(57)【要約】試薬を使用しない、全血被検体の検出システムには、赤外線光源、検出器及び試料要素（７００、８００）が含まれる。試料要素（７００、８００）には細長い部材（７０５、８０２）、第１の試料セルの壁（７１６）、第２の試料セルの壁（７１５）、カバー（７２０）及び試料供給通路（７５０、８１５）が含まれる。第１の試料セルの壁は第１の試料セル（７４０）を一部区画する。第１及び第２の試料セルの壁は約６μｍ〜約１２μｍの間の波長範囲内の実質的部分の放射線を透過する材料を含んでなる。カバー（７２０）は第１の試料セル（７４０）及び第２の試料セル（７４５）の少なくとも一方を少なくとも一部区画する。試料供給通路は第１の分枝（７５５）及び第２の分枝（７６０）を含んでなる。試料供給通路の第１の分枝は開口部（７３５）から第１の試料セルに延びている。試料供給通路の第２分枝は第１の試料セルから第２の試料セルに延びている。
2006516330.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光路に沿って放射線を放射する赤外線源、
放射線の光路中に配置された検出器及び
放射線の光路中に配置されるようになっている試料要素
を含んでなり、
そこで試料要素が
平面の面（ｐｌａｎｅｒ  ｓｉｄｅ）と細長い部材の末端の縁上に配置された開口部とを有する細長い部材（ここで開口部は細長い部材の厚さの少なくとも一部に及ぶ）、
第１の試料セルを一部区画する第１の試料セルの壁（ここで第１の試料セルの壁は約６μｍ〜約１２μｍの間の波長範囲の放射線の実質的部分を透過する第１の材料を含んでなる）、
第２の試料セルを一部区画する第２の試料セルの壁（ここで第２の試料セルの壁は約６μｍ〜約１２μｍの間の波長範囲の放射線の実質的部分を透過する第２の材料を含んでなる）、
細長い部材の平面の面に結合されたカバー（ここでカバーは第１の試料セル及び第２の試料セルの少なくとも一方を少なくとも一部区画する）、並びに
第１の分枝及び第２の分枝を含んでなる試料供給通路（ここで試料供給通路の第１の分枝は開口部から第１の試料セルに延びており、試料供給通路の第２の分枝は第１の試料セルから第２の試料セルに延びている）
を含んでなる、
患者の近位に配置することができる、試薬を使用しない全血被検体の検出システム。
【請求項２】
第１の材料がマイラーを含んでなる、請求項１の試薬を使用しない全血被検体の検出システム。
【請求項３】
第２の材料がマイラーを含んでなる、請求項１の試薬を使用しない全血被検体の検出システム。
【請求項４】
第１の材料がマイラーを含んでなる、請求項３の試薬を使用しない全血被検体の検出システム。
【請求項５】
第１の材料がポリエチレンを含んでなる、請求項１の試薬を使用しない全血被検体の検出システム。
【請求項６】
第２の材料が重水素化ポリエチレンを含んでなる、請求項１の試薬を使用しない全血被検体の検出システム。
【請求項７】
第１の材料がポリエチレンを含んでなる、請求項６の試薬を使用しない全血被検体の検出システム。
【請求項８】
第１の試料セルの壁及び第２の試料セルの壁の少なくとも一方が細長い部材に取り付けられている、請求項１の試薬を使用しない全血被検体の検出システム。
【請求項９】
細長い部材並びに第１の試料セルの壁及び第２の試料セルの壁の少なくとも一方が単位構造物を含んでなる、請求項１の試薬を使用しない全血被検体の検出システム。
【請求項１０】
空気孔及び空気孔から第１の試料セル、第２の試料セル及び試料供給通路の少なくとも１つに延びている空気孔通路を更に含んでなる、請求項１の試薬を使用しない全血被検体の検出システム。
【請求項１１】
光路に沿って放射線を放射する赤外線源、
放射線の光路中に配置された検出器及び
放射線の光路中に配置されるようになっている試料要素
を含んでなり、
そこで試料要素が
平面の面と細長い部材の末端の縁上に配置された開口部とを有する細長い部材（ここで開口部は細長い部材の厚さの一部に及ぶ）、
内側、外側並びに試料セルの壁の内側と試料セルの壁の外側の間に区画された試料セルの壁の厚さを含んでなる試料セルの壁（ここで、試料セルの壁の内側は試料セルを一部区画し、試料セルの壁はマイラー、ポリエチレン、重水素化ポリエチレンから成る群から選択される材料を含んでなる）、
細長い部材の平面の面に取り付けられたカバー（ここでカバーは試料セルを少なくとも一部区画する）、並びに
開口部と試料セル間に延びている試料供給通路、
を含んでなる、
患者の近位に配置することができる、試薬を使用しない全血被検体の検出システム。
【請求項１２】
試料セルの厚さが約１μｍ未満である、請求項１１の試薬を使用しない全血被検体の検出システム。
【請求項１３】
試料セルの壁が試料セルの第１の領域の一部を区画する第１の部分及び試料セルの第２の領域の一部を区画する第２の部分を含んでなる、請求項１１の試薬を使用しない全血被検体の検出システム。
【請求項１４】
試料セルの壁の第１の部分及び第２の部分の一方がマイラーを含んでなる、請求項１３の試薬を使用しない全血被検体の検出システム。
【請求項１５】
試料セルの壁の第１の部分がポリエチレンを含んでなる、請求項１３の試薬を使用しない全血被検体の検出システム。
【請求項１６】
試料セルの壁の第２の部分が重水素化ポリエチレンを含んでなる、請求項１５の試薬を使用しない全血被検体の検出システム。
【請求項１７】
第１の試料セルの壁が細長い部材に取り付けられている、請求項１１の試薬を使用しない全血被検体の検出システム。
【請求項１８】
細長い部材及び第１の試料セルの壁が単位構造物を含んでなる、請求項１１の試薬を使用しない全血被検体の検出システム。
【請求項１９】
開口部、第１の試料分析領域、第２の試料分析領域、第１の試料分析領域及び第２の試料分析領域を少なくとも一部区画するカバー、並びに開口部と第１の試料分析領域と第２の試料分析領域の少なくとも一方との間に延びている試料供給通路、を有する試料要素を提供し、
試料要素の開口部を試料と接して配置し（ここで、試料は開口部から、試料供給通路をとおって第１の試料分析領域と第２の試料分析領域の少なくとも一方に運搬される）、
第１の試料分析領域と第２の試料分析領域に概括的に垂直に向けられた適切な波長範囲の赤外線に試料をさらし、
第１の試料分析領域中の試料をとおり、そして第２の試料分析領域中の試料をとおって透過された放射線の検出し、
第１の試料分析領域中の試料をとおり、そして第２の試料分析領域中の試料をとおって透過された放射線の検出に基づき、試料中に存在する少なくとも１種の被検体の量を計算する、
ことを含んでなる、試薬を使用しない全血被検体検出を実施する方法。
【請求項２０】
開口部、
第１の試料分析領域、
第１の試料分析領域と関連した（ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ  ｗｉｔｈ）第１の材料、
第２の試料分析領域、
第２の試料分析領域と関連した第２の材料、
第１の試料分析領域及び第２の試料分析領域を少なくとも一部区画するカバー、並びに
開口部及び第１の試料分析領域と第２の試料分析領域の少なくとも一方の間に延びている試料供給通路
を含んでなる試料要素。
【請求項２１】
試料セル及び試料セルの壁を更に含んで成り、ここで試料セルが第１の試料分析領域及び第２の試料分析領域を区画し、試料セルの壁が第１の材料及び第２の材料を含んでなる、請求項２０の試料要素。
【請求項２２】
第１の試料セル、第１の試料セルの壁、第２の試料セル及び第２の試料セルの壁を更に含んで成り、ここで、第１の試料セルの壁が第１の材料を含んで成りそして第１の試料分析領域を少なくとも一部区画し、第２の試料セルの壁が第２の材料を含んで成りそして第２の分析領域を少なくとも一部区画する、請求項２０の試料要素。
【請求項２３】
試料供給通路の少なくとも１表面が表面張力を有し、ここで表面張力が、顆粒化洗剤の沈澱（ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、界面活性剤の沈澱、界面活性剤中に試料供給通路を浸漬すること、電気的電圧の放電、電流の適用又はコロナ放電、のうちの少なくとも１種により低下される、請求項２０の試料要素。
【請求項２４】
試料供給通路の少なくとも１表面が低い表面張力を有する、請求項２０の試料要素。
【請求項２５】
試料セルへの試料供給通路中の試料の流量を増加するための流動性促進物を更に含んでなる、請求項２０の試料要素。
【請求項２６】
流動性促進物が界面活性剤を含んでなる、請求項２５の試料要素。
【請求項２７】
流動性促進物が試料要素の少なくとも一部の物理的処理を含んでなる、請求項２５の試料要素。
【請求項２８】
流量性促進物が試料要素の少なくとも一部の化学的処理を含んでなる、請求項２５の試料要素。
【請求項２９】
流量促進物が試料要素の少なくとも１表面上の位相的特徴物を含んでなる、請求項２５の試料要素。
【請求項３０】
試料採取装置（ｅｘｔｒａｃｔｏｒ）を更に含んでなる、請求項２０の試料要素。
【請求項３１】
試料採取装置が試料要素により少なくとも一部収納される、請求項３０の試料要素。
【請求項３２】
試料採取装置が、金属、プラスチック又は任意のその他の適切な硬い材料から成る群から選択される材料から作製されたランスを含んでなる、請求項３０の試料要素。
【請求項３３】
試料要素の単一運動が付属器に切開を形成し、試料を試料要素中に引き入れることができるように切開に開口部を配置する、単一運動の試料採取装置を更に含んでなる、請求項２０の試料要素。
【請求項３４】
試料採取装置が金属、プラスチック又は任意のその他の適切な硬い材料から成る群から選択される材料で作製されたランスを含んでなる、請求項３３の試料要素。
【請求項３５】
試料採取装置が、開口部を有する試料要素の一面から延びている細長い穿刺部材を含んで成り、ここで、試料採取装置の縦軸が試料供給通路の縦軸から側部にオフセットするが概括的に平行であり、細長い穿刺部材が開口部のサイズに比較して小さい、請求項３３の試料要素。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概括的に全血試料を分析するためのシステム及び構成部品（ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
何百万の糖尿病患者が彼らの血流中のブドウ糖レベルをモニターするために日常的に血液のような体液の試料を引き出す。この行為は自己モニターと呼ばれ、多数の、試薬に基づくブドウ糖モニター装置の１種を使用して一般に実施される。これらのモニター装置は流体試料中の試薬とブドウ糖間の化学反応のある特徴を観察することによりブドウ糖濃度を測定する。試薬は、モニター装置に試料中のブドウ糖の濃度を測定させることができる、予測可能な方法でブドウ糖と反応することが知られている化合物である。例えば、モニター装置はブドウ糖と試薬間の反応により生成される電圧又は電流を測定するようにさせることができる。しばしば小さい試験片を使用して、試薬を保持し、ブドウ糖と試薬間の反応を実施させる。試薬に基づくモニター装置及び試薬ストリップは様々な問題を提起し、更に限定された性能を有する。
【０００３】
化学薬品の存在を決定するために試料を分析するためのその他の方法には分光分析が含まれる。分光分析は試料中の化合物の存在を測定するために定量的方法で実験室環境で使用されてきた。時々は、試料中の化合物の量を測定するために、より精細な測定法が実施される。これらの測定法は非常に複雑で高額な実験室装置を必要とする。更に、分析のための試料を準備し、分析を実施し、そして結果を処理するためには、一般に高度の技術をもつ実験室技術者が必要である。これらの各段階は注意深い管理を要する。例えば、場合により、準備段階が実験室のスライドに適用される少量の試料の微量ピペット処理と呼ばれる非常に注意深い測定を必要とする。この注意深い測定法は非常に精密に製造された装置、集中した訓練及び多大の注意力を要する。
【０００４】
実験室の分光分析装置の購入価格は大部分の糖尿病患者に対して法外なものである。このような装置がより購入し易い場合ですら、試料を処理し、分析のためにこれらの試料を調製するために要する技術レベルを大部分の糖尿病患者はもたない。従って、試薬に基づく試験ストリップを使用しない血液分析のための現在の方法は不適切である。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本出願は試料中の１もしくは複数の被検体（ａｎａｌｙｔｅｓ）を検出するために１もしくは複数の様々な検出器（ｄｅｔｅｃｔｏｒｓ）中に使用することができる試料セルを有する、様々な試料要素を説明し、請求する。試料要素は侵襲的及び非侵襲的被検体検出器と共に使用することができる。このような検出器の１つは、試料要素の１もしくは複数の試料セル及びその中に含まれる試料に向けられ、そしてそれを透過する放射線を検出する。１アスペクトにおいて、試料要素の試料セルはそれを非常に薄くさせることができる特性を有する材料から構成された試料セルの壁により囲まれる。試料セルの壁の厚さを減少することは試料セルの壁により吸収される放射線の量を減少する傾向がある。試料セルの壁の吸収を減少することにより、試料の吸収（及び、従ってその特性）をより正確に測定することができる。もう１つのアスペクトにおいて、少なくとも２種の異なる材料が、少なくとも１個の試料セル中の試料セルの壁として使用される。２種の異なる材料の試料セルの壁により囲まれた２種の異なる試料セルが提供される場合は、材料の吸収を算定する（ａｓｓｅｓｓ）ことができ、そして被検体をより正確に測定することができる。更に、複数の試料セルの壁の材料を提供することにより、例えば、各試料セル中の試料の量の差異、１もしくは複数の試料セルの壁の厚さの変化、等に対して、様々な補正を実施することができる。
【０００６】
１態様において、患者の近位に配置することができる、試薬を使用しない全血被検体の検出システムが提供される。試薬を使用しない全血被検体の検出システムには赤外線源、検出器及び試料要素が含まれる。赤外線源は光路に沿って放射線を放射する。検出器は放射線の光路中に配置される。試料要素は放射線の光路中に配置されるようになっている。試料要素には、細長い部材、第１の試料セルの壁、第２の試料セルの壁、カバー及び試料供給通路が含まれる。細長い部材は平面の面及びその末端の縁上に配置された開口部を有する。開口部は細長い部材の厚さの少なくとも一部に及ぶ（ｓｐａｎｓ）。第１の試料セルの壁は第１の試料セルを一部分区画する。第１の試料セルの壁は約６μｍ〜約１２μｍ間の波長範囲の放射線の実質的部分を透過する第１の材料を含んでなる。第２の試料セルの壁は第２の試料セルを一部分区画する。第２の試料セルの壁は約６μｍ〜約１２μｍ間の波長範囲の放射線の実質的部品を透過する第２の材料を含んでなる。カバーは細長い部材の平面の面と結合している。カバーは第１の試料セル及び第２の試料セルの少なくとも一方を少なくとも一部区画する。試料供給通路は第１の分枝及び第２の分枝を含んでなる。試料供給通路の第１の分枝は開口部から第１の試料セルに延びている。試料供給通路の第２の分枝は第１の試料セルから第２の試料セルに延びている。
【０００７】
もう１つの態様において、患者の近位に配置することができる、試薬を使用しない全血被検体の検出システムが提供される。全血被検体の検出システムには赤外線源、検出器及び試料要素が含まれる。赤外線源は光路に沿って放射線を放射する。検出器は放射線の光路中に配置される。試料要素は放射線の光路中に配置されるようになっている。試料要素には、細長い部材、試料セルの壁、カバー及び試料供給通路が含まれる。細長い部材は平面の面及び細長い部材の末端の縁上に配置された開口部を有する。開口部は末端の縁の厚さの少なくとも一部に及ぶ。試料セルの壁は、内側、外側及び試料セルの壁の内側と試料セルの壁の外側の間に区画された試料セルの壁の厚さを含んでなる。試料セルの壁の内側は一部、試料セルを区画する。試料セルの壁はマイラー、ポリエチレン、重水素化ポリエチレンから成る群から選択される材料を含んでなる。カバーは細長い部材の平面の面と結合される。カバーは試料セルを少なくとも一部分区画する。試料供給通路は開口部と試料セル間に延びている。
【０００８】
もう１つの態様において、試薬を使用しない、全血被検体の検出を実施する方法が提供される。開口部、第１の試料分析領域、第２の試料分析領域、カバー及び試料供給通路を有する試料要素が提供される。カバーは第１の試料分析領域及び第２の試料分析領域を少なくとも一部分区画する。試料供給通路は開口部及び第１の試料分析領域と第２の試料分析領域の少なくとも一方の間に延びている。試料要素の開口部は試料と接して配置される。試料は開口部から試料供給通路を経て第１の試料分析領域と第２の試料分析領域の少なくとも一方に運搬される。試料は第１の試料分析領域と第２の試料分析領域に概括的に垂直に向けられた適切な波長範囲の赤外線を受ける。第１の試料分析領域中の試料をとおりそして第２の試料分析領域中の試料をとおって透過された放射線が検出される。第１の試料分析領域中の試料をとおりそして第２の試料分析領域中の試料をとおって透過されそして検出された放射線に基づいて、試料中に存在する少なくとも１種の被検体の量が計算される。
【０００９】
もう１つの態様において、開口部、第１の試料分析領域、第２の試料分析領域、カバー部材及び試料供給通路を含んでなる試料要素が提供される。第１の材料は第１の試料分析領域と関連する。第２の材料は第２の試料分析領域と関連する。カバー部材は第１の試料分析領域及び第２の試料分析領域を少なくとも一部分区画する。試料供給通路は開口部及びに第１の試料分析領域と第２の試料分析領域の少なくとも一方の間に延びている。
【００１０】
特定の好ましい態様及び例が以下に開示されるが、本発明が特別に開示された態様を越えて他のそれに代わる態様及び／又は本発明の使用及び明白な修正物及びそれらの同等物に及ぶことは当業者により理解されるであろう。従って、本明細書に開示された本発明の範囲は以下に記載される特定の開示態様により限定されるべきでないことが意図される。
【００１１】
本出願は試料中の１もしくは複数の被検体を検出するために１もしくは複数の様々な検出器中に使用することができる様々な試料要素に関する。以下の考察において、非侵襲的システム、全血システム及びそれらとともに使用することができる試料要素の様々な態様が説明される。もちろん、当業者は、本明細書に記載され、請求される試料要素が多種多様の被検体検出器とともに使用され得ることを認めるであろう。
【００１２】
試料要素には概括的に１もしくは複数の試料セルが含まれる。１アスペクトにおいて、試料要素の試料セルはそれを非常に薄くさせることができる特性を有する材料から構成された試料セルの壁により囲まれている。試料セルの壁の吸収を減少することにより、試料の吸収（及び従って、その特性）をより正確に決定することができる。もう１つのアスペクトにおいて、少なくとも１個の試料セル中の試料セルの壁として、少なくとも２種の異なる材料が使用される。２種の異なる材料の試料セルの壁により囲まれた２種の異なる試料セルを提供することにより、例えば試料セルの壁の材料の吸収に対する様々な補正を実施することができ、そして被検体をより正確に測定することができる。更に、複数の試料セルの壁の材料を提供することにより、例えば各試料セル中の試料の異なる量の効果に対する、１もしくは複数の試料セルの壁の吸収に対する、１もしくは複数の試料セルの壁の厚さの変化に対する、等の、様々な補正を実施することができる。
Ｉ．被検体検出システムの概説
ここでは、以下のパートＡに主として考察される非侵襲的システム及び以下のパートＢに主として考察される全血システムを含む、被検体検出システムが開示される。更に、材料試料中の検体の濃度を検出する方法を含む様々な方法が開示される。非侵襲的システム／方法及び全血システム／方法は双方とも光学的測定を使用することができる。測定装置及び方法に関して本明細書で使用される「光学的」は広義の用語であり、その通常の意味で使用され、そして限定されずに、化学反応が起ることを要求せずに材料試料中の被検体の存在又は濃度の検証を意味する。以下に更に詳細に考察されるように、材料試料の光学的分析を実施するために、２種の方法をそれぞれ独立に操作することができる。２種の方法はまた、１装置中で組み合わせることができるか又は２種の方法を一緒に使用して、一方法の異なる段階を実施することができる。
【００１３】
１態様において、２種の方法は装置の、例えば非侵襲的方法を使用する装置の目盛定めを実施するために組み合わせられる。もう１つの態様において、２種の方法の有利な組み合わせは、より大きい精度を達成するための侵襲的測定及び患者に対する不快感を最少にするための全血測定を実施する。例えば、その日の特定の時間、例えば食餌を消費した後又は薬剤が投与された後の特定の時間に、全血法が非侵襲的方法よりも正確であることができる。
【００１４】
しかし、開示される装置のいずれも任意の適切な検出法に従って操作することができ、そしていずれの開示される方法も任意の適切な装置の操作に使用することができることを理解しなければならない。更に、開示される装置及び方法はそれらに限定はされないが、侵襲的、非侵襲的、間欠的又は連続的測定、皮下移植、装着可能な検出システム又はそれらの任意の組み合わせ物を含む、多種多様の状態又は操作方法に適用できる。
【００１５】
本明細書に説明され、具体的に示されるいずれの方法も、記載される行動の正確な順序には限定されず、また、必ずしも、示される動作すべての実施に限定はされない。事象又は行動のその他の順序、あるいはすべてに満たない事象、あるいは事象の同時発生を、当該１もしくは複数の方法を実施する際に使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
Ａ．非侵襲的システム
１．モニター構造物
図１は現在好ましい形態の非侵襲的光学検出システム（以後「非侵襲的システム」と呼ばれる）１０を表わす。示された非侵襲的システム１０は、以下に更に詳細に考察されるように、試料により放射される赤外線エネルギーを観測することにより、材料試料Ｓ中の被検体の濃度を非侵襲的に検出するために特に適する。
【００１７】
本明細書で使用される用語「非侵襲的」は広義の用語で、その通常の意味で使用され、そして限定されずに、インビボの組織試料又は体液中の被検体の濃度を測定する能力をもつ被検体検出器及び方法を意味する。しかし、非侵襲的システム１０は侵襲的又は非侵襲的に得られたインビトロ流体又は組織試料を分析するために使用することができるので、本明細書に開示される非侵襲的システム１０は非侵襲的使用に限定はされないことを理解するべきである。本明細書で使用される用語「侵襲的」（あるいはまた、「伝統的な」）は広義の用語であり、その通常の意味で使用され、そして限定されずに、皮膚をとおる流体試料の取り出し（ｒｅｍｏｖａｌ）を伴う被検体の検出方法を意味する。本明細書で使用される用語「材料試料」は広義の用語であり、その通常の意味で使用され、そして限定されずに、非侵襲的システム１０による分析に適する材料の任意の収集物を意味する。例えば、材料試料Ｓは非侵襲的システム１０に対して配置されたヒトの前腕のような組織試料を含んでなることができる。材料試料Ｓはまた、侵襲的に得られる全血、１もしくは複数の血液成分、間質液又は細胞間液のような一定量の体液、あるいは非侵襲的に得られる唾液又は尿、あるいは有機又は無機物質の任意の収集物を含んでなることができる。本明細書で使用される用語「被検体（ａｎａｌｙｔｅ）」は広義の用語であり、その通常の意味で使用され、そして限定されずに、非侵襲的システム１０により材料試料Ｓ中にその存在又は濃度が追求される任意の化学物質を意味する。例えば、非侵襲的システム１０により検出され得る１もしくは複数の被検体には、それらに限定はされないが、ブドウ糖、エタノール、インスリン、水、二酸化炭素、血液酸素、コレステロール、ビリルビン、ケトン、脂肪酸、リポタンパク質、アルブミン、尿素、クレアチニン、白血球、赤血球、ヘモグロビン、酸化ヘモグロビン、カルボキシヘモグロビン、有機分子、無機分子、医薬品、チトクロム、様々なタンパク質及び発色団、微細石灰沈着物、電解質、ナトリウム、カリウム、塩化物、重炭酸塩及びホルモンが含まれる。測定法を説明するために本明細書で使用される用語「連続的」は広義の用語であり、その通常の意味で使用され、そして限定されずに、１０分間毎に１回より頻繁に別個の測定値を採取すること、及び／又は任意の適切な時間間隔にわたり、例えば、１〜数秒、数分、数時間、数日又はそれより長い期間にわたり一条の又は一連の測定値又はその他のデータを採取することを意味する。測定法を説明するために本明細書で使用される用語「間欠的」は広義の用語であり、その通常の意味で使用され、そして限定されずに、約１０分間毎に１回より稀に測定値を採取することを意味する。
【００１８】
いくつかの態様においてはウインドーアセンブリー１２を省略することができるが、非侵襲的システム１０は好ましくはウインドーアセンブリー１２を含んでなる。ウインドーアセンブリー１２の１つの機能は試料Ｓがウインドーアセンブリー１２の上面１２ａに対して配置される時、赤外線エネルギーＥが試料Ｓから非侵襲的システム１０に侵入することを許すことである。ウインドーアセンブリー１２には材料試料Ｓを加熱し、そしてそれからの赤外線エネルギーの放射を刺激するするために使用されるヒーター層（以下の考察を参照されたい）が含まれる。好ましくは、ペルティエ（Ｐｅｌｔｉｅｒ）型の熱電装置を含んでなる冷却システム１４は、ウインドーアセンブリー１２及び材料試料Ｓの温度を以下に詳細に考察される検出法に従って操作することができるように、ウインドーアセンブリー１２に熱伝導的関係にある。冷却システム１４には冷却レザボア１６及びウインドーアセンブリー１２に熱伝導的関係にある冷却面１４ａ並びにヒートシンク１８に熱伝導的関係にある加熱面１４ｂが含まれる。
【００１９】
赤外線エネルギーＥが非侵襲的システム１０に侵入する時、それは最初にウインドーアセンブリー１２をとおり、次に光学ミキサー２０、次にコリメーター２２を通過する。光学的ミキサー２０は好ましくは、赤外線エネルギーＥが光ファイバーを通過して、ミキサーの壁に対して反射する時に、赤外線エネルギーＥの方向性をランダムにする、著しく反射性の内面を有する光ファイバーを含んでなる。コリメーター２２もまた、著しく反射性の内壁を有する光ファイバーを含んでなるが、その壁はそれらがミキサー２０から遠くに延びているに従って広がる。広がる壁は、コリメーターの壁に対して反射する時の赤外線エネルギーの入射角により、赤外線エネルギーＥがコリメーター２２のより広い末端の方向に進むに従って、それを真っすぐにさせる傾向をもたらす。
【００２０】
コリメーター２２から、赤外線エネルギーＥはフィルターのアレー２４を通過し、それらはそれぞれ、選択された波長又は波長の帯のみにそこを通過させる。これらの波長／帯は以下に更に詳細に考察される検出法において、当該被検体の吸収効果に焦点を当てるか又はそれらを分離する（ｉｓｏｌａｔｅ）ように選択される。フィルター２４はそれぞれ、好ましくは、濃縮装置（ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒ）２６及び赤外線検出器２８と光学的に連絡している。濃縮装置２６は、赤外線エネルギーが検出器２８の方向に進行するに従って赤外線エネルギーを濃厚にし、それにより検出器２８上に入射するエネルギーの密度を増加する、高度に反射性の、次第に狭くなる内壁を有する。
【００２１】
検出器２８は、検出器２８からの電気信号を受信し、試料Ｓ中の被検体の濃度を計算する制御システム３０と電気的に連絡している。制御システム３０はまた、ウインドー１２及び／又は冷却システム１４の温度をモニターし、そしてウインドー１２及び冷却システム１４への電力の配送を制御するために、ウインドー１２及び冷却システム１４と電気的に接続している。
ａ．ウインドーアセンブリー
ウインドーアセンブリー１２の好ましい形態は図２に、その下側（言い換えると、試料Ｓの反対側のウインドーアセンブリー１２の側）から見られた遠近図で示される。ウインドーアセンブリー１２は概括的に、著しく赤外線透過性材料から形成された主要層３２及び主要層３２の下側に固定されたヒーター層３４を含んでなる。主要層３２は好ましくは、約０．２５ミリメーターの好ましい厚さをもつダイアモンドから、もっとも好ましくは、化学−蒸着−メッキされた（「ＣＶＤ」）ダイアモンドから形成される。他の態様において、シリコン又はゲルマニウムのような著しく赤外線透過性の代わりの材料を、主要層３２を形成する際に使用することができる。
【００２２】
ヒーター層３４は好ましくは、ヒーター要素のアレー３８の相対する末端に配置されたバス・バー３６を含んでなる。バス・バー３６は、適当な電力源（図示されていない）へのバス・バー３６の接続時に、電流が要素３８を通過して、ウインドーアセンブリー１２中に熱を発生することができるように、要素３８と電気的に連絡している。ヒーター層３４にはまた、ウインドーアセンブリー１２の温度を測定して、制御システム３０に温度のフィードバックを提供するためにサーミスター又は抵抗温度装置（ＲＴＤ）のような１もしくは複数の温度センサー（図示されていない）が含まれる（図１を参照されたい）。
【００２３】
更に図２に関して、ヒーター層３４は好ましくは、主要層３２に適用される合金層の上にメッキされた金又は白金の第１の接着層（以後「金」層と呼ばれる）を含んでなる。合金層は例えば、１０／９０チタン／タングステン、チタン／白金、ニッケル／クロム又はその他の類似の材料のようなヒーター層３４の実施に適した材料を含んでなる。金層は好ましくは、約４０００Åの厚さを有し、合金層は好ましくは、約３００Å〜約５００Åの間の範囲の厚さを有する。金層及び／又は合金層は必ずしもそれらに限定はされないが、蒸着、液体メッキ、メッキ、張り合わせ、注型、焼結又は当業者に周知のその他の形成もしくはメッキ法を含む化学的メッキにより主要層３２上にメッキすることができる。所望される場合は、ヒーター層３４はこれも主要層３２に対する接着を促進する電気的絶縁コーティングで被覆することができる。１つの好ましいコーティング材料は酸化アルミニウムである。その他の許容できる材料にはそれらに限定はされないが、二酸化チタン又はセレン化亜鉛が含まれる。
【００２４】
ヒーター層３４は層全体３４にわたり一定の電力密度を維持し、均一な温度を促進するために隣接するヒーター要素３８の中心線間に変動可能なピッチ距離を取り入れることができる。一定のピッチ距離が使用される場合、好ましい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は概括的に約２５ミクロンの好ましい幅を有するが、それらの幅もまた、前記と同様な理由で必要に応じて変化されることができる。
【００２５】
ヒーター層３４として使用のために適した代わりの構造物には、それらに限定はされないが、熱電ヒーター、ラジオ波（ＲＦ）ヒーター、赤外線ヒーター、光学ヒーター、熱交換機、電気抵抗加熱グリッド、ワイヤブリッジ加熱グリッド又はレーザーヒーターが含まれる。どの種類のヒーター層が使用されようとも、ヒーター層はウインドーアセンブリー１２の約１０％以下を覆うことが好ましい。
【００２６】
好ましい態様において、ウインドーアセンブリー１２は実質的に唯一の主要層３２及び加熱層３４を含んでなる。従って、図１に示した非侵襲的システム１０のような光学検出システム中に設置される時は、ウインドーアセンブリー１２はウインドーアセンブリー１２の（好ましくは平坦な）上面１２ａと非侵襲的システム１０の赤外線検出器２８の間の、最少に妨げられた光路を円滑にするであろう。好ましい非侵襲的システム１０における光路３２は、ウインドーアセンブリー１２の主要層３２及びヒーター層３４（それに対して適用された又はその中に配置されたあらゆる抗反射性の、インデックスにマッチした、電気絶縁性又は保護コーティングを含む）を通り、光学ミキサー２０及びコリメーター２２のみをとおって、検出器２８に進行する。
【００２７】
図２Ａは図２に示したウインドーアセンブリー１２の代わりに使用することができるウインドーアセンブリー１２のもう１つの態様を示す。図２Ａに示したウインドーアセンブリー１２は以下に説明されることを除いて図２に示したものと同様であることができる。図２Ａの態様において、主要層３２は約０．０１２”（０．３０ｍｍ）までの、そしてより好ましくは約０．０１０”（０．２５ｍｍ）以下の好ましい厚さを有する。ヒーター層３４にはまたウインドーアセンブリー１２の温度を測定し、制御システム３０への温度のフィードバックを提供するために、１もしくは複数の抵抗温度装置（ＲＴＤ）５５が含まれてもよい。ＲＴＤ５５はＲＴＤ接続パッド５７で終結する。
【００２８】
図２Ａの態様において、ヒーター要素３８は典型的には約２５ミクロンの幅を備えている。隣接するヒーター要素３８の中心線を分離しているピッチ距離を短縮することができ、そして／又は、熱拡散装置４１０（図６Ｂ〜６Ｄ及び以下の考察を参照されたい）との１もしくは複数の接点の近位のウインドーアセンブリー１２の領域で、ヒーター要素３８の幅を増大することができる。この配列は有利には、熱拡散装置との熱的接触にもかかわらず、主要層３２の上面の定温プロファイルを促進する。
【００２９】
図２Ａに示した態様には主要層３２の幅にわたって変動性に配列された実質的に等しい幅の複数のヒーター要素３８が含まれる。図２Ａの態様において、ヒーター要素３８の中心線はヒーター層３４の末端部３４ａにおいて約０．００７０”（０．１８ｍｍ）の第１のピッチ距離で、そして主要層３２の中央部分３４ｂにおいて約０．０１５”（０．３８ｍｍ）の第２のピッチ距離で配列されている。中央にもっとも近位のヒーター要素３８は好ましくは、それらの間にＲＴＤ５５を延伸させるのに十分に間隔を空けられている。図２Ａの態様において、主要層２２にはヒーター要素３４の両側の一番外側のヒーター要素から主要層３２の隣接する縁まで、約０．０５３”（１．３５ｍｍ）延びている末端領域３２ａが含まれる。図示されるように、バス・バー３６は好ましくは、中間の空間３６ａ中にＲＴＤ５５及びＲＴＤ接続パッド５７のための空間を許すように構成され、区画されている。ＲＴＤ５５は好ましくは、個々のヒーター要素３８の長さの半分より僅かに長い距離だけヒーター要素３８のアレー中に延びている。代わりの態様においてＲＴＤ５５は特定の非侵襲的システムに対する必要に応じて、主要層３２の縁又はその他の位置に配置することができる。
【００３０】
続けて図２Ａに関して、主要層３２の末端領域は拡散装置４１０（図６Ｂ〜６Ｄに関して以下に考察される）に対する接続を容易にするための金属加工された縁部分３５を含んでもよい。金属加工された縁部分３５はヒーター要素３８及びＲＴＤ５５を形成する際に使用されたものと同一の又は同様な方法により形成することができる。図２Ａの態様において、縁部分３５は典型的には約０．０４０”（１．０２ｍｍ）〜約０．０６０”（１．５２ｍｍ）の幅×約０．４５０”（１１．４３ｍｍ）〜約０．６５０”（１６．５１ｍｍ）の長さであり、１態様においては、それらは約０．０５０”（１．２７ｍｍ）×約０．５５０”（１３．９７ｍｍ）である。その他のディメンションは、必要に応じて拡散装置４１０と熱的連絡で結合することができる限り、ウインドーアセンブリー１２を適当に使用することができる。
【００３１】
図２Ａに示した態様において、主要層３２は約０．６９０”（１５．４７ｍｍ）の長さ×約０．５７１”（１４．５０ｍｍ）の幅であり、ヒーター層（金属加工された縁部分３５を除く）は約０．６４０”（１６．２５ｍｍ）の長さ×約０．４６５”（１１．８１ｍｍ）の幅である。主要層３２は約０．０１０”（０．２５ｍｍ）〜０．０１２”（０．３０ｍｍ）の厚さであり、有利には、可能な場合には約０．０１０”（０．２５ｍｍ）より薄い。各ヒーター要素３８は約０．５７０”（１４．４８ｍｍ）の長さであり、各末端領域３４ａは約０．２８０”（７．１１ｍｍ）の幅である。これらのディメンションは単に例示的なものであり、もちろん所望される場合にはその他のディメンションを使用することができる。
【００３２】
図３は図２に示した形態の代わりに使用することができるウインドーアセンブリー１２の代わりの形態の立体分解側面図を表わす。図３に示したウインドーアセンブリー１２にはその上面（試料Ｓとの接触を意図された面）の近位に、著しく赤外線透過性の熱伝導性伝播層（ｓｐｒｅａｄｅｒ  ｌａｙｅｒ）４２が含まれる。伝播層４２の下方にヒーター層４４がある。酸化アルミニウム、二酸化チタン又はセレン化亜鉛層のような薄い電気絶縁層（図示されていない）をヒーター層４４と伝播層４２の間に配置することができる。（酸化アルミニウム層はまた、伝播層４２に対するヒーター層４４の付着を増加する）。ヒーター層４４に隣接して、断熱及びインピーダンス・マッチング層４６がある。断熱層４６に隣接して、熱伝導性内側層４８がある。伝播層４２はその上面上に薄い保護コーティング層５０をコートされている。内側層４８の下面は薄い上塗り層５２でコートされている。保護コーティング５０及び上塗り層５２は好ましくは、抗反射性を有する。
【００３３】
伝播層４２は好ましくは、ウインドーアセンブリー１２に対して配置される時にヒーター層４４から材料試料Ｓ中に均一に熱移動を容易にするのに十分な、高い熱伝導率を有する高度に赤外線透過性材料から形成される。その他の有効な材料にはそれらに限定はされないが、ＣＶＤダイアモンド、ダイアモンド様炭素、ヒ化ガリウム、ゲルマニウム及び十分に高い熱伝導性を有するその他の赤外線透過性材料が含まれる。伝播層４２に好ましいディメンションは約１インチ（２５．４ｍｍ）の直径及び約０．０１０インチ（０．２５ｍｍ）厚さである。図３に示したように、伝播層４２の好ましい態様は傾斜した縁を取り込んでいる。必須ではないが、適当な４５度の傾斜が好ましい。
【００３４】
保護層５０は伝播層４２の上面を損傷から保護することを意図される。保護層は理想的には、著しく赤外線透過性で、引っ掻き又は摩耗のような機械的損傷に著しく抵抗性である。更に、保護層５０及び上塗り層５２は高い熱伝導性及び抗反射性及び／又はインデックス・マッチング性を有することが好ましい。保護層５０及び上塗り層５２としての使用に満足な材料はＳｔ．Ｃｈａｒｌｅｓ，ＭｉｓｓｏｕｒｉのＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．により製造される多層のＢｒｏａｄ  Ｂａｎｄ  Ａｎｔｉ−Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ  Ｃｏａｔｉｎｇ（広帯抗反射コーティング）である。ダイアモンド様炭素コーティングもまた適する。
【００３５】
以下に記載のものを除き、ヒーター層４４は概括的に図２に示したウインドーアセンブリーに使用されたヒーター層３４に類似している。あるいはまた、ヒーター層４４はより高い及びより低い抵抗の領域をもつ、ドープ処理シリコン層のようなドープ処理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、約１，５００オングストロームの好ましい厚さを有する。ヒーター層４４を形成するために好ましい材料は金合金であるが、その他の許容できる材料には、それらに限定はされないが、白金、チタン、タングステン、銅及びニッケルが含まれる。
【００３６】
断熱層４６は冷却システム１４に材料試料Ｓを有効に冷却させながらヒーター要素４４からの熱の放散を妨げる（図１を参照されたい）。この層４６は断熱性（例えば伝播層４２より低い熱伝導性）及び赤外線透過性を有する材料を含んでなる。好ましい材料はＧａｒｌａｎｄ，ＴｅｘａｓのＡｍｏｒｐｈｏｕｓ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．により製造されるＡＭＴＩＲ−１として知られるカルコゲナイド・ガラス（ｃａｌｃｏｇｅｎｉｄｅ  ｇｌａｓｓ）族のゲルマニウム−ヒ素−セレン化合物である。図に示した態様は約０．８５インチ（２１．５９ｍｍ）の直径及び約０．００５（０．１３ｍｍ）〜約０．０１０インチ（０．２５ｍｍ）の範囲の好ましい厚さを有する。ヒーター層４４により放出される熱が伝播層４２をとおって材料試料Ｓ中に通過する時、断熱層４６はこの熱を遮断する。
【００３７】
内部層４８は熱伝導性材料、好ましくは、通常のフロートゾーン（ｆｌｏａｔｚｏｎｅ）結晶成長法を使用して形成された結晶性ケイ素から形成される。内側層４８の目的は全体の層状のウインドーアセンブリーのための冷温伝導性の機械的土台として働くことである。
【００３８】
図３に示したウインドーアセンブリー１２の全体的光学透過性は好ましくは、少なくとも７０％である。図３のウインドーアセンブリー１２は好ましくは、一緒に保持され、固定ブラケット（図示されていない）により非侵襲的システム１０に固定される。ブラケットは好ましくは、ガラス充填されたプラスチック、例えばＧｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃにより製造されるＵｌｔｅｍ  ２３００から形成される。Ｕｌｔｅｍ  ２３００は層状ウインドーアセンブリー１２からの熱移動を妨げ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を参照されたい）は好ましくは、ペルティエ型熱電装置を含んでなる。従って、好ましい冷却システム１４に対する電流の適用は冷却面１４ａを冷却させ、相対する熱面１４ｂを加熱させる。冷却システム１４は冷却システム１４の冷却面１４ａに熱伝導的関係にあるウインドーアセンブリー１２の場所（ｓｉｔｕａｔｉｏｎ）を経てウインドーアセンブリー１２を冷却する。冷却システム１４、ヒーター層３４、又はそれら双方は本明細書に考察される様々な被検体−検出法に従って、ウインドーアセンブリー１２中に所望の時間変動性温度を誘発して、試料Ｓ中に揺動する熱勾配を形成するように操作することができると考えられる。
【００３９】
冷却レザボア１６は好ましくは、冷却システム１４とウインドーアセンブリー１２の間に配置され、システム１４とウインドーアセンブリー１２間の熱伝導体として働く。冷却レザボア１６は適当な熱伝導性材料、好ましくは真鍮から形成される。あるいはまた、ウインドーアセンブリー１２は冷却システム１４の冷却面１４ａと直接接触して配置することができる。
【００４０】
代わりの態様において、冷却システム１４は、空気、窒素又は冷却水のような冷却材がポンプで送られる熱交換機あるいはヒートシンクのような受動的伝導冷却装置を含んでなることができる。更なる代わりとして、ウインドーアセンブリー１２の下側と接触し（図１を参照されたい）、それからの熱を伝導させるために窒素のようなガス冷却材を非侵襲的システム１０の内部をとおして循環させることができる。
【００４１】
図４はウインドーアセンブリー１２（図２又は２Ａに示した型の）及び冷却レザボア１６の好ましい配列の上部スキーム図であり、図５はウインドーアセンブリー１２が冷却システム１４と直接接する、代わりの配列の上部スキーム図である。冷却レザボア１６／冷却システム１４は好ましくは、ヒーター層３４の両側のその相対する縁に沿ってウインドーアセンブリー１２の下側と接する。ウインドーアセンブリー１２と冷却システム１４間にこのように確立された熱伝導性により、ウインドーアセンブリーは非侵襲的システム１０の操作中、必要に応じて冷却することができる。ウインドーアセンブリー１２の上面上に実質的に均一な又は等温の温度プロファイルを促進するために、ウインドーアセンブリー１２と冷却レザボア１６／冷却システム１４間の１もしくは複数の接触領域の近位で、隣接するヒーター要素３８の中央線間のピッチ距離をより小さくさせることができる（それによって、ヒーター要素３８の密度を増加させることができる）。補助物又は代わりとして、ヒーター要素３８自体をこれらの接触領域の近位でより広くさせることができる。本明細書で使用される「等温」は広義の用語であり、通常の意味で使用され、そして限定されずに、一定の時点で、ウインドーアセンブリー１２又はその他の構造物の温度が、材料試料Ｓに対して熱伝導性関連の配置を意図された表面全体に、実質的に均一である状態を意味する。従って、構造物又は表面の温度は長い間には変動するかも知れないが、やがては任意の時点において構造物又は表面は等温であることができる。
【００４２】
ヒートシンク１８は冷却システム１６の熱表面１４ｂから廃熱を排出し、非侵襲的システム１０の操作温度を安定化する。好ましいヒートシンク１８（図６を参照されたい）は、真鍮又は比較的高い比熱及び高い熱伝導度を有する任意のその他の適当な材料から形成された中空の構造物を含んでなる。ヒートシンク１８は、ヒートシンク１８が非侵襲的システム１８中に設置される時に、冷却システム１４の熱表面１４ｂに熱伝導的関係にある伝導面１８ａを有する（図１を参照されたい）。ヒートシンク１８中には空洞５４が形成され、それは好ましくは、シンク１８の容量を増加するための相変化材料（図示されていない）を含む。好ましい相変化材料はＮａｐｅｒｖｉｌｌｅ，ＩｌｌｉｎｏｉｓのＰＣＭ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ，Ｉｎｃ．，からＴＨ２９の名称で入手できる塩化カルシウム８水和物のような水和塩である。あるいはまた、空洞５４は省かれて、固体の単位塊を含んでなるヒートシンク１８を形成することができる。ヒートシンク１８はまた、シンク１８から周囲の空気への熱の伝導を更に増加するために、多数のフィン５６を形成する。
【００４３】
あるいはまた、ヒートシンク１８は真鍮又はアルミニウムのような硬い熱伝導性材料の単位塊として、光学ミキサー２０及び／又はコリメーター２２と一体に形成することができる。このようなヒートシンクにおいては、ミキサー２０及び／又はコリメーター２２はヒートシンク１８中に軸方向に延伸し、ヒートシンクがミキサー２０及び／又はコリメーター２２の内壁を区画する。これらの内壁は、以下に更に説明されるように、適当な反射性及び赤外線波長の非吸収性を有するようにコートされそして／又は研磨される。このような単位状のヒートシンク−ミキサー−コリメーターが使用される場合には、検出器のアレーをヒートシンクから断熱することが望ましい。
【００４４】
適当な程度の循環された加熱及び／又は冷却が材料試料Ｓに与えられる限り、前記に開示されたウインドーアセンブリー１２／冷却システム１４の代わりに又はそれに加えて、材料試料Ｓを加熱そして／又は冷却するために、任意の適当な構造物を使用することができることを理解しなければならない。更に、材料試料Ｓを加熱するために、それらに限定はされないが、光線、放射線、化学誘導熱、摩擦及び振動のような他のエネルギー形態を使用することができる。更に、試料の加熱は対流、伝導、放射、等のような任意の適当な方法により達成することができることを認識されるであろう。
ｃ．ウインドー固定システム
図６Ｂは、１態様において前記に開示された非侵襲的システム１０の一部として使用されるウインドー固定システム４００の立体分解図を表わす。非侵襲的システム１０と関連して使用される場合には、ウインドー固定システム４００は、図１に示したウインドーアセンブリー１２、冷却システム１４、冷却レザボア１６及びヒートシンク１８のいずれかを補助するか又は適当な場合にはそれらに代わる。１態様において、ウインドー固定システム４００は図２Ａに示したウインドーアセンブリー１２と一緒に使用され、代わりの態様においては、図２及び３に示され、前記に説明されたウインドーアセンブリーもまた、図６Ｂに示されたウインドー固定システム４００と一緒に使用することができる。
【００４５】
ウインドー固定システム４００において、ウインドーアセンブリー１２は第１の印刷回路板（「第１ＰＣＢ」）４０２に物理的にそして化学的に接続している（典型的にははんだ付けにより）。ウインドーアセンブリー１２はまた、熱拡散装置４１０に熱伝導性に関連している（典型的には接触により）。ウインドーアセンブリーは又はんだ付けにより拡散装置４１０に固定することができる。
【００４６】
熱拡散装置４１０は一般に前記のように好ましくは、ウインドーアセンブリー１２と接触する熱伝播層４１２及び典型的には熱伝播層４１２にはんだ付けされた伝導性層４１４を含んでなる。次に伝導性層４１４を熱電冷却装置（ＴＥＣ）４１８又はその他の冷却装置の冷却側４１８ａと直接接触して配置することができる。１態様においてＭＥＬＣＯＲにより製造される２５ＷのＴＥＣを含んでなるＴＥＣ４１８が適当な電源（図示されていない）に対するＴＥＣ４１８の接続のためのＴＥＣ電力リード４０９及びＴＥＣ電力端子４１１を含む第２のＰＣＢ４０３と電気的に接続している。第２のＰＣＢ４０３はまた、第１のＰＣＢ４０２のＲＴＤ端子４０７（図６Ｃを参照されたい）との接続のための接続端子（ｃｏｎｔａｃｔｓ）４０８を含む。ＴＥＣ４１８により生成されるあらゆる過剰な熱を除去するために、図示されたウォーター・ジャケットの形態を採ることができるヒートシンク４１９、図６に示されたヒートシンク１８、本明細書に記載のあらゆるその他のヒートシンク構造物又は任意のその他の適当な装置はＴＥＣ４１８（又はその他の冷却装置）の熱側４１８ｂと熱的に接続している。
【００４７】
図６Ｃはウインドーアセンブリー１２、第１のＰＣＢ４０２、拡散装置４１０及び熱電冷却装置４１８の相互接続の平面図を表わす。第１のＰＣＢにはＲＴＤ結合リード４０６及びはんだ付け又はその他の通常の方法により第１のＰＣＢ４０２に対するウインドーアセンブリー１２のＲＴＤ５５及びバス・バー３６それぞれの取り付けを許すヒーター接着パッド４０４が含まれる。従って、ヒーター層３４のヒーター要素３８と、ヒーター接着パッド４０４中に形成されるヒーター端子４０５との間に電気接続が確立される。同様に、ＲＴＤ５５と、ＲＴＤ接着リード４０６の末端に形成されるＲＴＤ端子４０７との間に電気接続が確立される。第１のＰＣＢ４０２の端子４０５、４０７に対する簡単な接続により、ヒーター要素３８及びＲＴＤ５５との電気接続を確立することができる。
【００４８】
更に図２Ａ及び６Ｂ〜６Ｃに関して、熱拡散装置（ｄｉｆｆｕｓｅｒ）４１０の熱伝播層４１２は一対のレール４１６を介してウインドーアセンブリー１２の主要層３２の下側と接する。レール４１６は金属加工された縁部分３５で又は任意のその他の適当な部位で主要層３２と接することができる。レール４１６とウインドーの主要層３２との間の物理的及び熱的接続は前記のようにはんだ付けにより達成することができる。あるいはまた、接続はエポキシのような接着剤又は任意のその他の適当な方法により達成することができる。ウインドーの主要層３２のために選択される材料は好ましくは、主要層３２からレール４１６、拡散装置４１０及びＴＥＣ１２８をとおって熱が急速に除去されることができる，十分熱伝導性である。
【００４９】
図６Ｄは線２２−２２をとおる図６Ｃのアセンブリーの断面図を示す。図６Ｄに見ることができるように、ウインドーアセンブリー１２は熱伝播層４１２のレール４１６と接する。伝導性層４１４は伝播層４１２の下側にあり、伝播層４１２中に形成される開口部４２４中に延びているようになっている突起物４２６を含んでなることができる。開口部４２４及び突起物４２６は、ウインドーアセンブリー１２又は熱伝播層４１２を妨げずに又はそれらの変形を起こさずに、伝導性層４１４の膨張及び収縮を許すのに十分な膨張空間をその間に残すようなサイズを有する。更に、突起物４２６及び開口部４２４は、伝導性層４１４が膨張し、収縮する時に、伝導性層４１４に対する伝播層４１２の移動を防止するように共働する。
【００５０】
熱拡散装置４１０はＴＥＣ４１８とウインドーアセンブリー１２間に熱インピーダンスをもたらし、そのインピーダンスがヒーター層３４の電気出力に比例する速度でウインドーアセンブリーから熱を排出するように選択される。このようにして、主要層３２の温度は「熱い」と「冷たい」温度間に急速に循環され、それによって、ウインドーアセンブリー１２に対して配置された試料Ｓ中に時間により変動する熱勾配を誘発させることができる。
【００５１】
熱伝播層４１２は好ましくは、期待される操作温度範囲内で、ウインドーアセンブリー主要層３２を形成するために使用される材料と実質的に同一の熱膨張係数を有する材料から製造される。主要層３２を形成するために使用される材料及び熱伝播層４１２を形成するために使用される材料は双方とも実質的に同等な、極めて低い熱膨張係数を有する。このために、ＣＶＤダイアモンドが主要層３２に好まれ（前記のように）、ＣＶＤダイアモンドの主要層３２と共に熱伝播層４１２に好ましい材料はインバル（Ｉｎｖａｒ）である。インバルは有利には、極めて低い熱膨張係数及び比較的高い熱伝導度を有する。インバルは金属であるので、主要層３２及び熱伝播層４１２は、ほとんど困難なく、相互に熱的に接着することができる。あるいはまた、その他の材料を熱伝播層４１２のために使用することができ、例えば、低い熱膨張係数をもつ多数のガラス及びセラミック材料を使用することができる。
【００５２】
熱伝播層４１０の伝導性層４１４は典型的には銅（あるいはまた、匹敵する熱伝導度を示すその他の金属又は非金属）のような極めて熱伝導性の材料である。伝導性層４１４は典型的には熱伝播層４１２の下側にはんだ付けあるいはまた、接着される。
【００５３】
図示された態様において、熱伝播層４１２は以下のディメンションに従って構成することができ、これは例として理解することができ、従って該ディメンションは所望に従って変更することができる。熱伝播層４１２は約１．１７０”（２９．７２ｍｍ）の全長及び幅を有し、約０．５９０”（１５．００ｍｍ）の長さ×０．４７０”（１１．９２ｍｍ）の幅の中央の開口部を伴う。概括的に熱伝播層４１２は約０．０３０”（０．７６ｍｍ）の厚さであるが、レール４１６は熱伝播層４１２の土台の厚さの上に更に０．０４５”（１．１４ｍｍ）延びている。各レール４１６は約０．７１０”（１８．０３ｍｍ）の全長を有し、この長さの中央の０．５２５”（１３．３４ｍｍ）上では、各レール４１６は約０．０５３”（１．３５ｍｍ）の幅である。中央の幅の両側では、約０．６”（１５．２４ｍｍ）の半径の各レール４１６は約０．０２３”（０．５８ｍｍ）の幅まで次第に狭くなる。各開口部４２４は約０．３６０”（９．１４ｍｍ）の長さ×約０．０８５”（２．１６ｍｍ）の幅であり、角は約０．０３３”（０．８４ｍｍ）の半径で湾曲している。
【００５４】
図示された態様において、伝導性層４１４は以下のディメンションに従って構成することができ、それは例として理解することができ、従ってディメンションは所望に従って変更することができる。伝導性層４１４は約１．１０”（２７．９４ｍｍ）の全長及び幅をもち、約０．５９０”（１４．９９ｍｍ）の長さ×０．４７０”（１１．９４ｍｍ）の幅の中央開口部を伴う。概括的に伝導性層４１２は約０．０３５”（０．８９ｍｍ）の厚さであるが、突起物４２６は伝導性層４１４の土台の厚さの上に更に０．０７５”（１．９０ｍｍ）〜０．０８５”（２．１６ｍｍ）延びている。各突起物４２６は約０．３４３”（８．７１ｍｍ）の長さ×約０．０７６”（１．９３ｍｍ）の幅であり、角は約０．０３５”（０．８９ｍｍ）の半径で湾曲している。
【００５５】
図６Ｂに示されるように、第１及び第２の締め付け板４５０及び４５２はウインドー固定システム４００の部分を相互に締め付けるために使用することができる。例えば、第２の締め付け板４５２は、第２の締め付け板４５２、熱伝播層４１２及び伝導性層４１４中に示される開口部中に延びているねじ又はその他の締め付け装置によりウインドーアセンブリー１２及び第１のＰＣＢ４０２を拡散装置４１０に締め付けるようになっている。同様に、第１の締め付け板４５０は、第２の締め付け板４５２の上に横たわり、ウインドー固定システム４００の残りをヒートシンク４１９に締め付けて、従ってそれらの間に第２の締め付け板４５２、ウインドーアセンブリー１２、第１のＰＣＢ４０２、拡散装置４１０、第２のＰＣＢ４０３及びＴＥＣ４１８を挟むようになっている。第１の締め付け板４５０は試料Ｓと、ウインドーアセンブリー１２自体以外のウインドー固定システム４００のあらゆる部分との間の望ましくない接触を防止する。その他の固定板及び機序も所望に従って使用することができる。
ｄ．光学機器
図１に示されるように、光学的ミキサー２０は、電磁放射線の他の波長が使用される場合にはその他の適当なコーティングを使用することができるが、赤外線波長中で著しく反射性で最少に吸収性の内面コーティング、好ましくは研磨された金のコーティングをもつ光ファイバーを含んでなる。光ファイバー自体は、内面がコートされるかあるいはまた、著しく反射性であるように処理される限り、アルミニウム又はスレンレス鋼のようなもう１種の硬い材料から加工することができる。代わりの態様においてはその他の多角形又は円形又は楕円形のような他の断面形態を使用することができるが、光学的ミキサー２０は好ましくは、長方形の断面（ミキサー２０及びコリメーター２２の縦軸Ａ−Ａに垂直に採られた）を有する。光学的ミキサー２０の内壁はミキサー２０及びコリメーター２２の縦軸Ａ−Ａに実質的に平行である。ミキサー２０の著しく反射性で実質的に平行な内壁は、赤外線エネルギーＥがミキサー２０中を伝播する時に、赤外線エネルギーＥを完全に混合することにより、赤外線エネルギーＥがミキサー２０の壁間で反射されるであろう回数を最大にする。現在好ましい態様において、ミキサー２０は約１．２インチ（３０．４８ｍｍ）〜２．４インチ（６０．９６ｍｍ）の長さであり、その断面は約０．４インチ（１０．１６ｍｍ）×約０．６インチ（１５．２４ｍｍ）の長方形である。ミキサー２０を形成する際に、もちろん、他のディメンションを使用することができる。とりわけ、ミキサーを小型化するあるいは、それをできるだけ小さくすることは有利である。
【００５６】
再度図１に関して、コリメーター２２は著しく反射性で、赤外線波長を最少に吸収性の内面コーティング、好ましくは、研磨された金のコーティングをもつ管を含んでなる。管自体は、内面がコートされているかあるいは高度に反射性であるように処理されている限り、アルミニウム、ニッケル又はステンレス鋼のようなもう１種の硬い材料から加工することができる。代わりの態様においては、その他の多角形又は円形又はパラボラ形又は楕円形のような他の断面の形態を使用することができるが、コリメーター２２は好ましくは、長方形の断面を有する。コリメーター２２の内壁はミキサー２０から離れて延びているに従って広がる。コリメーター２２の内壁は好ましくは、実質的に直線で、縦軸Ａ−Ａに関して約７度の角度を形成する。赤外線エネルギーＥができるだけ９０度に近い角度でフィルター２４の表面にあたるように、コリメーター２２は、ミキサー２０及びコリメーター２２の縦軸Ａ−Ａに概括的に平行な方向に伝播するように赤外線エネルギーＥを並べる（ａｌｉｇｎｓ）。
【００５７】
現在好ましい態様において、コリメーターは約７．５インチ（１９．０５ｃｍ）の長さである。その狭い末端２２ａにおいて、コリメーター２２の断面は約０．４インチ（１０．１６ｍｍ）×０．６インチ（１５．２４ｍｍ）の長方形である。その広い末端２２ｂにおいて、コリメーター２２は約１．８インチ（４５．７２ｍｍ）×２．６インチ（６６．０４ｍｍ）の長方形の断面を有する。コリメーター２２は好ましくは、エネルギーＥがフィルター２４上に衝突する前に、約０〜１５度の入射角（縦軸Ａ−Ａに関して）に赤外線エネルギーＥを向ける。コリメーター２２を構成し、操作する際には、もちろんその他のディメンション又は入射角を使用することができる。
【００５８】
更に図１及び６Ａに関して、各濃縮装置（ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒ）２６は、その広い末端２６ａが対応するフィルター２４を排出する赤外線エネルギーを受けるようになっており、そしてその狭い末端２６ｂが対応する検出器２８に隣接するように配向された、次第に狭くなる表面を含んでなる。濃縮装置２６の内側に向かう表面は著しく反射性で、赤外線波長を最少に吸収する内面コーティング、好ましくは研磨された金のコーティングを有する。濃縮装置２６自体は、それらの内面がコートされるかあるいは著しく反射性であるように処理されている限り、アルミニウム、ニッケル又はステンレス鋼のようなもう１種の硬い材料から加工することができる。
【００５９】
代わりの態様において、その他の多角形又は円形、パラボラ形又は楕円形のような他の断面形態を使用することができるが、濃縮装置２６は好ましくは、長方形の断面（縦軸Ａ−Ａに垂直に採られた）を有する。濃縮装置の内壁はそれらが狭い末端２６ｂの方向に延びているに従って収束する。コリメーター２６の内壁は好ましくは、実質的に直線で、縦軸Ａ−Ａに関して約８度の角度を形成する。このような形態は赤外線エネルギーが検出器２８に到達する前に、広い末端２６ａから濃縮装置２６をとおって狭い末端２６ｂに通過するに従って赤外線エネルギーを濃縮するようになっている。
【００６０】
現在好ましい態様において、各濃縮装置２６は約１．５インチ（３８．１ｍｍ）の長さである。広い末端２６ａにおいて、各濃縮装置２６の断面は約０．６インチ（１５．２４ｍｍ）×０．５７インチ（１４．４８ｍｍ）の長方形である。狭い末端２６ｂにおいては、各濃縮装置２６は約０．１７７インチ（４．５０ｍｍ）×０．１７７インチの長方形の断面を有する。濃縮装置２６を構成する際に、もちろんその他のディメンション又は入射角を使用することができる。
ｅ．フィルター
フィルター２４は好ましくは、Ｓａｎｔａ  Ｒｏｓａ，ＣＡのＯｐｔｉｃａｌ  Ｃｏａｔｉｎｇ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，Ｉｎｃ．（ＯＣＬＩ）のような製造業者から広く入手できる標準の干渉型の赤外線フィルターを含んでなる。図１に示された態様において、フィルター２４の３×４アレーが検出器２８及び濃縮装置２６の３×４アレー上に配置されている。この態様に使用されるような、フィルター２４は同一波長感度を有する４群の３種のフィルターに配列される。これらの４群は水及びブドウ糖が電磁放射線を吸収する波長に対応する、７．１５μｍ±０．０３μｍ、８．４０μｍ±０．０３μｍ、９．４８μｍ±０．０４μｍ及び１１．１０μｍ±０．０４μｍそれぞれの帯域通過中心波長を有する。これらのフィルターの典型的な帯幅は０．２０μｍ〜０．５０μｍの範囲内にある。
【００６１】
代わりの態様において、波長に特異的なフィルター２４のアレーを、赤外線エネルギーの試料が材料試料Ｓから採取される時に変動する波長感度を与えることができる、単一のファブリー・ペロー（Ｆａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔ）の干渉計と置き換えることができる。従ってこの態様は、その出力信号がその後波長の特異性を変動する唯一の検出器２８の使用を可能にする。出力信号はファブリー・ペローの干渉計により誘導される波長感度に基づき多重化解除して、材料試料Ｓにより放射される赤外線エネルギーの多重波長プロファイルを提供することができる。この態様において、唯一の検出器２８を使用する必要があるので、光学的ミキサー２０は省くことができる。
【００６２】
更に他の態様において、フィルター２４のアレーは単一の検出器２４上で変動する波長感度をもつ異なるフィルターを回転するフィルターホイールを含んでなることができる。あるいはまた、前記のファブリー・ペローの干渉計に類似の方法で電気的に整調可能な赤外線フィルターを使用して、検出過程中に変動する波長感度を提供することができる。これらの態様のいずれにおいても、唯一の検出器２８を使用する必要があるので、光学的ミキサー２０は省くことができる。
ｆ．検出器
検出器２８は、好ましくは中赤外線波長の赤外線エネルギーを検出するのに適した任意の検出器の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−テルル化物（ＭＣＴ）検出器を含んでなることができる。ＰＶＡ４８１−１前置増幅器を伴うＦｅｒｍｉｏｎｉｃｓ（Ｓｉｍｉ  Ｖａｌｌｅｙ，Ｃａｌｉｆ）のモデルＰＶ−９．１のような検出器は許容できる。Ｇｒａｓｅｂｙ（Ｔａｍｐａ，Ｆｌａ．）のような他の製造会社からの類似のユニットを置き換えることができる。検出器２８としての使用に適する他の構成部品（ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）には焦電検出器、熱電堆、ボロメーター、シリコン・マイクロボロメーター及び鉛−塩焦点面アレー（ｌｅａｄ−ｓａｌｔ  ｆｏｃａｌ  ｐｌａｎｅ  ａｒｒａｙｓ）が含まれる。
ｇ．制御システム
図７はより詳細な制御システム３０並びに制御システムと非侵襲的システムの他の関連部分間の相互関係を表わす。制御システムには温度制御サブシステム及びデータ獲得サブシステムが含まれる。
【００６３】
温度制御サブシステムにおいて、ウインドーアセンブリー１２中に配置された温度センサー（ＲＴＤ及び／又はサーミスターのような）は、同期のアナログからデジタルへの変換システム７０及び非同期のアナログからデジタルへの変換システム７２にウインドー温度信号を提供する。Ａ／Ｄシステム７０、７２は順次、デジタル信号プロセッサー（ＤＳＰ）７４にデジタルのウインドー温度信号を与える。プロセッサー７４はウインドー温度制御演算手順を実行し、ウインドー温度信号に含まれる情報に基づき、ウインドーアセンブリー１２のヒーター層３４及び／又は冷却システム１４に対する適当な制御インプットを決定する。プロセッサー７４は１もしくは複数のデジタル制御信号をデジタルからアナログへの変換システム７６に出力し、それが順次カレント・ドライバー７８に１もしくは複数のアナログ制御信号をもたらす。１もしくは複数の制御信号に応答して、カレント・ドライバー７８はヒーター層３４及び／又は冷却システム１４に供給される電力を制御する。１態様において、プロセッサー７４はデジタルＩ／Ｏ装置７７をとおして制御信号をパルス幅変調機（ＰＷＭ）制御装置８０に提供し、それがカレント・ドライバー７８の操作を制御する信号を提供する。あるいはまた、ＰＷＭの出力時に低域通過フィルター（図示されていない）がカレント・ドライバー７８の連続的操作を提供する。
【００６４】
もう１つの態様において同様に、温度センサーを冷却システム１４に配置して、１もしくは複数のＡ／Ｄシステム及びプロセッサーに適当に接続して、冷却システムの閉鎖−回路制御をもたらすこともできる。
【００６５】
更にもう１つの態様において、検出器冷却システム８２が１もしくは複数の検出器２８に対して熱伝導的関係に配置される。検出器冷却システム８２は冷却システム１４を含んでなるように前記に開示された任意の装置を含んでなることができ、好ましくはペルティエ型の熱電装置を含んでなる。温度制御サブシステムはまた、検出器冷却システム８２中に又はそれに隣接して配置されたＲＴＤ及び／又はサーミスターのような温度センサー及びこれらのセンサーと非同期Ａ／Ｄシステム７２間の電気接続を含むことができる。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に検出器温度信号を与える。１態様において、検出器冷却システム８２はウインドーの温度制御システムと独立に作動し、検出器冷却システムの温度信号は非同期Ａ／Ｄシステム７２を使用して収集される（ｓａｍｐｌｅｄ）。温度制御演算手順に従い、プロセッサー７４は、検出器温度信号中に含まれる情報に基づき、検出器冷却システム８２に対する適当な制御インプットを決定する。プロセッサー７４はＤ／Ａシステム７６にデジタル制御信号を出力し、それが順次、カレント・ドライバー７８にアナログ制御信号を提供する。制御信号に応答して、カレント・ドライバー７８が検出器冷却システム１４に供給された電力を制御する。１態様において、プロセッサー７４はまた、カレント・ドライバー７８による検出器冷却システム８２の操作を制御するためにデジタルＩ／Ｏ装置７７及びＰＷＭ制御装置８０をとおして制御信号を提供する。あるいはまた、ＰＷＭの出力時の低域通過フィルター（図示されていない）はカレント・ドライバー７８の連続的操作を提供する。
【００６６】
データ獲得サブシステムにおいて、検出器２８は前置増幅器８４に１もしくは複数のアナログの検出器信号を通過させることによりその上に入射する赤外線エネルギーＥに応答する。前置増幅器８４は検出器信号を増幅し、同期Ａ／Ｄシステム７０にそれらを通過させ、それが検出器信号をデジタル形態に変換し、プロセッサー７４にそれらを通過させる。プロセッサー７４は検出器信号及び濃度−分析演算手順及び／又はメモリーモジュール８８中に保存された相／濃度回帰モデルに基づき、１もしくは複数の当該被検体の濃度を決定する。濃度−分析演算手順及び／又は相／濃度回帰モデルは本明細書で考察された任意の分析法に従って開発することができる。プロセッサーは濃度の結果及び／又はその他の情報を、ＬＣＤ表示装置のような表示装置（図示されていない）を操作する表示制御装置８６に連絡して、使用者に情報を提示することができる。
【００６７】
プロセッサー７４が正確に作動していることを確認するためにウオッチドッグ・タイマー９４を使用することができる。ウオッチドッグ・タイマー９４が特定の時間内にプロセッサー７４から信号を受信しない場合には、ウオッチドッグ・タイマー９４はプロセッサー７４をリセットする。制御システムはまた、非侵襲的システム１０の試験を可能にするためのＪＴＡＧインターフェース９６を含むことができる。
【００６８】
１態様において、同期Ａ／Ｄシステム７０は２０−ビットの１４チャンネルのシステムを含んでなり、非同期Ａ／Ｄシステム７２は１６−ビットの１６チャンネルのシステムを含んでなる。前置増幅器は１２基の検出器２８のアレーに対応して１２−チャンネルの前置増幅器を含んでなることができる。
【００６９】
制御システムはまた、パーソナルコンピューター９２に対する接続を許すためにシリアルポート９０又はその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はメモリーモジュール８８中に保存された１もしくは複数の演算手順及び／又は１もしくは複数の相／濃度回帰モデルをアプデートするか、又は非侵襲的システムからの被検体−濃度のデータのコンパイル（ｃｏｍｐｉｌｉｎｇ）をダウンロードするために使用することができる。使用者に望ましい可能性があるあらゆる時間依存性の計算をするために、現在時間の時計又はその他の時間計測装置をプロセッサー７４によりアクセス可能にさせることができる。
２．非侵襲的分析法
非侵襲的システム１０の１もしくは複数の計測器２８は様々な所望の波長において材料試料Ｓにより放射される赤外線エネルギーを検出するために使用される。それぞれの測定された波長において、材料試料Ｓは経時的に変動する強度の赤外線エネルギーを放射する。時間変動性強度は、主としてウインドーアセンブリー１２（そのヒーター層３４を含む）及び冷却システム１４の使用に応答して生じて、材料試料Ｓ中に温度勾配を誘導する。本明細書で使用される「温度勾配」は広義の用語であり、その通常の意味で使用され、そして限定されずに、試料の１もしくは複数の部位中の温度及び／又は熱エネルギーを増加又は減少させる任意の適当な方法により誘導することができる、材料試料の、異なる深度のような異なる部位間の温度及び／又は熱エネルギーの差を表わす。以下に考察されるように、材料試料Ｓ中の問題の被検体（例えばブドウ糖）の濃度は様々な測定波長の時間変動性強度プロファイルを比較することにより、非侵襲的システム１０のような装置で決定することができる。
【００７０】
分析法は本明細書では、大部分の水を含む、組織試料のような材料試料内のブドウ糖の濃度を検定する範疇内で考察される。しかし、これらの方法がこの範疇に限定されず、多種多様の種類の試料内の多種多様の被検体の検出に適用することができることは明白である。更に、非侵襲的システム１０のような被検体の検出システムを操作する際に、その他の適切な分析法及び開示された方法の適切な変法を使用することができることも理解しなければならない。
【００７１】
図８に示されるように、第１の参照信号Ｐは第１の参照波長で測定することができる。第１の参照信号Ｐは水が強度に吸収する波長（例えば２．９μｍ又は６．１μｍ）で測定される。水はこれらの波長で放射線を強度に吸収するために、検出器の信号強度はこれらの波長で減少される。更に、これらの波長では、水は試料の深い内部から放射する光子放射線を吸収する。最終的効果（ｎｅｔ  ｅｆｆｅｃｔ）は試料の深い内部からこれらの波長で放射される信号は容易に検出されないことである。従って、第１の参照信号Ｐは試料表面の近位の温度勾配効果の良好な指標であり、表面の参照信号として知られることができる。この信号は、試料に加熱又は冷却を適用しない場合に、１の基準線値に目盛補正し、正規化されることができる。更なる精度のために、１を超える第１の参照波長を測定することができる。例えば、２．９μｍ及び６．１μｍ双方を第１の参照波長として選択することができる。
【００７２】
更に図８に示されるように、第２の参照信号Ｒも測定することができる。第２の信号Ｒは水が非常に低い吸収を有する波長（例えば３．６μｍ又は４．２μｍ）で測定することができる。従ってこの第２の参照信号Ｒは分析者に試料のより深い領域に関する情報を提供し、他方、第１の信号Ｐは試料の表面に関する情報を提供する。この信号はまた、試料に加熱又は冷却を適用しない時に、１の基準線値に目盛補正され、正規化されることができる。第１の（表面の）参照信号Ｐと同様に、１を超える第２の（深部の）参照信号Ｒを使用することにより、更なる精度を得ることができる。
【００７３】
被検体の濃度を決定するために、第３の（分析的）信号Ｑも測定される。この信号は選択された被検体のＩＲ吸収ピークで測定される。ブドウ糖のＩＲ吸収ピークは約６．５μｍ〜１１．０μｍの範囲内にある。この検出器信号もまた、材料試料Ｓに加熱又は冷却を適用しない時に、１の基準線値に目盛補正され、正規化されることができる。参照信号Ｐ、Ｒと同様に、分析信号Ｑは１個を超える吸収ピークにおいて測定することができる。
【００７４】
場合により、又は更に、参照信号は被検体の吸収ピークをブラケットする（ｂｒａｃｋｅｔ）波長で測定することができる。これらの信号は有利には、被検体の吸収ピークに重ならない参照波長でモニターすることができる。更に、参照波長を、試料中に含まれるその他の可能な成分の吸収ピークと重ならない吸収ピークで測定することは有利である。
ａ．基礎温度勾配
図８において更に示されるように、信号強度Ｐ、Ｑ、Ｒは最初に１の正規化基準線信号強度で示される。これはもちろん、適用加熱又は冷却の不在時の試験試料の基準線の放射性動態を反映する。ｔＣの時間において、試料の表面は試料中に温度勾配を誘発する温度事象を受ける。勾配は試料の表面を加熱又は冷却することにより誘発することができる。図８に示された例は例えば、１０℃の冷却事象を使用して、冷却を使用する。冷却事象に応答して、検出器信号Ｐ、Ｑ、Ｒの強度は経時的に減少する。
【００７５】
試料の冷却は均一でも瞬時でもないので、試料のより深部の領域が冷却する前に表面が冷却する。各信号Ｐ、Ｑ、Ｒが強度を低下するに従って、パタン−ンが現れる。信号強度は期待どおり低下するが、信号Ｐ、Ｑ、Ｒが与えられた振幅値（又は一連の振幅値：１５０、１５２、１５４、１５６、１５８）に達すると、特定の一時的効果が認められる。冷却事象がｔＣに誘発された後に、第１の（表面の）参照信号Ｐがもっとも急速に振幅を低下し、ｔＣ時間に最初にチェックポイント１５０に達する。これは第１の参照信号Ｐが試料の表面に近位の試料の放射性特性を映すことによる。試料の表面はその下層の領域より前に冷却するので、表面の（第１の）参照信号Ｐが最初にその強度を低下する。
【００７６】
同時に、第２の参照信号Ｐがモニターされる。第２の参照信号Ｒは表面ほど急速に冷却しない（試料のより深い領域中に伝播するための表面の冷却に要する時間により）、試料のより深い領域の放射線の特性に対応するので、信号Ｒの強度は僅かに後まで低下しない。その結果、信号Ｒは僅かに後の時間ｔＲまで数字１５０に達しない。言い換えれば、第１の参照信号Ｐの振幅がチェックポイント１５０に達する時間ｔＰと、第２の参照信号Ｒが同一のチェックポイント１５０に達する時間ｔＲとの間に時間の遅れが存在する。この時間の遅れは位相差Ｆ（？）として表わすことができる。更に、位相差は分析信号Ｑと参照信号Ｐ、Ｒのいずれか又は両方間で測定することができる。
【００７７】
被検体の濃度が増加するに従って、分析波長の吸収量が増加する。これは濃度依存的方法で分析信号Ｑの強度を減少する。その結果、分析信号Ｑはある中間の時間ｔＱで強度１５０に達する。被検体の濃度が高いほど、分析信号Ｑはより大きく図８の左側に移動する。その結果、被検体の濃度が増加するに従って、位相差Ｆ（？）は第１の（表面の）参照信号ＰＲに対して減少し、第２の（深層組織の）参照信号Ｒに対して増加する。位相差Ｆ（？）は被検体濃度に直接関連し、被検体濃度の正確な決定を実施するために使用することができる。
【００７８】
第１の（表面の）参照信号Ｐと分析信号Ｑ間の位相差Ｆ（？）は等式：
Ｆ（？）＝｜ｔＰ−ｔＱ｜
により表わされる。この位相差の数字は被検体濃度増加に伴って減少する。
【００７９】
第２の（深部組織の）参照信号Ｒと分析信号Ｑ間の位相差（？）は等式：
Ｆ（？）＝｜ｔＱ−ｔＲ｜
により表わされる。この位相差の数字は被検体濃度増加に伴って増加する。
【００８０】
精度は幾つかのチェックポイント、例えば、１５０、１５２、１５４、１５６及び１５８を選択し、各チェックポイントで認められる位相差を平均することにより高めることができる。この方法の精度は全試験期間にわたり連続的に１もしくは複数の位相差を積算することにより更に高めることができる。この例においては、唯一の温度事象（ここでは、冷却事象）のみが誘発されたために、試料は新規のより低い平衡温度に達し、信号は新規の一定レベルＩＦで安定する。もちろん、該方法は加熱により又は、それらに限定はされないが、光線、放射線、化学誘発熱、摩擦及び振動のような、その他の形態のエネルギーの適用又は導入により誘発される温度勾配により同様に有効に働く。
【００８１】
この方法は位相差の決定に限定されない。一定の時間において（例えば時間ｔＸにおいて）分析信号Ｑの振幅を参照信号Ｐ、Ｒのいずれか又は両方の振幅と比較することができる。振幅の差を認め、そして被検体濃度を決定するように処理することができる。
【００８２】
この方法、本明細書に開示された変法及び１もしくは複数の方法の適用に適したものと開示された装置はそれらに限定はされないが、インビボのブドウ糖濃度の検出である。該方法及び開示変法及び装置はヒト、動物又は更に植物被験体にまで、あるいは非医学的環境における有機又は無機組成物に対して使用することができる。該方法は実質的にあらゆる種類のインビボ又はインビトロの試料の測定値を採取するために使用することができる。該方法は、それらに限定はされないが、ブドウ糖、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、赤血球、ヘモグロビン、酸化ヘモグロビン、カルボキシヘモグロビン、有機分子、無機分子、医薬品、チトクロム、様々なタンパク質及び発色団、微細石灰沈着物（ｍｉｃｒｏｃａｌｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ），ホルモン並びにその他の化合物を含む多種多様の更なる化学的被検体の濃度を測定するために有用である。与えられた被検体を検出するために、適当な分析及び参照波長を選択することのみが必要とされる。
【００８３】
該方法は、患者から一旦採取された後に、体液（例えば、血液、尿又は唾液）の試料中の化学的濃度を決定するために適応可能で、使用することができる。実際、該方法は実質的にどんな種類のインビトロ試料の測定のためにも使用することができる。
ｂ．被変調温度勾配
前記の方法の幾つかの態様において、被検体濃度の正確な決定を実施するために周期的に変調された温度勾配を使用することができる。
【００８４】
図８に以前に示されたように、一旦温度勾配を試料中に誘導すると、参照及び分析信号Ｐ、Ｑ、Ｒは相互の相から逸脱する。この位相差Ｆ（？）は、温度勾配が加熱又は冷却により、どちらに誘発されても存在する。あるいはまた、試験試料を加熱、冷却、又は交互の加熱及び冷却の周期的パターンにさらすことにより、延長された期間中、試料中に、往復する温度勾配を誘発することができる。
【００８５】
往復する温度勾配は正弦波状に変調された勾配を使用して表わされる。図９は試験試料から発せられる検出器信号を表わす。図８に示された方法と同様に、１もしくは複数の参照信号Ｊ、Ｌが測定される。１もしくは複数の分析信号Ｋもモニターされる。これらの信号は試料に加熱又は冷却を適用されない時に１の基準線値に目盛補正され、正規化されることができる。図９は正規化後の信号を示す。ある時間ｔＣにおいて、温度事象（例えば冷却）が試料の表面に誘導される。これは検出器信号の低下をもたらす。図８に示されたように、信号（Ｐ、Ｑ、Ｒ）は温度勾配が消失するまで低下し、新規の平衡検出器信号ＩＦが達せられる。図９に示された方法においては、勾配は信号強度１６０において消失し始めるので、時間ｔＷにおいて加熱事象が試料表面に誘発される。その結果、検出器の出力信号Ｊ、Ｋ、Ｌは試料温度が上昇するに従って上昇するであろう。いくらか後の時間ｔＣ２において、もう１つの冷却事象が誘発され、温度及び検出器信号を低下させる。この冷却及び加熱の往復は任意の長さの時間にわたり反復されることができる。更に、冷却及び加熱事象が適切に時間を調節されると、試験試料に周期的に変調された温度勾配を誘発することができる。
【００８６】
図８に関する考察において前記に説明されたように、位相差Ｆ（？）を測定し、使用して、被検体濃度を決定することができる。図９は第１の（表面の）参照信号Ｊは最初に強度を低下しそして上昇することを示す。第２の（深層組織の）参照信号Ｌは第１の参照信号Ｊに関して時間の遅れた方法で低下し、そして上昇する。分析信号Ｋは被検体濃度に依存した時間／位相の遅れを示す。濃度増加とともに分析信号Ｋは図９の左側に移動する。図８と同様に、位相差Ｆ（？）を測定することができる。例えば、第２の参照信号Ｌと分析信号Ｋ間の位相差Ｆ（？）は図９に示されるように設定振幅１６２において測定することができる。再度、位相信号の数字が試料の被検体濃度を反映する。
【００８７】
本明細書に開示されたあらゆる方法によって収集された位相差の情報は、以前に決定された位相差情報と制御システム３０（図１を参照されたい）により相関させて、試料中の被検体濃度を決定することができる。この相関は試料の分析から受信された位相差情報の、既知の被検体濃度の多種多様の標準の分析から認められた位相差プロファイルを含むデータセットとの比較を伴うものと考えられる。１態様において、既知の被検体濃度の標準中に認められた１組の位相差データに回帰法を適用することにより、相／濃度曲線又は回帰モデルが確立される。この曲線が試料から受信された位相差情報に基づき試料中の被検体情報を算定するために使用される。
【００８８】
位相差Ｆ（？）は有利には、全試験期間にわたり連続的に測定することができる。位相差Ｆ（？）の極めて正確な測定のためには全試験期間にわたる位相差測定値を積算することができる。１を超える参照信号及び／又は１を超える分析信号を使用することによっても又、精度を改善することができる。
【００８９】
１もしくは複数の位相差測定に対する代わり又は補助物として、１もしくは複数の分析及び参照信号間の振幅の差を測定し、被検体濃度を決定するために使用することができる。この方法に関し、そして本明細書で反復する必要はない更なる詳細は、本出願者の米国特許出願第０９／５３８，１６４号明細書中に見いだすことができ、それは以下に引用により取り込まれている。
【００９０】
更に、これらの方法は１もしくは複数の被検体の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。重複しない参照及び被検体の波長を選択することにより、位相差を同時に測定し、処理して、被検体濃度を決定することができる。図９は正弦波状に変調された温度勾配と一緒に使用される方法を表わすが、原理はあらゆる周期的関数に従う温度勾配に適用される。より複雑な場合には、フーリエ（Ｆｏｕｒｉｅｒ）変換又はその他の方法による信号処理を使用する分析が位相差Ｆ（？）及び被検体濃度の正確な決定を可能にする。
【００９１】
図１０に示されるように、位相差の大きさは参照信号Ｊ、Ｌ及び分析信号Ｋの振幅ピーク（又はトラフ）間の時間差を測定することにより決定することができる。あるいはまた、「ゼロ交差点」（信号振幅が正から負に、又は負から正に変わる点）の間の時間差を使用して、分析信号Ｋと参照信号Ｊ、Ｌ間の位相差を決定することができる。次にこの情報を処理し、次に被検体濃度の決定を実施することができる。この特定の方法は正規化信号を必要としない利点を有する。
【００９２】
更なる代わりとして、試料内の選択された深度における被検体濃度を決定するために２以上の駆動振動数を使用することができる。遅い（例えば１Ｈｚ）駆動振動数は早い（例えば、３Ｈｚ）駆動振動数によりもたらされる勾配よりも試料中により深く透過する温度勾配をもたらす。これは、駆動振動数がより低い場合は、個々の加熱及び／又は冷却事象の期間がより長いためである。従って、早い駆動振動数の使用よりも遅い駆動振動数の使用が試料のより深い「切片（ｓｌｉｃｅ）」からの被検体−濃度情報を提供する。
【００９３】
ヒトの皮膚の試料の分析時に、１０℃の温度事象は約５００ｍｓの露光後に約１５０μｍの深度に透過する温度勾配を形成することが認められた。その結果、１Ｈｚの冷却／加熱周期又は駆動振動数は約１５０μｍの深度に情報を提供する。更に、約１６７ｍｓ間１０℃の温度事象に露出すると約５０μｍの深度に透過する温度勾配をもたらすことが決定された。従って、３Ｈｚの冷却／加熱周期は約５０μｍの深度までの情報を提供する。１Ｈｚの駆動振動数で測定された検出器信号情報から、３Ｈｚの駆動振動数で測定された検出器信号情報を差し引くことにより、５０〜１５０μｍ間の皮膚の領域の１もしくは複数の被検体濃度を決定することができる。もちろん、同様な方法を使用して、任意の適切なタイプの試料内の任意の所望される深度範囲の被検体濃度を決定することができる。
【００９４】
図１１に示されるように、遅い駆動振動数と早い駆動振動数を交互にすることにより交互の深い温度勾配及び浅い温度勾配を誘導することができる。前記の方法と同様に、この変法もまた、参照信号Ｇ、Ｇ’と分析信号Ｈ、Ｈ’間の位相差Ｆ（？）の検出及び測定に関与する。位相差は早い駆動振動数（例えば、３Ｈｚ）及び遅い駆動振動数（例えば、１Ｈｚ）において測定される。遅い駆動振動数は任意に選択された数の周期（領域ＳＬ１）、例えば２回の完全周期の間継続することができる。次に領域Ｆ１において選択された期間、早い駆動振動数を使用する。位相差データを前記と同様な方法で積算する。更に、早い振動数（浅い試料）の位相差データを遅い振動数の（深い試料）データから差し引いて、早い駆動振動数と関連した勾配透過深度と、遅い駆動振動数と関連した勾配透過深度間の試料の領域の被検体濃度の正確な決定をもたらすことができる。
【００９５】
駆動振動数（例えば、１Ｈｚ及び３Ｈｚ）は図１２に示されるように多重化することができる。早い駆動振動数（３Ｈｚ）及び遅い駆動振動数（１Ｈｚ）は連続的に実行されるよりむしろスパーインポーズすることができる。分析期間中、データを振動数により分離することができ（フーリエ変換又はその他の方法を使用して）、各駆動振動数における相の遅れの独立した測定値を計算することができる。一旦分離されると、２組の相の遅れのデータを処理して、吸収と被検体濃度を決定する。
【００９６】
ここに反復する必要のない更なる詳細は、２００１年３月６日公開の「生存組織からの温度勾配スペクトルの発生及び捕捉のための半導体非侵襲的赤外線吸収分光計」と題す米国特許第６，１９８，９４９号明細書、２０００年１２月１２日公開の「周期的温度変調及び相検出を使用する被検体濃度の決定法」と題する米国特許第６，１６１，０２８号明細書、１９９９年３月２日公開の「各チャンネルに光学濃縮装置をもつ多重チャンネル赤外線検出器」と題する米国特許第５，８７７，５００号明細書、２０００年３月３０日出願の「放射線移動機能の相及びマグニチュード検出を使用する被検体濃度決定のための方法及び装置」と題する米国特許出願第０９／５３８，１６４号明細書、２００１年１０月２９日出願の、「ウインドーアセンブリー」と題する米国特許仮出願第６０／３３６，４０４号明細書、２００１年１２月１２日出願の、「血液成分モニターのための制御システム」と題する米国特許仮出願第６０／３４０，４３５号明細書、２００１年１２月１２日出願の、「赤外線放射実施及び検出のシステム及び方法」と題する米国特許仮出願第６０／３４０，６５４号明細書、２００１年１０月２９日出願の、「血液成分測定の精度を増加するための方法及び装置」と題する米国特許仮出願第６０／３３６，２９４号明細書及び２００１年１１月７日出願の、「被検体測定値の臨床的に重要な精度を改善するための方法及び装置」と題する米国特許仮出願第６０／３３９，１１６号明細書に認めることができる。前記の特許、特許出願物及び開示物すべての全開示物が本明細書に引用により取り込まれ、本明細書の一部にされている。
Ｂ．全血の検出システム
１．全血の検出システム
図１３は好ましい形態の、試薬を使用しない全血被検体の検出システム２００（以後「全血システム」と呼ばれる）のスキーム図である。全血システム２００は放射線源２２０、フィルター２３０、試料セル２４２を含むキュベット２４０及び放射線検出器２５０を含んでなることができる。全血システム２００はまた好ましくは、信号プロセッサー２６０及び表示装置２７０を含んでなる。キュベット２４０がここに示されているが、下記のようにその他の試料要素もシステム２００中に使用することができると考えられる。全血システム２００はまた、付属器（例えば指２９０、前腕又は任意のその他の適当な部位）からの体液にアクセスするために使用することができる試料採取装置２８０を含んでなることができる。
【００９７】
本明細書で使用される用語「全血被検体の検出システム」及び「全血システム」は広義の同義語であり、それらの通常の意味で使用され、そして限定されずに、試料中に電磁線を通過させ、試料による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することができる被検体検出装置を意味する。本明細書で使用される用語「全血」は広義の用語で、その通常の意味で使用され、そして限定されずに、患者から引き出されたが、その他の処理を受けていない、例えば、患者から取り出し後、その他の任意の方法で溶血処理、凍結乾燥、遠心分離又は分離されていない血液を表わす。全血は取り出し過程中に試料に侵入する可能性がある又は血液中に本来存在する、間質液又は細胞間液のような他の流体量を含むことができる。しかし、全血システム１０は他の物質（例えば唾液、尿、汗、間質液、細胞間液、溶血、凍結乾燥又は遠心分離血液又はあらゆるその他の有機もしくは無機物質）を分析するために使用することができるので、本明細書に開示される全血システム２００は全血の分析に限定はされないことを理解するべきである。
【００９８】
全血システム２００は近患者試験システムを含んでなることができる。本明細書で使用される「近患者試験システム」は広義の用語で、その通常の意味で使用され、そして限定されずに、患者がもっぱら実験室中にはいない場合に使用されるようになっている試験システム、例えば、患者の家庭、診療所、病院、又は移動環境内すらで使用することができるシステムを含む。近患者試験システムの使用者には患者、患者の家族、臨床医、看護士又は医者が含まれる。「近患者試験システム」にはまた、「ポイントオブケア（ｐｏｉｎｔ−ｏｆ−ｃａｒｅ）」システムが含まれると考えられる。
【００９９】
全血システム２００は１態様において患者又は使用者により容易に操作されるようにすることができる。従って、システム２００は好ましくは、携帯用装置である。本明細書で使用される「携帯用」は広義の用語で、その通常の意味で使用され、そして限定されずに、システム２００が患者により容易に運搬され、便利な場所で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は有利には小型である。１つの好ましい態様において、システム２００はハンドバッグ又はリュックサック中に入るのに十分小型である。もう１つの態様において、システム２００はズボンのポケットに入るくらい小型である。更にもう１つの態様において、システム２００は使用者の手のひらに保持されるほど小型である。
【０１００】
本明細書に記載される態様の幾つかは生物学的流体の試料のような材料試料を保持するための試料要素を使用する。本明細書で使用される「試料要素」は広義の用語で、その通常の意味で使用され、そして限定されずに、試料セル及び少なくとも１面の試料セルの壁をもつ構造物を含むが、より一般的には、材料試料を保持し、支持し又は含むことができ、そしてそれにより保持し、支持し又は含まれた試料に電磁線を通過させる多数の構造物、例えばキュベット、試験ストリップ、等を含む。試料要素のような構成部品（ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）に適用される時に本明細書で使用される用語「使い捨て」は広義の用語で、その通常の意味で使用され、そして限定されずに、問題の構成部品が限定された回数使用され、次に廃棄されることを意味する。幾つかの廃棄可能構成部品は唯一回使用されて、次に廃棄される。他の廃棄可能構成部品は２回以上使用され、次に廃棄される。
【０１０１】
全血システム２００の放射線源２２０は任意の多数のスペクトル範囲、例えば赤外線の波長内の、中赤外線波長内の、約０．８μｍより上の、約５．０μｍ〜約２０．０μｍの間の、そして／又は約５．２５μｍ〜約１２．０μｍの間の、電磁線を放出する。しかし、他の態様においては、全血システム２００はマイクロウェーブスペクトルをとおる可視スペクトルからいずれにも、例えば約０．４μｍ〜約１００μｍより上のいずれにも認められる波長を放射する放射線源２００を使用することができる。また更なる態様において、放射線源は約３．５μｍ〜約１４μｍ間、又は約０．８μｍ〜約２．５μｍ間、又は約２．５μｍ〜約２０μｍ間、又は約２０μｍ〜約１００μｍ間、又は約６．８５μｍ〜約１０．１０μｍ間の波長の電磁線を放射する。
【０１０２】
光源２２０から放射される放射線は１態様においては、約１／２ヘルツ〜約１００ヘルツ間の、もう１つの態様においては、約２．５ヘルツ〜約７．５ヘルツ間の、更にもう１つの態様においては約５０ヘルツの、そして更にもう１つの態様においては、約５ヘルツの周波数において変調される。被変調放射線源を使用することにより、ちらちら光る蛍光ランプのような外来光源は検出器２５０上に入射する放射線を分析する時に、より容易に同定、拒否することができる。この適用に適した１光源はＩＯＮ  ＯＰＴＩＣＳ，ＩＮＣ．により生産され、部品番号ＮＬ５ＬＮＣとして販売されている。
【０１０３】
フィルター２３０は選択された波長の電磁線を通過させ、そしてキュベット／試料要素２４０上に衝突させる。フィルター２３０は好ましくは、少なくともほぼ次の波長の放射線をキュベット／試料要素に通過させる：３．９、４．０μｍ、４．０５μｍ、４．２μｍ、４．７５、４．９５μｍ、５．２５μｍ、６．１２μｍ、７．４μｍ、８．０μｍ、８．４５μｍ、９．２５μｍ、９．５μｍ、９．６５μｍ、１０．４μｍ、１２．２μｍ。もう１つの態様において、フィルター２３０は少なくともほぼ次の波長の放射線をキュベット／試料要素に通過させる：５．２５μｍ、６．１２μｍ、６．８μｍ、８．０３μｍ、８．４５μｍ、９．２５μｍ、９．６５μｍ、１０．４μｍ、１２μｍ。更にもう１つの態様において、フィルター２３０は少なくともほぼ次の波長の放射線をキュベット／試料要素に通過させる：６．８５μｍ、６．９７ｍ、７．３９μｍ、８．２３μｍ、８．６２μｍ、９．０２μｍ、９．２２μｍ、９．４３μｍ、９．６２μｍ及び１０．１０μｍ。前記に引用された波長の組み合わせは本明細書の範囲内の特定の態様に対応する。更に、波長の以上の組み合わせ又は他の組み合わせ物のその他のサブセットを選択することができる。最後に、製造経費、開発時間、入手可能性並びに選択された波長を発生し、そして／又は必要なフィルターの総数を減少させるための、使用されるフィルターの経費、製造性及び発売時期に関するその他の因子に基づいて、波長の他の組み合わせを本明細書の範囲内で選択することができる。
【０１０４】
１態様において、フィルター２３０は様々な狭いスペクトル帯又は様々な選択された波長間でその通過帯を循環させることができる。従って、フィルター２３０はＩＯＮ  ＯＰＴＩＣＳ  ＩＮＣ．から市販のような半導体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。フィルター２３０はまた、光源２２０により放射される放射線の方向に概括的に垂直なホイール上に固定された複数の固定−通過帯フィルターをもつフィルターホイールとして導入することができる。フィルターホイールの回転は、それらが検出器２５０の視野を通過する時、フィルターとともに変動する波長の放射線を通すフィルターを交互に提供する。
【０１０５】
検出器２５０は好ましくは、３ｍｍの長さ×３ｍｍの幅の熱電検出器を含んでなる。適した例はＤｒｅｓｄｅｎ，ＧｅｒｍａｎｙのＤＩＡＳ  Ａｎｇｅｗａｎｄｔｅ  Ｓｅｎｓｏｒｉｋ  ＧｍｂＨにより又はＥＡＥ  Ｓｙｓｔｅｍｓ（そのＴＧＳモデル検出器のような）により製造されている。あるいはまた、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−塩焦点面アレー又は水銀−カドミウム−テルル化物（ＭＣＴ）検出器を含んでなることができると考えられる。検出器２５０としてどちらの構造物が使用されようとも、それは望ましくは、入射放射線に対応する電気信号を発生するその活性表面２５４に入射する放射線に応答するようになっている。
２．試料要素
１態様において、試料要素はキュベット２４０を含んでなり、それが順次、その試料セル内に、患者からの組織及び／又は流体試料（例えば、全血、血液成分、間質液、細胞間液、唾液、尿、汗及び／又はその他の有機もしくは無機物質）を保持するようになっている試料セル２４２を含んでなる。キュベット２４０は、少なくとも一部は、放射線源２２０と検出器２５０間の光路２４３中に配置された試料セル２４２とともに、全血システム２００中に設置される。従って、放射線が光源２２０からフィルター２３０及びキュベット２４０の試料セル２４２をとおって放射される時に、検出器２５０が問題の１もしくは複数の波長の放射線信号の強度を検出する。この信号強度に基づいて、信号プロセッサー２６０が、セル２４２中の試料が１もしくは複数の検出された波長における放射線を吸収する程度を決定する。次に問題の被検体の濃度を任意の適した分光法による吸収データから決定する。
【０１０６】
図１３に示されるように、全血システム２００はまた、試料採取装置２８０を含んでなることができる。本明細書で使用される用語「試料採取装置」は広義の用語であり、その通常の意味で使用され、そして限定されずに、患者の皮膚をとおして、全血、他の体液又は任意のその他の試験材料のような試料材料を引き出すのに適した任意の装置を意味する。様々な態様において、試料採取装置はランス（ｌａｎｃｅ）、レーザーランス、イオン導入試料採取装置、ガス−ジェット、液体−ジェット、流体−ジェット又は粒子−ジェット穿刺装置、超音波増強剤（化学増強剤とともに又はそれを伴わずに使用される）あるいは任意のその他の適した装置を含んでなることができる。
【０１０７】
図１３に示されるように、試料採取装置２８０は全血をキュベット２４０に利用可能にさせるために、指２９０のような付属器に開口部を形成することができると考えられる。試料を引き出すために、それに限定はされないが、前腕を含むその他の付属器を使用することができるであろうことは理解しなければならない。試料採取装置２８０の幾つかの態様により、使用者は全血のような体液の試料を流通させる、皮膚をとおる小さい孔又は切り傷を形成する。試料採取装置２８０がランス（図１４を参照されたい）を含んでなる場合は、試料採取装置２８０は金属又はその他の硬い材料で作製さ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スはＡｌｂｕｑｕｅｒｑｕｅ，Ｎｅｗ  ＭｅｘｉｃｏのＣｅｌｌ  Ｒｏｂｏｔｉｃｓ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｉｎｃ．により製造されるＬａｓｅｔｔｅ  Ｐｌｕｓ（Ｒ）である。レーザーランス、イオン導入試料採取装置、ガス−ジェット又は液体−ジェット穿刺装置を試料採取装置２８０として使用する場合は、それを全血システム２００（図１３を参照されたい）に取り入れるか又はそれが別の装置であることができると考えられる。
【０１０８】
レーザーランスについての更なる情報は「レーザー皮膚穿刺装置」と題する、１９９９年６月１日公開の米国特許第５，９０８，４１６号明細書に認めることができ、その内容全体が本明細書に引用により取り込まれ、本明細書の一部にされている。１つの適したガス−ジェット、液体−ジェット又は粒子−ジェット穿刺装置は「粒子配送法を使用する非侵襲的又は最少に侵襲的モニター法」と題する２００１年３月２７日公開の米国特許６，２０７，４００号明細書に開示されており、その内容の全体が本明細書に引用により取り込まれ、本明細書の一部にされている。１つの適したイオン導入試料採取装置は「イオン導入電流の交互の極性を使用する物質採取装置」と題する２００１年１０月２日公開の米国特許第６，２９８，２５４号明細書に認めることができ、その内容全体が本明細書に引用により取り込まれ、本明細書の一部にされている。１つの適した超音波増強剤及びそれと一緒の使用に適した化学増強剤は、１９９５年１０月１７日公開の「超音波及び化学増強剤を伴う経皮的モニターの適用の増強」と題する米国特許第５，４５８，１４０号明細書に開示されており、その内容全体が本明細書に引用により取り込まれ、本明細書の一部にされている。
【０１０９】
図１４はキュベット２４０の形態の試料要素のより詳細な１態様を示す。キュベット２４０は更に、試料供給通路２４８、穿刺部分２４９、第１のウインドー２４４及び第２のウインドー２４６を含んでなり、試料セル２４２がウインドー２４４、２４６の間に延びている。１態様において、キュベット２４０は第２のウインドー２４６をもたない。第１のウインドー２４４（又は第２のウインドー２４６）は試料セルの壁の１形態であり、本明細書に開示された試料要素及びキュベットの他の態様においては、生物学的流体試料のような材料試料を少なくとも一部含み、保持し又は支持し、そして電磁線の少なくとも幾つかの帯に透過性で、そして必ずしも必要ではないが可視領域の電磁線に透過性であることができる任意の試料セルの壁を使用することができる。穿刺部分２４９は試料採取装置２８０の適した態様により穿刺されることができる試料供給通路２４８の１部分である。試料採取装置２８０の適した態様は、部分２４９及び付属器２９０を穿刺して、付属器２９０に創傷を形成して、キュベット２４０に侵入するための創傷からの血液又はその他の流体の入り口を提供することができる。（試料採取装置２８０は、それが両側から部分２４９を穿刺することができるので、図１３に比較して、図１４では試料要素の反対側に示されている）。
【０１１０】
ウインドー２４４、２４６は好ましくは、光源２２０により放射される、又はフィルター２３０を通過させられる電磁線の範囲で光学的に透過性である。１態様において、ウインドー２４４、２４６を構成する材料は完全に透過性である、すなわちそれはその上に入射する光源２２０及びフィルター２３０からのどんな電磁線をも吸収しない。もう１つの態様において、ウインドー２４４、２４６の材料は問題の電磁領域でいくらかの吸収をもつが、その吸収は無視できる程度である。更にもう１つの態様において、ウインドー２４４、２４６の材料の吸収は無視できる程度であるが、それは比較的長期間の間、知られており、安定である。もう１つの態様において、ウインドー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は材料の特性が測定可能な程度変化することができる前に材料の吸収を認め、被検体の測定からそれを外すようになっている。
【０１１１】
ウインドー２４４、２４６は１態様においてポリプロピレンから作製される。もう１つの態様において、ウインドー２４４、２４６はポリエチレンから作製される。ポリエチレン及びポリプロピレンは当該技術分野で知られるように、処理及び製造に特に有利な特性を有する材料である。更に、ポリプロピレンは多数の構造物、例えば、アイソタクチック、アタクチック及びシンジオタクチック構造物に配列することができ、それは試料要素中の試料の流動特性を増加させることができる。ウインドー２４４、２４６は好ましくは、前記のポリプロピレン又はポリエチレン、あるいはシリコン又はその他の任意の適した材料のような耐久性で容易に製造可能な材料から作製される。ウインドー２４４、２４６はアイソタクチック、アタクチック又はシンジオタクチックの構造物であることができる任意の適したポリマーから作製することができる。
【０１１２】
ウインドー２４４、２４６間の距離は光路の距離を含んでなり、約１μｍ〜約１００μｍの間であることができる。１態様において、光路距離は約１０μｍ〜約４０μｍの間、又は約２５μｍ〜約６０μｍの間、又は約３０μｍ〜約５０μｍの間である。更にもう１つの態様において、光路距離は約２５μｍである。各ウインドー２４４、２４６の横断サイズは好ましくは、検出器２５０のサイズにほぼ等しい。１態様において、ウインドーは約３ｍｍの直径を伴って丸い。光路距離が約２５μｍであるこの態様において、試料セル２４２の容量は約０．１７７μＬである。１態様において、試料供給通路２４８の長さは約６ｍｍであり、試料供給通路２４８の高さは約１ｍｍであり、そして試料供給通路２４８の厚さは試料セルの厚さ、例えば、２５μｍとほぼ等しい。試料供給通路の容量は約０．１５０μＬである。従って、キュベット２４０の総容量は１態様においては、約０．３２７μＬである。試料セル２４２及びキュベット２４０の容量は、検出器２５０のサイズ及び感度、光源２２０により放射される放射線の強度、試料の期待される流動性及びキュベット２４０中に流動性増強剤（以下に考察される）が取り込まれているかどうか、のような多数の変数に応じて変動する可能性がある。試料セル２４２への流体の輸送は好ましくは、毛細管作用により実施されるが、更に吸い上げ作用（ｗｉｃｋｉｎｇ）により、又は吸い上げ作用と毛細管作用の組み合わせによっても達成することができる。
【０１１３】
図１５〜１７は全血システム２００と接続して使用することができると考えられるキュベット３０５のもう１つの態様を表わす。キュベット３０５は試料セル３１０、試料供給通路３１５、空気孔通路３２０及び通気口３２５を含んでなる。図１６、１６Ａ及び１７からもっともよく見られるように、キュベットはまた、内側３３２を有する第１の試料セルウインドー３３０及び内側３３７を有する第２の試料セルウインドー３３５を含んでなる。前記のように、幾つかの態様において、１もしくは複数のウインドー３３０／３３５はまた、１もしくは複数の試料セルの壁を含んでなる。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の末端に開口部３１７を含んでなる。キュベット３０５は好ましくは、約１／４（６．３５ｍｍ）〜１／８インチ（３．１８ｍｍ）の幅及び約３／４インチ（１９．０５ｍｍ）の長さであるが、キュベット３０５の利点を達成しながら、その他のディメンションが可能である。
【０１１４】
試料セル３１０は第１の試料セルウインドー３３０の内側３３２と、第２の試料セルウインドー３３５の内側３３７の間に区画される。２つの内側３３２、３３７間の垂直距離Ｔは約１μｍ〜約１．２２μｍの間であることができる光路距離を含んでなる。光路距離はあるいはまた、約１μｍ〜約１００μｍの間であることができる。光路距離はあるいはまた、約８０μｍであることができると考えられるが、好ましくは約１０μｍ〜約５０μｍの間である。もう１つの態様において、光路距離は約２５μｍである。ウインドー３３０、３３５は好ましくは、十分な放射線透過性を有するものとして前記の任意の材料から形成される。各ウインドーの厚さは好ましくは、試料セル３１０又はキュベット３０５を過剰に弱めずに、できるだけ薄い。
【０１１５】
付属器２９０に創傷を形成後、キュベット３０５の試料供給通路３１５の開口部３１７を創傷から流出する液体と接触して配置する。もう１つの態様において、試料は、唾液試料で実施されるように、創傷を形成せずに獲得される。その場合は、キュベット３０５の試料供給通路３１５の開口部３１７は創傷を形成せずに得られる液体と接触して配置される。次に流体を毛細管作用により試料供給通路３１５をとおして試料セル３１０中に運搬する。空気孔通路３２０はキュベット内の空気圧の形成を妨げて、血液がその中に流入する時に血液を空気と置き換えさせることにより毛細管作用を改善する。
【０１１６】
試料セル３１０に試料を運搬するためにその他の機序を使用することができる。例えば、試料供給通路３１５の少なくとも一部に吸い上げ材料を提供することにより吸い上げを使用することができると考えられる。もう１つの変法において、試料を試料セル３１０に運搬するために吸い上げ及び毛細管作用を一緒に使用することができると考えられる。全血システム２００により実施される光学測定を複雑にさせると考えられる成分を同時に濾去しながら、血液を移動させるために試料供給通路３１５内に膜を配置することができると考えられる。
【０１１７】
図１６及び１６Ａはキュベット３０５を構成する１つの方法を表わす。この方法において、キュベット３０５は第１層３５０、第２層３５５及び第３層３６０を含んでなる。第２層３５５は第１層３５０と第３層３６０の間に配置される。第１層３５０は第１の試料セルウインドー３３０と空気孔３２５を形成する。前記のように、空気孔３２５は試料セル３３０内にある空気の逃げを提供する。空気孔３２５は第１層３５０上に示されているが、それはまた第３層３６０上に配置されることができるか又は第２層中の窪み（ｃｕｔｏｕｔ）であり、次に第１層３５０と第３層３６０の間に配置されると考えられる。第３層３６０は第２の試料セルウインドー３３５を形成する。
【０１１８】
第２層３５５は専ら、第１層及び第３層３５０、３６０を接合する接着剤から形成することができる。他の態様において、第２層は第１層及び第３層と同様な材料又は任意のその他の適した材料から形成することができる。第２層３５５はまたその両側に接着剤を付着されたキャリヤーとして形成することができる。第２層３５５は試料供給通路３１５、空気孔通路３２０及び試料セル３１０を形成する。第２層３５５の厚さは約１μｍ〜約１，２２μｍの間であることができる。この厚さは、あるいはまた、約１μｍ〜約１００μｍの間であることができる。この厚さはあるいはまた、約８０μｍであることができるが、好ましくは約１０μｍ〜約５０μｍの間である。もう１つの態様において、第２層の厚さは約２５μｍである。
【０１１９】
その他の態様において、第２層３５５は通路３１５、３２０を区画するための窪み部分を有する粘着フィルムとして、又は接着剤により囲まれた窪みとして構成することができる。
【０１２０】
更なる情報は「試薬を使用しない、全血ブドウ糖測定装置」と題する２００年７月１９日出願の米国特許出願第１０／２００，３８４号明細書に認めることができ、その内容全体が本明細書に引用により取り入れられ、本明細書の一部にされている。
３．その他の試料要素の配列
試料要素の更なる態様は更なるそしてより正確な分析法を可能にする。以下により詳細に考察されるように、１態様は有利な物理的特性及び放射線透過性をもつ材料から構成された試料セルの壁を有する試料要素を提供する。これらの特性は試料セルの壁を薄くさせ、それにより試料セルの壁の吸収を減少させる。試料セルの壁の吸収を減少させることにより、被検体レベルをより正確に決定することができる。もう１つの態様において、少なくとも２種の異なる材料を少なくとも１個の試料セル中の試料セルの壁として使用する。複数の試料セルの壁の材料を提供することにより、１もしくは複数の試料セルの壁の吸収が補正され、被検体レベルがより正確に決定され得る。複数の試料セルの壁の材料を提供することはまた、誤差の他の原因、例えば、各試料セル中の試料の異なる量の影響、試料セルの壁の厚さの変化の効果等の補正を可能にする。
【０１２１】
図１８は、本明細書に記載のような、試薬を使用しない、全血被検体の検出システムに使用することができる参考数字６００で示される、試料要素のもう１つの態様を表わす。例えば、検出システムは好ましくは、赤外線光源及び検出器を含む。検出システムは好ましくは、患者の近位に配置することができ、全血被検体検出システムと接続された前記のもののような他の要素を取り入れることができる。
【０１２２】
キュベット２４０に関連して前記に考察されたように、試料要素６００は光源により発射される放射線の光路中に配置されるようになっている。試料要素６００には細長い部材６０５、試料セルの壁６１０、カバー６１５及び試料供給通路６２０が含まれる。細長い部材６０５はプラスチック、段ボール、金属、ガラス又は任意の他の適した材料から構成することができる。細長い部材６０５は平面の面６２５及び少なくとも１つの末端の縁６３０を有する。様々な態様において、細長い部材６０５は試料要素６００の処理及び配置時に補助をするための特徴物を含む。
【０１２３】
１態様において、開口部６３５は細長い部材６０５の末端の縁６３０上に配置される。開口部６３５は末端の縁６３０上に配置される必要はない。それは任意の末端の縁上、平面の面６２５、試料要素６００の任意の表面上に配置することができる。図示された態様において、開口部６３５は末端の縁６３０の厚さの少なくとも一部に及ぶ。
【０１２４】
１態様において、試料セルの壁６１０は内側６４０、外側６４５及び、試料セルの壁６１０の内側６４０と試料セルの壁６１０の外側６４５との間に区画された試料セルの壁の厚さＴを有する。１態様において、試料セルの壁６１０は円形の形状をもち、薄い板として形成される。試料セルの壁６１０の内側６４０は試料セル６５０を一部区画する。試料セルの壁６１０は任意の適した材料から構成することができる。前記に考察されたように、材料は好ましくは、全血被検体の検出を実施するために、検出システムに問題の範囲内の十分な放射線を透過する。例えば、約６μｍ〜約１２μｍの間の波長範囲内の実質的な部分の放射線を透過するように材料を選択することができる。試料セルの壁６１０は好ましくは、それに入射する放射線の約１０パーセントより上を吸収しない。１態様において、試料セルの壁６１０はマイラーから構成される。試料セルの壁６１０は有利にはポリエチレン及び重水素化ポリエチレンから構成することができる。試料セルの壁６１０に使用することができると考えられるその他の材料にはケイ素、ゲルマニウム、ダイアモンド、半導体材料及び様々な他のプラスチックが含まれる。
【０１２５】
更に、試料セルの壁６１０の厚さは任意の適した厚さであることができる。試料セルの壁６１０の厚さは好ましくは、選択される材料による吸収が比較的小さいものである。１態様において、試料セルの壁６１０は約１μｍ未満の厚さをもつ。試料セルの壁６１０は非常に薄いことの外に、好ましくは、一定の厚さをもつように構成される。薄く、一定の厚さを有する試料セルの壁６１０は選択される材料のフィルムを注意深く伸長することにより製造することができる。
【０１２６】
カバー６１５は細長い部材６０５の平面の面６２５と結合される。図示の態様において、カバー６１５は試料セル６５０を少なくとも一部区画する。カバー６１５は好ましくは、試料セルの壁６１０の特性に類似の特性を有する。しかし、幾つかの態様においてはカバー６１５は試料セルの壁６１０が吸収するより少ない又は多い放射線を吸収することができる。幾つかの態様において、カバー６１５は試料セルの壁６１０のものと異なる波長の放射線を吸収する材料から構成される。
【０１２７】
試料供給通路６２０は開口部６３５から試料セル６５０に延びている。１態様において試料供給通路６２０には、試料セル通路６５５及び空気孔通路６６０が含まれる。試料セル通路６５５は開口部６３５と試料セル６５０間に延びている。空気孔通路６６０は試料セル６５０と連絡し、試料が試料セル６５０中に移動する時に試料セル６５０中に配置された空気をその中に押し出すことができる領域を提供する。試料供給通路６２０は有利にはピペット処理又は微量滴定のような実験室環境に使用される複雑な方法を使用せずに、試料を試料セル６５０に配送するための機序を提供する。
【０１２８】
試料の試料セル６５０への移動は好ましくは、毛細管作用により達成されるが、更に、吸い上げ作用又は吸い上げ作用及び毛細管作用の組み合わせにより達成することができる。血液の試料セル６５０中への流動性を改善するために試料要素６００のような、１もしくは複数の流動性促進物を試料要素中に取り入れることができる。流動性促進物は、流動性促進物を伴わない試料供給通路に比較して、試料セル６５０中への試料の流動性を改善する試料供給通路６２０の１もしくは複数の表面上の多数の物理的処理、化学的処理又は任意の位相学的特徴物からもたらされることができる。試料供給通路６２０の１態様において、流動性促進物は１種の非常に滑らかな表面及び、小孔又はへこみを有する相対する表面を形成することにより提供される。これらの特徴物は一表面上に顆粒化洗剤を広げる方法により形成することができる。次に洗剤を洗い落として、孔又はへこみを形成する。もう１つの流動性促進物は通路に界面活性剤を沈殿することにより試料供給通路６２０中に形成することができる。流動性促進物を試料供給通路６２０中に取り込むことができるその他の方法には、電圧の放電、電流の適用又はコロナ放電が含まれる。これらの流動性促進物は有利には、試料供給通路６２０を区画する１もしくは複数の表面の表面張力を低下させ、それによって試料セル６５０への試料供給通路６２０中の試料の流動性を改善する。
【０１２９】
試料要素６００中に１もしくは複数の流動性促進物を取り入れることにより、試料供給通路６２０の容量を減少させ、試料要素６００の充填時間が短縮されるか又は試料要素６００の容量及び充填時間の双方を減少することができる。流動性促進物及びそれらを取り入れる試料要素に関する更なる詳細は前記の引用により取り入れられた、「試薬を使用しない全血ブドウ糖測定器」と題する２００２年７月１９日に出願の米国特許出願第１０／２００，３８４号明細書に開示されている。
【０１３０】
図１８〜１９に示された態様は３層の試料要素のデザインである。図示された態様において、３層は細長い部材６０５、試料セルの壁６１０及びカバー６１５を含んでなる。これらの層は任意の適した方法により製造することができる。１製法において、３層は１もしくは複数の重合体材料、すなわちプラスチックから作製され、それらがより大きいプラスチックのシートから打ち抜かれる打ち抜き方法により形成される。３層は張り付け法により接合される。例えば、細長い部材６０５、試料セルの壁６１０及びカバー６１５が打ち抜き法により形成された後、それらは隣接層間に接着剤を挟むことにより張り付けられる。例えば、接着剤（図示されていない）を試料セルの壁６１０と細長い部材６０５の間に挿入し、接着剤（図示されていない）をカバー６１５と細長い部材６０５間に挿入することができる。次に接着剤を硬化させると張り付け３層構造物を形成する。この製法は比較的安価であり、同時に大量の試料要素を製造することができる利点を有する。
【０１３１】
図２０は以下に考察することを除いて試料要素６００と実質的に同様である試料要素６００Ａを表わす。試料要素６００Ａには細長い部材６０５Ａ及び試料セルの壁６１０Ａが含まれる。見ることができるように、細長い部材６０５Ａ及び試料セルの壁６１０Ａは単位構造物を含んでなる、すなわち単一層に一体化されている。従って、図１８及び２０により示される態様は２層の試料要素デザインである。図示された態様において、試料セルの壁６１０Ａは細長い部材６０５Ａの一面上に形成された窪みにより収納される別個な構成部品として示される。もう１つの態様において、試料セルの壁６１０Ａは平面の面６２５に平行な試料セル６５０に隣接した細長い部材６０５Ａの一部である。
【０１３２】
図１８〜２０により示された態様は前記の打ち抜き及び張りつけ法を使用して構成することができる。これらの態様はまた、射出成形法を使用して構成することができる。例えば、細長い部材６０５Ａ及び試料セルの壁６１０Ａは射出成形法を使用して単一片として形成することができる。次にカバー６１５を例えば、前記のように接着剤を使用して、任意の適した固定法により取り付けることができる。あるいはまた、カバー６１５及び細長い部材６０５Ａを射出成形法を使用して、単一片として形成することができると考えられる。次に試料セルの壁６１０Ａを、例えば前記のような接着剤を使用して任意の適した固定法を使用して取り付けることができると考えられる。打ち抜き法のように、射出成形は経費節約及び大量生産の利点を提供する。
【０１３３】
図２１は以下に考察されることを除いて試料要素６００と実質的に同様な試料要素６００Ｂを表わす。試料要素６００Ｂには第１の部分６６５及び第２の部分６７０を含む試料セルの壁６１０Ｂが含まれる。第１の部分６６５は試料セル６５０Ｂの第１の領域６７５の一部を囲む、すなわちその境界を形成する。第２の部分６７０は試料セル６５０Ｂの第２の領域６８０の一部を囲む。図２１に示した点線は第１の領域６７５及び第２の部分６８０が必ずしも物理的構造により分離されないことを示す。それらは好ましくは、むしろ単一容量の領域である。領域６７５、６８０はもちろん、試料が両領域中に流入することができる限り隔壁のような内部構造物により分離することができると考えられる。
【０１３４】
第１の部分６６５及び第２の部分６７０は好ましくは、試料セルの壁６１０Ｂの第１の領域６７５及び第１の部分６６５をとおる放射線の透過性が試料セルの壁６１０Ｂの第２の領域６８０及び第２の部分６７０をとおる放射線の透過性と異なるように形成される。１態様において、これは異なる材料の第１の部分６６５及び第２の部分６７０を形成することにより達成される。１態様において、第１の部分６６５及び第２の部分６７０の片方はマイラーから形成され、他方第１の部分６６５及び第２の部分６７０の他方がマイラー以外の材料で形成される。もう１つの態様において、第１の部分６６５はポリエチレンから形成され、第２の部分６７０は重水化ポリエチレンから形成される。もう１つの態様において、第１の部分６６５及び第２の部分６７０がマイラーから構成される。
【０１３５】
以下により詳細に考察されるように、異なる透過性を有する第１の部分６６５及び第２の部分６７０を試料要素６００Ｂ中に取り入れることにより、様々な有用な分析法が可能になる。
【０１３６】
図２２〜２４は本明細書に前記に説明された、試薬を使用しない、全血被検体の検出システムに使用することができる、参考番号７００により示される試料要素のもう１つの態様を表わす。試料要素７００には細長い部材７０５、第１の試料セルの壁７１０、第２の試料セルの壁７１５及びカバー７２０が含まれる。細長い部材７０５は平面状の面７２５及び少なくとも１つの末端の縁７３０を有する。１態様において、開口部７３５が細長い部材７０５の末端の縁７３０上に配置されている。試料要素６００に関連して上記に考察されたように、開口部７３５はあらゆる特定の末端の縁上に配置される必要はない。図示された態様において、開口部７３５は末端の縁７３０の厚さの少なくとも一部に及ぶ。カバー７２０は細長い部材７０５の平面状の面７２５と接合している。細長い部材７０５及びカバー７２０は第１の試料セル７４０及び第２の試料セル７４５を少なくとも一部区画する。
【０１３７】
第１の試料セルの壁７１０は試料セルの壁６１０と同様な構造を有する。例えば第１の試料セルの壁７１０は約６μｍ〜約１２μｍの間の波長範囲内の放射線の実質的部分を透過する第１の材料を含んでなる。第１の試料セルの壁７１０は第１の試料セル７４０を部分的に区画する内側を有する。第２の試料セルの壁７１５は試料セルの壁６１０に構造が類似する。例えば、第２の試料セルの壁７１５は第２の試料セル７４５を部分的に区画する内側を有する。第２の試料セルの壁７１５は約６μｍ〜約１２μｍの間の波長範囲内の放射線の実質的部分を透過する第２の材料を含んでなる。第２の材料は必要はないが、第１の試料セルの壁７１０を形成するために使用される材料と異なってもよい。１態様において、第１の試料セルの壁７１０はマイラーを含んでなり、そして第２の試料セルの壁７１５はマイラー以外の材料を含んでなる。もう１つの態様において、第１の試料セルの壁７１０はマイラーを含んでなり、そして第２の試料セルの壁７１５はマイラーを含んでなる。もう１つの態様において、第１の試料セルの壁７１０はポリエチレンを含んでなり、第２の材料は重水素化ポリエチレンを含んでなる。２個の試料区域を有する試料キャリヤーは前記に、引用により本明細書に取り入れられている、米国特許第５，９７７，５４５号明細書に開示されている。
【０１３８】
試料要素７００はまた第１の分枝７５５、第２の分枝７６０及び第３の分枝７６５を含んでなる試料供給通路７５０を有する。試料供給通路７５０の第１の分枝７５５は開口部７３５から第１の試料セル７４０に延びている。試料供給通路７５０の第２の分枝７６０は第１の試料セル７４０から第２の試料セル７４５に延びている。試料供給通路７５０の第３の分枝７６５は第２の試料セル７４５と連絡し、１態様においては外界環境と連絡する。試料供給通路７５０の第３の分枝７６５は、第２の試料セル７４５中の空気がその中に換気され得る、すなわち第２の試料セル７４５中に移動する試料により空気が置き換えられる時に第２の試料セル７４５中の空気がその中に移動することができる容量を提供する。
【０１３９】
図２４は以下に考察されることを除いて、試料要素７００と実質的に同様な試料要素７００Ａを表わす。試料要素７００Ａには細長い部材７０５Ａ、第１の試料セルの壁７１０Ａ及び第２の試料セルの壁７１５Ａが含まれる。図から見られるように、細長い部材７０５Ａ、第１の試料セルの壁７１０Ａ及び第２の試料セルの壁７１５Ａは単位構造物を含んでなる、すなわち単一層に一体化されている。従って、図２２及び２４により示された態様は２層の試料要素のデザインである。試料要素６００Ａに関して前記に考察されたように、細長い部材７０５Ａ及び試料セルの壁７１０Ａ、７１５Ａは単一片として構成することができるか又は細長い部材７０５Ａを試料セルの壁７１０Ａ、７１５Ａを受納するようになっている２個のへこみを伴って形成することができる。もう１つの態様において、細長い部材７０５Ａはカバー７２０を伴い、試料セルの壁７１０Ａ、７１５Ａを任意の適した方法、例えば接着剤により細長い部材７０５Ａの反対側に取り付けた単一片として形成することができる。
【０１４０】
図２５は試料要素８００の更なる態様を表わす。試料要素８００には細長い部材８０２及び細長い部材８０２内に少なくとも一部収納される単一運動の試料採取装置８０５が含まれる。単一運動の試料採取装置８０５は任意の適した方法で構成される。１態様において、単一運動試料採取装置８０５は試料要素８００の細長い部材８０２から延びている細長い穿刺部材を含んでなる。単一運動試料採取装置８０５は金属ランス、研かれたプラスチック又は任意のその他の適した硬い材料で作製されたランスを含むことができる。試料採取装置８０５は、指、前腕又は任意のその他の付属器のような付属器中に、非常に小さいことができる切開又は微細切開を形成するための小型のカミソリの刃のように作動する。この態様において単一運動の試料採取装置８０５は試料供給通路８１５の開口部８１０に隣接して配置される。試料供給通路８１５の開口部８１０は、試料要素８００が付属器に隣接して配置され、付属器中で切開を形成するように平行に移動され、そして開口部８１０と整列されるように配置される。図から見られるように、単一運動の試料採取装置８０５の幅は試料供給通路８１５の幅に比較して小さい。これは、付属器中に切開を形成する試料要素８００の運動がまた、切開に、試料供給通路８１５の開口部８１０をも配置することを確実にする。従って、試料要素８００は別に切開を形成し、試料要素８００の開口部８１０を整列させる必要を排除する。単一運動試料採取装置８０５は試料要素８００と接続して示されているが、それは本明細書に示されたものを含む多数の異なる試料要素形態を取り入れることができる。
４．更なる全血分析法
図２１及び２２〜２５により示された試料要素の態様を使用して試料を研究するための２種の測定を実施する。この目的のために開口部６３５又は７３５を試料、例えば全血と接触させる。前記に考察されたように、試料を、試料供給通路６２０を経て試料要素６００Ｂの第１の試料分析領域６７５及び第２の試料分析領域６８０に、又は試料供給通路７５０を経て試料要素７００の第１の試料セル７４０及び第２の試料セル７４５に運搬する。赤外線を試料領域６７５、６８０をとおって、又は試料セル７４０、７４５をとおって放射する。２種の赤外線スペクトルを得て、試料セルの壁６１０Ｂ，７１０内の材料からの吸収帯により重複されない試料材料の１スペクトルを得るような方法で全血被検体の検出システムを組み合わせる。試料セル６５０Ｂ中に試料を導入する前に試料セルの壁６１０Ｂの第１の部分６６５、試料セルの壁６１０Ｂの第２の部分６７０のスペクトルを決定することにより、又は試料を試料セル７４０、７４５中に導入する前に試料セルの壁７１０及び試料セルの壁７１５のスペクトルを決定することにより、測定値のための波長範囲を選択することができる。試料セルの壁６１０Ｂの第１の部分６６５、試料セルの壁６１０Ｂの第２の部分６７０、試料セルの壁７１０又は試料セルの壁７１５中の材料からの吸収帯が存在する範囲が全血被検体の検出システム中に保存される。次にこれらの範囲は更なる分析には、例えば、個々に記録されたスペクトルから組み合わせスペクトルが形成される時には、無視することができる。試料セルの壁６１０Ｂ中の材料又は試料セルの壁７１０、７１５中の材料のどれもが吸収帯をもたない範囲が存在する場合は、これらの範囲を、相互とスペクトルを合せるために、すなわち基準線補正を実施し、得られたスペクトルの目盛を規定するために使用することができる。更に、これらの範囲は２種の試料セル７４０、７４５中の試料の相対的量を決定するために使用することができる。
【０１４１】
本明細書に開示された試料要素は定性的赤外線スペクトルを形成するために使用することができるが、それらは定量的赤外線分光分析に使用のために特に有利である。試料中の被検体の濃度を決定するために定量的赤外線分光分析を実施するためには、試料セル中に規定された量の試料を導入することが好ましい。閉鎖された試料セルを提供することにより、本明細書に開示された試料要素はそれらが完全に充填される限り、ほぼ同一試料サイズを一定して提供する。試料セルが完全に充填されない場合は、試料セル７４０、７４５それぞれの中の量を決定するために、２個の試料セル７４０、７４５をとおって測定されるスペクトル範囲を使用することができる。同様に、試料要素６００Ｂの第１及び第２の分析領域それぞれの中の量を決定するためには、試料セルの壁６１０Ｂの２部分をとおって測定されるスペクトル範囲を使用することができる。
【０１４２】
試料セルの壁６１０Ｂ、７１０、７１５のブランクスペクトルが記録される赤外線分光分析のための前記の方法の態様に加えて、更に、全血被検体の検出システム中の試料セルの壁６１０Ｂ、７１０、７１５の材料に対する情報を保存し、又は好ましくは試料要素上のバーコードから直接、それらを読み取ることもできる。この場合は、評価ユニットがブランクスペクトルを記録せずに評価に使用される各範囲を選択することができる。
【０１４３】
試料セルの壁の実際の特性のパラメーターは製造に応じて変動する可能性があるので、試料を含まない試料セルの壁６１０Ｂ、７１０、７１５のスペクトルを使用して、実際の特性、すなわち特に試料セルの壁６１０Ｂ、７１０、７１５の厚さを決定することができる。試料セルの壁６１０Ｂ、７１０、７１５中の材料が知られる時は、吸収帯を使用して、試料セルの壁６１０Ｂ、７１０、７１５の厚さを推定することができる。これらのデータを使用して試料スペクトルを補正すること、例えば試料セルの壁６１０Ｂ、７１０、７１５の吸収を考慮し、そして必要な場合は、試料とともに得られたスペクトルからそれらを差し引くことができる。
【０１４４】
試料要素の開口部を試料と接触させる。試料を前記のように試料供給通路をとおって１もしくは複数の試料セルに運搬する。試料要素を使用して分光分析を実施するために、数ミクロリッターの範囲内の試料セル容量が通常設けられる。
【０１４５】
測定を実施するために、試料が発光源により放射される放射線のビームの光路中にあるように試用要素６００、６００Ａ、６００Ｂ、７００、７００Ａを配置するために細長い部材６０５、６０５Ａ、６０５Ｂ、７０５、７０５Ａを使用して、試料要素６００、６００Ａ、６００Ｂ、７００、７００Ａを赤外線分光分析計であることができる全血被検体の検出システム中に配置する。赤外線分光分析計はまたバーコード読み取り装置、磁気ストリップ読み取り装置又は、試料要素６００、６００Ａ、６００Ｂ、７００、７００Ａについてのデータ及び、必要な場合はスペクトル分析のための情報を入力する、もう１つのタイプのデータ獲得装置を備えることができる。
【０１４６】
試料要素が例えば多数の異なる試料を評価するための多数の試料セルを有するか又は、図２１及び２２〜２４に示された試料要素が試用される場合は、全血被検体の検出システム（例えば、赤外線分光分析計）はまた、各試料セルが放射線源により放射される放射線の光路中に連続的に配置されるような方法で、試料要素を分光分析計中に配置することを可能にする運搬装置も備えることが有利である。
【０１４７】
試料セルが放射線ビームの光路中に配置される時に、放射線はそれに入射し、それを少なくとも一部通過するであろう。測定は好ましくは、試料全体が集積的に測定される、すなわち放射線が試料の全量に対して入射するように実施される。この場合は、試料が試料セル中に均一に分配されない場合ですら、定量的測定を実施することができる。
【０１４８】
試料中の１もしくは複数の被検体の量は前記のように試料の１もしくは複数の透過スペクトルに基づいて決定される。試料中の被検体の量はまた、スペクトル評価の方法に関する「Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ（応用分光分析），第４７巻，ページ１５１９〜１５２１（１９９３）」中に開示され、そして定量的分光分析実施に関する欧州特許出願第０  ６４４  ４１３号明細書に開示されたように、知られた方法で決定することができる。
【０１４９】
当業者は本明細書に記載された分析法及び試料要素は、その内容全体が本明細書内に引用により取り込まれ、本明細書の一部にされている、「赤外線透過分光分析に使用のための試料キャリヤー」と題する１９９９年１１月２日公開の米国特許第５，９７７，５４５号明細書に示された幾つかのような、試料要素の使用及び構成のための周知の方法を限定されずに取り入れることができることを認めるであろう。
【０１５０】
本発明は特定の好ましい態様に関して説明されたが、当業者に明白なその他の態様もまた、本発明の範囲内にある。従って、本発明の精神及び範囲から逸脱せずに、様々な変更及び修飾を実施することができる。更に、本発明を実施するためには特徴物、アスペクト及び利点すべてが必ずしも必要とは限らない。従って、本発明の範囲は以下の請求の範囲によってのみ規定されることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１５１】
【図１】非侵襲的光学的検出システムのスキーム図である。
【図２】非侵襲的検出システムと共に使用のためのウインドーアセンブリーの遠近図である。
【図２Ａ】非侵襲的検出システムと共に使用のためのウインドーアセンブリーのもう１つの態様の平面図である。
【図３】非侵襲的検出システムと共に使用のためのウインドーアセンブリーのもう１つの態様の分解スキーム図である。
【図４】冷却システムに結合されたウインドーアセンブリーの平面図である。
【図５】冷却レザボアに結合されたウインドーアセンブリーの平面図である。
【図６】非侵襲的検出システムと共に使用のための熱シンクの破断図である。
【図６Ａ】図１の非侵襲的検出システムの下部の破断遠近図である。
【図６Ｂ】非侵襲的光学検出システムと共に使用のためのウインドー固定システムの立体分解遠近図である。
【図６Ｃ】図６Ｂのウインドー固定システムの部分平面図である。
【図６Ｄ】図６Ｃのウインドー固定システムの断面図である。
【図７】非侵襲的光学検出システムと共に使用のための制御システムのスキーム図である。
【図８】当該検体の濃度を測定するための第１の方法を表わす。
【図９】当該検体の濃度を測定するための第２の方法を表わす。
【図１０】当該検体の濃度を測定するための第３の方法を表わす。
【図１１】当該検体の濃度を測定するための第４の方法を表わす。
【図１２】当該検体の濃度を測定するための第５の方法を表わす。
【図１３】試薬を使用しない全血検出システムのスキーム図である。
【図１４】試薬を使用しない全血検出システムと共に使用のためのキュベットの１態様の遠近図である。
【図１５】試薬を使用しない全血検出システムと共に使用のためのキュベットのもう１つの態様の平面図である。
【図１６】図１５に示したキュベットの立体分解平面図である。
【図１６Ａ】図１５のキュベットの分解遠近図である。
【図１７】図１５のキュベットの側面図である。
【図１８】試料要素の１態様の遠近図である。
【図１９】切断面１９−１９に沿って採られた図１８に示した態様の１配列の断面図である。
【図２０】切断面１９−１９に沿って採られた図１８に示した態様のもう１つの配列の断面図である。
【図２１】切断面１９−１９に沿って採られた図１８に示した態様のもう１つの配列の断面図である。
【図２２】試料要素のもう１つの態様の遠近図である。
【図２３】切断面２３−２３に沿って採られた図２２に示した態様の１配列の断面図である。
【図２４】切断面２３−２３に沿って採られた図２２に示した態様のもう１つの配列の断面図である。
【図２５】一体化された試料採取装置を有する試料要素の１態様の遠近図である。
【図１】
2006516330.tif 000003
【図２】
2006516330.tif 000004
【図２Ａ】
2006516330.tif 000005
【図３】
2006516330.tif 000006
【図４】
2006516330.tif 000007
【図５】
2006516330.tif 000008
【図６】
2006516330.tif 000009
【図６Ａ】
2006516330.tif 000010
【図６Ｂ】
2006516330.tif 000011
【図６Ｃ】
2006516330.tif 000012
【図６Ｄ】
2006516330.tif 000013
【図７】
2006516330.tif 000014
【図８】
2006516330.tif 000015
【図９】
2006516330.tif 000016
【図１０】
2006516330.tif 000017
【図１１】
2006516330.tif 000018
【図１２】
2006516330.tif 000019
【図１３】
2006516330.tif 000020
【図１４】
2006516330.tif 000021
【図１５】
2006516330.tif 000022
【図１６】
2006516330.tif 000023
【図１６Ａ】
2006516330.tif 000024
【図１７】
2006516330.tif 000025
【図１８】
2006516330.tif 000026
【図１９】
2006516330.tif 000027
【図２０】
2006516330.tif 000028
【図２１】
2006516330.tif 000029
【図２２】
2006516330.tif 000030
【図２３】
2006516330.tif 000031
【図２４】
2006516330.tif 000032
【図２５】
2006516330.tif 000033
【国際調査報告】
2006516330.tif 000034
2006516330.tif 000035