(57)【要約】分光計のサンプルホルダー（５００）は微孔性シート（５１２）を含んでなる。微孔性シート（５１２）は表面、表面に実質的に平行な底面、および表面および底面に実質的に垂直に向けられた少なくとも１つの側面を有する。側面はサンプル物質（Ｓ）と接触し、そして接触したサンプル（Ｓ）を微孔性シート（５１２）に分配するように作成された露出した輸送開口部（５１８）を形成する。さらに光学的サンプルホルダー（５００）は、微孔性シート（５１２）の表面上に配置され、そして実質的にそれに平行する第１の平面支持部材（５１４）を含んでなる。さらに光学的サンプルホルダー（５００）は、微孔性シート（５１２）の底面上に配置され、そして第１の平面支持部材（５１４）に実質的に平行に向けられた第２の平面支持部材（５１４）を含んでなる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面、表面に実質的に平行な底面、および表面および底面に実質的に垂直に向けられた少なくとも１つの側面を有する微孔性シート、該側面はサンプル物質と接触し且つ接触したサンプル物質を微孔性シートに分配するように作成された露出した輸送開口部を形成し、
微孔性シートの表面上に配置され、そして実質的にそれに平行する、第１の平面支持部材；ならびに
微孔性シートの底面上に配置され、そして第１の平面支持部材に実質的に平行に向けられた、第２の平面支持部材
を含んでなる上記の分光器のサンプルホルダー。
【請求項２】
露出した輸送開口部が、サンプル物質が通過して微孔性シートに入ることができる入口領域を含んでなる請求項１に記載の分光器のサンプルホルダー。
【請求項３】
第１および第２の平面支持部材が、微孔性シートの構造的剛性より大きいか、または等しい構造的剛性を有する部材を含んでなる請求項１に記載の分光器のサンプルホルダー。
【請求項４】
微孔性シートがさらに、サンプル物質が通過して広がることができるボイド網を有する緻密ではない材料を含んでなる、請求項１に記載の分光器のサンプルホルダー。
【請求項５】
皮膚を刺す構造の遠位部分と露出した輸送開口部とを連結する通路を有する、皮膚を刺す構造をさらに含んでなる請求項１に記載の分光器のサンプルホルダー。
【請求項６】
情報を持つ媒体が少なくとも１つの平面支持部材上に配置される、請求項１に記載の分光器のサンプルホルダー。
【請求項７】
開口を形成するシールドをさらに含んでなる、請求項１に記載の分光器のサンプルホルダー。
【請求項８】
シールドが電磁線に対して実質的に不伝導性である、請求項７に記載の分光器のサンプルホルダー。
【請求項９】
微孔性シートが４つの側面を有し、そして第１および第２の平面支持部材が微孔性シートの少なくとも２つの側面と実質的に同一の広がりを持つ、請求項１に記載の分光器のサンプルホルダー。
【請求項１０】
第１および第２の平面支持部材が微孔性シートの４つすべての側面と実質的に同一の広がりを持つ、請求項９に記載の分光器のサンプルホルダー。
【請求項１１】
露出した輸送開口部を少なくとも部分的に覆う開放メッシュをさらに含んでなる、請求項１に記載の分光器のサンプルホルダー。
【請求項１２】
分光器のサンプルホルダーが少なくとも１パーセントの平均ベースライン透過率を有する、請求項１に記載の分光器のサンプルホルダー。
【請求項１３】
分光器のサンプルホルダーが少なくとも１０パーセントの平均ベースライン透過率を有する、請求項１に記載の分光器のサンプルホルダー。
【請求項１４】
分光器のサンプルホルダーが少なくとも５０パーセントの平均ベースライン透過率を有する、請求項１に記載の分光器のサンプルホルダー。
【請求項１５】
微孔性シートがポリオレフィンフィルムから本質的になる、請求項１に記載の分光器のサンプルホルダー。
【請求項１６】
微孔性シートが、以下のポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン／プロピレンコポリマー、ポリテトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレンポリマーおよびコポリマー、ポリビニリデンフルオリド、ポリエステルまたはナイロンの１または複数から本質的になる、請求項１に記載の分光器のサンプルホルダー。
【請求項１７】
微孔性シートが親水性である請求項１に記載の分光器のサンプルホルダー。
【請求項１８】
微孔性シートが疎水性である請求項１に記載の分光器のサンプルホルダー。
【請求項１９】
微孔性シートが反対側に静電荷を有する、請求項１に記載の分光器のサンプルホルダー。
【請求項２０】
微孔性シートがさらにアズラクトン材料を含んでなる、請求項１に記載の分光器のサンプルホルダー。
【請求項２１】
ポリマー材料がアズラクトン材料にグラフト化されている、請求項２０に記載の分光器のサンプルホルダー。
【請求項２２】
微孔性シートがポリマー性の不織材料を含んでなる、請求項１に記載の分光器のサンプルホルダー。
【請求項２３】
微孔性シートが約２０パーセントよりも大きいボイド容量を有する、請求項１に記載の分光器のサンプルホルダー。
【請求項２４】
微孔性シートが約５０パーセントから約９８パーセントの間のボイド容量を有する、請求項１に記載の分光器のサンプルホルダー。
【請求項２５】
微孔性シートが約７０パーセントから約８５パーセントの間のボイド容量を有する、請求項１に記載の分光器のサンプルホルダー。
【請求項２６】
微孔性シートがそれらの平均特性幅において、約０．１μｍ〜約５０μｍの範囲の孔を有する、請求項１に記載の分光器のサンプルホルダー。
【請求項２７】
露出した輸送開口部が構造化された表面を有する、請求項１に記載の分光器のサンプルホルダー。
【請求項２８】
微孔性シートが約２．５μｍから約２５μｍの間の厚さを有する、請求項１に記載の分光器のサンプルホルダー。
【請求項２９】
微孔性シートの透過率の変動性が２５パーセント未満である、請求項１に記載の分光器のサンプルホルダー。
【請求項３０】
微孔性シートの透過率の変動性が１０パーセント未満である、請求項１に記載の分光器のサンプルホルダー。
【請求項３１】
微孔性シートが約１ｃｍ２から約６ｃｍ２の間の面積を有する、請求項１に記載の分光器のサンプルホルダー。
【請求項３２】
第１と第２支持部材との間に配置された微孔性シートを含んでなる装置であり、微孔性シートの少なくとも一部が、サンプル物質を受け、そして微孔性シートに分配するために作成された露出した輸送開口部である上記装置。
【請求項３３】
露出した輸送開口部が、サンプル物質が通過して微孔性シートに入ることができる入口領域を含んでなる、請求項３２に記載の装置。
【請求項３４】
第１および第２の平面支持部材が、微孔性シートの構造的剛性より大きいか、または等しい構造的剛性を有する部材を含んでなる、請求項３２に記載の装置。
【請求項３５】
微孔性シートが、サンプル物質が通過して広がることができるボイド網を有する緻密ではない材料を含んでなる、請求項３２に記載の装置。
【請求項３６】
皮膚を刺す構造の遠位部分と露出した輸送開口部とを連結する通路を有する、皮膚を刺す構造をさらに含んでなる請求項３２に記載の装置。
【請求項３７】
情報を持つ媒体が少なくとも１つの平面支持部材上に配置される、請求項３２に記載の装置。
【請求項３８】
開口を形成するシールドをさらに含んでなる、請求項３２に記載の装置。
【請求項３９】
シールドが電磁線に対して実質的に不伝導性である、請求項３８に記載の装置。
【請求項４０】
微孔性シートが４つの側面を有し、そして第１および第２の支持部材が微孔性シートの少なくとも２つの側面と実質的に同一の広がりを持つ、請求項３２に記載の装置。
【請求項４１】
第１および第２の支持部材が微孔性シートの４つすべての側面と実質的に同一の広がりを持つ、請求項４０に記載の装置。
【請求項４２】
露出した輸送開口部を少なくとも部分的に覆う開放メッシュをさらに含んでなる、請求項３２に記載の装置。
【請求項４３】
露出した輸送開口部が構造化された表面を有する、請求項３２に記載の装置。
【請求項４４】
装置が少なくとも１パーセントの平均ベースライン透過率を有する、請求項３２に記載の装置。
【請求項４５】
装置が少なくとも１０パーセントの平均ベースライン透過率を有する、請求項３２に記載の開口。
【請求項４６】
装置が少なくとも５０パーセントの平均ベースライン透過率を有する、請求項３２に記載の装置。
【請求項４７】
微孔性シートがポリオレフィンフィルムから本質的になる、請求項３２に記載の装置。
【請求項４８】
微孔性シートが、以下のポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン／プロピレンコポリマー、ポリテトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレンポリマーおよびコポリマー、ポリビニリデンフルオリド、ポリエステルまたはナイロンの１または複数から本質的になる、請求項３２に記載の装置。
【請求項４９】
微孔性シートが親水性である請求項３２に記載の装置。
【請求項５０】
微孔性シートが疎水性である請求項３２に記載の装置。
【請求項５１】
微孔性シートが反対側に静電荷を有する、請求項３２に記載の装置。
【請求項５２】
微孔性シートがさらにアズラクトン材料を含んでなる、請求項３２に記載の装置。
【請求項５３】
ポリマー材料がアズラクトン材料にグラフト化されている、請求項５２に記載の装置。
【請求項５４】
微孔性シートがポリマー性の不織材料を含んでなる、請求項３２に記載の装置。
【請求項５５】
微孔性シートが約２０パーセントよりも大きいボイド容量を有する、請求項３２に記載の装置。
【請求項５６】
微孔性シートが約５０パーセントから約９８パーセントの間のボイド容量を有する、請求項３２に記載の装置。
【請求項５７】
微孔性シートが約７０パーセントから約８５パーセントの間のボイド容量を有する、請求項３２に記載の装置。
【請求項５８】
微孔性シートがそれらの平均特性幅において、約０．１μｍ〜約５０μｍの範囲の孔を有する、請求項３２に記載の装置。
【請求項５９】
微孔性シートが約２．５μｍから約２５μｍの間の厚さを有する、請求項３２に記載の装置。
【請求項６０】
微孔性シートの透過率の変動性が２５パーセント未満である、請求項３２に記載の装置。
【請求項６１】
微孔性シートの透過率の変動性が１０パーセント未満である、請求項３２に記載の装置。
【請求項６２】
微孔性シートが約１ｃｍ２から約６ｃｍ２の間の面積を有する、請求項３２に記載の装置。
【請求項６３】
微孔性シートの少なくとも一部が露出されたままになるように、第１と第２の支持部材の間に配置される微孔性シートを提供し；
サンプル物質の少なくとも一部が微孔性シートに引き出されるように、微孔性シートの露出部分をサンプル物質と接触させ；
電磁線を微孔性シート中のサンプル物質を通して透過させ；そして
サンプル物質を通って透過した電磁線を目的のスペクトル領域で分析する、
ことを含んでなる方法。
【請求項６４】
微孔性シートの露出した部分が、サンプル物質が通過して微孔性シートに入ることができる入口領域を含んでなる、請求項６３に記載の方法。
【請求項６５】
第１および第２の平面支持部材が、微孔性シートの構造的剛性より大きいか、または等しい構造的剛性を有する部材を含んでなる、請求項６３に記載の方法。
【請求項６６】
微孔性シートが、サンプル物質が通過して広がることができるボイド網を有する緻密ではない材料を含んでなる、請求項６３に記載の方法。
【請求項６７】
皮膚を刺す構造で患者の皮膚を刺すことをさらに含んでなり、皮膚を刺す構造が皮膚を刺す構造の遠位部分と微孔性シートの露出部分とを連結する通路を有する、請求項６３に記載の方法。
【請求項６８】
電磁線が微孔性シートを透過する前に、サンプル物質を乾燥させることができる請求項６３に記載の方法。
【請求項６９】
サンプル物質を微孔性シートと接触させる前に、微孔性シートのベースライン透過率を測定することをさらに含んでなる、請求項６３に記載の方法。
【請求項７０】
サンプル物質が溶媒に溶解性の物質であり、そしてさらにサンプル物質を微孔性シートと接触させる前にサンプルを溶媒に溶解することをさらに含んでなる、請求項６３に記載の方法。
【請求項７１】
サンプル物質が生物学的流体である、請求項６３に記載の方法。
【請求項７２】
情報を持つ媒体が少なくとも１つの支持部材上に配置される、請求項６３に記載の方法。
【請求項７３】
微孔性シートが開口を形成するシールドをさらに含んでなる、請求項６３に記載の方法。
【請求項７４】
シールドが電磁線に対して実質的に不伝導性である、請求項７３に記載の方法。
【請求項７５】
微孔性シートが４つの側面を有し、そして第１および第２の支持部材が微孔性シートの少なくとも２つの側面と実質的に同一の広がりを持つ、請求項６３に記載の方法。
【請求項７６】
第１および第２の支持部材が微孔性シートの４つすべての側面と実質的に同一の広がりを持つ、請求項７５に記載の方法。
【請求項７７】
微孔性シートの露出部分を少なくとも部分的に覆う開放メッシュをさらに含んでなる、請求項６３に記載の方法。
【請求項７８】
微孔性シートの露出部分が構造化された表面を有する、請求項６３に記載の方法。
【請求項７９】
微孔性シートが少なくとも１パーセントの平均ベースライン透過率を有する、請求項６３に記載の方法。
【請求項８０】
微孔性シートが少なくとも１０パーセントの平均ベースライン透過率を有する、請求項６３に記載の方法。
【請求項８１】
微孔性シートが少なくとも５０パーセントの平均ベースライン透過率を有する、請求項６３に記載の方法。
【請求項８２】
微孔性シートがポリオレフィンフィルムから本質的になる、請求項６３に記載の方法。
【請求項８３】
微孔性シートが、以下のポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン／プロピレンコポリマー、ポリテトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレンポリマーおよびコポリマー、ポリビニリデンフルオリド、ポリエステルまたはナイロンの１または複数から本質的になる、請求項６３に記載の方法。
【請求項８４】
微孔性シートが親水性である請求項６３に記載の方法。
【請求項８５】
微孔性シートが疎水性である請求項６３に記載の方法。
【請求項８６】
微孔性シートが反対側に静電荷を有する、請求項６３に記載の方法。
【請求項８７】
微孔性シートがさらにアズラクトン材料を含んでなる、請求項６３に記載の方法。
【請求項８８】
ポリマー材料がアズラクトン材料にグラフト化されている、請求項８７に記載の方法。
【請求項８９】
微孔性シートがポリマー性の不織材料を含んでなる、請求項６３に記載の方法。
【請求項９０】
微孔性シートが約２０パーセントよりも大きいボイド容量を有する、請求項６３に記載の方法。
【請求項９１】
微孔性シートが約５０パーセントから約９８パーセントの間のボイド容量を有する、請求項６３に記載の方法。
【請求項９２】
微孔性シートが約７０パーセントから約８５パーセントの間のボイド容量を有する、請求項６３に記載の方法。
【請求項９３】
微孔性シートがそれらの平均特性幅において、約０．１μｍ〜約５０μｍの範囲の孔を有する、請求項６３に記載の方法。
【請求項９４】
微孔性シートが約２．５μｍから約２５μｍの間の厚さを有する、請求項６３に記載の方法。
【請求項９５】
微孔性シートの透過率の変動性が２５パーセント未満である、請求項６３に記載の方法。
【請求項９６】
微孔性シートの透過率の変動性が１０パーセント未満である、請求項６３に記載の方法。
【請求項９７】
微孔性シートが約１ｃｍ２から約６ｃｍ２の間の面積を有する、請求項６３に記載の方法。
【請求項９８】
電磁線を放出するために作成された放射線源：
放射線の光路に配置された検出器：および
放射線の光路に位置を与えられ、そして第１と第２の支持部材の間に配置された微孔性シート、ここで微孔性シートの少なくとも一部は、サンプル物質を受け、そして微孔性シートに分配するために作成された露出された輸送開口部である、
を含んでなり、
これにより検出システムがサンプル物質に関する光学的分析を行って、サンプル物質の少なくとも１つの成分の濃度を評価する
被検体検出システム。
【請求項９９】
第１および第２の平面支持部材が、微孔性シートの構造的剛性より大きいか、または等しい構造的剛性を有する部材を含んでなる請求項９８に記載のシステム。
【請求項１００】
微孔性シートが、サンプル物質が通過して広がることができるボイド網を有する緻密ではない材料を含んでなる、請求項９８に記載のシステム。
【請求項１０１】
情報を持つ媒体が少なくとも１つの支持部材上に配置される、請求項９８に記載のシステム。
【請求項１０２】
微孔性シートが、開口を形成するシールドをさらに含んでなる、請求項９８に記載のシステム。
【請求項１０３】
シールドが電磁線に対して実質的に不伝導性である、請求項１０２に記載のシステム。
【請求項１０４】
微孔性シートが４つの側面を有し、そして第１および第２の支持部材が微孔性シートの少なくとも２つの側面と実質的に同一の広がりを持つ、請求項９８に記載のシステム。
【請求項１０５】
第１および第２の支持部材が微孔性シートの４つすべての側面と実質的に同一の広がりを持つ、請求項１０４に記載のシステム。
【請求項１０６】
露出した輸送開口部を少なくとも部分的に覆う開放メッシュをさらに含んでなる、請求項９８に記載のシステム。
【請求項１０７】
露出した輸送開口部が構造化された表面を有する、請求項９８に記載のシステム。  
【請求項１０８】
微孔性シートが少なくとも１パーセントの平均ベースライン透過率を有する、請求項９８に記載のシステム。
【請求項１０９】
微孔性シートが少なくとも１０パーセントの平均ベースライン透過率を有する、請求項９８に記載のシステム。
【請求項１１０】
微孔性シートが少なくとも５０パーセントの平均ベースライン透過率を有する、請求項９８に記載のシステム。
【請求項１１１】
微孔性シートがポリオレフィンフィルムから本質的になる、請求項９８に記載のシステム。
【請求項１１２】
微孔性シートが、以下のポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン／プロピレンコポリマー、ポリテトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレンポリマーおよびコポリマー、ポリビニリデンフルオリド、ポリエステルまたはナイロンの１または複数から本質的になる、請求項９８に記載のシステム。
【請求項１１３】
微孔性シートが親水性である請求項９８に記載のシステム。
【請求項１１４】
微孔性シートが疎水性である請求項９８に記載のシステム。
【請求項１１５】
微孔性シートが反対側に静電荷を有する、請求項９８に記載のシステム。
【請求項１１６】
微孔性シートがさらにアズラクトン材料を含んでなる、請求項９８に記載のシステム。
【請求項１１７】
ポリマー材料がアズラクトン材料にグラフト化されている、請求項１１６に記載のシステム。
【請求項１１８】
微孔性シートがポリマー性の不織材料を含んでなる、請求項９８に記載のシステム。
【請求項１１９】
微孔性シートが約２０パーセントよりも大きいボイド容量を有する、請求項９８に記載のシステム。
【請求項１２０】
微孔性シートが約５０パーセントから約９８パーセントの間のボイド容量を有する、請求項９８に記載のシステム。
【請求項１２１】
微孔性シートが約７０パーセントから約８５パーセントの間のボイド容量を有する、請求項９８に記載のシステム。
【請求項１２２】
微孔性シートがそれらの平均特性幅において、約０．１μｍ〜約５０μｍの範囲の孔を有する、請求項９８に記載のシステム。
【請求項１２３】
微孔性シートが約２．５μｍから約２５μｍの間の厚さを有する、請求項９８に記載のシステム。
【請求項１２４】
微孔性シートの透過率の変動性が２５パーセント未満である、請求項９８に記載のシステム。
【請求項１２５】
微孔性シートの透過率の変動性が１０パーセント未満である、請求項９８に記載のシステム。
【請求項１２６】
微孔性シートが約１ｃｍ２から約６ｃｍ２の間の面積を有する、請求項９８に記載のシステム。
【請求項１２７】
微孔性シートの少なくとも一部が露出されたままになるように、第１と第２の支持部材の間に配置される微孔性シートを提供し；
サンプル物質の少なくとも一部が微孔性シートに引き出されるように、微孔性シートの露出部分をサンプル物質と接触させ；
微孔性シート中のサンプル物質から放出される電磁線を検出器に透過させ；そして
サンプル物質から放出される電磁線を目的のスペクトル領域で分析する、
ことを含んでなる方法。
【請求項１２８】
微孔性シートの露出部分が、サンプル物質が通過して微孔性シートに入ることができる入口領域を含んでなる、請求項１２７に記載の方法。
【請求項１２９】
第１および第２の平面支持部材が、微孔性シートの構造的剛性より大きいか、または等しい構造的剛性を有する部材を含んでなる、請求項１２７に記載の方法。
【請求項１３０】
微孔性シートが、サンプル物質が通過して広がることができるボイド網を有する緻密ではない材料を含んでなる、請求項１２７に記載の方法。
【請求項１３１】
皮膚を刺す構造で患者の皮膚を刺すことをさらに含んでなり、皮膚を刺す構造は皮膚を刺す構造の遠位部分と微孔性シートの露出部分とを連結する通路を有する、請求項１２７に記載の方法。
【請求項１３２】
サンプル物質を微孔性シートと接触させる前に、微孔性シートのベースライン透過率を決定することをさらに含んでなる、請求項１２７に記載の方法。
【請求項１３３】
サンプル物質が生物学的流体である、請求項１２７に記載の方法。
【請求項１３４】
微孔性シートが４つの側面を有し、そして第１および第２の支持部材が微孔性シートの少なくとも２つの側面と実質的に同一の広がりを持つ、請求項１２７に記載の方法。
【請求項１３５】
第１および第２の支持部材が微孔性シートの４つすべての側面と実質的に同一の広がりを持つ、請求項１３４に記載の方法。
【請求項１３６】
微孔性シートの露出部分が構造化された表面を有する、請求項１２７に記載の方法。
【請求項１３７】
微孔性シートがポリマー性の不織材料を含んでなる、請求項１２７に記載の方法。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の背景
発明の分野
本発明は、一般にサンプル物質中の被検体濃度を決定することに関する。
【背景技術】
【０００２】
関連技術の説明
数百万人の糖尿病患者が、血液のような体液のサンプルを基本的に毎日採取して、彼らの血中のグルコースレベルを監視している。このプラクティスは自己監視と呼ばれ、普通は多数の試薬に基づくグルコースモニターの１つを使用して行われる。これらのモニターは、試薬と流体サンプル中のグルコースとの間の化学反応の幾つかの状況を観察することによりグルコース濃度を監視する。この試薬は予測できる様式でグルコースと反応することが知られている化学的な化合物であり、監視してサンプル中のグルコース濃度を決定できるようにする。例えばモニターは、グルコースと試薬との間の反応により生じる電圧または電流を測定するために作成（ｃｏｎｆｉｇｕｒｅｄ）することができる。試薬を保持し、そしてグルコースと試薬との間の反応を収容するために、しばしば小試験片が使用される。試薬に基づくモニターおよび試験片には種々の問題があり、そして性能にも限界を有する。
【０００３】
試薬に関連する問題および経費は、試薬を含む試験片の製造、輸送、保存および使用中に発生する。試験片が最終的に正しく機能することを確認するために、経費がかかり、しかも品質管理を要する方法が試験片の製造工程に包含されなければならない。例えば製造ロットに特異的なカリブレーションコードは、血液または均等な試験を介して決定されなければならず、その後に試験片を消費者への販売に出すことができる。試薬に基づくモニターを使用する糖尿病患者は、頻繁にこのカリブレーションコードをモニターに入れて、モニターが試験片上に置かれたサンプル中のグルコース濃度を正しく読み取ることを確かめなければならない。自然にこの要件は読み取りおよびカリブレーションコードの入力に誤りを導き、これによりモニターがグルコース濃度の危険な不正確な読み取りを作成する可能性を生じる。
【０００４】
また試薬に基づくモニター試験片は、試薬の水和を防ぐために輸送および保存中に特別な包装が必要である。不完全な水和は試薬がグルコースと反応する様式に影響を及ぼし、そして誤りが多い読み取りを引き起こす可能性がある。いったん試験片が輸送されれば、それらは売主および使用者により管理された保存温度範囲内で保存されなければならない。不幸にも多数の使用者はこれらのプロトコールに従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正しく取り扱われず、そして保存されない時、誤ったモニターの読み取りが起こる可能性がある。たとえすべての必要工程、包装および保存管理に従った時でも、試験片上の試薬は時間と共に分解し、そしてこれにより試薬片には限定された使用期限がある。これらすべての要因により、消費者は試薬に基づくモニターおよび試験片を高価で問題が多いと見るようになった。実際には試薬に基づく試験片は、それらをさらに単純化し、そして完全にフェイルセーフとするように設計すれば、さらに一層高価となるだろう。
【０００５】
試薬に基づくグルコースモニターの性能は、試薬に関連する多数の観点から限定されている。上で検討したように、そのようなモニターの精度は試薬の敏感な性質により限定され、すなわち製造、包装、貯蔵および使用に関する厳格なプロトコールの低下がモニターの精度を下げる。グルコースと試薬との間で反応が起こっている間の時間は、試験片上に存在する試薬の量により限定される。したがってサンプル中のグルコース濃度を測定する時間も限定される。試薬に基づく血液グルコースのモニターの出力における信頼度は、より多くの流体サンプルを取り、そしてさらなる測定を作成することによってのみ上昇し得る。これは痛みを伴う流体採取の回数を２倍または３倍にするので望ましくない。同時に、試薬に基づくモニターの性能は、反応速度が個々の測定を得ることができるスピードを限定する点で限度がある。反応時間はほとんどの使用者には長すぎると見なされている。
【０００６】
一般に試薬に基づくモニターは絶対必要な使用者には複雑すぎ、そして限定された性能を有する。さらにそのようなモニターは、慎重に配置しなければならない鋭いランセットを使用して１日に何回も使用者に流体の採取を要求する。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
発明の要約
１つの態様では、分光器のサンプルホルダーは微孔性シートを含んでなる。微孔性シートは、表面、表面に実質的に平行な底面、および表面および底面に実質的に垂直に向けられた少なくとも１つの側面を有する。側面はサンプル物質と接触し、そして接触したサンプル物質を微孔性シートに分配するように作成された露出した輸送開口部を形成する。分光器のサンプルホルダーはさらに、微孔性シートの表面上に配置され、そして実質的にそれに平行する第１の平面支持部材を含んでなる。分光器のサンプルホルダーはさらに、微孔性シートの底面上に配置され、そして第１の平面支持部材に実質的に平行に向けられた第２の平面支持部材を含んでなる。
【０００８】
別の態様では、装置は第１と第２支持部材との間に配置された微孔性シートを含んでなる。微孔性シートの少なくとも一部は、サンプル物質を受け、そして微孔性シートに分配するために作成された露出した輸送開口部である。
【０００９】
別の態様では、方法は第１と第２の支持部材の間に配置される微孔性シートを提供することを含んでなる。微孔性シートの少なくとも一部は露出されたままである。この方法はさらに、微孔性シートの露出部分をサンプル物質と接触させることを含んでなる。サンプル物質の少なくとも一部が微孔性シートに引き出される。この方法はさらに、電磁線を微孔性シート中のサンプル物質に通して透過させることを含んでなる。この方法はさらに、サンプル物質を通って透過した電磁線を目的のスペクトル領域で分析することを含んでなる。
【００１０】
別の態様では、方法は第１と第２の支持部材の間に配置される微孔性シートを提供することを含んでなる。微孔性シートの少なくとも一部は露出されたままである。この方法はさらに、微孔性シートの露出部分をサンプル物質と接触させることを含んでなる。サンプル物質の少なくとも一部が微孔性シートに引き出される。この方法はさらに、微孔性シート中のサンプル物質から放出した電磁線を検出器に透過させることを含んでなる。この方法はさらに、サンプル物質から放出された電磁線を目的のスペクトル領域で分析することを含んでなる。
【００１１】
別の態様では、試薬を含まない被検体検出システムは電磁線を放出するために作成された放射線源を含んでなる。さらに試薬を含まない被検体検出システムは、放射線の光路に配置された検出器を含んでなる。さらに試薬を含まない検出システムは、放射線の光路に位置を定めた微孔性シートを含んでなる。微孔性シートは第１と第２の支持部材間に配置される。微孔性シートの少なくとも一部は、サンプル物質を受け、そして微孔性シートに分配するために配列された露出した輸送開口部である。被検体検出システムはサンプル物質について光学的分析を行って、サンプル物質の少なくとも１つの成分を評価する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
好適な態様の詳細な説明
特定の好適態様および実施例を以下に開示するが、当業者は本発明が具体的に開示される態様を越えて本発明の他の代替態様および／または使用、およびそれらの明白な修飾および均等物まで広がることを理解するだろう。このように、本明細書に開示する本発明の範囲は、以下に記載する特別に開示された態様に限定されるべきではないと意図する。
Ｉ．被検体検出システムの全体像
本明細書に開示するのは、以下のＡ部で主に検討する非侵襲的システム、および以下のＢ部で主に検討する全血システムを含む、被検体検出システムである。またサンプル物質中の被検体濃度を検出するための方法を含む種々の方法も開示する。非侵襲的システム／方法および全血システム／方法の両方が、光学的測定を利用することができる。測定装置および方法に関連して本明細書で使用するように、「光学的」は広い用語であり、そしてその通常の意味で使用され、そして限定するわけではないが化学反応が起こる必要が無いサンプル物質中の被検体の存在または濃度の同定を称する。以下にさらに詳細に検討するように、２つの取り組み（ａｃｃｅｓｓ）をそれぞれ独立して操作してサンプル物質中の光学的分析を行うことができる。以下にさらに詳細に検討するように、また２つの取り組みは装置内で組み合わせることができ、あるいは２つの取り組みを方法が異なる工程を行うために一緒に使用することができる。
【００１３】
１つの態様では、２つの取り組みを組み合わせて装置、例えば非侵襲的取り組みを採用する装置のカリブレーションを行うことができる。別の態様では、２つの取り組みの有利な組み合わせが侵襲的測定を行い、より高い精度および全血測定を達成して、患者の不快を最小にする。例えば全血技法は１日のある時期、例えば食事を取ってから、または薬剤が投与された後の一定時間での非侵襲的技法よりも正確となる得る。
【００１４】
しかし開示されたいずれのデバイスも任意の適切な検出方法論に従い操作することができ、そして開示された任意の方法を任意の適当なデバイスにも採用できると理解すべきである。さらに開示されたデバイスおよび方法は、様々な状況および操作様式（限定するわけではないが侵襲的、非侵襲的、断続的もしくは連続的測定、皮下移植、装着可能な検出システム、あるいはそれらの任意の組み合わせ）に応用可能である。
【００１５】
本明細書に記載し、そして具体的に説明する方法は、記載する動作の正確な配列に限定されないし、説明するすべての動作の実施に限定される必要もない。他の事象（ｅｖｅｎｔ）もしくは動作の配列、またはすべての事象より少ない配列、または事象の同時発生は、目的の方法（１つまたは複数）の実施に使用することができる。
Ａ．非侵襲的システム
１．モニター構造
図１は、現在好適な形態の非侵襲的な光学検出システム（今後、非侵襲的システム）１０を表す。表している非侵襲的システム１０は、以下でさらに詳細に検討するように、サンプルにより放出される赤外線エネルギーを観察することにより、サンプル物質Ｓ中の被検体濃度を非侵襲的に検出するために特に適している。
【００１６】
本明細書で使用する用語「非侵襲的」は広い用語であり、そしてその通常の意味で使用し、そして限定するわけではないがインビボの組織サンプルまたは体液中の被検体濃度を決定する能力を有する被検体検出デバイスおよび方法を称する。しかし本明細書に開示する非侵襲的システム１０は、非侵襲的システム１０が侵襲的または非侵襲的に得られたインビトロの流体または組織サンプルを分析するために使用することができるので、非侵襲的な用途に限定されない。本明細書で使用する用語「侵襲的」（または、そうではなく「従来の」）は広い用語であり、そしてその通常の意味で使用し、そして限定するわけではないが、皮膚を介して流体サンプルの採取が関与する被検体検出法を称する。本明細書で使用する用語「サンプル物質」は広い用語であり、そしてその通常の意味で使用し、そして限定するわけではないが、非侵襲的システム１０により分析するために適している物質の任意の収集物を称する。例えばサンプル物質Ｓは、非侵襲的システム１０に対して置かれたヒト前腕のような組織サンプルを含んでなることができる。またサンプル物質Ｓは侵襲的に得られた全血、血液成分（１つまたは複数）、間質液または細胞間液のような体液、あるいは非侵襲的に得られた唾液または尿、あるいは有機または無機物質の任意の収集物を含んでなることができる。本明細書で使用する用語「被検体」は広い用語であり、そしてその通常の意味で使用し、そして限定するわけではないが任意の化学種を称し、サンプル物質Ｓ中のその存在または濃度が非侵襲的システム１０により調べられる。例えば非侵襲的システム１０により検出できる被検体（１つまたは複数）には、限定するわ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、血中酸素、コレステロール、ビリルビン、ケトン、脂肪酸、リポタンパク質、アルブミン、尿素、クレアチニン、白血球細胞、赤血球細胞、ヘモグロビン、酸素化ヘモグロビン、カルボキシヘモグロビン、有機分子、無機分子、薬物、チトクローム、種々のタンパク質およびクモロフォア、微小石灰化、電解質、ナトリウム、カリウム、クロライド、重炭酸塩およびホルモンを含む。測定技術を説明するために本明細書で使用する用語「連続的」は広い用語であり、そしてその通常の意味で使用し、そして限定するわけではないが、約１０分毎に１回より高い頻度で別々の測定を取ること、および／または例えば１から数秒、分、時間、日またはそれ以上の間隔にわたる任意の適切な間隔にわたり、流れまたは一連の測定または他のデータを取ることを称する。測定技術を説明するために本明細書で使用する用語「断続的」は広い用語であり、そしてその通常の意味で使用し、そして限定するわけではないが、約１０分毎に一回よりも低い頻度で測定をすることを称する。
【００１７】
非侵襲的システム１０は、ウインドアッセンブリー１２を含んでなることが好ましいが、幾つかの態様ではウインドアッセンブリー１２は省略してもよい。ウインドアッセンブリー１２の１つの機能は、サンプルＳがウインドアッセンブリー１２の上面１２ａに対して置かれた時、赤外線エネルギーＥがサンプルＳから非侵襲的システム１０に入ることを可能にすることである。ウインドアッセンブリー１２には、サンプル物質Ｓを加熱し、そしてそれからの赤外線エネルギーの放出を刺激するヒーター層（以下の検討を参照）を含む。好ましくはペルチエ型の熱電気デバイスを含んでなる冷却システム１４は、ウインドアッセンブリー１２に対して熱的に伝導性であるので、ウインドアッセンブリー１２およびサンプル物質Ｓの温度は、以下にさらに詳細に検討する検出方法論に従い操作することができる。冷却システム１４は、低温リザーバー１６およびウインドアッセンブリー１２に対して熱的に伝導性である低温面１４ａ、および熱シンク１８に対して熱的に伝導性である高温面１４ｂを含む。
【００１８】
赤外線エネルギーＥが非侵襲的システム１０に入ると、赤外線エネルギーＥは最初にウインドアッセンブリー１２を通過し、次いで光学ミキサー２０を通過し、次いでコリメーター２２を通過する。光学ミキサー２０は好ましくは高度に反射性の内面を有する光パイプを含んでなり、これは赤外線エネルギーＥがそれらを通過し、そしてミキサー壁に対して反射する時、赤外線エネルギーＥの方向性を無作為化する。またコリメーター２２は、高度に反射性の内壁を有する光パイプを含んでなるが、この壁はミキサー２０から延びるほどそれる（ｄｉｖｅｒｇｅ）。このそれる壁は、赤外線エネルギーＥがコリメーター壁に反射した時、その入射角によりコリメーター２２のより広い末端に向かって進むにつれて真っすぐになる傾向を引き起こす。
【００１９】
コリメーター２２から、赤外線エネルギーＥはフィルター２４列を通過し、この各フィルターは選択した波長または波長の帯のみの通過を可能とする。これらの波長／帯は、以下で詳細に検討する検出方法論において、目的の被検体の吸収効果を強調するか、または単離するために選択される。各フィルター２４は濃縮器２６および赤外線検出器２８と光学的に連絡していることが好ましい。濃縮器２６は、赤外線エネルギーＥが検出器２８に向かって進む時、赤外線エネルギーＥを濃縮する高度に反射性の収束する内壁を有し、検出器２８での入射エネルギーの密度を増す。
【００２０】
検出器２８は、検出器２８からの電気信号を受け、そしてサンプルＳ中の被検体濃度をコンピューター処理する制御システム３０と電気的に連絡している。また制御システム３０は、ウインド１２および／または冷却システム１４の温度をモニターし、そしてウインド１２および冷却システム１４への電力の送達を制御するように、ウインド１２および冷却システム１４とも電気的に連絡している。
ａ．ウインドアッセンブリー
ウインドアッセンブリー１２の好適な形態は、図２にその下面から（言い換えれば、サンプルＳとは反対側のウインドアッセンブリー）示す。ウインドアッセンブリー１２は一般に、高度に赤外線透過性の材料で形成された主層３２、および主層３２の下面に固定化されたヒーター層３４を含んでなる。主層３２は好ましくはダイヤモンド、最も好ましくは化学的な蒸気で付着させた（“ＣＶＤ”）ダイヤモンドから形成され、約０．２５ミリメートルの好適な厚さを有する。別の態様では、シリコンまたはゲルマニウムのような高度に赤外線透過性の代替的材料を主層３２の形成に使用することができる。
【００２１】
ヒーター層３４は、ヒーター要素３８の列の向かい合った端に位置するバス（ｂｕｓ  ｂａｒ）３６を含むことが好ましい。バス３６は要素３８と電気的に連絡しているので、バス３６を適当な電力源（示さず）につなぐと、電流が要素３８を通ってウインドアッセンブリー１２に熱を生じることができる。ヒーター要素３４は、サーミスターまたは抵抗温度デバイス（“ＲＴＤ”）のような１または複数の温度センサー（示さず）を含んで、ウインドアッセンブリー１２の温度を測定し、そして温度のフィードバックを制御システム３０に提供することができる（図１を参照）。
【００２２】
さらに図２を参照にして、ヒーター層３４は好ましくは、主層３２に適用される合金層上に被覆された金または白金（今後「金層」と呼ぶ）の第１接着層を含んでなる。合金層は、例として１０／９０チタン／タングステン、チタン／白金、ニッケル／クロムまたは類似の材料のように、ヒーター層３４の装備に適する材料を含んでなる。金層は好ましくは約４０００Åの厚さを有し、そして合金層は好ましくは約３００Åから約５００Åの間の範囲の厚さを有する。金層および／または合金層は、必ずしも限定するわけではないが蒸着、液体付着（ｌｉｑｕｉｄ  ｄｅｐｏｓｏｔｉｏｎ）、めっき、貼り合わせ、流延、焼結、または当業者には周知な他の形成もしくは付着法を含む化学的付着により主層３２上に付着させることができる。所望により、ヒーター層３４は、主層３２への接着も強化する電気的に絶縁するコーティングで覆ってもよい。１つの好適なコーティング材料は酸化アルミニウムである。他の許容され得る材料には、限定するわけではないが二酸化チタンまたはセレン化亜鉛を含む。
【００２３】
ヒーター層３４は、全ヒーター層３４にわたり一定の電力密度を維持し、そして均一な温度を促進するために、隣接するヒーター要素３８の中央線間に可変ピッチ距離を包含することができる。一定のピッチ距離を使用する場合、好適な距離は少なくとも約５０〜１００ミクロンである。ヒーター要素３８は一般に約２５ミクロンの好適幅を有し、それらの幅は上に述べたものと同じ理由から必要に応じて変えることができる。
【００２４】
ヒーター層３４としての使用に適する別の構造には、限定するわけではないが、熱電気ヒーター、電子（“ＲＦ”）ヒーター、赤外線照射ヒーター、光学的ヒーター、熱交換器、電気抵抗加熱グリッド、ワイヤーブリッジ加熱グリッドまたはレーザーヒーターを含む。どの種類のヒーター層を使用しても、ヒーター層はウインドアッセンブリー１２の約１０％未満を覆うことが好ましい。
【００２５】
好適な態様では、ウインドアッセンブリー１２は実質的には主層３２およびヒーター層３４のみを含んでなる。次いで図１に示す非侵襲的システム１０のような光学的検出システムに取り付けられた時、ウインドアッセンブリー１２は非侵襲的システム１０のウインドアッセンブリー１２の（好ましくは平らな）上面１２ａと赤外線検出器２８との間の光路の妨害を最小にすることを促進する。好適な非侵襲的システム１０中の光路４０は、ウインドアッセンブリー１２の主層３２およびヒーター層３４のみを通過し（任意の抗反射的な指数が合った電気的絶縁体、またはその上または中に適用もしくは置かれた保護的コーティングを含む）、光学ミキサー２０およびコリメーター２２を通り、そして検出器２８に進む。
【００２６】
図２Ａは、図２に表すウインドアッセンブリー１２の代わりに使用することができるウインドアッセンブリー１２の別の態様を示す。図２Ａに示すウインドアッセンブリー１２は、以下に記載する点を除き図２に示すものに類似してよい。図２Ａの態様では、主層３２は最高約０．０１２”の好適な厚さ、そしてより好適には約０．０１０”未満の厚さを有する。またヒーター層３４は、１または複数の抵抗温度デバイス（“ＲＴＤ”）５５を含んで、ウインドアッセンブリー１２の温度を測定し、そして温度のフィードバックを制御システム３０に提供することができる。ＲＴＤ５５はＲＴＤ連結パッド５７で終わる。
【００２７】
図２Ａの別の態様では、ヒーター要素３８が典型的には約２５ミクロンの幅で提供される。熱拡散器４１０（図６Ｂから６Ｄおよび以下の検討を参照）との接触点（１つまたは複数）付近で、ウインドアッセンブリー１２の領域中の隣接するヒーター要素３８の中心線を分けるピッチ距離を減少させることができ、かつ／またはヒーター要素３８の幅を増加させることができる。この配列は、熱拡散器と熱的に接触しているにもかかわらず、主層３２の上面で等温温度プロフィールを有利に促進する。
【００２８】
図２Ａに示す態様は、主層３２の幅にわたり可変的に間隔を空けた実質的に等幅の複数のヒーター要素３８を含む。図２Ａの態様では、ヒーター要素３８の中心線をヒーター層３４の末梢部分３４ａでは約０．００７０”の第１のピッチ幅で間隔をあけ、そして主層３２の中心部分３４ｂでは約０．０１５”の第２のピッチ幅で間隔をあける。中心に最も近いヒーター要素３８は、好ましくは十分な間隔をあけてＲＴＤ５５がそれらの間に延びるようにする。図２Ａの態様では、主層３２はヒーター層３４の各側上の最も外側のヒーター要素から、主層３２に隣接する縁まで約０．０５３”延びる末梢領域３２ａを含む。示すように、バス３６は好ましくは中間ギャップ３６ａ中のＲＴＤ５５およびＲＴＤ連結パッド５７用の空間を空けることができるように形成され、そして分割される。ＲＴＤ５５は好ましくは個々のヒーター要素３８の半分の長さよりもわずかに長い距離で、ヒーター要素３８の列に延びる。別の態様では、ＲＴＤ５５は主層３２の縁、または特定の非侵襲的システムに望まれるような他の位置に配置することができる。
【００２９】
続いて図２Ａを参照にして、主層３２の末梢領域３２ａは、拡散器４１０（図６Ｂから６Ｄと関連して以下の検討を参照）との連結を容易にする金属化された縁部分３５を含むことができる。金属化された縁部分３５は、ヒーター要素３８およびＲＴＤ５５を形成するのに使用した方法と同じか、または類似する方法により形成することができる。図２Ａの態様では、縁部分３５は典型的には約０．０４０”から約０．０６０”の間の幅×約０．４５０”から約０．６５０”の間の長さであり、そして１つの態様では、それらは約０．０５０”×０．５５０”である。ウインドアッセンブリー１２が必要に応じて拡散器４１０と熱的に連絡するように連結できる限り、他の寸法も適切に使用することができる。
【００３０】
図２Ａに示す態様では、主層３２は約０．６９０”長×約０．５７１”幅であり、そしてヒーター層３４（金属化された縁部分３５は除いて）は約０．６４０”長×約０．４６５”幅である。主層３２は約０．０１０”〜０．０１２”厚であり、そして可能であれば約０．０１０”よりも有利に薄い。各ヒーター要素３８は約０．５７０長であり、そして各末梢部分３４ａは約０．２８０”幅である。これらの寸法は単に例であり、もちろん他の寸法も所望により使用することができる。
【００３１】
図３は、図２に示す形態の代わりに使用することができるウインドアッセンブリー１２の別の形態の分解側面図を表す。図３に示すこのウインドアッセンブリー１２はその上面付近に（サンプルＳとの接触を意図する面）高度に赤外線透過性の、熱的に伝導性の延展層４２を含む。延展層４２の下はヒーター層４４である。酸化アルミニウム、二酸化チタンまたはセレン化亜鉛のような薄い電気的に絶縁する層（示さず）を、ヒーター層４４と延展層４２の間に配置することができる。（また酸化アルミニウム層はヒーター層４４の延展層４２への接着を増す。）ヒーター層４４に隣接するのはインピーダンスが合い、そして断熱する層４６である。断熱層４６の隣は熱的に伝導性の内層４８である。延展層４２はその表面を薄い保護コーティング５０で覆われる。内層４８の底面は、薄いオーバーコート層５２で覆われる。好ましくは保護コーティング５０およびオーバーコート層５２は抗反射性（ａｎｔｉｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ  ｐｒｏｐｅｒｔｙ）を有する。
【００３２】
延展層４２は、好ましくはサンプル物質Ｓがウインドアッセンブリー１２に対して配置された時、ヒーター層４４からサンプル物質Ｓへの均一な熱の伝達を促進するために十分高い熱伝導性を有する、高度に赤外線透過性の材料で形成される。他の効果的な材料には限定するわけではないが、ＣＶＤダイヤモンド、ダイヤモンド様炭素、ヒ化ガリウム、ゲルマニウム、および十分に高い熱伝導性を有する他の赤外線透過性材料を含む。延展層４２に好適な寸法は、直径約１インチそして厚さ約０．０１０インチである。図３に示すように、延展層４２の好適態様には、傾斜した縁を含む。必要ではないが、約４５度の傾斜が好適である。
【００３３】
保護的コーティング５０は傷害から延展層４２の表面を保護することを意図する。理想的には、保護コーティング５０は高度に赤外線透過性であり、そして引っ掻きまたは摩擦のような機械的傷害に対して高度に抵抗性である。また保護コーティング５０およびオーバーコート層５２は高い熱的伝導性および抗反射性および／または指数が合った特性を有することが好ましい。保護コーティング５０およびオーバーコート層５２としての使用に満足のいく材料は、ミズーリ州、セントチャールズのデポジッション  リサーチ  ラボラトリーズ社（Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．）により生産されている多層Ｂｒｏａｄ  Ｂａｎｄ  Ａｎｔｉ−Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ  Ｃｏａｔｉｎｇである。ダイヤモンド様炭素コーティングも適している。
【００３４】
以下に特記する点を除き、ヒーター層４４は一般に図２に示すウインドアッセンブリーに使用するヒーター層３４に類似する。あるいはヒーター層４４は、ドープしたシリコン層のような、より高いおよび低い抵抗性を有するドープした赤外線透過性材料を含んでなることができる。ヒーター層４４は好ましくは約２オームの抵抗を有し、そして好適な約１５００オングストロームの厚さを有する。ヒーター層４４を形成するために好適な材料は金合金であるが、他の許容され得る材料には、限定するわけではないが白金、チタン、タングステン、銅およびニッケルを含む。
【００３５】
断熱層４６は、ヒーター層４４からの熱の消散を防止すると同時に、冷却システム１４がサンプル物質Ｓを効果的に冷却できるようにする（図１参照）。断熱層４６は絶熱し（例えば、延展層４２よりも低い熱伝導性）、そして赤外線を透過する性質を有する材料を含んでなる。好適な材料は、テキサス州、ガーランドのアモルファス  マテリアル社（Ａｍｏｒｐｈａｏｕｓ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．）により製造されたＡＭＴＩＲ−１として知られているカルコゲニドガラスファミリー（ｃａｌｃｏｇｅｎｉｄｅ  ｇｌａｓｓ  ｆａｍｉｌｙ）のゲルマニウム−ヒ素−セレニウム化合物である。具体的に例示する態様では、約０．８５インチの直径を有し、そして約０．００５〜約０．０１０インチの範囲の好適な厚さを有する。ヒーター層４４により生成される熱が延展層４２を通ってサンプル物質Ｓに進むと、断熱層４６はこの熱を遮断する。
【００３６】
内層４８は、熱的に伝導性の材料、好ましくは通常の浮遊帯結晶成長法（ｆｌｏａｔｚｏｎｅ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｇｒｏｗｔｈ  ｍｅｔｈｏｄ）を使用して形成された結晶ケイ素から形成される。内層４８の目的は、全層化型ウインドアッセンブリーについて低温伝導性の機械的基材として働くことである。
【００３７】
図３に示すウインドアッセンブリー１２の全体的な光学的透過性は、好ましくは少なくとも７０％である。図３のウインドアッセンブリー１２は好ましくは一緒に保持され、そして保持ブラケット（示さず）により非侵襲的システム１０に固定化される。ブラケットは好ましくはガラスを充填したプラスチック、例えばジェネラル  エレクトリック（Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ）により製造されているＵｌｔｅｍ２３００で形成される。Ｕｌｔｅｍ２３００は層化型ウインドアッセンブリー１２からの熱伝導を防止する低い熱伝導性を有する。
ｂ．冷却システム
冷却システム１４（図１を参照）は、ペルチエ型の熱電気デバイスを含んでなることが好ましい。すなわち電流を好適な冷却システム１４に流すと、低温面１４ａを冷却し、そして反対の高温面１４ｂを加熱するようにする。冷却システム１４は、冷却システム１４の低温面１４ａに対して熱的に伝導性のウインドアッセンブリー１２の位置を介してウインドアッセンブリー１２を冷却する。冷却システム１４、ヒーター層３４またはその両方は、本明細書で検討する種々の被検体検出方法論に従い、所望の時間変動する温度をウインドアッセンブリー１２に誘導して、サンプルＳ中に振動する（ｏｓｃｉｌｌａｔｉｎｇ）熱勾配を作成するために操作できることを企図している。
【００３８】
好ましくは、低温リザーバー１６が冷却システム１４とウインドアッセンブリー１２との間に配置され、そして冷却システム１４とウインドアッセンブリー１２との間の熱的伝導体として機能する。低温リザーバー１６は適切な熱的に伝導性の材料、好ましくは真鍮から形成される。あるいはウインドアッセンブリー１２は、冷却システム１４の低温面１４ａと直接接触する位置にあることができる。
【００３９】
別の態様では、冷却システム１４は空気、窒素または冷却水のような冷却材がポンプで送られる熱交換器、あるいは熱シンクのような受動的伝導クーラーを含んでなることができる。さらなる代替法として、ウインドアッセンブリー１２の下側と接触し（図１を参照）、そしてそれからの熱を伝えるように、窒素のようなガス冷却材を非侵襲的システム１０の内部を通して循環させることができる。
【００４０】
図４は、（図２または２Ａに示す種類の）ウインドアッセンブリー１２および低温リザーバー１６の好適な配列の上面概略図である。図５は別の配列の上面概略図であり、ここでウインドアッセンブリー１２は冷却システム１４と直接接触する。低温リザーバー１６／冷却システム１４は、ヒーター層３４の片側でウインドアッセンブリー１２の向かい合った縁に沿ってウインドアッセンブリー１２の下側に接触することが好ましい。ウインドアッセンブリー１２と冷却システム１４との間でこのように確立された熱伝導性を用いて、ウインドアッセンブリーは非侵襲的システム１０の操作中に必要に応じて冷却され得る。ウインドアッセンブリー１２の上面１２ａにわたり実質的に均一または等温の温度プロファイルを促進するために、隣接するヒーター要素３８の中央線間のピッチ距離は、ウインドアッセンブリー１２と低温リザーバー１６／冷却システム１４との間の接触の領域（１つ又は複数）の近くで小さくすることができる（これによりヒーター要素３８の密度を上げる）。補足または代替として、ヒーター要素３８自体はこれら接触領域近くで、より広くすることができる。本明細書で使用する「等温」とは広い用語であり、そしてその通常の意味で使用し、そして限定するわけではないがサンプル材料Ｓに対して熱的に伝導的に配置することを意図する表面にわたり、所定の時点でウインドアッセンブリー１２または他の構造の温度が実質的に均一であることを称する。すなわち構造または表面の温度は時間に伴い変動するかもしれないが、それにもかかわらず任意の所定の時点で構造または表面の温度は等温である。
【００４１】
熱シンク１８は冷却システム１４の高温面１４ｂから廃熱を排出し、そして非侵襲的システム１０の操作温度を安定化する。好適な熱シンク１８（図６を参照）は、真鍮または比較的高い一定の熱および高熱伝導性を有する他の適当な材料から形成された中空構造を含んでなる。熱シンク１８は伝導面１８ａを有し、これは熱シンク１８が非侵襲的システム１０に取り付けられた時、冷却システム１４の高温面１４ｂに対して熱的に伝導性である（図１を参照）。空洞５４が熱シンク１８に形成され、そして熱シンク１８の能力を上げるために相変化物質（示さず）を含むことが好ましい。好適な相変化物質は、イリノイ州、ナパーヴィルのＰＣＭサーマルソリューション社（Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ，Ｉｎｃ．）からＴＨ２９の名前で入手可能な塩化カルシウム６水和物のような水和塩である。あるいは空洞５４を省略して、中空ではない（ｓｏｌｉｄ）一体塊を含んでなる熱シンク１８を作成してもよい。また熱シンク１８は、さらに熱シンク１８から周辺空気への熱伝導を上げるために多数の羽５６も形成する。
【００４２】
あるいは熱シンク１８は、真鍮またはアルミニウムのような剛性の熱伝導性材料の単一塊として、光学的ミキサー２０および／またはコリメーター２２と一体で形成することができる。そのような熱シンクでは、ミキサー２０および／またはコリメーター２２は熱シンク１８を通って軸方向に延び、そして熱シンクはミキサー２０および／またはコリメーター２２の内壁を定める。これらの内壁は以下にさらに記載するように、コートされ、かつ／または研磨されて適切な反射性を有し、そして赤外線波長は吸収しない。そのような一体型の熱シンク−ミキサー−コリメーターを使用する場合、熱シンクから検出器アレイを断熱することが望まれる。
【００４３】
サンプル物質Ｓを加熱および／または冷却するための任意の適当な構造を、適切な程度の循環型加熱および／または冷却がサンプル物質Ｓに与えられる限り、上に開示したウインドアッセンブリー１２／冷却システム１４に代えて、または加えて、使用できると理解すべきである。加えて、限定するわけではないが光、放射線、化学的に誘導された熱、摩擦および振動のような他のエネルギー形態を、サンプル物質Ｓを加熱するために使用することができる。さらにサンプルの加熱は、対流、伝導、照射等のような任意の適切な方法により行うことができると考えられる。
ｃ．ウインド取り付けシステム
図６Ｂはウインド取り付けシステム４００の分解図を具体的に説明し、１つの態様では、上に開示する非侵襲的システム１０の一部として採用される。非侵襲的システム１０と関連して使用される場合、ウインド取り付けシステム４００は、図１に示す任意のウインドアッセンブリー１２、冷却システム１４、低温リザーバー１６および熱シンク１８を補い、または適当ならば置き換える。１つの態様では、ウインド取り付けシステム４００は図２Ａに示すウインドアッセンブリー１２と共に使用され；また別の態様では、図２および３に示し、そして上に記載したウインドアッセンブリーは、図６Ｂで具体的に説明するウインド取り付けシステム４００と共に使用することもできる。
【００４４】
ウインド取り付けシステム４００では、ウインドアッセンブリー１２が第１のプリント回路基板（“第１ＰＣＢ”）４０２に、（典型的にははんだづけにより）物理的および電気的に連結される。またウインドアッセンブリー１２は熱拡散器４１０と（典型的には接触により）熱的に伝導性の関係である。またウインドアッセンブリーははんだづけにより拡散器４１０に固定化されてもよい。
【００４５】
熱拡散器４１０は一般に、熱延展層４１２（これは述べたようにウインドアッセンブリー１２と接触することが好ましい）、および伝導層４１４（これは典型的には熱延展層４１２にはんだづけされている）を含んでなる。次いで伝導層４１４は熱電気クーラー（“ＴＥＣ”）４１８の低温側４１８ａまたは他の冷却デバイスと直接接触するように配置される。１つの態様では、ＭＥＬＣＯＲにより製造された２５ワットのＴＥＣを含んでなるＴＥＣ４１８が、第２ＰＣＢ４０３と電気的に連絡し、これは適切な電力源（示さず）にＴＥＣ４１８を連結するためのＴＥＣパワーリード４０９およびＴＥＣパワーターミナル４１１を含む。また第２ＰＣＢ４０３は、第１ＰＣＢ４０２のＲＴＤターミナル４０７（図６Ｃ参照）と連結するための接触４０８を含む。具体的に説明するウォータージャケットの形態を取ることができる熱シンク４１９、図６に示す熱シンク１８、本明細書で挙げる他の任意の熱シンク、または他の適当なデバイスは、ＴＥＣ４１８により生成される過剰な熱を除去するために、ＴＥＣ４１８（または他の冷却デバイス）の高温側４１８ｂと熱的に連絡している。
【００４６】
図６Ｃは、ウインドアッセンブリー１２、第１ＰＣＢ４０２、拡散器４１０および熱電気クーラー４１８の内部連結の平面図を具体的に説明する。第１ＰＣＢ４０２はＲＴＤ結合リード４０６およびヒーター結合パッド４０４を含み、これはウインドアッセンブリー１２のＲＴＤ５５およびバス３６が、はんだづけまたは他の従来の技法を介して第１ＰＣＢ４０２にそれぞれ付くことを可能とする。このように電気的連絡は、ヒーター層３４のヒーター要素３８と、ヒーター結合パッド４０４に形成されるヒーターターミナル４０５との間に確立される。同様に電気的連絡は、ＲＴＤ結合リード４０６の末端に形成されるＲＴＤ５５とＲＴＤターミナル４０７との間にも確立される。電気的連結はヒーター要素３８およびＲＴＤ５５を用いて、第１ＰＣＢ４０２のヒーターターミナル４０５およびＲＴＤターミナル４０７への簡単な連絡を介して確立することができる。
【００４７】
さらに図２Ａおよび６Ｂから６Ｃを参照にして、熱拡散器４１０の熱延展層４１２は一対のレイル４１６を介してウインドアッセンブリー１２の主層３２の下側に接触する。レイル４１６は主層３２と金属化縁部分３５で、または任意の他の適切な位置で接触することができる。レイル４１６とウインド主層３２との間の物理的および熱的連結は、上に示したようなはんだづけにより行うことができる。あるいは連結はエポキシのような接着剤により、または任意の他の適切な方法により行うことができる。ウインド主層３２に選択される材料は、熱がレイル４１６、拡散器４１０およびＴＥＣ４１８を介して主層３２から迅速に除去され得る、十分に熱的に伝導性であることが好ましい。
【００４８】
図６Ｄは図６Ｃのアッセンブリーの線６Ｄ−６Ｄを通る断面図を示す。図６Ｄから分かるように、ウインドアッセンブリー１２は熱延展層４１２のレイル４１６と接触する。伝導性層４１４が熱延展層４１２の下にあり、そして延展層４１２に形成された開口部４２４を通って延びるように作成された突出部４２６を含んでなることができる。開口部４２４および突出部４２６は、それらの間に十分な拡大空間を残すようなサイズであるので、ウインドアッセンブリー１２または熱延展層４１２を妨害せずに、または変形を引き起こさずに伝導層４１４の拡大および収縮を可能とする。さらに突出部４２６および開口部４２４は、伝導層４１４が拡大および収縮する時に伝導層４１４に対して延展層４１２のずれを防ぐために同時に作動する。
【００４９】
熱拡散器４１０はＴＥＣ４１８とウインドアッセンブリー１２との間に熱インピーダンスを提供し、このインピーダンスは熱をウインドアッセンブリーからヒーター層３４の電力出力に比例する割合で排出するように選択される。このようにして、主層３２の温度は「高温」と「低温」との間を迅速に循環することができ、これにより時間で変動する温度勾配をウインドアッセンブリー１２に対して置かれたサンプルＳ中に導入できるようになる。
【００５０】
熱延展層４１２は、予想される操作温度範囲内でウインドアッセンブリーの主層３２を形成するために使用する材料と同じ熱膨張の係数を実質的に有する材料から作られることが好ましい。好ましくは主層３２を形成するために使用する材料および熱延展層４１２を形成するために使用する材料の両方が、実質的に同じ、極度に低い熱膨張係数を有する。この理由から、ＣＶＤダイヤモンドが主層３２（上に述べたように）に好適であり；ＣＶＤダイヤモンドを用いた主層３２では、熱延展層４１２に好適な材料はＩｎｖａｒである。Ｉｎｖａｒは極度に低い熱膨張の係数および比較的高い熱伝導性を有する。Ｉｎｖａｒは金属なので、主層３２および熱延展層４１２は互いに難無く熱的に結合することができる。あるいは他の材料を熱延展層４１２に使用してもよく；例えば低い熱膨張係数を有する多数のガラスおよびセラミック材料を使用することができる。
【００５１】
熱拡散器４１０の伝導層４１４は典型的には銅のような高い熱伝導性の材料である（または代替的に匹敵する熱伝導性を表す他の金属または非金属である）。伝導性層４１４は典型的にははんだづけされるが、または熱延展層４１２の下側にそうではなく結合される。
【００５２】
具体的説明の態様では、例示と考えられる熱延展層４１２は以下の寸法に従い構成することができる；したがって寸法は所望により変えることができる。熱延展層４１２は、約０．５９０”長×０．４７０幅の中央開口部を含む約１．１７０”の全長および幅を有する。一般に熱延展層４１２は約０．０３０”厚であるが；レイル４１６は熱延展層４１２の基本厚の上にさらに０．０４５”延びる。各レイル４１６は約０．７１０”の全長を有し；この長さの中央０．５２５”をわたる各レイル４１６は、約０．０５３”幅である。中央幅の両側上で、各レイル４１６は約０．６”の半径で約０．０２３”の幅まで先細りする。各開口部４２４は約０．３６０”長×約０．０８５”幅であり、半径約０．０３３”の丸い角を有する。
【００５３】
具体的説明の態様では、例示と考えられる伝導製層４１４は以下の寸法に従い構成することができる；したがって寸法は所望により変えることができる。伝導性層４１４は約０．５９０”長×０．４７０幅の中央開口部を含む約１．１７０”の全長および幅を有する。一般に伝導性層４１４は約０．０３５”厚であるが；突出部４２６は伝導性層４１４の基本厚の上にさらに０．０７５”〜０．０８５”延びる。各突出部４２６は約０．３４３”長×約０．０７６”幅であり、半径約０．０３５”の丸い角を有する。  
【００５４】
図６Ｂに示すように、第１および第２の締め付け板４５０および４５２を使用して、ウインド取り付けシステム４００の一部を互いに挟むことができる。例えば第２の締め付け板４５２はウインドアッセンブリー１２および第１ＰＣＢ４０２を拡散器４１０に、第２の締め付け板４５２、熱延展層４１２および伝導性層４１４に示す開口部を通って延びるネジまたは他のファスナーで締めるように作成される。同様に、第１の締め付け板４５０は第２の締め付け板４５２を重ね、そして残りのウインド取り付けシステム４００を熱シンク４１９に挟むように形成され、これにより第２の締め付け板４５２およびウインドアッセンブリー１２、第１ＰＣＢ４０２、拡散器４１０、第２ＰＣＢ４０３およびＴＥＣ４１８をそれらの間に挟む。第１の締め付け板４５０は、サンプルＳとウインドアッセンブリー１２自体以外のウインド取り付けシステム４００の任意の部分との間の望ましくない接触を防止する。他の取り付け板およびメカニズムも所望により使用してよい。
ｄ．光学系
図１に示すように、光学ミキサー２０は赤外線の波長において高度に反射性で、そして吸収が最小の内面コーティング、好ましくは研磨した金コーティングを有する光パイプを含んでなるが、電磁線の他の波長を使用する場合は、他の適切なコーティングを使用してもよい。パイプ自体は、内面をコーティングされるか、または高度に反射性になるように処理される限り、アルミニウムまたはステンレス鋼のような別の剛性材料から作成することができる。好ましくは光学ミキサー２０は長方形の断面を有するが（ミキサー２０およびコリメーター２２の長軸Ａ−Ａに対して直交するように取った時）、他の多角形または環状または楕円形のような他の断面形も代替的態様として使用することができる。光学ミキサー２０の内壁は、ミキサー２０およびコリメーター２２の長軸Ａ−Ａに対して実質的に平行である。高度に反射性の、そして実質的に平行なミキサー２０の内壁は、赤外線エネルギーＥがミキサー２０の壁間で反射される回数を最大にし、赤外線エネルギーＥがミキサー２０を通って伝わる時、それを徹底的に混合する。現在好適な態様では、ミキサー２０は約１．２インチ〜２．４インチ長であり、そしてその断面は約０．４インチ×約０．６インチの長方形である。もちろん他の寸法もミキサー２０の構成に使用することができる。ミキサーを小型化するか、または出来る限り小さくすることが特に好ましい。
【００５５】
さらに図１を参照にして、コリメーター２２は赤外線の波長において高度に反射性で、そして吸収が最小の内面コーティング、好ましくは研磨した金コーティングを有する管を含んでなる。管自体は、内面をコーティングされるか、または高度に反射性になるように処理される限り、アルミニウム、ニッケルまたはステンレス鋼のような別の剛性材料から作成することができる。好ましくはコリメーター２２は長方形の断面を有するが、他の多角形または環状、放射状または楕円形のような他の断面形も代替的態様として使用することができる。コリメーター２２の内壁は、それがミキサー２０から延びるにつれてそれる。好ましくはコリメーター２２の内壁は、実質的に真っすぐで、そして長軸Ａ−Ａに対して約７度の角度である。コリメーター２２は赤外線エネルギーＥを並べて、ミキサー２０およびコリメーター２２の長軸Ａ−Ａに対して一般に平行な方向に伝達するので、赤外線エネルギーＥはできる限り９０度に近い角度でフィルター２４の表面を打つ。
【００５６】
現在好適な態様では、コリメーターは約７．５インチ長である。その細い末端２２ａで、コリメーター２２の断面は約０．４インチ×約０．６インチの長方形である。その広い末端２２ｂで、コリメーター２２は約１．８インチ×２．６インチの長方形の断面を有する。好ましくはコリメーター２２が、赤外線エネルギーＥを約０〜１５度の入射角（長軸Ａ−Ａに対して）に並べた後、エネルギーＥはフィルター２４に衝突する。もちろん他の寸法または入射角も、コリメーター２２の構造および操作に使用することができる。
【００５７】
さらに図１および６Ａを参照にして、各濃縮器２６はその広い末端２６ａが対応するフィルター２４を出る赤外線エネルギーを受けるように適合し、そしてその細い末端２６ｂが対応する検出器２８に適合するように向けられた先細り面を含んでなる。濃縮器２６の内側に向かい合った面は、赤外線の波長において高度に反射性で、そして吸収が最小の内面コーティング、好ましくは研磨した金コーティングを有する。濃縮器２６自体は、その内面がコーティングされるか、または高度に反射性になるように処理される限り、アルミニウム、ニッケルまたはステンレス鋼のような別の剛性材料から作成することができる。
【００５８】
好ましくは濃縮器２６は長方形の断面を有するが（長軸Ａ−Ａに対して直交するように取った時）、他の多角形または環状、放射状または楕円形のような他の断面形も代替的態様として使用することができる。濃縮器の内壁は狭い末端２６ｂに向かって延びるにつれて収束する。好ましくは濃縮器２６の内壁は、実質的に真っすぐで、そして長軸Ａ−Ａに対して約８度の角度を形成する。そのような形態は、検出器２８に到達する前に赤外線エネルギーが広い末端２６ａから狭い末端２６ｂに濃縮器２６を通って進む時に、赤外線エネルギーを濃縮するために適合している。
【００５９】
現在好適な態様では、各濃縮器２６は約１．５インチ長である。その広い末端２６ａで、各濃縮器２６の断面は約０．６インチ×約０．５７インチの長方形である。その狭い末端２６ｂで、各濃縮器２６は約０．１７７インチ×０．１７７インチの長方形の断面を有する。もちろん他の寸法または入射角も、濃縮器２６の構成に使用することができる。  ｅ．フィルター
フィルター２４は、カリフォルニア州、サンタローザのオプティカル  コーティング  ラボラトリー社（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏａｔｉｎｇ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，Ｉｎｃ．）（“ＯＣＬＩ”）のような製造元から広く入手可能な標準的な干渉型赤外線フィルターを含んでなることが好ましい。図１で具体的説明する態様では、３×４列のフィルター２４が、３×４列の検出器２８および濃縮器２６の上に配置される。この態様で使用する時、フィルター２４は同じ波長感受性を有する３つのフィルターの４群に整列される。これらの４群はそれぞれ７．１５μｍ±０．０３μｍ、８．４０μｍ±０．０３μｍ、９．４８μｍ±０．０４μｍおよび１１．１０μｍ±０．０４μｍの帯域中心波長を有し、これは水およびグルコースが電磁線を吸収する波長周辺に対応する。これらのフィルター領域に関する典型的な帯幅は、０．２０μｍ〜０．５０μｍの範囲である。
【００６０】
別の態様では、波長に特異的なフィルター２４の配列に代えて１つのＦａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔ干渉計が配置され、これは赤外線エネルギーＥのサンプルがサンプル物質Ｓから取られる時に変動する波長の感受性を提供することができる。すなわちこの態様は１つの検出器２８のみの使用を可能とし、その出力シグナルは経時的に波長の特異性が変化する。出力シグナルは、サンプル物質Ｓが放出する赤外線エネルギーＥの多重波長プロファイルを提供するために、Ｆａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔ干渉計により誘導される波長の感受性に基づき脱−多重化（ｄｅ−ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｄ）することができる。この態様では、唯一の検出器２８を使用することが必要なので、光学ミキサー２０を省略することができる。
【００６１】
さらに他の態様では、フィルター２４の列は単一検出器２４上で波長の感受性が変化する種々のフィルターを回転させるフィルター回転板（ｗｈｅｅｌ）を含むことができる。あるいは電気的に整調できる赤外線フィルターを上で検討したＦａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔ干渉計に類似した様式で使用して、検出工程中に変動する波長の感受性を提供することができる。これらいずれの態様も、唯一の検出器２８を使用することが必要なので光学ミキサー２０を省略することができる。
ｆ．検出器
検出器２８は、赤外線エネルギーを好ましくは中赤外線波長で感知するために適する任意の検出器型を含んでなることができる。例えば検出器２８は、水銀−カドミウム−テルル化合物（“ＭＣＴ”）検出器を含んでなることができる。ＰＶＡ４８１−１前増幅器を備えたファーミオニックス（Ｆｅｒｍｉｏｎｉｃｓ）（カリフォルニア州、シミバレー）のモデルＰＶ−９．１のような検出器が条件にあっている。グラセバイ（Ｇｒａｓｅｂｙ）（フロリダ州、タンパ）のような製造元からの同様のユニットに代えることができる。検出器２８として使用するための他の適当な構成要素には、焦電気検出器、熱電対列、ボロメーター、シリコンミクロボロメーターおよび鉛塩焦点面配列（ｌｅａｄ−ｓａｌｔ  ｆｏｃａｌ  ｐｌａｎｅ  ａｒｒａｙ）を含む。
ｇ．制御システム
図７は、制御システム３０、ならびに制御システム３０と非侵襲的システム１０の他の関連部分との間の相互連絡をかなり詳細に表す。制御システム３０は温度制御サブシステムおよびデータ獲得サブシステムを含む。
【００６２】
温度制御サブシステムでは、ウンイドアッセンブリー１２に配置された温度センサー（ＲＴＤおよび／またはサーミスターのような）が、ウンイド温度シグナルを同時性のアナログ対デジタル（“Ａ／Ｄ”）変換システム７０および非同時性Ａ／Ｄ変換システム７２に提供する。次にＡ／Ｄシステム７０、７２は、デジタルのウンイド温度シグナルをデジタルシグナルプロセッサー（“ＤＰＳ”）７４に提供する。プロセッサー７４は、ウインド温度シグナルに含まれる情報に基づき、ウインド温度制御アルゴリズムを実行し、そしてウンイドアッセンブリー１２のヒーター層３４および／または冷却システム１４に適切な制御出力を決定する。プロセッサー７４は、１または複数のデジタル制御シグナルをデジタル対アナログ（“Ｄ／Ａ”）変換システム７６に出力し、次いでこれは１または複数のアナログ制御シグナルをカレントドライバー７８に提供する。制御シグナル（１または複数）に応答して、カレントドライバー７８は、ヒーター層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。１つの態様では、プロセッサー７４はデジタル入力／出力（“Ｉ／Ｏ”）デバイス７７を介して制御シグナルをパルス幅モジュレーター（“ＰＷＭ”）制御８０に提供し、これはカレントドライバー７８の操作を制御するシグナルを提供する。あるいはＰＷＭの出力で低パスフィルター（示さず）がカレントドライバー７８の連続作動を提供する。
【００６３】
別の態様では、温度センサーは冷却システム１４に配置され、そしてＡ／Ｄシステム（１つまたは複数）およびプロセッサーに適切に接続されて、冷却システムの閉じたループ制御も提供することができる。
【００６４】
さらに別の態様では、検出器冷却システム８２が１または複数の検出器２８に対して熱的に伝導的に配置される。検出器冷却システム８２は、冷却システム１４を含んでなるような上に開示した任意のデバイスを含んでなることができ、そして好ましくはペルチエ型熱電気デバイスを含んでなる。また温度制御サブシステムは、検出器冷却システム８２に、またはそれに隣接して配置され、そしてこれらのセンサーと非同時性Ａ／Ｄシステム７２との間を電気的に連結するＲＴＤおよび／またはサーミスターのような温度センサーを含むこともできる。検出器冷却システム８２の温度センサーは、プロセッサー７４に検出器の温度シグナルを提供する。１つの態様では、検出器冷却システム８２はウンイド温度制御システムとは独立して作動し、そして検出器冷却システムの温度シグナルは非同時性Ａ／Ｄシステム７２を使用してサンプリングされる。温度制御アルゴリズムに従い、プロセッサー７４は検出器の温度シグナルに含まれる情報に基づき、検出器冷却システム８２に適切な制御入力を決定する。プロセッサー７４はデジタル制御シグナルをＤ／Ａ変換システム７６に出力し、これは次いでカレントドライバー７８にアナログの制御シグナルを提供する。制御シグナルに応答して、カレントドライバー７８は検出器冷却システム１４に供給する電力を調節する。１つの態様では、プロセッサー７４はデジタルＩ／Ｏデバイス７７およびＰＷＭ制御８０を介して制御シグナルを提供して、カレントドライバー７８による検出器冷却システム８２の作動を制御する。あるいはＰＷＭの出力で、低パスフィルター（示さず）はカレントドライバー７８に連続的作動を提供する。
【００６５】
データ獲得システムでは、検出器２８は１または複数のアナログ検出器シグナルをプレアンプ８４に通すことにより、赤外線エネルギーＥの入射に応答する。プレアンプ８４は検出器のシグナルを増幅し、そしてそれらを同時性Ａ／Ｄシステム７０に通し、これは検出器のシグナルをデジタル形に変換し、そしてそれらをプロセッサー７４に通す。プロセッサー７４は、検出器のシグナルおよび記憶モジュール８８に保存された濃度−分析アルゴリズムおよび／または相／濃度回帰モデルに基づき、目的の被検体（１つまたは複数）の濃度を決定する。濃度−分析アルゴリズムおよび／または相／濃度回帰モデルは、本明細書で検討する任意の分析方法論に従い開発することができる。プロセッサー７４は濃度結果および／または他の情報と連絡してコントローラー８６に表示することができ、これは液晶表示（“ＬＣＤ”）のような表示を作動し、情報を使用者に与える。
【００６６】
監視タイマー９４は、プロセッサー７４が正しく作動していることを確かめるために採用することができる。監視タイマー９４が特定時間内にプロセッサー７４からシグナルを受けなければ、監視タイマー９４はプロセッサー７４をリセットする。また制御システムは、非侵襲的システム１０を試験できるようにするために、連合試験作動群（ｊｏｉｎｔ  ｔｅｓｔ  ａｃｔｉｏｎ  ｇｒｏｕｐ）（“ＪＴＡＧ”）インターフェイス９６も含むことができる。
【００６７】
１つの態様では、同時性Ａ／Ｄシステム７０は２０ビット、１４チャンネルシステムを含んでなり、そして非同時性Ａ／Ｄシステム７２は１６ビット、１６チャンネルシステムを含んでなる。プレアンプ８４は、１２列の検出器２８に対応する１２チャンネルのプレアンプを含んでなることができる。
【００６８】
また制御システムは、パーソナルコンピューター９２への連結を可能とするために、シリアルポート９０または他の通常のデータポートを含むことができる。パーソナルコンピューター９２は、記憶モジュール８８に保存されたアルゴリズム（１つまたは複数）および／または相／濃度回帰モデルを更新するために、あるいは非侵襲システム１０から被検体−濃度データのコンパイルをダウンロードするために使用することができる。使用者にとって望ましい任意の時間依存的計算を作成するために、リアルタイム時計または他の時限デバイスはプロセッサー７４によりアクセス可能である。
２．分析法
非侵襲的システム１０の検出器（１つまたは複数）２８は、サンプル物質Ｓが放出する赤外線エネルギーＥを種々の所望する波長で検出するために使用される。各測定波長で、サンプル物質Ｓは赤外線エネルギーを経時的に変わる強度で放出する。時間で変わる強度は、サンプル物質Ｓに熱勾配を誘導するためのウインドアッセンブリー１２（そのヒーター層３４を含む）および冷却システム１４の使用に大いに応答して生じる。本明細書で使用する「熱勾配」は広い用語であり、そしてその通常の意味で使用し、そして限定するわけではないがサンプル物質の異なる深さのような異なる位置間の温度および／または熱エネルギーの差異を称し、この差異はサンプルの１または複数の位置における温度および／または熱エネルギーを上げるか、または下げる任意の適切な方法により誘導することができる。以下に詳細に検討するように、サンプル物質Ｓ中の目的被検体（グルコースのような）の濃度は、非侵襲的システム１０のようなデバイスを用いて、時間で変わる種々の測定波長の強度プロファイルを比較することにより測定することができる。
【００６９】
分析法は、大部分の水を含む組織サンプルのようなサンプル物質中のグルコース濃度を検出する内容において本明細書では検討する。しかしこれらの方法はこの内容に限定されず、そして広い種々のサンプル型の中の広い種々の被検体の検出にも応用できることは明白である。また他の適当な分析法および開示する方法の適切な変更は、非侵襲的システム１０のような被検体検出システムの操作に使用することができると理解すべきである。
【００７０】
図８に示すように、第１の参照シグナルＰは第１の参照波長で測定することができる。第１の参照シグナルＰは水が強く吸収する波長で測定される（例えば２．９μｍまたは６．１μｍ）。水はこれらの波長で放射線を強く吸収するので、検出器のシグナル強度はこれらの波長で下がる。さらにこれらの波長で水はサンプルの内側深部から放出される光子の放出を吸収する。正味の効果は、これらの波長でサンプルの内側深部から放出されるシグナルにより容易に検出されないということである。すなわち第１参照シグナルＰは、サンプル表面近くの熱勾配効果の良好な指標となり、そして表面参照シグナルとして知ることができる。このシグナルは、サンプルを加熱または冷却せずに１のベースライン値にカリブレーションし、そして標準化することができる。より正確には、１より多くの第１参照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１参照波長として選択することができる。
【００７１】
さらに図８に示すように、第２参照シグナルＲも測定することができる。第２参照シグナルＲは、水が大変低い吸収を有する波長（例えば３．６μｍまたは４．２μｍ）で測定することができる。すなわちこの第２参照シグナルＲは、サンプルのより深い領域に関する情報を分析者に提供するが、第１シグナルＰはサンプル表面に関する情報を提供する。またこのシグナルは、サンプルを加熱または冷却せずに１のベースライン値にカリブレーションおよび標準化することができる。第１（表面）参照シグナルＰのように、１より多くの第２（深部）参照シグナルＲを使用することにより、より大きな精度が得られる。
【００７２】
被検体濃度を決定するために、第３（分析用）シグナルＱも測定する。このシグナルは選択した被検体の赤外線吸収のピークで測定される。グルコースに関する赤外線吸収のピークは、約６．５μｍ〜１１．０μｍの範囲である。この検出器シグナルは、サンプル物質Ｓを加熱または冷却せずに１のベースライン値にカリブレーションし、そして標準化することができる。参照シグナルＰ、Ｒのように、分析シグナルＱも１または複数の吸収ピークで測定することができる。
【００７３】
任意に、またはさらに参照シグナルは被検体の吸収ピークをひとまとめにする波長で測定することができる。これらのシグナルは、被検体の吸収ピークと重ならない参照波長で有利にモニターすることができる。さらにサンプル中に含まれる可能性がある他の成分の吸収ピークと重ならない吸収ピークで参照波長を測定することが有利である。
ａ．基本的な熱勾配
さらに図８に示すように、シグナルＰ、Ｑ、Ｒの強度は、最初に１のベースラインシグナル強度で示される。これはもちろん、加熱または冷却の適用無しの試験サンプルのベースライン放射挙動を反映している。時間ｔｃで、サンプル表面は熱勾配をサンプル中に誘導する温度イベント（ｅｖｅｎｔ）にかけられる。勾配はサンプル表面を加熱または冷却することにより誘導することができる。図８に示すこの例は冷却を使用し、例えば１０℃の冷却イベントを使用する。冷却イベントに応答して、検出器シグナルＰ、Ｑ、Ｒの強度は経時的に下がる。
【００７４】
サンプルの冷却は均一でも即座でもないので、表面はサンプルのさらに深部が冷却する前に冷却する。各シグナルＰ、Ｑ、Ｒの強度が下がるとパターンが現れる。シグナル強度は予想されるように下がるが、シグナルＰ、Ｑ、Ｒが所定の振幅値（または一連の振幅値：１５０、１５２、１５４、１５６、１５８）に到達した時、特定の一時的効果が記録される。冷却イベントがｔｃで誘導された後、第１（表面）参照シグナルＰは最も早く振幅が下がり、最初に時間ｔｐでチェックポイント１５０に到達する。これは第１参照シグナルＰがサンプル表面に近いサンプルの放射特性を映すからである。サンプル表面は下にある領域より前に冷却するので、表面（第１）参照シグナルＰは最初に強度が下がる。
【００７５】
同時に、第２参照シグナルＲをモニターする。第２参照シグナルＲは、表面ほど急激に冷却しない（表面の冷却がサンプルのさらに深部領域に伝わるための時間が必要なので）サンプルのさらに深部領域の放射特性に対応するので、シグナルＲの強度はわずか後まで下降しない。その結果、シグナルＲはある時間の後、ｔＲまで規模１５０に達しない。言い換えれば、第１参照シグナルＰの振幅がチェックポイント１５０に達する時間ｔｐと、第２参照シグナルＲが同じチェックポイント１５０に達する時間ｔＲとの間には時間の遅れが存在する。この時間の遅れを位相差Φ（λ）として表すことができる。さらに位相差は分析用シグナルＱと参照シグナルＰ、Ｒのいずれか、または両方との間で測定することができる。
【００７６】
被検体の濃度が上昇すると、分析波長の吸収量が上昇する。これは分析シグナルＱの強度を濃度依存的様式で下げる。その結果、分析シグナルＱはある中間時ｔＱで強度１５０に達する。より高濃度の被検体で、より多くの分析シグナルＱが図８の左にシフトする。結果として、被検体濃度が上昇すると位相差Φ（λ）は第１（表面）参照シグナルＰに対して低下し、そして第２（深部組織）参照シグナルＲに対して上昇する。この位相差（１つまたは複数）Φ（λ）は被検体濃度に直接比例し、そして被検体濃度の正確な決定を行うために使用することができる。
【００７７】
第１（表面）参照シグナルＰと分析シグナルＱとの間の位相差Φ（λ）は式：
Φ（λ）＝｜ｔＰ−ｔＱ｜
により表される。この位相差の規模は被検体濃度が上昇するにつれ減少する。
【００７８】
第２（深部組織）参照シグナルＲと分析シグナルＱとの間の位相差Φ（λ）は式：
Φ（λ）＝｜ｔＱ−ｔＲ｜
により表される。この位相差の規模は、被検体濃度が上昇するにつれ上昇する。
【００７９】
精度は数個のチェックポイント、例えば１５０、１５２、１５４、１５６および１５８を選択し、そして各チェックポイントで観察される位相差を平均することにより強化することができる。この方法の精度は、位相差（１つまたは複数）を全試験時間にわたり連続的に積分することにより、さらに強化することができる。この例ではわずか１つの温度イベント（ここでは冷却イベント）が導入されただけなので、サンプルは新たな低い平衡温度に達し、そしてシグナルは新たな定数レベルＩＦで安定化する。もちろんこの方法は加熱により、または限定するわけではないが光、放射線、化学的に誘導される熱、摩擦および振動のような他の状態のエネルギーの適用または導入により誘導される熱勾配でも十分に働く。
【００８０】
この方法は位相差の決定に限定されない。任意の所定の時間（例えば時間ｔｘ）で、分析シグナルＱの振幅と参照シグナルＰ、Ｒのいずれか、または両方の振幅とを比較することができる。振幅の差は被検体濃度を決定するために観察および処理することができる。
【００８１】
本明細書に開示する方法、変更法、および方法（１つまたは複数）の応用に適するように開示された装置は、インビボのグルコース濃度の検出に限定されない。この方法および開示する変更法および装置は、ヒト、動物、またはさらに植物個体、あるいは医学的な状況ではない有機もしくは無機組成物に使用することができる。この方法は任意の種類のほとんどのインビボまたはインビトロのサンプルの測定を取るために使用することができる。この方法は限定するわけではないが、グルコース、エタノール、インスリン、水、二酸化炭素、血中酸素、コレステロール、ビリルビン、ケトン、脂肪酸、リポタンパク質、アルブミン、尿素、クレアチニン、白血球細胞、赤血球細胞、ヘモグロビン、酸素化ヘモグロビン、カルボキシヘモグロビン、有機分子、無機分子、薬物、チトクローム、種々のタンパク質およびクモロフォア、微小石灰化、ホルモンならびに他の化学的化合物を含む、広範なさらなる化学的被検体の濃度を測定するために有用である。上記の被検体を検出するために、適切な分析および参照波長を選択することが必要なだけである。
【００８２】
この方法は、いったん体液（例えば血液、尿または唾液）サンプルが患者から抽出されれば、その中の化学的濃度を測定するために適合でき、そして使用することができる。実際に本方法は任意の種類のほとんどすべてのインビトロサンプルの測定に使用することができる。
ｂ．調節された（ｍｏｄｕｌａｔｅｄ）温度勾配
上に記載した方法の幾つかの態様において、周期的に調節される温度勾配を使用して、被検体濃度の正確な決定を行うことができる。
【００８３】
前に図８で示したように、いったん熱勾配がサンプルに誘導されれば、参照および分析シグナルＰ、Ｑ、Ｒは互いに相がずれる（ｆａｌｌ  ｏｕｔ）。この位相差Φ（λ）は、熱勾配が加熱または冷却を介して導入されたのかにより存在する。あるいは試験サンプルを加熱、冷却、または加熱および冷却の循環的パターンに供することにより、振動する熱勾配を長期間、サンプルに誘導することができる。
【００８４】
振動する熱勾配はシヌソイドに調節された勾配を使用して具体的に説明される。図９は試験サンプルから放出された検出器のシグナルを表す。図８に示す方法のように、１または複数の参照シグナルＪ、Ｌが測定される。１または複数の分析シグナルＫもモニターされる。これらのシグナルはサンプルに加熱または冷却が適用されない時に１のベースライン値にキャリブレーションおよび標準化することができる。図９は標準化後のシグナルを表す。ある時間ｔＣで、温度イベント（例えば冷却）がサンプル表面に誘導される。これにより検出器シグナルに低下を引き起こす。図８に示すように、シグナル（Ｐ、Ｑ、Ｒ）は熱勾配が消え、そして新たな平衡検出器シグナルＩＦに達するまで下降する。図９に示す方法では、１６０のシグナル強度で勾配が消え始めるので、時間ｔＷで加熱イベントをサンプル表面に誘導する。結果として、サンプル温度が上がる時、検出器の出力シグナルＪ、Ｋ、Ｌは上昇するだろう。その幾らか後の時間ｔＣ２で、別の冷却イベントを誘導し、温度および検出器シグナルの低下を引き起こす。この冷却および加熱サイクルは、任意の長さの時間間隔にわたり繰り返すことができる。さらに冷却および加熱イベントが正しい時期ならば、周期的に調節される熱勾配を試験サンプルに誘導することができる。
【００８５】
図８に関する検討ですでに説明したように、位相差Φ（λ）を測定し、そして被検体濃度を決定するために使用することができる。図９は第１（表面）参照シグナルＪが低下し、そして最初に強度が上昇することを示す。第２（深部組織）参照シグナルＬは低下し、そして第１参照シグナルＪに対して時間が遅れた様式で上昇する。分析シグナルＫは、被検体濃度に依存して時間／相の遅れを表す。濃度が上昇すると、分析シグナルＫは図９の左にシフトする。図８のように、位相差Φ（λ）を測定することができる。例えば第２参照シグナルＬと分析シグナルＫとの間の位相差Φ（λ）は、図９に示すように設定した振幅１６２で測定することができる。ここでも相シグナルの規模は，サンプルの被検体濃度を反映している。
【００８６】
本明細書に開示する任意の方法により集められた位相差の情報は、事前に決定された位相差の情報を用いて制御システム３０（図１を参照）により相関され、サンプル中の被検体濃度を決定することができる。この相関にはサンプルの分析から受けた位相差の情報を、既知の被検体濃度の広範な標準の分析から観察される位相差プロファイルを含むデータの組と比較することが含まれる。１つの態様では、相／濃度曲線または回帰モデルは、回帰技術を既知の被検体濃度の標準で観察される位相差データの組に適用することにより確立される。この曲線はサンプルから受け取った位相差の情報に基づき、サンプル中の被検体濃度を予測するために使用することができる。
【００８７】
有利には位相差Φ（λ）を試験期間中、連続的に測定することができる。位相差測定は位相差Φ（λ）の極めて厳密な測定のために、全試験期間にわたり積分することができる。また精密度は、１より多くの参照シグナルおよび／または１より多くの分析シグナルを使用することにより向上させることができる。
【００８８】
代替法として、あるいは位相差（１つまたは複数）の測定に補足して、分析と参照シグナル（１つまたは複数）との間の振幅の差を測定し、そして被検体濃度を決定するために使用することができる。この技術に関連し、そしてここで繰り返す必要はないさらなる詳細は、米国特許第出願第０９／５３８，１６４号明細書（以下に参照として編入する）に見いだすことができる。
【００８９】
加えて、これらの方法は１または複数の被検体濃度を同時に測定するために有利に使用することができる。重複しない参照および被検体波長を選択することにより、位相差は同時に測定され、そして被検体濃度を決定するために処理することができる。図９はシヌソイドに調節された熱勾配と共に使用する方法を具体的に説明するが、この原理は任意の周期的機能に適合する熱勾配に応用する。より複雑な場合では、フーリエ変換または他の技術を用いたシグナル処理を使用した分析により、位相差Φ（λ）および被検体濃度の正確な決定が可能となる。
【００９０】
図１０に示すように、位相差の規模は参照シグナルＪ、Ｌおよび分析シグナルＫの振幅のピーク（または谷）間の時間間隔を測定することにより決定することができる。あるいは「ゼロ  交差（ｚｅｒｏ  ｃｒｏｓｓｉｎｇｓ）」（シグナルの振幅が正から負へ、または負から正へ変わる点）間の時間間隔を使用して、分析シグナルＫと参照シグナルＪ、Ｌとの間の位相差を決定することができる。この情報は続いて処理され、そして被検体濃度の決定を行うことができる。この特定の方法にはシグナルを標準化する必要が無いという利点がある。
【００９１】
さらなる代替法として、２以上の駆動周波数（ｄｒｉｖｉｎｇ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）を使用して、サンプル中の選択した深度での被検体濃度を決定することができる。遅い（例えば１Ｈｚ）の駆動周波数は、早い（例えば３Ｈｚ）駆動周波数により作成される勾配よりもサンプルを深く通る熱勾配を形成する。これは個々の加熱および／または冷却イベントが、駆動周波数が低い方が長期間だからである。このように遅い駆動周波数の使用は、早い駆動周波数を使用するよりも、より深いサンプル「切片」からの被検体濃度情報を提供する。
【００９２】
ヒトの皮膚サンプルを分析する時、約５００ｍｓ暴露した後に、１０℃の温度イベントが、約１５０μｍの深さまで通る熱勾配を作成することが分かった。結果として、１Ｈｚの冷却／加熱サイクルまたは駆動周波数は、約１５０μｍの深さの情報を提供する。また約１６７ｍｓ間、１０℃の温度イベントに暴露することは、約５０μｍの深さまで通る熱勾配を作成することが分かった。したがって３Ｈｚの冷却／加熱サイクルは、約５０μｍの深さの情報を与える。１Ｈｚの駆動周波数で測定した検出器シグナルの情報から、３Ｈｚの駆動周波数で測定した検出器シグナルの情報を差し引くことにより、５０から１５０μｍの間の皮膚の領域での被検体濃度（１つまたは複数）を決定することができる。もちろん同様な取り組みを使用して、任意の適切なサンプル内の所望する深さの範囲で、被検体濃度を決定することができる。
【００９３】
図１１に示すように、交互の深いおよび浅い熱勾配を、交互の遅いおよび早い駆動周波数により誘導することができる。上に記載した方法を用いて、この変動には参照シグナルＧ、Ｇ’と分析シグナルＨ、Ｈ’との間の位相差Φ（λ）の検出および測定も含まれる。位相差は早い（例えば３Ｈｚ）および遅い（例えば１Ｈｚ）駆動周波数の両方で測定される。遅い駆動周波数は任意に選択したサイクル数（ＳＬ１領域で）、例えば２回の完全サイクルを続けることができる。次いで早い駆動周波数を選択期間、Ｆ１領域で使用する。上に開示した様式と同じ様式で位相差データを集める。さらに早い周波数（浅いサンプル）の位相差データを、遅い周波数（深いサンプル）のデータから差し引いて、早い駆動周波数に関連する勾配貫通深度と、遅い駆動周波数に関連する勾配貫通深度との間のサンプル領域における被検体濃度の正確な決定を提供することができる。
【００９４】
駆動周波数（例えば１Ｈおよび３Ｈｚ）は、図１２に示すように多重化することができる。早い（３Ｈｚ）および遅い（１Ｈｚ）駆動周波数は、連続的に実施されるというよりも重ねることができる。分析中、データは（フーリエ変換または他の技法を使用して）周波数により分けられ、そして各駆動周波数で相の遅れの独立した測定を計算することができる。いったん解析されれば、２組の相の遅れのデータを処理して、吸収および被検体濃度を決定する。
【００９５】
ここで再び繰り返す必要はないさらなる詳細は、２００１年３月６日に発効され、「生きている組織からの熱勾配スペクトルの作成および捕捉のための固相の非侵襲的赤外線吸収分光計（ＳＯＬＩＤ−ＳＴＡＴＥ  ＮＯＮ−ＩＮＶＡＳＩＶＥ  ＩＮＦＲＡＲＥＤ  ＡＢＳＯＲＰＴＩＯＮ  ＳＰＥＣＴＲＯＭＥＴＯＲ  ＦＯＲ  ＴＨＥ  ＧＥＮＥＲＡＴＩＯＮ  ＡＮＤ  ＣＡＰＴＵＲＥ  ＯＦ  ＴＨＥＲＭＡＬ  ＧＲＡＤＩＥＮＴ  ＳＰＥＣＴＲＡ  ＦＲＯＭ  ＬＩＶＩＮＧ  ＴＩＳＳＵＥ）」と表題を付けられた米国特許第６，１９８，９４９号明細書；２０００年１２月１２日に発効された「周期的温度調節および相検出を使用した被検体濃度の測定法（ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＤＥＴＥＲＭＩＮＡＴＩＮＧ  ＡＮＡＬＹＴＥ  ＣＯＮＣＥＮＴＲＡＴＩＯＮ  ＵＳＩＮＧ  ＰＥＲＩＯＤＩＣ  ＴＥＭＰＥＲＡＴＵＲＥ  ＭＯＤＵＬＡＴＩＯＮ  ＡＮＤ  ＰＨＡＳＥ  ＤＥＴＥＣＴＩＯＮ）」と表題を付けられた米国特許第６，１６１，０２８号明細書；１９９９年３月２日に発効され、「各チャンネル用の光学的濃縮器を備えたマルチチャンネル赤外線検出器（ＭＵＬＴＩＣＨＡＮＮＥＬ  ＩＮＦＲＡＲＥＤ  ＤＥＴＥＣＴＯＲ  ＷＩＴＨ  ＯＰＴＩＣＡＬ  ＣＯＮＣＥＮＴＲＡＴＯＲＳ  ＦＯＲ  ＥＡＣＨ  ＣＨＡＮＮＥＬ）」と表題を付けられた米国特許第５，８７７，５００号明細書；２０００年３月３０日に出願され、「放射線移動機能の相および規模の検出を使用した被検体濃度を測定するための方法および装置（ＭＥＴＨＯＤ  ＡＮＤ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＦＯＲ  ＤＥＴＥＲＭＩＮＡＴＩＮＧ  ＡＮＡＬＹＴＥ  ＣＯＮＣＥＮＴＲＡＴＩＯＮ  ＵＳＩＮＧ  ＰＨＡＳＥ  ＡＮＤ  ＭＡＧＮＩＴＵＤＥ  ＤＥＴＥＣＴＩＯＮ  ＯＦ  Ａ  ＲＡＤＩＡＴＩＯＮ  ＴＲＡＮＳＦＥＲ  ＦＵＮＣＴＩＯＮ  ）」と表題を付けられた米国特許出願第０９／５３８，１６４号明細書；２００１年１０月２９日出願され、そして「ウインドアッセンブリー（ＷＩＮＤ  ＡＳＳＥＭＢＬＹ）」と表題を付けられた米国特許仮出願第６０／３３６、４０４号明細書；２００１年１２月１２日出願され、そして「血液成分をモニターする制御システム（ＣＯＮＴＲＯＬ  ＳＹＳＴＥＭ  ＦＯＲ  ＢＬＯＯＤ  ＣＯＮＳＴＩＴＵＥＮＴ  ＭＯＮＩＴＯＲ）」と表題を付けられた米国特許仮出願第６０／３４０，４３５号明細書；２００１年１２月１２日出願され、そして「赤外線照射を伝導および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）」と表題を付けられた米国特許仮出願第６０／３４０，６５４号明細書；２００１年１０月２９日出願され、そして「血液成分測定の精度を上げるための方法およびデバイス（ＭＥＴＨＯＤ  ＡＮＤ  ＤＥＶＩＣＥ  ＦＯＲ  ＩＮＣＲＥＡＳＩＮＧ  ＡＣＣＵＲＡＣＹ  ＯＦ  ＢＬＯＯＤ  ＣＯＮＳＴＩＴＵＥＮＴ  ＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴ）」と表題を付けられた米国特許仮出願第６０／３３６，２９４号明細書；および２００１年１１月７日出願され、そして「被検体測定の臨床的に有意な精度を改善するための方法および装置（ＭＥＴＨＯＤ  ＡＮＤ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＦＯＲ  ＩＭＰＲＯＶＩＮＧ  ＣＬ��ＮＩＣＡＬＬＹ  ＳＩＧＮＩＦＩＣＡＮＴ  ＡＣＣＵＲＡＣＹ  ＯＦ  ＡＮＡＬＹＴＥ  ＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴＳ）」と表題を付けられた米国特許仮出願第６０／３３９，１１６号明細書に見いだすことができる。上に挙げたすべての特許、特許出願および公報（それらの付録を除く）の全開示は引用により本明細書に編入し、そして本出願の一部をなす。
Ｂ．全血液検出システム
図１３は、好適な形態の試薬を含まない全血被検体検出システム２００（今後「全血システム」と言う）の該略図である。全血システム２００は放射線源２２０、フィルター２３０、サンプルセル２４２を含むキュベット２４０、および放射線検出器２５０を含んでなることができる。また全血システム２００は、シグナルプロセッサー２６０およびディスプレイ２７０を含んでなることが好ましい。キュベット２４０をここに示すが、以下に記載するような他のサンプル要素もシステム２００に使用することができる。また全血システム２００は、指２９０、前腕のような外肢、または任意の他の適当な部位から体液を得るために使用することができるサンプル抽出器２８０を含んでなることができる。
【００９６】
本明細書で使用するように、用語「全血被検体検出システム」および「全血システム」は広い類似語であり、そしてそれらの通常の意味で使用し、そして限定するわけではないが、電磁線をサンプルに通し、そしてサンプルによる放射線の吸収を検出することによるサンプル物質中の被検体濃度を決定することができる被検体検出デバイスを称する。本明細書で使用するように、用語「全血」は広い用語であり、そしてそれらの通常の意味で使用し、限定するわけではないが、患者から採取されたものであるが、それ以外には処理されていない、例えば患者から取り出した後に溶血、凍結乾燥、遠心または他の様式で分離されていない血液を指す。全血は採血プロセス中にサンプルに入る可能性があるか、または血液中に自然に存在する間質液または細胞間液のような他の流体量を含んでもよい。しかし本明細書に開示する全血システム２００は、唾液、尿、汗、間質液、細胞間液、溶血、凍結乾燥もしくは遠心した血液、または任意の他の無機物質のような他の物質を分析するためにも使用できるので、全血の分析に限定されないと考えるべきである。
【００９７】
全血システム２００は患者に近い試験システムを含んでなることができる。本明細書で使用する「患者に近い試験システム」とは広い用語であり、そしてその通常の意味で使用し、そして限定するわけではないが患者がもっぱら研究室で使用するために形成される試験システムというよりも、患者が家で、診療所で、病院で、またはさらに移動環境で使用することができるシステムである。患者に近い試験システムの使用者には、患者、患者の家族メンバー、臨床技師、看護師または医師を含むことができる。また「患者に近い試験システム」には「ポイント  オブ  ケア」のシステムも含むことができる。
【００９８】
全血システム２００は、１つの態様では患者または使用者により容易に操作されるように形成することができる。そのままでシステム２００は携帯用デバイスであることが好ましい。本明細書で使用する「携帯用」とは広い用語であり、そしてその通常の意味で使用し、そして限定するわけではないが、システム２００を患者が容易に移動し、都合が良い場所で使用できることを意味する。例えばシステム２００は有利には小型である。１つの好適な態様では、システム２００は十分に小さいので財布またはバックパックに入る。別の態様では、システム２００は十分に小さいのでズボンのポケットに入る。さらに別の態様では、システム２００は十分に小さいので、使用者の手のひらに保持される。
【００９９】
本明細書に記載する幾つかの態様は、生物学的流体のサンプルのようなサンプル物質を保持するためのサンプル要素を使用する。本明細書で使用する「サンプル要素」とは広い用語であり、そしてその通常の意味で使用し、そして限定するわけではないがサンプルセルおよび少なくとも１つのサンプルセル壁を有する構造を含むが、さらに一般にはサンプル物質を保持、支持または含むことができ、そして保持、支持または含まれているサンプルに電磁線を通すことができるようにする、例えばキュベット、試験片等のような任意の数の構造を含む。サンプル要素のような部品に対して適用する時、本明細書で使用する用語「使い捨て」とは広い用語であり、そしてその通常の意味で使用し、そして限定するわけではないが、問題の部品が定めた回数使用されて廃棄されることを意味する。使い捨て部品には１回のみ使用されるだけで廃棄されるものもある。他の使い捨て部品は１回以上使用された後に廃棄される。
【０１００】
全血システム２００の放射線源２２０は、例えば赤外線波長内；中赤外線波長内；約０．８μｍより上；約５．０μｍから約２０．０μｍの間；および／または約５．２５μｍから約１２．０μｍの間の任意の数のスペクトル範囲に電磁線を放射する。しかし別の態様では、全血システム２００は可視スペクトルからマイクロ波スペクトルまで、例えば約０．４μｍから約１００μｍを越える任意の領域で見いだされる波長を放出する放射線源２２０を採用することができる。さらなる態様では、放射線源は約３．５μｍから１４μｍの間、または約０．８μｍから約２．５μｍの間、または約２．５μｍから２０μｍの間、または約２０μｍから約１００μｍの間、または約６．８５μｍから１０．１０μｍの間の波長の電磁線を放出する。本明細書で使用する「放射線源（ｓｏｕｒｃｅ）」とは広い用語であり、そしてその通常の意味で使用し、そしてさらに限定するわけではないが電磁線を放出する、または電磁線の放出を引き起こす任意のものを指す。
【０１０１】
放射線源２２０から放出され放射線は、１つの態様では約０．５ヘルツから約１００ヘルツの間、別の態様では約２．５ヘルツから約７．５ヘルツの間、さらに別の態様では約５０ヘルツ、そしてさらに別の態様では約５ヘルツの周波数に調節される。調節された放射線源を用いて、明減蛍光ランプのような周辺光は、検出器２５０の入射を分析する時にさらに容易に同定され、そして拒絶されることができる。この応用に適する１つの放射線源は、イオン  オプティックス社（Ｉｏｎ  Ｏｐｔｉｃｓ，Ｉｎｃ．）により製造され、そして部品番号ＮＬ５ＬＮＣで販売されている。
【０１０２】
フィルター２３０は選択した波長の電磁線がキュベット／サンプル要素２４０を通り、そして衝突することを可能とする。好ましくはフィルター２３０は、放射線が少なくともおよそ以下の波長でキュベット／サンプル要素を通過することを可能にする：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。別の態様ではフィルター２３０は、放射線が少なくともおよそ以下の波長でキュベット／サンプル要素を通過することを可能にする：５．２５μｍ、６．１２μｍ、６．８μｍ、８．０３μｍ、８．４５μｍ、９．２５μｍ、９．６５μｍ、１０．４μｍ、１２μｍ。さらに別の態様では、フィルター２３０は放射線が少なくともおよそ以下の波長でキュベット／サンプル要素を通過することを可能にする：６．８５μｍ、６．９７μｍ、７．３９μｍ、８．２３μｍ、８．６２μｍ、９．０２μｍ、９．２２μｍ、９．４３μｍ、９．６２μｍおよび１０．１０μｍ。上に挙げた波長の組は、本開示の範囲内の具体的態様に対応する。さらに波長の前述の組の他のサブセットまたは他の組み合わせも選択することができる。最後に波長の他の組は、製造コスト、開発時間、利用性、ならびに選択した波長を生成するために使用するフィルターの経費、製造性および市場に出す時期、かつ／または必要なフィルターの総数の減少に関連する他の因子に基づき、本開示の範囲内で選択することができる。
【０１０３】
１つの態様では、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択した波長の通過帯域を循環することができる。このようにフィルター２３０は、イオン  オプティック社から入手可能なフィルターのようなソリッドステートの整調可能な赤外線フィルターを含んでなることができる。またフィルター２３０は、回転板に取り付けられ、一般には放射線源２２０が放出する放射線の方向に垂直な複数の固定された通過帯域フィルターを持つフィルター回転板として装備されることもできる。フィルター回転板の回転は、放射線が検出器２５０の視界を通って進む時、フィルターに従い変動する波長で放射線を通すフィルターを交互に提示する。
【０１０４】
検出器２５０は、３ｍｍ長×３ｍｍ幅の焦電気検出器を含んでなることが好ましい。適当な例は、ドイツ、ドレスデンのＤＩＡＳアンゲバンデテ  ゼンゾリック社（Ａｎｇｅｗａｎｄｔｅ  Ｓｅｎｓｏｒｉｋ  ＧｍｂＨ）により、あるいはＢＡＥシステム（そのＴＧＳモデル検出器のような）により製造される。あるいは検出器２５０はサーモパイル、ボロメーター、シリコンマイクロボロメーター、鉛塩焦点面列または水銀−カドミウム−テルル（“ＭＣＴ”）検出器を含んでなることができる。検出器２５０としてどの構造を使用しても、その活性表面２５４上での放射線の入射に応答して、入射した放射線に対応する電気シグナルを生成するように作成されることが望ましい。
【０１０５】
１つの態様では、サンプル要素はキュベット２４０を含んでなり、これは次いで患者に由来する組織および／または流体（全血、血液成分、間質液、細胞間液、唾液、尿、汗および／または他の有機または無機物質のような）のサンプルをそのサンプルセルに保持するために形成されたサンプルセル２４２を含んでなる。キュベット２４０は、放射線源２２０と検出器２５０との間の光路２４３に少なくとも一部が配置されるサンプルセル２４２を備えた全血システム２００に取り付けられる。このように放射線が放射線源２２０からフィルター２３０およびキュベット２４０のサンプルセル２４２を通って放出される時、検出器２５０は目的の波長（１つまたは複数）で放射線シグナルの強度を検出する。このシグナル強度に基づき、シグナルプロセッサー２６０はセル２４２中のサンプルが検出する波長（１つまたは複数）で放射線を吸収する程度を決定する。次いで目的の被検体濃度が任意の適切な分光技術を介して吸収データから決定される。
【０１０６】
図１３に示すように、全血システム２００はサンプル抽出器２８０も含んでなる。本明細書で使用する用語「サンプル抽出器」とは広い用語であり、そしてその通常の意味で使用し、そして限定するわけではないが、全血、他の体液または任意の他のサンプル物質のようなサンプル物質を、患者の皮膚を介して取り出す（ｄｒａｗｉｎｇ）ために適する任意のデバイスを指す。種々の態様において、サンプル抽出器はランセット、レーザーランセット、イオン導入サンプル採集器、ガス−ジェット、流体−ジェットまたは粒子−ジェット穴空け器、超音波エンハンサー（化学的エンハンサーと共に、またはそれ無しで使用する）、あるいは任意の他の適切なデバイスを含んでなることができる。
【０１０７】
図１３に示すように、サンプル抽出器２８０はキュベット２４０で全血を利用できるようにするために、指２９０のような外肢に開口部を形成することができる。限定するわけではないが前腕を含む他の外肢を、サンプルを取り出すために使用することができると理解されるべきである。サンプル抽出器２８０の幾つかの態様では、使用者は皮膚を通る小さい穴または薄片を形成し、これを通って全血のような体液のサンプルが流れる。サンプル抽出器２８０がランセット（図１４を参照）を含んでなる場合、サンプル抽出器２８０は金属または剛性材料から作られた鋭い切断用具を含んでなることができる。１つの適切なレーザーランセットは、ニューメキシコ州、アルバカーキのセル  ロボティックス  インターナショナル社（Ｃｅｌｌ  Ｒｏｂｏｔｉｃｓ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｉｎｃ．）により製造されているＬａｓｅｔｔｅ  Ｐｌｕｓ（商標）である。サンプル抽出器２８０としてレーザーランセット、イオン導入サンプル採集器、ガス−ジェットまたは流体−ジェット穴空け器が使用されるならば、これを全血液システム２００（図１３を参照）に包含するか、または別個のデバイスとすることができる。
【０１０８】
レーザーランセットに関するさらなる情報は、１９９９年６月１日に発効され、レーザー皮膚穴空け器（ＬＡＳＥＲ  ＤＥＲＭＡＬ  ＰＥＲＦＯＲＡＴＯＲ）という表題を付けられた米国特許第５，９０８，４１６号明細書に見いだすことができ、この特許は引用により全部、本明細書に編入し、そして本出願の一部をなす。１つの適切なガス−ジェット、流体−ジェットまたは粒子−ジェット穴空け器は、２００１年３月２７日に発効され、粒子送達法を使用した非または最小侵襲的モニタリング法（ＮＯＮ−  ＯＲ  ＭＩＮＩＭＡＬＬＹ  ＩＮＶＡＳＩＶＥ  ＭＯＮＩＴＯＲＩＮＧ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＵＳＩＮＧ  ＰＡＲＴＩＣＬＥ  ＤＥＬＩＶＥＲＹ  ＭＥＴＨＯＤＳ）という表題を付けられた米国特許第６，２０７，４００号明細書に開示され、この特許は引用により全部、本明細書に編入し、そして本出願の一部をなす。１つの適当なイオン導入サンプル採集器は、２００１年１０月２日に発効され、イオン導入電流の交互極性を使用した物質をサンプル収集するためのデバイス（ＤＥＶＩＣＥ  ＦＯＲ  ＳＡＭＰＬＩＮＧ  ＳＵＢＳＴＡＮＣＥＳ  ＵＳＩＮＧ  ＡＬＴＥＲＮＡＴＩＮＧ  ＰＯＬＡＲＩＴＹ  ＯＦ  ＩＯＮＴＯＰＨＯＲＥＴＩＣ  ＣＵＲＲＥＮＴ）という表題を付けられた米国特許第６，２９８，２５４号明細書に開示され、この特許は引用により全部、本明細書に編入し、そして本出願の一部をなす。１つの適当な超音波エンハンサーおよびそれと共に使用するために適する化学的エンハンサーは、１９９５年１０月１７日に発効され、超音波および化学的エンハンサーを用いた皮膚のモニタリング応用の強化（ＥＮＨＡＮＣＥＭＥＮＴ  ＯＦ  ＴＲＡＮＳＤＥＲＭＡＬ  ＭＯＮＩＴＯＲＩＮＧ  ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＳ  ＷＩＴＨ  ＵＬＴＲＡＳＯＵＮＤ  ＡＮＤ  ＣＨＥＭＩＣＡＬ  ＥＮＨＡＮＣＥＲＳ）という表題を付けられた米国特許第５，４５８，１４０号明細書に開示され、この特許の全開示は引用により全部、本明細書に編入し、そして本出願の一部をなす。
【０１０９】
図１４は、キュベット２４０の形態のサンプル要素の１態様をさらに詳細に示す。キュベット２４０はさらにサンプル供給通路２４８、穴空け部分２４９、第１ウインド２４４および第２ウインド２４６を含んでなり、サンプルセル２４２は第１および第２ウインド２４４、２４６の間に延びている。１つの態様では、キュベット２４０は第２ウインド２４６を持たない。第１ウインド（または第２ウインド２４６）はサンプルセル壁の１形態であり；本明細書に開示するサンプル要素およびキュベットの他の態様では、生物学的流体サンプルのようなサンプル物質を少なくとも部分的に含む、保持する、または支持し、そして電磁線の少なくとも幾つかの帯で透過性であり、そして必要ではないが可視範囲で電磁線を透過できる任意のサンプルセル壁を使用することができる。穴空け部分２４９は、サンプル抽出器２８０の適切な態様により穴空けできるサンプル供給通路２４８の領域である。サンプル抽出器２８０の適切な態様は、部分２４９および外肢２９０に穴空けし、そして外肢２９０に創傷を作成し、そして血液または他の流体を創傷からキュベット２４０へ入れるための入口を提供することができる（図１３と比べた時、図１４ではサンプル抽出器２８０はいずれかの側から穴空け部分２４９に穴空けできるので、反対側に示されている。）。
ウインド２４４、２４６は、放射線源２２０から放出されるか、またはフィルター２３０を通過できるようにされた電磁線の範囲で光学的に透過性であることが好ましい。１つの態様では、ウインド２４４、２４６を作成する材料は完全に透過性であり、すなわちウインドに入射する放射線源２２０およびフィルター２３０からの電磁線を吸収しない。別の態様では、ウインド２４４、２４６の材料は、目的の電磁線の範囲に幾らかの吸収を有するが、その吸収は無視できる。さらに別の態様では、ウインド２４４、２４６の材料の吸収は無視できないが、既知であり、そして比較的長期間安定である。別の態様では、ウインド２４４、２４６の吸収は比較的短期間のみ安定であるが、全血システム２００は材料の吸収を観察し、そしてそれを材料の特性が測定できるほどに変化し得る前に被検体の測定から排除するように形成される。
【０１１０】
ウインド２４４、２４６は、１つの態様ではポリプロピレンで作られる。別の態様では、ウインド２４４、２４６はポリエチレンで作られる。ポリエチレンおよびポリプロピレンは、当該技術分野で知られているように取り扱いおよび製造について特に有利な特性を有する材料である。またポリプロピレンは、サンプル要素中のサンプルの流動特性を強化し得る多数の構造、例えばイソタクティック、アタクティックおよびシンドタクティックに揃えることができる。好ましくはウインド２４４、２４６は上記ポリプロピレンまたはポリエチレン、またはシリコンまたは他の適当な材料のように、耐久性があり、容易に製造できる材料から作られる。ウインド２４４、２４６は構造がイソタクティック、アタクティックまたはシンドタクティックであり得るような適切なポリマーから作ることができる。
【０１１１】
ウインド２４４、２４６間の距離は、光路長を含んでなり、そして約１μｍから約１００μｍの間であることができる。１つの態様では、光路長は約１０μｍから約４０μｍの間、または約２５μｍから約６０μｍの間、または約３０μｍから約５０μｍの間である。さらに別の態様では、光路長は約２５μｍである。各ウインド２４４、２４６の横断サイズは、好ましくはおよそ検出器２５０のサイズに等しい、１つの態様では、ウインドは約３ｍｍの直径を持つ丸形である。この態様では、光路長が約２５μｍであり、サンプルセル２４２の容量が約０．１７７μＬである。１つの態様では、サンプル供給通路２４８の長さが約６ｍｍであり、サンプル供給通路２４８の高さが約１ｍｍであり、そしてサンプル供給通路２４８の厚さがおよそサンプルセルの厚さに等しく、例えば２５μｍである。サンプル供給通路の容量は約０．１５０μＬである。すなわち１つの態様では、キュベット２４０の総容量は約０．３２７μＬである。もちろんキュベット２４０／サンプルセル２４２の容量は、検出器２５０のサイズおよび感度、放射線源２２０が放出する放射線の強度、サンプルの予想される流動特性、および流動エンハンサー（以下で検討する）がキュベット２４０に包含されるかどうかのような多くの変数に依存して変動できる。流体のサンプルセル２４２への輸送は毛細管作用を介してなされるが、ウィッキング（ｗｉｃｋｉｎｇ）またはウィッキングと毛細管作用の組み合わせを介しても達成することができる。
【０１１２】
図１５から１７は、全血システム２００と関連して使用することができるキュベット３０５の別の態様を表す。キュベット３０５はサンプルセル３１０、サンプル供給通路３１５、通気通路３２０および通気孔３２５を含んでなる。図１６、１６Ａおよび１７で最もよく分かるように、キュベットは内側３３２を有する第１サンプルセルウインド３３０、および内側３３７を有する第２サンプルセルウインド３３５も含んでなる。上で検討したように、幾つかの態様では第１および第２サンプルセルウインド３３０、３５０は、サンプルセル壁も含んでなる。またキュベット３０５は開口部３１７をサンプルセル３１０の反対側のサンプル供給通路３１５の末端に含んでなる。キュベット３０５は好ましくは約１／４〜１／８インチ幅、および約３／４インチ長であり；しかしキュベット３０５を利点を得ながら他の寸法も可能である。
【０１１３】
サンプルセル３１０は、第１サンプルウインド３３０の内側３３２と第２サンプルウインド３３５の内側３３７との間に定められる。２つの内側３３２、３３７の間の垂直距離Ｔは、約１μｍから約１．２２ｍｍの間であることができる光路長を含んでなる。あるいは光路長は、約１μｍから約１００μｍの間であることができる。あるいはさらに光路長は約８０μｍであることができるが、好ましくは約１０μｍから約５０μｍの間である。別の態様では、光路長は約２５μｍである。第１および第２ウインド３３０、３３５は、十分な放射線透過性を保有するような、上で検討した任意の材料から作ることが好ましい。各ウインドの厚さは、サンプルセル３１０またはキュベット３０５を過度に弱めず、出来る限り小さいことが好ましい。
【０１１４】
いったん外肢２９０に創傷が作られれば、キュベット３０５のサンプル供給通路３１５の開口部３１７を、創傷から流れる流体と接触するように配置する。別の態様では、サンプルは例えば唾液サンプルで行われるように創傷を作成せずに得る。その場合、キュベット３０５のサンプル供給通路３１５の開口部３１７は、創傷を作成せずに得た流体と接触するように配置する。次いで流体はサンプル供給通路３１５を通り、そしてサンプルセル３１０に毛細管作用を介して移動する。通気通路３２０はキュベット中に空気圧がたまることを防ぎ、血液が中を流れる時、空気と血液との置き換えを可能とすることにより毛細管作用を向上させる。
【０１１５】
他のメカニズムを、サンプルをサンプルセル３１０に輸送するために使用してもよい。例えばウィッキングは、サンプル供給通路３１５の少なくとも１部にウィッキング材料を提供することにより使用することができる。別の変更態様では、サンプルをサンプルセル３１０に輸送するためにウィッキングおよび毛細管作用を一緒に使用することができる。また血液を移動させるために膜をサンプル供給通路３１５内に配置すると同時に、全血システム２００により行われる光学的測定を複雑にするかもしれない成分を濾過することができる。
【０１１６】
図１６および１６Ａは、キュベットを構築するための１つの取り組みを表す。この取り組みでは、キュベット３０５は第１層３５０、第２層３５５および第３層３６０を含んでなる。第２層３５５は、第１層３５０と第３層３６０との間に配置される。第１層３５０は第１サンプルウインド３３０および通気孔３２５を形成する。上で述べたように、通気孔３２５はサンプルセル３１０中にある空気の脱出を提供する。通気孔３２５は第１層３５０上に示すが、第３層３６０上にも配置することができ、あるいは第２層３５５中の切り抜きであることができ、そして第１層３５０と第３層３６０との間に位置する。第３層３６０は第２サンプルセルウインド３３５を形成する。
【０１１７】
第２層３５５は、第１および第３層３５０、３６０を連結する接着剤から全体を形成することができる。別の態様では、第２層３５５は第１および第３層３５０、３６０に類似する材料から、あるいは他の適切な材料から形成することができる。第２層３５５はその両側に付着した接着剤を含む担体として形成することもできる。また第２層３５５はサンプル供給通路３１５、通気通路３２０およびサンプルセル３１０を形成する。第２層３５５の厚さは約１μｍから約１．２２μｍの間であることができる。あるいはこの厚さは、約１μｍから約１００μｍの間であることができる。あるいはこの厚さは約８０μｍであることができるが、好ましくは約１０μｍから約５０μｍの間である。別の態様では、第２層の厚さは約２５μｍである。
【０１１８】
別の態様では、第２層３５５はサンプル供給および通気通路３１５、３２０を定めるための切り抜き部分を有する接着剤フィルムとして、あるいは接着剤に囲まれた切り抜きとして構築することができる。
【０１１９】
さらなる情報は、２００２年１月２１日に出願され、試薬を含まない全血グルコースメーター（ＲＥＡＧＥＮＴ−ＬＥＳＳ  ＷＨＯＬＥ−ＢＬＯＯＤ  ＧＬＵＣＯＳＥ  ＭＥＴＥＲ）と表題を付けられた米国特許出願第１０／０５５，８７５号明細書に見いだすことができる。この特許出願の全内容は引用により本明細書に編入され、そして本出願の一部をなす。
ＩＩ．微孔性膜を有する層化型の分光器のサンプル要素
この章に開示するのは、上に記載した非侵襲的システム１０および全血システム２００で使用することができるサンプルホルダーの種々の態様である。具体的にはこの章で開示するサンプルホルダーは、全血システム２００と関連して上に記載したキュベット２４０に代えて使用することができる。加えて、この章に開示する任意のサンプルホルダーは、非侵襲的システム１０によりサンプルホルダー中に含まれるサンプルの測定のために、上に記載した非侵襲的システム１０のウインドアッセンブリー１２に固定化することもできる。特に、ウインドアッセンブリー１２上の本章で開示するサンプルホルダーの配置は、サンプル物質Ｓに熱エネルギーが送達され、そしてそこから赤外線エネルギーＥが受けられるようにする。
【０１２０】
上記のように、サンプル物質Ｓの赤外線吸収スペクトルを得るために、サンプル物質Ｓは典型的にはサンプルホルダー（また今後、「サンプルセル」または「セル」と呼ぶ）に適用されるか、または含まれる。このサンプルホルダーまたはセルは、サンプルを放射線源と放射線検出器との間の光路に保持する。サンプルホルダーに使用する材料は、目的である電磁線スペクトルの領域で高度に透過性であることが望ましい。加えて、サンプルホルダーはサンプルまたは（もしあれば）溶媒のいずれにも溶解せず、また反応性であるべきではない。本発明の好適な態様によればサンプルホルダーは、非侵襲的システム１０または全血システム２００（両方とも上に記載した）上にサンプルホルダーを取り付け易くする２つの平らな支持表面または面間に配置された微孔性シートを含んでなる。修飾された態様では、サンプルホルダーはさらに開口シールドを含んでなる。
Ａ．構造的特性
図１８は、２つの実質的に平らな支持部材５１４間に配置された微孔性シート５１２を含んでなるサンプルホルダー５００を具体的に説明する。好ましくは微孔性シート５１２はその全周に沿って縁を露出し、これにより輸送開口部５１８を形成し、これを通ってサンプル物質Ｓを微孔性シート５１２に適用することができる。別の態様では、微孔性シート５１２は、正方形、長方形、三角形または他の形状を有するサンプルホルダー５００の１つの縁のみに沿うような；あるいは１以上の曲がった縁を有する環状、楕円形または他の形状を有するサンプルホルダー５００の１または複数の弓形部分に沿うような；あるいはサンプルホルダー５００の１または複数の縁に断続的に沿うような、その周囲の一部だけが縁に沿って露出している。１または複数の輸送開口部５１８は、このようにそれぞれのそのように露出した部分で形成される。微孔性シート５１２は分光分析中にサンプル材料Ｓを保持するように作成される。支持部材５１４は、好ましくは剛性構造を有するサンプルホルダー５００を提供し、サンプル物質Ｓおよび分光装置の汚染を防止し、そしてサンプルホルダー５００を、限定するわけではないが本明細書に開示するシステム２００のような全血システム、または本明細書に開示する非侵襲的システムのような非侵襲的システム、または他の適当な全血システムもしくは非侵襲的システムを含む被検体検出システムの中または上に取り付けることを容易にする。
【０１２１】
本明細書で使用する「微孔性シート」とは広い用語であり、そしてその通常の意味で使用し、そしてさらに限定するわけではないがサンプル物質、例えば体液が通過して広がることができるボイド網を有する任意の緻密ではない材料を指す。本明細書で使用する「輸送開口部」とは広い用語であり、そしてその通常の意味で使用し、そしてさらに限定するわけではないが流体が微孔性シートに入ることができる任意の領域を指す。本明細書で使用する「平らな支持部材」とは広い用語であり、そしてその通常の意味で使用し、そしてさらに限定するわけでないが、微孔性シートの構造的剛性より大きいか、または等しい構造的剛性を有する任意の部材を指す。
【０１２２】
微孔性シート５１２は薄いことが好ましく、典型的には約１５０μｍ厚、そして好ましくは約２．５μｍから約２５μｍ厚の間である。場合により、より厚いフィルムを使用することができるが、厚いフィルムに付随する強いスペクトル吸収により、より大きい妨害を導く傾向があるかもしれない。微孔性シート５１２および支持部材５１４の両方が好ましくはそれらに適用される任意の体液または本明細書に開示する他の種類のサンプル物質のような任意のサンプル物質Ｓに対して不活性（すなわち非反応性）である。
【０１２３】
サンプルホルダー５００はそれに適用されるサンプル物質を収容し、そして問題の被検体検出システムに取り付けを可能とするために十分な寸法であることができる。例えば１つの好適な態様では、サンプルホルダーの面積は小さいことが好ましく、多くの場合で各面あたり１．０ｃｍ２〜約６．０ｃｍ２未満の範囲である。当業者は、より大きい、または小さいサンプルホルダーを使用できる理解するだろう。現代の装置の感度の上昇により、少量のサンプル物質のスペクトルを取るこが可能となり、したがって小さいサイズのホルダーを使用することができる。
【０１２４】
好適な態様では、微孔性シート５１２および支持部材５１４はポリマー性シートを含んでなる。そのような態様では、ポリマー性シートは好ましくは約０．０３ｇｍ−２から１．０ｇｍ−２の間の基本重量（ｂａｓｉｓ  ｗｅｉｇｈｔ）を有する。より低い基本重量を有するポリマー性シートを使用できる場合もあるが、弱すぎてサンプル物質Ｓを支持できない傾向があり得る。より高い基本重量を有するポリマー性シートを使用できる場合もあるが、物質組成の分析を望ましくなく妨害する傾向があり得る。
Ｂ．サンプルホルダーの光学的特性 
特定の応用のための微孔性シート５１２および支持部材５１４に適切な成分の選択は、サンプル物質の組成およびそれらの上で行う分析に一部依存するだろう。ポリマー性フィルムは典型的にはそれらに入射した光の一部を散乱する。サンプルホルダーの成分は集合物のベースライン透過率またはサンプルホルダー５００の吸収を測定することにより、特定の応用に使用するために評価することができる。透過率Ｔはサンプルホルダーに入射した放射線の力に対して、サンプルホルダーを通過した放射線の力の比率である。透過率Ｔは典型的には百分率で表される。吸収Ａは透過率の負の対数である。すなわち
Ａ＝−ｌｏｇ（Ｔ）。
【０１２５】
サンプルホルダー５００の観察された透過率は、微孔性シート５１２の全体的な厚さ、孔性、光散乱特性および組成の関数である。また観察された透過率は、一部は目的とする特定の波長または波数にも依存し得る。好適な態様では、サンプルホルダー５００の平均ベースライン透過率は、体液の分析について上に開示した幾つか、またはすべての波長範囲において約１％より大きく、そして好ましくは約１０％より大きく、そしてさらに好ましくは約５０％より大きい。吸収単位という意味で表すと、サンプルホルダー５００の吸収は約２未満、好ましくは約１未満、そしてより好ましくは約０未満である。サンプルホルダー５００の平均ベースライン吸収は、目的とする波長範囲内の種々の点でのサンプルホルダー５００の吸収を平均することにより容易に決定できる。
【０１２６】
サンプルホルダーの透過率の変動性の標準偏差（ｎ＝２０）は、サンプルホルダーの表面上の異なる場所でのサンプルホルダー（ｎ＝２０）の透過率の変動性の尺度である。サンプルホルダーの透過率の変動性は好ましくは約２５パーセント相対的未満、そしてより好ましくは約１０パーセント相対的未満である。サンプルホルダーの透過率の変動性を高度に立証する評価を確実とするために、多くはサンプルホルダーが約０．７〜約１．０の吸収単位の吸収を有する波数で測定される。例えばポリエチレンの微孔性シート５１２を有するサンプルホルダー５００について、サンプルホルダーの透過率の変動性は好ましくは約６．８５μｍで測定される。二重ビーム（分散的）装置を使用する時、サンプルホルダーの変動性に於ける小さい標準偏差により、サンプル物質Ｓの吸収からサンプルホルダーの吸収をより正確に差し引くことになる。同様に、フーリエ変換赤外線（“ＦＴＩＲ”）装置では、変動性の標準偏差が小さいので、後の分析のスペクトルから標準参照スペクトルの引き算が可能となる。
【０１２７】
サンプルホルダー５００中の微孔性シート５１２として、任意の微孔性ポリマーフィルムを使用することができるが、微孔性シート５１２は好ましくはポリマー固有の吸収により引き起こされるスペクトル干渉を下げるように選択され、吸収バンドはサンプル物質中で分析される。同様に支持部材５１４も好ましくは支持部材５１４固有の吸収により引き起こされるスペクトル干渉を下げるように選択され、吸収バンドはサンプル物質中で分析される。微孔性シート５１２および支持部材５１４の特徴的な吸収は、サンプル物質の吸収を妨害しない赤外線スペクトルの領域にあることが好ましい。言い換えれば、サンプルホルダー５００は好ましくは目的のスペクトル領域（１つまたは複数）で高度に透過性である。例えば以下で検討するように、約３．３３μｍ〜約３．５７μｍの領域（ここでその脂肪族炭素−水素長手（ｓｔｒｅｔｃｈ）が強い吸収として明らかである）を除いて、ポリエチレンのシートは体液を分析するために上に開示した波長領域をわたる赤外線分光分析を行うためのサンプルホルダーに使用することができる。ポリエチレンはこの範囲の他の部分では限られた数の他の吸収を表すが、これらは典型的には狭く、そして容易に考慮される十分に特性が定められた吸収である。例えばＴＥＦＬＯＮ（商標）フィルムおよびＫＥＬ−Ｆ（商標）フィルム（クロロトリフルオロエチレンポリマーおよびコポリマー）も、体液の分析に関して上に開示した波長の範囲における分光分析に、微孔性シート５１２および支持部材５１４の成分として有用である。
【０１２８】
ある種の分光装置は、溶媒、細胞、雰囲気等によるバックグラウンド吸収を「引く」ための能力を備えていることに注目すべきである。分散型装置では、赤外線ビームは２つの平行ビームに分けられる。１つのビームはサンプルを通過し、そしてもう１つの参照ビームは「ブランク」セルを通る。溶媒に溶解されたサンプル物質のスペクトルを測定する時、純粋な溶媒のみを含有するセルを参照ビームに配置するので、装置は溶媒のスペクトルを、サンプルが溶解されたスペクトルから引くことができる。さらにブランクまたは参照セルのバックグラウンドのスペクトルをスキャンし、そして電気的に保存することができるので、後に集めるサンプルスペクトルから引くことができる。
【０１２９】
しかしバックグラウンド吸収を引く処理は、吸収をきれいに引くことができず、しかもサンプル物質の吸収を妨害し得るので、特にサンプルが引き算の処置により不注意に遮蔽または失われる可能性がある微妙な吸収を表す場合、不完全かもしれない。したがって、サンプルホルダー５００に含まれる物質は、そのような成分の吸収によるサンプル物質の吸収の妨害が好ましくは最小となるように、そしてより好ましくは排除されるように選択される。多くのポリマーフィルムの赤外線スペクトルは周知であるので、微孔性シート５１２および支持部材５１４に適切な材料は簡単に選択される。
【０１３０】
サンプルホルダー５００の特定の態様では、微孔性シート５１２は微孔性ポリエチレンを含んでなり、そして支持部材５１４はポリエチレンを含んでなる。ポリエチレンは、目的領域にわずか４つの明確な吸収からなる比較的単純なスペクトルを表す；３．４３μｍ、３．５１μｍ、６．８３μｍおよび１３．９μｍ、後者の２つは比較的低強度である。この単純なスペクトルは、サンプル物質Ｓのスペクトルから容易に引くことができる。実質的な程度の結晶性を有するポリエチレンは、後ろの２つの吸収がピーク対に分かれることにより引き起こされるさらに２つの吸収を有する。有利なことにはポリエチレンは多くの化学物質に対して不活性であり、水分に対して感受性が無く、そして薄い厚さで強い（例えば引き裂き−および穿刺耐性）フィルムを提供する。
【０１３１】
別の態様、特に炭素−水素結合（Ｃ−Ｈ）長手領域が重要な関心事である態様において、微孔性シート５１２は微孔性ポリテトラフルオロエチレン（“ＰＴＦＥ”）を含んでなり、そして支持部材５１４はポリテトラフルオロエチレンを含んでなる。ＰＴＦＥは約６．６７μｍより上に吸収が無いので、約３．３３μｍ〜約３．５７μｍであるＣ−Ｈ長手領域は、吸収を妨害することにならない。
Ｃ．微孔性シートの特性
微孔性シート５１２のボイド容量は典型的には約２０パーセントより大きく、そして好ましくは約５０パーセントより大きい。多くの有用な微孔性ポリマーフィルムは、全容量の一画分のみがポリマー性材料に占有されている開放構造である。サンプルホルダー５００はそのようなフィルムを含んでなり、光路４０（図１８）中のより多くの部分がサンプル物質Ｓ自体である。
【０１３２】
サンプル材料Ｓが、微孔性シート５１２の縁に沿って露出した部分（１つまたは複数）上の輸送開口部５１８を通して微孔性シート５１２に適用される時、サンプル物質は微孔性シート５１２のほとんどまたは全部に伝えられ、そして占有し、これによりサンプルホルダー５００にサンプル物質を含み、そしてサンプルが適切な被検体検出システム内で分析できるようにする。
【０１３３】
本明細書で提供する微孔性シートを使用することにより、平面に一定時間置いた時、容易に結晶化するサンプル物質の許容され得るスペクトルを得ることが可能である。結晶格子の分散的および反射的効果により、これまでは結晶サンプルのスペクトルを得ることは難しいと考えられて来た。そのようなサンプル物質を微孔性シートに適用すると、孔サイズの拘束により結晶化を遅らせ、かつ／または結晶の成長を制限する。これは以前に遭遇した望ましくない結晶格子の分散的かつ反射的効果を減少させ、これにより効果的な分光分析を可能にする。
【０１３４】
微孔性ポリマーシートは複数の相互連結している微孔性の孔を有することが特徴となり得る。好ましくは微孔性シートをわたる孔サイズの分布は実質的に均一であるので、上で検討したような低いシートの透過変動性を提供する。孔サイズはそれらの「平均特性幅」で、典型的には約０．１μｍ〜約５０μｍの範囲である。例えばサンプル物質Ｓが全血を含む応用では、孔サイズは好ましくは約２０μｍよりも大きい。好ましくは支持部材５１４は微孔性ではなく、これによりサンプル物質Ｓがホルダー５００に採用される被検体検出システムの要素と接触することを防ぎ、この接触はサンプル物質および被検体検出システムの両方に望ましくない汚染を導く可能性がある。
【０１３５】
本明細書で使用する「平均特性幅」は、孔の最大断面寸法の平均である。例えば孔の断面が実質的に環状ならば、平均特性幅は平均孔直径である。孔の密度は、ＡＳＴＭ  Ｄ４１９７−８２により測定した時の微孔性シート５１２のボイド容量が、典型的には２０パーセントより大きく、好ましくは約５０パーセントから約９８パーセントの範囲であり、そしてより好ましくは約７０パーセントから約８５パーセントの間となるようなものである。一般に、ボイド容量が上昇すると、微孔性シート５１２固有の吸収がサンプル物質Ｓの吸収を妨害する程度は下がるようである。孔の形状は重要ではない。例えば微孔性シート５１２は、例えレーザー除去または核エッチングにより形成された均一で実質的に環状の孔を持つシート；サイズおよび形状が変動する開口を持つ繊維化された塊から作られたシート；不織材料から作られたシート；またはシート全体に曲がった路（例えば無作為なまたは固定された）を定める材料の均一な直径を有するストランド（ｓｔｒａｎｄ）から作られたシートを含んでなることができる。輸送開口部に沿った孔サイズの均一性は、輸送開口部でサンプル物質Ｓの凝固を減らし、または防ぎ、これにより被検体濃度測定の精度を強化する。さらに支持構造に沿った孔サイズの均一性は、微孔性シート内のサンプル物質Ｓの均一な分布を強化する。本明細書で使用する「微孔性」とは、そのような開口部を有するシートを説明する。
【０１３６】
修飾された態様では、微孔性シートの孔性がサンプルホルダーの縁とサンプルホルダーの中心部との間で孔の勾配を有する。例えば微孔性シートがサンプルホルダーの縁（すなわち、輸送開口部付近）よりもホルダーの中心部で大きい孔性を有する場合、より大きな毛細管力を作成することができ、これによりサンプルホルダーへのサンプル物質の引き抜きが促進される。
【０１３７】
また本明細書で使用する「微孔性シート」は、少なくとも１つの構造化された表面を有するポリマー性シートを含み、ここで表面はその中に約０．１μｍの最小深度および約０．１μｍの最小幅、および典型的には少なくとも約０．１μｍから約５０μｍの間、場合によっては実質的にさらに大きい平均特性寸法を有する表面ボイド、溝、陥凹等を有する。上で検討したように、サンプル物質Ｓが全血を含んでなる応用では、孔サイズは好ましくは約２０μｍより大きい。この内容で使用する時、「平均特性寸法」とはサンプルホルダー５００の輸送開口部５１８に平行する平面内の構造要素の最大寸法の平均を意味する。そのようなシートは、限定するわけではないがレーザー除去、成形、エンボシング、流延等を含む種々の表面の修飾および複製技術により、固体ポリマーシートから形成することができる。そのような表面の特徴は、サンプル物質、特に粒状物質を含有するサンプル物質のサンプルホルダーの保持を上昇させることができる。また構造化された表面の特徴は、上に記載したような複数の孔を有する微孔性シート上にも形成することができる。
【０１３８】
図１９Ａは、微孔性シート５１４に結合し、そして囲む周囲の開放メッシュ５１６をさらに含んでなるサンプルホルダー５００の分解透視図である。開放メッシュ５１６はサンプル物質の収集および保持を容易にする。そのような態様では、サンプルホルダー５００は好ましくは本明細書に記載する透過性の基準を満たす。しかし開放メッシュ５１６が空いているので、そして開放メッシュ５１６を光路４０の外側に配置することができるので、開放メッシュ５１６のバルク特性は、これらの透過性基準を満たしても満たさなくてもよい。
【０１３９】
米国特許第４，５３９，２５６号明細書（Ｓｈｉｐｍａｎ）は、微孔性シート材料およびその作成法を開示する。多くのこれらの材料を、本明細書に開示する態様で使用することができる。さらに米国特許第３，９５３，５６６号、同第３，９６２，１５３号、同第４，０９６，２７７号、同第４，１１０，３９２号、同第４，１８７，３９０号および４，１９４，０４１号明細書は、微孔性シートを含めポリテトラフルオロエタンから孔質製品の調製を記載する。これらのすべての特許明細書は、引用により本明細書に編入する。これらの特許明細書に記載されたポリマー性材料の多くを、本明細書に開示する態様で使用することができる。
【０１４０】
本明細書に開示する種々の態様で有用な微孔性ポリマーシートの多くの種類が、種々のポリマー、厚さおよびボイド容量で市販されている。これらの中には：ＡＤＶＥＮＴ（商標）フィルム（ミネソタ州、セントポールの３Ｍから入手可能な微孔性ポリエチレンフィルム）；ＣＥＬＧＡＲＤ（商標）フィルム（ノースカロナイナ州、シャーロッテのヘキストセラニーズ（Ｈｏｅｃｈｓｔ  Ｃｅｌａｎｅｓ）から入手可能な疎水性または親水性の微孔性ポリエチレンまたはポリプロピレンフィルム）；ＧＯＲＥ−ＴＥＸ（商標）フィル（Ｗ．Ｌ．ゴア  アソシエイツ（Ｇｏｒｅ  Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ）から入手可能な微孔性ポリテトラフルオロエチレンフィルム）；ＺＩＴＥＸ（商標）フィルム（ニュージャージー州、ウェインのノルトン  パフォーマンス  プラスチック（Ｎｏｒｔｏｎ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ）から入手可能な微孔性ポリテトラフルオロエチレンフィルム）；およびＤＵＲＡＰＯＲＥ（商標）フィルム（マサチューセッツ州、ベッドフォードのミリポアプロダクツ部（Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ）から入手可能な微孔性の親水性フィルム）がある。他の具体例には、エチレン／プロピレンコポリマー、ポリビニリデンフルオリド、ポリエステルおよびナイロンのようなポリオレフィンの微孔性シートを含む。別の態様では、微孔性シートは１または複数の選択されたポリマー性フィルムからなることができる。微孔性シートは、以下で検討する親水性または疎水性コーティングのような特別な作用物質を含んでなることができる。
【０１４１】
図１９Ｂで具体的に説明する修飾された態様では、サンプルホルダー５００は、保存中に輸送開口部（１つまたは複数）の少なくとも一部を覆う保護カバーまたはフラップ５４０をさらに含んでなる。好ましくはフラップ５４０は、取り外し可能な接着剤５４２を使用してサンプルホルダー５００に固定化され、これによりサンプル物質Ｓが適用された時、輸送開口部５１８のフラップがきれいに動くようにする。そのような形態は、使用していない時に微孔性シート５１２の汚染の可能性を減らす。
Ｄ．支持部材の特性
上で検討したように、支持部材５１４は剛性構造を持つサンプルホルダー５００を提供するために、サンプル物質Ｓおよび被検体検出システムの汚染を防ぐために、そしてサンプルホルダー５００を被検体検出システム中に、または上に取り付け易くするために形成される。上記のような適切な光学特性を有する支持部材５１４は、限定するわけではないが射出成形、バルクシートストックの型押し（ｓｔａｍｐｉｎｇ）および結晶構造を有する材料の成長を含む種々の広い方法により形成することができる。
【０１４２】
好適な態様では、微孔性シート５１２は光路４０の外側に適用された接着剤（示さず）を使用して、支持部材５１４に結合される。例えば接着剤はサンプルホルダー５００の周囲に適用することができる。適当な接着剤には例えば、圧感受性接着剤およびホットメルト接着剤を含む。光路の外側に接着剤を配置することは、接着剤がサンプル物質Ｓの分析中に得られる吸収スペクトルを妨害する可能性を減らす。特定の応用では、接着剤を再配置可能で、ガスを放出しない等となるように形成することが望ましいかもしれない。当業者は、例えば圧力ばめ、熱活性化またはタッキング特性のような特定の応用に適切な多くの適当な接着剤を容易に同定し、そして選択することができるだろう。別の態様では、例えば貼り合わせ、超音波溶接または機械的技術のような種々の結合メカニズムを使用することができる。さらに別の態様では、微孔性シートを含んでなる薄いフィルム材料は、スパッター法を使用して支持部材５１４に適用することができる。層化された支持部材はバルク寸法に構築され、次いでアッセンブリー工程が完成した後に適当な寸法に切断または型押しされることができる。
【０１４３】
支持部材５１４は十分に堅いことが好ましく、そして微孔性シート５１２は微孔性シート５１２がサンプルホルダー５００にわたり平らに保持されるように、その中に十分しっかりと取り付けられることが好ましい。上で検討した微孔性シート５１２の物質特性から、微孔性シート５１２は薄いことが多く、そして折り目または皺が付く可能性がある。一般に微孔性シート５１２は分光デバイスに取り付ける時には実質的に平らに維持され、これにより光路４０に沿って実質的に一定の微孔性シート厚が提供されることが望ましい。実質的に一定の微孔性シート厚は、赤外線エネルギーＥが実質的に一定量のサンプル物質Ｓを通過し、そして微孔性シートによる赤外線エネルギーＥの反射および散乱を最少にする。一般に反射および散乱は、サンプルホルダーを使用して得たスペクトルに妨害を引き起こす可能性がある望ましくない効果である。上で検討したように、支持部材５１４は微孔性シート５１２に比べて比較的硬く、そして好ましくはポリマー性フィルムのように非微孔性である任意の適切なフィルムを含んでなることができる。
【０１４４】
幾つかの応用では、調製されたサンプル物質は後に参照するために保管または保存されることが望ましいかもしれない。したがってそのような態様では、支持部材５１４はサンプルに関係する適切な情報（例えばインデックス番号または日付および／または時期に関する情報）を上に記録できるように、書くか、またはそうではなく標識できる材料を含んでなる（好ましくは縁周辺）ことが好ましい。別の態様では、標識または他のさらなる情報を持つ媒体（マイクロフィルム、磁気媒体等のような）を、所望により支持部材５１４の外辺部の回りに含めることができる。
Ｅ．開口シールド
特定の応用では、放出された放射線が通過する微孔性膜の面積を限定することが望ましい。図２０Ａは、サンプルホルダー５００が微孔性シート５１２および支持部材５１４を含んでなる態様を具体的に説明する。サンプルホルダー５００はさらに、微孔性シート５１２の一部を覆い、これにより露出している微孔性シート５１２の一部のみを残す開口を形成するシールド５３８を含んでなる。使用では、光路４０が開口５３９および開口５３９に配置されたサンプル物質の一部を通る。シールド５３８は、好ましくは使用する放射線の波長に対して実質的に不伝導性であるので（もちろん開口５３９以外）、妨害吸収は生成されず、そして入射した放射線は散乱しない。体液の分析のために上に開示した波長範囲で、シールド５３９は好ましくは約１０パーセント未満、そしてより好ましくは約１パーセント未満の透過率を有する。図２０Ｂは、図２０Ａのサンプルホルダー５００の断面図である。シールド５３８は図２０Ａおよび２０Ｂに示すような微孔性シート５１２の片側のみの部分を覆うことができ、または目的の波長（１つまたは複数）が全サンプルホルダー５００を通過できるように形成された少なくとも１つの開口５３９を残して、微孔性シート５１２の両側を覆うことができる。
【０１４５】
１つの特定の態様では、シールド５３８は分光分析用の微孔性シート５１２上のサンプル物質Ｓの配置を容易にすることを目的として働く。他の態様では、開口５３９の形状、サイズおよび位置は、少なくとも一部は使用する被検体検出システムの特徴、特にウインドアッセンブリー（上で検討したような）の幾何学的配置に依存する。例えばそのような態様では、全開口５３９にわたるサンプル物質の存在は、十分量のサンプル物質がサンプルホルダー５００に適用された指標として役立つことができる。また支持部材５１４およびシールド５３８の形状に依存して、シールド５３８は微孔性シート５３２に対し、より大きな支持の堅さを与えるために役立つことができる。
【０１４６】
シールド５３８は、適切な光学特性を持つプラスチック、厚紙、金属または任意の適当な剛性材料を含んでなることができる。好ましくはシールド５３８は不活性かつ非吸収性であるので、サンプル物質Ｓがシールドと接触すれば廃棄物は最少となる。シールド５３８は、例えば接着剤、超音波溶接および機械的閉鎖のような任意の適切な技術により微孔性シート５１２および支持部材５１４に固定化され得る。
【０１４７】
当業者は支持部材５１４、そして使用するならば開口５３９の形状は、サンプルホルダー５００の構造、サンプルホルダー５００を使用する装置の特性および仕様、分析するサンプル物質の種類、およびサンプルホルダー５００を使用する個人の好みといった事柄に一部依存して多くの異なる型であることができると理解するだろう。もちろんこれは微孔性シート５１２についてもあてはまる。
Ｆ．皮膚を穿刺する構造
修飾した態様では、サンプルホルダーは体液の微孔性シートへの導入を促進するために形成された皮膚を穿刺する構造をさらに含んでなる。図２１Ａおよび２１Ｂで具体的に説明するように、そのような皮膚を穿刺する構造は、サンプルホルダー５００の片側に取り付けられた１または複数の先細り突出部５５０を含んでなる。先細り突出部は、接着剤またはスナップ嵌めのような適当な固定化技術で、サンプルホルダー５００の縁にしっかりと取り付けることができる。各先細り突出部５５０は、ヒトの皮膚を容易に刺すことができる鋭利な遠位チップ５５２を有することが好ましい。１つの態様では先細り突出部５５０は、ステンレス鋼またはアルミニウムのような研磨した金属を含んでなる。図２１Ａおよび２１Ｂで具体的に説明するサンプルホルダー５００は、１つの先細り突出部５５０を有するが、当業者は均等な構造が複数の先細り突出部をサンプルホルダーの１または多数の側に有すると認識するだろう。さらに円錐もしくは筒形のような他の形状を有する遠位チップも均等である。
【０１４８】
例えば１つの好適な態様では、先細り突出部５５０の外径は一般にその最大厚の点で約１００μｍから４００μｍの間であり、そして一般に遠位チップ５５２で約１０μｍ未満である。先細り突出部５５０の平均外径は一般に約１００μｍから３００μｍの間、典型的には約１２０μｍから２００μｍの間である。先細り突出部５５０の長さは、所望する切開の深さに依存する。より詳細には先細り突出部５５０は、サンプル採取を望む生物学的流体（例えば間質液、血液または両方）の種類、および試験を受ける特定患者の皮膚層を厚さに依存して、特定範囲で適切な寸法となる。このように先細り突出部が挿入できる標的とする皮膚層には、限定するわけではないが真皮、表皮および角質層（すなわち、表皮の最も外側）を含む。好ましくは先細り突出部５５０は少なくとも約５０μｍ以上、そしてより好ましくは少なくとも約１００μｍの長さを有するが、典型的には約２０００μｍを越えず、そして通常は約３０００μｍを越えない。
【０１４９】
さらに図２１Ａおよび２１Ｂを参照にして、先細り突出部５５０は遠位チップウインド５５６で空いている通路５５４をさらに含んでなることが好ましい。通路５５４はサンプルホルダーの輸送開口部５１８の１つと接触していることが好ましく、そして微孔性材料で充填されていることが好ましい。図２１Ａおよび２１Ｂに具体的に説明する通路５５４は実質的に直線状であるが、当業者は均等な構造において、通路が輸送開口部の１つの少なくとも一部分と接触する限り、通路は任意の形状または方向性を有することができると認識するだろう。修飾された態様では、通路５５４は遠位通路領域５５４ａと近位通路領域５５４ｂとの間に孔の勾配を有する微孔性材料で充填される。そのような態様では、微孔性材料は遠位通路領域５５４ａよりも近位通路領域５５４ｂで孔性であり、これにより皮膚を穿刺する遠位チップ５５２で、より大きな剛性を与えることが好ましい。近位通路領域５５４ｂと遠位通路領域５５４ａとの間の孔性の変化は、漸次または急であることができる。
【０１５０】
ミクロ突出部または遠位チップ５５２は、破壊されずに角質層を貫通するために機械的に十分に安定かつ強くなるように形成されることが好ましい。例えば１つの態様では、そのような皮膚を穿刺する構造は皮膚に炎症または望ましくない組織応答を引き起こさないように、生物学的に適合性の材料を含んでなる。サンプルホルダーの特定の態様は使い捨てであり得るが、再使用を意図する物は、マイクロ針の材料が滅菌サイクルに耐え得ることが好ましい。
【０１５１】
別の態様では、皮膚を穿刺する機能は遠位チップウインドの表面によりなされる。具体的には遠位チップウインドは例えばマイクロ針のような鋭利な突出部で形成される。そのような態様では、遠位チップウインドのこの表面は非孔性であり、ここで鋭利な突出部は遠位チップウインドを通って延びる孔性の中心コアを有し、これにより分析する流体に近づくための流体接近開口部を定める。流体輸送媒体は、好ましくはミクロ穿刺部材の接近開口部から通路への間に延び、そして流体を微孔性シートに輸送するために機能する。
【０１５２】
流体輸送媒体は、孔性の親水性材料から作られることが好ましい。材料は好ましくは非水吸収性であり、これにより生物学的流体内の水が流体輸送媒体により吸収されることを防ぐが、代わりにそのような水が生物学的流体の他の成分と一緒に媒体を完全に通すようにする。流体輸送媒体として有用な孔性の親水性材料には限定するわけではないが、ポリマー、セラミック、ガラスおよびシリカを含む。適当なポリマーには、ポリアクリレート、エポキシ、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリアミド−イミド、ポリアリールエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンスルフィド、液体結晶ポリエステル、またはそれらの組成物を含む。セラミックスの例は酸化アルミニウム、シリコンカーバイドおよび酸化ジルコニウムである。
【０１５３】
また親水性ゲル等を、通路内に配置された孔性材料と一緒に使用することもできる。適当なゲルには、アガロース、ゼラチン、ムコポリサッカライド、澱粉等のような天然ゲル、およびポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール、ポリアクリル酸、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミドおよびそれらのコポリマーのような任意の中性の水溶性ポリマーまたは多価電解質のような合成ゲルを含む。
【０１５４】
皮膚を穿刺する構造を含んでなる態様では、遠位チップ５５２が患者の皮膚を通って刺し、患者の体液（例えば血液）が通路５５４を通り、そして微孔製シート５１２に引き抜かれる。例えば通路が親水性の孔性材料を含んでなる態様では、孔は流体を輸送できる毛細管作用を提供することができる。この形状は、患者の体液の収集および分析の両方に使用できる都合がよいサンプルホルダー５００を提供する。
Ｇ．使用および分析の考察
上に述べたように、本明細書に記載するサンプルホルダーは上に記載した被検体検出システムを用いて容易に使用されることができ、分析用のサンプル物質の調製工程を単純化し、そして正確で精密な測定を促進することができる。
【０１５５】
親水性フィルムは、シートとして水性サンプルの分光分析に有用である。そのようなサンプルは事前に濡らすことなく親水性フィルムに直接適用することができる。水性サンプルに加えて、親水性フィルムは血液、汗、涙、尿、精液および本明細書に開示する他の体液のような生物学的流体の分析に有用である。そのような生物学的流体サンプルは、長いサンプル調製の必要無しにサンプルホルダーに直接適用することができ、そして明確な別個の測定を得ることができる。本質的に親水性であるか、または親水性にするために処理された（例えば適切な材料でコーティングすることにより、または適当な表面処理を施すことにより）材料を含んでなる微孔性シートは、本明細書に記載するサンプルホルダーの種々の態様に使用することができる。
【０１５６】
特定の態様では、微孔性シートが処理されてサンプル収集および保持特性を改善する。微孔性シートはサンプルホルダーの製造前または最中に、あるいはサンプル物質の適用前に処理することができる。微孔性シート処理の時期は、一部は微孔性シートを構成する材料、処理および分析を意図するサンプル物質に依存する。
【０１５７】
例えば特定の態様では、微孔性シートはそれに静電荷を与えるためにコロナ処理に暴露される。典型的には静電的に荷電した時、微孔性シートは支持部材に接触する表面にわたって実質的に均一な荷電を有し、０．７５ｍｉｌ厚あたり少なくとも約１００Ｖの側面−対−側面の電位を有する。静電荷は、大量の細かい粒状物質を集め、そして保持するために特に有用となり得る。微孔性シート中のサンプル物質の保持を上げることにより、装置のクリーニングおよびメインテナンスの量が同様に減少する。
【０１５８】
別の態様では、微孔性シート表面の少なくとも一部が、微孔性シートとサンプル物質との相互作用を修飾するコーティングまたはグラフト重合化によるような材料の適用により処理される。例えばアズラクトン物質は、赤外線分光分析のためにサンプルホルダー中の溶液中のタンパク質を濃縮するために使用することができる。
【０１５９】
本明細書に記載するサンプルホルダーは良い分析結果を提供すると同時に、使用後に捨てるにも十分廉価である。すなわち、再使用のためにサンプルホルダーを清浄化し、そして磨く必要が回避される。さらに本明細書に記載するサンプルホルダーは、危険なサンプルに対する暴露を減少し、ならびに通例のサンプルホルダーのクリーニングおよび再コンディショニングに使用されるような潜在的に有害な溶媒に対する暴露を減らし、そのような溶媒の例にはクロロホルム、塩化メチレンおよびトルエンを含む。さらに上に記載したように、サンプルホルダーは所望により将来の参照について保存または保管され得る。例えばサンプル物質のスペクトルを１または複数の既知の標準サンプルのスペクトルと比較することを望む場合があり、および化学反応またはプロセスの過程中に種々のスペクトルを比較することが望まれる場合もある。本明細書に記載するサンプルホルダーは微孔性シートに存在するサンプルと共に保存することができ、これによりしばしばスペクトルの分解がほとんど無いか、または全く無しにそのようなサンプルが後日に分析できるようになる。特にシートの微孔性構造により、サンプル物質は典型的にはシート中の孔を通り、そしてシート内で確実に保持される。このように典型的には微孔性シートの露出した表面からサンプル物質の損失傾向はほとんど無く、そして微孔性シートは化学的に不活性なので、サンプル物質が微孔性シートと反応する傾向はほとんど無い。したがって本明細書に記載するサンプルホルダーは、物質の老化および分解実験に使用するためにも特に適している。
【０１６０】
本明細書に記載するサンプルホルダーは、分光分析の都合よい実施法を提供するために使用することができる。例えば本明細書に提供する分光分析の１つの好適な方法は、
ａ）本明細書に記載するサンプルホルダーを準備し；
ｂ）サンプル物質を輸送開口部で露出した微孔性シートに適用し；
ｃ）所望の波長（１つまたは複数）の放射線を、そのような放射線をサンプルホルダーの１面に放射することによりサンプル物質に透過させ；そして
ｄ）サンプル物質およびシートを通るか、またはそれらから放出される放射線を目的のスペクトル領域で分析する、
ことを含んでなる。
【０１６１】
１つの好適な態様では、微孔性シートのロールが分光分析デバイスに供給され、そして微孔性シートのいずれの側の支持部材板も挟むことにより正しい位置に固定化される。そのような態様では、支持部材板は微孔性シートと取り外しできるようにかみ合う。
【０１６２】
ポリエチレン製の微孔性シートの充填因子（ｆｉｌｌｉｎｇ  ｆａｃｔｏｒ）および孔性を仮定すれば、参照として既知のポリエチレンピークを使用することにより散乱した放射線の路長および画分を決定することが可能である。吸収ピークの高さでポリエチレンフィルムの厚さを正確に決定できるようになる。この技法はしばしば薄いフィルム技術に使用され、ここでフィルム厚はコーティングの吸収ラインにより決定される。またポリエチレンを既知の濃度の内部標準でスパイクすることも可能である。これらの標準の１つはカリウムチオシアン酸カリウム（ＫＳＣＮ）である。このように微孔性シートの充填因子が分かれば、スパイクのピークは湿式測定で路長を決定できるようにし、これにより乾燥またはブランク測定の必要を排除する。スパイク波長は水の全吸収帯の外側であることが好ましい。
【０１６３】
乾燥測定が行われる態様では、微孔性材料は分散体として挙動するので、同様の原理を適用する。特に微孔性シート２つの支持部材間の放射線コヒーレンス（ｒａｄｉａｔｉｏｎ  ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ）を除き、そしてサンプル物中の実際のビーム強度のより正確な測定を提供する。分散が原因でなければ、高く分散する物質は一般に吸収を過大評価する。
【０１６４】
当業者には認識されているように、通常の試薬に基づく被検体検出システムはある量の被検体（例えばグルコース）をある容量の体液（例えば血液）と、試薬（例えば酵素であるグルコースオキシダーゼを用いて）反応させ、そして反応により生成される電流（すなわち電子の流れ）を測定する。電気的測定の回路構成におけるノイズを克服するために十分大きい電流の生成には、考察する実質的な量の被検体が必要であり、これが測定できる最少容量を確立する。約０．５μＬの血液を要するこの技術のシステムの現状は、電気的測定技術の低い容量限界を表す。
【０１６５】
本明細書に教示する試薬を必要としない分光測定は、（１）サンプル中の被検体分子による電磁線エネルギーの吸収、および（２）これらの分子による吸収を測定するための測定システムの能力に依存する。測定に要するサンプル容量は、光学部品の物理的サイズにより実質的に決まり、そして通常の試薬に基づくシステムを使用して必要とされるサンプル容量よりも有意に少ない。具体的には本明細書に開示する被検体検出システムの寸法では、わずか約０．３μＬのサンプル容量であることができる。微孔性シートを充填するために必要なサンプル物質の容量は、キュベットを充填し、そして空ける（すなわち非微孔性）ために必要なサンプル物質の容量よりも少ないので、微孔性シートの存在はさらにサンプル容量を下げる。
【０１６６】
本明細書で詳細に説明した例は、本明細書に記載するサンプルホルダーの用途の単なる具体的説明であり、広い種類のサンプルのスペクトルが本明細書に記載する微孔性シートを使用して、そして広い種々のサンプル収集および応用技術を使用して得られることを示している。当業者は本明細書に記載する装置および分析法は限定するわけではないが、米国特許第５，４７０，７５７号明細書および国際公開第９３／００５８０号パンフレット（これら両方の全内容は、引用により本明細書に編入する）に説明されているものの幾つかのようなサンプル要素および構造について周知な技術を包含できると考えるだろう。本発明の様々な修飾および交替は、本発明の範囲から逸脱することなく当業者には明白であり、これは特許請求の範囲により定められる。
【図面の簡単な説明】
【０１６７】
【図１】非侵襲的な光学検出システムの該略図である。
【図２】非侵襲的検出システムで使用するウインドアッセンブリーの透視図である。
【図２Ａ】侵襲的検出システムで使用するウインドアッセンブリーの別態様の平面図である。
【図３】非侵襲的検出システムで使用するウインドアッセンブリーの別態様の分解概略図である。
【図４】冷却システムに連結されたウインドアッセンブリーの平面図である。
【図５】低温リザーバーに連結されたウインドアッセンブリーの平面図である。
【図６】非侵襲的検出システムで使用する熱シンクの外皮切断図である。
【図６Ａ】図１の非侵襲的検出システムの下部の外皮切断透視図である。
【図６Ｂ】非侵襲的な光学検出システムで使用するウインド取り付けシステムの分解透視図である。
【図６Ｃ】図６Ｂのウインド取り付けシステムの部分平面図である。
【図６Ｄ】図６Ｃのウインド取り付けシステムの断面図である。
【図７】非侵襲的な光学検出システムで使用する制御システムの概略図である。
【図８】目的の被検体濃度を決定するための第１の方法を表す。
【図９】目的の被検体濃度を決定するための第２の方法を表す。
【図１０】目的の被検体濃度を決定するための第３の方法を表す。
【図１１】目的の被検体濃度を決定するための第４の方法を表す。
【図１２】目的の被検体濃度を決定するための第５の方法を表す。
【図１３】試薬を含まない全血検出システムの該略図である。
【図１４】試薬を含まない全血検出システムで使用するキュベットの１態様の透視図である。
【図１５】試薬を含まない全血検出システムで使用するキュベットの別態様の平面図である。
【図１６】図１５のキュベットの解体平面図である。
【図１６Ａ】図１５のキュベットの分解透視図である。
【図１７】図１５のキュベットの側面図である。
【図１８】本発明の好適な態様によるサンプルホルダーの透視図である。
【図１９Ａ】微孔性シートを囲む周囲の開放メッシュを含んでなるサンプルホルダーの分解透視図である。
【図１９Ｂ】取り外し可能な保護フラップが上に配置されたサンプルホルダーの透視図である。
【図２０Ａ】開口を形成するシールドを含んでなるサンプルホルダーの分解透視図である。
【図２０Ｂ】図２０Ａのサンプルホルダーの断面図である。
【図２１Ａ】皮膚を穿刺する構造を有するサンプルホールディングの透視図である。
【図２１Ｂ】線２１Ｂ−２１Ｂに沿って取った図２１Ａのサンプルホールディングの断面図であ
【０１６８】
理想化されたこれらの図面は、率に応じて定めたものではなく、そして単に具体的に説明を与えるものであり、かつ非限定的である。
【図１】
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【図２】
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【図２Ａ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１６Ａ】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【国際調査報告】
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