(57)【要約】  試験エレメントの検出領域の部分領域から放射される光強度を検出するための検出ユニットと、検出された光強度に対して１つの頻度分布を確定し、前記頻度分布が湿潤されない部分領域または少なくとも１つの基準領域によって生じた少なくとも１つの第１の極大と、湿潤された部分領域によって生じた第２の極大とを有し、かつ前記頻度分布をベースにして少なくとも１つの光強度を選択し、かつ少なくとも１つの選択された光強度から被分析体の濃度を確定する評価ユニットとを含む液体サンプル中の被分析体の濃度を決定するためのシステム。
2009533654.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
−試験エレメントの検出領域の部分領域から放射される光強度を検出するための検出ユニットと、
−検出された光強度に対して１つの頻度分布を確定し、前記頻度分布が少なくとも１つの湿潤されない部分領域または少なくとも１つの基準領域によって生じた少なくとも１つの第１の極大と、湿潤された部分領域によって生じた第２の極大とを有し、かつ前記頻度分布をベースにして少なくとも１つの光強度を選択し、かつ少なくとも１つの選択された光強度から被分析体の濃度を確定する評価ユニットとを含む液体サンプル中の被分析体の濃度を決定するためのシステム。
【請求項２】
検出領域上へのサンプルの塗布後もしくはサンプルの塗布前および後の強度頻度をベースにして被分析体の濃度が確定されることを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項３】
試験エレメントが広範囲に均一に検出領域の中または上に分布されている試薬を含むことを特徴とする請求項１または２記載のシステム。
【請求項４】
サンプル体積が０．１および５００ｎｌの間で使用されることを特徴とする請求項１、２または３記載のシステム。
【請求項５】
検出領域の湿潤後の放射された光強度の頻度の変化速度をベースにして被分析体の濃度が確定されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項６】
検出領域の湿潤前および後の強度の頻度分布の極大値をベースにして被分析体の濃度が確定されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項７】
評価が多変量解析法を利用して行われることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項８】
最も低い強度と最も多い強度との間の強度推移の上昇が被分析体濃度の決定に用いられることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項９】
頻度閾値を超える強度をベースにして被分析体の濃度が確定されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１０】
湿潤前および／または後の頻度分布の形状をベースにして品質管理が行われることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１１】
サンプル塗布後に変化する強度の一定の頻度の超過をベースにして検出領域の十分な湿潤が決定されることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１２】
検出領域の湿潤前の頻度分布をベースにして検出領域の十分な均一性が推定されることを特徴とする請求項１０記載のシステム。
【請求項１３】
検出領域上のサンプルの塗布後に頻度の変化速度が速度閾値を下回る場合、該検出領域の評価が実施されることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１４】
・試験エレメントの検出領域上への液体の塗布工程と、
・部分領域から放射された光の光強度の検出工程と、
・頻度分布が少なくとも１つの湿潤されない部分領域または少なくとも１つの基準領域によって生じた少なくとも１つの第１の極大と、湿潤された部分領域によって生じた第２の極大とを有する検出された光強度の頻度分布の確定工程と、
・少なくとも１つの光強度の頻度に基づいて選択された該光強度をベースにした被分析体の濃度の算出工程とを有する液体中の被分析体の濃度の決定方法。
【請求項１５】
検出領域上の液体の取り込み前に光強度の頻度分布が確定されることを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
頻度分布をベースにして品質管理が行われることを特徴とする請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
・検出領域の湿潤されない部分領域から放射された光の光強度の検出工程と、
・検出された光強度の頻度分布の算出工程と、
・品質基準と頻度分布の比較工程とを有する試験エレメントの検出領域の品質管理方法。
【請求項１８】
一定の強度間隔の範囲内にある頻度の割合が決定されることを特徴とする請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
間隔の範囲内の頻度の割合が間隔閾値を超えない場合、試験エレメントが湿潤に用いられないことを特徴とする請求項１７記載の方法。
【請求項２０】
・試験エレメントの検出領域の部分領域から放射される光強度を検出する検出ユニットと、
・頻度分布が少なくとも１つの湿潤されない部分領域または少なくとも１つの基準領域によって生じた少なくとも１つの第１の極大と、湿潤された部分領域によって生じた第２の極大とを有し、評価ユニットが検出ユニットの中に集積されている検出された光強度に対して１つの頻度分布を確定する評価ユニットとを含む液体サンプル中の被分析体の濃度を決定するための器具。
【請求項２１】
評価ユニットが１つのチップ上に集積されていることを特徴とする請求項２０記載の器具。
【請求項２２】
検出ユニットが少なくとも１つのＡ／Ｄ変換器と一緒にチップ上に集積されているＣＭＯＳ検出器を含むことを特徴とする請求項２１記載の器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば血液サンプルの診断時に発生するような少量のサンプル体積の光学分析の分野にある。
【背景技術】
【０００２】
生理的サンプル中の種々の被分析体の濃度決定は、現代社会においてますます重要になっている。このようなサンプルの検査は、種々の適用分野、たとえば臨床実験室または「ホーム・モニタリング」で実施される。これには特に糖尿病管理におけるグルコース測定ならびに心臓および血管疾患におけるコレステリン測定が含まれる。医学的血液診断は常に被検査個体の血液サンプルの採取を前提とする。
【０００３】
穿刺過程後に実施される分析は、しばしば小型の携帯式測定器、血液で湿潤された試験エレメントが分析されるいわゆる「ハンドヘルド・デバイス」で実施される。このハンドヘルド・デバイスは、たとえば糖尿病疾患の診断において大きな意義を有する。この装置での測定は、特に電気化学的または光学的に実施される。光学ベースの測定の場合は、被分析体濃度を決定するために、サンプルが光で照明されかつ反射した光が検出される。そのために特に血液または組織間液のようなサンプルで湿潤される試験ストリップのような試験エレメントが使用される。サンプルはそれに続き前記試験エレメント上に塗布された試薬と反応する。これは、それに続いて検出できる色の変化を生じ得る。
【０００４】
試験エレメントを分析する従来の方法を利用する場合、試験エレメントの検出領域が均一に試液で湿潤されることが大きな意義をもつ。検出領域の不均一または不十分な湿潤は誤りのある結果を生じ得る。特に少量の試液が湿潤される場合、試験エレメント上の分布が不均一になり得、かつ検出領域の一部のみがサンプル物質で湿潤される。従来の光学ベースの測定方法において、しばしば全検出領域から反射した光が測定され、これはそれぞれ塗布されたサンプル量に応じて様々な多さの非湿潤面が決定の中に同時に取り込まれるので、測定されたグルコースの高い不正確さを生じる。検出領域の湿潤が不十分な場合は、誤りのない測定に比べ被測定部分の必要量を下回り得る。これは患者にとり測定の繰り返しが必要となるかまたは誤った測定値が発生する。
【０００５】
不十分または不均一な試験エレメントの湿潤を除去する実験は、これまで満足できる解決策をもたらしていない。最も簡単な場合、患者は視覚的に試験エレメントの湿潤を検証することを強要される。これは特に、しばしばすでに視力が低下した糖尿病患者の場合は殆ど不可能である。
【０００６】
米国特許第６２４９５９３号明細書に被分析体の免疫検出方法が記載されている。この場合、捕獲分子が試験フィールドの一部に不動化され、再びマーカー分子によって光学的に可視化される被分析体を結合する。検出領域の照明中に局所解像された測定値が発生され、最大の放射強度を有する箇所が検索され、この箇所のみが評価に用いられる。この値は、捕獲分子をまったく含まない試験フィールドの湿潤された部分で参照される。この方法の欠点は、捕獲分子が有るおよび／または無い試験フィールド領域の湿潤が必要なことである。それによって局所的に標定したサンプル塗布が必要になり、さらに常に両領域を湿潤するサンプル量が必要である。さらに被分析体の決定は個々の測定値をベースにして行われる。これは、試験エレメント上の可能な不均一性または汚染を考慮に入れることができないので大きな誤りを生じ得る。
【０００７】
また米国特許出願公開第２００３／０１５３０２３号明細書においても捕獲分子が試験フィールド表面上に不動化され、かつ被分析体との反応が光学的に検出される。この場合、光強度の頻度が種々の箇所で決定される。一定の強度を上回る測定値のみを評価で考慮する閾値が確定される。それによって信号は反応していない有効信号のバックグラウンドから区別することができる。この場合も非特異的に結合したマーカー分子を考慮に入れる必要がある免疫反応が行われるので、捕獲分子が有るエリア上ならびに捕獲分子がないエリア上へのサンプルの塗布が必要である。
【０００８】
米国特許第６８４７４５１号明細書：米国特許第６８４７４５１号についての特許出願は、試験フィールド上の液体中の被分析体の光学決定方法を記載する。被分析体はこの場合試験フィールド上の酵素と反応し、光学的に検出される色素が生成される。この特許において、少なすぎるサンプル量が全試験フィールド上に湿潤されず、積分評価で誤った結果を生じる問題が解決されている。これは、その強度が閾値を超える試験領域のみがまだ評価される局所解像測定によって回避される。この方法の欠点は、自体不均一になり得る試験フィールドの大きい領域にわたる積分である。小さい濃度も測定されなければならないので、閾値は低すぎて設定されてはならない。さもないと小さい被分析体濃度をもつ液体は検出できなくなる。湿潤された全フィールドの評価はこのように不正確な結果も生じる。この不正確さは部分湿潤された試験エレメントで湿潤された領域の周縁部から生じる。この「周縁領域」の中にしばしばサンプルと共に被分析体の不均一な分布が見出される。この領域が先行技術でなされているように同時に評価されるとき、歪曲された結果が得られる。これは、湿潤面積が非常に小さく、かつ周縁領域が湿潤された領域の大部分を占める場合、特に問題である。
【発明の開示】
【０００９】
上記の先行技術の欠点からより簡単かつより正確な分析を保証するシステムを開発する課題が生じる。
【００１０】
一般的説明
本発明により試験エレメントの検出領域の部分領域から放射される光強度を検出する照明ユニットもしくは検出ユニットを備える、液体中の被分析体の濃度を決定するためのシステムが記載されている。さらに、検出された光強度に対して１つの頻度分布を確定する評価ユニットが記載されており、前記頻度分布は湿潤されていない部分領域または少なくとも１つの基準領域によって生じた少なくとも１つの第１の極大と、湿潤された部分領域によって生じた第２の極大とを有し、かつ前記頻度分布をベースにして少なくとも１つの光強度を選択し、選択された少なくとも１つの光強度から少量のサンプル体積を有する被分析体の濃度を確定する。
【００１１】
強度の頻度を考慮することによって、不均一な試薬分布および／またはサンプル分布のような副次的効果から塗布された液体の変化する粘度特性またはサンプルおよび／または試験エレメントの汚染にあまり影響されない均一に湿潤された領域を同定しかつ評価することが可能になる。この方法により試験エレメントおよび液体の性質に帰し得る測定誤りがほぼ除外された結果を達成することができる。
【００１２】
液体（サンプルまたは試液とも呼ぶ）として、特に血液（静脈血または毛細管血）、血液成分、組織間液、血漿、血清、尿または唾液のような生理的液体が理解されているが、これらに限定されていない。以下の本文中では、特にサンプルとして血液に言及する。これは例としての液体を表す用語と見なされるものであり、制限付きで理解されてはならない。
【００１３】
血液サンプルは特に、たとえば糖尿病患者の場合のように定期的に血液パラメータを検査する必要がある患者の自己テストで必要になる。穿刺時に患者に与える痛みを可能な限り少なくするために、穿刺深さは可能な限り浅く選択される。その際に少量の血液のみが採取される。この理由から分析方法は常に少量の血液体積を正確に測定できなければならない。そのため本発明に係るシステムは、さらに１００ｎｌ以下のサンプル体積の分析に好適である。好ましい体積範囲は、１〜５００ｎｌの間にあり、特に好ましい体積範囲は１０および１００ｎｌの間にある。しかしながら、より多い体積を測定することもできる。特に穿刺後の自動化されたサンプル採取を含む器具の場合は、被分析サンプル量をさらに１ｎｌ以下に置いてもよい。この理由から非常に少量のサンプル体積をその塗布形態に関係なく分析することを可能にするシステムが記載される。これはヒストグラムの形により検出領域上で反応した領域の光強度の頻度決定を利用して行われる。
【００１４】
頻度の評価原理を具体的に示すためにヒストグラムを用いることができる。光強度は、この場合たとえばグレイスケール値の形で決定され、かつ強度間隔に分類される。１つの強度間隔における各光強度の頻度がグレイスケール値に対してプロットされる。そのために局所解像で検出領域を検出または照射する検出ユニットまたは照射ユニットが必要になる。検出領域上の複数の部分領域が検査され、箇所情報はその他の評価で一緒に使用する必要がない。この部分領域は実際の検出領域の細分ではなく、光学的な局所解像の検出領域の測定によって生じる。この部分領域の数は、そのため照射もしくは検出されたエリアの数に依存する。部分領域がより多く検査されるほど、種々の領域の強度差の区別をさらに正確に確定できる。湿潤された部分領域の強度はサンプルの被分析体の濃度と相関する。好ましい一実施態様において、２５６強度が区別される。この強度段階の数は被分析体の濃度を決定する十分な精度／解像度を達成するために十分である。この場合、データ量が検出器自体内の評価ユニットでまたは検出器から分離された評価ユニットで小さいデータ媒体を利用して処理されるような少ない範囲に該データ量を保持することができる。局所解像測定の評価のために全強度値を連続処理する先行技術からのシステムと異なり、被分析体の濃度を算出する本発明に係るシステムで好ましくは一定の頻度と、それに結合した強度のみが用いられる。特に撮像の高いサイクル率が必要である時間解像測定の場合、本発明に係る評価は完全な画像データの記憶なしに所要電流および所要メモリを明らかに低減する。この方法により評価方法に基づき低い所要メモリを有する装置を好適な素子で製造することができる。従って、この装置は従来の装置よりもコスト的に有利に製造し、かつ操作することができる。
【００１５】
試験エレメントの利用前に検出領域上の強度の頻度分布を決定することができる。検出領域の部分領域は非常に類似の強度もしくはそこから確定されたグレイスケール値を有する。別法として部分領域の強度は基準領域から検出されるサンプルの塗布前または後に決定することもできる。この基準領域は、検出領域の一部であってもよく、または検出領域の外部においてもよい。基準領域がサンプルによって湿潤されているか否かに関係なく、前記基準領域の中もしくは上で反応は生じない。
【００１６】
ヒストグラムで極大分の強度もしくはグレイスケールの狭い分布を有する第１の極大によって湿潤されていない部分領域または基準領域が識別される。頻度の極大は、頻度を再現する曲線が前記極大の点で零の勾配を有することによって特徴づけられる。未使用の試験エレメントはその検出領域に理想的には小さい強度範囲の強度を有する。これに該当する場合、検出領域上に僅かな妨害箇所のみが見出され、もしくはまったく見出されないことを前提としてよい。これはサンプルの誤りのない測定の前提条件である。顕著な強度数が前記の小さい「通常の」強度間隔の外部にある場合、この試験エレメントによる誤りのない測定は不可能であることが前提にされる。これは、誤りを含む試験エレメントを測定から除外するために品質管理として用いることができる。
【００１７】
検出領域上への、たとえばサンプル液滴の塗布時に強度の頻度分布の変化が生じる。これは、検出領域が照射される波長に左右されない。つまり赤外領域、可視領域およびＵＶ領域の光を使用することができる。また蛍光測定はこの方法によって可能である。代表的に波長６６０ｎｍで試験エレメントが照射または検出される方法が記載されている。この場合、試薬は可能な限り均一に分布し、被分析体との反応を完了する検出領域の中または上にあり、６６０ｎｍで光を吸収する色素が遊離される。被分析体が試液中にある場合、検出領域の湿潤された箇所で試験エレメントが検出された波長領域で暗色になる。これは湿潤された部分領域中の強度低下を意味する。検出領域上の試薬の均一な分布では類似の強度を有する試験フィールドの対応する数がある。ヒストグラムで検出領域の変色に限定された強度の頻度の分布変化が識別される。この場合、より低い強度でグレイスケール値の堆積が生じる。ヒストグラムに湿潤された部分領域によって生じる第２の極大が識別される。検出領域が完全に湿潤されるとき、第１の極大の全グレイスケール値は別のグレイスケール値へシフトされる。試薬もしくはサンプルが均一に分布されるほど、湿潤された領域のシフトした強度値の平均強度値の分だけ分布がさらに狭くなる。
【００１８】
検出領域上へのサンプルの塗布前および後の強度頻度の前記分布は、被分析体の決定に用いることができる。好ましい一実施態様において検出領域の湿潤前および後の頻度分布における極大値の強度差は被分析体の濃度決定に用いられる。もう１つの好ましい実施態様は、検出領域の湿潤後の放射された光強度の頻度の変化速度をベースとした評価である。特に頻度の変化の時間的考察に対して、しかしまた他の評価方法に対しても多変量解析を行うことができる。
【００１９】
分析濃度を決定するもう１つの好ましい実施態様は、湿潤された領域の最も小さい強度と最も多い強度との間の強度推移の上昇の決定である。この場合、たとえば強度間隔もしくはグレイスケール値の最大頻度を有する被分析体を決定するための強度を用いることができる。
【００２０】
被分析体の濃度を確定するもう１つの好ましい実施態様は、頻度閾値を超える強度をベースとして実施することができる。この頻度閾値により、湿潤面の最も均一な変色を有する領域が評価に用いられることが保証されている。
【００２１】
さらに、このシステムは頻度分布に基づく品質管理の可能性を有する。上述のように、強度の分布は試験エレメント上での試薬の理想的な分布で少なくなる。前記強度分布が広くなるほど、反応はさらに不均一に行われている。この反応の不均一性は、検出領域の中または上での試薬の分布に依存しており、また検出領域上での液滴の拡散にも依存する。それぞれの血液の粘度および成分分布に応じて前記液滴は検出領域上に様々な大きさの周縁領域を有し得る。検出領域の中または上での試薬と前記周縁領域内の血液の反応は、サンプル液滴の中心と別様に挙動し得る。
【００２２】
本発明により同様に液体中の被分析体の濃度の決定方法が記載される。そのために試験エレメントの湿潤されていない検出領域の強度頻度が決定される。これは、検出領域がそれぞれ完全に湿潤されるか否かに応じて、サンプル液滴の塗布前またはその後に行ってもよい。さらに前記方法は少なくとも１つの検出領域の部分領域から放射された光の光強度の検出を含む。この光強度はその頻度をベースにして上述のように評価される。
【００２３】
ヒストグラムを用いる光強度の評価は、被分析体の存在によって光強度が変化する種々のシステムに使用することができる。このようなシステムの一例は、たとえば血液、血漿、血清または組織間液のような生物サンプル中のグルコースの決定である。この評価方法を利用して１および５００ｎｌの間でサンプル体積を測定することができる。好ましい範囲は１０および１００ｎｌの間であり、かつ特に好ましい範囲は１０および５０ｎｌの間である。
【００２４】
さらに試験エレメントの検出領域の部分領域から放射される光強度を検出する検出ユニットならびに部分領域から放射される光の光強度の頻度をベースにして被分析体の濃度を確定する評価ユニットにおいて、検出ユニットがＣＭＯＳ検出器を含んでいてよく、そのピクセルが少なくとも１つのＡ／Ｄ変換器と接続されている器具が記載される。さらに評価ユニットは表示ユニットに接続することができ、もしくは表示ユニットは評価ユニットの中に集積することができる。好ましい器具において検出ユニットおよび評価ユニットは１つのチップ上に集積されている。これは前記器具が大幅に集積され、かつそれによってスペースを節約しながら組み込むことができる長所を提供する。所要メモリは評価に対して低減されたデータ量に基づき非常に小さいので、特にこのような集積素子の所要電流は従来の器具よりも明らかに低くなる。
【００２５】
血液パラメータを決定する常法の装置の中に、欧州特許出願公開第０８８５５９１号明細書、欧州特許第０５３５４８０号明細書および欧州特許第０４７７３２２号明細書から知られている試験エレメントを使用してよい。この試験エレメントは１つの検出領域を含む。この検出領域は、好ましくはサンプル中の目標被分析体の検出反応に必要な全ての試薬と必要であれば佐剤とを含む。検出エレメントは試薬または佐剤の一部のみを含み、またはまったく含まなくてもよい。分析試験エレメントまたは診断試験媒体の技術に精通する当事者には、たとえば欧州特許出願公開第０８８５５９１号明細書、欧州特許第０５３５４８０号明細書および欧州特許第０４７７３２２号明細書に記載されているような試薬または佐剤が良く知られている。酵素的に検出される被分析体に対して、たとえば酵素、酵素基質、指示薬、緩衝塩、不活性フィラー等々を検出エレメントの中に含んでいてよい。この検出エレメントは１または複数の層から構成されていてよく、好ましくは必要に応じて不活性担体を、好ましくはサンプルと接触しない試験エレメント側に含んでいてよい。検出反応が観察された変色（この関連性において変色とは色の変化、色の発生または色の消失である）を生ぜしめる特に好ましい場合（これは可視領域の外部にあってもよい）に対して、担体が好適な措置によって検出反応の視覚的または光学的観察を可能にすることが保証されている。そのために検出エレメント自体の担体材料は透明であってよく、たとえばポリカーボネートフィルムのような、たとえば透明の合成樹脂フィルムまたは検出側に透明の凹所を有してよい。好ましい反射測定において、国際公開第９９／２９４２９号パンフレットに記載されているような試験エレメントを使用してよい。これは検出層内にピグメント層（好ましくはＴｉＯ2）を含む。この拡散するＴｉＯ2層は光の反射の増大を生ぜしめ、これが試薬と入射光のより高い相互作用をもたらす。それによって、たとえば光の吸収のような測定効果の強化を達成することができる。特に好ましい実施態様において生成された色素は、好ましくは波長６６０ｎｍで光を吸収する。
【００２６】
もう１つの好ましい実施態様において、非常に小さいサンプル体積の分析に用いられる試験エレメントが利用される。この試験エレメントは１つのシステムの中に置くことができ、サンプル塗布はこのシステムによって行われる。そのために好ましくはサンプルがこのシステムによって試験エレメントへ輸送され、この塗布がサンプル収集箇所から試験エレメントへ伝達される。この伝達により試験エレメント上のサンプル液滴は十分なサンプル量が達成される間一定の形状をとる。このヒストグラム評価を用いて前記サンプル液滴はその形状と無関係に評価することができる。
【００２７】
検出領域の照明は、１または複数の光源によって行うことができる。この場合、検出領域を均一にまたは部分領域内のみを照明することができる。ただ１つの光源を使用する場合、検出領域の均一な照明は曇ガラスまたはその他の散乱ユニットの使用によって改善することができる。
【００２８】
少なくとも１つの光源を有する検出領域の照明に対する別法は、検出領域を照明する環境光（太陽光または人工照明）の利用である。環境光は多スペクトルであるため、一定の波長域のみを検出するため１つのフィルタを試験エレメントと検出器との間に使用してよい。
【００２９】
このシステムは、別法として試験エレメントの連続照明のために種々の照明ユニットを具備してよい。しかしながら、これは強制的に必要ではない。光源として、たとえばマイクロメカニクスによって調整可能である反射器と組み合わせた簡単なレーザダイオードを用いてよい。反射器を利用してレーザ光は試験エレメントを隙間なく走査することができる。別法としてレーザアレイ、好ましくはＶＣＳＥＬアレイ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser  垂直共振器レーザ）を使用してよい。アレイ中の各レーザはこの場合個別的に指定可能である。ＶＣＳＥＬは、低いビーム広がり角を有する光が放射される長所を提供する。このレーザ構造は約５〜８°のビーム広がり角を有する。この方法により小さい面積が照射されるだけでなく、付加的に前記面積上の光量が非常に高くなる。もう１つの可能性はレーザダイオードアレイである。この場合は、光が励起光を試験エレメントへ導く画像導体路の中に結合できるか、または光がＬＥＤアレイと試験エレメントの間に配置されたマイクロレンズアレイを利用して試験エレメントの種々の領域に合焦される。その他の照明ユニットとしてＯＬＥＤチェッカーボード（Organic Light Emmitting Diodes  有機発光ダイオード）を用いてもよい。これは直接隣り合わせて照明ＬＥＤおよび検出器を配置してよい。このような複数の照明ユニット／検出ユニットの配列によって大面積を平面的または連続的に照明し、かつ反射を検出させることができる。照明も検出も試験エレメントと類似の角度で配置されているので、この配列は、好ましくはここで励起光および検出領域から放出された光がフィルタを利用して良好に互いに分離されるので、蛍光測定に好適である。
【００３０】
照明ユニットは単色または多スペクトルの、コヒーレントまたはインコヒーレントの光源から構成することができる。照明ユニットの放射は、被分析体を直接測定しまたは被分析体と試薬の色反応を測定するために、サンプル箇所とも呼ぶ検出領域の中へ侵入することに用いられる。照明ユニットは、好ましくはその光がサンプル箇所で特異的に選択された空間強度分布または均一な照明を生ぜしめる１または複数のＬＥＤから構成することができる。深さ情報を得るために照明は合焦して指定することができる。合焦は次に深さ次元の方向へシフトされる。励起は選択的に多スペクトルＬＥＤアレイを介して行うことができる。たとえば青／紫外スペクトル領域、特に蛍光測定法におけるレーザダイオードによるコヒーレント励起も考えられる。好ましい一実施態様において約６６０ｎｍの波長を有する光が利用される。これは光源の選択によって、または一定の波長領域に対してのみ透過性であるフィルタのような結像ユニットの組込みによって転換することができる。
【００３１】
照明ユニットと検出領域との間に結像ユニットを組み込むことができる。この結像ユニットは、レンズ、ミラー、シャッター、プリズム、光導素子またはホログラフ素子のような結像光学素子から構成される。それによって検出領域の照明が保証される。もう１つの結像ユニットは検出ユニット上へ照射されたサンプル体の投影に利用される。この結像ユニットは同様にレンズ、ミラー、プリズムシャッター、光導素子またはホログラフ素子のような結像光学素子から構成される。各個別素子を制限する空間的な試験エレメントの領域が検出ユニットの個別素子上に結像する微小光学レンズアレイを選択的に使用してよい。多スペクトル光源を使用する場合、フィルタを検出器の前もしくは試験エレメントの前に取り付けることが有利である。
【００３２】
本発明に使用するための検出ユニットは、検出領域によって結像される散乱光線の局所解像および時間解像測定を可能にする平面的またはライン状の素子から構成することができる。この素子は、好ましくは２次元ＣＭＯＳアレイ、ＣＣＤアレイまたは検出領域の局所解像結像がスキャン過程を利用して実施されるライン状のダイオードアレイである。しばしば簡単なフォトダイオードも局所解像なしで十分であり得る。これは、たとえば検出領域の局所解像照射と組み合わせて使用してもよい。
【００３３】
検出ユニットは検出器の光学感知面上で発生する光量を電気信号に変換する。この電気信号は直接評価ユニットに転送し、かつそこで引き続き処理することができる。局所解像検出器の場合、ピクセルとも呼ばれる部分領域に光学感知面が分割される。ピクセル数が大きくなるほど、検出された物体の部分領域をさらに小さく区別することができる。好ましい一実施態様において１００万以上のピクセルを有してよいＣＭＯＳ検出器が使用される。好ましい領域は１００および１０００００ピクセルの間にあり、特に好ましい領域は１０００および１００００ピクセルの間にある。これらのピクセルは、好ましくは四角形または直角形の形状で配置され、かつ２次元アレイを形成する。このアレイは少なくとも１つのラインと少なくとも１つのコラムからなる。その際にライン数およびコラム数は互いに異なっていてよい。被検出対象物のそれぞれの形状に応じて円形または楕円形を仮定してよい。好ましいピクセルの配列は２５６×２５６ピクセルからなるアレイである。
【００３４】
もう１つの実施態様において各ピクセルに付加的にＡ／Ｄ変換器を取り付けてもよい。好ましい一実施態様においてアレイの各ラインまたは各コラムはＡ／Ｄ変換器に接続される。この方法により信号をコラムもしくはラインごとに読み出すことができる。さらにＣＭＯＳ検出器は少なくとも１つのＡ／Ｄ変換器と共に１つのチップ上に集積することができる。このチップはその際にD.SchefflerおよびJ.Seijnaeve、Laser+Photonik；２００５年５月；３２〜３５頁の「ＣＭＯＳ画像センサ」に記載されているような先行技術から公知のシリコーンチップとしてよい。
【００３５】
Ａ／Ｄ変換器はアナログ電気信号をデジタル値に変換する。これは以前から先行技術に記載されている。好ましい一実施態様において、先行技術で公知の８ビットＡ／Ｄ変換器が利用される。このＡ／Ｄ変換器は電気信号を２５６の異なる強度段階に変換する。この強度段階は、ここでそれぞれ等しい大きさである。この方法により検出された測定値は明らかに少ないメモリコストで引き続き処理することができる。付加的または択一的に増幅器を各ピクセルに集積することができる。これは、さらに信号の増幅と共により小さい信号変化を検出する可能性をもたらす。このデータ変換および／または増幅を利用して評価ユニットに転送されるデータ量を大幅に低減できる。そこから以下の長所が生じる：
１．データのすばやい読取が可能。
２．一定の領域に標定して読み取ることができる。
３．検出領域の大まかな走査後、特に解析対象領域、いわゆる“ＲＯＩ”（region of interest）を規定し、読み出すことができる。
【００３６】
検出ユニットから受信した信号は、評価ユニットに転送される。この評価ユニットは検出ユニットの中に集積することができ、またはそれから独立して設けてもよい。評価ユニットは再び表示ユニットに接続でき、もしくは表示ユニットを評価ユニットに集積することができる。評価ユニットの中に電気信号が検出ユニットの各ピクセルによって計数される。信号がすでに検出ユニット内でデジタル値に変換されていない場合、これは評価ユニットで行うことができる。さらに信号は付加的に増幅することができる。その際に個々の信号の高さは、個々のピクセルによって把握された光の強度に相当する。
【００３７】
好ましい一実施態様において検出器によって受信できる最大信号は２５５のグレイスケール値と等価におかれる。検出器が光を受信しないとき、この信号はグレイスケール値０に相当する。最大グレイスケール値２５５と最小グレイスケール値０との間にある強度は全て２５４グレイスケールに分割される。本発明により光強度の頻度をベースにして部分領域から放射された光のグレイスケール値に換算して被分析体の濃度を確定できるヒストグラム評価が記載されている。サンプルの測定時に、初めに試験エレメントの検出領域がサンプルなしで測定できる。その際にグレイスケール値の頻度分布が確定される。湿潤されない試験エレメントがわずかな妨害箇所を有する場合または、まったくもたない場合、ヒストグラム内で最も多いグレイスケール値を囲んで頻度の狭い分布が見出される。
【００３８】
検出領域上にサンプルを塗布する場合、検出領域の少なくとも一部が試液で湿潤される。この少なくとも１つの部分領域で検出領域上の試薬とサンプル中の被分析体との間の反応を生じさせることができる。そこから試薬の光学性質の変化（たとえば変色）が生じ得る。好ましい一実施態様において、湿潤した部分領域の暗色化が発生する。この暗色化は検出試薬と被分析体の反応時に色素の遊離を生じる。遊離された色素は検出領域上の入射光を吸収し、それによって検出領域でより少ない光を反射し、かつそれによって検出される。この暗色化は前記部分領域のグレイスケール値の変化をもたらす。これはヒストグラムの中でグレイスケール値、頻度の少なくとも１つの部分のシフトによって識別される。検出領域内の試薬およびサンプルが非常に均一に分布されている場合、湿潤された検出領域のほぼ全ての部分領域が類似のグレイスケール値を有し、これがヒストグラムで第２の極大として頻度の湿潤されないエリアの第１の極大に加えて前記グレイスケール値で示される。
【００３９】
検出領域の少なくとも一部の湿潤前および後の頻度分布の変化に基づき被分析体の濃度を確定することができる。そのためにグレイスケール値シフトの基準化が実行される。分析濃度を算出するための少なくとも１つのグレイスケール値はここで自由に選ぶことができる。１つのグレイスケール値は被分析体の濃度の決定に対して十分であるが、複数の値を選択してもよい。しかしながら分析される被分析体濃度と選択されたグレイスケール値（群）の関係は知られていなければならない。この関係は基準化と呼ばれる。この基準化は湿潤されない部分領域に対して少なくとも１つの選択されたグレイスケール値のグレイスケール値シフトへ行われるかまたは基準領域に対して行うことができる。この基準化においてグレイスケール値シフト、つまり被分析サンプルの選択されたグレイスケール値と湿潤されない部分領域のグレイスケール値または基準領域との間の差分が決定される。このグレイスケール値シフトまたは差分は種々の公知のグルコース濃度に対するグレイスケール値シフトと比較される。この比較から直ちにサンプル中のグルコース濃度を推定することができる。決定されるサンプルの選択されたグレイスケール値と基準化システムのグレイスケール値との間の再現可能の関係を保証するために、この選択されたグレイスケール値がグルコース濃度に対して代表的であることに注意する必要がある。湿潤された部分領域の代表的なグレイスケール値に対する一例は最大の頻度を有するグレイスケール値である。
【００４０】
このグレイスケール値シフトを測定された値から決定する可能性は、湿潤前および後の頻度の最大値の間隔の決定である。別法として一定の百分率、たとえば最大頻度の５０、６０、７０または８０％を有する少なくとも１つのグレイスケール値の１つをとってもよい。一定の頻度を有する複数のグレイスケール値からの平均値を利用してもよい。
【００４１】
一実施態様において検出領域の評価は完全に経過した反応後に行われている。そのために反応の最終点が確定されなければならない。これは反応プロセス中の頻度の変化速度の観察によって行うことができる。その際に変化速度に対して速度閾値が下回るとき、反応が終了していることを決定することができる。この時点で反応がたとえば９５％以上経過していると前提にしてよい。
【００４２】
被分析体の濃度を決定する頻度分布を利用するもう１つの可能性は、強度推移の上昇が最も低い強度と最も多い強度との間で最大であるグレイスケール値の決定である。ここで一定の最大上昇率（たとえば５０％）に達する頻度を用いてもよい。
【００４３】
別法として頻度閾値を下回るグレイスケール値をベースにして被分析体の濃度を確定できる。十分な頻度を有するグレイスケール値の選択によってサンプルおよび／または試薬の不十分な均一性を有する領域を評価することが回避される。不均一なサンプル分布を有する領域の一例は検出領域の湿潤された領域の周縁領域である。測定結果の歪曲を前記の不均一領域によって除去するために、周縁領域が同時に被分析体の中に取り込まれないように頻度閾値を選択することができる。しかしその際に湿潤された領域に対して代表的であるグレイスケール値のみが用いられるべきである。湿潤されない領域でも前記頻度閾値を下回り得るので、湿潤された検出領域のグレイスケール値の制限のためにグレイスケールに対するグレイスケール閾値が使用されなければならない。被分析体決定のために好ましい一実施態様においてグレイスケール閾値を下回るグレイスケール値の頻度のみが使用される。もう１つの実施態様において湿潤された領域の頻度から頻度閾値の上にある、濃度の評価に用いられる平均頻度が確定される。
【００４４】
もう１つの好ましい実施態様は、検出領域の湿潤後の放射された光強度の頻度の変化速度をベースとする評価である。そのために、検出領域の湿潤後の頻度分布の変化の時間的観察が必要である。その際に検出領域の湿潤前および／または後の所定の時間間隔で部分領域の強度が確定され、この強度からグレイスケール値の頻度分布を算出することができる。検出領域上の試薬と被分析体の反応時に色素が発生する好ましい実施態様において、グレイスケール値の頻度分布の変化はサンプル中の被分析体が多くなるほどさらに速くなる。被分析体濃度に依存する色素生成の前記の異なる速度は、検出領域の暗色化の速度を利用して濃度決定を実施することに利用できる。暗色化の速度は頻度シフトの速度に再現される。
【００４５】
被分析体の濃度を決定するもう１つの好ましい実施態様は、湿潤された部分領域によって生じた、第２の極大の最大値よりも低い強度を有する頻度の少なくとも一部をベースにして行うことができる。
【００４６】
濃度の決定のために選択された少なくとも１つの前記グレイスケール値は、対応する基準システムと比較され、そこから被分析体の濃度を推定することができる。
【００４７】
頻度分布を利用して、さらに検出領域の十分な湿潤が行われたかどうかを確定することができる。そのために十分な数のピクセルがグレイスケール値シフトを生じたかが確定される。シフトした全ての強度が一定数を超えるとき、検出領域の十分な湿潤を決定することができる。
【００４８】
さらに、サンプルの塗布後に時間と共に頻度分布の変化が確定されることによって、反応終点を決定することができる。頻度分布が一定の期間にわたって一定の範囲内でのみ変化する場合、反応が終了したことを前提にできる。この時間間隔は数分の範囲に置いてよいが、好ましい実施態様において１〜１０秒以内にある。頻度分布がそこでまた変化できる間隔は、数％であり、５％を超えてはならない。
【００４９】
被分析体濃度を決定する別法の可能性は、検出領域の湿潤後の強度もしくはグレイスケール値の頻度分布の時間的追跡である。そのために、先行技術で知られているような多変量評価方法を用いてよい。たとえば経過中の反応の様々な時点でのヒストグラムの評価は、「部分最小二乗法」（“Partial Least Square”（ＰＬＳ））または「主成分回帰法」（“Principle component regression”（ＰＣＲ））を利用して可能であり、これらはH.MartensおよびT.Naesの出版物「多変量較正」（“multivariate calibration”）、ISBN0471909793に記載されている。そのために別の統計的方法を援用してもよい。
【００５０】
強度の頻度分布は、さらに品質管理に使用できる。それぞれの検出領域上の血液量の量および被分析体の分布に応じて周縁効果を周縁領域の形で決定的な役割を果たすことができ、測定結果を損なわない。特に検出領域が完全に湿潤されていない場合、周縁領域に言及することができる。ヒストグラムに、湿潤されないおよび湿潤された検出領域の部分の頻度極大分だけ強度集積間の周縁領域が示されている。周縁領域が検出領域上のサンプルの不均一な分布によって特徴づけられるので、該周縁領域はサンプル中のそれぞれの被分析体濃度に応じて様々な幅のグレイスケール値の間隔を含むことができる。斑点中心のサンプルの広範囲に均一な分布にもかかわらず、周縁領域内に変化したサンプル分布が見出される。この周縁領域内で変化した被分析体交換は血液滴と試薬層との間で生じ得る。これは大抵被分析体交換の妨害であるため、より少ない被分析体の変換が行われる。好ましい一実施態様において、被分析体のより少ない変換は周縁領域内でのより高い検出された強度を意味する。この変化は多数の因子、特にたとえばサンプル中のグルコースおよびヘマトクリットのような種々の血液パラメータの粘度ならびに濃度分布に依存する。その他の不均一性の原因は、検出領域内の試験エレメントの性状である。この不均一性も試薬と被分析体の変化した交換を生じ得る。特に周縁対平面比が周縁部に有利に大幅に増大する少量の被分析体の場合、サンプルフロックの単純平均値は強く歪曲された測定結果をもたらす。全ての不均一および均一に湿潤された部分領域の平均は、非常に少量のサンプルの場合測定結果の不十分な精度を引き起こし得る。サンプル量が非常に少ない場合、液滴の周縁領域はその拡大で均一な液滴の中心領域と同様に大きくなり得る。これは、湿潤した部分領域のグレイスケール値が下位の頻度閾値を超えないことを生じ得る。これに該当している場合、周縁領域の頻度を併せて考慮に入れる付加的なアルゴリズムを適用できる。
【００５１】
それぞれ血液が塗布される側または反対側から検出領域が測定されるかどうかに応じて、反射特性は異なり得る。特に周縁領域、前記不均一なサンプルの分布が検出領域の種々の領域で種々の成分の様々な濃縮を生じることを確認できた。好ましい実施態様において、たとえば複数の層を含む１つの検出領域を有する試験エレメントが利用される。前記層の１つは、たとえば血液サンプル中の赤血球のようなサンプルの大きい成分が広範囲な進入を阻止するために設けられている。光はこの層から周縁領域で検出領域の反対側からとは別様に反射される。好ましい実施態様において、検出領域は血液塗布の反対側から測定される。それと異なり透過測定の場合は血液塗布側で検出される。
【００５２】
試験エレメントの検出領域の好適な評価を実施するために、品質管理を試験エレメントの利用前に実施することも可能である。そのために試験エレメントは利用前に検出ユニットによって局所解像で測定される。種々の部分領域の測定された強度の頻度分布を利用して試験エレメントが十分な均一性を有するかおよび試験エレメントが利用に好適であるかを検査することができる。そのために種々の品質基準を用いることができる。１つの品質基準は所定の強度間隔内部の強度の数である。所定の間隔の範囲内にある強度の頻度割合は１つの間隔閾値を上回ってはならず、それによって試験エレメントを利用のために許可することができる。たとえば測定された強度の９０％以下が前記間隔の中にあらかじめ見出される場合、測定結果が検出領域の不規則性によって妨害されることが憂慮されるので、試験エレメントは利用から除外することができる。この場合、強度間隔の幅は検出領域の性質に依存する。試験エレメントの不適格性はその際にシステムから、たとえば音響または光学信号のような警告信号によって患者に表示することができる。
【００５３】
検出領域の品質を検査する第２の可能性は、択一的または付加的に平均または最大頻度に属す強度 − もしくはグレイスケール値 − を品質閾値と比較することである。平均もしくは最大頻度に相当するグレイスケール値が品質閾値を下回る場合、試験エレメントは検出領域内で汚染していることが前提にされ、かつこの理由から利用されるべきではない。
【００５４】
品質管理のもう１つの可能性は、基準閾値と最大頻度の比較である。この基準閾値を超えない場合、汚染のために多すぎるピクセルが変化したグレイスケール値を有し、湿潤後に測定を歪曲し得ることが前提にされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５５】
図１ａに、光源（３）から照射される検出領域（２）を有する試験エレメント（１）を含むシステムが示されている。光源（３）と試験エレメント（１）との間に、たとえばレンズおよび／またはシャッターのような結像ユニットを取り付けることができる。この例の中でシャッター（４）はレンズ（５）も同様に検出領域（２）を可能な限り均一に照明するために光源と試験エレメント（１）の検出領域（２）との間に配置されている。検出領域（２）から放射された光は検出器（６）によって捕捉される。前記検出器（６）は、検出領域（２）を局所解像で検出できるようにするため、少なくとも１０ピクセル（１７）を含まなければならない。検出器（６）に接続された評価ユニット（７）で検出器（６）の信号が評価される。前記検出器の好ましい実施態様はアナログ電気信号をデジタル信号に変換するために少なくとも１つのＡ／Ｄ変換器を含むＣＭＯＳ検出器である。このデジタル信号はそこで種々の評価にかけるために評価ユニット（７）へ転送できる。算出された測定値は評価ユニットに接続されまたは前記評価ユニットの中に集積された表示ユニット（７ｂ）を介して表示することができる。好ましい実施態様において８〜１２ビットの領域で変換器を有する検出器（６）が使用される。測定範囲は、検出器（６）を利用してその零値とその最大値との間で２５６グレイスケール値に分割される。評価ユニット（７）は２５６グレイスケール値の頻度を計数するために設けられている。この頻度はヒストグラム（１０）にグレイスケール値（１１）とも呼ばれる強度間隔に対してプロットすることができる。各強度間隔はここで１つのグレイスケール値に割り当てられる。
【００５６】
図１ｂに、透過測定のためのシステムが示されている。ここで検出領域（２）を有する試験エレメント（１）は光源（３）と検出器（６）との間にある。この場合も試験エレメント（１）と光源（３）との間に、ならびに試験エレメント（１）と検出器（６）との間に結像ユニットを使用できる。この例の中でシャッター（４）もレンズ（５）も光源（３）と試験エレメント（１）との間にあり、ならびにレンズ（５ａ）は試験エレメント（１）と検出器（６）との間にある。検出器（６）は同様に局所解像測定のための能力があり、そのために該検出器は多数のピクセル（１７）を有する。検出器（６）は再び評価ユニット（７）に接続されている。表示ユニット（７ｂ）は再び評価ユニット（７）と接続され、または前記評価ユニットの中に集積されている。この透過配列は、好ましい方法で蛍光測定に使用できる。このような配列の場合、励起光を遮断するフィルタ（８）が試験エレメント（１）と検出器（６）との間に設けられている。
【００５７】
図１ｃは検出領域（２）の局所解像照明のためのシステムを示す。この配列の場合、検出領域（２）の部分領域のみを照明する光源（３）が利用される。ただ１つの光源（３）だけが利用される場合、光は反射器（図示せず）を介して検出領域（２）の種々の部分領域に合焦される。ここで結像されたシステムで、ここに示したように１つのアレイ（３ａ）の中に配置された種々の光源（３）が検出領域（２）に向けられている。この方法により連続的または同時に少なくとも１つの検出領域（２）の部分領域を照明することができる。検出領域（２）が連続的に照明される場合（これは走査とも呼ばれる）、個々のフォトダイオードを検出器（６）として利用できる。しかしながら検出領域（２）が同時に１以上のアレイ（１ａ）の光源（３）によって照明される場合、局所解像測定のために局所解像検出器（６）が必要になる。この場合も検出器（６）は、引き続き評価するために検出器（６）の測定信号を受け取る評価ユニット（７）に接続されている。表示ユニット（７ｂ）は評価ユニット（７）に接続されまたは前記評価ユニットの中に集積されている。
【００５８】
図２〜５に示されているその他の測定は全て、図１ｃに記載したものと同じ装置で測定される。
【００５９】
図２ａに、湿潤されない試験エレメント（１）のグレイスケール値分布（９）が示されている。この図はヒストグラム（１０）の形で行われており、グレイスケール値（１１）（図示した例で２５６）はＸ軸（１１ａ）上にプロットされ、他方、検出されたグレイスケール値（１２）の数はＹ軸（１２ａ）上に記載されている。グレイスケール値（１１）の分布を利用して試験エレメント（１）の検出領域（２）の均一性を逆推論することができる。この例においてグレイスケール値（１１）は０および２００の間にあり、湿潤されない検出領域の最も多いグレイスケール値は１７３である。これは図２ａのグレイスケール値ヒストグラム（１０）の極大（１３）から明らかである。グレイスケール値（１１）が高くなるほど、対応する物体がさらに明るくなる。ここで検出領域（２）が一部湿潤される場合、検出領域（２）の一部と共にその像が検出器（６）上で数ピクセル暗色化する。
【００６０】
図２ｂはサンプル液滴の塗布後の検出領域（２）の暗色化を示す。検出領域（２）が一部のみ、この場合は部分領域のほぼ半分以上が湿潤されているので、ヒストグラム（１０）はグレイスケール値（１１）の２つの極大（１３）および（１３ａ）を有する。この暗色化に基づき、湿潤された部分領域から放射される光の強度が減少し、かつ前記部分領域を測定する検出器のピクセルがより低い信号を検出する。これはヒストグラム（１０）でより低いグレイスケール値を生じる。湿潤されない領域に相当するピクセルのより小さい部分は、依然として約１７３のグレイスケール値（１１）を有し、他方、ピクセルのより大きい部分はここで平均１１５のグレイスケール値（１１）を有する。検出領域（２）の湿潤されない領域の平均グレイスケール値（１１）と湿潤後のより暗い領域のグレイスケール値（１１）との間の差分は、検出領域（２）の変色と共にグルコース濃度に依存する。従ってグレイスケール値（１１）の変色から直接グルコース濃度を推論することができる。
【００６１】
図３に、典型的な基準曲線（１５）が示されており、これは前記ヒストグラム解析を用いたサンプル中の被分析体（この例ではグルコース）の濃度を算出するために必要である。この基準曲線（１５）の確定のために既知の濃度を有する液体サンプルが上記方法を利用して検査される。その際に、たとえばグレイスケール値の頻度シフト（いわゆるΔＧＷ）（１６）にグルコース濃度の極大（１３）および（１３ａ）が割り当てられる。これは、このような基準曲線（１５）のただ１つの模式図である。つまり絶対値はそれぞれヒストグラム（１０）から用いられたグレイスケール値（１１）に応じて変化させることができる。この基準曲線（１５）を利用してグレイスケール値（１６）の頻度のシフトをどのように濃度に変換できるかを具体的に示すことができる。つまり頻度（１６）の大きいシフトは高い分析濃度に相当し、かつその逆にもなる。
【００６２】
未知のサンプルの算出のためにΔＧＷ値は評価ユニット（７）で検出器（６）によって測定された、湿潤された検出領域（２）の強度を利用して確定される。これは基準曲線（１５）の確定と同じ方法で実施される。基準曲線（１５）は評価ユニット（７）に記憶されるので、被分析体濃度はそこで直ちに読み出すことができる。
【００６３】
図４ａ〜４ｅに、グレイスケール値分布間の関係はヒストグラム（１０）と付属の湿潤された面積で表されている。図４ａに、検出領域（２）に取り込まれた液滴（１４）の白黒表示が示されている。この検出領域は、約６５０＊６５０μｍの拡大を有する。ここで図４ｂに、全検出領域（２）のグレイスケール値（１１）を表す付属のヒストグラム（１０）が示されている。ここで検出領域（２）の最大部分が依然として湿潤されていないことが識別され、そのためより大きい極大（１３）がグレイスケール値（１１）で引き続き約１７３にある。もう１つの極大（１３ａ）は約６５のグレイスケール値（１１）にある。図４ｄに示したように、前記極大（１３ａ）を取り巻くグレイスケール値（１１）、つまり前記グレイスケール値領域の頻度閾値の上方にあるグレイスケール値を観察すると、図４ｄの液滴図（１４）でこのピクセルが液滴の内部領域に含まれることが識別される。このピクセルは非常に均一に液滴の中心にわたって分布している。ヒストグラム（１０）の前記均一の領域に接して、非常に低いグレイスケール値を有するわずかなピクセルを有し、これは図４ａに液滴図（１４）で示されている。この点もサンプル液滴の中心にある。図４ｅの液滴図（１４）に、液滴の周縁領域が示されている。前記周縁領域のグレイスケール値（１１）は湿潤されないおよび均一に湿潤された領域のグレイスケール値（１１）の間にある。図４ｆに、検出領域（２）の湿潤されない部分のピクセルが示されている。この例において検出領域（２）の一部のみが湿潤されているので、グレイスケール値（１１）の頻度は極大値分だけ非常に大きくなる。
【００６４】
図５は、湿潤過程におけるグレイスケール値分布の時間的推移を示す。このグラフにＹ軸（１２ａ）上のグレイスケール値（１１）に対するＸ軸（１１ａ）上に時間がプロットされている。４秒の時点までの測定開始時に検出領域（２）が湿潤されず、約１７３のグレイスケール値（１１）を有する。約４秒での湿潤過程でグレイスケール値（１１）は短時間検出器（６）の暗色化によって減少し、それに続き約１７３でのグレイスケール値（１１）から２つの異なる方向に引き続き伸長する。部分湿潤された検出領域（２）の図（１４）に示した部分の湿潤されない部分（１４ａ）は、引き続き１７３のグレイスケール値（１１）にとどまる。最も多い測定された、湿潤されない部分のグレイスケール値は曲線（１４ａ’）に模写されている。湿潤されない領域（１４ａ）の全グレイスケール値（１１）は曲線（１４ａ’’）と（１４ａ’’’）の間にある。グレイスケール値（１１）の類似の分布は湿潤された領域（１４ｂ）のグレイスケール値（１１）の最大頻度分だけ識別される。検出領域（２）の湿潤された部分領域の最大部分は、曲線（１４ｂ）上にある。湿潤された部分領域（１４ｂ）にも曲線（１４ｂ’）のピクセルよりも小さいグレイスケール値（１１）を有しまたはより高いグレイスケール値（１１）を有するピクセルがある。このグレイスケール値領域は曲線（１４ｂ’’）によって限定されて小さいグレイスケール値に向けられ、かつ曲線（１４ｂ’’’）によって限定されてより大きいグレイスケール値に向けられている。この曲線を利用して、反応は約１５秒の時点での検出領域で終了することが識別される。曲線（１４ｂ’）の推移は、被分析体の種々の濃度に対して曲線推移が知られている場合、被分析体の決定に用いることができる。さらに頻度変化の速度は、反応の終了を決定するために用いることができる。頻度変化の速度を下回る場合の速度閾値を決定することができる。この速度閾値を下回る場合、この時点は、必要であれば、被分析体の評価を開始することに利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１ａ】反射した光線を検出する検出ユニットならびに評価ユニットを含む試験エレメントを照明するためのシステムの模式図である。
【図１ｂ】透過した光線を検出する検出ユニットならびに評価ユニットを含む試験エレメントを照明するためのシステムの模式図である。
【図１ｃ】反射した光線を検出する検出ユニットならびに評価ユニットを含む試験エレメントを局所解像照明するためのシステムの模式図である。
【図２ａ】湿潤されていない試験ストリップのグレイスケール値分布である。
【図２ｂ】検出領域の一部の湿潤後のグレイスケール値分布である。
【図３】未知のサンプル中の被分析体濃度を確定するための基準曲線の図である。
【図４ａ】検出領域上の液滴の図である。
【図４ｂ】ヒストグラムの４ａからの液滴の強度の分布（グレイスケール値換算）の図である。
【図４ｃ】ヒストグラムの検出領域上の最暗点の図である。
【図４ｄ】ヒストグラムの湿潤された領域内で最も多く現れたグレイスケール値の図である。
【図４ｅ】ヒストグラムの塗布された液滴の周縁領域の図である。
【図４ｆ】ヒストグラムの検出領域上の湿潤されない領域の図である。
【図５】検出領域の一部の湿潤時のグレー分布の時間推移の図である。
【図１ａ】
2009533654.tif 000003
【図１ｂ】
2009533654.tif 000004
【図１ｃ】
2009533654.tif 000005
【図２ａ】
2009533654.tif 000006
【図２ｂ】
2009533654.tif 000007
【図３】
2009533654.tif 000008
【図４ａ】
2009533654.tif 000009
【図４ｂ】
2009533654.tif 000010
【図４ｃ】
2009533654.tif 000011
【図４ｄ】
2009533654.tif 000012
【図４ｅ】
2009533654.tif 000013
【図４ｆ】
2009533654.tif 000014
【図５】
2009533654.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成19年11月19日(2007.11.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
−試験エレメントの検出領域の部分領域から放射される光強度を検出するための検出ユニットと、
−検出された光強度に対して１つの頻度分布を確定し、前記頻度分布が少なくとも１つの湿潤されない部分領域または少なくとも１つの基準領域によって生じた少なくとも１つの第１の極大と、湿潤された部分領域によって生じた第２の極大とを有し、前記試験エレメントの湿潤領域を特定し、頻度に基づいて当該湿潤領域を湿潤されない部分とを区別し、かつ前記頻度分布をベースにして少なくとも１つの光強度を選択し、かつ少なくとも１つの選択された光強度から被分析体の濃度を確定する評価ユニットとを含む液体サンプル中の被分析体の濃度を決定するためのシステム。
【請求項２】
検出領域上へのサンプルの塗布後もしくはサンプルの塗布前および後の強度頻度をベースにして被分析体の濃度が確定されることを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項３】
試験エレメントが広範囲に均一に検出領域の中または上に分布されている試薬を含むことを特徴とする請求項１または２記載のシステム。
【請求項４】
サンプル体積が０．１および５００ｎｌの間で使用されることを特徴とする請求項１、２または３記載のシステム。
【請求項５】
検出領域の湿潤後の放射された光強度の頻度の変化速度をベースにして被分析体の濃度が確定されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項６】
検出領域の湿潤前および後の強度の頻度分布の極大値をベースにして被分析体の濃度が確定されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項７】
評価が多変量解析法を利用して行われることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項８】
最も低い強度と最も多い強度との間の強度推移の上昇が被分析体濃度の決定に用いられることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項９】
頻度閾値を超える強度をベースにして被分析体の濃度が確定されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１０】
湿潤前および／または後の頻度分布の形状をベースにして品質管理が行われることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１１】
サンプル塗布後に変化する強度の一定の頻度の超過をベースにして検出領域の十分な湿潤が決定されることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１２】
検出領域の湿潤前の頻度分布をベースにして検出領域の十分な均一性が推定されることを特徴とする請求項１０記載のシステム。
【請求項１３】
検出領域上のサンプルの塗布後に頻度の変化速度が速度閾値を下回る場合、該検出領域の評価が実施されることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１４】
・試験エレメントの検出領域上への液体の塗布工程と、
・部分領域から放射された光の光強度の検出工程と、
・頻度分布が少なくとも１つの湿潤されない部分領域または少なくとも１つの基準領域によって生じた少なくとも１つの第１の極大と、湿潤された部分領域によって生じた第２の極大とを有する検出された光強度の頻度分布の確定工程と、
・前記湿潤された領域を特定し、前記湿潤されない領域と区別する工程と、
・少なくとも１つの光強度の頻度に基づいて選択された該光強度をベースにした被分析体の濃度の算出工程とを有する液体中の被分析体の濃度の決定方法。
【請求項１５】
検出領域上の液体の取り込み前に光強度の頻度分布が確定されることを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
頻度分布をベースにして品質管理が行われることを特徴とする請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
一定の強度間隔の範囲内にある頻度の割合が決定されることを特徴とする請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
間隔の範囲内の頻度の割合が間隔閾値を超えない場合、試験エレメントが湿潤に用いられないことを特徴とする請求項１６記載の方法。
【請求項１９】
前記評価ユニットが前記検出ユニットに組み込まれてなることを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項２０】
評価ユニットが１つのチップ上に集積されていることを特徴とする請求項１９記載のシステム。
【請求項２１】
検出ユニットが少なくとも１つのＡ／Ｄ変換器と一緒にチップ上に集積されているＣＭＯＳ検出器を含むことを特徴とする請求項２０記載のシステム。
【国際調査報告】
2009533654.tif 000016
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