(57)【要約】【課題】単一血液試料中の複数の血液成分を分析するための多成分試験片を提供すること。【解決手段】試験片（１）は、試料受け領域（４１）、および２つ以上の試料分析領域（６１、８１）を有する多孔質媒体を備える。試料受け領域（４１）は、２つ以上の試料分析領域（６１、８１）に流体的に直列に接続されており、２つ以上の試料分析領域（６１、８１）は流体的に相互に並行である。２つ以上の試料分析領域（６１、８１）は、２つ以上の特定の血液成分に特異的な指示試薬を含有する。血液のキャラクタリゼーションのための試験片を用いたシステム、および血液のキャラクタリゼーションおよび分析の方法も開示する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一血液試料中の複数の血液成分を分析するための多成分試験片であって、前記試験片が、試料受け領域および２つ以上の試料分析領域を有する多孔質媒体を含み、前記試料受け領域が前記２つ以上の試料分析領域に流体的に直列に接続されており、前記２つ以上の試料分析領域が流体的に相互に並行であり、さらに前記２つ以上の試料分析領域が２つ以上の特定の血液成分に特異的な指示試薬を含む、多成分試験片。
【請求項２】
（ａ）開口付きの第１の基板と、
（ｂ）開口付きの第２の基板と、
（ｃ）前記各基板の間に配置され、前記各基板と結合し、前記第１の開口付き基板に接触している血液試料を受ける前記試料受け領域を有し、かつ第１の基板の孔を介して血液試料を受けるように配置された前記多孔質媒体と、
（ｄ）前記第２の基板の孔を通して血液成分の存在の指示を表示するように、前記第２の開口付き基板の孔に対して配置された前記試料分析領域とを備える、請求項１に記載の多成分試験片。
【請求項３】
前記多孔質媒体が、
（ａ）試料受け／分配パッドと、
（ｂ）個々の試料分析パッドとを備える、請求項２に記載の多成分試験片。
【請求項４】
前記多孔質媒体が、
（ａ）試料受けパッドと、
（ｂ）試料分配パッドと、
（ｃ）個々の試料分析パッドとを備え、
前記試料分配パッドが、前記試料受けパッドと前記個々の試料分析パッドの間に配置され、前記試料受けパッドからの試料を同じ分析パッドに分割するように構成される、請求項２に記載の多成分試験片。
【請求項５】
前記第１の多孔質パッドと前記分析パッドの間に、前記第１の多孔質パッドおよび前記分析パッドからの血液の一部を運搬するディストリビュータを備える、請求項１に記載の試験片。
【請求項６】
前記第１の開口付き基板と、前記多孔質の第１のパッドと、前記ディストリビュータと、前記分析パッドと、前記第２の開口付き基板とが１つに結合される、請求項２に記載の試験片。
【請求項７】
血液成分データを収集し記録する方法であって、
（ａ）血液画分の存在および濃度を検出し指示するための２つ以上の異なる領域を有する試験片上に血液試料を付着させるステップと、
（ｂ）血液画分の存在および濃度の各指示を読み取り、前記指示をデジタル化し、前記デジタル化された指示を記憶し、前記デジタル化された指示を送信するように構成された付随する計測器において、血液画分濃度を測定し、その指示をデジタル化し、記憶するステップと、
（ｃ）血液画分指示の前記記憶された指示をサーバに送信するステップとを含む方法。
【請求項８】
前記血液成分データが、血中グルコース濃度と少なくとも１つの他の血液成分の濃度を含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記少なくとも１つの他の血液成分が、グリコソル化ヘモグロビン、コレステロール、ＬＤＬコレステロール、ＨＤＬコレステロール、トリグリセリド、ヘモグロビンおよび凝固因子からなる群から選択される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
（ａ）ローカル・コンピュータ上の血液画分濃度の指示を同期させるステップと、
（ｂ）前記同期された血液画分の指示を前記ローカル・コンピュータからサーバへ送信するステップとをさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
血液画分の存在および濃度を検出し比色計によって指示するための２つ以上の異なる領域を有するマルチ・インジケータ血液試験片を読み取るように構成されたシステムであって、
（ａ）前記試験片の前記異なる領域を照射しその比色特性を検出するようになされた光学系と、
（ｂ）前記領域の各々に対する前記検出された比色特性をデジタル化する回路と、
（ｃ）前記領域の各々の前記デジタル化された比色特性を記憶するメモリ回路と、
（ｄ）前記領域の前記デジタル化された比色特性を表示するディスプレイと、
（ｅ）連結されたコンピュータからコマンドを受け取り、前記領域のデジタル化された比色特性を前記連結されたコンピュータに送る入出力回路とを含むシステム。
【請求項１２】
前記試験片の個々の領域を照射し検出する別個の光学系を備える請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
連結されたコンピュータからコマンドを受け、前記領域のデジタル化された比色特性を前記連結されたコンピュータに送る前記入出力回路が、同期回路と、前記デジタル化された比色特性を連結されたローカル・コンピュータに送るための命令とを含む、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
連結されたコンピュータからコマンドを受け、前記領域のデジタル化された比色特性を前記連結されたコンピュータに送る前記入出力回路が、伝送回路と、前記領域の前記デジタル化された比色特性をリモート・サーバに送信するための命令とを含む、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１５】
（ａ）被検者の血液試料をその成分濃度について分析し、前記濃度をメモリに記録するステップと、
（ｂ）前記被検者の心血管測定値を測定し前記メモリに記録するステップと、
（ｃ）前記記録された血液成分濃度および心血管測定値をリモート・サーバにアップロードするステップとを含む、生物学的機能をモニタリングする方法。
【請求項１６】
（a）血液画分の存在および濃度を検出し指示するための２つ以上の異なる領域を有する試験片上に血液試料を付着させ、
（ｂ）血液画分の存在および濃度の各指示を読み取り、前記指示をデジタル化し、前記デジタル化された指示を記憶し、前記デジタル化された指示を送信するように構成された付随する計測器において、血液画分濃度を測定し、その指示をデジタル化し、記憶する方法によって、前記血液成分濃度を決定するステップを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記血液成分が、グルコース、グリコソル化ヘモグロビン、コレステロール、ＬＤＬコレステロール、ＨＤＬコレステロール、トリグリセリド、ヘモグロビンおよび凝固因子からなる群から選択される、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記心血管測定値が、血圧、呼吸速度および心電図からなる群から選択される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記心血管測定値が心電図であり、前記心電図を圧縮した後に前記サーバに送信する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
（ａ）血液画分の存在および濃度を検出し比色計によって指示するための２つ以上の異なる領域を有するマルチ・インジケータ血液試験片を読み取り、
（ｂ）呼吸、脈拍数、血圧および心電図記録の１つまたは複数からなる群から選択される生理学的データを受け取り、
（ｃ）前記マルチ・インジケータ血液試験片および前記生理学的データからの前記読取りを記憶し、
（ｄ）前記データをホストまたはサーバと同期させまたはそれにアップロードするように構成されたシステム。
【請求項２１】
（ａ）前記試験片の前記異なる領域を照射しその比色特性を検出するようになされた光学系と、
（ｂ）前記領域の各々に対する前記検出された比色特性をデジタル化する回路と、
（ｃ）前記領域の各々の前記デジタル化された比色特性を記憶するメモリ回路と、
（ｄ）前記領域の前記デジタル化された比色特性を表示するディスプレイと、
（ｅ）前記生理学的データを受け取る入出力回路と、
（ｆ）連結されたコンピュータからコマンドを受け取り、前記領域のデジタル化された比色特性および前記生理学的データを前記連結されたコンピュータに送る入出力回路とを含む、請求項２０に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、血液試料を単一、ユニット式、一体型吸収試験片上に収集して血液成分を分析する、可視光による血液試料のインビトロ試験のための方法、システムおよび装置に関する。この分析は、血液成分の光学特性、ならびにインジケータ、インジケータ・シリーズ、インジケータ配列またはインジケータ・システムに基づいている。本発明の別の態様は、血液成分測定値を、場合によっては他の生物学的データ、生理学的データおよび医学的データと共に、分析し、たとえばヘルス・ケア・プロバイダへ送信するために記憶することである。
【背景技術】
【０００２】
１．背景技術−医学。糖尿病および冠状動脈疾患は主要な死因であるが、血液化学によって検出、モニタリングおよび管理可能な疾患である。
【０００３】
ａ．冠状動脈疾患。心血管疾患によってあまりにも多くの人が依然として死亡しており、あまりにも若くして死亡している。アメリカ心臓協会（American Heart Association）の報告によれば、毎年ほぼ１００万人のアメリカ人が依然として心血管疾患によって死亡している。この数値は、すべての癌による死を合計したものよりも多い。
【０００４】
これらの死の多くが、動脈の狭窄または閉塞（アテローム性動脈硬化症）のために起きている。コレステロールは、この大いに予防可能な病気において重要な役割を果たしている。アテローム性動脈硬化症は無症状で無痛性のプロセスであり、コレステロールを含有する脂肪沈着物（粥腫）が動脈壁に堆積する。
【０００５】
粥腫が堆積するにつれて、動脈の開口部は狭くなる。これにより、血液の流れが減少する。流れの減少が冠状（心臓）動脈において起こる場合、狭心症と呼ばれるある種の胸痛が起こることがある。粥腫が大きくなるにつれ、動脈の内膜は粗くなる。粥腫が裂けまたは破裂すると、血餅が形成されることがある。このような血餅は、血液の流れを遮断し、または遊離して動脈の下流を閉塞させ得る。心臓の一部への血液の流れが停止すると心臓発作になる。脳の一部への血液の流れが停止すると脳卒中になる。
【０００６】
多数の要因が動脈の閉塞に影響を及ぼす。コレステロールは、このプロセスにおいて重要である。コレステロールは、ろう状の脂肪様物質（脂質）である。コレステロールはあたかも毒であるかのように議論されることが多いが、人はコレステロールなしでは生きることができない。コレステロールは、体の細胞膜、神経の絶縁（insulation）、およびある種のホルモンの産生に必須である。コレステロールは、食物の消化を助ける胆汁酸を産生するために肝臓で使用される。コレステロールを悪者視する混乱は、人々がその用語を使用する仕方に一部起因する。「コレステロール」は、食事性コレステロールと血中コレステロールの両方に対する包括的な用語であることが多い。
【０００７】
コレステロールは、食事性脂質として食物中に存在する。コレステロールは、肉、乳製品などの動物性食品中に存在する。コレステロールはまた、異なる様式で血液脂質の天然成分としても存在する。血中コレステロールは、肝臓と食事性コレステロールの両方から生じる。肝臓は、血中コレステロールの約８０％を産生する。約２０％のみが食事に由来する。食事性脂肪およびコレステロールの量は、血中コレステロール濃度を含めて血液脂質のすべての濃度に影響を及ぼし得る。
【０００８】
血液中を運搬するために、体はアポタンパク質と称するタンパク質でコレステロールを被覆する。被覆されると、これらはリポタンパク質と称するパッケージを形成する。リポタンパク質は、血液中でコレステロールおよびトリグリセリド（別の血液脂質）の両方を運搬する。リポタンパク質のいくつかは低密度リポタンパク質（ＬＤＬ）と称する。低密度リポタンパク質は、高濃度のコレステロールを含有する。別のリポタンパク質は、高密度リポタンパク質と称する（ＨＤＬ）。高密度リポタンパク質は、主としてタンパク質を含有する。第３のタイプのリポタンパク質は、超低密度リポタンパク質（ＶＬＤＬ）と称する。このタイプは、コレステロール、トリグリセリドおよびタンパク質を含有する。
【０００９】
コレステロールは、体全体の細胞において構成材料として働く。コレステロールを運搬するＬＤＬ粒子は、細胞表面の受容体にそれ自体を付着させ、次いで細胞中に受け入れられる。血液中に過剰のＬＤＬ粒子が存在し、肝細胞（ＬＤＬ受容体）が正常にＬＤＬ粒子を受け取らない場合、あるいは肝臓中のＬＤＬ受容体があまりにも少ない場合、体の細胞はＬＤＬ粒子からのコレステロールで飽和される。次いで、コレステロールは、動脈壁に付着する。この時点において、高密度リポタンパク質（ＨＤＬ）は、その「よい」役割を果たす。実際、高密度リポタンパク質は、動脈壁に付着したコレステロールを捕らえ、それを肝臓に輸送して排除する。ＬＤＬ粒子からの過剰のコレステロールが動脈壁に付着したままである場合、動脈は粥腫を発達させ、狭くなり始める。これが、アテローム性動脈硬化症疾患プロセスである。これが、ＬＤＬ濃度に対してＨＤＬ濃度が高い方がよい理由である。それによって、人がアテローム性動脈硬化症にかかるのを防止するのに役立つことができる。
【００１０】
コレステロールの高い人は大勢いる。高いレベルは、遺伝子構造、糖尿病の存在、または選択した生活様式、またはこれら３つすべてから生じ得る。
【００１１】
血液脂質が望ましい範囲にあるかどうかを見る唯一の方法は、血液脂質を検査することである。この検査は、患者が終夜絶食した後の空腹時の血液試料を採取することによってなされる。健康提唱グループおよび評価の高い医療センターは、総コレステロール、ＨＤＬコレステロールおよびトリグリセリドを測定することを推奨している。（総コレステロールは、ＬＤＬ、ＨＤＬおよび他の血中コレステロール粒子で構成される。）
【００１２】
高齢になるにつれ、通常、ＬＤＬコレステロール濃度が上昇する。研究者はその理由について不確かである。この上昇は、老化または体脂肪の増加によって引き起こされ得る。また、４５歳までは、男性は一般に女性よりも総コレステロール濃度が高い。また、およそこの年齢まで、女性はＨＤＬ濃度がより高い傾向にある。しかし、閉経後、女性の総コレステロールは上昇し、保護的なＨＤＬはホルモン補充療法を受けても減少する。
【００１３】
高コレステロールは、「家族性」疾患であり、高齢化による疾患である。家族の一員が望ましくない脂質レベルおよび心血管障害を有する場合、これらの障害のリスクは高くなる。大人が高コレステロールである家族の子供は、子供自身が高いコレステロールを有する可能性が高い。アテローム性動脈硬化症の初期の徴候は小児期に現れる。「リスクの高い」家族の子供は、そのグルコースおよびコレステロールを検査することが重要である。
【００１４】
ｂ．糖尿病。高コレステロール同様、糖尿病は、「家族性」疾患および高齢化による疾患である。糖尿病は、（１）インシュリンを産生するすい臓のランゲルハンス島、および（２）細胞による血中グルコースの取り込みのいずれかまたは両方が関与する複雑な疾患プロセスである。
【００１５】
糖尿病患者は、高血糖、すなわち、異常な高血糖濃度を有する。一般に、Ｉ型糖尿病（「インシュリン依存型」または「小児期発症型」糖尿病）においては、すい臓は、炭水化物代謝を調節するのに十分な量のインシュリンを血流中に分泌しない。ＩＩ型（「成人発症型」または「非インシュリン依存型」糖尿病）においては、インシュリンの化学活性が、どちらの糖尿病疾患プロセスにおいても炭水化物利用を調節するのに不十分である。異常な高血糖レベルが長期間持続すると、患者は、網膜症、腎症、神経障害および心血管疾患を含めた慢性の糖尿病合併症に罹ることになる。
【００１６】
糖尿病全体の９０％が「ＩＩ型」糖尿病である。「成人発症型」糖尿病に関連するのは、すい臓によって産生されるインシュリンの化学活性低下、高コレステロール、正常よりも高いＬＤＬコレステロール画分、正常よりも低いＨＤＬコレステロール画分、高トリグリセリド、および不十分なグルコース⇔グリコーゲン形成である。これらはすべて、血漿の「血漿栄養（plasma nutriment）」または「エネルギー蓄積」画分の構成要素である。この一連の状態は、単一の欠陥遺伝子または遺伝子セットに関連し、「家族内で遺伝する」と考えられる。臨床家がこの一連の症状を見れば、目標ははっきりしている。すなわち、グルコース、トリグリセリド、コレステロールおよびＬＤＬを低下させ、ＨＤＬを上昇させる。臨床家は、運動、体重減少、食事変更、グルコース降下剤、コレステロール降下剤、および（高血圧および冠状動脈疾患も起きている場合が多いので）おそらく血圧降下剤を処方する。
【００１７】
糖尿病では、多数の人でトリグリセリドが増加し、ＨＤＬが減少することがある。糖尿病はアテローム性動脈硬化症の発生を促進し、アテローム性動脈硬化症は心臓発作、脳卒中のリスクを増加させ、足の血液循環を減少させる。患者が糖尿病である場合、総コレステロール、トリグリセリドおよびＨＤＬを頻繁に検査しなければならない。これは、米国におけるヘルス・ケアの慣習、理論的枠組および経済性を変えるので、患者および臨床家にとって難題である。
【００１８】
２．背景−血液化学。血液は、心臓、動脈、静脈および毛細血管を通って循環して、栄養、電解質、ホルモン、ビタミン、抗体、熱および酸素を体組織に運搬し、老廃物および二酸化炭素を除去する。全血は、２つの画分、すなわち細胞と血漿で構成される。
【００１９】
「細胞」または「血球」画分は、赤血球、白血球および血小板を含有する。赤血球は、呼息のためにＯ２を肺から細胞へ、ＣＯ２を細胞から肺へ輸送する。各赤血球は、ヘモグロビン分子として知られる構造中に４つのＦｅ原子を含有する。肺からの酸素は、ヘモグロビン分子と結合してオキシヘモグロビンを形成し、組織に輸送されて、そこで組織に明け渡され、二酸化炭素が組織から取り除かれる。二酸化炭素は、ヘモグロビンと反応してカルバミノヘモグロビンを形成する。白血球は、抗体を運搬して、侵入細胞を包囲し、破壊する。
【００２０】
全血は、血小板も輸送する。血小板は、血液凝固および止血を開始する修復物質である。凝固は、タンパク質であるトロンビンが可溶性のフィブリノゲンに作用して不溶性のフィブリンを形成する複雑なプロセスである。フィブリンは、細い繊維として堆積する。血小板は、フィブリン繊維に固着する。
【００２１】
「細胞」または血液細胞画分は、血液の約４５体積％である。血液の残りの５５％は、透明から麦わら色をした液体画分であり、血漿と称する。血漿は、８重量％の「固形物」を含有する。血漿固形物は、血漿タンパク質（アルブミン、フィブリノゲン、プロトロンビン、グロブリンなどの有機修復物質）、（グルコース、トリグリセリド、コレステロール、他の脂質、アミノ酸のような）栄養物、調節性および保護性物質（酵素、ホルモン、抗体）、電解質（カリウム、ナトリウム、塩化物）、代謝廃棄物（尿および尿酸）などである。
【００２２】
３．課題−医学的。最も重要な医学的課題は、血中グルコース、血中コレステロールおよびリポタンパク質を効果的に制御することである。正常に近いグルコース制御を維持できる糖尿病患者では、網膜症、腎症、神経障害、心血管疾患などの悲惨な合併症の可能性が大きく低下することが研究によって示されている。コレステロールおよび脂質が制御され、ＨＤＬコレステロールが増加する高コレステロール患者では、冠状動脈疾患のリスクが有意に減少し得ることが別な研究によって示されている。
【００２３】
したがって、高血糖および高コレステロール症状を測定し制御するための試験がいくつか開発された。これには、（ｉ）（数時間の半減期を有する）グルコースの直接測定、（ｉｉ）（４〜１２週の半減期を有する）コレステロールおよび付随するリポタンパク質の直接測定、（ｉｉｉ）（４〜１２週の半減期を有する）グリコソル化（glycosolated）ヘモグロビンの測定などがある。数学的モデリングのために、グリコソル化ヘモグロビンは、グルコースの時間積分の形として考えることができる。また、糖尿病管理において脂質（コレステロール、ＨＤＬコレステロール、ＬＤＬコレステロールおよびトリグリセリド）を頻繁に測定することは臨床上の利点がある。それは、他の生命にかかわる病気および糖尿病合併症とこれらの血液成分の各々の異常値とに密接な関連があるからである。
【００２４】
臨床家は、今日のＨＭＯおよび管理医療の時代において、最高年４回行われる最高７５米ドル〜１２５米ドルの血液検査セットに基づいて、血中グルコースおよびコレステロール制御の有効性を決定する。しかし、グルコース（インシュリン産生および利用の尺度）は１時間経つと変化し、他の血漿栄養物およびインシュリンも１時間経つと変化する。病変または他の異常がなければ、脂質（コレステロール、ＬＤＬ、ＨＤＬ、トリグリセリド）は、極めて緩慢に変化し、数週から数カ月の半減期を有する。しかし、糖尿病は「病変」であり、薬物を処方することは「異常」である。また、患者および臨床家に重要であり得る食事制限（「ブラン・マフィン」、車前子）または投薬（スタチン）における変化に由来するような「トレンド・ライン」があり得る。これは、ユーザ・フレンドリーなシステムおよび方法を用いて、かつ静脈または動脈に侵入することなく、患者が家庭でモニターすることができ、モニターする資格を有するものでなければならない。
【００２５】
グルコース、グリコソル化ヘモグロビン、コレステロール（またはコレステロール画分）およびトリグリセリドを分析できる簡単で使いやすい家庭用血液栄養物定量分析装置が求められていることは明らかである。この分析装置は、使いやすく、安価で、信頼性が高く、家庭でのヘルス・ケア診断基準（ただし、必ずしも臨床基準または研究室基準である必要はない）内で正確で、堅牢で、安価でなければならず、静脈または動脈に針を刺さずに毛細血管血液の「針刺し（pin prick）」または「針突き（pin stick）」試料を必要とするものでなければならない。この装置によって、病院、医院または医療現場において訓練を受けた技術者の介入なしに試料を抜き取ることが可能になるはずである。可能な限り、このシステムは、不適切な使用の影響を受けない（「ユーザ・フレンドリー」または「誰でも扱える」）ものでなければならない。
【００２６】
４．背景−血液化学試験。患者および臨床家に重要なのは血液化学試験である。臨床家が利用可能な一揃いの血液化学試験によって、ｐＨ、グルコース、非タンパク質窒素、脂質、タンパク質、酵素およびステロイドが測定され、記録される。特定の病状や疾患プロセスがない場合に、家庭での健康モニタリングにとって特に重要であるのは、グルコース、時間積分グルコース（グリコソル化ヘモグロビン）および脂質（ＬＤＬおよびＨＤＬを含めたコレステロールおよびトリグリセリド）である。また、鉄は、貧血または内出血あるいはその両方、および凝固因子の初期検出に、特に（予防としてクマジンも必要とし得る高コレステロール患者に処方されることが多い）抗凝血薬に依存する患者に対して指示されることが多い。
【００２７】
通常、グルコースおよび脂質は、比色計／フィルタ光度計、炎光光度計または分光光度計によって定量測定される。
【００２８】
比色計またはフィルタ光度計は、（一般には、溶質または溶質−酵素産物と色素または他の試薬との反応後の）溶質の色、反射率または光吸収特性を測定する光学的電子装置である。結果は濃度計によって測定され、色透過率または吸光度として表示されて、分析成分の濃度が示される。
【００２９】
炎光光度計は、炎に吸引された物質の色強度を測定する光学装置である。
【００３０】
分光光度計は、定量および定性試験として、波長の関数として光吸収を測定する精巧な比色計である。
【００３１】
簡単な多孔質繊維状のパッドまたは細片中の試料でさえ、クロマトグラフィによって分離し、分析することができ、結果は、たとえば、着色バンドまたはストライプの強度として表示されることに留意されたい。血液を分析装置に連続的に通し、分析用の部分を取り出すことによって血液化学分析を連続して測定し表示する自動分析装置で試料を測定することもできる。
【００３２】
５．背景−グルコース試験
グルコースの短い半減期、インシュリンのさらに短い半減期、「尿中の糖」および「尿中のケトン」試験の不正確さ、および湿式化学試験がユーザ・フレンドリーでないことが、革新的でよりユーザ・フレンドリーな血中グルコース用乾式化学定量試験を開発する動機になった。
【００３３】
５．ａ．背景−比色試験。最初の家庭用グルコース試験は比色試験であった。これら初期の試験は、マスト（Mast）他の米国特許第３，２９８，７８９号およびレイ（Rey）他の米国特許第３，６３０，９５７号に記載されており、オキシダーゼ／ペルオキシダーゼ固定酵素系への定時暴露、および視覚的に測定される色変化を利用した。初期の比色試験においては、新鮮な全血試料（通常、２０〜４０μｌ）を、グルコースオキシダーゼおよびペルオキシダーゼ活性を有する固定酵素系を含む吸収パッド上に置いた。この酵素系は、血液試料中のグルコースと反応し、過酸化水素を放出した。このパッドは、ペルオキシダーゼの存在下で過酸化水素と反応して試料中のグルコース濃度に比例した強度の色を与えるインジケータも含有した。
【００３４】
これら初期の試験においては、一定時間（通常１分）血液試料を試薬パッドと接触放置させた。次いで、血液試料をパッドから洗い流し、または拭き取り、パッドの色を視覚的に評価した。評価は、カラーチャートによって生じる色を比較することによって、またはパッドもしくはフィルムを拡散反射装置中に置いて色強度値を読むことによってなされた。
【００３５】
これら初期の試験は、重大な限界があるものの長年グルコース・モニタリングに使用された。必要な試料サイズは指の穿刺試験の場合かなり大きく、毛細血管血液が容易に出ない人では実施が困難であった。
【００３６】
また、結果（グルコース濃度）は、試料と試験試薬の絶対的な反応の程度に関係する絶対的な色の読みに基づいていた。一定反応時間後に試料を試薬パッドから洗い流さなければならない、または拭き取らなければならないということは、ユーザは、一定時間の最後に速やかに必要な時間拭き取るまたは洗浄液を流す用意ができている必要があった。試料を除去することによって反応を停止させるということは、特にホーム・ユーザの手による場合には、結果が不確かになった。洗浄しすぎは低い結果となり、洗浄不足は高い結果となった。
【００３７】
簡単なエンド・ユーザ比色決定法にしばしば見られた別の問題は、血液が試薬パッドに塗布されるときに、別個のタイミング・シーケンスを開始する必要があることである。ユーザは、一般に、指に針を刺して血液試料を得、次いで（１）指からの血液を試薬パッドに塗布しながら、同時に（２）タイミング回路を彼または彼女のもう一方の手で開始することが必要であり、そのためにユーザが両手を使用することが必要である。血液が試験片に塗布されたときにのみタイミング回路が確実に開始される必要があることが多いので、これは特に困難である。従来法はすべて、この結果を達成するために、追加の操作または追加の回路を必要とする。したがって、反射率読取り装置をこの点で簡単にすることが望ましい。
【００３８】
赤血球または他の有色成分が存在すると、これらの絶対的な色値の測定が干渉を受けることが多く、そのため、最も広範に実施されている従来法においては赤血球を除去することが必要であった。これは、一般に、吸収パッド中またはその前で、サイズに基づいて分離（ろ過）することによって実施された。
【００３９】
５．ｂ．背景−反射率／吸光度。上述した初期の家庭での試験は、反射率／吸光度試験に取って代わられた。これらの試験は、たとえば、フィリップス（Phillips）他の米国特許第５，１７９，００５号、フィリップス（Phillips）他の米国特許第４，９３５，３４６号、フィリップス（Phillips）他の米国特許第５，０５９，３９４号、フィリップス（Phillips）他の米国特許第５，３０４，４６８号およびフィリップス（Phillips）他の米国特許第５，５６３，０４２号に記載されている。反射率／吸光度試験においては、試験片は、「信号発生システム」（グルコースの酵素触媒反応によって開始され、発色団によって終了する比色化学反応シーケンス）を含む親水性多孔質マトリックスであって、血液がマトリックスに浸透するときに親水性多孔質マトリックスの反射率の変化によって作動する反射率測定装置と併せて使用される親水性多孔質マトリックスを有する。この方法は、全血の「針刺し」試料が親水性マトリックスの露出表面に置かれたときに開始される。このマトリックスによって、血液の「ラフ・カット（roughcut）」分離もしくは分画またはクロマトグラフィ分離が実施され、赤血球などの巨大粒子がろ過除去される。「信号発生システム」は血液反応生成物を生成し、血液反応生成物はマトリックスの反射率をさらに変化させる。この変化は、試料中の血液画分の（定量的な）有無に関係し得る。
【００４０】
５．ｃ．背景−マトリックス−親水性マトリックスは、乾式化学グルコース・モニタリング・システムの中枢である。マトリックスは、試験片の内部エレメントである。マトリックスには、「信号発生システム」の１つまたは複数の試薬が結合されている。「信号発生システム」とは、血液のグルコース含量に関係するある種の測定可能な光学特性が変化する酵素および色素システムを意味する。具体的には、グルコースはマトリックス中の固定化酵素と反応する。その結果、（おそらくいくつかの反応ステップの後に）酵素反応生成物が生成し、マトリックスの反射率に変化をもたらす。マトリックスは、一般に、血液を塗布するとき反射率測定装置中にある。血液試料は、マトリックスに浸透し、測定表面の反射率に最初の変化をもたらす。反射率の初期変化の後、読取りが１回または複数回行われる。測定表面またはマトリックスにおける反射率のさらなる変化は、酵素反応生成物が形成された直接または間接の結果であり、試料中のグルコース量に対する色変化と相関がある。
【００４１】
多孔質マトリックスは、グルコースから過酸化水素を生成する固定化オキシダーゼ酵素系を含有する。マトリックスは、第２の固定化酵素、特にペルオキシダーゼ、およびペルオキシダーゼ生成物と共に光吸収生成物を生成する色素システムも含有する。光吸収酵素反応生成物によって、マトリックス・システムの反射率が変化する。読取りは２つの異なる波長で行われ、一方の波長における読みは、ヘマトクリット、血液の酸素化、および結果に影響し得る他の変数によって引き起こされるバックグラウンド干渉を取り去るために使用される。
【００４２】
５．ｄ．背景−化学試薬  試料中のグルコースと反応して、アッセイ媒体が入射光を実質的に吸収する波長以外の波長で再現性よく定量的な吸収性のある化合物を（直接または間接的に）生成することが可能である、任意の信号発生固定化酵素および色素システムを使用することができる。基質（グルコース）は、酸素を利用するオキシダーゼ酵素と反応して、中間体反応生成物を生成する。この中間体反応生成物は、色素中間体とさらに反応して、所定の波長範囲に吸収がある色素を直接または間接的に形成する。たとえば、オキシダーゼ酵素は、グルコース基質を酸化し、中間体反応生成物として過酸化水素を生成することができる。次いで、過酸化水素は、触媒または非触媒反応において色素中間体または前駆体と反応して、この中間体または前駆体の酸化体を生成することができる。この酸化された材料は、着色生成物を生成し、また第２の前駆体と反応して最終の色素を形成することができる。これは式（１）および（２）によって示される。
（１）グルコース＋オキシダーゼ＝＞過酸化水素
（２）過酸化水素＋色素中間体＝＞着色生成物
【００４３】
一般的な固定化酵素としては、グルコースに対するグルコースオキシダーゼおよびグルコースペルオキシダーゼが挙げられる。
【００４４】
５．ｅ．グルコース分析方法−グルコースの分析方法は、拡散反射率によって測定される光学的吸光度の変化に基づく。拡散反射率は、試験試料中に存在するグルコースの量によって決まる。グルコース濃度は、２つ以上の時点間の試験試料の吸光度における変化を測定することによって決定することができる。
【００４５】
６．ａ．背景−計測器  市販のグルコース計測器によって例示される測定装置は、適切なソフトウェアを備えた拡散反射分光光度計である。一般的な計測器は、ある選択時点における反射率を自動的に読み取り、反射率変化の割合を計算し、較正係数を用いて、血中グルコース濃度を出力する。分光光度計を備える血中グルコース計測器は、光源の近くにマトリックスを保持する構造を有する。たとえば、高輝度発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザなどの光源によって、多孔質マトリックス領域を含む試料および酵素生成物上に光線が投射される。この光のかなりの部分（反応生成物が存在しない場合で、少なくとも２５％、好ましくは少なくとも３５％、より好ましくは少なくとも５０％）は、多孔質マトリックスから拡散反射され、光検出器によって検出される。光検出器は、たとえば、それが受ける光に比例した出力電流を発生するフォトトランジスタとすることができる。市販のシステムにおいては、光の２つの波長、すなわち６３５ｎｍおよび７００ｎｍを使用することができる。これは、グルコース−酵素反応によって生成される発色団と、色素との後続反応によって生成される発色団が、６３５ｎｍおよび７００ｎｍにおいて異なる光学特性を有するためである。
【００４６】
６．ｂ．反射率スイッチング  多孔質マトリックスまたは試薬パッドに塗布された血液の水性部分がマトリックスを通って反射率測定表面または区域に移動するときに発生する反射率の降下を測定することによって、反射率回路自体を用いてタイミングを開始することができる。一般に、測定装置は、「レディ」モードにおいて始動され、このとき一般にオフホワイトの実質的に乾燥した未反応試薬片から短い間隔（通常、約０．２秒）で反射率の読取りが自動的になされる。初期測定は、一般に、分析血液がマトリックスに浸透する前になされる。反射率は、マイクロプロセッサによって、一般に連続的な値をメモリに記憶し、次いで各値を初期未反応値と比較することによって評価される。血液が試薬マトリックス・パッドに浸透すると、反射率が低下して、測定時間インターバルの開始を知らせる。５〜５０％の反射率低下を利用してタイミングを開始することができ、一般に約１０％の低下でタイミングが開始される。この簡単な方法では、測定表面に血液が到達するのと、読取りのシーケンスの開始とが正確に同期し、ユーザによる操作を必要としない。
【００４７】
７．背景−グリコソル化ヘモグロビン試験
高血糖症状を測定し制御する一般的なユーザ・フレンドリーな家庭用医学試験は、上述したように、糖尿病による血中グルコース濃度の直接測定である。血中グルコース濃度は、所与の１日中にかなり変動し、個々の症例の性質および重症度に応じて、食事、活動および治療による影響を受けるので、血中グルコース濃度を日に何回も測定する患者もいる。測定されたグルコース濃度の観測パターンに基づいて、患者と医師が一緒になって、食事、運動およびインシュリン摂取量を調節して疾患がよりよく管理される。この情報を患者がすぐに利用できるべきであることは言うまでもない。
【００４８】
インシュリンとグルコースはどちらも体内の滞留時間が極めて短いことに留意されたい。このため、グルコース測定だけでは、患者の血液化学像を正確に描くことはできない。「瞬間的」グルコース含量は、時刻、食事、運動などの関数である。このため、患者の食事、活動または治療あるいはそのいずれかの組合せとは無関係であり、血中グルコース濃度のより長期的な指示を提供する試験も開発された。これらの試験では、グリコソル化タンパク質または「タンパク質結合グルコース」（ＰＢＧ）の濃度が測定される。全血、血清、および他の生物学的流体中に存在するタンパク質などのタンパク質は、非酵素条件下でグルコースと反応して、グリコソル化タンパク質を生成する。この反応の程度は、数日から数カ月にわたる血中グルコース濃度の「時間積分値」に直接依存する。
【００４９】
開発された最初のグリコソル化タンパク質試験の１つでは、グリコソル化ヘモグロビン、すなわちヘモグロビンＡ１ｃ（ＨｂＡ１ｃ）が測定される。ヘモグロビンＡ１ｃは、ヒトの体内で数週から数カ月の滞留時間を有する。ヘモグロビンＡ１ｃの測定には、ほぼ２〜３カ月にわたる糖血症制御が反映される。
【００５０】
ヘモグロビンＡ１ｃを通して血糖濃度を間接的に評価する一方法は、フルクトサミン濃度を分析することである。乾式フルクトサミン乾式試験システムの１つがガレン（Galen）他の米国特許第５，６９５，９４９号に記載されている。グリコソル化タンパク質は、フルクトサミンまたはケトアミンとしても知られる。血液タンパク質は、グルコースと、血液タンパク質の利用可能なアミノ基、主としてリジン残基のｅ−アミノ基およびタンパク質末端アミノ酸のα−アミノ基との非酵素反応によってインビボでグリコソル化される。グルコースは、タンパク質のアミノ基に結合して、分子再配列を行い安定なケトアミンを形成するシッフ塩基、すなわち、グルコシルアミンまたはアルジミンを形成する。このようなケトアミンは、総称して「フルクトサミン」として知られる。タンパク質グリコソル化（glycosolation）およびフルクトサミン形成の程度は、ある期間（たとえば、約２〜３カ月）にわたる血中グルコース濃度の「時間積分値」に直接比例する。血清または血漿フルクトサミン濃度の測定は、糖尿病制御をモニタリングするのに有用である。というのは、血清または血漿中のフルクトサミン濃度は、数カ月の期間にわたる血中グルコース濃度の平均を反映しているからである。
【００５１】
直接および間接的にグルコースを測定するユーザ・フレンドリーな家庭用個体試験が、上述したように開発されたが、糖尿病患者または医師が、即時グルコース濃度を評価でき、かつ中期または長期の糖血症状態を評価できる利用可能な簡便でユーザ・フレンドリーな家庭用試験システムはない。現在、グルコース試験は日常的に医師または患者によって行われているが、グリコソル化タンパク質試験は、一般に臨床検査現場で複雑な技術および高価な計測手段を用いて実施されている。これらの臨床検査試験からの結果は、通常、数日では医師および患者に利用可能にならない。この情報伝達の遅れによって、試験結果の価値が低下する。医師は、数カ月先になり得る次回の来院まで、患者に試験結果を伝えるのを怠ることさえあり得る。グリコソル化タンパク質試験の結果を知らされた医師および患者は、このような結果を知らない医師および患者よりも糖血症をよりよく制御できたことが報告されている。
【００５２】
グリコソル化タンパク質、ならびに高血糖は、合併症における原因物質になり得るとも現在考えられている。これは、視覚、心臓、腎臓または循環の異常が生じる前に高血糖障害を検出するのに臨床上重要であり不可欠である。したがって、グリコソル化タンパク質単体またはそれとグルコースとの組合せを簡便かつ迅速に測定して、被検者の総合的な糖血症状態を決定することが求められている。
【００５３】
現在、被検者の総合的な糖血症状態を決定し、被検者にその糖血症状況の完全なイメージを提供し、それによって最適な考えられ得るモニタリングおよび治療を可能にするユーザ・フレンドリーな試験システムは存在しない。医院および家庭で糖尿病患者が使用可能な、患者の総合糖血症状態を測定する単一装置は特に有用である。
【００５４】
フルクトサミンは、グリコソル化タンパク質によってインビボで形成される。アルカリ条件下では、血液中に形成されるフルクトサミンは、インビトロでエネアミノール（eneaminol）に転化される。フルクトサミンのエネアミノール体は、フルクトサミンによって還元可能な適切なインジケータと反応する化学的に活性な還元性物質である。たとえば、この反応から生じるクロモゲン色素（chromogenicdye）の色の移行または蛍光性試薬の蛍光を測定し、標準と比較して、過去半月にわたる血液試料中の平均グルコース濃度の指示を与えることができる。一般に、血清などの血液中のフルクトサミン濃度は、ほぼ半月間の平均グルコース濃度を反映する。
【００５５】
ユーザ・フレンドリーな試験装置において、他の血液画分と併せてグリコソル化ヘモグロビン試験を提供することが求められていることは明らかである。
【００５６】
８．背景−（コレステロール、トリグリセリド、低密度リポタンパク質（ＬＤＬ）および高密度リポタンパク質を含めた）脂質試験
８．ａ．コレステロール試験。イワタ（Iwata）の米国特許第５，９１２，１３９号は、コレステロール用乾式試験を記載している。イワタによれば、コレステロールの乾式試験片の検出および測定のためのインサートは、担体、デヒドロゲナーゼ（コレステロールデヒドロゲナーゼ）、ジアホラーゼ、蛍光性色素原およびニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（ＮＡＤ）またはニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸（ＮＡＤＰ）を含む試験片を用意することによって達成された。
【００５７】
８．ｂ．トリグリセリド試験−イワタ（Iwata）の米国特許第５，９１２，１３９号は、コレステロール用の同様な乾式試験も記載している。
【００５８】
８．ｃ．リポタンパク質
リポタンパク質は、循環系に見られるタンパク質および脂質を含む複雑な粒子である。その機能の１つは、最終的に細胞で利用するためにコレステロール、コレステロールエステルなどの水不溶物質を運搬することである。すべての細胞が成長するためにコレステロールを必要とするものの、細胞にコレステロールが過剰に蓄積すると、動脈硬化症を含めたある種の疾患をもたらす恐れがある。
【００５９】
血清中にはさまざまなクラスのリポタンパク質が存在し、それらは密度によって分類することができる。これらのクラスには、超低密度リポタンパク質（ＶＬＤＬ）、低密度リポタンパク質（ＬＤＬ）、高密度リポタンパク質（ＨＤＬ）などがある。これらのリポタンパク質はすべて、異なる量のコレステロールを含有する。総血清コレステロールの測定値は、各リポタンパク質が血清の総リポタンパク質集団に寄与する量の複雑な合計である。
【００６０】
総血清コレステロール量は動脈硬化症の発生率と相関し得ることが知られているが、近年の研究の証拠から、特定のタイプのリポタンパク質が、他のタイプのリポタンパク質よりも、動脈硬化症を含めた心臓疾患の進行に密接に関連することが示された。さらに最近の研究では、ＬＤＬは、細胞中にコレステロールを蓄積させる原因となるリポタンパク質クラスとして示唆され、一方、ＨＤＬは、過剰なコレステロールを細胞から除去する活性があることが示された。また、別の研究によって、ＩＩ型（成人発症型）糖尿病、高血糖、高ＬＤＬ、低ＨＤＬおよび高血圧と、動脈硬化症、腎臓疾患、網膜症および末梢神経系の知覚喪失との高い相関が示された。したがって、検出を、グルコース、グリコソル化ヘモグロビン、ＨＤＬコレステロール、ＬＤＬコレステロールおよびトリグリセリドの測定と結びつけることが求められている。
【００６１】
８．ｃ．１．背景−高密度リポタンパク質（ＨＤＬ）試験
高密度リポタンパク質コレステロールの測定、特にコレステロール測定との併用は、動脈硬化性心血管疾患に対する潜在的なリスクの有効なインジケータであることが証明された。したがって、高密度リポタンパク質（ＨＤＬ）コレステロールの定量が、臨床検査室では重要になり、一般的になった。
【００６２】
ＨＤＬコレステロールを測定する従来法は、時間がかかり患者による家庭での試験にはあまり適していない湿式化学試験によっていた。
【００６３】
高密度リポタンパク質コレステロールを測定する場合、従来、全血から血清／血漿を凝固または遠心分離の従来法によって分離する必要があった。次いで、分離された血漿または血清に正確な比率で沈殿剤システムを加え、完全に混合して沈殿物形成および沈降粒子の凝集を完結させた。この混合物を遠心分離して沈殿物が遠心管の底にケーキを形成するようにし、高密度リポタンパク質（ＨＤＬ）を含有する上清を慎重に抜き出した。次いで、このＨＤＬ画分（ＨＤＬコレステロール）に同伴するコレステロールを、湿式化学によって測定した。これは、患者が操作しやすい家庭用診断試験ではないのは明らかである。．
【００６４】
ＨＤＬコレステロールの測定に使用される別の一般的な方法は、さまざまなコレステロール含有画分を超遠心で分離する超遠心分離である。この方法は、さらに労力を要し、時間がかかり、かなりの技術的熟練を要し、極めて高価である。リポタンパク質の電気泳動法も使用されたが、やはり遅く、高価で半定量的である。電気泳動法は、通常、他の定量法の補助として用いられる。やはり、これらの方法は、ユーザ・フレンドリーではなく、家庭用診断試験としても適切でない。
【００６５】
したがって、ＨＤＬコレステロール測定は、手動方法では時間がかかる傾向にあった。これらのステップは、多量の試料を処理する臨床病理検査室では自動化された。試薬を自動的に分注し処理することができる自動分析装置が利用可能であるが、極めて複雑で高価になり得る。
【００６６】
サコレ（Thakore）他の米国特許第５，１３５，７１６号に記載された１つの乾式試験方法は、毛管作用、および可視インジケータを含む密封液体試薬を含有する多孔質試験片を使用するアッセイである。この方法は、ＨＤＬコレステロールと、他の低および超低密度リポタンパク質（ＬＤＬおよびＶＬＤＬ）に含有されるコレステロールとの反応性の違いを利用する。この方法は、ＨＤＬコレステロールの定量に必要な分離ステップが省略されるとされている。測定は動力学的であり、すなわち、ＬＤＬおよびＶＬＤＬコレステロールがすべて反応した後、ＨＤＬコレステロールの反応速度がモニターされる。この方法では、時間および温度を慎重に制御する必要がある。正確に制御された体積の試薬を、指定された方法で正確な回数添加する。これによってかなりの改善がなされるが、正確な結果を得るために、手動で行う場合には慎重なオペレーターの監視が必要であり、自動の場合は高価な装置が必要である。この方法は、正しい方向に踏み出してはいるものの、ユーザ・フレンドリーでもなければ、安価でもなく、家庭診断用に改変もできない。
【００６７】
９．背景−凝固因子  凝固因子は、特に抗凝固療法を受けている高コレステロール患者の場合、薬物の影響を受けることが多い。凝固因子の測定および制御は、これらの因子では特に重要である。バートル（Bartle）他の米国特許第５，０５９，５２５号は、酸化剤、および発色団プロテアーゼ基質と着色化合物を形成するアニリンまたはフェノール誘導体を用いて、凝固因子を定量するための乾式試験片システムを記載している。
【００６８】
１０．背景−ヘモグロビンおよび「鉄」−ヘモグロビンおよびそれに結合している「鉄」は、中毒症状、内出血、貧血などの重篤な症状に対するインジケータである。スボボダ（Svoboda）他の米国特許第４，０１７，２６１号は、ヘモグロビンおよび鉄用のトライ・ストリップ試験（try strip test）を記載している。このシステムは、色素原、湿潤剤、ヘモグロビンのペルオキシダーゼ活性を亢進可能な試薬、脂肪族アミン、脂環式アミンまたは複素環式アミンとの安定な固体塩の形の有機ヒドロペルオキシド、および固体ポリマー・フィルム形成材料を使用し、これらすべてが試験片上に付着している。
【００６９】
１１．背景−データ処理および同期
単一の装置において定期的な血液化学測定を統合し、その結果を表示し分析するために単一のデータベースまたはデータベース・セットに記憶することが望ましい。パーソナル・コンピュータまたはサーバに、さらにはヘルス・ケア・プロバイダにデータをアップロードできることがさらに望ましい。
【００７０】
これは、簡単なデータベースまたはスプレッドシートを有することが可能であり、血液化学データをホスト・コンピュータにアップロードまたは同期させる能力を有する簡単なプロセッサを測定装置に使用することによって実施することができる。
【００７１】
また、脈拍数、血圧、呼吸、心電図データなどの他の臨床データと併せて、血液化学プロファイルを考察し分析することが望ましい。
【特許文献１】
マスト（Mast）他、米国特許第３，２９８，７８９号
【特許文献２】
レイ（Rey）他、米国特許第３，６３０，９５７号
【特許文献３】
フィリップス（Phillips）他、米国特許第５，１７９，００５号
【特許文献４】
フィリップス（Phillips）他、米国特許第４，９３５，３４６号
【特許文献５】
フィリップス（Phillips）他、米国特許第５，０５９，３９４号
【特許文献６】
フィリップス（Phillips）他、米国特許第５，３０４，４６８号
【特許文献７】
フィリップス（Phillips）他、米国特許第５，５６３，０４２号
【特許文献８】
ガレン（Galen）他、米国特許第５，６９５，９４９号
【特許文献９】
イワタ（Iwata）、米国特許第５，９１２，１３９号
【特許文献１０】
サコレ（Thakore）他、米国特許第５，１３５，７１６号
【特許文献１１】
バートル（Bartle）他、米国特許第５，０５９，５２５号
【特許文献１２】
スボボダ（Svoboda）他、米国特許第４，０１７，２６１号
【特許文献１３】
フォルツ（Foltz）他、米国特許第５，４０１，４６６号
【特許文献１４】
スミス（Smith）の米国特許第４，９４７，８５８号、「ＥＣＧモニタリング・システムにおけるデータ圧縮方法および装置（MethodAnd Apparatus For Data Compression In An ECG Monitoring System）」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００７２】
ユーザ・フレンドリーな家庭用ヘルス・ケア血液化学装置、方法およびシステムが提供される。本発明は、毛細血管血液のわずかな「針刺し」試料（１〜５０マイクロリットル）のみを必要とし、訓練を受けた技術者が動脈および静脈に穿刺して血液試料を得る必要がない。試料は、試料受けパッドおよび試料分析パッドを含む試験片に塗布される。血液試料は、試料受けパッドに塗布され、表面張力、疎水性および毛細管流によって、流体的に相互に並行しかつ流体的に試料受けパッドに直列である別の分析パッドへ流れる。各試料分析パッドは、酵素、および特定の血液成分に対して光学的に検出可能な効果を特異的に生じる色素を含めた試薬を含有する。光学的効果は、試験片と共に使用される反射率計測器によって検出される。光学的効果は、デジタル・データに変換され、計測器に連結された記憶装置に記憶され、ヘルス・ケア・プロバイダに送信される。
【課題を解決するための手段】
【００７３】
本発明の一態様は、単一血液試料中の複数の血液成分を分析するための多成分試験片である。この試験片は、試料受け領域および２つ以上の試料分析領域を有する多孔質媒体を備える。試料受け領域は、流体的に２つ以上の試料分析領域に直列接続されており、２つ以上の試料分析領域は流体的に相互に並行である。２つ以上の試料分析領域は、２つ以上の特定の血液成分に特異的な指示薬を含む。
【００７４】
多成分試験片は、開口を設けた第１の基板と、開口を設けた第２の基板と、その間に挿入されて両方の基板に結合された多孔質媒体とを含む。多孔質媒体は、開口を設けた第１の基板に接して血液試料を受ける試料受け領域を有し、第１の基板の開口部を通して血液試料を受けるように配置されている。試料分析領域は、第２の開口を設けた基板の開口部に対して、第２の基板の開口部を通って血液成分の有無の指示が表示されるように配置されている。
【００７５】
多孔質媒体は、試料受け／分配パッドと個々の試料分析パッドを有することができる。あるいは、多孔質媒体は、試料受けパッドと、試料分配パッドと、個々の試料分析パッドとを備えることができ、試料分配パッドは、試料受けパッドと個々の試料分析パッドの間に配置され、試料受けパッドからの試料を同じ分析パッドに分割するように構成されている。
【００７６】
また、試験片は、第１の多孔質パッドと分析パッドの間にあり、第１の多孔質パッドおよび分析パッドから血液の一部を運搬するためのディストリビュータを含むことができる。
【００７７】
開口を設けた第１の基板、多孔質の第１のパッド、ディストリビュータ、分析パッド、および開口を設けた第２の基板は１つに結合されている。
【００７８】
本発明の別の態様は、血液成分データを収集し記録する方法である。この方法は、血液画分の存在および濃度を検出し指示するための２つ以上の異なる領域を有する試験片上に血液試料を付着させることを含む。次のステップは、付随する計測器において、血液画分濃度の指示を測定し、デジタル化し、記憶することである。計測器は、血液画分の有無および濃度の指示を読み取り、指示をデジタル化し、デジタル化された指示を記憶し、送信するように設定されている。最後のステップは、血液画分の記憶された指示をサーバに送信することである。
【００７９】
血液成分データとしては、血中グルコース濃度、ならびにグリコソル化ヘモグロビン、コレステロール、ＬＤＬコレステロール、ＨＤＬコレステロール、トリグリセリド、ヘモグロビンおよび凝固因子からなる群から選択される少なくとも１つの他の血液成分など少なくとも１つの他の血液成分の濃度などがある。
【００８０】
本発明の別の態様は、ローカル・コンピュータ上の血液画分濃度の指示を同期させること、および同期された血液画分指示をローカル・コンピュータからサーバに送信することである。
【００８１】
本発明の別の態様は、上述したように血液画分の存在および濃度を検出し、比色計によって指示するための２つ以上の異なる領域を有するマルチ・インジケータ血液試験片を読み取るように構成されたシステムである。このシステムは、試験片の異なる領域を照射し、比色特性（色、光学的吸収など）を検出するようになされた光学系を含む。このシステムは、さらに、領域の各々について検出された比色特性をデジタル化する回路、および領域の各々のデジタル化された比色特性を記憶するメモリ回路を含む。このシステムは、各領域のデジタル化された比色特性を表示するディスプレイ、および連結されたコンピュータからコマンドを受信し、その連結されたコンピュータに各領域のデジタル化された比色特性を送信する入出力回路も有する。
【００８２】
このシステムは、さらに、試験片の個々の領域を照射し検出する別個の光学系を有することをも特徴とする。入出力回路は、連結されたコンピュータからコマンドを受信し、その連結されたコンピュータに各領域のデジタル化された比色特性を送信し、また、たとえば、同期回路、および連結されたローカル・コンピュータにデジタル化された比色特性を送信する命令、あるいは別法として、伝送回路および各領域のデジタル化された比色特性をインターネットを介してリモート・サーバに送信する命令を含む。
【００８３】
本発明のさらに別の態様は、血液組成および心血管測定を記録する方法およびシステムである。たとえば、起床時に血液試料を抜き取り、（ローイング・マシン、ステア・クライマまたはトレッドミルなどを用いた）運動中に心血管測定を行い、この情報を１つのデバイスに記録し、それをサーバにアップロードすることができる。したがって、エンド・ユーザは、血液試料を本明細書に記載するようにその成分濃度について分析することによって生物学的機能をモニターし、その濃度をメモリに記録することができる。ユーザは、心血管測定を行い、連結されたメモリに記録することもできる。次いで、記録された血液成分濃度および心血管測定を、リモート・サーバにアップロードすることができる。血液は本明細書に記載するように分析され、グルコース、グリコソル化ヘモグロビン、コレステロール、ＬＤＬコレステロール、ＨＤＬコレステロール、トリグリセリド、ヘモグロビンおよび凝固因子からなる群から選択される血液成分を含む。心血管測定は、運動中に測定可能なものであり、血圧、呼吸速度および心電図からなる群から選択される。心血管測定が心電図の読取りであるときは、心電図を圧縮してからサーバに送信する。
【００８４】
本明細書に添付の図面に本発明の態様を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００８５】
ユーザ・フレンドリーな家庭用ヘルス・ケア血液化学装置、方法およびシステムが提供される。このシステム、方法および装置は、たとえば、分析、高度な試験および治療のために専門の医療行為が望ましいかどうかを示す「トレンド」および「変化」を決定するための「基礎」または「基準」を提供する。このシステムは、ヘルス・ケア・プロバイダにデータをアップロードすることもでき、それによってプロバイダが患者をモニターでき、適切な場合には介入することができる。本発明は、毛細血管血液のわずかな「針刺し」または「スティック・ピン」試料（１〜５０マイクロリットル）のみを必要とし、訓練を受けた技術者が動脈および静脈を穿刺し、あるいはそこを侵襲し血液試料を得る必要がない。試料は、試料受けパッドおよび試料分析パッドを含む試験片に塗布される。血液試料は、試料受けパッドに塗布され、表面張力、疎水性および毛細管流によって、流体的に相互に並行しかつ流体的に試料受けパッドに直列である別の分析パッドへ流れる。各試料分析パッドは、酵素、および特定の血液成分に対して光学的に検出可能な効果を特異的に生じる色素を含めた試薬を含有する。光学的効果は、試験片と共に使用される反射率計測器によって検出される。光学的効果は、デジタル・データに変換され、計測器に連結された記憶装置に記憶され、ヘルス・ケア・プロバイダに送信される。
【００８６】
図１は、本発明の試験片、およびそのテスタ光学系への組込みの極めて高レベル概略図を示している。具体的には、血液試料が試験片１の上部支持体１１中の試料受けパッド４１に落下しているのが見られる。血液は、たとえば、疎水性、表面張力、毛細管流などによって、パッド４１に流体的に直列接続されたディストリビュータ、分配ネットワークまたはデバイダ５１に進む。血液の分離された部分は、ディストリビュータ、分配ネットワークまたはデバイダ５１から、ディストリビュータ、分配ネットワークまたはデバイダ５１に流体的に直列接続されかつ流体的に互いに並行である分析パッド６１および８１に進む。
【００８７】
図１は、さらに、以下でより詳細に説明するように、波長λ１の発光ダイオード−フォトダイオード対２１５ａ−２１７ａおよび波長λ２の２１５ｂ−２１７ｂ、さらに波長λ３の発光ダイオード−フォトダイオード対２１５ｃ−２１７ｃおよび波長λ４の２１５ｄ−２１７ｄを含めた反射率スイッチング光学システムを示している。
【００８８】
図７および図８に示すように、分配ネットワークまたはデバイダ５１と試料受けエレメントは、（図７に示すように）単一のエレメントに組み込むことができ、試料受けエレメント４１と、試料分配または分割エレメント５１と、試料分析エレメント・セット６１、７１、８１、９１との３つのエレメントを、同じ一体型エレメントの選択された領域とすることができることに留意されたい。
【００８９】
図２および３は、本発明の試験片１の等角図であり、図２は本発明の試験片１の試料受け表面の等角図であり、図３は本発明の試験片１の試料分析表面の等角図であり、２つの成分分析のための分析開口部を示している。
【００９０】
図４は、本発明の試験片１の分解組立図であり、血液試料を受ける単一開口２１基板１１、試料受けパッド４１、試料分割または分配パッドまたはネットワーク５１、一般に分析血液成分の光学的指示のための１つまたは複数の試薬を含有する２つのパッド６１、６８、およびある量の分析血液成分に関連した光学特性の変化を測定するための複数の開口３１、３３を設けた基板１３を示している。
【００９１】
試料分析パッドまたはエレメント６１、８１は、互いに流体的に並行であって、たとえば、試料分配分割エレメントまたはネットワーク５１を介して試料受けパッド４１に流体的に直列接続されている。
【００９２】
図５は、本発明の２成分試験片１の切断図であり、血液試料を受ける単一の開口２１を設けた基板１１、試料受けパッド、エレメントまたは領域４１、試料分割または分配パッド、ネットワークまたはエレメント５１、一般に分析血液成分の光学的指示のための１つまたは複数の試薬を含有する２つのパッド６１、８１、およびある量の分析血液成分に関連した光学特性の変化を測定するための複数開口を設けた基板を示している。
【００９３】
図６は、６成分を分析するための本発明の試験片１の別の例の分解組立図である。この図は、血液試料を受ける単一開口２１基板１１、試料受けパッド４１、分配パッドまたはネットワーク５１、一般に６つの分析血液成分の光学的指示のための１つまたは複数の試薬を含有する６つのパッド６１、７１、８１、９１、１０１および１１１、およびある量の分析血液成分に関連した光学特性の変化を測定するための複数の開口３１、３３、３５、３７、３９および４１を設けた基板１３を示す。
【００９４】
ここで図７および図８を参照すると、（図７に示すように）分配ネットワークまたはデバイダ５１と試料受けエレメントを単一のエレメントに組み込むことができ、（図８に示すように）試料受けエレメント４１と、試料分配または分割エレメント５１と、試料分析エレメント・セット６１、７１、８１、９１との３つのエレメントを同一の一体型エレメントの選択領域とすることができることに留意されたい。
【００９５】
図９は、本発明のテスタ２０１の等角図である。このテスタ２０１は、試験片１を受けるスロット２０５、内部光学系および論理回路、ディスプレイ３０１、およびユーザ入力用キーパッド２７５、２７７および２７９を有する。
【００９６】
図１０は、図９に示したタイプのテスタの回路図であり、状況を提供するために示されている試料、試験片１、光学系２１１ａ、２１１ｂ、および試験片の個々の分析パッド３１、３３の分析用検出器２１７ａ、２１７ｂ、増幅器２１９ａ、２１９ｂ、トラック／ホールド回路２２１ａ、２２１ｂ、アナログ・デジタル変換器２３３ａ、２３３ｂ、およびデータと制御のバスを有する。データと制御のバスは、ユーザ入力用手段２７１、プログラム・メモリ２５１、データ・メモリ３０１、ディスプレイ２６１およびＩ／Ｏ４０１を含む。入出力４０１は、たとえば、データまたは制御あるいはその両方のための、ホスト・コンピュータ、ネットワークへの接続性、および（好ましくは自給式データ圧縮を有する）心電図、血圧測定用カフ、脈拍測定装置、呼吸デバイスなどの周辺装置への接続性を提供する。
【００９７】
図１１は、レコード３１１ａ、３１１ｂ、３１１ｃへのデータベース３０１の論理的分割、レコード３１１ａ、３１１ｂ、３１１ｃから諸特性３２１ａ、３２２ａ、３２３ａ、３２１ｂ、３２２ｂ、３２３ｂ、３２１ｃ、３２２ｃおよび３２３ｃへの論理的分割、および諸特性の列挙を示している。図１２は、本発明の実施に使用される計測器に有用なデータ・レコードの諸特性３２１および諸属性３１１を示している。
【００９８】
データ通信および同期のための流れ図および論理層を図１３、図１４および図１５に示す。図１３に、テスタ中のデータベースと、連結されたサーバ中のデータベースとを同期させる一方法の流れ図を示す。図１４に、テスタとユーザのＰＣとの同期と、ユーザとヘルス・ケア・プロバイダの間のＨＴＴＰ／ＴＣＰ／ＩＰ層とを用いた、計測器とヘルス・ケア・プロバイダのサイトにあるホスト・コンピュータとの間の論理層を示す。図１５に、ユーザとヘルス・ケア・プロバイダの間のＨＴＴＰ／ＴＣＰ／ＩＰ層を用いた、計測器とヘルス・ケア・プロバイダのサイトにあるホスト・コンピュータとの間の論理層を示す。
【００９９】
図１６は、血圧、心電図データなどの他の医学データをプロバイダへのレポートに取り込む、本発明の一例の論理層およびデータベースを示している。
【０１００】
発明の詳細な説明
ユーザ・フレンドリーな家庭用ヘルス・ケア血液化学装置、方法およびシステムが提供される。本発明は、毛細血管血液のわずかな「針刺し」または「針突き」試料（１〜５０マイクロリットル）のみを必要とし、訓練を受けた技術者が動脈および静脈を穿刺して血液試料を得る必要がない。傷は自然治癒し、絆創膏または包帯を必要としないことが好ましい。試料は、試料受けパッドまたは領域４１および試料分析パッド６１、８１を含む試験片１に塗布される。血液試料は、試料受けパッドに塗布され、表面張力、疎水性および毛細管流によって、流体的に相互に並行しかつ流体的に試料受けパッドに直列である別の分析パッドへ流れる。血液試料は、試料受けパッドまたは領域４１から、試料分析パッドまたは領域６１、８１に、別個の試料分配または分割ネットワーク５１、あるいは試料受けパッド、エレメントもしくは領域４１または試料分析パッド、エレメントもしくは領域６１、８１のいずれかまたは両方と一体になった複合一体型ネットワーク・エレメントを介して、分割および分配される。各試料分析パッドは、酵素、および特定の血液成分に対して光学的に検出可能な効果を特異的に生じる色素を含めた試薬を含有する。光学的効果は、試験片１と共に使用される反射率計測器２０１によって検出される。光学的効果は、デジタル・データに変換され、たとえば、将来の参照および分析またはヘルス・ケア・プロバイダへの送信に備えて、計測器に連結された記憶装置に記憶される。
【０１０１】
一体型ユーザ・フレンドリー血液プロファイル・システム、方法および装置は、２つの付随する部品を含む。１つは多成分試験片１である。もう１つの部品は、多成分試験片１と共に用いられる、連結された一体型分析装置２０１である。
【０１０２】
試験片１は、試料受け領域、パッドまたはマット４１、および各血液画分または成分の１つを定量する複数の別々の試料分析領域（その中にインジケータ試薬を含む吸収パッドまたはマット）６１、８１を有する。各領域は、いくつかは特定の血液画分を定量するための固定化酵素、色素または試薬を有する多孔質および微孔質シート、プライ（plies）および層の独特な積層体である。試料受け領域、パッドまたはマット４１は、試料分析領域、パッドまたはマット６１、８１の各々に流体的に直列接続されており、すべての試料分析領域、パッドまたはマット６１、８１は、流体的に相互に並行である。これらの領域は、ディストリビュータまたはマニフォールド５１の形をした多孔質、微孔質または毛細管流領域によって、試料受け領域に連結されている。ディストリビュータまたはマニフォールド５１は、別個の異なる構造体、パッドまたはマットとすることができ、あるいは試料受けパッド、マットもしくは構造体４１または試料分析構造体６１、８１に組み込まれている。少量の血液試料を試料受け領域に置く。血液は、ディストリビュータまたはマニフォールドの多孔質、微孔質および毛細管流領域システムを通って別々の分析領域、パッドまたはマットに移動して分析される。試験片の底面には個別の分析開口部があり、各画分が比色分析される。
【０１０３】
比色分析は、図１０に示す分光光度計または比色計によって実施される。分光光度計は、各試料領域の光学的な特性を測定し、それを処理し、将来の分析に備えてそれをメモリに記憶する。
【０１０４】
１．グルコースの測定
１．ａ．グルコースの測定−一般。グルコースを定量的に測定するために用いられる試料片の試験区域、領域、マットまたはパッドにおいて、グルコースは適切な固定化酵素と反応する。この反応によって、一連の反応が開始され、血液試料中のグルコース含量と相関する測定可能な色変化が生じる。この色変化を測定し処理する。
【０１０５】
試験片のグルコース分析領域、パッドまたはマットは、「信号発生システム」（分析物のグルコース含量と相関し得る検出可能な色、反射率または吸光度変化を生じる比色化学反応シーケンスを支援する固定化酵素および色素）を含む親水性多孔質マトリックスを有する。試験片は、分析物が親水性多孔質マトリックスに浸透したときにマトリックスの反射率、吸光度または色の変化によって作動する、連結された反射率、吸光度または色測定装置と組み合わせて使用される。この方法は、全血試料が試料受け親水性マトリックスの露出面に置かれ、ディストリビュータまたはマトリックスを通って別々のグルコース分析親水性マトリックス、パッドまたはマットへ流れたときに始まる。マトリックスによって、血液の「ラフ・カット」分離もしくは分画またはクロマトグラフィ分離が実施され、赤血球などの巨大粒子がろ過除去され、グルコース含有血漿が通過する。グルコース含有血漿はマトリックスを通過するので、その中に同伴される固定化酵素および試薬、すなわち、「信号発生システム」は、血液反応生成物を生成し、これはマトリックスの反射率をさらに変化させる。この変化は、試料中の血中グルコースの（定量的な）有無に関係し得る。
【０１０６】
血中グルコースを測定するために、一般に、全血をアッセイ媒体として用いる。多孔質マトリックスは、グルコースから過酸化水素を生成する固定化オキシダーゼ酵素を含有する。マトリックスは、第２の固定化酵素、特にペルオキシダーゼ、およびペルオキシダーゼと組み合わせると光吸収生成物を生成する色素システムも含有する。光吸収酵素反応生成物によって、マトリックス・システムの反射率が変わる。全血、読取り値は、異なる２つの波長で取得することが好ましい。１つの波長での読取り値は、ヘマトクリット、血液酸化および結果に影響を及ぼし得る他の変数によって引き起こされるバックグラウンド干渉を除外するために使用される。
【０１０７】
使用に際しては、分析血液試料を試験片またはシートの片面に塗布し、血液は、毛管作用、灯心現象、自然流下または拡散作用あるいはこれらすべてによってマトリックス／固定化酵素エレメントを通過する。マトリックス中に存在する信号生成化学／固定化酵素系の成分は、グルコースと反応して光吸収反応生成物を生成する。入射光は、マトリックス上の試料が塗布された位置とは異なる位置に当たる（すなわち、血液がマトリックスを通って運ばれ、固定化酵素と反応した後に）。光は、エレメント表面によって拡散反射光として反射される。
【０１０８】
この拡散光は、たとえば、反射率分光光度計の検出器によって集められ、測定される。反射光の量は、試料中の血液画分量に関係し、通常、試料中の血液画分量に反比例する。
【０１０９】
ここで、試薬エレメントを生成させるのに必要な成分の各々について説明する。第１の成分は、マトリックス自体である。
【０１１０】
１．ａ．グルコースの測定−マットまたはパッド  マトリックスは、試薬（固定化酵素および色素）が共有結合していても非共有結合していてもよい親水性多孔質マトリックスである。マトリックスは、水性媒体（たとえば、血液）がこのマトリックスを通って流れるようになっている。マトリックスは、タンパク質の生物活性、たとえば、酵素の酵素活性に有意な悪影響を及ぼさずにタンパク質組成物がマトリックスに結合できるようにもなっている。マトリックスの組成物は反射性であり、マトリックスは、マトリックスの空隙体積中またはマトリックス内部（細孔）の表面に光吸収色素が形成されてマトリックスからの反射率に実質的に影響を及ぼすのに十分な厚さである。マトリックスは、必要な構造および物理的特性をもたらす均一組成物でも基板上の被膜でもよい。
【０１１１】
マトリックスは、湿潤によって変形すべきではなく、したがってその元の構造及びサイズを保持すべきである。マトリックスは、特定の吸光度を有し、吸収されるグルコース体積を妥当な範囲で検量することができる。吸収マトリックスの場合、マトリックスは、通常の製造に十分な湿潤強度を有する。マトリックスによって、非共有結合性試薬はマトリックス表面に比較的均一に分布することができる。
【０１１２】
繊維状マトリックス表面の例は、ポリアミド、特に全血を含めた試料を含むポリアミドである。ポリアミドは、４〜８炭素原子のモノマーの縮合ポリマーであると好都合である。モノマーは、ラクタム、またはジアミンとジカルボン酸の組合せである。同等な諸特性を有する他のポリマー組成物を使用することもできる。ポリアミド組成物を改変して、マトリックス表面を中性、正または負、ならびに中性、塩基性または酸性にするような帯電構造体をもたらす他の官能基を導入することができる。好ましい表面は正に帯電している。この分野における他者の経験から、マトリックス上の正電荷によって安定性と貯蔵寿命の両方が向上することが実証されている。
【０１１３】
全血と共に使用するときには、多孔質マトリックスは、好ましくは、平均直径が約０．１〜２．０μｍ、より好ましくは約０．６〜１．０μｍの細孔を有する。多孔質マトリックスが約０．８μｍの平均直径を有する細孔を含むとき、血液試料は、クロマトグラフィ効果を生じない。すなわち、血液試料は、環状マトリックスの縁部に流出しない。そうではなく、血液は、マトリックスのすべての細孔内に残留したままであり、マトリックス全体を均一に読み取ることが可能になる。また、この細孔サイズは、血液の非ブロッティング（non-blotting）効果を最大にするものである。すなわち、この細孔サイズは適切に充填されて過剰充填されず、その結果、血液のヘマトクリット濃度によって試料の読取り前に試料をブロッティングする必要を生じることはない。また、貯蔵寿命および安定性を考慮したときに、このサイズの細孔が最適であると報告されている。
【０１１４】
繊維状多孔質材料を調製する好ましい方法は、不織繊維のコア上に親水性ポリマーをキャストすることである。コアの繊維は、ポリエステル、ポリアミドなど記載した完全性および強度を与える任意の繊維状材料とすることができる。光吸収反応生成物を形成する試薬は、後で詳細に考察するが、マトリックスの細孔内に存在するがマトリックスを閉塞せず、その結果、分析血液の液体部分は、マトリックスの細孔を通過して流れることができ、一方、赤血球などの粒子は表面に保持される。
【０１１５】
マトリックスは、実質的に反射性であり、反射性のバッキングを使用しなくても拡散反射が得られる。マトリックスに当たる入射光の好ましくは少なくとも２５％、より好ましくは少なくとも５０％が反射され、拡散反射として放出される。繊維状マトリックスの厚みは、特にナイロン・マトリックスの場合、約０．５ｍｍ未満が好ましく、約０．０１ｍｍ〜約０．３ｍｍが特に好ましく、約０．１ｍｍ〜約０．２ｍｍが最も好ましい。
【０１１６】
マトリックスは、一般に、それに物理的形状および剛性を付与するために試験片に取り付けられるが、これは必ずしも必要ではない。ほとんどのユーザ・フレンドリーなグルコース計測器では、プラスチック製ホルダーまたはハンドルまたはインサートの一端に位置する薄い親水性マトリックス・パッドを有する細片がある。
【０１１７】
一般に、血液を試験する場合、試薬パッドまたは親水性マトリックスは、表面積が約１０ｍｍ２〜１００ｍｍ２であり、特に１０ｍｍ２〜５０ｍｍ２である（または、直径が約２ｍｍ〜約１０ｍｍである）。これは、５〜１０マイクロリットルの試料のほとんど飽和となる体積である。分析パッド６１、８１の異なる領域において、この選択領域における独特な化学反応（chemistry）を用いて、いくつかの異なる血液成分を分析できることに留意されたい。
【０１１８】
１．ｃ．グルコースの測定−化学反応。試料中のグルコースと反応して、アッセイ媒体が入射光を実質的に吸収する波長以外の波長で再現性よく定量的な吸収性を有する化合物を（直接または間接的に）生成することができる、任意の信号発生固定化酵素および色素システムを使用することができる。
【０１１９】
繊維状マトリックス、ポリアミド・マトリックスは、酸素を利用するオキシダーゼ酵素と基質（グルコース）が反応して中間体反応生成物を生成する反応を実施するのに特に有用である。この中間体反応生成物は、さらに、色素中間体と反応して、所定の波長範囲内に吸収を有する色素を直接または間接的に形成する。たとえば、オキシダーゼ酵素は、グルコース基質を酸化し、中間体反応生成物として過酸化水素を生成することができる。次いで、過酸化水素は、触媒または非触媒反応において色素中間体または前駆体と反応して、その中間体または前駆体の酸化体を生成することができる。この酸化された材料は、着色生成物を生成し、または第２の前駆体と反応して最終色素を形成することができる。これは式（１）および（２）によって示される。
（１）グルコース＋オキシダーゼ＝＞過酸化水素
（２）過酸化水素＋色素中間体＝＞着色生成物
【０１２０】
典型的な固定化酵素としては、グルコースに対するグルコースオキシダーゼおよびグルコースペルオキシダーゼが挙げられる。
【０１２１】
試料中の血中グルコースと反応して、マトリックスおよび血液が実質的に吸収する波長以外の波長において吸収性のある化合物を（直接または間接的に）生成することが可能である任意の信号発生酵素−色素システムを使用することができる。
【０１２２】
酵素−色素システムは、多孔質マトリックス中に付着する。全血と共に用いるとき、約０．２〜２．０μｍ、好ましくは約０．５〜１．２μｍ、最も好ましくは約０．８μｍの細孔サイズを用いて望ましい結果を得ることができる。ポリアミド・マトリックスは、さらに色素または色素中間体と反応して所定の波長範囲に吸収を有する色素を直接または間接的に形成する生成物が生成されるように、酸素を利用するオキシダーゼ酵素とグルコースとが反応する諸反応を実施するのに特に有用である。たとえば、オキシダーゼ酵素はグルコースを酸化し、反応生成物として過酸化水素を生成する。次いで、過酸化水素は色素中間体または前駆体と反応してこの色素中間体または前駆体の酸化体を生成する。この酸化された材料は、着色生成物（「信号」）であり、あるいは第２の前駆体と反応して最終色素を形成することができる。
【０１２３】
酵素は、グルコースオキシダーゼまたはグルコースペルオキシダーゼとすることができる。酵素は、酸素受容体と共に存在する。酸素受容体としては、Ｏ−ジアニシジン、Ｏ−トルイジン、Ｏ−トリジン、ベンジジン、２，２’−アジノジ−（３−エチルベンズチアゾリンスルホン酸）、３−メチル−２−ベンゾチアゾリノンヒドラゾンとＮ，Ｎ−ジメチルアニリン、フェノールと４−アミノフェナゾン、スルホン化２，４−ジクロロフェノールと４−アミノフェナゾン（２）、３−メチル−２−ベンゾチアゾリノンヒドラゾンと３−（ジメチルアミノ）安息香酸、２−メトキシ−４−アリルフェノール、４−アミノアンチピリンジメチルアニリンなどがある。
【０１２４】
インジケータとして使用できる色素はいくつかあるが、赤血球、全血、分析パッドおよび汚染物質が光を吸収する波長とは異なる波長に吸光度を有する色素を選択する必要がある。１つの適切な色素は、ＭＢＴＨ−ＤＭＡＢ色素カップル（dye couple）（３−メチル−２−ベンゾチアゾリノンヒドラゾン塩酸塩と３−ジメチルアミノ安息香酸）である。グルコースの測定に使用可能な別の色素カップルは、ＡＡＰ−ＣＴＡ（４−アミノアンチピレンとクロモトロプ酸）カップルである。
【０１２５】
色素、すなわち、ＭＢＴＨ−ＤＭＡＢまたはＡＡＰ−ＣＴＡは、約６３５ｎｍに吸収を有するが７００ｎｍにおいては有意な程度の吸収を示さない発色団を形成する。７００ｎｍにおいて血液の色を測定することによってヘマトクリットおよび酸化度を測定することができる。また、６３５ｎｍおよび７００ｎｍ測定用発光ダイオード（ＬＥＤ）が市販されており、それによって装置の大量生産が簡単になる。
【０１２６】
１．ｃ．グルコースの測定−方法およびシステム。グルコースの分析方法は、拡散反射によって測定される光学的吸光度変化に基づいている。拡散は、試験試料中に存在するグルコースの量に依存する。グルコース濃度は、２つ以上の時点間における試験試料の吸光度変化を測定することによって決定することができる。
【０１２７】
分析の第１のステップは、血液試料をマトリックスに塗布することである。実際には、分析を以下のように実施することができる。すなわち、まず、グルコースを含有する血液試料を得る。血液中のグルコースをマトリックス中の固定化酵素と反応させて色変化を起こさせる。血液試料を塗布する前に、試験片を計測器に取り付けて吸光度、たとえば、色強度を反射率によって読み取る。血液試料を塗布した後に、ある選択した時点で吸光度を測定する。吸光度とは、可視波長範囲内の光だけでなく、赤外線、紫外線などの可視波長範囲外の光も指す。これら吸光度、発色度の測定から、グルコース濃度を検量することができる。
【０１２８】
適切なソフトウェアを備えた拡散反射分光光度計などの測定装置は、ある選択時点において反射率を自動的に読み取り、反射率の変化率を計算し、較正係数を用いて血液中のグルコース濃度を出力する。分光光度計を備える血中グルコース計測器は、光源の近くにマトリックスを保持する構造体を有する。光源は、たとえば、高輝度発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザ、蒸気灯、白熱灯などであり得るが、多孔質マトリックスの試料および酵素生成物含有領域に光線を投射する。この光のかなりの部分（反応生成物の非存在下において、少なくとも２５％、好ましくは少なくとも３５％、より好ましくは少なくとも５０％）は、多孔質マトリックスから拡散反射され、光検出器によって検出される。光検出器は、たとえば、それが受ける光に比例した出力電流を発生するフォトトランジスタとすることができる。
【０１２９】
光源または検出器あるいはその両方は、必要に応じて、特定波長の光を発生しそれに応答するようにできる。多数のシステムにおいて、光の２つの波長、すなわち６３５ｎｍおよび７００ｎｍが使用される。これは、グルコース−酵素反応によって生成される発色団と、色素との後続反応によって生成される発色団が、６３５ｎｍおよび７００ｎｍにおいて異なる光学特性を有するためである。
【０１３０】
２．グリコソル化ヘモグロビンの測定
フルクトサミンの分析による間接的な分析方法を、グリコソル化ヘモグロビン試験に使用することができる。フルクトサミンは、グリコソル化タンパク質によって形成される。グルコースは、タンパク質のアミノ基に結合して、分子再配列を行って安定なケトアミンを形成するシッフ塩基、すなわち、グルコシルアミンまたはアルジミンを形成する。この分野では、このようなケトアミンは、総称して「フルクトサミン」として知られる。フルクトサミンの形成はグルコース濃度に直接依存するので、糖尿病患者は糖尿病でない患者よりも血液中のフルクトサミン濃度が高い。アルカリ条件下では、血液中で形成されるフルクトサミンは、エネアミノールに転化される。フルクトサミンのエネアミノール体は、フルクトサミンによって還元可能な適切なインジケータと反応する化学的に活性な還元性物質である。たとえば、この反応から生じるクロモゲン色素の色の移行または蛍光性試薬の蛍光を測定し、標準と比較して、過去半月にわたる血液試料中の平均グルコース濃度の指示を得ることができる。一般に、血清などの血液中のフルクトサミン濃度は、ほぼ半月間の平均グルコース濃度を反映している。
【０１３１】
グリコソル化ヘモグロビン濃度は、先にグルコースで記載したマトリックスに類似した図１、２および６に示す多層多孔質マトリックス２１を用いて、間接的に測定することができる。
【０１３２】
多層：図１７の部分分解組立図に示す多層フルクトサミン試験エレメント６２の層６２ａ、６２ｂは、互いに隣接または互いに積み重なっており、その結果、マトリックス間の流体の往来が可能になる。水平方向または垂直方向に隣接する層間の流体流れは、垂直方向でも水平方向でもよい。したがって、多層デバイスの層は、重ね合わせることができ、または並置させることができる。
【０１３３】
試験エレメント６２のさまざまな多層６２ａ、６２ｂは、緩衝液またはインジケータなどの適切なアッセイ試薬を含有する。これらの試薬は、層中に含浸され、または層中もしくは層上に被覆され、または層、たとえば層の内部細孔、間隙および毛細管に共有結合される。
【０１３４】
緩衝液層６２ａ、インジケータ層６２ｂおよび任意の追加の層を含めてさまざまな層の材料は、試薬および酵素を含有可能であるがフルクトサミン血液画分および他の試薬および液体を透過する多孔質マトリックスを含む。透過性は、一般に、多孔性、膨潤能または任意の他の特性から生じる。試験エレメント層６２ａ、６２ｂは、セルロース、紙、羊毛、フェルト、織物などのさまざまな多孔質繊維状材料で形成することができる。あるいは、試験片層は、微孔質ポリマーなどの多孔質非繊維状材料を含むことができる。これらの層に使用可能である適切な材料の具体的な例は、３ｍｍろ紙などのろ紙である。
【０１３５】
試験エレメント６２の多層６２ａ、６２ｂは、酵素および緩衝液、インジケータなどの試薬を含有し、同時にまたは順にこれらを載せ組み立てることができる。所与の層に対する多孔質材料を、まず、緩衝液またはインジケータ溶液などのアッセイ試薬の溶液中に入れる。乾燥後、多層試験片中に積層できるようになるまで、この層をデシケータ・キャビネットに保管することができる。
【０１３６】
多層６２ａ、６２ｂは、以下により詳細に考察するように、一般には、別個の試薬パッドの形をしており、１つの支持部材上に取り付けられ、または２つ以上の支持部材間にサンドイッチされる。個々の多層パッドは、環状、矩形など任意の幾何形状とすることができ、一般に外周が０．５〜１０ｍｍ、好ましくは１〜５ｍｍであり、互いに重なりまたは並置されている。
【０１３７】
多層の位置にかかわらず、フルクトサミンを定量的に分析するのに使用できる試験デバイスは、以下に示すように、緩衝液層、インジケータ層の基本エレメントを含み、追加の層を含むことができる。
【０１３８】
緩衝液層：緩衝液層６２ａは、ｐＨ値が少なくとも９である緩衝液を含有する。フルクトサミンがそのエネアミノール体に転化されるような十分に高いｐＨを緩衝液がもたらす限り、さまざまな既知のタイプの緩衝液を緩衝液層に含有させることができる。これを達成するために、緩衝液のｐＨは、約９〜約１３のｐＨ値とすべきであり、最適な結果を得るためには１０〜１２のｐＨ値にすべきである。このような緩衝液の例は、リン酸水素カリウム、リン酸水素ナトリウム、水酸化ナトリウム、グアニジウム塩、ある種のアミノ酸、および周知の他の適切な緩衝液、またはそれらの組合せである。緩衝液層がインジケータ層の上に重ねられる場合、緩衝液層は一般に透明な液体透過性材料である。
【０１３９】
インジケータ層：インジケータ層６２ｂは、クロモゲン色素を含めたある種の色素、蛍光性試薬など、フルクトサミンによって還元可能な任意のインジケータを含有する。液体試料中に存在するフルクトサミンの量に基づいて色が変化する適切なクロモゲン色素の例は、ネオテトラゾリウムクロライド（ＮＴ）、テトラニトロブルーテトラゾリウムクロライド（ＴＮＢＴ）、ブルーテトラゾリウムクロライド（ＢＴ）、ヨードニトロテトラゾリウムクロライド、ニトロブルーテトラゾリウムクロライド（ＮＢＴ）、ニトロブルーモノテトラゾリウムクロライド、チアゾリルブルーテトラゾリウムブロマイド（ＭＴＴ）、テトラゾリウムバイオレット、２，３，５−トリフェニル−２−Ｈ−テトラゾリウムクロライド、チオカルバミルニトロブルーテトラゾリウムクロライド（ＴＣＮＢＴ）、テトラゾリウムＸＴＴ（ＸＴＴ）、２−２’−ベンゾチアゾイル−５−スチリル−３−（４’−フタルヒドラジジル（phthalhydrazidyl））テトラゾリウムクロライド（ＢＳＰＴ）、ジスチリルニトロブルーテトラゾリウムクロライド（ＤＳＮＢＴ）などのテトラゾリウム色素である。適切な蛍光性試薬の例は、５−シアノ−２，３−ジトリルテトラゾリウムクロライド（ＣＴＣ）である。
【０１４０】
追加の層：緩衝液層およびインジケータ層に加えて他の層をフルクトサミン試験装置に使用することができる。たとえば、多層試験装置は、赤血球（ＲＢＣ）成分を分離するために緩衝液層パッドの前にＲＢＣ分離層を含むことができる。他の有用な層としては、放射ブロッキング層、洗浄剤、キレート化剤、酸化防止剤または正確な結果に干渉し得る他の物質を含有し得る干渉除去層、コンタミネーション防止層、透析層、フィルタリング層、支持層などが挙げられるが、これらだけに限定されない。
【０１４１】
３．脂質の測定  脂質の測定には、１つまたは複数のコレステロール、ＬＤＬコレステロール、ＨＤＬコレステロールおよびトリグリセリドの測定が含まれる。
【０１４２】
３．ａ．コレステロールの測定
イワタ（Iwata）の米国特許第５，９１２，１３９号には、コレステロール用乾式試験法が記載されている。イワタによれば、コレステロールの乾式試験片の検出および測定用インサートは、担体、デヒドロゲナーゼ（コレステロールデヒドロゲナーゼ）、ジアホラーゼ、蛍光性色素原、およびニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（ＮＡＤ）またはニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸（ＮＡＤＰ）を含む試験片を用意することによって達成された。
【０１４３】
本発明に用いられる蛍光性色素原は、ＮＡＤＨ（還元ＮＡＤ）またはＮＡＤＰＨ（還元ＮＡＤＰ）の存在下でジアホラーゼの作用によって還元されるときに蛍光を発するものである限り特に限定はされない。特に、レサズリン（resazulin）またはアラマー・ブルーを使用することが望ましい。というのは、これらの物質は、高い蛍光強度を有し、酸化体でも還元体でも空気中で安定だからである。
【０１４４】
また、測定物質（Ａ）の定量測定効率および回収割合を向上させるために、本発明に使用するジアホラーゼは、蛍光性色素原の酸化体と還元体ニコチンヌクレオチド（ＮＡＤＨまたはＮＡＤＰＨ）から蛍光性色素原の還元体とニコチンヌクレオチドの酸化体（ＮＡＤまたはＮＡＤＰ）に向かう方向の反応平衡定数（Ｋ値）が、１以上、好ましくは１０以上、より好ましくは１００以上とすることができる。
【０１４５】
コレステロールから還元体蛍光性色素原への酵素反応が９０％以上、好ましくは９７％以上、より好ましくは９９％以上の割合で進行するような量でこれらの成分を混合することが望ましい。このため、ジアホラーゼは、濃度が０．１〜１，０００，０００単位／リットル、好ましくは０．１〜１０，０００単位／リットル、より好ましくは１〜１，０００単位／リットルであるジアホラーゼ溶液を、試験片１００ｃｍ２当たり０．１〜１０，０００マイクロリットル、好ましくは１〜１，０００マイクロリットル、より好ましくは１〜１００マイクロリットルの量で使用できるような量で使用される。デヒドロゲナーゼは、ジアホラーゼ濃度とほぼ同じ濃度で使用することができる。ＮＡＤまたはＮＡＤＰは、濃度が０．００１ｎＭ（ナノモル）〜２００ｍＭ（ミリモル）、好ましくは０．１ｎＭ（ナノモル）〜５０ｍＭである溶液を、試験片１００ｃｍ２当たり０．１〜１０，０００マイクロリットル、好ましくは１〜１，０００マイクロリットル、より好ましくは１〜１００マイクロリットルの量で使用できるような量で使用される。
【０１４６】
蛍光性色素原は、試験片１００ｃｍ２当たり０．０１〜５００ｍｇ、好ましくは０．１〜１００ｍｇ、より好ましくは０．１〜５０ｍｇの量で使用することができる。この場合、蛍光性色素原量は、少なすぎると蛍光が低下し、多すぎると不溶体となり、したがって確度が低下する。
【０１４７】
この溶液は、乾式試験片中のマトリックスに付着してコレステロール用分析パッドを形成し、血液試料中のコレステロールの事前設定濃度または所定濃度を超えると蛍光を発する。試薬の量は、蛍光可能な約１８０ミリグラム／デシリットルまたは２００ミリグラム／デシリットルを超える、または２４０ミリグラム／デシリットルを超えるコレステロール濃度に対して調節可能である。正確な使用量は、慣例に従って決定することができる
【０１４８】
３．ｂ．トリグリセリドの測定
トリグリセリドは、まずそれらをグリセリンに転化することによって測定される。グリセリンを測定するときは、オキシダーゼ酵素またはペルオキシダーゼ酵素あるいはその両方を使用する。より具体的には、トリグリセリドを測定するとき、トリグリセリドをまずグリセリンに転化し、トリグリセリド用マーカーとしてグリセリン濃度を測定する反応スキームにオキシダーゼ酵素を使用することができる。
【０１４９】
したがって、本発明は、試験片エレメントとして、担体、デヒドロゲナーゼ、ジアホラーゼ、蛍光性色素原、およびニコチンアミンアデニンジヌクレオチド（ＮＡＤ）またはニコチンアミンアデニンジヌクレオチドリン酸（ＮＡＤＰ）を含む分析パッドを用意することによって実施される。
【０１５０】
本発明に使用する蛍光性色素原は、ＮＡＤＨまたはＮＡＤＰＨの存在下でジアホラーゼの作用によって還元されると蛍光を発するものである。特に、レサズリンまたはアラマー・ブルーを使用することが望ましい。というのは、これらの物質は、高い蛍光強度を有し、酸化体でも還元体でも空気中で安定だからである。
【０１５１】
また、トリグリセリドの定量測定効率および回収割合を向上させるために、本発明に使用するジアホラーゼは、蛍光性色素原の酸化体と還元体ニコチンヌクレオチド（ＮＡＤＨまたはＮＡＤＰＨ）から、蛍光性色素原の還元体とニコチンヌクレオチドの酸化体（ＮＡＤまたはＮＡＤＰ）に向かう方向の反応平衡定数（Ｋ値）が、１以上、好ましくは１０以上、より好ましくは１００以上とすることができる。
【０１５２】
トリグリセリドから還元体蛍光性色素原への酵素反応が９０％以上、好ましくは９７％以上、より好ましくは９９％以上の割合で進行するような量でこれらの成分を混合することが望ましい。このため、ジアホラーゼは、濃度が０．１〜１，０００，０００単位／リットル、好ましくは０．１〜１０，０００単位／リットル、より好ましくは１〜１，０００単位／リットルであるジアホラーゼ溶液を、試験片１００ｃｍ２当たり０．１〜１０，０００マイクロリットル、好ましくは１〜１，０００マイクロリットル、より好ましくは１〜１００マイクロリットルの量で使用できるような量で使用される。デヒドロゲナーゼは、ジアホラーゼ濃度とほぼ同じ濃度で使用することができる。ＮＡＤまたはＮＡＤＰは、濃度が０．００１ｎＭ（ナノモル）〜２００ｍＭ（ミリモル）、好ましくは０．１ｎＭ（ナノモル）〜５０ｍＭ（ミリモル）である溶液を、試験片１００ｃｍ２当たり０．１〜１０，０００マイクロリットル、好ましくは１〜１，０００マイクロリットル、より好ましくは１〜１００マイクロリットルの量で使用できるような量で使用される。
【０１５３】
蛍光性色素原は、試験片１００ｃｍ２当たり０．０１〜５００ｍｇ、好ましくは０．１〜１００ｍｇ、より好ましくは０．１〜５０ｍｇの量で使用することができる。この場合、蛍光性色素原量は、少なすぎると蛍光が低下し、多すぎると不溶体となり、したがって確度が低下する。好ましくは、蛍光性色素原量を、約２００ミリグラム／デシリットルを超えるトリグリセリド濃度において蛍光を発する濃度とすべきである。
【０１５４】
３．ｃ．低密度リポタンパク質（ＬＤＬコレステロール）の測定
フォルツ（Foltz）他（米国特許第５，４０１，４６６号）は、血液試料から高密度リポタンパク質を分離するためのドライ相（dryphase）試料片を記載している。このエレメントを、試験片１中のエレメント３１として使用することができる。この試料片は、分散微粉多孔質シリカまたはシリケート粒子を含有する流体透過性材料の第１の層を有する。これらの粒子は、ＨＤＬの吸着剤である。これらの粒子は、サイズがその最も長い寸法で１〜１０００μであり、表面細孔径が約８０オングストローム〜１０００オングストロームであることを特徴とする。シリカまたはシリケート含有材料層は、超低密度リポタンパク質およびキロミクロンを血液試料から選択的に除去し、その中に形成された複合物をサブミクロン・フィルタを通してろ過して低密度リポタンパク質を血液試料中唯一のリポタンパク質として残すための試薬を含む、流体透過性材料の第２の層１７２と組み合わせることができる。これらの層を、リポタンパク質の定量分析用試薬システムを含有する多孔質マトリックスで形成される第３の層と組み合わせると、低密度リポタンパク質を１段で測定するユニット・デバイスが得られる。
【０１５５】
ＬＤＬコレステロールを測定するには、試験前に赤血球および他の脂質画分を血液試料から除去して、ＬＤＬコレステロールのみを唯一の巨大分子として残す必要がある。
【０１５６】
ＬＤＬコレステロールは、流体透過性マトリックス中に埋め込んだ粒子／多孔質シリカ・ゲルを用いて、シリカによる表面相互作用およびサイズ排除の結果、単離される。ＨＤＬ成分は、サイズ排除および吸着によって除去される。すなわち、ＨＤＬは、平均細孔直径がＨＤＬ粒子の直径よりも大きいシリカ・ゲルと相互作用し、シリカ細孔サイズが、付随するＬＤＬ、ＶＬＤＬなどより大きなリポタンパク質粒子の相互作用を減弱させるのに十分小さいときに最も有用である。粒子サイズがその最も長い寸法で約１〜１０００μ（好ましくは３〜１０μ）であり、細孔サイズが８０オングストローム〜１０００オングストローム（好ましくは３００オングストローム〜５００オングストローム）の範囲にあるシリカが、ＨＤＬ粒子の除去に最も選択的かつ効率的であると考えられる。
【０１５７】
シリカ・ゲルを、たとえば、紙およびフェルトの場合のように粒子の周りに繊維状ネットワークを形成することによって、あるいはたとえば繊維を接着剤で被覆することによりマトリックス中に容易に取り込まれる他の繊維または粒子にシリカを接着させることによって、多孔質層に閉じ込める。繊維を伴うシリカ・ゲルの取り込みによって、デンプン、ポリビニルアルコールなどのバインダーの助けで、シリカ含有層の耐久性を向上させることができる。ガラスは好ましい繊維である。親水性基を含むプラスチックなどの他の合成繊維、またはセルロース、ウール、シルクなどの天然繊維を使用することができる。
【０１５８】
シリカ含有層を、ＶＬＤＬおよびキロミクロンを選択的に保持するためにその中に分散された試薬を有するマトリックスの別個の流体透過層と組み合わせて、プライ、層、パッドまたはマットを積み重ねまたは積層した最後に、ＬＤＬのみを含有する流体試料を最終的に提供することが理想的である。本システムのこの部分に適切な試薬としては、二価のカチオン、多価アニオンなどがある。二価のカチオンは、一般にＭｎＣｌ２またはＭｇＣｌ２の形をしており、多価アニオンは、一般にヘパリンまたはデキストラン硫酸である。ヘパリン／ＭｎＣｌ２を併用することが好ましい。試験血清または血漿試料は、前処理してＶＬＤＬおよびキロミクロンを除去することができるが、好ましい技術は、二価カチオン／多価アニオンの組合せをガラス繊維、セルロース、天然または合成繊維のフェルトまたは織物などの多孔質マトリックス材料に分散させてＶＬＤＬ／キロミクロン除去ステップ用のドライ相システムを提供するものである。
【０１５９】
層、プライまたはマットのスタック、積層または列を含む乾式試薬片を用いて、全血中のＬＤＬコレステロールを測定する。図１８を参照すると、スタック６３はＬＤＬを選択するための３つの層、すなわち、赤血球をろ過しＨＤＬを捕捉する多孔質シリカを含有するガラス・フェルト６３ａ、ヘパリンおよびマンガン塩（ＭｎＣｌ２）を含有するガラス繊維層６３ｂ、およびサブミクロン・フィルタ層６３ｃからなる。これらの層６３ａ、６３ｂ、６３ｃの下に、リポタンパク質粒子の分解、コレステロールエステルのコレステロールへの転化、およびコレステロール濃度に応じた最終的な色反応のための試薬を含有するコレステロール指示メンブレン６３ｄがある。
【０１６０】
この装置によって、透明な窓の上に位置するスタック上に血液が入り、色変化を小さな反射率光度計で測定することが可能になる。この色変化は、血液試料が検出層に到達したときにその中に残留するリポタンパク質と相関がある。
【０１６１】
３．ｄ．高密度リポタンパク質（ＨＤＬコレステロール）の測定
サコレ（Thakore）他の米国特許第５，１３５，７１６号には、血漿の分離、沈殿剤の計量、沈殿物の分離およびＨＤＬコレステロール反応を含めた試料処理が乾燥体（drybody）に組み込まれて、ユーザ操作が最少化され、ＨＤＬコレステロールを１〜２分で全血から直接測定できる手法が記載されている。この方法では、化学反応の終点が測定され、したがって正確な時間および温度制御は不要である。この方法では、血漿を分離しコレステロールを測定する簡単な装置が使用され、ＨＤＬ測定のために特異的固定化ドライ・ケミストリーが使用される。この装置では、血液細胞分離メンブレンを横切る血液の接線方向の流れが使用される。ＨＤＬドライ・ケミストリー沈殿試薬および沈殿物フィルタがこの装置に組み込まれている。
【０１６２】
サコレ他による試験エレメント６４を、乾式試験片１に含めることができる。図１９に示すこのエレメント６４には、微孔質血漿分離メンブレン６４ａ、少なくとも１つの血漿収集試験メンブレン６４ｂ、ろ過メンブレン６４ｃ、ＬＤＬおよびＶＬＤＬ反応物を含有しＬＤＬおよびＶＬＤＬ沈殿物を形成する層６４ｄ、および担体沈殿メンブレン６４ｅを有する多層構造が含まれる。
【０１６３】
血漿収集試験メンブレン６４ｂには、ＨＤＬコレステロールと反応し、ＨＤＬコレステロール濃度を定量的に示す反応物が含まれている。ろ過メンブレン６４ｅは、微孔質血漿分離メンブレンと輸送媒体の間、または微孔質血漿メンブレンと血漿収集試験メンブレンとの間に配置することができ、その機能は、沈降粒子が試験区域に入るのを防止することである。ＬＤＬおよびＶＬＤＬの沈殿物を形成するＬＤＬおよびＶＬＤＬ反応物は、血漿収集試験メンブレン上流の任意の場所、すなわち、１つまたは複数の輸送媒体、微孔質血漿分離メンブレン、ろ過メンブレン、および任意選択の担体分離メンブレン内に配置することができる。
【０１６４】
微孔質血漿分離メンブレン６４ａは、約０．０２〜約１０ミクロンの公称細孔サイズを有する。
【０１６５】
３つの沈殿システム、すなわち、
（１）デキストラン硫酸（ＤＳ）（分子量５０，０００または５００，０００）と一般に二価のカチオン源としての塩化マグネシウム（ＭｇＣ１２）、
（２）ヘパリン−塩化マンガン、または
（３）ポリエチレングリコール（分子量６０００）を使用することができる。
【０１６６】
沈殿剤の濃度は、液体成分（liquid chemistries）濃度から導出することができる。しかし、沈殿剤に加えて、低分子量ポリエチレングリコール（分子量２００〜２０００または他の類似のポリヒドロキシル化合物）などの親水性不揮発性液体または低分子量添加剤を使用することが有利である。ポリエチレングリコールは、特に、ポリマーと共イオンからなる２成分沈殿剤システム（たとえば、ＤＳ−ＭｇＣｌ２およびヘパリン−ＭｎＣｌ２）に有用である。このような場合、塩およびポリマーは、メンブレン・マトリックスに別々に吸着することができる。その結果、このような親水性成分の存在なしに沈殿剤を添加する場合には、沈殿剤システムおよびメンブレン・マトリックスによっては、正確な濃度およびポリマー：共イオン比を決定するために何回かの試行錯誤が必要になることがある。というのは、沈殿剤が血液または血漿に予想通りには容易に溶解しない恐れがあるからである。不揮発性親水性成分（たとえば、ポリエチレングリコール）によって、沈殿剤は、吸着せず、結晶化せず、予想可能な容易に溶解する形で移動して血漿（または血液）中に一貫して放出されるようになる。ポリエチレングリコールのさらなる利点は、さまざまなメンブレン、特にセルロース・ナイロンおよびポリスルホン・タイプの「濡れ性」および血清取込みを増加させることである。（たとえば、分子量４００〜２０００の）ポリエチレングリコールを、水または緩衝液中２〜２０％の濃度で使用することができ、５〜１０％濃度が最適の範囲である。沈殿剤を、液体成分に使用した濃度と同等の濃度で水性ポリエチレングリコール溶液中に溶解させる。全血から沈殿させるための沈殿剤濃度は、血漿沈殿法に使用した濃度のおよそ半分である。一般に、溶解した沈殿剤を含むポリエチレングリコール水溶液でメンブレンを飽和させ、それを乾燥させる。乾燥後、沈殿剤メンブレンが使用可能になる。
【０１６７】
本発明のデバイスの血漿収集試験メンブレンまたはろ過／血漿受け試験メンブレンは、緩衝塩、活性化剤、安定剤および色素原と共に、酵素コレステロールエステラーゼ、コレステロールオキシダーゼおよびペルオキシダーゼを含有する。これらの試薬は、総コレステロール・アッセイに使用したものと同じである。正確な処方は選択することができ、原料および酵素の純度にも依存する。１つの典型的な処方は、０．１Ｍ  ２−［Ｎ−モルフォリノ］エタンスルホン酸、ｐＨ６．７のカリウム塩（ＭＥＳ）緩衝液に溶解させたコレステロールエステラーゼ（微生物由来２００単位／ｍｌ）、コレステロールオキシダーゼ（ノカルジア（Nocardia）４０単位／ｍｌ）、ペルオキシダーゼ（セイヨウワサビ２００単位／ｍｌ）からなる。この溶液は、活性化剤として３％コール酸ナトリウムも含有する。試薬メンブレンをこの酵素溶液で飽和させて、乾燥させ、次いで、アセトン（またはトルエン）中それぞれ５ｍｇ／ｍｌおよび３ｍｇ／ｍｌのテトラメチルベンジジン（ＴＭＢ）およびジオクチスルホサクシネートナトリウム塩（ＤＯＳＳ）からなる色素原溶液中で飽和させ、乾燥させる。
【０１６８】
分析パッドに到達した血漿（この時点でＬＤＬおよびＶＬＤＬ成分はない）は、分析パッド中の試薬と反応して、着色反応物を生成する。その色強度はＨＤＬコレステロール濃度に比例する。
【０１６９】
４．ヘモグロビン（「鉄」）の測定
ヘモグロビンおよび鉄を分析するためのマットまたはパッドには、ｐＨ２．５〜５．０の酸緩衝液、色素原、湿潤剤、ヘモグロビンのペルオキシダーゼ活性を亢進できる薬剤、脂肪族、脂環式または複素環式アミンとの安定な固体塩の形をした有機ヒドロペルオキシド、および固体ポリマー・フィルム形成材料または合成物質などが含まれる。これらの試薬は、吸着性吸水性担体材料上に配置される。
【０１７０】
ヘモグロビン分析に使用するのに適した有機ヒドロペルオキシドは、好都合には、第三級ブチルヒドロペルオキシド、フェニルイソプロピルヒドロキシド、４−メチルフェニルイソプロピルヒドロペルオキシド、フェニル−１，４−ジイソプロピルジヒドロペルオキシド、１−ヒドロキシシクロヘキシル−１−ヒドロペルオキシドおよび２，５−ジメチルへキサン−２，５−ジヒドロペルオキシドからなる群から選択することができる。上述したように、ヒドロペルオキシドは、脂肪族、脂環式または複素環式アミンとの安定固体不揮発性塩の形で使用される。この目的に適切であることが判明したアミンは、少なくとも８．０のｐＫを示さなければならず、ピペラジン、１，４，ジアザビシクロ−２，２，２−オクタン、尿素、ヘキサメチレンテトラミン、２−アミノ−２−メチル−１，３−プロパンジオール、３，３’−ジアミノ−２−プロパノール、３，３’−ジアミノジプロピルアミン、モノおよびジエタノールアミン、およびシクロヘキシルアミンから選択することができる。これらの塩は、アミンをヒドロペルオキシドと反応させて調製される。
【０１７１】
有機ヒドロペルオキシドの塩は、ヒドロペルオキシド塩を安定化させる０．１〜１０モル過剰のアミンとの混合物として使用される。上記アミンのいずれでも任意の塩と組み合わせて使用することができるが、固体非吸湿性水溶性塩が、乾式試験片に使用するのに好ましい。
【０１７２】
結晶性有機アミン塩は、ベンゼン、トルエン、ジエチルエーテル、クロロホルム、エチレンジクロライド、石油エーテル、酢酸エチルなどの非水溶媒、好ましくはＣ１〜Ｃ３アルカノールで希釈して輸送される。
【０１７３】
ヘモグロビンを測定するためのマット、パッドまたは層は、試験区域を環境劣化から保護することができるポリマー状天然または合成フィルム形成有機物質も含む。この使用される有機物質は、水溶性であり、上述した非水性溶媒に可溶であり、酸化反応に関与できないものでなければならず、その後溶媒が蒸発して、部分的に水で濡らすことができるフィルムを吸水性担体上に形成できなければならない。これらの要件に合う材料は、アルギン酸ナトリウム、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、デンプン、プロピオン酸ポリビニル、ポリビニルブチラール、カルボキシメチルセルロース、２，０００〜１５，０００の分子量を有するポリエチレングリコール、またはこれらの任意の混合物である。
【０１７４】
試験区域を構成するマット、パッドまたは層の他の諸成分は、このような目的に対して当分野で既知の材料から選択することができる。たとえば、ｐＫが１．０〜５．０である多価有機または無機酸の混合物、それらのナトリウム、カリウムまたはアンモニウム塩、またはこのような酸の第一級もしくは第二級塩の混合物を含む緩衝液を使用することができる。このような緩衝液の典型は、クエン酸とクエン酸ナトリウム、酒石酸と酒石酸ナトリウム、リンゴ酸とほう砂、フタル酸水素カリウムとフタル酸ジカリウム、コハク酸水素ナトリウムとコハク酸ジナトリウムなどの各混合物である。選択した特定の緩衝液およびその濃度は重要ではなく、緩衝液の目的は、試験パッド、層またはマットのｐＨを２．５〜５．０に維持することである。
【０１７５】
使用する湿潤剤は、試験パッド、マットまたは層の吸収性を増加させるように設計されており、それによって反応速度が増加する。この目的のために、周知のアニオン、ノニオンまたはカチオン洗浄剤のどれも使用することができる。一般には、すぐれた感度を与えることが判明したアニオン洗浄剤が好ましい。
【０１７６】
場合によっては、ヘモグロビンのペルオキシダーゼ活性を亢進できる薬剤を試薬の組合せに含めることができる。この要件を満たす薬剤を、キノリン、およびキニン、シンコニン、６−メトキシキノリン、キナルジン、８−アミノ−６−メトキシキノリン、２−キノリノールなどのキノリン誘導体から選択することができる。このような試薬が存在すると、酸化反応が加速され、より高い感度をもたらす酸化色素原の色強度が増大する。
【０１７７】
５．トロンビン（「凝固因子」）の測定
凝固因子は、部分トロンボプラスチン、コンタクト・アクチベーター（contactactivator）、発色トロンビン基質、リン脂質およびＣａ２＋を含有するマットまたはパッドを用いて測定される。コンタクト・アクチベーターは、好ましくはエラグ酸である。
【０１７８】
乾式試薬は、単一のマット、パッド、担体材料または反応：マトリックスであり、血液凝固因子または補因子、および緩衝物質を含有する。また、乾式試薬は、酸化剤を含む第２の担体材料を含有することもできる。この場合、第１の担体材料は、第２の担体材料の酸化剤の存在下で発色団基質の発色団と共に色を形成するアニリンまたはフェノール誘導体を含有する。
【０１７９】
乾式試薬は、血液凝固系のプロテアーゼの任意所望の発色団基質を含有することができる。本発明の範囲の発色団基質として、以下の一般式の化合物がよく適していることが証明された。
Φ（ＮＨ−Ａ−Ｙ−Ｘ）（ＮＲ１Ｒ２）（Ｒ３）
式中、Φはアリール基であり、Ａはアミノ酸アルギニンまたはリジンであり、ＸはＮ末端アミノ酸保護基であり、Ｙは単結合または１〜３アミノ酸鎖であり、ＮＲ１Ｒ２はｏ位またはｐ位の基であって、Ｒ１およびＲ２はそれぞれ独立に水素原子、３個以下の炭素原子を含有するアルキル基、またはニトロ基であり、Ｒ３は水素原子、カルボン酸エステルまたはカルボキシルアミド基、ハロゲン原子、ニトロ基、または３個以下の炭素原子を含有するアルキル基である。
【０１８０】
Ｘ−Ｙ−ＡがＴｏｓ−Ｇｌｙ−Ｐｒｏ−Ａｒｇである発色団基質が特に好ましい。
【０１８１】
色形成アニリンまたはフェノール誘導体として、Ｎ−メチルアントラニル酸、ジメチルアントラニル酸、Ｎ−エチル−Ｎ−（３’−スルホベンゼン）−アニリン、２，３−キシレノールなどの化合物を使用することができる。
【０１８２】
酸化剤を充填した第２の吸収担体材料を含む本発明の好ましい実施形態の場合、第１の吸収担体材料は、好ましくは、発色団基質としてＴｏｓ−Ｇｌｙ−Ｐｒｏ−Ａｒｇ−ｐ−フェニレンジアミン、および色形成アニリン誘導体としてＮ−メチルアントラニル酸が含浸されており、第２の吸収材料は酸化剤としてフェリシアン化カリウムを含有する。
【０１８３】
本発明に使用する試薬含有分析パッド、マットまたは層は、血漿または全血を用いた測定に使用することができる。全血を用いて測定する場合、血中の固体の流動を遮断する第３の吸収マットまたはパッドをさらに用意することが好ましい。
【０１８４】
吸収マットまたはパッドは、好ましくは、紙および類似の羊毛材料、たとえばティーバッグ用紙、ろ紙などの吸収剤、膨潤または溶解可能なフィルム形成担体材料である。
【０１８５】
６．多層の支持：試験片１の個々の多層（試験エレメント）６１、７１、ならびに試験片中の個々の（グルコース、グリコソル化ヘモグロビン、ＬＤＬコレステロール、ＨＤＬコレステロール、トリグリセリドなど）積層体を保持する支持部材は、光または他のエネルギーに対して不透明でも、反射性でも、透明でもよい。支持部材は、所期の分析モードおよび（クロモゲンまたは蛍光インジケータなどの）使用インジケータに適合したものである。支持部材に使用可能な材料は、酢酸セルロース、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリスチレンなどさまざまなプラスチックおよびポリマーである。一般に、このような材料を使用する場合、支持部材は実質的に平面である。
【０１８６】
多層試験片２１は、インジケータ層の下に検出孔を有する少なくとも１つの支持部材である。これは、１つの支持部材が透明である場合は検出孔を設ける必要がないのに対し、不透明な支持部材の場合は検出孔が必要であり存在することを意味する。検出孔は、色の変化またはインジケータ層上の蛍光を観察する穴である。この孔のサイズは、一般に、多層のサイズよりも小さく、層または層パッドのサイズによって決まる。この孔サイズは、一般に０．５〜１０ｍｍであり、好ましくは１〜５ｍｍである。底部支持部材上の検出孔の位置は、多層が重ねられているかそれとも並置されているかによって決まる。多層が重ねられている場合、検出孔は、全多層の下にある。多層が並置されている場合、検出孔は、インジケータ層または他の最終層のみの直下にある。
【０１８７】
７．反射率計測器
試験片１と共に有用な反射率計測器２０１は、試験片１の孔３１、３３を通して個々の分析エレメント６１、７１を照らして、反応した血液成分の光学特性を測定し、それによってその濃度を測定する。本発明の実施に有用な検出器回路２０１において、検出器２１７ａ、２１７ｂの出力は、増幅器２１９ａ、２１９ｂ、たとえばフォトトランジスタ電流を電圧に変換する線形集積回路に渡される。増幅器２１９ａ、２１９ｂの出力は、プロセッサまたはトラック／ホールド回路２２１ａ、２２１ｂに送ることができる。増幅器２１９ａ、２１９ｂとトラック／ホールド回路２２１ａ、２２１ｂとの組合せは、増幅器からのアナログ電圧を追跡しまたはそれに追従する混合線形／デジタル集積回路であり、マイクロプロセッサからのコマンドを受けて、電圧をそのときのレベルにロックまたは保持する。
【０１８８】
アナログ・デジタル変換器２２３ａ、２２３ｂは、トラック／ホールド回路２２１ａ、２２１ｂからアナログ電圧を取り出し、マイクロプロセッサ５０１のコマンドを受けてそれを２進デジタル数に変換する。マイクロプロセッサ５０１は、デジタル集積回路とすることができる。マイクロプロセッサは、少なくとも以下の制御機能を提供する。１）システム全体のタイミング、２）アナログ／デジタル変換器の出力の読取り、３）プログラム、４）特定の時間間隔で測定された反射率に対応するデータを記憶するデータ・メモリ、５）記憶された反射率から成分濃度を計算すること、および６）血液成分濃度データを（識別データと共に）ディスプレイまたはＲＡＭ３０１あるいはその両方に出力すること。
【０１８９】
メモリは、データ３０１およびマイクロプロセッサ・オペレーティング・プログラム２５１を格納するデジタル集積回路とすることができる。メモリ回路、ディスプレイ回路、通信回路のいずれか、あるいはすべてにレポーティングすることができる。通常、レポーティングは、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）ディスプレイなどのビジュアル・ディスプレイである。レポーティングを、他の血液画分濃度および識別データのデータベースを記憶するＲＡＭとすることもできる。この装置は、必要に応じて、スタート・ストップ・スイッチを含むこともでき、試料の塗布、読取りなどの時間を示す可聴または可視時間出力を提供することもできる。
【０１９０】
反射率回路自体を用いて、多孔質マトリックスまたは試薬パッドに塗布された血液の水性部分がマトリックスを通って反射率測定表面または区域に移動するときに生じる反射率の低下を測定することによって、タイミングを開始することができる。一般に、測定デバイスは、「レディ」モードにおいて始動され、このとき一般にオフホワイトの実質的に乾燥した未反応試薬片から短い間隔（通常、約０．２秒）で反射率の読取りが自動的になされる。初期測定は、一般に、分析血液がマトリックスに浸透する前になされる。反射率は、マイクロプロセッサによって、一般にメモリに連続的な値を記憶させ、次いで各値を初期未反応値と比較することによって評価される。血液が試薬マトリックス・パッドに浸透すると、反射率が低下して、測定時間インターバルの開始を知らせる。５〜５０％の反射率低下を利用してタイミングを開始することができ、一般に約１０％の低下でタイミングが開始される。この簡単な方法では、測定表面に血液が到達するのと、読取りシーケンスの開始とが正確に同期し、ユーザによる操作を必要としない。
【０１９１】
計測器２０１、すなわち適切なソフトウェアを備えた拡散反射分光光度計は、露光された試験パッドの時系列反射率データを自動的に読み取り、反射率の変化率を計算し、較正係数を用いて特異的血液成分濃度を出力する。このような装置の一例を図９および図１０に示す。ここでは、試験片１が計測器２０１に入れられている。光源２０５、たとえば、高輝度発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザ、白熱灯または蒸気灯によって、試験片の試薬パッド４１、６１に光線が投射される。この光の一部は、試験片１の分析パッド４１、６１から拡散反射され、光検出器、たとえば、それが受ける光に比例した出力電流を発生するフォトトランジスタによって検出される。光源または検出器あるいはその両方は、必要に応じて、特定波長の光を発生しそれに応答するようにできる。
【０１９２】
マイクロプロセッサ５０１は、以下の制御機能を果たす。（１）複数の光源および試験片上の付随する試験パッドに対して、光源、光検出器、トラック／ホールド回路を多重化すること、（２）システム全体のタイミング、（３）アナログ／デジタル変換器の出力の読取り、（４）特定の時間間隔で測定された反射率に対応するデータの記憶、（５）記憶された反射率から分析物濃度を計算すること、および（６）血液成分濃度データをディスプレイまたは他の出力装置あるいはその両方に出力すること。メモリは、データおよびマイクロプロセッサ・オペレーティング・プログラムを格納するデジタル集積回路とすることができる。本発明の好ましい実施形態においては、読取りは、ホスト・コンピュータへの転送に備えて、データベースまたはスプレッドシートまたは他のデータ構造に記憶される。レポーティング装置は、さまざまなハード・コピー、ソフト・コピー、および電子的形態をとることができる。
【０１９３】
８．反射率スイッチング
反射率回路を用いて、血液が分析または試験パッドまたはマットに到達しその後反射率測定表面に移動したときに発生する反射率の低下を測定することによって、タイミングを開始することができる。一般に、測定デバイスは、「レディ」モードにおいて始動され、このとき実質的に乾燥した未反応試薬分析または試験片、パッドまたはマットから短い間隔で反射率の読取りが自動的になされる。初期測定は、血液がマット、パッドまたはマトリックスに到達する前になされる。反射率は、マイクロプロセッサにより、たとえば、連続した値をメモリに記憶し、次いで各値を初期未反応値と比較することによって評価される。血液が分析または試験マットまたはパッド１に浸透し、反応した血液成分が孔３１、３３を通して見られると、反射率の最初の低下によって測定時間インターバルの開始が知らされる。
【０１９４】
９．データ収集およびレポーティング
データは始めに計測器２０１自体に収集される。データは、スプレッドシートまたはデータベースの形式とすることができる。データベースは、連結リストまたはリレーショナル・データベースとすることができる。リレーショナル・データベースの場合、データベースのメタデータには、試料分析時間、および各測定画分の濃度、ならびに他の成分および入力の測定回数、およびそれらの値、または心電図記録などの圧縮入力の係数値などが含まれる。次いで、データを抽出して、表形式または図に記録することができる。
【０１９５】
データ収集およびレポーティングの別の態様は、パーソナル・コンピュータのようなホスト・コンピュータにデータをアップロードでき、またはヘルス・ケア・プロバイダ、たとえば、サーバまたはウェブ・サーバにデータを直接アップロードできることである。
【０１９６】
図１０ないし図１６に、本発明のデータ管理、データ・インタフェース、およびデータ送信の各態様を示す。
【０１９７】
図１０は、試験片または試料パッド１が血液の「針刺し」または「スティック・ピン」試料を試料受け孔２１を通って試料受けパッド４１に受ける一体型システムを示している。血液試料は、たとえば、毛細管作用、疎水性および表面張力によって、試料ディストリビュータ、デバイダまたは分配ネットワーク５１を通って試料分析パッド、たとえば、パッド６１および８１に移動し、開口部３１および３３を通して露光される。試料分析パッド６１および８１は、図１および図４、図５および図１０に明示されているように、試料受けパッド４１に流体的に直列に接続され、流体的に相互に並行である。
【０１９８】
試験片１は、光学系２１１ａおよび２１１ｂを介して計測器２０１に論理的および光学的に直列接続されている。光学システムは、マイクロプロセッサ５０１のタイミング制御下にある光源２１５ａおよび２１５ｂ、検出器２１７ａおよび２１７ｂを含んでいる。光信号は、検出器２１７ａおよび２１７ｂで受信され、増幅器２１９ａおよび２９１ｂで増幅され、トラック／ホールド・エレメント２２１ａおよび２２１ｂに保持され、アナログ／デジタル変換器２３３ａおよび２３３ｂでデジタル化される。
【０１９９】
デジタル化された信号は、データ・バスおよび制御バスを通過する。データ・バスおよび制御バスは、ユーザ入力２７１（オン、オフ、血液成分または表示すべき日付など）、（ＲＡＭまたはＲＯＭ、またはＲＡＭに通じるＲＯＭとすることができる）プログラム・メモリ２５１、（揮発性ＲＡＭまたは電源式持続性ＲＡＭ（powered persistent RAM）とすることができる）データ・メモリ３０１、ディスプレイ２６１、および（たとえば、ホスト・コンピュータまたは電気通信システムへの）Ｉ／Ｏ  ４０１も有する。
【０２００】
図１１は、限定的ではなく単なる例示として示すMicrosoft Windows（Ｒ）（MicrosoftWindows（Ｒ））ＣＥのメモリ構造を用いた、スキーマおよびメタデータを含めたメモリ管理システムを示している。メモリ３０１は、レコード３１１ａ、３１１ｂおよび３１１ｃを有する。レコード３１１ａ、３１１ｂ、３１１ｃの各々が、「プロパティ」３２１ａ、３２２ａ、３２３ａ、および３２１ｂ、３２２ｂ、３２３ｂ、および３２１ｃ、３２２ｃ、３２３ｃを含む。MicrosoftWindows（Ｒ）ＣＥプログラミングのパラダイムによれば、「プロパティ」は（グルコース、グリコソル化ヘモグロビン、トリグリセリド、コレステロール、ＬＤＬコレステロール、ＨＤＬコレステロール、凝固因子およびヘモグロビン／鉄のような）「ＩＤ」、「タイプ」（整数、倍長整数、浮動小数点、長精度浮動小数点、定数）、および「値」、すなわち実データ値を含む。
【０２０１】
あるいは、メモリ管理システムは、図１２に示すように、横列が「ファイル」であり縦列が「データ」であるスプレッドシート・パラダイムを使用することができる。そこに示したように、データ・カラム（整数データ）３２１ａおよび３２１ｂ、「グルコース」データ・カラム（浮動小数）３２２ａおよび３２２ｂ、コレステロール・データ・カラム（浮動小数）３２３ａおよび３２３ｂ、およびグリコソル化ヘモグロビン・データ・カラム（浮動小数）３２４ａおよび３２４ｂを含む２つのレコード３１１ａおよび３１１ｂがある。
【０２０２】
当然ながら、さまざまなスキーマおよびメタデータを含むさまざまなデータベースまたはスプレッドシート・パラダイムあるいはその両方を、本発明の中心概念から逸脱することなく利用できることを理解されたい。
【０２０３】
図１３、図１４および図１５は、ホストまたはサーバとの同期、ホストおよびサーバへのデータ送信、ならびに血圧、脈拍、呼吸および心電図入力などの周辺装置を示している。図１３は、Microsoft Mobile Devicesアプリケーションを用いた、Microsoft Windows（Ｒ）ＣＥパームトップまたはハンドヘルド・デバイスとパーソナル・コンピュータの間で使用されるものと類似したデータ同期方法を示している。図１３に示すように、通信リンクがｐｃホストと計測器の間で確立される（４２１）。次いで、ＰＣは、計測器のデータベースにアクセスする（４２３）。第１のタスクは、計測器上のファイル・オブジェクトが最後の同期（４２５）以降に作成または変更されたかどうかを決定することである。作成または変更された場合、その作成されたデータ・オブジェクトまたは変更されたデータ・オブジェクトあるいはその両方を列挙し（４２７）、列挙されたファイル・オブジェクトを計測器に知らせる（４２９。計測器は、ファイル・オブジェクトを選択して同期させる（４３１）。選択ファイル・オブジェクトを直列化して４３３、計測器からパーソナル・コンピュータに送信する（４３５）。パーソナル・コンピュータは、ファイル・オブジェクトを非直列化し、それをパーソナル・コンピュータのデータベースに記憶する（４３７）。最後のファイル・オブジェクトが同期した後、接続を閉じる（４３９）。
【０２０４】
図１４および図１５は、計測器２０１とヘルス・ケア・プロバイダ間でデータを転送する２つの別法である。図１４ではデータはＰＣを介して転送され、一方、図１５ではデータは計測器２０１から直接転送される。
【０２０５】
図１４は、計測器２０１とパーソナル・コンピュータ４００の間に配置されたオペレーティング・システム同期インタフェース４１１を備える計測器２０１を示している。データは、パーソナル・コンピュータ４００と同期し、次いでＦＴＰまたはＨＴＴＰ層４５１およびＴＣＰ／ＩＰ層４５３を介してウェブ・サーバ４５５と同期する。ウェブ・サーバ４５５は、アプリケーション・サーバ４５７および連結されたデータベース・サーバ４５９にデータを渡す。アプリケーション・サーバ４５７は、ウェブ・サーバ４６１、ＴＣＰ／ＩＰ層４６３、およびＨＴＴＰまたはＦＴＰ層４６５を介して、ヘルス・ケア・プロバイダのホスト・コンピュータ４６７にデータを渡す。
【０２０６】
図１５は、計測器が、少なくともデータをウェブ・サーバに送信する限りでウェブ・ブラウザ機能を有する別のシステムを示している。図は、データをウェブ・サーバ４５５’に渡すＦＴＰまたはＨＴＴＰ層４５１’およびＴＣＰ／ＩＰ層４５３’を有する計測器２０１を示している。ウェブ・サーバ４５５’は、アプリケーション・サーバ４５７’および連結されたデータベース・サーバ４５９’にデータを渡す。アプリケーション・サーバ４５７’は、ウェブ・サーバ４６１’、ＴＣＰ／ＩＰ層４６３’、ＨＴＴＰまたはＦＴＰ層４６５’を介して、ヘルス・ケア・プロバイダのホスト・コンピュータ４６７’にデータを渡す。
【０２０７】
１０．データ収集およびレポーティングのスケーラビリティ
図１６に本発明の方法のスケーラビリティを示す。たとえば、データベース３９９は、容易にスケーラブルなスキーマおよびメタデータを含むことができ、上述した計測器２０１からのデジタル化された（３０１）血液化学データ、デジタル化された（５０３）血圧、脈拍または呼吸あるいはそのすべてのデータ５０１、デジタル化されかつ（場合によっては）圧縮された（６０３）心電図データ６０１を受け取る。データベース３９９は、血圧および心電図データを含むように拡大される。このデータを、（図１０においてＩ／Ｏエレメント４０１として示された）シリアル・ポートまたはパラレル・ポートを介して計測器２０１に収集することができる。次いで、図１４および図１５に示すように、このデータをネットワークを介してヘルス・ケア・プロバイダ４６７または４６７’に送ることができる。血圧および心電図データは、たとえば（ローイング・マシン、ステア・クライマ・マシン、トレッドミルまたはエアロビクス運動などの）運動中に収集し、計測器２０１または４０１に書き込むことができる。
【０２０８】
心電図データは、５未満のリード（lead）から採取することができ、好ましくは圧縮される（図１６に「フーリエ（心電図）」として示した）。心電図データの圧縮は周知であり、たとえば、米国特許第４，９４７，８５８号に示されている。この特許の開示を参照により本明細書に援用する。
【０２０９】
スミス（Smith）の米国特許第４，９４７，８５８号、「ＥＣＧモニタリング・システムにおけるデータ圧縮方法および装置（MethodAnd Apparatus For Data Compression In An ECG Monitoring System）」には、アナログ入力ＥＣＧ拍動を調整してフィルタをかけたデジタル・データにするステップと、拍動中の個々のＱＲＳピークを同定するステップと、拍動を圧縮するステップとを含むデータ圧縮方法が記載されている。具体的には、拍動を圧縮するステップは、拍動の選択的なサブサンプルをとること、その拍動を、テンプレート拍動（templatebeat）、すなわち直前のそのタイプ（正常、異所性またはアーチファクト）の拍動を用いて、テンプレート照合し差分をとること、およびサブサンプリングし差分をとった拍動をコードすることを含む。
【０２１０】
スミスは、選択的サブサンプリングのステップを、ＱＲＳ領域をＱＲＳピークの中央に位置する少なくとも２つのサブ領域に分割すること、および各サブ領域を異なる圧縮比で選択的にサブサンプリングすることを含むステップとして記載している。
【０２１１】
本発明を、特定の好ましい実施形態および例示によって説明したが、それによって本発明の範囲が限定されるものではない。本発明の範囲は、本明細書に添付する特許請求の範囲によってのみ限定される。
【図面の簡単な説明】
【０２１２】
【図１】試験片中の血液試料のフロー・パターン、試験片中の試験パッドの配列、および付随する計測器の光学系を示す、本発明のシステム、方法および装置の高度な概略図である。
【図２】本発明の試験片の試料受け表面の等角図である。
【図３】２つの成分分析用の分析開口部を示す、本発明の試験片の試料分析表面の等角図である。
【図４】血液試料を受ける単一開口基板、試料受けパッド、分配パッド、一般に分析血液成分の光学的指示のための１つまたは複数の試薬を含有する２つのパッド、およびある量の分析血液成分に関連した光学特性の変化を測定するための複数の開口を設けた基板を示す、本発明の試験片の分解組立図である。
【図５】血液試料を受ける単一開口基板、試料受けパッド、分配パッド、一般に分析血液成分の光学的指示のための１つまたは複数の試薬を含有する２つのパッド、およびある量の分析血液成分に関連した光学特性の変化を測定するための複数の開口を設けた基板を示す、本発明の２成分試験片の切断図である。
【図６】６成分を分析するための本発明の試験片の別の例の分解組立図である。この図は、血液試料を受ける単一開口基板、試料受けパッド、分配パッド、一般に６つの分析血液成分の光学的指示のための１つまたは複数の試薬を含有する６つのパッド、およびある量の分析血液成分に関連した光学特性の変化を測定するための複数の開口を設けた基板を示す。
【図７】試料受け領域と試料分配ネットワークが単一エレメントとして互いに集積された、本発明の別の試験片の分解組立図である。
【図８】試料受けと、分配ネットワークと、個々の分析パッドとが、単一ユニット中に組み込まれ、この単一集積パッドの試料分析エレメントが、単一エレメントの選択された体積中に少量の分析試薬をシリンジで送液することによって調製され得る、本発明のさらに別の試験片の分解組立図である。
【図９】本発明のテスタの等角図である。このテスタは、試験片を受けるスロット、内部光学系および論理回路、ディスプレイ、およびユーザ入力用キーパッドを有する。
【図１０】状況を提供するために示されている試料、試験片、光学系、および試験片の個々の分析パッドの分析用検出器、増幅器、トラック／ホールド回路、アナログ・デジタル変換器、およびデータ・バスと制御バスを含む、図９に示したタイプのテスタの回路図である。データ・バスおよび制御バスは、ユーザ入力用設備、プログラム・メモリ、データ・メモリ、ディスプレイおよびＩ／Ｏを含む。Ｉ／Ｏは、入力、出力、またはネットワークへの制御もしくはネットワークからの制御あるいはその両方、あるいはそのいずれかの組合せ、パーソナル・コンピュータまたはワーク・ステーション、または（心電図、血圧テスタ、呼吸メータ、または脈拍計、またはそれらの組合せなどの）周辺装置を提供することができる。
【図１１】レコードへのデータベースの論理的分割、レコードから諸特性への論理的分割、および諸特性の列挙を示す図である。
【図１２】本発明の実施に使用される計測器に有用なデータ・レコードの諸特性および諸属性を示す図である。
【図１３】テスタ中のデータベースと、連結されたサーバ中のデータベースとを同期させる一方法の流れ図である。
【図１４】テスタとユーザＰＣとの同期、およびユーザとヘルス・ケア・プロバイダの間のＨＴＴＰ／ＴＣＰ／ＩＰ層を用いた、計測器とヘルス・ケア・プロバイダのサイトにあるホスト・コンピュータとの間の論理層を示す図である。
【図１５】ユーザとヘルス・ケア・プロバイダの間のＨＴＴＰ／ＴＣＰ／ＩＰ層を用いた、計測器とヘルス・ケア・プロバイダのサイトにあるホスト・コンピュータとの間の論理層を示す図である。
【図１６】血圧、心電図データなどの他の医学データをプロバイダへのレポートに取り込む、本発明の例示のための論理層およびデータベースを示す図である。
【図１７】グリコソル化ヘモグロビン用試験構造体の分解組立図である。
【図１８】ＬＤＬコレステロール用試験構造体の分解組立図である。
【図１９】ＨＤＬコレステロール用試験構造体の分解組立図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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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１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004535576.tif 000098
2004535576.tif 000099
【国際調査報告】
2004535576.tif 000100
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