(57)【要約】２つの波長範囲において血液及び蛍光検体を励起し、（ｉ）蛍光検体の励起波長範囲における発光強度の差が背景蛍光団の発光強度よりも大きいとき、及び（ｉｉ）２つの波長範囲における血液吸光度が類似するとき、蛍光検体の発光スペクトルを測定することによる、患者の血液中の蛍光検体濃度の非侵襲的測定のための装置及び方法。患者の血液中の蛍光検体濃度の非侵襲的測定のための装置及び方法が提供される。【選択図】  図１
2014530668.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の血液中の蛍光検体の濃度の非侵襲的測定のための装置であって、
第１の波長範囲及び第２の波長範囲において検体及び血液の励起を行うための光源であり、前記第１及び第２の励起波長範囲は、前記検体が前記第１及び第２の励起波長範囲における発光強度の差を呈し、前記第１及び第２の励起波長範囲における血液の光吸収度が類似するように選択される、光源と、
前記第１の励起波長範囲及び前記第２の励起波長範囲における前記蛍光検体の発光スペクトルの一部分を検出するための１つ又は複数の検出器と、
前記第１の励起波長範囲及び前記第２の励起波長範囲において励起された前記発光スペクトルの一部分間の差に基づいて、前記検体の濃度を表す導出信号を決定するように構成されたプロセッサと、
を具備する装置。
【請求項２】
前記装置が、全血における蛍光検体の濃度の測定のための装置である、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１の励起波長範囲及び前記第２の励起波長範囲において前記血液及び前記検体の励起を行う波長可変フィルタユニットをさらに具備する、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記波長可変フィルタユニットが、第１の光学フィルタ及び第２の光学フィルタを備え、前記第１及び第２の光学フィルタは、前記光源によって与えられる光の入射角の独立した変動が可能である、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記波長可変フィルタユニットが２つの波長可変帯域フィルタを備える、請求項３に記載の装置。
【請求項６】
前記波長可変フィルタユニットが、第１の光学フィルタ及び第２の光学フィルタ、並びに前記第１及び第２の光学フィルタを通過する光のオフセットを補正するための第３のフィルタを備える、請求項３に記載の装置。
【請求項７】
１つ又は複数の光学フィルタをさらに具備し、
前記蛍光検体の前記発光スペクトルが、波長範囲を画成し、
前記検出器が、前記蛍光検体の前記発光スペクトルの波長範囲において光を透過する前記１つ又は複数の光学フィルタを通して光を受け取る１つ又は複数の感光素子を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記蛍光検体の前記発光スペクトルが、発光極大を画成し、
前記検出器の第１の部分が、前記蛍光検体の前記発光スペクトルの波長範囲において光を透過する前記光学フィルタを通して光を受け取り、
前記検出器の第２の部分が、前記蛍光検体の前記発光極大の外側の波長範囲において光を透過する光学フィルタを通して光を受け取る、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記光源がランプを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記光源が１つ又は複数のレーザダイオードを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記光源が１つ又は複数の発光ダイオードを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記光源に関連付けられた光ファイバをさらに具備する、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記検出器に関連付けられた光ファイバをさらに具備する、請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
前記光源に関連付けられた光ファイバと前記検出器に関連付けられた光ファイバとを備えるプローブをさらに具備する、請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
前記プローブが、前記検出器に関連付けられた光ファイバを取り囲む、前記光源に関連付けられた複数の光ファイバを備える、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記プローブが、前記光源に関連付けられた光ファイバを取り囲む、前記検出器に関連付けられた複数の光ファイバを備える、請求項１４に記載の装置。
【請求項１７】
前記光源に関連付けられた光ファイバと前記検出器に関連付けられた光ファイバとのファイバ間の間隔が、血液体積分率に前記導出信号が反応しないように選択される、請求項１４に記載の装置。
【請求項１８】
前記光源に関連付けられた光ファイバと前記検出器に関連付けられた光ファイバとのファイバ間の間隔が、組織の選択された深さで最大検出感度を達成するように選択される、請求項１４に記載の装置。
【請求項１９】
前記組織の前記選択された深さが、前記蛍光検体の最も高い期待濃度を有する深さとして選択される、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
電源をさらに具備する、請求項１に記載の装置。
【請求項２１】
前記電源が充電式電池である、請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記検出器、前記プロセッサ、及び前記電源を収容するように構成された筐体をさらに具備する、請求項２０に記載の装置。
【請求項２３】
前記筐体が長さ６インチ未満である、請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
出力構成要素をさらに具備する、請求項１に記載の装置。
【請求項２５】
前記検出器、前記プロセッサ、及び前記出力構成要素を収容するように構成された筐体をさらに具備する、請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
前記出力構成要素が表示画面である、請求項２４に記載の装置。
【請求項２７】
前記出力構成要素がスピーカである、請求項２４に記載の装置。
【請求項２８】
前記出力構成要素が振動器である、請求項２４に記載の装置。
【請求項２９】
前記出力構成要素が、組織内の検体の前記濃度の標識を提供する、請求項２４に記載の装置。
【請求項３０】
前記出力構成要素は、検体の前記濃度が所定の閾値を超えることを示す標識を提供する、請求項２４に記載の装置。
【請求項３１】
少なくとも１つの先行の検体の濃度を記憶するメモリをさらに具備し、前記出力構成要素は、検体の前記濃度が前記先行の検体の前記濃度から増加又は減少していることを示す標識を提供するように構成される、請求項２４に記載の装置。
【請求項３２】
通信構成要素をさらに具備する、請求項１に記載の装置。
【請求項３３】
前記通信構成要素が無線周波数送信機を備える、請求項３２に記載の装置。
【請求項３４】
前記通信構成要素がユニバーサルシリアルバスコネクタを備える、請求項３２に記載の装置。
【請求項３５】
前記通信構成要素が赤外線送信機を備える、請求項３２に記載の装置。
【請求項３６】
前記通信構成要素がセルラ電話を備える、請求項３２に記載の装置。
【請求項３７】
前記通信構成要素がＷｉ−Ｆｉ送信機を備える、請求項３２に記載の装置。
【請求項３８】
患者の血液中の蛍光検体の濃度の非侵襲的測定のためのシステムであって、
請求項３２の装置と、
モニタユニットとを具備し、
前記通信構成要素が、検体の前記濃度に関する出力信号を前記モニタユニットに提供する、システム。
【請求項３９】
前記プロセッサは、前記検体濃度が所定の閾値を超える場合、前記出力信号を前記モニタユニットに提供するように構成される、請求項３８に記載のシステム。
【請求項４０】
前記モニタユニットがユーザインターフェースを備える、請求項３８に記載のシステム。
【請求項４１】
前記ユーザインターフェースが、組織内の検体の前記濃度の標識を提供する、請求項４０に記載のシステム。
【請求項４２】
前記ユーザインターフェースは、検体の前記濃度が所定の閾値を超えることを示す標識を提供する、請求項４０に記載のシステム。
【請求項４３】
前記モニタユニットが、少なくとも１つの先行の検体の濃度を記憶するメモリを備え、前記ユーザインターフェースは、検体の前記濃度が前記先行の検体の前記濃度から増加又は減少していることを示す標識を提供するように構成される、請求項４０に記載のシステム。
【請求項４４】
前記ユーザインターフェースが、検体の前記濃度に関係した健康目標を記憶する選択肢をユーザに提供し、前記ユーザインターフェースが、前記健康目標に対して向かう又は遠ざかる傾向の標識を提供する、請求項４０に記載のシステム。
【請求項４５】
前記ユーザインターフェースが、検体の前記濃度に関係した治療提案を提供する、請求項４０に記載のシステム。
【請求項４６】
前記治療提案が、ある量の栄養の摂取を備える、請求項４５に記載のシステム。
【請求項４７】
前記治療提案が、ある量の医薬品の投与を備える、請求項４５に記載のシステム。
【請求項４８】
前記モニタユニットが携帯可能である、請求項３８に記載のシステム。
【請求項４９】
前記モニタユニットがパーソナルコンピュータである、請求項３８に記載のシステム。
【請求項５０】
前記モニタユニットが電話である、請求項３８に記載のシステム。
【請求項５１】
患者の血液中の赤血球亜鉛プロトポルフィリン（ｅＺｎＰＰ）／ヘム比としてのｅＺｎＰＰの濃度の非侵襲測定のための装置であって、
第１の波長範囲及び第２の波長範囲において組織の励起を行うための光源であり、前記第１の励起波長範囲は、ｅＺｎＰＰの励起ピークにおいて選択され、前記第２の励起波長範囲は、血液の吸光度が前記第１の励起波長範囲の血液の吸光度と類似するように選択される、光源と、
前記第１の励起波長範囲及び前記第２の励起波長範囲における発光スペクトルの部分を検出するための１つ又は複数の検出器と、
前記第１の励起波長範囲及び前記第２の励起波長範囲において励起された前記発光スペクトルの部分間の差に基づいて、ｅＺｎＰＰの前記濃度を決定するためのプロセッサと、
を具備する装置。
【請求項５２】
前記装置が、全血におけるｅＺｎＰＰの濃度の測定のための装置である、請求項５１に記載の装置。
【請求項５３】
前記第１の励起波長範囲及び前記第２の励起波長範囲において前記血液及び前記ｅＺｎＰＰの励起を行う波長可変フィルタユニットをさらに具備する、請求項５１に記載の装置。
【請求項５４】
前記波長可変フィルタユニットが、第１の光学フィルタ及び第２の光学フィルタを備え、前記第１及び第２の光学フィルタは、前記光源によって与えられる光の入射角の独立した変動が可能である、請求項５３に記載の装置。
【請求項５５】
前記波長可変フィルタユニットが２つの波長可変帯域フィルタを備える、請求項５３に記載の装置。
【請求項５６】
前記波長可変フィルタユニットが、第１の光学フィルタ及び第２の光学フィルタ、並びに前記第１及び第２の光学フィルタを通過する光のオフセットを補正するための第３の光学素子を備える、請求項５３に記載の装置。
【請求項５７】
１つ又は複数の光学フィルタをさらに具備し、
前記ｅＺｎＰＰの前記発光スペクトルが、波長範囲を画成し、
前記検出器が、前記ｅＺｎＰＰの前記発光スペクトルの波長範囲において光を透過する前記１つ又は複数の光学フィルタを通して光を受け取る１つ又は複数の感光素子を備える、請求項５１に記載の装置。
【請求項５８】
前記ｅＺｎＰＰの前記発光スペクトルが、発光極大を画成し、
前記検出器の第１の部分が、前記ｅＺｎＰＰの前記発光スペクトルの波長範囲において光を透過する前記光学フィルタを通して光を受け取り、
前記検出器の第２の部分が、前記ｅＺｎＰＰの前記発光極大の外側の波長範囲において光を透過する光学フィルタを通して光を受け取る、請求項５７に記載の装置。
【請求項５９】
前記光源がランプを備える、請求項５１に記載の装置。
【請求項６０】
前記光源が１つ又は複数のレーザダイオードを備える、請求項５１に記載の装置。
【請求項６１】
前記光源が１つ又は複数の発光ダイオードを備える、請求項５１に記載の装置。
【請求項６２】
前記光源が１つ又は複数のレーザダイオードを備える、請求項５１に記載の装置。
【請求項６３】
前記光源が１つ又は複数の発光ダイオードを備える、請求項５１に記載の装置。
【請求項６４】
前記光源に関連付けられた光ファイバをさらに具備する、請求項５１に記載の装置。
【請求項６５】
前記検出器に関連付けられた光ファイバをさらに具備する、請求項５１に記載の装置。
【請求項６６】
前記光源に関連付けられた光ファイバと前記検出器に関連付けられた光ファイバとを備えるプローブをさらに具備する、請求項５１に記載の装置。
【請求項６７】
前記プローブが、前記検出器に関連付けられた光ファイバを取り囲む、前記光源に関連付けられた複数の光ファイバを備える、請求項６６に記載の装置。
【請求項６８】
前記プローブが、前記光源に関連付けられた光ファイバを取り囲む、前記検出器に関連付けられた複数の光ファイバを備える、請求項６６に記載の装置。
【請求項６９】
前記光源に関連付けられた光ファイバと前記検出器に関連付けられた光ファイバとのファイバ間の間隔が、血液体積分率に前記導出信号が反応しないように選択される、請求項６６に記載の装置。
【請求項７０】
前記光源に関連付けられた光ファイバと前記検出器に関連付けられた光ファイバとのファイバ間の間隔が、組織の選択された深さで最大検出感度を達成するように選択される、請求項６６に記載の装置。
【請求項７１】
前記組織の前記選択された深さが、前記蛍光検体の最も高い期待濃度を有する深さとして選択される、請求項７０に記載の装置。
【請求項７２】
電源をさらに具備する、請求項５１に記載の装置。
【請求項７３】
前記電源が充電式電池である、請求項７２に記載の装置。
【請求項７４】
前記検出器、前記プロセッサ、及び前記電源を収容するように構成された筐体をさらに具備する、請求項７２に記載の装置。
【請求項７５】
前記筐体が長さ６インチ未満である、請求項７４に記載の装置。
【請求項７６】
出力構成要素をさらに具備する、請求項５１に記載の装置。
【請求項７７】
前記検出器、前記プロセッサ、及び前記出力構成要素を収容するように構成された筐体をさらに具備する、請求項７６に記載の装置。
【請求項７８】
前記出力構成要素が表示画面である、請求項７６に記載の装置。
【請求項７９】
前記出力構成要素がスピーカである、請求項７６に記載の装置。
【請求項８０】
前記出力構成要素が振動器である、請求項７６に記載の装置。
【請求項８１】
前記出力構成要素が、前記組織内の検体の前記濃度の標識を提供する、請求項７６に記載の装置。
【請求項８２】
前記出力構成要素は、検体の前記濃度が所定の閾値を超えることを示す標識を提供する、請求項７６に記載の装置。
【請求項８３】
少なくとも１つの先行の検体の濃度を記憶するメモリをさらに具備し、前記出力構成要素は、検体の前記濃度が前記先行の検体の前記濃度から増加又は減少していることを示す標識を提供するように構成される、請求項７６に記載の装置。
【請求項８４】
通信構成要素をさらに具備する、請求項５１に記載の装置。
【請求項８５】
前記通信構成要素が無線周波数送信機を備える、請求項８４に記載の装置。
【請求項８６】
前記通信構成要素がユニバーサルシリアルバスコネクタを備える、請求項８４に記載の装置。
【請求項８７】
前記通信構成要素が赤外線送信機を備える、請求項８４に記載の装置。
【請求項８８】
前記通信構成要素がセルラ電話を備える、請求項８４に記載の装置。
【請求項８９】
前記通信構成要素がＷｉ−Ｆｉ送信機を備える、請求項８４に記載の装置。
【請求項９０】
患者の血液中の蛍光検体の濃度の非侵襲的測定のためのシステムであって、
請求項８４の装置と、
モニタユニットとを具備し、
前記通信構成要素が、検体の前記濃度に関する出力信号を前記モニタユニットに提供する、システム。
【請求項９１】
前記プロセッサは、前記検体濃度が所定の閾値を超える場合、前記出力信号を前記モニタユニットに提供するように構成される、請求項９０に記載のシステム。
【請求項９２】
前記モニタユニットがユーザインターフェースを備える、請求項９０に記載のシステム。
【請求項９３】
前記ユーザインターフェースが、組織内の検体の前記濃度の標識を提供する、請求項９２に記載のシステム。
【請求項９４】
前記ユーザインターフェースは、検体の前記濃度が所定の閾値を超えることを示す標識を提供する、請求項９２に記載のシステム。
【請求項９５】
前記モニタユニットが、少なくとも１つの先行の検体の濃度を記憶するメモリを備え、前記ユーザインターフェースは、検体の前記濃度が前記先行の検体の前記濃度から増加又は減少していることを示す標識を提供するように構成される、請求項９２に記載のシステム。
【請求項９６】
前記ユーザインターフェースが、検体の前記濃度に関係した健康目標を記憶する選択肢をユーザに提供し、前記ユーザインターフェースが、前記健康目標に対して向かう又は遠ざかる傾向の標識を提供する、請求項９２に記載のシステム。
【請求項９７】
前記ユーザインターフェースが、検体の前記濃度に関係した治療提案を提供する、請求項９２に記載のシステム。
【請求項９８】
前記治療提案が、ある量の栄養の摂取を備える、請求項９７に記載のシステム。
【請求項９９】
前記治療提案が、ある量の医薬品の投与を備える、請求項９７に記載のシステム。
【請求項１００】
前記モニタユニットが携帯可能である、請求項９７に記載のシステム。
【請求項１０１】
前記モニタユニットがパーソナルコンピュータである、請求項９７に記載のシステム。
【請求項１０２】
前記モニタユニットが電話である、請求項９７に記載のシステム。
【請求項１０３】
患者の血液中の赤血球亜鉛プロトポルフィリン（ｅＺｎＰＰ）／ヘム比及び赤血球プロトポルフィリンＩＸ（ｅＰＰ）／ヘム比としてのｅＺｎＰＰ及びｅＰＰの濃度の同時測定のための装置であって、
第１の波長範囲及び第２の波長範囲において組織の励起を行うための光源であり、前記第１の励起波長範囲は、ｅＺｎＰＰの励起ピークにおいて選択され、前記第２の励起波長範囲は、血液の吸光度が前記第１の励起波長範囲の血液の吸光度と類似するように選択される、光源と、
前記第１の励起波長範囲及び前記第２の励起波長範囲における発光スペクトルの部分を検出するための１つ又は複数の検出器と、
前記第１の励起波長範囲及び前記第２の励起波長範囲において励起された前記発光スペクトルの部分間の差に基づいて、ｅＺｎＰＰ及びｅＰＰの前記濃度を決定するためのプロセッサと、
を具備する装置。
【請求項１０４】
患者の血液中の赤血球亜鉛プロトポルフィリン（ｅＺｎＰＰ）／ヘム比としてのｅＺｎＰＰの濃度の非侵襲測定のための装置であって、
約４２５ｎｍ及び約４０７ｎｍにおいて組織の励起を行うための光源と、
約４２５ｎｍ及び約４０７ｎｍにおいて励起された発光スペクトルの部分を検出するための検出器と、
約４２５ｎｍ及び約４０７ｎｍにおいて励起された前記発光スペクトルの部分間の差に基づいて、ｅＺｎＰＰの前記濃度を決定するためのプロセッサと、
を具備する装置。
【請求項１０５】
患者の血液中の赤血球亜鉛プロトポルフィリン（ｅＺｎＰＰ）／ヘム比としてのｅＺｎＰＰの濃度の測定のための装置であって、
約４２５ｎｍ及び約４０７ｎｍにおいて組織の励起を行うための光源と、
約４２５ｎｍ及び約４０７ｎｍにおいて励起された発光スペクトルの部分を検出するための検出器と、
約４２５ｎｍ及び約４０７ｎｍにおいて励起された前記発光スペクトルの部分間の差に基づいて、ｅＺｎＰＰの前記濃度を決定するためのプロセッサと、
を具備する装置。
【請求項１０６】
患者の血液中の蛍光検体の濃度の非侵襲的測定のための方法であって、
第１の波長範囲及び第２の波長範囲において組織を励起するステップであり、前記第１及び第２の励起波長範囲は、前記蛍光検体が、背景蛍光団の発光強度の差より大きい前記第１及び第２の励起波長範囲における発光強度の差を呈し、前記第１及び第２の励起波長範囲における血液による光吸収度が類似するように選択される、ステップと、
前記第１の励起波長範囲及び前記第２の励起波長範囲における発光スペクトルの部分を検出するステップと、
前記第１の励起波長範囲及び前記第２の励起波長範囲において励起された前記発光スペクトルの間の差に基づいて、前記発光検体の濃度を決定するステップと、
を含む方法。
【請求項１０７】
光線又は画像をフィルタリングするための装置であって、
前記光線に対する調節可能な入射角を画成する第１の光学フィルタと、
前記光線に対する調節可能な入射角を画成する第２の光学フィルタと、
を具備し、
前記第１の光学フィルタの前記入射角と前記第２の光学フィルタの前記入射角とは独立して調節可能であり、
第１及び第２の光学フィルタを通過する光の中心波長が、前記光線に対する前記第１のフィルタの前記入射角の調節によって調整可能であり、
前記第１及び第２の光学フィルタを通過する光のスペクトルバンド幅が、前記光線に対する前記第１のフィルタ及び前記第２のフィルタの前記入射角の調節によって調整可能である、装置。
【請求項１０８】
前記第１及び第２の光学フィルタのそれぞれが、波長可変帯域フィルタを備える、請求項１０７に記載の装置。
【請求項１０９】
前記第１及び第２の光学フィルタを通過する光のオフセットを補正するための第３の光学素子をさらに具備する、請求項１０７に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
[0001]本出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる２０１１年９月１５日出願の米国特許仮出願６１／５３５，０６４号の優先権を主張する。
【技術分野】
【０００２】
[0002]２つの波長において血液及び蛍光検体を励起することによる、患者の血液中の１つ又は複数の蛍光検体濃度の測定のための装置及び方法。より詳細には、装置及び方法は、患者の赤血球における（本明細書では「ｅＺｎＰＰ」又は「ＺｎＰＰ」と呼ばれる）赤血球亜鉛プロトポルフィリン及び（本明細書では「ｅＰＰ」又は「ＰＰ」と呼ばれる）赤血球プロトポルフィリンＩＸの濃度を測定する。
【背景技術】
【０００３】
[0003]鉄欠乏は、依然として世界的に栄養不良の最も一般的な形態であり、２０億を超える人々の障害及び死亡のリスクを増大させている。鉄分不足は、貧血を引き起こし、身体的能力を低下させ、認知及び行動発達を損ない、免疫応答性を低下させ、また深刻なときは乳幼児期及び小児期の死亡率を増大させる。より多くの鉄を必要とする人々、特に乳幼児、小児、及び出産可能年齢の女性の鉄欠乏を防止するため、及び全ての患者の鉄欠乏性貧血の是正のために、鉄補給剤が必要とされる。
【０００４】
[0004]しかし、風土性のマラリアがある地域では、タンザニアのペンバの就学前児童に対する全体的な鉄及び葉酸の補給の試みにおいて入院及び死亡のリスクの増大が見られたため、鉄補給は、もはや追加の鉄を供給する手段として推奨されていない。鉄欠乏の基準として、高いｅＺｎＰＰ／ヘムのモル比（＞８０μｍｏｌ／ｍｏｌヘム）を使用すると、鉄欠乏の小児が補給により利益を得ることが見出された。小児の深刻な病気及び死亡のリスクは３８％低下した。一方、鉄充足の小児が補給により害を受けた。実際、小児の深刻な病気及び死亡のリスクは、鉄補給の後に６３％上昇した。例えば、Ｓａｚａｗａｌ  Ｓ．他、Ｅｆｆｅｃｔｓ  ｏｆ  ｒｏｕｔｉｎｅ  ｐｒｏｐｈｙｌａｃｔｉｃ  ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ  ｗｉｔｈ  ｉｒｏｎ  ａｎｄ  ｆｏｌｉｃ  ａｃｉｄ  ｏｎ  ａｄｍｉｓｓｉｏｎ  ｔｏ  ｈｏｓｐｉｔａｌ  ａｎｄ  ｍｏｒｔａｌｉｔｙ  ｉｎ  ｐｒｅｓｃｈｏｏｌ  ｃｈｉｌｄｒｅｎ  ｉｎ  ａ  ｈｉｇｈ  ｍａｌａｒｉａ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｓｅｔｔｉｎｇ：ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ−ｂａｓｅｄ，ｒａｎｄｏｍｉｓｅｄ，ｐｌａｃｅｂｏ−ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  ｔｒｉａｌ、Ｌａｎｃｅｔ  ２００６、３６７：１３３〜１４３ページを参照されたい。このリスクの観点から、世界保健機関（ＷＨＯ）会議は、マラリア流行地域では、（ｉ）鉄補給剤は、鉄欠乏をスクリーニングした後のみに小児に投与されるべきであること、（ｉｉ）ｅＺｎＰＰの測定は、鉄補給から利益を受けうる鉄欠乏の小児を識別するための好ましい標識であることを勧告した。ＷＨＯの結論及び勧告のｔｈｅ  ＷＨＯ  Ｃｏｎｓｕｌｔａｔｉｏｎ  ｏｎ  ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｏｆ  ｉｒｏｎ  ｄｅｆｉｃｉｅｎｃｙ  ｉｎ  ｉｎｆａｎｔｓ  ａｎｄ  ｙｏｕｎｇ  ｃｈｉｌｄｒｅｎ  ｉｎ  ｍａｌａｒｉａ−  ｅｎｄｅｍｉｃ  ａｒｅａｓ、Ｆｏｏｄ  Ｎｕｔｒ  Ｂｕｌｌ  ２００７、２８：Ｓ６２１〜７を参照されたい。
【０００５】
[0005]風土性のマラリアがある地方の状況のような資源の限られた状況では、ｅＺｎＰＰの測定のための既存のフロントフェイス血液蛍光光度計（ｆｒｏｎｔ−ｆａｃｅ  ｈｅｍａｔｏｆｌｕｏｒｏｍｅｔｅｒ）の技術の使用は、指又は静脈穿刺によって得られる血液標本の要件、操作のための訓練された技術者の必要性、電源の使用、頻繁な改修及び出費の必要によって制約される。鉄状態を評価する他の現在利用可能な手段もまた、血液標本を必要とし、さらに複雑かつコスト高な検査施設及び処理を必要とする。鉄状態を決定する手段の欠如のため、ＷＨＯ勧告の事実上の結果として、ほとんど全ての地域における鉄補給のプログラムが停止されている。
【０００６】
[0006]したがって、鉄充足の人々に害を及ぼすのを回避しながら、鉄欠乏の安全かつ効果的な予防及び是正を可能にするために、鉄補給から利益を得られるマラリア地域の個人を識別するための既存の侵襲的技術の技術的難点を克服する新規の技術が必要とされる。
【０００７】
[0007]世界的に、発展途上国の人口の３０％〜７０％が鉄欠乏であり、生物学的に利用可能な鉄が少ない食生活の人々の間で最も高い有病率となっている。発展途上国では、食生活の生物学的に利用可能な鉄の量が増えたにも関わらず、最も鉄を必要とする分集団、特に、乳幼児、小児、及び出産可能年齢の女性において鉄の栄養摂取は依然として問題のままである。鉄補給なしでは、ほとんどの女性は妊娠期間に鉄欠乏となるであろう。したがって、鉄欠乏のスクリーニングは健康管理の重大な要素である。当初は、鉄欠乏は無症状であるか、脱力感や易疲労感のような非特異的兆候を生じるにすぎないことがある。鉄欠乏が深刻になるに従って、貧血が発症し、作業能力及び労作の許容度を徐々に制限する。鉄欠乏の早期発見により、根本的な原因の理解及び管理が促進される。一般的には、生物学的に利用可能な鉄の量が不適切な食生活に原因がある。このような人々では、鉄欠乏は、鉄分の豊富な食物、及びビタミンＣが多い食物のような身体が鉄をより効率的に吸収するのを助ける食物を消費するなどの栄養的手法によって、又は鉄補給によって是正することができる。
【０００８】
[0008]また、血液標本の必要なしに安全で効果的な方法で定期的な鉄の監視が必要とされる。また、小児科、産科及び医療施設、並びに世界中の献血センターにおいて、また臨床背景なしに個人が自身の家庭で又はポータブルに自身の鉄状態を監視することによって、鉄欠乏のポイントオブケアのスクリーニングデバイスとして使用できる技術及び装置を用意する必要がある。また、ｅＺｎＰＰは鉛中毒において増大するため、非侵襲的方法は、職業曝露又は環境曝露のリスクがある人々をスクリーニングするために役立つはずである。
【０００９】
[0009]また、患者の血液中の検体の濃度を測定するための技術及び装置を用意する必要がある。例えば、無菌状態及び適切な機器を利用できる病院又は臨床環境のような特定の状況では、血液中の鉄濃度を分析することが許容可能及び／又は望ましい。既存の技術と比較して優れた精度及び整合性を実現する技術及び装置が必要とされる。
【発明の概要】
【００１０】
[0010]一態様では、患者の血液中の（１つ又は複数の）蛍光検体の濃度の非侵襲的測定のための装置であって、第１の波長範囲及び第２の波長範囲において検体及び血液の励起を行うための光源であり、第１及び第２の励起波長範囲は、検体が第１及び第２の励起波長範囲における発光強度の差を呈し、第１及び第２の励起波長範囲における血液の光吸収度が類似するように選択される、光源と、第１の励起波長範囲及び第２の励起波長範囲における蛍光検体の発光スペクトルの一部分を検出するための１つ又は複数の検出器と、第１の励起波長範囲及び第２の励起波長範囲において励起された発光スペクトルの一部分間の差に基づいて、検体の濃度を表す導出信号を決定するように構成されたプロセッサとを具備する装置が提供される。
【００１１】
[0011]いくつかの実施形態では、装置が、全血における１つ又は複数の蛍光検体の濃度の測定のための装置である。
【００１２】
[0012]第１の励起波長範囲及び第２の励起波長範囲において血液及び検体（複数可）を励起する波長可変フィルタユニットが設けられる。いくつかの実施形態では、波長可変フィルタユニットが、第１の光学フィルタ及び第２の光学フィルタを備え、第１及び第２の光学フィルタは、光源によって与えられる光の入射角の独立した変動が可能である。いくつかの実施形態では、波長可変フィルタが、２つの波長可変帯域フィルタ（例えば、セムロックバーサクローム（Ｓｅｍｒｏｃｋ  Ｖｅｒｓａｃｈｒｏｍｅ）（登録商標）フィルタなど）を備える。いくつかの実施形態では、波長可変フィルタユニットが、第１の光学フィルタ及び第２の光学フィルタ、並びに第１及び第２の光学フィルタを通過する光のオフセットを補正するための第３の光学素子を備える。
【００１３】
[0013]いくつかの実施形態では、１つ又は複数の光学フィルタをさらに具備し、蛍光検体の発光スペクトルが、波長範囲を画成し、検出器が、蛍光検体の発光スペクトルの波長範囲において光を透過する１つ又は複数の光学フィルタを通して光を受け取る１つ又は複数の感光素子を備える。
【００１４】
[0014]いくつかの実施形態では、蛍光検体の発光スペクトルが、発光極大を画成し、検出器の第１の部分が、蛍光検体の発光スペクトルの波長範囲において光を透過する光学フィルタを通して光を受け取り、検出器の第２の部分が、蛍光検体の発光極大の外側の波長範囲において光を透過する光学フィルタを通して光を受け取る。
【００１５】
[0015]いくつかの実施形態では、光源が、ランプ、１つ又は複数のレーザダイオード、或いは１つ又は複数の発光ダイオードである。
【００１６】
[0016]いくつかの実施形態では、装置が、光源に関連付けられた光ファイバをさらに具備する。いくつかの実施形態では、装置が、検出器に関連付けられた光ファイバをさらに具備する。
【００１７】
[0017]いくつかの実施形態では、装置が、光源に関連付けられた光ファイバと検出器に関連付けられた光ファイバとを備えるプローブをさらに具備する。いくつかの実施形態では、プローブが、検出器に関連付けられた光ファイバを取り囲む、光源に関連付けられた複数の光ファイバを備える。
【００１８】
[0018]いくつかの実施形態では、光源に関連付けられた光ファイバと検出器に関連付けられた光ファイバとのファイバ間の間隔が、血液体積分率に導出信号が反応しないように選択される。
【００１９】
[0019]いくつかの実施形態では、光源に関連付けられた光ファイバと検出器に関連付けられた光ファイバとのファイバ間の間隔が、組織の選択された深さで最大検出感度を達成するように選択される。いくつかの実施形態では、組織の選択された深さが、蛍光検体の最も高い期待濃度を有する深さとして選択される。
【００２０】
[0020]いくつかの実施形態では、装置が電源をさらに具備する。いくつかの実施形態では、電源が充電式電池である。
【００２１】
[0021]いくつかの実施形態では、装置が、検出器、プロセッサ、及び電源を収容するように構成された筐体を具備する。いくつかの実施形態では、筐体が長さ６インチ未満である。
【００２２】
[0022]いくつかの実施形態では、装置が出力構成要素を具備する。いくつかの実施形態では、装置が、検出器、プロセッサ、及び出力構成要素を収容するように構成された筐体を具備する。いくつかの実施形態では、装置出力構成要素が、表示画面、スピーカ、又は振動器である。
【００２３】
[0023]いくつかの実施形態では、出力構成要素が、組織内の検体の濃度の標識を提供する。いくつかの実施形態では、出力構成要素は、検体の濃度が所定の閾値を超えることを示す標識を提供する。
【００２４】
[0024]いくつかの実施形態では、装置が、少なくとも１つの先行の検体の濃度を記憶するメモリを具備し、出力構成要素は、検体の濃度が先行の検体の濃度から増加又は減少していることを示す標識を提供するように構成される。
【００２５】
[0025]いくつかの実施形態では、装置が通信構成要素を具備する。いくつかの実施形態では、通信構成要素が、ＲＦ（無線周波数）送信機、ＵＳＢ（ユニバーサルシリアルバス）コネクタ、ＩＲ（赤外線）送信機、セルラ電話、又はＷｉ−Ｆｉ送信機を備える。
【００２６】
[0026]患者の血液中の蛍光検体の濃度の非侵襲的測定のためのシステムであって、上述の装置とモニタユニットとを具備し、通信構成要素が、検体の濃度に関する出力信号をモニタユニットに提供する、システムが提供される。
【００２７】
[0027]いくつかの実施形態では、プロセッサは、検体濃度が所定の閾値を超える場合、出力信号をモニタユニットに提供するように構成される。
【００２８】
[0028]いくつかの実施形態では、モニタユニットがユーザインターフェースを備える。いくつかの実施形態では、ユーザインターフェースが、組織内の検体の濃度の標識を提供する。いくつかの実施形態では、ユーザインターフェースは、検体の濃度が所定の閾値を超えることを示す標識を提供する。いくつかの実施形態では、モニタユニットが、少なくとも１つの先行の検体の濃度を記憶するメモリを備え、ユーザインターフェースは、検体の濃度が先行の検体の濃度から増加又は減少していることを示す標識を提供する。いくつかの実施形態では、ユーザインターフェースが、検体の濃度に関係した健康目標を記憶する選択肢をユーザに提供し、ユーザインターフェースが、健康目標に対して向かう又は遠ざかる傾向の標識を提供する。
【００２９】
[0029]いくつかの実施形態では、ユーザインターフェースが、検体の濃度に関係した治療提案を提供する。いくつかの実施形態では、治療提案が、ある量の栄養の摂取を備える。いくつかの実施形態では、治療提案が、ある量の医薬品の投与を備える。
【００３０】
[0030]いくつかの実施形態では、モニタユニットが携帯可能である。いくつかの実施形態では、モニタユニットがパーソナルコンピュータである。いくつかの実施形態では、モニタユニットが電話である。
【００３１】
[0031]患者の血液中の赤血球亜鉛プロトポルフィリン（ｅＺｎＰＰ）／ヘム比としてのｅＺｎＰＰの濃度の非侵襲測定のための装置であって、第１の波長範囲及び第２の波長範囲において組織の励起を行うための光源であり、第１の励起波長範囲は、ｅＺｎＰＰの励起ピークにおいて選択され、第２の励起波長範囲は、血液の吸光度が第１の励起波長範囲の血液の吸光度と類似するように選択される、光源と、第１の励起波長範囲及び第２の励起波長範囲における発光スペクトルの部分を検出するための１つ又は複数の検出器と、第１の励起波長範囲及び第２の励起波長範囲において励起された発光スペクトルの部分間の差に基づいて、ｅＺｎＰＰの濃度を決定するためのプロセッサとを具備する装置が提供される。
【００３２】
[0032]いくつかの実施形態では、装置が、全血におけるｅＺｎＰＰの濃度の測定のための装置である。
【００３３】
[0033]いくつかの実施形態では、第１の励起波長範囲及び第２の励起波長範囲において血液及びｅＺｎＰＰを励起する波長可変フィルタユニットが提供される。いくつかの実施形態では、波長可変フィルタユニットが、第１の光学フィルタ及び第２の光学フィルタを備え、第１及び第２の光学フィルタは、光源によって与えられる光の入射角の独立した変動が可能である。いくつかの実施形態では、波長可変フィルタが、２つの波長可変帯域フィルタ（例えば、セムロックバーサクローム（登録商標）フィルタなど）を備える。いくつかの実施形態では、波長可変フィルタユニットが、第１の光学フィルタ及び第２の光学フィルタ、並びに第１及び第２の光学フィルタを通過する光のオフセットを補正するための第３の光学素子を備える。
【００３４】
[0034]いくつかの実施形態では、１つ又は複数の光学フィルタをさらに具備し、ｅＺｎＰＰの発光スペクトルが、波長範囲を画成し、検出器が、ｅＺｎＰＰの発光スペクトルの波長範囲において光を透過する１つ又は複数の光学フィルタを通して光を受け取る１つ又は複数の感光素子を備える。
【００３５】
[0035]いくつかの実施形態では、ｅＺｎＰＰの発光スペクトルが、発光極大を画成し、検出器の第１の部分が、ｅＺｎＰＰの発光スペクトルの波長範囲において光を透過する光学フィルタを通して光を受け取り、検出器の第２の部分が、ｅＺｎＰＰの発光極大の外側の波長範囲において光を透過する光学フィルタを通して光を受け取る。
【００３６】
[0036]いくつかの実施形態では、光源が、ランプ、１つ又は複数のレーザダイオード、或いは１つ又は複数の発光ダイオードである。
【００３７】
[0037]いくつかの実施形態では、装置が、光源に関連付けられた光ファイバをさらに具備する。いくつかの実施形態では、装置が、検出器に関連付けられた光ファイバをさらに具備する。
【００３８】
[0038]いくつかの実施形態では、装置が、光源に関連付けられた光ファイバと検出器に関連付けられた光ファイバとを備えるプローブをさらに具備する。いくつかの実施形態では、プローブが、検出器に関連付けられた光ファイバを取り囲む、光源に関連付けられた複数の光ファイバを備える。
【００３９】
[0039]いくつかの実施形態では、光源に関連付けられた光ファイバと検出器に関連付けられた光ファイバとのファイバ間の間隔が、血液体積分率に導出信号が反応しないように選択される。
【００４０】
[0040]いくつかの実施形態では、光源に関連付けられた光ファイバと検出器に関連付けられた光ファイバとのファイバ間の間隔が、組織の選択された深さで最大検出感度を達成するように選択される。いくつかの実施形態では、組織の選択された深さが、ｅＺｎＰＰの最も高い期待濃度を有する深さとして選択される。
【００４１】
[0041]いくつかの実施形態では、装置が電源をさらに具備する。いくつかの実施形態では、電源が充電式電池である。
【００４２】
[0042]いくつかの実施形態では、装置が、検出器、プロセッサ、及び電源を収容するように構成された筐体を具備する。いくつかの実施形態では、筐体が長さ６インチ未満である。
【００４３】
[0043]いくつかの実施形態では、装置が出力構成要素を具備する。いくつかの実施形態では、装置が、検出器、プロセッサ、及び出力構成要素を収容するように構成された筐体を具備する。いくつかの実施形態では、出力構成要素が、表示画面、スピーカ、又は振動器である。
【００４４】
[0044]いくつかの実施形態では、出力構成要素が、組織内のｅＺｎＰＰの濃度の標識を提供する。いくつかの実施形態では、出力構成要素は、ｅＺｎＰＰの濃度が所定の閾値を超えることを示す標識を提供する。
【００４５】
[0045]いくつかの実施形態では、装置が、少なくとも１つの先行のｅＺｎＰＰの濃度を記憶するメモリを具備し、出力構成要素は、ｅＺｎＰＰの濃度が先行のｅＺｎＰＰの濃度から増加又は減少していることを示す標識を提供するように構成される。
【００４６】
[0046]いくつかの実施形態では、装置が通信構成要素を具備する。いくつかの実施形態では、通信構成要素が、ＲＦ送信機、ＵＳＢコネクタ、ＩＲ送信機、セルラ電話、又はＷｉ−Ｆｉ送信機を備える。
【００４７】
[0047]患者の血液中のｅＺｎＰＰの濃度の非侵襲的測定のためのシステムであって、上述の装置とモニタユニットとを具備し、通信構成要素が、ｅＺｎＰＰの濃度に関する出力信号をモニタユニットに提供する、システムが提供される。
【００４８】
[0048]いくつかの実施形態では、プロセッサは、ｅＺｎＰＰが所定の閾値を超える場合、出力信号をモニタユニットに提供するように構成される。
【００４９】
[0049]いくつかの実施形態では、モニタユニットがユーザインターフェースを備える。いくつかの実施形態では、ユーザインターフェースが、組織内のｅＺｎＰＰの濃度の標識を提供する。いくつかの実施形態では、ユーザインターフェースは、ｅＺｎＰＰの濃度が所定の閾値を超えることを示す標識を提供する。いくつかの実施形態では、モニタユニットが、少なくとも１つの先行のｅＺｎＰＰの濃度を記憶するメモリを備え、ユーザインターフェースは、ｅＺｎＰＰの濃度が先行のｅＺｎＰＰの濃度から増加又は減少していることを示す標識を提供する。いくつかの実施形態では、ユーザインターフェースが、ｅＺｎＰＰの濃度に関係した健康目標を記憶する選択肢をユーザに提供し、ユーザインターフェースが、健康目標に対して向かう又は遠ざかる傾向の標識を提供する。
【００５０】
[0050]いくつかの実施形態では、ユーザインターフェースが、ｅＺｎＰＰの濃度に関係した治療提案を提供する。いくつかの実施形態では、治療提案が、ある量の栄養の摂取を備える。いくつかの実施形態では、治療提案が、ある量の医薬品の投与を備える。
【００５１】
[0051]いくつかの実施形態では、モニタユニットが携帯可能である。いくつかの実施形態では、モニタユニットがパーソナルコンピュータである。いくつかの実施形態では、モニタユニットが電話である。
【００５２】
[0052]患者の血液中の赤血球亜鉛プロトポルフィリン（ｅＺｎＰＰ）／ヘム比及び赤血球プロトポルフィリンＩＸ（ｅＰＰ）／ヘム比としてのｅＺｎＰＰ及びｅＰＰの濃度の同時測定のための装置であって、第１の波長範囲及び第２の波長範囲において組織の励起を行うための光源であり、第１の励起波長範囲は、ｅＺｎＰＰの励起ピークにおいて選択され、第２の励起波長範囲は、血液の吸光度が第１の励起波長範囲の血液の吸光度と類似するように選択される、光源と、第１の励起波長範囲及び第２の励起波長範囲における発光スペクトルの部分を検出するための１つ又は複数の検出器と、第１の励起波長範囲及び第２の励起波長範囲において励起された発光スペクトルの部分間の差に基づいて、ｅＺｎＰＰ及びｅＰＰの濃度を決定するためのプロセッサとを具備する装置が提供される。
【００５３】
[0053]患者の血液中の赤血球亜鉛プロトポルフィリン（ｅＺｎＰＰ）／ヘム比としてのｅＺｎＰＰの濃度の非侵襲測定のための装置であって、約４２５ｎｍ及び約４０７ｎｍにおいて組織の励起を行うための光源と、約４２５ｎｍ及び約４０７ｎｍにおいて励起された発光スペクトルの部分を検出するための検出器と、約４２５ｎｍ及び約４０７ｎｍにおいて励起された発光スペクトルの部分間の差に基づいて、ｅＺｎＰＰの濃度を決定するためのプロセッサとを具備する装置が提供される。
【００５４】
[0054]患者の血液中の赤血球亜鉛プロトポルフィリン（ｅＺｎＰＰ）／ヘム比としてのｅＺｎＰＰの濃度の測定のための装置であって、約４２５ｎｍ及び約４０７ｎｍにおいて組織の励起を行うための光源と、約４２５ｎｍ及び約４０７ｎｍにおいて励起された発光スペクトルの部分を検出するための検出器と、約４２５ｎｍ及び約４０７ｎｍにおいて励起された発光スペクトルの部分間の差に基づいて、ｅＺｎＰＰの濃度を決定するためのプロセッサとを具備する装置が提供される。
【００５５】
[0055]患者の血液中の蛍光検体の濃度の非侵襲的測定のための方法であって、第１の波長範囲及び第２の波長範囲において組織を励起するステップであり、第１及び第２の励起波長範囲は、蛍光検体が、背景蛍光団の発光強度の差より大きい第１及び第２の励起波長範囲における発光強度の差を呈し、第１及び第２の励起波長範囲における血液による光吸収度が類似するように選択される、ステップと、第１の励起波長範囲及び第２の励起波長範囲における発光スペクトルの部分を検出するステップと、第１の励起波長範囲及び第２の励起波長範囲において励起された発光スペクトルの間の差に基づいて、発光検体の濃度を決定するステップとを含む方法が提供される。
【００５６】
[0056]光線をフィルタリングするための装置であって、光線に対する調節可能な入射角を画成する第１の光学フィルタと、光線に対する調節可能な入射角を画成する第２の光学フィルタとを具備し、第１の光学フィルタの入射角と第２の光学フィルタの入射角とは独立して調節可能であり、第１及び第２の光学フィルタを通過する光の中心波長が、光線に対する第１のフィルタの入射角の調節によって調整可能であり、第１及び第２の光学フィルタを通過する光のスペクトルバンド幅が、光線に対する第１のフィルタ及び第２のフィルタの入射角の調節によって調整可能である、装置が提供される。いくつかの実施形態では、第１及び第２の光学フィルタが、２つの波長可変帯域フィルタ（例えば、セムロックバーサクローム（登録商標）フィルタなど）を備える。いくつかの実施形態では、第１及び第２の光学フィルタを通過する光のオフセットを補正するための第３の光学素子が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本明細書に説明される主題の例示的実施形態による装置の概略図である。
【図１Ａ】本明細書に記載の主題の例示的実施形態による装置の簡略化された概略図である。
【図１Ｂ】本明細書に記載の主題の例示的実施形態による、励起ファイバと検出ファイバの間の第１の間隔を示す、装置の簡略化された概略図である。
【図１Ｃ】本明細書に記載の主題の例示的実施形態による、励起ファイバと検出ファイバの間の第２の間隔を示す、装置の簡略化された概略図である。
【図２】本明細書に記載の主題の別の例示的実施形態による、患者の血液標本又は組織の測定のために構成された自由ビーム計器構成における装置の図である。
【図３】酸素ヘモグロビンに結合されたｅＺｎＰＰの励起スペクトルを示す図である。
【図４】酸素ヘモグロビンに結合されたｅＺｎＰＰの発光スペクトルを示す図である。
【図５】本明細書に記載の主題の例示的実施形態による、光ファイバプローブヘッドの斜視図である。
【図６】本明細書の主題で開示される例示的装置の光源から刺激を受け取る組織の断面図である。
【図７】本明細書の主題で開示される例示的装置を使用して得られた口腔粘膜からの組織の自家蛍光スペクトルを示す図である。
【図８】正規化された血液吸光度及びｅＺｎＰＰ励起スペクトルを示す図である。
【図９】本明細書に記載の主題の例示的実施形態による、装置及び組織ファントムの斜視図である。
【図１０】血液有り及び血液無しのコラーゲンの励起スペクトルを示す図である。
【図１１】口腔粘膜の単純な組織ファントムの発光スペクトルを示す図である。
【図１２】交互二波長蛍光励起の差スペクトルに対する発光スペクトルを示す図である。
【図１３】一連の患者の血液標本に対するｅＺｎＰＰ／ヘム比の測定における（縦軸の）図２に示す例示的実施形態による装置の出力と（横軸の）アビブ（Ａｖｉｖ）血液蛍光光度計によりもたらされた出力との比較を示す図である。
【図１４】本明細書に記載の主題の例示的実施形態による別の装置の側面図である。
【図１５】本明細書に記載の主題の例示的実施形態によるさらに別の装置の側面図である。
【図１６】本明細書に記載の主題の例示的実施形態による装置の概略図である。
【図１７】本明細書に記載の主題の別の例示的実施形態による、患者の血液標本又は組織の測定のために構成された自由ビーム計器構成における装置の図である。
【図１８】本明細書に記載の主題の別の例示的実施形態による装置の部分の図である。
【図１９】本明細書に記載の主題の例示的実施形態による図１８の装置の概略図である。
【図２０】本明細書に記載の主題の例示的実施形態による、図１８の装置を介した光の透過を示す図である。
【図２１】本明細書に記載の主題の例示的実施形態による装置の部分の概略図である。
【図２２】本明細書に記載の主題の例示的実施形態による装置の部分の概略図である。
【図２３】本明細書に記載の主題の例示的実施形態による装置の部分の概略図である。
【図２４】本明細書に記載の主題の例示的実施形態による装置の部分の概略図である。
【図２５】本明細書に記載の主題の例示的実施形態によって測定された組織の励起及び発光スペクトルを示す図である。
【図２６】本明細書に記載の主題の例示的実施形態によって測定された組織の励起及び発光スペクトルを示す図である。
【図２７】本明細書に記載の主題の例示的実施形態によって測定された組織の励起及び発光スペクトルを示す図である。
【図２８】本明細書に記載の主題の例示的実施形態によって測定された組織の励起及び発光スペクトルを示す図である。
【図２９】本明細書に記載の主題の例示的実施形態によって測定された組織の励起及び発光スペクトルを示す図である。
【図３０】本明細書に記載の主題の例示的実施形態によって測定された組織の励起及び発光スペクトルを示す図である。
【図３１】従来の技術と、本明細書に記載の主題の例示的実施形態によって得られた結果との比較を示す図である。
【図３２】従来の技術と、本明細書に記載の主題の例示的実施形態によって得られた結果との比較を示す図である。
【図３３】従来の技術と、本明細書に記載の主題の例示的実施形態によって得られた結果との比較を示す図である。
【図３４】従来の技術と、本明細書に記載の主題の例示的実施形態によって得られた結果との比較を示す図である。
【図３５】従来の技術と、本明細書に記載の主題の例示的実施形態によって得られた結果との比較を示す図である。
【図３６】従来の技術と、本明細書に記載の主題の例示的実施形態によって得られた結果との比較を示す図である。
【図３７】本明細書に記載の主題の例示的実施形態による発光スペクトルを示す図である。
【図３８】本明細書に記載の主題の例示的実施形態による発光スペクトルを示す図である。
【図３９】本明細書に記載の主題の例示的実施形態による差スペクトルを示す図である。
【図４０】血液蛍光光度計により得られたｅＺｎＰＰ／ヘム比とＨＰＬＣにより得られたｅＺｎＰＰ／ヘム比との間の相関を示す図である。
【図４１】血液蛍光光度計により得られたｅＺｎＰＰ／ヘム比とＨＰＬＣにより得られたｅＺｎＰＰ／ヘム比との間の相関を示す図である。
【図４２】ＨＰＬＣによって評価された５９３ｎｍにおける測定された蛍光強度と、本明細書に記載の主題の例示的実施形態による方法との間の相関を示す図である。
【図４３】ＨＰＬＣによって評価された５９３ｎｍにおける測定された蛍光強度と、本明細書に記載の主題の例示的実施形態による方法との間の相関を示す図である。
【図４４】ＨＰＬＣによって評価された５９３ｎｍにおける差スペクトルの測定された蛍光強度と、本明細書に記載の主題の例示的実施形態による方法との間の相関を示す図である。
【図４５】ＨＰＬＣによって評価された５９３ｎｍにおける差スペクトルの測定された蛍光強度と、本明細書に記載の主題の例示的実施形態による方法との間の相関を示す図である。
【図４６】本明細書に記載の主題の例示的実施形態による方法によって評価された６２７ｎｍにおける差スペクトルの測定された蛍光強度と、ＨＰＬＣによって測定されたＰＰ／ヘム比との相関を示す図である。
【図４７】本明細書に記載の主題の例示的実施形態による方法によって評価された６２７ｎｍにおける差スペクトルの測定された蛍光強度と、ＨＰＬＣによって測定されたＰＰ／ヘム比との相関を示す図である。
【図４８】本明細書に記載の主題の例示的実施形態による方法によって評価されたｅＺｎＰＰ及びＰＰ蛍光強度から計算されたｅＺｎＰＰ／ＰＰ比を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５８】
[0093]本明細書に記載の主題は、説明される特定の実施形態に限定されず、当然に変化しうることは理解されよう。また、本明細書で使用される用語は、単に特定の実施形態を説明することを目的としており、本主題の範囲は添付の特許請求の範囲のみによって限定されるため、限定を意図するものではないことは理解されよう。値の範囲が与えられる場合、その範囲の上限と下限の間に介在する各値、及びその記載された範囲の任意の他の記載値又は介在値は開示された主題の範囲内に含まれることは理解されよう。
【００５９】
[0094]特段の定義がない限り、本明細書で使用される全ての技術的及び科学的用語は、本開示の主題が属する技術分野の当業者によって通常理解されるのと同じ意味を有する。本明細書に記載の方法及び材料と類似又は同等の任意の方法及び材料が本開示の主題の実施又は試験で使用されうるが、本開示では特定の例示的な方法及び材料に詳細に言及することがある。
【００６０】
[0095]本開示で言及される全ての刊行物は、特段の指定がない限り、それらの刊行物が関連して引用される材料及び／又は方法を開示し説明することを非限定的に含むあらゆる目的で、参照により本明細書に組み込まれる。
【００６１】
[0096]本明細書で論じられる刊行物は、もっぱら本出願の出願日前のそれらの開示のために示される。本明細書の内容は、本開示の主題が先行発明を理由にそのような刊行物に先行する権利がないことを認めるものと解釈されるべきではない。さらに、掲載された刊行日は、実際の刊行日と異なることがあり、個別に確認する必要がある場合がある。
【００６２】
[0097]本明細書及び添付の特許請求の範囲では、文脈で特に明確な指示がない限り、単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は複数の対象を含む。
【００６３】
[0098]要約書又は発明の概要に含まれる内容は、本開示の範囲を限定するものと理解されるべきでない。要約書及び発明の概要は、書誌及び便宜上の目的で記載されており、それらの書式及び目的のために包括的であると考えられるべきではない。
【００６４】
[0099]本開示を読めば当業者には明らかなように、本明細書に説明され示される個々の実施形態のそれぞれは、本開示の主題の範囲及び趣旨から逸脱することなく、他のいくつかの実施形態の任意の実施形態の特徴と容易に分離又は組み合わせがされうる個々の構成要素及び特徴を有する。いずれの記載された方法も、記載された事象の順序、又は論理的に可能な任意の他の順序で実施されうる。
【００６５】
[00100]単数形の事項に対する参照は、同じ事項が複数存在する可能性を含む。２つ以上の事項（例えば、要素又は処理）が選択の「又は」によって参照されるとき、いずれかが別個に存在しうるか、或いは、１つの存在が必然的に他の１つ又は複数を排除する場合を除いてそれらの任意の組合せが一緒に存在しうることを示す。
【００６６】
[00101]上記に要約し以下でさらに詳細に説明するように、本発明の様々な実施形態に従って、血液中の発光検体濃度を測定するための装置、及びこの装置を使用するための方法が提供される。いくつかの実施形態では、装置は、非侵襲的に、例えば、患者の例えば口腔粘膜などの無傷組織を励起することによって、蛍光検体濃度を測定する。いくつかの実施形態では、装置は、エクスビボで血液標本又は他の組織を励起することによって蛍光検体濃度を測定する。
【００６７】
[00102]本明細書に記載の装置は、２つの交互波長又は波長範囲において組織を励起することによって検体の蛍光を測定する。２つの波長は、検体が呈する、２つの波長（そのうちの１つは検体の励起ピークにおける波長とすることができる）における蛍光の差が、背景蛍光団のものよりも大きく、血液が２つの波長において実質的に類似する吸光度を呈するように選択される。類似の度合いは、当業者によって適切に決定することができる。組織での２つの励起波長において充分に類似する光吸収度の要件を満たすために、励起波長は、両方の波長又は両方の波長範囲における有効な光の侵入深さの差を最小限にするように実験的に決定されうる。これは、検体の最大励起効率に対する既知の波長で第１の励起波長を設定し、次いで、背景蛍光スペクトルが期待される強度及び最も類似する形状を有するまで血液吸光度のピークの反対側に沿って励起波長を走査することによって、検体を含まない代表標本上で近似されうる。この例を下記に示す。
【００６８】
[00103]本明細書では、（例えば、主な吸収体としてヘモグロビンを有する）血液の吸光度特性を用いてｅＺｎＰＰの測定に関して装置を説明するが、本明細書に記載の原理は、類似する蛍光及び吸光度特性を有する他の検体及び参照試料の測定に適用可能であることは理解されよう。
【００６９】
[00104]ｅＺｎＰＰは、発達中の赤血球に対する鉄供給の標識である。ヘモグロビン合成の際、鉄欠乏のため、プロトポルフィリンＩＸからヘムを形成するために発達中の赤血球に鉄が利用不可能である場合、代わりに亜鉛がキレートされて鉄除去に対する最初の生化学的応答の１つとしてｅＺｎＰＰを形成する。
【００７０】
[00105]非侵襲的組織励起によるｅＺｎＰＰの測定は、ｅＺｎＰＰの蛍光を組織内の他の蛍光団の蛍光から、すなわち組織の自家蛍光から区別するための定量的方法を必要とする。ｅＺｎＰＰは赤血球内部のみで見られるため、自家蛍光を示す組織による血液の「希釈」が導出信号の定量的性質を破壊することが観察されている。つまり、ｅＺｎＰＰの測定は、ある特定の範囲にわたって、組織内の血液の濃度、すなわち組織の血液体積分率の値に対して反応しない。この血液体積分率に対する無反応の範囲は、プローブヘッドの構成の変更、すなわち、励起及び検出のファイバ（複数可）の間の空間的隔離の変更によって修正することができる。
【００７１】
[00106]例示的実施形態では、蛍光光度計は、２つの交互励起波長における無傷口腔粘膜の微小循環の検査によって、赤血球内のｅＺｎＰＰを非侵襲的に測定する。蛍光光度計は、他の粘膜面などの他の組織、並びに皮膚色素沈着の量により可能であれば皮膚を非侵襲的に検査するためにも使用できる。蛍光光度計は、粘膜を照射し、誘起された蛍光を光検出器へ伝達する。ダイオードレーザが励起光源として使用されてもよい。蛍光光度計は、エクスビボで組織標本又は血液標本を検査するためにも使用できる。
【００７２】
[00107]蛍光光度計１００の例示的実施形態が図１に概略的に示されている。蛍光光度計１００は、患者の組織Ｔを照射するための励起光源１０２と、蛍光を分析するための分光蛍光光度計などの光検出器１０４とを備える。いくつかの実施形態では、２つ以上の検出器が採用され、これらの検出器の一部は、検体の発光波長範囲の波長範囲において光を透過する光学フィルタを通して光を受け取り、他のこれらの検出器は、検体の発光極大の外側の波長範囲において光を透過する光学フィルタを通して光を受け取る。蛍光光度計１００は、患者の血管Ｖ内の赤血球ＥにあるｅＺｎＰＰの濃度を測定する。プロセッサ１０６は、検出器１０４によって検出された蛍光に基づいてｅＺｎＰＰの濃度を決定する。
【００７３】
[00108]組織Ｔへの光の供給、及び光検出器１０４への蛍光の伝達は、例示的実施形態では光プローブヘッド１０８によって行われる。励起光源１０２は、２つの波長における組織励起のための放射を行う。例示的実施形態では、交互波長は、２つの波長、例えば、４０７ｎｍ及び４２５ｎｍで動作するレーザ又はＬＥＤのような第１及び第２の光源１１０及び１１２によって提供される。ビーム結合器１１４は、光を交互の様式で単一源として組織Ｔに送る。その交代の頻度は、スペクトルの差の変化を低減する又は打ち消すように、両方のスペクトルにおいて、例えば患者の動きに起因する、測定中の強度変化を示すのに充分に速やかに選択される。測定中に患者が動く場合、大きい強度変化があることが観察されている。しかし、交代の速度が充分に速ければ、それらの変化は両方の発光スペクトルで識別可能であり、それらの変化は差し引くことによって打ち消される。また、（全ての波長が同時に測定されるようにＣＣＤ検出器を用いて）発光スペクトルを並行して測定することにより、動きに起因する強度変化が、スペクトルの波長依存強度変化（「ピーク」）となる結果が回避されることが観察されている。レンズ及び／又はフィルタ１１６が組織Ｔに光を集束させる及び／又は向けるために提供されうる。プローブ１０８から光検出器１０４への光の伝送は、１つ又は複数の光ファイバによって達成される。組織を照射し、また蛍光を検出器に移送するために単一の光ファイバが使用される。検出器１０４へ伝送される光を集束し及び／又はその光からノイズを除去するために、レンズ１２０及び／又はフィルタ１１８が提供されうる。背景組織蛍光、散乱、経路長、幾何形状、及び他の因子を考慮した後、プロセッサ１０６は、蛍光の強度をｅＺｎＰＰ／ヘム比に関係付け、その結果を、表示画面１３０、スピーカ１３２、又は振動ユニット１３４などの出力デバイスに提供する。いくつかの特定の実施形態では、任意選択の通信構成要素１３０が、より詳細に後述されるように提供される。電池などの任意選択の電源機構１２２は、特に蛍光光度計が携帯可能デバイスである場合、蛍光光度計に含めることができる。いくつかの実施形態では、蛍光光度計１００は、家庭又は施設の電源機構に直接接続することができる。
【００７４】
[00109]装置１００が図１Ａに示されており、図１Ａでは、本明細書では励起ファイバとも呼ばれる、光源１０２に結合された光ファイバ１１１、及び、本明細書では検出ファイバとも呼ばれる、分光計１０４などの光検出器に結合された光ファイバ１０９を示している。図１Ｂは、励起ファイバ１１１と検出ファイバ１０９の間の第１の間隔、すなわち「ファイバ間の間隔」を示す。図１Ｂでは、ファイバ間の間隔ｄ＝０である。図１Ｃは、第２のファイバ間の間隔、すなわち約１２００μｍの間隔ｄを示す。プローブ１０８におけるファイバ間の間隔ｄは、例えば、実験的に、生理学的な関連範囲における血液体積分率に対する依存が最小限になるように選択される。図２に、患者の血液標本の測定のために構成された蛍光光度計の一部分の例示的実施形態の写真が示されているが、このような装置は組織測定のためにも使用することができる。
【００７５】
[00110]スライドガラス上の血液標本の測定では、ｅＺｎＰＰが、主な蛍光団の１つであり、主要な特徴的励起ピークが約４２５ｎｍ（図３）であり、発光ピークが約５９０ｎｍ（図４）である。赤血球内では、ｅＺｎＰＰはヘモグロビンに結合される。ヘモグロビンは蛍光を発しないが、４００〜４３０ｎｍの光を強く吸収する。ヘモグロビンによるこの吸収は、ｅＺｎＰＰの蛍光を減少させる。フロントフェイス血液蛍光光度計により、スライドグラス上の血液標本におけるヘモグロビン及びｅＺｎＰＰは、放射された光を等しい効率で収集することを可能にする薄い表面層内のほぼ全ての励起光を吸収する。５９０ｎｍの発光の強度は、ｅＺｎＰＰ／ヘムのモル比に比例する。
【００７６】
[00111]図１３では、縦軸上の、図２に示した自由ビーム計器構成の蛍光高度計１００（４２５ｎｍでの励起、５９０ｎｍでの発光、任意単位（ａ．ｕ．）の測定）による患者の（４％に希釈された）血液標本の測定値を、横軸上のアビブ血液蛍光光度計による測定値と比較している。全般的に、測定値は密接に相関しているが、残りの散乱については、アビブ血液蛍光光度計と比較して蛍光高度計１００ではｅＺｎＰＰに対し特異性が大きいことによって説明されうる。
【００７７】
[00112]スライドグラス上の血液標本の測定とは対照的に、検査された組織内の赤血球の非侵襲的測定では、例えば、口腔粘膜の微小循環では、ｅＺｎＰＰは小さい蛍光団である。代わりに、結合組織（コラーゲン及びエラスチン）が、微小循環を含む間質細胞層からの自家蛍光の主要源である。非角化口腔粘膜（唇、頬及び舌下粘膜の粘膜）の薄い上側の上皮において、主要な蛍光団は、ミトコンドリアの還元型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（ＮＡＤＨ）及びミトコンドリアのフラビンアデニンジヌクレオチド（ＦＡＤ）である。ＮＡＤＨの吸光度スペクトルは４２５ｎｍにまで及ばず、したがって、赤血球ｅＺｎＰＰの５９０ｎｍの発光ピークにおける蛍光に寄与することがない。後で論じるように、５９０ｎｍでの蛍光に対する上皮ＦＡＤの寄与は、プローブヘッド１０８における励起及び検出フィルタの構成を最適化することによって最小限にされ又は除去されうる。
【００７８】
[00113]図５では、例示的光ファイバプローブヘッド１０８を示す。中央検出ファイバ１０９が、１つ又は複数（例えば６個）の励起ファイバ１１１によって取り囲まれる。図６は、非角化口腔粘膜の概略図である。（矢印Ｌで示される）励起光は、光散乱要素を有する間質細胞層Ｓ内の微小循環における赤血球Ｅに到達するために、やはり光散乱要素を有する薄い上側の上皮層ＥＬを通過しなければならない。
【００７９】
[00114]図５に開示される光ファイバプローブヘッド設計を使用したヒト患者の下唇の粘膜からの組織自家蛍光スペクトルを図７に示す。組織自家蛍光の大きさは赤血球ｅＺｎＰＰの蛍光よりもかなり大きいため、一部の研究者は、口腔粘膜での測定は不可能であると結論付けている。例えば、Ｃｈｅｎ  Ｘ．「Ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ  ｔｅｓｔ  ｆｏｒ  ｎｏｎｉｎｖａｓｉｖｅ  ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ｚｉｎｃ  ｐｒｏｔｏｐｏｒｐｈｙｒｉｎ  ｉｎ  ｏｒａｌ  ｍｕｃｏｓａ  ａｎｄ  ｒｅｔｉｎａ」、Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  ２００７、Ｍ．Ｓ．：１〜７１ページを参照されたい。
【００８０】
[00115]ｅＺｎＰＰを組織自家蛍光から区別するために使用される交互二波長蛍光励起方法を用いることによって、蛍光高度計の従来技術の制約が克服される。図８に示すように、ヘモグロビン吸光度は、赤血球ｅＺｎＰＰの励起ピーク（４２５ｎｍ）と４０７ｎｍにおいて同じである。２つの波長、すなわち約４０７ｎｍ及び約４２５ｎｍにおいて励起を交互にすることによって、４０７ｎｍで励起された蛍光発光スペクトル４２５ｎｍで励起されたスペクトルから差し引いて、ｅＺｎＰＰ／ヘムのモル比に比例する差の測定値を得ることが可能である。いくつかの実施形態では、励起は、２つの波長範囲、すなわち、約４０５ｎｍ〜約４１５ｎｍ及び約４２０ｎｍ〜約４３０ｎｍで行われる。組織測定において、励起光源の強度は、自家蛍光について同じ蛍光発光強度を得るように調節される。そのような調節は、装置によって使用されている光源、例えば、レーザ又はある種の他の光源が使用されているかどうかに依存することになる。また、発光強度が正規化（例えば、４０７ｎｍ発光スペクトルにスケール変更）されうる。得られた差スペクトルは正規化の際にゼロになる。ｅＺｎＰＰの存在下では、４２５ｎｍでの励起の発光強度は、４０７ｎｍでの強度よりも大きくなる。２つの発光強度の差は、実質的にｅＺｎＰＰに特異的であり、対象体積における濃度に線形依存することになる。
【００８１】
[00116]（４０７ｎｍあたりの）第２の励起波長は、４２５ｎｍの励起波長よりも効率的にプロトポルフィリンＩＸ（「ｅＰＰ」）蛍光を励起する。したがって、亜鉛プロトポルフィリン（ｅＺｎＰＰ及びｅＰＰ）蛍光に関する情報が、差スペクトルから同時に収集されうる。
【００８２】
（実施例）
[00117]（図９に示す）口腔粘膜の単純な組織ファントムは、上皮層をモデル化するための上側の拡散的な散乱フィルム、並びに、間質細胞層をモデル化するための、溶解エラスチンを含む溶液、光散乱剤としてのリポフスチン、さらに１％希釈の血液標本全体（ｅＺｎＰＰ  ６０μｍｏｌ／ｍｏｌヘム、正常上限）からなる。図１０は、血液有り及び血液無しのコラーゲンの励起スペクトルを示す組織ファントムの蛍光特性を示す。垂直の線は、４０７及び４２５ｎｍの励起波長を示す。
【００８３】
[00118]図１１及び１２に結果がまとめられている。それぞれの図は、指示された励起波長でのＦｍ（発せられた蛍光）を示す。従来の技術による５９０ｎｍの発光スペクトルの単純な測定では、ｅＺｎＰＰの発光ピークを検出することができない（図１１）。一方、図１２は、交互二波長蛍光励起の使用を示す。この場合、差スペクトルＦｍ（４２５ｎｍ）−Ｆｍ（４０７ｎｍ）が、濃度が正常範囲の上限にあるこの組織ファントム内の赤血球ｅＺｎＰＰについて５９０ｎｍの特徴的発光ピークを明確に示している。全血において、出力は、比Ｃ（ｅＺｎＰＰ）／Ｃ（ヘモグロビン）について自動的に定量的である。特定の理論に拘束されることなく、組織内の光学散乱が大きく変化しない限り、出力がやはり定量的になることは理解されよう。ただし、追加的な考慮事項として、患者内／患者間の変動、及び／又はプローブヘッド形状がある。
【００８４】
[00119]蛍光高度計２００は、図１４に示されており、上述の蛍光高度計１００とほぼ同じであるが、実質的な違いをここで述べる。例示的実施形態では、蛍光高度計２００は、腕時計用電池又は充電式電池のような電源機構（図示せず）を備える携帯可能ユニットである。蛍光高度計２００は、検出器、プロセッサ、及び電源機構が収容される筐体２２６を備えることができる。携帯性を実現するために、筐体２２６は、約２インチ〜６インチの全長を有することができる。蛍光高度計２００は、起動スイッチ２２８を押すことにより、検査される組織、例えば、粘膜又は血液標本を照射し、蛍光を光検出器に伝送するために使用されるプローブ２０８を含む。
【００８５】
[00120]蛍光高度計２００はまた、１つ又は複数の出力構成要素を備える。いくつかの実施形態では、出力構成要素は、筐体中又は筐体上に配置される。例示的出力構成要素は、表示画面２３０、スピーカ２３２、及び／又は振動構成要素（図示せず）を備える。表示画面２３０は、ＬＣＤディスプレイ又はＡＭＯＬＥＤディスプレイなどであってもよい。特定の出力構成要素の出力が、検体読取りが正常に完了したことをユーザに信号伝達するために使用されうる。例えば、表示画面２３０は、検体読取り値の取得に成功したときに明るくされるアイコンを表示することができる。スピーカ２３２は、検体読取り値の取得に成功したという音響信号を提供することができる。同様に、振動構成要素は、検体読取りの成功を示す振動信号を提供することができる。このような触覚又は聴覚出力は、検体読取りが自己管理される場合、或いは日光又は他の条件により表示画面を見るのが難しい状況で試験が行われる場合に特に有用である。
【００８６】
[00121]出力構成要素は、検査される組織内の検体の濃度の標識をさらに提供する。いくつかの実施形態では、ディスプレイが検体濃度２４０の数値標識を提供する。スピーカ２３２は、代替又は追加として、音響的に数値の検体濃度を提供することができる。
【００８７】
[00122]蛍光光度計２００の一部のユーザにとって、未加工の検体情報は意味をなさないことがある。そこで、蛍光光度計２００は、ユーザ又は医療提供者が、検体濃度の健康範囲に関する閾値濃度を入力できるようにする。いくつかの実施形態では、閾値濃度は、製造時に入力される、例えば、ソフトウェア又はハードコードでプログラムされることが可能である。使用時に、蛍光光度計２００は、検出された鉄の濃度が事前選択された鉄の濃度未満であるかどうかを決定する。そのような鉄の濃度は、例えば、個人が鉄不足又は鉄充足であるかを決定するように、状況に基づいて選択されうる。ディスプレイ又は他の出力装置が、鉄濃度がこの閾値未満であることを示す標識２４２をユーザに提供する。例えば、ディスプレイは、標識「低い（ＬＯＷ）」鉄濃度又は「鉄充足」などを提供する。スピーカは、同じ表現を音響的に提供する。振動構成要素は、閾値を超えたことを示すために特定の様式、例えば、低い鉄濃度に対して連続する２回の振動で振動するようにプログラムされうる。
【００８８】
[00123]蛍光光度計２００はまた、経時的に解析濃度の傾向を追跡するようにプログラムされてもよい。いくつかの実施形態では、蛍光光度計２００は、患者識別情報及びタイムスタンプによってタグ付けされうる複数の検体読取り値を記憶するメモリを備える。特定の患者について連続する検体読取り値が得られたとき、蛍光光度計２００は、検体濃度が増加しているか又は減少しているか、並びにそうした増加又は減少の速度を決定することができる。傾向標識２４４、例えば、上向き若しくは下向きの傾向矢印、又は「鉄濃度増加（ＩＲＯＮ  ＣＯＮＣＥＮＴＲＡＴＩＯＮ  ＩＮＣＲＥＡＳＩＮＧ）」若しくは「鉄濃度減少（ＲＯＮ  ＣＯＮＣＥＮＴＲＡＴＩＯＮ  ＤＥＣＲＥＡＳＩＮＧ）」のような英数字の標識が、ディスプレイによって提供される。同じように、スピーカ２３０及び振動構成要素は、そのような情報を、検体濃度に関して上述したのと同様の方法でユーザに提供することができる。
【００８９】
[00124]蛍光高度計３００は、前述の蛍光高度計１００とほぼ同じであるが、実質的な違いをここで述べる。いくつかの実施形態では、ユーザが患者から遠隔で情報を得ることを可能にする別個のモニタユニット３６０を設けることが有用である。蛍光高度計３００は、モニタユニット３６０と通信するための通信構成要素を備える。蛍光高度計３００は、例えば、ＵＳＢ接続を使用することによって、モニタへの有線接続を備えることができる。図１５に示すように、通信構成要素は、モニタに無線接続することができ、また、検出されたｅＺｎＰＰ濃度又は患者若しくは蛍光高度計に関する他の情報をモニタユニット３６０の受信機に提供するためのＲＦ送信機、ＩＲ送信機、ブルートゥース送信機、又はＷｉ−Ｆｉ送信機を備えることができる。蛍光光度計とモニタの間の通信は、蛍光光度計にセルラ送信機（ＧＳＭ、ＣＤＭＡなど）又は衛星送信機を設けることによって達成することができる。
【００９０】
[00125]通信構成要素は、モニタユニットへ信号、すなわち、検体濃度に関する信号を提供することができる。そのような通信は、患者の検体読取り値を取り込んだ後、直ちに又は所定の時間を置いて行うことができる。いくつかの実施形態では、蛍光光度計３００は、検体濃度が閾値を超えると決定されたときに検体読取り値を送信することができる。
【００９１】
[00126]モニタユニット３６０は、蛍光光度計３００から信号を受け取る受信機を備える。無線送信の場合、モニタは、ＲＦ、ＩＲ、ブルートゥース、又はＷｉ−Ｆｉ受信機を備えることができる。有線接続では、受信構成要素３６０が、有線接続のための電気接点を備えることができる。モニタユニット３６０はまた、プロセッサ、メモリ構成要素、電源機構、及びユーザインターフェースを備える。表示画面は、実施形態によっては蛍光光度計３００から省略されてもよい。
【００９２】
[00127]ユーザインターフェースは、モニタユニット３６０に設けられ、表示ユニット３３０、スピーカ３３２、振動構成要素、並びに入力制御３３６、例えば、スイッチ、ボタン、ソフトキー、キーボード、及びタッチ画面インターフェースなどを含むことができる。ユーザインターフェースは、組織内の検体の濃度の標識３４０を提供することができる。ユーザインターフェースは、例えば、鉄濃度が「低い」ことを示すことで、検体の濃度が所定の閾値を超えることを示す標識３４２を提供する。
【００９３】
[00128]モニタユニット３６０に設けられたメモリは、連続した検体濃度を記憶し、例えば、傾向矢印を用いて、検体の濃度が先行の検体の濃度から増加又は減少していることを示す標識３４４を提供することができる。
【００９４】
[00129]モニタユニット３６０は、例えば、ユーザインターフェースを介して又は工場出荷時設定によって、患者の健康目標を記憶するようにプログラムされうる。そのような健康目標は、一般的な健康に関する濃度を含み、また、目標検体濃度、例えば、所望の時間枠内で推奨鉄濃度を達成することを含むこともできる。モニタユニット３６０は、患者が健康目標に到達しているかどうかを評価することができる。例えば、モニタは、患者の鉄濃度が増加していると決定することができる。次いで、ユーザインターフェースは、鉄濃度の傾向が健康目標に向かっており、ユーザが患者の健康目標の５０％を達成したことを示す標識を、棒グラフ型の表示３４６によって患者に提供することができる。いくつかの実施形態では、表示画面３３０は、鉄濃度が改善していることを示す標識として、色を（例えば、赤から緑へ）変更する又は寸法が大きくなるアイコンを提供することができる。スピーカ３３２は、同じ情報を音響的に提供することができる。
【００９５】
[00130]ユーザインターフェースは、検体濃度の決定、及び／又は検体濃度と患者の健康目標との比較の後に、治療提案を患者に提供することができる。例えば、ユーザインターフェースは、検体濃度に対処するための栄養補給剤の消費、例えば、鉄分の豊富な食物又は補給の消費のための提案、及びそのような補給の量３４８を提供することができる。ユーザインターフェースは、特定の検体濃度に対処するために患者に医薬品を摂取するように提案することもできる。
【００９６】
[00131]モニタユニット３６０は、臨床背景における固定構成要素とすることもできる。そのような場合、モニタユニットは、デスクトップ又はラップトップパーソナルコンピュータとすることができ、ＡＣ家庭用電流によって電力を受け取ることができる。いくつかの実施形態では、モニタユニット３６０は、携帯可能なユニットとすることができる。例えば、モニタは、ラップトップコンピュータ、セルラ電話、又はタブレットコンピュータなどにすることができる。モニタは、携帯可能な専用携帯端末とすることもできる。
【００９７】
[00132]蛍光高度計４００は、図１６及び１７に示されており、前述の蛍光高度計１００とほぼ同じであるが、その違いをここで述べる。例示的実施形態では、蛍光高度計４００は、「自由ビーム」構成（例えば、光ファイバプローブがない蛍光高度計）を備える。蛍光高度計４００は代わりにファイバベースの構成を備えてもよいことは理解されよう。例示的実施形態では、蛍光高度計４００は、鉄充足血液標本から鉄欠乏血液標本を区別する。試験がインビトロで行われるとき、標本は、組織内の光散乱を模倣するように薬剤の存在有り又は無しで試験される。試験がインビボで行われるとき、光源が、前述のような無傷患者組織、例えば口腔粘膜に当てられる。この計装の実施形態が、図１７及び１８に示される。
【００９８】
[00133]蛍光高度計４００は、患者の組織Ｔを照射するための励起光源４０２と、蛍光を分析するための光検出器４０４とを備える。いくつかの実施形態では、光源４０２は、５００ＷショートアークＸｅランプ（ドイツ、トゥットリンゲンのＫａｒｌ  ＳｔｏｒｚのＴライト（Ｔ−ｌｉｇｈｔ））白色光源であり、光検出器４０４は、冷却ＣＣＤ分光計である。蛍光高度計４００は、インビボで患者の血管において、又はインビトロでキュベット４０５に保持される血液標本Ｔにおいて赤血球に見られるｅＺｎＰＰの濃度を計測する。インビトロ測定は、リン酸緩衝食塩水において２％の全血の濃度を有する希釈された血液標本に対して行われる。標本体積は、キュベットにおける６０μｌのＥＤＴＡ血液全体を含む約３０００μｌとすることができる。蛍光光度計１００に関して先に論じたように、プロセッサ（図示せず）は、ｅＺｎＰＰの濃度を、検出器４０４によって検出された蛍光に基づいて決定する。
【００９９】
[00134]組織Ｔへの光の供給、及び光検出器４０４への蛍光の伝達は、組織励起のための放射をする励起光源４０２によって行われる。例示的実施形態では、交互波長は、波長可変光学フィルタ４４０によって提供される。いくつかの実施形態では、光学フィルタユニットは、調整可能な波長及び調整可能なバンド幅を有する、本明細書に詳細に説明されるフィルタ４４０、及び５２０〜１０００ｎｍの発光スペクトルを検出できる検出ユニットからなり、ファイバベースの構成に容易に変換できる自由ビーム形式を組み込む。試験構成では、光は、スペクトルバンド幅ｈ（例えば、５ｎｍ全幅／半値「ＦＷＨＭ」）を保ちながら、透過光の中心波長が青色波長範囲３９５ｎｍ〜４３１ｎｍで調整可能であるように光学的にフィルタリングされた。波長範囲５００ｎｍ〜７５０ｎｍの光はＯＤ＞１０で抑えられた。
【０１００】
[00135]蛍光光度計４００は、組織励起のための交互波長（４０７及び４２５ｎｍ）を使用する蛍光検体の測定のための本明細書に記載の技術を実装する。基準ＨＰＬＣ方法（Ｉｍｍｕｎｄｉａｇｎｏｓｔｉｋ  ＡＧ）、（図１７に示されるアビブの）従来のフロントフェイス蛍光光度計４５２、及びｅＺｎＰＰ蛍光光度計４００を使用して、全血標本におけるプロトポルフィリン測定のための手順が確立される。
【０１０１】
[00136]引き続き図１６を参照すると、コリメートレンズ４１５及び／又は清浄化フィルタ４１７が、ダイクロイックビームスプリッタ４１９及びレンズ４２１を介して標本Ｔへ光を集束し及び／又は向けるために提供されうる。青色光ビームは、２ｍｍの焦点直径で標本Ｔ上に集束された。標本Ｔ上で、励起光パワーは、６ｍＷ（中心波長４２５ｎｍ、波長依存）であった。標本Ｔから放出された蛍光は、ビームスプリッタ４１９を介して逆方向に伝送され、ロングパスフィルタ４１８（例えば、ドイツ、マインツのＳｃｈｏｔｔ  ＡＧのＯＧ５１５）、及びレンズ４２０によってフィルタリングされて、有効な検出範囲が５２０ｎｍ〜７５０ｎｍに制限された。最後に、蛍光は、円形に配置された７つの２００μｍ直径光学フィルタからなる断面変換ファイバ４０９内へ接続された。ファイバ束の他端部に線形に配置されたこれらのファイバは、温度調整されたＣＣＤ分光計４０４（例えば、検出範囲：３４０ｎｍ〜１０２２ｎｍ、米国フロリダ州ダニーデンのＯｃｅａｎ  Ｏｐｔｉｃｓ，Ｉｎｃ．のＳ２０００−ＴＲ）内へ接続され、５ｎｍの有効スペクトル分解能がもたらされた。
【０１０２】
[00137]波長依存及び時間依存の強度変化の修正を光学的に可能にするために、蛍光標準測定が行われた。例えば、ショートアークランプ４０２の発光強度は波長に依存し、フィルタリングされた光の強度も波長に依存する。また、ランプ４０２の総出力が使用中に変化することがある。蛍光標準は、キュベット４０５の壁に固定された市販のローダミンＢを含む固体ポリメチルメタクリレート（１ＢＦ／ＲＢ、ドイツのプフングシュタットのＳｔａｒｎａ  ＧｍｂＨ）の１ｍｍ厚の部片を含む。
【０１０３】
[00138]背景組織蛍光、散乱、経路長、幾何形状、及び他の因子を考慮した後、プロセッサは、蛍光の強度をｅＺｎＰＰ／ヘム比に関係付け、その結果を、表示画面、スピーカ、又は振動ユニットなどの出力デバイスに提供する。いくつかの特定の実施形態では、任意選択の通信構成要素が、より詳細に後述されるように提供される。電池などの任意選択の電源機構は、特に蛍光光度計が携帯可能デバイスである場合、蛍光光度計に含めることができる。いくつかの実施形態では、蛍光光度計４００は、家庭又は施設の電源機構に直接接続することができる。
【０１０４】
波長可変フィルタ
[00139]波長可変フィルタ４４０の計装が図１６及び１８に示される。フィルタユニット４４０は、小さなスペクトルバンド幅での光の検出又は光の照射を必要とする用途で使用するために、中心フィルタ波長とスペクトルバンド幅の両方の同時選択を可能にする。波長可変光学フィルタ４４０は、向上した光伝送効率を実現し、走査デバイスなしで画像及びファイバ束の分光フィルタリングを可能にする。フィルタ４４０は本明細書では蛍光分光法と関連して説明されるが、蛍光顕微鏡法、蛍光イメージング、及び蛍光寿命イメージング顕微鏡法などの高度な顕微鏡用途などの用途に応用することができる。照明に関して、フィルタ４４０は、フィルタリングされたインコヒーレント光源とともに使用して、蛍光顕微鏡法、蛍光分光法、より一般的には例えば費用が利用で、波長可変レーザが実用的でない用途の照明などで、小さなスペクトルバンド幅で強い照度を達成することができる。
【０１０５】
[00140]図１８に示すように、フィルタユニット４４０は、フィルタユニット４４０を通過する光線との入射角を選択するための独立した回転が可能である、例えば、セムロックバーサクローム（登録商標）フィルタなどの、２つの波長可変帯域光学フィルタ４４４及び４４６を備える。励起波長について蛍光発光スペクトルを取得した後、シャッタ４４２が、標本Ｔのさらなる照射を防止するために閉じられる。暗スペクトルが同じ設定で記録されうる。度未満の精度を有して高回転速度で光学フィルタを担持する２つのステップモータの独立した回転を可能にするために、ステップモータ制御装置４４８が提供される。
【０１０６】
[00141]フィルタユニット４４０の構成要素、設計、及び機能が図１９〜２４に概略的に示される。図１９では、フィルタユニット４４０を通過する光のビームが、ビーム部分４８０、４８２、及び４８４として指定される。ビーム部分４８０、すなわち、一般に大きなスペクトル幅を有するフィルタリングされていない光の平行ビームが、矢印Ｒ１の角度方向（及び矢印Ｒ１で示される反対の角度方向）で示される、例えば、回転可能なバーサクロームフィルタである光学フィルタ４４４を通って透過される。フィルタ４４４によってフィルタリングされたフィルタリング光ビーム４８２は、固定されたスペクトルバンド幅を有し、中心波長は、フィルタ４４４上のビーム４８０の入射に対するフィルタ４４４の角度によって選択することができる。光ビーム４８２は、矢印Ｒ２の角度方向（及び矢印Ｒ２で示される反対の角度方向）で示される、例えば、回転可能なバーサクロームフィルタであるフィルタ４４６を通って透過される。その結果は図２０に図示され、２つのフィルタ４４４及び４４６を通る有効透過の比を示している。実線は、光ビームの方向に対して定義された２つの異なる角度についての第１のフィルタ４４４を通る透過を表す。一般に、角度２は角度１よりも大きい。破線は、２つの異なる角度についての第２のフィルタ４４６を通る透過を表す。フィルタユニット４４０の全体の透過特徴は、図２０の曲線の重なりの下の網掛け領域として示される、実線と破線の両方の透過曲線（フィルタ４４４とフィルタ４４６）の積である。例示的実施形態では、フィルタ４４４及びフィルタ４４６は、約６０％の光の透過を可能にする。フィルタ４４４及び４４６に２つの類似するフィルタが使用される場合、フィルタ透過の角度依存性は非線形であるため、２つのフィルタの角度は独立して選ばれる必要がある。例として、角度１：ａ（フィルタ４４４）＝２０°、ａ（フィルタ４４６）＝０°の結果は、５ｎｍスペクトルバンド幅であり、角度２：ａ（フィルタ４４４）＝４０°、ａ（フィルタ４４６）＝３５°の結果は、より小さい中心波長において、やはり５ｎｍスペクトルバンド幅である。
【０１０７】
[00142]図２１に示すように、フィルタ４４４及び４４６を通る光の透過の後に、フィルタリングされた光、例えば、光ビーム５８６の一部分を監視するためにビームスプリッタ４１９をフィルタユニット４４０に追加することができる。この光の部分は、分光計４０４又はパワーメータによりスペクトルバンド幅、パワー、又は両方を監視することによって検出することができる。
【０１０８】
[00143]図２２〜２５に示すように、フィルタを通る光ビームの非垂直の透過の際、光ビームの平行オフセットが発生する。フィルタが図２２に示すように配置された場合、フィルタ４４４及び４４６によってもたらされるオフセットは、大きな正味オフセットとして累積する。図２２に示すように、光ビーム６８０に対する光ビーム６８２のオフセット０１と光ビーム６８２に対する光ビーム６８４のオフセット０２とが、光ビーム６８０に対する合計オフセット０３をもたらす。（破線は、フィルタ４４４及び４４６がない場合の光ビーム６８０の架空の軌跡を表すために使用される。）図２３に示すようにフィルタが反対回り、すなわち逆方向に回転される場合、光ビーム６８０’に対する光ビーム６８４’のオフセット０６（オフセット０４及びオフセット０５の累積オフセット）は、フィルタ４４４とフィルタ４４６の両方の角度が異なるため、オフセット０３から大きく減少するが除去されない。いくつかの実施形態では、図２４に示すように、第３の光学素子４４９、例えば、１００％の透過及び屈折率ｎ＞１を実現するガラスの平面片を挿入することができ、その場合、光ビーム６８０’’と光ビーム６８６’’の間のオフセットＯ１０は除去される（すなわち、Ｏ１０＝０）。
【０１０９】
[00144]インビトロ試験の際、血液標本及び組織ファントムは、口腔粘膜などの組織の光学特性を模倣するために光散乱剤を含んでもよい。直径約０．５μｍのラテックス微小球は、ほとんど自家蛍光がないことが分かっており、試験に必要な時間にわたって浮遊したままであり、したがって適切な例示的光散乱剤である。
【０１１０】
[00145]図２５〜３０は、組織の励起及び発光スペクトルを示す。ｚ軸は、任意単位（ａ．ｕ．）を表す。５ｎｍ半値全幅（ＦＷＨＭ）のバンド幅を有する単一の励起中心波長が、関連する発光スペクトルを得るために使用された。４０７及び４２５ｎｍが血液標本の測定のための最適交互波長であることを決定するために、従来のフロントフェイスアビブ蛍光光度計で決定されるように、基準（「正常」）範囲の３０〜８０μｍｏｌ／ｍｏｌヘム及び鉄欠乏範囲（＞８０μｍｏｌ／ｍｏｌヘム）におけるｅＺｎＰＰ濃度を有する血液標本（生理食塩水中２％）において、励起−発光マトリクスが得られた。（これらの図では、「ＺｎＰＰ」は、赤血球亜鉛プロトポルフィリン濃度を指し、図２５では、例えば、「ＺｎＰＰ＝１９８」は、１９８μｍｏｌＺｎＰＰ／ｍｏｌヘムの赤血球亜鉛プロトポルフィリン濃度を意味する。）典型的なマトリクスが図２５〜３０に示される。ｅＺｎＰＰピーク８０４は、図２５〜３０では４２５ｎｍの励起において示される。血液中のｅＺｎＰＰレベルの決定のために、４０７ｎｍ及び４２５ｎｍは、交互波長ペアとして最適パフォーマンスを実現する。
【０１１１】
[00146]図３１〜３６に示すように、交互（４０７ｎｍ〜４２５ｎｍ）波長方法は、従来の単一波長（４２５ｎｍ）研究で高いベースラインをもたらす背景の全血自家蛍光を大幅に減少させる又は除去する。ｙ軸は任意単位（ａ．ｕ．）を表す。従来の単一波長測定（４２５ｎｍ）は、線８０２（上側の線）及びそれに関連するｅＺｎＰＰピーク８０４によって示される。（図３１は、４２５ｎｍの励起波長及びｅＺｎＰＰ＝７５の場合の図２５で示したデータに対応する。）本明細書に記載の実施形態による交互（４０７ｎｍ〜４２５ｎｍ）波長方法は、関連するｅＺｎＰＰピーク８０８を有する線８０６によって示される。
【０１１２】
（実施例）
[00147]Ｉｎｓｔｉｔｕｔ  ｆｕｒ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｕｍｓｍｅｄｉｚｉｎ，  Ｋｌｉｎｉｋｕｍ  ｄｅｒ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔａｔ  Ｍｕｎｃｈｅｎからの３５人の匿名の患者の全血標本を使用して研究が行われた。それらの全血標本は、基準ＨＰＬＣ方法（Ｉｍｍｕｎｄｉａｇｎｏｓｔｉｋ  ＡＧ）、アビブ血液蛍光光度計、及び本明細書に記載の自由ビーム構成のＺｎＰＰ−蛍光光度計４００によって、赤血球亜鉛プロトポルフィリン（「ｅＺｎＰＰ」）濃度について前向き分析が行われた。
【０１１３】
[00148]ｅＺｎＰＰ濃度の基準（「正常」）範囲は、３０〜８０μｍｏｌ／ｍｏｌヘムであった。ｅＺｎＰＰ濃度の鉄欠乏範囲は、８０μｍｏｌ／ｍｏｌヘムであった。この研究は、（ｉ）光散乱剤なし、０．０２の血液体積分率を有する、（ｉｉ）生理的範囲にわたる散乱係数（およそμＳ’＝１〜４ｍｍ−１の低下された散乱係数）を与える散乱剤として小さな（０．５μｍ）ラッテクス微小球を有する、（ｉｉｉ）血液体積分率の生理的範囲（約０．０２〜０．０８）が組み合わされる、血液標本のｅＺｎＰＰ−蛍光光度計測定を含んでいた。全体として、３５個の血液標本のそれぞれに対する生理的範囲における光散乱及び全血濃度の１１の異なる組み合わせでの３５個の血液標本の一連の試験について、結果が得られた。これらの標本では、ＨＰＬＣ基準方法によって決定された鉄欠乏の有病率は６９％であった。
【０１１４】
[00149]全ての測定に関して、光源は、５ｎｍ  ＦＷＨＭのスペクトルバンド幅を有する４２５ｎｍ及び４０７ｎｍ（中心波長）に調整された。励起波長について蛍光発光スペクトルを取得した後、シャッタが標本のさらなる照射を防止するために閉じられ、暗スペクトルが同じ設定で記録された。
【０１１５】
[00150]ローダミンＢ蛍光標準の測定のために、ＣＣＤ分光計の積分時間が４０ｍｓに設定され、１６スペクトルにわたり内部で平均化した。フィルタユニット及びシャッタの波長調整に必要とされる時間を含めて、測定時間は４ｓであった。かなり薄暗い蛍光を示した血液標本の測定のために、積分時間が４００ｍｓに設定され、４スペクトルにわたり内部で平均化し、総測定時間が１０ｓとなった。測定中、信号は安定したままであることが確認された。
【０１１６】
[00151]例示的スペクトル校正及び正規化プロセスをここで説明する。全ての生の未補正スペクトルＦｕｎｃｏｒｒｅｃｔｅｄ（λ）から、対応する暗スペクトルＤ（λ）が差し引かれる。その結果のスペクトルは、係数Ｃｅｘｃｉｔａｔｉｏｎによって乗算され、この係数は、励起波長に依存し、また波長依存及び時間依存の励起光強度の変化並びに光学調整の変化を補償するために使用される。さらに、その結果のスペクトルは、検出フィルタＴｆｉｌｔｅｒ（λ）の波長依存透過によって除算され、光学ファイバ透過及び分光計感度Ｃｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ（λ）を含む波長依存係数によって乗算される。検出光学素子及び分光計のスペクトル感度の影響は補償されるため、これらの追加の校正係数は、補正されたスペクトルＦｃｏｒｒｅｃｔｅｄ（λ）を、他のデバイスを使用して測定されたスペクトルと比較することが可能にする。完全な校正手順は式（１）に示される。
【数１】
2014530668.tif 000003
【０１１７】
[00152]Ｃｅｘｃｉｔａｔｉｏｎを得るために、まず、上記の校正手順（係数Ｃｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ以外の、暗控除、フィルタ透過、検出感度校正）が蛍光標準測定ＦＲｈｏｄａｍｉｎＢ（λ）にも適用された。次いで、Ｃｅｘｃｉｔａｔｉｏｎが式（２）に記述されるように計算された。すなわち、基準測定によるローダミンＢ蛍光最大値の「実」の値ｍａｘＲＲｈｏｄａｍｉｎＢ（λ）は、プロトタイプ測定設定ＦＲｈｏｄａｍｉｎＢ（λ）によって測定されたローダミンＢ蛍光の最大値によって除算された。基準測定値は、測定設定の励起及び検出バンド幅（５ｎｍ  ＦＷＨＭ）に合致するように調整された励起及び検出モノクロメータを有する蛍光分光計（ドイツ、ウンターハヒングのＪｏｂｉｎ  Ｙｖｏｎ  ＧｍｂＨのフルオロマックス−２（Ｆｌｕｏｒｏｍａｘ−２））によって記録された。
【数２】
2014530668.tif 000004
【０１１８】
[00153]本明細書に記載の新規の二波長励起方法との比較のために、（例えば、４２５ｎｍを中心とする）１つの励起波長域、及び（例えば、５７３ｎｍ及び５９３ｎｍを中心とする）２つの発光波長域を必要とする（「二波長発光方法」とも呼ばれる）方法を本明細書で説明する。インビトロ試験に関して、患者の血液の標本測定（ＨＰＬＣで決定されたｅＺｎＰＰ／ヘム比＝３３３μｍｏｌ（ＺＰＰ）／ｍｏｌ（ヘム）及びＰＰ／ヘム比＝６０５μｍｏｌ（ＺＰＰ）／ｍｏｌ（ヘム））を図３７に示す。基準ＨＰＬＣ方法を用いて、ｅＺｎＰＰ及びＰＰ濃度ＣＺＰＰ及びＣＰＰが、単位（ｎｍｏｌ／ｌ）で絶対濃度として決定された。別個に、ヘモグロビン濃度ＣＨｅｍｅが単位（ｇ／ｄｌ）で標準臨床検査で決定された。ＨＰＬＣで決定されたｅＺｎＰＰ及びヘモグロビン測定値ＣＺＰＰ及びＣＨｅｍｅからｅＺｎＰＰ／ヘム比（及び同様の方法でＣＣＰＰ及びＣＨｅｍｅからＰＰ／ヘム比）が、ヘモグロビンサブユニットの分子量６４，４５８ｇ／ｍｏｌを使用して、式（３）によって計算される。
【数３】
2014530668.tif 000005
図３７では、波長範囲５２０ｎｍ〜７５０ｎｍの校正された蛍光発光スペクトル４２５が示される（図３７の実線）。ｅＺｎＰＰの発光極大は５９３ｎｍであり、血漿からの背景蛍光ＦＢａｃｋｇｒｏｕｎｄは、ポルフィリン発光からの寄与なしに、指数関数的減衰曲線としてスペクトル範囲内のデータにフィットした（図３７の破線）。
【０１１９】
[00154]引き続き図３７を参照すると、ｅＺｎＰＰ蛍光強度ＩＺＰＰが、下記の式（４）に従って計算された。測定蛍光強度は、波長範囲５９０ｎｍ〜５９６ｎｍ（Ｆ）及び５７０ｎｍ〜５７６（Ｉ５７３）において平均化することにより、校正された発光スペクトルから得られた。５９３ｎｍの背景蛍光強度Ｉｂｋｇ，５９３（二重矢印、破線）は、直接測定できないが、５７３ｎｍの蛍光強度（Ｉ５７３）から、例えば、５７３ｎｍの蛍光強度を０．８倍として計算することができる。Ｉ５９３とＩｂｋｇ，５９３の差を使用して、ｅＺｎＰＰ／ヘム比が定量化された。
ＩＺＰＰ＝Ｉ５９３−Ｉｂｋｇ５９３＝Ｉ５９３−０．８・Ｉ５７３    （４）
【０１２０】
[00155]本開示の主題の一態様によって、５９３ｎｍで検出された強度に対する背景蛍光の影響を低減するための（「二波長励起方法」とも呼ばれる）新規の評価方法を本明細書で説明する。この方法は、２つの励起波長域、例えば、４０７及び４２５ｎｍを使用する。ｅＺｎＰＰ／ヘム比の定量化のために、５９３ｎｍを中心とする１つの発光波長域が使用される。さらに、ｅＰＰ／ヘム比が、６２７ｎｍを中心とする第２の発光波長域によって定量化される。
【０１２１】
[00156]この方法は図３８に図示され、図中、上述の患者の血液標本の２つの補正された発光スペクトル（Ｆ４２５：図３８における実線、Ｆ４０７：図３８における破線、左軸説明）が示され、中心励起波長はそれぞれ、４２５ｎｍ及び４０７ｎｍである。５２０ｎｍ〜５７０ｎｍの領域における重複を最適化するために、Ｆ４０７が係数１．１５によって拡大される。さらに、「差スペクトル」と呼ばれるこれらスペクトル間の差が示されている。
【０１２２】
[00157]図３８では、５９３ｎｍと６２７ｎｍの２つのスペクトルの差が破線で示され（右軸説明）、矢印で強調されている。励起波長４０７ｎｍが３９７ｎｍのＰＰ励起極大に接近し、４２４ｎｍのｅＺｎＰＰ励起極大から遠ざかるのにつれて、発光スペクトルＦ４０７が、５９３ｎｍのより低いｅＺｎＰＰ蛍光ピークと比べて６２７ｎｍで見られる明確なＰＰ蛍光発光ピークを示す。範囲５２０ｎｍ〜５７０ｎｍにおける差はほぼゼロとなり、このことは、差スペクトルを計算することによって背景蛍光が除去されたことを示す。
【０１２３】
[00158]次いで、差スペクトルは、ｅＺｎＰＰ及びＰＰ蛍光の両方を評価するために使用される。ｅＺｎＰＰ／ヘム比は、図３９に示されるように、（５９０ｎｍ〜５９６ｎｍを平均化する）５９３ｎｍで蛍光強度を評価することによって直接定量化されうる。また、ｅＺｎＰＰ発光スペクトルが示される。６２７ｎｍにおいて、ｅＺｎＰＰ蛍光強度とＰＰ蛍光強度の線形結合が、ｅＺｎＰＰ蛍光（差スペクトルにおける正の値）及びＰＰ蛍光（差スペクトルにおける負の値）の、６２７ｎｍでの信号をもたらす。したがって、ＰＰ／ヘム比ＩＰＰの大きさは、式（５）に従って計算することができる。ＰＰ蛍光は、６２７ｎｍでの検出された蛍光Ｉ６２７の負数と、６２７ｎｍにおけるｅＺｎＰＰ蛍光強度を加えたものであり、このｅＺｎＰＰ蛍光強度は、５９３ｎｍにおけるｅＺｎＰＰ蛍光強度の１／３に等しい。
ＩＰＰ＝−Ｉ６２７＋（１／３）Ｉ５９３    （５）
ｅＺｎＰＰ／ＰＰ比は、ｅＺｎＰＰ／ヘム比とＰＰ／ヘム比の除算Ｉｚｐｐ／Ｉｐｐによって計算された。いずれの比も任意単位で与えられているため、この計算されたｅＺｎｐｐ／ＰＰ比も任単単位で与えられる。
【０１２４】
[00159]ＭＡＴＬＡＢ（米国マサチューセッツ州ナティックのＭａｔｈＷｏｒｋｓ（登録商標）のＲ２０１０ａ）が統計データ評価のために使用された。２つの方法の相関の統計的評価のために、線形回帰が最小二乗適合（関数ｐｏｌｙｆｉｔ）を使用して計算され、ピアソンの積率相関係数（ＰＣＣ）Ｒ値が計算され（関数ｃｏｒｒｃｏｅｆ）、またｐ値（例えば、ｐ＜０．０５の場合の無相関、ｔ統計量、相関の仮説の検定）が計算された。
【０１２５】
[00160]ここで説明される検定の結果が図４０〜４７に示される。図４０〜４１に、アビブ血液蛍光光度計と基準標準ＨＰＬＣとのｅＺｎＰＰ／ヘム比の相関を示す。エラーバーは、各方法の精度、９％（ＨＰＬＣ）及び１５％（血液蛍光光度計）を示す。線形回帰が図４０に示される（黒の実線）。標本数ｎ＝３５、相関係数Ｒ＝０．９６７、ｐ値はｐ＜０．０００１である。測定値と線形回帰の相対残差は図４１に示され、−０．３９〜＋０．４６の範囲である。
【０１２６】
[00161]蛍光分光測定のｅＺｎＰＰピーク強度評価の精度は、１０％であり、同じ標本を繰り返して測定することにより決定された。二波長発光方法によって評価された５９３ｎｍにおけるｅＺｎＰＰ蛍光強度（ｙ軸）と、ＨＰＬＣ測定によって測定されたｅＺｎＰＰ／ヘム比（μｍｏｌ  ｅＺｎＰＰ／ｍｏｌヘム）（ｘ軸）との相関が図４２〜４３に示される。エラーバーは、３つの例示的測定に対する各方法の精度を示す。線形回帰が図４２に示される（黒の実線）。標本数ｎ＝３５、相関係数Ｒ＝０．９７８、ｐ値はｐ＜０．０００１である。測定値と線形回帰の相対残差は図４３に示され、−０．４８〜＋０．５３の範囲である。
【０１２７】
[00162]差スペクトルのｅＺｎＰＰピーク強度の評価の精度は、１０％であり、同じ標本を繰り返して測定することにより決定された。二波長励起方法によって評価された５９３ｎｍにおけるｅＺｎＰＰ蛍光強度（ｙ軸）と、ＨＰＬＣ測定によって測定されたｅＺｎＰＰ／ヘム比（μｍｏｌ  ｅＺｎＰＰ／ｍｏｌヘム）（ｘ軸）との相関が図４４〜４５に示される。エラーバーは、各方法の精度、３つの例示的測定に対する各方法の精度を示す。線形回帰が図４４に示される（黒の実線）。標本数ｎ＝３５、相関係数Ｒ＝０．９７６、ｐ値はｐ＜０．０００１である。測定値と線形回帰の相対残差は図４５に示され、−０．５０〜＋０．５７の範囲である。
【０１２８】
[00163]式（５）を使用して、６２７ｎｍと５９３ｎｍの差スペクトルの強度から計算されたＰＰピーク強度の精度は、１５％であり、同じ標本を繰り返して測定することにより決定された。二波長励起方法によって評価された６２７ｎｍにおける差スペクトルの測定されたＰＰ蛍光強度（ｙ軸）と、ＨＰＬＣ測定によって測定されたＰＰ／ヘム比（μｍｏｌ  ＰＰ／ｍｏｌヘム）（ｘ軸）との相関が図４６〜４７に示される。エラーバーは、各方法の精度、３つの例示的測定に対する各方法の精度を示す。線形回帰が図４６に示される（黒の実線）。標本数ｎ＝３５、相関係数Ｒ＝０．９９６、ｐ値はｐ＜０．０００１である。測定値と線形回帰の相対残差は図４７に示され、−０．３７〜＋０．５０の範囲である。
【０１２９】
[00164]各患者血液標本（ｎ＝３５）のｅＺｎＰＰ及びＰＰ蛍光強度から計算されたｅＺｎＰＰ／ＰＰ比が図４８に示される。平均ｅＺｎＰＰ／ＰＰ比は２．７４（任意単位）であり、範囲は０．６４〜７．９１（任意単位）であった。
【０１３０】
[00165]また、本明細書で使用される用語は、単に特定の実施形態を説明することを目的としており、本主題の範囲は添付の特許請求の範囲のみによって限定されるため、限定を意図するものではないことは理解されよう。
【図１】
2014530668.tif 000006
【図１Ａ】
2014530668.tif 000007
【図１Ｂ】
2014530668.tif 000008
【図１Ｃ】
2014530668.tif 000009
【図２】
2014530668.tif 000010
【図３】
2014530668.tif 000011
【図４】
2014530668.tif 000012
【図５】
2014530668.tif 000013
【図６】
2014530668.tif 000014
【図７】
2014530668.tif 000015
【図８】
2014530668.tif 000016
【図９】
2014530668.tif 000017
【図１０】
2014530668.tif 000018
【図１１】
2014530668.tif 000019
【図１２】
2014530668.tif 000020
【図１３】
2014530668.tif 000021
【図１４】
2014530668.tif 000022
【図１５】
2014530668.tif 000023
【図１６】
2014530668.tif 000024
【図１７】
2014530668.tif 000025
【図１８】
2014530668.tif 000026
【図１９】
2014530668.tif 000027
【図２０】
2014530668.tif 000028
【図２１】
2014530668.tif 000029
【図２２】
2014530668.tif 000030
【図２３】
2014530668.tif 000031
【図２４】
2014530668.tif 000032
【図２５】
2014530668.tif 000033
【図２６】
2014530668.tif 000034
【図２７】
2014530668.tif 000035
【図２８】
2014530668.tif 000036
【図２９】
2014530668.tif 000037
【図３０】
2014530668.tif 000038
【図３１】
2014530668.tif 000039
【図３２】
2014530668.tif 000040
【図３３】
2014530668.tif 000041
【図３４】
2014530668.tif 000042
【図３５】
2014530668.tif 000043
【図３６】
2014530668.tif 000044
【図３７】
2014530668.tif 000045
【図３８】
2014530668.tif 000046
【図３９】
2014530668.tif 000047
【図４０】
2014530668.tif 000048
【図４１】
2014530668.tif 000049
【図４２】
2014530668.tif 000050
【図４３】
2014530668.tif 000051
【図４４】
2014530668.tif 000052
【図４５】
2014530668.tif 000053
【図４６】
2014530668.tif 000054
【図４７】
2014530668.tif 000055
【図４８】
2014530668.tif 000056
【国際調査報告】
2014530668.tif 000057