(57)【要約】患者の体液を採取する方法を開示する。本方法は、１以上の液体経路（２０）を含む液体処理システムを準備する工程、液体処理システムによって１以上の液体経路を介して注入液を患者に注入する工程を含む。本方法は更に、液体処理システムによって１以上の経路を介して体液の試料を患者から取得するステップを含む。取得する試料は体積で４００μｌ以下である。本方法は更に、液体処理システムと動作的に連動する検体検出システム（３２４）によって取得した試料の少なくとも分析部分を分析し、少なくとも一つの検体の濃度を測定するステップを含む。対応するシステムもまた開示する。【選択図】図７Ｅ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１以上の液体経路を有する液体処理システムを準備するステップと、
前記液体処理システムを用いて、注入液を前記１以上の液体経路を介して体外の流体管に注入するステップと、
前記液体処理システムを用いて、前記１以上の液体経路を介して前記流体管から、体積で４００μｌ以下の体液の試料を取得するステップと、
前記液体処理システムと動作可能に連動した検体検出システムを用いて、前記取得した試料の少なくとも分析部分を分析して、少なくとも一つの検体の濃度を測定するステップと、を含んでなる体液を採取する方法。
【請求項２】
更に、前記取得した試料を第１の部分と第２の部分に分離するステップと、
前記第２の部分を分析せずに前記流体管に戻すステップと、を含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記第１の部分は体積で６０μｌ以下である、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記第１の部分は体積で４０μｌ以下である、請求項２記載の方法。
【請求項５】
更に、前記第１の部分を複数の部分に分離するステップを含み、前記複数の部分の一つが前記分析部分を含む、請求項２記載の方法。
【請求項６】
前記分析部分が体積で１０μｌ以下である、請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記検体がグルコースである、請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記検体が乳酸である、請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記検体が二酸化炭素である、請求項１記載の方法。
【請求項１０】
前記検体が血液である、請求項１記載の方法。
【請求項１１】
更に、前記血液から血漿を分離するステップを含み、
前記取得した試料の少なくとも一部を分析するステップは、前記血漿を分析するステップを含む、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記取得した試料は体積で３００μｌ以下である、請求項１記載の方法。
【請求項１３】
前記取得した試料は体積で２００μｌ以下である、請求項１記載の方法。
【請求項１４】
前記取得した試料は体積で１００μｌ以下である、請求項１記載の方法。
【請求項１５】
前記取得した試料は体積で５０μｌ以下である、請求項１記載の方法。
【請求項１６】
更に、前記取得した試料の一部を前記流体管に戻すステップを含む、請求項１記載の方法。
【請求項１７】
前記取得した試料は、前記取得した試料の少なくとも一部を前記検体検出システムへ送出すること、及び前記検体の濃度を測定することを容易にするために十分な量の体積である、請求項１記載の方法。
【請求項１８】
前記試料を取得するステップは、前記試料を前記１以上の液体経路の患者側端部を超えて抜き取るステップを含む、請求項１記載の方法。
【請求項１９】
前記取得した試料の少なくとも一部を分析するステップは、前記取得した試料の少なくとも一部を光学的に分析するステップを含む、請求項１記載の方法。
【請求項２０】
前記取得した試料の少なくとも一部を光学的に分析するステップは、前記取得した試料の少なくとも一部を分光分析するステップを含む、請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
患者の体液と連通（ａｃｃｅｓｓ）するように構成され、患者側端部を有する液体処理ネットワークと、
前記液体処理ネットワークに連結したポンプシステムであって、該ポンプシステムは、注入液を前記液体処理ネットワークを介して前記患者に向かって注入するように動作する第１のモードと、前記患者から前記体液の試料を前記液体処理ネットワークに抜き出すように動作する第２のモードを有するポンプシステムと、
前記液体処理ネットワークと連通可能（ａｃｃｅｓｓｉｂｌｅ）で、前記抜き出した体液の試料の少なくとも一部の検体を測定するように構成された検体検出システムと、を含んでなる体液処理システムであって、
前記液体処理ネットワークは、前記体液処理システムの最大抽出状態に対応する、体積で４００μｌ以下の最大抽出領域を有する、体液処理システム。
【請求項２２】
更に、前記抜き出した試料を第１の部分と、分析をせずに前記患者に戻す第２の部分に分離する試料調合部を含む、請求項２１記載の体液処理システム。
【請求項２３】
前記第１の部分は、体積で６０μｌ以下である、請求項２２記載の体液処理システム。
【請求項２４】
前記第１の部分は、体積で４０μｌ以下である、請求項２２記載の体液処理システム。
【請求項２５】
前記試料調合部は、更に、前記第１の部分を複数の部分に分離するように構成され、前記複数の部分の一つが分析部分を含む、請求項２２記載の体液処理システム。
【請求項２６】
前記分析部分が体積で１０μｌ以下である、請求項２５記載の体液処理システム。
【請求項２７】
前記検体がグルコースである、請求項２１記載の体液処理システム。
【請求項２８】
前記検体が血液である、請求項２１記載の体液処理システム。
【請求項２９】
更に、前記液体処理ネットワークと連通可能で、前記抜き出した体液の試料から少なくとも一つの成分を分離するように構成された分離部を含む、請求項２８記載の体液処理システム。
【請求項３０】
前記体液は血液であり、前記少なくとも一つの成分は血漿であり、前記検体検出システムは、前記血漿に含まれる前記検体を測定するように構成された、請求項２９記載の体液処理システム。
【請求項３１】
前記最大抽出領域は体積で３００μｌ以下である、請求項２１記載の体液処理システム。
【請求項３２】
前記最大抽出領域は体積で２００μｌ以下である、請求項２１記載の体液処理システム。
【請求項３３】
前記最大抽出領域は体積で１００μｌ以下である、請求項２１記載の体液処理システム。
【請求項３４】
前記最大抽出領域は体積で５０μｌ以下である、請求項２１記載の体液処理システム。
【請求項３５】
前記最大抽出状態が、前記体液処理システムの通常の動作サイクル時に、前記液体処理ネットワークの内部に含まれる廃棄用体液を除く、前記液体処理ネットワークの中に存在する前記体液の量が最大となる前記体液処理システムの状態である、請求項２１記載の体液処理システム。
【請求項３６】
前記最大抽出領域は、前記最大抽出状態に前記体液によって占有される前記液体処理ネットワークの部分である、請求項２１記載の体液処理システム。
【請求項３７】
前記最大抽出領域は、前記液体処理ネットワークの前記患者側端部によって画定される、請求項２１記載の体液処理システム。
【請求項３８】
前記検体検出システムは、光学的検出システムを含む、請求項２１記載の体液処理システム。
【請求項３９】
前記光学的検出システムは、分光的検出システムを含む、請求項３８記載の体液処理システム
【請求項４０】
前記ポンプシステムが、前記第１のモードで動作する第１の単一モードポンプと、前記第２のモードで動作する第２の単一モードポンプとを含む、請求項２１記載の体液処理システム。
【請求項４１】
液体経路と、
前記液体経路と連通可能（ａｃｃｅｓｓｉｂｌｅ）で、試料の検体測定に関する情報を送出するように構成された分析器と、
前記分析器と連動するプロセッサと、
保存されたプログラム命令と、を備えた体液分析システムであって、
前記保存されたプログラム命令は、前記体液分析システムが、
（ａ）注入液を前記液体経路の患者側端部の方向へ注入する工程と、
（ｂ）前記試料を体積で４００μｌ以下、前記液体経路を介して前記患者側端部から前記分析器の方向へ抜き出す工程と、
（ｃ）前記抜き出した試料の少なくとも一部を分析して、少なくとも一つの検体の濃度を測定する工程と、を動作するように、前記プロセッサによって実行可能である、体液分析システム。
【請求項４２】
更に、前記抜き出した試料を第１の部分と、分析をせずに前記患者に戻す第２の部分に分離する試料調合部を含む、請求項４１記載の体液分析システム。
【請求項４３】
前記第１の部分は、体積で６０μｌ以下である、請求項４２記載の体液分析システム。
【請求項４４】
前記第１の部分は、体積で４０μｌ以下である、請求項４２記載の体液分析システム。
【請求項４５】
更に、前記第１の部分を複数の部分に分離するように構成された試料調合部を備え、前記複数の部分の一つが分析部分を含む、請求項４２記載の体液分析システム。
【請求項４６】
前記分析部分が体積で１０μｌ以下である、請求項４５記載の体液分析システム。
【請求項４７】
前記分析器が分光分析器を含む、請求項４１記載の体液分析システム。
【請求項４８】
前記抜き出した試料の少なくとも一つの検体が、グルコース、二酸化炭素、乳酸、及びヘモグロビンからなる群から選択される、請求項４１記載の体液分析システム。
【請求項４９】
前記抜き出した試料は体積で３００μｌ以下である、請求項４１記載の体液分析システム。
【請求項５０】
前記抜き出した試料は体積で２００μｌ以下である、請求項４１記載の体液分析システム。
【請求項５１】
前記抜き出した試料は体積で１００μｌ以下である、請求項４１記載の体液分析システム。
【請求項５２】
前記抜き出した試料は体積で５０μｌ以下である、請求項４１記載の体液分析システム。
【請求項５３】
更に、前記液体経路と連通可能な試料調合部を備えた、請求項４１記載の体液分析システム。
【請求項５４】
前記試料調合部が、前記抜き出した試料から少なくとも一つの成分を分離するように構成された、請求項５３記載の体液分析システム。
【請求項５５】
前記試料調合部が、遠心分離器を備えた、請求項５４記載の体液分析システム。
【請求項５６】
前記試料調合部が、フィルタを備えた、請求項５４記載の体液分析システム。
【請求項５７】
ポンプシステムと検体検出システムを有する体液分析器とともに利用可能な液体処理モジュールであって、
当該液体処理モジュールは、
患者側端部と前記患者側端部と離間した境界部部分と有し、前記ポンプシステムと係合し、患者から体液を取得するように構成された液体送出ネットワークと、
前記液体送出ネットワークと連通可能（ａｃｃｅｓｓｉｂｌｅ）で、前記検体検出システムと連動するように構成された試料分析セルとを備え、
前記液体送出ネットワークは、前記液体送出ネットワークの最大抽出状態に対応する、体積で４００μｌ以下の最大抽出領域を有する、液体処理モジュール。
【請求項５８】
更に、前記患者から取得した前記体液を第１の部分と、分析をせずに前記患者に戻す第２の部分に分離する試料調合部を備えた、請求項５７記載の液体処理モジュール。
【請求項５９】
前記第１の部分は、体積で６０μｌ以下である、請求項５８記載の液体処理モジュール。
【請求項６０】
前記第１の部分は、体積で４０μｌ以下である、請求項５８記載の液体処理モジュール。
【請求項６１】
更に、前記第１の部分を複数の部分に分離するように構成された前記試料調合部を備え、前記複数の部分の一つが分析部分を含む、請求項５８記載の液体処理モジュール。
【請求項６２】
前記分析部分が体積で１０μｌ以下である、請求項６１記載の液体処理モジュール。
【請求項６３】
前記最大抽出領域は体積で３００μｌ以下である、請求項５７記載の液体処理モジュール。
【請求項６４】
前記最大抽出領域は体積で２００μｌ以下である、請求項５７記載の液体処理モジュール。
【請求項６５】
前記最大抽出領域は体積で１００μｌ以下である、請求項５７記載の液体処理モジュール。
【請求項６６】
前記最大抽出領域は体積で５０μｌ以下である、請求項５７記載の液体処理モジュール。
【請求項６７】
前記最大抽出状態が、液体処理モジュールの通常の動作サイクル時に、前記液体送出ネットワークの内部の廃棄用体液を除く、前記液体送出ネットワークの内部に存在する前記体液の量が最大となる前記液体処理モジュールの状態である、請求項５７記載の液体処理モジュール。
【請求項６８】
前記最大抽出領域は、前記最大抽出状態の時に前記体液によって占有される前記液体送出ネットワークの部分である、請求項５７記載の液体処理モジュール。
【請求項６９】
更に、前記液体送出ネットワークと連通可能な試料調合部を備えた、請求項５７記載の液体処理モジュール。
【請求項７０】
前記試料調合部が、前記患者から取得した前記体液から少なくとも一つの成分を分離するように構成された、請求項６９記載の液体処理モジュール。
【請求項７１】
前記試料調合部が、遠心分離器を備えた、請求項７０記載の液体処理モジュール。
【請求項７２】
前記試料調合部が、フィルタを備えた、請求項７０記載の液体処理モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願明細書に開示する個別の実施の形態は、体液試料中の検体など、試料中の検体濃度を測定する方法及び装置、更にかかる測定を支援するために用いる方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
血液などの体液中のグルコースなどの特定の検体レベルを測定することは一般的に実施されている。これは病院又は臨床治療において、特定の検体レベルが所定の範囲を上回ると患者の健康を危うくするリスクがある場合に行われる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
現在知られている病院又は臨床治療において検体を監視するシステムは、さまざまな欠点が指摘されている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
特定の実施の形態は、体液を採取する方法である。本方法は、１以上の液体経路を有する液体処理システムを準備するステップを含む。本方法は更に、液体処理システムを用いて、注入液を１以上の液体経路を介して体外の流体管に注入するステップを含む。本方法は更に、液体処理システムを用いて、１以上の液体経路を介して導管から、体液の試料を取得するステップを含む。こうして取得した試料は、体積で４００μｌ以下である。本方法は更に、液体処理システムと動作可能に連動した検体検出システムを用いて、取得した試料の少なくとも分析部分を分析して、少なくとも一つの検体の濃度を測定するステップを含む。
【０００５】
特定の実施の形態では、本方法は更に、取得した試料を第１の部分と、分析をせずに患者に戻す第２の部分に分離するステップを含む。一実施の形態では、第１の部分は体積で６０μｌ以下である。他の実施の形態では、第１の部分は体積で４０μｌ以下である。特定の実施の形態では、本方法は更に、第１の部分を複数の部分に分離するステップを含み、この複数の部分の一つが分析部分である。一実施の形態では、分析部分は体積で１０μｌ以下である。
【０００６】
特定の実施の形態は、患者の体液と連通（ａｃｃｅｓｓ）するように構成され、患者側端部を有する液体処理ネットワークとを備えた体液処理システムである。本体液処理システムは更に、液体処理ネットワークに連結したポンプシステムであって、該ポンプシステムは、注入液を液体処理ネットワークを介して患者に向かって注入するように動作する第１のモードと、患者から体液の試料を液体処理ネットワークに抜き出すように動作する第２のモードを有するポンプシステムを備える。本体液処理システムは更に、液体処理ネットワークと連通可能（ａｃｃｅｓｓｉｂｌｅ）で、抜き出した体液の試料の少なくとも一部の検体を測定するように構成された検体検出システムを備える。液体処理ネットワークは、液体処理システムの最大抽出状態に対応する最大抽出領域を有する。最大抽出領域は体積で４００μｌ以下である。
【０００７】
特定の実施の形態では、体液処理システムは更に、抜き出した試料を第１の部分と、分析をせずに患者に戻す第２の部分に分離する試料調合部を含む。一実施の形態では、第１の部分は、体積で６０μｌ以下である。他の実施の形態では、第１の部分は、体積で４０μｌ以下である。特定の実施の形態では、体液処理システムは更に、第１の部分を複数の部分に分離するように構成された試料調合部を備え、複数の部分の一つが分析部分を含む。一実施の形態では、分析部分が体積で１０μｌ以下である。
【０００８】
特定の実施の形態は、液体経路を備えた体液分析システムである。本液体分析システムは更に、液体経路と連通可能（ａｃｃｅｓｓｉｂｌｅ）で、試料の検体測定に関する情報を送出するように構成された分析器を備える。本液体分析システムは更に、分析器と連動するプロセッサを備える。本液体分析システムは更に、保存されたプログラム命令を備え、保存されたプログラム命令は、システムが、（ａ）注入液を液体経路の患者側端部の方向へ注入する工程と、（ｂ）試料を体積で４００μｌ以下、液体経路を介して患者側端部から分析器の方向へ抜き出す工程と、（ｃ）抜き出した試料の少なくとも一部を分析して、少なくとも一つの検体の濃度を測定する工程と、を動作するように、プロセッサによって実行可能である。
【０００９】
一実施の形態では、本体液分析システムは更に、抜き出した試料を第１の部分と、分析をせずに患者に戻す第２の部分に分離する試料調合部を含む。一実施の形態では、第１の部分は、体積で６０μｌ以下である。他の実施の形態では、第１の部分は、体積で４０μｌ以下である。特定の実施の形態では、本体液分析システムは更に、第１の部分を複数の部分に分離するように構成された試料調合部を備え、複数の部分の一つが分析部分を含むようになっている。一実施の形態では、分析部分が体積で１０μｌ以下である。
【００１０】
特定の実施の形態では、本液体処理モジュールをポンプシステムと検体検出システムを有する体液分析器とともに利用可能である。本液体処理モジュールは、患者側端部と患者側端部と離間した境界部部分と有し、ポンプシステムと係合し、患者から体液を取得するように構成された液体送出ネットワークを備える。本液体処理モジュールは更に、液体送出ネットワークと連通可能（ａｃｃｅｓｓｉｂｌｅ）で、検体検出システムと連動するように構成された試料分析セルとを備える。液体送出ネットワークは、ネットワークの最大抽出状態に対応する最大抽出領域を有する。最大抽出領域は体積で４００μｌ以下である。
【００１１】
特定の実施の形態では、液体処理モジュールは更に、患者から取得した体液を第１の部分と、分析をせずに患者に戻す第２の部分に分離する試料調合部を備える。一実施の形態では、第１の部分は、体積で６０μｌ以下である。他の実施の形態では、第１の部分は、体積で４０μｌ以下である。特定の実施の形態では、本液体処理モジュールは更に、第１の部分を複数の部分に分離するように構成された試料調合部を備え、複数の部分の一つが分析部分を含む。一実施の形態では、分析部分が体積で１０μｌ以下である。
【００１２】
ここに本発明の目的及び長所を記載する。かかる目的及び長所を必ずしも個別の実施の形態で全て実現していない場合もありうることは理解されたい。このため、例えば、当業者には、本発明を実施又は実行する際に、ここに教示する長所又は長所群の一つを達成、又は最適化するようにして、ここに教示又は示唆する他の目的又は長所を必ずしも達成しない場合があってもよいことは明らかである。
【００１３】
以上、特定の実施の形態の要約を説明した。しかし、特定の実施の形態について説明したが、本発明は（要約ではなく）添付の特許請求の範囲のみによって定義される。当業者には要約した実施の形態及びその他の実施の形態は、好ましい実施の形態を用いて以下、図面を参照して説明する発明の詳細な記述によって容易に明らかになる。但し、本発明はここに開示する個別の実施の形態に限定するものではない。
【００１４】
構成要素、態様又は特徴を示すため、図面内に参照記号を付しているが、同様の構成要素、態様又は特徴については複数の図面に共通の参照記号を用いている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、好ましい実施の形態及び例について個別に説明するが、本発明の内容は、具体的に開示する実施の形態を超えてその他の代替の実施の形態及び／又は本発明の使用へ発展し、明らかな修正態様及び同等物に及ぶことが当業者には理解される。したがって、本明細書に開示する本発明の範囲は、以下に説明する実施の形態によって限定されるものでない。例えば、本明細書に開示する方法又は工程において、方法／工程を構成する行為又は動作は、適当な如何なる手順によって実行してもよく、本明細書に開示されるものに限定する必要はない。各種の実施の形態と従来技術を比較するため、これらの実施の形態の特定の態様及び長所を本明細書中の適当な箇所で説明する。当然のことながら、かかる態様又は長所の全てが、何れの実施の形態からも達成可能とは限らないことは理解されるであろう。例えば、各種の実施の形態は、本明細書で教示する特定長所又は長所群を達成又は最適化するように実施できても、本明細書で教示するその他の態様又は長所を達成するとは限らないことを理解されたい。本明細書で説明するシステム及び方法は、侵襲的手法に用いることができるが、これらのシステム及び方法は、非侵襲的手法又はその他の適当な技術、或いは病院、診療所、ＩＣＵ又は住宅でも用いることができる。
実施の形態の液体処理システムの概要
【００１６】
液体処理システム及び様々な種類の試料流体分析方法について開示する。図１を参照して、患者Ｐから採取した全血などの試料流体中の１以上の物質の濃度を測定できる、ある実施の形態の液体処理システム１０について説明する。液体処理システム１０はまた、注入液（ｉｎｆｕｓｉｏｎ  ｆｌｕｉｄ）１４を患者に注入できるようになっている。
【００１７】
図示された液体処理システム１０は患者のベッド側に配置され、一般的に、注入液１４を保持する容器１５と、容器１５及び患Ｐと連通した者採取システム１００とを備える。いくつかの実施の形態において、液体処理システム１０は、ある量の体液を含有した体外流体管と連通してもよい。管１３は、容器１５から採取システム１００へ延在する。管１２は、採取システム１００から患者Ｐへ延在する。いくつかの実施の形態では、図示された管１２の代わりに、カテーテル、ＰＶ管又はＩＶネットワーク（ｎｅｔｗｏｒｋ）など適当な体外流体管を、図示の接合部１１０などのコネクタを用いて採取システム１００に接続できる。体外流体管は、患者Ｐに取り付ける必要はなく、例えば、体外流体管を対象とする体液（例えば血液）又の容器と連通してもよく、或いは単独で、対象とする体液の容器であってもよい。いくつかの実施の形態では、液体処理システム１０を構成する１以上の構成要素を、他の施設、部屋、又は適当な遠隔の場所に配置できる。液体処理システム１０を構成する１以上の構成要素は、液体処理システム１０を構成するその他の１以上の構成要素（又は機器）と、光インタフェース、電気的インタフェース、及び無線インタフェースを含むが、これに限定されない、適当な通信手段によって通信できる。これらのインタフェースは、ローカルネットワーク、インターネット、無線ネットワーク、又はその他の適当なネットワークで構成できる。
【００１８】
注入液１４は、水、食塩水、デキストロース、乳酸化リンゲル液、薬物、インシュリン、又はそれらの混合物、或いはその他の適当な物質を含んでもよい。図示の採取システム１００は、注入液を患者Ｐに注入する、及び／又は注入液を分析に用いることができ、いくつかの実施の形態では、体液処理システム１０は、注入液を用いなくてもよい。こうして、体液処理システム１０は、患者Ｐに液体を投与ることなく、試料を抜き出してもよい。
【００１９】
採取システム１００は、管１３及び管１２と接合部１１０、１２０を介して脱着可能に、或いは恒常的に接合できる。患者との接合部１１０は、図１Ｂに示すように、患者接合部経路１１２と採取経路１１３を含む管束１３０を流れる液体の流れを選択的に制御できる。採取システム１００はまた、患者Ｐから１以上の試料を適当な手段を用いて抜き出すことができる。採取システム１００は、試料に対して１以上の分析を行い、その後試料を患者に戻す、或いは廃棄容器に廃棄できる。いくつかの実施の形態では、採取システム１００は、必要に応じて取り外し、交換可能なモジュラーユニットである。採取システム１００は、液体処理及び分析装置、接合部、経路、カテーテル、チュービング、液体制御部、バルブ、ポンプ、液体センサ、圧力センサ、温度センサ、ヘマトクリットセンサ、ヘモグロビンセンサ、比色センサ及びガス（又は「バブル」）センサ、流体調節部、ガス注入器、ガスフィルタ、血漿分離器、及び／又は、採取システム１００内、又は採取システム１００とネットワークの間で情報の伝達を行う通信機（例えば、無線通信器）を備えることができる。図示の採取システム１００は、患者接合部１１０と、患者Ｐから採取された試料を分析する液体処理及び分析装置１４０を備える。液体処理及び分析装置１４０及び患者接合部１１０は共同して、患者Ｐへの注入液及び／又は患者Ｐから抜き出される試料の流れを制御する。試料は、採取した後、他の適当な方法で転送することもできる。
【００２０】
図１Ａは、一部の内部部品を説明するための部分破断図を含む液体処理及び分析装置１４０の拡大図である。液体処理及び分析装置１４０は、好ましくは、容器１５から患者Ｐへの液体の流れ、及び／又は患者Ｐから採取した液体の流れを制御するポンプ２０３を備える。ポンプ２０３は、液体の流れの流速、方向、及び必要に応じてその他の流量パラメータを選択的に制御できる。本明細書において「ポンプ」という用語は広義であり、圧力／加圧装置、真空装置、或いは流体の流れを発生させるその他の如何なる適当な手段を意味するが、これに限定されるものではない。ポンプ２０３は、これに限定されないが、可逆的蠕動ポンプ、バルブと共同して二方向に流れを発生させる二方向ポンプ、一方向ポンプ、可変ポンプ、シリンジ、膜ポンプ、ローラポンプ、又はその他の適当な加圧ポンプを含むことができる。
【００２１】
図示の液体処理及び分析装置１４０は、表示部１４１と入力部１４３を備える。図示の液体処理及び分析装置１４０は、取り入れた液体試料を分析するように構成された採取部２００を備えることができる。採取部２００は、試料を受け取り、試料を調合し、及び／又は（調合済み又は未調合の）試料に１以上の試験を受けさせることができる。次に採取部２００は、試料を受け取り、試験の結果を分析できる。採取部２００は、これに限定されないが、分離器、フィルタ、遠心分離器、遠心分離器、試料要素、及び／又は以下に詳細に説明する検出システムを備えることができる。採取部２００（図３）は、体液試料内の１以上の検体濃度を検出する検体検出システムを備えることができる。いくつかの実施の形態では、採取部２００は、分析用に試料を調合できる。液体処理及び分析装置１４０が患者Ｐから採取した全血内の血漿の分析を行う場合、フィルタ、分離器、遠心分離器又はその他の種類の試料調合器を用いて、血漿を血液中のその他の成分から分離できる。分離工程の後、採取部２００は、血漿を分析して、例えば、患者Ｐのグルコースレベルを測定できる。採取部２００は、試料の分析を行うために分光方法、比色方法、電気化学的方法、又はその他の適当な方法を用いることができる。
【００２２】
再び図１及び図１Ａを参照して説明を続ける。容器１５内の液体１４は管１３を介して液体源経路１１１に流れる。液体は更に、経路１１１を介してポンプ２０３に流れ、ポンプ２０３は液体を加圧する。すると液体１４は、ポンプ２０３から患者接合部経路１１２を介してカテーテル１１から患者Ｐ内に流入する。患者Ｐの体液（例えば、全血、血漿、間質液、胆汁、汗、排出物等）を分析するため、液体処理及び分析装置１４０は、患者Ｐから試料をカテーテル１１を介して患者接合部１１０へ抽出する。患者接合部１１０は、液体試料を採取部２００へ続く採取経路１１３へ導く。採取部２００は、試料に対して１以上の分析を行うことができる。液体処理及び分析装置１４０は、採取部２００から得られた結果を表示部１４１上で出力できる。
【００２３】
いくつかの実施の形態では、液体処理システム１０は、患者Ｐから体液試料を抽出して分析を行い、リアルタイム又はほぼリアルタイムでグルコースレベルを測定できる。体液試料は、患者Ｐから継続的に、一定の間隔（例えば、５、１０、１５、２０、３０、６０分）、又は不規則な間隔、或いは、任意の時間又は手順で所望の測定のために抽出できる。これらの測定値は患者のベッド側で表示部１４１によって快適に表示できる。
【００２４】
図示の液体処理システム１０は、スタンド１６に取り付け、病院、ＩＣＵ、住宅、診療所などで使用できるようになっている。いくつかの実施の形態では、液体処理システム１０は、外来患者用に搬送可能又は携帯可能である。外来用液体処理システム１０を患者に繋げることを可能とするため（例えば、紐で結ぶ、付着させる等）、図１に示す臨床用液体処理システム１０よりも小型でもよい。いくつかの実施の形態では、液体処理システム１０は、継続的なモニタリングのために使用できるように、皮下に埋め込む大きさの埋め込み用システムとなっている。いくつかの実施の形態では、液体処理システム１０を更に小型化して、液体処理システム全体を埋め込めるようにしている。他の実施の形態では、液体処理システム１０の一部のみを埋め込める大きさにしている。
【００２５】
いくつかの実施の形態では、液体処理システム１０は、使い捨ての液体処理システム、及び／又は１以上の使い捨て部を有する。本明細書において、システム又は、カセット又は試料要素などの構成要素（又は構成要素の組み合わせ）に適用する「使い捨て」とは、広義であり、対象とする構成要素が、有限の回数使用した後に廃棄されることを意味するが、これに限定されることはない。一部の使い捨て構成要素は、１回使用したら廃棄する。他の使い捨て構成要素は、２回以上使用した後に廃棄する。例えば、液体処理及び分析装置１４０は、以下に説明するように、中央計器部と、中央計器部に取り付けた使い捨てカセットを備えてもよい。使い捨てカセットは、所定の時間使用して所定の量の試料流体に分析などを行えるようになっている。いくつかの実施の形態では、カセットを使用して複数の試料を調合し、中央計器部で続けて分析できるようになっている。所望の数のカセットを備えた再利用可能な中央計器部を使用する。付加的に、或いは代替に、輸送に都合のよいように、カセットを携帯可能、又は手持ちのカセットとできる。これらの実施の形態では、カセットは、中央計器部に手作業で取り付ける、又は取り外せる。いくつかの実施の形態では、カセットを、以下に説明するように、中央計器部に恒久的に取り付ける、使い捨てでないカセットとしてもよい。
【００２６】
本明細書では、複数の実施の形態の液体処理システム、採取システム、液体処理及び分析装置、検体システム及びそれらの使用方法について説明する。第Ｉ部では、患者から抽出した液体を分析のために輸送する際に使用可能な様々な実施の形態の液体処理システムを開示する。以下の第ＩＩ部では、第Ｉ部の装置と共に使用できる様々な実施の形態の液体処理方法を開示する。以下の第ＩＩＩ部では、第Ｉ部の装置又は第ＩＩ部の方法と共に使用可能な様々な実施の形態の採取システムを開示する。以下の第ＩＶ部では、材料試料中の１以上の検体濃度を検出するために使用できる様々な実施の形態の試料分析システムを開示する。以下の第Ｖ部では、試料スペクトルから検体濃度を測定する方法を開示する。
第Ｉ部  液体処理システム
【００２７】
図１は、スタンド１６によって支持され、内部に液体を充填可能な容器１５と、カテーテル１１と、採取システム１００を備えた液体処理システム１０の概略図である。液体処理システム１０は、容器、採取システム、カテーテルの間を繋ぐ導管を形成する１以上の経路２０を備えている。一般的に、採取システム１００は、液体１４などの液体を受けるようになっており、これに限定されることはないが、患者Ｐに挿入するカテーテル１１を用いて患者と繋がっている。液体１４は、これに限定されることはないが、食塩水、乳酸化リンゲル液、又は水などの患者に注入するための液体である。採取システムは、患者と繋がると、この液体を患者に注入できるようになっている。更に、採取システム１００は、血液などの試料を患者からカテーテル１１及び経路２０を介して抽出し、抽出した試料の少なくとも一部を分析できるようになっている。採取システムは抽出した試料の、これに限定されないが、血漿グルコース、血中尿素窒素（ＢＵＮ）、ヘマトクリット、ヘモグロビン又は乳酸のレベル等の１以上の性質を測定する。必要な場合、採取システム１００は、これ以外の装置又はセンサを備え、これに限定されないが、患者の血圧、採取システム内の圧力変動、試料抽出速度など、これ以外の患者又は装置に関する、情報を測定する。
【００２８】
より具体的には、図１に示すように、採取システム１００は、患者接合部１１０、液体処理及び分析装置１４０、及び接合部１２０を備える。採取システム１００は、経路、液体制御及び測定器、分析器を組み合わせており、試料を導いて液体を分析するようになっている。採取システム１００の経路２０は、接合部１２０から液体処理及び分析装置１４０迄の液体源経路１１１と、液体処理及び分析装置１４０から患者接合部１１０迄の患者接合部経路１１２と、患者接合部１１０から液体処理及び分析装置１４０迄の採取経路１１３を含む。本システムの説明を容易にするため、経路２０を１以上の経路、例えば経路１１１、１１２、１１３を含むように示しているが、経路は、これに限定されないが、ポンプ、バルブ、マニホルド、及び分析用機器などの、１以上の個別の構成要素、及びその他の多くの介在する構成要素を含んでもよいことを理解されたい。
【００２９】
本明細書では、「経路」とは広義であり、その通常の意味で用い、これに限定されないが、明示的に示されない限り、液体又はガスなどの流体が通過できる導管として機能する部材の開口部を含む。経路は、これに限定されないが、可撓性、不可撓性、又は部分的に可撓性の管、開口部を有する積層構造体、部材を貫通する孔、及びその他の導管として機能しうる如何なる構造体、又はその組み合わせを含む。液体を患者に与える、又は血液を輸送するための経路の内面は、好ましくは、これに限定されないが、シリコン、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）又はポリエチレン（ＰＥ）を含む生体適合性材料で形成する。一つの種類の好ましい経路は、流体接触面を生体適合性材料で形成した可撓性の管である。本明細書において経路は、接合した際に経路を形成する、個別の部分も含む。
【００３０】
経路内面は、導管固有の特性を強化するため、血液凝固に影響を与える皮膜や、流れによって生じる摩擦を減少する皮膜など、様々な種類の皮膜を有してもよい。皮膜は、これに限定されないが、分子処理物又はイオン処理物を含んでもよい。
【００３１】
本明細書において、「接合した」とは広義であり、その通常の意味で用い、これに限定されないが、明示的に示されない限り、２つ以上の物（例えば部品、装置、患者など）について、直接的、（例えば、介在物を介して）間接的、連続的、選択的、又は断続的に物理的に接触した、又は付着した状態、及び／又は直接的、間接的、連続的、（例えば、１以上の介在するバルブ、液体処理部、スイッチ、負荷などを用いて）選択的、又は断続的に流体連通した状態、電気又は光信号による通信状態を含む。流体連通した状態とは、２以上の対象とするものの間を連続的に、又は接触して延在する流体カラム（ｃｏｌｕｍｎ）又は液体カラムが存在するかないかに関わらず、存在すると考える。様々な種類の接合部が、本明細書に記載の液体処理システムの構成要素を接続できる。本明細書において、「接合部」とは広義であり、その通常の意味で用い、これに限定されないが、明示的に示されない限り、経路又は電気配線を接続して、（直接的、間接的、連続的、選択的または断続的であるかないかに関わらず）接合部の何れかの側を接合又は連通させる機器を意味する。本明細書において接合部は、流体が通過できる開口部を接続する機器も含む。これらの接合部は、介在するバルブ、スイッチ、液体処理機器など、流量に影響を与えるものも含んでもよい。いくつかの実施の形態では、接合部はまた、上述の複数の実施の形態で説明したように、測定器、制御器及び液体調合器などの機器を収容してもよい。
【００３２】
液体処理及び分析装置１４０は、既に説明したように、経路２０を流れる流体の流れを制御して、患者から抽出した試料の分析を行う。液体処理及び分析装置１４０は、表示部１４１とボタン１４３などの入力部を備える。表示部１４１は、液体処理及び分析装置１４０が実行する動作又は分析結果に関する情報を提供する。一実施の形態では、表示部１４１は、情報を液体処理及び分析装置１４０に入力するために使用するボタン１４３の機能を表示する。液体処理及び分析装置１４０に入力される情報又は液体処理及び分析装置１４０によって得られる情報は、これに限定されないが、必要とする注入比、用量比、採取比、又は、これに限定されないが、患者識別番号、又は医療情報などの患者固有の情報を含む。他の代替の実施の形態では、液体処理及び分析装置１４０は、患者Ｐに関する情報を、例えば、これに限定されないが、病状、投与中の薬剤、臨床検査時の血液に関する報告書、性別、体重を含む、患者固有の情報を有する病院通信ネットワークなどの通信ネットワークを介して取得する。本発明の範囲を限定するものではないが、液体処理システム１０の用途の一例として、図１にカテーテル１１を患者Ｐに接合した場合を示す。
【００３３】
以下に説明するように、液体処理システム１０は、患者の静脈又は動脈にカテーテルを挿入してもよい。採取システム１００は、容器１５及びカテーテル１１と取り外し可能に接合する。このため、例えば、図１に示すように、容器１５は、容器への又は容器からの液体の経路を形成する管１３を有し、カテーテル１１は、患者外部の管１２を有するカテーテルを有している。接合部１２０は、管１３と経路１１１を接合するようになっている。患者接合部１１０は、管１２と連結し、経路１１２と経路１１３とを接合するようになっている。
【００３４】
患者接合部１１０はまた、経路１１２と経路１１３を流れる流れを制御、導く、処理する、或いは影響を与える１以上の機器を有してもよい。いくつかの実施の形態では、患者接合部１１０と液体処理及び分析装置１４０との間の信号をやりとりする１以上の回線１１１４を備える。回線１１４は、電気的な回線、光通信回線、無線通信回線、又はその他の通信手段でもよい。図１に示すように、採取システム１００は、経路１１２、経路１１３、及び回線１１４を含んでもよい。装置１４０と患者接合部１１０との間の経路及び電気的な回線を、これに限定されないが、管束１３０と呼ぶものとする。
【００３５】
各種の実施の形態において、液体処理及び分析装置１４０及び／又は患者接合部１１０は、他の構成要素（図１に示されてない）を含み、これに限定されないが、例えば、バルブ、ポンプなどの液体制御部、圧力センサ、温度センサ、ヘマトクリットセンサ、ヘモグロビンセンサ、比色センサ、ガス（又は「バブル」）センサを含む液体センサ、ガス注入器、ガスフィルタ、及び血漿分離器を含む流体調節部、採取システム内又は採取システム１００と無線ネットワークとの間で情報の伝達を行う無線通信部など、図１に示した以外の構成要素を含む。
【００３６】
一実施の形態において、患者接合部１１０は、血液が液体液１４に流入したことを検知する機器を備え、採取した試料が経路１１３を通って抽出されたことを知らせるようになっている。患者接合部１１０にこのような機器を設けることによって、試料を分析する液体処理システム１０が管１２の実際の長さの影響を受けずに動作できるようになる。したがって、管束１３０は、患者接合部１１０と液体処理及び分析装置１４０の間で、空気を含む流体を運ぶ、または情報通信を行うための、これに限定されることはないが、例えば１以上のその他の経路及び／又は配線を含む、構成要素を含んでもよい。
【００３７】
一実施の形態の採取システム１００では、管束１３０の経路及び回線は、患者接合部１１０を患者Ｐの近傍に配置できるように十分に長く、例えば、管１２の長さは０．１〜０．５メートル、好ましくは約０．１５メートルで、液体処理及び分析装置１４０は、都合のよい距離、例えば、スタンド１６の近傍に配置するようになっている。このため、例えば、管束１３０は０．３〜３メートル、より好ましくは１．５〜２．０メートルの長さとなる。必須ではないが、患者接合部１１０及び接合部１２０が、管１２、１３をそれぞれ取り付けられるように、脱着可能な接合部を有することが好ましい。一実施の形態では、容器１５／管１３及びカテーテル１１／管１２は、スタンドと医療用部品であり、採取システム１００は、容器及びカテーテルを液体処理システム１０に容易に取り付け及び液体処理システム１０から取り外しできるようになっている。
【００３８】
他の実施の形態の採取システム１００では、管１２、１３と経路１１１、１１２の実質的な部分はほぼ同一の内部断面積を有する。必須ではないが、経路１１３の内部断面積は経路１１１、１１２の内部断面積よりも小さいことが好ましい（図１Ｂを参照）。以下に説明するように、この面積の差によって、液体処理システム１０は患者接合部１１０から少量の血液の試料を液体処理及び分析装置１４０へ搬送できる。
【００３９】
例えば、一実施の形態では、経路１１１、１１２は、内径が０．３ミリから１．５０ミリ、より好ましくは０．６０ミリから１．２ミリの管で形成される。経路１１３は、内径が０．３ミリから１．５０ミリ、より好ましくは０．６０ミリから１．２ミリの管で形成される。
【００４０】
図１に患者と液体源を接合する採取システム１００を示したが、本開示の範囲は本実施の形態に限定されるものではない。代替の実施の形態は、これに限定されないが、より多くの数の、或いはより少ない数の接合部又は経路を備えてもよく、接合部は、液体処理システム１０内の異なる位置、代替の流体経路に配置してもよい。例えば、経路１１１、１１２は、１つの管で形成してもよく、或いは、例えば、採取システム１００内の他の管への分岐部を含む２つ以上の連結した管でもよく、及び／又は患者に注入する、或いは患者から試料を抽出する分岐部を有してもよい。更に、患者接合部１１０及び接合部１２０及び採取システム１００は、以下に説明するように流体の流れを制御するポンプ及び／又はバルブを備える。
【００４１】
図１Ａ及び図２は、患者Ｐから採取した血液を分析するように構成された採取システム１００を示す図である。図１に示した実施の形態の採取システムとほぼ同様であるが、相違点について以下詳細に説明する。図１と図２の実施の形態と同様の構成には同様の図番を付して説明する。図１及び図２に、採取要素部２２０と接合部２３０、経路１１１、１１３の部分、回線１１４を備えた患者接合部１１０、及びポンプ、２０３、採取部２００、制御部２１０を備えた液体処理及び分析装置１４０を示す。ポンプ２０３、採取部２００及び制御部は、液体処理及び分析装置１４０のハウジング２０９内に収納されている。経路１１１は、接合部１２０からハウジング２０９を介してポンプ２０３へ延在している。管束１３０は、ポンプ２０３、採取部２００及び制御部２１０から患者接合部１１０へ延在している。
【００４２】
図１Ａ及び図２に示すように、経路１１１は、接合部１２０とポンプ２０３を流体連通し、経路１１３は、ポンプ２０３と接合部１１０を流体連通する。制御部２１０は、ポンプ２０３、採取部２００、採取要素部２２０と回線１１４を介して通信する。制御部２１０は、メモリ２１２にアクセスでき、必要に応じて、これに限定されないが、ＤＶＤ又はＣＤ−ＲＯＭ読取部を含む媒体読取部２１４、及び、これに限定されないが、専用回線、イントラネット又はインターネット接続を含む、有線又は無線通信ネットワークを有する通信リンク２１６へアクセスできる。
【００４３】
以下に説明するように、いくつかの実施の形態では、採取部２００は、１以上の経路、ポンプ、及び／又はバルブを含んでもよく、採取要素部２２０は、経路、センサ、バルブ、及び／又は試料検出器を備えてもよい。制御部２１０は、採取要素部２２０内のセンサ及び機器から、採取部２００内のセンサ及び分析機器から情報を収集し、調整信号を送出し、ポンプ２０３及び、存在する場合は、採取要素部２２０内のポンプとバルブを制御する。
【００４４】
液体処理及び分析装置１４０はポンプを、順方向（患者の方向）及び反対方向（患者から離れる方向）に駆動する機能を有する。このため、例えば、ポンプ２０３が液体１４を患者Ｐへ導く、或いは患者Ｐから血液試料などの試料をカテーテル１１から採取要素部２２０へ汲み出し、そこから更に分析のために経路１１３を介して採取部２００へ導くこともできる。好ましくは、ポンプ２０３は、少なくとも、患者の結果を開いた状態に保てる程度の順方向の流速を発生し、一実施の形態では、順方向の流速が１〜５ｍｌ／時である。いくつかの実施の形態では、液体の流速が約０．０５ｍｌ／時、０．１ｍｌ／時、０．２ｍｌ／時、０．４ｍｌ／時、０．６ｍｌ／時、０．８ｍｌ／時、１．０ｍｌ／時、及びこれらの流速を含む範囲であり、いくつかの実施の形態では、例えば、液体の流速は、約１．０ｍｌ／時を下回ってもよい。特定の実施の形態では、液体の流速は、約０．１ｍｌ／時を下回ってもよい。反対方向に動作時は、液体処理及び分析装置１４０はポンプを、患者から試料を採取要素部２２０へ汲み出して、経路１１３を通って流れるように駆動する機能を有する。一実施の形態では、ポンプ２０３は、血液を採取要素部２２０へ逆流させる、好ましくは、採取部を超えて十分な距離迄血液を逆流させて、採取部が確実に未希釈の血液試料を含有するようにしている。一実施の形態では、経路１１３の内径は、２５〜２００ミクロン、より好ましくは５０〜１００ミクロンである。採取部２００は、少量の試料、例えば、１０から１００マイクロリットルの血液、より好ましくは４０マイクロリットルの量の血液を採取要素部２２０から汲み出す。
【００４５】
一実施の形態では、ポンプ２０３は、経路１１１の可撓性部分に働く、方向を制御可能なポンプである。方向を制御可能なポンプの例として、これに限定されないが、可逆的蠕動ポンプ又は、バルブと連動して動作して、二方向の流れを発生する２つの一方向ポンプが含まれる。代替の実施の形態では、ポンプ２０３は、これに限定されないが、シリンジ、及び／又はバルブなどの可変ポンプを含む、経路１１１中の２方向の流れを制御するポンプの組み合わせも含む。
【００４６】
制御部２１０は、液体処理システム１０の動作を制御し、液体処理及び分析装置１４０からの試料測定値を分析する１以上のプロセッサを備える。制御部２１０はまた、ボタン１４３からの入力を受け付けて、表示部１４１に情報を出力する。必要に応じて、制御部２１０は有線又は無線通信システム、例えば、患者の情報について病院ネットワークと双方向に通信する。制御部２１０を備える１以上のプロセッサは、液体処理及び分析装置１４０内又は装置とネットワーク接続した１以上のプロセッサを含んでもよい。
【００４７】
制御部２１０による液体処理システム１０の制御は、これに限定されないが、患者に注入する流量、試料の採取、調合及び分析の制御を含んでもよい。液体処理及び分析装置１４０によって得られる測定値の分析は、これに限定されないが、患者固有の情報に関するデータベースより得た情報から、或いは液体処理及び分析装置１４０による測定値の分析のために制御部２１０へネットワークを介して提供された情報から入力された患者固有の情報に基づく試料の分析を含んでもよい。
【００４８】
液体処理システム１０によって患者に注入する手順、及び患者の血液を採取する手順は以下の通りである。液体処理システム１０は液体１４を含有したバッグ１５及び患者Ｐと接続しており、制御部２１０はポンプ２０３を作動して、液体を患者に導いて注入する。これによって、例えば、一実施の形態では、制御部はポンプ２０３を作動して、患者から試料を吸い込み、抽出するように動作する。一実施の形態では、ポンプ２０３は、採取要素部２２０に送るために十分な所定量の試料を吸い込む。他の実施の形態では、ポンプ２０３は、採取要素部２２０内の装置が、試料が患者接合部１１０に到達したことを示すまで試料を吸い込む。本発明の範囲の限定を意図しない一例として、この表示は、試料の色変化を検出するセンサによって行われる。他の例では、これに限定されないが、液体１４の量の減少、時間の経過に伴う液体の量の変化、ヘモグロビン量の測定値、或いは、経路内で流体から血液へ変化する兆候を含む、経路１１１内の物質の変化を表示する装置を用いる。
【００４９】
試料が採取要素部２２０に到達すると、制御部２１０は動作信号を、採取システム１００内のバルブ及び／又はポンプ（図示されてない）に送り、試料を採取要素部２２０から採取部２００へ汲み入れる。試料が採取部２００に汲み入れられた後、制御部２１０は信号をポンプ２０３へ送り、患者への注入を再開させる。一実施の形態では、制御部２１０は信号をポンプ２０３へ送り、試料を採取要素部２２０から汲み出している間、患者への注入を繰り返す。代替の実施の形態では、制御部２１０は信号をポンプ２０３へ送り、試料を採取要素部２２０から汲み出している間、患者への注入を停止する。他の代替の実施の形態では、制御部２１０は信号をポンプ２０３へ送り、試料を採取要素部２２０から汲み出している間、患者から血液を汲み出す速度を遅くする。
【００５０】
他の代替の実施の形態では、制御部２１０は、逆方向にポンプが作動している間、経路又はカテーテルを挿入した血管内の閉塞の兆候を監視し、ポンプ流量及び／又はポンプ２０３の方向を調節する。例えば、ポンプ作動中の経路の閉塞又は屈曲、或いはカテーテルを挿入した血管の異常により流れに閉塞が発生すると、閉塞していない状態よりも流れの圧力が低下する。一実施の形態では、採取要素部２２０内の、又は経路２０に沿った圧力センサを用いて閉塞を監視する。ポンプが作動中に圧力が低下し始める、又は圧力値が所定の値を下回ると、制御部２１０はポンプ２０３を制御して、ポンプを逆回転させる、ポンプを停止する、或いはポンプが再び閉塞のない状態で作動するように、準方向にポンプを作動させる。
【００５１】
図３は、採取システム３００の詳細を示す概略図である。図１及び図２に図示した実施の形態の採取システム１００とほぼ同様であるが、相違点について以下詳細に説明する。採取システム３００は、経路１１２に沿って、管１２を接合する接合部２３０、圧力センサ３１７、比色センサ３１１、第１バブルセンサ３１４ａ、第１バルブ３１２、第２バルブ３１３、第２バブルセンサ３１４ｂを備える。経路１１３は、第１バルブ３１２と第２バルブ３１３の間に位置する接合点３１８において経路１１１と「Ｔ」字形を形成し、ガス注入マニホルド３１５と第３バルブ３１６を備える。回線１１４は、比色センサ３１１、第１、第２、及び第３バルブ（３１２、３１３、３１６）、第１及び第２バブルセンサ（３１４ａ、３１４ｂ）、ガス注入マニホルド３１５、圧力センサ３１７の間を延在する制御及び／又は信号回線を有する。採取システム３００はまた、バブルセンサ３２１、試料分析器３３０、第１バルブ３２３ａ、廃棄物容器３２５、第２バルブ３２３ｂ、ポンプ３２８を有する採取部２００を備える。経路１１３は「Ｔ」字形を形成し、廃棄経路３２４とポンプ経路３２７に分岐している。
【００５２】
必須ではないが、採取システム１００のセンサは、試料が通る可能性のある経路を収容し、該経路の壁を介して検出するようになっていることが好ましい。以下に説明するように、この構成によって、経路を使い捨てとしながら、センサを再利用できる。また、必須ではないが、経路は平滑であり、血液の破損や、血液の潤滑な流れを妨げる原因となるような急な立体的な変化のないことが好ましい。更に、患者から分析器へ血液を運ぶ経路は、流体を滞留させ、血液が経路を流れにくくするような間隙や寸法の変化などのないことが好ましい。
【００５３】
一実施の形態では、バルブ３１２、３１３、３１６、３２３が位置するそれぞれの経路は可撓性の管であり、バルブ３１２、３１３、３１６、３２３は、１以上の可動面が管を圧縮して管を貫流する流れを制限または停止させる「ピンチバルブ」である。一実施の形態では、ピンチバルブは、作動して、可撓性の経路を「挟み」、流れを停止する１以上の移動面を有する。一実施の形態では、ピンチバルブの例として、例えば、Ｍｏｄｅｌ  ＰＶ２５６  Ｌｏｗ  Ｐｏｗｅｒ  Ｐｉｎｃｈ  Ｖａｌｖｅ  （Ｉｎｓｔｅｃｈ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ，  Ｉｎｃ．，  Ｐｌｙｍｏｕｔｈ  Ｍｅｅｔｉｎｇ，  ＰＡ）が挙げられる。或いは、１以上のバルブ３１２、３１３、３１６、３２３は、それぞれの経路を貫流する流れを制御できるのであればその他のバルブであってもよい。
【００５４】
比色センサ３１１は、経路１１１の一部を収容する、或いは形成し、経路内に血液が存在するか否かを示すようになっている。一実施の形態では、比色センサ３１１は、制御部２１０が液体１４と血液を判別するようになっている。好ましくは、比色センサ３１１は、管又はその他の経路を収容して血液を検出するようになっている。これは、例えば、使い捨ての管を再利用可能な比色センサに挿入又は取り付けて行う。代替の実施の形態では、比色センサ３１１を、バブルセンサ３１４ｂ近傍に配置する。比色センサの例として、例えば、Ｉｎｔｒｏ  ｔｅｋ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ（Ｅｄｇｅｗｏｏｄ，  ＮＪ）から入手可能なＯｐｔｉｃａｌ  Ｂｌｏｏｄ  Ｌｅａｋ／Ｂｌｏｏｄ  ｖｓ．  Ｓａｌｉｎｅ  Ｄｅｃｅｔｏｒが挙げられる。
【００５５】
以下に説明するように、採取システム３００は、ガス（本明細書では、これに限定するものではないが、「バブル」と呼ぶ）を経路１１３に注入する。採取システム３００は、ガス注入マニホルド３１５を接合点３１８又は接合点３１８近傍に備え、それぞれ液体から分離した１以上のバブルを、経路１１３に注入するようになっている。バブルを用いることによって、分析用に希釈して試料を流す場合と、試料の間の経路をクリーニングするために試料を流す場合の両方において、流体が経路を貫流する際に液体が前後で混じり合うことを防止するために役立つ。例えば、経路１１３の流体として、本発明の一実施の形態では、試料Ｓとバブルで分離された液体１４などの２つの量の液体、又はそれぞれがバブルで分離された複数の量の液体が挙げられる。
【００５６】
バブルセンサ３１４ａ、３１４ｂ、３２１は、それぞれ経路１１２又は経路１１３の一部を収容、或いは形成し、経路内に空気が存在するか否か、又は液体の流れと空気の流れの変化を示すようになっている。バブルセンサの例として、これに限定されないが、経路内の液体から発生する小さいバブル又は泡の差異を検出可能な超音波センサ又は光センサが挙げられる。このようなバブル検出器として、ＭＥＣ  Ｓｅｒｉｅｓ  Ａｉｒ  Ｂｕｂｂｌｅ／Ｌｉｑｕｉｄ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  Ｓｅｎｓｏｒ（Ｉｎｔｒｏｔｅｋ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，  Ｅｄｇｅｗｏｏｄ，  ＮＹ）がある。好ましくは、バブルセンサ３１４ａ、３１４ｂ、３２１はそれぞれ、バブルを検出する管又はその他の経路を収納するようになっている。これによって、例えば、使い捨て管を再利用可能なバブルセンサに取り付けることができる。
【００５７】
圧力センサ３１７は、経路１１１の一部を収容する、或いは形成し、経路内の流体の測定値を示すようになっている。圧力センサ３１７とカテーテル１１の間の全てのバルブが開の場合、圧力センサ３１７は、患者のカテーテルを挿入した血管内の圧力の測定値を示す。一実施の形態では、圧力センサ３１７の出力は、制御部２１０へ送られ、ポンプ２０３の動作の調整が行われる。例えば、圧力センサ３１７によって所定の値を上回る圧力値が測定された場合は、システムが適切に動作しているとして解され、圧力センサ３１７によって所定の値を下回る圧力値が測定された場合は、例えば、経路又は血管の閉塞によってポンプが過剰に動作していると解される。例えば、患者Ｐから血液を汲み入れるように動作しているポンプ２０３において、圧力センサ３１７によって測定した圧力値が正常な血圧の範囲内である場合、血液が患者から汲み出されており、ポンプは継続して動作しているとしてよい。しかしながら、圧力センサ３１７によって測定した圧力値があるレベルを下回ると、血管が再び開くように制御部２１０はポンプ２０３に減速する、又は順方向に動作するように命令する。かかる圧力センサとして、Ｄｅｌｔｒａｎ  ＩＶ  ｐａｒｔ  ｎｕｍｂｅｒ  ＤＰＴ−４１２（Ｕｔａｈ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ，  Ｍｉｄｖａｌｅ，  ＵＴ）が挙げられる。
【００５８】
材料分析器３３０は、試料を受けると、分析を実行する。いくつかの実施の形態において、材料分析器３３０は、分析のために試料を調合するように構成されている。このため、例えば、材料分析器３３０は、試料調合部３３２と検体検出システム３３４を備え、試料調合部を患者と検体検出システムの間に配置する。一般的に、試料の調合は、採取と分析の間に行われる。このため、例えば、試料調合部３３２は、検体検出から離して、例えば、採取要素部２２０内に配置してもよく、或いは検体検出システム３３４の近傍或いは検体検出システム３３４内に配置してもよい。
【００５９】
本明細書において、「検体」とは広義であり、その通常の意味で用い、これに限定されないが、検体検出システムによって材料試料内の存在又は濃度を検出する化学種を含む。例えば、検体は、これに限定されないが、グルコース、エタノール、インシュリン、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、リポタンパク質、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、薬物、シトクロム、各種タンパク質及び発色団、微小石灰化物、電解質、ナトリウム、カリウム、塩素化合物、重炭酸塩、ホルモンを含む。本明細書において、「材料試料」（又は、「試料」）とは広義であり、その通常の意味で用い、これに限定されないが、分析に適した物質の集合体を含む。例えば、材料試料は、全血、血液成分（例えば、血漿又は血清）、間質液、細胞間液、唾液、尿、汗及び／又はその他の有機又は無機物質、或いはこれらの物質の誘導体を含む。一実施の形態では、全血成分又は血液成分は、患者の毛細血管から採取してもよい。
【００６０】
一実施の形態では、試料調合部３３２は、血漿を全血試料から分離し、或いは血液試料から汚染物質を取り除くようになっており、これに限定されないが、フィルタ、膜、遠心分離器、又はそれらの組み合わせを含む一以上の機器を備える。代替の実施の形態では、検体検出システム３３４は、試料を直接分析するようになっており、試料調合部３３２を不要としている。
【００６１】
一般的に、採取要素部２２０、及び採取要素部２２０から採取した液体を経路１１３を介して試料分析器３３０に導く採取部２００を備えている。図４は、試料の一部を試料分析器３３０へバイパスする実施の形態の採取部４００の概略図である。採取部４００は、採取部２００とほぼ同様であるが、相違点について以下詳細に説明する。採取部４００は、バブルセンサ３２１、バルブ３２３、試料分析器３３０、廃棄物用管３２４、廃棄物容器３２５、バルブ３２６、ポンプ用管３２７、ポンプ３２８、バルブ３２２、廃棄物用管３２９を備える。廃棄物用管３２９は、バルブ３２２を含み、ポンプ用管３３７と「Ｔ」字形を形成する。バルブ３１６、３２２、３２３、３２６は、経路１１３を貫流する流れを試料分析器３３０を介して廃棄物容器３２５へ、或いは廃棄物用管３２４を介して廃棄物容器３２５へ導く。
【００６２】
図５は、一実施の形態の採取システム５００の概略図である。採取部５００は、図１から図４に示した実施の形態の採取システム１００又は３００とほぼ同様であるが、相違点について以下詳細に説明する。採取システム５００は、経路１１１から送られた液体が、ポンプ２０３と接合部１２０との接合点５０２で経路１１１に戻る点において、採取システム３００と部分的に異なる実施の形態の採取部５１０を備える。
【００６３】
図５に示すように、採取部５１０は、経路１１１をポンプ２０３の反対側と経路１１３、制御部２１０によって制御されるバブルセンサ５０５及び圧力センサ５０７との側に分ける戻り管５０３を備える。バブルセンサ５０５は、バブルセンサ３１４ａ、３１４ｂ、３２１とほぼ同様であり、圧力センサ５０７は圧力センサ３１７とほぼ同様である。圧力センサ５０７を用いて、経路１１１内の圧力を監視することによって採取システム５００が正しく動作しているかを判断できる。例えば、圧力センサ５０７がカテーテル１１と流体連通している場合（即ち介在するバルブが開の場合）、経路１１１内の圧力はカテーテル１１の圧力と関係する。既に説明した圧力センサ３１７のように、圧力センサ５０７の出力を用いて、採取システム５００のポンプを制御できる。
【００６４】
採取部５１０は、制御部２１０が制御するバルブ５０１、３２６ａ、３２６ｂを備える。バルブ５０１は更に、採取部２００と採取部５１０との間の流量制御を行う。ポンプ３２８は、好ましくは、液体を経路１１３から汲み入れる、及び液体を経路１１３へ汲み出すことができる双方向ポンプである。液体は、経路５０１から汲み出される、又は経路５０１へ戻る、或いは廃棄物容器３２５へ導かれるようになっている。バルブ３２６ａ、３２６ｂはポンプ３２８の何れかの側に位置する。液体は経路１１３を通って汲み出され、ポンプ３２８、バルブ３２６ａ、３２６ｂの共同制御によって、戻り管５０３へ送られる。戻り管５０３からの流れを導いて採取システム５００に液体を送ることができる。例えば、バルブ３２６ａが開でバルブ３２６ｂが閉であれば、ポンプ３２８を作動して液体を経路１１３から汲み出して採取部５１０へ送り出すようになっている。バルブ３２６ａが閉でバルブ３２６ｂが開であれば、ポンプ３２８を作動して液体を経路１１３へ押し出して経路１１３へ戻すようになっている。
【００６５】
図６Ａは、一実施の形態のガス注入マニホルド３１５の概略図である。図１から図５に図示した実施の形態に含まれるガス注入マニホルドとほぼ同様であるが、相違点について以下詳細に説明する。ガス注入マニホルド３１５は、バルブを大気側に開き、マニホルド内の流体の圧力を下げて、空気を吸い込むことによって、経路１１３内の液体に１以上のバブルを注入する装置である。以下に説明するように、ガス注入マニホルド３１５は、空気又はその他のガスのバブルを経路１１３内の液体に注入することを促進する。ガス注入マニホルド３１５は、第１注入器６１０ａ、第２注入器６１０ｂ、第３注入器６１０ｃからなる３つのガス注入器６１０を備える。各注入器６１０は、経路１１３に沿って横方向に離間して位置する複数の場所の一つから対応するバルブ６１３へ延在し、大気側に開いた端部６１５で終端する経路６１１を有する。代替の実施の形態では、フィルタを端部６１５に配置して、大気中の塵又は粒子をフィルタするようになっている。以下に説明するように、各注入器６１０は、対応するバルブ６１３を開き、経路１１３の一端のバルブを閉じ、経路の反対側のポンプを作動して、圧力を下げ、大気を液体に引き込むことによって経路１１３内の液体にバブルを注入することができる。一実施の形態のガス注入マニホルド３１５において、経路１１３、経路６１１は一体の部材内に（例えば、一体のプラスチック又は金属製ハウジングに形成した孔又は該ハウジングを貫通する孔として）形成される（図示されてない）。代替の実施の形態では、ガス注入マニホルド３１５は、３より少ない数、例えば１個又は２個の注入器を備え、或いは３より大きい数の注入器を備える。他の代替の実施の形態では、ガス注入マニホルド３１５は、液体を経路１１３に注入するための制御可能な高圧源を備える。バルブ６１３は、経路６１１内に滞留する液体を最小とするために経路１１３に近接して配置することが好ましい。
【００６６】
重要なことは、経路２０に注入したガスが、カテーテル１１に到達することを防止することである。安全対策として、一実施の形態では、例えば、図３のバブルセンサ３１４ａを用いてガスがカテーテル１１の方向に流れることを防止している。バブルセンサ３１４ａが経路１１１内のガスを検出すると、いくつかの代替の実施の形態の一つでは、好ましくないガス流を防止する。一実施の形態では、採取要素部２２０近傍の流れを管１１３へ、或いは管１１３を通して廃棄物容器３２５へ導く。図３に示すように、バブルセンサ３１４ａによってガスが検出されると、バルブ３１６、３２３ａは開き、バルブ３１３とガス注入マニホルド３１５のバルブ６１３ａ、６１３ｂ、６１３ｃは閉じ、ポンプ３２８が作動して流れを採取要素部２２０と患者Ｐの間の経路１１１の一部から経路１１３へ導く。バブルセンサ３２１は監視が行い、経路１１３がクリアになると通知する。次にバルブ３１３が開いて、バルブ３１２が閉じ、経路１１１の残りの部分をクリアにする。或いは、例えば、全てのバルブを閉じて、全てのポンプを停止することによって、カテーテル１１の方向の全ての流れを停止する。代替の実施の形態の採取要素部２２０では、経路１１３内又はガス注入マニホルド３１５内にガス透過性膜を配置し、かかるガスを膜を介して大気又は廃棄物容器へ逃がすことによって、好ましくないガスを液体処理システム１０から除去する。
【００６７】
図６Ｂは別の実施の形態のガス注入マニホルド３１５’の概略図である。図１から図６Ａに図示した実施の形態に含まれるガス注入マニホルドとほぼ同様であるが、相違点について以下詳細に説明する。ガス注入マニホルド３１５’では、空気管６１５と経路１１３が接合点３１８で交差している。液体を経路１１３に汲み入れている際に、バルブ３１６、６１３を開くことによってバブルを注入する。ガス注入マニホルド３１５’はガス注入マニホルド３１５より小型であるため、ガス生成器の制御と信頼性が向上する。
第ＩＩ部―液体処理方法
【００６８】
図２、図３、図６Ａに図示した採取要素部２２０と採取部２００を備えた一実施の形態の液体処理システム１０を用いた方法について表１及び図７Ａから図７Ｊの流体経路の概略図を参照して説明する。一般的にポンプ及びバルブを制御して患者に経路１１１を介して注入を行い、患者から経路１１３を介して試料を抽出し、試料を経路１１３に沿って試料分析器３３０へ導く。更に、ポンプ及びバルブを制御して、バブルを液体に注入し、液体に前の液体による希釈効果が及ばないようにして、採取に用いた管の間を清掃する。図７Ａから図７Ｊに図示するバルブは、バルブが開状態か閉状態かがわかるように記している。例えば、「ｘ」と記したバルブは、バルブが開状態の場合は「ｘ−ｏ」とし、バルブが閉状態の場合は「ｘ−ｃ」として記す。
【表１】
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【００６９】
図７Ａを参照して、一実施の形態の患者への注入方法を説明する。図７Ａのステップでは、ポンプ２０３は順方向（患者の方向）に動作し、ポンプ３２８はオフ又は停止し、バルブ３１３、３１２は開で、バルブ６１３ａ、６１３ｂ、６１３ｃ、３１６、３２３ａ、３２３ｂは閉である。これらの動作条件で、液体１４は患者Ｐに送られる。好ましい実施の形態では、図７Ａのステップの時点で他の経路は全て液体１４を含有している。
【００７０】
次の７つの図（図７Ｂから図７Ｊ）を参照して、患者から採取する方法のステップについて説明する。以下のステップは、患者から採取するステップを全て含むものではなく、代替の実施の形態では、より多くのステップを含んでもよく、より少ないステップを含んでもよく、或いはステップの順序が異なってもよい。図７Ｂを参照して、液体を患者接合部経路１１２及び採取経路１１３の一部から除去する第１の採取ステップについて説明する。図７Ｂのステップでは、ポンプ２０３は反対方向（患者から離れる方向）に作動して、ポンプ３２８はオフで、バルブ３１３は開で、１以上のバルブ６１３ａ、６１３ｂ、６１３ｃは開で、バルブ３１２、３１６、３２３ａ、３２６ｂは閉である。これらの動作条件で、空気７０１は採取経路１１３に吸い込まれ、バブルセンサ３１４ｂが空気の存在を検出するまで患者接合部経路１１２へ戻る。
【００７１】
図７Ｃを参照して、試料を患者Ｐから患者接合部経路１１２に汲み入れる第２の採取ステップについて説明する。図７Ｃのステップでは、ポンプ２０３は反対方向に作動して、ポンプ３２８はオフで、バルブ３１２、３１３は開で、バルブ３１６、６１３ａ、６１３ｂ、６１３ｃ、３２３ａ、３２６ｂは閉である。これらの動作条件で、試料Ｓは経路１１２へ吸い込まれ、空気７０１は採取経路１１３内の空気７０１ａと患者接合部経路１１２内の空気７０１ｂとに分離される。好ましくは、このステップを、試料Ｓが経路１１２、１１３の接合点を丁度超えるまで行う。一実施の形態では、比色センサ３１１の出力の変化（例えば、一定の値に横ばい状態となる）によって血液の存在を知らされるまで図７Ｃのステップは続き、次に、更に所定の時間続行して十分な量の試料Ｓを確保する。
【００７２】
図７Ｄを参照して、試料を採取経路１１３に汲み入れる第３の採取ステップについて説明する。図７Ｄのステップでは、ポンプ２０３はオフ、又は停止し、ポンプ３２８は作動し、バルブ３１２、３１６、３２６ｂは開で、バルブ３１３、６１３ａ、６１３ｂ、６１３ｃ、３２３ａは閉である。これらの動作条件で、試料Ｓは経路１１３へ吸い込まれる。好ましくは、ポンプ３２８が作動して十分な量の試料Ｓを経路１１３へ引き込む。一実施の形態では、ポンプ３２８は３０〜５０マイクロリットルの量の試料Ｓを吸い込む。代替の実施の形態では、試料を２つの経路１１２、１１３の両方に吸い込む。ポンプ２０３は反対方向に作動して、ポンプ３２８は作動し、バルブ３１２、３１３、３１６、３２３ｂは開で、バルブ６１３ａ、６１３ｂ、６１３ｃ、３２３ａは閉で、試料Ｓに新鮮な血液を確保する。
【００７３】
図７Ｅを参照して、空気を試料に注入する第４の採取ステップについて説明する。採取経路１１３の断面積に及ぶバルブは、試料が経路１１３に沿って抜き取られる際に試料が汚染されることを防止する。図７Ｅのステップでは、ポンプ２０３をオフ又は停止し、ポンプ３２８を作動し、バルブ３１６、３２３ｂを開、バルブ３１２、３１３、３２３ａを閉、３つのバブルを別々に生成するためにバルブ６１３ａ、６１３ｂ、６１３ｃをそれぞれ続けて開閉する。これらの動作条件では、経路１１３内の圧力は大気圧を下回るため、空気は経路１１３内に吸い込まれる。或いは、バルブ６１３ａ、６１３ｂ、６１３ｃを短期間同時に開き、３つのバブルを離間して生成してもよい。図７Ｅに示すように、注入器６１０ａ、６１０ｂ、６１０ｃはそれぞれバブル７０４、７０３、７０２を注入し、試料Ｓを前方試料Ｓ１、中間試料Ｓ２、後方試料Ｓ３に分離する。
【００７４】
図７Ｆを参照して、バブルを患者接合部経路１１２から除去する第５の採取ステップについて説明する。図７Ｆのステップでは、ポンプ２０３を順方向に作動し、ポンプ３２８をオフにし、バルブ３１３、３１６、３２３ａを開にして、バルブ３１２、６１３ａ、６１３ｂ、６１３ｃ、３２３ｂを閉にする。これらの動作条件によって、既に注入した空気７０１ｂは第１の経路１１１から出て第２の経路１１３に吸い込まれる。このステップは、空気７０１ｂが経路１１３に入るまで続く。
【００７５】
図７Ｇを参照して、経路１１２内の血液を患者に戻す第６の採取ステップについて説明する。図７Ｇのステップでは、ポンプ２０３を順方向に作動し、ポンプ３２８をオフにし、バルブ３１２、３１３を開にして、バルブ３１６、３２３ａ、６１３ａ、６１３ｂ、６１３ｃ、３２３ｂを閉にする。これらの動作条件によって、既に注入した空気は経路１１３に留まり、経路１１１は液体１４で満たされる。
【００７６】
図７Ｈと図７Ｉを参照して、試料を経路１１３へ部分的に押し出し、続いて液体１４、更にバブルを押し出す第８の採取ステップについて説明する。図７Ｈのステップでは、ポンプ２０３は順方向に作動し、ポンプ３２８はオフ、バルブ３１３、３１６、３２３ａは開、バルブ３１２、６１３ａ、６１３ｂ、６１３ｃ、３２３ｂは閉である。これらの動作条件で、試料Ｓは経路１１３へ部分的に移動し、注入器６１０ａ、６１０ｂ、６１０ｃからバブルが連続して、或いは同時に液体１４に注入される。図７Ｉのステップでは、ポンプ及びバルブは図７Ｅのステップと同様に動作し、液体はバブル７０５、７０６、７０７によって前方溶剤Ｃ１、中間溶剤Ｃ２、後方溶剤Ｃ３に分離される。
【００７７】
図７の最後のステップである、図７Ｊを参照して、中間試料Ｓ２を試料分析器３３０に押し出すステップについて説明する。図７Ｊのステップでは、ポンプ２０３は順方向に作動し、ポンプ３２８はオフ、バルブ３１３、３１６、３２３ａは開、バルブ３１２、６１３ａ、６１３ｂ、６１３ｃ、３２３ｂは閉である。この動作条件によって、試料は経路１１３に押し出される。バブルセンサ３２１がバブル７０２を検出すると、ポンプ２０３は、試料Ｓ２が試料分析器３３０に入るまで動作を継続する。図７Ｊのステップの設定を用いてポンプを更に作動すると、試料Ｓ２を分析した後、バブルと溶剤を更に廃棄物容器３２５へ押し出して、次の試料を受け入れる前に経路１１３をクリーニングできる。
第ＩＩＩ部−採取システム
【００７８】
図８は、第３の実施の形態の採取システム８００の正面斜視図である。図１〜図７に示した実施の形態の採取システム１００、３００又は５００とほぼ同様であるが、相違点について以下詳細に説明する。採取システム８００の液体処理及び分析装置１４０は、計器部８１０と採取システムカセット８２０とを組み合わせて備える。図８に示す計器部８１０とカセット８２０は部分的に取り外し可能である。計器部８１０は、制御部２１０（図示されてない）、表示部１４１と入力部１４３、カセット境界部８１１、回線１１４を備える。カセット８２０は、接合部１２０から接合部２３０へ延伸する経路１１１と経路１１３、経路１１１、１１３の接合点８２９、計器部境界部８２１、前方面８２３、経路１１１の入口部８２５、経路１１１、１１３の入口部８２７を備える。更に、採取要素部２２０は、接合点８２９を受ける開口部８１５を有した採取用計器部要素８１３から形成される。境界部８１１、８２１は、計器部８１０及びカセット８２０の構成要素と係合し、液体の汲み上げ、及び患者からの試料の分析を容易にしており、採取用計器部要素８１３は開口部８１５内に接合点８２９を受け、経路１１１から採取を行うようになっている。
【００７９】
図９及び図１０はそれぞれ、採取システム８００を構成する採取システムカセット８２０及び計器部８１０の正面図である。カセット８２０及び計器部８１０は、組み立てると、図５の採取部５１０、図３の採取要素部２２０及び図６Ｂのガス注入マニホルド３１５’からなる装置を形成する、図９及び図１０の各種構成要素を構成する。
【００８０】
具体的には、図９に示すように、カセット８２０は、部分１１１ａ、１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ、１１２ｄ、１１２ｅ、１１２ｆを含む経路１１１、部分１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃ、１１３ｄ、１１３ｅ、１１３ｆを含む経路１１３、及び経路６１５を有する経路２０と、廃棄物容器３２５と、例えば、血漿のみを貫流させる試料調合部３３２、血漿の特性を測定するために、検体検出システム３３４内に血漿を保つ試料チャンバ９０３を含む試料分析器３３０の使い捨て部分と、ピストン制御部９０７を有する可変ポンプ９０５とを備える。
【００８１】
図１０に示すように、計器部８１０は、バブルセンサ部１００１ａ、１００１ｂ、１００ｃ、ヘモグロビンセンサ部１００３である比色センサ、蠕動ポンプローラ１００５ａ、ローラ支持部１００５ｂ、ピンサーの組１００７ａ、１００７ｂ、１００７ｃ、１００７ｄ、１００７ｅ、１００７ｆ、１００７ｇ、１００７ｈ、アクチュエータ１００９、圧力センサ部１０１１を備える。更に、計器部８１０は、光検体検出システム３３４のプローブ領域１００２近傍又はプローブ領域１００２内に位置すると、試料チャンバ９０３内に含有される試料を測定する試料分析器３３０の部分を備える。
【００８２】
カセット８２０の経路部分は計器部８１０の各種構成要素に接触して採取システム８００を形成する。図５に示すように、例えば、ローラが作動すると液体を経路１１１を通して移動させるポンプ２０３は、蠕動ポンプローラ１００５ａとローラ支持部１００５ｂの間に配置された部分１１１ａから形成され、バルブ５０１、３２３、３２６ａ、３２６ｂはそれぞれ、部分１１３ａ、１１３ｃ、１１３ｄ、１１３ｅを囲み、液体の流れを貫流させる、或いは遮断させるピンサーの組１００７ａ、１００７ｂ、１００７ｃ、１００７ｄによって形成される。ポンプ３２８は、ピストン制御部９０７を動かすように配置されたアクチュエータ１００９から形成される。ここで説明したカセット８２０の構成要素と計器部８１０の構成要素の間の相互接続は、１回の動作で行われることが好ましい。例えば、境界部８１１、８２１は経路が、スタンドを背として、及び／又はセンサ、アクチュエータ、及びその他の構成要素の間に位置するように配置する。
【００８３】
境界部８１１を境界部８２１に対して配置することに加えて、装置８００の組み立ては、採取要素部２００の組み立ても含む。具体的には、開口部８１５ａ、８１５ｂがそれぞれ経路１１１、１１３を受け、接合点８２９を採取用計器部要素８１３内に収納するようにする。このように、例えば、図３に示すように、バルブ３１３、３１２は、部分１１２ａ、１１２ｂがそれぞれ、ピンチバルブ１００７ｅ、１００７ｆのピンサー内に位置すると形成され、バブルセンサ３１４ｂ、３１４ａは、バブルセンサ部１００１ｂ、１００１ｃがそれぞれ、内部のバブルの存在を検出するように、部分１１２ａ、１１２ｄと十分に接触すると形成され、ヘモグロビン検出器は、ヘモグロビンセンサ１００３が部分１１２ｅと十分に接触すると形成され、圧力センサ３１７は、内部の流体の圧力を測定するように、部分１１２ｆが圧力センサ部１０１１と十分に接触すると形成される。図６Ｂに示すように、バルブ３１６、６１３は、部分１１３ｆ、６１５がそれぞれ、ピンチバルブ１００７ｈ、１００７ｇのピンサー内に位置すると形成される。
【００８４】
こうして組み立てられた図９、図１０に示す中央計器部８１０及びカセット８２０の動作は以下の通りである。システムは、ローラポンプが順方向に動作（図１０に示すようにインペラ１００５ａが反時計回りに回転）して、注入液を容器１５から経路１１１及び経路１１２を通して患者Ｐへ汲み入れる場合をアイドル状態又は注入モードと考えることができる。この注入モードでは、ポンプ１００５は、本明細書の他の部分で説明する適当な注入速度で注入液を患者へ投与する。
【００８５】
測定を実行する時間になると、最初に空気をシステムへ送り出し、図７Ｂを参照して説明したような方法で液体を経路１１２、１１３の一部から除去する。ここで、図９の（接合点８２９から経路８１３の反対側の端部６１５へ延在する）単一の空気注入器が図７Ａから図７Ｊに示すマニホルドの代わりに機能する。次に、試料を吸い込む場合、ポンプ１００５は試料吸入モードで作動し、反対方向に動作して、患者から体液（例えば、血液）の試料を経路１１２へ接合部２３０を介して送り込む。試料はヘモグロビンセンサ１００３迄吸入され、好ましくはセンサ１００３の出力が、センサ１００３近傍の経路１１２における未希釈の血液試料の存在を示す所定のプラトーレベルに達するまで吸引する。
【００８６】
この時点から、ポンプ９０５、１００５、バルブ１００７ｅ、１００７ｆ、１００７ｇ、１００７ｈ、バブルセンサ１００１ｂ、１００１ｃ、及び／又はヘモグロビンセンサ１００３は、図７Ｄ〜図７Ｆを参照して説明したような方法で、一連のバブルと試料流体カラム（ｓａｍｐｌｅ−ｆｌｕｉｄ  ｃｏｌｕｍｎｓ）を経路１１３へ移動するように動作できるようになる。ポンプ９０５のピストン制御部９０７をアクチュエータ１００９によって適当な方向（図９〜図１０に示す左又は右の方向）へ移動することによって、ポンプ３２８の代わりにポンプ９０５が動作可能となる。
【００８７】
体液試料の一部及び所望のバブルが経路１１３内へ移動すると、バルブ１００７ｈを閉じて、経路１１２が再び注入液で満ちる迄ポンプ１００５を順方向又は注入方向に作動することによって最初に吸い込んだ試料又は経路１１２内の体液の残りを患者に戻すことができる。
【００８８】
バルブ１００７ａ〜１００７ｈ及びポンプ９０５及び／又はポンプ１００５が適当に動作することによって、経路１１３内の体液試料の少なくとも一部（体積として１０〜１００マイクロリットル又は各種の実施の形態では２０、３０、４０、５０、又は６０マイクロリットル）が試料調合部３３２（図示の実施の形態ではフィルタ又は膜、或いは以下に詳細を説明する遠心分離器）を通って移動する。このようにして、体液（例えば、血液試料の血漿のみ）の一以上の成分のみが試料調合部３３２又はフィルタ／膜を通って、試料チャンバ又はセル９０３に入る。或いは、試料調合部３３２を省いた代替の構成では、「全」液体が分析のたえに試料チャンバ９０３へ移動する。
【００８９】
液体の成分又は全てが試料チャンバ９０３に入ると分析が行われ、グルコース、乳酸、二酸化炭素、血中尿素窒素、ヘモグロビン、及び／又は、本明細書の他の箇所で説明するその他の適当な検体の１以上の検体レベル又は濃度が測定される。検体検出システム１７００は分光型の場合（例えば、図１７又は図４４〜図４６のシステム１７００）、液体の一部又は全部の分光分析が実行される。
【００９０】
分析後、経路１１３内の体液試料は、廃棄物容器３２５へ移動する。好ましくは、ポンプ９０５をアクチュエータ１００９によって作動し、経路９０９から得た食塩水又は注入液のカラムで体液を押し出し、試料チャンバ９０３、試料調合部３３２を介して廃棄物容器３２５へ導く。こうして、試料チャンバ９０３及び試料調合部３３２は、体液が廃棄物容器に導かれる間、逆流した食塩水又は注入液で満たされる。この洗浄の後、第２の分析を、こうして試料チャンバ９０３内に流入した食塩水又は注入液に対して行い、「ゼロ」又は背景値を読み取ることができる。この時、図９の液体処理ネットワークには廃棄物処理３２５以外に、体液は存在せず、他の体液試料を分析のために引き込む準備ができている。
【００９１】
いくつかの実施の形態の液体処理及び分析装置１４０では、ピンチバルブのピンサーの組が経路の２つの分岐部の流れを一方へ切り替えるように動作する。図１３Ａ及び図１３Ｂは、経路の２つの分岐部又は区間の何れかへ流れを導くことができる開状態の第１の実施の形態のピンチバルブ１３００の正面図及び断面図である。ピンチバルブ１３００は、「Ｙ」形の経路１３１０上で動作して様々な区間の間で流体の流れを切り替える、２つの個別に制御可能なピンチバルブを有する。具体的には、経路１３１０の内面は、可撓性ピンチ領域１３１２を有する第１の区間１３１１、可撓性ピンチ領域１３１４を有する第２の区間１３１３、第１の区間と第２の区間を交点１３１７で連結する第３の区間１３１５を有する。第１のピンチバルブのピンサーの組１３２０は、ピンチ領域１３１２の周りに配置し、第２のピンチバルブのピンサーの組１３３０は、ピンチ領域１３１４の周りに配置する。それぞれのピンチバルブのピンサーの組１３２０、１３３０は経路１３１０に対して垂直に、それぞれのピンチ領域１３１２、１３１４の両側に向かい合って位置し、制御部２１０が個別に開と閉を制御することによって、ピンチ領域を介して流体を連通状態する、或いは非連通状態にできる。このため、例えば、ピンチバルブのピンサーの組１３２０（又は１３３０）が十分に閉じると、ピンチ領域１３１２（又は１３１４）の一方の部分はそのピンチ領域の他方の部分と接触し、液体はピンチ領域を貫流しなくなる。
【００９２】
ピンチバルブ１３００の一使用例について説明する。図１３Ｂに、開状態にある第１及び第２のピンチバルブのピンサーの組１３２０、１３３０を示す。図１３Ｃにピンチバルブのピンサーの組１３２０が接近し、第１の区間１３１１の一部が第２及び第３の区間１３１３、１３１５に対して閉塞する。ピンサー１３２０と交点１３１７の間に距離があるため、第１の区間１３１１には空間１３２１が「デッドスペース」として孤立して存在する。様々な種類の液体をピンチバルブの様々な区間の間で切り替えることができるように、デッドスペースは最小限化することが好ましい。一実施の形態では、デッドスペースを、ピンチバルブを区間の交点近くに設けることによって削減している。他の実施の形態では、デッドスペースを、経路の壁に多様な厚さを持たせることによって削減している。このため、例えば、ピンチバルブと交点の間の剰余の物質は、空間１３２１部分を移動することによって、バルブをより効果的に分離する。
【００９３】
採取システム３００内のピンチバルブ１３００の一使用例では、ピンサーの組１３２０、１３３０をそれぞれバルブ３２３、２３６として動作するように位置する。
【００９４】
図１４Ａ及び図１４Ｂに、第２の実施の形態のピンチバルブ１４００を示す。図１４Ａは一つのバルブが閉位置にあるピンチバルブの正面図であり、図１４Ｂはその断面図である。ピンチバルブ１４００は、経路１３１０と共に用いるピンチバルブのピンサーの組１３２０、１３３０がそれぞれ、ピンサー１４２０、１４３０に交換している点においてピンチバルブ１３００と異なる。
【００９５】
代替の実施の形態のピンチバルブは、共通の接合点で連結する２、３、４、又はそれ以上の経路部を有し、接合点近傍の１以上の経路にピンサーを配置する。
【００９６】
図１１及び図１２に、一実施の形態の患者動脈接合部１１００と一実施の形態の患者静脈接合部１２００として、カセット８２０の使い捨て部分を形成する、或いはカセット８２０の使い捨て部分を取り付け可能な、様々な実施の形態の接合部２３０を示す。接合部１１００、１２００は、図１〜図１０で示した実施の形態とほぼ同様であるが、相違点について以下詳細に説明する。
【００９７】
図１１に示すように、患者動脈接合部１１００は、ストップコック１１０１、長さＸを有する第１の管部分１１０３、実験室分析用に血液試料を取得する血液採取ポート１１０５、長さＹを有する第２の管１１０７、及び管接合部１１０９を含む。更に、患者動脈接合部１１００は、採取要素部２２０の反対側に圧力センサ部１０１１とほぼ同様の圧力センサ部１１０２を含む。長さＸは、好ましくは６インチ（０．１５メートル）から５０インチ（１．２７メートル）、又はほぼ４８インチ（１．２メートル）の長さである。長さＹは、好ましくは１インチ（２５ミリメートル）から２０インチ（０．５メートル）、又はほぼ１２インチ（０．３メートル）の長さである。図１２に示すように、患者静脈接合部１２００は、クランプ１２０１、注入ポート１１０５、及び管接合部１１０９を含む。
第ＩＶ部−試料分析システム
【００９８】
いくつかの実施の形態では、血漿を分析する。かかる実施の形態では、血漿を患者から得た全血より分離する必要があり、全血より血漿を分離する作業は、例えば、患者接合部１１０で、又は経路１１３に沿って血液を抜き取る時から血液を分析する時迄の間の如何なる時点に行ってもよい。全血に測定を実行するシステムでは、測定時又は測定を実行する前に血液を分離することは必須とは限らない。
【００９９】
例示のため、本章では、液体処理システム１０を構成しうる、いくつかの実施の形態の分離器及び検体検出システムについて説明する。本明細書で説明する分離器は、特定の実施の形態では、液体成分分離器を備えうる。本明細書において「液体成分分離器」とは広義であり、その通常の意味で用い、これに限定されないが、１以上の液体成分を分離して、２以上の異なる物質を生成する機器を含む。例えば、液体成分分離器は、全血の試料を血漿成分と非血漿成分とに分離する、及び／又は固体液体混合物（例えば、固体が混入した液体）を固体成分と液体成分とに分離できる。液体成分分離器は、このようにして生成された異なる物質を完全に分離する必要はない。液体成分分離器の例として、フィルタ、膜、遠心分離器、電解装置、又はそれらの組み合わせが挙げられる。液体成分分離器は、静止した「放置状態」の液体にかかる重力の作用によるよりも早く液体を分離する点において「アクティブ」である。以下、第ＩＶ部Ａでは、本明細書で開示するある実施の形態の装置で血液分離器として使用可能なフィルタを開示する。第ＩＶ部Ｂでは、以下に、本明細書で開示するある実施の形態の装置で使用可能な検体検出システムを開示する。第ＩＶ部Ｃでは、本明細書で開示するある実施の形態の装置で使用可能な試料要素を開示する。第ＩＶ部Ｄでは、本明細書で開示するある実施の形態の装置で使用可能な遠心分離器及び試料チャンバを開示する。
第ＩＶ部Ａ―血液フィルタ
【０１００】
本発明の範囲を限定するものではないが、一実施の形態の試料調合部３３２として、図１５及び図１６を参照して、血液フィルタ１５００を説明する。図１５は、一実施の形態のフィルタの側面図であり、図１６は該フィルタの分解斜視図である。
【０１０１】
図１５に示すように、本実施の形態のフィルタは、入口部１５０３、第１の出口部１５０５、第２の出口部１５０７を有するハウジング１５０１を含む。ハウジング１５０１は、ハウジング１５０１の内部空間を、入口部１５０３と第１の出口部１５０５が存在する第１の空間１５０２と第２の空間１５０４に分ける膜１５０９を有する。図１６に、入口部１５０３と出口部１５０５を有する第１のプレート１５１１と、第１の空間１５０２を画成する開口部を有する第１のスペーサ１５１３、第２の空間１５０４を画成する開口部を有する第２のスペーサ１５１５、出口部１５０７を有する第２のプレート１５１７を含む、一実施の形態のフィルタ１５００を示す。
【０１０２】
フィルタ１５００は、全血から血漿を連続的にフィルタリングする。このため、例えば、入口部１５０３に全血が流れ、僅かな減圧が膜１５０９の第２の空間１５０４側にかかると、膜は血球をフィルタリングし、血漿を第１の出口部１５０７から通過させる。好ましくは、血液の流れが膜１５０９の表面を横断するようにして、血球がフィルタ１５００に凝固することを防止する。したがって、一実施の形態の入口部１５０３、第１の出口部１５０５は、膜１５０９を横断して流れるように構成してもよい。
【０１０３】
一実施の形態では、膜１５０９は薄くて強度のある高分子薄膜である。例えば、薄膜フィルタは、厚さ１０ミクロンのポリエステル膜又はポリカーボネート膜でもよい。好ましくは、薄膜フィルタは、平滑なガラス状の面を有し、孔部は均一で、正確な寸法で、明確に画定されている。膜を構成する物質は、化学的に不活性であり、タンパク質結合性が低い。
【０１０４】
膜１５０９を製造する一方法としてトラックエッチング法がある。好ましくは、「生フィルム」を原子炉内で荷電粒子に露出し、膜に「トラック」を残す。トラックを膜にエッチングしてもよい。こうして、正確な寸法で均一な円筒形の孔部を生成する。例えば、ＧＥ  Ｏｓｍｏｎｉｃｓ，Ｉｎｃ．（４６３６  Ｓｏｍｅｒｔｏｎ  Ｒｄ．  Ｔｒｅｖｏｓｅ，  ＰＡ  １９０５３−６７８３）は、同様の工程を用いて薄膜フィルタとして十分に機能する材料を製造している。上述の薄膜フィルタの表面は、ＧＥ  Ｏｓｍｏｎｉｃｓ製のポリカーボネートＴＥ膜である。
【０１０５】
フィルタ１５００の一使用例として、３ｃｃの血液から血漿を、薄膜フィルタとしてポリカーボネートトラックエッチ膜（「ＰＣＴＥ」）を用いて抽出してもよい。ＰＣＴＥの孔の寸法は２μｍで、有効面積は１７０平方ミリメートルである。好ましくは、供給ポート、排出ポート、血漿ポートに接続したチュービングの内径は、１ミリメートルである。このような構成で実行する一実施の形態の方法では、最初に１００μｍの血漿を血漿から抽出できる。食塩水を用いてセルの供給側を洗浄した後、更に１００μｍの澄んだ血漿を抽出できる。本方法及び構成における血漿抽出速度は、約１５〜２５μｌ／ｍｉｎでよい。
【０１０６】
連続流機構を用いて血漿を抽出することには、いくつかの利点がある。一つの好ましい実施の形態では、連続流機構は、複数の試料で再利用可能であり、試料の残余が次の試料を汚染する可能性は僅かで無視できる。一実施の形態では、閉塞が発生することもほとんどない。更に、好ましい構成では、内部容量が小さい。
【０１０７】
フィルタ、フィルタの使用方法、及び関連技術については、更に、「ＳＡＭＰＬＥ  ＥＬＥＭＥＮＴ  ＷＩＴＨ  ＢＡＲＲＩＥＲ  ＭＡＴＥＲＩＡＬ」と題する２００５年２月１７日に公開された米国特許出願第２００５／００３８３５７号、及び、「ＳＡＭＰＬＥ  ＥＬＥＭＥＮＴ  ＷＩＴＨ  ＳＥＰＡＲＡＴＯＲ」と題する２００５年５月５日出願の米国特許出願第１１／１２２７９４号に記載している。上記公報及び特許出願の全ての内容は、参照によって本明細書に組み込まれ、本明細書の一部をなしている。
第ＩＶ部Ｂ―検体検出システム
【０１０８】
一実施の形態の検体検出システム３３４を、本発明の範囲を限定するものではないが、図１７において光検体検出システム１７００として説明する。検体検出システム１７００は、血漿のスペクトルを測定するようになっている。検体検出システム３３４に供給する血漿は、これに限定されないが、フィルタ１５００を含む試料調合部３３２によって処理される。
【０１０９】
検体検出システム１７００は、システム１７００の主軸Ｘに沿って配置したエネルギー源１７２０を備える。作動時、エネルギー源１７２０は、エネルギー源１７０２から主軸Ｘに沿って進むエネルギービームＥを生成する。一実施の形態では、エネルギー源１７２０は赤外線源を備え、エネルギービームは赤外線エネルギービームを含む。
【０１１０】
エネルギービームＥは、主軸Ｘ上に配置された光フィルタ１７２５を通って進み、プローブ領域１７１０に到達する。プローブ領域１７１０は、励起したビームＥの経路上で、材料試料Ｓを受ける装置３２２の一部である。図１７に示す一実施の形態では、プローブ領域１７１０は、材料試料Ｓを支持又は包含する試料要素又はキュベット１７３０を受けるようになっている。本発明の一実施の形態では、試料要素１７３０は、管又は光学セルなどの経路１１３の一部である。試料要素１７３０及び試料Ｓを通過した後、エネルギービームＥは検出器１７４５に到達する。
【０１１１】
本明細書において、「試料要素」とは広義であり、その通常の意味で用い、これに限定されないが、試料チャンバ、及び少なくとも一つの試料チャンバ壁を有する構造体を含むが、より一般的には、材料試料を保持、支持、又は包含し、電磁放射を、保持、支持、または包含した試料に通過させる、任意の数のキュベット、試験片などの構造体を含む。
【０１１２】
本発明の一実施の形態では、試料要素１７３０は、カセット８２０の使い捨て部分を形成し、システム１７００の残りの部分は、計器部８１０の一部を形成し、プローブ領域１７１０はプローブ領域１００２である。
【０１１３】
更に図１７を参照して、検出器１７４５は、入射する放射に応答して電気信号を生成し、信号を分析のためにプロセッサ２１０に送出する。こうして検出器１７４５によって送られた信号に基づいて、プロセッサは、試料Ｓ内の対象とする検体の濃度、及び／又は、試料を分析するために採用した１以上の波長又は波長帯における試料Ｓの吸収／透過特性を算出する。プロセッサ２１０は、プロセッサ２１０によりアクセス可能なメモリ２１２内に常駐したデータ処理アルゴリズム又はプログラム命令を実行して、濃度、吸光度、透過度などを算出する。
【０１１４】
図１７に示す実施の形態において、フィルタ１７２５は、試料Ｓを分析するために用いるフィルタ１７２５を通過するエネルギービームＥの波長又は波長帯を、装置３２２を用いた測定時、及び／又は時間の推移において容易に変更できるように、可変通過域フィルタを備えてもよい。（その他の様々な実施の形態では、フィルタ１７２５全体を省いてもよい。）装置３２２とともに使用可能な可変通過域フィルタの例として、これに限定されないが、フィルタホイール（詳細については後に説明）、例えば、Ａｅｇｉｓ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ（Ｗｏｂｕｒｎ，ＭＡ）製造のフィルタ等の電子的に同調可能フィルタ、「Ａｃｔｉｖｅ  Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍｓ  ｐｌａｔｆｏｒｍ」を用いたカスタムフィルタ、Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ，Ｉｎｃ．（Ｎｏｒｔｈ  Ｃｈｅｌｍｓｆｏｒｄ，ＭＡ）製等のファブリ・ペロー干渉計、カスタム液晶ファブリ・ペロー（ＬＣＦＰ）同調可能フィルタ、又は７〜１０μｍ格子を備えたＨＯＲＩＢＡ（Ｊｏｂｉｎ  Ｙｖｏｎ，  Ｉｎｃ．（Ｅｄｉｓｏｎ，  ＮＪ）Ｈ１０３４型等の同調可能モノクロメータ、又はカスタム設計システムを含む。
【０１１５】
一実施の形態の検出システム１７００では、フィルタ１７２５は、試料Ｓを分析するために用いるフィルタ１７２５を通過するエネルギービームＥの波長又は波長帯を、検出システム１７００を用いた測定時、及び／又は時間の推移において容易に変更できるように、可変通過域フィルタを備える。エネルギービームＥを可変通過域フィルタによってフィルタリングするため、試料Ｓの吸収／透過特性を複数の波長又は波長帯で離散的、連続的に分析できる。例えば、試料ＳをＮ個の別々の波長（波長１〜波長Ｎ）で分析する場合、最初に、可変通過域フィルタを、エネルギービームＥを波長１で通過させると同時に、検出器１７４５が感知しうるその他の波長（２〜Ｎ）の全て又はほとんどのエネルギービームＥの成分をほぼ遮断するように同調する。次に、試料Ｓを通過して検出器１７４５に到達したビームＥに基づいて、波長１の試料Ｓの吸収／透過特性を測定する。更に可変通過域フィルタを、エネルギービームＥを波長２で通過させると同時に、上述のように、その他の波長のエネルギービームＥの成分をほぼ遮断するように作動又は同調する。波長１に対して行ったように、波長２に対しても分析を行う。この工程を全ての対象とする波長について繰り返し実行して、試料Ｓを分析する。こうして収集した吸収／透過データをプロセッサ２１０によって分析して、材料試料Ｓ内の対象とする検体濃度を測定する。測定した試料Ｓのスペクトルをここで、Ｃｓ（λｉ）と呼ぶ。これは波長依存スペクトルであり、Ｃｓは、例えば、透過、吸光、光学濃度、又はその他の、波長λ又は波長λ近傍における試料Ｓの光学的特性の測定値であり、ｉの範囲は、実行する測定の回数に及ぶ。測定値Ｃｓ（λｉ）は測定値の線形配列であり、代わりにＣｓとして表すこともある。
【０１１６】
システム１７００のスペクトル領域は、分析技術、対象とする検体及び混合物に依存する。例えば、吸収分光法を用いた血液中のグルコース測定に利用可能なスペクトル領域として、中赤外線（例えば、約４ミクロンから約１１ミクロン）がある。一実施の形態の検出システム１７００では、エネルギー源１７２０は、出力が約４ミクロンから約１１ミクロンの範囲のビームＥを生成する。主に水がこのスペクトル領域における全吸収に寄与しているが、約６．８ミクロンから約１０．５ミクロンの血液スペクトルに存在するピーク及びその他の分布は、他の血液成分の吸収スペクトルによる。４〜１１ミクロンの領域は、グルコースが約８．５〜１０ミクロンの間に強い吸収ピーク構造を有するが、その他の血液成分はこの８．５〜１０ミクロンの範囲で低く平坦な吸収スペクトルを有することから、有利であることが知られている。主な例外は水とヘモグロビンであり、水とヘモグロビンはこの領域における干渉物質である。
【０１１７】
検出システム１７００によって得られるスペクトル量の詳細は、分析技術、対象とする検体及び混合物に依存する。例えば、中赤外線吸収分光法による血液中のグルコース測定は、スペクトル領域内の１１〜２５のフィルタによって行う。一実施の形態のシステム１７００では、エネルギー源１７２０は、出力が約４ミクロンから約１１ミクロンの範囲のビームＥを生成し、フィルタ１７２５は、それぞれが、特定の波長又は波長帯のエネルギーのみを通過させる、この範囲の狭帯域フィルタを複数備える。このため、例えば、一実施の形態のフィルタ１７２５は、公称波長がほぼ、３μｍ、４．０６μｍ、４．６μｍ、４．９μｍ、５．２５μｍ、６．１２μｍ、６．４７μｍ、７．９８μｍ、８．３５μｍ、９．６５μｍ、１２．２μｍの一つである１１のフィルタを有するフィルタホイールを含む。
【０１１８】
一実施の形態では、フィルタホイールを構成する個別の赤外線フィルタは、ＯＣＬＩ（ＪＤＳ  Ｕｎｉｐｈａｓｅ，Ｓａｎ  Ｊｏｓｅ，ＣＡ）或いはＳｐｅｃｔｒｏｇｏｎ  ＵＳ，  Ｉｎｃ．（Ｐａｒｓｉｐｐａｎｙ，ＮＪ）製のゲルマニウム又はサファイアを基板とした多空洞、狭帯域誘電体スタックで構成される。このため、各フィルタは、公称で厚さが１ミリで１０平方ミリでもよい。フィルタスタックのピーク透過率は通常、５０％〜７０％であり、帯域幅は通常、４〜１０μｍの中心波長で１５０ｎｍ〜３５０ｎｍである。或いは、第２の遮光赤外線フィルタを個別のフィルタの前方に設ける。温度感応性は、好ましくは０．０１％／℃で、様々な環境条件でほぼ一定の測定を行えるようにしている。
【０１１９】
一実施の形態の検出システム１７００は、最初に、主軸Ｘ上に試料要素１７３０を配置していない状態で検出器１７４５によって各中心波長又は波長帯で検出した電磁放射を測定し、検体濃度読み取り値（ｒｅａｄｉｎｇ）を算出する（これを「エア」読み取り値という）。次に、システム１７００は、材料試料Ｓを載せた試料要素１７３０を主軸Ｘ上に配置して、検出器１７４５によって各中心波長又は波長帯で検出した電磁放射を測定する（これを「ウェット」読み取り値という）。最後に、プロセッサ２１０は、これらの読み取り値に基づいて、試料Ｓに関する濃度、吸収度及び／又は透過度を算出する。
【０１２０】
一実施の形態では、複数のエア読み取り値及びウェット読み取り値を用いて以下のようにして、経路長補正スペクトルを生成する。最初に、測定値を正規化して各波長における試料の透過度を得る。Ｓｉが波長ｉにおける検出器１７４５の信号を表し、Ｒｉが波長ｉにおける検出器の信号を表すとすると、各波長における信号と基準測定値を用いて波長ｉにおける透過度Ｔｉは、次の式から算出できる。Ｔｉ＝  Ｓｉ（ウェット）／Ｓｉ（エア）．必要な場合、スペクトルを光学濃度ＯＤｉ、Ｌｏｇ（Ｔｉ）として算出してもよい。次に、約４．５μｍ〜約５．５μｍの波長範囲における透過度を分析して経路長を決定する。具体的には、水がこの波長領域における主な血液の吸収種（ｓｐｅｃｉｅｓ）であり、光学濃度が光学経路長と既知の水の吸収係数との積（ＯＤ＝Ｌσ、Ｌは光学経路長、σは吸収係数）であることから、標準的な曲線適合手順の一つを用いて、測定した光学濃度ＯＤから光学経路長Ｌを決定してもよい。経路長を用いて、各波長における試料の吸収係数を決定してもよい。或いは、光学経路長を、吸収係数を光学濃度に変換する計算に用いてもよい。
【０１２１】
血液試料は、システム１７００によって様々な構成に調合し、分析できる。一実施の形態では、試料Ｓは、シリンジを用いて、或いはシリンジ又は血液フローシステムの一部から血液を抜き出し、この血液を試料チャンバ９０３に輸送して得る。他の実施の形態では、試料Ｓは、システム１７００へ注入する試料チャンバ９０３である試料容器に抜き出す。
【０１２２】
図４４は、他の実施の形態の検体検出システム１７００を示す図である。図１７に示した実施の形態とほぼ同様であるが、相違点について以下詳細に説明する。図１７に示す実施の形態と図４４に示す実施の形態において、同様の構成には同様の参照番号を付している。
【０１２３】
図４４に示す検体システム１７００は、光源１７２０とフィルタ１７２５の間に位置するコリメータ３０と、フィルタと試料要素１７３０の間に位置するビーム集光素子９０とを備える。フィルタ１７２５は、主フィルタ４０と、複数の光フィルタの一つをエネルギービームＥに挿入できるフィルタホイール組立体４４２０を有する。システム１７００は、更に、以下に詳細に説明する点を除いて試料検出器１７２５とほぼ同様の試料検出器１５０を有する。
【０１２４】
図４４に示すように、光源１７２０からのエネルギービームＥは、コリメータ３０を通過して、コリメータ３０の幅広端３６下流に位置する主光フィルタ４０に到達する。フィルタ１７２５は、主軸Ｘ上に光源１７２０及びコリメータ３０と一直線に並び、好ましくは、以下に説明するように、光源１７２０から射出された、例えば、約２．５μｍ〜１２．５μｍの選択した帯域のみを通過させる広帯域フィルタとして動作するように構成する。一実施の形態では、エネルギー源１７２０は、赤外線源を含み、エネルギービームＥは、赤外線エネルギービームを含む。適当なエネルギー源１７２０の一つとして、ＨａｗｋＥｙｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ、Ｍｉｌｆｏｒｄ，Ｃｏｎｎｅｃｔｉｃｕｔから入手可能なＴＯＭＡ  ＴＥＣＨTM  ＩＲ−５０が挙げられる。
【０１２５】
図４４に示すように、主フィルタ４０は、エネルギービームＥの主フィルタ４０に入射する部分がマスク−主フィルタ組立体の面を通過するようにマスク４４に取り付けている。主フィルタ４０は、ほぼ主軸Ｘを中心とし、主軸Ｘに対して直交し、好ましくは、直径が約８ｍｍの円形（主軸Ｘに対して直交する面）である。また、この他の如何なる寸法又は形状を用いてもよいことは明らかである。既に説明したように、主フィルタ４０は、広帯域フィルタとして動作することが好ましい。図示の実施の形態では、主フィルタ４０は、好ましくは波長が約４μｍ〜約１１μｍのエネルギーのみを通過させる。しかしながら、この他の範囲の波長も選択できる。主フィルタ４０は、主フィルタ４０の下流に位置する第２の光フィルタ６０のフィルタ負荷を軽減し、所望の波長帯以外の波長を有する電磁波の放射防止を改善するという長所がある。更に、主フィルタ４０は、エネルギービームＥの通過に起因する第２のフィルタの加熱を最小にするように機能する。このような長所があっても、図４４に示すシステム１７００の代替の実施の形態では、主フィルタ４０及び／又はマスク４４を省略してもよい。
【０１２６】
主フィルタ４０は、好ましくは、エネルギービームＥの一部又は全てが垂直入射から円錐角が主軸Ｘに対して約１２度になるまで逸脱したとしても、その動作特性（中心波長、通過帯域幅）をほぼ維持するように構成する。更なる実施の形態では、この円錐角は、約１５度〜３５度、或いは約１５度〜２０度まででもよい。主フィルタ４０は、その動作特性を「ほぼ維持する」とは、システム１７００を使用した際に生じる変動の度合いが検出システム１７００の性能又は動作に影響を与えるには不十分であり、システムのユーザに著しい懸念が生じない程度としてもよい。
【０１２７】
図４４に図示した実施の形態では、フィルタホイール組立体４４２０は、光フィルタホイール５０と、フィルタホイールに接続し、フィルタホイール５０を回転する力を生じるように構成されたステップモータ７０とを備えている。更に、位置センサ８０は、フィルタホイール５０の円周部にわたって配置され、フィルタホイール５０の角度位置を検出し、対応するフィルタホイールの一信号を生成し、フィルタの主軸Ｘ上の位置を示すようになっている。或いは、ステップモータ７０が、自身の回転をトラック又はカウントして、フィルタホイールの角度位置を検出し、対応する位置信号をプロセッサ２１０に送出してもよい。二つの適当な位置センサとして、Ｏｍｒｏｎ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、Ｋｙｏｔｏ、Ｊａｐａｎから入手可能なＥＥ−ＳＰＸ３０２−Ｗ２Ａ及びＥＥ−ＳＰＸ４０２−Ｗ２Ａが挙げられる。
【０１２８】
光フィルタホイール５０を可変通過域フィルタとして用いて、選択的に第２のフィルタ６０を主軸Ｘ上に、及び／又はエネルギービームＥに配置する。したがって、フィルタホイール５０はフィルタホイール５０の下流で選択的にエネルギービームＥの波長を同調できる。これらの波長は、フィルタホイール５０に取り付けた第２のフィルタ６０の特性に応じて変化する。フィルタホイール５０は、第２のフィルタ６０をエネルギービームＥの位置に「一つずつ」配置して、既に説明したように、材料試料Ｓを分析するために用いる波長又は波長帯を順に変更する。フィルタホイール５０の代わりに、モータ（図示されてない）によって並進する線形フィルタを用いてもよい。線形フィルタは、例えば、独立したフィルタの線形配列、又は二次元に変化するフィルタ特性を有する単独のフィルタでもよい。
【０１２９】
代替の構成では、図４４に示す単独の主フィルタ４０を、第２のフィルタ６０それぞれの上流でフィルタホイール５０に取り付けた追加の主フィルタで交換する、或いは、補間してもよい。或いは、主フィルタ４０を主フィルタホイール（図示されてない）として構成し、検出システム１７００の別の動作時には別の主フィルタを主軸Ｘ上に配置するようにしてもよく、或いは同調可能なフィルタとして構成してもよい。
【０１３０】
図４５に示す実施の形態のフィルタホイール５０は、ホイールボディ５２と、ホイールボディ５２上に配置した複数の第２のフィルタ６０とを備え、各フィルタの中心がホイールボディの回転中心ＲＣから等間隔に位置するようにしている。フィルタホイール５０は、（ｉ）主軸Ｘと平行で、（ｉｉ）回転中心ＲＣと第２のフィルタ６０の中心との間の距離とほぼ等しい直行距離だけ主軸Ｘから離間した軸を中心として回転するようになっている。この構成によって、ホイールボディ５２が回転すると、各フィルタは順に主軸Ｘを通過して、エネルギービームＥに影響を与えるようになっている。しかしながら、対象とする検体又は所望の測定速度に応じて、所定の測定ラン（ｒｕｎ）ではフィルタホイール５０上の所定のフィルタ群のみを使用するようにしてもよい。フィルタホイール５０の定位置を位置センサに示すためにホームポジションノッチ５４を設けてもよい。
【０１３１】
一実施の形態では、ホイールボディ５２を、それぞれが、例えば、正方形で１０ｍｍｘ１０ｍｍ又は５ｍｍｘ５ｍｍ、厚さが１ｍｍの複数の第２のフィルタ６０を有する成形プラスチックで形成してもよい。この実施の形態のホイールボディでは、各フィルタ６０が、直径が４ｍｍの円形の開口部に対して軸方向に並び、開口部の中心は、ホイールボディ５２と同心円状の直径約１．７０インチの円を画成する。ホイールボディ５２自体は外径が２．００インチの円形である。
【０１３２】
第２のフィルタ６０は各々、好ましくは、選択したエネルギー波長又は波長帯（即ち、フィルタリングしたエネルギービーム（Ｅｆ））のみを通過させる狭帯域フィルタとして動作する。フィルタホイール５０がその回転中心ＲＣを中心として回転すると、第２のフィルタ６０は各々順に、第２のフィルタ６０各々に対応する、選択されたドウェル時間だけ主軸Ｘに沿って位置する。
【０１３３】
第２のフィルタ６０の所定の「ドウェル時間」とは、以下の条件、即ち、（ｉ）フィルタが主軸Ｘに沿って位置し、（ｉｉ）光源１７２０に電圧が印加された状態、が該当する、システム１７００が実行する個別の測定ランの時間間隔とする。所定のフィルタのドウェル時間とは、個別の測定ラン時にフィルタが主軸Ｘに沿って位置する時間と等しくてもよく、或いはそれ以上でもよい。一実施の形態の検体検出システム１７００において、第２のフィルタ６０各々に対応するドウェル時間は、約１秒を下回る。しかしながら、第２のフィルタ６０はこれ以外のドウェル時間を有してもよく、フィルタ６０各々は所定の測定ラン時に異なるドウェル時間を有してもよい。
【０１３４】
第２のフィルタ６０からフィルタリングされたエネルギービーム（Ｅｆ）が、主軸Ｘに対して角度θをなす面４４００ａを有し、主軸Ｘに沿って配置したビームスプリッタ４４００を含むビーム集光素子９０を通過する。ビームスプリッタ４４００は、フィルタリングされたエネルギービーム（Ｅｆ）を試料ビーム（Ｅｓ）と基準ビーム（Ｅｒ）に分離することが好ましい。
【０１３５】
図４４に示すように、試料ビーム（Ｅｓ）は更に、主軸Ｘに沿ってビームスプリッタ４４００と並んで配置した第１のレンズ４４１０を通過する。第１のレンズ４４１０は、試料ビーム（Ｅｓ）をほぼ軸Ｘに沿って材料試料Ｓに集めるように構成されている。試料Ｓは、好ましくは、試料要素１７３０の第１の窓１２２と第２の窓１２４の間の試料要素１７３０内部に配置する。更に試料要素１７３０は、好ましくは、ホルダ４４３０内に脱着可能に配置し、ホルダ４４３０は、それぞれ第１の窓１２２と第２の窓１２４と対応するように形成した第１の開口部１３２と第２の開口部１３４を有する。或いは、試料要素１７３０と試料Ｓは、ホルダ４４３０を用いずに、主軸Ｘに沿って配置してもよい。
【０１３６】
試料ビーム（Ｅｓ）の少なくとも一部は、試料Ｓを透過し、続いて主軸Ｘに沿って配置した第２のレンズ４４４０に入射する。第２のレンズ４４４０は、試料ビーム（Ｅｓ）を試料検出器１５０に集め、試料検出器１５０に入射する試料ビーム（Ｅｓ）の光束密度を高めるように構成されている。試料検出器１５０は、検出した試料ビーム（Ｅｓ）に対応する信号を生成し、こうして生成した信号をプロセッサ２１０に送るように構成されている。この詳細については後に説明する。
【０１３７】
ビーム集光素子９０は更に、第３のレンズ１６０と、基準検出器１７０を有する。ビームスプリッタ４４００からの基準ビーム（Ｅｒ）はビーム集光素子９０によって、主軸Ｘとほぼ直交する従軸Ｙに沿って配置した第３のレンズ１６０に導かれる。第３のレンズ１６０は、基準ビーム（Ｅｒ）を基準検出器１７０に集め、基準検出器１７０に入射する基準ビーム（Ｅｒ）の光束密度を高めるように構成されている。一実施の形態では、レンズ４４１０、４４４０、１６０は、赤外線放射に対する透過性の高い物質、例えば、ゲルマニウム又はシリコンで構成してもよい。更に、レンズ４４１０、４４４０、１６０は何れも、所望とする光学的性能に応じて、複数のレンズからなる光学系として構成してもよい。基準検出器１７０は更に、検出した基準ビーム（Ｅｒ）に対応する信号を生成し、こうして生成した信号をプロセッサ２１０に送るように構成されている。この詳細については後に説明する。以下に説明するが、試料検出器１５０及び基準検出器１７０は、図１７に示す検出器１７４５とほぼ同様の構成でもよい。試料検出器１５０及び基準検出器１７０から受信した信号に基づいて、プロセッサ２１０は、プロセッサ２１０がアクセス可能なメモリ２１２内に常駐するデータ処理アルゴリズム又はプログラム命令を実行して、試料Ｓに関する濃度、吸収度、透過度などを算出する。
【０１３８】
図４４に示す検出システム１７００の更なる態様では、検出システム１７００の動作において、特に、光源１７２０の出力強度が、光源強度を参照する必要がない程度に十分に安定している場合、従軸Ｙ上のビームスプリッタ４４００を含むビーム集光素子９０、基準検出器１７０及びその他の構造体を省略してもよい。例えば、十分な信号が検出器１７０、１５０によって生成されるのであれば、レンズ４４１０、４４４０、１６０の１以上を省略してもよい。更に、本明細書で説明する何れの実施の形態の検体検出システム１７００において、プロセッサ２１０及び／又はメモリ２１２の一部、又は全体を、検出システム１７００と接続した標準的なパーソナルコンピュータ（「ＰＣ」）に設けてもよい。
【０１３９】
図４６は、他の実施の形態の検体検出システム１７００の部分断面図である。図１７、図４４、図４５に示した実施の形態とほぼ同様であるが、相違点について以下詳細に説明する。図１７、図４４、図４５で説明した実施の形態と同様の構成には同様の参照番号を付している
【０１４０】
図４６に示す実施の形態のエネルギー源１７２０は、好ましくは、主軸Ｘをほぼ中心とする発光領域２２を含む。一実施の形態において、発光領域２２は、正方形でもよい。しかしながら、発光領域２２はその他の適当な形状、例えば、長方形、円形、楕円形などであってもよい。適当な発光領域２２の一例として、１辺が約１．５ｍｍの正方形が挙げられるが、発光領域２２その他の適当な形状又は寸法であってもよいことは言うまでもない。
【０１４１】
エネルギー源１７２０は、好ましくは、約１Ｈｚ〜３０Ｈｚの間の変調周波数で選択的に動作し、約１０７０度ケルビン〜１１７０度ケルビンの間のピーク動作温度を有するように構成する。更に、光源１７２０は、全ての変調周波数で約８０％を上回る変調深さで動作することが好ましい。エネルギー源１７２０は、好ましくは、多数のスペクトル範囲の何れかの、例えば、赤外線波長内、中赤外線（ｍｉｄ−ｉｎｆｒａｒｅｄ）波長内で、約０．８μｍを超える、約５．０μｍ〜約２０．０μｍの間、及び／又は約５．２５μｍ〜約１２．０μｍの間の電磁放射を放射する。しかしながら、他の実施の形態では、該検出システム１７００は、無変調、及び／又は可視スペクトル（ｖｉｓｉｂｌｅ  ｓｐｅｃｔｒｕｍ）からマイクロ波スペクトル（ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  ｓｐｅｃｔｒｕｍ）までの何れかの波長、例えば、約０．４μｍから約１００μｍを上回る何れかの波長で放射を行うエネルギー源１７２０を用いてもよい。なお他の実施の形態では、該エネルギーソース１７２０は、約３．５μｍ〜約１４μｍの範囲、又は約０．８μｍ〜約２．５μｍの範囲、又は約２．５μｍ〜２０μｍの範囲、又は約２０μｍ〜約１００μｍの範囲、又は約６．８５μｍ〜約１０．１０μｍの範囲の波長で電磁放射を放射できる。更に他の実施の形態では、該エネルギーソース１７２０は無線周波数（ｒａｄｉｏ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）（ＲＦ）の範囲又はテラヘルツ（ｔｅｒａｈｅｒｔｚ）の範囲の電磁放射を放射できる。これら詳述した動作特性は全て単に例示を目的とするものであり、光源１７２０は検体検出システム１７００とともに使用する上で好適な如何なる動作特性を有してもよい。
【０１４２】
エネルギー源１７２０の電源（図示されてない）は、好ましくは、約３０％〜約７０％の範囲のデュティーサイクルで選択的に動作するよう構成する。更に、電源は、好ましくは約１０Ｈｚ、又は約１Ｈｚ〜約３０Ｈｚの範囲の変調周波数で選択的に動作するよう構成する。該電源の動作は方形波（ｓｑｕａｒｅ  ｗａｖｅ）、正弦波（ｓｉｎｅ  ｗａｖｅ）、又はユーザにより規定されるその他の波形の形式が可能である。
【０１４３】
図４６に示すように、コリメータ３０は、１以上の高反射性内面（ｈｉｇｈｌｙ−ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ  ｉｎｎｅｒ  ｓｕｒｆａｃｅｓ）３２を有する管３０ａを備える。該内面は該エネルギー源１７２０から離れるに従って、比較的狭い上流端部３４から比較的広い下流端部３６へ下流に向かって広がって延在している。狭い方の端部３４は、発光領域２２に近接して位置する上流開口部３４ａを画成する。この上流開口部３４ａは、発光領域２２から射出される放射を下流のコリメータへ伝搬する。広い方の端部３６は、下流開口部３６ａを画成する。発光領域２２と同様に、高反射性内面３２の各々、上流開口部３４ａ及び下流開口部３６ａは、主軸Ｘをほぼ中心とすることが好ましい。
【０１４４】
図４６に示すように、コリメータの高反射性内面（複数の場合を含む）３は、放物線、双曲線、楕円又は球形の形状など、ほぼ湾曲した形状を有してもよい。１つの好適なコリメータ３０は複合放物面集光器（ｃｏｍｐｏｕｎｄ  ｐａｒａｂｏｌｉｃ  ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒ）（ＣＰＣ）である。一実施の形態では、該コリメータ３０の長さは約２０ｍｍまでとできる。他の実施の形態では、該コリメータ３０の長さは約３０ｍｍまでとできる。しかしながら、検体検出システム１７００とともに使用するために適切であれば、該コリメータ３０の長さは如何なる長さでもよく、高反射性内面（複数の場合を含む）３２は如何なる形状でもよい。
【０１４５】
該コリメータ３０の高反射性内面３２は該エネルギービームＥを構成する光線（ｒａｙｓ）を、エネルギービームＥが次第に、又はほぼ円筒形になり、主軸Ｘに対してほぼ平行となるように、該ビームＥが下流へ進む際に直進（即ち、主軸Ｘに対して次第に平行な角度（ａｔ  ａｎｇｌｅｓ  ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｌｙ  ｐａｒａｌｌｅｌ）で伝播）させる。従って、高反射性内面３２は、赤外線波長などの対象とする波長では反射性が高く、吸収性が最小である。
【０１４６】
管３０ａ自体は、高反射性内面３２に、対象とする波長で反射性が高くなるようにコーティングするか、或いはその他の処理をするのであれば、アルミニウム、鋼などの剛性の材料、又はその他の適当な材料で製造してもよい。例えば、研磨した金の皮膜を用いてもよい。好ましくは、該コリメータ３０の高反射性内面３２（複数の場合を含む）は、該主軸Ｘに対して直交するように見た時の断面が円形を画成するのがよい。しかしながら、代替の実施の形態では、断面は、正方形又はその他の多角形、放物線又は楕円の形状など、その他の形状を有してもよい。
【０１４７】
既に説明したように、図４６に示すフィルタホイール５０は、好ましくは、各フィルタが特定の波長又は波長帯域のエネルギーだけを通過させる狭帯域フィルタとして動作する、複数の第２のフィルタ６０を有する。試料Ｓ内のグルコースの検出に好適な一構成では、該フィルタホイール５０は２０又は２２の第２のフィルタ６０を有し、該第２のフィルタの各々は、下記、すなわち、３μｍ，４．０６μｍ，４．６μｍ，４．９μｍ，５．２５μｍ，６．１２μｍ，６．４７μｍ，７．９８μｍ，８．３５μｍ、９．６５μｍ，そして１２．２μｍ、の１つに概略等しい公称波長（ｎｏｍｉｎａｌ  ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ）でフィルタリングされたエネルギービーム（Ｅｆ）が通過出来るようにするよう構成する。（更に、この波長のセットはここで開示される実施の形態の検体検出システム１７００と、又は実施の形態の検体検出システム１７００の何れか一つとともに使用してもよい。）各第２のフィルタ６０の中心波長（ｃｅｎｔｅｒ  ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ）は、好ましくは所望の公称波長の±約２％とする。更に、第２のフィルタ６０は、好ましくは帯域幅が約０．２μｍ、或いは公称波長の±約２％〜１０％となるように構成する。
【０１４８】
他の実施の形態では、フィルタホイール５０は、２０の第２のフィルタを有し、該フィルタの各々は、４．２７５μｍ，４．５μｍ，４．７μｍ，５．０μｍ，５．３μｍ，６．０５６μｍ，７．１５μｍ，７．３μｍ，７．５５μｍ，７．６７μｍ，８．０６μｍ，８．４μｍ，８．５６μｍ，８．８７μｍ，９．１５μｍ，９．２７μｍ，９．４８μｍ，９．６８μｍ，９．８２μｍ，及び１０．６μｍの公称中心波長を有するフィルタリングされたエネルギービーム（Ｅｆ）が通過できるように構成される。（この波長のセットはここで開示される実施の形態の検体検出システム１７００と、又は実施の形態の検体検出システム１７００の何れか一つと共に使用してもよい。）更に他の実施の形態では、該第２のフィルタ６０は下記の仕様、即ち、±０．０１μｍの中心波長許容差（ｃｅｎｔｅｒ  ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  ｔｏｌｅｒａｎｃｅ）、±０．０１μｍの電力半値帯域幅許容差（ｈａｌｆ−ｐｏｗｅｒ  ｂａｎｄｗｉｄｔｈ  ｔｏｌｅｒａｎｃｅ）、７５％以上のピーク透過率（ｐｅａｋ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）、２％を下回るカットオン／カットオフ傾斜（ｃｕｔ−ｏｎ／ｃｕｔ−ｏｆｆ  ｓｌｏｐｅ）、１℃当たり０．０１％を下回る中心波長温度係数（ｃｅｎｔｅｒ−ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）、３μｍ〜１２μｍのＯＤ５を上回る帯域外減衰（ｏｕｔ  ｏｆ  ｂａｎｄ  ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ）、０．６３２８μｍで１．０波を下回る平坦度（ｆｌａｔｎｅｓｓ  ｌｅｓｓ  ｔｈａｎ  １．０  ｗａｖｅ  ａｔ  ０．６３２８μｍ）、Ｍｉｌ−Ｆ−４８６１６によるＥ−Ｅの表面品質（ｓｕｒｆａｃｅ  ｑｕａｌｉｔｙ  ｏｆ  Ｅ−Ｅ  ｐｅｒ  ＭＩＬ−Ｆ−４８６１６）、及び約１ｍｍの全体厚さ、の何れか１つ又はそれらの組み合わせに適合してもよい。
【０１４９】
他の更なる実施の形態では、上記の該第２のフィルタは下記電力半値帯域幅（ｈａｌｆ−ｐｏｗｅｒ  ｂａｎｄｗｉｄｔｈ）（ＨＰＢＷ）仕様の何れか１つ又はその組み合わせに適合してもよい。
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【０１５０】
更なる実施の形態では、第２のフィルタは、±０．５％の中心波長許容誤差と±０．０２μｍの電力半値帯域幅許容誤差を有してもよい。
【０１５１】
使用する第２のフィルタの数、中心波長及びその他の特性は、グルコースを検出するか、或いはその他の検体を検出するか、グルコースに加えて他の検体を検出するかなどに応じて、様々な実施の形態のシステム１７００毎に変更してもよいことは明らかである。例えば他の実施の形態では、フィルタホイール５０は、５０を下回る数の第２のフィルタ６０を有してもよい。更に他の実施の形態では、該フィルタホイール５０は２０を下回る数の第２のフィルタ６０を有してもよい。更に他の実施の形態では、該フィルタホイール５０は１０を下回る数の第２のフィルタ６０を有してもよい。
【０１５２】
一実施の形態では、第２のフィルタ６０は各々が主軸Ｘに直交する面で長さが約１０ｍｍ、幅が約１０ｍｍであり、厚さは約１ｍｍである。しかしながら、該第２のフィルタ６０は、検体検出システム１７００の動作に好適であれば他の如何なる（例えば、より小さい）寸法も有してもよい。更に第２のフィルタ６０は、好ましくは、約５℃〜約３５℃の範囲の温度で動作し、フィルタが通過させる波長のエネルギービームＥに対して約７５％を上回る透過性を有するように構成できる。
【０１５３】
図４６に示す実施の形態では、主フィルタ４０は広帯域フィルタとして動作し、該フィルタホイール５０上に配置した第２のフィルタ６０は狭帯域フィルタとして動作する。しかしながら、当業者はここ開示する実施の形態に従って、他の構造体を用いもエネルギー波長をフィルタリングできることを理解するであろう。例えば、該主フィルタ４０を省いてもよく、及び／又は電子的に同調可能なフィルタ、又はファブリ・ペロー干渉計（図示されてない）をフィルタホイール５０及び第２のフィルタ６０の代わりに用いることができる。この様な同調可能なフィルタ又は干渉計は、一セットの波長又は波長帯域の電磁放射を連続的に「一つずつ」透過させて該材料試料Ｓを分析するように構成できる。
【０１５４】
反射管（ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ  ｔｕｂｅ）９８は、第２のフィルタ（複数を含む）６０から出てくるフィルタリングされたエネルギービーム（Ｅｆ）を受けるよう配置することが好ましい。迷光（ｓｔｒａｙ  ｌｉｇｈｔ）などの漂遊電磁放射（ｓｔｒａｙ  ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  ｒａｄｉａｔｉｏｎ）が検体検出システム１７００外部から反射管９８内に入ることを防止するため、反射管９８は第２のフィルタ（複数を含む）６０に対して固定することが好ましい。反射管９８の内面は当該波長で反射性が高く、好ましくは断面が主軸Ｘ及び／又は従軸Ｙにほぼ円形で直交する円筒形である。しかしながら、反射管９８の内面はオーバル、正方形、長方形など、適当な形状の断面を有してもよい。コリメータ３０の様に、反射管９８は、対象とする波長で反射性が高くなるようにコーティングするか、或いはその他の処理をするのであれば、アルミニウム、鋼などの剛性の材料、又はその他の適当な材料で製造してもよい。例えば、研磨した金の皮膜を用いてもよい。
【０１５５】
図４６に示す実施の形態では、反射管９８は好ましくは主断面９８ａと従断面９８ｂを含む。図示のように、反射管９８はＴ形であり、主断面９８ａの長さを従断面９８ｂの長さより長くできる。他の実施の形態では、主断面９８ａと従断面９８ｂを同じ長さとできる。主断面９８ａは主軸Ｘに沿って第１の端部９８ｃと第２の端部９８ｄの間を延在する。従断面９８ｂは従軸Ｙに沿って主断面９８ａと第３の端部９８ｅの間を延在する。
【０１５６】
主断面９８ａは該フィルタリングされたエネルギービーム（Ｅｆ）を第１の端部９８ｃから、主軸Ｘ及び従軸Ｙの交点で主断面９８ａ内に収容されたビームスプリッタ１００へ導く。主断面９８ａは更に、試料ビーム（Ｅｓ）を該ビームスプリッタ１００から第１のレンズ４４１０を通して第２の端部９８ｄまで導く。試料ビーム（Ｅｓ）は第２の端部９８ｄから、試料要素１７３０、ホルダ４４３０、及び第２のレンズ４４４０を通過して試料検出器１５０へ進む。同様に、縦断面９８ｂは基準ビーム（Ｅｒ）をビームスプリッタ４４００からビーム集光素子９０、第３のレンズ１６０を通して第３の端部９８ｅへ導く。基準ビーム（Ｅｒ）は第３の端部９８ｅから基準検出器１７０へ進む。
【０１５７】
試料ビーム（Ｅｓ）はフィルタリングされたエネルギービーム（Ｅｆ）のエネルギーの約７５％〜約８５％を有することが好ましい。より好ましくは、試料ビーム（Ｅｓ）はフィルタリングされたエネルギービーム（Ｅｆ）の約８０％を有する。基準ビーム（Ｅｒ）はフィルタリングされたエネルギービーム（Ｅｆ）のエネルギーの約１０％〜約５０％を有することが好ましい。より好ましくは、基準ビーム（Ｅｒ）は該フィルタリングされたエネルギービーム（Ｅｆ）のエネルギーの約２０％を有する。ここで、試料ビーム及び基準ビームが取り込むエネルギーは該エネルギービームＥに対して如何なる比率であってもよいことは明らかである。
【０１５８】
反射管９８は更に、第１のレンズ４４１０と第３のレンズ１６０を収容する。図４６に示すように、反射管９８はビームスプリッタ４４００と第２の端部９８ｄの間に第１レンズ４４１０を収容する。第１のレンズ４４１０は、好ましくはレンズ４４１０の面４６１２が主軸Ｘに対してほぼ直交するように配置する。同様に、該管９８は該ビームスプリッタ１００と第３の端部９８ｅの間に第３のレンズ１６０を収容する。第３のレンズ１６０は、好ましくは第３のレンズ１６０の面１６２が従軸Ｙに対してほぼ直交するように配置する。第１のレンズ４４１０と第３のレンズ１６０の各々は、試料ビーム（Ｅｓ）と基準ビーム（Ｅｒ）が第１のレンズ４４１０と第３のレンズ１６０を通過する時、それぞれ試料ビーム（Ｅｓ）と基準ビーム（Ｅｒ）の焦点合わせをほぼ行えるように構成した焦点距離を有する。特に第１のレンズ４４１０は試料ビーム（Ｅｓ）の焦点合わせをして、試料ビーム（Ｅｓ）のほぼ全てが、該試料要素１７３０内に配置した材料試料Ｓを通過するように構成し、ホルダ４４３０に対して配置している。同様に第３のレンズ１６０は基準ビーム（Ｅｒ）の焦点合わせをして、基準ビーム（Ｅｒ）のほぼ全てが、基準検出器１７０に入射するように構成している。
【０１５９】
試料要素１７３０は該ホルダ４４３０内に保持されており、ホルダ４４３０は、好ましくは主軸Ｘに対してほぼ直交する面上に配置する。ホルダ４４３０は検体検出システム１７００内で装着位置と測定位置との間を摺動して移動可能に構成する。測定位置では、ホルダ４４３０は停止端１３６と接触し、試料要素１７３０とその中に含まれる試料Ｓとを主軸Ｘ上で並ぶように配置する。
【０１６０】
ホルダが、試料要素１７３０と試料Ｓを主軸Ｘ上で、かつ主軸Ｘ上とほぼ直交するように配置し、更にエネルギービームＥが試料要素１７３０と試料を通過可能とするのであれば、図４６に示すホルダ４４３０の構造の詳細は重要ではない。図４４を参照して説明した実施の形態のように、ホルダ４４３０を省略し、試料要素１７３０のみを主軸Ｘ上に示す位置に配置してもよい。しかしながら、ホルダ４４３０は、該試料要素１７３０が（以下で更に詳細を説明するが）、フッ化バリウムなどの非常脆く不安定な材料から製造される場合、又は極めて薄い場合は有用である。
【０１６１】
図４４を参照して説明した実施の形態のように、図４６に示す試料検出器１５０及び基準検出器１７０は、放射が入射すると、信号を生成して、生成した信号をプロセッサ２１０へ送る。プロセッサ２１０は、試料検出器１５０及び基準検出器１７０から受信したこれらの信号に基づいて、プロセッサ２１０によりアクセス可能なメモリ２１２内に常駐したデータ処理アルゴリズム又はプログラム命令を実行して、試料Ｓに関する濃度、吸光度、透過度などを算出する。図４６に示す検体検出システム１７００の様々な態様では、特に、光源１７２０の出力強度が、検出システム１７００の動作が光源強度を参照する必要のない程度に十分に安定している場合は、従軸Ｙ上のビームスプリッタ４４００、基準検出器１７０及びその他の構造体を省略してもよい。
【０１６２】
図４７に一実施の形態の試料検出器１５０の断面図を示す。試料検出器１５０は受け入れ部１５２ａとカバー部１５２ｂとを有する検出器ハウジング１５２内に設置する。しかしながら、試料検出器１５０とハウジング１５２と適当であれば如何なる構造体を用いてもよい。受け入れ部１５２ａは好ましくは、ハウジング１５２を検体検出システム１７００内に設置した時に主軸Ｘとほぼ一直線上に並ぶように開口部１５２ｃとレンズチャンバ１５２ｄを画成する。開口部１５２ｃは、試料Ｓ及び試料要素１７３０を通過する該試料ビーム（Ｅｓ）の少なくとも一部が、開口部１５２ｃを通過してレンズチャンバ１５２ｄ内へ進むように構成する。
【０１６３】
受け入れ部１５２ａはレンズチャンバ１５２ｄ内の開口部１５２ｃ近傍に第２のレンズ４４４０を収容する。試料検出器１５０は、検出器１５０の検出面１５４が主軸Ｘにほぼ直交するようレンズチャンバ１５２ｄ内で第２のレンズ４４４０の下流に配置する。第２のレンズ４４４０は、レンズ４４４０の面１４２が主軸Ｘにほぼ直交するよう配置する。第２のレンズ４４４０は好ましくはホルダ４４３０と該試料検出器１５０に対して配置し、試料ビーム（Ｅｓ）を検出面１５４上に焦点合わせして、試料ビーム（Ｅｓ）のほぼ全てが検出面１５４に入射し、検出面１５４上に入射する試料ビーム（Ｅｓ）の光束密度を増加するように構成する。
【０１６４】
更に図４７に示すように、支持部材１５６は好ましくは試料検出器１５０を受け入れ部１５２ａ内の位置に保持するのがよい。図示した実施の形態では、支持部材１５６は試料検出器１５０とカバー部１５２ｂの間に配置したスプリング１５６である。スプリング１５６は試料検出器１５０の検出面１５４を主軸Ｘに対してほぼ直交するように保持するよう構成される。好ましくは、ガスケット１５７をカバー部１５２ｂと受け入れ部１５２ａの間に、支持部材１５６を囲むように配置する。
【０１６５】
更に受け入れ部１５２ａは、好ましくは該ガスケット１５７と試料検出器１５０の間に配置したプリント回路基板１５８を収容する。プリント基板１５８は少なくとも１つの接続部材１５０ａを介して試料検出器１５０に接続する。試料検出器１５０は検出面１５４上に入射する試料ビーム（Ｅｓ）に対応する検出信号を発生するようになっている。試料検出器１５０は接続部材１５０ａを介してプリント基板１５８と通信して検出信号を伝達し、プリント基板１５８はこの検出信号をプロセサー１８０へ伝送する。
【０１６６】
一実施の形態では、試料検出器１５０はほぼ円筒形のハウジング１５０ａ、例えば、その上流の端部にほぼ円形のハウジング開口部１５０ｂを画成する、ＴＯ−３９型「金属缶」パッケージ（ｔｙｐｅ  ＴＯ−３９  ”ｍｅｔａｌ  ｃａｎ”  ｐａｃｋａｇｅ）を備える。一実施の形態では、ハウジング１５０ａは約８．２０ｍｍ（０．３２３インチ）の直径と約６．２９ｍｍ（０．２４８インチ）の深さを有し、開口部１５０ｂは約５．００ｍｍ（０．１９７インチ）の直径を有してもよい。
【０１６７】
検出器窓１５０ｃを開口部１５０ｂに隣接して配置し、その上流側面は検出面１５４から好ましくは約１．９８ｍｍ（約０．０７８インチ）（±０．１０ｍｍ（±０．００４インチ））有する。（検出面１５４は、ハウジングが約０．２５ｍｍ（約０．０１０インチ）の厚さを有する場合、ハウジング１５０ａの上流エッジから約２．２４ｍｍ（約０．０８８インチ）（±０．１０ｍｍ（０．００４インチ））に配置する。）検出器窓１５０ｃは好ましくは、赤外線エネルギーの透過性を少なくとも３〜１２μｍの通過帯域で有する。従って、検出器窓１５４ｃに好適な材料の一つはゲルマニウムである。通過帯域の端点（ｅｎｄｐｏｉｎｔ）は、対象とする波長内で不必要な吸光が発生しないように、２．５μｍより小さく、及び／又は１２．５μｍより大きくなるように、更に「拡張」してもよい。好ましくは、検出器窓１５０ｃの透過率はその通過帯域を２％を超えて変動しない。検出器窓１５０ｃの厚さは約０．５１ｍｍ（約０．０２０インチ）が好ましい。試料検出器１５０は、好ましくは−２０℃から＋６０℃の温度範囲でほぼその動作特性を保持する。
【０１６８】
図４８は一実施の形態の基準検出器１７０の断面図である。基準検出器１７０は受け入れ部１７２ａとカバー部１７２ｂを有する検出器ハウジング１７２内に設置されている。しかしながら、試料検出器１５０とハウジング１５２として適当であれば如何なる構造体を用いてもよい。受け入れ部１７２ａは好ましくは、ハウジング１７２を検体検出システム１７００内に設置した時に従軸Ｙとほぼ一直線上に並ぶように開口部１７２ｃとチャンバ１７２ｄを画成する。開口部１７２ｃは基準ビーム（Ｅｒ）が開口部１７２ｃを通過して、チャンバ１７２ｄ内へ進むように構成さする。
【０１６９】
該受け入れ部分１７２ａはチャンバ１７２ｄ内の開口部１７２ｃ近傍に基準検出器１７０を収容する。基準検出器１７０は、基準検出器１７０の検出面１７４が従軸Ｙにほぼ直交するようチャンバ１７２ｄ内に配置する。第３のレンズ１６０は、基準ビーム（Ｅｒ）を焦点合わせして、基準ビーム（Ｅｒ）のほぼ全てが検出面１７４に入射し、検出面１７４上に入射する基準ビーム（Ｅｒ）の光束密度を増加するように構成する。
【０１７０】
更に図４８に示すように、支持部材１７６は好ましくは基準検出器１７０を受け入れ部１７２ａ内の位置に保持するのがよい。図示した実施の形態では、支持部材１７６は基準検出器１７０とカバー部１７２ｂの間に配置したスプリング１７６である。スプリング１７６は基準検出器１７０の検出面１７４を従軸Ｙに対してほぼ直交するように保持するよう構成される。好ましくは、ガスケット１７７をカバー部１７２ｂと受け入れ部１７２ａの間に、支持部材１７６を囲むように配置する。
【０１７１】
更に受け入れ部１７２ａは、好ましくは該ガスケット１７７と基準検出器１７０の間に配置したプリント回路基板１７８を収容する。プリント基板１７８は少なくとも１つの接続部材１７０ａを介して基準検出器１７０に接続する。基準検出器１７０は検出面１７４上に入射する基準ビーム（Ｅｒ）に対応する検出信号を発生するようになっている。基準検出器１７０は接続部材１７０ａを介してプリント基板１７８と通信して検出信号を伝達し、プリント基板１７８はこの検出信号をプロセサー２１０へ伝送する。
【０１７２】
一実施の形態では、基準検出器１７０の構造は上述した試料検出器１５０とほぼ同様である。
【０１７３】
一実施の形態では、試料検出器１５０及び基準検出器１７０はどちらも約０．８μｍ〜約２５μｍのスペクトル波長の範囲の電磁放射を検出するよう構成する。しかしながら、上述の波長のセットから適当な如何なるサブセットを選択できる。他の実施の形態では、試料検出器及び基準検出器１７０は約４μｍ〜約１２μｍの間の範囲の波長の電磁放射を検出するよう構成する。試料検出器及び基準検出器１７０の検出面１５４、１７４は各々が約２ｍｍ×２ｍｍ、又は約１ｍｍ×１ｍｍ〜約５ｍｍ×５ｍｍ迄の作動範囲（ａｃｔｉｖｅ  ａｒｅａ）を有してもよく、当然のことながら、適当であればこれ以外の如何なる寸法及び比率を適用してもよい。更に、試料検出器及び基準検出器１７０は、主軸Ｘから約４５度以内の円錐角度で自体に向けた電磁放射を検出するよう構成してもよい。
【０１７４】
一実施の形態では、試料検出器１５０及び基準検出器１７０のサブシステムは更に、該検出器の温度を調整するシステム（図示されてない）を備えてもよい。この温度調整システムは、適当な電気熱源、サーミスタ、比例積分微分（ＰＩＤ）制御などを備えてもよい。これらの構成要素を用いて、試料検出器１５０及び基準検出器１７０の温度を約３５℃に調整してもよい。試料検出器１５０及び基準検出器１７０はオプションとして、他の所望の温度でも動作可能である。更に、ＰＩＤ制御は、好ましくは、約６０Ｈｚの制御レート（ｃｏｎｔｒｏｌ  ｒａｔｅ）を有してもよく、該電気熱源及びサーミスタと共に、試料検出器１５０及び基準検出器１７０の温度を所望の温度の約０．１℃内に維持する。
【０１７５】
試料検出器１５０及び基準検出器１７０は、電圧モード又は電流モードか何れかで動作でき、その何れのモードの動作も、好ましくはプリアンプモジュール（ｐｒｅ−ａｍｐ  ｍｏｄｕｌｅ）を用いる。ここで開示する検体検出システム１７００とともに使用する好適な電圧モード検出器として、ＩｎｆｒａＴｅｃ社（Ｄｒｅｓｄｅｎ，  Ｇｅｒｍａｎｙ）製のモデルＬＩＥ３０２及びＬＩＥ３１２、ＢＡＥ  Ｓｙｓｔｅｍｓ社（Ｒｏｃｋｖｉｌｌｅ，  Ｍａｒｙｌａｎｄ）制のモデルＬ２００２、及びＤｉａｓ社（Ｄｒｅｓｄｅｎ，  Ｇｅｒｍａｎｙ）製のモデルＬＴＳ−１が挙げられる。好適な電流モード検出器として、ＩｎｆｒａＴｅｃ社の３０１、３１５、３４５、及び３５５、及びＤｉａｓ社から入手可能な２×２電流モード検出器が挙げられる。
【０１７６】
一実施の形態では、試料検出器１５０及び基準検出器１７０の一つ又は両方は次の仕様、即ち、入射放射強度が約９．２６×１０−４Ｗ／ｃｍ２（ｒｍｓ）、１０Ｈｚ変調で、円錐角度が約１５度以内の場合、検出部の面積が０．０４０ｃｍ２（２ｍｍ×２ｍｍの正方形）、検出部の入力が１０Ｈｚで３．７０×１０−５Ｗ（ｒｍｓ）、検出部の感度が１０Ｈｚで３６０Ｖ／Ｗ、検出部の出力が１０Ｈｚで１．３３３×１０−２Ｖ（ｒｍｓ）、ノイズが１０Ｈｚで８．００ｘ１０−８ｖｏｌｔｓ／ｓｑｒｔＨｚ、信号対ノイズ比が１．６７ｘ１０５ｒｍｓ／ｓｑｒｔＨｚ及び１０４．４ｄＢ／ｓｑｒｔＨｚ、検出能が１．００ｘ１０９ｃｍ  ｓｑｒｔＨｚ／Ｗを満たしてもよい。
【０１７７】
代替の実施の形態では、試料検出器１５０及び基準検出器１７０は、検体検出システム１７００が光音響モードで動作するために好適なマイクロホン、及び／又はその他のセンサを備えてもよい。
【０１７８】
如何なる実施の形態においても、迷光などの漂遊電磁放射の影響がエネルギービームＥに及ぶことを防止するため、浮遊電磁放射検体検出システム１７００を構成する部品を部分的に、又は全体を筐体又はケーシング（図示されてない）に収納してもよい。適当であるならば如何なるケーシングを用いてもよい。同様に、検出システム１７００を構成する部品は、図１７、図４４、及び図４６に示すように、動作的な整合性を保持するため、適当なフレーム又はシャーシ（図示されてない）上に取り付けてもよい。このフレーム及びシャーシは、一体の部品又は部材であってもよく、又は複数の部材から構成されてもよい。
【０１７９】
一動作方法では、図４４又は図４６に示す検体検出システム１７００は、材料試料Ｓ内の１以上検体の濃度を、部分的に、試料検出器１５０及び基準検出器１７０によって検出された電磁放射を比較して測定する。検体検出システム１７００の動作時に、第２のフィルタ６０の各々は、その第２のフィルタ６０に対応するドウェル時間だけ順番に主軸Ｘ上に並ぶ。（フィルタホイール５０の代わりに、電子的に同調可能なフィルタ又はファブリ・ペロー干渉計を用いる場合は、第２のフィルタの各々を主軸Ｘ上に順番に配置する代わりに、電子的に同調可能なフィルタ又はファブリ・ペロー干渉計を順番に所望の波長又は波長帯のセット（ｓｅｔ）の各々に同調する。）エネルギー源１７２０をドウェル時間、上述の変調周波数で動作する。ドウェル時間は、第２のフィルタ６０の各々で（或いは、同調可能なフィルタ又は干渉計を同調する各波長又は帯域毎に）異なってもよい。一実施の形態の検体検出システム１７００では、第２のフィルタ６０各々のドウェル時間は約１秒を下回る。ドウェル時間を第２のフィルタ６０各々に対して固有とすると、材料試料Ｓ内の検体濃度の算出において誤差の影響を受けやすい波長では、検体検出システム１７００の動作時間を長くできるという長所がある。同様に、検体濃度の算出において誤差の影響を受けにくい波長では検体検出システム１７００の作動時間を短くできる。或いは、ドウェル時間を、検出システムが用いるフィルタ／波長／帯域毎に不均一としてもよい。
【０１８０】
選択的に主軸上に位置した第２のフィルタ６０の各々について、試料検出器１５０は、該当する第２のフィルタ６０に対応する波長又は波長帯で、材料試料Ｓを透過した試料ビーム（Ｅｓ）成分を検出する。試料検出器１５０は、検出した電磁放射に対応する検出信号を生成し、この信号をプロセッサ２１０に送出する。同時に、基準検出器１７０は、該当する第２のフィルタ６０に対応する波長又は波長帯で透過した基準ビーム（Ｅｒ）を検出する。基準検出器１７０は、検出した電磁放射に対応する検出信号を生成し、この信号をプロセッサ２１０に送出する。試料検出器１５０及び基準検出器１７０によって送出された信号に基づいて、プロセッサ２１０は、試料Ｓ内の対象とする検体の濃度、及び／又は、一以上の波長又は波長帯における試料Ｓの吸収／透過性を算出して試料を分析する。プロセッサ２１０は、プロセッサ２１０によりアクセス可能なメモリ２１２内に常駐したデータ処理アルゴリズム又はプログラム命令を実行して、濃度、吸光度、透過度などを算出する。
【０１８１】
基準検出器１７０によって生成した信号を用いて光源１７２０が放射するエネルギービームの強度変動を監視してもよい。強度の変動はしばしば、光源自体のドリフト効果、老朽化、摩耗又はその他の不具合によって発生する。強度の変動を監視することによって、プロセッサ２１０は、光源１７２０の放射強度の変化を原因とする、試料Ｓの成分とは無関係に生じた試料ビーム（Ｅｓ）の強度変化を識別する。これによって、濃度、吸収特性などを算出する際に発生しうる誤差の原因を除去、又は最小限にする。
【０１８２】
一実施の形態では、検出システム１７００は、最初に、試料検出器１５０及び基準検出器１７０によって、試料要素１７３０を主軸Ｘ上に配置しない状態で、各中心波長又は波長帯で検出した電磁放射を測定して検体濃度読み取り値を算出する（これを「エア」読み取り値という）。次に検出システム１７００は、試料検出器１５０及び基準検出器１７０によって、材料試料Ｓを試料要素１７３０に載せ、試料要素１７３０と試料Ｓを主軸Ｘ上に配置した状態で、各中心波長又は波長帯で検出した電磁放射を測定して検体濃度読み取り値を算出する（これを「ウェット」読み取り値という）。最後に、プロセッサ１８０は、こうして得られた読み取り値に基づいて試料Ｓに関する濃度、吸収度及び／又は透過度を算出する。
【０１８３】
一実施の形態では、エア読み取り値及びウェット読み取り値を用いて、以下のようにして経路長補正スペクトルを生成する。まず、測定値を正規化して、各波長における透過度を得る。各波長における基準測定値と信号を用いて、波長ｉにおける検出器１５０の信号をＳｉとし、波長ｉにおける検出器１７０の信号をＲｉとし、透過度をτｉとすると、透過度τｉは次の式で算出される。τｉ＝Ｓｉ（ウェット）／Ｒｉ（ウェット）  ／  Ｓｉ（エア）／Ｒｉ（エア）．必要な場合、スペクトルはスペクトル光度をＯＤｉ、Ｌｏｇ（Ｔｉ）として算出してもよい。
【０１８４】
次に、約４．５〜約５．５μｍの波長範囲における透過度を分析し、経路長を決定する。具体的には、水がこの波長領域における主な血液の吸収種であり、光学濃度が光学経路長と既知の水の吸収係数との積（ＯＤ＝Ｌσ、Ｌは光学経路長、σは吸収係数）であることから、標準的な曲線適合手順の一つを用いて、測定した光学濃度ＯＤから光学経路長Ｌを決定してもよい。経路長を用いて、各波長における試料の吸収係数を決定してもよい。或いは、光学経路長を、吸収係数を光学濃度に変換する計算に用いてもよい。
【０１８５】
検体検出システム、その使用方法、及び関連技術についてはこの他に、「ＳＡＭＰＬＥ  ＥＬＥＭＥＮＴ  ＷＩＴＨ  ＢＡＲＲＩＥＲ  ＭＡＴＥＲＩＡＬ」と題する２００５年２月１７日に公開された上述の、本明細書の一部をなす米国特許出願第２００５／００３８３５７号を参照してもよい。
第ＩＶ部Ｃ−試料要素
【０１８６】
図１８は、試料要素１７３０の上面図であり、図１９は、試料要素の側面図であり、図２０は、試料要素の分解斜視図である。本発明の一実施の形態の試料要素１７３０は、試料調合部３３２と連通し、試料調合部３３２からフィルタリングされた血液を受ける試料チャンバ９０３を備える。試料要素１７３０は、試料チャンバ壁１８０２によって画成される試料チャンバ９０３を備える。試料チャンバ９０３は、患者から抜き取られ、試料要素１７３０とともに検出システムによって分析される材料試料を保持するように構成される。
【０１８７】
図１８及び図１９に示す実施の形態では、試料チャンバ９０３は、第１の側部チャンバ壁１８０２ａ、第２の側部チャンバ壁１８０２ｂ、上部チャンバ壁１８０２ｃ、及び下部チャンバ壁１８０２ｄによって画成されるが、適当であれば如何なる数及び如何なる構成のチャンバ壁を用いてもよい。上部チャンバ壁１８０２ｃ及び下部チャンバ壁１８０２ｄの少なくとも一つは、試料分析装置３２２（或いは試料要素を使用するその他のシステム）が用いる波長の電磁放射を十分に透過する物質で形成される。このように透過性を持つチャンバ壁を「窓」と呼ぶ。一実施の形態では、上部チャンバ壁１８０２ｃ及び下部チャンバ壁１８０２ｄは、該当する波長の電磁放射に試料チャンバ９０３を通過させる第１の窓及び第２の窓を有する。他の実施の形態では、上部チャンバ壁１８０２ｃ及び下部チャンバ壁１８０２ｄの少なくとも一方が窓を有する。この実施の形態では、上部チャンバ壁１８０２ｃ及び下部チャンバ壁１８０２ｄの他方は、試料要素１７０３を使用する検体検出システムによって試料チャンバ９０３に放射する電磁エネルギーを後方反射する反射面を有する。したがって、本実施の形態は、エネルギー源と電磁エネルギーの検出器を試料要素の同じ面に配置した検体検出システムとの使用に好適である。
【０１８８】
様々な実施の形態では、試料要素１７３０の検出器窓を構成する物質は、完全な透過性を有し、即ち、光源１７２０及びフィルタ１７２５から入射される如何なる電磁放射も吸収しない。他の実施の形態では、検出器窓の物質は、所望の電磁範囲で幾らかの吸収性を有するが、その吸収性は無視できる。更に他の実施の形態では、検出器窓の物質は無視できない程度の吸収性を有するが、比較的長期にわたり安定している。他の実施の形態では、検出器窓の吸収性は比較的短期間しか安定していないが、試料分析装置３２２は、物質の吸収性を監視して、その物質の特性の変化を測定しうる前に検体測定からそれを除去するように構成されている。なおもう１つの実施の形態では、該窓（複数を含む）の材料の吸収は無視出来ないが、それは比較的長い時間の間安定である。もう１つの実施の形態では、該窓（複数を含む）の吸収は比較的短い時間の間のみしか安定でないが、該被検体検出システム１０は、該材料特性が測定可能に変化し得る前に、該材料の吸収を観察し、それを該被検体測定から除去する。試料要素１７３０の検出器窓（複数を含む）を形成するために好適な材料として、これに限定されることはないが、フッ化カルシウム、フッ化バリウム、ゲルマニウム、シリコン、ポリプロピレン、ポリエチレン、又はその他の該当する波長で好適な透過性（即ち、単位厚さ当たりの透過性）を有するポリマーが挙げられる。検出器窓をポリマーで形成する場合、選択するポリマーの構造は、検出器窓間の試料の流れを高めるため、アイソタクチック、アタクチック又はシンディオタクチックにできる。試料要素１７３０を形成するために好適な一つの種類のポリエチレンとして、ＫＵＢＥ  Ｌｔｄ．（Ｓｔａｅｆａ，  Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ）から入手可能な、押し出し加工又はブロー成形したタイプ２２０が挙げられる。
【０１８９】
一実施の形態では、試料要素１７３０はその検出器窓を通して、約４μｍ〜約１０．５μｍの間の波長を有する電磁エネルギーに対して十分な透過性を持つように構成される。しかしながら、該試料要素１７３０は、エネルギー源１７２０より放射される如何なるスペクトル範囲の波長も透過するよう構成できる。他の実施の形態では、該試料要素１７３０は、フィルタ１７２５を通して透過される電磁放射波長について、自身に入射する試料ビーム（Ｅｓ）から約１．０ＭＷ／ｃｍ２を上回る光学的パワーを受けるよう構成される。好ましくは、該試料要素１７３０の試料チャンバ９０３は、主軸Ｘ（図１７参照）から４５度の円錐角内で材料試料Ｓへ向かって進む試料ビーム（Ｅｓ）が通過できるように構成される。
【０１９０】
図１８、図１９に示す実施の形態では、試料要素は更に、試料チャンバ９０３から供給開口部１８０６へ延在する供給経路１８０４と、試料チャンバ９０３からベント開口部１８１０へ延在するベント経路１８０８とを有する。ベント開口部１８１０及び供給開口部１８０６を試料要素１７３０の一端に示しているが、他の実施の形態では、ベント開口部１８１０及び供給開口部１８０６が流体連通するのであれば、これらの開口部をそれぞれ試料要素の別々の側に形成してもよい。
【０１９１】
動作時に、試料要素１７３０の供給開口部１８０６は、患者から流れる液体などの材料試料と接触する。この液体は外部ポンプ又は毛管現象によって、試料供給経路１８０４を介して試料チャンバ９０３へ運ばれる。
【０１９２】
上部チャンバ壁１８０２ｃ及び下部チャンバ壁１８０２ｄが窓を備える場合、それらの間の距離Ｔ（試料チャンバ９０３及び／又は窓１８０２ａ、１８０２ｂにほぼ直交する軸に沿って測定した、或いは、これに限定されないが上述のエネルギービームＥなどのエネルギービームの軸に沿って測定した距離）はそれらの光学的経路長を含む。様々な実施の形態は、経路長は約１μｍ〜約３００μｍの間、約１μｍと約１００μｍの間、約２５μｍと約４０μｍの間、約１０μｍと約４０μｍの間、約２５μｍと約６０μｍの間、又は約３０μｍと約５０μｍの間である。更に他の実施の形態では、光路長は約５０μｍ又は約２５μｍである。幾つかの場合、経路長Ｔを、試料要素１７３０を用いる検体検出システムが指定する経路長の約±１μｍ内に保持することが望ましい。同様に、試料要素１７３０を使用する検体検出システムに応じて、壁１８０２ｃ、１８０２ｄを相互に平行に±１μｍ内に配向させる、及び／又は壁１８０２ｃ、１８０２ｄを各々±１μｍ内の（平）面に保持することが望ましい。代替の実施の形態では、壁１８０２ｃ、１８０２ｄは平坦、ざらざらしている、角を有する、或いはそれらの組み合わせである。
【０１９３】
一実施の形態では、試料チャンバ９０３の横方向の寸法（即ち、横方向のチャンバ壁１８０２ａ、１８０２ｂによって画定される寸法）は、試料検出器１７４５の作動面の寸法とほぼ等しい。したがって、更なる実施の形態では、試料チャンバ９０３は、約４ｍｍ〜約１２ｍｍ、より好ましくは約６ｍｍ〜約８ｍｍの直径を有した円形である。
【０１９４】
図１８、図１９に示す試料要素１７３０は、一実施の形態では、以下の寸法及び径を有する。供給経路１８０４は好ましくは約１５ｍｍの長さ、約１．０ｍｍの幅、そして経路長Ｔに等しい高さを有するのがよい。更に、供給開口部１８０６は好ましくは幅が約１．５ｍｍで試料供給経路１８０４の幅へスムーズに移行するのがよい。試料要素１７３０は幅が約１２ｍｍ（約０．５インチ）で長さが約２５ｍｍ（約１インチ）であり、約１．０ｍｍ〜約４．０ｍｍの間の全体厚さを有する。ベント経路１８０８は好ましくは約１．０ｍｍから５．０ｍｍの長さと約１．０ｍｍの幅を有し、壁１８０２ｃ、１８０２ｄの間の経路長とほぼ等しい厚さを有する。ベント開口部１８１０はベント経路１８０８とほぼ同じ高さと幅である。勿論、試料要素１７３０の利点を実現するのであれば、他の実施の形態ではこの他の寸法を用いてもよい。
【０１９５】
試料要素１７３０は好ましくは約１５μｌ以下の（又は約１０μｌ以下の、又は約５μｌ以下の）体積を有する材料試料Ｓを、より好ましくは、約２μｌ以下の体積を有する材料試料Ｓを、受け入れる寸法を有する。当然のことながら、試料要素１７３０の容積、試料チャンバ９０３の容積などは、試料検出器１７４５の寸法及び感度、エネルギー源１７２０からの放射強度、予想される試料の流れ特性、試料要素１７３０がフローエンハンサー（ｆｌｏｗ  ｅｎｈａｎｃｅｒ）を組み込んでいるか否かなどの様々な要因に応じて変更可能であることは明らかである。液体は試料チャンバ９０３へ、好ましくは、毛管現象によって運ばれるのがよいが、ウィッキング作用又は真空作用、或いは、ウィッキング作用、毛管現象、蠕動、ポンプ及び／又は真空作用の組み合わせによって運んでもよい。
【０１９６】
図２０に、試料要素１７３０を構築するための一つの方法を示す。この方法では、試料要素１７３０は、第１の層１８２０、第２の層１８３０、及び第３の層１８４０を備える。第２の層１８３０は、好ましくは第１の層１８２０と第３の層１８４０の間に位置する。第１の層１８２０は、上部チャンバ壁１８０２ｃを形成し、第３の層１８４０は下部チャンバ壁１８０２ｄを形成する。上部チャンバ壁１８０２ｃ及び下部チャンバ壁１８０２ｄが窓を有する場合、対象となる検出器窓／壁１８０２ｃ／１８０２ｄは、壁が配置される層１８２０／１８４０の残りの部分を形成するために異なる材料を用いて製造してもよい。或いは、層１８２０／１８４０の全体を、検出器窓／壁１８０２ｃ、１８０２ｄを形成するために選択した材料で製造してもよい。この場合、検出器窓／壁１８０２ｃ、１８０２ｄは層１８２０、１８４０と一体に形成し、試料チャンバ９０３上のするそれぞれの層１８２０、１８４０の領域を有する。
【０１９７】
図２０に示すように、第２の層１８３０は全体を、第１の層１８２０及び第３の層１８４０を接合する接着剤で構成してもよい。他の実施の形態では、第２の層１８３０は、第１の層１８２０及び第３の層１８４０と同様の材料、又はその他の好適な材料で構成してもよい。第２の層１８３０は更に、その両側に接着剤を付着したキャリアとして形成してもよい。第２の層１８３０は、試料チャンバ９０３、試料供給経路１８０４、供給開口部１８０６、ベント経路１８０８、及びベント開口部１８１０を少なくとも部分的に形成する空隙を含む。第２の層１８３０の厚さは、試料要素１７３０に好適として上述した経路長の何れかと同一であってもよい。第１の層及び第３の層は、試料要素１７３０の検出器窓を形成するために好適として上述した材料の何れかで形成できる。一実施の形態では、第１の層１８２０及び第３の層１８４０は、試料Ｓを充填した場合にその形状を維持できるだけの十分な構造的な統合性を有する材料から形成する。第１の層１８２０及び第３の層１８４０は、例えば、厚さ０．５ｍｍのフッ化カルシウムでもよい。他の実施の形態では、第２の層１８３０は、３Ｍ社から入手可能なＡｄｈｅｓｉｖｅ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｔａｐｅ  ｎｏ．９４７１ＬＥの接着剤を含んでもよい。他の実施の形態では、第２の層１８３０は、例えば、ＴｅｃｈＦｉｌｍ（３１  Ｄｕｎｈａｍ  Ｒｏａｄ，  Ｂｉｌｌｅｒｉｃａ，  ＭＡ  ０１８２１）から入手可能な、圧力及び熱を層に与えることによって第１の層１８２０及び第３の層１８４０を結合するエポキシを含んでもよい。
【０１９８】
試料チャンバ９０３は、好ましくは、無反応物チャンバを含む。換言すると、試料チャンバ９０３の内部空間、及び／又は試料チャンバ９０３を画成する壁１８０３は、好ましくは、分析するために該チャンバに導かれた試料に対して不活性であることがよい。ここで、「不活性」とは広義であり、その通常の意味で用い、これに限定されないが、試料を試料チャンバ９０３に導入してから、その検体濃度の測定を行うために十分な時間の間（例えば１〜３０分）、試料分析装置３２２又はその他の好適なシステムを用いて行う試料中の検体濃度の測定に大きな影響を与える試料との反応を起こすことのない状態を意味する。或いは、試料チャンバ９０３は、試料を試薬と反応させる工程を含む試料分析技術において、試料要素を使いやすくするために１以上の試薬を含んでもよい。
【０１９９】
本発明の一実施の形態では、試料要素１７３０は、限られた回数の測定に用い、使い捨てである。このため、図８〜図１０に示すように、試料要素１７３０は、プローブ領域１００２内に試料チャンバ９０３を配置できるカセット８２０の使い捨て部分を形成する。
【０２００】
試料要素、その使用方法および関連技術については更に、上述の本明細書の一部をなす、「ＳＡＭＰＬＥ  ＥＬＥＭＥＮＴ  ＷＩＴＨ  ＢＡＲＲＩＥＲ  ＭＡＴＥＲＩＡＬ」と題する２００５年２月１７日に公開された米国特許出願第２００５／００３８３５７号、及び、「ＳＡＭＰＬＥ  ＥＬＥＭＥＮＴ  ＷＩＴＨ  ＳＥＰＡＲＡＴＯＲ」と題する２００５年５月５日出願の米国特許出願第１１／１２２，７９４号に記載している。
第ＩＶ部Ｄ−遠心分離器
【０２０１】
図２１は、遠心分離器を用いた一実施の形態の試料調合部２１００の概略図である。試料調合部３３２とほぼ同様であるが、相違点について以下詳細に説明する。全体的には、試料調合部３３２において、フィルタ１５００などのフィルタの代わりに、或いはフィルタに追加して遠心分離器を備えた構成となっている。試料調合部２１００は、試料要素２１１２を含む遠心分離器２１１０と液体境界部２１２０の前方に液体処理要素を備える。試料要素２１１２は、図２１に示すように、ほぼ円筒形の構成である。本実施の形態は例示的なものであり、試料要素は円筒形でもよく、平坦な形状でもよく、或いは遠心分離器２１１０に材料（好ましくは液体）を保持する機能を有するように構成できるのであれば、如何なる形状でもよい。遠心分離器２１１０を用いて、試料要素２１１２に保持した物質を分離するように試料要素２１１２を回転させることができる。
【０２０２】
いくつかの実施の形態では、液体境界部２１２０は、試料の遠心分離を行う際に経路１１３から試料要素２１１２への試料の輸送を選択的に制御する。他の実施の形態では、液体境界部２１２０はまた、液体を試料要素２１１２を貫流させてクリーニングする、或いは検体の測定を行うために試料要素を準備することができる。このように、試料要素２１１２を洗い流す、或いは充填するために液体境界部２１２０を使用できる。
【０２０３】
図２１に示すように、遠心分離器２１１０は、試料要素２１１２と、モータ（図示されてない）を装着した軸２１１３を有した、制御部２１０によって制御されるロータ２１１１を備える。
【０２０４】
更に、図２１に示すように、液体境界部２１２０は、第１の針２１２２を有する液体注入プローブ２１２１と、液体除去プローブ２１２３とを備える。液体除去プローブ２１２３は、第２のニードル２１２４を有する。試料要素２１１２を液体境界部２１２０に対して適切な方向に配置すると、試料流体又はその他の液体が、試料要素２１１２に注入され、貫流する。具体的には、液体注入プローブ２１２１は、患者接合部１１０からの体液などの試料を受ける経路を有する。体液は、液体注入プローブ２１２１と第１の針２１２２を通って試料要素２１１２へ進むことができる。試料要素２１１２から物質を除去するため、図示のように、試料要素２１１２を第２のシードル２１２４と一直線上に配置できる。物質は、第２のニードル２１２４を通って液体除去プローブ２１２３へ進むことができる。その後、物質は、除去プローブ２１２３の経路を通して、試料要素２１１２から排出できる。
【０２０５】
試料要素２１１２が回転する際にとりうる一つの位置として、試料測定位置２１４０がある。試料測定位置２１４０は、光検体検出システムなどの分析システムの領域と一致してもよい。試料測定位置２１４０は例えば、プローブ領域１００２又はその他の装置の測定位置と一致してもよい。
【０２０６】
ロータ２１１１は、矢印Ｒで示す方向に駆動し、これによって、試料要素２１１２内の試料に遠心力が生じるようになっている。回転の中心から距離を隔てて試料が回転すると、遠心力が生じる。いくつかの実施の形態では、試料要素２１１２は全血を保持する。この遠心力は、全血試料の円筒容器の高濃度部分を血液試料の軽い部分よりも回転の中心からより離れるようにする。こうして、全血の一以上の成分を相互に分離できる。その他の液体又は試料も、遠心力によって除去できる。一実施の形態では、試料要素２１１２は使い捨てのロータ２１１１に装着した使い捨て容器である。好ましくは、容器はプラスチックであり、再利用可能で洗い流すことができる。他の実施の形態では、試料要素２１１２は、ロータ２１１１に恒久的に装着した使い捨てでない（ｎｏｎｄｉｓｐｏｓａｂｌｅ）容器である。
【０２０７】
図示されたロータ２１１１は、軸２１１３に固定されたほぼ円形のプレートである。或いは、ロータ２１１１は他の形状を有してもよい。ロータ２１１１は、好ましくは、回転慣性を低く保ち、動作負荷時に形状を維持できるだけの強度と安定性を持った低密度の物質から構成され、光学的な配置を密接（ｃｌｏｓｅ  ｏｐｔｉｃａｌ  ａｉｌｇｎｍｅｎｔ）に保てるようにしている。例えば、ロータ２１１１は、ＧＥ  ｂｒａｎｄ  ＵＬＴＥＭ（登録商標）ポリエーテルイミドで構成してもよい。この材料は、安定しているが、機械加工を容易に行えるプレート形状で入手できる。更に、同様の特性を有するのであればその他の物質も使用可能である。
【０２０８】
所望の遠心力を得られるようにロータ２１１１の寸法は選択できる。いくつかの実施の形態では、ロータ２１１１の直径は、約７５ｍｍ〜約１２５ｍｍ、或いは、約１００ｍｍ〜約１２５ｍｍである。ロータ２１１１の厚さは、好ましくは、遠心力を支持するためにちょうど十分な程度でよく、例えば、約１．０〜約２．０ｍｍでもよい。
【０２０９】
代替の実施の形態では、液体境界部２１２０は遠心分離後、選択的に血漿を試料要素２１１２から抜き出す。この血漿は、分析のために検体検出システムに送られる。一実施の形態では、こうして分離された液体は、試料要素２１１２から底部接合部を介して抜き出される。好ましくは、底部接合部及び容器の位置及び方向は、赤血球を最初に抜き出せるようになっている。一実施の形態では、赤血球検出器とともに構成してもよい。赤血球検出器は、止血レベルを測定することによって、ほとんどの赤血球が容器を出た時を検出するようにしてもよい。その後容器に残った血漿を分析チャンバに迂回させてもよい。液体を容器から抜き出した後、頂部接合部は液体（例えば、食塩水）を容器に注入してシステムを洗い直し、次の試料のために準備してもよい。
【０２１０】
図２２Ａ〜図２３Ｃに、脱着可能な、使い捨て液体処理カセット８２０を用いた、他の実施の形態の液体処理及び分析装置１４０を示す。カセット８２０は、遠心分離器ロータ組立体２０１６を備え、試料の準備及び分析を容易にしている。図２２Ａ〜図２２Ｃに示す本実施の形態の装置１４０は既に説明した他の実施の形態の装置１４０とほぼ同様であり、本実施の形態のカセット８２０は既に説明した他の実施の形態のカセット８２０とほぼ同様であるが、相違点について以下詳細に説明する。
【０２１１】
脱着可能な液体処理カセット８２０は、主分析計器部８１０と脱着可能に係合できる。液体処理カセット８２０を中央計器部８１０と連結すると、中央計器部８１０の駆動システム２０３０は、カセット８２０のロータ組立体２０１６と結合する（図２２Ｂ）。カセット８２０が中央計器部８１０と連結すると、駆動システム２０３０はロータ組立体２０１６と係合してロータ組立体２０１６を回転可能し、ロータ組立体２０１６によって担持される体液試料に遠心力を与える。
【０２１２】
いくつかの実施の形態では、ロータ組立体２０１６は、ロータ２０２０と、遠心分離する試料を保持する試料要素２４４８（図２２Ｃ）とを備える。ロータ２０２０が回転すると、遠心力が試料要素２４４８内の試料にかかる。遠心力は、試料の一以上の成分を分離する（例えば、全血から血漿を分離する）。こうして分離された成分は装置１４０によって分析される。この点について以下に詳細に説明する。
【０２１３】
中央計器部８１０は、その一部が中央計器部８１０のハウジング２０４９から突出した、遠心分離器駆動システム２０３０と検体検出システム１７００を備える。駆動システム２０３０は、ロータ組立体２０１６と解除可能に連結するように構成され、回転運動をロータ組立体２０１６に伝えてロータ２０２０を所望の速度で回転させられるようになっている。遠心分離工程の後、検体検出システム１７００は、ロータ２０２０によって担持される試料から分離された一以上の成分を分析できる。図示された検体検出システム１７００の突出部には、検体検出システム１７００が試料要素２４４８に担持された試料又は成分を分析できるように、試料要素２４４８を担持するロータ２０２０の一部を受ける溝部２０７４が形成されている。
【０２１４】
図２２Ｃに示す液体処理及び分析装置１４０を組み立てる場合は、図２２Ａ、図２２Ｂに示す矢印２０００７で示す方向にカセット８２０を中央計器部８１０に配置する。カセット８２０が適切に中央計器部８１０に取り付けられると、駆動システム２０３０がロータ組立体２０１６と動作可能に係合するように、ロータ組立体２０１６は駆動システム２０３０に到達できるようになっている。駆動システム２０３０が通電すると、ロータ２０２０が所望の速度で回転する。回転するロータ２０２０は繰り返し、検出システム１７００の溝部２０７４を通過できる。
【０２１５】
遠心分離工程の後、ロータ２０２０は回転して、試料要素２４４８が溝部２０７４内に配置される分析位置（図２２Ｂ及び図２２Ｃを参照）に位置する。ロータ２０２０と試料要素２４４８が分析位置に位置すると、検体検出システム１７００は、試料要素２４４８に担持される試料の１以上の成分を分析できる。例えば、検出システム１７００は、遠心分離工程時に分離された成分のうち少なくとも一つを分析できる。カセット８２０を使用後、カセット８２０は中央計器部８１０から取り出し、廃棄できる。その後、別のカセット８２０を中央計器部８１０に装着できる。
【０２１６】
図２３Ａに示すように、図示のカセット８２０は、ロータ組立体２０１６を囲むハウジング２４００を備え、ロータ２０２０は、ロータ組立体２０１６によってハウジング２４００に回動可能に接続される。ロータ２０２０は、カセット８２０を中央計器部８１０に取り付けると、駆動システム２０３０と係合駆動するロータ接続部２０５１を備える。
【０２１７】
いくつかの実施の形態では、カセット８２０は、使い捨ての液体処理カセットである。所望の数のカセット８２０に再利用可能な中央計器部８１０を用いることができる。追加的に、又は、代替として、カセット８２０を、輸送に便利なように、携帯可能な、手持ち式の、カセットとしてもよい。これらの実施の形態では、カセット８２０は手動で中央計器部８１０に脱着が可能である。いくつかの実施の形態では、カセット８２０は、中央計器部８１０に恒久的に装着した使い捨てでない（ｎｏｎｄｉｓｐｏｓａｂｌｅ）カセットでもよい。
【０２１８】
図２５Ａ及び図２５Ｂに、体液などの試料を担持可能な遠心分離器ロータ２０２０を示す。図示の遠心分離器ロータ２０２０は、分光分析時に試料を保持するとともに、分析用に試料を調合することができる液体処理要素と考えることができる。ロータ２０２０は、好ましくは、細長の本体２４４６、少なくとも一つの試料要素２４４８、少なくとも一つのバイパス要素２４５２を備える。試料要素２４４８及びバイパス要素２４５２はそれぞれ、ロータ２０２０の対向する端部に配置できる。バイパス要素２４５２は、試料要素２４４８に液体を貫流させずに液体処理及び分析装置１４０の流体経路をクリーニング又は洗い流すことができる、流体の迂回経路となる。
【０２１９】
図示のロータ本体２４４６は、駆動システム２０３０と連結する装着用開口部２４４７を画成するほぼ平面の部材でもよい。図示のロータ２０２０は、幾分長方形の形状を有する。代替の実施の形態では、ロータ２０２０はほぼ円形、多角形、楕円形、又はその他所望のいかなる形状を有してもよい。図示の形状は、水平に配置した場合に検体検出システム１７００に対応しやすくなっている。
【０２２０】
図２５Ｂに示すように、それぞれ相対する第１の液体接合部２０２７と第２の液体接合部２０２９の組がロータ２０２０の前面から外側へ延在し、ロータ本体２４４６を介して試料要素２４４８及びバイパス要素２４５２へそれぞれ向かう液体の流れを容易にしている。第１の液体接合部２０２７は、試料要素２４４８と流体連通する排出ポート２４７２と注入ポート２４７４を画成する。図示の実施の形態において、液体流路２５１０、２５１２は、それぞれ排出ポート２４７２及び注入ポート２４７４から試料要素２４４８へ延在する（図２５Ｅ及び図２５Ｆを参照）。排出ポート２４７２と注入ポート２４７４、液体流路２５１０、２５１２はロータ２０２０を介して試料要素２４４８へ流入する流れと試料要素２４４８から戻る流れの経路を画成する。
【０２２１】
図２５Ｂに示されるように、ロータ２０２０は更に、排出ポート２７２から注入ポート２５７４への液体の流れを可能とするバイパス要素２４５２を備える。流路２５７０は、排出ポート２５７２と注入ポート２５７４との間を延在して、この液体の流れを容易にしている。このように延在する流路２５７０はポート２５７２からロータ２０２０を介して一方の排出ポート２５７２から他方の注入ポート２５７４への閉じた流路を画成する。図示の実施の形態では、バイパス要素２４５２の排出ポート２５７２と注入ポート２５７４は、ロータ２０２０上の排出ポート２５７２と注入ポート２５７４の間とほぼ同様に離間している。
【０２２２】
ロータ２０２０を介した光アクセスのため、一つ以上の窓２４６０ａ、２４６０ｂを設けてもよい。バイパス要素２４５２に隣接した窓２４６０ａは、電磁放射がロータ２０２０を介して通過することができる貫通孔部（図２５Ｅ）でもよい。更に、試料要素２４４８に隣接した窓２４６０ｂにも、電磁放射が通過できる同様の貫通孔部を設けてもよい。或いは、検出器窓２４６０ａ、２４６０ｂの一方、又は両方を、フッ化カルシウム、フッ化バリウム、ゲルマニウム、シリコン、ポリプロピレン、ポリエチレン、又はそれらの組み合わせ、或いは、該当する波長で適当な透過性（即ち、単位厚さ当たりの透過性）を有する物質で形成されたシートとしてもよい。検出器窓２４６０ａ、２４６０ｂは、ロータ２０２０が垂直方向を向く時、検出器窓２４６０ａ、２４６０ｂの一方が溝部２０７４に位置するように配置される。
【０２２３】
ロータ２０２０は様々な製造技術を用いて製造できる。いくつかの実施の形態では、ロータ２０２０は、成形（例えば、圧縮成型又は射出成形）、機械加工などの製造工程、またはそれらの製造工程の組み合わせによって製造でき、いくつかの実施の形態では、ロータ２０２０は、プラスチックで製造される。プラスチック材料のコンプライアンスは、液体境界部２０２８のピン２５４２、２５４４の端部を密封できるように選択できる（これについては以下に詳細に説明する）。ポート（例えば、ポート２５７２、２５７４、２４７２、２４７４）を形成する非限定的な代表的なプラスチックは、化学的に比較的不活性であり、射出成形又は機械加工できる。これらのプラスチックとして、これに限定されないが、ＰＥＥＫ、又はポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）が挙げられる。これらのプラスチックは両方とも高い弾性を有するが、シール面を滑らかに仕上げ、高い接触圧力がかかる面積が極めて小さくなるようにシール領域の面積を小さくして、流体シールを生成できる。これによって、ロータ２０２０及びピン２５４２、２５４４を形成するために使用する材料をシールして、ロータ２０２０とピン２５４２、２５４４の間で、以下で詳細に説明する、所望の相互作用を実現できる。
【０２２４】
図２３Ａに示すロータ組立体２０１６は、ロータ２０２０を、カセットハウジング２４００に対して固定され、ロータ軸２４３０とロータ２０２０を回動可能に保持するロータ軸ボス２４２６を介して、カセットハウジング２４００に回転可能に接続する。ロータ軸２４３０は、ロータ軸ボス２４２６から外側へ延在し、好ましくはロータ２０２０の後部面に連結して固定されるロータブラケット２４３６に固定されている。このため、ロータ組立体２０１６と駆動システム２０３０は協動して、高速であっても確実にロータ２０２０が軸２０２４の周りを回転するようになっている。図示のカセット８２０は、単一のロータ組立体２０１６を有する。他の実施の形態では、カセット８２０は、２つ以上のロータ組立体２０１６を有することができる。複数のロータ組立体２０１６を用いて、複数の試料を（好ましくは同時に）準備し、試験することもできる。
【０２２５】
再び、図２５Ａ、図２５Ｂ、図２５Ｅ、図２５Ｆに示すように、試料要素２４４８はロータ２０２０と連結し、遠心分離器を用いた処理のために体液の試料を保持できるようになっている。試料要素２４４８は、特定の実施の形態では、ここに開示する他の試料要素又はキュベット（例えば、試料要素１７３０、２１１２）とほぼ同様であるが、相違点について以下詳細に説明する。
【０２２６】
試料要素２４４８は、遠心分離用の試料を保持する試料チャンバ２４６４と、チャンバ２４６４及びロータ２０２０の流路２５１２、２５１０とそれぞれ流体連通する液体流路２４６６、２４６８を備える。このため、液体流路２５１２、２４６６は、ポート２４７４とチャンバ２４６４の間の第１の流路を画成し、液体流路２５１０、２４６８は、ポート２４７２とチャンバ２４６４の間の第２の流路を画成する。試料要素２４４８へ流れる液体の方向に応じて、第１の流路と第２の流路の何れか一方が流入する流路となり、他方が戻りの流路となる
【０２２７】
試料チャンバ２４６４の一部は、チャンバ２４６４に含有される液体を検出システム１７００によって分析する際に電磁放射が通過する試料チャンバの部分である、呼び掛け（ｉｎｔｅｒｒｏｇａｔｉｏｎ）領域２０９１と考えられる。したがって、この呼び掛け領域２０９１は、試料要素２４４８がロータ２０２０と連結すると、検出器窓２４６０ｂと一直線上に並ぶ。図示の呼び掛け領域２０９１は、チャンバ２４６４の半径方向内側（即ち、ロータ２０２０の回転軸２０２４に比較的近い）部分を有し、遠心分離の後、体液試料（例えば、全血試料の血漿）の低濃度の部分の分光分析を行いやすくしている。これについて、以下詳細に説明する。体液試料の高濃度の部分が分光分析の対象となる場合は、呼び掛け領域２０９１を、チャンバ２４６４の半径方向外側（即ち、ロータ２０２０の回転軸２０２４から比較的遠い）部分に位置するようにできる。
【０２２８】
ロータ２０２０は、試料要素２４４８を一時的または恒久的に保持できる。図２４Ｆに示すように、ロータ２０２０は、試料要素２４４８を受ける凹部２５０２を有する。試料要素２４４８は、相互の摩擦作用、接着剤、又はその他の適当な結合手段によって凹部に保持できる。図示の試料要素２４４８は、ロータ２０２０内に埋め込まれている。しかしながら、試料要素２４４８は、ロータ２０２０上に配置してもよく、或いはロータ２０２０から突出してもよい。
【０２２９】
試料要素２４４８は、所定量の試料流体を準備する、分析を複数回行うなどのため、所定の期間使用できる。必要な場合、試料要素２４４８をロータ２０２０から取り外して、廃棄できる。その後、他の試料要素２４４８を凹部２５０２に配置することもできる。このため、カセット８２０が使い捨ての場合でも、複数の使い捨て試料要素２４４８を単一のカセット８２０とともに使用できる。このため、単一のカセット８２０を所望の数の試料要素とともに使用できる。或いは、カセット８２０は、ロータ２０２０と恒久的に連結した試料要素２４４８を有してもよい。いくつかの実施の形態では、試料要素２４４８の少なくとも一部が、ロータ本体２４４６と一体又は同一構造となっている。付加的に、或いは代替として、ロータ２０２０は、複数の試料要素を有してもよい（例えば、バイパス要素２４５２の代わりに記録試料（ｒｅｃｏｒｄ  ｓａｍｐｌｅ）要素を備える）。この実施の形態では、複数の試料（例えば、体液）を同時に準備することによって、試料の準備時間を短縮できる。
【０２３０】
図２５Ａ及び図２５Ｂは、特定の実施の形態の試料要素２４４８を形成する場合に使用できる、層状構造（ｌａｙｅｒｄ  ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）技術を示す。図示の層状試料要素２４４８は、第１の層２４７３、第２の層２４７５、第３の層２４７８を有する。第２の層２４７５は、好ましくは、第１の層２４７３と第３の層２４７８の間に位置する。第１の層２４７３は上部チャンバ壁２４８２を形成し、第３の層２４７８は下部チャンバ壁２４８４を形成する。第２の層２４７５の横方向の壁は、チャンバ２４６４と流体流路２４６６、２４６８の側方を画成する。          
【０２３１】
第２の層２４７５は、ほぼ均一な厚さのシート材料を、図２６Ａの横方向の壁の形状に打ち抜いて形成できる。第２の層２４７５は、ポリマー材料など、軽量で可撓性を持った物質の層からなり、図２６Ｂに示すように第１の層２４７３と第３の層２４７８の相対する側と接着剤を用いて挟まれた構成となっている。或いは、第２の層２４７５は、ほぼ均一な厚さの接着剤からなる層を図示の横方向の壁の形状に打ち抜いて形成した「接着剤のみの」層からなってもよい。
【０２３２】
しかしながら、このように構成した第２の層２４７５は、好ましくは均一の厚さで、ほぼ均一な厚さ又は経路長の試料チャンバ２４６４及び／又は呼び掛け領域２０９１を画成する。経路長（従って、第２の層２４７５の厚さ）は、好ましくは１０ミクロン〜１００ミクロンの間、或いは様々な実施の形態では２０、４０、５０、６０、８０ミクロンである。
【０２３３】
上部チャンバ壁２４８２、下部チャンバ壁２４８４、横方向の壁２４９０は、協動してチャンバ２４６４を形成する。上部チャンバ壁２４８２及び／又は下部チャンバ壁２４８４は、電磁エネルギーを通過させることができる。これによって、第１の層２４７３と第３の層２４７８は、フッ化カルシウム、シリコン、ポリエチレン、又ポリプロピレンなど、（好ましくは赤外線放射又は中赤外線放射などの）電磁放射を比較的透過させる、或いは該電磁放射に対する透過性の比較的高い物質のシート又は層から構成される。第１の層２４７３と第３の層２４７８の一方の層みが透過性を有する場合、その他方の層は、好ましくは、放射が射出されると、入射する放射ビームを、試料要素２４４８の同一の側で検出が行えるように、後方反射する反射性を有する。上部チャンバ壁２４８２及び／又は下部チャンバ壁２４８４は、光学的窓と考えることができる。これらの窓は試料要素２４４８の呼び掛け領域２０９１の一方の側又は両側に配置する。
【０２３４】
一実施の形態では、試料要素２４４８は、例えば、「ＳＡＭＰＬＥ  ＥＬＥＭＥＮＴ  ＱＵＡＬＩＦＩＣＡＴＩＯＮ」と題する２００５年２月１７日に公開された、本明細書の一部をなす米国特許出願第２００５／００３６１４６号に記載のように、赤外線放射に対して透過性を有し、光学的測定を行うために好適な相対する側面を有する。本発明は、いくつかの実施の形態では、「ＲＥＡＧＥＮＴ−ＬＥＳＳ  ＷＨＯＬＥ−ＢＬＯＯＤ  ＧＬＵＣＯＳＥ  ＭＥＴＥＲ」と題する２００３年５月１５日に公開された米国特許出願第２００３／００９０６４９号、又は、「ＤＥＶＩＣＥ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＩＮ  ＶＩＴＲＯ  ＤＥＴＥＲＭＩＮＡＴＩＯＮ  ＯＦ  ＡＮＡＬＹＴＥ  ＣＯＮＣＥＮＴＲＡＴＩＯＮＳ  ＷＩＴＨＩＮ  ＢＯＤＹ  ＦＬＵＩＤＳ」と題する２００３年５月８日に公開された米国特許出願第２００３／００８６０７５号、又は、「ＭＥＴＨＯＤ  ＯＦ  ＤＥＴＥＲＭＩＮＩＮＧ  ＡＮ  ＡＮＡＬＹＴＥ  ＣＯＮＣＥＮＴＲＡＴＩＯＮ  ＩＮ  Ａ  ＳＡＭＰＬＥ  ＦＲＯＭ  ＡＮ  ＡＢＳＯＲＰＴＩＯＮ  ＳＰＥＣＴＲＵＭ」と題する２００４年１月２９日に公開された米国特許出願第２００４／００１９４３１号、又は、「ＭＥＴＨＯＤ  ＯＦ  ＳＩＭＵＬＴＡＮＥＯＵＳ  ＭＩＸＩＮＧ  ＯＦ  ＳＡＭＰＬＥＳ」と題する２００３年１１月２５日にＭａｒｚｉａｌｉに発行された米国特許第６，６５２，１３６号に記載の一以上の実施の形態、特徴、システム、装置、材料、方法及び技術と同様であるが、相違点について以下詳細に説明する。更に、本明細書で説明する実施の形態、特徴、システム、装置、材料、方法及び技術は、特定の実施の形態では、上述の米国特許出願、第２００３／００９０６４９号、第２００３／００８６０７５号、第２００４／００１９４３１号、又は米国特許第６６５２１３６号に開示した一以上の実施の形態、特徴、システム、装置、材料、方法及び技術に適用する、又は組み合わせて用いることができる。上述の特許公報及び特許は全て、参照によって本明細書に組み込まれ、本明細書の一部をなしている。
【０２３５】
図２３Ｂ及び図２３Ｃに示すように、カセット８２０は更に、試料要素２４４８に試料液体を充填する、及び／又は試料要素２４４８から試料液体を取り除くための移動可能な液体境界部２０２８を有する。図示の実施の形態では、液体境界部２０２８は、カセット８２０のハウジング２４００に回転可能に装着されている。液体境界部２０２８は、低位置（図２２Ｃ）と隆起又は充填位置（図２７Ｃ）の間を動作できるようになっている。液体境界部２０２８が低位置にある場合、ロータ２０２０は自在に回転できる。試料流体を試料要素２４４８へ移動する場合、ロータ２０２０は試料要素装着位置（図２２Ｃ参照）に静止し、液体境界部２０２８が矢印２５９０に示すように、上方の充填位置へ作動できるようになっている。液体境界部２０２８が充填位置にあると、液体境界部２０２８は、試料流体を試料要素２４４８へ送る、及び／又は試料流体を試料要素２４４８から排出できるようになる。
【０２３６】
更に、図２７Ａ及び図２７Ｂに示すように、液体境界部２０２８は、カセット８２０のハウジング２４００に回転可能に装着した本体部２５８０を有する。対向するブラケット２５８１、２５８４を用いて、本体部２５８０をカセット８２０のハウジング２４００に回転可能に装着し、本体部２５８０及びピン２５４２、２５４４を回転軸２５９０を中心として低位置と充填位置の間に回動させることができる。中央計器部８１０は、水平に移動可能で、カセットハウジング２４００の開口部２４０４（図２３Ｂ参照）から展開可能な、ソレノイド式又は空圧式アクチュエータなどのアクチュエータ（図示されてない）を備えてもよい。展開時、アクチュエータは液体境界部２０２８の本体部２５８０に当たり、本体部２５８０を図２７Ｃに示す充填位置に回動させる。本体部２５８０は、好ましくは、アクチュエータが後退すると、本体部が後退位置に戻るように、後退位置（図２３Ａ参照）の方向にスプリングで付勢されている。これによって、液体境界部２０２８は、定期的にピン２５４２、２５４４の流体経路がロータ２０２０に位置する試料要素２４４８と流体連通するように動作できる。
【０２３７】
図２７Ａ、図２３Ｂに示す液体境界部２０２８は、液体境界部２０２８と、装置１４０及び／又は採取システム１００／８００の一以上とを流体連通させることができる液体接合部２５３０、２５３２を有する。この点ついて、以下に更に詳細に説明する。図示の接合部２５３０、２５３２は、本体部２５８０の対向する端部からそれぞれ上方向に延在して位置している。液体接合部２５３０、２５３２は、本体部２５８０に沿って他の方向、及び／又は位置にも配置できる。本体部２５８０は、接合部２５３０とピン２５４２との間を連通する第１の内部経路（図示されてない）と、接合部２５３２とピン２５４４との間を連通する第２の内部経路（図示されてない）とを有する。
【０２３８】
液体ピン２５４２、２５４４は、本体部２５８０から外方向に延在し、ロータと係合して、試料流体をロータ２０２０に送出、及び／又はロータ２０２０から排出できる。液体ピン２５４２、２５４４はそれぞれ、ピン本体２５６１、２５６３とピン端部２５７１，２５７３を有する。ピン端部２５７１、２５７３は、液体接合部２０２７の対応するポート２４７２、２４７４、及び、又はロータ２０２０の液体接合部２０２９のポート２５７２、２５７４内に嵌合する寸法を有する。ピン端部２５７１、２５７３は、それぞれの先端部を僅かに面取りして、ピン端部２５７１、２５７３とロータポートとの間のシールを高めることができる。いくつかの実施の形態では、ピン端部２５７３、２５７１の外径を、ロータの２０２０のポートの内径より僅かに大きくして、密封を確実にしており、ピン２５４２、２５４４の内径は好ましくは、ポートから続く流体経路２５１０、２５１２の内径と同一、又は極めて近くして、他の実施の形態では、ピン端部２５７１、２５７３の外径をロータ２０２０のポートの内径以下としている。
【０２３９】
ピン２５４２、２５４４とロータ２０２０の対応する部分、例えば、試料要素２４４８へ続く排出ポート２４７２又は注入ポート２４７４、或いはバイパス要素２４５２へ続くポート２５７２、２５７４とのとの接続は、比較的簡単であり、安価にできる。ロータ２０２０の少なくとも一部が、ピン２５４２、２５４４を確実に密封できるように補助するように構成してもよい。或いは、又は追加的に、シール部材（例えば、ガスケット、Ｏリング、など）を用いてピン端部２５７１、２５７３及び対応するポート２４７２、２４７４、２５７４の間の漏れを防止してもよい。
【０２４０】
図２３Ａ及び図２３Ｂに、ロータ組立体２０１６及び液体境界部２０２８を囲繞するカセットハウジング２４００を示す。ハウジング２４００はモジュール構造で、カセット８２０が動作可能に中央計器部８１０と連結する際、駆動システムハウジング２０５０を受ける開口又は開口部２４０４を画成する。ハウジング２４００は、ロータ２０２０を外部の力から保護するとともに、カセット８２０が中央計器部８１０に取り付ける際に、試料がロータ２０２０内の試料要素に流入することによる汚染を制限できる。
【０２４１】
図示のカセット８２０は、対向する側方壁２０４１、２０４３の組、上部２０５３、検出システム１７００と適合するノッチ２４０８を備えている。側方壁２０４１、２０４３の間を前方壁２０４５と後方壁２０４７が延在する。ロータ組立体２０１６は、後方壁２０４７の内面に取り付けられている。前方壁２０４５は中央計器部８１０と結合すると共に、更に、駆動システム２０３０をロータ組立体２０１６に取り付けられるようになっている。
【０２４２】
図示の前方壁２０４５は、ロータ組立体２０１６を取り付けるための開口部２４０４を有する。駆動システム２０３０は、開口部２４０４を介してカセット８２０の内部へ、ロータ組立体２０１６と動作可能に係合するまで貫通できる。図２３Ｂの開口部２４０４は、駆動システム２０３０と結合し、しっかりと囲繞するように構成されている。図示の開口部２４０４はほぼ円形であり、上述のように、中央計器部８１０の液体境界部アクチュエータが液体境界部２０２８に動作することを可能とする上部ノッチ２４０５を有する。開口部２４０４は、駆動システム２０３０及びアクチュエータをカセット８２０内に導入するために適当であるその他の構成を有してもよい。
【０２４３】
ハウジング２４００のノッチ２４０８は、カセット８２０を中央計器部８１０に装填時、検体検出システム１７００の突出部を少なくとも部分的に囲繞できるようになっている。図示のノッチ２４０８は、カセット８２０の装填持、図２２Ｃに示す細長の溝部２０７４と一直線上に並ぶカセットの溝部２４１０（図２３Ａ）を画成する。このため、回転するロータ２０２０は、一直線上に並んだ溝部２４１０、２０７４を通過できるようになっている。いくつかの実施の形態では、ノッチ２４０８は、図示のように、軸断面がほぼＵ字形である。さらに一般的には、ノッチ２４０８の構成は、検出システム１７００の突出部の設計に応じて選択できる。
【０２４４】
図示してないが、動作時にカセット８２０を中央計器部８１０に連結した状態で確実に維持できるように、ファスナ、クリップ、機械的な締め付け用具、止め具又はその他の結合手段を用いることができる。或いは、ハウジング２４００と中央計器部８１０の構成要素との間の相互作用によって、カセット８２０を中央計器部８１０に固定できる。
【０２４５】
図２８は、中央計器部８１０の断面図である。図示の遠心分離器駆動システム２０３０は、中央計器部８１０の前面２０４６から外側に延在し、カセット８２０のロータ組立体２０１６と容易に結合できるようになっている。遠心分離器駆動システム２０３０が作動すると、駆動システム２０３０は、ロータ２０２０を所望の回転速度で回転させることができる。
【０２４６】
図２３Ｅ及び図２８に示す遠心分離器駆動システム２０３０は、遠心分離器駆動モータ２０３８と、駆動モータ２０３８により駆動可能に連結した駆動スピンドル２０３４とを備える。駆動スピンドル２０３４は、駆動モータ２０３８から外側に延在し、遠心分離器境界部２０４２を形成する。遠心分離器境界部２０４２は、駆動モータ２０３８を収納する駆動システムハウジング２０５０から外側に延在する。ロータ２０２０に回転運動を与えるため、遠心分離器境界部２０４２は、キー部材、突起部、ノッチ、戻り止め、凹部、ピン、又は、ロータ２０２０と係合して駆動スピンドル２０３４とロータ２０２０を連結することができるその他の構造体を具備できる。
【０２４７】
図２８の遠心分離器駆動モータ２０３８は、ロータ２０２０に回転運動を与えるために適当であれば如何なるモータでもよい。駆動モータ２０３８が作動すると、駆動モータ２０３８は、駆動スピンドル２０３４を一定又は可変の速度で回転させることができる。これに限定されることはないが、遠心分離器モータ、ステップモータ、スピンドルモータ、電動モータ、又は、その他のトルクを出力するモータなど、様々な種類のモータを使用できる。遠心分離器駆動モータ２０３８は、好ましくは、中央計器部８１０の駆動システムハウジング２０５０に駆動する。
【０２４８】
駆動モータ２０３８は、Ｓｅａｇａｔｅ  Ｍｏｄｅｌ  ＳＴ３８ＯＯ１１Ａハードドライブ（Ｓｅａｇａｔｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，  Ｓｃｏｔｔｓ  Ｖａｌｌｅｙ，  ＣＡ）のモータなど、精密軸受けで約７，２００ｒｐｍで回転可能なパーソナルコンピュータのハードドライブで通常使用される種類のモータでよい。一実施の形態では、駆動スピンドル２０３４は６，０００ｒｐｍで回転し、半径が２．５インチ（６４ミリ）のロータに対して約２，０００Ｇを生じてもよい。他の実施の形態では、駆動スピンドル２０３４は、約７，２００ｒｐｍの速度で回転してもよい。駆動スピンドル２０３４の回転速度は、ロータ２０２０によって担持される試料に加える所望の遠心力を達成するものを選択できる。
【０２４９】
中央計器部８１０は、検体検出システム１７００のフィルタ駆動モータ２３２０とフィルタホイール２３１０を含むフィルタホイール組立体２３００を収納する寸法のメインハウジング２０４９を含む。メインハウジング２０４９は、検体検出システムハウジング２０７０を受けるように構成された検出システム開口部３００１を画成する。図示の検体検出システムハウジング２０７０は、ハウジング２０４９から外側に延在又は突出する。
【０２５０】
図２３Ｃ及び図２３Ｅの中央計器部８１０は、バブルセンサ部３２１、蠕動ポンプローラ２６２０ａにより構成されるポンプ２６１９、ローラ支持部２６２０ｂ、バルブ３２３ａ、３２３ｂを含む。図示のバルブ３２３ａ、３２３ｂは、ピンサーの組であるが、他の種類のバルブも使用可能である。カセット８２０を取り付けると、これらの部品は、カセット８２０の液体処理ネットワーク２６００の部品と係合可能となる。これについて以下に詳細を説明する。
【０２５１】
図２８に示すように、検体検出システムハウジング２０７０は、検体検出システム１７００の内部部品のいくつかを囲繞し、収納する。細長の溝部２０７４は、ハウジング２０７０の上部面２０７２から下方向に延在する。細長の溝部２０７４の大きさ及び寸法は、ロータ２０２０の一部を受けるようになっている。ロータ２０２０が回転すると、ロータ２０２０は定期的に細長の溝部２０７４を通過する。ロータ２０２０の試料要素が、溝部２０７４によって画成される検出領域２０８０にあると、検体検出システム１７００は、試料要素内の物質を分析できる。
【０２５２】
検体検出システム１７００は、好ましくは、エネルギー源１７２０を備えた分光体液分析器でもよい。エネルギー源１７２０は、溝部２０７４を介して試料検出器１７４５へ向かう主光学軸Ｘに沿って導かれるエネルギービームを生成できる。このように、溝部２０７４は、ロータの少なくとも一部（例えば、試料要素２４４８の呼び掛け領域２０９１又は試料チャンバ２４６４）を光学軸Ｘに位置させることができる。試料要素２４４８によって担持される試料を分析する場合、光源１７２０から射出される光が溝部２０７４及び試料要素２４４８内に配置した試料を通過するように、試料要素及び試料を光学軸Ｘ上の検出領域２０８０に配置することができる。
【０２５３】
液体検出システム１７００は、エネルギー源１７２０から射出されたエネルギーを透過するように位置した１以上のレンズを含むことができる。図２８に示す検体検出システム１７００は、第１のレンズ２０８４と第２のレンズ２０８６を含む。第１のレンズ２０８４は、光源１７２０からのエネルギーをほぼ試料要素及び材料試料に合わせるように構成されている。第２のレンズ２０８６は、試料要素及び試料検出器１７４５との間に位置する。エネルギー源１７２０からのエネルギーは試料要素を通過した後に、第２のレンズ２０８６を通過できる。第３のレンズ２０９０は、好ましくは、ビームスプリッタ２０９３と基準検出器２０９４の間に配置する。基準検出器２０９４は、ビームスプリッタ２０９３からのエネルギーを受けるように配置されている。
【０２５４】
検体検出システム１７００を用いて、ロータ２０２０によって担持される試料の検体濃度を測定できる。図示の遠心分離器装置又は試料調合部とともに他の種類の検出又は分析システムを用いることもできる。液体処理及び分析装置１４０を例示として検体検出システム１７００とともに用いているが、試料調合部も検体検出システムも図示の構成に限定するものではなく、又は一緒に使用するものに限定するものでもない。
【０２５５】
液体処理及び分析装置１４０を組み立てる場合、カセット８２０を、図２２Ａの矢印２００７で示すように、中央計器部８１０の方向に動かして取り付けることができる。カセット８２０を取り付けると、駆動システム２０３０は、開口部２０４０を通過して、スピンドル２０３４がロータ２０２０と連結する。同時に、カセット８２０のノッチ２４０８が検出システム１７００の突出部を受ける。カセット８２０が中央計器部８１０に取り付けられると、ノッチ２０４８の溝部２４１０と検出システム１７００の溝部２０７４は図２２Ｃに示すように一直線上に並ぶ。このようにして、カセット８２０と中央計器部８１０が組み立てられると、ロータ２０２０は軸２０２４を中心として回転し、溝部２４１０、２０７４を通過することができる。
【０２５６】
カセット８２０を中央計器部８１０に組み立てた後、試料を試料要素２４４８に追加できる。カセット８２０は、注入液源と患者に接続し、システムを分析する体液と流体連通させることができる。カセット８２０を患者に接続すると、体液を患者からカセット８２０に抜き取ることができる。ロータ２０２０は回転し、試料要素２４４８が液体境界部２０２８の近傍に位置し、バイパス要素２４５２が検出システム１７００の溝部２０７４内に位置する垂直装着位置となる。ロータ２０２０が垂直装着位置となると、液体境界部２０２８のピン２５４２、２５４４は、ロータ２０２０の排出ポート２４７２及び注入ポート２４７４と連結するように位置する。次に、液体境界部２０２８は上方へ、ピン２５４２、２５４４の端部２５７１、２５７３が排出ポート２４７２及び注入ポート２４７４に挿入するまで回転する。
【０２５７】
こうして液体境界部２０２８と試料要素２４４８とが係合すると、試料流体（例えば、全血）は試料要素２４４８へ汲み出される。試料はピン２５４４を介して、ロータ流路２５１２と試料要素の流路２４６６へ、そして試料チャンバ２４６４へ流れる。図２５Ｃに示すように、試料チャンバ２４６４は、部分的に、又は全体的に試料流体によって満たすことができる。いくつかの実施の形態では、試料は、少なくとも試料要素２４４８の試料チャンバ２４６４と呼び掛け領域２０９１を満たす。試料は、必要な場合、試料要素の流路２４６６、２４６８の一部を満たすこともできる。図示の試料チャンバ２４６４は、全血で満たされているが、試料チャンバ２４６４は、他の物質で満たしてもよい。試料要素２４４８が所望の量の液体で満たされると、液体境界部２０２８は、低位置へ動き、ロータ２０２０の回転できるようにする。
【０２５８】
遠心分離器駆動システム２０３０は、ロータ２０２０と関連する試料要素２４４８を試料の一以上の成分を分離するために必要な程度回転させる。分離された試料の成分は、分析のため、試料要素の一部に収集、又は分離してもよい。図示の実施の形態では、図２５Ｃの試料要素２４４８は遠心分離を行う前に全血で満たされている。血球２５９２から血漿２５９４が分離されるまで全血に遠心力を与えることができる。遠心分離の後、血漿２５９４は好ましくは、呼び掛け領域２０９１を含む、試料要素２４４８の半径方向内側部分に位置する。血球２５９２は、試料チャンバ２４６４の一部である血漿２５９４及び呼び掛け領域２０９１の半径方向外側に集まる。
【０２５９】
次にロータ２０２０は、試料要素２４４８が溝部２０７４内に位置し、光源１７２０及び試料検出器１７４５と主光学軸Ｘ上に並ぶ垂直分析位置に移動できるようになっている。ロータ２０２０が分析位置に位置すると、呼び掛け領域２０９１は好ましくは、検出システム１７００の主光学軸Ｘ上に並ぶ。検体検出システム１７００は、既に説明したように、分光分析技術を用いて試料要素２４４８内の試料を分析できる。
【０２６０】
試料の分析後、試料は、試料要素２４４８から除去できる。試料は、廃棄物容器に運んでもよく、試料要素２４４８は続く試料の抽出及び分析に再利用できる。ロータ２０２０は回転して、分析位置から垂直装着位置に戻る。試料要素２４４８を空にする場合、液体境界部２０２８を再び試料要素２４４８と係合させ、試料要素２４４８に新しい液体（新しい体液の試料又は注入液）を流す。液体境界部２０２８が回転をして、ピン２５４２、２５４４がロータ２０２０の排出ポート２４７２と注入ポート２４７４と連結する。液体境界部２０２８は、試料要素２４４８から試料が流れ出るまで液体をピン２５４２、２５４４の一つから汲み上げる。注入液、空気、水などの様々な種類の流体を用いて、試料要素２４４８を洗い流すことができる。試料要素２４４８に流体を流した後、試料要素２４４８は再び他の試料で充填することができる。
【０２６１】
代替の実施の形態では、試料要素２４４８をロータ２０２０から取り外して、分析を一回行う毎に、或いは所定の回数分析を行った後に交換してもよい。患者の治療が終了すると、患者から流体経路又は導管を取り外し、患者の体液と流体接触した試料カセット８２０は廃棄するか、再利用のために消毒してもよい。しかしながら、中央計器部８１０は、分析中のいかなる時点でも患者の体液と接触していないため、簡単に新しい液体処理カセット８２０と接続し、次の患者の分析に用いることができる。
【０２６２】
ロータ２０２０を用いて、液流のバイパスを発生してもよい。バイパスの流れを容易にするため、ロータ２０２０は最初に、バイパス要素２４５２が液体境界部２０２８の近傍に位置し、試料要素２４４８が検体検出システム１７００の溝部２０７４に位置する垂直分析／バイパス位置に回転する。ロータ２０２０が垂直分析／バイパス位置になると、ピン２５４２、２５４４はロータ２０２０のポート２５７２、２５７４と結合できるようになる。図示の実施の形態では、液体境界部２０２８は、ピン２５４２、２５４４の端部２５７１、２５７３がポート２５７２、２５７４に挿入するまで上方に回転する。バイパス要素２４５２は、液体がピン２５４２、２５４４の一つを介してバイパス要素２４５２へ、バイパス要素２４５２を介して、その後ピン２５４２、２５４４へと貫流できる閉じた流体回路となることができる。このように、バイパス要素２４５２を利用して、カセット８２０に接続した液体システムの洗浄又は消毒を容易にできる。
【０２６３】
図２３Ｂに示すように、カセット８２０は、好ましくは、分析のために液体をロータ２０２０の試料要素２４４８へ送出するために使用可能な液体処理ネットワーク２６００を含む。中央計器部８１０は、以下に説明するように、カセット８２０を中央計器部８１０に取り付ける際に、カセット８２０の前面２０４５の開口部を介して延在し、液体ネットワーク２６００の部品と係合可能な複数の部品を備える。
【０２６４】
液体処理及び分析装置１４０の液体処理ネットワーク２６００は、接合部１２０からカセット８２０の方向に延在する経路１１１を含む。経路１１１はカセット８２０を介して患者接合部１１０へ延在する経路１１２となる。経路１１１の部分１１１ａは、カセット８２０の前面２０４５の開口部２６１３を介して延在する。カセット８２０を中央計器部８１０に取り付けると、ローラポンプ２６１９は部分１１１ａと係合し、インペラ２６２０ａとインペラ支持部２６２０ｂの間に位置する（図２３Ｃ参照）。
【０２６５】
液体処理ネットワーク２６００は更に、患者接合部１１０からカセット８２０内へ延在する経路１１３を含む。カセット８２０が中央計器部８１０に取り付けられ、カセット８２０が挿入された後、経路１１３は、前面２０４５の開口部２６１５を介して延在し、経路１１３が中央計器部８１０のバブルセンサ３２１と係合できるようになる。経路１１３は液体境界部２０２８の接合部２５３２へ進み、そこで経路１１３はピン２５４４へ延在する。患者から抜き取られた液体は、経路１１３を介して液体境界部２０２８を流れ、ピン２５４４に至る。抜き取られた体液は、以下詳細に説明するように、更に、ピン２５４４から試料要素２４４８へ流れることができる。
【０２６６】
経路２６０９は液体境界部２０２８の接合部２５３０から延在し、ピン２５４２と流体連通している。経路２６０９は、廃棄物用管３２４とポンプ用管３２７に分岐している。廃棄物用管３２４は、前面２０４５の開口部２６１７を通って、廃棄物容器３２５に延在している。ポンプ用管３２７は前面２０４５の開口部２６１９を通ってポンプ３２８に延在している。カセット８２０を中央計器部８１０に取り付けると、ピンチバルブ３２３ａ、３２３ｂは開口部２６１７、２６１９を通してそれぞれ経路３２４、３２７と係合する。
【０２６７】
廃棄物容器３２５は前面２０４５に取り付ける。液体境界部２０２８から通過する廃棄液体は、経路２６０９、３２４を介して廃棄物容器３２５に流入できる。廃棄物容器３２５がいっぱいになると、カセット８２０を中央計器部８１０から取り外し、廃棄できる。或いは、いっぱいになった廃棄物容器３２５を空の廃棄物容器３２５と交換してもよい。
【０２６８】
ポンプ３２８は、可変ポンプ（例えば、シリンジポンプ）でもよい。ピストン制御部２６４５は、カセット８２０を中央計器部８１０に取り付けると、カセット面２０４５の開口部２６２１の少なくとも一部から延在し、アクチュエータ２６５２と係合できるようになっている。カセット８２０を取り付けると、中央計器部８１０のアクチュエータ２６５２（図２３Ｅ）は、ポンプ３２８のピストン制御部２６４５と係合し、ピストン制御部２６４５を所望の流量変位させることができる。
【０２６９】
図２３Ａのカセット８２０を図２３Ｅの中央計器部８１０に取り付けると、図３の採取部２００（図２３Ｅ）で示したものと類似の流体回路が形成されることに留意されたい。この流体回路は、図３の装置を用いて説明したのと同様の方法で動作できる（例えば、図７Ａ〜図７Ｊ及び表１に示した方法）。
【０２７０】
図２４Ａは、カセット８２０を利用可能な他の実施の形態の液体処理ネットワーク２７００を示す図である。液体処理ネットワーク２７００は図２３Ｂのネットワーク２６００とほぼ同様の構成及び機能を有することができるが、相違点について、以下詳細に説明する。ネットワーク２７００は、接合部１２０からカセット８２０へ延在する経路１１１を含み、経路１１１はカセット８２０から患者接合部１１０へ延在する経路１１２となる。経路１１１の部分１１１ａは、カセット８２０の前面２７４５の開口部２７１３を介して延在する。カセット８２０を中央計器部８１０に取り付けると、図２４Ｂの中央計器部８１０のローラポンプ２６１９は部分１１１ａと図２３Ｂ〜図２３Ｃを参照して説明したのと同様の方法で係合する。経路１１３は患者接合部１１０からカセット８２０内へ延在する。カセット８２０が挿入された後、経路１１３は、前面２７４５の開口部２７６３を介して延在し、中央計器部８１０のバルブ２７３３と係合できるようになる。廃棄物用管２７０４は、経路１１３から廃棄物容器３２５に延在しており、前面２０４５の開口部２６４１を通っている。経路１１３は液体境界部２０２８の接合部２５３２へ進み、そこで経路１１３はピン２５４４へ延在する。経路１１３は、前面２０４５の開口部２７４３を超えて延在し、経路１１３が図２４Ｂの中央計器部８１０のバブルセンサ２７４１と係合できるようになる。カセット８２０を中央計器部８１０に取り付けると、ピンチバルブ２７３２、２７３３は開口部２７３１、２７４３を通してそれぞれ経路１１３、２７０４と係合する。
【０２７１】
図示の液体処理ネットワーク２７００はまた、経路１１１と経路２７２７の間を延在する経路２７２３を含む。経路２７２７は経路２７２３と液体境界部２０２８の間を延在する。経路２７２７は、前面２７４５の開口部２７３３を介して延在する。ポンプ用管２１３９は、ポンプ３２８から経路２７２３、２７２７へ延在する。カセット８２０を中央計器部８１０に取り付けると、ピンチバルブ２７１６、２７１８は、前面２７４５の開口部２７２５、２７３３を介して延在し、それぞれ経路２７２３、２７２７と係合する。
【０２７２】
カセット８２０を中央計器部８１０に取り付けると（図２４Ａに示すように）、図９〜図１０の装置を参照して説明したのと類似の方法で動作可能な流体回路が形成されることに留意されたい。
【０２７３】
以上の説明から明らかなように、図２２Ａ〜図２８に示す（中央計器部８１０及びカセット８２０を有する）様々な実施の形態の液体処理及び分析装置１４０は、図１〜図５に示す採取システム１００／３００／５００の何れの液体処理及び分析装置１４０又は液体処理システム１０として機能できることは明らかである。更に、図２２Ａ〜図２８に示す液体処理及び分析装置１４０は、特定の実施の形態では、図１、図２、又は図８〜図１０に示す液体処理及び分析装置１４０と類似してよいが、相違点について以下詳細に説明する。
第Ｖ部―試料スペクトルから検体濃度を測定する方法。
【０２７４】
本章では、試料Ｓ内の対象とする検体（複数の場合も含む）の濃度を算出する、及び／又は、検体濃度の算出を補助するために使用可能なその他の測定値を算出するために用いることができる算出方法又はアルゴリズムについて説明する。本章で開示するアルゴリズムの何れか１つ又はその組み合わせは実行可能なメモリ２１２にプログラム命令として保存されおり、液体処理及び分析装置１４０又は検体検出システム３３４のプロセッサ２１０がアクセスして、試料Ｓ内の対象とする検体（複数の場合も含む）の濃度を算出する、又は、その他の測定値を算出できるようになっている。
【０２７５】
ここに開示する複数の実施の形態は、材料試料の測定値を分析し、干渉物質の存在下で１以上の検体を定量化する装置及び方法である。干渉物質の存在が検体の定量化に影響を与える場合、干渉物質は、検体分析を行う対象である材料試料の成分を含みうる。このため、例えば、検体濃度を測定する試料の分光分析において、干渉物質は、検体の分光特性と重畳する分光特性を有する化合物である場合がある。かかる干渉物質の存在は、検体の定量化において誤差の原因となりうる。具体的には、干渉物質の存在は、特に、干渉物質がない状態で、或いは干渉物質の量が不明の状態でシステムを較正した場合、材料試料中の対象とする検体濃度の測定技術の感度に影響を与えうる。
【０２７６】
上述のように、干渉物質の寄与とは独立して、又は寄与と組み合わせて、干渉物質は、内因性（即ち、体内に起因するもの）と外因性（体外に起因する、又は体外で作られたもの）に分類できる。これらの種類の干渉物質の例として、検体グルコース用の血液試料（或いは、血液成分試料又は血漿試料）の分析について考察する。内因性干渉物質は、グルコースの定量化に影響を与える体内由来の血液成分であり、水、ヘモグロビン、血球、及び血液中で自然発生するその他の成分を含みうる。外因性干渉物質は、グルコースの定量化に影響を与える体外由来の血液成分であり、医薬品、薬物、食べ物、薬草など、経口投与、経静脈投与、局所的投与などによって、人体に投与されたものを含みうる。
【０２７７】
上述のように干渉物質の寄与とは独立して、又は寄与と組み合わせて、干渉物質は、分析する試料型に存在しうるが、分析には必要のない成分を含む。薬物治療を受けている患者から抜き取った血液又は血漿の試料を分析する場合の一例として、アセトアミノフェンなどの薬物が存在する可能性があるが、この試料型には必須ではない。これとは反対に、血液又は血漿などの試料には水が必須である。
【０２７８】
本発明の理解を容易にするため、ここでは、１以上の検体濃度を、検体を識別する１以上の波長を含む波長で試料を分光測定して得る実施の形態について説明する。ここに開示する実施の形態は、一般的に分光測定について説明しているが、特許請求の範囲を除き本発明の範囲を限定することを意図するものではない。
【０２７９】
一例として、ここに開示する特定の方法を用いて、測定に影響を与える化合物（干渉物質）を含む混合物中の特定の化合物（検体）の濃度を測定値から定量的に判定する場合について説明する。特定の実施の形態は、各検体及び干渉物質の成分が測定において重要な性質を有し、測定値が、各検体及び干渉物質の濃度に対してアファイン（即ち、線形成分とオフセットを含む）である場合に特に効果的である。一実施の形態において、方法は、検体の定量化を可能とする係数群とオフセット値を判定するアルゴリズムを含む較正工程を含む。他の実施の形態では、ＨＬＡ（混合線形アルゴリズム）を修正して、所望の成分に対して高い感度を保ちながら、ランダムな干渉物質の群に対応する方法がある。ランダムな干渉物質の群に対応するために用いるデータとして、（ａ）付加される可能性のある成分のファミリー（ｆａｍｉｌｙ）メンバー毎の特徴（ｓｉｇｎａｔｕｒｅ）、存在する場合は、（ｂ）付加成分毎の通常の量的レベルが挙げられる。
【０２８０】
ここに開示する特定の方法は、干渉物質が存在する可能性のある材料試料中の検体濃度の判定に関する。特定の実施の形態では、ここに開示する何れか一つまたは複数の方法の組み合わせを用いて、システム３３４のプロセッサ２１０で実行できる。プロセッサ２１０は、コンピュータネットワークと接続して、システム３３４から取得したデータをネットワークを介して、その方法を実施する一つ以上の個別のコンピュータに送信することができる。ここに開示する方法は、試料測定に関するデータ、及び方法に提供されるその他の情報（これに限定されないが、干渉物質スペクトル、試料集団モデル、及びしきい値など）の操作も含むことができる。これらの情報の一部又は全て、及び個別のアルゴリズムについては、更新、又は変更して方法を改善する、或いは、更なる検体又は干渉物質などのその他の情報を追加してもよい。
【０２８１】
開示する方法は「較正定数」を生成する。較正定数は測定値に乗じて検体濃度の測定値を得るようになっている。較正定数と測定値はそれぞれ数列を含むことができる。較正定数は、試料中に存在して識別される可能性のある干渉物質の存在に対する較正への影響を最小化、又は排除するように算出されている。ここで説明する特定の方法は、１）可能性のある干渉物質の存在を識別し、２）識別された干渉物質に関する情報を用いて較正定数を生成する。これらの特定の方法は、干渉物質に関する情報が干渉物質の濃度の推定値を含むことを必要とせず、単に、干渉物質を存在の可能性があるとして識別することのみを必要としている。一実施の形態では、この方法は、それぞれが既知の検体濃度に対応するトレーニング用のスペクトル群を用いて、干渉物質濃度の入った検体濃度の測定値の変動を最小化する較正係数を得る。こうして得られた較正定数は、検体濃度と比例し、平均的に、干渉物質の濃度には反応しないようになっている。
【０２８２】
一実施の形態では、トレーニング用スペクトルは、（禁止するわけではないが）検体濃度を測定する個別のスペクトルを含む必要はない。すなわち、「トレーニング」とは、ここに開示する方法に関して用いた場合、検体濃度を推定する個別の測定値を用いたトレーニング（例えば、個別の患者から抜き出した体液試料の分析など）を必要としない。
【０２８３】
ここで、いくつかの用語を用いて推定工程について説明する。「試料集団」とは広義であり、これに限定されないが、較正値を算出するため、換言すると、較正値を生成するための方法のトレーニングに用いる測定値を有する多数の試料である。グルコース濃度の分光測定に関する実施の形態では、試料集団の測定値は、それぞれ、スペクトル（分光測定値）及びグルコース濃度（検体測定値）を含むことができる。一実施の形態で、試料集団の測定値は、「集団データベース」と呼ぶデータベースに保存する。
【０２８４】
試料集団は、対象とする検体（複数の場合も含む）の測定値に対する干渉物質を含む材料試料の測定値から導いてもよいし、或いはそうでなくてもよい。様々な干渉物質は、干渉物質が試料集団及び測定する試料の両方に存在するか否か、或いは試料のみに存在するかに基づいて分けることができる。ここで、「タイプＡ干渉物質」とは、試料集団と検体濃度を測定する材料試料の両方に存在する干渉物質を意味する。特定の方法では、試料集団は、内因性の干渉物質のみを含み、外因性干渉物質は含まないとするため、タイプＡ干渉物質は内因性となる。タイプＡ干渉物質の数は、測定と対象とする検体に応じて異なり、一般的に、ゼロから極めて大きな数となることがある。測定する材料試料、例えば、試料Ｓは、試料集団に存在しない干渉物質を含んでもよい。ここで、「タイプＢ干渉物質」とは、１）試料集団には発見されないが、測定する材料試料に発見される（例えば、外因性干渉物質）、或いは２）試料集団に自然に発見されるが、材料試料には極めて高濃度で発見される（例えば、内因性干渉物質）の何れかの干渉物質を意味する。タイプＢ外因性干渉物質の例として薬物が挙げられ、タイプＡ内因性干渉物質の例として、腎不全を煩う患者の尿素が挙げられる。血液中のグルコースを中赤外分光吸光測定する例では、水が全ての血液試料に存在するため、タイプＡ干渉物質となる。静脈内投薬を受けていない個々の人間かららなる試料集団と、選択的に静脈内投薬を受けている病院患者から採取した材料試料では、選択的に投与した薬物がタイプＢ干渉物質となる。
【０２８５】
一実施の形態では、可能性のある１以上のタイプＢ干渉物質のリストを、「干渉物質ライブラリ」と呼び、ライブラリの各干渉物質を「ライブラリ干渉物質」と呼ぶ。ライブラリ干渉物質は、例えば、病状によって異常なほど内因性干渉物質の濃度が高くなり、材料試料に存在する可能性のある外因性干渉物質と内因性干渉物質を含む。
【０２８６】
血液中に自然に存在する成分の他に、医薬又は違法薬物の摂取又は注射によって外因性干渉物質の濃度が急速に変化し、極めて高くなることがある。病院又は緊急治療室の患者の血液中の検体を測定する場合、これが問題になる。血液成分と医薬のスペクトルが重畳する例を図２９に示す。図２９は、純グルコースと４つのスペクトル干渉物質、具体的には、マンニトール（化学式：ヘキサン−ｌ，２，３，４，５，６−ヘキサオール）、ＮアセチルＬシステイン、デキストラン、及びプロカインアミド（化学式：４−アミノ−Ｎ−（２−ジエチルアミノエチル）ベンズアミド）の濃度が同じ場合の吸収係数と光学的経路長の関係を示している。図３０は、試料集団の血液成分の吸収スペクトルの変化を対数で、血液の波長の関数として示しており、血液は成分を、グルコースは具体的には、試料集団のグルコース濃度の２倍、マンニトール、ＮアセチルＬシステイン、デキストラン及びプロカインアミドは各種量を含有していると考えられる。これらの成分は、広範囲の波長にわたって吸光度に影響を与えていることが伺える。一つの種の濃度を測定する場合、事前に他の種の濃度を知っておくか、或いは別途測定しておかなければ、測定値に問題が生じることが理解できる。
【０２８７】
干渉物質の存在下で検体濃度を推定する一方法を、図３１のフローチャート３１００を参照して説明する。第１のステップ（ブロック３１１０）では、試料の測定値を得る。第２のステップ（ブロック３１２０）では、得られた測定データを分析して、検体に対して考えられる干渉物質を識別する。第３のステップ（ブロック３１３０）では、識別された考えられる干渉物質の存在下で検体濃度を予測するモデルを生成する。第４のステップ（ブロック３１４０）では、このモデルを用いて、測定値から試料中の検体濃度を推定する。好ましくは、ブロック３１３０のステップでは、試料が属する一般集団に識別された干渉物質が存在しない場合の干渉物質の存在の誤差を最小にするのがよい。
【０２８８】
この方法のブロック３１１０、３１２０、３１３０、３１４０は、濃度を求める検体毎に繰り返し実行してよい。１つの測定値が１以上の検体に対して敏感である場合は、ブロック３１２０、３１３０、３１４０を検体毎に繰り返してもよい。各検体が別個の測定値を有する場合、ブロック３１１０、３１２０、３１３０、３１４０は、検体毎に繰り返してもよい。
【０２８９】
分光測定値から検体の濃度を決定する一実施の形態の方法のフローチャート３１００について以下説明する。更に、本実施の形態は、血液試料Ｓ中のグルコース濃度の量を推定するが、ここに開示する本発明の範囲を限定するものではない。一実施の形態では、ブロック３１００の測定値は吸収スペクトル、測定試料ＳのＣｓ（λｉ）であり、一般的に、１つの対象とする検体、グルコースと、１以上の干渉物質を含む。一実施の形態で方法は、吸収スペクトルＣｓ（λｉ）に乗じた場合に、グルコース濃度ｇｓの推定値ｇｅｓｔとなる較正定数κ（λｉ）を生成する工程を含む。
【０２９０】
以下に説明するように、一実施の形態のブロック３１２０は、試料Ｓの吸収スペクトルを試料集団のスペクトル及び個別のライブラリ干渉物質のスペクトルの組み合わせと統計的に比較する工程を有する。ブロック３１２０の分析の後、ブロック３１２０の分析結果に応じて、試料Ｓ内に含有されている可能性のあると識別されたライブラリ干渉物質のリストに、ライブラリ干渉物質が存在しないとするか、或いは１以上のライブラリ干渉物質の存在を含める。ブロック３１３０では、試料集団の多数のスペクトルとそれぞれの既知の検体濃度及び識別されたライブラリ干渉物質の既知のスペクトルを用いて多数のスペクトルを生成する。ブロック３１３０では、こうして生成されたスペクトルを用いて、較正定数マトリクスを生成して、測定されたスペクトルを、識別されたライブラリ干渉物質の存在に少なくとも応じた検体濃度に変換する。ブロック３１４０では、生成した較正定数を適用して試料Ｓ中のグルコース濃度を予測する。
【０２９１】
ブロック３１１０では、試料の測定値が得られる。例示のため、測定値Ｃｓ（λｉ）は、試料Ｓについて様々な波長で測定して得られた複数の測定値、又はこれを分析した測定値であり、試料Ｓによって吸光された光の強度を示すものとする。分光測定及び算出は、これに限定されないが、透過、吸収を含む１以上のドメイン、及び／又は光学濃度ドメインで実行してよいことは明らかである。測定値Ｃｓ（λｉ）は、選択した波長又は波長帯における試料の吸光度、透過度、光学濃度、又はその他の分光測定値である。このような測定値は、例えば、検体検出システム３３４を用いて取得してもよい。一般的に、試料ＳはタイプＡ干渉物質を、好ましくは、試料集団に存在する範囲内の濃度で含有している。
【０２９２】
一実施の形態では、吸光測定値は、経路長を正規化した測定値に変換される。例えば、吸光度は、吸光度を測定を行う光学経路長Ｌによって割って光学濃度に変換される。一実施の形態では、経路長Ｌは、既知の化合物に対する１以上の吸光測定値から測定される。一実施の形態では、水又は既知の濃度の食塩水の溶剤中の試料Ｓを透過させて１以上の吸光度の測定値を求め、こうして得られた吸光測定値から経路長Ｌを算出する。他の実施の形態では、検体及び干渉物質による影響の少ないスペクトルの一部でも吸光測定値を得て、検体の測定値をこれらの波長の吸光測定値で補間する。
【０２９３】
いくつかの方法は、「経路長に鈍感」であり、事前に正確な経路長を知っていなくても、用いることができる。試料は、試料チャンバ９０３又は２４６４、試料要素１７３０又は２４４８、キュベット、或いはその他の試料容器に配置できる。放射源から放射された電磁放射（例えば、中赤外線範囲）は、試料チャンバを介して進むことができる。検出器は、放射が通る場所、或いは、例えば、試料チャンバに対して放射源の反対側に配置できる。放射が試料を介して通過する距離を、「経路長」と呼ぶことができる。いくつかの実施の形態では、放射検出器を試料チャンバに対して放射源と同じ側に配置し、放射が、試料チャンバの１以上の内壁で反射をして検出器に至るようにできる。
【０２９４】
既に説明したように、様々な物質を試料チャンバに充填できる。検体（複数の場合も含む）を含む試料（複数の場合も含む）に加えて、例えば、水又は食塩水の溶剤などの基準液体を充填できる。いくつかの実施の形態では、食塩水の基準液体を試料チャンバに充填し、この基準液体に放射を射出する。検出器は、吸収または反射されずに、試料チャンバ及び基準液体を通過した放射の量、及び／又は性質を測定する。基準液体を用いて測定を行うことによって、放射が進む経路長に関する情報が得られる。例えば、以前に類似の環境で行った測定で得られたデータが存在する場合もある。すなわち、様々な既知の経路長を有する試料チャンバに放射を透過させて、例えば「ルックアップテーブル」に作成できる基準データを確立することができる。試料チャンバ内に基準液体を充填することによって、検出器の様々な読み取り値と様々な経路長の間のそれぞれ１対１の関係を実験で明確にできる。この関係は、ルックアップテーブルに記録して、例えば、コンピュータデータベース又は電子メモリに記憶できる。
【０２９５】
放射経路長を測定する一つの方法は、薄い空の試料チャンバを用いて実行できる。特に、この方法は、二つの反射壁を備えた狭い試料チャンバ又はセルの厚さを測定できる。（チャンバは試料で充填されるため、この厚さが、放射が試料を進む「経路長」となる。）ある範囲の波長の放射を連続的にセル又は試料チャンバを透過することができる。放射はセルに入ると、セルの内部壁で反射し、これらの壁の間を１回から複数回反射した後にセルを出て放射検出器に入ることができる。これによって、最大と最小が繰り返して形成される断続的な干渉縞、即ち「縞」ができる。この断続的な模様は、水平軸を波長の範囲、垂直軸を、例えば、測定した透過度の全透過に対する百分率の範囲としてグラフ化できる。最大は、セルの二つの内部面で反射された放射が進む距離が反射せずに透過した放射の波長の整数倍Ｎである場合に生じる。波長が２ｂ／Ｎとなると必ず、強め合う干渉が発生する。ここで「ｂ」はセルの厚さ（即ち経路長）である。このため、ΔＮを、所定の波長の範囲λ１−λ２におけるこの縞模様の最大の数とすると、セルの厚さｂは、以下の式から得られる。
ｂ＝ΔＮ／２（λ１−λ２）
この方法は、特に、試料チャンバ又は液体セル内の物質の屈折率がセルの壁の屈折率と等しくない場合、この条件が反射性を高めるために有用になりうる。
【０２９６】
経路長を決定すると、それを用いて試料中に存在する可能性のある干渉物質（タンパク質又は水など）の基準値又は基準スペクトルを算出又は決定できる。例えば、グルコースなどの検体と水などの干渉物質の両方が所定の波長の放射を吸収することがある。放射源がその波長の放射を射出して、この放射が検体と干渉物質を含有する試料を透過すると、検体と干渉物質の両方がこの放射を吸収する。このため、検出器の吸光の読み取り値は全体として検体と干渉物質の何れかに全て起因するということではなく、その両者の組み合わせに起因することとなる。しかし、所定の波長の放射が所定の経路長を有する試料を透過する際、所定の干渉物質によって放射がどれだけ吸収されたかに関するデータが存在すれば、検出器の読み取り値全体から干渉物質の寄与分を減じることによって、残りの値を試料中の検体濃度に関する情報として得ることができる。同様の方法が全スペクトルの波長にたいして行うことができる。放射が所定の経路長を有する試料を透過する際、放射が干渉物質によってある波長の範囲にわたりどれだけ吸収されたかに関するデータが存在すれば、全吸収スペクトルから干渉物質の吸収スペクトルを減じることによって、残りをその波長の範囲における検体の吸収スペクトルとして得ることができる。考えられる範囲の経路長について干渉物質の吸光度データを得れば、最初に個別の試料チャンバの経路長を測定することによって、その試料チャンバで測定される試料の正確なデータを得られるようになる。
【０２９７】
これと同様の工程を複数の干渉物質、及び／又は複数の検体に対して繰り返し、又は同時に行うことができる。例えば、水の吸収スペクトルとタンパク質の吸収スペクトルの両方を減じれば、グルコースの吸収スペクトルが残る。
【０２９８】
経路長はまた、等吸収波長を用いても算出できる。等吸収波長とは、試料の全成分が同一の吸光度を有する波長である。特定の試料の成分（及び吸収係数）が既知であれば、それら特定の成分に対して１又は複数の等吸収波長が既知となる。それらの等吸収波長で放射検出器によって収集される吸光度データを用いて経路長を算出できる。これは、必要とする情報が、試料チャンバに配置された同一の試料を用いてほぼ同時に吸光度検出器の複数の読み取り値から得られるという点で有利である。等吸収波長の読み取り値を用いて経路長を決定し、他の選択した波長の読み取り値を用いて干渉物質、及び／又は検体濃度を測定する。このため、この方法は効率的であり、試料チャンバに基準液体を挿入する必要がない。
【０２９９】
いくつかの実施の形態では、試料中の検体濃度を測定する方法では、液体試料を試料容器に挿入し、放射源から放射を容器及び液体試料に照射して透過させて全試料の吸収データを得ることができる。検出器に到達した放射の量を測定し、正確な干渉物質の吸収値又はスペクトルを全試料の吸収データから減じて、残った吸収値又はスペクトルを用いて液体試料中の検体濃度を決定できる。正確な干渉物質の吸収値は、算出した経路長を用いて特定できる。
【０３００】
試料中の検体濃度は、ベール−ランバートの法則（又はベールの法則）を用いて以下のように算出できる。透過度をＴ、吸光度をＡ、Ｐ０を試料に向かう放射の初期のパワー、Ｐを試料から出て検出器に到達する時のパワーとすると、
Ｔ＝Ｐ／Ｐｏ、Ａ＝−ｌｏｇＴ＝ｌｏｇ（Ｐ０／Ｐ）となる。吸光度は、検体又は干渉物質とも呼ばれる試料中の光吸収種の濃度（ｃ）に正比例する。このため、ｅをモル吸光係数（１／Ｍ  Ｉ／ｃｍ）、ｂを経路長（ｃｍ）、ｃを濃度（Ｍ）とすると、ベールの法則は次のように表される。Ａ＝ｅｂｃ  このため、ｃ＝Ａ／（ｅ  ｂ）となる。
【０３０１】
フローチャート３１００を再び参照すると、次のステップはどのライブラリ干渉物質が試料中に存在するかを判定する。特に、ブロック３１２０は、測定値を分析して、考えられる干渉物質を識別する。分光測定では、得られた測定値を干渉物質のスペクトルと光学濃度ドメインで比較して判定するのが好ましい。このステップの結果から、試料中に存在しうる干渉物質のリストが得られる。一実施の形態では、複数の入力パラメータを用いて測定したスペクトルＣｓからグルコース濃度ｇｅｓｔが推定される。入力パラメータは、以前に収集した測定用試料などの試料のスペクトル測定値を含み、検体と干渉物質ライブラリから考えられる干渉物質の組み合わせ、及び考えられる干渉物質毎のスペクトルと濃度範囲を含む。具体的には、入力パラメータは以下の通りである。
【０３０２】
干渉物質ライブラリのデータ：干渉物質ライブラリのデータは、「Ｍ」個の干渉物質について、干渉物質毎の吸収スペクトル、ＩＦ＝｛ＩＦ１，ＩＦ２，・・・，ＩＦＭ｝、各干渉物質の最大濃度Ｔｍａｘ＝｛Ｔｍａｘ１，Ｔｍａｘ２，・・・，ＴｍａｘＭ｝を含む。ここでｍ＝１，２，・・・，Ｍである。
【０３０３】
試料集団データ：試料集団データは、試料スペクトルＣｓｉとして同一の波長範囲にわたって得た統計的に大きな集団の個々のスペクトルと、各スペクトルに対応する検体濃度を含む。例えば、試料集団スペクトルがＮ個の場合、スペクトルはＣ＝｛Ｃ１，Ｃ２，・・・，ＣＮ｝で表すことができる。ここでｎ＝１，２，・・・，Ｎで、各スペクトルに対応する検体濃度はｇ＝｛ｇｌ，ｇ２，・・・，ｇＮ｝で表せる。
【０３０４】
好ましくは、試料集団には、Ｍ個の干渉物質の何れも含まず、材料試料には、試料集団に含まれる干渉物質と、場合によっては、１以上ライブラリ干渉物質が含まれる。既に説明したタイプＡ干渉物質とタイプＢ干渉物質については、試料集団はタイプＡ干渉物質を含む。材料試料はタイプＡ干渉物質を含むが、タイプＢ干渉物質を含んでもよい。試料集団のデータを用いて、予想される範囲のスペクトルと検体濃度を統計的に定量化する。このため、例えば、未知のスペクトル特性を有する、人間の血液中のグルコースを測定するために用いるシステム１０又は３３４では、スペクトル測定値は、好ましくは、集団の統計的試料から取得する。
【０３０５】
以下、分光技術を用いて複数の検体を測定する図示の実施の形態について説明するが、本発明の範囲の限定を意図するものではない。２以上の検体が重畳しないスペクトル特性を有する場合、第１の実施の形態で、各検体に対応するスペクトルを取得する。次に、フローチャート３１００の方法に従って、検体毎に測定値を分析する。お互いに重畳しない特性を有する複数の検体用の代替の実施の形態、又はお互いに重畳する特性を有する複数の検体用の実施の形態では、２以上の検体のスペクトル特性を有する測定値を得る。この測定値をフローチャート３１００の方法に従って、検体毎に分析してもよい。即ち、測定値を、検体一つずつに対して、他の検体を、分析を行う検体に対する干渉物質とみなして分析を行う。
干渉物質の測定
【０３０６】
図３２のフローチャートを参照して、一実施の形態の方法のブロック３１２０についてより詳細に説明する。本方法は、統計的な試料集団モデルを生成し（ブロック３２１０）、干渉物質ライブラリのデータを組み立て（ブロック３２２０）、取得した測定値と統計的な試料集団モデルとを、干渉物質ライブラリからの干渉物質毎のデータを用いて比較し（ブロック３２３０）、干渉物質ライブラリの干渉物質一つずつの存在について統計的な試験を実行して（ブロック３２４０）、統計的な試験に適合した干渉物質をそれぞれ考えられるライブラリ干渉物質として識別する（ブロック３２５０）。ブロック３２２０のステップは、１回実行して、必要に応じて更新することもできる。ブロック３２３０、３２４０、３２５０のステップは、既に説明したようにライブラリの全ての干渉物質について連続的に実行するか、或いは、干渉物質毎に連続的に繰り返して実行できる。
【０３０７】
一実施の形態のブロック３２１０、３２２０、３２３０、３２４０、３２５０の各方法について、既に説明した試料集団データと干渉物質ライブラリデータを用いて分光測定値から試料中のライブラリ干渉物質を識別する例を挙げて説明する。各試料集団スペクトルは、ライブラリ干渉物質のない状態で試料に行った測定値（例えば、光学濃度）を含み、関連する既知の検体濃度を有している。全ての試料集団スペクトルを組み合わせて、検体濃度の範囲における統計的な集団モデル（ブロック３１２０）を形成し、試料集団について平均マトリクスと共分散マトリクスを得る。これによって、例えば、ｎ個の異なる波長の各スペクトルをｎｘ１マトリクスＣで表すとすると、平均スペクトルμは、スペクトル範囲にわたって平均した各波長の値（例えば、光学濃度）を有するｎｘ１マトリクスとなり、共分散マトリクスＶは、Ｃとμの間の偏差の期待値で、Ｖ＝Ｅ（（Ｃ−μ）（Ｃ−μ）Ｔ）となる。マトリクスμとマトリクスＶは、試料集団スペクトルの統計的な分布を表す一つのモデルであるである。
【０３０８】
他のステップでは、ライブラリ干渉物質の情報を組み立てる（ブロック３２２０）。複数の考えられる干渉物質を、例えば、システム１０又は３３４によって測定された、又は対象とする患者の集団が摂取した可能性のある薬物又は食品のリストとして識別し、それらのスペクトル（吸光、光学濃度、又は透過ドメイン）を取得する。更に、血液中の干渉物質の予想される濃度範囲、又は予想される試料物質を推定する。こうして、Ｍ個の干渉物質それぞれについてスペクトルＩＦと最大濃度Ｔｍａｘを得る。好ましくは、この情報を一度組み立て、その後必要に応じてアクセスするようにする。
【０３０９】
次に、取得した測定値のデータ及び統計的な試料集団モデルを、干渉物質ライブラリの干渉物質毎のデータと比較して（ブロック３２３０）、統計的な試験を実行し（ブロック３２４０）、混合物中の干渉物質の識別を行う（ブロック３２５０）。この干渉物質の試験について先ず詳細な数式で示した後、本方法を図示する図３３Ａ及び図３３Ｂを参照して説明する。
【０３１０】
干渉物質の存在の試験は数学的には以下のようにして行う。測定した光学濃度スペクトルＧｓに対してライブラリの干渉物質毎に、干渉物質が測定したスペクトルに存在する場合、その影響を解析的に減じることによって、修正を行う。具体的には、測定した光学濃度スペクトルＧｓは波長毎に干渉物質の光学濃度スペクトルを減じて修正される。ある干渉物質Ｍが、干渉物質濃度単位で吸収スペクトルＩＦＭを有するとした場合、修正後のスペクトルは、
Ｃ’Ｓ（Ｔ）＝ＣＳ−ＩＦＭＴとなる。ここで、Ｔは、最小値Ｔｍｉｎから最大値Ｔｍａｘまでの範囲の干渉物質の濃度とする。Ｔｍｉｎの値はゼロ、或いは、例えばＴｍａｘの数分の一など、ゼロからＴｍａｘまでの値である。
【０３１１】
次に、修正後のスペクトルＣ’Ｓ（Ｔ）と試料集団スペクトルの統計モデル（μ、Ｖ）の間のマハラノビス距離（ＭＤ）を以下の式に基づいて算出する。
【０３１２】
ＭＤ２（Ｃｓ−（Ｔｔ），μ；ρＳ）
＝（ＣＳ−（ＴＩＦｍ）−μ）Ｔ  Ｖ−１（Ｃ８−（ＴＩＦｍ）−μ）  数式（１）
【０３１３】
干渉物質ＩＦの存在に関する試験は、ＴをＴｍｉｎからＴｍａｘへ変化させて行い（すなわち、Ｔの値の範囲にわたってＣｓ（Ｔ）を推定する）、この間隔において最小のＭＤが所定の範囲に存在するか否かを判別する。例えば、この間隔における最小ＭＤが、ランダム変数χ２を自由度Ｌ（Ｌは波長の数）で割った分位数に対して十分に小さいかを判定してもよい。
【０３１４】
図３３Ａに、ブロック３２３０とブロック３２４０のステップを図示したグラフ３３００を示す。グラフ３３００の軸ＯＤｉとＯＤｊを用いて、測定値を取得した多くの波長うちの二波長における光学濃度をグラフ化している。点３３０１は試料集団分布の測定値である。点３３０１は、点の大多数を囲むように描いた楕円内に群をなしていることがわかる。楕円３３０２内の点３３０１は、ライブラリ干渉物質が存在しない場合の測定値を表す。点３３０３は試料測定値である。点３３０３は、１以上のライブラリ干渉物質の存在のために点３３０１の展開の外側にあると考えられる。線３３０４、線３３０７、線３３０９はそれぞれ、ＴｍｉｎからＴｍａｘの範囲にわたって３つの異なるライブラリ干渉物質の濃度Ｔが増加した場合の点３３０３の測定値の修正を示す。この例において３つの干渉物質を、干渉物質＃１、＃２、＃３とする。具体的には、線３３０４、３３０７、３３０９は、試料測定値からライブラリ干渉物質（干渉物質＃１、干渉物質＃２、干渉物質＃３）の量Ｔを減じて、修正後の試料測定値をＴの増加に従ってグラフ化してものである。
【０３１５】
図３３Ｂに、図３２の方法を更に説明するグラフを示す。図３３Ｂでは、マハラノビス距離の二乗ＭＤ２を算出し、線３３０４、３３０７、３３０９の関数としてグラフ化している。図３３Ａに示すように、線３３０４は、干渉物質＃１の濃度の減少を反映し、点３３０１の群に僅かだけ近接している。図３３Ｂに示すように、線３３０４のＭＤ２の値は僅かに減少し、干渉物質＃１の濃度が減少すると再び増加している。
【０３１６】
図３３Ａに示すように、線３３０７は、干渉物質＃２の濃度の減少を反映し、点３３０１の群に近接、或いは点３３０１の群を貫通している。図３３Ｂに示すように、線３３０７のＭＤ２の値は、干渉物質＃２の濃度がある値を取るときに大幅に減少し、その後増加している。図３３Ａに示すように、線３３０９は、干渉物質＃３の濃度の減少を反映し、点３３０３に近接、或いは点３３０３の群を貫通さえしている。図３３Ｂに示すように、線３３０９のＭＤ２の値は、干渉物質＃３の濃度がある値を取るときに更に大幅に減少している。
【０３１７】
一実施の形態では、ＭＤ２のしきい値レベルは、個別の干渉物質の存在を示すように設定されている。このため、例えば、図３３Ｂには、スペクトルから干渉物質分を減じないＭＤ２を示す「オリジナルスペクトル」と記した線と、自由度Ｌ（ここではＬはスペクトルに表される波長の数）でｃｈｉ２分布を割った９５％分位数を示す「９５％しきい値」と記した線が示されている。このレベルは、ＭＤ２の計量値の９５％を超えた値である。換言すると、このレベルの値は珍しく、上記のように、極めて希と考えられる。図３３Ａ及び図３３Ｂで示した３つの干渉物質の中で干渉物質＃３のみがしきい値を下回るＭＤ２の値を有している。このため、この試料分析では、干渉物質＃３が最も試料中に存在する可能性の高い干渉物質を示す。干渉物質＃１は、その最小値がしき値レベルを超えることはないため、存在する可能性は極めて低い。干渉物質＃２は、しきい値レベルを僅かしに超えているため、その存在する可能性は干渉物質＃１より高いが、干渉物質＃３と比較すると依然として遙かに低い。
【０３１８】
識別された干渉物質に関する情報を用いて、考えられる範囲の識別された干渉物質の濃度に対して比較的鈍感な較正定数を生成する方法について以下説明する。以下に説明する個別の方法を使用する他にも、干渉物質の識別は興味深いものであり、様々な有用な方法がありうる。例えば、病院で使用するグルコースモニターは、識別した干渉物質を表示部１４１で表示する、又は通信リンク２１６を介して病院のコンピュータに送信するようになっている。
較正定数を生成する実施の形態
【０３１９】
分析時に試料中に存在する可能性のあるライブラリ干渉物質を識別すると、識別した干渉物質の存在下で検体濃度を推定するための較正定数を生成する（ブロック３１３０）。具体的には、ブロック３１２０の後、存在する可能性のあるライブラリ干渉物質のリストを作成する。一実施の形態のブロック３１２０のステップでは、図３４のフローチャートに示すように、ブロック３４１０で、合成した試料集団の測定値を生成し、ブロック３４２０で、合成した試料集団の測定値を較正用の群と試験用の群に分け、ブロック３４３０で、較正用の群を用いて較正定数を生成し、ブロック３４４０で、較正用の群を用いて試験用の群の検体濃度を推定し、ブロック３４５０では、試験用の群に基づいて推定した検体濃度の誤差を算出し、ブロック３４６０では、平均較正定数を算出する。
【０３２０】
一実施の形態のブロック３４１０、３４２０、３４３０、３４４０、３４５０、３４６０の各方法について、試料中の干渉物質を識別して平均較正定数を生成する例を挙げて説明する。ブロック３４１０に示すステップでは、存在の可能性のあるライブラリ干渉物質のランダムな濃度を試料集団のスペクトル毎に加算して、合成試料集団スペクトルを生成する。ブロック３４１０の方法で生成されるスペクトルを干渉物質加重スペクトルデータベース、又はＩＥＳＤ（Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｔ−Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｓｐｅｃｔｒａｌ  Ｄａｔａｂａｓｅ）と呼ぶ。ＩＥＳＤは、図３５〜図３８に示すステップで生成される。図３５は、ランダムにスケール変更した単一干渉物質のスペクトル（Ｒａｎｄｏｍｌｙ−  Ｓｃａｌｅｄ  Ｓｉｎｇｌｅ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｔ  Ｓｐｅｃｔｒａ）、即ちＲＳＩＳを生成する工程を示す概略図３５００である。図３６は、干渉物質のスケール変更を説明するグラフ３６００である。図３７は、ＲＳＩＳを混合干渉物質スペクトル、即ち、ＣＩＳ（Ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｔ  Ｓｐｅｃｔｒａ）に組み合わせる工程の概略図である。図３８は、ＣＩＳと試料集団スペクトルをＩＥＳＤに組み合わせる工程の概略図である。
【０３２１】
ブロック３４１０の第１のステップを図３５及び図３６に示す。図３５のフローチャート３５００及び図３６のグラフ３６００に概略を示すように、スペクトルＩＦｍを有する既に識別したライブラリ干渉物質（ブロック３５１０）を、グラフ３６００に乱数分布によって示す、ゼロと１の間のランダムな係数（ブロック３５３０）を用いてスケール変更した最大濃度（Ｔｍａｘｍ）（ブロック３５２０）で乗じて、複数のＲＳＩＳ（ブロック３５４０）を生成する。一実施の形態では、スケール変更する工程では、最大濃度を、標準偏差をその平均値の半分とした対数正規分布の９５番目の百分位数として、この分布を有する広範囲の濃度を生成する。グラフ３６００の乱数分布は、μ＝１００、σ＝５０の対数正規分布である。
【０３２２】
個々のライブラリ干渉物質スペクトルをランダムな濃度で乗じてＲＳＩＳを生成するとＲＳＩＳを組み合わせて、図３７に示すように、干渉物質のみのスペクトルの大規模な集団であるＣＩＳを生成する。個々のＲＳＩＳは独立して組み合わされ、ランダムな混合体となって大ファミリーのＣＩＳが生成される。ランダムなＲＳＩＳの混合体からなるＣＩＳ内の各スペクトルは識別されたライブラリ干渉物質の全群から選択される。図３７に示す方法は、個別の干渉物質とは無関係に、各干渉物質に対して十分なバラツキを提供している。
【０３２３】
次のステップは、ＣＩＳと試料集団スペクトルのコピーを組み合わせて、図３８に示すように、ＩＥＳＤを生成するステップである。干渉物質データと試料集団スペクトルは、異なる経路長で取得されていることがあるため、ＣＩＳは最初に同一の経路長にスケール変更する（即ち、乗じる）。試料集団データベースからＭ個のコピーをとる。ここでＭはデータベースのサイズ及び処理する干渉物質の数に応じて決定される。ＩＥＳＤは、それぞれが試料集団スペクトルを有するＭ個のコピーを含む。コピーの１つは、オリジナルの試料集団データであり、残りの（Ｍ−１）個のコピーは、それぞれ、ランダムに追加したＣＩＳスペクトルの一つを含む。ＩＥＳＤスペクトルは各々、個別のＩＥＳＤスペクトルを形成するために用いる試料集団スペクトルからの関連する検体濃度を含む。
【０３２４】
一実施の形態では、１８のライブラリ干渉物質と５８の異なる個々のスペクトルから得た１３０の試料集団スペクトルのために試料集団データベースの１０倍のコピーを用いる。ライブラリ干渉物質スペクトルの間のスペクトルのバラツキを大きくするためには、コピーの割合は小さくする必要があるが、ライブラリ干渉物質の量を大きくするためには、コピーの割合は大きくする必要がある。
【０３２５】
ブロック３４２０、３４３０、３４４０、３４５０のステップを実行して、ＩＥＳＤの異なるスペクトルを繰り返し組み合わせ、識別したライブラリ干渉物質の影響を統計的に平均化する。まず、ブロック３４２０で、ＩＥＳＤを、較正用の群と試験用の群の二つの群に分ける。詳細ついては後で説明するが、ＩＥＳＤを較正用の群と試験用の群に繰り返し分けることによって、較正定数の統計的な重要度が向上する。一実施の形態では較正用の群は、ランダムに選択したＩＥＳＤスペクトルの一部であり、試験用の群は、選択されなかったＩＥＳＤスペクトルである。好ましい実施の形態では、較正用の群は、ＩＥＳＤスペクトルのほぼ３分の２を含む。
【０３２６】
代替の実施の形態では、ブロック３４２０、３４３０、３４４０、３４５０のステップを実行する代わりに利用可能な全てのデータを用いて平均較正定数を算出する一つのステップを実行する。
【０３２７】
次に、ブロック３４３０では、較正用の群を用いて試料測定値から検体濃度を予測するための較正定数を生成する。最初に、検体スペクトルを得る。吸光測定値からグルコースを測定する実施の形態では、グルコース吸収スペクトルをａＧで示す。次に較正定数を以下の手順で生成する。較正スペクトルトルＣ＝｛Ｃ１，Ｃ２，・・・，Ｃｎ｝と対応するグルコース濃度値Ｇ＝｛ｇ１，ｇ２，・・・，ｇｎ｝を有する較正用の群を用いて、グルコースを含まないスペクトルＣ’＝｛Ｃ’１，Ｃ’２，・・・，Ｃ’ｎ｝をＣ’ｊ＝  Ｃｊ−ａＧｇ１として算出できる。次に、以下の５つのステップに従って較正定数ＫをＣ’とａＧから算出する。
１）Ｃ’をＣ’＝ＡＣ’ΔＣ’ＢＣ’に分解する。即ち、Ａ因子をＣのスパン又は列空間の正規直交基底として特異値分解を行う。
２）Δの対角要素（Ｃの特異値）のサイズに基づき、個別の列の階級ｒに過剰適合しないように、ＡＣ’の一部を切り捨てる。ｒの選択は、較正における正確さと安定性のトレードオフであり、ｒが大きくなると、正確さは向上するが、解の安定性は低下する。一実施の形態では、各スペクトルＣはそれぞれ２５個の波長を含み、ｒは１５から１９の範囲である。
３）ＡＣ’の最初のｒ列を、スパン（Ｃ’）の正規直交基底とする。
４）背景からの投影を、Ｃ’のスパンに対する直径投影である積ＰＣ’＝ＡＣ’ＡＣ’Ｔとして得て、補完的な部分空間Ｃ’⊥への投影を形成する、補完（ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ）又はゼロ化投影（ｎｕｌｌｉｎｇ  ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）ＰＣ’⊥＝１−ＰＣ’を算出する。
５）較正ベクトルＫを、対象とする検体の吸収スペクトルに対して次のようにゼロ化投影を行うことによって得て、Ｋｒａｗ＝ＰＣ’⊥ａＧ、次のように正規化する。Ｋ＝Ｋｒａｗ／＜Ｋｒａｗ，ａＧ＞。ここで、角括弧＜＞は、標準的なベクトルの内積を表す。正規化した較正定数は、個別の構成用の群においてａＧの単位スペクトル入力に対して単位応答する。
【０３２８】
次に較正定数を用いて試験用の群中の検体濃度を推定する（ブロック３４４０）。具体的には、試験用の群の各スペクトル（各スペクトルは、試験用の群を生成するために用いた試料集団スペクトルからの関連するグルコース濃度を含む）にブロック３４３０で得た較正ベクトルＫを乗じて、グルコース濃度の推定値を算出する。算出したグルコース濃度と既知のグルコース濃度との誤差を算出する（ブロック３４５０）。具体的には、誤差の測定値は、１／ｒｍｓ２によって試験用の群全体にわたって平均をとった加重値を含むことができる。
【０３２９】
ブロック３４２０、３４３０、３４４０、３４５０を較正用の群の多くの異なるランダムな組み合わせに対して繰り返す。好ましくは、ブロック３４２０、３４３０、３４４０、３４５０を数百回から数千回繰り返す。最後に、多くの較正用の群及び試験用の群から得た較正定数及び誤差から平均較正定数を算出する（ブロック３４６０）。具体的には、平均較正定数は、較正ベクトルの加重平均として算出する。一実施の形態では、全ての試験に対して、Ｋａｖｅ＝Ｋ＊ｒｍｓ２／Σ（ｒｍｓ２）などの正規化した平方二乗平均に従って加重を行う。
【０３３０】
ブロック３１３０の最後は、図３４のフローチャートに従って実行され、平均較正定数Ｋａｖｅが取得したスペクトルに適用される（ブロック３１４０）。
【０３３１】
したがって、識別した干渉物質に基づいて較正定数を算出する一実施の形態の方法は、以下のように要約できる。
１．ＲＳＩＳを生の（干渉物質を含まない）試料集団スペクトルに加えて合成試料集団スペクトルを生成し、干渉物質を加重したスペクトルデータベース（ＩＥＳＤ）を形成する。ここで、ＩＥＳＤの各スペクトルは、試料集団のスペクトルの一つから合成したものであり、ＩＥＳＤの各スペクトルは、少なくとも一つの関連する既知の検体濃度を含む。
２．ＩＥＳＤのスペクトルを較正用のスペクトル群と試験用のスペクトル群に分離する。
３．較正用のスペクトル群とそれらに関連する既知の正確な検体濃度に基づいて較正用のスペクトル群用の較正定数を生成する（例えば、上記の５つのステップで概略を説明したマトリクス処理を用いる）。
４．ステップ３で生成した較正定数を用いて以下のようにして対応する試験用の群の誤差を算出する（試験用の群のスペクトル毎に繰り返す）。
ａ．（試験用の群から選択したスペクトル）を（ステップ３で生成した平均較正定数）で乗じてグルコース濃度の推定値を得る。
ｂ．グルコース濃度の推定値と、選択した試験用スペクトルに関連する既知の、正確なグルコース濃度との差異を比較し、選択した試験用スペクトルに関する誤差を得る。
５．ステップ４で算出した誤差を平均して、現在の較正用の群と試験用の群の組に関する加重又は平均誤差を得る。
６．ステップ２からステップ５をｎ回繰り返し、ｎ個の較正定数とｎ個の平均誤差を得る。
７．ｎ個の平均誤差から「大平均」誤差を算出し、ｎ個の較正定数から平均較正定数を算出し（最大の平均誤差と較正定数を除いた加重平均が好ましい）、識別した干渉物質の影響に対して最も影響を受けにくい較正定数を得る。
実施例１
【０３３２】
ここに開示する特定の方法の一実施例として、中赤外線吸収分光法を用いて血液中のグルコースを検出する場合について説明する。表２に１０個のライブラリ干渉物質（それぞれグルコースと重畳する吸光度特性を有する）と、それぞれ対応するライブラリ干渉物質の最大濃度を列挙した。表２は更に、干渉物質に対するグルコース感度をトレーニングした場合とトレーニングしていない場合に分けて記載している。干渉物質に対するグルコース感度は、干渉物質濃度の単位当たりの変化に対するグルコース濃度推定値の変化として算出している。検体からグルコースを高精度で選択的に検出する技術では、この値はゼロである。トレーニングをしていない場合の干渉物質に対するグルコース感度とは、識別した干渉物質を用いずに較正値を上述の方法で決定した場合の干渉物質に対するグルコース感度をいう。トレーニングをした場合の干渉物質に対するグルコース感度とは、識別した適当な干渉物質を用いて較正値を上述の方法で決定した場合の干渉物質に対するグルコース感度をいう。この場合、最も改善が少なかったのが（干渉物質に対する感度の低下という意味で）尿素で、６．５倍感度が低下しただけであって、この他に改善の比率が６０倍から８０倍という３つの干渉物質が続く。残りの６つの干渉物質においては、感度が１００倍以上１６００倍まで低下している。干渉物質に対するグルコース感度がトレーニングによって低下したことは、本方法が、干渉物質の存在下でグルコースに対して選択的な較正定数を効果的に生成していることを示している。
【表２】
2008529674.tif 000005
実施例２
【０３３３】
１８個の干渉物質に対して本方法の効果を示すもう一つの実施例について説明する。表３に、１８個の干渉物質とそれぞれの最大濃度、及びトレーニングした場合とトレーニングしてない場合の干渉物質に対するグルコース感度を列挙した。表は、干渉物質が存在しない状態と全ての干渉物質が存在する状態で同時に行った較正と試験のシミュレーションを１０００回実行した結果を要約したものである。図３９に、１０００回の試行に対するグルコース濃度推定値のＲＭＳ誤差の分布を示す。多くの物質（重炭酸ナトリウム、硫酸マグネシウム、トルブタミド）においては感度が大幅に低下しているが、他の物質（エタノール、アセトアセテート）においては感度が上昇していることが表３に示されている。図３９の曲線は、干渉物質が存在しない場合と１８個の干渉物質が存在する場合の両方の較正用の群と試験用の群を示している。図３９の較正曲線と試験曲線を比較して明らかなように干渉物質は性能を低下させる。例えば、ピークが約２ｍｇ／ｄＬシフトし、分布の幅も僅かであるが増加している。分布の広がりによってピークの高さも低下しており、この結果、性能の低下が緩和されている。
【表３】
2008529674.tif 000006
実施例３
【０３３４】
本実施例では、病院の集中治療室（ＩＣＵ）で患者に対して行われる可能性の多い、血液中に通常存在しない４つの干渉物質（タイプＢ干渉物質）の存在下で中赤外線吸収分光法を用いて、ここに開示した特定の方法で、血液中のグルコースを測定した。４つのタイプＢ干渉物質とは、マンニトール、デキストラン、ｎ−アセチルＬシステイン、及びプロカインアミドである。
【０３３５】
４つのタイプＢ干渉物質のうち、マンニトールとデキストランは、両方ともスペクトルがグルコースに類似しており（図４０Ａ、図４０Ｂ参照）、ＩＣＵにおける投与量が通常のグルコースレベルと比較して極めて多いことから、グルコースの評価に実質的な影響を与える可能性を有する。マンニトールは、例えば、血液中に２５００ｍｇ／ｄＬの濃度で存在し、デキストランが５０００ｍｇ／ｄＬを超える濃度で存在する場合がある。比較のため記載すると、通常の血漿のグルコースレベルは、１００−２００ｍｇ／ｄＬのオーダーである。他のタイプＢ干渉物質であるｎ−アセチルＬシステインとプロカインアミドについては、スペクトルがグルコースのスペクトルと大きく異なる。
【０３３６】
図４０Ａ、図４０Ｂ、図４０Ｃ、図４０Ｄはそれぞれ、２つの異なる技術、補間解像度が１ｃｍ−１のフーリエ変換赤外線（ＦＴＩＲ）スペクトロメータ（三角形と実線で示す）と、７．０８μｍで１４０ｎｍから１０μｍで２７９ｎｍまで変化する帯域幅に対応する２８ｃｍ−１の半波高全幅値（ＦＷＨＭ）帯域幅とガウス分布を有する２５の有限帯域幅ＩＲフィルタ（丸と鎖線で示す）を用いて得たグルコースと上述の干渉物質の吸収スペクトルの比較を示すグラフである。具体的には、これらの図は、濃度レベルを１ｍｇ／ｄＬ、経路長を１μｍとした場合のグルコースとそれぞれの干渉物質、即ち、マンニトール（図４０Ａ）、デキストラン（図４０Ｂ）、ｎ−アセチルＬシステイン（図４０Ｃ）、プロカインアミド（図４０Ｄ）との比較を示している。図４０Ａ〜図４０Ｄにおいて水平軸は、７μｍ〜１０μｍの範囲のミクロン（μｍ）を単位とする波長を表しており、垂直軸は任意の単位となっている。
【０３３７】
フィルタを用いて得たデータの中心波長は、図４０Ａ、図４０Ｂ、図４０Ｃ、図４０Ｄに鎖線の曲線に沿って丸で示し、それぞれ、ミクロンの単位で以下の波長、即ち、７．０８２，７．１５８，７．２４１，７．３３１，７．４２４，７．５１３，７．６０５，７．７０４，７．８００，７．９０５，８．０１９，８．１５０，８．２７１，８．５９８，８．７１８，８．８３４，８．９６９，９．０９９，９．２１７，９．３４６，９．４６１，９．５７９，９．７１８，９．８６２，９．９９０に対応している。フィルタ帯域幅のスペクトル特性に対する影響は、図４０Ａ〜図４０Ｄに見られるように、実線の曲線で示すスペクトル特性の鋭さが減少し、鎖線の曲線では比較的鋭さがなくなっていることから明らかである。
【０３３８】
図４１は、３人の供血者から採取した６つの血液試料を、波長の範囲を７μｍ〜１０μｍとして任意の単位で表した血漿スペクトルのグラフであり、曲線上の記号はそれぞれ、２５個のフィルタの中心波長を示す。６つの血液試料は、本例のタイプＢ干渉物質である、マンニトール、デキストラン、ｎ−アセチルＬシステイン、プロカインアミドの何れも含まない、試料集団である。３人の供血者（供血者Ａ、Ｂ、Ｃで示す）は、血液を別々の時間に提供しているため、グラフにｍｇ／ｄＬで示す、ＹＳＩ製生化学分析器（ＹＳＩ  Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  Ａｎａｌｙｚｅｒ（ＹＳＩ  Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ，Ｙｅｌｌｏｗ  Ｓｐｒｉｎｇｓ，ＯＨ））によって測定した血液グルコースレベルは異なっている。各試料スペクトルを測定する直前に同一のセルで食塩水を基準として走査したスペクトルの分析によって、これらの試料の経路長は３６．３μｍと推定され、これを用いてこれらの測定を正規化した。この数量を考慮して構成ベクトルを算出した。こうして得られたベクトルを他の装置から得たスペクトルに適用する場合、有効な結果を得るためには同様に経路長を推定して正規化する工程を要する。
【０３３９】
次に、スペクトルに本例のタイプＢ干渉物質毎にランダムな量加えて混合物、例えば、干渉物質加重スペクトルを構成してもよい。表４に示すように、試料集団スペクトル一つに対して一つの干渉物質をランダムな量添加して組み合わせ、５４のスペクトル一つずつに対してＮで示す番号、供血者、グルコース濃度（ＧＬＵ）、干渉物質濃度（ｃｏｎｃ（ＩＦ））、干渉物質について表にまとめた。表４の条件を用いて、それぞれが６つの血漿スペクトルの一つに４つの干渉物質の一つを２つのレベル組み合わせてなる混合スペクトルを形成した。
【表４】
2008529674.tif 000007
表４  実施例３の干渉物質加重スペクトルデータベース
【０３４０】
図４２Ａ、図４２Ｂ、図４２Ｃ、図４２Ｄは、表４の条件によって形成されたスペクトルを含む。具体的にこれらの図は、濃度レベルを１ｍｇ／ｄＬ、経路長を１μｍとした場合の、ランダムな量のマンニトール（図４２Ａ）、デキストラン（図４２Ｂ）、ｎ−アセチルＬシステイン（図４２Ｃ）、プロカインアミド（図４２Ｄ）を含む６つの試料の試料集団のスペクトルを示している。
【０３４１】
次に、図４２Ａ〜図４２Ｄのスペクトルを用いて、ブロック３１２０のステップを再現するために有効な較正ベクトルを生成した。本例の次のステップは、試料中に存在する水のスペクトルを減じて、水のない状態のスペクトルを生成する。既に説明したように、ここで開示する個別の方法は、試料集団と測定試料の両方に存在する干渉物質（タイプＡ干渉物質）の存在下で検体濃度を推定するようになっているため、試料集団と測定する試料に存在する干渉物質のスペクトルを取り除く必要はない。
【０３４２】
較正ベクトルを、水のない状態のスペクトルとして、図４３Ａ〜図４３Ｄにそれぞれ、マンニトール（図４３Ａ）、デキストラン（図４３Ｂ）、ｎ−アセチルＬシステイン（図４３Ｃ）、プロカインアミド（図４３Ｄ）の場合について示す。具体的には、図４３Ａ〜図４３Ｄの各々は、干渉物質の存在下のトレーニングによって得た較正ベクトルを、清浄な血漿スペクトルのみのトレーニングによって得た較正スペクトルと比較している。較正スペクトルは、基準スペクトルの処理で用いたフィルタの（経路長を正規化した）スペクトル吸光度の値を表すベクトルで内積を算出して用いる。大きな値（正の値であろうと負の値であろうと）は通常、対応するスペクトルがグルコースの存在に敏感である波長を表し、小さな値は通常、対応するスペクトル吸収がグルコースの存在に鈍感である波長を表す。干渉物質が存在すると、この対応性が幾分不透明になり、干渉物質の性質によって、グルコースの存在が隠されてしまう。
【０３４３】
２つの干渉物質、ｎ−アセチルＬシステインとプロカインアミドの影響を最小限にするために得た較正ベクトルが純粋な血漿用に得たものと類似していることは、これら二つの干渉物質がグルコースのスペクトルとスペクトルが全く異なることを反映しており、デキストランのマンニトールの影響を最小限にする較正ベクトルと純粋な血漿用に得たものとに大きな差異が見られることは、反対にこれらの物質のスペクトルとグルコースのスペクトルの類似性が大きいことを表している。干渉するスペクトルが、グルコースのスペクトルと類似している（即ち、マンニトールとデキストラン）の場合、較正ベクトルは大きく変化する。干渉するスペクトルが、グルコースのスペクトルと異なる（即ち、ｎ−アセチルＬシステインとプロカインアミド）の場合、干渉物質を添加して得た較正ベクトルと干渉物質を添加しないで得た較正ベクトルの間の差異を検出することは困難である。
【０３４４】
ここで説明する方法ステップは一実施の形態においては、適当な記憶装置に保存した命令（又はコードセグメント）を実行する処理システム（即ちコンピュータシステム）の適当なプロセッサ（複数の場合も含む）によって実行されることは明らかである。ここに開示する方法及び装置は、個別のインプリメンテーション又はプログラム技術に限定されるものではなく、本方法及び装置は、ここに説明する機能を実施するために適当であれば如何なる技術を用いて実現してもよいことは明らかである。本方法及び装置は、個別のプログラム言語又はオペレーティングシステムに限定されるものではない。更に、装置を較正する様々な構成要素は、単一のハウジングに収納されてもよく、或いは、有線又は無線通信によって通信可能な複数のハウジングに収納されてもよい。
【０３４５】
更に、本方法で用いる干渉物質、検体、又は集団データは更新、変更、追加、除去、又は必要に応じて修正してもよい。このため、例えば、本方法に関連する干渉物質のスペクトル情報、及び／又は濃度は、本方法を実施するプログラムのデータベースを更新又は変更することによって、更新又は変更してもよい。更新は、新しいコンピュータにより読み取り可能な媒体を提供して、又はコンピュータネットワークを介して行ってもよい。本方法又は装置に対するその他の変更は、これに限定されないが、新たな検体の追加、又は集団スペクトル情報の変更などによって行ってもよい。
【０３４６】
ここに開示する方法各々の一実施の形態は、処理システムによってアクセス可能、及び／又は実行可能なコンピュータプログラム、例えば、内蔵されたシステムの一部を構成する一つ以上のプロセッサとメモリを含んでもよい。このため、当業者には、ここに開示する本発明の実施の形態は、専用装置などの装置、データ処理システムなどの装置又は、例えばコンピュータプログラム製品などの搬送媒体（ｃａｒｒｉｅｒ  ｍｅｄｉｕｍ）、方法によって実現可能であることは明らかである。搬送媒体は、方法を実施する処理システムを制御するための１以上のコンピュータにより読み取り可能なコードセグメントを有する。したがって、ここに開示される発明の様々な形態は、方法、全体がハードウェアの実施の形態、全体がソフトウェアの実施の形態、又はソフトウェアとハードウェアの態様を組み合わせた実施の形態で実現できる。更に、ここに開示される１以上の方法（測定分析、干渉物質の測定、及び／又は構成定数の生成を含むが、これに限定されない）は、１以上のコンピュータにより読み取り可能なコードセグメント又は搬送媒体上のデータの集まりとして保存できる。コンピュータにより読み取り可能な搬送媒体は、適当であれば、ディスケット又はハードディスクなどの磁気記憶装置、メモリカートリッジ、モジュール、カード又はチップ（単独の場合も大型装置内に取り付けられたものも含む）、ＣＤ又はＤＶＤなどの光学的記憶装置を含めて利用してもよい。
【０３４７】
本明細書において、「一実施の形態」又は「実施の形態」とは、実施の形態に関連する個別の特長、構造又は性質が少なくとも一つの実施の形態に含まれていることを意味する。このため、本明細書の様々な箇所に記載されている「一実施の形態において」又は「実施の形態において」という表現は、必ずしも同一の実施の形態を指すとは限らない。更に、当業者には本開示内容から、一つ以上の実施の形態において個別の特長、構造又は性質を適当に組み合わせることができることは明らかである。
【０３４８】
同様に、上述の実施の形態において、本開示を効率的に説明し、本発明の様々な態様の一つ以上に関する理解を追加するため、単一の実施の形態、図面、またはその記載の中でしばしば、本発明の様々な特長をまとめて説明している。こうした開示の方法は、しかしながら、特許請求の範囲が特許請求の範囲に明示的に記載された以上の特長を要することを意図したものと解釈すべきではない。むしろ、以下に記載する特許請求の範囲は、本発明の態様が、上述に開示された実施の形態の何れか一つが有するその全ての特徴より少ないものを組み合わせても成立することが反映されている。したがって、本発明の詳細な説明に続く特許請求の範囲は、各請求項はそれぞれ個別の実施の形態に基づくように、本発明の詳細な説明に明示的に組み込まれている。
【０３４９】
検体検出システム、試料要素、検体濃度の算出アルゴリズム及び方法、及びその他の関連する装置及び方法については、「ＲＥＡＧＥＮＴ−ＬＥＳＳ  ＷＨＯＬＥ−ＢＬＯＯＤ  ＧＬＵＣＯＳＥ  ＭＥＴＥＲ」と題する２００３年５月１５日に公開された米国特許出願第２００３／００９０６４９号、「ＰＡＴＨＬＥＮＧＴＨ−ＩＮＤＥＰＥＮＤＥＮＴ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  ＯＰＴＩＣＡＬＬＹ  ＤＥＴＥＲＭＩＮＩＮＧ  ＭＡＴＥＲＩＡＬ  ＣＯＭＰＯＳＩＴＩＯＮ」と題する２００３年９月２５日に公開された米国特許出願第２００３／０１７８５６９号、「ＭＥＴＨＯＤ  ＯＦ  ＤＥＴＥＲＭＩＮＩＮＧ  ＡＮ  ＡＮＡＬＹＴＥ  ＣＯＮＣＥＮＴＲＡＴＩＯＮ  ＩＮ  Ａ  ＳＡＭＰＬＥ  ＦＲＯＭ  ＡＮ  ＡＢＳＯＲＰＴＩＯＮ  ＳＰＥＣＴＲＵＭ」と題する２００４年１月２９日に公開された米国特許出願第２００４／００１９４３１号、「ＭＥＴＨＯＤ  ＯＦ  ＤＥＴＥＲＭＩＮＩＮＧ  ＡＮ  ＡＮＡＬＹＴＥ  ＣＯＮＣＥＮＴＲＡＴＩＯＮ  ＩＮ  Ａ  ＳＡＭＰＬＥ  ＵＳＩＮＧ  ＩＮＦＲＡＲＥＤ  ＴＲＡＮＳＭＩＳＳＩＯ  ＤＡＴＡ」と題する２００５年２月１７日に公開された米国出願第２００５／００３６１４７号、及び「ＳＡＭＰＬＥ  ＥＬＥＭＥＮＴ  ＷＩＴＨ  ＢＡＲＲＩＥＲ  ＭＡＴＥＲＩＡＬ」と題する２００５年２月１７日に公開された米国特許出願第２００５／００３８３５７号も参照することができる。上記公報の全ての内容は、参照によって本明細書に組み込まれ、本明細書の一部をなしている。
【０３５０】
複数の出願、公報及び外部文書が、参照によって本明細書に組み込まれている。本明細書本体の記載と、組み込まれた文書の記載に齟齬がある場合は、本明細書本体の記載を優先して解釈すべきである。
【０３５１】
患者からの体液（例えば、血液）の分析は、通常、患者から抜き取るか、或いは患者からの体液の試料を得て、この体液試料を試料分析器３３０に送出して行う。しかしながら、試料を適切に測定、分析できるように、事前に、新鮮な希釈していない試料を試料分析器３３０に通して、液体処理システム１０内部を洗浄する必要がある。例えば、血液を抜き取る、又は液体処理システム１０へ戻す段階の前に、血液を試料分析器３００に供給するカテーテル１１を食塩水で満たす。この食塩水は、少量の試料を採取経路１１３を介して試料分析器３３０へ送る前に、患者接合部経路１１２と採取経路１１３の接合点に新鮮で希釈していない血液の試料が確実に存在するように、システム１０から洗い落としておくことが有利である。血液を抜き取る、又は戻す前に血液の供給のために用いるカテーテルを食塩水で満たすため、除去又は「洗浄」されてない場合、食塩水は希釈するか、或いは血液試料を混ぜることができる。液体経路に沿って分光器に運ばれる血液試料は、大幅に希釈（例えば、１％以上に）できる。分析用に希釈してない試料を確保しておくことも有利である。
【０３５２】
通常の病院の液体測定及び分析装置は、装置を洗浄するため、３ｍｌを超える血液を抜き取り、装置は、試料を分析する前にこの量の血液を廃棄するようになっている。しかしながら、液体処理システム１０は、システム洗浄のために抜き取る血液の量をはるかに少なくする機能を有している。血液の希釈がもはやない段階で検出をする比色センサ３１１を用いるため、液体処理システム１０は効率的に抜き出す量を削減できる。これとは反対に、通常、病院で用いられる手動の機器は、機器が適切に洗浄され、試料が希釈されないことを確実にするため、大量の血液を抜き出す必要がある。
【０３５３】
液体処理システム１０、採取システム１００／３００／５００／８００、液体処理及び分析装置１４０、モジュール又はカセット８２０、及び本明細書に開示されるその他の装置は、患者の体液を処理し、採取し、及び／又は分析する、様々な実施の形態の装置及び方法を容易にする。例えば、液体処理システム１０、採取システム１００／３００／５００／８００、液体処理及び分析装置１４０、カセット８２０、及び液体処理及び分析装置１４０は、いくつかの実施の形態では通常の測定サイクルで、３ｍｌ（様々な実施の形態では、２ｍｌ以下、１ｍｌ以下、４００μｌ以下、３００μｌ以下、２００μｌ以下、１００μｌ以下、又は５０μｌ以下）の血液又は体液を患者Ｐから抜き取る、及び／又は含有する低容量システム又は装置を含む。
【０３５４】
上述のように、特定の実施の形態の低容量システムでは、患者から合計で３ｍｌ以下を抜き取るか、或いは取得する。しかしながら、特定の実施の形態は、このように多く抜き取った試料からでもより少量の体液を分析するようになっている。少量の試料とはほぼ十数μｌの量であり、約１０〜約１００μｌの範囲の量でよい。例えば、体液を血液とした一実施の形態では、採取部２００は採取要素部２２０から少量の試料として、約１０〜約１００μｌの範囲の血液、或いは、より好ましくは、約４０μｌの量の血液を抽出する。他の実施の形態では、ポンプ３２８は、３０〜５０μｌの量の試料Ｓを抜き取る。
【０３５５】
しかしながら、様々な実施の形態の低容量装置で抜き取る量は、少量であっても、検体の測定を実行するためには十分である。このため、この量は、例えば、抜き取った液体の一部を検体検出システム３３４へ送出する、及び検体濃度の測定を容易にするために十分な量である。
【０３５６】
試料を抜き取った後、液体処理システムは、既に少量である試料の更に一部に対して分析を行う。抜き取った試料には、図７Ｅに示すバルブ６１３ａ、６１３ｂ、６１３ｃを介してバブルを注入する。バブルは、抜き取った試料を、それぞれが約１０μｌ程度の体積を有する複数の小部分に分ける。例えば、小部分の第１群（例えば、３つの小部分）を用いて液体処理ネットワークを洗浄する。即ち、これらの３つの小部分を液体処理ネットワークと試料調合部３３２を通して、ネットワークを食塩水で洗浄する。続く小部分のみを検体検出システム３３４によって分析する。一実施の形態では、分析部分（即ち第４の小部分）を試料調合部３３２によって送出し、分析部分から血漿成分を分離し、続いて血漿成分のみを検体検出システム３３４によって分析する。
【０３５７】
特定の実施の形態では、体積の少ない試料を分光分析する。ここで、検体検出システムは、ここで開示した実施の形態の何れかの検体検出システム３３４／１７００を備えてもよく、或いは適当であれば如何なる分光分析器を備えてもよい。他の特定の実施の形態では、体積の少ない試料を光学的に分析するが、ここで、検体検出システムは、適当であれば如何なる光学システムを備えてもよい。更に他の特定の実施の形態では、体積の少ない試料を電気化学的に分析する。ここで、検体検出システムは、適当であれば如何なる電気化学システムを備えてもよい。
【０３５８】
液体処理システム１０、採取システム１００／３００／５００／８００、カセット８２０、及び液体処理及び分析装置１４０は、本明細書に開示した液体処理ネットワーク、又は液体送出ネットワークを含むことができる。液体処理ネットワーク又は液体送出ネットワークは、血液（又はその他の体液）、注入液、及び／又は空気が、対象とする装置の動作時に通過する１以上の経路２０を備える。経路２０は、容器１５、採取システム１００／３００／５００／８００及びカテーテル１１を相互に連結する導管を形成する。
【０３５９】
採取システム１００及びカセット８２０の経路２０は、接合部１２０から液体処理及び分析装置１４０迄の液体源経路１１１、液体処理及び分析装置１４０から患者接合部１１０迄の患者接合部経路１１２、及び患者接合部１１０から液体処理及び分析装置１４０迄の採取経路１１３を含む。
【０３６０】
更に、液体処理及び分析装置１４０は、これに限定されないが、制御部、液体センサ、流体調整部、及び、無線、有線又は光ファイバ通信機を備えることができる。無線、有線又は光ファイバ通信機は、採取システム１００内の情報の伝送、又は採取システム１００と無線、有線、又は光ファイバネットワークの間の情報通信を行う。制御部は、これに限定されないが、バルブ、ポンプを含んでもよく、液体センサは、これに限定されないが、圧力センサ、温度センサ、ヘマトクリットセンサ、ヘモグロビンセンサ、比色センサ、及びガス（又は「バブル」）センサを含んでもよく、流体調整部は、これに限定されないが、ガス注入器、ガスフィルタ、液体（例えば、血漿）分離器を含んでもよい。
【０３６１】
システム１０／１００／３００／５００／８００、カセット８２０、又は装置１４０の動作時、液体処理システム１０の経路２０及び液体処理ネットワークは、最大抽出状態に到達できる。最大抽出状態とは、システム又は装置１０の通常の動作サイクルにおいて、患者から抜き取った、或いは取得して液体処理ネットワーク内に存在する体液の体積又は量が最大の状態をいうものとする。最大抽出状態に対応する抜き取った体液の最大体積又は最大量とは、液体処理システム１０に存在する可能性のある廃棄体液（例えば、１以上の廃棄物用管、及び／又は廃棄物容器内の体液）を全て除いたものとする。
【０３６２】
最大抽出領域とは、システム１０／１００／３００／５００／８００、カセット８２０、又は装置１４０が最大抽出状態において、体液が占める液体処理ネットワークの部分をいうものとする。最大抽出領域は、液体処理ネットワークの患者側端部によって画定される。患者側端部は、患者接合部１１０／１１００／１２００、又は、液体処理ネットワークと患者Ｐの間に介在する液体経路又は液体ネットワークの適当な接合部など、患者Ｐに最も近い液体処理ネットワークの端部又は領域を含むことができる。或いは、患者側端部は、接合部２３０、又は装置１４０に対向する接合部１１０の端部、又は、図１１又は図１２を参照した場合、接合部１１００／１２００に隣接する採取要素部２２０の端部を含むことができる。
【０３６３】
一実施の形態において、採取システム１００又はカセット８２０動作時に複数の動作状態で最大抽出状態に到達する。複数の動作状態とは、それぞれ、試料を液体処理システム１０の液体処理ネットワークの異なる領域に分配可能な動作状態をいう。これら異なる領域とは各々、液体処理ネットワークの最大抽出領域を画定するものとし、これらの領域の最大容積は各々、最大抽出状態に対応する最大体積とほぼ等しい。
【０３６４】
最大抽出状態に至る第１の動作状態は、図７Ｃに示すように、体液が最初に患者Ｐから抜き取られて患者接合部経路１１２に入る状態である。既に説明したように、このステップは、体液試料Ｓが経路１１２、１１３の接合点を丁度通過するまで続けることが好ましい。一実施の形態では、十分な量の試料Ｓの存在を確保するため、血液を患者接合部経路１１２に抜き取る際に、比色センサ３１１の出力の変化が血液の存在を示した後、更に、所定の時間を過ぎるまで液体の抜き取り処理を続ける。他の特定の実施の形態では、他の種類のセンサ（例えば、ヘモグロビンセンサ、又はヘマトクリットセンサ）を用いる。センサは、センサ位置における体液の存在を示す信号を提供するものが有利である。図７Ｃに示す状態で、最大抽出領域とは、患者側端部から体液のカラムの先頭まで、抜き取られた体液によって占められる経路１１２の部分である。抜き取られた体液の一部が他の液体によって希釈される一実施の形態では、希釈された液体は最大抽出状態又は最大抽出領域を画定する体積から除かられる。
【０３６５】
最大抽出状態に至る第２の動作状態は、図７Ｄに示すように、体液が患者接合部経路１１２から採取経路１１３に入る状態である。この状態における最大抽出領域とは、患者側端部から経路１１２内の体液カラムの先端まで、及び経路１１２、１１３の接合点から経路１１３内の体液カラムの先端まで、抜き取られた体液によって占められる経路１１２、１１３の部分を含む。図７Ｄに示す状態が図７Ｃに示す状態と同一の体積又は量の抜き取った体液を有する特定の実施の形態では、図７Ｃの状態と図７Ｄの状態の両方が、それぞれ異なる最大抽出領域を画定することができる。ここで、図７Ｄに示す経路１１３内に体液を送り込む際、患者から経路１１２に新たな体液が抜き取られる場合、図７Ｃに示す状態は、図７Ｄに示す状態より抜き取った体液の体積又は量が少ないことになるため、図７Ｃに示す状態は、最大抽出状態ではなくなり、最大抽出領域でもなくなることに留意されたい。
【０３６６】
システム内の体液の容量が、図７Ｄに示すものと等しい場合、図７Ｅ、図７Ｆに示す状態で、更なる最大抽出状態に到達し、及び更なる最大抽出領域が画定される。ここで、最大抽出領域は、バブル７０２、７０３、７０４によって複数の小領域に分割される。
【０３６７】
最大抽出領域（及び、通常の測定サイクル時にシステム内に抜き取られる体液の最大体積）は、好ましくは、体積で４００μｌ以下である。更なる実施の形態では、最大抽出領域又は抜き取った体液の最大値は、体積で３００、２００、１００、５０μｌである。
【０３６８】
特定の実施の形態は、液体処理システム１０、採取システム１００／３００／５００／８００、カセット８２０、又は装置１４０（又は患者Ｐの所望の体液と流体連通する液体経路を有する適当なシステム又は装置）などのシステムを用いて患者Ｐの体液を少ない体積で採取、及び／又は分析する方法を含む。この方法は液体経路２０（例えば、経路１１２）を介して患者に注入液を注入する工程と、時折、液体経路２０（或いは、患者へ延在する他の経路）を介して患者から体液の試料を抜き取る工程を含む。試料を抜き取る工程は、既に詳細を説明したように、経路の患者側端部を超えて試料を抜き取る工程を含むことができる。
【０３６９】
抜き取った試料は体積で、好ましくは３ｍｌ以下、他の実施の形態では、２ｍｌ以下、１ｍｌ以下、４００μｌ以下、３００μｌ以下、２００μｌ以下、１００μｌ以下、５０μｌ以下である。この方法は更に、抜き取った試料の少なくとも一部を分析し、この分析に基づいて、グルコース、乳酸、二酸化炭素、又はヘモグロビンなどの少なくとも一つの検体の濃度、即ちレベルを測定する工程を含む。分析は、経路２０を介してアクセス可能な（又はシステム１０／１００／３００／５００／８００、カセット８２０、又は経路２０と動作可能に連動する）、検体検出システム３３４／１７００、又はその他の適当な分光システム又は非分光システムなどの検体検出システムによって実行できる。
【０３７０】
抜き取った体液が全血を含む場合、本方法は更に、血液から血漿を分離する工程と、分離した血漿を分析する工程を含むことができる。この方法は更に、例えば、図７Ｆ及び図７Ｇを参照して説明したように、抜き取った体液の試料の一部を患者に戻す工程を含むことができる。
【０３７１】
本発明について個々の好ましい実施の形態及び実施例を用いて開示したが、当業者であれば、本発明はここに具体的に開示した実施の形態を超えて他の代替の実施の形態、及び／又は本発明の使用、本発明の明らかな修正、及び等価なものも含むことは理解される。したがって、本発明の範囲は、ここに開示した個別の実施の形態に限定されるものではなく、以下に記載する特許請求の範囲を公正に読み取ることによってのみ決定される。
【図面の簡単な説明】
【０３７２】
【図１】一実施の形態の液体処理システムの概略図である。
【図１Ａ】液体処理システムの概略図であって、液体処理システムの液体処理及び分析装置の断面図である。
【図１Ｂ】図１Ａの液体処理システムの管束の線１Ｂ〜１Ｂに沿った断面図である。
【図２】一実施の形態の採取装置の概略図である。
【図３】一実施の形態の採取装置の詳細を示す概略図である。
【図４】一実施の形態の採取部の概略図である。
【図５】一実施の形態の採取装置の概略図である。
【図６Ａ】一実施の形態のガス注入マニホルドの概略図である。
【図６Ｂ】一実施の形態のガス注入マニホルドの概略図である。
【図７Ａ】図７Ａ〜図７Ｊは注入及び血液分析システムを用いた方法の概略図であって、図７Ａは一実施の形態の患者への注入方法を示す図である。
【図７Ｂ】図７Ｂ〜図７Ｊは患者から採取する方法のステップを説明する図であって、図７Ｂは第１の経路及び第２の経路の一部から液体を除去する工程を示す図である。
【図７Ｃ】試料を第１の経路に汲み入れる工程を示す図である。
【図７Ｄ】試料を第２の経路に汲み入れる工程を示す図である。
【図７Ｅ】空気を試料に注入する工程を示す図である。
【図７Ｆ】バブルを第２の経路から除去する工程を示す図である。
【図７Ｇ】第２の経路の血液を患者に戻す工程を示す図である。
【図７Ｈ】試料を第２の経路に部分的に押し出し、続いて液体、更にバブルを押し出す工程を示す図である。
【図７Ｉ】試料を第２の経路に部分的に押し出し、続いて液体、更にバブルを押し出す工程を示す図である。
【図７Ｊ】試料を分析器に押し出す工程を示す図である。
【図８】一実施の形態の採取装置の正面斜視図である。
【図９】一実施の形態の採取装置を構成するカセットの概略正面図である。
【図１０】一実施の形態の採取装置を構成する計器部の概略正面図である。
【図１１】一実施の形態の患者動脈接合部を示す図である。
【図１２】一実施の形態の患者静脈接合部を示す図である。
【図１３Ａ】図１３Ａ、図１３Ｂ、図１３Ｃは、一実施の形態のピンチバルブの様々な図であり、図１３Ａはピンチバルブの正面図である。
【図１３Ｂ】ピンチバルブの断面図である。
【図１３Ｃ】一つのバルブが閉位置の状態のピンチバルブの断面図である。
【図１４Ａ】図１４Ａ、図１４Ｂは一実施の形態のピンチバルブの様々な図であり、図１４Ａはピンチバルブの正面図である。
【図１４Ｂ】一つのバルブが閉位置の状態のピンチバルブの断面図である。
【図１５】一実施の形態の分離器の側面図である。
【図１６】図１５に示す分離器の分解斜視図である。
【図１７】一実施の形態の液体分析装置を示す図である。
【図１８】図１７に示す装置で用いるキュベットの上面図である。
【図１９】図１８に示すキュベットの側面図である。
【図２０】図１８に示すキュベットの分解斜視図である。
【図２１】一実施の形態の試料調合部の概略図である。
【図２２Ａ】中央計器部と脱着可能なカセットを備えた他の実施の形態の液体処理及び分析装置の斜視図である。
【図２２Ｂ】中央計器部からカセットを離した、液体処理及び分析装置の部分的に切り取り側面図である。
【図２２Ｃ】カセットを中央計器部に取り付けた状態の図２２Ａに示す液体処理及び分析装置の断面図である。
【図２３Ａ】線２３Ａ〜２３Ａに沿った図２２Ａに示す液体処理及び分析装置のカセットの断面図である。
【図２３Ｂ】線２３Ｂ〜２３Ｂに沿った図２３Ａに示すカセットの断面図である。
【図２３Ｃ】液体処理用のネットワークを有する液体処理及び分析装置の断面図であって、カセットのロータがほぼ垂直方向を向いた状態を示す図。
【図２３Ｄ】液体処理用のネットワークを有する液体処理及び分析装置の断面図であって、カセットのロータがほぼ水平方向を向いた状態を示す図。
【図２３Ｅ】図２３Ｃに示す液体処理及び分析装置の中央計器部の正面図である。
【図２４Ａ】他の実施の形態の液体処理用のネットワークを有する液体処理及び分析装置の断面図である。
【図２４Ｂ】図２４Ａに示す液体処理及び分析装置の中央計器部の正面図である。
【図２５Ａ】試料流体を保持した試料要素を有するロータの正面図である。
【図２５Ｂ】図２５Ａのロータの背面図である。
【図２５Ｃ】図２５Ａのロータの正面図であって、試料要素が試料流体で充填された状態を示す。
【図２５Ｄ】図２５Ｃのロータの正面図であって、試料流体が分離された後の状態を示す。
【図２５Ｅ】図２５Ａのロータの線２５Ｅ〜２５Ｅに沿った断面図である。
【図２５Ｆ】図２５Ｅのロータの拡大断面図である。
【図２６Ａ】液体処理及び分析装置とともに使用する試料要素の分解斜視図である。
【図２６Ｂ】組立てた状態の試料要素の斜視図である。
【図２７Ａ】カセットとともに使用する液体境界部の正面図である。
【図２７Ｂ】図２７Ａの液体境界部の上面図である。
【図２７Ｃ】ロータと係合した液体境界部の拡大側面図である。
【図２８】図２２Ａの液体処理及び分析装置の中央計器部の線２８〜２８に沿った断面図である。
【図２９】血液試料中に存在する可能性のある様々な成分の吸収スペクトルを示すグラフ。
【図３０】水による寄与分をスペクトルから減算した、試料集団の血液及びグルコース濃度に対する図２９で示した成分を付加した血液の吸収スペクトルの変化を示す図。
【図３１】干渉物質の存在が考えられる状態で検体の濃度を測定する一実施の形態の分析方法を説明する図。
【図３２】図３１に示す実施の形態とともに用いる、試料の干渉物質を識別する一実施の形態の方法を説明する図。
【図３３Ａ】図３２に示す一実施の形態の方法を説明するためのグラフ。
【図３３Ｂ】図３２に示す方法を更に説明するためのグラフ。
【図３４】図３１に示す実施の形態とともに用いる、試料内の考えられる干渉物質を識別するためのモデルを生成する一実施の形態の方法を説明する図。
【図３５】ランダムにスケール変更した干渉物質スペクトルの一実施の形態の生成方法を説明する概略図である。
【図３６】図３５に示す実施の形態で用いる一実施の形態の干渉物質の濃度分布を示すグラフである。
【図３７】混合干渉物質スペクトルの一実施の形態の生成方法を説明する概略図である。
【図３８】干渉物質加重スペクトルデータベースの一実施の形態の生成方法を説明する概略図である。
【図３９】干渉物質がグルコース推定値の誤差に与える影響を示すグラフ。
【図４０Ａ】図４０Ａ、図４０Ｂ、図４０Ｃ、図４０Ｄはそれぞれ、二つの異なる技術、即ち、補間解像度が１ｃｍ−１のフーリエ変換赤外線（ＦＴＩＲ）スペクトロメータ（三角形と実線で示す）と、７．０８μｍで１４０ｎｍから１０μｍで２７９ｎｍまで変化する帯域幅に対応する２８ｃｍ−１の半波高全幅値（ＦＷＨＭ）帯域幅とガウス分布を有する２５の有限帯域幅ＩＲフィルタ（丸と鎖線で示す）を用いて、濃度レベルを１ｍｇ／ｄＬ、経路長を１μｍとしてグルコースの吸収スペクトルと様々な干渉物質とを比較したグラフであって、図４０Ａは、グルコースとマンニトールを比較したグラフである。
【図４０Ｂ】グルコースとデキストランを比較したグラフである。
【図４０Ｃ】グルコースとｎ−アセチルＬシステインを比較したグラフである。
【図４０Ｄ】グルコースとプロカインアミドを比較したグラフである。
【図４１】３人の供血者から採取した６つの血液試料を、波長の範囲を７μｍ〜１０μｍとして任意の単位で表した血漿スペクトルのグラフであり、曲線上の記号はそれぞれ、２５個のフィルタの中心波長を示す。
【図４２Ａ】濃度レベルを１ｍｇ／ｄＬ、経路長を１μｍとした場合の、ランダムな量のマンニトールを含む６つの試料の試料集団のスペクトルを示す図である。
【図４２Ｂ】濃度レベルを１ｍｇ／ｄＬ、経路長を１μｍとした場合の、ランダムな量のデキストランを含む６つの試料の試料集団のスペクトルを示す図である。
【図４２Ｃ】濃度レベルを１ｍｇ／ｄＬ、経路長を１μｍとした場合の、ランダムな量のｎ−アセチルＬシステインを含む６つの試料の試料集団のスペクトルを示す図である。
【図４２Ｄ】濃度レベルを１ｍｇ／ｄＬ、経路長を１μｍとした場合の、ランダムな量のプロカインアミドを含む６つの試料の試料集団のスペクトルを示す図である。
【図４３Ａ】マンニトールの存在下のトレーニングによって得た較正ベクトルを、清浄な血漿スペクトルのみのトレーニングによって得た較正スペクトルと比較したグラフ。
【図４３Ｂ】デキストランの存在下のトレーニングによって得た較正ベクトルを、清浄な血漿スペクトルのみのトレーニングによって得た較正スペクトルと比較したグラフ。
【図４３Ｃ】ｎ−アセチルＬシステインの存在下のトレーニングによって得た較正ベクトルを、清浄な血漿スペクトルのみのトレーニングによって得た較正スペクトルと比較したグラフ。
【図４３Ｄ】プロカインアミドの存在下のトレーニングによって得た較正ベクトルを、清浄な血漿スペクトルのみのトレーニングによって得た較正スペクトルと比較したグラフ。
【図４４】他の実施の形態の検体検出システムの概略図。
【図４５】図４４に示す検体検出システムに適した実施の形態のフィルタホイールの平面図。
【図４６】他の実施の形態の検体検出システムの部分断面図。
【図４７】図４６に示す検体検出システムの試料検出器の詳細断面図。
【図４８】図４６に示す検体検出システムの基準検出器の詳細断面図。
【図１】
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【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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【図７Ｆ】
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【図７Ｇ】
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【図７Ｈ】
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【図７Ｉ】
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【図７Ｊ】
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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１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２２Ｃ】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２３Ｃ】
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【図２３Ｄ】
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【図２３Ｅ】
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【図２４Ａ】
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【図２４Ｂ】
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【図２５Ａ】
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【図２５Ｂ】
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【図２５Ｃ】
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【図２５Ｄ】
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【図２５Ｅ】
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【図２５Ｆ】
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【図２６Ａ】
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【図２６Ｂ】
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【図２７Ａ】
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【図２７Ｂ】
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【図２７Ｃ】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３Ａ】
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【図３３Ｂ】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０Ａ】
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【図４０Ｂ】
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【図４０Ｃ】
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【図４０Ｄ】
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【図４１】
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【図４２Ａ】
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【図４２Ｂ】
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【図４２Ｃ】
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【図４２Ｄ】
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【図４３Ａ】
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【図４３Ｂ】
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【図４３Ｃ】
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【図４３Ｄ】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【国際調査報告】
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