(57)【要約】患者の近くで展開出来る無試薬全血被検体検出システム（２００，４００，４５０，１０００，１１００）はスペクトルバンドを有する放射のビームを放射出来る源（２２０）を有する。又該全血システム（２００，４００，４５０，１０００，１１００）は該ビームの光路内に少なくとも１つの検出器（２５０，１１５２，１１５４）を有する。又該全血システム（２００，４００，４５０，１０００，１１００）は該源（２２０）と該検出器（２５０，１１５２、１１５４）とを収容するよう構成されたハウジング（４０２，４５２）を有する。又該全血システム（２００，４００，４５０，１０００，１１００）は該ビームの光路内に位置するサンプル要素８２４０，３０５，６０５，８０５，８８５，９０５，１０４０，１２０５、１３０５，１３５５，１４０５）を有する。該サンプル要素（２４０，３０５，６０５，８０５，８８５、９０５，１０４０，１２０５，１３０５，１３５５，１４０５）はサンプルセル８２４２，３１０，６１０，８１０）と、該スペクトルバンド内の放射のビームの透過を除かないサンプルセル壁（２４４，３３０，３３５）を有する。
2005508007.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無試薬全血被検体検出システムに於いて、該全血システムが
電磁放射を放射するよう構成された源と、
該放射の光路内に位置付けられた光学的検出器と、そして
該放射の光路内に位置するサンプル要素とを具備しており、
該検出システムが全血のサンプルについて、該全血の少なくとも１つの構成成分を評価するために、光学的分析を行うことを特徴とする該全血システム。
【請求項２】
該サンプル要素が該放射の該光路内に進められるよう構成されることを特徴とする請求項１の該全血システム。
【請求項３】
該サンプルセルが概略垂直に配向されることを特徴とする請求項１の該全血システム。
【請求項４】
該サンプルセルが概略水平に配向されることを特徴とする請求項１の該全血システム。
【請求項５】
更に、該源と該光学的検出器とを少なくとも部分的に収容するよう構成される携帯型ハウジングを具備することを特徴とする請求項１の該全血システム。
【請求項６】
該構成分が分析される濃度内のブドウ糖であることを特徴とする請求項１の該全血システム。
【請求項７】
該サンプル要素が該放射の該光路内に自動的に進められるよう構成されることを特徴とする請求項１の該全血システム。
【請求項８】
該サンプル要素が該放射の該光路内に手動で進められるよう構成されることを特徴とする請求項１の該全血システム。
【請求項９】
患者近傍で展開され得る無試薬全血被検体検出システムに於いて、該全血システムが
中心波長を有するスペクトルバンドを備える放射のビームを放射出来る源と、
該ビームの光路内の検出器と、
該源と該検出器とを収容するよう構成されたハウジングと、そして
該ビームの該光路内に位置しそしてサンプルで充たされるよう構成されたサンプル要素とを具備しており、該サンプル要素は
該スペクトルバンド内の該放射の透過率を削除しないサンプルセル壁と、そして
サンプルセルとを備えることを特徴とする該全血システム。
【請求項１０】
該サンプル要素が該ハウジング内に進められるよう構成されることを特徴とする請求項９の該全血システム。
【請求項１１】
該サンプルセルが概略垂直に配向されることを特徴とする請求項９の該全血システム。
【請求項１２】
該サンプルセルが概略水平に配向されることを特徴とする請求項９の該全血システム。
【請求項１３】
該サンプル要素がキュベットを備えることを特徴とする請求項９の該全血システム。
【請求項１４】
該サンプル要素が試験ストリップを備えることを特徴とする請求項９の該全血システム。
【請求項１５】
該サンプル要素が使い捨て試験ストリップを備えることを特徴とする請求項９の該全血システム。
【請求項１６】
該使い捨て試験ストリップが１回使用用に構成されることを特徴とする請求項１５の該全血システム。
【請求項１７】
該使い捨て試験ストリップが少なくとも１回の使用用に構成されることを特徴とする請求項１５の該全血システム。
【請求項１８】
該患者近傍型試験システムが患者により使用されるよう構成されることを特徴とする請求項９の該全血システム。
【請求項１９】
該患者近傍型試験システムが医療実務者により使用されるよう構成されることを特徴とする請求項９の該全血システム。
【請求項２０】
該患者近傍型試験システムが臨床的設定で使用されるよう構成されることを特徴とする請求項９の該全血システム。
【請求項２１】
該サンプル要素が該患者から抜き取られたが、他の仕方で処理されなかった血液を受けるよう構成されることを特徴とする請求項９の該全血システム。
【請求項２２】
更に、該ビームの該光路内にフィルタリングするシステムを具備しており、該フイルターシステムが放射の該スペクトルバンドを透過するよう構成されることを特徴とする請求項９の該全血システム。
【請求項２３】
該フィルタリングするシステムが更に同調可能なフイルターを備えることを特徴とする請求項２２の該全血システム。
【請求項２４】
該フィルタリングするシステムが約０．８μｍと約２．５μｍの間の放射の該スペクトルバンドを透過するよう構成されることを特徴とする請求項２２の該全血システム。
【請求項２５】
該フィルタリングするシステムが約２．５μｍと約２０μｍの間の放射の該スペクトルバンドを透過するよう構成されることを特徴とする請求項２２の該全血システム。
【請求項２６】
該フィルタリングするシステムが約２０μｍと約１００μｍの間の放射の該スペクトルバンドを透過するよう構成されることを特徴とする請求項２２の該全血システム。
【請求項２７】
該フィルタリングするシステムが約３．５μｍと約１４μｍの間の少なくとも１つのスペクトルバンドで放射を透過するよう構成されることを特徴とする請求項２２の該全血システム。
【請求項２８】
該フィルタリングするシステムが下記中心波長、すなわち、４．２μｍ，５．２５μｍ，６．１２μｍ，７．４μｍ，８．０μｍ，８．４５μｍ、９．２５μｍ，９．６５μｍ，１０．４μｍ，１２．２μｍ、の少なくとも１つの付近に於いて放射を透過するよう構成されることを特徴とする請求項２２の該全血システム。
【請求項２９】
該サンプル要素が約１．２２ｍｍより短い光路長を備えることを特徴とする請求項９の該全血システム。
【請求項３０】
該サンプル要素が約１００μｍより短い光路長を備えることを特徴とする請求項９の該全血システム。
【請求項３１】
該サンプル要素が約８０μｍより短い光路長を備えることを特徴とする請求項９の該全血システム。
【請求項３２】
該サンプル要素が約１μｍと約５０μｍの間の光路長を備えることを特徴とする請求項９の該全血システム。
【請求項３３】
該サンプル要素が約１５μｍと約３５μｍの間の光路長を備えることを特徴とする請求項９の該全血システム。
【請求項３４】
更に、サンプル抽出器を具備することを特徴とする請求項９の該全血システム。
【請求項３５】
該サンプル抽出器が、ランス、レーザーランス、単一運動ランス、電離療法サンプラー、ガス−ジェット、流体−ジェット又は粒子−ジェットパーフオレーターから成るグループから選択されることを特徴とする請求項３４の該全血システム。
【請求項３６】
該サンプル要素が更に該サンプルセルと流体的に連通する開口部を備えており、そして該サンプル抽出器が該開口部の近くに傷を創るよう位置付けられることを特徴とする請求項３４の該全血システム。
【請求項３７】
該サンプルセル壁がポリエチレンを有することを特徴とする請求項９の該全血システム。
【請求項３８】
該サンプルセル壁がポリプロピレンを有することを特徴とする請求項９の該全血システム。
【請求項３９】
該サンプルセル壁がアイソタクチック構造を有するポリマーを備えることを特徴とする請求項９の該全血システム。
【請求項４０】
該サンプルセル壁がアタクチック構造を有するポリマーを備えることを特徴とする請求項９の該全血システム。
【請求項４１】
該サンプルセル壁がシンジオタクチック構造を有するポリマーを備えることを特徴とする請求項９の該全血システム。
【請求項４２】
該サンプルセル壁が該サンプルの流れを向上させるよう構成された材料を有することを特徴とする請求項９の該全血システム。
【請求項４３】
該サンプル要素が該ハウジング内へ自動的に進められるよう構成されることを特徴とする請求項９の該全血システム。
【請求項４４】
該サンプル要素が該ハウジング内へ手動で進められるよう構成されることを特徴とする請求項９の該全血システム。
【請求項４５】
患者近傍で展開され得る無試薬全血被検体検出システムに於いて、該全血システムが
フイルターと、約４．２μｍと１２．２μｍの間の少なくとも１つのスペクトルバンド内の電磁放射を発生出来る源と、を備える放射発生システムと、
少なくとも１つの信号を発生するため放射の該スペクトルバンドに応答するよう放射の該スペクトルバンドの光路内に位置付けられた光学的検出器と、
該信号を受信し、該信号を処理しそして出力を発生するよう構成されたシグナルプロセッサーと、
該出力を受信するよう構成されたデイスプレーと、
サンプル抽出器と、そして
該放射発生システムと、該光学的検出器と、該シグナルプロセッサーと、そして該サンプル抽出器と、の各々を少なくとも部分的に収容するよう構成された携帯型ハウジングとを具備しており、該ハウジングが少なくとも１つの光学的に透過性の部分を有するサンプル要素を収容するよう適合されていることを特徴とする該全血システム。
【請求項４６】
該サンプル抽出器が、ランス、レーザーランス、単一運動ランス、電離療法サンプラー、ガス−ジェット、流体−ジェット又は粒子−ジェットパーフオレーター、から成るグループから選択されることを特徴とする請求項４５の該全血システム。
【請求項４７】
該デイスプレーが可聴式デイスプレーを備えることを特徴とする請求項４５の該全血システム。
【請求項４８】
該デイスプレーが視認型デイスプレーを備えることを特徴とする請求項４５の該全血システム。
【請求項４９】
該デイスプレーが分離可能なデバイスであることを特徴とする請求項４５の該全血システム。
【請求項５０】
該分離可能なデバイスが携帯型計算デバイスであることを特徴とする請求項４９の該全血システム。
【請求項５１】
患者近傍で展開され得る無試薬全血検出システムに於いて、該全血システムが
光学的校正システムと、そして
光学的分析システムとを具備しており、
該光学的校正システムは、該光学的分析システムが全血のサンプルを分析すると概略同時に、該全血システムを校正するよう適合されていることを特徴とする該全血システム。
【請求項５２】
該光学的校正システムは、該光学的分析システムが全血のサンプルを分析すると同時に、該全血システムを校正するよう適合されていることを特徴とする請求項５１の該全血システム。
【請求項５３】
該光学的校正システムは、該光学的分析システムが全血のサンプルを分析する前に、該全血システムを校正するよう適合されていることを特徴とする請求項５１の該全血システム。
【請求項５４】
該光学的校正システムは、該光学的分析システムが全血のサンプルを分析した後、該全血試験システムを校正するよう適合されていることを特徴とする請求項５１の該全血システム。
【請求項５５】
該システムが更に、
被検体透過ビームを発生することが出来る放射源システムと、
該被検体透過ビームの光路内の検出器と、そして
該被検体透過ビームの該光路内に進められるよう構成されたサンプル要素とを具備しており、該サンプル要素が
第一の窓と第二の窓の間に延びるサンプルセルを有する分析部分を備えることを特徴とする請求項５１の該全血システム。
【請求項５６】
該サンプル要素が更に校正部分を備えており、そして該放射源システムが該サンプル要素の該校正部分に突き当たる校正ビームを発生することが出来ることを特徴とする請求項５５の該全血システム。
【請求項５７】
自動無試薬全血被検体検出システムに於いて、該自動全血システムが
少なくとも１つの波長の電磁放射を有する放射を発生出来る源と、
少なくとも１つの信号を発生するために該放射に応答するよう該放射の光路内に位置付けられた光学的検出器と、
組織の部分から流体のサンプルを抜き取るよう構成されたサンプル抽出器と、
該放射の該光路内に位置しそして流体の該サンプルを受けるよう構成されたサンプルセルと、そして
該信号を処理するシグナルプロセッサーとを具備しており、
該試験システムは患者から何らの介入無しに、流体の該サンプルを抜き取り、流体の該サンプルを受け、該放射を発生し、該放射を検出し、そして該信号を処理するよう構成されていることを特徴とする該自動全血システム。
【請求項５８】
該サンプル抽出器は、ランス、レーザーランス、単一運動ランス、電離療法サンプラー、ガス−ジェット、流体−ジェット、又は粒子−ジェットパーフオレーター、から成るグループから選択されることを特徴とする請求項５７の自動全血システム。
【請求項５９】
更に、
該源と、該光学的検出器と、該サンプル抽出器と、該サンプルセルと、そして該シグナルプロセッサーとの、少なくとも１つを少なくとも部分的に収容するよう構成されたハウジングを具備していることを特徴とする請求項５７の該自動全血システムシステム。
【請求項６０】
該サンプルセルが該ハウジング内へ進められるよう構成されていることを特徴とする請求項５９の該自動全血システム。
【請求項６１】
該サンプルセルが概略垂直に配向されることを特徴とする請求項５９の該自動全血システム。
【請求項６２】
該サンプルセルが概略水平に配向されることを特徴とする請求項５９の自動全血システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的に物質サンプル（ｍａｔｅｒｉａｌ  ｓａｍｐｌｅｓ）内の被検体濃度の決定に関する。
【背景技術】
【０００２】
数百万の糖尿病患者が彼らの血流中のブドウ糖レベルをモニターするために毎日ベースで血液の様な体液のサンプルを抜き取っている。この慣行は自己モニタリングと呼ばれ、多数の試薬ベースの（ｒｅａｇｅｎｔ−ｂａｓｅｄ）ブドウ糖モニターの１つを使って普通行われる。これらのモニターは試薬と、該流体サンプル中のブドウ糖との間の化学反応の或る側面を観察することによりブドウ糖濃度を測定する。該試薬は予測可能な仕方でブドウ糖と反応すると知られる化合物であり、該モニターが該サンプル内のブドウ糖濃度を決定することを可能にする。例えば、該モニターは該ブドウ糖と該試薬の間の反応により発生する電圧又は電流を測定するよう構成される。該試薬を保持し、該ブドウ糖と該試薬の間の反応をホスト（ｈｏｓｔ）するため小さな試験ストリップ（ｔｅｓｔ  ｓｔｒｉｐ）が使われることが多い。試薬ベースのモニターと試験ストリップは種々の問題をこうむり、又限定された性能を有する。
【０００３】
試薬に係わる問題とコストは製造中、出荷時、貯蔵中、そして該試薬含有試験ストリップの使用時に起こる。該ストリップが究極的に適切に機能することを保証するために、コストが掛かり、努力を要する品質管理戦略が該試験ストリップ製造過程に組み入れられねばならない。例えば、該ストリップが消費者販売用にレリース（ｒｅｌｅａｓｅｄ）され得る前に、血液試験又は等価の試験により製造ロットに特定の校正コードが決定されねばならない。該モニターが該ストリップ上に置かれたサンプル内のブドウ糖濃度を精密に読むことを保証するために、該試薬ベースのモニターを使う糖尿病患者はこの校正コードを該モニター内に入れねばならないことが多い。当然、この要求は該校正コードを読むことと入れることによりエラーをもたらし、それは該モニターにブドウ糖濃度の危険な不精確読みを行わせ得る。
【０００４】
また、試薬ベースのモニターの試験ストリップは該試薬の水和を防止するために出荷時及び貯蔵時特殊な梱包を要求する。早すぎた水和は該試薬がブドウ糖と反応する仕方に影響し、誤った読みを引き起こし得る。一旦該試験ストリップが出荷されると、それらはベンダー及びユーザーにより制御された貯蔵温度範囲内で貯蔵されねばならない。不幸にして、多数のユーザーはこれらのプロトコルに従うことが出来ないことが多い。試験ストリップとそれらの試薬が不適切に取り扱われたり、貯蔵されたりすると、誤ったモニター読み出しが起こり得る。例え、全ての必要な過程、梱包、そして貯蔵の制御が守られても、該ストリップ上の試薬は経時的に劣化し、かくして該試験ストリップは限定された貯蔵寿命しか持たない。全てのこれらの要因が試薬ベースのモニターと試験ストリップを高価で厄介であると消費者に見なさせるようにした。実際、試薬ベースの試験片は、もしそれらがより簡単で、完全にフエイルセーフであるよう設計されるならば、遙かにもっと高価となるであろう。
【０００５】
試薬ベースのブドウ糖モニターの性能は試薬に関係する多くの面で限定される。上記で論じた様に、この様なモニターの精度は該試薬の感受性により限定され、かくして製造、梱包、貯蔵、そして使用に関する厳密なプロトコルの何等かの違反は該モニターの精度を減じる。該ブドウ糖と該試薬の間で反応が起こる時間は該ストリップ上の試薬の量により限定される。従って、該サンプル内のブドウ糖濃度を測定する時間も同様に限定される。試薬ベースの血液ブドウ糖モニター出力の信頼性はより多くの流体サンプルを取り、追加的測定を行うことによってのみ高めることが出来る。これは痛い流体の取り出しの量を２倍又は３倍にするので望ましくない。同時に、試薬ベースのモニターの性能は該反応速度が個別測定値を得ることのできる速度を限定することで限定される。該反応時間は大抵のユーザーには余りに長いと見なされている。
【０００６】
一般に、試薬ベースのモニターは大抵のユーザー用には余りに複雑で、限定された性能を有する。加えて、この様なモニターはユーザーが、注意して廃棄せねばならぬ鋭いランセット（ｌａｎｃｅｓ）を使って、１日に多数回流体を抜き取ることを要求する。
【特許文献１】
米国特許第６、１９８、９４９号明細書、ＳＯＬＩＤ−ＳＴＡＴＥ  ＮＯＮ−ＩＮＶＡＳＩＶＥ  ＩＮＦＲＡＲＥＤ  ＡＢＳＯＲＰＴＩＯＮ  ＳＰＥＣＴＲＯＭＥＴＥＲ  ＦＯＲ  ＴＨＥ  ＧＥＮＥＲＡＴＩＯＮ  ＡＮＤ  ＣＡＰＴＵＲＥ  ＯＦ  ＴＨＥＲＭＡＬ  ＧＲＡＤＩＥＮＴ  ＳＰＥＣＴＲＡ  ＦＲＯＭ  ＬＩＶＩＮＧ  ＴＩＳＳＵＥ、２００１年３月６日発行
【特許文献２】
米国特許第６、１６１、０２８号明細書、ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＤＥＴＥＲＭＩＮＩＮＧ  ＡＮＡＬＹＴＥ  ＣＯＮＣＥＮＴＲＡＴＩＯＮ  ＵＳＩＮＧ  ＰＥＲＩＯＤＩＣ  ＴＥＭＰＥＲＡＴＵＲＥ  ＭＯＤＵＬＡＴＩＯＮ  ＡＮＤ  ＰＨＡＳＥ  ＤＥＴＥＣＴＩＯＮ、２０００年１２月１２日発行
【特許文献３】
米国特許第５、８７７、５００号明細書、ＭＵＬＴＩＣＨＡＮＮＥＬ  ＩＮＦＲＡＲＥＤ  ＤＥＴＥＣＴＯＲ  ＷＩＴＨ  ＯＰＴＩＣＡＬ  ＣＯＮＣＥＮＴＲＡＴＯＲＳ  ＦＯＲ  ＥＡＣＨ  ＣＨＡＮＮＮＥＬ、１９９９年３月２日発行
【特許文献４】
米国特許出願公開第０９／５３８，１６４号明細書、ＭＥＴＨＯＤ  ＡＮＤ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＦＯＲ  ＤＥＴＥＲＭＩＮＩＮＧ  ＡＮＡＬＹＴＥ  ＣＯＮＣＥＮＴＲＡＴＩＯＮ  ＵＳＩＮＧ  ＰＨＡＳＥ  ＡＮＤ  ＭＡＧＮＩＴＵＤＥ  ＤＥＴＥＣＴＩＯＮ  ＯＦ  Ａ  ＲＡＤＩＡＴＩＯＮ  ＴＲＡＮＳＦＥＲ  ＦＵＮＣＴＩＯＮ、２０００年３月３０日出願
【特許文献５】
国際公開第ＷＯ０１／３０２３６号パンフレット（米国特許出願公開第０９／４２７、１７８号明細書に対応）、ＳＯＬＩＤ−ＳＴＡＴＥ  ＮＯＮ−ＩＮＶＡＳＩＶＥ  ＴＨＥＲＭＡＬ  ＣＹＣＬＩＮＧ  ＳＰＥＣＴＲＯＭＥＴＥＲ、２００１年３月３日刊行
【特許文献６】
米国仮特許出願公開第６０／３３６、４０４号明細書、ＷＩＮＤＯＷ  ＡＳＳＥＭＢＬＹ、２００１年１０月２９日出願
【特許文献７】
米国仮特許出願公開第６０／３４０，７９４号明細書、ＲＥＡＧＥＮＴ−ＬＥＳＳ  ＷＨＯＬＥ−ＢＬＯＯＤ  ＧＬＵＣＯＳＥ  ＭＥＴＥＲ、２００１年１２月１１日出願
【特許文献８】
米国仮特許出願公開第６０／３４０，４３５号明細書、ＣＯＮＴＯＲＬ  ＳＹＳＴＥＭ  ＦＯＲ  ＢＬＯＯＤ  ＣＯＮＳＴＩＴＵＥＮＴ  ＭＯＮＩＴＯＲ、２００１年１２月１２日出願
【特許文献９】
米国仮特許出願公開第６０／３４０，６５４号明細書、ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＣＯＮＤＵＣＴＩＮＧ  ＡＮＤ  ＤＥＴＥＣＴＩＮＧ  ＩＮＦＲＡＲＥＤ  ＲＡＤＩＡＴＯＮ、２００１年１２月１２日出願
【特許文献１０】
米国仮特許出願公開第６０／３４０，７７３号明細書、ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＴＲＡＮＳＦＯＲＭＩＮＧ  ＰＨＡＳＥ  ＳＰＥＣＴＲＡ  ＴＯ  ＡＢＳＯＲＰＴＩＯＮ  ＳＰＥＣＴＲＡ、２００１年１２月１１日
【特許文献１１】
米国仮特許出願公開第６０／３３２，３２２号明細書、ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＡＤＪＵＳＴＩＮＧ  ＳＩＧＮＡＬ  ＶＡＲＩＡＴＩＯＮ  ＯＦ  ＡＮ  ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＡＬＬＹ  ＣＯＮＴＲＯＬＬＥＤ  ＩＮＦＲＡＲＥＤ  ＴＲＡＮＳＭＩＳＳＩＶＥ  ＷＩＮＤＯＷ、２００１年１１月２１日出願
【特許文献１２】
米国仮特許出願公開第６０／３３２，０９３号明細書、ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＩＭＰＲＯＶＩＮＧ  ＴＨＥ  ＡＣＣＵＲＡＣＹ  ＯＦ  ＡＮ  ＡＬＴＥＲＮＡＴＥ  ＳＩＴＥ  ＢＬＯＯＤ  ＧＬＵＣＯＳＥ  ＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴ、２００１年１１月２１日出願
【特許文献１３】
米国仮特許出願公開第６０／３３２，１２５号明細書、ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＡＤＪＵＳＴＩＮＧ  Ａ  ＢＬＯＯＤ  ＡＮＡＬＹＴＥ  ＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴ、２００１年１１月２１日出願
【特許文献１４】
米国仮特許出願公開第６０／３４１，４３５号明細書、ＰＡＴＨＬＥＮＧＴＨ−ＩＮＤＥＰＥＮＤＥＮＴ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  ＯＴＩＣＡＬＬＹ  ＤＥＴＥＲＭＩＮＩＮＧ  ＭＡＴＥＲＩＡＬ  ＣＯＭＰＯＳＩＴＩＯＮ、２００１年１２月１４日
【特許文献１５】
米国仮特許出願公開第６０／３３９，１２０号明細書、ＱＵＡＤＲＡＴＵＲＥ  ＤＥＭＯＤＵＬＡＴＩＯＮ  ＡＮＤ  ＫＡＬＭＡＮ  ＦＩＬＴＥＲＩＮＧ  ＩＮ  Ａ  ＢＩＯＬＯＧＩＣＡＬ  ＣＯＮＳＩＴＵＥＮＴ  ＭＯＮＩＴＯＲ、２００１年１２月７日出願
【特許文献１６】
米国仮特許出願公開第６０／３３９、０４４号明細書、ＦＡＳＴ  ＳＩＧＮＡＬ  ＤＥＭＯＤＵＬＡＴＩＯＮ  ＷＩＴＨ  ＭＯＤＩＦＩＥＤ  ＰＨＡＳＥ−ＬＯＣＫＥＤ  ＬＯＯＰ  ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ、２００１年１１月１２日出願
【特許文献１７】
米国仮特許出願公開第６０／３３６，２９４号明細書、ＭＥＴＨＯＤ  ＡＮＤ  ＤＥＶＩＣＥ  ＦＯＲ  ＩＮＣＲＥＡＳＩＮＧ  ＡＣＣＵＲＡＣＹ  ＯＦ  ＢＬＯＯＤ  ＣＯＮＳＩＴＵＥＮＴ  ＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴ、２００１年１２月２９日出願
【特許文献１８】
米国仮特許出願公開第６０／３３８，９９２号明細書、ＳＩＴＥ  ＳＥＬＥＣＴＩＯＮ  ＦＯＲ  ＤＥＴＥＲＭＩＮＩＮＧ  ＡＮＡＬＹＴＥ  ＣＯＮＣＥＮＴＲＡＴＩＯＮ  ＩＮ  ＬＩＶＩＮＧ  ＴＩＳＳＵＥ、２００１年１１月１３日
【特許文献１９】
米国仮特許出願公開第６０／３３９，１１６号明細書、ＭＥＴＨＯＤ  ＡＮＤ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＦＯＲ  ＩＭＰＲＯＶＩＮＧ  ＣＬＩＮＩＣＡＬＬＹ  ＳＩＧＮＩＦＩＣＡＮＴ  ＡＣＣＵＲＡＣＹ  ＯＦ  ＡＮＡＬＹＴＥ  ＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴ、２００１年１１月７日出願
【特許文献２０】
米国特許第５、９０８、４１６号明細書、ＬＡＳＥＲ  ＤＥＲＭＡＬ  ＰＥＲＦＯＲＡＴＯＲ、１９９９年６月１日発行
【特許文献２１】
米国特許第６、２０７、４００号明細書、ＮＯＮ−  ＯＲ  ＭＩＮＩＭＡＬＬＹ  ＩＮＶＡＳＩＶＥ  ＭＯＮＩＴＯＲＩＮＧ  ＭＥＴＨＯＤ  ＵＳＩＮＧ  ＰＡＲＴＩＣＬＥ  ＤＥＬＩＶＥＲＹ  ＭＥＴＨＯＤＳ、２００１年３月２７日発行
【特許文献２２】
米国特許第６、２９８、２５４号明細書、ＤＥＶＩＣＥ  ＦＯＲ  ＳＡＭＰＬＩＮＧ  ＳＵＢＳＴＡＮＣＥＳ  ＵＳＩＮＧ  ＡＬＴＥＲＮＡＴＩＮＧ  ＰＯＬＡＲＩＴＹ  ＯＦ  ＩＯＮＴＯＰＨＯＲＥＴＩＣ  ＣＵＲＲＥＮＴ、２００１年１０月２日
【非特許文献１】
Ｊａｍｅｓ  Ｔ．Ｄａｌｙ  ｅｔ  ａｌ．Ｔｕｎａｂｌｅ  Ｎａｒｒｏｗ−Ｂａｎｄ  Ｆｉｌｔｅｒ  ｆｏｒ  ＬＷＩＲ  Ｈｙｐｅｒｓｐｅｃｔｒａｌ  Ｉｍｇｉｎｇ
【発明の開示】
【０００７】
一つの実施態様では、本発明は患者近傍で展開され得る（ｃａｐａｂｌｅ  ｏｆ  ｂｅｉｎｇ  ｄｅｐｌｏｙｅｄ  ｎｅａｒ  ａ  ｐａｔｉｅｎｔ）無試薬全血被検体検出システム（ｒｅａｇｅｎｔｌｅｓｓ  ｗｈｏｌｅ−ｂｌｏｏｄ  ａｎａｌｙｔｅ  ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｓｙｓｔｅｍ）である。該全血システムはスペクトルバンドを有する放射のビームを放射出来る源と、該ビームの光路内の検出器と、を有する。又該全血システムは該源と該検出器とを収容するよう構成されたハウジングを有する。又該全血システムは該ビームの該光路内に位置するサンプル要素（ｓａｍｐｌｅ  ｅｌｅｍｅｎｔ）を有する。該サンプル要素はサンプルセル（ｓａｍｐｌｅ  ｃｅｌｌ）と、該スペクトルバンド内の該放射のビームの透過率を低減しないサンプルセル壁と、を有する。
【０００８】
もう一つの実施態様では、本発明は無試薬全血被検体検出システムを含む。該全血システムは、約４．２μｍと約１２．２μｍの間の少なくとも１つのスペクトルバンド内で電磁放射を一緒に発生する、放射源及びフイルターを含む放射発生システムを有する。又該全血システムは該スペクトルバンドの放射の光路内に位置付けられ、信号を発生するよう該スペクトルバンドの放射に応答する、光学的検出器を有する。また、該全血システムは該信号を受信し、処理するシグナルプロセッサーを有する。該シグナルプロセッサーは又出力を発生する。また、該全血システムはデイスプレーとサンプル抽出器（ｓａｍｐｌｅ  ｅｘｔｒａｃｔｏｒ）も有する。携帯型ハウジングが、該放射発生システムと、該光学的検出器と、該シグナルプロセッサーと、そして該サンプル抽出器との少なくとも１つを少なくとも部分的に収容するよう構成されている。該ハウジングは少なくとも１つの光学的に透過性の部分を有するサンプル要素を収容するよう適合されている。
【０００９】
なおもう一つの実施態様では、本発明は無試薬全血被検体検出システムを含む。該全血システムは源と、光学的検出器と、そしてサンプル要素とを有する。該源は電磁放射を放射するよう構成される。該光学的検出器は該放射の該光路内に位置付けられる。該サンプル要素は該放射の該光路内に位置付けられる。該全血システムは、該全血の少なくとも１つの特性を評価するために該全血のサンプルについて光学的分析を行う。
【００１０】
もう一つの実施態様では、全血のサンプルを分析するための無試薬全血被検体検出システムは光学的校正（ｏｐｔｉｃａｌ  ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ）システムと光学的分析システムとを有する。該光学的校正システムは該光学的分析システムが該全血のサンプルを分析すると概略同時に該全血システムを校正するよう適合される。
【００１１】
もう一つの実施態様では、全血被検体検出を行うための方法が提供される。患者近傍で展開され得る無試薬全血被検体検出システムは光学的校正システムと、光学的分析システムと、を具備し、そしてサンプルセルが提供される。該サンプルセルの実質的部分はサンプルで充たされる。該サンプルセルの第一の校正測定が行われる。該サンプルセル内の全血のサンプルの分析的測定が行われる。
【００１２】
もう一つの実施態様では、本発明は無試薬全血被検体検出用の方法を含む。源と、該源の光路内の検出器と、該源及び該検出器を収容するよう構成された携帯型ハウジングと、そしてサンプルセルを有するサンプル要素とが、提供される。流体サンプルが組織の部分から抜き取られる。サンプル要素の開口部（ｏｐｅｎｉｎｇ）が、該流体が該サンプル要素内に抜き取られるように該流体のサンプルに隣接して位置付けられる。該サンプル要素は該サンプルセルが該源の光路内にあるように該ハウジング内に位置付けられる。少なくとも１つのスペクトルバンドを有して放射される放射ビームは該源から該サンプル要素のサンプルセルへ放射される。該サンプル要素を出る放射を含む透過された放射ビームは該検出器により検出される。
【００１３】
もう一つの実施態様では、本発明は患者近傍で行われ得る無試薬全血被検体検出用の方法を含む。電磁放射を放射するよう構成された源と、該放射の光路内に位置付けられた光学的検出器と、が提供される。又、該源と該光学的検出器とサンプル要素とを少なくとも部分的に収容するよう構成された携帯型ハウジングが提供される。該サンプル要素は該放射の光路内で該ハウジング内に位置付けられ、全血のサンプルを含む。電磁放射の放射されるビームが該源から放射される。該全血のサンプルを通るよう透過される放射の透過されたビームは該全血のサンプルの少なくとも１つの特性を評価するために検出される。
【００１４】
もう一つの実施態様では、本発明は患者近傍で展開され得る無試薬全血検出システムを操作する方法を含む。該検出システムは光学的校正システムと光学的分析システムとを有する。校正部分と、全血のサンプルを有する分析部分と、を備えるサンプル要素が該全血分析システム内へ進められる。該全血のサンプルと該サンプル要素との光学的特性を決定するため電磁放射の第一のビームが該サンプル要素の分析部分を通して透過される。
【００１５】
もう一つの実施態様では、自動無試薬全血被検体検出システムは、源と、光学的検出器と、サンプル抽出器と、サンプルセルと、そしてシグナルプロセッサーとを有する。該源は電磁放射の少なくとも１つの波長を有する放射を発生出来る。該光学的検出器は該放射の光路内に位置付けられる。該光学的検出器は少なくとも１つの信号を発生することにより該放射に応答する。該サンプル抽出器は組織の部分から流体をサンプリングするように構成される。該サンプルセルは該放射の光路内に位置し、流体のサンプルを受けるよう構成される。該シグナルプロセッサーは該信号を処理する。該試験システムは流体のサンプルを抜き取り、該流体のサンプルを受け、該放射を発生し、該放射を検出し、そして患者からの何等かの介入無しに該信号を処理する、よう構成される。
【００１６】
もう一つの実施態様では、サンプル要素形成物質を有するサンプル要素を製造する方法が提供される。第一のモールデイングインサートを受け、第二のモールデイングインサートを受けるモールデイング室が提供される。該第一のモールデイングインサートは概ね平板状の形と、第一のモールデイングインサート縦軸とを有する。該第二のモールデイングインサートは第二のモールデイングインサート縦軸を有する。該モールデイング室内のモールデイング条件が選択される。該第一のモールデイングインサートが該モールデイング室内に位置付けられる。該第二のモールデイングインサートは、該第二のモールデイングインサート縦軸が該第一のモールデイングインサート縦軸と或る角度を形成するよう、該モールデイング室内に位置付けられる。該サンプル要素形成材料は該モールデイング室内に流れる。該第一のモールデイングインサートと第二のモールデイングインサートは該モールデイング室から除去される。
【００１７】
もう一つの実施態様では、サンプル要素は穿孔可能部分と、サンプルセルと、サンプル供給通路と、そしてサンプル抽出器とを有する。該サンプルセルは第一の窓と第二の窓により規定される。該サンプル供給通路は該サンプルセルと穿孔可能部分の間に延びる。
【００１８】
もう一つの実施態様では、サンプル要素は開口部と第一のサンプルセル壁とを有する。第一のサンプルセル壁は第一の内部側部（ｉｎｎｅｒ  ｓｉｄｅ）と第一の外部側部（ｏｕｔｅｒ  ｓｉｄｅ）とを有する。サンプルセルは少なくとも部分的に該第一のサンプルセル壁により規定される。サンプル供給通路は該開口部と該サンプルセルの間に延びている。
【００１９】
もう一つの実施態様では、サンプル要素取り扱いシステム（ｓａｍｐｌｅ  ｅｌｅｍｅｎｔ  ｈａｎｄｌｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍ）は少なくとも２つのサンプル要素と、使用済みサンプル要素部分と、そして未使用サンプル要素部分とを含む。該使用済みサンプル要素部分は該未使用サンプル要素部分に結合される。該サンプル要素取り扱いシステムの展開の前に、該サンプル要素の各々は該未使用サンプル要素部分内に収容される。該サンプル要素取り扱いシステムは該サンプル要素を該未使用サンプル要素部分から該使用済みサンプル要素部分へ進める。
【００２０】
もう一つの実施態様では、サンプル要素をサンプルで充たす方法が提供される。少なくとも２つのサンプル要素を有するサンプル要素ハンドラー（ｈａｎｄｌｅｒ）が提供される。該サンプル要素ハンドラーは未使用サンプル要素部分と、該未使用サンプル要素部分に結合された使用済みサンプル要素部分と、を有する。第一のサンプル要素は該未使用部分からサンプル把持位置へ進められる。サンプルは該サンプル要素を少なくとも部分的に充たすよう把持される。該第一のサンプル要素は該サンプル把持位置から該使用済みサンプル要素部分へ進められる。該サンプル要素ハンドラーは該充たされたサンプル要素がエネルギー源へ供されるように全血システム内へ挿入可能に構成される。
【００２１】
もう一つの実施態様では、サンプル要素カートリッジが第一のサンプル要素と、該第一のサンプル要素に取り外し可能に取り付けられた第二のサンプル要素と、そしてサンプル要素ハンドラーとを有する。該サンプル要素ハンドラーは貯蔵サンプル要素部分と、展開済みサンプル要素部分と、そしてサンプル要素アドバンサー（ａｄｖａｎｃｅｒ）とを有する。該サンプル要素アドバンサーは該第一のサンプル要素を該貯蔵サンプル要素部分から該展開済みサンプル要素部分へ転送する。該サンプル要素アドバンサーは該第二のサンプル要素を該貯蔵サンプル要素部分から該展開済みサンプル要素部分へ転送する。該第一のサンプル要素はそれが該展開済みサンプル要素部分へ転送された後該第二のサンプル要素から取り外されるよう構成される。
【００２２】
もう一つの実施態様では、サンプル要素は校正部分とサンプル部分とを有する。
【００２３】
もう一つの実施態様では、サンプル要素を取り扱う方法が提供される。校正部分とサンプル部分とを有するサンプル要素が提供される。サンプル部分の少なくとも一部分はサンプルで充たされる。該サンプル要素は全血分析システム内へ挿入される。該サンプル部分と該校正部分の少なくとも１つ内で光学的分析が行われる。該サンプル要素は該全血分析システムから除去される。
【００２４】
もう一つの実施態様では、ユーザーの外肢（ａｐｐｅｎｄａｇｅ）の裂傷（ｌａｃｅｒａｔｉｏｎ）からサンプルを集めるためのサンプル要素組立体（ａｓｓｅｍｂｌｙ）が提供される。該サンプル要素組立体はサンプルセルと、開口部と、そしてサンプル供給通路とを有するサンプル要素を備える。該サンプル供給通路は該開口部と該サンプルセルとの間の流体流通を提供する。又サンプル要素組立体は単一運動（ｓｉｎｇｌｅ  ｍｏｔｉｏｎ）サンプル抽出器を有する。サンプルセル組立体（ｓａｍｐｌｅ  ｃｅｌｌ  ａｓｓｅｍｂｌｙ）の単一運動は外肢の裂傷を創り、そして又該サンプルが該サンプル要素内に抜き取られるように該裂傷に該開口部を置く。
＜好ましい態様の詳細な記述＞
或る好ましい実施態様及び実施例が下記で開示されるが、本発明は、特定の開示される実施態様を超えて、他の代替しうる実施態様及び／又は本発明の使用及びその明らかな変型と均等物まで及ぶことは当業者により理解されるであろう。かくして、ここに開示された本発明の範囲は下記説明の特定の開示された実施態様により限定されるべきでないものと意図されている。
【００２５】
Ｉ．被検体検出システムの大要
本明細書で被検体検出システムが開示されるが、該システムは、主として下記パートＡで論じられる非侵襲正システムと、主として下記パートＢで論じられる全血システムと、を含んでいる。また、材料サンプル内の被検体の濃度を検出する方法を含む種々の方法が開示される。該非侵襲性システム／方法と該全血システム／方法はそれらが共に光学的測定を使うことで関連付けられる。測定の装置と方法を参照して本明細書で使われる時、「光学的」は広い用語であり、その普通の意味で使われ、限定が無い場合は、化学反応を起こす必要無しに物質サンプル内の被検体の存在又は濃度の識別を意味する。下記でより詳細に論じる時、該２つの取り組みは材料サンプルの光学的分析を行うため各々独立に動作することが出来る。また、該２つの取り組み１つの装置内で組み合わされることも可能であり、該２つの取り組みは方法の種々の過程を行うために一緒に使われることも可能である。
【００２６】
一つの実施態様では、該２つの取り組みは装置、例えば非侵襲性の取り組みを使う装置、の校正を行うため組み合わされる。もう一つの実施態様では、２つの取り組みの有利な組み合わせが、より高い精度を達成するための非侵襲性測定と、患者への不快感を最小化する全血測定と、を行う。例えば、その日の或る時刻、例えば食事が消費された後又は薬が投与された後の或る時刻には、該全血技術は該非侵襲性の技術より精密であるかも知れない。
【００２７】
しかしながら、開示されるデバイスの何れも何等かの適当な検出方法論に依り動作すること、そして何れの開示される方法も何等かの適当なデバイスの動作で使われることは理解されるべきである。更に、該開示されるデバイスと方法は、従来の、非侵襲性の、間歇的又は連続的測定、皮下埋め込み、着用型検出システム、又はそれらの何等かの組み合わせを含み、そしてそれらに限定されない、広い種類の状況又は動作モードで応用可能である。
【００２８】
ここに説明され、図解される何れの方法も説明される動作の正確なシーケンスに限定されず、表明される動作の全ての実行に必ずしも限定されもしない。問題の方法（複数を含む）を実行するのにイベント又は動作の他のシーケンス、又は該イベントの全てより少ないもの、又は該イベントの同時発生が利用されてもよい。
Ａ．非侵襲性システム
１．モニター構造体
図１は現在の好ましい実施態様の非侵襲性光学的検出システム｛以下「非侵襲性システム」と記す｝１０を描いている。該描かれた非侵襲性システム１０は、下記で更に詳細に論じる様に、サンプルにより放射される赤外線エネルギーを観察することにより、材料サンプルＳ内の被検体の濃度を非侵襲的に検出するために特に好適である。
【００２９】
ここで使用される時、用語「非侵襲性」は広い用語であり、その普通の意味で使用され、限定無き場合は、生体内組織サンプル又は身体流体の中の被検体の濃度を決定する能力を有する被検体検出のデバイス及び方法を称する。しかしながら、ここで開示される該非侵襲性システム１０は、該非侵襲性システム１０が非侵襲的に又は侵襲的に得られた体外の流体又は組織のサンプルを分析するため使われる時は、非侵襲性の使用に限定されないことは理解されるべきである。ここで使用される時、用語「侵襲性」は広い用語であり、その普通の意味で使用され、限定無き場合は、皮膚を通した流体サンプルの除去を含む被検体検出方法を称する。ここで使用される時、用語「物質サンプル」は広い用語であり、その普通の意味で使用され、限定無き場合は、該非侵襲性システム１０による分析用に好適な材料の何等かの集まりを称する。例えば、材料サンプルＳは該非侵襲性システム１０に対して置かれた、人間の前腕の様な、組織サンプルを含んでもよい。該材料サンプルＳはまた、全血、血液成分（複数を含む）、侵襲的に得られた間隙性流体（ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ  ｆｌｕｉｄ）又は細胞間流体（ｉｎｔｅｒｃｅｌｌｕｌａｒ  ｆｌｕｉｄ）、又は非侵襲的に得られた唾液又は尿、又は有機的又は無機的材料の何等かの集まり、の様な或る容積の身体流体を含む。ここで使用される時、用語「被検体」は広い用語であり、その普通の意味で使用され、限定無き場合は、その存在又は濃度が該材料サンプルＳ内で該非侵襲性システム１０により探される何等かの化学的種を称する。例えば、該非侵襲性システム１０により検出されてもよい該被検体（複数を含む）は、ブドウ糖、エタノール、インスリン、水、二酸化炭素、血液酸素、コレステロール、ビリルビン、ケトン、脂肪酸、リポ蛋白、アルブミン、尿素、クレアチニン、白血球、赤血球、ヘモグロビン、酸化されたヘモグロビン、カルボキシヘモグロビン、有機分子、無機分子、調合薬、シトクロム、種々の蛋白及び発色団、微少石灰化物（ｍｉｃｒｏｃａｌｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ）、電解質、ナトリウム、カリウム、塩素、重炭酸塩、そしてホルモン、を含み、かつ、それらに限定されない。
【００３０】
幾つかの実施態様では窓組立体１２が省略されてもよいが、該非侵襲性システム１０は好ましくは窓組立体１２を有するのがよい。該窓組立体１２の１つの機能は、サンプルが該窓組立体１２の上面１２ａに対するよう置かれた時、赤外線エネルギーＥが該サンプルＳから該非侵襲性システム１０に入ることを可能にすることである。該窓組立体１２はヒーター層（下記の論述参照）を有し、該ヒーター層は該材料サンプルＳを加熱し、それから赤外線エネルギーの放射を誘起するため使われる。好ましくはペルチエ型熱電デバイスを有するのがよい、冷却システム１４が該窓組立体１２と熱伝導関係にあるので、該窓組立体１２と該材料サンプルＳの温度は下記で詳細に論ずる検出方法論により扱われ得る。該冷却システム１４は、コールドリザーバー１６及び窓組立体１２と熱伝導関係にある冷たい面１４ａと、ヒートシンク１８と熱伝導関係にある熱い面１４ｂと、を有する。
【００３１】
該赤外線エネルギーＥが該非侵襲性システム１０に入ると、それは最初に該窓組立体１２を、次いで光学的ミキサー２０、そして次いでコリメーター２２を通過する。該光学的ミキサー２０は、該赤外線エネルギーがそれを通過し、該ミキサー壁で反射する時、該赤外線エネルギーＥの方向性をランダム化する高反射性内面を有する光パイプを備えるのが好ましい。又該コリメーター２２も高反射性内壁を有する光パイプを備えるが、該壁はそれらが該ミキサー２０から離れるよう延びる時発散する。該発散性壁は、該赤外線エネルギーＥに、該コリメーター壁で反射する時の赤外線エネルギーの入射角により、該赤外線エネルギーが該コリメーター２２の広い端部の方へ進む時真っ直ぐになる傾向を持たせる。
【００３２】
該コリメーター２２から、該赤外線エネルギーＥはフイルター２４の配列を通過するが、該フイルターの各々は選択された波長又は波長のバンドだけを通過可能にする。これらの波長／バンドは、下記で詳細に論じる検出方法論で、関心のある被検体の吸収効果を強調又は分離するよう選択される。各フイルター２４は集中器（ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒ）２６そして赤外線検出器２８と光学的に連通しているのが好ましい。該集中器２６は、該赤外線エネルギーが該検出器２８に向かって進む時該赤外線エネルギーを集中させる高反射性で、収斂性の内壁を有し、該検出器２８上に入射するエネルギーの密度を高める。
【００３３】
該検出器２８は制御システム３０と電気的に通信し、該制御システムは該検出器２８から電気信号を受信し、該サンプルＳ内の該被検体の濃度を計算する。又該制御システム３０は、該窓１２及び／又は冷却システム１４の温度をモニターし、該窓１２と冷却システム１４への電力の発送を制御するよう、該窓１２と冷却システム１４と電気的に通信する。
【００３４】
ａ．窓組立体
窓組立体１２の好ましい外形はその下側から見た時の斜視図として図２に示されている。該窓組立体１２は一般に、高い赤外線透過性の材料から形成される主層（ｍａｉｎ  ｌａｙｅｒ）３２と該主層３２の下側に固定されたヒーター層３４とを有する。該主層３２は約０．２５ｍｍの好ましい厚さの、好ましくはダイヤモンドから、最も好ましくは化学蒸着された｛”シーブイデー（ＣＶＤ）”｝ダイヤモンドから形成されるのがよい。他の実施態様では、シリコン又はゲルマニウムの様な、高赤外線透過性である、代わりの材料が該主層３２の形成で使用されてもよい。
【００３５】
該ヒーター層３４はヒーター素子３８の配列の相対する端部に配置されたブスバー（ｂｕｓ  ｂａｒｓ）３６を有するのが好ましい。該ブスバー３６は該素子３８と電気的に連通しているので該ブスバー３６を適当な電力源（示されてない）へ接続時、該窓組立体１２内に熱を発生するために電流が該素子３８を通過する。又該ヒーター層３４は、該窓組立体１２の温度を測定し、該制御システム３０への温度フイードバックを提供するために（図１参照）、サーミスター又は抵抗温度デバイス｛アールテーデーエス（ＲＴＤｓ）｝の様な、１つ以上の温度センサーを有する。
【００３６】
なお図２を参照すると、該ヒーター層３４は好ましくは合金層の上に蒸着された金又は白金の第一の接着層｛この後「金」層と称される｝を有するのがよく、該接着層は該主層３２に塗られる（ａｐｐｌｉｅｄ  ｔｏ  ｔｈｅ  ｍａｉｎ  ｌａｙｅｒ  ３２）。該合金層は、例によると、１０／９０チタン／タングステン、チタン／白金、ニッケル／クロミウム、又は他の同様な材料、の様なヒーター層３４の実施に好適な材料を有する。該金層は好ましくは約４０００オングストロームの厚さ、該合金層は好ましくは約３００オングストロームと５００オングストロームの間に及ぶ厚さを有するのがよい。該金層及び／又は該合金層は、蒸着、リキッドデポジション（ｌｉｑｕｉｄ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、鍍金（ｐｌａｔｉｎｇ）、積層（ｌａｍｉｎａｔｉｎｇ）、鋳造（ｃａｓｔｉｎｇ）、シンタリング（ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ）、又は当業者に公知の他の形成又は堆積方法論を含むが、それらの限定されない、化学蒸着により、該主層３２上に堆積されてもよい。もし望むなら、該ヒーター層３４は、該主層３２への接着をも高める電気絶縁コーテイングでカバーされてもよい。１つの好ましいコーテイング材料は酸化アルミニウムである。他の受け入れ可能な材料は、二酸化チタン又はセレン化亜鉛を含むがそれらに限定されない。
【００３７】
該ヒーター層３４は該層３４全体に亘り、一定電力密度を保持し、均一な温度を促進するために隣接ヒーター素子３８の中心線間に可変ピッチ間隔を組み入れてもよい。一定ピッチ間隔が使われる場合、好ましい間隔は少なくとも約５０−１００マイクロメートルである。該ヒーター素子３８は一般に約２５マイクロメートルの好ましい幅を有するが、それらの幅は上述と同じ理由で必要な様に変えられてもよい。
【００３８】
該ヒーター層３４として使用に好適な代わりの構造は、熱電ヒーター、無線周波数｛アールエフ（ＲＦ）｝ヒーター、赤外線放射ヒーター、光学的ヒーター、熱交換器、電気抵抗加熱格子、ワイヤブリッジ加熱格子、又はレーザーヒーターを含むが、それらに限定されない。どの種類のヒーター層が使われようと、該ヒーター層が該窓組立体１２の１０％以下しか見えにくくしないことが好ましい。
【００３９】
現在の好ましい実施態様では、該窓組立体１２は実質的に該主層３２と該ヒーター層３４のみを有する。かくして、図１に示す該非侵襲性システム１０の様な光学的検出システム内に設置された時、該窓組立体１２は、該窓組立体１２の（好ましくは平坦な）上面１２ａと該非侵襲性システム１０の赤外線検出器２８の間に最小に妨げの少ない光路を実現出来る。該好ましい非侵襲性システム１０の光路は、該窓組立体１２の該主層３２及びヒーター層３４だけ（それに付けられ又はその中に置かれた何等かの反射防止、屈折率整合、電気的絶縁又は保護の、コーテイングを含め）を通り、該光学的ミキサー２０及びコリメーター２２を通りそして該検出器２８まで進む。
【００４０】
図３は、図２で示す構成の代わりに使用されてもよい、窓組立体１２用の代わりの構成の組立分解側面図を描く。図３に描かれる窓組立体１２は高度に赤外線透過性で、熱伝導性のスプレッダー層（ｓｐｒｅａｄｅｒ  ｌａｙｅｒ）４２を含む。該スプレッダー層４２の下にヒーター層４４がある。酸化アルミニウム、二酸化チタン又はセレン化亜鉛の層の様な、薄い電気絶縁層（示されてない）が該ヒーター層４４と該スプレッダー層４２の間に配置されてもよい。（酸化アルミニウム層は又該スプレッダー層４２への該ヒーター層４４の接着を高める。）該ヒーター層４４に隣接して熱絶縁及びインピーダンスマッチング層（ｉｍｐｅｄａｎｃｅ  ｍａｔｃｈｉｎｇ  ｌａｙｅｒ）４６がある。該熱絶縁層４６に隣接して熱伝導性内側層４８がある。該スプレッダー層４２はその頂部面上を保護コーテイング５０の薄い層でコートされている。該内側層４８の底部面は薄いオーバーコート層５２でコートされている。好ましくは、該保護コーテイング５０と該オーバーコート層５２は反射防止性を有するのがよい。
【００４１】
該スプレッダー層４２は、該窓組立体１２に対して置かれた時該ヒーター層４４から該材料サンプルＳ内へ均一な熱伝達を実現するのに充分な高熱伝導率を有する高い赤外線透過性材料で形成されるのが好ましい。他の有効な材料は、シーブイデーダイヤモンド（ＣＶＤ  ｄｉａｍｏｎｄ）、ダイヤモンド状カーボン（ｄｉａｍｏｎｄｌｉｋｅ  ｃａｒｂｏｎ）、ヒ化ガリウム、ゲルマニウム、そして充分高い熱伝導率を有する他の赤外線透過性材料を含むが、それらに限定されない。該スプレッダー層４２用の好ましい寸法は直径約２５．４ｍｍ（約１インチ）と約０．２５４ｍｍ（約０．０１０インチ）の厚さである。図３に示す様に、該スプレッダー層４２の好ましい実施態様はベベルされたエッジ（ｂｅｖｅｌｅｄ  ｅｄｇｅ）を組み入れている。必要ではないが、約４５度のベベルが好ましい。
【００４２】
該保護層５０は該スプレッダー層４２の頂面を破損から保護するよう意図されている。理想的には、該保護層は高度に赤外線透過性で、スクラッチングや摩滅の様な機械的破損に対し高度に抵抗性があるのがよい。又該保護層５０と該オーバーコート層５２は高い熱伝導性と反射防止性及び／又は屈折率整合性の性質を有することが好ましい。該保護層５０及びオーバーコート層５２としての使用に満足な材料はミズーリ州、セントチャールスのデポジションリサーチラボラトリー社（Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ，  Ｉｎｃ．  ｏｆ  Ｓｔ．  Ｃｈａｒｌｅｓ，  Ｍｉｓｓｏｕｒｉ）により製造される多層ブロードバンドアンチレフレクチブコーテイング（ｍｕｌｔｉ−ｌａｙｅｒ  Ｂｒｏａｄ  Ｂａｎｄ  Ａｎｔｉ−Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ  Ｃｏａｔｉｎｇ）である。又ダイヤモンド状カーボンのコーテイングも好適である。
【００４３】
下記で注意されるものを除けば、該ヒーター層４４は図２に示す窓組立体で使われる該ヒーター層３４と概ね同様である。代わりに、該ヒーター層４４はより高い及びより低い抵抗率の領域を有する、ドープされたシリコン層の様な、ドープされた赤外線透過性材料を含んでもよい。該ヒーター層４４は好ましくは約２オームの抵抗を有するのがよく、そして約１，５００オングストロームの好ましい厚さを有するのがよい。該ヒーター層４４を形成するための好ましい材料は金合金であるが、他の受け入れ可能な材料は白金、チタン、銅そしてニッケルを含み、かつ、それらに限定されない。
【００４４】
該熱絶縁層４６は該ヒーター素子４４からの熱の放散を防止する、一方該冷却システム１４が該材料サンプルＳを有効に冷却することを可能にする（図１参照）。この層４６は熱絶縁性（例えば、該スプレッダー層４２より低い熱伝導率）で赤外線透過性の性質を有する材料を備える。好ましい材料は、テキサス州、ガーランドのアモルフアスマテリアル社（Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，  Ｉｎｃ．  ｏｆ  Ｇａｒｌａｎｄ，  Ｔｅｘａｓ）により作られるエイエムテーアイアール−１（ＡＭＴＩＲ−１）として公知のカルコゲナイドガラス系統のゲルマニウム−ヒ素−セレン化合物である。該描かれた実施態様は約２１．５９ｍｍ（約０．８５インチ）の直径と約０．１２７から約０．２５４ｍｍ（約０．００５から約０．０１インチ）の範囲の好ましい厚さとを有する。該ヒーター層４４により発生された熱が該スプレッダー層４２を通り該材料サンプルＳに入る時、該熱絶縁層４６はこの熱を絶縁する。
【００４５】
該内側層４８は熱伝導材料、好ましくは従来のフロートゾーン結晶成長法（ｆｌｏａｔｚｏｎｅ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｇｒｏｗｔｈ  ｍｅｔｈｏｄ）を用いて形成された結晶性シリコンで形成されるのがよい。該内側層４８の目的は該成層された窓組立体全体用の冷たい伝導性の機械的ベースとして役立つことである。
【００４６】
図３に示す該窓組立体１２の全体の光学的透過性は好ましくは少なくとも７０％であるのがよい。図３の該窓組立体１２は好ましくは一緒に保持され、保持用ブラケット（示されてない）により該非侵襲性システム１０に取り付けられるのがよい。該ブラケットは好ましくはガラス充填プラスチック、例えば、ジェネラルエレクトリック（Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ）により製造されるウルテム２３００（Ｕｌｔｅｍ  ２３００）で形成されるのがよい。ウルテム２３００は低熱伝導性を有し、それは該成層化された窓組立体１２からの熱伝達を防止する。
【００４７】
ｂ．冷却システム
該冷却システム１４（図１参照）は好ましくはペルチエ型熱電デバイス（Ｐｅｌｔｉｅｒ−ｔｙｐｅ  ｔｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｄｅｖｉｃｅ）を有するのがよい。かくして、該好ましい冷却システム１４への電流の印加は該冷たい面１４ａを冷えさせそしてその相対する熱い面１４ｂを暖まらせる。該冷却システム１４は該冷却システム１４の冷たい面１４ａと熱伝導関係にある該窓組立体１２の状況を介して該窓組立体１２を冷却する。好ましくは、該コールドリザーバー（ｃｏｌｄ  ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ）１６が該冷却システム１４と該窓組立体１２の間に位置付けられ、該システム１４と該窓組立体１２の間の熱伝導体として機能するのがよい。該コールドリザーバー１６は適当な熱伝導性材料、好ましくは黄銅から形成されるのがよい。代わりに、該窓組立体１２は該冷却システム１４の冷たい面１４ａと直接接触して位置付けられることも出来る。
【００４８】
別の実施態様では、該冷却システム１４は空気、窒素又は冷水（ｃｈｉｌｌｅｄ  ｗａｔｅｒ）の様な冷却剤が通るようポンプ作用される熱交換器、又はヒートシンクの様な受動的伝導クーラー（ｐａｓｓｉｖｅ  ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ  ｃｏｏｌｅｒ）を有してもよい。更に進んだ代替えとして、窒素の様なガス冷却剤が、該窓組立体１２の下側と接触し（図１参照）、それから熱を伝導するよう、非侵襲性システム１０の内部を通って循環してもよい。
【００４９】
図４は（図２で示す種類の）該窓組立体１２と該コールドリザーバー１６との好ましい配置の平面図の略図であり、図５は該窓組立体１２が該冷却システム１４に直接接触する代わりの配置の平面図の略図である。該コールドリザーバー１６／冷却システム１４は好ましくは該ヒーター層３４の両側上で、その相対するエッジに沿い該窓組立体１２の下側に接触するのがよい。該窓組立体１２と該冷却システム１４の間にこの様に確立された熱伝導性を用いて、該非侵襲性システム１０の動作中該窓組立体は必要な時冷却され得る。該窓組立体１２の上面上で実質的に均一な、又は等温の温度プロフアイルを助長するために、該窓組立体１２と該コールドリザーバー１６／冷却システム１４の間の接触領域（複数を含む）の近くで、隣接ヒーター素子３８の中心線間のピッチ間隔がより小さくされ（それによりヒーター素子３８の密度を増加して）、そして／又は該ヒーター素子がより幅広くされてもよい。ここで使われる時、「等温の」は広い用語であり、その普通の意味で使用され、限定無き場合は、与えられた時点で、該窓組立体１２又は他の構造体の温度が、該材料サンプルＳと熱伝導関係に置くよう意図された面を横切って実質的に均一である条件を称する。かくして、該構造体又は面の温度が時間に亘っては動揺するが、それにも係わらず何等かの与えられた時点では該構造体又は面は等温である。
【００５０】
ヒートシンク１８は該冷却システム１６の熱い面１４ｂから廃棄熱（）をドレーン（）し、該非侵襲性システム１０の動作温度を安定化する。好ましいヒートシンク１８（図６参照）は黄銅又は、比較的高い比熱と高い熱伝導率とを有する何等かの他の適当な材料から形成される中空構造体を有する。該ヒートシンク１８は、該ヒートシンク１８が該非侵襲性システム１０内に設置された時、該冷却システム１４の熱い面１４ｂと熱伝導関係にある伝導面１８ａを有する（図１参照）。空洞（ｃａｖｉｔｙ）５４が該ヒートシンク１８内に形成され、好ましくは該シンク１８の容量を増加させるために相変化材料（ｐｈａｓｅ−ｃｈａｎｇｅ  ｍａｔｅｒｉａｌ）（示されてない）を含むのがよい。好ましい相変化材料は、イリノイ州、ネイパービルのピーシーエムサーマルソリューションズ社（ＰＣＭ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ，  Ｉｎｃ．，  ｏｆ  Ｎａｐｅｒｖｉｌｌｅ，  Ｉｌｌｉｎｏｉｓ）からテーエイチ２９（ＴＨ２９）の名前で入手可能な塩化カルシウム六水和物の様な水和物塩である。代替え物として、ソリッドなユニット型マス（ｓｏｌｉｄ，  ｕｎｉｔａｒｙ  ｍａｓｓ）を含むヒートシンク１８を創るために該空洞５４は省略されてもよい。又該ヒートシンク１８は、該シンク１８から周囲空気への熱の伝導を更に増加するために、多数のフイン５６を形成してもよい。
【００５１】
代わりに、該ヒートシンク１８は、黄銅又はアルミニウムの様な堅い熱伝導性材料のユニット型マスとして、該光学的ミキサー２０及び／又はコリメーター２２と一体に形成されてもよい。この様なヒートシンクでは、該ミキサー２０及び／又はコリメーター２２は該ヒートシンク１８を通って軸方向に延び、該ヒートシンクは該ミキサー２０及び／又はコリメーター２２の内壁を規定する。これらの内壁は、下記で更に説明される様に、赤外線の波長で適当な反射率と非吸光度を持つようコートされそして／又はポリッシ（ｐｏｌｉｓｈｅｄ）される。この様なユニット型のヒートシンク−ミキサー−コリメーターが使われる場合、該検出器配列を該ヒートシンクから熱的に絶縁することが望ましい。
【００５２】
適度な加熱及び／又は冷却が該材料サンプルＳに与えられる限り、上記で開示した該窓組立体１２／冷却システム１４の代わりに、又はそれに加えて、どんな適当な構造体が該材料サンプルＳを加熱及び／又は冷却するために使われてもよいことは理解されるべきである。加えて、光、放射、化学的に誘起される熱、摩擦そして振動の様な、しかしそれらに限定されない、他の形のエネルギーが該材料サンプルＳを加熱するために使われてもよい。
【００５３】
ｃ．光学素子
図１に示す様に、該光学的ミキサー２０は、赤外線波長で高度に反射性でそして最小の吸収性の内面コーテイング、好ましくはポリッシされた金のコーテイング、を有するライトパイプを備える。該パイプ自身は、該内面が高度に反射性であるようコートされるか又は他の仕方で処理される限り、アルミニウム又はステンレス鋼の様なもう１つの堅い材料で作られてもよい。他の多角形の形状又は円形又は楕円形の形状の様な、他の断面形状も代わりの実施態様で使われてもよいが、好ましくは該光学的ミキサー２０は長方形の断面を有するのがよい（該ミキサー２０とコリメーター２２の縦軸線Ａ−Ａに対し直交して取られる時）。該光学的ミキサー２０の内壁は該ミキサー２０と該コリメーター２２の縦軸線Ａ−Ａに実質的に平行である。該ミキサー２０の高度に反射性で実質的に平行な内壁は該赤外線エネルギーＥが該ミキサー２２０の該壁間で反射される回数を最大化し、それが該ミキサー２０を通って伝播する時該赤外線エネルギーＥを徹底して混合する。現在の好ましい実施態様では、該ミキサー２０は長さが約３０．４８ｍｍ（約１．２インチ）から６０．９６ｍｍ（約２．４インチ）であり、その断面は約１０．１６ｍｍ（約０．４インチ）×１５．２４ｍｍ（約０．６インチ）の長方形である。勿論、該ミキサー２０を作る際他の寸法が使われてもよい。
【００５４】
なお図１を参照すると、該コリメーター２２は、赤外線波長で高度に反射性でそして最小の吸収性であり、好ましくはポリッシされた金のコーテイングがよい、内面コーテイングを有するチューブを備える。該チューブ自身は、該内面が高度に反射性であるようコートされるか又は他の仕方で処理される限り、アルミニウム、ニッケル又はステンレス鋼の様なもう１つの堅い材料で作られてもよい。他の多角形の形状又は円形、放物線形又は楕円形の形状の様な、他の断面形状も代わりの実施態様で使われてもよいが、好ましくは該コリメーター２２は長方形の断面を有するのがよい。該コリメーター２２の内壁はそれらが該ミキサー２０から離れるよう延びる時発散する。好ましくは該コリメーター２２の内壁は実質的に直線的で、該縦軸線Ａ−Ａに対し約７度の角度を形成するのがよい。該コリメーター２２は、該赤外線エネルギーＥが出来るだけ９０度に近い角度で該フイルター２４の面を叩くように、該ミキサー２２と該コリメーター２２の縦軸線Ａ−Ａに概ね平行な方向に伝播するよう該赤外線エネルギーＥを整合させる。
【００５５】
現在の好ましい実施態様では、該コリメーターは長さが約１９０．５ｍｍ（約７．５インチ）である。その狭い端部２２ａでは、該コリメーター２２の断面は約１０．１６ｍｍ（約０．４インチ）×約１５．２４ｍｍ（約０．６インチ）の長方形である。その広い端部２２ｂでは、該コリメーター２２は約４５．７２ｍｍ（約１．８インチ）×約６６．０４ｍｍ（約２．６インチ）の長方形の断面を有する。好ましくは、該コリメーター２２は、該エネルギーＥが該フイルター２４に突き当たる前に約０−１５度の入射角（縦軸線Ａ−Ａに対して）へ該赤外線エネルギーＥを整合させるのがよい。勿論、他の寸法又は入射角が該コリメーター２２を作り、動作させる際使われてもよい。
【００５６】
更に図１と６Ａを参照すると、各集中器２６は、その広い端部２６ａが対応するフイルター２４を出る赤外線エネルギーを受けるよう適合されるように、そしてその狭い端部２６ｂが対応する検出器２６と隣接するように、配向されたテーパー付き面を有する。該集中器２６の内方へ面する面は赤外線波長で、高度に反射性で、最小の吸収性であり、好ましくはポリッシされた金のコーテイングがよい、内面コーテイングを有する。該集中器２６自身は、それらの内面が高度に反射性であるようコートされるか、又は他の仕方で処理されている限り、アルミニウム、ニッケル又はステンレス鋼の様なもう１つの堅い材料から作られてもよい。
【００５７】
他の多角形の形状又は円形、放物線形又は楕円形の形状の様な、他の断面形状も別の実施態様で使われてもよいが、好ましくは該集中器２６は長方形の断面を有するのがよい（縦軸線Ａ−Ａに対し直交的であると取られる時）。該集中器の内壁はそれらが該狭い端部２６ｂの方へ延びる時収斂する。好ましくは該集中器２６の内壁は実質的に直線的で、該縦軸線Ａ−Ａに対し約８度の角度を形成するのがよい。この様な構成は、赤外線エネルギーが該検出器２８に到達する前に、該広い端部２６ａから該狭い端部２６ｂまで該集中器２６を通過する時赤外線エネルギーを集中するよう適合される。
【００５８】
現在の好ましい実施態様では、各集中器２６は長さが約３８．１ｍｍ（約１．５インチ）である。該広い端部２６ａで、各集中器２６の断面は約１５．２４ｍｍ（約０．６インチ）×約１４．４７８ｍｍ（約０．５７インチ）の長方形である。その狭い端部２６ｂで、各集中器２６は約４．４９６ｍｍ（約０．１７７インチ）×約４．４９６ｍｍ（約０．１７７インチ）の長方形断面を有する。勿論、該集中器２６の製作で他の寸法又は入射角が使われてもよい。
【００５９】
ｄ．フイルター
フイルター２４は、カリフオルニア州、サンタローザ（Ｓａｎｔａ  Ｒｏｓａ，  ＣＡ）のオプチカルコテイングラボラトリー社（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏａｔｉｎｇ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，  Ｉｎｃ．）｛”オーシーエルアイ（ＯＣＬＩ）”｝の様な製造者から広く入手可能な、標準的干渉型赤外線フイルターを含む。図１に図解する実施態様では、フイルター２４の３×４配列が検出器２８と集中器２６の３×４配列の上に位置付けられる。この実施態様で使われる時、該フイルター２４は同じ波長感度を有する３つのフイルターの４つのグループで配置される。これら４つのグループはそれぞれ、７．１５μｍ±０．０３μｍ、８．４０μｍ±０．０３μｍ、９．４８μｍ±０．０４μｍ、そして１１．１０μｍ±０．０４μｍのバンドパス中心波長を有するが、該波長は水及びブドウ糖が付近で電磁放射を吸収する波長に対応する。これらのフイルター用の典型的バンド幅は０．２０μｍから０．５０μｍに及ぶ。
【００６０】
代わりの実施態様では、波長特定的フイルター２４の配列は１つのフアブリーペロー干渉計（Ｆａｂｒｙ＾Ｐｅｒｏｔ  ｉｎｔｅｆｅｒｏｍｅｔｅｒ）で置き換えられてもよく、該干渉計は赤外線エネルギーのサンプルが該物質サンプルＳから取られる時変化する波長感度を提供出来る。かくして、この実施態様は、時間に亘りその出力信号が特定波長で変わる、唯１つの検出器２８の使用を可能にする。該物質サンプルＳにより放射される赤外線エネルギーの多数波長プロフアイルを提供するために、該出力信号は該フアブリーペロー干渉計により誘起される波長感度に基づきデマルチプレクス（ｄｅ−ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｄ）されることが可能である。この実施態様では、唯１つの検出器２８が使われる必要があるだけなので、該光学的ミキサー２０は省略されてもよい。
【００６１】
なお他の実施態様では、フイルター２４の配列は１つの検出器２８上で変化する波長感度を有する種々のフイルターを回転させるフイルターホイール（ｆｉｌｔｅｒ  ｗｈｅｅｌ）を含んでもよい。代わりに、検出過程中変化する波長感度を提供するために、上記で論じたフアブリーペロー干渉計と同様な仕方で電子的に同調可能な赤外線フイルターが使われてもよい。これらの実施態様の何れでも、唯１つの検出器２８が使われる必要があるのみなので、該光学的ミキサー２０は省略されてもよい。
【００６２】
ｅ．検出器
検出器２８は、好ましくは中央部赤外線波長（ｍｉｄ−ｉｎｆｒａｒｅｄ  ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｓ）の、赤外線エネルギーを検出用に好適な何れかの検出器の種類を具備するのがよい。例えば、該検出器２８は水銀−カドミウム−テルル化物（ｍｅｒｃｕｒｙ−ｃａｄｍｉｕｍ−ｔｅｌｌｕｒｉｄｅ）｛エムシーテー（ＭＣＴ）｝検出器を具備するのがよい。ピーブイエイ４８１−１前置増幅器（ＰＶＡ４８１−１  ｐｒｅａｍｐｌｉｆｉｅｒ）を有するフアーミオニクス（Ｆｅｒｍｉｏｎｉｃｓ）｛シミバレー、カリフオルニア（Ｓｉｍｉ  Ｖａｌｌｅｙ，  Ｃａｌｉｆ）｝モデルピーブイ−９．１（ｍｏｄｅｌ  ＰＶ−９．１）の様な検出器が採用可能である。グレーズビー（Ｇｒａｓｅｂｙ）｛タンパ、フロリダ州（Ｔａｍｐａ，Ｆｌａ）｝の様な他の製造者からの同様なユニットが交換され得る。該検出器２８としての使用のための他の適当な部品はパイロ電気的検出器（ｐｙｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｄｅｔｅｃｔｏｒｓ）、サーモパイル（ｔｈｅｒｍｏｐｉｌｅｓ）、ボロメーター（ｂｏｌｏｍｅｔｅｒｓ）、シリコンマイクロボロメーター（ｓｉｌｉｃｏｎ  ｍｉｃｒｏｂｏｌｏｍｅｔｅｒｓ）そしてレッドソールトフオーカルプレーンアレー（ｌｅａｄ−ｓａｌｔ  ｆｏｃａｌ  ｐｌａｎｅ  ａｒｒａｙｓ）を含む。
【００６３】
ｆ．制御システム
図７は制御システムと該非侵襲性システムの他の関係部分との間の相互接続のみならずより詳細な制御システム３０を描く。該制御システムは温度制御サブシステムとデータ取得サブシステムを含む。
【００６４】
温度制御サブシステムでは、該窓組立体１２内に配置された温度センサー｛アールテーデーエス（ＲＴＤｓ）及び／又はサーミスターの様な｝が窓温度信号を同期Ａ−Ｄ変換システム７０及び非同期Ａ−Ｄ変換システム７２に提供する。該エイ／デーシステム７０，７２は今度はデジタル窓温度信号をデジタルシグナルプロセッサー（デーエスピー）７４に提供する。該プロセサー７４は該窓温度信号に含まれた情報に基づき、窓温度制御アルゴリズムを実行し、該窓組立体１２のヒーター層３４用及び／又は該冷却システム１４用の適当な制御入力を決定する。該プロセサー７４は１つ以上のデジタル制御信号をＤ−Ａ変換システム７６へ出力するが、該変換システムは今度は１つ以上のアナログ制御信号を電流ドライバー７８に提供する。該制御信号（複数を含む）に応答して、該電流ドライバー７８は該ヒーター層３４へ及び／又は該冷却システム１４へ供給される電力を調整する。１実施態様では、該プロセサー７４はデジタルアイ／オー（Ｉ／Ｏ）デバイス７７を通して制御信号をパルス幅変調器（ｐｕｌｓｅ−ｗｉｄｔｈ  ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）｛ピーダブリューエム（ＰＷＭ）｝制御部（ｃｏｎｔｏｒｌ）８０へ供給し、該制御部は該電流ドライバー７８の動作を制御する信号を提供する。代わりに、該ピーダブリューエムの出力部（ｏｕｔｐｕｔ）のローパスフイルター（示されてない）は該電流ドライバー７８の連続動作を提供する。
【００６５】
もう１つの実施態様では、温度センサーが該冷却システム１４に配置され、同様に該冷却システムの閉ループ制御を提供するために該エイ／デーシステム（複数を含む）とプロセサーに適当に接続されてもよい。
【００６６】
なおもう１つの実施態様では、検出器冷却システム８２が１つ以上の該検出器２８と熱伝導関係にあるよう配置される。該検出器冷却システム８２は該冷却システム１４を含む時上記開示されたデバイスの何れを含んでもよく、好ましくはペルチエ型熱電デバイスを含むのがよい。又該温度制御サブシステムは該検出器冷却システム８２内又はそれに隣接して配置された、アールテーデーエス及び／又はサーミスターの様な温度センサーと、これら温度センサーと該非同期エイ／デーシステム７２の間の電気接続と、を含んでもよい。該検出器冷却システム８２の温度センサーは検出器温度信号を該プロセサー７４へ提供する。一つの実施態様では該検出器冷却システム８２は該窓温度制御システムから独立に動作し、該検出器冷却システム温度信号は該非同期エイ／デーシステム７２を使ってサンプルされる。該温度制御アルゴリズムに依り、該プロセサー７４は該検出器温度信号に含まれた情報に基づき、該検出器制御システム８２用の適当な制御入力を決定する。該プロセサー７４はデジタル制御信号を該デー／エイシステム７６へ出力し、該デー／エイシステムは今度はアナログ制御信号を該電流ドライバー７８へ提供する。該制御信号に応答して、該電流ドライバー７８は該検出器冷却システム１４へ供給される電力を調整する。一つの実施態様では、又該プロセサー７４は、該電流ドライバー７８により該検出器冷却システム８２の動作を制御するために、該デジタルアイ／オーデバイス７７とピーダブリューエム制御部８０を通して制御信号を提供する。代わりに、該ピーダブリューエムの出力部のローパスフイルター（示されてない）は該電流ドライバー７８の連続動作を提供する。
【００６７】
該データ取得サブシステムでは、該検出器２８は、前置増幅器８４へ１つ以上のアナログデータ信号を送ることによりその上に入射する赤外線エネルギーＥに応答する。該前置増幅器８４は検出器信号を増幅し、それらを該非同期エイ／デーシステム７０へ送るが、該エイ／デーシステムは該検出器信号をデジタル形式に変換し、それらを該プロセサー７４へ送る。該プロセサー７４は、該検出器信号と、メモリーモジュール８８内に記憶された濃度−分析アルゴリズム及び／又は位相／濃度回帰モデル（ｐｈａｓｅ／ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ  ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ  ｍｏｄｅｌ）と、に基づき、関心のある被検体（複数を含む）の濃度を決定する。該濃度−分析アルゴリズム及び／又は位相／濃度回帰モデルはここで論じられる分析方法論の何れかに依り開発されてもよい。該プロセサーは該濃度結果及び／又は他の情報をデイスプレー制御器８６へ通信し、該制御器は該情報をユーザーへ提示するために液晶（ＬＣＤ）デイスプレーの様な、デイスプレー（示されてない）を動作させる。
【００６８】
ウオッチドッグ（ｗａｔｃｈｄｏｇ）タイマー９４が該プロセサー７４が正しく動作していることを保証するために使われてもよい。もし該ウオッチドッグタイマー９４が指定時間内に該プロセサー７４から信号を受信しないなら、該ウオッチドッグタイマー９４はプロセサー７４をリセットする。又該制御システムは該非侵襲性システム１０の試験を可能にするジェイテーエイジー（ＪＴＡＧ）インターフエース９６を含んでもよい。
【００６９】
一つの実施態様では、該同期エイ／デーシステム７０は２０ビット、１４チャンネルシステムを有し、該非同期エイ／デーシステム７２は１６ビット、１６チャンネルシステムを有する。該前置増幅器は１２の検出器２８の配列に対応する１２チャンネルの前置増幅器を含む。
【００７０】
また、該制御システムはパーソナルコンピュータ９２への接続を可能とするために直列ポート９０又は他の従来のデータポートを有してもよい。該パーソナルコンピュータは該メモリーモジュール８８内に記憶された該アルゴリズム（複数を含む）及び／又は位相／濃度回帰モデル（複数を含む）をアップデートするため、又は該非侵襲性システムからの被検体−濃度データのコンパイレーション（ｃｏｍｐｉｌａｔｉｏｎ）をダウンロードするため使うことが出来る。ユーザーに望ましい何等かの時間従属の計算（ｔｉｍｅ−ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ  ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓ）を行うために実時間のクロック（ｒｅａｌ−ｔｉｍｅ  ｃｌｏｃｋ）又は他のタイミングデバイスが該プロセサー７４によりアクセス可能である。
【００７１】
２．分析方法論
該非侵襲性システム１０の検出器（複数を含む）２８は種々の望ましい波長で材料サンプルＳにより放射される赤外線エネルギーを検出するため使用される。各測定される波長で、該材料サンプルＳは時間に亘り変化する強度で赤外線エネルギーを放射する。該時間変化する強度は、該材料サンプルＳ内に熱的勾配を誘起するよう該窓組立体１２（そのヒーター層３４を含めて）及び該冷却システム１４の使用に応答して主に起こる。ここで使用される時、「熱的勾配」は広い用語であり、その普通の意味で使用され、限定無き場合は、材料サンプルの、異なる深さの様な、異なる位置間の温度差を称する。下記で詳細に論じられる様に、材料サンプルＳ内の（ブドウ糖の様な）関心のある被検体の濃度は、種々の測定された波長の時間変化する強度プロフアイルを比較することにより、該非侵襲性システム１０の様なデバイスで決定出来る。
【００７２】
分析方法論はここでは、大きい比率の水を含む、組織サンプルの様な、材料サンプル内のブドウ糖濃度を検出する背景で論じられる。しかしながら、これらの方法論がこの背景に限定されず、広い種類のサンプル種類内の広い種類の被検体の検出に適用されてもよいことは明らかであろう。他の適当な分析方法論及び開示される方法論を適当に変型したものが該非侵襲性システム１０の様な、被検体検出システムの操作に使われてもよいことも理解されるべきである。
【００７３】
図８に示す様に、第一の基準信号（ｆｉｒｓｔ  ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  ｓｉｇｎａｌ）Ｐが第一の基準波長（ｆｉｒｓｔ  ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ）で測定される。該第一の基準信号Ｐは水が強く吸収する波長（例えば、２．９μｍ又は６．１μｍ）で測定される。水はこれらの波長で放射を強く吸収するので、該検出器信号強度はそれらの波長で減じられる。更に、これらの波長で水は該サンプルの深い内部から発せられる光子放射を吸収する。正味の結果は該サンプルの深い内部からこれらの波長で放射される信号は容易には検出されない。かくして該第一の基準信号Ｐは該サンプル表面の近くの熱的勾配効果のよいインデイケータであり、表面基準信号として知られてもよい。この信号は、該サンプルに印加される加熱又は冷却のないところで、ベースライン値１へ校正され、正規化される。より高い精度用に、１つより多い第一の基準波長が測定されてもよい。例えば、第一の基準波長として２．９μｍと６．１μｍが選ばれてもよい。
【００７４】
図８に更に示す様に、又第二の基準信号Ｒが測定される。該第二の信号Ｒは水が非常に低い吸収を有する波長（例えば、３．６μｍ又は４．２μｍ）で測定される。この第二の基準信号Ｒはかくして分析者に該サンプルのより深い領域に関する情報を提供するが、該第一の信号Ｐは該サンプル表面に関する情報を提供する。又この信号は、該サンプルに印加される加熱又は冷却の無いところで、ベースライン値１へ校正され、正規化される。該第一の（表面）基準信号Ｐに於ける様に、１つより多い第二の（深い）基準信号Ｒを使うことによりより高い精度が得られる。
【００７５】
被検体濃度を決定するために、又第三の（分析用）信号Ｑが測定される。この信号は選択された被検体のアイアール吸光度ピークで測定される。ブドウ糖用該アイアール吸光度ピークは約６．５μｍから１１．０μｍの範囲内にある。又この検出器信号も該材料サンプルＳへの印加される加熱又は冷却のないところで、ベースライン値１に校正され、正規化される。該基準信号Ｐ、Ｒに於ける様に、該分析用信号Ｑも１つより多い吸光度ピークで測定されてもよい。
【００７６】
オプションとして、又は追加的に、基準信号は該被検体吸光度ピークを同等に扱う（ｂｒａｃｋｅｔ）波長で測定されてもよい。これらの信号は該被検体吸光度ピークと重ならない基準波長で有利にモニターされる。更に、該サンプル内に含まれる他の起こり得る構成要素の吸光度ピークと重なり合わない吸光度ピークの波長を測定するのは有利である。
【００７７】
ａ．基本の熱的勾配
図８に更に示す様に、信号強度Ｐ、Ｑ、Ｒは初期に正規化されたベースライン信号強度１で示される。これは勿論印加される加熱又は冷却の無い場合の試験サンプルのベースライン放射動作を反映する。時刻ｔＣで、該サンプルの表面は該サンプル内に熱的勾配を誘起する温度イベントに供される。該勾配は該サンプル表面を加熱又は冷却することにより誘起される。図８に示す例は、例えば１０℃冷却イベントを使用して、冷却を使用する。該冷却イベントに応答して、検出器信号の強度Ｐ、Ｑ、Ｒは時間上で減少する。
【００７８】
サンプルの冷却は均一でもなく瞬間的でもないので、該表面は該サンプルの依り深い領域が冷える前に冷える。該信号Ｐ、Ｑ、Ｒの各々が強度が下がると、パターンは合流する。信号強度は期待される様に低下するが、該信号Ｐ、Ｑ、Ｒが与えられた振幅値（又は振幅値のシリーズ：１５０，１５２，１５４，１５６，１５８）に達すると、或る時間的効果（ｔｅｍｐｏｒａｌ  ｅｆｆｅｃｔｓ）が気付かれる。該冷却イベントがｔＣで誘起された後、該第一の（表面）基準信号Ｐは最も急激に振幅が低下し、時刻ｔＰで、最初にチェック点１５０に達する。これは、該第一の基準信号Ｐが該サンプルの表面に近い該サンプルの放射特性を反映する事実に依る。該サンプル表面は下にある領域の前に冷えるので、該表面（第一の）基準信号Ｐの強度は最初に下がる。
【００７９】
同時に、第二の基準信号Ｒがモニターされる。該第二の基準信号Ｒは、該表面程急激に冷えない該サンプルのより深い領域の放射特性に対応するので（表面の冷却が該サンプルのより深い領域内へ伝播するに必要な時間のために）、信号Ｒの強度は僅かに後まで低下しない。結果として、信号Ｒは或る後れた時刻ｔＲまで大きさ１５０に達しない。換言すれば、第一の基準信号Ｐの振幅が該チェック点１５０に達する時刻ｔＰと、第二の基準信号Ｒが同じチェック点１５０に達する時刻ｔＲと、の間に時間後れがある。この時間後れは位相差Φ（λ）と表される。加えて、分析信号Ｑと、基準信号Ｐ、Ｒの何れか又は両者と、の間に位相差が測定される。
【００８０】
被検体の濃度が増加すると、該分析波長での吸光度の量は増加する。これは濃度依存的様式で該分析信号Ｑの強度を減じる。結果として、該分析信号Ｑは或る中間的時刻ｔＱに強度１５０に達する。被検体の濃度が高い程、該分析信号Ｑは図８でより左へシフトする。結果として、増加する被検体濃度で、位相差は該Φ（λ）は該第一の（表面）基準信号Ｐに対し減じ、第二の（深い組織）基準信号Ｒに対し増加する。該位相差（複数を含む）Φ（λ）被検体濃度に直接関係し、被検体濃度の精密な決定を行うため使用出来る。
【００８１】
第一の（表面）基準信号Ｐと分析信号Ｑの間の位相差Φ（λ）は下式で表される。
【００８２】
Φ（λ）＝｜ｔＰ−ｔＱ｜
この位相差の大きさは増加する被検体濃度と共に減少する。
【００８３】
第二の（深い組織）基準信号Ｒと分析信号Ｑの間の位相差Φ（λ）は下式で表される。
【００８４】
Φ（λ）＝｜ｔＱ−ｔＲ｜
この位相差の大きさは増加する被検体濃度と共に増加する。
【００８５】
精度は幾つかのチェック点、例えば、１５０，１５２，１５４，１５６，そして１５８
を選ぶこと、そして各チェック点で観察される位相差を平均化すること、により高められる。この方法の精度は更に試験時間全体上で連続的に該位相差（複数を含む）を積分することにより高められる。この例では唯１つの温度イベント（ここでは、冷却イベント）が誘起されたので、該サンプルは新しいより低い平衡温度に達し、信号は新しい一定レベルＩＦで安定する。勿論、該方法は、加熱により、或いは、それらに限定されないが、光、放射、化学的に誘起された熱、摩擦そして振動の様な他の形式のエネルギーの印加、又は導入により、誘起される熱的勾配でも等しく良く動作する。
【００８６】
この方法論は位相差の決定に限定されない。どんな与えられた時刻に於いても（例えば、時刻ｔＸに於いても）、分析信号Ｑの振幅は基準信号Ｐ、Ｒの何れか又は両者の振幅と比較されてよい。振幅の差は観察され、被検体濃度を決定するため処理される。
【００８７】
この方法、ここで開示された変型品、そして該方法（複数を含む）の適用のために好適であるとして開示された装置は、生体内（ｉｎ−ｖｉｖｏ）ブドウ糖濃度の検出に限定されない。該方法及び開示された変型品と装置は、人間に、動物に、又は植物対象にさえも、或いは非医学的設定の有機又は無機配合物について使用されてよい。該方法は事実上どんな種類の生体内又は生体外のサンプルの測定を行うため使用されてよい。該方法は、他の化学的化合物のみならず、ブドウ糖、エタノール、インスリン、水、二酸化炭素、血液酸素、コレステロール、ビリルビン、ケトン、脂肪酸、リポ蛋白、アルブミン、尿素、クレアチニン、白血球、赤血球、ヘモグロビン、酸化されたヘモグロビン、カルボキシヘモグロビン、有機分子、無機分子、調合薬、シトクロム、種々の蛋白及び発色団、微少石灰化物、ホルモン、を含み、かつ、それらに限定されない、広い範囲の追加の化学的被検体の濃度の測定用に有用である。与えられた被検体を検出するために、適当な分析的でかつ基準になる波長を選択するだけでよい。
【００８８】
該方法は、一旦それらが患者から抽出されたら身体流体（例えば、血液、尿又は唾液）のサンプル内の化学的濃度を決定するために好適であり、使用されてよい。事実、該方法は事実上どんな種類の自然界のサンプルの測定用にも使用されてよい。
【００８９】
ｂ．変調された熱的勾配
上記説明の方法論の変型では、被検体濃度の精密な決定を行うため周期的に変調された熱的勾配が使われ得る。
【００９０】
前に図８で示した様に、一旦サンプルに熱的勾配が導入されると、基準及び分析信号Ｐ、Ｑ、Ｒは相互に対し位相外れとなる。この位相差Φ（λ）は、該熱的勾配が加熱に依って誘起されても、或いは冷却に依って誘起されても、存在する。代わりに、試験サンプルを加熱する、冷却する、又は交互に加熱、冷却する、サイクリックなパターンに供することにより、延ばされた時間の間振動する熱的勾配がサンプル内に誘起される。
【００９１】
振動する熱的勾配は正弦波状に変調された勾配を使って図解される。図９は試験サンプルから発せられる検出器信号を描く。図８に示す方法論に於ける様に、１つ以上の基準信号Ｊ、Ｌが測定される。又１つ以上の分析信号Ｋもモニターされる。これらの信号は、該サンプルに印加される加熱又は冷却のないところで、ベースライン値１に校正され、正規化される。図９は正規化後の信号を示す。或る時刻ｔＣに、該サンプル表面で温度イベント（例えば、冷却）が誘起される。これは検出器信号の低下を引き起こす。図８に示す様に、該信号（Ｐ、Ｑ、Ｒ）は該熱的勾配が消えるまで低下し、新しい平衡検出器信号ＩＦに達する。図９に示す方法では、該勾配は信号強度１６０で消え始める時、時刻ｔＷで、サンプル表面に加熱イベントが誘起される。結果として、検出器出力信号Ｊ、Ｋ、Ｌは、該サンプル温度が上昇すると、上昇する。或る後れた時刻ｔＣ２で、もう１つの冷却イベントが誘起され、該温度及び検出器信号を低下させる。冷却及び加熱のこのサイクルは任意の長さの時間に亘り繰り返される。更に、もし冷却及び加熱イベントが適当にタイミングが取られるなら、周期的に変調された熱的勾配が該試験サンプル内に誘起される。
【００９２】
図８に関する論議で前に説明された様に、位相差Φ（λ）が測定され、被検体濃度を決定するため使用される。図９は該第一の（表面）基準信号Ｊが最初に強度が低下し、上昇することを示す。第二の（深い組織）基準信号Ｌは該第一の基準信号Ｊに対し時間遅延した仕方で低下し、上昇する。分析信号Ｋは該被検体濃度に左右される時間／位相後れを示す。増加した濃度では、該分析信号Ｋは図９内で左へシフトする。図８に於ける様に、位相差Φ（λ）は測定されてもよい。例えば、第二の基準信号Ｌと該分析信号Ｋの間の位相差Φ（λ）は図９に示す様に設定振幅１６２で測定される。再び、位相信号の大きさはサンプルの被検体濃度を反映する。
【００９３】
ここに開示された方法論の何れかによりコンパイルされた位相差情報は、サンプル内の被検体濃度を決定するために、制御システム３０（図１参照）により、前に決定された位相差情報と相関を取られる。この相関は、該サンプルの分析から受信された位相差情報を、種々の標準の既知被検体濃度の分析から観察された位相差プロフアイルを含むデータセットと、比較することを含む。一つの実施態様では、既知の被検体濃度の標準で観察された位相差データのセットに回帰技術を適用することにより位相／濃度曲線又は回帰モデルが確立される。この曲線は該サンプルから受信された位相差情報に基づき被検体濃度を見積もるため使用される。
【００９４】
有利なことは、該位相差Φ（λ）は試験期間を通して連続的に測定されてもよいことである。該位相差測定値は位相差Φ（λ）の極端に精密な測定用に試験期間全体に亘り積分されてもよい。又精度は１つより多い基準信号及び／又は１つより多い分析信号を使用することにより改良されてもよい。
【００９５】
加えて、これらの方法は１つ以上の被検体の濃度を同時に測定するよう有利に使われてもよい。重なり合わない基準及び被検体波長を選ぶことにより、被検体濃度を決定するために位相差が同時に測定され、処理されることが可能である。図９は正弦波状に変調された熱的勾配を関連して使用される方法を図解するが、該原理は何等かの周期的関数に適合する熱的勾配で成立する。より複雑な場合には、フーリエ変換又は他の技術での信号処理を使用する分析が位相差Φ（λ）と被検体濃度の精密な決定を可能にする。
【００９６】
図１０に示す様に、位相差の大きさは基準信号Ｊ、Ｌと分析信号Ｋの振幅ピーク（又は谷）間の時間間隔を測定することにより決定されてもよい。代わりに、該”ゼロとの交叉（ｚｅｒｏ  ｃｒｏｓｓｉｎｇｓ）”（信号振幅が正から負へ、又は負から正へ変化する点）間の時間間隔が該分析信号Ｋと該基準信号Ｊ、Ｌの間の位相差を決定するため使用されてもよい。この情報は次に処理され、次いで被検体濃度の決定が行われる。この特定の方法は正規化された信号を要しない利点を有する。
【００９７】
更に進んだ代替えとして、該サンプル内の選択された深さでの被検体濃度を決定するために２つ以上の周波数が使われてもよい。ゆっくりした（例えば、１Ｈｚ）駆動周波数は早い（例えば、３Ｈｚ）駆動周波数により創られる勾配より深く該サンプル内に貫入する熱的勾配を創る。これは駆動周波数がより低い場合個別加熱及び／又は冷却イベントが期間がより長いからである。かくして、ゆっくり駆動する周波数の使用は速い駆動周波数の使用がもたらすよりも深くのサンプルの”スライス”からの被検体濃度情報を提供する。
【００９８】
人間の皮膚のサンプルを分析する時、１０℃の温度イベントは、約５００ｍｓの露出の後、約１５０μｍの深さまで貫入する熱的勾配を創る。結果として、１Ｈｚの冷却／加熱サイクル又は駆動周波数は約１５０μｍの深さまでの情報を提供する。又約１６７ｍｓの間の１０℃の温度イベントへの露出は約５０μｍの深さまで貫入する熱的勾配を提供することが決定された。従って、３Ｈｚの冷却／加熱サイクルは約５０μｍの深さまでの情報を提供する。１Ｈｚの駆動周波数で測定された検出器信号情報から３Ｈｚ駆動周波数で測定された検出器信号情報を引き算することにより、５０と１５０μｍの間の皮膚の領域での被検体濃度（複数を含む）を決定出来る。勿論、同様の取り組みは何等かの適当な種類のサンプル内の何等かの望ましい深さの範囲に於ける被検体濃度を決定するため使用出来る。
【００９９】
図１１に示す様に、交互に深く及び浅くなる熱的勾配は交互のゆっくりした及び速い駆動周波数により誘起される。上記説明の方法に於ける様に、この変型した方法も又基準信号Ｇ、Ｇ’と分析信号Ｈ、Ｈ’の間の位相差Φ（λ）の検出及び測定を含む。速い（例えば３Ｈｚ）及びゆっくりした（例えば、１Ｈｚ）両駆動周波数で位相差が測定される。該ゆっくりした駆動周波数は任意に選ばれたサイクル数（領域ＳＬ１で）、例えば、完全な２サイクル間続く。次いで、該速い駆動周波数が選択した持続時間、領域Ｆ１で、使われる。位相差データは上記説明と同じ仕方でコンパイルされる。加えて、該速い駆動周波数に付随する勾配貫入深さと該ゆっくりした駆動周波数に付随したそれとの間の該サンプルの領域内の被検体濃度の精密な決定を提供するために、該速い周波数（浅いサンプル）位相差データが該ゆっくりした周波数（深いサンプル）データから引かれる。
【０１００】
該駆動周波数（例えば、１Ｈｚ及び３Ｈｚ）は図１２に示す様に多重化されることが可能である。該速い（３Ｈｚ）及びゆっくりした（１Ｈｚ）駆動周波数はシーケンシャルに実施されるよりむしろ重ね合わされることが可能である。分析中、該データは周波数により分離されることが出来て（フーリエ変換又は他の技術を使って）、駆動周波数の各々での位相後れの独立な測定値が計算されてもよい。一旦解かれると、該２セットの位相後れデータは吸光度と被検体濃度を決定するため処理される。
【０１０１】
ここで繰り返す必要のない追加的詳細が、特許文献１から特許文献１９で見出される。上記特許、特許出願及び刊行物の全ての全開示事項はここに引用により組み入れられ、本明細書の１部をなすものである。
Ｂ．全血検出システム
図１３は現在の好ましい構成の無試薬全血被検体検出システム２００｛以下「全血システム」｝の略図である。該全血システム２００は放射源２０と、フイルター２３０と、サンプルセル２４２を有するキュベット２４０と、そして放射検出器２５０とを備える。又該全血システム２００は好ましくはシグナルプロセッサー２６０とデイスプレー２７０を有するのがよい。キュベット２４０がここで示されるが、下記で説明する様に、他のサンプル要素も又該システム２００で使用出来る。又該全血システム２００はサンプル抽出器２８０を有するが、それは指２９０の様な、外肢（ａｐｐｅｎｄａｇｅ）からの体液にアクセスするため使用出来る。
【０１０２】
ここで使用される時、用語「全血被検体検出システム」及び「全血システム」は広い用語であり、それらの普通の意味で使用され、限定無き場合は、該サンプルに電磁放射を通過させ、該サンプルによる放射の吸光度を検出することにより、材料サンプル内の被検体の濃度を決定出来る、被検体検出デバイスを称する。ここで使用される時、用語「全血」は広い用語であり、その普通の意味で使用され、限定無き場合は、患者から抜き取られたが、他の仕方で処理されてない、例えば、該患者から取り除かれた後、溶血されたり、凍結乾燥されたり、遠心分離されたり、何等かの他の仕方で分離されたり、してない血液を称する。全血は、抜き取り過程中に該サンプルに入る、又は血液中に本来ある、間隙性流体又は細胞間流体の様な、他の流体の或る量を含んでもよい。しかしながら、該全血システム１０が、唾液、尿、汗、又は何等かの他の有機又は無機材料の様な、他の物質を分析するよう使われてもよい様に、ここに開示される該全血システム２０は全血の分析に限定されないことは理解されるべきである。
【０１０３】
該全血システム２００は患者に患者近傍型試験システムを含む。ここで使用される時、「患者近傍型試験システム」は、その普通の意味で使用され、限定無き場合は、排他的に実験室内でよりもむしろ、患者がいる所で使用されるよう構成された試験システム、例えば、患者の家庭、クリニック内、病院内、或いは移動環境内でも、使用出来るシステム、を含む。患者近傍型試験システムのユーザーは患者、患者の家族メンバー、臨床医、看護士、又は医者を含む。「患者近傍型試験システム」は又「ポイントオブケア（ｐｏｉｎｔ−ｏｆ−ｃａｒｅ）」システムを含むことも出来る。
【０１０４】
該全血システム２００は、一つの実施態様では、患者又はユーザーにより容易に操作されるよう構成される。この様であるから、該システム２００は好ましくは携帯型デバイスであるのがよい。ここで使われる時、「携帯型」はその普通の意味で使用され、限定無き場合は、該システム２００が患者により容易に搬送され得て、便利な所で使用されることを意味する。例えば、該システム２００は有利な様に小型である。１つの好ましい実施態様では、該システム２００はパース（ｐｕｒｓｅ）又はバックパック内に適合するに充分な程小型である。もう１つの実施態様では、該システム２００はパンツのポケット内に適合するよう充分小型である。なおもう１つの実施態様では、該システム２００はユーザーの手の手掌内に保持されるよう充分小型である。
【０１０５】
ここに説明される実施態様の幾つかは生物学的流体のサンプルの様な、材料サンプルを保持するためサンプル要素を使う。ここで使われる時、「サンプル要素」は広い用語であり、その普通の意味で使われ、限定無き場合は、サンプルセルと少なくとも１つのサンプルセル壁とを有する構造体を含むが、もっと一般的に、材料サンプルを保持し、支持し又は含有することが出来て、そして電磁放射がそれにより保持され、支持され又は含有されるサンプルを通過することを可能にする多数の構造体の何れか、例えば、キュベット、試験ストリップ、等を含む。ここで使用される時、サンプル要素の様な部品に適用された時の、用語「使い捨て」は広い用語であり、その普通の意味で使用され、限定無き場合は、問題の部品が有限回数使用され、次いで捨てられることを意味する。或る使い捨て部品は唯１回しか使われず、次いで捨てられる。他の使い捨て部品は１回より多く使われ、次いで捨てられる。
【０１０６】
該全血システム２００の放射源２２０は、多数のスペクトル範囲、例えば、赤外線波長内；中部赤外線（ｍｉｄ−ｉｎｆｒａｒｅｄ）波長内；約０．８μｍを上回る；約５．０μｍと約２０．０μｍの間；及び／又は約５．２５μｍ及び約１２．０μｍの間、の何れかで電磁放射を放射する。しかしながら、他の実施態様では、該全血システム２００は、可視スペクトルからマイクロ波スペクトルまでのどこか、例えば、約０．４μｍから約１００μｍより大きいものまでのどこか、にある波長で放射する放射源２２０を使ってもよい。なお更に進んだ実施態様では、該放射源は、約３．５μｍと１４μｍの間、又は約０．８μｍと約２．５μｍの間、又は約２．５μｍと約２０μｍの間、又は約２０μｍと約１００μｍの間、又は約６．８５μｍと約１０．１０μｍの間、の波長の電磁放射を放射する。
【０１０７】
該源２２０から放射される放射は、一つの実施態様では、約０．５ヘルツと約１０ヘルツの間、もう一つの実施態様では約２．５ヘルツと約７．５ヘルツの間、そしてなおもう一つの実施態様では約５ヘルツ、の周波数で変調される。変調された放射源とは、フリッカーする蛍光ランプの様な周囲光源は、該検出器２５０へ入射する放射を分析する時、より容易に識別され、拒絶され得る。この応用に好適な１つの源はイオンオプチックス社（ＩＯＮ  ＯＰＴＩＣＳ，  ＩＮＣ）により作られ、部品番号エヌエル５エヌシー（ＮＬ５ＮＣ）で販売されている。
【０１０８】
フイルター２３０は選択された波長の電磁放射が通過し、キュベット／サンプル要素２４０上に突き当たることを可能にする。好ましくは、該フイルター２３０は少なくとも凡そ下記波長、すなわち、４．２μｍ，５．２５μｍ，６．１２μｍ，７．４μｍ，８．０μｍ，８．４５μｍ，９．２５μｍ，９．６５μｍ，１０．４μｍ，１２．２μｍ、の放射が該キュベット／サンプル要素へ通過可能にするのがよい。もう一つの実施態様では、該フイルター２３０は少なくとも凡そ下記波長、すなわち、５．２５μｍ，６．１２μｍ，６．８μｍ，８．０３μｍ，８．４５μｍ，９．２５μｍ、９．６５μｍ，１０．４μｍ，１２μｍ、の放射が該キュベット／サンプル要素へ通過可能にする。なおもう１つの実施態様では、該フイルター２３０は少なくとも凡そ下記波長、すなわち、６．８５μｍ，６．９７μｍ，７．３９μｍ，８．２３μｍ，８．６２μｍ，９．０２μｍ，９．２２μｍ，９．４３μｍ，９．６２μｍ，１０．１０μｍ，の放射が該キュベット／サンプル要素へ通過可能にする。上記詳述した波長のセットは本開示の範囲内の特定の実施態様に対応する。他の波長のセットは生産のコストと、開発時間と、入手可能性と、そして選択された波長を発生するため使用されるフイルターのコスト、製造可能性、及び市販までの時間に関係する他の要因と、に基づいてこの開示の範囲内で選択されることが可能である。
【０１０９】
一つの実施態様では、該フイルター２３０は種々の狭いスペクトルバンドの中又は種々の選択された波長の中をその通過バンドをサイクルさせることが出来る。かくして該フイルター２３０はイオンオプチックス社から入手可能なそれの様な、固体同調可能な赤外線フイルターを含んでいる。又該フイルター２３０は、該源２２０により放射される放射の方向に概ね直角に、ホイール上に設置された複数の固定通過バンドフイルターを有するフイルターホイールとして実施されることも出来る。該フイルターホイールの回転は交番式に、放射が検出器２５０の視野を通過する時該フイルターにより変わる波長の放射を通過させるフイルターを提供する。
【０１１０】
検出器２５０は長さ３ｍｍ、幅３ｍｍのパイロ電気検出器（ｐｙｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｄｅｔｅｃｔｏｒ）を含む。適当な例はドイツ、ドレスデンのデーアイエイエスアンゲバンデゼンソリクゲーエムベーハー（ＤＩＡＳ  Ａｎｇｅｗａｎｄｔｅ  Ｓｅｎｓｏｒｉｋ  ＧｍｂＨ  ｏｆ  Ｄｒｅｓｄｅｎ，  Ｇｅｒｍａｎｙ）により、又は｛そのテージーエスモデル（ＴＧＳ  ｍｏｄｅｌ）検出器の様な｝ビーエイイーシステムズ（ＢＡＥ  ｓｙｓｔｅｍｓ）により作られる。該検出器２５０は代わりに熱電対列（ｔｈｅｒｍｏｐｉｌｅ）、ボロメーター、シリコンマイクロボロメーター、レッドソールトフオーカルプレーン配列又は水銀−カドミウム−テルル化物（エムシーテー）検出器を含むことが出来る。該検出器２５０としてどの構造体が使用されても、それが、その入射放射に対応する電気信号を作るためにその活性面２５４上に入射する放射に応答するよう構成されるのが望ましい。
【０１１１】
一つの実施態様では、該サンプル要素はキュベット２４０を有し、該キュベットは今度は、そのサンプルセル内に患者からの（全血、血液成分、間隙性流体、細胞間流体、唾液、尿、汗及び／又は他の有機又は無機材料の様な）組織及び／又は流体のサンプルを保持するよう構成されたサンプルセル２４２を有する。該キュベット２４０は、放射源２２０と検出器２５０との間の光路２４３内に少なくとも部分的に配置されたサンプルセル２４２と共に該全血システム２００内に設置される。かくして、放射が該源２２０から該フイルター２３０と該キュベット２４０のサンプルセル２４２とを通して放射されると、該検出器２５０は関心のある波長（複数を含む）の該放射信号強さを検出する。この信号強さに基づいて、シグナルプロセッサー２６０は該セル２４２内のサンプルが該検出された波長（複数を含む）で放射を吸収する程度を決定する。関心のある被検体の濃度は次いで何等かの適当な分光技術を介して該吸収データから決定される。
【０１１２】
図１３に示される様に、該全血システム２００は又サンプル抽出器２８０を含むことが出来る。ここで使用される時、用語「サンプル抽出器」は広い用語であり、その普通の意味で使用され、限定無き場合は、患者の皮膚を通しての全血又は他の身体流体の様な組織からの流体のサンプルを抜き取るのに好適な何等かのデバイスを称する。種々の実施態様では、該サンプル抽出器はランス（ｌａｎｃｅ）、レーザーランス（ｌａｓｅｒ  ｌａｎｃｅ）、電離療法サンプラー（ｉｏｎｔｏｐｈｏｒｅｔｉｃ  ｓａｍｐｌｅｒ）、ガス−ジェット（ｇａｓ−ｊｅｔ）、流体−ジェット（ｆｌｕｉｄ−ｊｅｔ）又は粒子−ジェット（ｐａｒｔｉｃｌｅ−ｊｅｔ）のパーフオレーター（ｐａｒｔｉｃｌｅ−ｊｅｔ  ｐｅｒｆｏｒａｔｏｒ）、又は何等かの他の適当なデバイスを含んでもよい。
【０１１３】
図１３に示す様に、該サンプル抽出器２８０は全血を該キュベット２４０へ入手可能にするために、指２９０の様な、外肢に開口部を形成することが出来る。それに限定されないが前腕を含め他の外肢が該サンプルを抜き取るために使用され得ることは理解されるべきである。該サンプル抽出器２８０の或る実施態様を用いて、ユーザーは皮膚を通る微少な孔又はスライスを形成し、それを通して全血の様な身体流体が流れる。該サンプル抽出器２８０がランスを含む場合（図１４参照）、該サンプル抽出器２８０は金属又は他の堅い材料製の鋭い刃具を含んでもよい。１つの適当なレーザーランスはニューメキシコ州、アルブクエルクのセルロボチックスインターナショナル社（Ｃｅｌｌ  Ｒｏｂｏｔｉｃｓ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，  Ｉｎｃ．  ｏｆ  Ａｌｂｕｑｕｅｒｑｕｅ，  Ｎｅｗ  Ｍｅｘｉｃｏ）により作られるラセットプラスアール｛Ｌａｓｅｔｔｅ  Ｐｌｕｓ  （Ｒ）｝である。もしレーザーランス、電離療法サンプラー、ガス−ジェット又は流体−ジェットパーフオレーターが該サンプル抽出器２８０として使用されるなら、それは該全血システム２００（図１３参照）内に組み込まれることが出来るほか、それは別デバイスとすることも出来る。
【０１１４】
レーザーランスに関する追加的情報は、特許文献２０で見出すことが出来るが、この特許の全体は引用によりここに組み入れられ、本明細書の１部をなすものである。１つの適当なガス−ジェット、流体−ジェット又は粒子−ジェットパーフオレーターが特許文献２１で開示されており、この特許の全体は引用によりここに組み入れられ、本明細書の１部をなすものである。１つの適当な電離療法サンプラーが特許文献２２に開示されており、この特許の全体は引用によりここに組み入れられ、本明細書の１部をなすものである。
【０１１５】
図１４はキュベット２４０の形のサンプル要素の一つの実施態様をより詳細に示す。該キュベット２４０は更にサンプル供給通路２４８と、穿孔可能な部分２４９と、第一の窓２４４と、そして第二の窓２４６とを有し、該サンプルセル２４２は該窓２４４，２４６の間に延びている。一つの実施態様では、該キュベット２４０は第二の窓４６を有しない。該第一の窓（又は第二の窓２４６）はサンプルセル壁の１つの形であり、ここで開示される該サンプル要素及びキュベットの他の実施態様では、生物学的流体サンプルの様な材料サンプルを少なくとも部分的に含むか、保持するか又は支持して、そして電磁放射の少なくとも或るバンドに透過性であり、しかし可視範囲の電磁放射に透過性である必要でない、様などんなサンプルセル壁が使用されてもよい。該穿孔可能な部分２４９はサンプル抽出器２８０の適当な実施態様により穿孔され得るサンプル供給通路２４８の範囲である。該外肢２９０に傷を創り、該傷からの血液又は他の流体が該キュベット２４０に入る入り口を提供するために、該サンプル抽出器２８０の適当な実施態様は該部分２４９と外肢２９０とを穿孔することが出来る。
【０１１６】
該窓２４４，２４６は該源２２０により放射される、又は該フイルター２３０を通過することが許される電磁放射の範囲で光学的に透過性であるのが好ましい。一つの実施態様では、該窓２４４，２４６を構成する材料は完全に透過性であり、すなわち、それはそれに入射する該源２２０又は該フイルター２３０からの電磁放射の何れをも吸収しない。もう一つの実施態様では、該窓２４４，２４６の材料は関心のある電磁的範囲で幾らか吸収を有するが、その吸収は無視出来る。なおもう一つの実施態様では、該窓２４４，２４６の材料の吸収は無視出来る程でないが、それは既知でありそして比較的長い時間の間安定している。もう一つの実施態様では、該窓２４４，２４６の吸収は比較的短い時間しか安定でないが、該全血システム２００が該材料の吸収を観察し、該材料特性が測定可能に変化出来る前にそれを被検体測定から除くよう構成されている。
【０１１７】
該窓２４４，２４６は一つの実施態様ではポリプロピレン製である。もう一つの実施態様では、窓２４４，２４６はポリエチレン製である。ポリエチレンとポリプロピレンは当該技術で公知の様に取り扱い及び製造用に特に有利な特性を有する材料である。又、ポリプロピレンは、該サンプル要素内のサンプルの流れ性能を高める多数の構造に、例えば、アイソタクチック、アタクチックそしてシンジオタクチックに配置され得る。好ましくは、該窓２４４，２４６が、上記のポリプロピレン又はポリエチレン、又はシリコン又は何等かの他の適当な材料の様な耐久性があり、容易に製造可能な材料で作られるのがよい。該窓２４４，２４６は構造でアイソタクチック、アタクチック又はシンジオタクチックであるどんな適当なポリマーで作られることも可能である。
【０１１８】
窓２４４，２４６間の距離は光路長を含み、約１μｍと約１００μｍの間にすることが出来る。一つの実施態様では、該光路長は約１０μｍと約４０μｍの間でる。なおもう一つの実施態様では、該光路長は約２５μｍである。該窓２４４，２４６の各々の横断寸法は好ましくは該検出器２５０の寸法と概略等しいのがよい。一つの実施態様では、該窓は約３ｍｍの直径を有して円形である。該光路長が約２５μｍであるこの実施態様では、該サンプルセル２４２の容積は約０．１７７μＬである。一つの実施態様では、サンプル供給通路２４８の長さは約６ｍｍ、該サンプル供給通路２４８の高さは約１ｍｍ、そして該サンプル供給通路２４８の厚さは該サンプルセルの厚さ、例えば、２５μｍ、に概略等しい。該サンプル供給通路の容積は約０．１５０μＬである。かくして、一つの実施態様での該キュベット２４０の全容積は約０．３２７μＬである。勿論、該キュベット２４０／サンプルセル２４２／他の容積は、該検出器２５０の寸法と感度、該源２２０により放射される放射の強度、サンプルの期待される流れ特性、そして該キュベット２４０内に流れエンハンサー（下記で論じられる）が組み込まれるかどうかの様な多くの変数により変化し得る。該サンプルセル２４２への流体の輸送は好ましくはキャピラリー作用を通して達成されるのがよいが、また吐き出し（ｗｉｃｋｉｎｇ）、または吐き出しとキャピラリー作用の組み合わせを通して達成されてもよい。
【０１１９】
図１５−１７は該全血システム２００と結合して使用出来るキュベット３０５のもう１つの実施態様を描いている。該キュベット３０５はサンプルセル３１０，サンプル供給通路３１５，空気ベント通路３２０，そしてベント３２５を有する。図１６，１６Ａそして１７で最も良く見られる様に、該キュベットも又、内方側部３３２を有する第一のサンプルセル窓３３０、及び内方側部３３７を有する第二のサンプルセル窓３３５を備える。上記議論の様に、或る実施態様の該窓（複数を含む）３３０／３３５は又サンプルセル壁（複数を含む）を有する。又該キュベット３０５は該サンプルセル３１０の反対の該サンプル供給通路３１５の端部に開口部３１７を有する。該キュベット３０５は好ましくは約６．３５ｍｍ（約４分の１インチ）−３．１７５ｍｍ（約８分の１インチ）の幅と約１９．０５ｍｍ（約４分の３インチ）の長さを有するのがよいが、しかしながら該キュベット３０５の利点をなお達成しながら、他の寸法も可能である。
【０１２０】
該サンプルセル３１０は該第一のサンプルセル窓３３０の該内方側部３３２と該第二のサンプルセル窓３３５の該内方側部３３７の間で規定される。該２つの内方側部３３２，３３７の間の直角な間隔Ｔは約１μｍと約１．２２μｍの間にある光路長を含む。該光路長は代わりに約１μｍと１００μｍの間であることも出来る。該光路長はなお代わりに約８０μｍであることも出来るが、好ましくは約１０μｍと５０μｍの間にあるのがよい。もう一つの実施態様では、該光路長は約２５μｍである。該窓３３０，３３５は好ましくは充分な放射透過性を保有する上記で論じられた材料の何れで作られてもよい。各窓の厚さは好ましくは該サンプルセル３１０又はキュベット３０５を過度に弱くすることが無ければ出来るだけ薄いのがよい。
【０１２１】
一旦外肢２９０に傷が作られると、該キュベット３０５のサンプル供給通路３１５の開口部３１７は該傷から流れる流体と接触して置かれる。もう一つの実施態様では、サンプルは、例えば、唾液サンプルで行われる様に、傷を創ることなく得られる。その場合、該キュベット３０５のサンプル供給通路３１５の該開口部３１７は傷を創ることなく得られた流体と接触して置かれる。該流体は次いで該サンプル供給通路３１５を通してそしてキャピラリー作用を介して該サンプルセル３１０内へ輸送される。空気ベント通路３２０は、該キュベット内に空気圧の形成を防止し、該血液が中へ流れる時該血液が該空気を変位させることを可能にする、ことにより該キャピラリー作用を改善する。
【０１２２】
該サンプルセル３１０へ該サンプルを輸送するために他の機構が使われてもよい。例えば、該サンプル供給通路３１５の少なくとも１部分内に吐き出し材料を提供することにより吐き出し作用（ｗｉｃｋｉｎｇ）が使用されることが可能である。もう一つの変型では、該サンプルをサンプルセル３１０へ輸送するために吐き出し作用とキャピラリー作用が一緒に使用され得る。又、該全血システム１００により行われる光学的測定を複雑化する成分を同時に濾し出しながら、血液を動かすために膜が該サンプル供給通路３１５内に位置付けられることも出来る。
【０１２３】
図１６及び１６Ａは該キュベット３０５を作る一つの取り組みを描く。この取り組みでは、該キュベット３０５は第一の層３５０，第二の層３５５，そして第３層３６０を有する。第二の層３５５は前記第一の層３５０と第３層３６０の間に位置付けられる。第一の層３５０は第一のサンプルセル窓３３０とベント３２５を形成する。上記で述べた様に、該ベント３２５は該サンプルセル３１０内にある空気用の逃げを提供する。該ベント３２５は第一の層３５０上に示されるが、それは又第３層３６０上に位置付けられるか、又は該第二の層内のカットアウトとすることも出来て、その時該第一の層３５０と第３層３６０の間に配置されるであろう。該第３層３６０は該第二のサンプルセル窓３３５を形成する。
【０１２４】
該第二の層３５５は該第一の及び三の層３５０、３６０を接合する接着材で全体を形成されてもよい。他の実施態様では、第二の層は、該第一の及び第三の層と同様な材料、或いは何等かの他の適当な材料で形成されてもよい。又該第二の層３５５はその両側上に堆積された接着材を有する担体（ｃａｒｒｉｅｒ）として形成されてもよい。該第二の層３５５はサンプル供給通路３１５，空気ベント通路３２０，そしてサンプルセル３１０を形成する。該第二の層の厚さは約１μｍと約１．２２μｍの間とすることが出来る。この厚さは代わりに約１μｍと約１００μｍの間とすることも出来る。この厚さは代わりに約８０μｍとすることが出来るが、好ましくは約１０μｍと約５０μｍの間にあるのがよい。もう一つの実施態様では、該第二の層厚さは約２５μｍである。
【０１２５】
他の実施態様では、該第二の層３５５は、通路３１５，３２０を規定するカットアウト部分を有する接着剤フイルムとして、或いは接着材により囲まれたカットアウトとして作られることが出来る。
【０１２６】
ＩＩ．無試薬全血被検体検出システム
Ａ．検出システム
図１８は、下記で詳述されることを除くと、全血システム２００と同様である無試薬全血被検体検出システム４００の略図を示す。該全血システム４００は患者近傍で使用されるよう構成され得る。患者近傍で使用されるよう構成された一つの実施態様は患者近傍型、又はポイントオブケア試験システムである。この様なシステムは、患者又は医者への便利さ、使用の容易さ、そして行われる分析の比較的低いコストを含めて、より複雑な実験室システムに優る幾つかの利点を提供する。
【０１２７】
該全血システム４００はハウジング４０２，通信ポート４０５，そして該全血システム４００を外部デバイス４２０に接続する通信ライン４１０を有する。一つのこの様な外部デバイス４２０はもう一つの被検体検出システム、例えば非侵襲性システム１０、である。該通信ポート４０５とライン４１０は、好ましくは、一様で、確実で、組織されているのがよい仕方で、データを外部デバイス４２０へ伝送するよう該全血システム４００を接続する。例えば、該データは、該全血システム４００の第一のユーザーに対応するデータが他のユーザーに対応するデータから分離されるような組織された仕方で該通信ポート４０５とライン４１０を経由して通信される。これはユーザーによる介入無しに行われるのが好ましい。この仕方でなら、該第一のユーザーのデータは該全血システム４００の他のユーザーに誤適用されないであろう。他の外部デバイス４２０は、例えば、該モニターにより作られたデータを更に処理するため、又は該データをインターネットの様なネットワークへ利用可能にするため、使用されてもよい。これは該全血システム４００の出力を、公知の様に、遠隔に配置された職業的健康管理者（ｈｅａｌｔｈ−ｃａｒｅ  ｐｒｏｆｅｓｓｉｎａｌｓ）に利用可能にする。該デバイス４２０は「外部」デバイスとラベル付けされているが、該デバイス４２０と該全血システム４００は或る実施態様では恒久的に結合されていてもよい。
【０１２８】
該全血システム４００は患者又はユーザーにより容易に操作されるよう構成される。この様であるから、該全血システム４００は好ましくは携帯型デバイスであるのがよい。ここで使用される時、「携帯型」は該全血システム４００が該患者により容易に運ばれ、便利な所で使われ得ることを意味する。例えば、該源２２０と該検出器２５０の少なくとも１部分を収容するよう構成された該ハウジング４０２は小さい。一つの好ましい実施態様では、該全血システム４００の該ハウジング４０２はパース又はバックパック内に適合する程充分に小さい。もう一つの実施態様では、該全血システム４００の該ハウジング４０２はパンツポケット内に適合する程充分に小さい。なおもう一つの実施態様では、該全血システム４００の該ハウジング４０２はユーザーの手の手掌内に保持される程充分に小さい。寸法がコンパクトであることに加えて、該全血システム４００は該患者又は末端ユーザーがそれを使うことを容易にする他の特徴を有する。この様な特徴は、患者、臨床家、看護士、医療実務者又は医者により容易に充たされそして該サンプルの処理に介入することなく該全血システム４００に挿入され得る、ここで論じられた種々のサンプル要素を含む。図１８は、一旦サンプル要素、例えば、示された該キュベット、が患者又はユーザーにより充たされると、それは被検体検出用に該全血システム４００のハウジング４０２内に挿入され得ることを示す。又、該全血システム４００を含む、ここに説明された全血システムは、それらが耐久性があるように設計され、例えば、非常に少ない可動部品を有することで、患者使用向けに構成されている。
【０１２９】
該全血システム４００の１実施態様では、該放射源２２０は約３．５μｍと約１４μｍの間の波長の電磁放射を放射する。そのスペクトルバンドは関心のある分子の第一の次振動に対応する波長の多くを含む。もう一つの実施態様では、該放射源２２０は約０．８μｍと約２．５μｍの間の波長の電磁放射を放射する。もう一つの実施態様では、該放射源２２０は約２．５μｍと約２０μｍの間の波長の電磁放射を放射する。もう一つの実施態様では、該放射源２２０は約２０μｍと約１００μｍの間の波長の電磁放射を放射する。もう一つの実施態様では、該放射源２２０は約５．２５μｍと約１２．０μｍの間の放射を放射する。なおもう一つの実施態様では、該放射源２２０は約６．８５μｍと約１０．１０μｍの間の赤外線放射を放射する。
【０１３０】
上記で論じられた様に、該放射源２２０は１実施態様では約０．５Ｈｚと約１０Ｈｚの間で変調される。もう一つの実施態様では、該源２２０は約２．５Ｈｚと約７．５Ｈｚの間で変調される。もう一つの実施態様では、該源２２０は約５Ｈｚで変調される。もう一つの変型では、該放射源２００は放射を一定強度、すなわち直流源の様に、放射出来る。
【０１３１】
該サンプルセル２４２へのサンプルの輸送は好ましくはキャピラリー作用で達成されるのがよいが、また、吐き出し作用又は吐き出し作用とキャピラリー作用の組み合わせで達成されてもよい。下記で論じられる様に、該サンプルセル２４２内への血液の流れを改善するために１つ以上の流れエンハンサーが該キュベット２４０の様な、該サンプルセル内に組み込まれてもよい。流れエンハンサーは該サンプルセル２４２内へのサンプル流れを助ける多数の物理的処理、化学的処理、又は該サンプル供給通路の１つ以上の面上の何等かのトポロジー的特徴（ｔｏｐｏｌｏｇｉｃａｌ  ｆｅａｔｕｒｅｓ）の何れかである。流れエンハンサーの一つの実施態様では、該サンプル供給通路２４８は、１つの非常にスムーズな表面と、小さな微少孔（ｐｏｒｅｓ）又はデインプル（ｄｉｍｐｌｅｓ）を有する反対表面と、を備えるようにされる。この様な特徴は粒状洗剤（ｇｒａｎｕｌａｔｅｄ  ｄｅｔｅｒｇｅｎｔ）が１つの表面に播かれる過程により形成出来る。次いで該洗剤は該微少孔又はデインプルを創るために洗い去られる。流れエンハンサーは下記でより詳細に論じられる。１つ以上の流れエンハンサーを該キュベット２４０内に組み込むことにより、該サンプル供給通路２４８の容積は減じられ、該キュベット２４０の充填時間は減じられ得るか、又は該キュベット２４０の容積と充填時間の両者が減じられ得る。
【０１３２】
該フイルター２３０が電子的に同調可能なフイルターを含む場合、イオンオプチックス社により作られるもの様な、固体同調可能赤外線フイルターが使用されてもよい。該イオンオプチックス社のデバイスは非特許文献１の論文で説明されたデバイスの商業的適合品である。この論文の全内容は引用によりここに組み入れられ本明細書の１部をなすものである。電子的に同調可能なフイルターの使用は比較的小さな空間的容積内で多数の波長をモニターすることを可能化して有利である。
【０１３３】
上記で論じた様に、該フイルター２３０は又図１９で示すフイルターホイール５３０として実施することも出来る。フイルター２３０に於ける様に、該フイルターホイール５３０は該源２２０と該キュベット２４０の間に位置付けられる。該フイルターホイール５３０は同様に何等かの他のサンプル要素と連係して使用され得ることは理解されるべきである。該フイルターホイール５３０は軸線Ａの周りに回転可能な概ね平板状構造体５４０を含む。少なくとも第一のフイルター５５０Ａは該平板状構造体５４０上に設置され、従って回転可能でもある。該フイルターホイール５３０と該フイルター５５０Ａは、該フイルターホイール５３０が回転する時、該フイルター５５０Ａが該源２２０により放射される放射の光路内へサイクリックに回転されるように、該源２２０と該キュベット２４０に対して位置付けられる。かくして該フイルター５５０Ａは指定された波長の放射が該キュベット２４０に突き当たることをサイクリックに可能にする。図１９に図解される一つの実施態様では、該フイルターホイール５３０は又該源２２０により放射される放射の光路内で同様にサイクリックに回転させられる第二のフイルター５５０Ｂを有する。図１９は更に該フイルターホイール５３０が必要なだけ多くのフイルターを備えて作られる得ることを示す（すなわち、第ｎフイルター、５５０Ｎまで）。
【０１３４】
上記で論じられた様に、該フイルター２３０，５３０は選択された波長の電磁放射が通過し該キュベット２４０に突き当たることを可能にする。好ましくは、該フイルター２３０，５３０は少なくとも凡そ下記波長、すなわち、４．２μｍ，５．２５μｍ，６．１２μｍ，７．４μｍ，８．０μｍ，８．４５μｍ，９．２５μｍ，９．６５μｍ，１０．４μｍ，１２．２μｍ、の放射が該キュベットを通過出来るようにする。もう一つの実施態様では、該フイルター２３０，５３０は少なくとも凡そ下記波長、すなわち、５．２５μｍ，６．１２μｍ，６．８μｍ，８．０３μｍ，８．４５μｍ，９．２５μｍ，９．６５μｍ，１０．４μｍ、１２μｍ、の放射が該キュベットを通過出来るようにする。なおもう１つの実施態様では、該フイルター２３０，５３０は少なくとも凡そ下記波長、すなわち、６．８５μｍ，６．９７μｍ，７．３９μｍ，８．２３μｍ、８．６２μｍ，９．０２μｍ，９．２２μｍ，９．４３μｍ、９．６２μｍ，そして１０．１０μｍ、の放射が該キュベットを通過出来るようにする。上記詳述された波長のセットはこの開示の範囲内の特定の実施態様に対応する。波長の他のセットが、生産コストと、開発時間と、入手可能性と、そして選択された波長を発生するために使用されるフイルターのコスト、製造可能性、そして市販までの時間に関する他の要因と、に基づきこの開示の範囲内で選択され得る。
【０１３５】
また、全血システム４００は該検出器２５０と電気的に接続されたシグナルプロセッサー２６０を含む。上記で論じられた様に、該検出器２５０は、放射スペクトルを分析するために扱われ得る電気信号を発生することにより活性面２５４に入射する放射に応答する。一つの実施態様では、上記説明の様に、該全血システム４００は変調される源２２０とフイルターホイール５３０を有する。その実施態様では、該シグナルプロセッサー２６０は該検出器２５０により発生される電気信号を処理するために同期復調回路を有する。該検出器２５０の信号を処理後、該シグナルプロセッサー２６０は該デイスプレー４４８に出力信号を提供する。
【０１３６】
全血システム４００の一つの実施態様では、該デイスプレー４４８は図１３に図解される様なデジタルデイスプレーである。もう一つの実施態様では、該デイスプレー４４８は可聴式デイスプレー（ａｕｄｉｂｌｅ  ｄｉｓｐｌａｙ）である。この種のデイスプレーは限られた視力、移動性を有するユーザー又は盲目のユーザー用に特に有利である。もう一つの実施態様では、該デイスプレー４４８は該全血システム４００の１部ではなく、別のデバイスである。別のデバイスとして、該デイスプレーは該全血システム４４８に恒久的に接続されているか、又は１時的に接続可能である。一つの実施態様では、該デイスプレーは、名称パームパイロット（ＰａｌｍＰｉｌｏｔ）、パーム３（ＰａｌｍＩＩＩ）、パームブイ（ＰａｌｍＶ）そしてパーム７（ＰａｌｍＶＩＩ）で、パーム社（ＰＡＬＭ，  ＩＮＣ．）により作られるものの様な、パーソナルデータアシスタント｛「ピーデーエイ（ＰＤＡ）」｝として普通知られる、携帯型計算デバイスである。
【０１３７】
図１８Ａは、少なくとも部分的に、無試薬全血被検体検出サブシステム４５６（「全血サブシステム」）と非侵襲性サブシステム４６０を囲むハウジング４５２を有する無試薬検出システム４５０｛「無試薬システム」｝の略図である。上記で論じた様に、該全血サブシステム４５６は全血のサンプルを得るよう構成される。これは図１３に関連して上記で論じられたサンプル抽出器２８０を使用して行い得る。上記で論じられた様に、他の生物学的流体のサンプルも該全血システム４５０と関連して使用され得る。一旦抽出されると、該サンプルは上記で論じられた様にサンプルセル２４２内に位置付けられる。次いで、該サンプルの光学的分析が行われる。該非侵襲性サブシステム４６０は図１−１２と関連して上記で説明された様に機能するよう構成される。１つの動作モードでは、該無試薬システム４５０は該全血サブシステム４５６又は非侵襲性サブシステム４６０の何れかを別々に使うよう操作される。該無試薬システム４５０は、環境、例えば、ユーザーが最近食事したかどうか、極端に精密な試験が望まれるかどうか、他、により１つのサブシステムかもう１つかを選択するよう構成される。もう１つの動作モードでは、該無試薬システム４５０は該全血サブシステム４５６と該非侵襲性サブシステム４６０を協調した仕方で動作させることが出来る。例えば、一つの実施態様では、該無試薬システム４５０は校正が必要な時該サブシステム４５６，４６０の使用を協調させる。もう一つの実施態様では、該無試薬システム４５０は、サンプルが得られた後、サンプルを、第一の選択可能なサンプル供給通路を通して該全血サブシステム４５６へか、又は第二の選択可能なサンプル供給通路を通して該非侵襲性サブシステム４６０へか、何れかを辿らせるよう構成される。該サブシステム４６０は測定用窓上に該全血サンプルを位置付けるアダプターを有するよう構成されてもよい。
【０１３８】
図２０Ａ−２０Ｃは該全血システム２００で使用するためにキュベット６０５を作るもう１つの取り組みを図解する。この実施態様では、第一の部分６５５はインジェクションモールデイング過程を使って形成される。該第一の部分６５５はサンプルセル６１０，サンプル供給通路６１５，空気ベント通路６２０，そして第二のサンプルセル窓３３５を有する。また、該キュベット６０５は少なくとも該サンプルセル６１０と該サンプル供給通路６１５を囲むために該第一の部分６５５に取り付けられるよう構成された第二の部分６６０を有する。該第二の部分６６０は第一のサンプルセル窓３３０を有し、また、好ましくは該空気ベント通路６２０の少なくとも１部分を囲むのがよい。第一の部分６５５と第二の部分６６０は好ましくは溶接ジョイント６６５で溶接過程により一緒に接合されるのがよい。４つの溶接ジョイント６６５が示されるが、４つより少ない又は多い溶接ジョイントが使われ得ることは理解されるべきである。理解される様に、該部分６５５と６６０を取り付けるために他の技術が使われることも可能である。
【０１３９】
該キュベット２４０の製作へのなおもう１つの取り組みはウエーハ製作過程（ｗａｆｅｒ  ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ  ｐｒｏｃｅｓｓ）を使用してそれを作ることである。図２１はウエーハ製作技術の様な微少電気機械的システム加工技術（ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｓｙｓｔｅｍ  ｍａｃｈｉｎｉｎｇ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ）を使ってキュベット７５５を作る過程の一つの実施態様を図解する。過程７１０で、上記で論じられた様に、受け入れ可能な電磁放射透過特性を有する材料製のウエーハが提供される。該ウエーハは好ましくはシリコン又はゲルマニウムで作られるのがよい。好ましくは、次の過程７２０で、受け入れ可能な電磁放射透過特性を有する材料製の第二のウエーハが提供されるのがよい。該第二のウエーハは選択された材料の簡単な平板状部分であってもよい。好ましくは、次の過程７３０で、各部分組立体がサンプル供給通路と、空気ベント通路と、そしてサンプルセルとを有する、多数のキュベット部分組立体を創るためにエッチング過程が使用されるのがよい。図２０Ｃで示す第一の部分６５５と同様な外観を有する個別エッチング部分組立体を備えるこれらの構造体を該ウエーハ内でエッチするために従来のエッチング過程が使われてもよい。好ましくは、次の過程７４０で、該サンプル供給通路、サンプルセルの各々と、該空気ベント通路を囲むウエーハ組立体を創るために該第二のウエーハは該第一のウエーハに取り付けられ、結合され、そしてシールされるのがよい。この過程は相互に連結された多数のキュベットを創る。好ましくは、次の過程７５０で、該ウエーハ組立体は、該多数のキュベットを個別キュベット７５５に分離するために、処理、例えば、機械加工、ダイス、スライス、又はソーされる。過程７１０−７５０は特定の順序で表明されているが、該過程は該方法の範囲内で他の順序で行われてもよいことは理解されるべきである。
【０１４０】
一つの実施態様では、図２１の過程により作られた該キュベット７５５は比較的小さい。もう１つの実施態様では、該キュベット７５５はキュベット３０５の寸法付近である。もし該キュベット７５５が小さいなら、それらは、図２２に示す使い捨てサンプル要素ハンドラー７８０内にそれらを組み込むことによりより使い易くされ得る。該使い捨てサンプル要素ハンドラー７８０は未使用サンプル要素部分７８５と使用済みサンプル要素部分７９０とを有する。新しい時、該未使用キュベット部分７８５は何等かの数のサンプル要素７５７を含む。該サンプル要素ハンドラー７８０のユーザーによる初めての使用のために、第一のサンプル要素７５７Ａがサンプル取り込み位置（ｓａｍｐｌｅ  ｔａｋｉｎｇ  ｌｏｃａｔｉｏｎ）７９５へ進まされる。次いでユーザーは上記で説明された仕方でサンプルを取る。該システム２００の様な全血システムを使って光学的測定が行われる。一旦測定が完了すると、次のサンプル要素７５７Ｂが該サンプル取り込み位置７９５へ進めまされる時、該使用済みサンプル要素７５７Ａは該使い捨てサンプル要素ハンドラー７８０の使用済みサンプル要素部分７９０の方へ進まされる。一旦最後のサンプル要素７５７Ｎが使用されると、該使い捨てサンプル要素ハンドラー７８０は捨てられ、バイオハザード物質は使用済みサンプル要素部分７９０内に含められる。もう一つの実施態様では、一旦該サンプルが取り込まれると、該サンプル要素７５７Ａは試験システム４００のハウジング４０２内へ進められる。或る実施態様では、該サンプル要素ハンドラー７８０は該サンプル取り込み位置７９５へ自動的に進められ、次いで該ハウジング４０２内へ自動的に進められる。
【０１４１】
図１５−１７に関連して上記で論じられた様に、空気ベント３２５はキュベット３０５内の空気が逃げることを可能にし、それにより外肢２９０からサンプルセル３１０内へのサンプルの流れを高める。ここで「流れエンハンサー」と称される、他の構造体も該サンプルセル３１０内へのサンプルの流れを高めるため使用され得る。図２３Ａは流れエンハンサーを有するキュベット８０５の１実施態様を図解する。該キュベット８０５はサンプルセル８１０，サンプル供給通路８１５，そしてシール８２０を有する。サンプル抽出器８８０は該キュベット８０５内に組み込まれることも、それから分離されることも出来る。
【０１４２】
該キュベット８５０のシール８２０は該サンプルセル８１０と該サンプル供給通路８１５との中の真空を保持する。また、該シール８２０は汚染物が該キュベット８０５に入るのを防止するが、サンプル抽出器８８０により貫入されるバリヤを提供する。該シール８２０は関係のないサンプル消失及び他の生物学的汚染を取り除くために組織と該キュベット８０５の間の結合を創るので有利である。該シール８２０を用意するために多くの異なる材料が使われ得るが、使い得る１つの特定材料はデユポンのテーワイブイイーケー（Ｄｕｐｏｎｔ’ｓ  ＴＹＶＥＫ）材料である。該キュベット８０５はサンプル流れを高めるのみならず、その集合流れを誘起するようベントに依存するキャピラリー収集システムで見出されるサンプル零れの問題をも取り除く。該キュベット８０５に適用された流れ向上の取り組みは他のサンプル要素にも適用出来る。
【０１４３】
図２３Ｂは下記で説明される点を除けば図２３Ａで示すそれと同様なキュベット８８５の略図解である。該キュベット８８５は該キュベット８８５の内部から周囲雰囲気への空気の通過を可能にする１つ又は多数の小さな微少孔を含む。これらの微少孔はベント３２５と同様に機能するが、サンプル（例えば、全血）の該キュベット８８５からのこぼれを防止するに充分な程小さい。該キュベット８８５は更に機械的中間血液取得システム（ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｉｎｔｅｒｖｅｎｔｉｏｎ  ｂｌｏｏｄ  ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ  ｓｙｓｔｅｍ）８９０を具備しており、該システムは外部真空源（すなわち、ポンプ）、ダイアフラム、プランジャー、又は該キュベット８８５内のサンプル流れを改善する他の機械的手段を含んでいる。該システム８９０は該小さな微少孔と接触して置かれ、該キュベット８８５内部の空気を該キュベット８８５から抜き取る。該システム８９０は又該キュベット８８５内へ血液を抜き取る傾向がある。該キュベット８８５に適用された流れ向上技術は他のサンプル要素にも同様に適用出来る。
【０１４４】
流れエンハンサーのもう一つの実施態様が図２４Ａと２４Ｂに示されている。キュベット９０５はキュベット３０５と同様であり、サンプルセル３１０と窓３３０，３３５を含む。上記で論じられた様に、該窓はサンプルセル壁を含むことが出来る。また、該キュベットは該キュベット９０５の外方エッジの第一の開口部９１７と該キュベット９０５のサンプルセル３１０の所の第二の開口部９１９の間に延びるサンプル供給通路９１５を含んでいる。図２４Ｂに示す様に、該サンプル供給通路９１５は該サンプル供給通路９１５の頂部と底部上に形成された１つ以上の峰部９４０を含む。一つの変型では、該峰部９４０は該サンプル供給通路９１５の頂部上のみ、又は底部上のみに形成される。該峰部９４０のうねる形状は該キュベット９０５の該サンプル供給通路９１５内へのサンプルの流れを有利に向上させ、また、該サンプルを該サンプルセル３１０内へ流れるよう有利に促す。
【０１４５】
該流れエンハンサーの他の変型も考えられる。例えば、流れエンハンサーの種々の実施態様は通路表面を刻み目付け（ｓｃｏｒｉｎｇ）様な、物理的変型を含む。もう一つの変型では、その通路内へ抜き取られるサンプルの表面張力を減じるために、化学的処理、例えば、表面活性化学処理（ｓｕｒｆａｃｅ−ａｃｔｉｖｅ  ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）、が該サンプル供給通路の１つ以上の面に適用されてもよい。上記で論じられた様に、ここで開示された流れエンハンサーはここで説明された種々のキュベット以外の他のサンプル要素に適用出来る。
【０１４６】
上記で論じられた様に、該全血システム２００により使われるスペクトル範囲で或る電磁放射吸収を有する材料がキュベット２４０の部分を作るために使われ得る。図２５は、下記で詳述されることを除けば、上記で論じた全血システム２００と同様であってもよい全血被検体検出システム１０００を示す。該全血システム１０００はキュベット１０４０の様なサンプル要素を作るために使われた材料により吸収量を決定するよう構成されている。これを達成するために、該全血システム１０００は光学的校正システム１００２と光学的分析システム１００４とを具備する。示されている様に、該全血システム１０００は全血システム２００のそれと同様な源２２０を有する。又該全血システム１０００はフイルター２３０と同様なフイルター１０３０を有する。該フイルター１０３０も又放射を２つの平行ビームに分け、すなわちスプリットビーム１０２５を創る。該スプリットビーム１０２５は校正ビーム１０２７と被検体透過ビーム１０２９とを有する。もう一つの変型品では、２つの源２２０が２つの平行ビームを創るため使用されるか、又は別のビームスプリッターが該源２２０と該フイルター１０３０の間に位置付けられてもよい。又ビームスプリッターは該フイルター１０３０の下流であるが、該キュベット１０４０の前に位置付けられることも出来る。上記変型の何れでも、該校正ビーム１０２７は該キュベット１０４０の校正部分１０４２を通るよう導かれ、そして被検体透過ビーム１０２９は該キュベット１０４０のサンプルセル１０４４を通るよう導かれる。
【０１４７】
図２５の実施態様では、該校正ビーム１０２７は該キュベット１０４０の校正部分１０４２を通過し、検出器１０５２の活性面（ａｃｔｉｖｅ  ｓｕｒｆａｃｅ）１０５３に入射する。該被検体透過ビーム１０２９は該キュベット１０４０のサンプルセル１０４４を通過し、検出器１０５４の活性面１０５５に入射する。該検出器１０５２，１０５４は同じ種類であってもよく、上記で論じた検出技術の何れを使用してもよい。上記説明の様に、該検出器１０５２，１０５４はそれらの活性面１０５３，１０５５に入射する放射に応答して電気信号を発生する。発生した信号はデジタルシグナルプロセッサー１０６０に送られ、該プロセサーは該キュベット１０４０の放射吸収を確かめるために両信号を処理し、該キュベット１０４０の吸収を除くよう該検出器１０５４からの電気信号を修正し、そして結果をデイスプレー４８４に提供する。１実施態様では、該光学的校正システム１００２は該校正ビーム１０２７と該検出器１０５２を含み、該光学的分析システム１００４は該被検体透過ビーム１０２９と該検出器１０５４とを含む。もう１つの実施態様では、該光学的校正システム１００２も又該キュベット１０４０の校正部分１０４２を含み、該光沢的分析システム１００４も又該キュベット１０４０の分析部分１０４４を含む。
【０１４８】
図２６は無試薬全血被検体検出システム１１００（「全血システム」）のもう一つの実施態様の略図解である。図２６は同様な校正手順が１つの検出器２５０を用いて行われ得ることを示す。この実施態様では、図１３に関連して上記で説明された様に、源２２０とフイルター２３０が一緒にビーム１１２５を発生する。該ビーム１１２５の光路内に光学的ルーター（ｏｐｔｉｃａｌ  ｒｏｕｔｅｒ）１１７０が提供される。該ルーター１１７０は該ビーム１１２５を交互に、校正ビーム１１２７として、そして被検体透過ビーム１１２９として、導く。該校正ビーム１１２７はルーター１１７０により該キュベット１０４０の校正部分１０４２を通るよう導かれる。図２６の実施態様では、該校正ビーム１１２７はその後第一の校正ビーム光学的デイレクター１１８０と第二の校正ビーム光学的デイレクター１１９０により検出器２５０の活性面２５４へ導かれる。一つの実施態様では該光学的デイレクター１１８０，１１９０は反射面である。もう１つの変型では、該光学的デイレクター１１８０，１１９０はコレクションレンズ（ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ  ｌｅｎｓｅｓ）である。勿論、他の数の光学的デイレクターが該ビームを該活性面２５４上へ導くために使用され得る。
【０１４９】
上記で論じられた様に、該被検体透過ビーム１１２９は該キュベット１０４０の該サンプルセル１０４４内へ導かれ、該サンプルを透過し、そして該検出器２５０の活性面２５４に入射する。シグナルプロセッサー１１６０は、校正ビーム１１２７が該活性面２５４に入射した時と、該被検体透過ビーム１１２９が該活性面に入射した時の該検出器２５０により発生される信号を比較する。この比較は該シグナルプロセッサー１１６０に、該サンプルセル１０４４内のサンプルの吸収（ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ）のみを表す信号、すなわち該キュベット１０４０の吸収寄与を除いて、発生させる。この信号は上記で説明された仕方でデイスプレー４８４に提供される。かくして、該キュベット１０４０自身の吸光度は、該ビーム１０２９が該サンプルセルを通過し、該検出器２５０で検出された時観察された該キュベット−プラス−サンプルの吸光度から除去され得る。図２５に関連して論じられた様に、該全血システム１１００は光学的校正システム１１９６と光学的分析システム１１９８とを具備する。該光学的校正システム１１９６はルーター１１７０、光学的デイレクター１１８０，１１９０そして検出器２５０を含む。該光学的分析システム１１９８は該ルーター１１７０と該検出器２５０を含む。もう１つの実施態様では、該光学的分析システム１１９８も又該キュベット１０４０の分析部分１０４４を含み、該光学的校正システム１１９８も又該キュベット１０４０の校正部分１０４２を含む。該キュベット１０４０は図２５と２６のシステムと関連して使われ得るサンプル要素の単なる１つの形である。
【０１５０】
図２７は全血システム１０００，１１００で使用されるよう構成されたキュベット１２０５の略図解である。校正部分１２４２は全血システム１０００，１１００が反射又は回折無しに窓３３０，３３５のみの吸収を見積もることを可能にするよう構成されている。該キュベット１２０５は構成部分１２４２と、第一のサンプルセル窓３３０及び第二のサンプルセル窓３３５を有するサンプルセル１２４４と、を備える。校正部分１２４２は窓３３０と同じ電磁透過特性を有する窓１２５０と、窓３３５と同じ電磁透過特性を有する窓１２５５と、を備える。上記で論じた様に、窓１２５０と１２５５はサンプルセル壁の形であり、或る実施態様では２つの窓が存在する必要ない。一つの実施態様では、該校正部分１２４２は、窓１２５０，１２５５の内面の間隔が窓３３０の内面３３２と窓３３５の該面３３７の間隔（すなわち、図１７に示す寸法Ｔ）より可成り小さいように、該サンプルセル１２４４から狭まっている（ｎｅｃｋｅｄ−ｄｏｗｎ）。校正部分１２４２は狭められるが、窓１２５０，１２５５の厚さは好ましくは窓３３０，３３５と同じであるのがよい。
【０１５１】
校正部分１２４２で窓１２５０，１２５５の間隔を減じることにより、サンプルセル１２４０の窓３３０，３３５による吸収の寄与の見積もりの誤差は減じられる。この様な誤差は、例えば、放射が該校正部分１２４２を通過する時該窓１２５０，１２５５の間に位置する分子による該ビーム１０２７とビーム１１２７の電磁放射の散乱（ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）により引き起こされ得る。この様な散乱は該窓１２５０、１２５５による吸収として該シグナルプロセッサー１０６０，１１６０により解釈され得る。
【０１５２】
もう一つの変型では、窓１２５０，１２５５の間の空間は完全に除かれ得る。なおもう一つの変型では、該シグナルプロセッサー１０６０，１１６０は該窓１２５０，１２５５間の空間を有することにより誘起される何等かの誤差を見積もるよう構成されたモジュールを有することが出来る。その場合、該校正部分１２４２は狭められる必要はなく、窓１２５０，１２５５のみならず該キュベット１２４０もそれらの長さに沿って概ね一定の厚さを有することが出来る。
【０１５３】
図２８は単一運動ランス（ｓｉｎｇｌｅ  ｍｏｔｉｏｎ  ｌａｎｃｅ）１３１０とサンプル供給通路１３１５とを有するキュベット１３０５の一つの実施態様の平面図である。該ランス１３１０は金属ランス、鋭利なプラスチック、又は何等かの他の適当な堅い材料で作られたランスとすることが出来る。該ランス１３１０は、指、前腕又は上記で論じられた何等かの他の外肢の様な外肢内に、非常に小さく出来るスライス又は微少裂傷を創るために小型剃刀刃の様に働く。該ランス１３１０は、外肢内にスライスを創るよう使用される単一運動が該傷の所にサンプル供給通路１３１５の開口部１３１７を置くように、該キュベット１３０５内に位置付けられる。これは該サンプル供給通路１３１５の開口部１３１７を該傷に整合させる過程を除く。これは全てのユーザーに有利であり、何故ならば該キュベット１３０５はサンプルの非常に少しの容積を受けるよう構成され、該ランス１３１０が非常に小さいスライスを創るよう構成されているからである。結果として該開口部１３１７と、該スライスから現れる全血のサンプルと、を別々に整合することは難しい。これは、高齢のユーザー又は筋肉の疾病を病む人々の様な限られた精密動作制御（ｌｉｍｉｔｅｄ  ｆｉｎｅ  ｍｏｔｏｒ  ｃｏｎｔｒｏｌ）しか有しないユーザー用には特に真実である。
【０１５４】
図２８Ａは単一運動ランス１３６０，サンプル供給通路１３１５，そして開口部１３１７を有するキュベット１３５５のもう一つの実施態様の平面図である。上記で論じた様に、該単一運動ランス１３６０は金属ランス、鋭利なプラスチック、又は何等かの他の適当な堅い材料で作られたランスとすることが出来る。ランス１３１０に於ける様に、該ランス１３６０は、外肢内に非常に小さいスライス又は微少裂傷を創るために小型剃刀刃の様に働く。また、該単一運動ランス１３６０は遠位の端部１３７５で収斂する第一のカット用用具１３６５と第二のカット用用具１３７０を有する外肢穿孔用端部（ａｐｐｅｎｄａｇｅ  ｐｉｅｒｃｉｎｇ  ｅｎｄ）を備える。該遠位の端部１３７５と該入り口１３１７の間に、発散部（ｄｉｖｅｒｇｅｎｃｅ）１３８０が形成される。該単一運動ランス１３６０は、単一運動が外肢内にスライスを創り、傷の所に該サンプル供給通路１３１５の開口部１３１７を置くように、該キュベット１３０５内に位置付けられる。該発散部１３８０は、ユーザーが受ける苦痛を最小化するのに充分な程小さいが、該キュベット１３５５を充分に充たす程充分な全血を生み出す程充分に大きい、傷を創るよう構成される。キュベット１３０５に関連して上記で論じられた様に、該キュベット１３５５はスライスを創り、該キュベット１３５５の開口部１３１７を整合させる別々な動作の必要を取り除く。
【０１５５】
図２９は上記で論じられた様に何等かの適当な仕方で作られた単一運動ランス１４１０を有するキュベット１４０５のもう一つの実施態様の平面図である。この実施態様では、該単一運動ランス１４１０は該サンプル供給通路１４１５に隣接して位置付けられる。該サンプル供給通路１４１５の開口部１４１７は該キュベット１４０５は外肢に隣接して置かれ、該外肢内にスライスを創るよう横に動かされ、そして整合されるよう、配置される。見られるように、該ランス１４１０の幅は該サンプル供給通路１４１５の幅に比較して小さい。これは該外肢内にスライスを創るキュベット１４０５の運動がまた、該サンプル供給通路１４１５の開口部１４１７を傷の所に位置付けることを保証する。キュベット１３０５に関連して上記で論じられた様に、該キュベット１４０５はスライスを創り、キュベット１４０５の開口部１４１７を整合させる別々の動作の必要を取り除く。
Ｂ．利点と他の使用法
本明細書で説明された該全血システムは既に上記で論じられたものに加えて、幾つかの利点と使用法を有する。ここで説明された該全血システムは、それらが関心のある被検体を光学的に測定するので、非常に精密である。又、該全血システムの精度は多数の血液サンプルを抜き取る必要無しに更に改善出来る。試薬ベースの技術では、血液サンプルは試験ストリップ上の試薬に接触するようもたらされ、指示された化学反応が起こり、そしてその反応の或る側面が観察される。該反応をホストする試験ストリップは限られた量の試薬を有するのみで、限られた量の血液に適応するのみである。結果として、試薬ベースの分析技術は１つの測定に対応する試験ストリップ当たり１つの反応のみを観察する。試薬ベースの技術の精度を改良する第二の対策を行うために、第二の試験ストリップが用意されねばならず、それは患者から血液の第二の抜き取りを要する。対照的に、ここに説明された全血システムはサンプルの入射放射に対する応答を光学的に観察する。この観察は患者から抜き取られた各血液サンプルについて多数回行い得る。
【０１５６】
ここで論じられた全血システムでは、被検体の光学的測定値は多数の測定値に亘り積分され得て、被検体濃度のより精密な見積もりを可能にする。図３０はＸ軸上の測定時間に対するｙ軸上のｍｇ／ｄＬでの２乗平均誤差（ＲＭＳ  Ｅｒｒｏｒ）を示す。測定時間がｘ軸上に示されるが、より多くの時間はより多く取られた測定を表す。図３０はより多くの測定が行われた時３つの異なるサンプルについて２乗平均誤差グラフを示す。下記サンプルの各々を表すラインを示すが、ファントム、すなわち、既知被検体濃度を有するサンプル、ブドウ糖及び水の組み合わせ、そして人間のサンプル、である。図３０のグラフ上のラインの各々はより多くの測定が行われると（より多くの測定時間に対応する）、向上した精度（低下した誤差）の傾向を示す。
【０１５７】
向上した精度に加えて、ここに開示した該全血システムは又より低い製造コストを有する。例えば、該全血システムに使用されたサンプル要素はより低い製造コストで作られ得る。試薬を要するシステムと異なり、ここに開示した全血システムのサンプル要素は限定された在庫寿命の制限を受けない。又、試薬ベースのシステムと異なり、該サンプル要素は試薬の水和を防止するよう梱包される必要がない。試薬の能力を保存するよう設計された多くの他の高価な品質保証対策を要しない。要するに、ここに開示された全血システムの部品は作り易く、試薬ベースの部品より低いコストで作られ得る。
【０１５８】
また、該全血システム、それらが又比較的急速な被検体検出が出来るので使用するのにより便利である。結果として、ユーザーは結果を求めて長い期間待つことを要求されない。該全血システムの精度は更に進んだ便利さを付加するようユーザーのニーヅ又は環境へと誂えられ得る。一つの実施態様では、全血システムはもたらされた測定の数（及びそれら測定値の積分）に基づいて報告される被検体濃度値の精度の進行中の見積もり（ｒｕｎｎｉｎｇ  ｅｓｔｉｍａｔｅ）を計算し表示する。一つの実施態様では、ユーザーはユーザーが精度が充分であると結論付けると該測定を終了出来る。一つの実施態様では、該全血システムは該被検体濃度測定を行い、それに「信頼」水準を適用出来る。該信頼の読み値（ｃｏｎｆｉｄｅｎｃｅ  ｒｅａｄｉｎｇ）はパーセンテージ、プラス又はマイナスシリース、又はより多くの測定が行われると増加する何等かの他の適当な測定、の形であってもよい。一つの実施態様では、該全血システムは、精度を改善するためにもっと測定値が取られるべきかどうかを決定するよう、そして見積もられた必要測定時間をユーザーに自動的に知らせるよう構成される。又上述の様に、該全血システムの精度はユーザーからのサンプルの多数の抜き取り無しに改善され得る。
【０１５９】
上記説明のサンプル要素のコストは少なくとも試薬を使わないから低い。各使用についてのユーザーへのコストは、或る実施態様では、それが別のサンプル抽出器のニーヅを除いてくれる、サンプル抽出器組み込みにより更に減じられる。上記で論じられたサンプル要素のもう一つの利点はサンプル要素内へサンプルを抜き取るサンプル供給通路の開口部が該サンプル抽出器により創られる傷のサイトに予め配置され得ることである。かくして該サンプル供給通路を該傷上に位置付けるため該サンプル要素を動かす作用は除かれる。上記で説明されたサンプル要素の更に進んだコスト減小は該サンプルセル壁（複数を含む）の光学的校正を使うことにより達成出来る。
【０１６０】
上記説明の様に、ここで説明される全血システムにより行われる測定は、化学反応が起こる必要がないので速く行われる。もしユーザー又は全血システムが簡単に、該測定中により多くの積分を可能にするなら、もっと精密な結果が達成され得る。電子的に同調可能なフイルターを組み込むことにより器具のコストと寸法は低下出来る。該全血システムは、前腕の様な、より低く灌流されるサイトでの測定を可能にする非常に少量の血液を以て適切に機能出来る。
【０１６１】
一つの実施態様では、無試薬全血システムは自動的に動作するよう構成される。この実施態様では、ここで開示された全血システムの何れか、例えば、図１３の全血システム２００は自動無試薬全血システムとして構成される。該自動システムは、患者近傍型試験システムでの場合に於ける様に、患者近傍で展開され得る。この実施態様では、該自動システムは図１３に関連して説明された様に、源２０，光学的検出器２５０，サンプル抽出器２８０、サンプルセル２５４，そしてシグナルプロセッサー２６０を有する。一つの実施態様では、該自動試験システムはユーザー又は患者からの最小の介入で動作するよう構成される。例えば、一つの実施態様では、ユーザー又は患者はサンプルセル２５４を該自動試験システムに挿入し、試験を始動するだけである。該自動試験システムは、スライスを形成し、該スライスからサンプルを受け、放射を発生し、放射を検出し、そして患者の介入無しに信号を処理するよう構成される。もう一つの実施態様では、ユーザーからの介入はない。これが達成される一つの方法は図２２に関連して上記で論じられた様に、サンプル要素ハンドラーを提供することに依っており、そこではサンプル要素は源２２０からの放射の光路内へ自動的に進められ得る。もう一つの実施態様では、該全血システムはユーザー又は患者の介入無しに間歇的又は連続モニタリングを提供するよう構成される。
【図面の簡単な説明】
【０１６２】
【図１】非侵襲性光学的検出システムの略図である。
【図２】該非侵襲性検出システムで使用するための窓組立体の斜視図である。
【図３】該非侵襲性検出システムで使用するための代わりの窓組立体の組立分解略図である。
【図４】冷却システムに結合された窓組立体の平面図である。
【図５】コールドリザーバーに結合された窓組立体の平面図である。
【図６】非侵襲性検出システムで使用するためのヒートシンクの切り欠き図である。
【図６Ａ】図１の非侵襲性検出システムの下部の切り欠き斜視図である。
【図７】非侵襲性光学的検出システムで使用するための制御システムの略図である。
【図８】関心のある被検体の濃度を決定するための第一の方法論を描く。
【図９】関心のある被検体の濃度を決定するための第二の方法論を描く。
【図１０】関心のある被検体の濃度を決定するための第３の方法論を描く。
【図１１】関心のある被検体の濃度を決定するための第４方法論を描く。
【図１２】関心のある被検体の濃度を決定するための第５の方法論を描く。
【図１３】無試薬全血検出システムの略図である。
【図１４】無試薬全血検出システムで使用するためのキュベットの一つの実施態様の斜視図である。
【図１５】無試薬全血検出システムで使用するためのキュベットのもう一つの実施態様の平面図である。
【図１６】図１５で示すキュベットの分解された平面図である。
【図１６Ａ】図１５のキュベット組立分解斜視図である。
【図１７】図１５のキュベットの側面図である。
【図１８】そのシステムを他のデバイス又はネットワークへ接続するための通信ポートを有する無試薬全血検出システムの略図である。
【図１８Ａ】非侵襲性サブシステムと全血サブシステムとを有する無試薬全血検出システムの略図である。
【図１９】図１３の全血システムの一つの実施態様内に組み込まれたフイルターホイールの略図である。
【図２０Ａ】全血ストリップキュベットのもう一つの実施態様の平面図である。
【図２０Ｂ】図２０Ａの全血ストリップキュベットの側面図である。
【図２０Ｃ】図２０Ａの全血ストリップキュベットの実施態様の組立分解図である。
【図２１】全血ストリップキュベットのもう一つの実施態様を作る方法を図解する過程のフローチャートである。
【図２２】図１３のシステム用に図２１の過程により作られる全血ストリップキュベットを梱包するためのキュベットハンドラーの略図解である。
【図２３Ａ】１種の流れエンハンサーを有する全血ストリップキュベットの略図解である。
【図２３Ｂ】もう１つの種類の流れエンハンサーを有する全血ストリップキュベットの略図解である。
【図２４Ａ】もう１つの種類の流れエンハンサーを有する全血ストリップキュベットの側面図である。
【図２４Ｂ】１種の流れエンハンサーの構造を示す図２４Ａの全血ストリップキュベットの断面図である。
【図２５】無試薬全血検出システムのもう一つの実施態様の略図解である。
【図２６】無試薬全血検出システムのもう一つの実施態様の略図解である。
【図２７】校正用に構成されたキュベットの略図解である。
【図２８】一体化されたランスを有するキュベットの一つの実施態様の平面図である。
【図２８Ａ】一体化されたランスを有するキュベットのもう一つの実施態様の平面図である。
【図２９】一体化されたランスを有するキュベットのもう一つの実施態様の平面図である。
【図３０】測定時間に対する該全血被検体検出システムの測定精度のグラフである。
【図１】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１８】
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【図１８Ａ】
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【図２１】
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【図２３Ａ−２３Ｂ】
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【図３０】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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