構造体の異なる対間の電気的干渉を低減することもできることも理解されよう。

次に、さらなるパッチ装備の構築を、図８Ａ～８Ｌを参照して説明する。

この例では、基材８１０が金属、特にステンレス鋼のプレート８１１から形成され、その中にＵ字形のカットアウト８１５が作製され、内部セクションを矢印８１２．１によって示されるように下方に曲げて、それぞれの口８１６に隣接して構造体８１２を形成することができる。このプロセスが繰り返されて、同一の第一および第二基材８１０．１、８１０．２が形成され、これらがさらに介在する絶縁層８１０．３と組み合わされる。一例では、絶縁層８１０．３はプラスチックまたは他の類似の材料で作製され、第一基材８１０．１の裏側に取り付けられた後、第二基材の微細構造体８１２が絶縁層および第一基材８１０．１の口８１１．２に打ち抜かれて、電気的に絶縁された微細構造体の対を含むパッチが形成される。その結果、信号が基材８１０．１、８１０．３ひいては微細構造体の対にわたり測定され、またはこれらの間で印加されることができる。

したがって、これにより信号を印加および／または測定する際に使用されうる離間された微細構造体の対のアレイを迅速かつ安価に構築するための機構が提供されることが理解されよう。

絶縁層によって分離された基材８１１の対を提供する結果、大きな容量連結が生じ得、それがさらに読み取り値に影響しうる。一例では、これは、第一および第二基材８１１．１、８１１．２に追加の口を作り、それにより重なり合う基材材料の量を減らすことによって対処することができる。図８Ｈに示される代替的な例では、口８１６．１、８１６．２がオフセットされるように第二基材が１８０°回転され、それによって同様の効果が生み出される。

さらなる代替的な構成が図８Ｉおよび８Ｊに示され、ここでは一つの基材８１１．３が背中合わせのカットアウト８１５．３を有し、微細構造体８１２．３の対を作ることができる。

さらなる構成例が図８Ｋおよび８Ｌに示される。この例では、二つの基材８１１．４、８１１．５が提供され、第一基材８１１．４は、第二基材８１１．５の第二微細構造体８１２．５の対の間に配置されうる個々の第一微細構造体８１２．４を含む。第一および第二基材８１１．４、８１１．５、ならびに第一および第二微細構造体８１２．４、８１２．５は通常、絶縁スペーサ８１７によって離して保持される。この構成により、第一微細構造体が第二微細構造体８１２．５間の条件をインテロゲートするように働くことが可能になる。例えば、第二微細構造体８１２．５の間で場が印加され、第一微細構造体が同様の場強度を測定するために使用されることができる。一例では、バリアを通した挿入中に微細構造体を強化するために、微細構造体８１２．４、８１２．５に被覆８１８を施すこともできる。

次に、微細構造体を製造するための代替的な技術を、図８Ｍ～８Ｑを参照して説明する。

この例では、キャリアウェーハ８９１が提供され、フォトポリマー層８９２でスピン被覆される。フォトポリマー層８９２はＵＶ照射に選択的に曝露され、架橋されて構造領域８９２．１が作られ、これらが本例では基材を形成する。第二フォトポリマー層８９３が第一層８９１の上にスピン被覆され、ＵＶ照射に曝露され、架橋されて第二構造領域８９３．１を形成し、これらが本例では基材から延びる微細構造体を形成する。キャリアウェーハおよび非架橋ポリマーを除去して、図８Ｐに示す微細構造体が作られる。

この積層技術を用いて広範囲の異なる微細構造体の構成を作ることができることが理解され、代替的な設計が図８Ｑに示される。

一例では、モニタデバイスは、分散アーキテクチャの一部として動作し、次にその例を、図９を参照して説明する。

この例では、一つ以上の処理システム９１０が、通信ネットワーク９４０および／または一つ以上のローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）を介して、いくつかのクライアントデバイス９３０およびモニタデバイス９２０に連結される。モニタデバイス９２０は、ネットワークに方向を接続することもでき、またはクライアントデバイス９３０に接続し、クライアントデバイス９３０がさらにネットワーク９４０へのさらなる接続性を提供するように構成されることもできる。ネットワーク９４０の構成は、例を目的としたものにすぎず、実際には処理システム９１０、クライアントデバイス９３０およびモニタデバイス９３０は、モバイルネットワーク、８０２．１１ネットワークなどのプライベートネットワーク、インターネット、ＬＡＮ、ＷＡＮなどを含むがこれらに限定されないワイヤードまたはワイヤレス接続を介して、ならびに直接接続またはＢｌｕｅｔｏｏｔｈなどのポイントツーポイント接続を介してなど、任意の適切な機構を介して通信することができることが理解されよう。

一例では、各処理システム９１０は、モニタデバイス９２０またはクライアントデバイス９３０から対象データを受信し、対象データを分析して一つ以上の健康ステータス指標を生成するように構成され、これらがさらに表示のためにクライアントデバイス９３０またはモニタデバイス９２０に提供されることができる。処理システム９１０は一つのエンティティとして示されるが、処理システム９１０は、例えばクラウドベースの環境の一部として提供される処理システム９１０および／またはデータベースを使用することによって、地理的に離れたいくつかの位置に分散されうることが理解されよう。しかし、上述の装備は必須ではなく、他の適切な構成が使用されることもできる。

適切な処理システム９１０の例が、図１０に示される。

この例では、処理システム９１０は、図のようにバス１００４を介して相互接続された少なくとも一つのマイクロプロセッサ１０００、メモリ１００１、キーボードおよび／またはディスプレイなどの任意の入力／出力デバイス１００２、ならびに外部インタフェース１００３を含む。この例では、外部インタフェース１００３は、処理システム９１０を通信ネットワーク９４０、データベース１０１１、他の記憶デバイスなどのような周辺デバイスに接続するために利用されることができる。一つの外部インタフェース１００３が示されるが、これは例を目的としたものにすぎず、実際には様々な方法（例えばイーサネット、シリアル、ＵＳＢ、ワイヤレスなど）を用いた複数のインタフェースが提供されてもよい。

使用時には、マイクロプロセッサ１０００は、必要なプロセスを行わせるためにメモリ１００１に記憶されたアプリケーションソフトウェアの形態の命令を実行する。アプリケーションソフトウェアは、一つ以上のソフトウェアモジュールを含むことができ、オペレーティングシステム環境などの適切な実行環境で実行されることができる。

したがって、処理システム９１０は、適切にプログラムされたクライアントデバイス、ＰＣ、ウェブサーバ、ネットワークサーバなどの任意の適切な処理システムから形成されうることが理解されよう。一つの特定の例では、処理システム９１０は、必須ではないが、不揮発性（例えばハードディスク）ストレージに記憶されたソフトウェアアプリケーションを実行するＩｎｔｅｌ（商標）アーキテクチャベースの処理システムなどの標準的な処理システムである。しかし、処理システムは、マイクロプロセッサ、マイクロチッププロセッサ、論理ゲート構成、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）などの論理実装に任意に関連するファームウェア、または他の任意の電子デバイス、システムもしくは装備などの任意の電子処理デバイスとすることもできることも理解されよう。

適切なクライアントデバイス９３０の例が、図１１に示される。

一例では、クライアントデバイス９３０は、図のようにバス１１０４を介して相互接続された少なくとも一つのマイクロプロセッサ１１００、メモリ１１０１、キーボードおよび／またはディスプレイなどの入力／出力デバイス１１０２、ならびに外部インタフェース１１０３を含む。この例では、外部インタフェース１１０３は、クライアントデバイス９３０を通信ネットワーク９４０、データベース、他の記憶デバイスなどのような周辺デバイスに接続するために利用されることができる。一つの外部インタフェース１１０３が示されるが、これは例を目的としたものにすぎず、実際には様々な方法（例えばイーサネット、シリアル、ＵＳＢ、ワイヤレスなど）を用いた複数のインタフェースが提供されてもよい。

使用時には、マイクロプロセッサ１１００は、処理システム９１０および／またはモニタデバイス９２０との通信を可能にするためにメモリ１１０１に記憶されたアプリケーションソフトウェアの形態の命令を実行する。

したがって、クライアントデバイス１１３０は、適切にプログラムされたＰＣ、インターネット端末、ラップトップまたはハンドヘルドＰＣなどの任意の適切な処理システムから形成されうることが理解され、一つの好ましい例では、タブレット、スマートフォンなどである。したがって、一例では、クライアントデバイス１１３０は、必須ではないが、不揮発性（例えばハードディスク）ストレージに記憶されたソフトウェアアプリケーションを実行するＩｎｔｅｌ（商標）アーキテクチャベースの処理システムなどの標準的な処理システムである。しかし、クライアントデバイス１１３０は、マイクロプロセッサ、マイクロチッププロセッサ、論理ゲート構成、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）などの論理実装に任意に関連するファームウェア、または他の任意の電子デバイス、システムもしくは装備などの任意の電子処理デバイスとすることができることも理解されよう。

次に、測定を行い、指標を生成するためのプロセスの例をさらに詳細に説明する。これらの例の目的のために、一つ以上の処理システム９１０が、受信された対象データを分析し、結果の指標を生成するように働くと想定する。測定はモニタデバイス９２０によって行われ、対象データが、クライアントデバイス２３０を介して処理システム９１０に転送される。一例では、これをプラットフォームにとらわれない様式で提供して、異なるオペレーティングシステムを使用する処理能力の異なるクライアントデバイス９３０を使用してこれに容易にアクセスできるようにするために、入力データおよびコマンドがウェブページ経由を用いてクライアントデバイス９３０から受信され、結果として生じる視覚化がクライアントデバイス９３０によって実行されるブラウザアプリケーションまたは他の類似のアプリケーションによってローカルにレンダされる。したがって、処理システム９１０は通常、利用可能な特定のネットワークインフラストラクチャに応じて通信ネットワーク９４０などを介してクライアントデバイス９３０および／またはモニタデバイス９２０と通信するサーバである（以下ではサーバと呼称される）。

これを達成するために、サーバ９１０は通常、ウェブページをホストするためならびにデータの記憶、検索および処理を含む他の必要なタスクを行うためのアプリケーションソフトウェアを実行し、処理システム９１０によって行われるアクションは、メモリ１００１にアプリケーションソフトウェアとして記憶された命令および／もしくはＩ／Ｏデバイス１００２を介してユーザから受信される入力コマンド、またはクライアントデバイス１０３０から受信されるコマンドにしたがってプロセッサ１０００によって行われる。

ユーザは、クライアントデバイス９３０上に提示されたＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ、グラフィカルユーザインタフェース）などを介して、一つの特定の例ではサーバ９１０によってホストされるウェブページを表示するブラウザアプリケーションまたはサーバ９１０によって供給されるデータを表示するアプリを介してサーバ９１０とインタラクトすることも想定される。クライアントデバイス９３０によって行われるアクションは、メモリ１１０１にアプリケーションソフトウェアとして記憶された命令および／またはＩ／Ｏデバイス１１０２を介してユーザから受信される入力コマンドにしたがってプロセッサ１１００によって行われる。

しかし、以下の例の目的のために想定される上述の構成は必須ではなく、他の多数の構成が使用されうることが理解されよう。モニタデバイス９２０、クライアントデバイス９３０、およびサーバ９１０の間の機能性の分割は、特定の実施態様に応じて変動しうることも理解されよう。

次に、対象に対して測定を行うためのプロセスの例を、図１２Ａおよび１２Ｂを参照してより詳細に説明する。

この例では、基材と微細構造体とを含むパッチを適用するためのプロセスがステップ１２００～１２３０に示されるのに対し、測定プロセスがステップ１２３５～１２６０に示される。この点に関し、ある期間にわたって複数の測定を行うために使用されるパッチの場合、ステップ１２００～１２３０は一回だけ行われ、ステップ１２３５～１２６０は必要に応じて繰り返されることが理解されよう。

さらに、この例の目的のために、システムは、ハウジング３３０と関連する信号生成器、センサおよび処理電子機器とによって形成されるリーダを含むと想定される。リーダは、好ましい実施態様に応じてパッチ３１０と一体であることもでき、および／またはパッチ３１０とは別個であることもできる。

ステップ１２００で、基材は、基材および微細構造体を対象に対して適所において所望の位置に提供される。ステップ１２０５で、リーダがパッチ３１０に統合されていないと想定すると、ハウジング３３０が、例えばハウジングと基材とを磁気もしくは他のやり方で連結することによって、またはハウジングをパッチ３１０と接触させて保持することによって基材３１１に取り付けられる。

ステップ１２１０で、処理デバイス３２２が、アクチュエータの周波数／大きさを選択する。これは標準値とすることができ、および／または突破されるバリアに応じることも考えられ、したがって対象上の異なる部位および／または異なる対象で異なる値が選択されることも考えられる。

ステップ１２１５で、アクチュエータ３２６が制御され、それにより微細構造体の振動が開始され、そのため対象内の微細構造体の動きが容易になる。

ステップ１２２０で、刺激が任意に印加され、応答信号がステップ１２２５で測定されて、処理デバイス３２２が機能的バリアの突破および／または貫通の深さをモニタすることができる。これを達成するための機構は、応答信号および任意の刺激の性質に応じる。例えば、微細構造体が角質層を貫通して生きた表皮に入る際にインピーダンス値が変わるため、刺激および応答を用いてインピーダンスが導出されることもできる。

ステップ１２３０で、処理デバイス３２２は、突破または貫通が完了したか否かを任意に判定し、完了していない場合、プロセスはステップ１２１０に戻って、異なる周波数および／または大きさを選択する。したがって、このプロセスにより、基材および微細構造体が適用される際、特に微細構造体が機能的バリアを突破し、任意に貫通する際に加えられる力の周波数および／または大きさを連続的に調節することが可能になる。一例では、これを用いて挿入中にバリアが突破されるまで力を徐々に増加させる一方で周波数を減少させ、バリアが突破されたポイントで力を減少させることができる。この点に関し、これによりバリアの貫通が容易になりうることが分かっている。

パッチが適用されると、測定が始まりうる。この点に関し、リーダがパッチに統合されている場合には、必要に応じて測定が行われうる。あるいは、リーダが別個である場合には、測定を行うことができるようにリーダをパッチに近接および／または接触させることが必要になりうる。

この例では、ステップ１２３５で、モニタデバイス９２０が対象に一つ以上の刺激信号を印加し、次いで、ステップ１２４０で応答信号を測定する。応答信号はセンサ３２１によって測定され、センサ３２１は測定データを生成し、これがステップ１２４５で処理デバイス３２２に提供される。この例では、モニタデバイス９２０は、その後、さらなる処理のために測定データをクライアントデバイス９３０に転送する。特に、クライアントデバイス９３０は、データの予備的な前処理を行うことも考えられ、例えばＧＰＳなどのオンボードセンサから導出された追加情報を付加し、それによって時間または位置情報などを追加しうる。この情報は、感染症の蔓延の追跡などの状況で有用でありうる。

結果として得られたデータは、例えば対象データを作成することによって照合され、さらにサーバ９１０に転送されて、ステップ１２５０で分析されることができる。しかし、リーダ上で分析が行われることもでき、分析を行うことによって導出された指標がリーダ上に表示されることもできることも理解されよう。

分析の性質は、好ましい実施態様に応じて変動し、広範囲の選択肢が予想される。

流体レベルの測定を行うときには、交番電流信号が微細構造体の対を介して対象に印加され、結果として生じる電圧信号が同じ微細構造体を介して測定される。印加された電流および結果として生じた電圧の大きさおよび位相をさらに用いて、対象中の流体レベルに依存するインピーダンス値を計算することができる。したがって、測定されたインピーダンス値を流体レベルと相関させることができるため、対象の保水を判定することが可能になり、この例を以下でより詳細に説明する。

測定が行われる周波数に応じて異なる情報を導出できることがさらに理解されよう。例えば、システムは、一つの低周波数信号が対象Ｓに注入され、測定されるインピーダンスが生物学的パラメータの判定に直接使用されるバイオインピーダンス分析（ＢＩＡ：Ｂｉｏｉｍｐｅｄａｎｃｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ）を用いることができる。一例では、印加される信号は、１００ｋＨｚ未満、より一般的には５０ｋＨｚ未満、より好ましくは１０ｋＨｚ未満などの比較的低い周波数を有する。この場合、そのような低周波数信号は、細胞外液レベルを示すゼロ印加周波数でのインピーダンスの推定値として使用されることができる。

あるいは、印加される信号は、２００ｋＨｚ超、より一般的には５００ｋＨｚ超、または１０００ｋＨｚなどの比較的高い周波数を有することができる。この場合、そのような高周波数信号は、細胞外液レベルおよび細胞内液レベルの組み合わせをさらに示す無限大印加周波数でのインピーダンスの推定値として使用されることができる。

加えておよび／または代わりに、システムは、複数の周波数でインピーダンス測定が行われるバイオインピーダンス分光法（ＢＩＳ：Ｂｉｏｉｍｐｅｄａｎｃｅ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）を使用することができ、これをさらに用いて、例えば測定されたインピーダンス値をＣｏｌｅモデルにフィッティングすることによって細胞内液レベルおよび細胞外液レベルの両方に関する情報を導出することができる。

分析物のレベルまたは濃度の測定を行うときには、交番電気刺激信号が微細構造体の対を介して対象に印加され、結果として生じる電気応答信号が同じ微細構造体を介して測定される。印加された信号の大きさおよび／または位相、ならびに結果として生じる応答信号の電圧をさらに用いて、対象中の分析物のレベルまたは濃度に依存するインピーダンスまたはキャパシタンス値を計算することができる。したがって、測定されたインピーダンス値を分析物のレベルまたは濃度と相関させることができるため、疾患、障害もしくはコンディションの進行をモニタすること、もしくは疾患、障害もしくはコンディションを診断すること、または薬品、違法物質もしくは非違法乱用物質、もしくは化学兵器、毒物もしくは毒素の存在、不存在、レベルもしくは濃度を判定することが可能になる。

例えば、対象データは、長期的分析を行って時間に対する測定値の変化を調べるために、以前に収集された対象データと併せて用いられることもできる。加えておよび／または代わりに、対象データは、機械学習モデルなどを用いて分析されることもできる。ステップ１２５５で一つ以上の指標が生成され、指標の性質およびこれらが生成される様式は、好ましい実施態様および行われる分析の性質に応じて変動する。

ステップ１２６０で、対象データ、指標、または測定データなどのデータが記録されて、これに後で必要に応じてアクセスできるようになる。指標は、表示できるようにクライアントデバイス９３０および／またはモニタデバイス９２０に提供されてもよい。

一例では、モニタデバイスがそれぞれのユーザに割り当てられ、この割り当てを用いて対象の測定値が追跡される。次に、モニタデバイス９２０を対象に割り当るためのプロセスの例を、図１３を参照して説明する。

この例では、対象はまずステップ１３００で評価を受け、このプロセスは臨床医によって行われる。臨床医は、評価を用いて、行う必要のあるモニタのタイプの指針とし、例えば対象が患う任意の症状または医学的疾患、障害もしくはコンディションにさらに依存しうる測定されるべき特定のバイオマーカーを識別する。このプロセスの一部として、臨床医は通常、ステップ１３１０で、体重、身長の測定値、年齢、性別、医学的介入の詳細などの対象の属性を入手する。これは、医療記録を照会する、質問する、測定を行うなどの組み合わせまたは技術を用いて行うことができる。

評価が完了すると、１３２０でモニタデバイスのタイプが選択されることができ、これは必要な測定に基づいて行われる。この点に関し、様々な測定が行われることを可能にするために微細構造体装備および検知モダリティの様々な組み合わせを使用することができ、したがって測定値を収集できるようにするために正しい選択をすることが重要であることが理解されよう。次に、ステップ１３３０で特定のモニタデバイス９２０が対象に割り当てられる。この点に関し、各デバイスは通常、ＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ、メディアアクセス制御）アドレスまたは他の識別子などの一意識別子を含み、これを用いてモニタデバイスを対象と一意に関連付けることができる。

ステップ１３４０で、モニタデバイス９２０は、例えばそれぞれの測定を行うために必要なファームウェアまたは命令セットを更新するように、任意に構成されることができる。ステップ１３５０で、対象の属性、対象データ、指標または任意の他の関連情報を含む対象に関連する詳細を記憶するために使用される対象の記録が作成される。加えて、対象の記録には通常、モニタデバイス識別子の指示も含まれ、それによってモニタデバイスが対象に関連付けられる。

次に、デバイスを使用して測定を行うプロセスの例を、図１４Ａおよび１４Ｂを参照して説明する。

この例では、ステップ１４００で、一つ以上の測定が行われる。測定は、上述のプロセスを利用することによって、例えばモニタデバイスに刺激信号を印加させ、応答信号を測定させることによって行われる。応答信号に基づいて測定データが記録され、これはステップ１４０５でクライアントデバイス９３０にアップロードされて、ステップ１４１０でクライアントデバイス９３０が対象データを生成することが可能になる。対象データは、単に測定データとすることもできるが、クライアントデバイス９３０によって提供される追加の情報も含んでもよい。これにより、クライアントデバイス９３０を介して、例えば症状の詳細、属性の変化などを提供するユーザ入力が提供されることが可能になる。次に、ステップ１４１５で対象データがサーバ９１０にアップロードされる。次に、ステップ１４２０でサーバ９１０が例えば対象の記録からもう一つの対象の属性を読み出し、その後ステップ１４２５で、サーバ９１０が一つ以上のメトリックを計算する。

ステップ１４３０で、サーバ９１０はメトリックを分析する。これが行われる様式は、好ましい実施態様によって変動する。例えばこれは、メトリックを関連する健康ステータスと一つ以上のメトリックとの間の関係を具体化する計算モデルに当てはめることによって達成されることもできる。あるいは、メトリックが、参照対象の集団から確立されることができ、医学的コンディションの存在または不存在など、ある疾患、障害またはコンディションを表すために用いられる定められた閾値と比較されることもできる。さらなる選択肢として、例えば健康ステータスの変化をさらに表しうるメトリックの変化を調べるために、メトリックが対象の以前のメトリックと比較されることもできる。分析の結果を用いて、ステップ１４３５で一つ以上の指標を生成することができる。一例では、指標は、健康ステータスを表すスコアの形態とすることができ、または疾患、障害もしくはコンディションの存在、不存在もしくは程度を示すこともできる。

ステップ１４４０で指標が記憶されることができ、ステップ１４４５で指標の指示がクライアントデバイス９３０に転送されて、ステップ１４５０でクライアントデバイス９３０またはモニタデバイス９２０のいずれかによって指標が表示されることができる。

加えておよび／または代わりに、ステップ１４５５で、指標を用いて、アクションが必要か否か、例えば介入を行うべきか否かが判定されることができる。アクションが必要か否かの評価は、いくつかの様式のいずれかで行われうるが、一般には指標を、所定の閾値または指標値の許容範囲を定義する評価基準と比較することを含む。例えば、保水指標を正常な保水を示す範囲と比較すること、または分析物の正常なレベルもしくは濃度を示す分析物指標を比較すること。

評価基準は、指標が許容範囲外である場合に必要なアクション、およびアクションを行うために必要な任意のステップも指定して、ステップ１４６０でアクションが行われることを可能にすることができる。例えば、ある分析物が検出された場合には、これは医学的状況を示し得、その場合に処理システムまたはモニタデバイスが臨床医または他の指名された人もしくはシステムに提供される通知を生成して、それらに警告できるようにすることもできる。通知には、任意の判定された指標および／または測定された応答信号を含めて、臨床医が必要な介入を迅速に識別できるようにすることもできる。セラノスティックの用途では、アクションは、印加モニタデバイスによって刺激信号を電極に印加させ、それによって一つ以上の治療剤を放出させることを含むこともできる。これは、評価基準の一部として指定されるかまたは例えば上述のように提供された通知に応答して臨床医によって手動で定められることもできる投薬計画にしたがって行われることもできる。あるいは、アクションは、ユーザに通知することを含むこともでき、したがって例えば対象が脱水状態である場合には、アクションは、モニタデバイスによってユーザに水分補給の推奨を提供させることを含むこともできる。

したがって、これにより必要に応じてアクションがトリガされることが可能になることが理解されよう。

上述のプロセスは、分析のための遠隔システムへのデータの転送を説明するが、これにはいくつかの利点がありうる。例えばこれにより、既存の処理能力によるより複雑な分析が行われることが可能になる。これにより遠隔監督も可能になり、例えば臨床医が複数の患者に関連する記録にリアルタイムでアクセスすることが可能になるため、臨床医が必要に応じて迅速に対応することができる。例えば測定データが有害な健康状態の兆候を示す場合に、臨床医に警告または通知がなされて、介入がトリガされることを可能にすることもできる。加えて、集団的モニタは公衆衛生上の利益を提供し、例えば感染症などの追跡を可能にする。さらに、集中分析により、分析プロセスを精緻化するためにデータマイニングを用い、より多くのデータが収集されるにしたがってより正確なものにすることが可能になる。

しかし、分散実施態様は必須ではなく、加えてまたは代わりに、例えばモニタデバイス９２０および／またはクライアントデバイス９３０にステップ１４２５～１４６０を行わせることによってインサイチュで分析が行われ、結果として得られた情報が例えばクライアントデバイス９３０または内蔵ディスプレイを使用してローカルに表示されることもできることが理解されよう。

次に、微細構造体装備および分析技術のさらなる例を、図１５Ａ～１５Ｆを参照して説明する。

この例では、いくつかの微細構造体５１２を上に有する基材１５１１を含むパッチ１５１０が提供される。微細構造体の形態および構成はこの例の目的にとって重要ではなく、上述のように様々な構成が使用されうることが理解されよう。

この例では、基材１５１１は、基材１５１１上、通常は裏表面上に配置された基材コイル１５１５を含む。コイルは、微細構造体上に提供される電極または伝導性微細構造体自体とすることもできる一つ以上の微細構造体電極に動作可能に連結される。通常、基材コイルは二つの端を含み、各端は点線で示されるように異なる微細構造体電極に連結され、その結果、基材コイル１５１１の信号が微細構造体電極の間で印加される。励起および受信コイル（図示せず）が通常は測定デバイスのハウジング内に提供されて、測定が行われるべきときに、例えばハウジングが基材に取り付けられたときに励起および受信コイルが基材コイルに揃えて近接して置かれる。これは、励起および受信コイルを基材コイルに誘導連結するために行われ、その結果、信号生成器によって励起および受信コイルに励起信号が印加されると、これにより基材コイル１５１５に対応する信号が誘導され、これがさらに微細構造体電極を横断して印加される。

図示のように、微細構造体電極および電極を取り巻く組織および／または流体はコンデンサとして働く。その結果、励起および受信コイルならびに基材コイルは同調回路として働き、回路構成の例が図１５Ｂに示される。これには固定インダクタンス１５６１ならびにキャパシタンス１５６２および抵抗１５６３が含まれ、励起コイルおよび基材コイルの固有の応答性を表す。回路は、微細構造体電極および電極間の組織または他の材料の応答性を表す可変キャパシタンスおよび可変抵抗１５６５、１５６４も含む。したがって、同調回路の周波数応答および減衰（Ｑ）は、微細構造体電極が存在する環境にさらに依存する可変キャパシタンスおよび抵抗の値に依存して変動することが理解されよう。

一般に、励起および受信コイルに信号が印加されると、全体的な応答は、図１５Ｃに示されるように励起および受信コイルにおける一定振幅信号になる。駆動信号が停止されると、回路は共振を続け、結果として生じる信号は点線の右側に示すように時間とともに減衰する。減衰の率および／または周波数は、可変キャパシタンスおよび抵抗の値に依存するため、対象内のコンディションに応じて異なる応答１５８１、１５８２が生じ、それによりさらに対象内のコンディションに関する情報を導出することが可能になる。例えばこれは、微細構造体電極への分析物の結合、流体レベルなどによって影響されうるため、減衰率および周波数の変化を調べることを用いて、分析物の存在、流体レベルなどに関する情報を導出することができる。

しかし、減衰信号は過渡的であるため、別の例では、異なる周波数での回路の応答が分析され、これを用いて、抵抗およびキャパシタンス値をさらに示す同調回路の共振周波数およびＱ値が判定される。この点に関し、対象内の電気的状態の変化の結果、図１５Ｄに示すように周波数応答の変化が生じる。例えば、分析物の不存在時の応答は実線で示したようになることが考えられる一方で、分析物の存在の結果、点線で示したように共振周波数および／またはＱ値の増加または減少が生じることが考えられる。

一つの特定の例では、応答をより正確に解釈できるようにするために、対照参照を提供することが好ましい。この例が図１５Ｅに示され、ここでは二つのパッチ１５１０．１、１５１０．２が提供され、各々がそれぞれの基材１５１１微細構造体１５１２と基材コイル１５１５とを有する。この例では、パッチ１５１０．２は分析物を引き付けるために結合剤で被覆される一方で、パッチ１５１０．１は被覆されず、対照として働く。

この場合、各基材コイルが駆動され、信号の減衰および／または周波数もしくは位相変化を含む変更が測定され、これらは共振周波数およびＱ値に依存する。変更された駆動信号の例が図１５Ｆに示され、信号１５７１はパッチ１５１０．２について得られた対照を表し、信号１５７１．１１、１５７１．１２および１５７１．２１、１５７１．２２はパッチ１５１０．２ついて得られた異なる応答をそれぞれ表す。この点に関し、信号１５７１．１１、１５７１．２１は、分析物なしで印加された信号を表し、異なるパッチが異なる同調周波数応答を有しうることを強調し、信号１５７１．１２、１５７１．２２は周波数の変化δ_１、δ_２を示し、異なる応答が測定されうることを強調し、これをさらに用いて、第二パッチ１５１０．２の微細構造体の近くの分析物のレベルまたは濃度に関する情報を導出することができる。

異なる分析物のレベルまたは濃度に応答して生じる周波数の変化の測定は、励起コイルにおけるリターンロスブリッジ回路の使用によって周波数領域で行われてもよい。この様式では、様々な周波数にわたって掃引される間のｒｆ電磁信号の吸収は基材コイルの共振周波数でデシベル（ｄＢ）単位の信号損失を示す。この吸収の周波数および深さが、分析物のレベルまたは濃度を示す。

この技術は、電子的に活性な検知要素を備えないパッチを使用しながら、分析物の存在、不存在、レベルまたは濃度などの対象内のコンディションに関してなされる測定が容易に判定されることを可能にすることが理解されよう。被覆を適切に適合させることにより、様々な分析物を検知することが可能になり、これを他の適切な測定を行うためにも適合させることができることも理解されよう。

次に、上述の装備の例となるさらなる詳細を説明する。

製造
次に、微細構造体を含む基材を製造するためのプロセスの例をより詳細に説明する。

図１７Ａ～１７Ｐに示される第一の例では、基材に施される絶縁性ポリマーから微細構造体が作製され、ポリマー微細構造体の電気接続部として働くように選択的エッチングを通じて電極が基材上にパターニングされる。伝導性ポリマーが、例えば絶縁性ポリマーの適切なドーピングを通じて使用されることもできることも理解されよう。

この例では、図１７Ａ～１７Ｇに示される第一ステップは、可撓性ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）基材１７０１上に電極アーキテクチャを選択的にパターニングすることである。微細構造体を上に規定するための電極設計がＰＥＴ上にパターニングされ、この場合には酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）１７０２層が可撓性ＰＥＴ基材上に堆積され、ＩＴＯ層から電極パターンが選択的にエッチングされた。基材が準備され（図１７Ａ）、その後、ポジ型フォトレジストＡＺ１５１８（マイクロケミカルズ（ＭｉｃｒｏＣｈｅｍｉｃａｌｓ））がフォトリソグラフィを介してＩＴＯの上にパターニングされ（図１７Ｂ）、ソフトベークされた（図１７Ｃ）。フォトレジストはＵＶに選択的に曝露されて（図１７Ｄ）、電極パターンが規定され、その後、フォトレジストはベークされ、現像液ＡＺ７２６ＭＩＦ（マイクロケミカルズ（ＭｉｃｒｏＣｈｅｍｉｃａｌｓ））を用いて現像され（図１７Ｅ）、露出したＩＴＯ領域がウェット酸エッチングされた（図１７Ｆ）。フォトレジストが除去されて、デバイスに伝導性電極を提供する最終エッチングＩＴＯパターンが現れた（図１７Ｇ）。

図１７Ｈ～１７Ｐに示される第二ステップにおいて、感光性ポリマーからＩＴＯ電極上に３Ｄ微細構造体が製作された。ＩＴＯ電極を備えたパターニングされたＰＥＴ基材が、酸素プラズマで処理されて（図１７Ｈ）、濡れおよびレジスト接着が改善され、ＳＵ‐８ ３００５（マイクロケミカルズ（ＭｉｃｒｏＣｈｅｍｉｃａｌｓ））のシード接着層１７０４がＩＴＯ‐ＰＥＴ基材上にスピン被覆された（図１７Ｉ）。シードＳＵ‐８層積層物のベーク（図１７Ｊ）の後、ＳＵＥＸ ＳＵ‐８フィルムレジスト１７０５（ＤＪマイクロラミネーツ（ＤＪ ＭｉｃｒｏＬａｍｉｎａｔｅｓ））が、熱ラミネートを通じて基材に結合された（図１７Ｋ）。マスクアライナを通じたアライメントおよびＵＶへの曝露（図１７Ｌ）の後、曝露されたＳＵ‐８領域が架橋して、伝導性ＩＴＯフィンガ１７０２に沿って垂直壁プロファイルを備えた長方形の微細構造体１７０６の列を形成した（図１７Ｍ）。構造体はＳＵ‐８ １７０４およびＳＵＥＸ１７０５とともにベークされた後、ＰＧＭＥＡ（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート）（シグマアルドリッチ（Ｓｉｇｍａ Ａｌｄｒｉｃｈ））で現像され、その後ハードベークされる（図１７Ｎ）。シャドウマスク１７０８が基材１７０１に施され、微細構造体１７０６が選択的堆積を通じて金１７０７で被覆され（図１７Ｏ）、その後、マスクが除去されて（図１７Ｐ）、電極として働く選択的に金属化された微細構造体が残される。

この例では、微細構造体は平坦な先端を有するが、グレースケールリソグラフィ、バックサイド回折リソグラフィ、２光子リソグラフィなどの他のＵＶリソグラフィ技術を用いてテーパ状微細構造体を規定することもできることが理解されよう。

得られた微細構造体を図１８Ａ～１８Ｄに示す。

図１９Ａ～１９Ｌに示される第二の例では、微細構造体が成形によって作製される。

この例では、シリコンウェーハ１９０１に窒化物の９０ｎｍの層１９０２が堆積された（図１９Ａ）。次に、ＡＺ１５０５（マイクロケミカルズ（ＭｉｃｒｏＣｈｅｍｉｃａｌｓ））ポジ型レジスト１９０３が４０００ｒｐｍでスピンされた（図１９Ｂ）。マスクライタ１９０４を使用して、ブレードの輪郭を規定する長方形のパターンが直接書き込まれた（図１９Ｃ）。書き込まれたパターンが、３０秒間ＡＺ７２６ＭＩＦ（マイクロケミカルズ（ＭｉｃｒｏＣｈｅｍｉｃａｌｓ））を使用して現像された（図１９Ｄ）。反応性イオンエッチングを用いて窒化物層１９０２が除去され（図１９Ｆ）、その後、フォトレジスト１９１３が除去される（図１９１９Ｅ）。次に、ウェーハが８０℃の水酸化カリウム浴に４０分間垂直に保持されて、シリコンウェーハがウェーハの結晶軸に沿ってエッチングされる（図１９Ｇ）。エッチングは軸１１１で停止して、求められる鋭い先端が規定され、これがさらに製作されるデバイスのモールドとして働く。

オムニコートがリフトオフレジストとして使用され、３０００ＲＰＭで１分間のスピンレシピを使用し、次いで２００℃で１分間ベークして約２０ｎｍの厚さまでウェーハ上に被覆される。これに続いて、ＳＵ８ ３００５の５ミクロンの層１９０５が３０００ＲＰＭでウェーハ上にスピンされた後、６５℃で１分間、次に９５℃で２０秒間、続いて再び６５℃で１分間ベークされる（図１９Ｈ）。ＳＵ８ ３００５のより薄い処方により、シリコンウェーハモールドにエッチングされた鋭い三角形の隙間に流れ込み易くなるであろう。次に、２０００ＲＰＭで６０秒間のスピンレシピを使用して、この層の上にＳＵ８ １９００の層２０１６が２００ミクロンの厚さにスピンされる（図１９Ｉ）。これに続いて、ウェーハは６５℃で５分間、次に９５℃で３５分間、その後再び６５℃で５分間ベークされた。このＳＵ８ １９００の層は、固体層の上に鋭い先端が立つことを可能にすると考えられる。

最後に、ウェーハは、１５ｍＷ／ｃｍ^２のパワーを送達する紫外線源１９０７を４０秒間使用してフラッド曝露される（図１９Ｊ）。ウェーハをＡＺ７２６現像液に一晩浸すことにより構造体が剥離され（図１９Ｋ）、ウェーハを１２０℃の熱ショックに１５秒間曝露した。構造体が裏返されたモールドから除去され、窒素ガスを用いて乾燥される（図１９Ｌ）。

得られた微細構造体を２０Ａおよび２０Ｂに示す。

図２１Ａおよび２１Ｂは、エッチングによって製作されたシリコンブレードを示す。図２１Ａは、ＳＵ８シンナーを使用して３：２の比率で希釈され、５０００ＲＰＭで４０秒間スピンされたＳＵ８ ３００５の１ミクロン近くの厚さの層で被覆されたブレードを示す。図２１Ｂは、そのベースがポリマー被覆で選択的に被覆されたブレードを示す。ブレードの先端は裸であり、このエリアでのみ検出目的で使用可能である。この選択的被覆は、図２１Ａの被覆されたブレードを、ブレードの先端からレジストを機械的に除去するアルミホイルの薄層に押し付けて除去することによって達成される。これにより、ブレードが絶縁被覆で部分的に覆われることができ、その結果、先端部分のみが電極として働き、それにより、図５Ｌおよび５Ｍに関して上述したように表皮および／または真皮で測定を行うことができる。

保水
次に、保水の測定における微細構造体の使用の例を説明する。

この点に関し、研究は、パフォーマンスのレベルと体重の％Δとして測定される脱水症との間に強い相関関係があり、体重減少が２％を超えると有意な脱水症が発生することを示唆している。証拠は、脱水症が高強度の筋持久力、筋力およびパワーに悪影響を与えることを示唆する。さらに、筋力およびパワーの低下と怪我の発生の可能性との間には関係があり、このことは保水を正確に測定できることは、アスリートにとって、特にリスクの高いスポーツにおいて有益となりうることを示唆する。

微細構造体のインピーダンスに基づくアプローチを用いて、ブタ皮膚の保水を測定するための実験を行った。この例では、組織を名目「フレッシュ」保水ポイントで測定してから、３８℃の設定ポイントで加温プレートに適用することによって脱水した。組織ブロックの体積を、実験の開始時および終了時に変位法によって測定した。全ての質量変化が、切除組織からの蒸発による水分損失によるものと仮定した。

２００Ｈｚで測定されたインピーダンスの時系列データが図２２Ａに示され、第二軸が、測定された質量および体積の測定値から導出された同時に生じる含水量の推定値を表す。インピーダンスと含水量との間の逆相関は予想通りであり、一次水分損失率が測定されるインピーダンスの変化に反映される。

これは、微細構造体パッチが良好に係合し、十分なレベルの精度で試料の水分損失を測定できることを示す。したがってこのアーキテクチャは、保水検知で示されるように、電気的にインタフェースする微細構造体パッチの開発のしっかりとした基盤である。

ヒトの前前腕部の生きた表皮層における間質液の調査を通じて体内水分損失（および増加）を評価する上述の装備の能力を調べるために、ヒトの水分損失および水分補給実験を実施した。４×４ｍｍの金で被覆されたパッチを適用し、ベンチ機器（Ｋｅｙｓｉｇｈｔ Ｅ４９９０Ａ）を用いて多周波数インピーダンス測定を行った。４×４ｍｍデバイスは、深さ１５０μｍおよび幅２６０μｍの１５のブレード微細構造体電極を備えた二つの２×４ｍｍ領域に電気的に分割され、電極はインビボ実験でヒト組織に８０μｍ程度の深さまで貫通したものと予想される。

三時間の期間にわたって脱水を制御し、連続ヘマトクリット（Ｈｃｔ）測定によって血漿水分損失の参照または「グラウンドトゥルース」測定を行った。正常な赤血球量は、成人男性の正常な保水レベルで血漿量のおよそ４３％を占める。したがって、失血がない場合のＨｃｔの増加は、水分損失によるものである。

図２２Ｂは、体内総水分量損失が１．７％に近づく際の時間に対して測定されたインピーダンス（Ｚ）およびヘマトクリット（Ｈｃｔ）の結果を示すグラフである。インピーダンスの傾向は、Ｈｃｔにより測定されるように脱水をたどり、回復をたどり、応答時間は分単位である。

生きた表皮の時間に対するＨｃｔおよびインピーダンスを記録することにより、脱水との良好な関連が示される。水分補給ポイントでも、測定は体内総水分量レベルの回復をたどる。体重および尿の分析を用いて、研究期間にわたる体内総水分量損失および増加を定量化した。

特に、１．７％未満の体内総水分量損失で、電気的相関を検出することができた。このレベルは、訓練された臨床医による脱水の検出の閾値を下回り、従来なら採血および実験室アッセイによる血漿浸透圧測定が必要であろう。体内水分の回復は迅速であり、センサは１５分未満でＩＳＦのこの変化を検出することができた。

ベンチ機器で見られる二電極測定およびインピーダンス変化の範囲は、ウェアラブルデバイスに容易に小型化され、センサの低侵襲性により、デバイスの除去後に非常に軽度の局所紅斑が生じただけであった。

体内総水分量損失が、結果として生じる血漿浸透圧に応じて分類されうる生理応答を誘発することも注目に値する。例えば、汗および口腔液の制限による水分損失の結果、主に高張性の循環血液量減少、すなわち不均衡に高い塩（Ｎａ^＋、Ｃｌ^－、Ｋ^＋）濃度により血漿量の減少が生じる。対照的に、利尿剤、嘔吐、寒さおよび高度によって誘発される水分損失は、等張性または低張性の循環血液量減少を誘発する。水分に対する塩の不均衡な損失により血漿浸透圧が低下する。間質液（ＩＳＦ）の伝導率は伝導性イオンの濃度と密接に関連し、したがってインピーダンスの変化に基づいてこれらの異なった保水変化の様式を区別できる。

この例が図２２Ｃに示され、高張性応答を引き起し、それによって伝導率が増加する（インピーダンスが低下する）運動誘発性水分損失の結果としてのインピーダンスの変化が示される。これは、図２２Ｂの利尿剤誘発性循環血液量減少の結果が腎臓から排泄される水分に対して不均衡なイオン損失と整合するインピーダンスの増加を示すのと対照的である。

したがって、インピーダンスの変化が保水の変化を示しうるだけでなく、インピーダンス変化の方向をさらにモニタすることを用いて、水分損失の性質、特にこれが高張性であるか等張性であるかを示すことができ、任意の変化の大きさは失われた流体の量を反映することが理解されよう。同様に、保水レベルが維持されるかまたはおよそ一定である場合には、インピーダンスの変化はイオン濃度の変化を示す

セラノスティクス
一例では、上で概説したように、対象に治療法を送達するために上述の装備を使用することができる。一つの好ましい例では、治療法の送達は、一つ以上の微細構造体から皮膚内に治療物を選択的に放出することによって達成される。

一つの好ましい例では、システムは、電気刺激などの刺激に応答して皮膚内への治療物の制御放出を提供するように設計されるが、前述のように他の刺激を使用することもできる。いずれにせよ、これによりシステムは「閉ループ」セラノスティックとして動作することが可能になり、生化学的パラメータ／診断バイオマーカーの検出により治療物放出が開始され、速度が指示される。

これを達成するために、薬物を封入し、加水時に（すなわち皮膚間質液環境に挿入されたときに）膨潤し、正のバイアスの印加時に脱膨潤し、それにより治療物分子をヒドロゲル「格子」から水性環境に濃度勾配を下って能動的に放出することができる電気応答性材料が必要である。キサンタンガムおよびアルギン酸ナトリウムなど、調整可能な電気応答性薬物送達のための多数のヒドロゲル化合物が説明されている。メチルセルロースおよびスクロースも、微細構造体に被覆された場合に皮膚内への治療物のバルク送達に使用されている。

したがって、キサンタンガムおよびメチルセルロース／スクロースを含むヒドロゲル製剤を、２Ｄ金被覆電極（面積１×１ｃｍ）から溶液中への代理薬物メチレンブルー（３００Ｄａ）の送達を導くそれらの能力を確認するために評価した。メチレンブルーは、６６５ｎｍの波長の光を吸収するイオン性青色染料であり、したがってＵＶ可視分光法によって検出および定量化できる。これは、１ｍｇ／ｋｇ（１％）の範囲内の臨床用量でまれな血液障害を処置するために治療的に使用されることができる。

インビトロ実験のために、以下のステップを行った：
・１×１ｃｍのエリアが露出するようにポリアミド絶縁テープを用いてプレート電極を調製した。
・アセトン、次にイソプロパノール中で５分間超音波処理することによって電極を洗浄した後、Ｎ２を使用して乾燥した。
・脱イオン水中で混合することによって２％のキサンタンガムを調製し、これに０．８ｍｇ／ｍＬのメチレンブルーを加え、製剤を一晩磁気撹拌した。
・電極を２００ｕＬの０．０１％ｗ／ｖポリ‐ｌ‐リジンでＲＴで３０分間処理し、これを除去してから、電極をＮ２で乾燥した。
・電極を製剤に複数回浸漬して１×１ｃｍのエリアを１～２ｍｍの膜厚で覆い、デシケータ内で一晩真空乾燥した。
・実験のセットアップは、浸漬被覆された作用電極をＡｇ／ＡｇＣｌ参照電極とともに挿入した５ｍＬのリン酸緩衝食塩水（ＰＢＳ）を含むプラスチックチューブからなった。
・期間中２～５分毎に新しいチューブに交換し、６６５ｎｍでの吸光度を読み取ることで溶液中に放出されたメチレンブルーの濃度を確認した。
・時間に対する累積放出量（ｎｇ）、および放出速度（ｎｇ／ｈｒ）を計算した

第一実験は、代理薬物（メチレンブルー）の受動的放出を防ぐための負のバイアスの印加を試験した。

文献は、ヒドロゲル膨潤段階中に封入された薬物の受動的放出が起こること、およびこれが負電圧の印加によって妨げられうることを示唆している。図２３Ａは、ＰＢＳへの浸漬時の－０．６Ｖの印加により、この受動的放出が１５～２０分以内にゼロに減少することを示す。図２３Ｂに示されるデータ編集物は、５回の実験（電圧なし）と２回の実験（－０．６Ｖ、－３．５Ｖ）でのこの効果を示す。試験した両方の電圧が、時間に対する代理薬物の受動的放出を妨げるのに有効であったが、－３．５Ｖでは電極からヒドロゲルが剥がれることが分かった。これは、１）電圧の大きさを減少させること、および２）電極を０．０１％ポリ‐ｌ‐リジンでプレコートしてヒドロゲルを電極に固着することによって軽減された。

第二実験は、交番極性により調整可能な代理薬物のパルス放出を試験した。

この例では、キサンタンガムで封入されたメチレンブルーで被覆されたプレート電極を用いた二つの実験を行った。負電圧（－０．６Ｖ）の印加により、ヒドロゲルの膨潤中の受動的放出が２０分以内にゼロに低下した。＋０．６Ｖの印加の結果、図２４Ａおよび２４Ｃに示されるように放出速度の上昇、および図２４Ｂおよび２４Ｄの対応する累積放出量の増加が生じた。－０．６Ｖに戻すと放出速度が劇的に低下し、ゼロに戻った。＋０．６Ｖの第二パルスは、速度を再び上昇させた（ただし第一パルスほどではない）。このデータは、電極上に被覆されたキサンタンガムヒドロゲルからのメチレンブルーの電気的に調整可能な放出を示す。

第二実験は、治療物のバルク送達へのメチルセルロース／スクロースの適性を試験し、結果が図２５に示される。

メチルセルロース／スクロース製剤を、メチレンブルーを放出するその能力について試験した。ＰＢＳに浸漬してから最初の１０分以内に染料の急速な放出があった。これは１５分でゼロに減少した（おそらくキサンタンガムで見られたような制御可能なヒドロゲル膨潤の特性ではなくメチレンブルーのイオン性によるものである）。パルス放出は観察されず、２０分後には速度または放出量のいずれの変化も生じず、電極から被覆が一定の速度で溶解していることが示唆された。これは、この製剤が制御送達を必要としない治療物のバルク送達に適することを示す。

この後、キサンタンガムを選択してエクスビボブタ皮膚実験に進んだ。エクスビボブタ皮膚実験は、以下のステップを用いて行った：
・金で被覆された微細構造体パッチを製作し、電気接続部に接続した。
・パッチをアセトン、次にイソプロパノールを使用して洗浄し、Ｎ２を使用して乾燥した。
・パッチを２０ｕＬの０．０１％ｗ／ｖポリ‐ｌ‐リジンで３０分間処理し、除去してから、Ｎ２下で乾燥した。
・パッチを２％ｗ／ｖキサンタンガム０．８ｍｇ／ｍＬメチレンブルーに浸漬被覆し、デシケータ内で真空下で一晩逆さまにして乾燥した。
・ブタ皮膚を入手し、使用までマイナス２０℃で保存した。毛を切って剃り、耳介を除去した。
・銀／塩化銀参照電極を皮膚の表面のすぐ下に挿入した。
・パッチ（接続なし、電圧制御なし、またはＤＣ電源に接続した有線パッチ）を４０Ｎの力で１０秒間皮膚に適用した。
・ポリアクリルアミドテープで絶縁された逆鉗子／金属ペグを使用して実験を通してパッチを適所に保った。
・実験の合間にＫｒｅｂｓ Ｈｅｉｎｓｅｌｅｉｔ灌流液に浸したペーパータオルを適用すること、およびエクスビボ組織中の膨潤を助けるために各実験の開始時に各パッチの上に２滴の灌流液を加えることにより、皮膚の保水状態を保った。
・モニタ期間は合計６０分でその間に－０．６Ｖもしくは＋０．６Ｖを印加し、または－０．６Ｖを２０分間印加した後＋０．６Ｖを４０分間印加した。この期間の後、パッチを除去し、ボルテックスシェーカ上で５ｍＬ ＰＢＳに２時間入れて、パッチの表面上に残った全てのメチレンブルーを除去した。係合および送達の視覚的評価のために、皮膚部位の写真を撮影した。
・６６５ｎｍで吸光度を測定し、放出量を計算した。「送達量」を得るために、９回浸漬被覆されてすぐに溶出されたパッチが「平均被覆量」をもたらし、これを用いて送達量およびパーセンテージを計算した。

第四実験は、ブタ皮膚内への代理薬物の電気的に調整可能な放出を試験した。

結果は、電圧を印加しない場合（赤）、－０．６Ｖを２０分間印加してから＋０．６Ｖを４０分間印加した場合（緑）、＋０．６Ｖを６０分間印加した場合（オレンジ）または－０．６Ｖの電圧を６０分間印加した場合（紫）の、皮膚表面から除去した直後の微細構造体パッチから溶出されたメチレンブルーの量を示す。

図２６Ａ～２６Ｃの結果は、電圧を印加しない場合と比較して、＋０．６Ｖを印加した場合にわずかに増加する送達を示し、＋０．６Ｖを６０分と－０．６Ｖの後に＋０．６Ｖのプログラムとの間で送達のレベルは同様である（６８％に対して７３％および７８％）。負のバイアスを印加すると皮膚内への送達が劇的に減少し、（被覆されてからすぐに溶出された九つの対照パッチからの平均読み取り値に対して）平均送達量はわずか１％であった。これは、薬物を送達してはならないときに負のバイアスを印加し、治療物放出を開始するための信号が受信されたときに除去する／正のバイアスに切り替えることができるような、治療物の送達のタイミングの厳密な制御を示唆する。

分析物の検出‐分子インプリントポリマー
分子インプリントポリマー（ＭＩＰ）を使用して分析物の検出を実施している。使用した全ての化学製品および試薬は、別段の指定がない限り、例えばシグマアルドリッチ（Ｓｉｇｍａ‐Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｏ．ＬＬＣ）から市販される。

金で被覆された微細構造体上の電解重合によって、ＬｉＣｌＯ_４でドープされた伝導性ＭＩＰの分子インプリント伝導性ポリピロール（ＭＩＣＰ）で被覆された微細構造体を調製した。モノマー（０．０１Ｍピロール）、テンプレート（標的分析物、１．２μｇ／ｍＬ組み換えトロポニンＩ）、および支持電解質／ドーパント（０．００５Ｍ ＬｉＣｌＯ_４）を０．１５Ｍリン酸緩衝食塩水（ＰＢＳ）に溶解することによって重合溶液を調製した。微細構造体を作用電極、市販のＡｇ／ＡｇＣｌを参照電極、白金コイルを対電極とした３電極システムを使用して電解重合を行った。サイクリックボルタンメトリーを、－０．８～１．２Ｖの間で、５０ｍＶ／ｓで２０サイクル行った。次に、０．００５Ｍシュウ酸に４℃で一晩浸すことによりテンプレートをポリマーから分離して、ＭＩＣＰで被覆された微細構造体を産出した。

分析物検出へのＭＩＣＰの有効性を示すために、上述の方法を用いて調製されたＭＩＣＰ被覆微細構造体を使用してトロポニンを検出するための実験を行った。

以下のステップを用いてインビトロ実験を行った。
・ウェルプレートで実験を行った。
・システムのインピーダンスの変化からＭＩＣＰにおける標的分析物（組み換えトロポニンＩ）の結合を測定した。
・開回路電位（ＯＣＰ：ｏｐｅｎ ｃｉｒｃｕｉｔ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）で２電極システムを使用してインピーダンス分析を行った。１０ｍＶの振動電位振幅で１００ｋＨｚ～０．１Ｈｚのインピーダンスを測定した。
・交互嵌合電極（一方の部分をＭＩＣＰで被覆して作用電極とし、他方の部分は裸の金（ＡＵ）で参照／対電極とする）を０．１５Ｍ ＰＢＳ溶液に浸した。
・３０分間５分ごとにインピーダンスを測定した。
・３０分後、心筋梗塞をシミュレートするために、ある量の組み換えトロポニンＩをＰＢＳ溶液に加えた。
・その後、３０分間５分ごとにインピーダンスを測定した。
・３０分後、ある量の組み換えトロポニンＩを再び溶液に加え、５分ごとにインピーダンスをモニタした。
・溶液中のトロポニンＩの濃度が１００ｎｇ／ｍＬに達するまで、組み換えトロポニンＩの添加およびインピーダンスの測定を繰り返した。

測定されたインピーダンスを図２７に示す。ＰＢＳ中で１０分後、インピーダンスが平衡化された。組み換えトロポニンＩを加えて量を増やしていくと、それに応じてインピーダンスが上昇した。インピーダンスの変化は、ポリマーのインプリントへの組み換えトロポニンＩの結合を示唆する。充填されたインプリントは、ポリマー内へのイオンの拡散の妨害を引き起こし、構造の歪みも促進して、システムの抵抗の増加を引き起こす。

エクスビボでの分析物検出へのＭＩＰの有効性を、以下のステップを用いて浸漬したブタ皮膚を使用して判定した。
・ブタ耳から約８ｍｍ×１６ｍｍの皮膚組織をサンプリングした。
・皮膚組織を組み換えトロポニンＩ（０、３００、６００、および１０００ｎｇ／ｍＬ）のＰＢＳ溶液に４℃で一晩浸した。皮膚組織のトロポニン濃度は、溶液中のトロポニン濃度と同じとは限らないことに注意されたい。
・測定前に、皮膚組織をパットドライした。
・微細構造体を、約４０Ｎの力を加えることによって皮膚上に係合した。クリップを使用して微細構造体を適所に保った。
・ブタ皮膚２８０１、パッチ２８０２、２８０４およびそれぞれの接続部２８０３、２８０５、ならびに参照電極２８０６を含む図２８Ａに示すような２電極セットアップを使用してインピーダンス測定を行った。パッチ２８０２は（テンプレートの不存在下で上述の方法を用いて）非インプリント伝導性ポリピロール（ＮＩＣＰ）で被覆したのに対し、パッチ２８０４は（上述の方法を用いて）分子インプリント伝導性ポリピロール（ＭＩＣＰ）で被覆した。
・１００ｋＨｚ～０．１Ｈｚ内でインピーダンスを測定した。

図２８Ｂおよび２８Ｃは、様々な濃度のトロポニンＩの存在下でのＭＩＣＰおよびＮＩＣＰで被覆された微細構造体の生のインピーダンス読み取り値をそれぞれ示し、異なる濃度のトロポニンでインピーダンスの変化が生じること、およびＭＩＣＰとＮＩＣＰとで同様の生のインピーダンスプロファイルが検出されることを強調する。これは、上述のインビトロ実験と比較して、エクスビボのインピーダンスの読み取り値は、皮膚がＰＢＳ中にあるものより多くのイオンを含むことから一般に低く、より高い伝導率（低い抵抗）が生じることも強調する。

様々な濃度のトロポニンＩの存在下でのＭＩＣＰおよびＮＩＣＰで被覆された微細構造体の１００Ｈｚでのインピーダンスの変化の比較を図２８Ｄに示す。このデータは、ＭＩＣＰで被覆された微細構造体ではトロポニンＩの濃度が上昇するにしたがいインピーダンスの読み取り値により大きな変化があり、ＮＩＣＰで被覆された微細構造体のインピーダンスの読み取り値は、トロポニンＩの濃度が上昇してもほとんど～全く変化しないことを示す。

ＮＩＣＰで被覆された微細構造体はトロポニン特異的空洞を含まないためＭＩＣＰで被覆された微細構造体よりトロポニンに対して低い応答を有することが予想されることから、これは予測される結果と一致する。したがって、トロポニンの存在はＮＩＣＰの構造に大きく影響しない。これは、分析物の検出へのＭＩＰの有効性を示す。

灌流されたエクスビボシステムにおける分析物検出へのＭＩＰの有効性を、以下のステップを用いて灌流したブタ皮膚を使用して判定した。
・新鮮なブタ耳全体をまず灌流した。
・電極のエリアを剃って毛を除去した。
・（上述の方法を用いて調製した）ＭＩＣＰで被覆された微細構造体を、約４０Ｎの力を加えることによって皮膚上に係合した。鉗子を使用して微細構造体を適所に保った。
・鋭いＡｇ／ＡｇＣｌ参照電極を微細構造体の近くに挿入した。
・皮膚の脱水を防ぐために、０．５ｍＬのＫｒｅｂｓ‐Ｈｅｉｎｓｅｌｅｉｔ灌流液を毎分静脈に注入した。
・５分後に５ｍＬの０．１５Ｍ ＰＢＳ中の６００ｎｇ／ｍＬ組み換えトロポニンＩをブタ耳の静脈に注入することによって、組み換えトロポニンＩを皮膚に導入した。
・シリンジ２９０２を使用して静脈２９０３に灌流液を注入して灌流されたブタ皮膚２９０１を含む図２９Ａに示される２電極セットアップを使用してインピーダンス測定を行った。パッチ２９０４を静脈に近接して配置し、電気接続部２９０５に連結し、Ａｇ／ＡｇＣｌ参照電極２９０６を静脈に近接して提供する。
・１Ｈｚで３０秒ごとにインピーダンスを測定した。

図２９Ｂおよび２９Ｃに示される結果は、トロポニンＩが注入される前でも時間に対してインピーダンスが徐々に増加することを強調し、保水を維持するための灌流によりインピーダンスの変化が引き起こされることを強調する。それでも、トロポニンＩの注入後にはインピーダンスが急上昇する。さらに、３０分後にトロポニンは灌流液で洗い流されて、インピーダンスは横ばいになった。これは、トロポニンＩの導入時にインピーダンスが上昇し、トロポニンＩが灌流液で洗い流されたときにそれが止んだことを示す。

分析物の検出‐アプタマー
アプタマーを使用して分析物の検出を実施している。

アプタマーの有効性を示すために、トロポニンを検出するための実験を行った。使用した全ての化学製品および試薬は、別段の指定がない限り、例えばシグマアルドリッチ（Ｓｉｇｍａ‐Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｏ．ＬＬＣ）から市販される。

過去にネガダリー（Ｎｅｇａｈｄａｒｙ）ら（２０１８）ジャーナルオブバイオメディカルフィジックスアンドエンジニアリング（Ｊ Ｂｉｏｍｅｄ Ｐｈｙｓ Ｅｎｇ）、８（２）：１６７に記載されるように、以下の配列：５’‐（ＳＨ）‐（ＣＨ_２）_６‐ＡＧＴ ＣＴＣ ＣＧＣ ＴＧＴ ＣＣＴ ＣＣＣ ＧＡＴ ＧＣＡ ＣＴＴ ＧＡＣ ＧＴＡ ＴＧＴ ＣＴＣ ＡＣＴ ＴＴＣ ＴＴＴ ＴＣＡ ＴＴＧ ＡＣＡ ＴＧＧ ＧＡＴ ＧＡＣ ＧＣＣ ＧＴＧ ＡＣＴ Ｇ‐［メチレンブルー］‐３’のアプタマー（バイオニアパシフィック（ＢｉｏｎｅｅｒＰａｃｉｆｉｃ））が得られた。参照によりその内容が本明細書に組み込まれるリュー（Ｌｉｕ）ら（２０１０）アナリティカルケミストリー（Ａｎａｌ Ｃｈｅｍ）、８２（１９）：８１３１‐８１３６に記載されるものなどの標準的な技術を用いて、メチレンブルー（ＭＢ）およびチオール基をアプタマーの５’および３’末端に共有的に付着させた。アプタマーを金電極に固定化して、チオール自己組織化単分子膜を形成した。これは、電極を１０μＭアプタマー１５０ｍＭ ＰＢＳ溶液に８０分間浸漬し、ドロップキャスティングし、８０分間待機し、余分な溶液を除去することによって達成される。電極を脱イオン水で洗浄し、窒素で乾燥した後、プロセスを１ｍＭ ６‐メルカプトヘキサノール１５０ｍＭ ＰＢＳ溶液で４０分間繰り返し、その後上述のように洗浄および乾燥してから、電極を冷却したＰＢＳ溶液中に暗状態で７日間保存した。

このアプタマーは、図３０Ａおよび３０Ｂに示されるように、三つの別個の要素で構成される。この例では、アプタマーは、金電極３００１への接着のためのチオール基３００２、トロポニンＩ ３００５を特異的に結合するように相互作用する中央のＤＮＡセクション３００３、および３’末端に付着したメチレンブルー（ＭＢ）部分３００４を含む。ＭＢは電気化学的に活性であるため、ある電位で電極に近接すると酸化または還元して測定可能な電流を産出する。図３０Ｂに示されるように、トロポニンＩの存在下ではアプタマーは図３０Ａに示される非結合アプタマーとは大きく異なる空間コンフォメーションとなり、その結果、ＭＢ部分が電極と相互作用しにくくなり、したがって測定可能なレドックス電流はより小さくなる。

灌流されたブタ皮膚に提供されたアプタマーで被覆された微細構造体の電気的変化を検出するためにサイクリックボルタンメトリーを用いて実験を行った。以下のステップを用いた。
・微細構造体の前部（突出側）およびパッチエッジの一つを金で被覆し、突出側は上述のようにアプタマーの層でさらに被覆した。
・金で覆われたエッジに銅線をはんだ付けして電気接触を提供した。ＡｇＣｌで被覆された銀箔を擬似参照／対電極として使用し、微細構造体の近くの皮膚の下に置いた。
・４０Ｎの圧力を用いて微細構造体を皮膚に押し込み、測定中に外科用クランプで適所に保った。
・ＭＢ基のレドックスから得られる信号をブーストするために交流ボルタンメトリーを用いてデータを測定した。
・２５分で開始して、６００ｎｇ／ｍＬの組み換えトロポニンＩを含有する５ｍＬの灌流液を１０分間かけて導入し、測定の合間に静脈をマッサージして周囲組織への拡散を促進した。

図３１の結果は、アプタマーで機能化された微細構造体に対するブタ耳の静脈への灌流液にトロポニンＩを加えることの効果を示す。０分および２０分の曲線が、ＭＢレドックスピークの大きさのベースラインを確立し、その後２５分にトロポニンＩを静脈に導入した。３０分、６０分、および１２０分で測定されたボルタモグラムは、トロポニンＩ曝露によるＭＢの電流応答の低下を示し、パッチが分析物に迅速に応答し、一定の信号を維持することを示す。

実験の間のこの信号の一貫性は、トロポニンＩによるアプタマー層の飽和に起因し、したがってより多くの灌流液が注入されてもシステム内のトロポニンレベルの変化が見られないことが考えられる。

非特異的タンパク質と比較したトロポニンＩに対するアプタマーで機能化された電極の特異性を確立するために、アプタマーで機能化されたディスク電極を使用してさらなる実験を行った。これらのデータはインビトロで測定し、溶液に加えられる組み換えトロポニンＩの量を増やしながらリン酸緩衝食塩水（ＰＢＳ）中のアプタマーで機能化された金ディスク電極の電流応答を測定した。以下のステップを行った。
・金のディスク電極（直径４ｍｍ）を（上述のように調製した）アプタマーの層で被覆した。コイル状白金線を対電極として使用し、Ａｇ／ＡｇＣｌ線を擬似参照電極として使用した。
・ＭＢ基のレドックスから得られる信号をブーストするために交流ボルタンメトリーを用いてデータを測定した。
・１５０ｍＭ ＰＢＳを間質液の代わりとして使用した（ｐＨ７．４）。

結果を図３２Ａおよび３２Ｂに示す。図３２Ａは、ベースライン測定としてのＰＢＳ中のＭＢの電流応答を示し、これはトロポニンＩの濃度の増加とともに減少する。濃度の範囲は、溶液中のトロポニンＩの０．０３～５０ｎｇ／ｍＬの臨床的に関連する範囲をカバーし、弁別可能である。溶液をトロポニンＩでスパイクしてから５分、１０分、および１５分経過後に濃度曲線データを測定し、平均した。５分、１０分および１５分の間でボルタマグラム（ｖｏｌｔａｍｍａｇｒａｍ）に系統的変化がなかったため、最初の数分でアパタマー（ａｐａｔａｍｅｒ）‐トロポニンＩの平衡が確立されたとみなされた。

図３２Ｂのグラフは、トロポニンＩに対するアプタマー応答の選択性を試験するための、ＰＢＳ中および５０ｎｇ／ｍＬウシ血清アルブミンでスパイク後の同様に機能化されたディスク電極の電流応答を示す。二つのスペクトルの類似性は相互作用がほとんどないことを示し、特定の分析物を標的とするアプタマーの能力を示す。

分析物の検出‐抗体
目的のタンパク質の抗体捕捉は、広く確立された技術である。交互嵌合金基材を機能化してから、捕捉抗体を付着させる。使用した全ての化学製品、抗体および試薬は、別段の指定がない限り、例えばシグマアルドリッチ（Ｓｉｇｍａ‐Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｏ．ＬＬＣ）またはアブカム（Ａｂｃａｍ）から市販される。

この例が図３３Ａ～３３Ｃに示され、電極３３０２を有する基材３３０１が、チオール基３６０３を介して電極に付着させたジチオビス（スクシンイミジルプロピオネート）（ＤＳＰ）３３０４で機能化される。その後、図３３Ｃに示すように抗体３３０５をＤＳＰに結合する。

電気化学的インピーダンス分光法（ＥＩＳ：ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｉｍｐｅｄａｎｃｅ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）などの電気化学的方法は、機能化された電極が所望の分析物に曝露されたときの抗体‐分析物捕捉相互作用を定量化する。理論に拘束されることを望むものではないが、分析物の捕捉の結果、より厚いフィルムが生じ、フィルムのキャパシタンスが増加し、システムのインピーダンスもより高くなるはずである。

以下のステップを用いてウサギモノクローナル抗トロポニンＩ抗体（アブカム（Ａｂｃａｍ））を使用して実験を行った。
・ＤＳＰから自己組織化単分子膜（ＳＡＭ：ｓｅｌｆ ａｓｓｅｍｂｌｅｄ ｍｏｎｏｌａｙｅｒ）を作ることによって交互嵌合金基材を機能化し、モノクローナル抗トロポニンＩ抗体を付着させた。
・作用電極と対電極との間のギャップを１００μｍとして１００μｍ幅の金の交互嵌合アレイで測定を行った。使用した参照電極は、３Ｍ Ａｇ／ＡｇＣｌ参照電極であった。使用した電解質は、５ｍＭシアン化第一鉄／第二鉄レドックスプローブを含む０．１５０Ｍ ＰＢＳであった。測定前に、サンプルを溶液中で３０分間平衡化した。
・電極を組み換えトロポニンＩの濃度を上げながら曝露し、時間に対するインピーダンスおよびフィルムキャパシタンス（ＣＰＥ）を測定した。
・５０ｎｇ／ｍＬ ＢＳＡ対ＰＢＳによる選択性試験は、１０４オーム±５９．３オームの平均フィルムインピーダンス増加を示した。

結果を図３４Ａおよび３４Ｂに示す。図３４Ａは、溶液中のトロポニンＩの濃度を徐々に高くして曝露したときの電極のフィルムキャパシタンス（ＣＰＥ）の測定値を示す。同じ電極を使用し、濃度が高くなっていく溶液中に置く結果、予想されるキャパシタンスの増加が生じる。

図３４Ｂは、シミュレートされた心臓発作（心筋梗塞）に応答したインピーダンスの変化を示す。この例では、電極を平衡に達するまでＰＢＳ中で測定した後、組み換えトロポニンＩのスパイクを添加して、溶液をトロポニンＩの望ましい濃度にする。このグラフは、臨床的に妥当な濃度をカバーするトロポニンスパイクに対する五つの電極の応答を示し、トロポニンＩ濃度の増加とともにインピーダンスの変化が増加することを示す。

紅斑
ヒトにおける微細構造体パッチの忍容性および機能性を評価するための研究を行っている。

一例では、微細構造体パッチの適用後の定性的忍容性評価を行い、除去直後に適用部位に非常に軽度の局所反応を認めた。これは、明らかな紅斑または浮腫を伴わないわずかなくぼみを特徴とし、除去から１５分以内に解消された。これを図３５Ａに示す。これは、くぼみが微細構造体パッチのエッジおよび角の周りで最も顕著であり、これらの位置に非常に軽度の発赤があり、微細構造体自体に関連する発赤はないことを示す。

走査型電子顕微鏡法（ＳＥＭ）を行って、微細構造体が実際に皮膚を貫通しており、図３５Ｂに示すように除去した微細構造体上に細胞破片が残っているのが見られることを確認し、明らかな紅斑がないにもかかわらず微細構造体が良好に貫通したことを確認した。

この観察をさらに調べるために、複数の対象で二つの紅斑に特化した研究を行った。これらの研究は、２時間の期間にわたる前前腕部の皮膚への微細構造体パッチの適用に対する局所皮膚反応を調べた。微細構造体パッチを、誘導ロードセル機構を使用して５Ｎの力で適用して３０分間そのままにするか（研究１）、または３Ｎの力で適用して１０分間そのままにした（研究２）。

第一ヒト紅斑研究は五人の志願者に対して行った。場合によっては脱毛クリームを使用して皮膚から毛を除去し、テープの外科用接着剤に対する過敏症による影響を避けるために適用エリアにペーパーマスクを固定した。三つの別々の非機能化微細構造体パッチをペーパーマスクの窓によって露出した皮膚に適用し、第四窓は処置せず、比較のための対照として使用した。

局所紅斑の観察を行い、下表７に示すようにスコアリングルーブリックを使用した。

第一研究の結果が図３６Ａに示され、適用後１０分、２０分、３０分、６０分および１２０分で独立して評価した本研究の対象０１～０５のｅＳｃｏｒｅを示す。データポイントは、時点ごとの対象あたりの三つのマイクロウェアラブルからの平均ｅＳｃｏｒｅを表す。

結果は、除去直後に観察したときに全ての志願者がマイクロウェアラブル適用部位になんらかの軽度または非常に軽度の紅斑を経験したが、これは６０分以内に速やかに解消したことを示す。この時点以降に紅斑は認められなかった。以前の一人の対象の観察と同様に、くぼみ／発赤はマイクロウェアラブルのエッジの周りに局在し、微細構造体自体からの影響はほとんどまたは全く見られなかった。

第二紅斑研究は三人の志願者に対して行った。二つのマイクロウェアラブルデバイスを３Ｎで適用し、１０分間着用後に除去した。第一ヒト治験および研究１で観察された「エッジの影響」をさらに調べるために、比較のために第三皮膚部位に平らなパッチ（すなわち微細構造体のないもの）を適用した。第四窓は対照として未処置のままとした。結果は図３６Ｂに示され、除去後１２０分のｅＳｃｏｒｅの観察を示す（データポイントは時点ごとの対象あたりの２つの別々の観察の平均である）。

結果は、マイクロウェアラブルを除去する直前に該当部位に「軽度の発赤」より広範囲の紅斑を経験した対象はいなかった点で研究１と同様である。この軽度の紅斑は６０分以内に速やかに解消し、一人の対象が６０分で０．５のスコアであったが、これはその後１２０分までに完全に解消した。平らなパッチの適用後に紅斑は観察されず、これは微細構造体パッチの適用後に観察された非常に軽度／軽度の紅斑が皮膚バリアの貫通（すなわち微細構造体の存在による）に関連することを示唆しうる。

微細構造体パッチのｅＳｃｏｒｅは一般に、研究１より研究２において低く、適用の適用力を弱めることにより発生する軽度の紅斑の程度が減少することを示唆する。紅斑は微細構造体パッチが除去された直後に観察され、時間とともに増加することはなかったことから、紅斑は適用イベント自体によって引き起こされ、すなわち微細構造体パッチの角およびエッジによって促進され、連続的着用によって悪化することはないように思われる。次世代の微細構造体パッチは、無視できるほどの紅斑を生じる異なるエッジおよび角構成を使用しうる。

微細構造体で覆われたエリア内に局所紅斑が観察されなかったため、ＳＥＭを行って、構造体が研究１で対象の皮膚に良好に貫通したことを確認した。皮膚への適用前の個々の微細構造体の画像（図３７Ａおよび３７Ｄ）ならびに適用後の画像（図３７Ｂ、３７Ｃおよび３７Ｅ、３７Ｆ）を含む、二人の対象への適用後の個々の微細構造体のまたは微細構造体の列の画像の例が図３７に示される。

全ての対象からの画像により、微細構造体の上部に位置する生体材料の存在から皮膚の良好な貫通が確認され（図３７Ｂおよび３７Ｅ）、矢印が除去時に微細構造体によって抽出された細胞破片の例を示す。

図３７Ｃおよび３７Ｆは微細構造体の列を示し、矢印によって示されるように乾燥した間質液を伴うエリアを示す。これらの観察から、微細構造体が皮膚の最外側の角質層を良好に突破し、その下の細胞環境にアクセスして、疾患のバイオマーカーを含む生体信号の源である間質液にアクセスすることができることが確認される。

したがって、微細構造体パッチは最悪でも適用部位の非常に軽度／軽度の紅斑を伴うだけであることは明らかである。この軽度の局所反応は一時的なものであり、適用後６０～１２０分以内に完全に解消される。発赤はいずれも適用直後に生じ、微細構造体パッチの連続的着用とは関連しない。

紅斑はいずれも微細構造体パッチのエッジおよび角の周りに集中し、微細構造体によって覆われるエリアに紅斑はほとんどまたは全く認められないが、平らなパッチでは影響がなかったとの観察は、微細構造体パッチの適用後の紅斑が皮膚バリアの物理的突破に関連することを示唆する。

微細構造体が明らかな紅斑を引き起こさなかったとの観察にもかかわらず、微細構造体の貫通は良好であったことが確認され、角質層の突破が視認可能であり、間質液に富んだ皮膚区画へのアクセスが確認された。

システムの使用
本発明のシステムは、対象の疾患、障害もしくはコンディションの進行、違法物質もしくは非違法物質、もしくは化学兵器、毒物もしくは毒素の存在、不存在、レベルもしくは濃度、または薬品のレベルもしくは濃度を診断またはモニタすることを含む、本明細書に記載されるような広範囲の用途で一つ以上の分析物の存在、不存在、レベルまたは濃度を判定するために使用されうる。

したがって、さらなる態様では、本発明のシステムを使用して対象の生きた表皮および／または真皮中の一つ以上の分析物の存在、不存在、レベルまたは濃度を判定するステップと、一つ以上の分析物が存在するか存在しないか、または一つ以上の分析物のレベルまたは濃度が疾患、障害またはコンディションの存在、不存在または進行と相関する対応する所定の閾値を上回るか下回るかに基づいて、疾患、障害またはコンディションの存在、不存在および／または進行を判定するステップとを含む、対象の疾患、障害またはコンディションの進行を診断またはモニタするための方法が提供される。

本発明は、対象の疾患、障害またはコンディションの進行を診断またはモニタするための本発明のシステムの使用も提供する。対象の疾患、障害またはコンディションの進行を診断またはモニタする際に使用するための本発明のシステムがさらに提供される。上述の態様のいずれか一つの特定の実施形態では、システムは、対象の生きた表皮および／または真皮中の一つ以上の分析物の存在、不存在、レベルまたは濃度を判定し、疾患、障害またはコンディションの存在、不存在および／または進行は、一つ以上の分析物が存在するか存在しないか、または一つ以上の分析物のレベルまたは濃度が疾患、障害またはコンディションの存在、不存在または進行と相関する対応する所定の閾値を上回るか下回るかに基づいて判定される。

適切な疾患、障害またはコンディション、分析物、および例示的な濃度レベルは上述した。

一部の実施形態では、疾患、障害またはコンディションは、心臓ダメージ、心筋梗塞および急性冠症候群より選択され、一つ以上の分析物は、トロポニンまたはそのサブユニットである。特定の実施形態では、一つ以上の分析物はトロポニンＩである。

別の態様では、本発明のシステムを使用して対象の生きた表皮および／または真皮中の一つ以上の分析物の存在、不存在、レベルまたは濃度を判定するステップと、一つ以上の分析物が存在するか否か、または一つ以上の分析物のレベルまたは濃度が疾患、障害またはコンディションの存在または進行と相関する対応する所定の閾値を上回るか下回るかに基づいて、疾患、障害またはコンディションの存在または進行を判定するステップと、疾患、障害またはコンディションのための処置を施すステップとを含む、対象の疾患、障害またはコンディションを処置する方法が提供される。

さらなる態様では、指標判定方法から得られた指標に基づいて疾患、障害またはコンディションを処置するための処置計画に対象を曝露するステップを含む、対象の疾患、障害またはコンディションを処置する方法が提供され、前記指標判定方法は、本発明のシステムを使用して対象の生きた表皮および／または真皮中の一つ以上の分析物の存在、不存在、レベルまたは濃度を判定するステップと、一つ以上の分析物が存在するか否か、または一つ以上の分析物のレベルまたは濃度が疾患、障害またはコンディションの存在または進行と相関する対応する所定の閾値を上回るか下回るかに基づいて、疾患、障害またはコンディションの存在または進行を判定するステップと含む。

関連する態様では、本発明は、指標判定方法から得られた指標に基づいて疾患、障害またはコンディションを処置するための処置計画に対象を曝露するステップを含む、対象の疾患、障害またはコンディションを管理するための方法を提供し、前記指標判定方法は、本発明のシステムを使用して対象の生きた表皮および／または真皮中の一つ以上の分析物の存在、不存在、レベルまたは濃度を判定するステップと、一つ以上の分析物が存在するか否か、または一つ以上の分析物のレベルまたは濃度が疾患、障害またはコンディションの存在または進行と相関する対応する所定の閾値を上回るか下回るかに基づいて、疾患、障害またはコンディションの存在または進行を判定するステップと含む。

上述の態様のいずれか一つにおいて、所定の閾値は、（例えば対照対象の生きた表皮および／または真皮中の）対照対象からの対応するサンプル中の分析物のレベルまたは濃度を表し、または対照対象からの対応するサンプル中の分析物のレベルまたは濃度を上回るかまたは下回るレベルまたは濃度を表し、前記閾値を上回るかまたは下回るレベルまたは濃度は、疾患、障害またはコンディションの存在、不存在または進行を示す。対照対象は、疾患、障害またはコンディションを有さない対象、疾患、障害またはコンディションを有する対象、または、疾患、障害またはコンディションの特定のステージまたは重症度を有する対象でありうる。疾患、障害またはコンディションの進行がモニタされるときには、所定の閾値は、より早い時間（例えば数分、数時間、数日、数週間または数ヶ月前）に採取された同じ対象からのサンプル中の分析物のレベルまたは濃度であってもよく、分析物のレベルまたは濃度の増加または減少は、疾患、障害またはコンディションの進行または退行を示しうる。

上述した疾患、障害またはコンディションに適した処置は当技術分野で周知であり、当業者は適切な処置を容易に選択できるであろう。例えば、適切な障害および例示的な処置には、腎不全および透析、腎臓移植、アンジオテンシン変換酵素阻害剤（例えばベナゼプリル、ゾフェノプリル、ペリンドプリル、トランドラプリル、カプトプリル、エナラプリル、リシノプリルまたはラミプリル）、アンジオテンシンＩＩ受容体遮断剤（例えばロサルタン、イルベサルタン、バルサルタン、カンデサルタン、テルミサルタンまたはフィマサルタン）、利尿剤（例えばフロセミド、ブメタニド、エタクリン酸、トルセミド、クロロチアジド、ヒドロクロロチアジド、ベンドロフルメチアジドまたはトリクロルメチアジド）、スタチン（例えばアトルバスタチン、フルバスタチン、ロバスタチン、メバスタチン、ピタバスタチン、プラバスタチン、ロスバスタチンまたはシンバスタチン）、カルシウム、グルコースまたはポリスチレンスルホネート、および／またはカルシウム注入による処置、心不全およびアンジオテンシン変換酵素阻害剤（例えばベナゼプリル、ゾフェノプリル、ペリンドプリル、トランドラプリル、カプトプリル、エナラプリル、リシノプリルまたはラミプリル）、アンジオテンシンＩＩ受容体遮断剤（例えばロサルタン、イルベサルタン、バルサルタン、カンデサルタン、テルミサルタンまたはフィマサルタン）利尿剤（例えばフロセミド、ブメタニド、エタクリン酸、トルセミド、クロロチアジド、ヒドロクロロチアジド、ベンドロフルメチアジドまたはトリクロルメチアジド）、ベータ遮断剤（例えばカルベジロール、メトプロロールまたはビソプロロール）、アルドステロン拮抗剤（例えばスピロノラクトンまたはエプレレノン）、および／または循環作動薬（例えばジゴキシン、ベルベリン、レボシメンダン、カルシウム、ドーパミン、ドブタミン、ドペキサミン、エピネフリン、イソプレナリン、ノルエピネフリン、アンジオテンシンＩＩ、エノキシモン、ミルリノン、アムリノン、テオフィリン、グルカゴンまたはインスリン）による処置、本態性高血圧症およびベータ遮断剤（例えばカルベジロール、メトプロロールまたはビソプロロール）、カルシウムチャネル遮断剤（例えばアムロジピン、フェロジピン、イスラジピン、ニカルジピン、ニフェジピン、ニモジピンまたはニトレンジピン）、利尿剤（例えばフロセミド、ブメタニド、エタクリン酸、トルセミド、クロロチアジド、ヒドロクロロチアジド、ベンドロフルメチアジドまたはトリクロルメチアジド）、アンジオテンシン変換酵素阻害剤（例えばベナゼプリル、ゾフェノプリル、ペリンドプリル、トランドラプリル、カプトプリル、エナラプリル、リシノプリルまたはラミプリル）、アンジオテンシンＩＩ受容体遮断剤（例えばロサルタン、イルベサルタン、バルサルタン、カンデサルタン、テルミサルタンまたはフィマサルタン）、および／またはレニン阻害剤（例えばアリスキレン）による処置、バクテリア感染および抗生剤（例えばキノロン剤（例えばアミフロキサシン、シノキサシン、シプロフロキサシン、エノキサシン、フレロキサシン、フルメキン、ロメフロキサシン、ナリジキシン酸、ノルフロキサシン、オフロキサシン、レボフロキサシン、ロメフロキサシン、オキソリン酸、ペフロキサシン、ロゾキサシン、テマフロキサシン、トスフロキサシン、スパルフロキサシン、クリナフロキサシン、ガチフロキサシン、モキシフロキサシン、ゲミフロキサシン、またはガレノキサシン）、テトラサイクリン剤、グリシルサイクリン剤またはオキサゾリジノン剤（例えばクロルテトラサイクリン、デメクロサイクリン、ドキシサイクリン、リメサイクリン、メタサイクリン、ミノサイクリン、オキシテトラサイクリン、テトラサイクリン、チゲサイクリン、リネゾリドまたはエペレゾリド）、アミノグリコシド剤（例えばアミカシン、アルベカシン、ブチロシン、ジベカシン、フォルチミシン、ゲンタマイシン、カナマイシン、メノマイシン、ネチルマイシン、リボスタマイシン、シソマイシン、スペクチノマイシン、ストレプトマイシンまたはトブラマイシン）、β‐ラクタム剤（例えばイミペネム、メロペネム、ビアペネム、セファクロル、セファドロキシル、セファマンドール、セファトリジン、セファゼドン、セファゾリン、セフィキシム、セフメノキシム、セフォジジム、セフォニシド、セフォペラゾン、セフォラニド、セフォタキシム、セフォチアム、セフピミゾール、セフピラミド、セフポドキシム、セフスロジン、セフタジジム、セフテラム、セフテゾール、セフチブテン、セフチゾキシム、セフトリアキソン、セフロキシム、セフゾナム、セファセトリル、セファレキシン、セファログリシン、セファロリジン、セファロチン、セファピリン、セフラジン、セフィネタゾール、セフォキシチン、セフォテタン、アズトレオナム、カルモナム、フロモキセフ、モキサラクタム、アムジノシリン、アモキシシリン、アンピシリン、アズロシリン、カルベニシリン、ベンジルペニシリン、カルフェシリン、クロキサシリン、ジクロキサシリン、メチシリン、メズロシリン、ナフシリン、オキサシリン、ペニシリンＧ、ピペラシリン、スルベニシリン、テモシリン、チカルシリン、セフジトレン、セフジニル、セフチブテンまたはセフォゾプラン）、リファマイシン剤、マクロライド剤（例えばアジスロマイシン、クラリスロマイシン、エリスロマイシン、オレアンドマイシン、ロキタマイシン、ロサラマイシン、ロキシスロマイシンまたはトロレアンドマイシン）、ケトライド剤（例えばテリスロマイシンまたはセスロマイシン）、クメルマイシン、リンコサミド剤（例えばクリンダマイシンまたはリンコマイシン）またはクロラムフェニコール）による処置、ウイルス感染および抗ウイルス剤（例えばアバカビルサルフェート、アシクロビルナトリウム、塩酸アマンタジン、アンプレナビル、シドフォビル、デラビルジンメシレート、ジダノシン、エファビレンツ、ファムシクロビル、フォミビルセンナトリウム、フォスカルネットナトリウム、ガンシクロビル、インジナビルサルフェート、ラミブジン、ラミブジン／ジドブジン、ネルフィナビルメシレート、ネビラピン、オセルタミビルホスフェート、リバビリン、塩酸リマンタジン、リトナビル、サキナビル、サキナビルメシレート、スタブジン、塩酸バラシクロビル、ザルシタビン、ザナミビルまたはジドブジン）による処置、自己免疫障害および免疫抑制剤（例えばプレドニゾン、デキサメタゾン、ヒドロコルチゾン、ブデソニド、プレドニゾロン、トファシチニブ、シクロスポリン、シクロホスファミド、ニトロソウレア、白金化合物、メトトレキサート、アザチオプリン、メルカプトプリン、フルオロウラシル、ダクチノマイシン、アントラサイクリン剤、マイトマイシンＣ、ブレオマイシン、ミトラマイシン、抗胸腺細胞グロブリン、チモグロブリン、ムロモナブ‐ＣＤ３、バシリキシマブ、ダクリズマブ、タクロリムス、シロリムス、エベロリムス、インフリキシマブ、エタネルセプト、ＩＦＮ‐β、ミコフェノール酸もしくはミコフェノレート、フィンゴリモド、アザチオプリン、レフルノミド、アバタセプト、アダリムマブ、アナキンラ、セルトリズマブ、ゴリムマブ、イセキズマブ、ナタリズマブ、リツキシマブ、セクキヌマブ、トクリズマブ、ウステキヌマブ、ベドリズマブまたはミリオシン）および／またはＮＳＡＩＤｓ（例えばアセチルサリチル酸（アスピリン）、ジクロフェナク、ジフルシナル、エトドラク、フェンブフェン、フェノプロフェン、フルフェニサル、フルビプロフェン、イブプロフェン、インドメタシン、ケトプロフェン、ケトロラク、メクロフェナミン酸、メフェナミン酸、メロキシカム、ナブメトン、ナプロキセン、ニメスリド、ニトロフルルビプロフェン、オルサラジン、オキサプロジン、フェニルブタゾン、ピロキシカム、スルファサラジン、スリンダク、トルメチン、ゾメピラク、セレコキシブ、デラコキシブ、エトリコキシブ、マバコキシブまたはパレコキシブ）よる処置、リウマチ性障害および上記のＮＳＡＩＤｓ、ＤＭＡＲＤｓ（例えばメトトレキサート、ヒドロキシクロロキノンまたはペニシラミン）、プレドニゾン、デキサメタゾン、ヒドロコルチゾン、ブデソニド、プレドニゾロン、エタネルセプト、ゴリムマブ、インフリキシマブ、アダリムマブ、アナキンラ、リツキシマブ、アバタセプト、および／または上記の他の免疫抑制剤による処置、敗血症および上記の抗生剤、上記の免疫抑制剤および／または抗低血圧剤（例えばバソプレッシン、ノルエピネフリン、ドーパミンまたはエピネフリン）、ならびに、肺塞栓および抗凝固剤（例えばヘパリン、ワルファリン、ビバリルジン、ダルテパリン、エノキサパリン、ダビガトラン、エドキサバン、リバロキサバン、アピキサバンまたはフォンダパリヌクス）および／または血栓溶解剤／フィブリン溶解剤（例えば組織プラスミノーゲン活性化因子、レテプラーゼ、ストレプトキナーゼまたはテネクテプラーゼ）による処置が含まれるが、これらに限定されない。

一部の実施形態では、疾患、障害またはコンディションは、心臓ダメージ、心筋梗塞または急性冠症候群であり、一つ以上の分析物は、トロポニンまたはそのサブユニットである。心臓ダメージ、心筋梗塞または急性冠症候群の適切な処置には、アスピリン、抗凝固剤（例えばヘパリン、ワルファリン、ビバリルジン、ダルテパリン、エノキサパリンダビガトラン（ｅｎｏｘａｐａｒｉｎ ｄａｂｉｇａｔｒａｎ）、エドキサバン、リバロキサバン、アピキサバンまたはフォンダパリヌクス）、ベータ遮断剤（例えばカルベジロールまたはメトプロロール）、血栓溶解剤／フィブリン溶解剤（例えば組織プラスミノーゲン活性化因子、レテプラーゼ、ストレプトキナーゼまたはテネクテプラーゼ）、アンジオテンシン変換酵素阻害剤（例えばベナゼプリル、ゾフェノプリル、ペリンドプリル、トランドラプリル、カプトプリル、エナラプリル、リシノプリルまたはラミプリル）、アンジオテンシンＩＩ受容体遮断剤（例えばロサルタン、イルベサルタン、バルサルタン、カンデサルタン、テルミサルタンまたはフィマサルタン）、スタチン（例えばアトルバスタチン、フルバスタチン、ロバスタチン、メバスタチン、ピタバスタチン、プラバスタチン、ロスバスタチンまたはシンバスタチン）、鎮痛剤（例えばモルヒネなど）、ニトログリセリンなど、またはそれらの組み合わせが含まれうるが、これらに限定されない。

本発明は、対象中の違法物質または非違法乱用物質の存在、不存在、レベルまたは濃度を判定するための本発明のシステムの使用をさらに企図する。したがって、別の態様では、対象中の違法物質または非違法乱用物質の存在、不存在、レベルまたは濃度を判定する方法であって、本発明のシステムを使用して対象の生きた表皮および／または真皮中の違法物質、非違法乱用物質またはそれらの代謝物の存在、不存在、レベルまたは濃度を判定するステップを含む方法が提供される。

対象中の違法物質または非違法乱用物質の存在、不存在、レベルまたは濃度を判定するための本発明のシステムの使用、ならびに対象中の違法物質または非違法乱用物質の存在、不存在、レベルまたは濃度を判定する際に使用するための本発明のシステムも提供される。これらの態様のいずれか一つの特定の実施形態では、システムは、対象の生きた表皮および／または真皮中の違法物質、非違法乱用物質またはそれらの代謝物の存在、不存在、レベルまたは濃度を判定する。

適切な違法物質は上述されており、メタンフェタミン、アンフェタミン、３，４‐メチレンジオキシメタンフェタミン（ＭＤＭＡ）、Ｎ‐エチル‐３，４‐メチレンジオキシアンフェタミン（ＭＤＥＡ）、３，４‐メチレンジオキシアンフェタミン（ＭＤＡ）、カンナビノイド（例えばデルタ‐９‐テトラヒドロカンナビノール、１１‐ヒドロキシ‐デルタ‐９‐テトラヒドロカンナビノール、１１‐ノル‐９‐カルボキシデルタ‐９‐テトラヒドロカンナビノール）、コカイン、ベンゾイルエクゴニン、エクゴニンメチルエステル、コカエチレン、ケタミン、およびアヘン剤（例えばヘロイン、６‐モノアセチルモルヒネ、モルヒネ、コデイン、メタドンおよびジヒドロコデイン）が含まれるが、これらに限定されない。非限定的な非違法乱用物質には、アルコール、ニコチン、非医学的理由で服用される処方薬または市販薬、医学的効果のために服用される物質だが摂取が過剰または不適切になっているもの（例えば鎮痛薬、睡眠補助剤、抗不安薬、メチルフェニデート、勃起不全薬）などが含まれる。

本発明は、対象中の化学兵器、毒物および／または毒素の存在、不存在、レベルまたは濃度を判定するための本発明のシステムの使用をさらに企図する。したがって、別の態様では、対象中の化学兵器、毒物および／または毒素の存在、不存在、レベルまたは濃度を判定する方法であって、本発明のシステムを使用して対象の生きた表皮および／または真皮中の化学兵器、毒物および／もしくは毒素またはそれらの代謝物の存在、不存在、レベルまたは濃度を判定するステップを含む方法が提供される。特定の実施形態では、この方法は、化学兵器の存在、不存在、レベルまたは濃度を判定するためのものである。

対象中の化学兵器、毒物および／または毒素の存在、不存在、レベルまたは濃度を判定するための本発明のシステムの使用、ならびに対象中の化学兵器、毒物および／または毒素、特に化学兵器の存在、不存在、レベルまたは濃度を判定する際に使用するための本発明のシステムも提供される。これらの態様のいずれか一つの特定の実施形態では、システムは、対象の生きた表皮および／または真皮中の化学兵器、毒物および／もしくは毒素またはそれらの代謝物の存在、不存在、レベルまたは濃度を判定する。

適切な化学兵器、毒物および／または毒素は上述した。

本発明のシステムは、例えば薬品の用量を最適化および／または調節するために、対象に投与される薬品のレベルまたは濃度を判定および／またはモニタするためにも使用されうる。本発明は、対象に投与される薬品のレベルまたは濃度を判定および／またはモニタするための方法であって、本発明のシステムを使用して対象の生きた表皮および／または真皮中の薬品またはその成分もしくは代謝物のレベルまたは濃度を判定するステップを含む方法を提供する。

対象に投与される薬品のレベルまたは濃度を判定および／またはモニタするための本発明のシステムの使用、ならびに対象に投与される薬品のレベルまたは濃度を判定および／またはモニタする際に使用するための本発明のシステムがさらに提供される。特定の実施形態では、本発明のシステムは、対象の生きた表皮および／または真皮中の薬品またはその成分もしくは代謝物のレベルまたは濃度を判定する。

一部の実施形態では、薬品の用量は、薬品またはその成分もしくは代謝物のレベルまたは濃度の判定の後に増加または減少される。

さらなる態様では、疾患、障害またはコンディションのある対象における処置計画の有効性をモニタする方法であって、処置計画は所望の健康状態（例えば疾患、障害またはコンディションの不存在に向かう有効性につきモニタされる、方法が提供される。そのような方法は通常、処置計画による対象の処置の後に、本発明のシステムを使用して対象の生きた表皮および／または真皮中の処置計画の有効性を示す一つ以上の分析物の存在、不存在、レベルまたは濃度を判定するステップと、一つ以上の分析物のレベルまたは濃度を、疾患、障害またはコンディションの存在、不存在またはステージと相関する一つ以上の分析物の参照レベルまたは濃度と比較し、それにより処置計画が対象の健康ステータスを所望の健康状態に変化させるために有効であるか否かを判定するステップとを含む。一部の実施形態では、一つ以上の分析物は、処置計画中に投与される薬品、またはその成分もしくは代謝物である。

関連する態様では、疾患、障害またはコンディションのある対象における処置計画の有効性をモニタする方法であって、処置計画は所望の健康状態（例えば疾患、障害またはコンディションの不存在）に向かう有効性につきモニタされる、方法が提供される。そのような方法は通常、指標判定方法にしたがって指標を判定するステップであって、前記指標判定方法は、処置計画による対象の処置の後に、本発明のシステムを使用して対象の生きた表皮および／または真皮中の一つ以上の分析物の存在、不存在、レベルまたは濃度を判定するステップと、一つ以上の分析物が存在するか否か、または一つ以上の分析物のレベルまたは濃度が疾患、障害またはコンディションの存在、不存在またはステージと相関する対応する所定の閾値を上回るか下回るかに基づいて、対象が疾患、障害またはコンディションの存在、不存在またはステージを有する可能性を評価するステップとを含む、ステップと、指標を用いて、処置計画が対象の健康ステータスを所望の健康状態に変化させるために有効であるか否かを判定するステップとを含む。一部の実施形態では、一つ以上の分析物は、処置計画中に投与される薬品、またはその成分もしくは代謝物である。

上述の態様のいずれか一つの一部の実施形態では、処置計画は、そのような方法の後に調節される。このような態様に適した所定の閾値は上述した。

本発明は、そのような方法で使用するための本発明のシステム、およびそのような方法のためのシステムの使用も提供する。

当業者は、広範囲の薬品および処置計画のレベルまたは濃度を判定およびモニタするために本発明のシステムが使用されうることを容易に理解し、適切な薬品および処置計画を容易に使用および選択できるであろう。例えば、適切な薬品には、癌治療薬、ワクチン、鎮痛剤、抗精神病剤、抗生剤、抗凝固剤、抗うつ剤、抗ウイルス剤、鎮静剤、抗糖尿病剤、避妊剤、免疫抑制剤、抗真菌剤、駆虫剤、刺激剤、生体応答修飾剤、ＮＳＡＩＤｓ、コルチコステロイド剤、ＤＭＡＲＤｓ、アナボリックステロイド剤、制酸剤、抗不整脈剤、血栓溶解剤、抗けいれん剤、止瀉剤、制吐剤、抗ヒスタミン剤、抗高血圧剤、抗炎症剤、抗腫瘍剤、解熱剤、抗ウイルス剤、バルビツレート剤、β遮断剤、気管支拡張剤、鎮咳剤、細胞毒性剤、充血除去剤、利尿剤、去痰剤、ホルモン剤、下剤、筋弛緩剤、血管拡張剤、精神安定剤およびビタミン剤が含まれるがこれらに限定されない。

特定の実施形態では、薬品は、特定の抗生剤（例えばカナマイシン、ゲンタマイシンおよびストレプトマイシンを含むアミノグリコシド剤）、抗けいれん剤（例えばカルバマゼピンおよびクロナゼパム）、血管拡張剤、ヘパリンおよびワルファリンを含む抗凝固剤、ジゴキシンなど、治療域が狭いものである。そのような実施形態では、本方法および使用は、対象に投与される薬品の用量を増加または減少させるステップをさらに含みうる。

上述の態様のいずれか一つにおいて、本方法および使用は、一つ以上の分析物の存在、不存在、レベルまたは濃度を判定する前に、本発明のシステムを対象の皮膚に取り付けるステップをさらに含む。そのような実施形態では、本発明のシステムは、対象の角質層を突破する。

上述のパッチは、食料品などの他の形態の対象を試験するためにも使用されうる。この例では、バクテリアなどの病原体、外毒素、マイコトキシン、ウイルス、寄生虫などの望ましくない汚染物質ならびに天然毒素の存在を試験するためにパッチが使用されることもできる。加えて、汚染物質には、農薬、環境汚染物質、殺虫剤、発癌物質、バクテリアなども含まれうる。

したがって、対象という用語は、ヒト、動物または植物などの生物対象、ならびに食料品、包装材などのような非生物材料を含みうることが理解されよう。

したがって、上述の装備は、対象に対して測定を行うために角質層内に貫通するなど、バリアを突破する微細構造体を使用するウェアラブルモニタデバイスを提供する。測定は、任意の適切な形式とすることができ、対象中のバイオマーカーまたは他の分析物の存在を測定するステップ、対象中の電気信号を測定するステップなどを含むことができる。その後、測定値を分析および使用して、対象の健康ステータスを示す指標を生成することができる。

一例では、上述のシステムは、分析物が皮膚内の特定の組織部位でインサイチュで検出されることを可能にする。微細構造体は、上述のように一つ以上の目的の分析物を結合するための材料で被覆することができ、または結合剤によって形成してもよく、これにより対象中の分析物を微細構造体に結合させ、さらに適切な光または電気測定技術を用いてこれらを検出することができる。被覆および／または微細構造体は、非常に高い特異性で分析物を捕捉するように特別に設計することができる。このような特異性により、精製または複雑な化学分析を必要とせずに、特定の目的の分析物を検出することができる。

構造体の長さは、標的組織内の特定の層を標的とすることができるように、製造中に制御することができる。一例では、これは、表皮および／または真皮層の分析物を標的とするために行われるが、毛細血管血液中の分析物を標的とすることもできる。

特定のプローブを個々の構造体または構造体のエリアに局在化させることができるため、単に２次元アレイ内のそれらの位置によって一つのアッセイで複数の標的を分析することができる。これにより、疾患固有の分析物パネルの分析が容易になり、診断結果の感度／特異性が向上しうる。

したがってパッチは、診断目的で従来の血液またはＩＳＦサンプルが採取される必要性を克服する測定デバイスを提供でき、臨床医が診断し、集中試験施設での時間および処理コストを回避するチャンスを提供する。診断機器および採血の専門知識が必要ないため、例えば発展途上国、「野戦」軍事用途、医学的対策、緊急時およびトリアージにおいて新たな市場が広がる可能性もある。

これによりパッチを、分析物をインサイチュで測定することができる非侵襲的で痛みを伴わない測定プラットフォームとして使用することが可能になる。パッチによって検出される材料のタイプは、構造体の長さによって制御されうるため、様々な領域を特異的に標的とすることができる。この実施形態は、特定の分析タイプを含まず、質量分析、マイクロアレイ、ＤＮＡ／タンパク質配列決定、ＨＰＬＣ、ＥＬＩＳＡ、ウエスタンブロットおよび他のゲル法などを含むがこれらに限定されない多くの確立された技術を流体分析に使用することができる。

各構造体上の親和性表面被覆を使用することにより、目的の分子標的の特異的抽出を容易にしながら、物質の非特異的吸着を低減することが可能になる。

構造体を二次元フォーマットに設けることにより、複数のプローブを同じパッチに取り付けることができ、サンドイッチアッセイからの結果は個々の構造体の２Ｄアレイ位置に基づいて解読される。これにより、サンプルの抽出、精製、標識などを必要とせずに、アレイスタイルの処理が基本的に可能になる。

したがって、一例では、上述のシステムは、痛みを同様に伴わない皮膚に適用されるデバイスで外側皮膚層にアクセスすることによって、血液によって運ばれる疾患のバイオマーカーにアクセスするための低侵襲的で痛みを伴わないやり方を提供する。現在、血液は針／ランセットによってアクセスされるが、これは痛みを伴い、骨の折れる作業であることが多い。あるいは、センサを外科的に埋め込むことにより、体内で直接血液にアクセスがなされる。埋め込みは侵襲的手技であり、埋め込みに適した材料の選択肢は限られるため、外科的埋め込みが広く用いられる可能性は低い。

本システムは、血液サンプルを処理のために病理学研究所に送るという遅延なく、人に対する迅速な「その場」疾患検出を提供することができる。これは、血液サンプルを（例えば針によって）体外で分析することを今も通常必要とする現在のポイントオブケアデバイスに対する進歩でもある。

本システムは、実用的な疾患／健康診断のための高忠実度、低電力、低コストの身体信号（例えば生体電位信号、光信号）検知を提供することができる。一例として、微細構造体パッチの前臨床動物皮膚試験は、皮膚の表面に適用される標準的なアプローチと比較してバイオインピーダンスが１００倍低下し、信号対雑音比の改善がもたらされることを示す。

本システムは、簡単な半連続的または連続的モニタを提供することができ、低コストデバイスのマイクロウェアラブルが皮膚に適用され、場合によっては数日間（またはそれ以上）着用され、その後、単に別のマイクロウェアラブルコンポーネントと交換される。したがって、マイクロウェアラブルは、体内にセンサを外科的に埋め込まずに経時的モニタを行うためのルートを提供し、これは突然のイベント（例えば心臓発作の心臓バイオマーカー）を検出する際に特に重要になりうる。

一例では、上述のアプローチによりウェアラブルが、皮膚上に置かれる現在のデバイスでは分析できない多数の健康コンディションに関し、広く普及した低コストのヘルスケアモニタを提供することが可能になりうる。

一例では、微細構造体パッチは皮膚バリアを貫通するため、今日のウェアラブルとは異なり、人に対する迅速な「その場」疾患検出のために血液によって運ばれる疾患のバイオマーカーにアクセスする。これを、血液サンプルを処理のために病理学研究所に送る現在の方法と比較されたい。これは、血液サンプルを（例えば針によって）体外で分析することを今も通常必要とする現在のポイントオブケアデバイスに対する進歩でもある。

一例では、本システムは、簡単で痛みを伴わない半連続的または連続的モニタのために皮膚に適用され、場合によっては数日間（またはそれ以上）着用され、その後、単に別の微細構造体パッチコンポーネントと交換される低コストの微細構造体パッチを提供することができる。したがって、微細構造体パッチは、体内にセンサを外科的に埋め込まずに経時的モニタを行うためのルートを提供し、これは突然のイベント（例えば心臓発作の心臓バイオマーカー）を検出する際に特に重要になりうる。

実施形態１．生体対象に対して測定を行うためのシステムとともに使用するための電極装備であって、少なくとも一つの基材と、基材から延びて構成される少なくとも一つの微細構造体であって、対象の機能的バリアを突破するように構成され、信号が対象に印加されることおよび／または対象から受信されることを可能にする電極を含む微細構造体とを含む電極装備。

実施形態２．機能的バリアは、複数の層、機械的不連続性、組織の不連続性、細胞の不連続性、神経バリア、センサバリア、細胞層、皮膚層、粘膜層、内部バリア、外部バリア、器官内の内側バリア、器官の外側バリア、上皮層、内皮層、メラニン層、光バリア、電気バリア、分子量バリア、基底層および角質層のうちの少なくとも一つである、実施形態１に記載の電極装備。

実施形態３．使用時に、電極装備は、少なくとも一つの微細構造体からの応答信号を測定するように動作可能に構成された少なくとも一つのセンサ、および少なくとも一つの微細構造体に刺激信号を印加するように構成された信号生成器のうちの少なくとも一つに動作可能に接続されるように構成される、実施形態１または実施形態２に記載の電極装備。

実施形態４．微細構造体は、応答信号を測定するために使用される応答微細構造体、および対象に刺激信号を印加するために使用される刺激微細構造体のうちの少なくとも一つを含む、実施形態３に記載の電極装備。

実施形態５．基材は、信号がそれぞれの微細構造体に印加および／またはそこから受信されることを可能にする接続部を含む、実施形態１～４のいずれか一つに記載の電極装備。

実施形態６．接続部は、機械接続部、磁気接続部、熱接続部、電気接続部、電磁接続部、光接続部、伝導接続部、誘導接続部およびワイヤレス接続部のうちの少なくとも一つである、実施形態５に記載の電極装備。

実施形態７．基材は、応答信号が一つ以上のそれぞれの微細構造体から受信されることを可能にする応答接続部、および刺激信号が一つ以上のそれぞれの微細構造体に印加されることを可能にする刺激接続部のうちの少なくとも一つを含む、実施形態５または実施形態６に記載の電極装備。

実施形態８．基材および微細構造体のうちの少なくとも一つは、布、織布、電子布、天然繊維、絹、有機材料、天然複合材料、人工複合材料、セラミック、ステンレス鋼、金属、ポリマー、シリコン、半導体、有機シリケート、金、銀、炭素、カーボンナノ材料、白金、およびチタンのうちの少なくとも一つを含む、実施形態１～７のいずれか一つに記載の電極装備。

実施形態９．基材および微細構造体は、同じ材料、および異なる材料のうちの少なくとも一つを含む、実施形態１～８のいずれか一つに記載の電極装備。

実施形態１０．基材は、少なくとも部分的に可撓性である、機能的バリアの外面に適合するように構成される、および対象の少なくとも一部の形状に適合するように構成されるのうちの少なくとも一つである、実施形態１～９のいずれか一つに記載の電極装備。

実施形態１１．微細構造体の少なくともいくつかは、ブレード、畝、針、およびプレートのうちの少なくとも一つである、実施形態１～１０のいずれか一つに記載の電極装備。

実施形態１２．微細構造体の少なくともいくつかは、少なくとも部分的にテーパ状である、円形、長方形、十字形、正方形角丸正方形、角丸長方形、楕円形および少なくとも部分的に中空のうちの少なくとも一つである断面形状を有する、少なくとも部分的に滑らか、鋸歯状、一つ以上の細孔を含む、一つ以上の隆起部分を含む、および粗いのうちの少なくとも一つである表面を有する、少なくとも部分的に中空である、多孔質である、ならびに内部構造体を含むのうちの少なくとも一つである、実施形態１～１１のいずれか一つに記載の電極装備。

実施形態１３．微細構造体は、基材を対象に固着するために使用されるアンカ微細構造体を含む、実施形態１～１２のいずれか一つに記載の電極装備。

実施形態１４．アンカ微細構造体は、形状が変化する、対象中の物質および印加された刺激のうちの少なくとも一つに応答して形状が変化する、膨潤する、対象中の物質および印加された刺激のうちの少なくとも一つに応答して膨潤する、アンカリング構造体を含む、他の微細構造体より長い長さを有する、および真皮に入るのうちの少なくとも一つである、実施形態１３に記載の電極装備。

実施形態１５．微細構造体は、機能的バリアの厚さより大きい、機能的バリアの厚さより少なくとも１０％大きい、機能的バリアの厚さより少なくとも２０％大きい、機能的バリアの厚さより少なくとも５０％大きい、機能的バリアの厚さより少なくとも７５％大きい、機能的バリアの厚さより少なくとも１００％大きい、機能的バリアの厚さより２０００％だけ大きい、機能的バリアの厚さより１０００％だけ大きい、機能的バリアの厚さより５００％だけ大きい、機能的バリアの厚さより１００％だけ大きい、機能的バリアの厚さより７５％だけ大きい、および機能的バリアの厚さより５０％だけ大きいのうちの少なくとも一つである長さを有する、実施形態１～１４のいずれか一つに記載の電極装備。

実施形態１６．微細構造体は、対象の皮膚に適用され、微細構造体の少なくともいくつかは、角質層を貫通する、生きた表皮に入るが真皮には入らない、および真皮に入るのうちの少なくとも一つである、実施形態１～１５のいずれか一つに記載の電極装備。

実施形態１７．微細構造体の少なくともいくつかは、２５００μｍ未満、１０００μｍ未満、７５０μｍ未満、６００μｍ未満、５００μｍ未満、４００μｍ未満、３００μｍ未満、２５０μｍ未満、５０μｍ超および１００μｍ超のうちの少なくとも一つである長さを有する、実施形態１～１６のいずれか一つに記載の電極装備。

実施形態１８．微細構造体の少なくともいくつかは、５００００μｍ未満、４００００μｍ未満、３００００μｍ未満、２００００μｍ未満、１００００μｍ未満、１０００μｍ未満、５００μｍ未満、１００μｍ未満、５０μｍ未満、４０μｍ未満、３０μｍ未満、２０μｍ未満、および１０μｍ未満のうちの少なくとも一つである最大幅を有する、実施形態１～１７のいずれか一つに記載の電極装備。

実施形態１９．微細構造体の少なくともいくつかは、１０００μｍ未満、５００μｍ未満、２００μｍ未満、１００μｍ未満、５０μｍ未満、２０μｍ未満、１０μｍ未満、少なくとも１μｍ、少なくとも０．５μｍ、および少なくとも０．１μｍのうちの少なくとも一つである最大厚さを有する、実施形態１～１８のいずれか一つに記載の電極装備。

実施形態２０．微細構造体は、５０，０００／ｃｍ２未満、３０，０００／ｃｍ２未満、１０，０００／ｃｍ２未満、１，０００／ｃｍ２未満、５００／ｃｍ２未満、１００／ｃｍ２未満、１０／ｃｍ２未満、および５／ｃｍ２未満のうちの少なくとも一つである密度を有する、実施形態１～１９のいずれか一つに記載の電極装備。

実施形態２１．微細構造体は、２０ｍｍ未満、１０ｍｍ未満、１ｍｍ未満、０．１ｍｍ未満、および１０μｍ未満のうちの少なくとも一つである間隔を有する、実施形態１～２０のいずれか一つに記載の電極装備。

実施形態２２．微細構造体の少なくともいくつかは、能動的センサの少なくとも一部を含む、実施形態１～２１のいずれか一つに記載の電極装備。

実施形態２３．微細構造体は、電気伝導性コア材料を含む、実施形態１～２２のいずれか一つに記載の電極装備。

実施形態２４．微細構造体は、電気信号がポートから放出されるかまたはポートによって受信されることを可能にするポートを含む電気絶縁層を含む、実施形態２３に記載の電極装備。

実施形態２５．ポートは、異なる深さで提供される、実施形態２４に記載の電極装備。

実施形態２６．微細構造体は、少なくとも一つの電極を含む実質的に平面状の面を有するプレートを含む、実施形態１～２５のいずれか一つに記載の電極装備。

実施形態２７．少なくとも一つの電極は、少なくとも１０ｍｍ２、少なくとも１ｍｍ２、少なくとも１００，０００μｍ２、少なくとも１０，０００μｍ２、少なくとも７，５００μｍ２、少なくとも５，０００μｍ２、少なくとも２，０００μｍ２、少なくとも１，０００μｍ２、および少なくとも５００μｍ２、少なくとも１００μｍ２、および少なくとも１０μｍ２のうちの少なくとも一つである表面積を有する、実施形態１～２６のいずれか一つに記載の電極装備。

実施形態２８．少なくとも一つの電極は、５００００μｍ未満、４００００μｍ未満、３００００μｍ未満、２００００μｍ未満、１００００μｍ未満、１０００μｍ未満、少なくとも５００μｍ、少なくとも２００μｍ、少なくとも１００μｍ、少なくとも７５μｍ、少なくとも５０μｍ、少なくとも２０μｍ、少なくとも１０μｍ、および少なくとも１μｍのうちの少なくとも一つである幅を有する、実施形態１～２７のいずれか一つに記載の電極装備。

実施形態２９．少なくとも一つの電極は、最大２５００μｍ少なくとも５００μｍ、少なくとも２００μｍ、少なくとも１００μｍ、少なくとも７５μｍ、少なくとも５０μｍ、少なくとも２０μｍ、少なくとも１０μｍ、および少なくとも１μｍのうちの少なくとも一つである高さを有する、実施形態１～２８のいずれか一つに記載の電極装備。

実施形態３０．微細構造体の少なくともいくつかは、群に設けられ、群内の微細構造体の間で応答信号が測定される、および群内の微細構造体の間で刺激が印加されるのうちの少なくとも一つである、実施形態１～２９のいずれか一つに記載の電極装備。

実施形態３１．群は、対向する実質的に平面状の電極を有する離間されたプレート微細構造体を含む微細構造体の対である、実施形態３０に記載の電極装備。

実施形態３２．各群内の電極間の間隔は、５０ｍｍ未満、２０ｍｍ未満、１０ｍｍ未満、１ｍｍ未満、０．１ｍｍ未満、および１０μｍ未満のうちの少なくとも一つである、実施形態３０または実施形態３１に記載の電極装備。

実施形態３３．電極装備は、第一微細構造体と対応する第一口とを有する第一基材、第一微細構造体と反対の第一基材の側に提供された絶縁層、ならびに絶縁層上に提供された第二基材であって、絶縁層と第一口とを通って延びて第一および第二微細構造体の対を形成する第二微細構造体を有する第二基材を含む、実施形態１～３２のいずれか一つに記載の電極装備。

実施形態３４．第二基材は、第二口を含み、第一および第二口は、第一および第二基材の間の容量連結を制御するために少なくとも部分的にオフセットされる、実施形態３３に記載の電極装備。

実施形態３５．微細構造体は、生体活性材料、対象中の分析物と反応するための試薬、目的の分析物と結合するための結合剤、目的の分析物を選択的に標的化するためのプローブ、バイオファウリングを低減する材料、少なくとも一つの物質を微細構造体に引き付ける材料、少なくとも一つの物質を微細構造体から反発する材料、少なくともいくつかの分析物を突起に引き付ける材料、および少なくともいくつかの分析物を突起から反発する材料のうちの少なくとも一つを含む材料を含む、実施形態１～３４のいずれか一つに記載の電極装備。

実施形態３６．基材は、複数の微細構造体を含み、異なる微細構造体は、分析物に差別的に応答する、異なる分析物に応答する、異なる組み合わせの分析物に応答する、および異なる濃度の分析物に応答するのうちの少なくとも一つである、実施形態１～３５のいずれか一つに記載の電極装備。

実施形態３７．微細構造体の少なくともいくつかは、少なくとも一つの物質を微細構造体に引き付ける、少なくとも一つの物質を微細構造体から反発する、少なくとも一つの分析物を微細構造体に引き付ける、および少なくとも一つの分析物を微細構造体から反発するのうちの少なくとも一つである、実施形態１～３６のいずれか一つに記載の電極装備。

実施形態３８．微細構造体の少なくともいくつかは、被覆で被覆される、実施形態１～３７のいずれか一つに記載の電極装備。

実施形態３９．少なくともいくつかの微細構造体は被覆されない、少なくともいくつかの微細構造体は多孔質であり内部被覆を備える、少なくともいくつかの微細構造体は部分的に被覆される、異なる微細構造体は異なる被覆を有する、微細構造体の異なる部分は異なる被覆を含む、および少なくともいくつかの微細構造体は複数の被覆を含むのうちの少なくとも一つである、実施形態３８に記載の電極装備。

実施形態４０．微細構造体の少なくともいくつかは、選択的に溶解可能な被覆で被覆される、実施形態３８または実施形態３９に記載の電極装備。

実施形態４１．選択的に溶解可能な被覆は、定められた期間後、対象中の一つ以上の試薬の存在に応答して、刺激信号の印加に応答して、分析物の存在、不存在、レベルまたは濃度に応答して、および機能的バリアの突破または貫通時のうちの少なくとも一つで溶解する、実施形態４０に記載の電極装備。

実施形態４２．被覆は、微細構造体を選択的に固着するために形状が変化する、親水性を高めるため、疎水性を高めるため、およびバイオファウリングを最小化するためのうちの少なくとも一つのために表面特性を改質する、少なくとも一つの物質を微細構造体に引き付ける、少なくとも一つの物質を微細構造体から反発する、バリアの貫通を容易にするため、微細構造体を強化するため、および微細構造体を対象中に固着するためのうちの少なくとも一つのために物理的構造体を提供する、微細構造体を露出するため、さらなる被覆を露出するため、および材料を露出するためのうちの少なくとも一つのために溶解する、対象に刺激を提供する、材料を含有する、および材料を選択的に放出するのうちの少なくとも一つである、実施形態３８～４１のいずれか一つに記載の電極装備。

実施形態４３．微細構造体は、化学刺激、機械刺激、磁気刺激、熱刺激、電気刺激、電磁刺激、光刺激、および対象中の生体応答をトリガするための刺激のうちの少なくとも一つを含む刺激を送達するように構成される、実施形態１～４２のいずれか一つに記載の電極装備。

実施形態４４．一つ以上の微細構造体電極は、応答信号が目的の分析物の存在、不存在、レベルまたは濃度に依存するように一つ以上の目的の分析物と相互作用する、実施形態１～４３のいずれか一つに記載の電極装備。

実施形態４５．電極装備は、少なくとも一つの電子処理デバイスと、少なくとも一つのセンサ、および少なくとも一つの信号生成器のうちの少なくとも一つとを含むハウジングとともに使用されるように構成される、実施形態１～４４のいずれか一つに記載の電極装備。

実施形態４６．基材は、ハウジングに選択的に連結する、実施形態４５に記載の電極装備。

実施形態４７．基材は、機械連結、接着連結、および磁気連結のうちの少なくとも一つを用いてハウジングに連結する、実施形態４６に記載の電極装備。

実施形態４８．ハウジングおよび基材のうちの少なくとも一つは、対象に固定される、アンカ微細構造体を使用して対象に固定される、接着パッチを使用して対象に固定される、およびストラップを使用して対象に固定されるのうちの少なくとも一つである、実施形態４６～４７のいずれか一つに記載の電極装備。

実施形態４９．ハウジングは、微細構造体と信号を通信するために基材上の基材コネクタに動作可能に接続するハウジングコネクタを含む、実施形態４６～４８のいずれか一つに記載の電極装備。

実施形態５０．微細構造体は、０．０１秒未満、０．１秒未満、１秒未満、１０秒未満、少なくとも一時間、少なくとも一日、および少なくとも一週間のうちの少なくとも一つである期間にわたって対象内にとどまるように構成される、実施形態１～４９のいずれか一つに記載の電極装備。

実施形態５１．微細構造体は、測定が行われていないときに除去されるように構成される、実施形態５０に記載の電極装備。

実施形態５２．電極装備は、基材上に配置され、一つ以上の微細構造体電極に動作可能に連結された基材コイルを含む、実施形態１～５１のいずれか一つに記載の電極装備。

実施形態５３．使用時には、電極装備は、励起および受信コイルに印加される駆動信号の変更が応答信号として働くように基材コイルに近接して配置された励起および受信コイルと併せて使用される、実施形態５２に記載の電極装備。

実施形態５４．電極装備は、基材上に配置され、一つ以上の第一微細構造体電極に動作可能に連結された第一基材コイルと、基材上に配置され、一つ以上の第二微細構造体電極に動作可能に連結された第二基材コイルであって、第二微細構造体電極は目的の分析物と相互作用するように構成される、第二基材コイルと、少なくとも一つの励起および受信コイルに印加される駆動信号の変更が応答信号として働くように第一および第二基材コイルのうちの少なくとも一つに近接して配置された少なくとも一つの励起および受信コイルであって、一つ以上の電子処理デバイスは、目的の分析物の存在、不存在、レベルまたは濃度に対する第一および第二応答信号を使用する、少なくとも一つの励起および受信コイルとを含む、実施形態５２または実施形態５３に記載の電極装備。

実施形態５５．各励起および受信コイルに印加される駆動信号の変更がそれぞれの応答信号として働くように第一および第二励起および受信コイルが第一および第二基材コイルのそれぞれに近接して配置される、実施形態５４に記載の電極装備。

実施形態５６．システムは、微細構造体および対象のうちの少なくとも一つに刺激を印加し、刺激は、生化学刺激、化学刺激、機械刺激、磁気刺激、熱刺激、電気刺激、電磁刺激、および光刺激のうちの少なくとも一つである、実施形態１～５５のいずれか一つに記載の電極装備。

実施形態５７．システムは、微細構造体の少なくとも一つからの応答を測定し、応答信号は、機械応答信号、磁気応答信号、熱応答信号、電気応答信号、電磁応答信号、および光応答信号のうちの少なくとも一つである、実施形態１～５６のいずれか一つに記載の電極装備。

実施形態５８．応答信号は、可視化、マッピング、機械的特性、力、圧力、筋肉運動、血液脈波、分析物濃度、血中酸素飽和度、組織炎症状態、バイオインピーダンス、バイオキャパシタンス、バイオコンダクタンス、および体内の電気信号のうちの少なくとも一つを示す、実施形態５７に記載の電極装備。

実施形態５９．電極装備は少なくとも部分的にウェアラブルである、実施形態１～５８のいずれか一つに記載の電極装備。

当業者は、多数の変形例および修正例が明らかになることを理解するであろう。当業者に明らかになる全てのそのような変形例および修正例は、以上に広範に登場する本発明によって説明された精神および範囲内であると考えられるべきものである。

Claims (54)

1. 生体対象に対して測定を行うためのシステムとともに使用するための電極装備であって、
   ａ）少なくとも一つの基材と、
   ｂ）前記基材から延び、前記対象の角質層を突破するように構成され、信号が前記微細構造体を介して前記対象に印加されることおよび／または対象から受信されることを可能にする電極を含む前記微細構造体と
   を含む電極装備。
2. 前記電極は、前記微細構造体の少なくとも一部の上に被覆された表面電極である、請求項１に記載の電極装備。
3. 前記微細構造体は伝導性材料を含み、電極が、
   ａ）前記微細構造体の表面の一部、
   ｂ）前記微細構造体の近位端、
   ｃ）前記微細構造体の長さの少なくとも半分、
   ｄ）前記微細構造体の近位端の約６０μｍ、９０μｍまたは１５０μｍ、および
   ｅ）前記微細構造体の先端部分の少なくとも一部
   のうちの少なくとも一つにわたって延びる絶縁被覆によって少なくとも部分的に規定される、請求項１または請求項２に記載の電極装備。
4. 前記電極は、
   ａ）表皮、
   ｂ）真皮、ならびに
   ｃ）表皮および真皮
   のうちの少なくとも一つの中に配置されるように構成される、請求項１～３のいずれか一項に記載の電極装備。
5. 前記微細構造体の少なくともいくつかは、群に設けられ、
   ａ）群内の微細構造体の間で電気応答信号が測定される、および
   ｂ）群内の微細構造体の間で電気刺激信号が印加される
   のうちの少なくとも一つである、請求項１～４のいずれか一項に記載の電極装備。
6. 前記群は、対向する実質的に平面状の電極を有する離間されたプレート微細構造体を含む微細構造体の対である、請求項５に記載の電極装備。
7. ａ）少なくともいくつかの微細構造体の対は角度がオフセットされる、
   ｂ）少なくともいくつかの微細構造体の対は直交して設けられる、
   ｃ）隣接する微細構造体の対は直交して設けられる、
   ｄ）微細構造体の対は列に設けられ、一つの列の前記微細構造体の対は他の列の微細構造体の対に対して角度がオフセットされる、
   ｅ）微細構造体の対は列に設けられ、一つの列の前記微細構造体の対は他の列の微細構造体の対に対して直交して設けられる
   のうちの少なくとも一つである、請求項６に記載のシステム。
8. ａ）各群内の前記電極間の間隔は、
   ｉ）１０ｍｍ未満、
   ｉｉ）１ｍｍ未満、
   ｉｉｉ）約０．１ｍｍ、および
   ｉｖ）１０μｍ超
   のうちの少なくとも一つである、ならびに
   ｂ）微細構造体の群間の間隔は、
   ｉ）５０ｍｍ未満、
   ｉｉ）２０ｍｍ超、
   ｉｉｉ）２０ｍｍ未満、
   ｉｖ）１０ｍｍ未満、
   ｖ）１０ｍｍ超、
   ｖｉ）１ｍｍ未満、
   ｖｉｉ）１ｍｍ超、
   ｖｉｉｉ）約０．５ｍｍ、および
   ｉｘ）０．２ｍｍ超
   のうちの少なくとも一つである
   のうちの少なくとも一つである、請求項５～７のいずれか一項に記載のシステム装備。
9. 前記電極は、
   ａ）少なくとも一つの微細構造体からの電気応答信号を測定するように動作可能に構成された少なくとも一つのセンサ、および
   ｂ）前記少なくとも一つの微細構造体に電気刺激信号を印加するように構成された信号生成器
   のうちの少なくとも一つに動作可能に接続されるように構成される、請求項１～８のいずれか一項に記載の電極装備。
10. 前記微細構造体は、
    ａ）応答信号を測定するために使用される応答微細構造体、および
    ｂ）前記対象に刺激信号を印加するために使用される刺激微細構造体
    のうちの少なくとも一つを含む、請求項１～９のいずれか一項に記載の電極装備。
11. 前記基材は、電気信号がそれぞれの微細構造体に印加および／またはそこから受信されることを可能にする電気接続部を含む、請求項１～１０のいずれか一項に記載の電極装備。
12. 前記電極は、少なくとも一つのセンサおよび少なくとも一つの信号生成器のうちの少なくとも一つを前記電極に選択的に接続するための一つ以上のスイッチに接続されるように構成される、請求項１～１１のいずれか一項に記載のシステム。
13. 前記電極は、少なくともいくつかの電極が少なくともいくつかの他の電極とは独立して使用されることを可能にするように構成される、請求項１～１２のいずれか一項に記載のシステム。
14. 前記システムは、
    ａ）測定を行わせるために信号生成器を制御すること、
    ｂ）少なくとも一つのセンサから測定された応答信号を受信すること、
    ｃ）前記測定された応答信号を分析すること、
    ｄ）測定された応答信号にしたがって信号生成器を制御すること、ならびに
    ｅ）
    ｉ）少なくとも一つの測定が行われることを可能にすること、および
    ｉｉ）応答信号の測定／刺激の印加にどの微細構造体が使用されるかを制御すること
    のうちの少なくとも一つのためにスイッチを制御すること
    のうちの少なくとも一つを行うように構成された一つ以上の処理デバイスを含む、請求項１～１３のいずれか一項に記載のシステム。
15. 前記微細構造体は、前記対象の皮膚に適用され、前記微細構造体の少なくともいくつかは、
    ａ）前記角質層を貫通する、
    ｂ）生きた表皮に入るが真皮には入らない、および
    ｃ）真皮に入る
    のうちの少なくとも一つである、請求項１～１４のいずれか一項に記載の電極装備。
16. 前記微細構造体の少なくともいくつかは、
    ａ）
    ｉ）２５００μｍ未満、
    ｉｉ）１０００μｍ未満、
    ｉｉｉ）７５０μｍ未満、
    ｉｖ）４５０μｍ未満、
    ｖ）３００μｍ未満、
    ｖｉ）２５０μｍ未満、
    ｖｉｉ）約２５０μｍ、
    ｖｉｉｉ）約１５０μｍ、
    ｉｘ）１００μｍ超、
    ｘ）５０μｍ超、および
    ｘｉ）１０μｍ超
    のうちの少なくとも一つの長さ、
    ｂ）
    ｉ）２５００μｍ未満、
    ｉｉ）１０００μｍ未満、
    ｉｉｉ）７５０μｍ未満、
    ｉｖ）４５０μｍ未満、
    ｖ）３００μｍ未満、
    ｖｉ）２５０μｍ未満、
    ｖｉｉ）前記長さと類似の規模、
    ｖｉｉｉ）前記長さより大きい、
    ｉｘ）前記長さより大きい、
    ｘ）前記長さと略同じ、
    ｘｉ）約２５０μｍ、
    ｘｉｉ）約１５０μｍ、および
    ｘｉｉｉ）５０μｍ超
    のうちの少なくとも一つである最大の幅、ならびに
    ｃ）
    ｉ）前記幅より小さい、
    ｉｉ）前記幅よりかなり小さい、
    ｉｉｉ）前記長さより小さい規模、
    ｉｖ）３００μｍ未満、
    ｖ）２００μｍ未満、
    ｖｉ）５０μｍ未満、
    ｖｉｉ）約２５μｍ、および
    ｖｉｉｉ）１０μｍ超
    のうちの少なくとも一つの最大厚さ
    のうちの少なくとも一つを有する、請求項１～１５のいずれか一項に記載のシステム。
17. 前記微細構造体の少なくともいくつかは、
    ａ）貫通の深さを制御するために前記角質層に当接するように構成されたショルダ、および
    ｂ）ショルダから先端まで延びるシャフトであって、前記対象内の前記先端の位置を制御するように構成されるシャフト
    のうちの少なくとも一つを含む、請求項１～１６のいずれか一項に記載のシステム。
18. 前記微細構造体は、
    ａ）
    ｉ）５０００／ｃｍ^２未満、
    ｉｉ）１００／ｃｍ^２超、および
    ｉｉｉ）約６００／ｃｍ^２
    のうちの少なくとも一つの密度、ならびに
    ｂ）
    ｉ）１ｍｍ未満、
    ｉｉ）約０．５ｍｍ、
    ｉｉｉ）約０．２ｍｍ、
    ｉｖ）約０．１ｍｍ、および
    ｖ）１０μｍ超
    のうちの少なくとも一つの間隔
    のうちの少なくとも一つを有する、請求項１～１７のいずれか一項に記載のシステム。
19. 前記微細構造体は、
    ａ）１ｍｍ未満、
    ｂ）約０．５ｍｍ、
    ｃ）約０．２ｍｍ、
    ｄ）約０．１ｍｍ、および
    ｅ）１０μｍ超
    のうちの少なくとも一つの間隔を有する、請求項１～１８のいずれか一項に記載のシステム。
20. 微細構造体の少なくともいくつかは、能動的センサの少なくとも一部を含む、請求項１～１９のいずれか一項に記載の電極装備。
21. 前記微細構造体は、少なくとも一つの電極を含む実質的に平面状の面を有するプレートを含む、請求項１～２０のいずれか一項に記載の電極装備。
22. 少なくとも一つの電極が、
    ａ）前記微細構造体の遠位部分の長さにわたって延びる、
    ｂ）先端から離間された前記微細構造体の一部分の長さにわたって延びる、
    ｃ）前記微細構造体の遠位端に近接して配置される、
    ｄ）前記微細構造体の先端に近接して配置される、
    ｅ）前記微細構造体の長さの少なくとも２５％にわたって延びる、
    ｆ）前記微細構造体の長さの５０％未満にわたって延びる、
    ｇ）前記微細構造体の約６０μｍ、９０μｍまたは１５０μｍにわたって延びる、
    ｈ）使用時に前記対象の生きた表皮内に配置されるように構成される、ならびに
    ｉ）
    ｉ）２００，０００μｍ^２未満、
    ｉｉ）約２２，５００μｍ^２、
    ｉｉｉ）少なくとも２，０００μｍ^２
    のうちの少なくとも一つの表面積を有する
    のうちの少なくとも一つである、請求項１～２１のいずれか一項に記載のシステム。
23. 少なくとも一つの電極は、
    ａ）少なくとも１０ｍｍ^２、
    ｂ）少なくとも１ｍｍ^２、
    ｃ）少なくとも１００，０００μｍ^２、
    ｄ）少なくとも１０，０００μｍ^２、
    ｅ）少なくとも７，５００μｍ^２、
    ｆ）少なくとも５，０００μｍ^２、
    ｇ）少なくとも２，０００μｍ^２、
    ｈ）少なくとも１，０００μｍ^２、
    ｉ）少なくとも５００μｍ^２、
    ｊ）少なくとも１００μｍ^２、および
    ｋ）少なくとも１０μｍ^２
    のうちの少なくとも一つの表面積を有する、請求項１～２２のいずれか一項に記載の電極装備。
24. 少なくとも一つの電極は、
    ａ）５００００μｍ未満、
    ｂ）４００００μｍ未満、
    ｃ）３００００μｍ未満、
    ｄ）２００００μｍ未満、
    ｅ）１００００μｍ未満、
    ｆ）１０００μｍ未満、
    ｇ）少なくとも５００μｍ、
    ｈ）少なくとも２００μｍ、
    ｉ）少なくとも１００μｍ、
    ｊ）少なくとも７５μｍ、
    ｋ）少なくとも５０μｍ、
    ｌ）少なくとも２０μｍ、
    ｍ）少なくとも１０μｍ、および
    ｎ）少なくとも１μｍ
    のうちの少なくとも一つである幅を有する、請求項１～２３のいずれか一項に記載の電極装備。
25. 少なくとも一つの電極は、
    ａ）最大２５００μｍ
    ｂ）少なくとも５００μｍ、
    ｃ）少なくとも２００μｍ、
    ｄ）少なくとも１００μｍ、
    ｅ）少なくとも７５μｍ、
    ｆ）少なくとも５０μｍ、
    ｇ）少なくとも２０μｍ、
    ｈ）少なくとも１０μｍ、および
    ｉ）少なくとも１μｍ
    のうちの少なくとも一つの高さを有する、請求項１～２４のいずれか一項に記載の電極装備。
26. 前記一つ以上の微細構造体電極は、応答信号が目的の分析物の存在、不存在、レベルまたは濃度に依存するように一つ以上の目的の分析物と相互作用する、請求項１～２５のいずれか一項に記載の電極装備。
27. 前記分析物は、前記微細構造体上の被覆と相互作用して前記被覆の電気的特性を変化させ、それにより前記分析物が検出されることを可能にする、請求項２６に記載のシステム。
28. 前記微細構造体は、
    ａ）生体活性材料、
    ｂ）前記対象中の分析物と反応するための試薬、
    ｃ）目的の分析物と結合するための結合剤、
    ｄ）一つ以上の目的の分析物を結合するための材料、
    ｅ）目的の分析物を選択的に標的化するためのプローブ、
    ｆ）絶縁体、
    ｇ）バイオファウリングを低減する材料、
    ｈ）少なくとも一つの物質を前記微細構造体に引き付ける材料、
    ｉ）少なくとも一つの物質を前記微細構造体から反発する材料、
    ｊ）少なくともいくつかの分析物を前記微細構造体に引き付ける材料、および
    ｋ）少なくともいくつかの分析物を前記微細構造体から反発する材料
    のうちの少なくとも一つを含む材料を含む、請求項１～２７のいずれか一項に記載の電極装備。
29. 前記基材は、複数の微細構造体を含み、異なる微細構造体は、
    ａ）分析物に差別的に応答する、
    ｂ）異なる分析物に応答する、
    ｃ）異なる組み合わせの分析物に応答する、および
    ｄ）異なる濃度の分析物に応答する
    のうちの少なくとも一つである、請求項１～２８のいずれか一項に記載の電極装備。
30. 前記微細構造体の少なくともいくつかは、
    ａ）少なくとも一つの物質を前記微細構造体に引き付ける、
    ｂ）少なくとも一つの物質を前記微細構造体から反発する、
    ｃ）少なくとも一つの分析物を前記微細構造体に引き付ける、および
    ｄ）少なくとも一つの分析物を前記微細構造体から反発する
    のうちの少なくとも一つである、請求項１～２９のいずれか一項に記載の電極装備。
31. 前記微細構造体の少なくともいくつかは、被覆で被覆される、請求項１～３０のいずれか一項に記載の電極装備。
32. ａ）少なくともいくつかの微細構造体は被覆されない、
    ｂ）少なくともいくつかの微細構造体は多孔質であり内部被覆を備える、
    ｃ）少なくともいくつかの微細構造体は部分的に被覆される、
    ｄ）異なる微細構造体は異なる被覆を有する、
    ｅ）微細構造体の異なる部分は異なる被覆を含む、および
    ｆ）少なくともいくつかの微細構造体は複数の被覆を含む
    のうちの少なくとも一つである、請求項３１に記載の電極装備。
33. 前記微細構造体の少なくともいくつかは、選択的に溶解可能な被覆で被覆される、請求項３１または請求項３２に記載の電極装備。
34. 前記選択的に溶解可能な被覆は、
    ａ）定められた期間後、
    ｂ）前記対象中の一つ以上の試薬の存在に応答して、
    ｃ）刺激信号の印加に応答して、
    ｄ）分析物の存在、不存在、レベルまたは濃度に応答して、および
    ｅ）前記機能的バリアの突破または貫通時
    のうちの少なくとも一つで溶解する、請求項３３に記載の電極装備。
35. 前記被覆は、
    ａ）分析物と相互作用する、
    ｂ）分析物への曝露時に特性が変化する、
    ｃ）微細構造体を選択的に固着するために形状が変化する、
    ｄ）
    ｉ）親水性を高めるため、
    ｉｉ）疎水性を高めるため、および
    ｉｉｉ）バイオファウリングを最小化するため
    のうちの少なくとも一つのために表面特性を改質する、
    ｅ）少なくとも一つの物質を前記微細構造体に引き付ける、
    ｆ）少なくとも一つの物質を前記微細構造体から反発する、
    ｇ）
    ｉ）前記バリアの貫通を容易にするため、
    ｉｉ）前記微細構造体を強化するため、および
    ｉｉｉ）前記微細構造体を前記対象中に固着するため
    のうちの少なくとも一つのために物理的構造体を提供する、
    ｈ）
    ｉ）微細構造体を露出するため、
    ｉｉ）さらなる被覆を露出するため、および
    ｉｉｉ）材料を露出するため
    のうちの少なくとも一つのために溶解する、
    ｉ）前記対象に刺激を提供する、
    ｊ）材料を含有する、
    ｋ）材料を選択的に放出する、
    ｌ）少なくとも一つの物質を前記微細構造体から排除するためのバリアとして働く、ならびに
    ｍ）
    ｉ）ポリエチレン、
    ｉｉ）ポリエチレングリコール、
    ｉｉｉ）ポリエチレンオキシド、
    ｉｖ）双性イオン、
    ｖ）ペプチド、
    ｖｉ）ヒドロゲル、および
    ｖｉｉ）自己組織化単分子膜
    のうちの少なくとも一つを含む
    のうちの少なくとも一つである、請求項３１～３４のいずれか一項に記載の電極装備。
36. 前記基材および前記微細構造体のうちの少なくとも一つは、
    ａ）金属、
    ｂ）ポリマー、および
    ｃ）シリコン
    のうちの少なくとも一つを含む、請求項１～３５のいずれか一項に記載の電極装備。
37. 前記基材は、
    ａ）少なくとも部分的に可撓性である、
    ｂ）前記機能的バリアの外面に適合するように構成される、および
    ｃ）対象の少なくとも一部の形状に適合するように構成される
    のうちの少なくとも一つである、請求項１～３６のいずれか一項に記載の電極装備。
38. 前記プレート微細構造体は、少なくとも部分的にテーパ状であり、実質的に角丸長方形の断面形状を有する、請求項１～３７のいずれか一項に記載のシステム。
39. 前記微細構造体は、前記基材を前記対象に固着するために使用されるアンカ微細構造体を含み、前記アンカ微細構造体は、
    ａ）形状が変化する、
    ｂ）前記対象中の物質および印加された刺激のうちの少なくとも一つに応答して形状が変化する、
    ｃ）膨潤する、
    ｄ）前記対象中の物質および印加された刺激のうちの少なくとも一つに応答して膨潤する、
    ｅ）アンカリング構造体を含む、
    ｆ）他の微細構造体より長さが長い、
    ｇ）他の微細構造体より粗い、
    ｈ）他の微細構造体より表面摩擦が高い、
    ｉ）他の微細構造体より鈍い、
    ｊ）他の微細構造体より太い、および
    ｋ）真皮に入る
    のうちの少なくとも一つである、請求項１～３８のいずれか一項に記載の電極装備。
40. 前記電極装備は、少なくとも一つの電子処理デバイスと、
    ａ）少なくとも一つのセンサ、および
    ｂ）少なくとも一つの信号生成器
    のうちの少なくとも一つとを含むハウジングとともに使用されるように構成される、請求項１～３９のいずれか一項に記載の電極装備。
41. 前記基材は、前記ハウジングに選択的に連結する、請求項４０に記載の電極装備。
42. 前記基材は、
    ａ）電磁連結、
    ｂ）機械連結、
    ｃ）接着連結、および
    ｄ）磁気連結
    のうちの少なくとも一つを用いて前記ハウジングに連結する、請求項４１に記載の電極装備。
43. 前記ハウジングおよび基材のうちの少なくとも一つは、
    ａ）前記対象に固定される、
    ｂ）アンカ微細構造体を使用して前記対象に固定される、
    ｃ）接着パッチを使用して前記対象に固定される、および
    ｄ）ストラップを使用して前記対象に固定される
    のうちの少なくとも一つである、請求項４０～４２のいずれか一項に記載の電極装備。
44. 前記ハウジングは、前記微細構造体と信号を通信するために前記基材上の基材コネクタに動作可能に接続するハウジングコネクタを含む、請求項４０～４３のいずれか一項に記載の電極装備。
45. 電極装備システムは、ある期間にわたって反復測定を行うために使用されるように構成され、前記微細構造体は、前記期間中前記対象内にとどまるように構成される、請求項１～４４のいずれか一項に記載のシステム。
46. 前記期間は、
    ａ）少なくとも一分、
    ｂ）少なくとも一時間、
    ｃ）少なくとも一日、および
    ｄ）少なくとも一週間
    のうちの少なくとも一つである、請求項４５に記載のシステム。
47. 前記電極装備は、
    ａ）実質的に連続的に、
    ｂ）毎秒、
    ｃ）毎分、
    ｄ）５～１０分毎、および
    ｅ）毎時
    のうちの少なくとも一つである頻度で反復測定を行うように構成される、請求項４５または請求項４６に記載のシステム。
48. 電極装備は、前記基材上に配置され、一つ以上の微細構造体電極に動作可能に連結された基材コイルを含む、請求項１～４７のいずれか一項に記載の電極装備。
49. 使用時には、前記電極装備は、励起および受信コイルに印加される駆動信号の変更が応答信号として働くように前記基材コイルに近接して配置された前記励起および受信コイルと併せて使用される、請求項４８に記載の電極装備。
50. 電極装備は、
    ａ）基材上に配置され、一つ以上の第一微細構造体電極に動作可能に連結された第一基材コイルと、
    ｂ）基材上に配置され、一つ以上の第二微細構造体電極に動作可能に連結された第二基材コイルであって、前記第二微細構造体電極は目的の分析物と相互作用するように構成される、第二基材コイルと、
    ｃ）少なくとも一つの励起および受信コイルに印加される駆動信号の変更が応答信号として働くように前記第一および第二基材コイルのうちの少なくとも一つに近接して配置された前記少なくとも一つの励起および受信コイルであって、前記一つ以上の電子処理デバイスは、目的の分析物の存在、不存在、レベルまたは濃度に対する前記第一および第二応答信号を使用する、少なくとも一つの励起および受信コイルと
    を含む、請求項４８または請求項４９に記載の電極装備。
51. 各励起および受信コイルに印加される駆動信号の変更がそれぞれの応答信号として働くように第一および第二励起および受信コイルが前記第一および第二基材コイルのそれぞれに近接して配置される、請求項５０に記載の電極装備。
52. 前記システムは、微細構造体および前記対象のうちの少なくとも一つに刺激を印加し、前記刺激は、
    ａ）生化学刺激、
    ｂ）化学刺激、
    ｃ）機械刺激、
    ｄ）磁気刺激、
    ｅ）熱刺激、
    ｆ）電気刺激、
    ｇ）電磁刺激、および
    ｈ）光刺激
    のうちの少なくとも一つである、請求項１～５１のいずれか一項に記載の電極装備。
53. 前記システムは、前記微細構造体の少なくとも一つからの応答信号を測定し、前記応答信号は、
    ａ）可視化、
    ｂ）マッピング、
    ｃ）機械的特性、
    ｄ）力、
    ｅ）圧力、
    ｆ）筋肉運動、
    ｇ）血液脈波、
    ｈ）分析物濃度、
    ｉ）血中酸素飽和度、
    ｊ）組織炎症状態、
    ｋ）バイオインピーダンス、
    ｌ）バイオキャパシタンス、
    ｍ）バイオコンダクタンス、および
    ｎ）体内の電気信号
    のうちの少なくとも一つを示す、請求項１～５２のいずれか一項に記載の電極装備。
54. 前記電極装備は少なくとも部分的にウェアラブルである、請求項１～５３のいずれか一項に記載の電極装備。

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