(57)【要約】分析部分、および該分析部分に取り外し得るように結合できる形をした試料収集部分を含んで成る体液を分析するための被検体検出システム（１７０９）が提供される。該分析部分は電磁放射線を検出するようにつくられた検出器（２５０）および電磁放射線の光源（２２０）を具備している。光源は、該光源から放出される電磁放射線が該検出器によって受け取られるように該検出器に関して配置されている。試料収集部分はハウジング、ランス（１７４１）および試料室（１７３４）を具備している。ランスは該ハウジングの内部に該ハウジングに関して動き得るように取り付けられている。試料室は、試料収集部分を分析部分に結合した場合、光源および検出器に関し、光源から放出される電磁放射線の少なくとも一部が試料室を通った後に検出器によって受け取られるような配置をとり得るようにつくられている。
2006512974.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
体液の中の被検体の濃度を決定するのに用いる装置であって、該装置は  ハウジング；
試料室；
該ハウジングの内部に取り付けられ、該ハウジングに関して一つのランス部位の方へ動くことができるランスを具備し、
該試料室は、該ランスが該ランス部位の方へと動いた際、該ランス部位と流体的に連絡し；
該試料室は少なくとも一つの内側の面で規定され、該試料室は内側の容積をもち、該少なくとも一つの内側の面および該内側の容積はすべて該体液に対して不活性であり；
該内側の容積は約０．５μＬ以下であることを特徴とする装置。
【請求項２】
該ランス部位は、該ランスの経路に作用すると、該ランスが該ハウジングから出てくる、一つの点を含んで成っていることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
該試料室は赤外線を透過する材料を含んで成ることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項４】
該赤外線を透過する材料は珪素であることを特徴とする請求項３記載の装置。
【請求項５】
該赤外線を透過する材料はポリエチレンであることを特徴とする請求項３記載の装置。
【請求項６】
該赤外線を透過する材料はポリプロピレンであることを特徴とする請求項３記載の装置。
【請求項７】
該赤外線を透過する材料は特定の波長の赤外線エネルギーを透過することができることを特徴とする請求項３記載の装置。
【請求項８】
該体液は全血を含んで成ることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項９】
該体液は全血の成分を含んで成ることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項１０】
該体液は組織間流体を含んで成ることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項１１】
該体液は細胞間流体を含んで成ることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項１２】
さらに、該試料室と流体的に連絡している真空継手を具備していることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項１３】
該被検体の濃度の決定は光学的方法を含んで成ることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項１４】
該光学的方法は分光学的方法を含んで成ることを特徴とする請求項１３記載の装置。
【請求項１５】
該分光学的方法は透過分光法を含んで成ることを特徴とする請求項１４記載の装置。
【請求項１６】
該透過分光法は光源から放出され該試料を通過するエネルギーを測定する方法であることを特徴とする請求項１５記載の装置。
【請求項１７】
該ランスは遠い側にある穿刺部材および近い側にある連結部材を具備していることを特徴とする請求項１６記載の装置。
【請求項１８】
該遠い側にある穿刺部材は鋭い切断器具を具備していることを特徴とする請求項１７記載の装置。
【請求項１９】
該切断器具はかたい材料からつくられていることを特徴とする請求項１８記載の装置。
【請求項２０】
該かたい材料は金属であることを特徴とする請求項１９記載の装置。
【請求項２１】
該連結部材は、該ランスを該試料室に関して一つのランス部位へ動かすのを容易にする穿刺作動装置を収納していることを特徴とする請求項１７記載の装置。
【請求項２２】
該穿刺作動装置は該装置の分析部分と試料収集部分との間の操作的な作用伝達手段をなしていることを特徴とする請求項１８記載の装置。
【請求項２３】
体液の分析を行なうための被検体検出システムであって、該被検体検出システムは
電磁放射線を検出するようにつくられた検出器および電磁放射線の光源を含んで成り、該光源は該検出器に関し該光源から放出される電磁放射線が該検出器によって受け取られるように配置されている分析部分；および
該分析部分に取り外し可能な方法で結合できるようにつくられた試料収集部分を具備し、
該試料収集部分は
ハウジング；
該ハウジングの内部に該ハウジングに関して動き得るように取り付けられたランス；および
試料室を具備し、
該試料室は、該試料収集部分を該分析部分と結合した際、該光源および該検出器に関し、該光源から放出された電磁放射線の少なくとも一部が該試料室を通った後に該検出器によって受け取られるように配置できるようにつくられ、
該試料室は少なくとも一つの内側の面によって規定され、該試料室は内側の容積をもち、該少なくとも一つの内側の面および該内側の容積はすべて該体液に対して不活性であり；
該内側の容積は約０．５μＬ以下であることを特徴とする被検体検出システム。
【請求項２４】
該ランスは遠い側にある穿刺部材および近い側にある連結部材を具備していることを特徴とする請求項２３記載の装置。
【請求項２５】
該遠い側にある穿刺部材は鋭い切断器具を具備していることを特徴とする請求項２４記載の装置。
【請求項２６】
該切断器具はかたい材料からつくられていることを特徴とする請求項２５記載の装置。
【請求項２７】
該かたい材料は金属であることを特徴とする請求項２６記載の装置。
【請求項２８】
該かたい材料は赤外線を透過する材料であることを特徴とする請求項２６記載の装置。
【請求項２９】
該赤外線を透過する材料は珪素であることを特徴とする請求項２８記載の装置。
【請求項３０】
該連結部材は、該ランスを該試料室に関してランス部位へ動かすのを容易にする穿刺作動装置を収納していることを特徴とする請求項２４記載の装置。
【請求項３１】
該穿刺作動装置は該装置の試料収集部分と分析部分との間の操作的な作用伝達手段をなしていることを特徴とする請求項３０記載の装置。
【請求項３２】
該室は該ランスの内部に延びたルーメンの内側の面、および該ランスの長さに沿った該光源と該検出器との間の光学的視野によって規定されていることを特徴とする請求項２３記載の装置。
【請求項３３】
該内側の容積は約０．４μＬ以下であることを特徴とする請求項２３記載の装置。
【請求項３４】
該試料収集部分はさらに該試料室と流体的に連絡した真空継手を具備していることを特徴とする請求項２３記載の装置。
【請求項３５】
該試料収集部分はさらに、該試料収集部分を該分析部分と結合した際、該真空継手と流体的に連絡した真空源を具備していることを特徴とする請求項３４記載の装置。
【請求項３６】
該分析部分はさらに、該試料収集部分を該分析部分と結合した際、該試料室と流体的に連絡した真空源を具備していることを特徴とする請求項２３記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に材料試料中の被検体の濃度の決定に関する。
【背景技術】
【０００２】
何百万という糖尿病患者は、彼らの血流中のグルコースのレベルを監視するために毎日の単位で血液のような体液の試料を抜き取っている。この方法は自己検査と呼ばれ、普通はいくつかの試薬をベースにしたグルコース・モニターの一つを使用して行なわれる。これらのモニターは流体試料の中での試薬とグルコースとの間の化学反応の或る側面を観測することによりグルコースの濃度を測定する。この試薬は、予測可能な方法でグルコースと反応し、モニターが試料中のグルコースの濃度を決定できることが知られている化学的な化合物である。例えばモニターは、グルコースと試薬との間の反応によって生じる電圧または電流を測定するようにつくられていることができる。試薬を保持し、グルコースと試薬との間の反応を行なわせるためにしばしば小さい試験片が使用される。試薬をベースにしたモニターおよび試験片は多くの問題を抱えており、その性能に限界がある。
【０００３】
試薬に関する問題および価格は、製造時、輸送中、貯蔵の際、および試薬を含む試験片を使用する時に生じる。試験片が最終的に適切に機能することを保証するためには、コストが高く要求の厳しい品質管理の方策を試験片の製造工程の中に組みこまなければならない。例えば、試験片が出荷され消費者に販売できるようになる前に、製造するロットに特有な較正コードを血液試験または同等な試験によって決定しなければならない。多くの場合、試薬をベースにしたモニターを使っている糖尿病患者は、試験片の上に置かれた試料中のグルコースの濃度をモニターが正確に読み取ることができるように、この較正コードをモニターに入力しなければならない。当然この要求は較正コードを読み取る際および入力する際の誤差につながり、モニターが危険なほど不正確な読みをグルコースの濃度に対して与える原因になる。
【０００４】
また試薬をベースにしたモニターの試験片は、試薬の水和を防ぐために輸送おう貯蔵中に特殊な包装を行なう必要がある。早期に水和が起こると、試薬がグルコースと反応する方法に影響を与え、測定値に誤差を生じる原因になる。試験片が出荷された後は、試験片は販売業者および使用者によって制御された温度範囲内で貯蔵されなければならない。不幸なことに多くの使用者はこれらの手順を行なうことができないことが多い。試験片およびそれらの試薬が適切に取り扱われずまた貯蔵されない場合には、モニターの測定値に誤差が生じる。製造、包装および輸送の際に必要とされる制御がすべて守られた場合でも、試験片上の試薬はなお時間の経過と共に分解し、従って試験片は限られた貯蔵寿命しかもっていない。このようなすべての因子は、消費者が試薬をベースにしたモニターおよび試験片を高価で厄介なものと見る原因になる。実際、試薬をベースにした試験片は、もっと簡単に且つ完全に安全を保障するように設計された場合、さらに高価になるであろう。
【０００５】
試薬をベースにしたグルコース・モニターの性能は、試薬に関しいくつかの点で制限を受ける。上記のように、このようなモニターの精度は試薬が敏感な性質をもっているために制限を受け、製造、包装、貯蔵および使用に関する厳密な手順における失敗がモニターの精度を減少させる。グルコースと試薬との間で反応が起こる時間は試験片上の試薬の量で制限される。従って、試料中のグルコースの濃度を測定する時間も制限を受ける。試薬をベースにした血液中のグルコース・モニターの出力の信頼性は、多量の液体試料を採取しさらに他の測定を行なうことによってのみ向上させることができる。このことは望ましいことではない。何故ならば、それによって痛みを伴う流体の採取の回数が２倍または３倍になるからである。同時に、試薬をベースにしたモニターの性能は、個々の測定を行ない得る速度が反応の速度により制限されることによっても制限を受ける。大部分の使用者は反応時間が長すぎると思っている。
【０００６】
一般に、試薬をベースにしたモニターはほとんどの使用者にとっては複雑すぎ、限られた性能しかもっていない。これに加えて、このようなモニターは、鋭い針を使って１日に何回も流体を抜き取る必要があるが、この針は注意深く廃棄しなければならない。
【発明の開示】
【０００７】
本発明においては、分析部分、および該分析部分に取り外し得るように結合される形につくられた試料収集部分を具備した体液を分析するための被検体検出システムが提供される。分析部分は電磁放射線を検出するようにつくられた検出器、および電磁放射線の光源を具備している。この光源は、該光源から放出される電磁放射線が検出器によって受け取られるように該検出器に関して配置されている。試料収集部分は、ハウジング、ランスおよび試料室を具備している。ランスはハウジングの内部に該ハウジングに関して動き得るように取付けられている。試料室は、試料収集部分を分析部分と結合した際、光源によって放出される電磁放射線の少なくとも一部が試料室を通った後に検出器によって受け取られるように、光源および検出器に関して配置し得るようにつくられている。
【０００８】
一具体化例においては、体液中の被検体の濃度を決定するのに使用する装置が提供される。この装置はハウジング、試料室、および該ハウジングの内部に該ハウジングに関して一つのランス部位の方へ動き得るランスを具備している。試料室は、ランスがランス部位へと動くと該ランス部位と流体的に連絡する。試料室は少なくとも一つの内側の面によって規定され、内側の容積をもっている。該少なくとも一つの内側の面および内側の容積はすべて体液に関して不活性である。該内側の容積は約０．５μＬ以下である。
【０００９】
他の具体化例においては、分析部分を具備した体液の分析をする被検体の検出システムが提供される。この被検体検出システムは電磁放射線を検出するようにつくられた検出器、電磁放射線の光源、および該分析部分に取り外し得るように結合される形につくられた試料収集部分を具備している。電磁放射線の光源は、該光源から放出される電磁放射線が検出器によって受け取られるように検出器に関して位置し得るようになっている。試料収集部分は、ハウジング、該ハウジングの内部に該ハウジングに関して動き得るように取付けられたランス、および試料室を具備し、該試料室は、試料収集部分を分析部分に結合した際光源から放出される電磁放射線の少なくとも一部が試料室を通った後検出器によって受け取られるように光源および検出器に関して配置し得るようにつくられている。試料室は少なくとも一つの内側の面によって規定され、内側の容積をもっている。該少なくとも一つの内側の面および内側の容積はすべて体液に対して不活性である。内側の容積は約０．５μＬ以下である。
【００１０】
好適具体化例の詳細な説明
次にある種の好適具体化例および実施例を開示する。当業界の専門家には理解されるように、本発明はこの特定的に開示された具体化例を越えて他の代用されるべき具体化例および／または本発明の使用、並びに明白な変更および同等物へ拡張されるものである。従ってここに開示された本発明の範囲は下記の特定的に開示された具体化例に限定されるものではない。
【００１１】
Ｉ．被検体検出システムの概説
次に被検体検出システムを説明するが、これには大部分が下記のＡの部で説明される非侵襲（非観血）システム、および大部分が下記のＢの部で説明される全血システムが含まれている。非侵襲システム／方法および全血システム／方法は両方とも、光学的な方法を用いることができる。測定装置および方法に関して本明細書において使用する場合、「光学的」と言う言葉は広い意味をもつ言葉であり、その通常の意味で使用され、何の制限も受けることなく、化学反応が起こることを必要とせずに材料試料中の被検体の濃度または存在を同定することを意味する。下記にもっと詳細に説明するように、この二つの方法は材料試料の光学的な分析を行なうために独立に使用することができる。またこの二つの方法は装置の中で組み合わせることができ、或いはこの二つの方法を一緒に使用して一つの方法の異なった段階を行なうことができる。一具体化例においては、この二つの方法を組み合わせて装置、例えば非侵襲法を使用する装置の較正を行なう。他の具体化例においては、二つの方法の利点を組み合わせ、非侵襲測定法を行なう場合に高い精度を得、全血測定法を行なう場合に患者の不快感を最低限度に抑制する。例えば全血法はその日の或る時点、例えば食事を採った後または薬物を投与された後の或る時点では非侵襲法よりも精度が高い。
【００１２】
しかし、本発明の装置は任意の適切な検出方法に従って操作することもでき、本発明のどのような方法も任意の適切な装置を操作して行なうことができることを理解すべきである。さらに、本発明の装置および方法は広い範囲の状況および操作モードにも適用することができ、これは侵襲法、非侵襲法、間欠的なまたは連続的な測定法、皮下移植法、摩耗可能な検出システム、またはこれらの任意の組合せの如何を問わない。
【００１３】
本明細書に記載され例示された方法はどれもそこに記載された行為の正確な順序に限定されるものではなく、また記載されたすべての行為を実施することに必ずしも限定されるものではない。問題の方法を実施する場合、事象または行為を他の順序で行なうこともでき、或いはすべての事象よりも少ない数の事象を行なわせることもあり、或いはいくつかの事象を同時に行なわせることもできる。
【００１４】
Ａ．非侵襲法
１．モニター構造
図１は本発明の好適な形状をした非侵襲光検出システム（以後「非侵襲システム」という）１０を示す。ここに描かれた非侵襲システム１０は材料試料Ｓの中の被検体の濃度を、下記に詳細に説明するように、試料から放出される赤外線エネルギーを観測することにより非侵襲的に検出するのに適している。
【００１５】
本明細書において「非侵襲的」という言葉は広い意味をもつ言葉であり、その通常の意味で使用され、何の制限も受けることなく、インビボの組織試料または体液の中の被検体の濃度を決定する能力をもった分析的検出装置および方法を意味する。本明細書において使用される「侵襲的」（または別名とし「伝統的な」）という言葉は広い意味をもつ言葉であり、通常の意味で使用され、何の制限も受けることなく、皮膚を通して流体の試料を取り出す操作を含む被検体の分析法を意味する。本明細書において使用される「材料試料」と言う言葉は広い意味をもつ言葉であり、通常の意味で使用され、何の制限もなく非侵襲システム１０による分析に適した材料の集合を意味する。例えば材料試料Ｓは非侵襲システム１０上に置かれた組織の試料、例えば人の前腕を含んで成っている。材料試料Ｓはまた或る容積の体液、例えば全血、血液の成分要素、侵襲的に得られる組織間流体または細胞間流体、或いは非侵襲的に得られる唾液または尿、有機または無機材料の集合体を含んで成っている。本明細書において使用される「被検体」は広い意味をもつ言葉であり、何の制限なく、非侵襲システム１０によって材料試料Ｓの中においてその存在または濃度が探索される任意の化学種を意味する。例えば、非侵襲システム１０によって検出できる被検体には、これだけではないが、グルコース、エタノール、インスリン、水、二酸化炭素、血液中の酸素、コレステロール、ビリルビン、ケトン、脂肪酸、リポ蛋白質、アルブミン、尿素、クレアチン、白血球細胞、赤血球細胞、ヘモグロビン、酸素化されたヘモグロビン、カルボキシヘモグロビン、有機分子、無機分子、医薬品、チトクローム、種々の蛋白質および発色団、微小石灰化物質、電解質、ナトリウムおよびカリウムの塩化物、重炭酸塩、およびホルモンが含まれる。本明細書において測定法を記述するのに使用される「連続的」といういう言葉は、広い意味をもつ言葉であり、その通常の意味で使用され、何の制限を受けることなく、１０分間に約１回よりも頻繁に個別的に測定値を得ること、および／または連続した測定値を得るかまたは適当な時間間隔、例えば１〜数秒間、数分間、数時間、数日、またはそれ以上の期間に亙り一連の測定値を得ることを意味する。本明細書において測定法を記述するのに使用される「間欠的な」といういう言葉は、広い意味をもつ言葉であり、その通常の意味で使用され、何ら制限を受けることなく、約１０分毎に１回よりも少ない回数で測定が行なわれることを意味する。
【００１６】
非侵襲システム１０は好ましくは窓アセンブリー１２を含んで成っていることが好ましいが、或る具体化例においては窓アセンブリー１２を省略することができる。窓アセンブリー１２の一つの機能は、試料Ｓが窓アセンブリー１２の上面１２ａの上に置かれた場合、試料Ｓから非侵襲システム１０の中に赤外線エネルギーを入れることができることである。窓アセンブリー１２は、材料試料Ｓを加熱するのに用いられそこから赤外線エネルギーを誘導放出する加熱層（下記に説明する）を含んでいる。冷却システム１４、。好ましくはＰｅｌｔｉｅｒ型の熱電装置を含んで成るシステムは該窓アセンブリー１２と熱的に接触している関係にあり、窓アセンブリー１２および材料試料Ｓの温度を下記に詳細に説明する検出方法に従って処理することができる。冷却システム１４は低温の熱溜め１６および窓アセンブリー１２に関して熱伝導関係にある低温の表面１４ａ、および吸熱器１８に関して熱伝導関係にある高温の鏡面１４ｂを含んでいる。
【００１７】
赤外線エネルギーＥが非侵襲システム１０に入った場合、それは先ず窓アセンブリー１２を通った後、光混合器２０を通り、次いでコリメーター２２を通る。光混合器２０は好ましくは高度の反射性をもった内部表面をもつ光パイプを具備し、これによって赤外線エネルギーは光混合器を通りその壁に反射する際、赤外線エネルギーＥの方向が不規則化される。コリメーター２２も高度の反射性をもった内部表面をもつ光パイプを具備しているが、その壁は光混合器２０から遠ざかるにつれて広がっている。この広がった壁によって赤外線エネルギーＥがコリメーター２２の広い方の端へと向かう際、コリメーターの壁に反射した場合の赤外線エネルギーの入射角によりその方向が直線状になる傾向がある。
【００１８】
赤外線エネルギーＥはコリメーター２２からフィルターの配列２４を通る。その各々は選ばれた波長または波長帯だけを通すことができる。これらの波長／波長帯は、下記に詳細に説明する検出方法において、問題の被検体の吸収効果を強調または分離するように選ばれる。各フィルター２４は集光器２６と赤外検出器２８とを光学的に連絡していることが好ましい。集光器２６は、赤外線エネルギーが検出器２８へと進む際にそれを集め、検出器２８に衝突する入射エネルギーの密度を増加させる高い反射性をもった集光用の内側の壁面をもっている。
【００１９】
検出器２８は制御システム３０と電気的に連結され、この制御システム３０は検出器２８からの電気信号を受け取り試料Ｓ中の被検体の濃度を計算する。制御システム３０はまた窓１２および冷却システム１４と電気的に連結され、窓１２および／または冷却システム１４の温度を監視して窓１２および冷却システム１４への電力の供給量を制御する。
【００２０】
ａ．窓アセンブリー
窓アセンブリー１２の好適な形状は、図２において上側から見たように（換言すれば試料Ｓとは反対側の窓アセンブリーの側から見たように）透視図で示されている。窓アセンブリー１２は一般に赤外線の透過度が高い材料からつくられた主要層３２および該主要層３２の下側に固定された加熱層３４を具備している。主要層３２は好ましくはダイアモンド、最も好ましくは化学蒸着（ＣＶＤ）ダイアモンドからつくられ、その厚さは約０．２５ｍｍであることが好ましい。他の具体化例においては主要層をつくるために高度の赤外線透過性をもった代替材料、例えば珪素またはゲルマニウムを使用することができる。
【００２１】
加熱層３４は好ましくは加熱要素３８の配列の反対側の端にあるバス・バー（ｂｕｓ  ｂａｒ）３６を具備している。このバス・バー３６は要素３８と電気的に連結し、バス・バー３６を適当な電源（図示せず）と連結した際、加熱要素３８を通って電流が流れ、窓アセンブリー１２の中に熱が発生するようになっている。加熱層３４はまた一つまたはそれ以上の温度センサー（図示せず）、例えばサーミスタまたは抵抗温度装置（ＲＴＤ）を含み、窓アセンブリー１２の温度を測定してこの温度を制御システム３０（図１参照）へフィードバックすることができる。
【００２２】
なお図２を参照すれば、加熱層３４は主要層３２に被覆された合金層の上に沈積している金または白金の第１の接着層（以後「金」の層と呼ぶ）を具備していることが好ましい。この合金層は加熱層３４を装着するのに適した材料、例えば１０／９０チタン／タングステン、チタン／白金、ニッケル／クロムまたは他の同様な材料を含んで成っている。金の層は好ましくは厚さが約４０００Åであり、合金層の厚さは約３００〜約５０００Åの範囲である。金の層および／または合金層は化学的な沈積法で主要層３２に沈積させることができ、この方法には、必ずしもこれだけに限られないが、蒸着法、液体沈積法、メッキ、積層化、注型、焼結、または当業界の専門家には公知の他の製造法または沈積法が含まれる。必要に応じ、加熱要素３４は電気絶縁性被膜で覆うことができ、またこれによって主要層３２への接着性が強化される。好適な被覆材料には酸化アルミニウムがある。他の使用できる材料は、これだけに限らないが二酸化チタンまたはセレン化亜鉛である。
【００２３】
加熱層素３４は、一定の電力密度を保ち層３４全体を横切って均一な温度を得るのを促進するために、隣の加熱要素３８の中心線との間のピッチの間隔を可変にして組み込むことができる。このピッチの間隔を一定にして使用する場合には、好適な間隔は少なくとも約５０〜１００μである。加熱要素３８は一般に幅が約２５μであることが好適であるが、この幅は上記と同じ理由で必要に応じ変えることができる。
【００２４】
加熱層３４として用いるのに適したこれに代わる構造には、これだけに限らないが伝熱加熱器、ラジオ周波数（ＲＦ）加熱器、赤外線加熱器、光学的加熱器、熱交換器、電気抵抗型加熱格子、針金ブリッジ加熱格子、またはレーザー加熱器が含まれる。どのような加熱器を使用するにせよ、加熱層は窓アセンブリー１２の約１０％以下しか覆っていないことが好適である。
【００２５】
好適具体化例においては、窓アセンブリー１２は実質的に主要層３２および加熱層３４だけを具備している。即ち、図１に示した非侵襲システム１０のような光学的検出システムに組み込んだ場合、窓アセンブリー１２は該窓アセンブリー１２の（好ましくは平らな）上面１２ａと非侵襲システム１０の赤外線検出器２８との間の光路の妨害を容易に最低限度に抑制できるであろう。好適な非侵襲システム１０の中の光路３２は窓アセンブリー１２（その上に被覆された反射防止用の被膜、インデックス・マッチング（ｉｎｄｅｘ  ｍａｔｃｈｉｎｇ）用の被膜、または保護用の被膜を含む）の主要層３２および加熱層３４だけを通って進み、光混合器２０およびコリメーター２２を通り検出器２８に至る。
【００２６】
図２Ａは、図２に示した窓アセンブリー１２の代わりに使用できる窓アセンブリー１２の他の具体化例を示す。図２Ａに示された窓アセンブリー１２は図２に示したものと似ているが、下記に説明する点が異なっている。図２Ａの具体化例では主要層３２の好適な厚さは最高約０．０１２インチ、さらに好ましくは約０．０１０インチ以下である。加熱層３４はやはり一つまたはそれ以上の抵抗型温度装置（ＲＴＤ）５５を含み、これによって窓アセンブリー１２の温度を測定し、制御システム３０へのフィードバック温度を得ることができる。ＲＴＤ５５の端はＲＴＤ連結パッド５７の所にある。
【００２７】
図２Ａの具体化例においては、加熱要素３８は典型的には約２５μの幅で取り付けられている。熱拡散器４１０（図６Ｂ〜６Ｄ、下記に説明する）との接触点近くの窓アセンブリー１２の区域では、離れた隣の加熱要素３８の中心線との間のピッチの間隔を減少させるか、および／または加熱要素３８の幅を増加させることができる。この配置は、熱拡散器と熱的に接触しているにもかかわらず、主要層３２の上面のところで等温的な温度分布を得るのを促進する上で有利である。
【００２８】
図２Ａに示す具体化例には、多数の実質的に等しい幅の加熱要素３８が主要層３２を横切って間隔を変えられて含まれている。図２Ａの具体化例においては、加熱要素３８の中心線は加熱層３４の周辺部３４ａの所では約０．００７０インチの第１のピッチ間隔離で、また主要層３２の中心部３４ｂの所では約０．０１５インチの第２のピッチ間隔で配置されている。中心に最も近い加熱要素３８はその間にＲＴＤ５５を挿入するのに十分な間隔をもっていることが好ましい。図２Ａの具体化例においては、主要層３２は、加熱層３４のそれぞれの側の最も外側の加熱要素から主要層３２の隣接した縁に対し約０．０５３インチ広がった周辺の区域３２ａを含んでいる。図示のようにバス・バー３６は、中間の間隙３６ａの中で、ＲＴＤ５５およびＲＴＤ連結パッド５７に対する空間が得られるような形状をし区画されていることが好ましい。
【００２９】
ＲＴＤ５５は、加熱要素３８の配列の中で個々のの加熱要素３８の長さの半分よりも僅かに長い距離だけ延びていることが好ましい。他の具体化例においては、ＲＴＤ５５は主要層３２の縁の所か、或いは特定の非侵襲システムに対して望ましい他の場所に置くことができる。
【００３０】
さらに図２Ａへの参照を続ければ、主要層３２の周辺区域は熱拡散器４１０（図６Ｂ〜６Ｄに関連して下記に説明）の連結を容易にするために、金属メッキした縁の部分３５を含んでいることができる。この金属メッキした縁の部分３５は加熱要素３８およびＲＴＤ５５をつくるのに用いた方法と同じまたは同様な方法でつくることができる。図２Ａの具体化例においては、縁の部分３５は典型的には幅が約０．０４０〜約０．０６０インチの範囲にあり、長さは約０．４５０〜０．６５０インチの範囲にある。一具体化例においては幅および長さは約０．０５０インチ×約０．５５０インチである。必要に応じ窓アセンブリー１２を熱拡散器４１０と熱的に連絡するように連結できる限り、他の寸法を適切に使用することができる。
【００３１】
図２Ａに示した具体化例においては、主要層３２は長さが約０．６９０インチ、幅は約０．５７１インチであって、加熱層（金属メッキした縁の部分３５は除く）は長さ約０．６４０インチ×幅約０．４６５インチである。主要層３２は厚さが約０．０１０〜０．０１２インチであり、できれば約０．０１０インチより薄いことが有利である。各加熱要素３８は長さが約０．５７０インチであり、各周辺区域３４ａは幅が約０．２８０インチである。これらの寸法はもちろん単に例示的な値であり、必要に応じ他の寸法を使用することができる。
【００３２】
図３は、図２に示した形状の代わりに使用できる窓アセンブリー２に対する一つの代替的な形状の分解側面図である。図３に示された窓アセンブリー１２はその上面（試料Ｓと接触させることを意図された面）の近くに、赤外線の透過率が高い熱伝導性をもったスプレッダー層４２を含んでいる。このスプレッダー層４２の下に加熱層４４がある。薄い電気絶縁層（図示せず）例えば酸化アルミニウム、二酸化チタンまたはセレン化亜鉛の層を加熱層４４とスプレッダー層４２の間に配置することができる。（酸化アルミニウムの層はまたスプレッダー層４２に対する加熱層４４の接着を増加させる）。加熱層４４の隣りに断熱用のインピーダンス・マッチング層４６がある。この断熱層４６の隣りに熱伝導性をもった内側の層４８がある。スプレッダー層４２はその上面に薄い層の保護被膜５２が被覆されている。内側の層４８の底面には薄い上塗り層が被覆されている。保護被膜５０および上塗り層５２は反射防止性をもっていることが好ましい。
【００３３】
スプレッダー層４２は好ましくは、試料Ｓを窓アセンブリー１２の上に載せた場合、加熱層４４から材料試料Ｓの中への熱伝達を容易に行なえるのに十分な高い熱伝導度をもった赤外線透過性が高い材料からつくられる。他の効果的な材料には、これが全部ではないが、ＣＶＤダイアモンド、ダイアモンド状炭素、砒化ガリウム、ゲルマニウム、および十分に高い熱伝導度をもった赤外線透過性が高い他の材料が含まれる。スプレッダー層４２の好適な寸法は直径が約１インチ、厚さが約０．０１０インチである。図３に示されているように、スプレッダー層４２の好適な具体化例は面取りされた縁をもっている。必ずしも必要なことではないが、約４５°の斜角が好適である。
【００３４】
保護層５０はスプレッダー層４２の上面が損傷しないように保護する目的をもっている。理想的には、保護層は赤外線透過性が高く、引っ掻きまたは摩耗のような機械的な損傷に対して高い抵抗性をもっている。また、保護層５０および上塗り層５２は高い熱伝導度、および反射防止性および／またはインデックス・マッチング性をもっていることが好ましい。  保護層５０および上塗り層５２として使用するのに適した満足すべき材料は、米国ミズーリ州、Ｓｔ．ＣｈａｒｌｅｓのＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．製の多層のＢｒｏａｄ  Ｂａｎｄ  Ａｎｔｉ−Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ  Ｃｏａｔｉｎｇである。ダイアモンド状の炭素の被膜も適している。
【００３５】
下記に述べること以外は、加熱層４４は一般に図２の窓アセンブリーに使用された加熱層３４と同様である。別法として、加熱層４４はドーピングされた赤外線透過材料、例えば抵抗の高い区域と低い区域をもつドーピングされた珪素層を含んで成っていることができる。加熱層４４は好ましくは抵抗が約２オームで、厚さは約１，５００Åであることが好適である。加熱層４４をつくるのに好適な材料は金の合金であるが、他の許容できる材料には、これに限定されないが、白金、チタン、タングステン、銅およびニッケルが含まれる。
【００３６】
断熱層４６は、加熱要素４４からの熱の放出を防ぐと同時に、冷却システム１４が材料試料Ｓを効果的に冷却できるようにする（図１参照）。この層４６は断熱性（例えばスプレッダー層４２よりも熱伝導度が低い）および赤外線透過性をもった材料を含んで成っている。好適な材料は米国、テキサス州、ＧａｒｌａｎｄのＡｍｏｒｐｈｏｕｓ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ製のＡＭＴＩＲ−１として知られているカルコゲニド・ガラスの１種であるゲルマニウム−砒素−セレン化合物である。図示の具体化例は直径が約０．８５インチ、好適な厚さが約０．００５〜約０．０１０インチの範囲にある。加熱層４４によって発生した熱がスプレッダー層４２を通って材料試料Ｓへ至る際、断熱層はこの熱を遮断する。
【００３７】
内側の層４８は熱伝導性材料であり、好ましくは通常の帯域熔融結晶成長法を用いてつくられた結晶性の珪素である。この内側の層４８の目的は層になった窓アセンブリー全体に対する低温を伝える機械的な基質としての役目をさせることである。
【００３８】
図３に示される窓アセンブリー１２の全体としての光学的透過性は好ましくは少なくとも７０％である。図３の窓アセンブリー１２は、保持用のブラケット（図示せず）により一緒に保持して非侵襲システム１０に固定することが好ましい。このブラケットは好ましくはガラスを充填したプラスティックス、例えばＧｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ製のＵｌｔｅｍ  ２３００からつくられる。Ｕｌｔｅｍ  ２３００は層状になった窓アセンブリー１２からの熱伝達を防ぐ低い熱伝導性をもっている。
【００３９】
ｂ．冷却システム
冷却システム１４（図１参照）は好ましくはＰｅｌｔｉｅｒ型の熱電装置を具備している。即ち、この好適な冷却システム１４に電流を通せば、低温の面１４ａが冷却し、反対側の高温の面１４ｂは加熱される。冷却システム１４は、窓アセンブリー１２を該冷却システム１４の低温の面１４ａに対し熱伝導的な関係に置くことによって窓アセンブリー１２を冷却する。冷却システム１４、加熱層３４または両方は、本明細書に記載された種々の被検体検出方法に従って、窓アセンブリー１２の中において所望の時間に依存した温度を誘起し、試料Ｓの中に振動する熱勾配をつくりだすためのものである。
【００４０】
好ましくは、冷却システム１４と窓アセンブリー１２との間に低温の熱溜め１６を配置し、該システム１４と窓アセンブリー１２との間の吸熱器として作用させる。低温の熱溜め１６は適当な熱伝導性材料、好ましくは真鍮からつくられる。別法として、窓アセンブリー１２を冷却システム１４の低温面１４ａに直接接触させて配置することができる。
【００４１】
これに代わり得る具体化例においては、冷却システム１４は熱交換器を具備し、これを通して冷却剤、例えば空気、窒素、または冷水を圧入するか、或いは受動的な伝導性冷却器、例えば吸熱器を具備していることができる。他の代替法としては、窒素のようなガス状の冷却剤を非侵襲システム１０の内部を通して循環させ、窓アセンブリー１２の下側（図１参照）と接触させ、そこから熱を伝えることができる。
【００４２】
図４は窓アセンブリー１２（図２または２Ａに示す型）および低温の熱溜め１６の好適な配置の上面模式図であり、図５は窓アセンブリー１２が冷却システム１４と直接接触している他の配置の上面模式図である。低温の熱溜め１６／冷却システム１４は好ましくは加熱層３４の片側においてその相対する側の縁に沿って窓アセンブリー１２と接触している。このように窓アセンブリー１２と冷却システム１４との間に熱的な伝導が確立されると、窓アセンブリーは非侵襲システム１０の操作中必要に応じ冷却されることができる。窓アセンブリー１２の上面に亙り実質的に均一なまたは等温的な温度分布を得ることを促進するためには、隣接した加熱要素３８の中心線の間のピッチ間隔を、窓アセンブリー１２と低温の熱溜め１６／冷却システム１４との間の接触区域の近くにおいて小さくする（これによって加熱要素３８の密度を増加させる）ことができる。補足的なまたは代替し得る方法として加熱要素３８自身をこれらの接触区域の近くで広くすることができる。本明細書において使用される「等温的な」と言う言葉は広い意味をもつ言葉であり、その通常の意味で使用され、制限を受けることなく、或る時点において窓アセンブリー１２または他の構造物の温度が、材料試料Ｓに熱を伝えるような関係で配置された表面を横切って均一である状況を意味する。従って、該構造物または表面の温度は時間に関して変動するにも拘わらず、或る与えられた時点においては該構造物または表面は等温的である。
【００４３】
吸熱器１８は冷却システム１６の高温の表面１４ｂからの廃熱を吸収し、非侵襲システム１０の操作温度を安定させる。好適な吸熱器１８（図６参照）は、真鍮または比較的高い比熱と高い熱伝導度をもった他の任意の適当な材料からつくられた中空の構造物を含んで成っている。吸熱器１８は伝導面１８ａを有し、これは吸熱器１８が非侵襲システム１８に装着された場合、冷却システム１４（図１参照）の高温面１４ｂに対し熱を伝える関係にある。吸熱器１８の中にキャビティー５４がつくられ、これは好ましくは吸熱器１８の熱容量を増加させる相転移材料（図示せず）を含んでいる。好適な相転移材料は水和した塩、例えば米国、イリノイ州、ＮａｐｅｒｖｉｌｌｅのＰＣＭ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ製の商品名がＴＨ２９である塩化カルシウム６水和物である。別法としてキャビティー５４を省略し、中身の詰まった一体となった塊の吸熱器１８をつくることができる。またこの吸熱器１８は多数のひれ５６をつけ、吸熱器１８から周囲の空気への熱伝導をさらに増加させることができる。
【００４４】
別法として吸熱器１８は、真鍮またはアルミニウムのような剛体の熱伝導性材料の一体となった塊として、光混合器２０および／またはコリメーター２２と一体化させてつくることができる。このような吸熱器１８では、混合器２０および／またはコリメーター２２は吸熱器１８を通って軸方向に延びており、吸熱器は混合器２０および／またはコリメーター２２の内壁を規定している。これらの内壁は被覆および／または研磨され、下記にさらに説明するように赤外線の波長において適切な反射率および非吸収性をもつようにする。このような一体となった吸熱器−混合器−コリメーターを使用した場合、検出器の配列を吸熱器から断熱することが望ましい。
【００４５】
材料試料Ｓに対して周期的に適切な程度の加熱および／または冷却が行なえる限り、上記の窓アセンブリー１２／冷却システム１４を取り付ける代わりに、材料試料Ｓを加熱および／または冷却するために任意の適当な構造物を使用できるものと了解されたい。これに加えて、他の形のエネルギー、例えばこれだけには限らないが、放射線、化学的に誘起される熱、摩擦および振動を用いて材料試料Ｓを加熱することができる。またさらに、試料の加熱は対流、伝導、輻射等の任意の方法で行ない得るものと認識されたい。
【００４６】
ｃ．窓取り付けシステム
図６Ｂは、上記非侵襲システム１０の一部として一具体化例において使用される窓取り付けシステム４００の分解図である。これを非侵襲システム１０と組み合わせて使用する場合、窓取り付けシステム４００は図１の任意の窓アセンブリー１２、冷却システム１４、低温の熱溜め１６および吸熱器１８の補足物として、または適切な場合にはその代わりとして使用される。一具体化例においては、窓取り付けシステム４００は図２Ａに示した窓アセンブリー１２と組み合わせて使用される。他の具体化例においては、図６Ｂに示した窓取り付けシステム４００と組み合わせて図２および３に示し上記に説明した窓アセンブリーを使用することもできる。
【００４７】
窓取り付けシステム４００においては、窓アセンブリー１２は物理的にまた電気的に（典型的には鑞付けにより）第１のプリント回路板（「第１のＰＣＢ」）４０２に連結されている。窓アセンブリー１２はまた熱的に（典型的には接触により）熱拡散器４１０に連結されている。窓アセンブリーもまた鑞付けにより該拡散器４１０に固定することができる。
【００４８】
熱拡散器４１０は一般に熱スプレッダー層４１２を具備し、これは上記に触れたように、好ましくは窓アセンブリー１２、および典型的には熱スプレッダー層４１２に鑞付けされた伝導層４１４と接触している。次に該伝導層４１４は熱電冷却器（ＴＥＣ）４１８または他の冷却装置の低温面４１８ａと直接接触している。一具体化例においてはＭＥＬＣＯＲ製の２５  Ｗ  ＴＥＣを含んで成るＴＥＣ４１８は第２のＰＣＢ４０３と電気的に連絡しており、これは適当な電源（図示せず）にＴＥＣ４１８を連結するためのＴＥＣ電源のリード線４０９およびＴＥＣ電源の端子４１１を含んでいる。第２のＰＣＢ４０３はまた第１のＰＣＢ４０２のＲＴＤ端子４０７と連結するための接点４０８を含んでいる。ＴＥＣ４１８により生じる過剰の熱を除去するために、例示された水ジャケット、図６に示された吸熱器１８、本明細書に記載された任意の他の吸熱器構造物、または他の任意の適切な装置の形を採ることができる吸熱器４１９がＴＥＣ４１８（または他の冷却装置）の高温側４１８ｂと熱的に連絡している。
【００４９】
図６Ｃは窓アセンブリー１２、第１のＰＣＢ４０２、拡散器４１０および熱電式冷却器４１８の相互連結を示す平面図である。第１のＰＣＢは、ＲＴＤを結合するリード線４０６および加熱器を結合するパッド４０４を含んでおり、このパッドにより窓アセンブリー１２のＲＴＤ５５およびバス・バー３６を蝋付けまたは他の通常の方法によりそれぞれ第１のＰＣＢ４０２に取り付けることができる。このようにして加熱層３４の加熱要素３８と加熱器の結合用のパッド４０４の中につくられた加熱器の端子４０５との間が電気的に連結される。同様にＲＴＤ５５とＲＤＴの結合用リード線４０６の端のところにつくられたＲＴＤの端子４０７との間が電気的に連結される。第１のＰＣＢ４０２の端子４０５、４０７によりＲＴＤに対し簡単に連結することによって加熱要素３６とＲＴＤ５５との電気的な連結を行なうことができる。
【００５０】
図２Ａおよび図６Ａ〜６Ｃをさらに参照すれば、熱拡散器４１０の熱スプレッダー層４１２は一対のレールにより窓アセンブリー１２の主要層３２の下側に接触している。このレール４１６は、金属メッキした縁の部分３５の所で、或いは他の任意の適当な所で主要層３２と接触していることができる。レール４１６と窓の主要層３２との間の機械的および電気的な連結は上記のように蝋付けによって行なうことができる。別法として、例えばエポキシのような接着剤または他の適当な方法によってこの連結を行なうこともできる。窓の主要層３２に対して選ばれる材料は十分な熱伝導性をもち、熱が主要層３２からレール４１６、拡散器４１０およびＴＥＣ１２８を通って迅速に流れ得ることが好ましい。
【００５１】
図６Ｄは線２２−２２を通る図６Ｃのアセンブリーの断面図である。図６Ｄから分かるように、窓アセンブリー１２は熱スプレッダー層４１２のレール４１６と接触している。熱伝導性の層４１４が熱スプレッダー層４１２の下にあり、これは熱スプレッダー層４１２の中につくられた孔４２４を通って延びた形をした突起４２６を含んでいることができる。孔４２４および突起４２６はその間に十分な膨張を許す空間が残され、窓アセンブリー１２または熱スプレッダー層４１２を妨害したり或いはその変形を引き起こすことなく、熱伝導層４１４が膨張および収縮できるような大きさをしている。
【００５２】
熱拡散器４１０はＴＥＣ４１８と窓アセンブリー１２との間に熱的なインピーダンスをつくり、このインピーダンスは加熱層３４の出力に比例する速度で窓アセンブリーから熱を抜き取るように選ばれる。このようにして主要層３２の温度は「熱い」温度と「冷たい」温度との間を迅速に循環し、窓アセンブリー１２の上に載せられた試料Ｓの中に時間的に変動する熱勾配を誘起する。
【００５３】
熱スプレッダー層４１２は、期待される操作温度範囲内において、窓アセンブリーの主要層３２をつくるのに使用された材料と実質的に同じ熱膨張係数をもつ材料からつくられることが好ましい。好ましくは、主要層３２をつくるのに使用される材料および熱スプレッダー層４１２をつくるのに使用される材料の両方は実質的に同じ極端に低い熱膨張係数をもっている。この理由のために主要層３２に対しては（上記に説明したように）ＣＶＤダイアモンドが好適であり、ＣＶＤダイアモンドの主要層３２を用いる場合、熱スプレッダー層に対する好適な材料はＩｎｖａｒである。Ｉｎｖａｒは有利なことに極端に小さい熱膨張係数をもち、また比較的高い熱伝導度をもっている。Ｉｎｖａｒは金属であるから、主要層３２および熱スプレッダー層４１２は殆ど困難なく互いに熱的に結合することができる。別法として、熱スプレッダー層４１２に対し他の材料を用いることができる。例えば熱膨張係数が小さいいくつかの種類のガラスおよびセラミックスを使用することができる。
【００５４】
熱拡散器４１０の熱伝導層４１４は典型的には高い熱伝導度をもった材料、例えば銅（或いはまた熱伝導性をもった他の金属または非金属）である。熱伝導層４１４は典型的には蝋付けにより、または他の方法で熱スプレッダー層４１２の下側に結合される。
【００５５】
図示の具体化例においては、熱スプレッダー層４１２は次のような寸法でつくることができるが、これらの寸法は例示的な値であり、従って必要に応じ変え得るものと了解されたい。熱スプレッダー層４１２は全体の長さおよび幅が約１．１７０インチ、中央の開口部は長さが０．５９０インチ、幅が０．４７０インチである。一般に熱スプレッダー層４１２は厚さが約０．０３０インチである。しかし熱スプレッダー層４１２のこの基本的な厚さの上にレール４１６がさらに０．０４５インチ延びている。各レール４１６は全体の長さが約０．７１０インチであり、この長さの中央の０．５２５インチを越えて各レールは約０．０５３インチの幅をもっている。中央の幅の部分はいずれの側においても各レール４１６には半径約０．６インチのデーパーが付けられ、幅は約０．０２３インチまで減少している。各孔４２４は長さが約０．３６０インチ、幅が０．０８５インチであり、隅の部分は半径約０．０３３インチの円形になっている。
【００５６】
図示の具体化例においては、熱伝導層４１４は次のような寸法でつくることができるが、これらの寸法は例示的な値であり、従って必要に応じ変え得るものと了解されたい。熱伝導層４１４は全体としての長さおよび幅が約１．１７０インチ、中央の開口部は長さが約０．５９０インチ、幅が０．４７０インチである。一般に熱伝導層４１２は厚さが約０．０３５インチである。しかし熱伝導層４１４の基本的な厚さの上に突起４２６がさらに０．０７５〜０．０８５インチ延びている。各突起４２６は長さは約０．３４３インチ、幅が約０．０７６インチであり、隅は半径約０．０３５インチの円形になっている。
【００５７】
図６Ｂに示されているように、第１および第２の締め付け用の板４５０および４５２を使用して窓取り付けシステム４００を互いに締め付けることができる。例えば第２の締め付け用の板４５２は、窓アセンブリー１２および第１のＰＣＢ４０２を、第２の締め付け用の板４５２、熱スプレッダー層４１２および熱伝導層４１４の中に示されている孔を通って延びたネジまたは他の固定用具を用い拡散器４１０に対して締め付けるような形をしている。同様に、第１の締め付け用の板４５０は第２の締め付け用の板４５２の上に載っており、窓取り付けシステム４００の残りの部分を吸熱器４１９に対して締め付け、このようにして第２の締め付け用の板４５２、窓アセンブリー１２、第１のＰＣＢ４０２、拡散器４１０、第２のＰＣＢ４０３およびＴＥＣ４１８をその間に挟み込むような形をしている。第１の締め付け用の板４５０は試料Ｓが窓アセンブリー１２自身以外の窓取り付けシステムの他の部分に望ましくない接触をするのを防いでいる。他の取り付け用の板および機構も必要に応じ使用することができる。
【００５８】
ｄ．光学系
図１に示されているように、光混合器２０は光パイプを具備し、その内面は赤外線の波長において高い反射性と最低の吸収性をもつ被膜、好ましくは研磨した金の被膜で被覆されているが、他の波長の電磁放射線を使用する場合には他の適当な被膜を使用することができる。このパイプ自身は、その内面が被覆されているかまたは他の方法で処理されて高い反射性をもっている限り、他のかたい材料、例えばアルミニウムまたはステンレス鋼から製作することができる。好ましくは光混合器２０は矩形の断面（混合器２０およびコリメーター２２の長手軸Ａ−Ａに対して直交する方向にとって）をもっているが、他の具体化例においては、他の形の断面、例えば他の多角形または円形または楕円形の断面を使用することができる。光混合器２０の内壁は混合器２０およびコリメーター２２の長手軸Ａ−Ａに対し実質的に平行である。混合器２０の高度に反射性をもった実質的に平行な内壁は、赤外線エネルギーＥが混合器２０の壁の間を反射する回数を最大にし、赤外線エネルギーＥが混合器２０の中を進んで行く際にそのエネルギーは十分に混合される。この好適な具体化例においては、混合器２０は長さが約１．２〜２．４インチであり、その断面は約０．４×約０．６インチの矩形である。混合器２０を製作する際、勿論他の寸法を使用することができる。特に混合器を小型化するかそうでなくてもできるだけ小さくすることが有利である。
【００５９】
また図１を参照すれば、コリメーター２２は、は赤外線の波長において高い反射性と最低の吸収性をもつ被膜、好ましくは研磨した金の被膜で被覆された内面をもつ管を具備している。この管自身は、その内面が被覆されているかまたは他の方法で処理されて高い反射性をもっている限り、他のかたい材料、例えばアルミニウム、ニッケルまたはステンレス鋼から製作することができる。好ましくはコリメーター２２は矩形の断面をもっているが、他の具体化例においては、他の形の断面、例えば他の多角形または円形または楕円形の断面を使用することができる。コリメーター２２の内壁はそれが混合器２０から遠ざかるにつれて広がっている。好ましくは、コリメーター２２の内壁は実質的に直線であり、長手軸Ａ−Ａに対して約７°の角度をなしている。コリメーター２２は赤外線エネルギーＥを直線状にそろえ、それが混合器２０およびコリメーターの長手軸Ａ−Ａに一般的に平行な方向に伝播し、赤外線エネルギーＥができるだけ９０°に近い角度でフィルター２４の面に衝突するようにする。
【００６０】
この好適な具体化例においては、コリメーターは長さが約７．５インチである。その狭い方の端２２ａの所でコリメーター２２の断面は約１．８×２．６インチの矩形である。広い方の端２２ｂの所ではコリメーター２２の断面は約０．４×０．６インチの矩形である。好ましくは、コリメーター２２は赤外線エネルギーＥを直線状にそろえ、エネルギーＥがフィルター２４に衝突する前に約０〜１５°の入射角（長手軸Ａ−Ａに関し）が得られるようにする。コリメーター２２をつくり操作する場合、勿論他の寸法および入射角を使用することができる。
【００６１】
また図１および図６Ａを参照すれば、各集光器２６は、その広い方の端２６ａが対応するフィルター２４から出てくる赤外線エネルギーを受け取り、その狭い方の端２６ｂは対応する検出器２８に隣接するような方向にテーパーが付けられた表面を具備している。集光器２６の内側へ向いた表面は赤外線の波長において高い反射性と最低の吸収性をもつ被膜、好ましくは研磨した金の被膜で被覆された内面をもっている。集光器２６自身は、その内面が被覆されているかまたは他の方法で処理されて高い反射性をもっている限り、他のかたい材料、例えばアルミニウム、ニッケルまたはステンレス鋼から製作することができる。
【００６２】
好ましくは集光器２６は矩形の断面（長手軸Ａ−Ａに対して直交する方向にとって）をもっているが、他の具体化例においては、他の形の断面、例えば他の多角形または円形、放物線形または楕円形の断面を使用することができる。集光器の内壁はそれが狭い方の端２６ｂの方へ延びるにつれて縮小している。好ましくはコリメーター２６の内壁は実質的に直線であり、長手軸Ａ−Ａに関して約８°の角度をなしている。このような形状は、赤外線のエネルギーが検出器２８に到達する前に広い方の端２６ａから狭い方の端２６ｂへと集光器２６の中を通って行く時、赤外線エネルギーを集光するのに適している。
【００６３】
この具体化例においては、各集光器２６は長さが約１．５インチである。その広い方の端２６ａの所で集光器２６の断面は約０．６×０．５７インチの矩形である。狭い方の端２６ｂの所では集光器２６の断面は約０．１７７×０．１７７インチの矩形である。勿論集光器２６をつくる場合他の寸法および入射角を使用することもできる。
【００６４】
ｅ．フィルター
フィルター２４は好ましくは例えば米国、カリフォルニア州、Ｓａｎｔａ  ＲｏｓａのＯｐｔｉｃａｌ  Ｃｏａｔｉｎｇ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，Ｉｎｃ．（“ＯＣＬＩ”）から広く市販されているような標準的な干渉型の赤外線フィルターを含んで成っている。図１に例示した具体化例においては、フィルター２４の３×４の配列を検出器２８および集光器２６の３×４の配列の上方に置く。この具体化例に使用されているように、フィルター２４は同じ波長感度を有する３個のフィルターから成る四つのグループとして配列されている。これらの四つのグループは通過帯域の中心波長がそれぞれ７．１５μｍ±０．０３μｍ、８．４０μｍ±０．０３μｍ、９．４８μｍ±０．０４μｍ、および１１．１０μｍ±０．０４μｍである。これは水およびグルコースが吸収する電磁放射線の波長に対応している。これらのフィルターの典型的な帯域幅は０．２０〜０．５０μｍである。
【００６５】
他の具体化例においては、波長に特有なフィルター２４の配列の代わりに単一のＦａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔの干渉計を用いる。これは赤外線エネルギーの試料が材料試料Ｓから取り出される際に変化する波長感度を与えることができる。従ってこの具体化例では、時間の経過に従ってその出力信号の波長特異性が変化するただ一つの検出器２８を使用することができる。Ｆａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔ干渉計により誘起される波長特異性によって出力信号に対しデマルチプレックス処理（ｄｅ−ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｄ）を行ない、材料試料によって放射された赤外線エネルギーの多重波長分布（プロファイル）をつくる。この具体化例においては、ただ一つの検出器２８しか必要としないので、光混合器２０を省略することができる。
【００６６】
さらに他の具体化例においては、フィルター２４の配列は単一の検出器２８の上にあって種々の波長特異性をもった異なったフィルターを回転させるフィルター・ホイール（ｆｉｌｔｅｒ  ｗｈｅｅｌ）を具備している。別法として、上記に説明したＦａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔ干渉計と同様な方法で電子的に同調させ得る赤外線フィルターを使用し、検出過程において変化する波長特異性を得ることができる。これらの具体化例のいずれにおいても、ただ１個の検出器だけを使用するから、光混合器２０を省略することができる。
【００６７】
ｆ．検出器
検出器２８は赤外線エネルギー、好ましくは中波長の赤外線を検知するのに適した任意の型の検出器を含んで成っていることができる。例えば検出器２８はテルル化水銀−カドミウム（ＭＣＴ）検出器を含んで成っていることができる。例えばＦｅｒｍｉｏｎｉｃｓ（Ｓｉｍｉ  Ｖａｌｌｅｙ、米国、カリフォルニア州）ＰＶ−９．１型、ＰＶＡ４８１−１プリアンプ（前置増幅器）付きのような検出器が使用できる。他の製造業者、例えばＧｒａｓｅｂｙ（Ｔａｍｐａ、米国、フロリダ州）製の同様のユニットを代用することもできる。検出器２８として使用するのに適した他の構成要素には焦電性検出器、熱電堆、ボロメーター、珪素マイクロボロメーターおよび鉛塩の焦点面配列が含まれる。
【００６８】
ｇ．制御システム
図７は制御システム３０を詳細に示しており、また該制御システムと非侵襲システムの他の関連する部分との相互連結を示している。制御システムは温度制御サブシステムおよびデータ取得サブシステムを含んでいる。
【００６９】
温度制御サブシステムにおいては、窓アセンブリー１２の中にある温度センサー（例えばＲＴＤおよび／またはサーミスタ）が窓の温度の信号を同期したアナログ−ディジタル変換器（Ａ／Ｄ）７０および非同期のアナログ−ディジタル変換器７２に与える。このＡ／Ｄシステム７０、７２は次にディジタル化された窓の温度の信号をディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）７４に与える。このプロセッサ７４は窓温度を制御するアルゴリズムを実行し、窓温度の信号の中に含まれる情報に基づいて、窓アセンブリー１２の加熱層３４および／または冷却システム１４に対する適切な制御入力を決定する。プロセッサ７４は一つまたはそれ以上のディジタル制御信号をディジタル−アナログ変換システム７６へ出力し、次にこのシステム７６は一つまたはそれ以上のアナログ制御信号を電流ドライバー７８に与える。この制御信号に応答して電流ドライバー７８は加熱層３４および／または冷却システム１４に供給する電力を調節する。一具体化例においては、プロセッサ７４はディジタル化されたＩ／Ｏ装置７７を通して制御信号をパルス幅変調（ＰＷＭ）制御装置８０へ与え、この装置が電流ドライバー７８の操作を制御する信号を与える。別法として、電流ドライバー７８の連続的な操作を行なうために、ＰＭＷの出力側にローパス・フィルター（図示せず）が備えられている。
【００７０】
他の具体化例においては、温度センサーは冷却システム１４の所に置かれ、適切な方法でＡ／Ｄシステムおよびプロセッサに連結され、冷却システムの閉じたループによる制御を行なうようになっている。
【００７１】
またさらに他の具体化例においては、検出器の冷却システム８２が一つまたはそれ以上の検出器２８と熱を伝える関係を保つように配置されている。この検出器の冷却システム８２は上記に冷却システムを構成するものとして説明した任意の装置を含んで成っていることができ、好ましくはＰｅｌｔｉｅｒ型の熱電装置を具備している。また温度制御サブシステムは、検出器の冷却システム８２の中にまたはそれと隣接して配置された例えばＲＴＤおよび／またはサーミスタのような温度センサー、並びにこれらのセンサーと非同期Ａ／Ｄシステム７２との間の電気的連結部を含んでいる。検出器の冷却システム８２の温度センサーはプロセッサ７４に検出器の温度信号を与える。一具体化例においては、検出器の冷却システム８２は窓温度の制御システムとは独立に動作し、非同期のＡ／Ｄシステム７２を用いて検出器の冷却システムの温度信号をサンプリングする。温度制御のアルゴリズムに従い、プロセッサ７４は検出器の温度信号の中に含まれる情報に基づいて、検出器の冷却システム８２に対する適切な制御入力を決定する。プロセッサ７４はディジタル化された制御信号をＤ／Ａシステム７８に出力し、このシステム７６はアナログの制御信号を電流ドライバー７８に与える。この制御信号に応答して、電流ドライバー７８は検出器の冷却システム１４に供給する電力を調節する。一具体化例においては、プロセッサ７４はディジタルのＩ／Ｏ装置およびＰＷＭ制御装置８０を通じて制御信号を与え、電流ドライバー７８により検出器の冷却システムの動作を制御する。別法として、電流ドライバー７８の連続的な操作を行なうために、ＰＭＷの出力側にローパス・フィルター（図示せず）が備えられている。
【００７２】
データ取得サブシステムにおいては、一つまたはそれ以上のアナログ検出器の信号をプリアンプ８４に通すことによって検出器２８がその上に入ってくる赤外線エネルギーに応答する。プリアンプ８４は検出器の信号を増幅し、これを同期したＡ／Ｄシステム７０へと通す。システム７０によって検出器の信号はディジタルの形に変換され、プロセッサ７４へと送られる。プロセッサ７４は検出器の信号、および記憶装置８８の中に保存された濃度分析のアルゴリズムおよび／または位相／濃度回帰モデルに基づいて問題の被検体の濃度を決定する。濃度分析のアルゴリズムおよび／または位相／濃度回帰モデルは本明細書に説明された任意の分析法に従って開発することができる。プロセッサは濃度の結果および／または他の情報を表示制御装置８６へ送り、この表示制御装置８６は例えばＬＣＤディスプレーのような表示装置（図示せず）を動作させて情報を使用者に提供することができる。
【００７３】
監視用のタイマー９４を使用してプロセッサ７４が正しく動作していることを保証することができる。監視用のタイマー９４が特定の時間内にプロセッサ７４から信号を受け取らない場合、監視用のタイマー９４はプロセッサ７４をリセットする。制御システムはまたＪＴＡＧインターフェース９６を含み、非侵襲システム１０の試験を可能にすることができる。
【００７４】
一具体化例においては、同期したＡ／Ｄシステム７０は２０ビット、１４チャンネルのシステムを含み、非同期のＡ／Ｄシステム７２は１６ビット、１６チャンネルを含んで成っている。プリアンプは１２個の検出器２８の配列に対応して１２チャンネルのプリアンプである。
【００７５】
制御システムはまたシリアルポート９０または他の通常のデータ・ポートを含み、パーソナルコンピュータ９２に連結することが可能である。パーソナルコンピュータは記憶装置８８に保存されているアルゴリズムおよび／または位相／濃度回帰モデルを更新したり、或いは非侵襲システムから被検体−濃度データの編集ファイルをダウンロードすることができる。プロセッサ７４は実時間の時計または他のタイマー装置のデータをアクセスし、使用者に望ましいと思われる時間に依存した計算を行なうことができる。
【００７６】
２．分析方法
非侵襲システム１０の検出器２８は、種々の所望の波長において材料試料Ｓにより放出される赤外線エネルギーを検出するのに使用される。各測定波長において、材料試料Ｓは時間の経過と共に変化する強度で赤外線エネルギーを放出する。時間で変動する強度は大部分窓アセンブリー１２（その加熱層３４を含む）および冷却システム１４を使用することに対応してに生じ、材料試料Ｓの中に熱勾配を誘起する。本明細書で使用する「熱勾配」という言葉は広い意味をもつ言葉であり、その通常の意味で使用され、制限を受けることなく、材料試料の異なった場所、例えば異なった深さにおける温度および／または熱エネルギーの差を意味し、これは試料の一つまたはそれ以上の場所に置ける温度および／または熱エネルギーを増加または減少させる適当な方法で誘起させることができる。下記に詳細に説明するように、材料試料Ｓの中の問題の被検体（例えばグルコース）の濃度は非侵襲システムのような装置を用い、種々の測定波長における時間的に変動する強度の変化曲線（プロファイル）を比較することによって決定することができる。
【００７７】
本明細書においては大きな割合で水を含むことができる材料試料、例えば組織の試料を検出する文脈において分析方法の説明を行なう。しかし、これらの方法はこの文脈に限定されないことは明白であり、広い範囲の試料の種類の中で広い範囲の被検体の検出に適用することができる。また、他の適当な分析方法およびここに開示された方法の適当な変形法を非侵襲システム１０のような被検体の検出システムを動作させるのに使用することができる。
【００７８】
図８に示すように、第１の基準信号Ｐは第１の基準波長の所で測定することができる。第１の基準信号Ｐは水が強く吸収を起こす波長（例えば２．９μｍまたは６．１μｍ）で測定される。水はこれらの波長において赤外線を強く吸収するから、検出器の信号の強度はそれらの波長の所で減少する。さらに、これらの波長の所で水は試料の深い区域から生じる光子の放出を吸収する。その正味の効果としては、試料の深い区域から放出されるこれらの波長の信号は容易には検出されない。従って第１の基準信号Ｐは試料の表面の近くにおける熱勾配効果の良い指標になり、表面基準信号として知られている。試料を加熱または冷却しない状態で、ベースラインに対しこの信号を較正し、規格化してその値を１にする。精度を高くするために二つ以上の第１の基準波長を測定することができる。例えば２．９μｍおよび６．１μｍの両方を第１の基準波長として選ぶことができる。
【００７９】
図８にさらに示されているように、また第２の基準信号Ｒを測定することができる。第２の信号Ｒは水の吸収が非常に小さい波長（例えば３．６μｍまたは４．２μｍ）で測定することができる。従ってこの第２の基準信号Ｒは試料の一層深い区域に関する情報を分析者に提供するが、第１の基準信号Ｐは試料の表面に関する情報を提供する。またこの信号は、試料を加熱または冷却しない状態で、ベースラインに対して較正し規格化してその値を１にする。第１の（表面の）基準信号Ｐの場合と同様に、二つ以上の第２の（深い区域の）基準信号Ｒを使用することにより高い精度を得ることができる。
【００８０】
被検体の濃度を決定するためには、また第３の（分析用の）信号Ｑを測定することができる。この信号は選ばれた被検体の赤外吸収ピークの所で測定される。グルコースの赤外吸収ピークは約６．５〜１１．０μｍの範囲にある。この検出器の信号もまた材料試料Ｓを加熱または冷却しない状態で、ベースラインに対して較正し規格化してその値を１にする。信号Ｐ、Ｒの場合と同様に，分析信号Ｑは一つまたはそれ以上の吸収ピークの所で測定することができる。
【００８１】
随時、またはこれに加えて、分析ピークを間にはさむような波長において基準信号を測定することができる。これらの信号は分析用の吸収ピークと重ならない基準波長の所で有利に監視することができる。さらに、試料に含まれる可能性がある他の吸収ピークと重ならない吸収ピークにおける基準波長を測定することが有利である。
【００８２】
ａ．基本的な熱勾配
図８に示されているように、最初、信号の強度Ｐ、Ｑ、Ｒは強度１の規格化されたベースラインの信号の所に示されている。勿論このことは加熱または冷却を行なわない試験試料のベースラインにおける放出挙動を反映している。ｔＣの時点において試料の中に熱勾配を誘起する温度事象を試料の表面に与える。試料の表面を加熱または冷却することによって勾配を誘起することができる。図８に示された例では、例えば１０℃に冷却する事象を用い、その冷却した事象に応答して、検出器の信号Ｐ、Ｑ、Ｒの強度が時間と共に減少する。
【００８３】
試料の冷却は均一ではなくまたは瞬間的でもないから、試料の深い区域が冷える前に表面は冷却される。信号Ｐ、Ｑ、Ｒの強度がそれぞれ低下するにつれて一つのパターンが現れる。期待どうり信号の強度は低下するが、信号Ｐ、Ｑ、Ｒは或る与えられた振幅の値（または一連の振幅の値１５０、１５２、１５４、１５６、１５８）に達すると、時間の経過による影響が見られる。ｔＣにおいて冷却事象が導入された後、第１の基準（表面）信号Ｐはもっとも迅速に振幅を減少し、時間ｔＰにおいて先ずチェックポイント１５０に達する。これは、第１の基準信号Ｐが試料の表面近くの放出特性を反映しているという事実による。試料の表面はその下にある区域より前に冷却するから、表面（第１）の基準信号Ｐは最初に強度が低下する。
【００８４】
同時に、第２の基準信号（Ｒ）を監視する。第２の基準信号Ｒは、表面ほど速くは冷却されない試料の深い区域の放射特性に対応しているから（試料の深い区域に冷却面が伝播するには時間がかかるから）、信号Ｒの強度はわずか後にならないと低下しない。従って、信号Ｒは或る遅い時間ｔＲになるまでは１５０の大きさに到達しない。換言すれば、第１の基準信号Ｐの振幅がチェックポイント１５０に達する時間と第２の基準信号Ｒが同じチェックポイント１５０に達するまでには時間の遅れがある。この時間の遅れを位相差Ｆ（？）として表すことができる。また位相差は分析信号Ｑと基準信号Ｐ、Ｒの両方または片方との間で測定することができる。
【００８５】
被検体の濃度が増加すると、分析用の波長における吸収量が増加する。これによって分析信号Ｑの強度は濃度に依存した方法で減少する。従って分析信号は或る中間的な時間ｔＱにおいて強度１５０に達する。被検体の濃度が高いほど、分析信号は図８において左側へ移動する。その結果、被検体の濃度が増加すると、位相差Ｆ（？）は第１（表面）の基準信号Ｐに対して減少し、第２（深い組織）の基準信号Ｒに対して増加する。位相差Ｆ（？）は被検体の濃度に直接関係しており、被検体の濃度を正確に決定するのに使うことができる。
【００８６】
第１（表面）の基準信号Ｐと分析信号Ｑとの間の位相差Ｆ（？）は式
Ｆ（？）＝│ｔＰ−ｔＱ│
によって表される。この位相差の大きさは被検体の濃度の増加と共に減少する。
【００８７】
第２（深い組織）の基準信号Ｒと分析信号Ｑとの間の位相差Ｆ（？）は式
Ｆ（？）＝│ｔＱ−ｔＲ│
によって表される。この位相差の大きさは被検体の濃度の増加と共に増加する。
【００８８】
数個のチェックポイント、例えば１５０、１５２、１５４、１５６および１５８を選び、各チェックポイントで観測された位相差を平均することによって精度を向上させることができる。この方法の精度はさらに全試験期間に亙って位相差を連続的に積分することにより向上させることができる。この例においては単一の温度事象（この場合には冷却事象）しか導入しなかったから、試料は低い温度における新しい平衡に達し、試料はこの新しい一定のレベルＩＦで安定する。勿論、この方法は加熱または他の形のエネルギー、例えばこれだけに制限されないが光、放射線、化学的に誘起された熱、摩擦、および振動の形で導入された熱勾配を用いても同様にうまく動作する。
【００８９】
この方法は位相差の決定に限定されるものではない。或る与えられた任意の時間（例えば時間ｔＸ）において分析信号Ｑの振幅を基準信号Ｐ、Ｒの両方または片方と比較することができる。この振幅の差を観測し、これを処理して被検体の濃度を決定することができる。
【００９０】
この方法、ここに記載された方法の変形法、およびこれらの方法に適用するのに適した装置は生きた生体のグルコース濃度の検出に限定されるものではない。この方法、この方法の変形法および装置は人間、動物または植物の対象にも使用することができ、或いは医療的な設定でない有機または無機の組成物にも使用することができる。この方法は実質的にあらゆる種類の生体中でのまたは試験管中における測定に使用することができる。この方法は広い範囲に亙る他の化学的な被検体、例えばこれだけには限定されないがグルコース、エタノール、インスリン、水、二酸化炭素、血中酸素、コレステロール、ビリルビン、ケトン、脂肪酸、リポ蛋白質、アルブミン、尿素、クレアチニン、白血球細胞、赤血球細胞、ヘモグロビン、酸素化されたヘモグロビン、カルボキシヘモグロビン、有機分子、無機分子、医薬品、チトクローム、種々の蛋白質および発色団、微小石灰化、ホルモン、並びに他の化学的化合物を含む被検体の濃度の測定に使用することができる。或る与えられた被検体を検出するためには、適切な分析用の波長および基準波長を選ぶことだけが必要である。
【００９１】
この方法は、体液（例えば血液、尿または唾液）の試料を患者から抽出した後、その濃度を化学的に決定するのに適用し使用することができる。事実、この方法は、実質的にあらゆる種類の生きた試料の測定に使用される。
【００９２】
ｂ．変調熱勾配法
上記方法のいくつかの具体化例において、被検体の濃度を正確に決定するために周期的に変調した熱勾配を用いることができる。
【００９３】
前に図８において示したように、試料の中に熱勾配が誘起されると、基準信号および分析信号Ｐ、Ｑ、Ｒは互いに位相をずらしながら低下して行く。この位相差Ｆ（？）は熱勾配が加熱または冷却のいずれによって誘起された場合でも存在する。試験試料を交互に周期的なパターンで加熱、冷却するるか、または交互に加熱および冷却を行なうことにより、長い時間の間試料の中に振動する熱勾配を誘起することができる。
【００９４】
正弦波的に変調された勾配を用いて振動する熱勾配を例示する。図９は試験試料から生じる検出器の信号を示す。図８に示した方法の場合と同様に、一つまたはそれ以上の基準信号Ｊ、Ｌを測定する。一つまたはそれ以上の分析信号Ｋも監視する。加熱または冷却を行なわない状態で、これらの信号をベースラインに対して較正し規格化してその値を１にする。図９は規格化後の信号を示す。或る時間ｔＣにおいて、温度事象（例えば冷却）を試料の表面に誘起する。これによって検出器の信号が低下する。図８に示したように、信号（Ｐ、Ｑ、Ｒ）は熱勾配が消失し、新しく平衡に達した検出器の信号ＩＦが得られるまで低下する。図９の方法では、信号の強度１６０の所で熱勾配が消失し始めると、時間ｔＷにおいて試料の表面に加熱事象を誘起する。その結果検出器の出力信号Ｊ、Ｋ、Ｌは試料の温度の上昇と共に上昇するであろう。その後の或る時間ｔＣ２において他の冷却事象を誘起させると、これによって温度および検出器の信号は低下する。この冷却および加熱のサイクルを任意の長さの時間に亙って繰り返すことができる。さらに、冷却事象および加熱事象の時間をうまく合わせると、試験試料の中に周期的に変調された熱勾配を誘起することができる。
【００９５】
図８に関連して上記に説明したように、位相差Ｆ（？）を測定し、被検体の濃度の決定に使用することができる。図９は、第１（表面）の基準信号Ｊが最初に強度を低下させまた上昇させることを示している。第２（深い組織）の基準信号Ｌは第１の基準信号Ｊに対して時間を遅らせながら低下し上昇する。分析信号Ｋは被検体の濃度に依存して時間／位相の遅れを示す。濃度が増加すると、分析信号Ｋは図９で左側へ移動する。図８の場合と同様に、位相差Ｆ（？）を測定することができる。例えば図９に示されているように、第１の基準信号Ｌと分析信号Ｋとの間の位相差Ｆ（？）を設定された振幅１６２の所で測定することができる。この場合も位相の信号の大きさは試料の濃度を反映している。
【００９６】
上記で説明した任意の方法で使用される位相の差の情報を制御システム（図１参照）によって予め定められた位相の差の情報と関連させ、試料中の被検体の濃度を決定することができる。このような関連を付ける方法は、試料の分析から受け取った位相差の情報を、既知の被検体濃度の多様な種類の標準試料の分析から観測された位相差の変化曲線を含むデータセットと比較する方法を含んでいることができよう。一具体化例においては、回帰分析の方法を既知の被検体濃度の標準試料で観測された一組の位相差のデータに適用することによって位相／濃度曲線または回帰モデルをつくる。この曲線を使用して、試料から受け取った位相の差の情報に基づき試料中の被検体の濃度を決定する。
【００９７】
位相差Ｆ（？）は試験期間中を通じて連続的に測定することができることが有利である。位相差Ｆ（？）を非常に正確に測定するためには全期間中に亙り位相差の測定値を積分する。一つまたはそれ以上の基準信号および／または一つまたはそれ以上の分析信号を用いることによっても精度を改善することができる。
【００９８】
位相差の測定に代わり、或いはそれを補足するものとして、分析信号と基準信号との間の振幅の差を測定し、被検体の濃度を決定するのに使用することができる。この方法に関するこれ以上の詳細点をここで繰り返す必要はないと思われるが、それは米国特許出願第９５／５３８，１６４号に記載されている。この特許出願は引用により本明細書に包含される。
【００９９】
さらにまたこれらの方法は一つまたはそれ以上の被検体の濃度を同時に測定するのに使用することができる。基準用および分析用の波長を重ならないように選ぶことにより、位相差を同時に測定し、これを処理して被検体の濃度を決定することができる。図９には正弦波的に変調された熱勾配と組み合わせて使用される方法が示されているが、この原理は任意の周期的な関数に合致する熱勾配に適用される。もっと複雑な場合には、フーリエ変換または他の方法を用いて処理した信号を使用して分析すると、位相差Ｆ（？）および被検体の濃度を正確に測定することができる。
【０１００】
図１０に示されているように、位相差の大きさは基準信号Ｊ、Ｌおよび分析信号Ｋの振幅のピーク（または谷の部分）の時間間隔を測定することによって決定することができる。別法として、「ゼロ点と交叉する場所」（信号の振幅が正から負へ、または負から正へと変化する点）の間の時間間隔を用いて分析信号Ｋと基準信号Ｊ、Ｌとの間の位相の差を決定することができる。次にこの情報を処理して被検体の濃度を決定することができる。
【０１０１】
さらに他の方法として、二つまたはそれ以上の駆動周波数を使用して試料の内部の選ばれた深さの所での被検体の濃度を決定することができる。遅い（例えば１Ｈｚ）駆動周波数は速い（例えば３Ｈｚ）駆動周波数によって生じる熱勾配に比べ試料の深くまで侵入する熱勾配を生じる。これは、駆動周波数が低い場合の方が個々の加熱および／または冷却事象が長く続くからである。従って遅い駆動周波数を使用すると、速い駆動周波数を使用した場合に比べ、試料の深い区域の「切片」からの被検体の濃度の情報が得られる。
【０１０２】
人の皮膚の試料を分析する場合、１０℃の温度事象は約５００ｍｓの露出後に約１５０μｍの深さに侵入する熱勾配を生じることが見出だされた。従って１Ｈｚの冷却／加熱サイクルまたは駆動周波数は約１５０μｍの深さまでの情報を与える。また約１６７ｍｓの間１０℃の温度事象に露出すると、約５０μｍの深さまで侵入する熱勾配が得られることも見出だされた。従って、３Ｈｚの冷却／加熱サイクルは約５０μｍまでの情報を与える。１Ｈｚの駆動周波数で測定された検出器の信号の情報から３Ｈｚの駆動周波数で測定された検出器の信号の情報を差し引くと、５０〜１５０μｍの間の皮膚の範囲の被検体の濃度を決定することができる。勿論、任意の適当な種類の試料の内部の所望の深さにおける被検体の濃度の決定に同様な方法を使用することができる。
【０１０３】
図１１に示されているように、遅い駆動周波数と速い駆動周波数を交互に使用することにより、交互に深くなったり浅くなったりする熱勾配を誘起することができる。上記の方法と同様に、この変形法にも基準信号Ｇ、Ｇ’および分析信号Ｈ、Ｈ’との間の位相差Ｆ（？）を検出し測定することが含まれている。速い（例えば３Ｈｚ）および遅い（例えば１Ｈｚ）駆動周波数の両方で位相差を測定する。遅い駆動周波数は任意に選ばれた数のサイクルの間（区域ＳＬ１）、例えば二つの完全なサイクルの間継続することができる。次に速い駆動周波数を選ばれた長さの間区域Ｆ１に対して用いる。上記と同様な方法で位相差のデータを編集する。これに加えて速い駆動周波数（浅い部分の試料）の位相差のデータを遅い駆動周波数（深い部分の試料）のデータから差し引き、速い駆動周波数に関連した熱勾配の侵入の深さおよび遅い駆動周波数に関連した熱勾配の侵入の深さの間の区域における被検体の濃度を正確に決定することができる。
【０１０４】
駆動周波数（例えば１Ｈｚと３Ｈｚ）は図１２に示されているように多重化することができる。速い（３Ｈｚ）駆動周波数および遅い（１Ｈｚ）駆動周波数の多重化は逐次的ではなくむしろ重ね合わせて実行することができる。分析の際にデータを周波数により分離し（フーリエ変換または他の方法を使用）、各駆動周波数における位相の遅れを独立に計算することができる。分離後、二組の位相の遅れのデータを処理して吸光度および被検体の濃度を決定することができる。
【０１０５】
これ以上の詳細点をここで繰り返す必要はないが、それらは次の特許文献に見出だすことができる：米国特許第６，１９８，９４９号明細書、題名「生きた組織から熱勾配スペクトルを発生させ捕捉するための非侵襲的なソリッドステート赤外吸収分光器（ＳＯＬＩＤ−ＳＴＡＴＥ  ＮＯＮ−ＩＮＶＡＳＩＶＥ  ＩＮＦＲＡＲＥＤ  ＡＢＳＯＲＰＴＩＯＮ  ＳＰＥＣＴＲＯＭＥＴＥＲ  ＦＯＲ  ＴＨＥ  ＧＥＮＥＲＡＴＩＯＮ  ＡＮＤ  ＣＡＰＴＵＲＥ  ＯＦ  ＴＨＥＲＭＡＬ  ＧＲＡＤＩＥＮＴ  ＳＰＥＣＴＲＡ  ＦＲＯＭ  ＬＩＶＩＮＧ  ＴＩＳＳＵＥ）」、２００１年、３月６日；  米国特許第６，１６１，０２８号明細書、題名「周期的な温度変調および位相検出を使用する被検体の濃度を決定する方法（ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＤＥＴＥＲＭＩＮＩＮＧ  ＡＮＡＬＹＴＥ  ＣＯＮＣＥＮＴＲＡＴＩＯＮ  ＵＳＩＮＧ  ＰＥＲＩＯＤＩＣ  ＴＥＭＰＥＲＡＴＵＲＥ  ＭＯＤＵＬＡＴＩＯＮ  ＡＮＤ  ＰＨＡＳＥ  ＤＥＴＥＣＴＩＯＮ）」、２０００年１２月１２日；米国特許第５，８７７，５００号明細書、題名「各チャンネルに対する集光器をもった多チャンネル赤外線検出器（ＭＵＬＴＩＣＨＡＮＮＥＬ  ＩＮＦＲＡＲＥＤ  ＤＥＴＥＣＴＯＲ  ＷＩＴＨ  ＯＰＴＩＣＡＬ  ＣＯＮＣＥＮＴＲＡＴＯＲＳ  ＦＯＲ  ＥＡＣＨ  ＣＨＡＮＮＥＬ）」、１９９９年３月２日；米国特許出願第０９／５３８，１６４号、２０００年３月３０日、題名「放射線移動関数の位相および大きさの検出を用いる被検体の濃度を決定するための方法および装置（ＭＥＴＨＯＤ  ＡＮＤ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＦＯＲ  ＤＥＴＥＲＭＩＮＩＮＧ    ＡＮＡＬＹＴＥ  ＣＯＮＣＥＮＴＲＡＴＩＯＮ  ＵＳＩＮＧ  ＰＨＡＳＥ  ＡＮＤ  ＭＡＧＮＩＴＵＤＥ  ＤＥＴＥＣＴＩＯＮ  ＯＦ  Ａ  ＲＡＤＩＡＴＩＯＮ  ＴＲＡＮＳＦＥＲ  ＦＵＮＣＴＩＯＮ）」；米国特許暫定出願第６０／３３６，４０４号、２００１年１０月２９日、題名「窓アセンブリー（ＷＩＮＤＯＷ  ＡＳＳＥＭＢＬＹ）」；米国特許暫定出願第６０／３４０，４３５号、２００１年１２月１２日、題名「血液成分のモニターのための制御システム（ＣＯＮＴＲＯＬ  ＳＹＳＴＥＭ  ＦＯＲ  ＢＬＯＯＤ  ＣＯＮＳＴＩＴＵＥＮＴ  ＭＯＮＩＴＯＲ）」；米国特許暫定出願第６０／３４０，６５４号、２００１年１２月１２日、題名「赤外放射線を導き検出するためのシステムおよび方法(ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ    ＣＯＮＤＵＣＴＩＮＧ  ＡＮＤ  ＤＥＴＥＣＴＩＮＧ  ＩＮＦＲＡＲＥＤ  ＲＡＤＩＡＴＩＯＮ）」；米国特許暫定出願第６０／３３６，２９４号、２００１年１０月２９日、題名「血液の成分の測定精度を向上させるための方法および装置(ＭＥＴＨＯＤ  ＡＮＤ  ＤＥＶＩＣＥ  ＦＯＲ    ＩＮＣＲＥＡＳＩＮＧ  ＡＣＣＵＲＡＣＹ  ＯＦ  ＢＬＯＯＤ  ＣＯＮＳＴＩＴＵＥＮＴ  ＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴ）」；および米国特許暫定出願第６０／３３９，１１６号、２００１年１１月７日、題名「被検体の測定の臨床的に意味のある精度を改善させる方法および装置(ＭＥＴＨＯＤ    ＡＮＤ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＦＯＲ  ＩＭＰＲＯＶＩＮＧ  ＣＬＩＮＩＣＡＬＬＹ  ＳＩＧＮＩＦＩＣＡＮＴ  ＡＣＣＵＲＡＣＹ  ＯＦ  ＡＮＡＬＹＴＥ  ＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴＳ）」。これらの特許および特��出願はすべて引用により本明細書に包含され、本明細書の一部と見做される。
【０１０６】
Ｂ．  全血検出システム
図１３は、試薬を用いない全血被検体検出システム（以後全血システムと呼ぶ）２００の好適な形態の模式図である。全血システム２００は、光源２２０、フィルター２３０、試料のセル２４２を含むキュベット２４０、および電磁放射線検出器２５０を含んで成っていることができる。また全血システム２００は好ましくは信号プロセッサ２６０および表示装置２７０を具備している。ここではキュベット２４０を示したが、下記に説明するような他の要素をシステム２００に使用することもできよう。また全血システム２００は試料抽出器２８０を具備していることができ、これは指、前腕のような付属体２９０、または他の任意の適当な場所から体液を取り出すのに使用することができる。
【０１０７】
本明細書において「全血被検体検出システム」および「全血システム」と言う言葉は、広い同義語をもつ言葉であり、その通常に意味に使用され、制限を受けることなく、試料中に電磁放射線を通し試料による該放射線の吸収を検出することにより、材料試料中の被検体の濃度を決定し得る被検体検出装置を意味する。本明細書においては「全血」と言う言葉は広い意味をもつ言葉であり、その通常に意味で使用され、制限を受けることなく、患者から抜き取った血液ではあるが、抜き取った後他の処理を受けていない血液、例えば溶血処理（ｈｅｍｏｌｙｓｅｄ）、凍結乾燥処理（ｌｙｏｐｈｉｌｉｚｅｄ）、遠心分離処理または他の任意の処理を受けていない血液を意味する。全血は、抜き取り過程で試料の中に入り得るか、または血液の中に自然に存在する他の流体、例えば組織間流体または細胞間流体を或る程度の量で含んでいることができる。しかし本明細書に開示された全血システム２００は全血の分析に限定されないことを了解された。何故ならば、全血システム１０は他の物質、例えば唾液、尿、汗、組織間流体、細胞間流体、溶血処理、凍結乾燥処理および遠心分離処理を受けた血液、または他の任意の有機または無機材料の分析に用いることができるからである。
【０１０８】
全血システム２００は近患者試験システムを具備していることができる。本明細書において使用される「近患者試験システム」と言う言葉は広い意味をもつ言葉であり、その通常の意味で使用され、制限を受けることなく、患者が常に実験室の中にいて使用されるシステムではなく、例えば患者の家、診療所、病院、または移動している環境においても使用できるシステムを含んでいる。近患者試験システムの使用者は、患者、患者の家族、診療所員、看護師、または医師を含んでいる。「近患者試験システム」はまた「ポント・オブ・ケヤー（ｐｏｉｎｔ  ｏｆ  ｃａｒｅ）」システムを含んでいる。
【０１０９】
全血システム２００は一具体化例においては患者または使用者が容易に操作できるような形につくられている。そのようなものとしてシステム２００は好ましくは携帯用の装置である。本明細書において使用される「携帯用」という言葉は、広い意味をもつ言葉であり、その通常の意味で使用され、制限を受けることなく、該システム２００が患者によって容易に持ち運びでき、必要な場合に使用することができることを意味する。例えばシステム２００は小型であることが好ましい。一好適具体化例においては、システム２００は財布または背負い袋の中に入れ得るほど十分に小さい。他の具体化例においては、システム２００はズボンのポケットの中に入れ得るほど十分に小さい。さらに他の具体化例においては、システム２００は使用者の手のひらの中に握り得るほど十分に小さい。
【０１１０】
本明細書に記載された具体化例のいくつかでは、例えば生理学的な流体の試料のような材料試料を保持する試料要素を使用する。ここで使用される「試料要素」という言葉は、広い意味をもつ言葉であり、その通常の意味で使用され、制限を受けることなく、一つの試料セルおよび少なくとも一つの試料セルの壁を有する構造物を含むが、もっと一般的には材料試料を保持し、支持し、または収納し、その中に保持、支持または収納された試料の中に電磁放射線を通することができる任意の数の構造物、例えばキュベット、試験片等を含んでいる。ここで使用される「使い捨て可能な」という言葉は、広い意味をもつ言葉であり、その通常の意味で使用され、制限を受けることなく、問題の部品を有限回使用した後廃棄できることを意味する。或る使い捨て可能な部品は１回しか使用されずに廃棄される。他の使い捨て可能な部品は２回以上使用された後に廃棄される。
【０１１１】
全血システム２００の放射線源２２０は任意の数のスペクトル範囲；例えば赤外線波長範囲；中赤外波長領域；０．８μｍより上の波長；約５．０〜約２０．０μｍの波長；および／または約５．２５〜約１２．０μｍの波長の範囲の電磁放射線を放出する。しかし他の具体化例においては、全血システム２００は可視スペクトルからマイクロ波の領域に亙る任意の波長、例えば約０．４μｍから約１００μｍ以上の範囲の任意の波長の電磁放射線を放出する放射線源を使用する。さらに他の具体化例においては、光源は約３．５〜約１４μｍ、または０．８〜約２．５μｍ、或いは約２．５〜約２０μｍ、或いはまた約２０〜約１００μｍ、さらにまた約６．８５〜約１０．１０μｍの波長の電磁放射線を放出する。
【０１１２】
光源２２０から放出される電磁放射線は一具体化例においては約１／２Ｈｚ〜約１００Ｈｚの周波数で変調され、他の具体化例においては約２．５〜約７．５Ｈｚの周波数で、さらに他の具体化例においては約５０Ｈｚの周波数で、またさらに他の具体化例においては約５Ｈｚの周波数で変調されている。変調された光源を用いると、検出器２５０に入射する電磁放射線を分析する場合、例えばちらついた蛍光灯のような周囲の光源を一層容易に識別し排除することができる。この用途に適した光源の一つはＩＯＮ  ＯＰＴＩＣＳ，ＩＮＣ．製の市販部品番号ＮＬ５ＬＮＣのものである。
【０１１３】
フィルター２３０は選ばれた波長の電磁放射線を通し、キュベット／試料要素２４０に衝突させる。好ましくはフィルター２３０は少なくともほぼ次の波長をもつ放射線をキュベット／試料要素に衝突させることができる：３．９μｍ、４．０μｍ、４．０５μｍ、４．２μｍ、４．７５μｍ、４．９５μｍ、５．２５μｍ、６．１２μｍ、７．４μｍ、８．０μｍ、８．４５μｍ、９．２５μｍ、９．５μｍ、９．６５μｍ、１０．４μｍ、１２．２μｍ。他の具体化例においてはフィルター２３０は少なくともほぼ次の波長をもった電磁放射線をキュベット／試料要素に通す：５．２５μｍ、６．１２μｍ、６．８μｍ、８．０３μｍ、８．４５μｍ、９．２５μｍ、９．６５μｍ、１０．４μｍ、１２μｍ。．さらに他の具体化例においてはフィルター２３０は少なくともほぼ次の波長をもった電磁放射線をキュベット／試料要素に通す：６．８５μｍ、６．９７μｍ、７．３９μｍ、８．２３μｍ、８．６２μｍ、９．０２μｍ、９．２２μｍ、９．４３μｍ、９．６２μｍ、１０．１０μｍ。上記の波長の組は本発明の範囲内の特定の具体化例に対応している。さらに上記の組の一部の組、または他の波長の組合せを選ぶことができる。最後に、製造コスト、開発時間、部品の入手性、および、選ばれた波長を発生するのに使用されるフィルターを市場で販売しおよび／または必要とされるフィルターの全体の数を減らすためのコスト、その製造の可能性および時間に関する他の因子を考慮して本明細書の範囲内で他の波長を選ぶことができる。
【０１１４】
一具体化例においては、フィルター２３０は種々の狭いスペクトル帯または種々の選ばれた波長の間で帯域幅を繰り返し変化させることができる。従ってフィルター２３０はソリッドステートの同調可能な赤外フィルター。例えばＩＯＮ  ＯＰＴＩＣＳ  ＩＮＣ製のフィルターを含んで成っていることができる。またフィルター２３０は、光源２２０により放出される電磁放射線の方向に一般的に垂直にホイールの上に取り付けられた多数の固定した帯域幅のフィルターをもつフィルター・ホイールとして実装することもできる。フィルター・ホイールが回転すると、フィルターは検出器２５０の視野を通過するフィルターに従って異なった波長の電磁放射線を交互に通過させる。
【０１１５】
検出器２５０は好ましくは長さ３ｍｍ、幅３ｍｍの焦電性検出器を具備している。適当な例にはドイツ、ＤｒｅｓｄｅｎのＤＩＡＳ  Ａｎｇｅｗａｎｄｔｅ  Ｓｅｎｓｏｒｉｋ  ＧｍｂＨ製、またはＢＡＥ  Ｓｙｓｔｅｍｓ製のもの（例えばＴＧＳ型検出器）がある。その代わりに検出器２５０は熱電堆、ボロメーター、珪素マイクロボロメーター、鉛塩の焦点面配列、またはテルル化水銀−カドミウム（ＭＣＴ）検出器を具備していることができよう。検出器２５０としてどのような構造物を使うにしろ、活性表面２５４に入射する電磁放射線に応答して入射する該電磁放射線に対応する電気信号を生じるようにつくられることが望ましい。
【０１１６】
一具体化例においては、試料要素はキュベット２４０を具備し、これはまた患者から得られた組織および／または流体（例えば全血、血液成分、組織間流体、細胞間流体、唾液、尿、汗および／または他の有機または無機性の材料）を内部に保持するような形をした試料セルを具備している。キュベット２４０は光源２２０と検出器２５０との間の光の経路２４３の中に少なくとも部分的に配置された試料セル２４２と一緒に装着されてる。従って、光源２２０から電磁放射線がフィルター２３０およびキュベット２４０の試料セルを通って放出される場合、検出器２５０は問題の波長における電磁放射線の信号強度を検出する。この信号強度に基づき、信号プロセッサ２６０はセル２４２の中の試料が検出された波長の電磁放射線を吸収する程度を決定する。次に任意の分光学的技法を用いて吸収データから問題の被検体の濃度を決定する。
【０１１７】
図１３に示されているように、全血システム２００はまた試料抽出器２８０を具備していることができる。本明細書において使用される「試料抽出器」という言葉は、広い意味をもつ言葉であり、その通常の意味で使用され、制限を受けることなく、試料材料、例えば全血、他の体液、または他の試料材料を患者の皮膚を通して抜き取るのに適した任意の装置を意味する。種々の具体化例においては、試料抽出器はランス、レーザーイオンランス、イオン泳動採取器、ガスジェット、流体ジェットまたは粒子ジェットによる穿孔機、超音波エンハンサー（化学的なエンハンサーと一緒に使用される）、または他の任意の適当な装置を具備していることができる。
【０１１８】
図１３に示されているように、試料抽出器２８０は指２９０のような付属体の中に孔を開け、キュベット２４０に入れられる形をしていることができよう。これだけに限定されるものではないが前腕を含む他の付属体も試料を抜き取るために使用できることを了解されたい。試料抽出器２８０の或る具体化例においては、使用者は皮膚に小さい孔または切片をつくり、これを通して全血のような体液の試料を流し出す。試料抽出器２８０がランス（図１４を参照）を具備している場合、試料抽出器２８０は金属または他のかたい材料からつくられた鋭い切断器具を具備していることができる。他の適当なレーザーランスは米国、ニューメキシコ州、ＡｌｂｕｑｕｅｒｑｕｅのＣｅｌｌ  Ｒｏｂｏｔｉｃｓ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｉｎｃ．製のＬｓｅｔｔｅ  Ｐｌｕｓ（Ｒ）である。試料抽出器２８０としてレーザーランス、イオン泳動採取器、ガスジェット、流体ジェットまたは粒子ジェットによる穿孔機を使用する場合、これは全血システム２００（図１３参照）の中に組み込まれているか、または別の装置であることができる。
【０１１９】
レーザーランスに対するこれ以上の情報は１９９９年６月１日付けの米国特許第５，９０８，４１６号明細書、題名「レーザーによる表皮の穿孔器（ＬＡＳＥＲ  ＤＥＲＭＡＬ  ＰＥＲＦＯＲＡＴＯＲ）」に見出だすことができる。この特許は引用により本明細書に包含され、その全文は本明細書の一部である。一つの適当なガスジェット、流体ジェット、または粒子ジェット穿孔機は２００１年５月２７日付けの米国特許第６，２０７，４００号明細書、題名「粒子送出法を用いる非侵襲的にまたは最低の侵襲性をもって監視する方法（ＮＯＮ−  ＯＲ  ＭＩＮＩＭＡＬＬＹ  ＩＮＶＡＳＩＶＥ  ＭＯＮＩＴＯＲＩＮＧ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＵＳＩＮＧ  ＰＡＲＴＩＣＬＥ  ＤＥＬＩＶＥＲＹ  ＭＥＴＨＯＤＳ）」に記載されている。この特許の全文は引用により本明細書に包含され本発明本明細書の一部である。適当なイオン泳動採取器は２００１年、１０月２日付けの米国特許第６，２９８，２５４，題名「イオン泳動電流の極性の交替を使用する物質のサンプリングを行なう装置（ＳＡＭＰＬＩＮＧ  ＳＵＢＳＴＡＮＣＥＳ  ＵＳＩＮＧ  ＡＬＴＥＲＮＡＴＩＮＧ  ＰＯＬＡＲＩＴＹ  ＯＦ  ＩＯＮＴＯＰＨＯＲＥＴＩＣ  ＣＵＲＲＥＮＴ）」に開示されている。この特許の全文は引用により本明細書に包含され、本明細書の一部と見做される。適当な超音波エンハンサーおよびそれと一緒に使用される化学的エンハンサーは１９９５年１０月１７日付けの米国特許第５，４５８，１４０号明細書、題名「超音波および化学的エンハンサーを使用する経皮的な監視の適用の強化（ＥＮＨＡＮＣＥＭＥＮＴ  ＯＦ  ＴＲＡＮＳＤＥＲＭＡＬ  ＭＯＮＩＴＯＲＩＮＧ  ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＳ  ＷＩＴＨ  ＵＬＴＲＡＳＯＵＮＤ  ＡＮＤ  ＣＨＥＭＩＣＡＬ  ＥＮＨＡＮＣＥＲＳ）」に記載されている。この特許の全文は引用により本明細書に包含され、本明細書の中に一部と見做される。
【０１２０】
図１４はキュベット２４０の形をした試料要素の一具体化例を詳細に示している。このキュベット２４０はさらに試料供給通路２４８、穿孔可能部分２４９、第１の窓２４４、および第２の窓２４６を具備し、試料セル２４２は窓２４４と２４６の間に延びている。一具体化例においては、キュベット２４０は第２の窓２４６をもっていない。第１の窓２４４（または第２の窓２４６）は試料セルの壁の一つの形である。ここに記載された試料要素およびキュベットの他の具体化例においては、生理学的流体試料のような材料試料を少なくとも部分的に収納し、保持し、または支持し、且つ少なくともいくつかの波長帯の電磁放射線を透過するが可視領域の電磁放射線を必ずしも透過する必要がない任意の試料セルの壁を使用することができる。穿孔可能部分２４９は試料供給通路２４９の一区域であって、試料抽出器２８０の適切な具体化例によって穿孔することができる。該試料抽出器２８０の適切な具体化例は部分２４９および付属体２９０を穿孔し、付属体２９０に傷をつくり、その傷から血液または他の体液をキュベット２４０の中に取り込む入口を与えることができる。（試料抽出器２８０は、どちらの側からでも部分２４９を穿孔できるから、図１３に対して図１４においては試料要素の反対側に示されている）。
【０１２１】
窓２４４、２４６は光源２２０によって放出されるか、或いはフィルター２３０を通ることができる範囲の電磁放射線に対し光学的に透明であることが好適である。一具体化例においては、窓２４４、２４６をつくっている材料は完全に光を透過する。即ち、光源２２０および入射したフィルター２３０からの電磁放射線を吸収しない。他の具体化例においては、窓２４４、２４６の材料は問題の電磁波の波長範囲で若干の吸収を示すが、その吸収は無視できる。さらに他の具体化例においては、窓２４４、２４６の材料の吸収は無視できないが、比較的長期間に亙って安定であることが知られている。さらに他の具体化例においては、窓２４４、２４６の吸収は比較的短時間しか安定ではないが、全血システム２００はこの材料の吸収を観測し、該材料の性質が測定可能なほど変化する前にそれを被検体の測定から除去するようにつくられている。
【０１２２】
一具体化例においては窓２４４、２４６はポリプロピレンからつくられている。他の具体化例においては窓２４４、２４６はポリエチレンからつくられている。当業界に公知のようにポリエチレンおよびポリプロピレンは取り扱いおよび製造が特に有利な性質をもった材料である。またポリプロピレンはいくつかの構造、例えばアイソタクティック、アタクティック、およびシンジオタクティックの構造の中で調整して試料要素の中における試料の流動特性を強化することができる。好ましくは窓２４４、２４６は耐久性があり製造が容易な材料、例えば上記のポリプロピレンまたはポリエチレン、或いは珪素または他の適当な材料からつくられる。窓２４４、２４６は構造がアイソタクティック、アタクティック、およびシンジオタクティックであり得る任意の重合体からつくることができる。
【０１２３】
窓２４４、２４６の間の距離は行路長を構成しており、約１〜約１００μｍであることができる。一具体化例においては、行路長は約１０μｍおよび約４０μｍであるか、或いは約２５〜約６０μｍであるか、または約３０〜約５０μｍである。さらに他の具体化例においては、行路長は約２５μｍである。窓２４４、２４６の各々の横方向の大きさは検出器２５０の大きさにほぼ等しいことが好ましい。一具体化例においては窓は直径約３ｍｍで丸い形になっている。この具体化例においては、行路長が約２５μｍの場合、試料セル２４２の容積は約０．１７７μＬである。一具体化例においては、試料供給通路２４８の長さは約６ｍｍ、試料供給通路２４８の高さは約１ｍｍ、試料供給通路２４８の厚さは試料セルの厚さにほぼ等しく、例えば２５μｍである。試料供給通路２４８の容積は約０．１５０μＬである。従ってキュベット２４０の全容積は一具体化例においては０．３２７μＬである。勿論、キュベット２４０の容積／試料セルの容積等は多くの変動因子、例えば検出器２５０の大きさおよび感度、光源２２０から放出される電磁放射線の強度、試料の期待される流動特性、および流動強化部材（下記に説明する）がキュベット２４０の中に組み込まれているかどうかによって変えることができる。流体の試料セル２４２への輸送は毛管作用によって達成されることが好ましいが、灯心作用（ｗｉｃｋｉｎｇ）、または灯心作用と毛管作用との組み合わせによって達成することもできる。
【０１２４】
図１５〜１７は全血システム２００に関連して使用できるキュベット３０５の他の具体化例を示す。キュベット３０５は試料セル３１０、試料供給通路３１５、空気抜取り通路３２０、および排気口３２５を具備している。図１６、１６Ａ、および１７から最も良く分かるように、キュベットはまた内側３３２を有する第１の試料セルの窓３３０、および内側３３７を有する第２の試料セルの窓３３５を具備している。上記に説明したように、窓３３０／３３５は或る具体化例においてはまた試料セルの壁を具備している。キュベット３０５はまた試料セル３１０の反対側の試料供給通路３１５の端の所に開口部３１７を具備している。キュベット３０５は好ましくは幅が約１／４〜１／８インチ、長さが約３／４インチであるが、他の寸法を用いてキュベット３０５の利点を得ることもできる。
【０１２５】
試料セル３１０は第１の試料セルの窓３３０の内側３３２と第２の試料セルの窓３３５の内側３３７との間で規定されている。この二つの内側３３２、３３７の垂直の距離Ｔは行路長をなしており、これは約１μｍ〜約１．２２ｍｍの範囲であることができる。別法として行路長は約１〜約１００μｍであることもできる。さらに別法として行路長は約８０μｍであることもできるが、約１０μｍおよび約５０μｍであることが好ましい。他の具体化例においては、行路長は約２５μｍである。窓３３０、３３５は好ましくは電磁放射線に対する十分な透過性をもつものとして上記に説明した任意の材料からつくられる。各窓の厚さは試料セル３１０またはキュベット３０５を極端に弱体化させない限りできるだけ薄いことが好適である。
【０１２６】
付属体２９０に傷を付けた後、キュベット３０５の試料供給通路３１５の開口部３１７を傷口から流れ出る流体と接触させる。他の具体化例においては、傷を付けずに試料が得られる。例えば唾液から試料を得る。この場合キュベット３０５の試料供給通路３１５の開口部３１７を傷を付けずに得られた流体と接触させる。次にこの流体を試料供給通路３１５を通し毛管作用によって試料３１０の中に運ぶ。空気抜取り通路３２０により、キュベットの中の空気圧が高くなることを防ぎ、血液が流れ込む時に空気と血液が入れ替わることができるので毛管作用が改善される。
【０１２７】
試料を試料セル３１０の中に運び込むのに他の機構を使用することもできる。例えば試料供給通路３１５の少なくとも一部の中に灯心作用材料を取付けることにより灯心作用を使用することができる。他の変形法においては、試料を試料セルの中に運ぶのに灯心作用と毛管作用を一緒に使うこともできよう。また試料供給通路３１５の内部に膜を置き、血液を動かすと同時に、全血システム２００により行なわれる光学的な測定を混乱させる恐れのある成分を濾過して除去することができる。
【０１２８】
図１６および１６Ａはキュベット３０５を製作する一つの方法を示す。この方法では、キュベット３０５は第１の層３５０、第２の層３５５および第３の層３６０を具備している。第２の層３５５は第１の層３５０と第３の層３６０の間に位置している。第１の層３５０は第１の試料セルの窓３３０および排気口３２５をつくっている。上述のように、排気口３２５は試料セル３１０の中にある空気の逃げ道を与える。排気口３２５は第１の層３５０の上にあるように示されているが、第３の層３６０の上にあるか、或いは第２の層の切り込みであることもでき、後者の場合にはそれは第１の層３５０と第３の層３６０の間にあるであろう。第３の層３６０は第２の試料セルの窓３３５をつくっている。
【０１２９】
第２の層３５５は第１の層および第３の層３５０、３６０を結合させる接着剤から完全につくられていることができる。他の具体化例においては、第２の層は第１の層と同様な材料、或いは他の適当な材料からつくることができる。第２の層３５５は両側に接着剤が塗布され担体としてつくることもできる。第２の層３５５は試料供給通路３１５、空気抜取り通路３２０、および試料セル３１０をつくっている。第２の層３５５の厚さは約１μｍ〜約１．２２ｍｍであることができる。別法としてこの厚さは約１〜約１００μｍであることができる。またこの厚さは約８０μｍであることもできるが、好ましくは約１０〜約５０μｍである。他の具体化例においては第２の層の厚さは約２５μｍである。
【０１３０】
他の具体化例においては、第２の層３５５は通路３１５、３２０を規定する切り欠き部分、或いは接着剤によって取り囲まれた切り欠きもった接着剤フィルムとしてつくることができる。
【０１３１】
これ以上の情報は２００２年１月２１日付けの米国特許出願第１０／０５５，８７５号、題名「試薬を用いない全血グルコース・メーター（ＲＥＡＧＥＮＴ−ＬＥＳＳ  ＷＨＯＬＥ−ＢＬＯＯＤ  ＧＬＵＣＯＳＥ  ＭＥＴＥＲ）」に記載されている。
ＩＩ．  試薬を用いない全血被検体検出システム
Ａ．  検出システム
図１８は全血被検体検出システム２００と同様な試薬を用いない全血被検体検出システム４００の模式図であるが、これは下記に詳細に説明する点が全血システム２００と異なっている。全血システム４００は患者の近くで使用するようにつくられている。患者の近くで使用するようにつくられた一具体化例は近患者システムまたはポイント・オブ・ケヤー試験システムである。このようなシステムはもっと複雑な実験室用システムに比べいくつかの利点をもち、その中には患者または医師に対して便利であり、使用が容易であり、分析を行なう費用が比較的低いことが含まれる。
【０１３２】
全血システム４００はハウジング４０２、通信ポート４０５、および該全血システム４００を外部の装置４２０に連結するための通信ライン４１０を具備している。このような外部装置４２０の一つは他の被検体システム、例えば非侵襲システム１０である。通信ポート４０５および通信ライン４１０は、好ましくは継ぎ目のない、確実な、且つ組織化された方法でデータを送信するために全血システム４００を外部装置４２０に連結する。例えばデータは、該全血システム４００の第１の使用者に対応するデータが他の使用者に対応するデータと分離されるような組織化された方法で、通信ポート４０５およびライン４１０を経て送信される。これは使用者の介入なしで行なわれることが好ましい。このようにして第１の使用者のデータが全血システム４００の他の使用者のデータに誤って適用されることはないであろう。例えばモニターによって得られたデータをさらに処理するか、またはネットワークにデータが得られるようにするために他の外部装置４２０を使用することができる。これによって全血システム４００の出力を遠方にいる健康管理の専門家が入手し得るようにすることができる。ここでは装置４２０は「外部」装置と呼ばれているが、或る具体化例においては装置４２０と全血システム４００とを恒久的に連結しておくことができる。
【０１３３】
全血システム４００は患者または使用者が容易に操作できるようにつくられている。そのために全血システム４００は携帯可能な装置であることが好ましい。ここに使用される「携帯可能な」という言葉は、必要に応じ全血システム４００を患者および使用者が容易に持ち運ぶことができることを意味する。例えば光源２２０および検出器２５０の少なくとも一部を収納するようにつくられているハウジング４０２は小さい形をしている。一好適具体化例においては、全血システム４００のハウジング４０２は財布または背負い袋の中に入るほど十分に小さい。他の具体化例においては、全血システム４００のハウジング４０２はズボンのポケットの中に入れ得るほど十分に小さい。さらに他の具体化例においては、全血システム４００のハウジング４０２は使用者の手のひらの中に握り得るほど十分に小さい。大きさが小型にできていることに加えて、全血システム４００は患者または最終使用者がこれを容易に使用できるという他の特徴をもっている。このような特徴の中には、患者、診療所員、看護師、または医師が本明細書に説明された種々の試料要素に容易に試料を充填し、試料に対して中間的な処理を介在させることなくこれを全血システム４００の中に挿入できることが含まれる。図１８は、患者または使用者が試料要素、例えば図示のキュベットに試料を充填した後、被検体を検出するためにこれを全血システム４００のハウジング４０２の中に挿入できることを示している。また全血システム４００を含む本明細書に記載された全血システムは、患者が使用するために、例えば可動部材が極めて少なくなるように、耐久性をもった設計でつくられている。
【０１３４】
全血システム４００の一具体化例においては、光源２２０は約３．５〜約１４μｍの波長の電磁放射線を放出する。このスペクトル帯は問題の分子の主要振動に対応する多くの波長を含んで成っている。他の具体化例においては光源２２０は約０．８μｍ〜約２．５μｍの波長の電磁放射線を放出する。他の具体化例においては光源２２０は約２．５〜約２０μｍの波長の電磁放射線を放出する。さらに他の具体化例においては光源２２０は約２０〜約１００μｍの波長の電磁放射線を放出する。他の具体化例においては光源２２０は約５．２５〜約１２．０μｍの波長の電磁放射線を放出する。他の具体化例においては光源２２０は約６．８５〜約１０．１０μｍの波長の赤外放射線を放出する。
【０１３５】
上記に説明したように、光源２２０は一具体化例においては約１／２〜約１０Ｈｚで変調されている。他の具体化例においては光源２２０は約２．５〜約７．５Ｈｚで変調されている。他の具体化例においては約５Ｈｚで変調されている。他の変形法においては光源２２０は一定の強度で、即ち直流光源の電磁放射線を放出することができよう。
【０１３６】
試料の試料セル２４２への輸送は好ましくは毛管作用によって行なわれるが、また灯心作用、または灯心作用と毛管作用との組み合わせによって行なうことができる。下記に説明するように、一つまたはそれ以上の流動強化部材を試料要素、例えばキュベット２４０の中に入れ、試料セル２４２の中への血液の流れを改善することができる。流動強化法は、試料セル２４２の中への試料の流れを助けるための試料供給通路の一つまたはそれ以上の表面に対する任意の数の物理的処理、化学的処理であるか、或いは任意の位相学的な特徴である。流動強化法の一つの具体化例においては、試料供給通路２４８は非常に滑らかな表面と、細孔または凹みをもつ反対側の表面をもつようにつくられる。これらの特徴は粒子状の洗剤を表面の上に広げる方法でつくることができる。次に洗剤を洗滌して除去し、細孔または凹みをつくる。流動増強部材については下記に詳細に説明する。一つまたはそれ以上のキュベット２４０の中に組み込むことによってキュベット２４０の充填時間を減少させ、試料供給通路２４８の容積を減少させ、或いはキュベット２４０の容積および充填時間の両方を減少させることができる。
【０１３７】
フィルター２３０が電子的に同調し得るフィルターを含んで成っている場合、ソリッドステートの赤外フィルター、例えばＩＯＮ  ＯＰＴＩＣＳ  ＩＮＣ．製のものを使用することができる。ＩＯＮ  ＯＰＴＩＣＳ，ＩＮＣ．の装置はＪａｍｅｓ  Ｔ．Ｄａｌｙ等による題名「ＬＷＩＲ  超スペクトル画像化のための同調可能な狭帯域フィルター（Ｔｕｎａｂｌｅ  Ｎａｒｒｏｗ−Ｂａｎｄ  Ｆｉｌｔｅｒ  ｆｏｒ  ＬＷＩＲ  Ｈｙｐｅｒｓｐｅｃｔｒａｌ  Ｉｍａｇｉｎｇ）」の論文に記載された装置を商品化したものである。この文献の全文は引用により本明細書に包含され、本明細書の一部と見做される。電子的に同調できるフィルターは比較的狭い空間容積の中で多数の波長を有利に監視することができる。
【０１３８】
上記のように、フィルター２３０はまた図１９に示すようなフィルター・ホイール５３０として実装することもできよう。フィルター２３０と同様に、フィルター・ホイール５３０は光源２２０とキュベット２４０の間に置かれる。フィルター・ホイール５３０は他の試料要素と関連させて使用することもできるものと了解されたい。フィルター・ホイール５３０は軸Ａの周りに回転し得る一般的に平面的な構図物５４０を具備している。少なくとも第１のフィルター５５０Ａが平面の構造物５４０に取り付けられ、従って回転可能である。フィルター・ホイール５３０およびフィルター５５０Ａは、該フィルター・ホイール５３０が回転するとき、フィルター５５０Ａが周期的に回転して光源２２０によって放出される電磁放射線の光路の中に入るように光源２２０およびキュベット２４０に対して配置されている。従ってフィルター５５０Ａは、特定の波長の電磁放射線をキュベット２４０に衝突させることができる。図１９に図示された具体化例においては、フィルター・ホイールはまた同様に周期的に回転して光源２２０によって放出される電磁放射線の光路の中に入ってくる第２のフィルター５５０Ｂを具備している。図１９はさらにフィルター・ホイール５３０が必要な数だけの多数のフィルター（即ち最大ｎ番目のフィルター５５０Ｎまで）を用いてつくることができることを示している。
【０１３９】
上記のように、フィルター２３０、５３０は選ばれた波長の電磁放射線を通し、キュベット２４０に衝突させる。好ましくは、フィルター２３０、５３０は少なくともほぼ次の波長をキュベットに通すことができる：４．２μｍ、５．２５μｍ、６．１２μｍ、７．４μｍ、８．０μｍ、８．４５μｍ、９．２５μｍ、９．６５μｍ、１０．４μｍ、１２．２μｍ。他の具体化例においては、フィルター２３０、５３０は少なくともほぼ次の波長の電磁放射線をキュベットに通すことができる：５．２５μｍ、６．１２μｍ、６．８μｍ、８．０３μｍ、８．４５μｍ、９．２５μｍ、９．６５μｍ、１０．４μｍ、１２μｍ。さらに他の具体化例においては、フィルター２３０、５３０は少なくともほぼ次の波長の電磁放射線をキュベットに通すことができる：６．８５μｍ、６．９７μｍ、７．３９μｍ、８．２３μｍ、８．６２μｍ、９．０２μｍ、９．２２μｍ、９．４３μｍ、９．６２μｍ、１０．１０μｍ。上記の波長の組は本明細書の範囲内で特定の具体化例に対応している。他の波長の組は製造コスト、開発時間、部品の入手性、およびコスト、製造の可能性、および選ばれた波長を発生させるのに使用されるフィルターの市場への時間に関する他の因子に基づいて選ぶことができる。
【０１４０】
全血システム４００はまた検出器２５０に電気的に連結された信号プロセッサ２６０を具備している。上記のように、電磁放射線のスペクトルを分析するために処理できる電気信号を発生させることにより活性表面２５４に入射する電磁放射線に対して検出器２５０が応答する。一具体化例においては、上記のように、全血システム４００は変調された光源２２０およびフィルター・ホイール５３０を含んで成っている。この具体化例においては、信号プロセッサ２６０は検出器２５０によって発生した電気信号を処理するための同期した復調（検波）（ｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）回路を含んでいる。検出器２５０の信号を処理した後、信号プロセッサ２６０は出力信号を表示装置４４８に与える。
【０１４１】
全血システム４００の一具体化例においては、表示装置４４８は図１３に示されているようなディジタルディスプレーである。他の具体化例においては、表示装置４４８はオーディオディスプレーである。この種の表示装置は視力、運動性に支障をもつ使用者または盲人に対して特に有利であることができよう。他の具体化例においては、表示装置４４８は全血システム４００の一部ではなく別の装置になっている。別の装置としてこの表示装置は恒久的にまたは一時的に全血システム４４８に連結することができる。一具体化例においては、表示装置は通常個人データ補助装置（「ＰＤＡ」）として知られている携帯可能な計算装置、例えばＰＡＬＭ，ＩＮＣ．製の商品名ＰａｌｍＰｉｌｏｔ、Ｐａｌｍｌｌｌ、ＰａｌｍＶおよびＰａｌｍＶＩＩの装置である。
【０１４２】
図２０Ａ〜２０Ｃは全血システム２００で使用するためのキュベット６０５をつくる他の方法を示す。この具体化例においては、第１の部分６５５は射出成形法でつくられる。第１の部分６５５は試料セル６１０、試料供給通路６１５、空気抜取り通路６２０、および第２の試料セルの窓３３５を具備している。キュベット６０５はまた、第１の部分６５５に取り付け、少なくとも試料セル６１０および試料供給通路６１５を収納するようにつくられた第２の部分６６０を具備している。第２の部分６６０は第１の試料セルの窓３３０を具備し、好ましくはまた少なくとも空気抜取り通路６２０の一部を収納している。第１の部分６５５および第２の部分６６０は好ましくは熔接法により熔接点６６５の所で一緒に連結されている。４個の熔接点６６５が示されているが、これよりも多いまたは少ない数の熔接点を使用できるものと了解されたい。理解できるように、他の方法を使用して部分６５５、６６０を固定することができる。
【０１４３】
キュベット２４０をつくるさらに他の方法はウエハ製造法を使用してこれをつくる方法である。図２１はマイクロ電気機械システム加工法、例えばウエハ加工技術を使用してキュベット７５５を製造する方法の一具体化例を示す。段階７１０においては、上記のような許容できる電磁放射線に対する透過性をもった材料からつくられたウエハをつくる。このウエハは珪素またはゲルマニウムからつくられることが好ましい。好ましくは次の段階７２０において、許容できる電磁放射線に対する透過性をもった材料からつくられた第２のウエハをつくる。第２のウエハは選ばれた材料の簡単な平面の部材であることができる。好ましくは、次の段階７３０において、エッチング法を用いて多数のキュベットから成る部分アセンブリーをつくる。この部分アセンブリーは試料供給通路、空気抜取り通路、および試料セルをもっている。通常のエッチング法を使用してウエハの中にこれらの構造物のエッチングを行なうことができる。個々のエッチング部分アセンブリーは図２０Ｃに示された第１の部分６５５と同様な外観をもっている。好ましくは次の段階７４０において、第２のウエハを第１のウエハに取り付け、結合し、密封して、試料供給通路、試料セルおよび空気抜取り通路の各々を収納するウエハ・アセンブリーをつくる。この方法により互いに連結された多数のキュベットがつくられる。好ましくは次の段階７５０において、ウエハ・アセンブリーを加工し、例えば機械加工、ダイス加工、スライス加工、または鋸加工を行なって多数のキュベットを分離して個々のキュベット７５５にする。段階７１０〜７５０は特定の順序で記載されているが、これらの段階はこの方法の範囲内における任意の順序で行なうことができるものと理解すべきである。
【０１４４】
一具体化例においては、図２１の方法でつくられたキュベット７５５は比較的小さい。他の具体化例においては、キュベット７５５はキュベット３０５とほぼ同じ大きさをもっている。キュベット７５５が小さい場合、図２２に示すような使い捨て可能な試料要素取扱い器７８０の中に組み込むことによって使用を容易にすることができよう。使い捨て可能な試料要素取扱い器７８０は未使用の試料要素部分７８５および使用した試料要素部分７９０をもっている。新しい場合、未使用のキュベット部分７８５は任意の数の試料要素７５７を含んでいることができる。使用者が試料要素取扱い器７８０を最初に使用するためには、第１の試料要素７５７Ａを試料採取位置７９５へと進める。次に使用者は上記の方法で試料を取り出す。全血システム２００のような全血システムを用いて光学的な測定を行なう。測定終了後、次の試料要素７５７Ｂが試料採取位置７９５へと進むにつれて、使用された試料要素７５７Ａは使い捨て可能な試料要素取扱い器７８０の使用した試料要素部分７９０の方へ進むことができる。最後の要素７５７Ｎが使用された後、使用された試料要素部分７９０の中に生理的に危険な材料を含んだまま、使い捨て可能な試料要素取扱い器７８０を廃棄することができる。他の具体化例においては、試料採取後、試料要素７５７Ａを試験システム４００のハウジング４０２の中へと進める。或る具体化例においては、試料要素取扱い器７８０を自動的に試料採取位置７９５へと進めた後、自動的にハウジング４０２の中へ進める。
【０１４５】
図１５〜１７に関連して上記に説明したように、空気抜取り通路３２５はキュベット３０５の中の空気を逃がし、付属体２９０から試料セル３１０の中への試料の流れを強化させる。本明細書において「流動強化部材」と呼ばれる他の構造物を使用して試料セル３１０の中への試料の流れを強化することができる。図２３Ａは流動強化部材をもったキュベット８０５の一具体化例を示す。キュベット８０５は試料セル８１０、試料供給通路８１５、および密封部８２０を具備している。試料抽出器８８０はキュベット８０５の中に組み込むことも、それから切り離すこともできる。
【０１４６】
キュベット８０５の密封部８２０は試料セル８１０および供給通路８１５の内部を真空に維持する。また密封部８２０は、汚染物がキュベット８０５に入るのは防ぐが試料抽出器８８０は侵入し得る障壁を与える。密封部８２０は組織とキュベット８０５との間に結合をつくり、余分な試料の損失および他の生理学的な汚染を除去することが有利である。多くの異なった材料を使用して密封部８２０をつくることができるが、使用できる一つの特定の材料はＤｕＰｏｎｔ社のＴＹＶＥＫ材料である。キュベット８０５により試料の流れが強化されるばかりではなく、集合した流れを誘起する排気口に基づいた毛管集合システムに生じ得ることができる試料の漏れの問題が除去される。キュベット８０５に適用される流動強化法は他の試料要素にも適用することができよう。
【０１４７】
図２３Ｂは、下記に説明する点を除いて図２３Ａに示したのと同様なキュベット８８５の模式図である。キュベット８８５はキュベット８８５の内部から周囲の大気中へ空気を通す一つまたは多数の小さい細孔を含んで成っている。これらの小さい細孔は排気口３２５と同様の機能をするが、キュベット８８５から試料（例えば全血）が漏れ出すのを防ぐほど十分に小さい。キュベット８８５はさらに機械的な介入血液取込みシステム８９０を具備し、このシステム８９０は外部の真空源（即ちポンプ）、隔膜、プランジャー、またはキュベット８８５の中の試料の流れを改善する他の機械的な手段を具備している。システム８９０は小さい細孔に接触して配置され、キュベット８８５からキュベット８８５の内部の空気を抜取る。システム８９０はまた血液をキュベット８８５の中に引き込む傾向をもっている。キュベット８８５に適用された流動強化法を他の試料要素にも適用することができる。
【０１４８】
流動強化法の他の具体化例を図２４Ａおよび図２３Ｂに示す。キュベット９０５はキュベット３０５と同様であり、試料セル３１０および窓３３０、３３５を具備している。上記のように、窓は試料セルの壁を具備している。キュベットはまたキュベット９０５の外側の縁の所にある第１の開口部９１７とキュベット９０５の試料セル３１０の所にある第２の開口部９１９との間に延びた試料供給通路９１５を具備している。図２４Ｂに示されているように、試料供給通路９１５は試料供給通路９１５の上部および底部につくられた一つまたはそれ以上の隆起を具備している。一変形法においては、隆起９４０は試料供給通路９１５の上部だけにあるか、底部だけにある。隆起９４０の波状の形はキュベット９０５の試料供給通路９１５の中への試料の流入を有利に強化し、また試料セル３１０の中へ試料を有利に流し込むことができる。
【０１４９】
流動強化部材の他の変形も考えることができる。例えば流動強化部材の種々具体化例には物理的代替部材、例えば切れ目を入れる通路表面が含まれる。他の変形においては、化学処理、例えば表面活性剤による化学処理を試料供給通路の一つまたはそれ以上の表面に施して通路の中に引き込まれる試料の表面張力を減少させることができる。上記のように、本明細書に記載された流動強化法は本明細書に記載された種々のキュベット以外の他の試料要素にも適用することができよう。
【０１５０】
上述のように、全血システム２００によって使用されるスペクトル範囲の電磁放射線を或る程度吸収する材料を用いてキュベット２４０の部分をつくることができる。図２５は下記に詳細に説明する点を除いては上記の全血システム２００と同様な全血被検体検出システム１０００を示す。全血システム１０００はこのようなキュベット１０４０のような試料要素をつくるのに使用される材料によって吸収の量を決定するようにつくられている。これを達成するためには、全血システム１０００は光学較正システム１００２および光学分析システム１００４を具備している。図示のように、全血システム１０００は光源２２０を具備し、これは全血システム２００のものと同様である。全血システム１０００はまたフィルター２３０と同様なフィルター１０３０を具備している。フィルター１０３０はまた放射線を二つの平行なビームに分割する。即ち分割されたビーム１０２５をつくる。分割されたビーム１０２５は較正用のビーム１０２７および被検体透過用のビーム１０２９を含んで成っている。他の変形においては、二つの光源２２０を使用し、二つの平行なビームをつくるか、或いは別々のビーム・スプリッターを光源２２０とフィルター１０３０の間に配置することができる。ビーム・スプリッターはまたフィルター１０３０の下手でしかもキュベット１０４０の前に配置することもできよう。上記の任意の変形においては、較正用のビーム１０２７をキュベット１０４０の較正部分１０４２に通し、被検体透過用のビーム１０２９をキュベット１０４０の試料セル１０４４に通す。
【０１５１】
図２５の具体化例においては、較正用のビーム１０２７をキュベット１０４０の較正部分１０４２に通し、検出器１０５２の活性表面１０５３に入射させる。被検体透過用のビーム１０２９はキュベット１０４０の試料セル１０４４に通し、検出器１０５４の活性表面１０４４に通す。検出器１０５２、１０５４は同じタイプであることができ、上記の任意の検出法を使用することができる。上記のように、検出器１０５２、１０５４は活性表面１０５３、１０５５に入射した電磁放射線に応答して電気信号を発生する。発生した信号はディジタル信号プロセッサ１０６０に通される。このプロセッサは両方の信号を処理し、キュベット１０４０の放射線吸収量を決定し、キュベット１０４０の吸収を除去するために検出器１０５４からの電気信号を補正し、表示装置４８４に結果を表示する。一具体化例においては、光学較正システム１００２は較正用のビーム１０２７および検出器１０５２を具備し、光学分析システム１００４は被検体透過用のビーム１０２９および検出器１０５４を具備している。他の具体化例においては、光学較正システム１００２はまたキュベット１０４０の較正部分１０４２を具備し、光学分析システム１００４はまたキュベット１０４０の分析部分１０４４を具備している。
【０１５２】
図２６は試薬を用いない全血被検体検出システム（「全血システム」）１１００の他の具体化例を示す。図２６は、同様な較正法が単一の検出器２５０を用いて行なわれることを示している。この具体化例においては、図１３に関連して上記に説明したように、光源２２０およびフィルター２３０は一緒にビーム１１２５を発生する。ビーム１１２５の光路にはルーター（ｒｏｕｔｅｒ）１１７０が備えられている。このルーター１１７０はビーム１１２５の方向を交互に較正用ビーム１１２７および被検体透過用のビーム１１２９としての方向に向ける。較正用のビーム１１２７はルーター１１７０によりキュベット１０４０の較正部分１０４２へと向かう。図２６の具体化例においては、較正用のビーム１１２７はその後で第１の較正用ビームの導光器（ｏｐｔｉｃａｌ  ｄｉｒｅｃｔｏｒ）１１８０および第２の較正用ビームの導光器１１９０によって検出器２５０の活性表面２５４の方へ向けられる。一具体化例においては、導光器１１８０、１１９０は反射面をもっている。他の変形においては、導光器１１８０，１１９０は集光レンズである。勿論他の数の導光器を用いてビームを活性表面２５４へ向けることができよう。
【０１５３】
上記のように、被検体透過用のビーム１１２９はキュベット１０４０の試料セル１０４４の中に入り、試料を通り、検出器２５０の活性表面２５４へ入射する。信号プロセッサ１１６０は、較正用のビーム１１２７が活性表面に入射した場合および被検体透過用のビームが活性表面に入射した場合に発生する信号を比較する。この比較によって試料セル１０４４の中の試料の吸収だけを表す信号、即ちキュベット１０４０の吸収への寄与が除去された信号を発生させることができる。この信号は上記の方法で表示装置４８４に与えられる。キュベット１０４０自身の吸収は、ビーム１０２９が試料セルを通り検出器２５０の所で検出された場合観測されるキュベット＋試料の吸収から除去することができる。図２５に関連して上記に説明したように、全血システム１１００は光学較正システム１１９６および光学分析システム１１９８を具備している。光学較正システム１１９６はルーター１１７０、導光器１１８０、１１９０および検出器２５０を具備していることができよう。光学分析システム１１９８はルーター１１７０および検出器２５０を具備していることができよう。他の具体化例においては、光学分析システム１１９８はまたキュベット１０４０の分析部分１０４４を具備し、光学較正システム１１９６もキュベット１０４０の較正部分１０４２を具備している。キュベット１０４０は図２５および１６のシステムに関連して使用できる試料要素の形のほんの一例に過ぎない。
【０１５４】
図２７は全血システム１０００、１１００に使用するようにつくられたキュベット１２０５の模式図である。較正部分１２４２は、全血システム１０００、１１００が反射または屈折を起こすことなく窓３３０、３３５だけの吸収を推定するようにつくることができる。キュベット１２０５は較正部分１２４２、および第１の試料セルの窓３３０および第２の試料セルの窓３３５を有する試料セル１２４４を具備している。較正部分１２４２は窓３３０と同じ電磁波透過特性をもった窓１２５０、および窓３３５と同じ電磁波透過特性をもった窓１２５５を具備している。上記のように、窓１２５０、１２５５は試料セルの壁の形をしており、或る具体化例においては窓が二つある必要はない。一具体化例においては、較正部分１２４２は試料セル１２４４の所からくびれており、窓１２５０、１２５５の内側の面の分離間隔は窓３３０の内側の面３３２および窓３３５の内側の面３３７の分離間隔（即ち図１７に示された寸法Ｔ）よりも著しく小さくなっている。較正部分１２４２はくびれているが、窓１２５０、１２５５の厚さは窓３３０、３３５と同じであることが好ましい。
【０１５５】
較正部分１２４２の中の窓１２５０、１２５５の分離間隔を減少させることにより、試料セル１２４０の窓３３０、３３５による吸収の寄与を推定する際の誤差を減少させることができる。例えば電磁放射線が較正部分１２４２を通過する際に窓１２５０、１２５５の間にある分子によりビーム１０２７またはビーム１１２７の電磁放射線の散乱によってこのような誤差が生じることができる。このような散乱は窓１２５０、１２５５による吸収として信号プロセッサ１０６０、１１６０により説明することができよう。
【０１５６】
他の変形においては、窓１２５０、１２５５の間の空間を完全に除去することができる。さらに他の変形においては、信号プロセッサ１０６０、１１６０は、窓１２５０、１２５５の間に空間があることによって誘起される誤差を除去するようにつくられたモジュールを含むことができる。この場合、較正部分１２４２はくびれている必要は全くなく、キュベット１２４０並びに窓１２５０、１２５５は一般にその長さに沿って一定の厚さをもつことができる。
【０１５７】
図２８は単一運動ランス１３１０および試料供給通路１３１５を有するキュベット１３０５の一具体化例の平面図である。このランス１３１０は金属のランス、尖らせたプラスティックスまたは他の任意の適当なかたい材料からつくられたランスであることができる。ランス１３１０は小型の剃刀の刃のような働きをして付属体、例えば指、前腕または上記の任意の付属体の中に薄切りをつくる。これは非常に小さい切片かまたは微小な切り傷であることができる。ランス１３１０は、付属体の中に薄切りをつくるのに用いる１回の運動によって試料供給通路１３１５の開口部１３１７が傷の所に位置するようにキュベット１３０５の中に配置されている。これによって試料供給通路１３１５の開口部１３１７と傷とを合わせる操作が避けられる。キュベット１３０５は非常に小容積の試料を受けるようにつくられ、ランス１３１０は非常に小さい薄切りを生じるようにつくられているから、このことはすべての使用者にとって有利である。その結果、開口部１３１７と薄切り部分から生じる全血の試料とが別々の場所にくることが困難になる。このことは、高齢の使用者または筋肉疾患をもった使用者のようなモーターの細かい調節があまりできない使用者にとっては特に有利である。
【０１５８】
図２８Ａは単一運動ランス１３６０、試料供給通路１３１５および開口部１３１７をもったキュベット１３５５の他の具体化例の平面図である。上記のように、単一の運動をするランス１３６０は金属のランス、尖らせたプラスティックスまたは他の任意の適当なかたい材料からつくられたランスであることができる。ランス１３１０と同様に、ランス１３６０は小型の剃刀の刃のような働きをして付属体の中に薄切りまたは微小な切り傷をつくる。単一運動ランス１３６０はまた第１の切断器具１３６５および第２の切断器具１３７０を有する付属体の穿刺端をもっており、この二つの先端は遠い側の端１３７５の所で一緒に集まっている。遠い側の端１３７５と入り口１３１７との間には拡大部分１３８０がつくられている。単一運動ランス１３６０は、単一の運動で付属体に薄切りをつくり、試料供給通路１３１５の開口部が傷口の所にくるようにキュベット１３０５の中に位置している。拡大部分１３８０は、傷口を十分に小さくし使用者が受ける痛みを最低限度に抑制すると同時に全血がキュベット１３５５を十分に充填するほど大きい傷口ができるようにつくられている。キュベット１３０５と関連して上記に説明したように、キュベット１３５５は、薄切りをつくる操作、およびそれをキュベット１３５５の開口部１３１７に合わせる操作を別々に行なう必要を省いている。
【０１５９】
図２９は、上記の任意の方法でつくられた単一運動ランス１４１０を有するキュベット１４０５を示す。この具体化例においては、単一運動ランス１４１０は試料供給通路１４１５に隣接して位置している。試料供給通路１４１５の開口部１４１７は、キュベット１４０５を付属体に隣接して配置して横方向に動かし、付属体の中に薄切りをつくり、それに合わせることができるように配置されている。図から分かるように、ランス１４１０の幅は試料供給通路の幅に比べて狭い。これによって付属体に薄切りをつくるキュベット１４０５を動かして試料供給通路１４１５の開口部１４１７を傷口の所に位置させることができる。キュベット１３０５に関連して上記に説明したように、キュベット１４０５は薄切りをつくってキュベット１４０５の開口部１４１７をそれに合わせる操作を別々に行なう必要を省いている。
【０１６０】
図３１〜３２Ａは全血システム２００、４００、４５０、１０００および１１００と組み合わせて、或いは別々に使用できる試薬を用いない試料要素１５０２の他の具体化例を示す。試薬を用いない試料要素１５０２は、患者の近くで試薬を用いない被検体濃度の測定を行なえるようにつくられている。これはもっと複雑な実験室用システムに比べいくつかの利点をもっており、その中には患者または医師にとって便利であり、使用が容易であり、分析を行なう費用が比較的少ないことが含まれる。試薬をベースにした試料要素に関するこれ以上の情報は２０００年１１月７日付けの米国特許第６，１４３，１６４号明細書、題名「小容積の試験管内被検体センサー（ＳＭＡＬＬ  ＶＯＬＵＭＥ  ＩＮ  ＶＩＴＲＯ  ＡＮＡＬＹＴＥ  ＳＥＮＳＯＲ）」の中に見出だすことができる。この特許は引用により本明細書に包含され、本明細書の一部と見なされる。
【０１６１】
試料要素１５０２はハウジング１５０６の一対の通路１５２０、１５２２の内部に保持されたキュベット１５０４を具備している。図３１に示されているように、ハウジング１５０６はさらに弾力性をもった撓み得る細片１５０８および末端にある穿刺部材２４を具備した一体となったランス１５０７を含んでいる。末端の穿刺部材２４は金属または他のかたい材料からつくられた鋭い切断用具を具備し、これは例えば指２９０のような付属体の中に穴をつくり、キュベット１５０４の中に全血を取り込むことができる。これだけには限らないが前腕、腹腔、または指先以外の手の任意の部分のような他の付属体を用いて試料を採取し得ることを理解すべきである。一体となったランス１５０７では試料要素１５０２を片手で容易に操作することができ、同時に試料抽出操作中試料要素１５０２の必要な運動を減らすことができる。
【０１６２】
種々の他の具体化例においては、一体となったランス１５０７はレーザー・ランス、イオン泳動試料採取装置、ガスジェット、流体ジェット、または粒子ジェット穿孔機、または他の任意の適当な装置であることが考えられる。レーザー・ランスの適当な一例は、米国、ニューメキシコ州、ＡｌｂｕｑｕｅｒｑｕｅのＣｅｌｌ  Ｒｏｂｏｔｉｃｓ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｉｎｃ．製のＬａｓｅｔｔｅ  Ｐｌｕｓ（Ｒ）である。さらにまたレーザー・ランス、イオン泳動試料採取装置、流体ジェット穿孔機を使用する場合、一体となったランス１５０７は全血システム２００に組み込まれるか、ハウジング５０６に組み込まれるか、または別の装置として使用されることも考えられる。レーザー・ランスに関するこれ以上の情報は前記米国特許第５，９０８，４１６号明細書に記載されている。ガスジェット、流体ジェット、または粒子ジェット穿孔機の適当な例は上記米国特許第６，２０７，４００号明細書に記載されており、イオン泳動試料採取装置の適当な一例は上記米国特許第６，２９８，２５４号明細書に記載されている。
【０１６３】
キュベット１５０４は第１の板１５１０、第２の板１５０２、および一対のスペーサー１５１４、１５１４’を具備している。図３２Ａおよび３３に最も明瞭に示されているように、スペーサー１５１４、１５１４’は第１および第２の板１５１０、１５１２の間に配置され、試料供給通路１５１８がその間に規定され、キュベット１５０４の遠い方の端１５０３に開口部１５１９（図３２参照）をもっている。板１５１０、１５１２およびスペーサー１５１４、１５１４’は適当な方法により膠付け、熔接または他の方法で互いに固定されている。ハウジングは板１５１０、１５１２およびスペーサー１５１４、１５１４’を機械的に支持し、全血システム２００／４００／４５０／１０００／１１００から切り離して使用する場合キュベット１５０４の保持を容易にしている。
【０１６４】
スペーサー１５１４、１５１４’は、第１および第２の板１５１０、１５１２を結合させる接着剤で全部がつくられていることができる。他の具体化例においては、スペーサー１５１４、１５１４’は板１５１０、１５１２と同様な材料か、または他の適当な材料でつくられていることができる。また、スペーサー１５１４、１５１４’は両側に塗布した接着剤の担体としてつくることができる。
【０１６５】
図３３に示されているように、第１の板１５１０は第１の窓１５１６を具備し、第２の板１５１２は第２の窓１５１６’を具備している。第１および第２の窓１５１６、１５１６’は光源２２０から放出される電磁放射線の波長の範囲で光学的に透明であるか、或いはフィルター２３０を通ることができる。一具体化例においては、窓１５１６、１５１６’を構成している材料は完全に透明である。即ちこの材料は光源２２０およびフィルター２３０から入射するどのような電磁放射線も吸収しない。他の具体化例においては、窓１５１６、１５１６’を構成している材料は問題の電磁放射線の範囲で無視し得る程度の吸収を示す。さらに他の具体化例においては、窓１５１６、１５１６’を構成している材料の吸収は無視し得ず、比較的長期間に亙って安定であることが知られている。他の具体化例においては、窓１５１６、１５１６’の吸収は比較的短い期間しか安定ではないが、全血システム２００はこの材料の吸収を検出し、該材料の性質が測定可能な変化をする前に被検体の測定値から該材料の吸収を除去するようにつくられている。
【０１６６】
一具体化例においては、第１および第２の窓１５１６、１５１６’はポリプロピレンからつくられている。他の具体化例においては窓１５１６、１５１６’はポリエチレンからつくられている。上記のように、ポリエチレンおよびポリプロピレンは当業界に公知のように取り扱いおよび製造に対して特に有利な性質をもった材料である。これに加えて、これらのプラスティックスはいくつかの構造、例えばアイソタクティック、アタクティック、およびシンジオタクティックの構造の中で調整して試料要素の中における試料の流動特性を強化することができる。好ましくは窓１５１６、１５１６’は耐久性があり製造が容易な材料、例えば上記のポリプロピレンまたはポリエチレン、或いは珪素または他の適当な材料からつくられる。さらに窓１５１６、１５１６’は構造がアイソタクティック、アタクティック、およびシンジオタクティックであり得る任意の重合体からつくることができる。
【０１６７】
別法として、第１および第２の板１５１０、１５１２の全体を上記のようなポリエチレンまたはポリプロピレンからつくることができる。この具体化例においては、板１５１０、１５１２の各々は１枚の透明な材料からつくられ、窓１５１６、１５１６’は板１５１０、１５１２の間のスペーサー１５１４、１５１４’の位置、および分析されるべき試料の供給通路１５１８に沿った長手軸によって規定される。板１５１０、１５１２全体を透明な材料でつくることはキュベット１５０４の製作を簡単化する上で有利である。
【０１６８】
図３２Ａおよび３２Ｂに示されているように、第１および第２の窓１５１６、１５１６’は、窓１５１６、１５１６’およびスペーサー１５１４、１５１４’が室１５３４を規定するように配置されている。室１５３４は第１の窓１５１６の内側の面１５１７および第２の窓１５１６’の内側の面１５１７’の間で規定され、スペーサーが使用されている場合にはスペーサー１５１４の内側の面１５１５およびスペーサー１５１４’の内側の面１５１５’によっても規定されている。室１５３４の遠い側には試料供給通路１５１８があり、室１５３４の近い側には排気口１５３６がある。室１５３４および排気口１５３６はスペーサー１５１４、１５１４’の長さに沿って試料供給通路１５１８の遠い側の延長部によってつくられていることに注目されたい。図３２Ｂに示されているように、破線は室１５３４、試料供給通路１５１８および排気口１３３６の境界を示している。内面１５１７、１５１７’の間の垂直の距離Ｔは行路長を構成し、一具体化例においてはこれは約１μｍ以上で約１、２２ｍｍ以下の範囲にある。別法として、行路長は約１μｍ〜１００μｍである。さらに別法として行路長は約８０μｍであるか、或いは約１０〜５０μｍの範囲にある。他の具体化例においては、行路長は約２５μｍである。各窓の厚さは室１５３４またはキュベット１５０４を極度に弱体化させない範囲でできるだけ薄いことが好ましい。  図３１〜３５に示された試料要素は試薬を用いないものであり、被検体の濃度を試薬なしで測定するのに使用するが目的であるから、室１５３４を規定する内側の面１５１５、１５１５’、１５１７、１５１７’および／または室１５３４自身の容積は、被検体の濃度の測定を行なうために抜取られる体液に対して不活性である。換言すれば、内面１５１５、１５１５’、１５１７、１５１７’をつくる材料および／または室１５３４の中に含まれる任意の材料は、室１５３４のの中に試料を入れた後約１５〜３０分間は、全血システム２００／４００／４５０／１０００／１１００または他の任意の装置を用いて行なわれる体液の試料中の被検体の濃度の測定に著しく影響を及ぼすような方法で体液と反応しないであろう。従って室１５３４は試薬を用いない室となっている。
【０１６９】
一具体化例においては、板１５１９、１５１２およびスペーサー１５１４、１５１４’は、室１５３４の容積が約０．５μＬになるような大きさをしている。他の具体化例においては、板１５１９、１５１２およびスペーサー１５１４、１５１４’は、キュベット１５０４の中に抜取られた体液の全容積が最大約１μＬであるような大きさをしている。さらに他の具体化例においては、室１５３４は約１μＬ以下の体液を保持するようにつくられている。当業界の専門家には理解されるように、キュベット１５０４／室１５３４／などの容積はいくつかの変動因子、例えばキュベット１５０４と関連して使用される検出器の大きさおよび感度、窓１５１６、１５１６’を通る電磁放射線の強度、試料の期待される流動特性、および流動強化部材（上記に説明した）がキュベット１５０４の中に組み込まれているか否かに依存して変化することができる。室１５３４の中への体液の輸送は毛管作用によって達成することができるが、灯心作用により、或いは灯心作用と毛管作用の組み合わせによって達成することもできる。
【０１７０】
操作する場合、キュベット１５０４の遠い側の端１５０３を付属体２９０または体液１５６０を採取するのに適した患者の体の他の側と接触させる（図３２Ｃ）。体液１５６０は全血、全血の成分、組織間流体、細胞間流体、唾液、尿、汗、および／または患者から得られる他の有機または無機材料を含んで成っていることができる。次に弾力性をもった撓み得る細片１５０８を圧して外し、穿刺部材を遠い側へ向けて瞬間的に付属体２９０の方へ押しやり、これによって小さい傷を付ける。傷ができたら、傷口から試料供給通路１５１８の中に体液が入るようにキュベット１５０４と傷との接触を保持する。他の具体化例においては、傷をつくらずに、例えば唾液の試料を用いる場合のようにして体液１５６０を得ることができる。この場合は傷をつくらずに試料供給通路１５１８の遠い側の端を体液１５６０と接触させる。図３２Ｃに示されているように、この場合体液１５６０は試料供給通路を通って輸送され室１５３４の中に入る。体液１５６０は使用される構造物の正確な構造に依存して毛管作用および／または灯心作用により試料供給通路１５１８を通って室１５３４の中へ輸送されることに注目されたい。体液１５６０が試料供給通路１５１８および室１５３４の内部で空気と置き換わるにつれて、排気口１５３６は空気を近い側においてキュベット１５０４から逃がす。これによって体液１５６０が室１５３４の中に流入する際、キュベット１５０４の内部で空気の圧力が増加するのが防がれる。
【０１７１】
体液１５６０を室１５３４に輸送するのに他の機構を用いることができる。例えば試料供給通路１５１８の少なくとも一部に灯心材料を取付けることにより灯心作用を使用することができる。他の具体化例においては、毛管作用と灯心作用とを組み合わせて使用して体液１５６０を室１５３４の中に輸送することができる。また試料供給通路１５１８の内部に膜を配置し、体液１５６０を動かすと同時に全血システム２００によって行なわれる光学的測定を混乱させる恐れがある成分を濾過し去ることができる。
【０１７２】
図３２Ｃに示されているように、体液１５６０が室１５３４の中に入ったら、全血システム２００／４００／４５０／１０００／１１００の任意の一つまたは同様な光学測定システムの中にキュベット１５０４を装着する。キュベット１５０４を全血システム２００に装着した場合、室１５３４は光源２２０と検出器２５０との間にある光路２４３の内部に少なくとも部分的に入るように配置される。従って電磁放射線が光源２２０から放出されてフィルター２３０（図１３）およびキュベット１５０４の室１５３４を通る際、検出器２５０は問題の波長で電磁放射線の信号強度を検出する。この信号強度に基づき、信号プロセッサ２６０は室１５３４の中の体液１５６０が検出される波長において電磁放射線を吸収した程度を決定する。次に任意の適当な分光学的方法により問題となっている被検体の濃度を決定する。
【０１７３】
一具体化例においては、患者の組織の内部における被検体の濃度を測定する方法では、試料要素１５０２の遠い方の端１５０３を、患者の体の試料を抜取る部位に向けて配置する。一具体化例においては、試料を抜き取る部位は付属体２９０の指先である。他の具体化例においては、抜き取り部位は被検体の濃度を測定するのに適した患者の体の他の任意の部位、例えば前腕、腹腔、または指先以外の手の任意の場所であることができる。
【０１７４】
遠い側の端１５０３を適当な試料抜き取り部位に接触させたら、図３１に示す一体化したランス１５０７を使用して抜き取り部位を穿刺して小さい傷をつくる。試料要素１５０２が抜き取り部位と静止して接触した状態に保たれている間、遠い側の端１５０３またはキュベット１５０４を動かさずに、体液１５６０（図３２Ｃ）を抜き取り部位から試料供給通路１５１８の中に流入させ、試料室１５３４の中に輸送する。室１５３４の中への体液１５６０の輸送は毛管作用によって達成することができるが、その特定の構造および／または試料要素１５０２と関連して使用される流動強化部材に依存して、灯心作用により、或いは灯心作用と毛管作用の組み合わせによって達成することもできる。一具体化例においては、キュベット１５０４は約１μＬ以下の体液１５６０を抜取るようにつくられている。他の具体化例においては、室１５３４は最大約０．５μＬの体液１５６０を保持するようにつくられている。さらに他の具体化例においては、室１５３４は約１μＬ以下の体液１５６０を保持するようにつくられている。
【０１７５】
上記のようにして体液１５６０を室１５３４の中に抜取ったら、試料要素１５０２を抜き取り部位から取り外し、キュベット１５０４をハウジング１５０６から取り外す。次いでキュベット１５０４を全血システム２００／４００／４５０／１０００／１１００の任意の一つまたは同様なシステムの中に挿入し、室１５３４を光路２４３の中に配置する。好ましくは、図３２Ｃに示されているように、窓１５１６、１５１６’が光路２４３に対して実質的に垂直に向くように室１５３４を光路２４３の中に配置する。キュベット１５０４を全血システム２００に装着した場合、室１５３４は光源２２０と検出器２５０との間に置かれる。次に図１３を参照して詳細に説明したように全血システム２００を用いて体液１５６０の内部の被検体の濃度を測定する。
【０１７６】
図３４Ａおよび３４Ｂは一体化された穿刺部材を有するキュベット１５３０の他の具体化例の透視図である。キュベット１５３０は図３１〜３３のキュベット１５０４と実質的に同様であるが、キュベット１５３０は穿刺部材１５２４を受ける通路１５３８を有する第１の板１５３２を具備している点が異なっている。通路１５３８は穿刺部材１５２４のための長手方向の案内としての役目をし、穿刺部材１５２４が上記のようにして傷をつくる際、これによって該穿刺部材１５２４が横方向に動けないようにする。通路１５３８はまた穿刺部材１５２４を試料供給通路１５１８の開口部の非常に近くに配置させる。これによって穿刺部材１５２４を使って傷をつくる際、キュベット１５３０が傷の部位の上を動き回ることなく体液は容易に試料供給通路１５１８の中に入る。
【０１７７】
図３５は全血システム２００／４００／４５０／１０００／１１００と共に、またはそれとは別に使用できる試薬を用いない試料要素１５５０の他の具体化例を示す。試料要素１５５０はハウジング１５５６の一対の通路１５２０、１５２２の内部に保持されたキュベット１５０４を具備している。試料要素１５５０は図３１〜３２Ｂの試料要素１５０２と実質的に同様であるが、ハウジング１５５６が試料抽出器１５５２を含んでいる点が異なっている。種々の具体化例において試料抽出器１５５２はランス、レーザー・ランス、イオン泳動採取器、ガスジェット、流体ジェット、または粒子ジェット穿孔機、超音波エンハンサー（化学的なエンハンサーと共にまたはそれを用いずに使用される）、または他の任意の適当な装置を具備していることができる。従って図３１に示されたランス１５２４は試料抽出器の一例と考えるべきである。さらに図３１に示した試料要素１５０２の場合と同様に、図３５の試料要素１５５０は最大１μＬの体液１５６０を抜取るようにつくられていることを理解されたい。同様に試料要素１５５０の室１５３４は約０．５μＬ以下の体液１５６０を保持するようにつくられている。他の具体化例においては、室１５３４は約１μＬ以下の体液１５６０を保持するようにつくられている。
【０１７８】
図３５に示されているように、試料抽出器１５５２は付属した操作経路１５５４を有し、これに沿って試料抽出器１５２２の簡単な抽出機構（例えばレーザービーム、流体ジェット、粒子ジェット、ランスの先端、電流）を作動させ、指のような付属体２９０に対して作用させた場合、全血および／または他の流体をキュベット１５０４の中に入れることができる。これだけには限らないが前腕のような他の付属体を用いて試料を抜取ることができることを理解すべきである。
【０１７９】
図３５に示されているように、試料抽出器１５５２はハウジング１５５６の一部を含んで成り、ハウジング１５５６の中にキュベット１５０４を装着する際試料供給通路１５１８の開口部１５１９および室１５３４が操作経路１５５４の近くに位置するようになっている。この配置により、キュベット１５０４を患者の抜き取り部位へと動かす必要なく、試料抽出器１５５２の作用によって操作経路１５５４に沿って抽出された流体が供給通路１５１８および室１５３４の中に確実に流れ込む。試料抽出器１５５２としてレーザーランス、イオン泳動採取器、ガスジェット、流体ジェット、または粒子ジェット穿孔機を使用する場合、これを交互に全血システム２００に組み込むことができる。
【０１８０】
一具体化例においては、患者の組織の内部の被検体の濃度を測定するために試料要素１５５０を使用する方法は、患者の体の抜き取り部位に対して試料要素１５０２の遠い側の端１５０３を圧しつける操作を含んで成っている。一具体化例においては、抜き取り部位は付属体２９０の指先である。他の具体化例においては、抜き取り部位は被検体の濃度を測定するのに適した患者の体の他の任意の位置、例えば前腕、腹腔、または指先以外の手の任意の場所であることができる。
【０１８１】
遠い側の端１５０３が適当な抜き取り部位と接触すると、試料抽出器１５５２を使用して抜き取り部位から体液の試料を流入させる。上記のように、試料抽出器１５５２を使用して抽出された体液１５６０は全血、全血の成分、組織間流体または細胞間流体を含んで成っていることができる。
【０１８２】
遠い側の端１５０３またはキュベット１５０４を動かすことなく試料要素１５５０が抜き取り部位と静止して接触した状態を保っている間、体液１５６０は抜き取り部位から試料供給通路１５１８の開口部１５１９に入り、試料室１５３４の中に運ばれる。一具体化例においては室１５３４の中への体液１５６０の輸送は毛管作用によって達成することができるが、その特定の構造および／または試料要素１５５０と関連して使用される流動強化部材に依存して、灯心作用により、或いは灯心作用と毛管作用の組み合わせによって達成することもできる。キュベット１５０４（図３１）の場合と同様に、キュベット１５５０は約１μＬ以下の体液１５６０を抜取るようにつくられ、室１５３４は最大で約０．５μＬの体液１５６０を保持するようにつくられている。他の具体化例においては、室１５３４は約１μＬ以下の体液１５６０を保持するようにつくられている。
【０１８３】
体液１５６０を室１５３４の中に抜取った後、試料要素１５５０を抜き取り部位から取り外し、キュベット１５０４をハウジング１５５６から取り外す。次にキュベット１５０４を全血システム２００／４００／４５０／１０００／１１００の任意の一つまたは同様なシステムの中に挿入し、光路２４３が室１５３４を通るようにする。好ましくは室１５３４は、窓１５１６、１５１６’が図３２Ｃに示されているように光路２４３と実質的に垂直の向きになるように光路２４３の内部に配置される。キュベット１５０４を全血システム２００の中に挿入した場合、室１５３４は光源２２０と検出器２５０との間に置かれる。次に、図１３を参照して詳細に説明したようにして全血システム２００を用い体液１５６０の内部の被検体の濃度を測定する。
【０１８４】
Ｂ．利点および他の用途
本明細書に記載された全血システムは、上記に既に説明したことの他に、いくつかの利点および用途をもっている。本明細書に記載された全血システムは、問題の被検体を光学的に測定するから極めて正確である。また、この全血システムの精度は多数の血液試料を抜取る必要なくさらに改善することができる。試薬をベースにした方法では、血液の試料を試験片の上の試薬と接触させ、指示された化学反応を起こさせ、該反応の或る側面を観察する。この反応を行なわせる試験片は限られた量の試薬を含んでいるに過ぎず、限られた量の血液にしか適用できない。その結果、試薬をベースにした分析法は１枚の試験片に対して１回の測定に対応した一つの反応を観測しているに過ぎない。２回目の測定を行なって試薬をベースにした方法の精度を改善するためには、第２の試験片を準備しなければならないが、これには患者から２回目の血液を抜取りる必要がある。これとは対照的に、本明細書に記載された全血システムでは入射する電磁放射線に対する試料の応答を光学的に観測している。この観測は患者から抜取られた血液試料の各々に対し何回も行なうことができる。
【０１８５】
本明細書記載の全血システムにおいては、被検体の光学的測定を多数回の測定に亙って積分し、被検体の濃度のもっと正確な推定を行なうことができる。図３０はｙ軸にｍｇ／ｄＬ単位の誤差の二乗平均値（ＲＭＳ）を、ｘ軸に測定回数をとったグラフを示す。ｘ軸に測定回数が示されているがもっと多くの測定を行なえばもっと正確な測定が得られる。図３０は、測定回数として３個の異なった試料に対するＲＭＳ誤差のグラフである。次の試料の各々に対して直線が示されている：ファントム、即ち既知被検体濃度の試料；グルコースと水との組み合わせ；および人の試料。図３０のグラフ上の各線は、測定を多く行なえば（測定回数を多くすることに対応）精度が増加する（或いは誤差が減少する）傾向を示している。
【０１８６】
精度が増加することに加えて、本明細書記載の全血システムではまた製造コストが低下している。例えば全血システムに使用される試料要素は低いコストで製造することができる。試薬を必要とするシステムとは異なり、本明細書記載の全血システムは貯蔵寿命に関する制約を受けない。また試薬を必要とするシステムとは異なり、試料要素は試薬の水和を防ぐために包装を行なう必要がない。試薬の活性を保存するために設計されるコストのかかる多くの品質保証手段を必要としない。要約すれば、本明細書記載の全血システムは製造が容易であり、試薬をベースにした成分に比べ低コストで製造することができる。
【０１８７】
また全血システムは、被検体を比較的迅速に検出できるので使用が便利である。その結果、使用者は結果を得るのに長時間待つ必要がない。全血システムの精度は使用者の必要または環境に応じてさらに利便性を増すように設計することができる。一具体化例においては全血システムは、行なわれた測定の数（およびこれらの測定の積分結果）に基づき報告された被検体の濃度の精度の推定値を測定を実行しながら計算し表示する。一具体化例において精度が十分であると使用者が結論した時に使用者は測定を中止することができる。一具体化例においては、全血システムは被検体の濃度の測定に対する「信頼度」を測定して適用することができる。信頼度の値は、測定をを多く行なうにつれて増加する、％、±の系列、または他の適当な測定結果の形で示すことができる。一具体化例において全血システムは精度を改善し必要な測定回数の推定値を使用者に自動的に通知するためにもっと測定を行なうべきかどうかを決定するようにつくられている。また上記のように、全血システムの精度は使用者から試料を多数回抜き取らないで改善することができる。
【０１８８】
少なくとも試薬を使用しないから、上記の試料要素の価格は低い。或る具体化例においては、試料抽出器を組み込んで別の試料抽出器を必要としないようにすることにより、各回の使用に対する使用者の価格をさらに低下させることができる。上記の試料要素の他の利点は、試料を試料要素の中に抜取る試料供給通路の開口部を、試料抽出器によってつくられる傷の部位に前以て配置しておくことができる点である。このようにして傷の上方に試料供給通路を位置させるために試料要素を動かす動作が省かれる。また試料セルの壁を光学的に較正することにより上記の試料要素の価格をさらに低下させることができる。
【０１８９】
上記のように、化学反応を起こさせる必要がないから、本明細書に記載された全血システムによって行なわれる測定は迅速に行なわれる。測定の間に全血システムの使用者がもっと多くの積分時間をとり得るようにすることだけで、さらに正確な結果を得ることができる。装置の価格および大きさは、電子的に同調させ得るフィルターを組み込むことにより低下させることができる。全血システムは非常に少量の血液を用いて前腕のような低い灌流部位における測定を適切に行なうことができる。
【０１９０】
一具体化例においては、試薬を用いない全血システムは自動的に動作するようにつくられている。この具体化例においては、本明細書に記載された任意の全血システム、例えば図１３の全血システム２００は試薬を用いない自動的な全血システムとしてつくられている。自動システムは近患者試験システムの場合と同様に患者の近くで試験を実施できるようにつくられている。この具体化例においては、自動システムは図１３に関連して説明した光源２２０、光検出器２５０、試料抽出器２８０、試料セル２５４、および信号プロセッサ２６０をもっている。一具体化例においては、自動試験システムは使用者または患者の介入を最低限度に抑制して操作するようにつくられている。例えば一具体化例においては、使用者または患者は試料セル２５４を自動試験システムに挿入して試験を開始するだけである。この自動試験システムは薄切りをつくり、この薄切りから試料を受け取り、電磁放射線を発生させ、この電磁放射線を検出し、患者の介入を行なうことなく信号を処理するようにつくられている。他の具体化例においては使用者からの介入はない。これを達成できる一つの方法は図２２と関連して上記に説明した試料要素取扱い器を取付ける方法であり、この場合試料要素は光源２２０からの放射線の光路の中に自動的に入り込む。他の具体化例においては、全血システムの使用者または患者の介入なしに間欠的にまたは連続的に測定を行なうようにつくられている。
【０１９１】
通常の当業界の専門家には理解されるように、従来の試薬をベースにした被検体検出システムは、或る量の被検体（例えばグルコース）を或る容積の体液（例えば血液）と試薬（例えば酵素のグルコース・オキシダーゼ）を用いて反応させ、反応によって生じる電流（即ち電子の流れ）を測定する。今問題としている被検体の実質的な量を測定するためには、電子的な測定回路の中で雑音を凌駕するほど十分に大きな電流が必要であり、従って測定し得る最低の容積が存在する。当業界の専門家には理解できるように、このようなシステムにおいては、試料の容積が減少すると反応によって生じる電流は減少するが雑音は一定のレベルを保っているから、信号対雑音比か減少する。現代の電子回路では雑音は理論的な（即ち量子力学的な）最低限度に近づきつつある。従って当業界の現状におけるシステムでは、血液約０．５μＬがこの方法における必要とされる容積の最低限度を表している。
【０１９２】
本明細書に記載されたような試薬を必要としない分光学的な測定は、（１）試料中の被検体分子による電磁エネルギーの吸収、および（２）これらの分子による吸収を測定する測定システムの能力に基礎を置いている。測定に必要な試料の容積は光学的な構成機素、最も重要なものとしては検出器２５０の物理的な大きさによって実質的に決定される。一具体化例においては、検出器２５０は直径が約２ｍｍであり、従って室１５３４もやはり直径が約２ｍｍであることができる。この寸法の場合、試料の容積は約０．３μＬ程度に小さくすることができる。検出器２５０の大きさは試料の最低容積を決定する。何故ならば、検出器２５０に入射する全体の電磁放射線の信号は試料の吸収によって変調されていなければならないからである。他方、光源２２０によって送られてくる光のビームの強度（Ｗ／ｃｍ）分布が試料および検出器２５０の実質的な全区域に亙って実質的に均一な限り、光源２２０の大きさは制約因子にはならない。
【０１９３】
もっと小さい１ｍｍの直径の検出器（例えばＤＩＡＳ  ＧｍｂＨ製の検出器）を使用できる他の具体化例においては、それに応じて小さい試料容積を用いることができる。試料の容積を約０．１μＬまたはそれ以下にできるような大きさの検出器がＤＩＡＳ、ＩｎｆｒａＴｅｃ、Ｅｌｔｅｃ、その他の社から市販されている。試薬を用いない光学的／分光学的測定法の一つの有利な特徴は、検出器の大きさが減少するにつれ、固有の検出器の雑音レベルもまた減少することである。従って、光学的／分光学的測定システムにおいては、試料の容積を減少させた場合、信号対雑音比は比較的一定である。これによって小さい検出器の使用が容易になり、従って試料の容積も小さくすることができる。上記の試薬をベースにしたシステムではこのような結果は得られない。
ＩＩＩ．  １回使用型のカートリッジのに中にランスおよび試料室を含む試薬を用いない血中グルコース計
図３６〜３６Ｄは、試薬を用いない全血システム１７０９に取り外し得るように取り付け得る取り外し可能なカートリッジ・ランス１７０１の一具体化例を示す。全血システム１７０９の機素および操作は、或る具体化例においては、２００１年１１月１３日付けの米国特許第６，３１５，７３８号明細書、題名「体液を収集し検出するためのランセットおよび手段を有するアセンブリー（ＡＳＳＥＭＢＬＹ  ＨＡＶＩＮＧ  ＬＡＮＣＥＴ  ＡＮＤ  ＭＥＡＮＳ  ＦＯＲ  ＣＯＬＬＥＣＴＩＮＧ  ＡＮＤ  ＤＥＴＥＣＴＩＮＧ  ＢＯＤＹ  ＦＬＵＩＤ）」記載のものと類似している。この特許は引用により本明細書に包含され、本明細書の一部と見なされる。或る具体化例においては全血システム１７０９は全血システム２００、４００、４５０、１０００および１１００と実質的に同様であるが、全血システム１０７９は取り外し可能なランス１７０１を遠い側で収納するようにつくられている点が異なっている。他の具体化例においては、全血システム１７０９は他の適当な全血システムを具備している。全血システム１７０９およびカートリッジ・ランス１７０１は、被検体の濃度を試薬を用いないで測定するようにつくられている。上記のように、これによって試薬をベースにした分析システムに比べいくつかの利点が得られ、その中には患者または医師に対する利便性、使用の容易さ、および分析を行なう価格が比較的低いことが含まれる。試薬をベースにした測定法およびそれに関連した装置についてのこれ以上の情報は米国特許第６，３１５，７３８号明細書に記載されている。
【０１９４】
図３６に示されているように、全血システム１７０９は取り外し可能なカートリッジ・ランス１７０１を遠い側で収納している。光源２２０および検出器２５０は、取り外し可能なカートリッジ・ランス１７０１が全血システム１７０９に取り付けられた場合、該カートリッジ・ランス１７０１の試料室１７３４が光源と検出器２２０、２５０の間に位置するように全血システム１７０９の内部に配置されている。ここで「試料室」と言う言葉は広い意味をもつ言葉であり、その通常の意味で使用され、制限を受けることなく、試料の貯蔵容積および少なくとも一つの内側の面を有する構造物を含むが、もっと一般的には材料試料を保持、支持または収納し、その中に保持、支持または収納された試料の中に電磁放射線を通すことができる任意のいくつかの構造物、例えばキュベット、試験片等を含んでいる。検出器２５０は検出器のハウジング１７１９の中に取り付けられ、該ハウジングは検出器２５０が試料室１７３４および光源２２０の光路上に並ぶように配置する。蝶番え１７２０は検出器のハウジング１７１９および検出器２５０を全血システム１７０９から離れるように回転させ、これによってカートリッジ・ランス１７０１を全血システム１７０９から取り離す際の隙間をつくる。他の具体化例においては、光源２２０および検出器２５０の位置を逆向きにすることができる。さらに他の具体化例においては、光源２２０および検出器２５０を互いに動かないように全血システム１７０９の内部に取り付け、蝶番えをなくすことができる。この場合、第２のハウジング１７０３を把持するシステム１７０９の部分１７０３ａを近い側でシステム１７０９の中に引き込み得るようにすることにより、カートリッジ・ランス１７０１を全血システム１７０９の中に装荷することができる。カートリッジ・ランス１７０１がシステム１７０９の上に置かれ試料室１７３４が光源２２０と検出器２５０の間に位置している場合、引き込まれた部分１７０３ａは遠くの側へと進み、第２のハウジング７０３ａと係合することができる（図３６に示す）。
【０１９５】
図３６Ａを参照すれば、取り外し可能なカートリッジ・ランス１７０１は第１のハウジング１７０２の内部に動き得るように保持されたランス１７０４、第２のハウジング１７０３、開口部１７３１、およびキュベット１７０７を含んで成っている。本明細書において使用される「ランス」と言う言葉は、広い意味をもつ言葉であり、その通常の意味に使用され、制限を受けることなく、試料材料、例えば全血、他の体液、または任意の他の試料材料を患者の皮膚を通して抜き取るのに適した任意の装置を意味する。種々の具体化例においては、ランスは中身の詰まった針、中空の針、または他の任意の適当な装置を具備していることができる。ランス１７０４は遠い側にある穿刺部材１７４１および近い側にある連結部材１７４２を具備している。遠い側の穿刺部材１７４１は金属または他のかたい材料からつくられた鋭い切断器具を具備し、これによって例えば指２９０のような付属体の中のランス部位ＬＳの所に穴を開け、全血および／または体液をキュベット１７０７の中に入れることができる。従って遠い側の端にある穿刺部材１７４１が動く範囲はランス部位ＬＳで遮られ、ランス部位ＬＳは試料室１７３４と流体的に連絡した状態になる。ここで使用される「体液」という言葉は広い意味をもつ言葉であり、その通常の意味で使用され、制限を受けることなく、患者から抜取ることができる流体を意味する。例えば患者から抜取ることができる体液には、これだけには限定されないが、全血、唾液、尿、組織間流体、および細胞間流体が含まれる。体液は抜き取った後に処理された流体を含むことができ、或いは体液でない流体または抜き取った後に加えられた他の物質を含むことができる。試料を抜取るのに使用できる他の付属体または体の部位には、これだけに限定されないが、前腕または腹腔が含まれるものと理解すべきである。第１のハウジング１７０２は遠い側の開口部１７０５および近い側の開口部１７０６をもっている。遠い側の開口部１７０５は穿刺部材１７４１を第１のハウジング１７０６の外部へと延ばすことができ、近い側の開口部１７０６は全血システム１７０９の穿刺作動装置１７９１を収納するように位置している。図３６に示されているように、カートリッジ・ランス１７０１が全血システム１７０９に連結されている場合、穿刺作動装置１７９１は連結部材１７４２に係合し、それによってランス１７０４は容易に第１のハウジング１７０２の内部を動くことができる。第１のハウジング１７０２および第２のハウジング１７０３は互いにしっかりと固定されているか、および／または一体化されてつくられ、遠い側の開口部１７０５および開口部１７３１が穿刺部材１７４１の少なくとも遠い側の端を第２のハウジング１７０３の外側へ出すことができるようになっている。従って、第１のハウジング１７０２および第２のハウジング１７０３は一緒にしてカートリッジ・ランス１７０１の単一のハウジングと考えることができる。或る具体化例においては、第１のハウジング１７０２の内部におけるランス１７０４の最大の遠い側の位置への運動により、穿刺部材１７４１は指２９０のような付属体に穴をつくるための最適の距離だけ開口部１７３１から突き出すことができる。
【０１９６】
図３６Ａ〜３６Ｂから最も良く分かるように、キュベット１７０７は上部の壁１７０８、底部の壁１７１１および一対の側壁１７１４、１７１４’をを具備している。図３８Ｂから最も良く分かるように、側壁１７１４、１７１４’は上部および底部の壁１７０８、１７１１の間に配置され、その間に供給通路１７３３が規定され、開口部１７３５をもっている（図３６および３６Ａ参照）。好ましくは壁１７０８、１７１１、１７１４、１７１４’は第２のハウジング１７０３と一体となって成形されている。しかし他の具体化例においては、壁１７０８、１７１１、１７１４、１７１４’は任意の方法を使用して膠付け、熔接または他の方法で一緒に固定することができる。
【０１９７】
図３６Ｃに示されているように、上部の壁１７０８は第１の窓１７１８を具備し、底部の壁１７１１は第２の窓１７１６’を具備している。第１および第２の窓１７１６、１７１６’は好ましくは光源２２０によって放出される電磁放射線の範囲内において光学的に透明であるか、或いはフィルター２３０（フィルター２３０を用いる場合）を通ることができる。一具体化例においては、窓１７１６、１７１６’を構成する材料は完全に透明である。即ちこの材料は光源２２０およびフィルター２３０から入射する電磁放射線を全く吸収しない。他の具体化例においては、窓１７１６、１７１６’を構成する材料は問題の電磁波の範囲において無視できるほどしか吸収しない。さらに他の具体化例においては、窓１７１６、１７１６’を構成する材料の吸収は無視できるほどではないが、この吸収は比較的長い時間の間安定であることが知られている。他の具体化例においては、窓１７１６、１７１６’を構成する材料の吸収は比較的短い間しか安定ではないが、全血システム２００は該材料の吸収を検出し、該材料が測定可能な変化を行なう前にこれを被検体の測定から取り除くようにつくられている。
【０１９８】
一具体化例においては、第１および第２の窓１７１６、１７１６’はポリプロピレンからつくられる。他の具体化例においては窓１７１６、１７１６’はポリエチレンからつくられる。上記のように当業界においては公知であるが、ポリエチレンおよびポリプロピレンは取り扱いおよび製造が特に有利な材料である。またポリプロピレンはいくつかの構造、例えばアイソタクティック、アタクティック、およびシンジオタクティックの構造の中で調整してキュベット１７０７の中の試料の流動特性を強化することができる。好ましくは、窓１７１６、１７１６’は耐久性があり製造が容易な材料、例えば上記のポリプロピレンまたはポリエチレン、或いは珪素または他の適当な材料からつくられる。窓１７１６、１７１６’は構造がアイソタクティック、アタクティック、およびシンジオタクティックであり得る任意の重合体からつくることができる。
【０１９９】
別法においては、キュベット１７０７全体（または第２のハウジング１７０３全体または第１のハウジング１７０２および第２のハウジング１７０３の両方の全体）は光学的に透明な材料、例えばポリプロピレンまたはポリエチレンからつくることができる。これらの具体化例においては、壁１７０８、１７１１（単独でまたは壁１７１４、１７１４’と組み合わせて）は一枚の光学的に透明な材料からつくられ、カートリッジ・ランス１７０１が全血システム１７０９に連結された場合、光源２２０によって放出される電磁放射線のビームが壁１７０８、１７１１を通る時に、窓１７１６、１７１６’は該ビームの縁によって規定される。透明な材料の壁１７０８、１７１１全体をつくることは取り外し可能なカートリッジ・ランス１７０１の製作を簡単化する上で有利である。
【０２００】
図３６〜３６Ｃに示されているように、窓１７１６、１７１６’は、該窓１７１６、１７１６’および側壁１７１４、１７１４’が試料室１７３４を規定するように上部および底部の壁１７０８、１７１１の上に位置している。試料室１７３４は上部の窓１７１６、および底部の窓１７１６’の内側の面１７１７’、並びに側壁１７１４の内側の面１７１５（図３６Ｂ参照）、および側壁１７１４’の内側の面１７１５’の間で規定されている。試料室１７３４から遠い側に試料通路１７３３があり、試料室１７３４から近い側に排気口１７１３がある。試料室１７３４および排気口１７１３は壁１７０８、１７１１、１７１４、１７１４’の長さに沿って供給通路１７３３の遠い側への延長部によってつくられている。図３６〜３６Ｃに示されているように、破線は試料室１７３４、供給通路１７３３および排気口１７１３の境界を示している。内側の面１７１７、１７１７’の間の垂直の距離Ｔは行路長を構成し、一具体化例においてはこれは約１μｍ以上で約１．２２ｍｍ以下の範囲にある。別法として、行路長は約１μｍ〜１００μｍである。さらに別法として行路長は約８０μｍであるか、或いは約１０〜５０μｍの範囲にある。他の具体化例においては、行路長は約２５μｍである。各窓の厚さは試料室１７３４またはキュベット１７０７を極度に弱体化させない範囲でできるだけ薄いことが好ましい。
【０２０１】
図３６〜３６Ｄに示されている取り外し可能なカートリッジ・ランス１７０１は試薬を用いないものであり、被検体の濃度の試薬を用いない測定に使用するのを目的としているから、試料室１７３４を規定している内側の面１７１５、１７１５’、１７１７、１７１７’および／または試料室１７３４自身の容積は被検体の濃度の測定のために抜き取り得る任意の体液に関して不活性である。ここで使用される「不活性」という言葉は広い意味をもつ言葉であり、その通常の意味で使用され、制限を受けることなく、体液の中の被検体の濃度の測定を行なう際測定を完了するのに十分な時間の間その測定に著しい影響を与える体液との化学反応に対して活性を示さないことを意味する。例えば内側の面１７１５、１７１５’、１７１７、１７１７’をつくっている材料および／または試料室１７３４の中に含まれる材料は、全血システム１７０９または他の適当なシステムを用いて行なわれる体液の試料中の被検体の濃度の測定に対し、測定を終了するのに十分な時間の間、著しい影響を与えるような方法で体液と反応しない。一具体化例においては、この時間は試料を試料室１７３４に入れた後約２分間以上である。他の具体化例においては、この時間は試料を試料室１７３４に入れた後約１５〜３０分間である。従って、試料室１７３４は試薬を用いない室となっている。
【０２０２】
一具体化例においては、上側および下側の壁１７０８、１７１１および側壁１７１４、１７１４’は、試料室１７３４が約０．５μＬの容積をもつような大きさをしている。他の具体化例においては、上側および下側の壁１７０８、１７１１および側壁１７１４、１７１４’は、試料室１７３４が約０．３μＬ以下の容積をもつような大きさをしている。さらに他の具体化例においては、上側および下側の壁１７０８、１７１１および側壁１７１４、１７１４’は、キュベット１７０７の中に抜取られた体液の全容積が最大約１μＬであるかまたは最大約０．５μＬであるような大きさをしている。さらに他の具体化例においては、試料室１７３４は約１μＬ以下の体液しか保持しないようにつくられている。通常の当業界の専門家には理解できるように、キュベット１７０７／試料室１７３４／などの容積はいくつかの変動因子、例えばキュベット１７０７と関連して使用される光源２２０および検出器２５０の大きさおよび感度、窓１７１６、１７１６’を通る電磁放射線の強度、試料の期待される流動特性、および流動強化部材（下記に説明する）がキュベット１７０７の中に組み込まれているか否かに依存して変化することができる。室１７３４の中への体液の輸送は毛管作用によって達成することができるが、灯心作用により（通路１７３３および／または試料室１７３４の中に適切な灯心材料を用いて）、或いは灯心作用と毛管作用の組み合わせによって達成することもできる。
【０２０３】
操作する場合、取り外し可能なカートリッジ・ランス１７０１を図３６に示されているような全血システム１７０９に装着し、該カートリッジ・ランス１７０１の遠い側の端１７２３を指２９０のような付属体または体液１５６０を採取するのに適した患者の体の他の部位と接触させる（図３６Ｄ）。体液１５６０は全血、全血の成分、組織間流体、細胞間流体、唾液、尿、汗、および／または患者から得られる他の有機材料を含んで成っていることができる。次にランス１７０４を前進させて引き込み、瞬間的に穿刺部材を遠い側へと付属体２９０の中へ押し込み、これによって小さい傷を付ける。傷がつくられたら、傷口から流れ出る流体が供給通路１７３３の中に入るようにキュベット１７０７と傷との間の接触を保持する。他の具体化例においては、例えば唾液の試料を用いる場合のように、傷をつくらずに体液１５６０を得ることができる。この場合は、傷をつくらずに供給通路１７３３の遠い側の端を体液１５６０と接触させる。図３６Ｄに示されているように、この場合体液１５６０は供給通路１７３３を通って輸送され試料室１７３４の中に入る。体液１５６０は使用する構造物の正確な構造に依存して毛管作用および／または灯心作用により供給通路１７３３を通って試料室１７３４の中へ輸送される得ることに注目されたい。体液１５６０が供給通路１７３３および試料室１７３４の内部で空気と置き換わるにつれて、排気口１７１３は空気をキュベット１７０７から近い側の端の方へ逃がす。これによって体液１５６０が試料室１７３４の中に流入する際、キュベット１７０７の内部で空気の圧力が増加するのが防がれる。
【０２０４】
体液１５６０を試料室１７３４の中に輸送するのに他の機構を用いることができる。例えば供給通路１７３３および／または試料室１７３４の少なくとも一部に灯心材料を取付けることにより灯心作用を使用することができる。他の具体化例においては、毛管作用と灯心作用とを組み合わせて使用して体液１５６０を試料室１７３４の中に輸送することができる。他の具体化例においては、吸引作用を使用して体液１５６０を試料室１７３４の中に輸送することができる。図３６〜３６Ｇは全血システム１７５５と組み合わせて使用できる取り外し可能なカートリッジ・ランス１７５１を示し、この場合吸引作用が試料室１７３４の中に体液を輸送するのに使用されている。全血システム１７５５はすべての点について全血システム１７０９と実質的に同一であるが、この全血システム１７５５は真空源（図示せず）および取り外し可能なカートリッジ・ランス１７５１の真空継手１７６２を受けるようにつくられた真空チューブを含んでいる点が異なっている。同様に取り外し可能なカートリッジ・ランス１７５１はカートリッジ・ランス１７０１とすべての点において実質的に同一であるが、カートリッジ・ランス１７５１はキュベット１７０１および試料室１７３４と流体的に連絡した真空継手１７６２を具備していることが異なっている。図３６Ｆに示されているようにカートリッジ・ランス１７５１を全血システム１７５５に取り付けた場合、メスの連結部材１７６６は真空継手１７６２を受け、これによってキュベット１７０７は全血システム１７５５に配置された真空源と流体的に連絡した状態になる。真空継手１７６２は密封部材１７６８を含み、これによって真空継手１７６２とメスの連結具１７６６との間の漏れが防がれる。
【０２０５】
患者から体液１５６０を抜取るためにこの具体化例を使用する場合、遠い側にある穿刺部材１７４１が付属体２９０の中に入った時、真空源（図示せず）は真空チューブ１７６４および真空継手１７６２を介して試料室１７３４に負の圧力を伝える。これによって体液１６０はランス部位ＬＳから供給通路１７３３を通って試料室１７３４へ抜取られる。真空源を用いて体液１５６０を試料室１７３４へ抜取ることは、穿刺部材１７４１を抜取った後、皮膚の上に体液１５６０の溜まりが実質的にできないようにするという他の利点ももっている。皮膚の上の体液の溜まりをなくすことは患者が受ける「主観的な」苦痛を実質的に軽減し、従って体液１５６０を採取する際患者に与える癒しのレベルを大きくする。他の具体化例においては、供給通路１７３３の内部に膜を配置し、体液１５６０を動かすと同時に全血システム１７０９によって行なわれる光学的測定を混乱させる恐れがある成分を濾過し去ることができる。
【０２０６】
一具体化例においては、真空源は密封された膨張室１７７０（図３６Ｈ参照）を具備し、これは穿刺作動装置１７９１が遠い側へ動くと膨張する容積をもっている。試料室１７３４は真空チューブ１７６４を介して密封された膨張室と流体的に連絡し、穿刺作動装置１７９１は膨張室１７７０の壁と密封的に係合する一体化してつくられたピストン１７７２をもっている。プランジャー１７７４が穿刺作動装置１７９１と連結され、親指による作動装置１７９１を遠い側へ押しやる操作、モーター（図示せず）の使用等を容易にしている。プランジャーのシャフトは室１７７０の近い側の端の所でシステム１７５５の外側のハウジングと密封的に係合している。収縮バネ１７７６はプランジャー１７７４に適切な力がかかっていない時に穿刺作動装置１７９１を近い側へと引っ張っている。
【０２０７】
従って、プランジャー１７７４および穿刺作動装置１７９１の遠い側への運動によって室１７７０が膨張し、その中の空気圧を減少させる。これによって吸引が行なわれ、これは真空チューブ１７６４を通して試料室１７３４へと伝えられる。プランジャー１７７４にかかる力が緩められると、収縮バネ１７７６はプランジャー１７７４および作動装置１７９１を近い側へと動かす。作動装置１７９１が引き込むと、引き抜かれた体液が試料室１７３４から押出されることなく、単方向バルブ１７７８によって室１７７０から過剰の圧力が放出される。
【０２０８】
図３６Ｄに示されているように、体液１５６０が試料室１７３４へ入ると、体液１５６０は光源２２０と検出器２５０との間の光路２４３の内部の少なくとも一部を通過する。このようにして電磁放射線が光源から放出されてキュベット１７０７の試料室１７３４を通るとき、検出器２５０は問題の波長で電磁放射線の信号強度を検出する。一具体化例においては、適当なフィルター、例えばこれだけには限定されないが、図１３に示されたようなフィルター２３０を光源２２０と試料室１７３４との間の光路２４３の中に置き、体液１５６０の分析に使用される波長以外の波長をフィルターにより除去することができる。この信号強度に基づいて適切な信号プロセッサ、例えば図１３に示された信号プロセッサ２６０が検出器２５０と通信を行ない、検出される波長において試料室１７３４の中の体液１５６０が電磁放射線を吸収した程度を決定する。次いで、問題となっている被検体の濃度を任意の分光学的方法によって吸収のデータから決定する。
【０２０９】
問題となっている被検体の濃度が決定された後、取り外し可能なカートリッジ・ランス１７０１を全血システム１７０９から取り外し、廃棄することができる。患者の皮膚から引き抜いた後遠い側の穿刺部材１７４１は第１のハウジング１７０２の中に引っ込むから、人および／または患者の健康管理に対する尖った用具の危険性は除去され、尖ったものを廃棄する容器を別に使用したり取り扱う必要がなくなる。
【０２１０】
図３７は、図３７に示されていない全血システムと組み合わせて使用できる取り外し可能なカートリッジ・ランス１７６０の他の具体化例を示すが、この全血システムはこれだけには限定されないが上記の全血システム１７０９のような任意の適当な全血システムであることができる。カートリッジ・ランス１７５０はすべての点に関し図３６〜３６Ｂに示したカートリッジ・ランス１７０１と実質的に同一であるが、カートリッジ・ランス１７５０はカートリッジ・ランス１７５０の第２のハウジング１７０３に対して或る角度で配置された第１のハウジング１７５２を具備している点が異なっている。この全血システムは、全血システム１７９０がカートリッジ・ランス１７０１を収納する方法と実質的に同様な方法で遠い側においてカートリッジ・ランス１７５０を収納するようになっている。従ってこの全血システムは第１のハウジング１７５２と係合し、第１のハウジング１７５２の内部でのランス１７０４の操作を容易にしていることに注目されたい。さらに、光源２２０および検出器２５０（図３６、３６Ｄ参照）は、カートリッジ・ランス１７５０が試薬を用いない全血システムに取り付けられた場合、取り外し可能なカートリッジ・ランス１７５０の試料室１７３４がそれらの間に配置されるように試薬を用いない全血システムの内部に位置している。
【０２１１】
図３８〜３８Ｂは全血システム１８０９と組み合わせて使用できる取り外し可能なカートリッジ・ランス１８０１の一具体化例を示す。全血システム１８０１はすべての点において全血システム１８０９と実質的に同一であるが、全血システム１８０９は取り外し可能なカートリッジ・ランス１８０１を収納するようにつくられている点が異なっている。全血システム１８０９およびカートリッジ・ランス１８０１は被検体の濃度を試薬を用いないで測定するようにつくられている。上記のように、これによって試薬をベースにした分析システムに比べいくつかの利点が得られ、その中には患者または医師に対する利便性、使用の容易さ、および分析を行なう価格が比較的低いことが含まれる。
【０２１２】
図３８Ａに示されているように、取り外し可能なカートリッジ・ランス１８０１は第１のハウジング１８０２の内部に動き得るように保持されたランス１８０４、第２のハウジング１８０３および開口部１８３１を含んで成っている。ランス１８０４は支持体１８４７の内部に保持された穿刺部材１８４１を含んで成っている。図３８Ｂから最も良くわかるように、穿刺部材１８４１は供給通路１８４５をつくっている中空の針、試料室１８３４、および近い側にある排気口１８１３を具備している。上記のように「試料室」と言う言葉は広い意味をもつ言葉であり、その通常の意味で使用され、制限を受けることなく、試料の貯蔵容積および少なくとも一つの内面を有する構造物を含むが、もっと一般的には材料試料を保持、支持または収納し、その中に保持、支持または収納された試料の中に電磁放射線を通すことができる任意のいくつかの構造物、例えばキュベット、試験片等を含んでいる。穿刺部材１８４１の遠い側の端は金属または他のかたい材料からつくられた鋭い切断器具を具備し、これによって例えば指２９０のような付属体の中のランス部位ＬＳの所に穴を開け、全血および／または体液を供給通路１８４５の中に入れることができる。切断器具１８４３が動く範囲はランス部位ＬＳで遮られ、このようにしてランス部位ＬＳは試料室１８３４と流体的に連絡する状態になる。試料を抜き取る際、他の付属体または体の部位、例えばこれだけには限定されないが前腕、腹腔、または指先以外の手の任意の部分を使用できるものと理解されたい。
【０２１３】
第１のハウジング１８０２は遠い側の開口部１８０５および近い側の開口部１８０６をもっている。遠い側の開口部１８０５は切断器具１８４３を第１のハウジング１８０２の外側に延び出させることができ、近い側の開口部１８０６は全血システム１８０９の穿刺作動装置１８９１を収納している。図３８に示されているように、穿刺作動装置１８９１は支持体１８４７の近い側の端と係合し、これによって第１のハウジング１８０２の内部におけるランス１８０４の運動はいずれの方向にも容易になる。第１のハウジング１８０２および第２のハウジング１８０３は互いにしっかりと固定されているかおよび／または一体となってつくられ、遠い側の開口部１８０５および開口部１８３１が切断器具１８４３を第２のハウジング１８０３の外側へと通すことができる。或る具体化例においては、第１のハウジング１８０２の内部におけるランス１８０４が遠い側へと最大の距離だけ動くことにより、切断器具１８４３は指２９０のような付属体に穴をつくるための最適の距離だけ開口部１８３１から突き出すことができる。
【０２１４】
図３８に示されているように、全血システム１８０９は遠い側で取り外し可能なカートリッジ・ランス１８０１を収納し、試料室１８３４は全血システム１８０９の光源２２０と検出器２５０との間の光路２４３の内部に少なくとも部分的に位置している。従って電磁放射線が光源２２０から放出され試料室１８３４を通過する際、検出器２５０は電磁放射線の信号強度を問題の波長において検出する。支持体１８４７の一対の開口部１８９３、１８９３’および第１のハウジング１８０２の一対の開口部１８９４、１８９４’は光源２２０から試料室１８３４を経て検出器２５０に至る電磁放射線の明確な通路をつくる。ランス１８０４が延びていない状態に位置し、試料室８３４が光路２４３の中に少なくとも部分的に位置している場合、開口部１８９３、１８９３’および開口部１８９４、１８９４’はそれぞれ一致している。
【０２１５】
図３８Ｃに最も良く示されているように、試料室１８３４は穿刺部材１８４１の内側の面１８１５によって部分的に規定されている。穿刺部材１８４１を構成している材料は好ましくは光源２２０によって放出される電磁放射線の範囲内において光学的に透明であるか、或いはフィルター２３０（フィルター２３０を用いる場合）を通ることができる。一具体化例においては、穿刺部材１８４１を構成する材料は完全に透明である。即ちこの材料は光源２２０およびフィルター２３０から入射する電磁放射線を全く吸収しない。他の具体化例においては、穿刺部材１８４１を構成する材料は問題の電磁波の範囲において無視できるほどしか吸収しない。さらに他の具体化例においては、穿刺部材１８４１を構成する材料の吸収は無視できるほどではないが、この吸収は比較的長い時間の間安定であることが知られている。他の具体化例においては、穿刺部材１８４１を構成する材料の吸収は比較的短い間しか安定ではないが、全血システム１８０９は該材料の吸収を検出し、該材料が測定可能な変化を行なう前にこれを被検体の測定から取り除くようにつくられている。
【０２１６】
一具体化例においては、穿刺部材１８４１は珪素からつくられる。他の具体化例においては穿刺部材１８４１はポリプロピレンからつくられる。他の具体化例においては穿刺部材１８４１はポリエチレンからつくられている。上記のように当業界においては公知であるが、ポリエチレンおよびポリプロピレンは取り扱いおよび製造が特に有利な材料である。またポリプロピレンはいくつかの構造、例えばアイソタクティック、アタクティック、およびシンジオタクティックの構造の中で調整して穿刺材料１８４１の中の試料の流動特性を強化することができる。好ましくは、穿刺部材１８４１は耐久性があり製造が容易な材料、例えば上記のポリプロピレンまたはポリエチレン、或いは珪素または他の適当な材料からつくられる。
【０２１７】
図３８Ｃに最も良く示されているように、穿刺部材１８４１は外側の面１８１６、および供給通路１８４５を規定している内側の面１８１５を有している。図３８Ｂに示されているように、供給通路１８４５は穿刺部材１８４１の内部に延びたルーメンを具備している。供給通路１８４５は試料室１８３４から遠い側において切断器具１８４３の方へと延びている。試料室１８３４の近い側には排気口１８１３がある。試料室１８３４および排気口１８１３は穿刺部材１８４１の長さに沿って供給通路１８４５の近い側の延長部によってつくられている。例示だけの目的で、図３８〜３８Ｂには試料室１８３４、供給通路１８４５、および排気口１８１３の境界を示すために破線が示されている。
【０２１８】
光源２２０によって放出される電磁放射線のビームが穿刺部材１８４１を通るに際、試料室１８３４、供給通路１８４５、および排気口１８１３の境界は該ビームの縁によって規定される。穿刺部材１８４１の内径Ｄは光路長を構成し、これは一具体化例においては約１μｍ以上で約１．２２ｍｍ以下であることができる。別法として、この光路長は約１μｍ〜約１００μｍの間であることができる。さらに他の具体化例においてはこの光路長は約８０μｍであるか、或いは約１０〜５０μｍの範囲にある。他の具体化例においては、行路長は約２５μｍである。各窓の厚さは試料室１８３４または切断器具１８４３を極度に弱体化させない範囲でできるだけ薄いことが好ましい。
【０２１９】
図３８〜３８Ｂに示されたランス１８０４は試薬を用いないものであり、試薬を用いない被検体濃度の測定に使用するのを目的としているから、試料通路１８４５、および／または試料室１８３４の容積を規定している内側の面１８１５は被検体の濃度の測定のために抜き取り得る任意の体液に関して不活性である。換言すれば、内側の面１８１５をつくっている材料および／または試料室１８３４の中に含まれる任意の材料は、全血システム１８０９または他の任意の適当なシステムを用いる体液の試料中の被検体の濃度の測定に対し、測定を終了するのに十分な時間の間、著しい影響を与えるような方法で体液と反応しない。一具体化例においては、この時間は試料を試料室１８３４に入れた後約２分間以上である。他の具体化例においては、この時間は試料を試料室１８３４に入れた後約１５〜３０分間である。従って試料室１８３４は試薬を含まない室となっている。
【０２２０】
一具体化例においては、穿刺部材１８４１は、試料室１８３４が約０．５μＬの容積をもつような大きさをしている。他の具体化例においては、穿刺部材１８４１は、試料室１８３４が約０．３μＬ以下の容積をもつような大きさをしている。さらに他の具体化例においては、穿刺部材１８４１は、穿刺部材１８４１の中に抜取られた体液の全容積が最大約１μＬであるかまたは最大約０．５μＬであるような大きさをしている。さらに他の具体化例においては、試料室１８３４は約１μＬ以下の体液しか保持しないようにつくられている。通常の当業界の専門家には理解できるように、穿刺部材１８４１／試料室１８３４／などの容積はいくつかの変動因子、例えば穿刺部材１８４１と関連して使用される光源２２０および検出器２５０の大きさおよび感度、試料室１８３４を通る電磁放射線の強度、試料の期待される流動特性、および流動強化部材（下記に説明する）が穿刺部材１８４１の中に組み込まれているか否かに依存して変化することができる。試料室１８３４の中への体液の輸送は毛管作用によって達成することができるが、灯心作用により（供給通路１８４５および／または試料室１８３４の中に適切な灯心材料を用いて）、或いは灯心作用と毛管作用の組み合わせによって達成することもできる。
【０２２１】
操作する場合、取り外し可能なカートリッジ・ランス１８０１を図３８に示されているような全血システム１８０９に装着し、該カートリッジ・ランス１８０１の遠い側の端１８２３を指２９０のような付属体または体液を採取するのに適した患者の体の他のランス部位と接触させる。体液は全血、全血の成分、組織間流体、細胞間流体、唾液、尿、汗、および／または患者から得られる他の有機材料を含んで成っていることができる。次にランス１８０４を迅速に前進させて引き込み、穿刺作動装置１８９１を作動させて患者から十分な容積の体液を得る。ランス１８０４を前進させた場合、切断器具１８４３は遠い側へ向かってランス部位の中へと押し込まれ、これによって供給通路１８４５がランス部位の内部で体液と流体的に連絡する。瞬間的に切断器具１８４３とランス部位との間の接触が保たれ、同時に患者の体の内部の体液は供給通路１８４５の中に入る。次に体液は供給通路１８４５を通って試料室１８３４の中に輸送される。体液は、使用する構造物の正確な構造に依存して毛管作用および／または灯心作用によって供給通路１８４５を通り試料室１８３４へ輸送される。体液が供給通路１８４５および試料室１８３４の内部で空気を置換するにつれて、排気口１８１３は近い側において穿刺部材１８４１から空気を逃がす。これによって体液が試料室１８３４の中に流れ込むにつれて穿刺部材１８４１の内部で空気圧が増加するのが防がれる。
【０２２２】
体液が穿刺部材１８４１の中に入ったら、穿刺部材１８４１の中に抜取られた体液を分析するために好ましくはランス１８０４を引き込ませる（必ずしも必要ではないが）。これによって穿刺部材１８４１は近い側でランス部位から逆に第１のハウジング１８０２へ引き込まれる。全血システム１８０９およびカートリッジ・ランス１８０１は試薬を用いないから、このシステムは患者に対して穿刺を迅速に繰り返し行なうのに適している。従って、試料室１８３４の中に引き込まれた体液の容積が不十分な場合、ランス１８０４は、抜取られた血液が試薬と反応するのに要する時間的な制約を受けずに、迅速にもう一度体液を採取することができる。このことは上記のランス１７０４および試料室１７３４の場合も同じである。
【０２２３】
体液が試料室１８３４に抜取られた後、光源２２０から放出された電磁放射線は試料室１８３４およびその中に含まれる体液を通過する。検出器２５０は問題となっている波長において電磁放射線の信号強度を検出する。一具体化例においては、適当なフィルター、例えばこれだけには限定されないが図１３に示されているようなフィルター２３０を光源２２０と試料室１８３４との間の光路２４３の中に位置させ、体液の分析に用いられる問題の波長以外の光源２２０から放出される波長をフィルターにより除去することができる。この信号強度に基づいて適切な信号プロセッサ、例えば図１３の信号プロセッサ２６０は検出器２５０と通信を行ない、試料室１８３４の中の体液１５６０が検出される波長における電磁放射線を吸収した程度を決定する。次いで、問題となっている被検体の濃度を任意の分光学的方法によって吸収のデータから決定する。
【０２２４】
問題となっている被検体の濃度が決定された後、取り外し可能なカートリッジ・ランス１８０１を全血システム１８０９の遠い側の端から取り外して廃棄することができる。患者の皮膚から引き抜いた後切断器具１８４３は第１のハウジング１８０２の中に引っ込むから、人および／または患者の健康管理に対する尖った用具の危険性は実質的に除去され、尖ったものを廃棄する容器を別に使用したり取り扱う必要がなくなる。
【０２２５】
体液を試料室１８３４の中に輸送するのに他の機構を用いることができる。例えば必要に応じ試料室１８３４自身を含む供給通路１８４５の少なくとも一部に灯心材料を取付けることにより灯心作用を使用することができる。他の具体化例においては、毛管作用と灯心作用とを組み合わせて使用して体液を試料室１８３４の中に輸送することができる。さらに他の具体化例においては、吸引作用を使用して体液を試料室１８３４の中に輸送することができる。この具体化例においては、真空源を排気口１８１３と流体的に連絡する状態に配置し、切断器具１８４３がランス部位に入った際、体液を供給通路１８４５を通して試料室１８３４へと抜取るのに使用することができる。
【０２２６】
図３８Ｄは全血システム１８５５と組み合わせて使用できる取り外し可能なカートリッジ・ランス１８５１の一具体化例を示し、この場合試料室１８３４の中に体液を輸送するのに吸引作用が使用される。全血システム１８５５は全血システム１８０９とすべての点に関し実質的に同じであるが、全血システム１８５５は真空源（下記に説明）を含み、穿刺作動装置１８９１が真空チューブ１８６８および一体となってつくられたピストン１８７２を含み、これは取り外し可能なカートリッジ・ランス１８５１の真空継手１８８９を受けるようにつくられている点が異なっている。同様に、取り外し可能なカートリッジ・ランス１８５１はすべての点においてカートリッジ・ランス１８０１と同じであるが、カートリッジ・ランス１８５１は真空継手１８８９を具備している点が異なっている。カートリッジ・ランス１８５１が図３８Ｄに示されているように全血システム１８５５に取り付けられた場合、真空継手１８８９は一体となってつくられたピストン１８７２を受け、これによって試料室１８３４は全血システム１８５５に配置された真空チューブ１８６６および真空源と液体的に連絡する。真空継手１８８９は、該真空継手１８８９と一体となってつくられたピストン１８７２との間で起こる漏れを防ぐ。
【０２２７】
図３８Ｄに示された一具体化例においては、真空源は密封された膨張室１８７０を具備し、その容積は穿刺作動装置１８９１が遠い側へ運動すると膨張する。試料室１８３４はポート１８６４（または別法として単方向バルブ）により密封された膨張室１８７０と流体的に連絡し、一体となってつくられたピストン１８７２は膨張室１８７０と密封を行なうように係合する。プランジャー１８７４は穿刺作動装置１８９１と結合し、親指で該作動装置１８９１を遠い側へ動かすこと、モーター（図示せず）を動かすことなどを容易にしている。プランジャーのシャフトは室１８７０の近い側の端の所でシステム１８５５の外側のハウジングと密封的に係合し、一体となってつくられたピストン１８７２は室１８７０の遠い側の端の所で真空継手１８８９と係合している。収縮バネ１８７６はプランジャー１８７４に適切な力がかかっていない時に穿刺作動装置１８９１およびランス１８０４を近い側へと引っ込めている。
【０２２８】
従って、プランジャー１８７４および穿刺作動装置１８９１が遠い側へ動くことによって室１８７０が膨張し、その中の空気圧を減少させる。これによって吸引が行なわれ、これは真空チューブ１８６６を通して試料室１８３４へと伝えられる。プランジャー１８７４にかかる力が緩められると、収縮バネ１８７６はプランジャー１８７４および作動装置１８９１を近い側へと動かす。作動装置１８９１が引き込むと、引き抜かれた体液が試料室１８３４から押出されることなく、単方向バルブ１８７８によって室１７７０から過剰の圧力が放出される。
【０２２９】
患者から体液を抜き取るのにこの具体化例を使用する場合、切断器具１８４３が付属体２９０の中に入った時、密封された膨張室１８７０は真空チューブ１８６６および真空継手１８８９を介して試料室１８３４に負の圧力を伝える。これによって体液はランス部位ＬＳから供給通路１８４５を通って試料室１８３４へ抜取られる。
【０２３０】
真空源を用いて体液を試料室１８３４へ抜取ることは、切断器具１８４３を抜取った後、皮膚の上に体液の溜まりが実質的にできないようにするという他の利点ももっている。皮膚の上の体液の溜まりをなくすことは患者が受ける「主観的な」苦痛を実質的に軽減し、従って体液を採取する際患者に与える癒しのレベルを大きくすることが見出だされている。他の具体化例においては、供給通路１８４５の内部に膜を配置し、体液を動かすと同時に全血システム１８０９によって行なわれる光学的測定を混乱させる恐れがある成分を濾過し去ることができる。
【０２３１】
図３９は全血試料を採取するためのランス１９０４の他の具体化例を示す。ランス１９０４はすべての点において図３８〜３８Ｂに示したランス１８０４と実質的に同じであるが、ランス１９０４は凝固剤１９５５で被覆された切断器具１８４３を含んで成っている点が異なっている。凝固剤１９５５は好ましくはコラーゲンの粉末を含んで成り、これを切断器具１８４３に被覆する。しかし他の具体化例においては凝固剤１９５５はランス部位において凝固を起こさせ得る任意の生体適合性をもつ物質を含んで成っていることができる。ランス１９０４はランス１８０４と同様であり、従って取り外し可能なカートリッジ・ランス１８０１の中で使用するのが最適であるが、ランス１９０４はまた任意の取り外し可能なアセンブリー１７０１／１７５０／１８０１にも使用することも考えることができる。
【０２３２】
図４０Ａおよび４０Ｂは、ランス１９０４を使用して患者の皮膚１９５７から全血試料を採取するのに使用される使用環境の例を示す。ランス１８０４に関して上記に説明したのと同様に、図４０Ａ〜Ｂに例示したランス１９０４は迅速に前進および後退を行ない十分な容積の患者の血液を採取する。図４０Ａに示されているようにランス１９０４が前進すると、切断器具１８４３は遠い側へと患者の皮膚の中へ押し込まれ、供給通路１８４５が皮膚１９５７の内部の血液と流体的に連絡する。切断器具１８４３と患者の皮膚１９５７との間の接触により切断器具１８４３から凝固剤１９５５が拭き取られ、ランス部位において皮膚１９４５の表面に凝固剤１９５５が蓄積する。切断器具１８４３とランス部位との接触は瞬間的に維持され、その間に患者の皮膚１９５７の内部の体液が供給通路１８４５の中に入る。上記のようにして血液が試料室１８３４の中に入ったら、図４０Ｂに示すようにランス１９０４を後退させる。これによって切断器具１８４３は皮膚１９５７から近い側に抜取られ、同時に凝固剤１９５５の少なくとも一部はランス部位において皮膚１９５７の上に残される。患者の皮膚１９５７から切断器具１８４３が取り外された後、凝固剤１９５５は血液を凝固させ、皮膚の上に体液の溜まりが実質的にできないようにするという他の利点ももっている。上記のように、皮膚の上の体液の溜まりをなくすことは患者が受ける主観的な苦痛が実質的に軽減され、血液を採取する際の患者に対する癒しの程度が大きくなることが見出だされている。これに加えて、皮膚の上における患者の血液の溜まりがなくなれば、人および／または患者の健康管理に対してこのような血液が有する生体危険性が実質的に減少する。
【図面の簡単な説明】
【０２３３】
【図１】非侵襲光検出システムの模式図。
【図２】非侵襲検出システムと共に使用される窓アセンブリーの透視図。
【図２Ａ】非侵襲検出システムと共に使用される窓アセンブリーの他の具体化例の平面図。
【図３】非侵襲検出システムと共に使用される窓アセンブリーの他の具体化例の分解模式図。
【図４】冷却システムに連結された窓アセンブリーの平面図。
【図５】低温の熱溜めに連結された窓アセンブリーの平面図。
【図６】非侵襲検出システムと共に使用される吸熱器の切取り断面図。
【図６Ａ】図１の非侵襲検出システムの下方部分の切取り透視図。
【図６Ｂ】非侵襲光検出システムと共に使用される窓取付けシステムの分解透視図。
【図６Ｃ】図６Ｂの窓取付けシステムの部分平面図。
【図６Ｄ】図６Ｃの窓取付けシステムの断面図。
【図７】非侵襲光検出システムと共に使用される制御システムの模式図。
【図８】問題となっている被検体の濃度を決定する第１の方法を示す図。
【図９】問題となっている被検体の濃度を決定する第２の方法を示す図。
【図１０】問題となっている被検体の濃度を決定する第３の方法を示す図。
【図１１】問題となっている被検体の濃度を決定する第４の方法を示す図。
【図１２】問題となっている被検体の濃度を決定する第５の方法を示す図。
【図１３】試薬を用いない全血検出システムの模式図。
【図１４】試薬を用いない全血検出システムと共に使用されるキュベットの一具体化例の透視図。
【図１５】試薬を用いない全血検出システムと共に使用されるキュベットの他の具体化例の透視図。
【図１６】図１５のキュベットの分解平面図。
【図１６Ａ】図１５のキュベットの分解透視図。
【図１７】図１５のキュベットの側面図。
【図１８】このシステムを他の装置またはネットワークに連結するための通信ポートを有する試薬を用いない全血検出システムの模式図。
【図１９】図１３の或る具体化例に組み込まれるフィルター・ホイールの模式図。
【図２０Ａ】全血抜取り用キュベットの他の具体化例の上面図。
【図２０Ｂ】図２０Ａの全血抜取り用キュベットの側面図。
【図２０Ｃ】図２０Ａの全血抜取り用キュベットの具体化例の分解図。
【図２１】全血抜取り用キュベットの他の具体化例をつくる方法を示す流れ図。
【図２２】図１３のシステムに対し図２１の方法に従ってつくられた全血抜取り用キュベットを包装するためのキュベット取扱い器の模式図。
【図２３Ａ】１種の流動強化部材を有する全血抜取り用キュベットの模式図。
【図２３Ｂ】他の種類の流動強化部材を有する全血抜取り用キュベットの模式図。
【図２４Ａ】他の種類の流動強化部材を有する全血抜取り用キュベットの側面図。
【図２４Ｂ】１種の流動強化部材の構造を示す図２４Ａの全血抜取り用キュベットの断面図。
【図２５】試薬を用いない全血検出システムの他の具体化例の模式図。
【図２６】試薬を用いない全血検出システムの他の具体化例の模式図。
【図２７】較正のためにつくられたキュベットの模式図。
【図２８】一体化したランスを有するキュベットの一具体化例の平面図。
【図２８Ａ】一体化したランスを有するキュベットの他の具体化例の平面図。
【図２９】一体化したランスを有するキュベットの他の具体化例の平面図。
【図３０】全血被検体検出システムの測定精度対測定時間を示すグラフ。
【図３１】一体化した穿刺部材を有する試料要素の他の具体化例の透視図。
【図３２】図３１の試料要素の遠い側の端の透視図。
【図３２Ａ】線３２Ａ−３２Ａに沿ってとった図３２の遠い側の端の断面図。
【図３２Ｂ】線３２Ｂ−３２Ｂに沿ってとった図３２の遠い側の端の断面図。
【図３２Ｃ】遠い側の端に位置した室を通る光路を示す図３２Ｂの遠い側の端の一部の断面図。
【図３３】図３１の試料要素の分解透視図。
【図３４Ａ−Ｂ】一体となった穿刺部材を有する試料要素の他の具体化例の透視図。
【図３５】一体となった試料抽出器を有する試料要素の他の具体化例の透視図。
【図３６】全血システムに遠い側で収納された取り外し可能なカートリッジ・ランスの横方向の断面図。
【図３６Ａ】図３６の取り外し可能なカートリッジ・ランスの横方向の断面図。
【図３６Ｂ】図３６の取り外し可能なカートリッジ・ランスの上面図。
【図３６Ｃ】図３６の取り外し可能なカートリッジ・ランスを具備したキュベットの断面図。
【図３６Ｄ】キュベットの中に配置された室を通る光路を示す図３６Ｃの断面図。
【図３６Ｅ】線３６Ｅ−３６Ｅに沿ってとった図３６Ｂの取り外し可能なカートリッジ・ランスのキュベットの断面図。
【図３６Ｆ】真空源を含む全血システムに遠い側で収納された取り外し可能なカートリッジ・ランスの横方向の断面図。
【図３６Ｇ】図３６Ｆの取り外し可能なカートリッジ・ランスの上面図。
【図３６Ｈ】真空源を示す図３６Ｆの全血システムの近い側の端の横方向の断面図。
【図３７】取り外し可能なカートリッジ・ランスの他の具体化例の横方向の断面図。
【図３８】全血システムに遠い側で収納された取り外し可能なカートリッジ・ランスの横方向の断面図。
【図３８Ａ】図３８の取り外し可能なカートリッジ・ランスの横方向の断面図。
【図３８Ｂ】穿刺部材の中の室を通る光路を示す図３８の取り外し可能なカートリッジ・ランスを具備した穿刺部材の断面図。
【図３８Ｃ】線３８Ｃ−３８Ｃに沿ってとった図３８Ｂの穿刺部材の断面図。
【図３８Ｄ】真空源を示す図３８の全血システムの近い側の端の横方向の断面図。
【図３９】全血を採取するためのランスの一具体化例の横方向の図。
【図４０Ａ−Ｂ】患者の皮膚から全血を採取するために図３９のランスを使用する使用環境の例。
【図１】
2006512974.tif 000003
【図２】
2006512974.tif 000004
【図２Ａ】
2006512974.tif 000005
【図３】
2006512974.tif 000006
【図４】
2006512974.tif 000007
【図５】
2006512974.tif 000008
【図６】
2006512974.tif 000009
【図６Ａ】
2006512974.tif 000010
【図６Ｂ】
2006512974.tif 000011
【図６Ｃ】
2006512974.tif 000012
【図６Ｄ】
2006512974.tif 000013
【図７】
2006512974.tif 000014
【図８】
2006512974.tif 000015
【図９】
2006512974.tif 000016
【図１０】
2006512974.tif 000017
【図１１】
2006512974.tif 000018
【図１２】
2006512974.tif 000019
【図１３】
2006512974.tif 000020
【図１４】
2006512974.tif 000021
【図１５】
2006512974.tif 000022
【図１６】
2006512974.tif 000023
【図１６Ａ】
2006512974.tif 000024
【図１７】
2006512974.tif 000025
【図１８】
2006512974.tif 000026
【図１９】
2006512974.tif 000027
【図２０Ａ】
2006512974.tif 000028
【図２０Ｂ】
2006512974.tif 000029
【図２０Ｃ】
2006512974.tif 000030
【図２１】
2006512974.tif 000031
【図２２】
2006512974.tif 000032
【図２３Ａ】
2006512974.tif 000033
【図２３Ｂ】
2006512974.tif 000034
【図２４Ａ】
2006512974.tif 000035
【図２４Ｂ】
2006512974.tif 000036
【図２５】
2006512974.tif 000037
【図２６】
2006512974.tif 000038
【図２７】
2006512974.tif 000039
【図２８】
2006512974.tif 000040
【図２８Ａ】
2006512974.tif 000041
【図２９】
2006512974.tif 000042
【図３０】
2006512974.tif 000043
【図３１】
2006512974.tif 000044
【図３２】
2006512974.tif 000045
【図３２Ａ】
2006512974.tif 000046
【図３２Ｂ】
2006512974.tif 000047
【図３２Ｃ】
2006512974.tif 000048
【図３３】
2006512974.tif 000049
【図３４Ａ−Ｂ】
2006512974.tif 000050
【図３５】
2006512974.tif 000051
【図３６】
2006512974.tif 000052
【図３６Ａ】
2006512974.tif 000053
【図３６Ｂ】
2006512974.tif 000054
【図３６Ｃ】
2006512974.tif 000055
【図３６Ｄ】
2006512974.tif 000056
【図３６Ｅ】
2006512974.tif 000057
【図３６Ｆ】
2006512974.tif 000058
【図３６Ｇ】
2006512974.tif 000059
【図３６Ｈ】
2006512974.tif 000060
【図３７】
2006512974.tif 000061
【図３８】
2006512974.tif 000062
【図３８Ａ】
2006512974.tif 000063
【図３８Ｂ】
2006512974.tif 000064
【図３８Ｃ】
2006512974.tif 000065
【図３８Ｄ】
2006512974.tif 000066
【図３９】
2006512974.tif 000067
【図４０Ａ−Ｂ】
2006512974.tif 000068
【国際調査報告】
2006512974.tif 000069
2006512974.tif 000070