ヘマトクリット／容量の修正及び帰還調節を伴う分析物検出装置及び方法
体液の試料中に含有される分析物の濃度を測定するための配置(10)であって、以下のもの、すなわち、検出可能な信号を分析物との反応により形成される反応点(50)の形態において生成し得る、少なくとも1種の化学試薬を備えるアッセイパッド(40)、光源(32)、検出機の配列(20)、処理機(84)、及び処理機と連通するメモリ(80)を含む。メモリ(80)は、1種又はそれよりも多い次の、すなわち、(i)試料において含有されるヘマトクリットのレベル、(ii)アッセイパッドに適用される試料の容量、又は(iii)反応点において存在する不完全性を表す少なくとも1種の値を含み、及び更に試料において含有される分析物の濃度を算出するための少なくとも1種の演算手順を含む。代わりに、配置(10)は、体液の試料において含有される分析物の濃度を測定することについて記載され、配置は次の、すなわち、検出可能な信号を分析物との反応により形成される反応点(50)の形態において生成し得る、少なくとも1種の化学試薬を備えるアッセイパッド(40)、光源(32)、検出機の配列(20)、処理機(84)、処理機と連通するメモリ(80)、及び調節信号に応答するように構築され及び並べられる少なくとも1種の触媒装置を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
(発明の分野)本発明は分析物の存在及び/又は濃度の検出のための技術及び装置に指向する。
【背景技術】
【０００２】
(発明の背景)次の議論において、一定の記事及び方法は、背景及び導入の目的のために記載する。本明細書に含まれる何ものも、従来技術の“承認”として解釈されるべきでない。本出願人は明白に、本明細書に参照する記事及び方法が、必要に応じて、適用可能な法による規定(applicable statutory provisions)の下で従来技術を構成しないことを実証する権利を確保する。
【０００３】
米国糖尿病協会(American Diabetes Association)によれば、糖尿病は米国の第5位の最も致命的な疾病であり、及び1年に213,000名よりも多くの人々を殺し、2002年には、糖尿病の合計経済的費用は$1320億(ドル)を超えると推定されており、及び進展するタイプIの若年性糖尿病の危険性は他のすべての慢性小児期疾病よりも事実上高い。
【０００４】
糖尿病の管理における重大な構成要素は、頻繁な血液ブドウ糖の監視である。現在、多数の系(システム)が受動体(patient、患者)による自己監視のために存在する。1種のかかる系は測光系又は方法と呼ばれる。そのような系において、第1工程は、アッセイすべき分析物を含有する水性流体の試料を得ることであり、通常、全血又はその画分である。血液の試料は指桿(finger stick)又は他の手段によって得られ得る。
【０００５】
流体試料を次いでアッセイパッド又は膜と接触させる。接触は一般にアッセイパッド又は膜を動かし、受動体の皮膚の表面上の液体試料に接触させることによって達成される。パッド又は膜への適用に次いで、試料において存在する標的の分析物を、アッセイパッド又は膜を通じて毛管、毛管作用で運ぶこと(wicking)、重力流及び/又は拡散の機構によって通す。パッド又は膜において存在する化学試薬は、標的分析物と反応し、光吸収性反応生成物、又は色変化を生成させる。
【０００６】
アッセイパッド又は膜を次いで、監視装置(モニタ)中に挿入し、そこで光学的な測定がその後、この色変化から行われる。それらの具体例において、そこでは光学的測定は反射率測定であり、アッセイパッド又は膜が光源で照らされる。光は、アッセイパッド又は膜の表面から拡散反射される光として反射される。この拡散光は収集され、及び例えば反射率分光光度計の検出機によって測定される。反射される光の量は次に、試料における分析物の量に関連し、すなわち、通常、アッセイパッド又は膜の表面から反射する光の量は試料において含有される分析物の量の逆関数である。
【０００７】
演算手順(アルゴリズム)を用い、試料において含有される分析物の濃度を検出機によって提供される情報に基づいて定める。興味のある分析物がブドウ糖であり、及び流体試料が全血である場合に採用し得る代表的な演算手順は、例えば、米国特許第5,049,487号、第5,059,394号、第5,843,692号及び第5,968,760号明細書において開示され、それらの開示を参考として本明細書に組込む。
【０００８】
全血におけるブドウ糖の濃度を定量する測光方法に依存するブドウ糖監視技術は、ヘマトクリットレベルにおける変動、又は血液試料内の赤血球の濃度と関連付けられる誤差を被り得る。種々の方法が、ヘマトクリットレベルの典型的な範囲にわたって測光方法を用いて測定されるブドウ糖濃度の正確性及び反復性を確実にするために採用されている。正常なヘマトクリットレベルは、男性のための42-54%及び女性のための36-48%である。全体的に、正常な範囲は36-54%からであるが、様々な理由のため、それらのブドウ糖濃度を規則的に試験される者は、これらの正常範囲よりも更に低い(貧血症)又は高い(赤血球増加症)ヘマトクリットレベルを持ち得る。これは、正確なブドウ糖監視の開発のための挑戦を示す。これは、試料が正常な範囲でのどこかでヘマトクリットレベルを含むと仮定し、計機(メータ)は典型的に、意図され、又は較正される(calibrated)からである。糖尿病患者及び臨床医は、重大な医療上の決定を、それらの疾病の管理において、これらの計機によって提供される読み(reading)に基づいて行う。それ故、より一層広範な範囲のヘマトクリットレベルにわたってより一層正確な測光的定量化方法を持つことは有益である。
【０００９】
その上、ブドウ糖の監視装置は典型的に、正確な読みのために十分な量の全血を供給することを、ユーザ(使用対象体)に求める。この容量は、およそ10マイクロリッタ又は以前にはそれよりも多かったが、より一層新しい定量化技術の開発に伴い、最小の容量が、1マイクロリッタほど低い測光計機についてのものにもたらされた。これは、糖尿病患者の重荷を、それらの試験において、切開(lancing、ランセットで突くこと)の深さ及び努力を減少させ、比較的多量の血液をそれらの切開部位から引き出す(milk)ことによって減少させた。再度、計機の較正は、この最小の供給が試験細条(ストリップ)に送られたことの仮定を伴って開発される。ユーザが十分な量を供給しない場合、そのとき計機は一般に誤り符号(エラー・コード)を表示し、及びユーザは再度試験されなければならない。さらに、ユーザは、典型的な量の血液よりも多くのものを、試験細条に供給し得、それは細条の較正が容量感受性である場合に不正確な結果を導き得る。測光計機にとって、その内部較正を評価し、及び調整する能力を、試薬細条に供給する流体の量を検出し、及びその容量について特異的に選定される適した較正変数(パラメータ)を適用することによって持つことは、有益である。
【００１０】
十分に集積(統合)した(integrated)ブドウ糖計機系の開発は、皮膚の切開し、血液を試薬の試験細条に運び、及び全血のブドウ糖の定量化の処理(プロセス)をすべて単一の装置において組み込むことを要求する。かかる系は、十分な試料容量が得られる限り、任意のユーザの介入を、定量化処理中にまったく要求しないかもしれない。自動化触媒、熱、減圧(vacuum)、又は圧力のようなものを、体液の試料、又は全血を得るのに利用し得る。
【００１１】
最小の求められる試料容量の取得を促進するために、1種のかかる装置は、皮膚への特定の大きさ(magnitude)の部分的な減圧の適用及び持続期間に依存する。若干の個体のために、この予め計画した(programmed)量又は減圧の持続期間が適し得る。他のもののために、この予め計画した触媒は、不十分な又は余分な量の血液、並びに他の望ましくない成果(outcome、予後)、余分な挫傷(excessive bruising)(脆い毛管網状構造(fragile capillary network)を伴うもののため)、得られる結果の不必要な遅れ(速い出血性個体のため)、並びに皮膚上に置かれる余分な残りの血液のようなものを生成し得る。それ故に、試料定量化の検出機がまた、同時に、十分な試料容量が正確な読みのために得られ、及びこの情報が触媒の大きさ及び/又は持続期間を調節するための帰還(フィードバック)として提供されるかどうか定めることができる場合は、有益である。この帰還が導き出す調節は、集積されたブドウ糖監視技術にとって著しい利益である。
【００１２】
分析物の濃度測定のための測光アッセイパッド又は膜は典型的に、円形又は線形の点(スポット、斑点)を、そこに含有される化学試薬が、ブドウ糖のような全血内の特定の分析物を含有する液体と反応するときに生成させる。理想的な点は、点にわたり色が均一で、及び分析物の濃度を表すものとして規定し得る。理想的でない点は、次の1種又はそれよりも多いやり方において著明であり得る。すなわち、原色の不均一性(例は、青の強度における変動)、赤のような非原色の存在で、血球の存在及び/又は溶解と関連付けられ得るもの、及び上記色の変動が点にわたって不作為に又は不均一に分配され得るものにおいてである。
【００１３】
様々な理由のため、試薬の膜と反応する分析物の結果として展開(発色)する点の質は、上述のように理想的でないかもしれない。そのような理由には、1種又はそれよりも多い以下のものを含み得る。すなわち、膜構造における欠陥又は製造上の変動、試薬酵素の濃度における変動、製造中の膜の操作過誤、及び液体及び/又は分析物及び試薬構造及び/又は膜化学物質(試薬酵素と反応する血液試料内の別の医学上の薬物のようなもの)の間の意図されない化学的反応が含まれ得る。
【００１４】
市場上のほとんどの装置は、低質の点について検出又は修正することができない。これらの感知機(センサ)は、典型的に、1種又はそれよりも多い光ダイオードで、試薬点内の欠陥を個別に分析する能力を持たない。それ故、これらの系が非理想的な点の状況において正確な読みを提供し得ないという危険性が存在する。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１５】
(発明の概要)本発明によれば、最新技術は、配置(アレンジメント)、装置及び更に本明細書に記載するもののような技術の供給を通じて進められ、分析物の存在及び/又は濃度を、正確に、効率的に、及び経済的に定めるためのものである。本発明に従えば、最新技術は特に、排他的でないが、個体上のブドウ糖監視装置及び技術の前後関係(情況)内で、進められた。その上、又は代わりに、本発明に従って、慣習的な系及び方法と関連付けられる上述の欠点の1種又はそれよりも多くを克服し得る配置、装置及び技術を提供する。
【００１６】
複数の装置及び方法が考慮され、それらは、検出機要素(素子)又は画素(ピクセル)の配列(アレイ)を備える検出機を採用し得、分析物及び試薬化学物質の間の測光的な化学反応と関連付けられる反射光の色変化又は強度を検出する。随意に、検出機要素は、CMOS-に基づく(CMOS系)検出機要素を備える。とりわけ、CMOS検出機要素は、分析下の試料と関連付けられるヘマトクリットレベル及び/又は容量における相違のための修正に役立つ(help)。本発明にかかる追加の局面は、CMOS系検出機要素を設け、それは自動化された全血検体採取及び分析物の検出を実行する接続された装置のための帰還調節を提供することができる。本発明にかかるまだ別の局面では、非理想的な反応点(スポット)の特徴を償うのにCMOS検出要素からの帰還を用いる。
【００１７】
1種の局面に従い、本発明は、身体上の流体(bodily fluid)において存在する分析物の濃度を監視するための装置を、提供し、その装置は検出機を備え、検出機は検出機要素又は画素を備え、その要素又は画素は、CMOS感知機、CCD感知機、光ダイオード又は赤外線感知機、近接場(near-field)及び中接場(mid-field)の双方の赤外線感知機を含むものを備える。本発明の範囲内で考慮される他の感知系もまた、赤外、紫外及び蛍光の感知系及び電気化学的感知系を、試薬を含まない(reagentless)感知の取組みを含んで包含する
【００１８】
したがって、本明細書において本発明にかかる検出機配列への参照には、任意の適切な検出機要素(群)が含まれ得ると理解されるべきである。本発明にはそれ故、本発明の具体例に制限されないが、CMOS又はCCDの検出機要素、光ダイオード、赤外、蛍光、紫外又は電気化学的な検出機要素が含まれる。
【００１９】
検出機配列は制限されないが線形配列であると理解されるべきである。極性(polar)又は領域(エリア)の配列のような非線形の配列もまた、本発明によって考慮される。
【００２０】
本明細書において、第1、第2、第3及び第4の構成要素(など)への参照は、本発明を具体例に制限するものでなく、そこでは、これらの構成要素各々が物理的に互いから分けられると理解すべきである。例えば、本発明の単一の物理的要素は、請求する第1、第2、第3又は第4の構成要素の1種よりも多い特長を実行してよい。逆に、複数の分かれた物理的な要素の共同作用(working together)は請求する第1、第2、第3又は第4の構成要素の1種の請求する特長を実行し得る。同様に、第1、第2(など)の方法工程への参照は、本発明を分けられる工程だけに制限しない。本発明によれば、単一の方法-工程は、本明細書に記載する多重の工程を満たし得る。逆に、複数の方法工程は、組合せで、本明細書に列挙する単一の方法工程を構成することができる。
【００２１】
本発明のある局面によれば、装置、配置及び方法が、身体上の流体において存在する分析物の濃度の定量化するために提供され、それは、すなわち、検出可能な信号を、分析物との反応により反応点の形態において生成し得る少なくとも1種の化学試薬を備えるアッセイパッド、光源、検出機、処理機(プロセッサ)、及び処理機と連通するメモリ(記憶装置)を備え、そのメモリは、すなわち、(a)1種又はそれよりも多くの次の、すなわち、(i)試料において含有されるヘマトクリットのレベル、(ii)アッセイパッドに適用される試料の容量、又は(iii)反応点において存在する不完全性を表す少なくとも1種の値、及び(b)試料において含有される分析物の濃度を算出するための少なくとも1種の演算手順を備える。
【００２２】
本発明の更なる局面によれば、装置、配置及び方法が、身体上の流体において存在する分析物の濃度を定量化するために提供され、それには次のものが含まれる。すなわち、少なくとも1種の化学試薬を備えるアッセイパッドを提供すること、試料をアッセイパッド上に導入すること、検出可能な信号を、反応点の形態において、少なくとも1種の化学試薬と分析物との少なくとも1種の化学反応により生成すること、アッセイパッドから反射される光に基づく信号を生じさせること、1種又はそれよりも多くの次の、すなわち、(i)試料において含有されるヘマトクリットのレベル、(ii)アッセイパッドに適用する試料の容量、又は(iii)反応点において存在する不完全性を表す、少なくとも1種の値を算出すること、及び試料において含有される分析物の濃度を少なくとも1種の値において因子分析すること(factoring)によって算出することを備える。
【００２３】
上記に従って、装置は上述の特長の若干又はすべてを集積するブドウ糖計機を構成し得る。集積装置は、少なくとも1種のかかる測光分析で、その使い捨て可能な構成要素の再積載(reloading)が必要となる前に、設定され(configured)、実行され得る。集積装置は、手持ち型(handheld)又は着用型(wearable)でよい。集積装置は腕時計の一般的な形態であってよい。
【００２４】
本発明に従って、検出機要素はCMOS系の検出機要素を備え得る。さらに、検出機の配列はCMOS系の検出機要素又は画素の線形配列の形態であってよい。
【００２５】
本発明に従って、集積装置は、身体上の流体の試料を抽出するための手段を含んでよく、及び皮膚孔開け(skin piercing)部材及び1種又はそれよりも多い次の、(i)減圧、(ii)陽圧、及び(iii)熱の適用を備えることができる。
【００２６】
本発明に従って、上述のように、装置は更にコンピュータ可読な(computer-readable)媒体を備えてよく、その媒体は少なくとも1種の演算手順及び探索表(look-up table)を備える。本発明によれば、装置は更に微小処理機(マイクロプロセサ)制御装置(コントローラ)を備え得る。
【００２７】
上述の発明は更に、少なくとも1種の光源、1種又はそれよりも多いレンズ、1種又はそれよりも多い光伝達要素(例は、光ファイバー)、散光機(optical diffusers(拡散機))及び光学フィルタを備え得る。
【００２８】
上述の発明の一定の具体例において、アッセイパッドは、分析物との反応により、反応点を画成する色変化を生成する、少なくとも1種の化学試薬を備え得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
(図面の簡潔な記載)好適例を、図面において例証し、そこでは似た参照番号は似た要素に言及し、及びそれらの簡潔な説明を(図面の簡単な説明)の項に移す。
【００３０】
(発明の詳細な記載)ブドウ糖、ビリルビン、アルコール、規制物質(controlled substances)、毒素、ホルモン、タンパク質、等のような標的分析物の存在及び/又は濃度の検出及び測定のための模範的配置及び方法を次に説明する。
【００３１】
より一層広い局面において、本発明は、試料のヘマトクリットレベルにおける広い変動について、ブドウ糖のような分析物の測定において、それを修正する能力を提供する。本発明は、検出機の画像化(imaging)配列を利用し、この修正を実行し、及び任意の付加的なハードウェアを必要としない。言い換えれば、他の別個の感知機又は検出機は、画像化配列以外では、修正を算出するために要求されない。試料内の分析物を定量化するために用いる感知機だけでも、またヘマトクリットについて修正し得る。画像化配列からのデータを処理する戦略的な演算手順は、同時に又は同時に近く、試料のヘマトクリットレベルについての情報を提供する。それ故に、より一層正確な結果が、ユーザのヘマトクリットレベルにもかかわらず、試料のヘマトクリットレベルに基づく修正を介して得られ得る。
【００３２】
本発明はまた、適した演算手順を用い得、アッセイパッドに送られる試料の容量の量の同時感知を許す。この情報と共に、適した較正変数を、実際の送られた容量に対応して選定し得る。試料容量について修正するためには、ヘマトクリットの修正のために用いるものに似た演算手順を用い得、そこでは容量がヘマトクリットの代わりになり(substituted for)、及び独特な式及び対応する定数が定められる。
【００３３】
本発明は、測定するブドウ糖の正確性を計機系のアッセイパッドに典型的に送られる試料容量の広い範囲について改善するために、柔軟性を提供する。加えて、減圧、熱、圧力、等のような検体採取触媒(sampling catalysts)は、自動的に十分な試料容量が収集され及び分析されるのを確実にするのに役立つように、装置によって実施され(implemented)得、又は提供される。本発明は、情報を計機系に対し提供し、触媒が十分であるとき、及びそれがいかなる量かを知る。本発明がアッセイパッドに送る試料の容量を測定するか、又は推定(estimate)することができるので、またそれは、触媒の開始、維持又は終止、並びに触媒の大きさの増加又は減少に対する帰還を、この測定される容量に基づき提供することができる。これは次の利益を与え、それは、装置機能をユーザの同時の皮膚生理に対して適合させること、触媒に関連付けられる危険性(挫傷、瘢痕(scarring)、余分な出血)を最小にすること、系によって消費されるエネルギを減少させること、及び無駄な(wasted)試験操作(及び関連するユーザの時間、電池供給、及び試験細条の費用)の機会を、最小の試料容量が得られるのを確実にすることによって減らすこと、並びに系からの結果を得るための全体の時間を最小にすることである。
【００３４】
付加的な広い局面に従って、本発明は検出機配列から受け取るデータを処理することができ、分析物の濃縮方法の正確性を改善するために、反応点に存在する不規則性(irregularities)又は不完全性を償う。本発明は、装置、配置及び方法を含み、それらは、任意の上記参照する局面を個々に、並びにこれらの局面の若干又はすべての組合せを含む。
【００３５】
本発明は、線形CMOS画像化検出機配列を採用し得る。他の取組みに反し、2-D CCDの画像化検出機配列の使用を記載し、線形CMOSの配列が単列(single row)の光学的検出機(画素)にわたって光を検出し、その出力は画素に入射する光の量に比例する。線形の検出機配列は、2-D画像化系にかけて、利益を、平易に(in simplicity)、及び画像情報の処理における効率を与え、試薬化学反応又は試薬点の期待される場所(expected location)が既知で、及び関連する光が、LEDによって供給され得、それがこの領域から反射され、及びCMOS配列によって適して画像化される限りである。
【００３６】
CMOS検出機配列は、アッセイパッドの寸法(size)及びパッド上に展開する点の寸法の期待される範囲に匹敵する全体的な寸法を持ち得る。1種の代わりのものに従って、検出機はパッドの寸法よりも大きくてよい。この構築物はアッセイパッド及び検出機の相対的な位置(position)におけるより一層広い許容を許可することができ、及び付加的な処理過程(in-process)の誤差検出及び回復を提供する(例は、アッセイパッドの動きについての検出又は修正)。
【００３７】
LED’sのような光源に加え、レンズ、拡散機、光導体(light pipes)、等のような種々の光学的構成要素を系中に集積し得、画像寸法及び分解能(resolution)を至適化する。そのような系は、商業上入手し得る線形CMOSの検出機配列、部分番号# TSL1401R又はTSL1401CS; TAOS、Plano(プラノ)、TX(米国テキサス州)からのようなものを利用し得る。この検出機は128画素を長さにおいて〜49mmの配列にわたって持つ。白い表面、未反応の試薬パッドのようなものは、光を反射して、及びCMOSの検出機によって受け取られ、各画素からの信号を招き、それは条件付けられ(conditioned)、5ボルトまでの最大に近い応答を生成する。より一層暗い表面、試薬点と関連付けられる色変化からのようなものは、各画素についてのより一層低い電圧応答を、試薬化学物質、光源、光路(optical path)、及び結局、分析物(例は、ブドウ糖)の濃度に応じて生成する。
【００３８】
アッセイパッド、感知機又は検出機のような定量化部材、及び1種又はそれよりも多い付加的な構成要素を備える多数の異なる配置は、本発明によって考慮される。付加的な模範的配置は、米国特許出願第10/394,230号明細書において、ANALYTE CONCENTRATION DETECTION DEVICES AND METHODS(分析物の濃度検出装置及び方法)と題するものに記載され、その全体の内容を参考として本明細書に組込む。
【００３９】
測光の試薬を含有するアッセイパッドと接合するとき、感知機はパッドの色における変化を検出し、及び出力を、電圧における元の試薬の色のものに比べた変化として処理する。典型的に、配列にわたる画素の約10-50%は、色変化の点を分解する(resolve)のに十分であるが、これは、CMOSの感知機設計、試料容量の寸法、試薬の動力学、及びパッド及び感知機の間の光学路を含む多様な因子に左右されることができる。
【００４０】
本発明の配置及び技術が、アッセイを、画素のすべてを伴わないで、試薬の点を伴う光学的記録簿(optical registry)にある感知機配列において実行することができるので、本発明によって、これらの自由な画素を1種又はそれよりも多くの可能なやり方で利用することが考慮される。例えば、第2のアッセイは同じアッセイパッドの異なる領域で、又は分けられるアッセイパッド上、前述の未使用画素に対応する場所で実行し得る。未使用画素は、較正のため、又は対照(コントロール)として用い得る。例として、分析物の既知濃度を持つ対照溶液を、アッセイパッドの領域において、又は分けられるパッド上、未使用の画素の領域において導入し得る。対照溶液は、試薬と反応し、及び画素によって生成する信号を、既知分析物濃度に従って較正することができる。別の代わりのものによれば、試薬を単位(ロット)情報について較正するための手段は、未使用画素の領域において提供され得、それによって、ユーザが試薬単位較正符号を設ける必要性が排除される。同様な配置及び技術は、既知反射率信号を生成する未使用画素を伴う記録簿における標準的な色を利用することである。この既知信号を読むことで、配置は、微小処理機及び関連ソフトウェア及び電子的構成要素を介し、装置が相応に(properly)機能しているかどうかを確かめることができる。
【００４１】
一定の具体例に従い、感知機データは、PC板(ボード)(プリント基板)のような類似体(アナログ)-デジタル捕獲装置(capture device)を用いて獲得し(acquired with)、及び線形次元(linear dimension)データ配列として、その寸法が画像化配列における画素の数、128又は256の画素のようなものに対応し、処理することができる。このデータ配列は、分析物(ブドウ糖)及び試薬酵素展開(発色)の間の反応として時間にかけて変化し、飽和に達し、及び完全に乾き始める。
【００４２】
1種の具体例に従って、本発明は、データ配列における情報を時間にかけて処理することについての演算手順を組込み、血液試料におけるヘマトクリットを検出し及び修正する。検出機の配列にわたっての色変化の時間にかけての比率、及びそれ故にデータ配列の信号における変化の比率は、試料における血しょうの相対的な量に依存する。所定の試料寸法における比較的高い血しょう含量により、試料を試薬化学物質とより一層速く反応させ、及び色における変化を比較的より小さい血しょう含量よりも早く展開させる。ヘマトクリットレベルが血しょう含量に逆比例するので、色変化の比率はヘマトクリットレベルに対して逆に目盛る(scaled inversely)ことができる。
【００４３】
色変化及びヘマトクリットレベルの比率の間の関係は、アッセイパッド並びに固有の試薬化学物質に送られる試料の容量、光学路、光源及び検出機の配列を含む、様々な変動(variables)に左右される。結果として、CMOS画像装置(imager)によって検出されるような色変化比率及び血液ヘマトクリットレベルの間の独特な相関関係の較正は、経験的に(empirically)決定し、及びメモリ装置中に探索表、又は算出として計画することができる。
【００４４】
模範的な、非-制限的な演算手順式で、上記を達成するためのものには、次のものが含まれる。すなわち、
1. Hct αδA(x, t)/δt、Hct=ヘマトクリット、αは比例数(proportional to)を意味し、δ/δt=は時間に関しての偏導関数(partial derivative)(変化の比率の測定)、及びA(x, t)は配列信号強さ(strength)の位置x時間tでの指標(measure)である。
比例は線形及び形態Hct=m(δA(x, t)/δt)+Cであり得、式中、m及びCは経験的に定める定数である。ヘマトクリットの比例修正(proportionality correction)はまた、多項式、指数、べき乗(power)又は他の関数により、より一層良好に表示(represented)され得る。
2. ヘマトクリットαδA(x, t)/δx、式中、Hct及びαは上記に定義されるようなものであり、及びδ/δx=は位置xに関する偏導関数である。
再度、比例は線形及び形態Hct=m(δA(x, t)/δx)+Cであり得、式中、m及びCは経験的に定める定数である。比例はまた、非-線形で、及び対数、多項式、指数又は他の方程式(等価物)によって表示され得る。
3. ヘマトクリットαδA(x, t)δxδt(;;)、式中、Hct及びαは上記に定義されるようなものであり、及びδ/δxδt=は位置x及び時間tに関しての偏導関数である。
4. ヘマトクリットαδ2A(x, t)/δ2xδ2t、式中Hct及びαは上記に定義されるようなものであり、及びδ2/δ2xδ2t=は位置x及び時間tに関しての二次偏導関数である。
【００４５】
画素位置xは、下限(lower)から上限(upper limits)までにおよんで、及び256画素配列の場合において、1から256にまでおよぶ。様々な理由のため、演算手順はx=x_下限及びx=x_上限の間のような、配列内の特定の位置又は範囲の評価で、そこではx_下限が40であり得、及びx_上限が80であり得るものに制限され得る。
【００４６】
これらの演算手順において言及されるような時間tは、分析物の定量化処理内での既知事象間で経過する時間に言及することができる。例えば、t0は血液が試薬の膜に最初に示される地点(ポイント)で、又は画像化配列が、試薬の膜への分析物の到達(arrival)に対応する予め定めた閾値変化(threshold change)を最初に検出するときに、規定され得る。
【００４７】
配列信号強さA(x, t)は、試薬膜の色の測定に対応する。典型的に、この信号は電圧又は電流として初期に処理される。測光の試薬信号処理の技術に熟練する者は、それに次ぐ標準化された反射率Rの測定中への、及び/又はK/Sのよく知られる算出を介する吸収に対する、このデータの変換がA(x, t)によって表示され得ることを認める。例えば、すなわち、
K/S(x, t)=(1-R)2/2R、式中、R=A(x, t)反応物(reacted)/A(x, t)未反応物(unreacted)であり、
式中、A(X, t)未反応物は、分析物との任意の反応に先立つ試薬膜に対応する配列信号を言及し、及びA(x, t)反応物は、それが分析物と配列の位置x時間tで反応する場合の膜に対応する配列信号である。
【００４８】
この技術において熟練する者は、これらの及び/又は他の同様な演算手順の組合せが、数学的に、膜におけるヘマトクリット及び点展開の変化の比率の間の関係を捕獲することを認める(appreciate)。さらに、熟練した読者は、比例定数(m及びc)が試薬膜の条件(材料、化学物質、照明)、ハードウェア及びソフトウェアの仕様、及び分析物が膜に送られる性質及び方法に依存することを認める。
【００４９】
そのようにして、ブドウ糖濃度に対する反射光に関連する適した較正因子が次いで、ヘマトクリットレベルに基づいて選ばれる。消費者が装置を用いるとき、計機は色変化を検出し、及びまた同じか、又は異なるメモリ装置において含まれる演算手順によってなされるブドウ糖含量の算出に対するユーザのヘマトクリットレベルについての正しい較正因子を適用する。
【００５０】
上記の例として、ブドウ糖校正曲線は次の形態、すなわち、
R=mx[ブドウ糖濃度]+b、式中、R=測定されるような(as-measured)反射される光信号、及びm及びbは経験的に定める定数である。
【００５１】
修正される信号Rcは、修正因子、Fhの探索表から、ヘマトクリットレベルの関数として導き出すことができる。すなわち、
Rc=FhxR
である。
【００５２】
この修正される信号は次いで、上記式(方程式)中で代わられ、ヘマトクリット調整された(-adjusted)ブドウ糖濃度を算出する。
【００５３】
分析物及び試薬化学物質の間の反応によって引き起こされる、色における変化によって生じるデータを、今日の微小処理機の速度及び可能性(capacity)と併せて処理することは、試料を処理するのに必要な時間を加え、まだ実質的に正確性を増加させ、及び異なる全血のヘマトクリットレベルと関連付けられる分析物の濃度測定のための変動性を減少させる。
【００５４】
検出機データ分析に関連し、ヘマトクリットレベルを定めるための、上述の具体例への種々の代わりの、及び修飾が可能である。例えば、そのような代わりのもの及び修飾には、1種又はそれより多い次のもの、すなわち、時間に関する画素信号変化の比率を評価すること、時間に関する及びまた変化する関連の画素に関する画素変化の比率(即ち、空間的及び時間的な(temporal)変化の比率)を評価すること、個々の画素についての時間に関する画素変化の比率を評価すること、多重の画素についての時間に関する画素変化の比率を評価すること、酵素的反応及び色変化が完了するとき、色における最も大きな変化が検出される画素についての時間に関する画素変化の比率を評価すること、酵素的反応が継続する(ongoing)間、色における最も大きな変化を検出する画素についての時間に関する画素変化の比率を評価すること、任意の酵素的反応が実際に起こる前に予め定められる量の時間の経過後での色における最も大きな変化を検出する画素についての時間に関する画素変化の比率を評価すること、及び試料の分解される容量(先に記載するようなもの)を、血液の固定される、規定の(prescribed)量が試薬パッドに送られた特定の時間で評価すること(測定される試料の寸法が血しょう容量に比例するので、それはヘマトクリットに逆比例する)が包含される。
【００５５】
前述の検出機配列を用いることで、本発明はまた、同時に、アッセイパッドのような、分析物定量化の部材に送られる試料の量の定量化のための、新しい配置、装置及び方法を考慮する。この方法は、個々の検出機要素又は画素によって提供される別個のデータを利用する。反応点がアッセイパッドにおいて展開し始めるとき、先に記載した系が、幅のような、点の寸法と関連付けられる特定の次元を分解することができる。本発明は、点が、円形、正方形又は矩形のような、特定の形状であることを必要とせず、それは、検出機配列が、試料容量に比例する点の少なくとも1種の次元を分解するように方向付けられる限りにおいてである。アッセイパッド及び方法が、それによって血液をパッドに送られ、点展開における変動性を減少させるために最適化されることを仮定すれば、点の寸法は血液試料の容積に比例する。
【００５６】
画素化系は、点の寸法を、どれだけ多くの画素又は検出機要素が色変化の検出をするか識別することによって分解することができる。分析物及び酵素の間の化学反応と関連付けられる色変化は、完了し又は平衡に達し得ないが、予め定められる色における閾値変化を検出する画素の数の定量化は、点寸法に比例する。それ故、点寸法、及びそれ故に容量の同時の予想(assessment)はコンピュータ算出することができる。
【００５７】
したがって、種々の試料容量と関連付けられるブドウ糖濃度算出に及ぼす効果は、経験的に定められ得、及び探索表、式、又は算出が、メモリ装置において組み込まれ、それが次いで用いられ、適した予め定められる較正因子を選定し、特定の試料容量についての分析物濃度のより一層正確な読みを提供する。そのようにして、実際の試料容量に基づく適した較正因子は、ブドウ糖濃度の算出に用いる演算手順に適用され得る。
【００５８】
上記の例としては、ブドウ糖校正曲線が次の形態である場合である。すなわち、
R=mx[ブドウ糖濃度]+b、式中、R=測定される反射した光信号のようなもの、及びm及びbは経験的に定められる定数である。修正した信号のRcは試料容量の関数として、修正因子、Fvの探索表から導き出すことができる。すなわち、
Rc=FvxR
である。
【００５９】
この修正される信号は次いで上記式中に代えられ、容量調整ブドウ糖濃度を算出する。
【００６０】
種々の代わりとなるもの及び修飾が、試料の寸法を定めるために、検出機配列データ分析に関連する上述の具体例に対して可能であり、例えば、かかる代わりのもの及び修飾には、1種又はそれよりも多い次のものが包含される。すなわち、それらは、酵素反応中の時間での特定点で規定される一定の閾値よりも上の色における変化を検出した画素の数をコンピュータ算出すること、酵素反応中の時間での多重の点で規定される一定の閾値よりも上の色における変化を検出した画素の数をコンピュータ算出すること、酵素反応が完了する時間での規定の一定閾値より上の色における変化を検出した画素の数をコンピュータ算出すること、配列にわたって変動性の閾値よりも上の色における変化を検出した画素の数をコンピュータ算出すること、試薬パッドでの実際の試料容量に対して出力を関連させる(correlate)ために、上記戦略を用いること、及び予め決定した量の時間の後にアッセイパッドに対して送られるべき試料容量を予測するために、上記戦略を用いることである。
【００６１】
上述の検出機配列を、試料の容量を検出するのに用いることで、容量情報を帰還情報として用いることができ、及び集積した計機のような、装置において利用する。本明細書の状況において集積装置又は計機の規定には、皮膚からの体液又は血液の試料を獲得すること(acquiring)、皮膚からの体液又は血液を定量化の領域又はアッセイパッドにまで運ぶこと(transporting)、及び試料における分析物(例は、ブドウ糖)を測光方法を介して定量化することの機能を含むものが包含される。
【００６２】
この具体例において、減圧、熱、圧力、振動又は同様な作用のような、触媒を、なるべくなら、血液の十分な試料容量の獲得を促進するために、検体採取部位に対して適用する。これらのような触媒は、指先端(fingertips)よりも少なくしかかん流されない代わりの体部位からでさえ十分に大量の血液を発現させる際に有効であることができる。触媒が十分な大きさ及び持続期間を伴い適用されるのを確実にするために、本発明は、触媒を制御するために、構築物及び方法を提供し、それは必要な限りずっと正確に(for exactly as long as necessary)操作される。試薬パッドに送られる試料容量を同時に定量化することによって、集積装置内の検出機配列及び関連するコンピュータ上の(on-board)データ処理は、触媒の増加か、減少か、又は大きさを一定に保つかのいずれかをも、並びに触媒の適用を続けるか、又は停止するかのいずれかをも指示する、デジタル微小処理機制御機又は同様な装置を介して、帰還信号を提供することができる。そのような触媒機構の調節の技術分野において経験するものは、調節信号が、二値(バイナリ)又は類似体のいずれでもあり得ることを認め、及びポンプ(減圧/加圧のため)、モータ(振動のため)、加熱(heating)要素(皮膚温度を増加するため)又はそれらの組合せの調節に従って、この情報を使用する。
【００６３】
1種のそのような模範的な様態(モード)の操作を図1において例証する。本明細書において例証されるように、減圧のような適切な触媒は、適切な機構又はポンプによって創製され、先導される(initiated)。しかる後すぐに、検出機配列からの信号を分析し、及び試料容量を推定する。この容量は標的試料容量と比較される。容量が十分なら、触媒は止められる。容量が不十分なら、標的試料容量が達成されるような時間まで、読み及び算出の処理が繰り返される。一旦標的試料容量が達成されれば、分析物濃度測定が続けられ得る。
【００６４】
帰還を提供するために、検出機配列のデータ分析に関連する上述の具体例に対する種々の代わりとなるもの及び修飾が可能である。例えば、そのような代わりのもの及び修飾には、1種又はそれよりも多くの次のものが含まれ得る。すなわち、アッセイパッドで受け取る実際の試料容量に対応する帰還信号を提供すること、アッセイパッドに対して送られるべきことが予想される(anticipated)予測された容量に対応する帰還信号を提供すること、アッセイパッドで受け取る容量に比例する類似体の帰還信号を提供すること、受け取られる試料容量の十分な、又は不十分な量のいずれも指示するデジタルの帰還信号を提供すること、必ずしも試薬パッドでない計機内での代わりの場所の画像化に基づくが、また血液の特定閾値が試薬パッドに対して送られるどうかを検出するために検出機配列によって画像化することができる帰還信号を提供すること、及びまた血液の特定閾値がアッセイパッドに対して送られるどうかを検出するために検出機配列によって画像化することができる計機の外側の代わりの場所(皮膚上でのようなもの)の画像化に基づいて帰還信号を提供することである。
【００６５】
検出要素又は画素の別個の性質はまた、欠陥の検出を許し、及びそれらを、適するか、又はより一層理想的な測光反応を展開する反応点の領域から、それらが不作為に分布されていたとしても区別する。
【００６６】
例えば、検出機配列を並べ、随意に、適する光学的拡大(magnification)と接合する反応点を走査(スキャン)する。理想的な点は、配列にわたって信号応答における変動をほとんど又はまったく生成しない。非理想的な点の場合には、画素の応答は空間的に及び時間的に変動する。次の1種又はそれよりも多くの特長を持つ定量化の演算手順は、反応点の欠陥(群)を修正及び/又は無視することができ、及び分析物濃度のより一層正確な測定を提供する潜在能力(potential)を持つ。すなわち、適する、及び期待される色に対応する画素からのデータだけの識別及び包含(例は、青色の種々の色合い(shades)に対応するデータのためだけの選別(スクリーン)); 適切な、及び期待される色に対応しない画素からのデータの識別及び除外(exclusion)(例は、赤色の色合いに対応するデータからの選別); 適切な色のために期待される時間に関して比率で変化しない画素情報の包含/除外(例は、青色の変化の比率が非-青色の画素のものと同じでない); 及び適する色について期待される特定の経過時間後、又は特定時間の窓(ウインドウ)中の時間に関する比率で変化しない画素情報の包含/除外(例は、青色画素が時間t1からt2までx%によって変化するが、非-青色画素はx%によって時間t1からt2を通じての間変化しない)である。
【００６７】
上記戦略又は同様のものの組合せは、演算手順が首尾良く非-理想的な点について修正するのを許し得る。点領域の比較的小さな割合が実際に理想的である場合でさえあり得、まだ、検出機配列がこの領域を画像化することができる場合、1画素でも分析物の正確な読みを提供するのに十分であることができる。
【００６８】
図2-3は、本発明の配置、装置及び方法の局面の少なくとも若干の図式的な例証である。本明細書に例証するように、集積装置又は計機のような配置10は、検出機配列20を含むことができ、それは個々の検出要素30の線形配列の形態において提供することができる。各検出要素30は信号を生成することができる。検出要素30は1種又はそれよりも多いCMOS系検出要素又は画素を備え得る。線形配列20は概してアッセイパッド40を伴う光学的記録簿におけるものである。アッセイパッド及び検出配列20の相対的な縦方向の位置は、もちろん、例証する具体例と異なり得る。加えて、アッセイパッド40及び検出機配列20は、例証される具体例のものからは異なる幾何を持ち得る。検出機配列20は、アッセイパッド40よりも大きくてよい。
【００６９】
アッセイパッド40は好ましくは、少なくとも1種の試薬を含有する。機構を提供し、血液のような、体液の試料を、アッセイパッド40にまで運び得る。例証する具体例に従って、針状物(ニードル、注射針)のような中空(空洞)部材60で、アッセイパッドと流体連通する1種の端部を持つものを、輸送用の機構に提供し得る。体液の試料をアッセイパッド40に対して適用するので、試薬及び興味ある分析物(例は、ブドウ糖)の間の反応は、アッセイパッド40の表面上での色変化を招き、検出機要素30の配列を伴う光学的記録簿における反応点50を形成する。検出機配列20は、点50に対応する場所に、興味ある分析物の存在を表す色変化に応じて信号を生成する。信号を用い、試薬パッドに対して適用される試料の容量を推定し、試薬及び分析物の間の反応の動力学を監視し、及び反応点50における不規則性を解明する(ascertain)のに、上述のようにすることができる。次いでこの情報を用い、装置の出力(例は、試料において存在する分析物の濃度)を修正し、アッセイパッド40に対して表示される試料のヘマトクリットレベル、容量、及び/又は反応点50における不規則性を説明する(account for)ことができる。特長の上述の配置10は、すべてが単一の装置又は計機内に含まれ、又は集積され得る。代わりに、任意の上述の特長の1種又は組合せをかかる装置中に組込み得る。
【００７０】
検出機配列20は、本明細書に記載する種々の操作を遂行するための装置10において存在する配置70の部分を形成する。図3において最も良好に例証されるように、検出機20は、時期(タイミング)及び制御論理(control logic)を持つ装置72と信号連通する複数の検出機要素を含み得る。時期及び制御論理は、内部、その上、外部の調節信号を含み得る。これらの信号は、典型的に時計及び枠(フレーム)開始信号を含む。外部の時期及び調節信号は、微小処理機/微小制御機又は他の外的な電気回路網(circuitry)によって生じ得る。検出機配列20は、類似体信号の出力を持ち得る。代わりに、検出機20はデジタルデータ界面(インタフェイス)を持ち得る。
【００７１】
例証するように、検出機は、内部の信号増幅機(signal amplifier)74を備え得る。代わりに、信号増幅機74は、破線において示す増幅機74によって指示されるように、外的なものでよい。別の代わりのものによれば、増幅機74は完全に省略してよい。まだ別の代わりのものに従って、双方の内部及び外部の増幅機74を設けてもよい。
【００７２】
検出機20からの信号は、類似体/デジタルの変換機(コンバータ)76に対し出力される(そこではデジタルデータ界面が検出機によって提供されない)。変換機76 は、メモリ80及び入力/出力の装置82と共に、バス(bus)78に接続される。メモリ80は、1種又はそれよりも多いRAM、ROM又はEEPROM、並びに他の慣習的なメモリ装置を備え得る。その形態は何でも、メモリ80は好ましくは、ヘマトクリットレベル、試料容量又は試薬点の不完全性を表す少なくとも1種の値を含む。この関連で、メモリは、本明細書に記載する1種又はそれよりも多くの演算手順及び探索表を含み得る。
【００７３】
変換機76、バス78、メモリ80及び入力/出力の装置82は、微小処理機/微小制御機84の構成要素であってよい。代わりの具体例によれば、変換機76、メモリ80及び入力/出力の装置82は、微小処理機/微小制御機84に対して外的である。
【００７４】
入力/出力の装置82は、種々の出力装置86、88、-90、92と信号連通し、及び調節信号をそれに提供することができる。これらの出力装置は、本明細書に記載するように、試料の獲得を促進するために、触媒を提供する装置を含み得る。例えば、これらの装置は、1種又はそれよりも多くの減圧ポンプ、作動誘引(actuation trigger)装置、光源、熱源、振動モータ、又は前記の任意の組合せを含み得る。これらの装置の形態にかかわらず、それらは、それらが入力/出力の装置82と信号連通し、調節信号に対して感受性であるように設定され、及び並べられる。これらの調節信号は、本明細書に記載するように、検出機配列の援助により作製される試料容量算出に基づき得る。
【００７５】
本発明の原理に従って形成される集積装置は、多数の適切な構成を持ち得る。一定の具体例に従って、装置を設定し、ユーザからの血液の試料を獲得し、試料を分析部位に移し、及び試料において含有される標的分析物の濃度を定めることによって試験を実行する。これらの操作はすべて、ユーザの入力がほとんど又はまったくなしで実行される。例えば、これらの操作は、特定の又は予め定める予定(スケジュール)に従って自動的に始められ得る。代わりに、これらの操作は、ユーザの命令で、例えば、装置上の開始ボタンを押すことを介して、始められ得る。
【００７６】
装置は、使い捨て可能な、及び再使用可能な部分を含み得る。使い捨て可能な部分は、少なくとも1種の皮膚孔開け要素/運搬部材(transport member)及び分析部位(それはアッセイパッドを含み得る)を含み得る。使い捨て可能な部分は、単一試験を実行するための機能性(capability)を提供し得る。試験が完了した後、使い捨て可能な部分を処分し(discarded)及び別の試験を実行する前に新しい使い捨て可能な部分で置き替えられる。代わりに、使い捨て可能な部分は、複数の皮膚孔開け要素/運搬部材及び分析部位を含む。かかる使い捨て可能な構成単位(ユニット)は、使い捨て可能な構成単位が処分され、及びそれを置き換える必要がある前に、複数の試験が実行されるのを可能にする。装置は着用型又は手持ち型のいずれでも、又は双方であり得る。
【００７７】
非制限的な模範的集積装置100は図4-5において例証する。本明細書に例証するように、装置100は、概して機能的部分102、及び随意の付属手段(attachment means)又は帯(バンド)104を備える。それ故、本発明に従って、集積装置100は装着型であってよい。加えて、又は代わりに、集積装置は、手で持つ型の装置として操作可能であり得る。例えば、例証する具体例に従って、帯104をユーザから分け、及び/又はさもなければ取り除き、及び装置100を適切な容器(ケース)において又はユーザのポケットにおいて蓄えることができる。帯は次いで、握られ(grasped)、及び装置を皮膚に対して保持するのに用いて、試験操作を実行することができる。
【００７８】
装置100は好ましくは、血液の試料において含有される分析物の濃度の測定を実行するための少なくとも1種の配置を含む。例証する具体低に従い、装置100は、少なくとも1種の皮膚孔開け要素、少なくとも1種の、本明細書において更に詳細に記載するような、ねじれ(torsional)のばね要素のような作動部材、及び少なくとも1種の分析部位110で、それがアッセイパッドを含み得るものを備える。少なくとも1種の配置は、使い捨て可能な部分又は構成単位の一部分を形成し得る。1具体例に従って、使い捨て可能な構成単位は、血液の試料において含有される分析物の濃度の少なくとも1種の測定を、処分及び置き換えられるのに先立って許す。更なる具体例に従えば、使い捨て可能な構成単位は、血液の試料において含有される分析物の濃度の複数の測定を、処分及び置き換えるのに先立って許す。
【００７９】
一定の代わりとなる具体例によれば、装置は付加的に、米国特許第6,540,975号明細書、米国特許出願公開第2003/0153900号、第2004/0191119号明細書、及び公開されたPCT出願WO 04/085995号及びWO 04/0191693号に開示される1種又はそれよりも多い特長を含み得、それらの全体の内容を参考として本明細書に組込む。
【００８０】
本発明は、多くの異なる形態においての具体例によって、本発明の好適例に関して詳細に記載するように満足されるが、本明細書の開示が本発明の原理の模範として考えられ、及び本発明を、本明細書に例証及び記載する特定の具体例に制限するものでないことが理解される。膨大な変形がこの技術において熟練する者によって本発明の精神から逸脱することなく作製され得る。要約及び表題は本発明の範囲を制限するものと解釈されず、それらの目的は、関係当局、並びに公衆が、すぐに本発明の一般的な性質を定めるのを可能にすることである。用語“手段類”は明示的に用いない限り、本明細書に列挙するその特長又は要素のどちらもが合衆国法典第35 巻米国特許法第112条、第6段落(35 U.S.C. §112, 6)に従って手段群-プラス-機能(means-plus-function)の限定として解釈されるべきでない。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の一定の局面に従う操作の様態(モード)の流れ図(フローダイヤグラム)である。
【図２】本発明の原理に従って形成される配置の図式的な例証である。
【図３】図2の配置の部分の図式的な図表である。
【図４】本発明の具体例に従って形成される装置の透視図である。
【図５】図4の部分的な切欠き図(cutaway view)である。
【技術分野】
【０００１】
(発明の分野)本発明は分析物の存在及び/又は濃度の検出のための技術及び装置に指向する。
【背景技術】
【０００２】
(発明の背景)次の議論において、一定の記事及び方法は、背景及び導入の目的のために記載する。本明細書に含まれる何ものも、従来技術の“承認”として解釈されるべきでない。本出願人は明白に、本明細書に参照する記事及び方法が、必要に応じて、適用可能な法による規定(applicable statutory provisions)の下で従来技術を構成しないことを実証する権利を確保する。
【０００３】
米国糖尿病協会(American Diabetes Association)によれば、糖尿病は米国の第5位の最も致命的な疾病であり、及び1年に213,000名よりも多くの人々を殺し、2002年には、糖尿病の合計経済的費用は$1320億(ドル)を超えると推定されており、及び進展するタイプIの若年性糖尿病の危険性は他のすべての慢性小児期疾病よりも事実上高い。
【０００４】
糖尿病の管理における重大な構成要素は、頻繁な血液ブドウ糖の監視である。現在、多数の系(システム)が受動体(patient、患者)による自己監視のために存在する。1種のかかる系は測光系又は方法と呼ばれる。そのような系において、第1工程は、アッセイすべき分析物を含有する水性流体の試料を得ることであり、通常、全血又はその画分である。血液の試料は指桿(finger stick)又は他の手段によって得られ得る。
【０００５】
流体試料を次いでアッセイパッド又は膜と接触させる。接触は一般にアッセイパッド又は膜を動かし、受動体の皮膚の表面上の液体試料に接触させることによって達成される。パッド又は膜への適用に次いで、試料において存在する標的の分析物を、アッセイパッド又は膜を通じて毛管、毛管作用で運ぶこと(wicking)、重力流及び/又は拡散の機構によって通す。パッド又は膜において存在する化学試薬は、標的分析物と反応し、光吸収性反応生成物、又は色変化を生成させる。
【０００６】
アッセイパッド又は膜を次いで、監視装置(モニタ)中に挿入し、そこで光学的な測定がその後、この色変化から行われる。それらの具体例において、そこでは光学的測定は反射率測定であり、アッセイパッド又は膜が光源で照らされる。光は、アッセイパッド又は膜の表面から拡散反射される光として反射される。この拡散光は収集され、及び例えば反射率分光光度計の検出機によって測定される。反射される光の量は次に、試料における分析物の量に関連し、すなわち、通常、アッセイパッド又は膜の表面から反射する光の量は試料において含有される分析物の量の逆関数である。
【０００７】
演算手順(アルゴリズム)を用い、試料において含有される分析物の濃度を検出機によって提供される情報に基づいて定める。興味のある分析物がブドウ糖であり、及び流体試料が全血である場合に採用し得る代表的な演算手順は、例えば、米国特許第5,049,487号、第5,059,394号、第5,843,692号及び第5,968,760号明細書において開示され、それらの開示を参考として本明細書に組込む。
【０００８】
全血におけるブドウ糖の濃度を定量する測光方法に依存するブドウ糖監視技術は、ヘマトクリットレベルにおける変動、又は血液試料内の赤血球の濃度と関連付けられる誤差を被り得る。種々の方法が、ヘマトクリットレベルの典型的な範囲にわたって測光方法を用いて測定されるブドウ糖濃度の正確性及び反復性を確実にするために採用されている。正常なヘマトクリットレベルは、男性のための42-54%及び女性のための36-48%である。全体的に、正常な範囲は36-54%からであるが、様々な理由のため、それらのブドウ糖濃度を規則的に試験される者は、これらの正常範囲よりも更に低い(貧血症)又は高い(赤血球増加症)ヘマトクリットレベルを持ち得る。これは、正確なブドウ糖監視の開発のための挑戦を示す。これは、試料が正常な範囲でのどこかでヘマトクリットレベルを含むと仮定し、計機(メータ)は典型的に、意図され、又は較正される(calibrated)からである。糖尿病患者及び臨床医は、重大な医療上の決定を、それらの疾病の管理において、これらの計機によって提供される読み(reading)に基づいて行う。それ故、より一層広範な範囲のヘマトクリットレベルにわたってより一層正確な測光的定量化方法を持つことは有益である。
【０００９】
その上、ブドウ糖の監視装置は典型的に、正確な読みのために十分な量の全血を供給することを、ユーザ(使用対象体)に求める。この容量は、およそ10マイクロリッタ又は以前にはそれよりも多かったが、より一層新しい定量化技術の開発に伴い、最小の容量が、1マイクロリッタほど低い測光計機についてのものにもたらされた。これは、糖尿病患者の重荷を、それらの試験において、切開(lancing、ランセットで突くこと)の深さ及び努力を減少させ、比較的多量の血液をそれらの切開部位から引き出す(milk)ことによって減少させた。再度、計機の較正は、この最小の供給が試験細条(ストリップ)に送られたことの仮定を伴って開発される。ユーザが十分な量を供給しない場合、そのとき計機は一般に誤り符号(エラー・コード)を表示し、及びユーザは再度試験されなければならない。さらに、ユーザは、典型的な量の血液よりも多くのものを、試験細条に供給し得、それは細条の較正が容量感受性である場合に不正確な結果を導き得る。測光計機にとって、その内部較正を評価し、及び調整する能力を、試薬細条に供給する流体の量を検出し、及びその容量について特異的に選定される適した較正変数(パラメータ)を適用することによって持つことは、有益である。
【００１０】
十分に集積(統合)した(integrated)ブドウ糖計機系の開発は、皮膚の切開し、血液を試薬の試験細条に運び、及び全血のブドウ糖の定量化の処理(プロセス)をすべて単一の装置において組み込むことを要求する。かかる系は、十分な試料容量が得られる限り、任意のユーザの介入を、定量化処理中にまったく要求しないかもしれない。自動化触媒、熱、減圧(vacuum)、又は圧力のようなものを、体液の試料、又は全血を得るのに利用し得る。
【００１１】
最小の求められる試料容量の取得を促進するために、1種のかかる装置は、皮膚への特定の大きさ(magnitude)の部分的な減圧の適用及び持続期間に依存する。若干の個体のために、この予め計画した(programmed)量又は減圧の持続期間が適し得る。他のもののために、この予め計画した触媒は、不十分な又は余分な量の血液、並びに他の望ましくない成果(outcome、予後)、余分な挫傷(excessive bruising)(脆い毛管網状構造(fragile capillary network)を伴うもののため)、得られる結果の不必要な遅れ(速い出血性個体のため)、並びに皮膚上に置かれる余分な残りの血液のようなものを生成し得る。それ故に、試料定量化の検出機がまた、同時に、十分な試料容量が正確な読みのために得られ、及びこの情報が触媒の大きさ及び/又は持続期間を調節するための帰還(フィードバック)として提供されるかどうか定めることができる場合は、有益である。この帰還が導き出す調節は、集積されたブドウ糖監視技術にとって著しい利益である。
【００１２】
分析物の濃度測定のための測光アッセイパッド又は膜は典型的に、円形又は線形の点(スポット、斑点)を、そこに含有される化学試薬が、ブドウ糖のような全血内の特定の分析物を含有する液体と反応するときに生成させる。理想的な点は、点にわたり色が均一で、及び分析物の濃度を表すものとして規定し得る。理想的でない点は、次の1種又はそれよりも多いやり方において著明であり得る。すなわち、原色の不均一性(例は、青の強度における変動)、赤のような非原色の存在で、血球の存在及び/又は溶解と関連付けられ得るもの、及び上記色の変動が点にわたって不作為に又は不均一に分配され得るものにおいてである。
【００１３】
様々な理由のため、試薬の膜と反応する分析物の結果として展開(発色)する点の質は、上述のように理想的でないかもしれない。そのような理由には、1種又はそれよりも多い以下のものを含み得る。すなわち、膜構造における欠陥又は製造上の変動、試薬酵素の濃度における変動、製造中の膜の操作過誤、及び液体及び/又は分析物及び試薬構造及び/又は膜化学物質(試薬酵素と反応する血液試料内の別の医学上の薬物のようなもの)の間の意図されない化学的反応が含まれ得る。
【００１４】
市場上のほとんどの装置は、低質の点について検出又は修正することができない。これらの感知機(センサ)は、典型的に、1種又はそれよりも多い光ダイオードで、試薬点内の欠陥を個別に分析する能力を持たない。それ故、これらの系が非理想的な点の状況において正確な読みを提供し得ないという危険性が存在する。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１５】
(発明の概要)本発明によれば、最新技術は、配置(アレンジメント)、装置及び更に本明細書に記載するもののような技術の供給を通じて進められ、分析物の存在及び/又は濃度を、正確に、効率的に、及び経済的に定めるためのものである。本発明に従えば、最新技術は特に、排他的でないが、個体上のブドウ糖監視装置及び技術の前後関係(情況)内で、進められた。その上、又は代わりに、本発明に従って、慣習的な系及び方法と関連付けられる上述の欠点の1種又はそれよりも多くを克服し得る配置、装置及び技術を提供する。
【００１６】
複数の装置及び方法が考慮され、それらは、検出機要素(素子)又は画素(ピクセル)の配列(アレイ)を備える検出機を採用し得、分析物及び試薬化学物質の間の測光的な化学反応と関連付けられる反射光の色変化又は強度を検出する。随意に、検出機要素は、CMOS-に基づく(CMOS系)検出機要素を備える。とりわけ、CMOS検出機要素は、分析下の試料と関連付けられるヘマトクリットレベル及び/又は容量における相違のための修正に役立つ(help)。本発明にかかる追加の局面は、CMOS系検出機要素を設け、それは自動化された全血検体採取及び分析物の検出を実行する接続された装置のための帰還調節を提供することができる。本発明にかかるまだ別の局面では、非理想的な反応点(スポット)の特徴を償うのにCMOS検出要素からの帰還を用いる。
【００１７】
1種の局面に従い、本発明は、身体上の流体(bodily fluid)において存在する分析物の濃度を監視するための装置を、提供し、その装置は検出機を備え、検出機は検出機要素又は画素を備え、その要素又は画素は、CMOS感知機、CCD感知機、光ダイオード又は赤外線感知機、近接場(near-field)及び中接場(mid-field)の双方の赤外線感知機を含むものを備える。本発明の範囲内で考慮される他の感知系もまた、赤外、紫外及び蛍光の感知系及び電気化学的感知系を、試薬を含まない(reagentless)感知の取組みを含んで包含する
【００１８】
したがって、本明細書において本発明にかかる検出機配列への参照には、任意の適切な検出機要素(群)が含まれ得ると理解されるべきである。本発明にはそれ故、本発明の具体例に制限されないが、CMOS又はCCDの検出機要素、光ダイオード、赤外、蛍光、紫外又は電気化学的な検出機要素が含まれる。
【００１９】
検出機配列は制限されないが線形配列であると理解されるべきである。極性(polar)又は領域(エリア)の配列のような非線形の配列もまた、本発明によって考慮される。
【００２０】
本明細書において、第1、第2、第3及び第4の構成要素(など)への参照は、本発明を具体例に制限するものでなく、そこでは、これらの構成要素各々が物理的に互いから分けられると理解すべきである。例えば、本発明の単一の物理的要素は、請求する第1、第2、第3又は第4の構成要素の1種よりも多い特長を実行してよい。逆に、複数の分かれた物理的な要素の共同作用(working together)は請求する第1、第2、第3又は第4の構成要素の1種の請求する特長を実行し得る。同様に、第1、第2(など)の方法工程への参照は、本発明を分けられる工程だけに制限しない。本発明によれば、単一の方法-工程は、本明細書に記載する多重の工程を満たし得る。逆に、複数の方法工程は、組合せで、本明細書に列挙する単一の方法工程を構成することができる。
【００２１】
本発明のある局面によれば、装置、配置及び方法が、身体上の流体において存在する分析物の濃度の定量化するために提供され、それは、すなわち、検出可能な信号を、分析物との反応により反応点の形態において生成し得る少なくとも1種の化学試薬を備えるアッセイパッド、光源、検出機、処理機(プロセッサ)、及び処理機と連通するメモリ(記憶装置)を備え、そのメモリは、すなわち、(a)1種又はそれよりも多くの次の、すなわち、(i)試料において含有されるヘマトクリットのレベル、(ii)アッセイパッドに適用される試料の容量、又は(iii)反応点において存在する不完全性を表す少なくとも1種の値、及び(b)試料において含有される分析物の濃度を算出するための少なくとも1種の演算手順を備える。
【００２２】
本発明の更なる局面によれば、装置、配置及び方法が、身体上の流体において存在する分析物の濃度を定量化するために提供され、それには次のものが含まれる。すなわち、少なくとも1種の化学試薬を備えるアッセイパッドを提供すること、試料をアッセイパッド上に導入すること、検出可能な信号を、反応点の形態において、少なくとも1種の化学試薬と分析物との少なくとも1種の化学反応により生成すること、アッセイパッドから反射される光に基づく信号を生じさせること、1種又はそれよりも多くの次の、すなわち、(i)試料において含有されるヘマトクリットのレベル、(ii)アッセイパッドに適用する試料の容量、又は(iii)反応点において存在する不完全性を表す、少なくとも1種の値を算出すること、及び試料において含有される分析物の濃度を少なくとも1種の値において因子分析すること(factoring)によって算出することを備える。
【００２３】
上記に従って、装置は上述の特長の若干又はすべてを集積するブドウ糖計機を構成し得る。集積装置は、少なくとも1種のかかる測光分析で、その使い捨て可能な構成要素の再積載(reloading)が必要となる前に、設定され(configured)、実行され得る。集積装置は、手持ち型(handheld)又は着用型(wearable)でよい。集積装置は腕時計の一般的な形態であってよい。
【００２４】
本発明に従って、検出機要素はCMOS系の検出機要素を備え得る。さらに、検出機の配列はCMOS系の検出機要素又は画素の線形配列の形態であってよい。
【００２５】
本発明に従って、集積装置は、身体上の流体の試料を抽出するための手段を含んでよく、及び皮膚孔開け(skin piercing)部材及び1種又はそれよりも多い次の、(i)減圧、(ii)陽圧、及び(iii)熱の適用を備えることができる。
【００２６】
本発明に従って、上述のように、装置は更にコンピュータ可読な(computer-readable)媒体を備えてよく、その媒体は少なくとも1種の演算手順及び探索表(look-up table)を備える。本発明によれば、装置は更に微小処理機(マイクロプロセサ)制御装置(コントローラ)を備え得る。
【００２７】
上述の発明は更に、少なくとも1種の光源、1種又はそれよりも多いレンズ、1種又はそれよりも多い光伝達要素(例は、光ファイバー)、散光機(optical diffusers(拡散機))及び光学フィルタを備え得る。
【００２８】
上述の発明の一定の具体例において、アッセイパッドは、分析物との反応により、反応点を画成する色変化を生成する、少なくとも1種の化学試薬を備え得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
(図面の簡潔な記載)好適例を、図面において例証し、そこでは似た参照番号は似た要素に言及し、及びそれらの簡潔な説明を(図面の簡単な説明)の項に移す。
【００３０】
(発明の詳細な記載)ブドウ糖、ビリルビン、アルコール、規制物質(controlled substances)、毒素、ホルモン、タンパク質、等のような標的分析物の存在及び/又は濃度の検出及び測定のための模範的配置及び方法を次に説明する。
【００３１】
より一層広い局面において、本発明は、試料のヘマトクリットレベルにおける広い変動について、ブドウ糖のような分析物の測定において、それを修正する能力を提供する。本発明は、検出機の画像化(imaging)配列を利用し、この修正を実行し、及び任意の付加的なハードウェアを必要としない。言い換えれば、他の別個の感知機又は検出機は、画像化配列以外では、修正を算出するために要求されない。試料内の分析物を定量化するために用いる感知機だけでも、またヘマトクリットについて修正し得る。画像化配列からのデータを処理する戦略的な演算手順は、同時に又は同時に近く、試料のヘマトクリットレベルについての情報を提供する。それ故に、より一層正確な結果が、ユーザのヘマトクリットレベルにもかかわらず、試料のヘマトクリットレベルに基づく修正を介して得られ得る。
【００３２】
本発明はまた、適した演算手順を用い得、アッセイパッドに送られる試料の容量の量の同時感知を許す。この情報と共に、適した較正変数を、実際の送られた容量に対応して選定し得る。試料容量について修正するためには、ヘマトクリットの修正のために用いるものに似た演算手順を用い得、そこでは容量がヘマトクリットの代わりになり(substituted for)、及び独特な式及び対応する定数が定められる。
【００３３】
本発明は、測定するブドウ糖の正確性を計機系のアッセイパッドに典型的に送られる試料容量の広い範囲について改善するために、柔軟性を提供する。加えて、減圧、熱、圧力、等のような検体採取触媒(sampling catalysts)は、自動的に十分な試料容量が収集され及び分析されるのを確実にするのに役立つように、装置によって実施され(implemented)得、又は提供される。本発明は、情報を計機系に対し提供し、触媒が十分であるとき、及びそれがいかなる量かを知る。本発明がアッセイパッドに送る試料の容量を測定するか、又は推定(estimate)することができるので、またそれは、触媒の開始、維持又は終止、並びに触媒の大きさの増加又は減少に対する帰還を、この測定される容量に基づき提供することができる。これは次の利益を与え、それは、装置機能をユーザの同時の皮膚生理に対して適合させること、触媒に関連付けられる危険性(挫傷、瘢痕(scarring)、余分な出血)を最小にすること、系によって消費されるエネルギを減少させること、及び無駄な(wasted)試験操作(及び関連するユーザの時間、電池供給、及び試験細条の費用)の機会を、最小の試料容量が得られるのを確実にすることによって減らすこと、並びに系からの結果を得るための全体の時間を最小にすることである。
【００３４】
付加的な広い局面に従って、本発明は検出機配列から受け取るデータを処理することができ、分析物の濃縮方法の正確性を改善するために、反応点に存在する不規則性(irregularities)又は不完全性を償う。本発明は、装置、配置及び方法を含み、それらは、任意の上記参照する局面を個々に、並びにこれらの局面の若干又はすべての組合せを含む。
【００３５】
本発明は、線形CMOS画像化検出機配列を採用し得る。他の取組みに反し、2-D CCDの画像化検出機配列の使用を記載し、線形CMOSの配列が単列(single row)の光学的検出機(画素)にわたって光を検出し、その出力は画素に入射する光の量に比例する。線形の検出機配列は、2-D画像化系にかけて、利益を、平易に(in simplicity)、及び画像情報の処理における効率を与え、試薬化学反応又は試薬点の期待される場所(expected location)が既知で、及び関連する光が、LEDによって供給され得、それがこの領域から反射され、及びCMOS配列によって適して画像化される限りである。
【００３６】
CMOS検出機配列は、アッセイパッドの寸法(size)及びパッド上に展開する点の寸法の期待される範囲に匹敵する全体的な寸法を持ち得る。1種の代わりのものに従って、検出機はパッドの寸法よりも大きくてよい。この構築物はアッセイパッド及び検出機の相対的な位置(position)におけるより一層広い許容を許可することができ、及び付加的な処理過程(in-process)の誤差検出及び回復を提供する(例は、アッセイパッドの動きについての検出又は修正)。
【００３７】
LED’sのような光源に加え、レンズ、拡散機、光導体(light pipes)、等のような種々の光学的構成要素を系中に集積し得、画像寸法及び分解能(resolution)を至適化する。そのような系は、商業上入手し得る線形CMOSの検出機配列、部分番号# TSL1401R又はTSL1401CS; TAOS、Plano(プラノ)、TX(米国テキサス州)からのようなものを利用し得る。この検出機は128画素を長さにおいて〜49mmの配列にわたって持つ。白い表面、未反応の試薬パッドのようなものは、光を反射して、及びCMOSの検出機によって受け取られ、各画素からの信号を招き、それは条件付けられ(conditioned)、5ボルトまでの最大に近い応答を生成する。より一層暗い表面、試薬点と関連付けられる色変化からのようなものは、各画素についてのより一層低い電圧応答を、試薬化学物質、光源、光路(optical path)、及び結局、分析物(例は、ブドウ糖)の濃度に応じて生成する。
【００３８】
アッセイパッド、感知機又は検出機のような定量化部材、及び1種又はそれよりも多い付加的な構成要素を備える多数の異なる配置は、本発明によって考慮される。付加的な模範的配置は、米国特許出願第10/394,230号明細書において、ANALYTE CONCENTRATION DETECTION DEVICES AND METHODS(分析物の濃度検出装置及び方法)と題するものに記載され、その全体の内容を参考として本明細書に組込む。
【００３９】
測光の試薬を含有するアッセイパッドと接合するとき、感知機はパッドの色における変化を検出し、及び出力を、電圧における元の試薬の色のものに比べた変化として処理する。典型的に、配列にわたる画素の約10-50%は、色変化の点を分解する(resolve)のに十分であるが、これは、CMOSの感知機設計、試料容量の寸法、試薬の動力学、及びパッド及び感知機の間の光学路を含む多様な因子に左右されることができる。
【００４０】
本発明の配置及び技術が、アッセイを、画素のすべてを伴わないで、試薬の点を伴う光学的記録簿(optical registry)にある感知機配列において実行することができるので、本発明によって、これらの自由な画素を1種又はそれよりも多くの可能なやり方で利用することが考慮される。例えば、第2のアッセイは同じアッセイパッドの異なる領域で、又は分けられるアッセイパッド上、前述の未使用画素に対応する場所で実行し得る。未使用画素は、較正のため、又は対照(コントロール)として用い得る。例として、分析物の既知濃度を持つ対照溶液を、アッセイパッドの領域において、又は分けられるパッド上、未使用の画素の領域において導入し得る。対照溶液は、試薬と反応し、及び画素によって生成する信号を、既知分析物濃度に従って較正することができる。別の代わりのものによれば、試薬を単位(ロット)情報について較正するための手段は、未使用画素の領域において提供され得、それによって、ユーザが試薬単位較正符号を設ける必要性が排除される。同様な配置及び技術は、既知反射率信号を生成する未使用画素を伴う記録簿における標準的な色を利用することである。この既知信号を読むことで、配置は、微小処理機及び関連ソフトウェア及び電子的構成要素を介し、装置が相応に(properly)機能しているかどうかを確かめることができる。
【００４１】
一定の具体例に従い、感知機データは、PC板(ボード)(プリント基板)のような類似体(アナログ)-デジタル捕獲装置(capture device)を用いて獲得し(acquired with)、及び線形次元(linear dimension)データ配列として、その寸法が画像化配列における画素の数、128又は256の画素のようなものに対応し、処理することができる。このデータ配列は、分析物(ブドウ糖)及び試薬酵素展開(発色)の間の反応として時間にかけて変化し、飽和に達し、及び完全に乾き始める。
【００４２】
1種の具体例に従って、本発明は、データ配列における情報を時間にかけて処理することについての演算手順を組込み、血液試料におけるヘマトクリットを検出し及び修正する。検出機の配列にわたっての色変化の時間にかけての比率、及びそれ故にデータ配列の信号における変化の比率は、試料における血しょうの相対的な量に依存する。所定の試料寸法における比較的高い血しょう含量により、試料を試薬化学物質とより一層速く反応させ、及び色における変化を比較的より小さい血しょう含量よりも早く展開させる。ヘマトクリットレベルが血しょう含量に逆比例するので、色変化の比率はヘマトクリットレベルに対して逆に目盛る(scaled inversely)ことができる。
【００４３】
色変化及びヘマトクリットレベルの比率の間の関係は、アッセイパッド並びに固有の試薬化学物質に送られる試料の容量、光学路、光源及び検出機の配列を含む、様々な変動(variables)に左右される。結果として、CMOS画像装置(imager)によって検出されるような色変化比率及び血液ヘマトクリットレベルの間の独特な相関関係の較正は、経験的に(empirically)決定し、及びメモリ装置中に探索表、又は算出として計画することができる。
【００４４】
模範的な、非-制限的な演算手順式で、上記を達成するためのものには、次のものが含まれる。すなわち、
1. Hct αδA(x, t)/δt、Hct=ヘマトクリット、αは比例数(proportional to)を意味し、δ/δt=は時間に関しての偏導関数(partial derivative)(変化の比率の測定)、及びA(x, t)は配列信号強さ(strength)の位置x時間tでの指標(measure)である。
比例は線形及び形態Hct=m(δA(x, t)/δt)+Cであり得、式中、m及びCは経験的に定める定数である。ヘマトクリットの比例修正(proportionality correction)はまた、多項式、指数、べき乗(power)又は他の関数により、より一層良好に表示(represented)され得る。
2. ヘマトクリットαδA(x, t)/δx、式中、Hct及びαは上記に定義されるようなものであり、及びδ/δx=は位置xに関する偏導関数である。
再度、比例は線形及び形態Hct=m(δA(x, t)/δx)+Cであり得、式中、m及びCは経験的に定める定数である。比例はまた、非-線形で、及び対数、多項式、指数又は他の方程式(等価物)によって表示され得る。
3. ヘマトクリットαδA(x, t)δxδt(;;)、式中、Hct及びαは上記に定義されるようなものであり、及びδ/δxδt=は位置x及び時間tに関しての偏導関数である。
4. ヘマトクリットαδ2A(x, t)/δ2xδ2t、式中Hct及びαは上記に定義されるようなものであり、及びδ2/δ2xδ2t=は位置x及び時間tに関しての二次偏導関数である。
【００４５】
画素位置xは、下限(lower)から上限(upper limits)までにおよんで、及び256画素配列の場合において、1から256にまでおよぶ。様々な理由のため、演算手順はx=x_下限及びx=x_上限の間のような、配列内の特定の位置又は範囲の評価で、そこではx_下限が40であり得、及びx_上限が80であり得るものに制限され得る。
【００４６】
これらの演算手順において言及されるような時間tは、分析物の定量化処理内での既知事象間で経過する時間に言及することができる。例えば、t0は血液が試薬の膜に最初に示される地点(ポイント)で、又は画像化配列が、試薬の膜への分析物の到達(arrival)に対応する予め定めた閾値変化(threshold change)を最初に検出するときに、規定され得る。
【００４７】
配列信号強さA(x, t)は、試薬膜の色の測定に対応する。典型的に、この信号は電圧又は電流として初期に処理される。測光の試薬信号処理の技術に熟練する者は、それに次ぐ標準化された反射率Rの測定中への、及び/又はK/Sのよく知られる算出を介する吸収に対する、このデータの変換がA(x, t)によって表示され得ることを認める。例えば、すなわち、
K/S(x, t)=(1-R)2/2R、式中、R=A(x, t)反応物(reacted)/A(x, t)未反応物(unreacted)であり、
式中、A(X, t)未反応物は、分析物との任意の反応に先立つ試薬膜に対応する配列信号を言及し、及びA(x, t)反応物は、それが分析物と配列の位置x時間tで反応する場合の膜に対応する配列信号である。
【００４８】
この技術において熟練する者は、これらの及び/又は他の同様な演算手順の組合せが、数学的に、膜におけるヘマトクリット及び点展開の変化の比率の間の関係を捕獲することを認める(appreciate)。さらに、熟練した読者は、比例定数(m及びc)が試薬膜の条件(材料、化学物質、照明)、ハードウェア及びソフトウェアの仕様、及び分析物が膜に送られる性質及び方法に依存することを認める。
【００４９】
そのようにして、ブドウ糖濃度に対する反射光に関連する適した較正因子が次いで、ヘマトクリットレベルに基づいて選ばれる。消費者が装置を用いるとき、計機は色変化を検出し、及びまた同じか、又は異なるメモリ装置において含まれる演算手順によってなされるブドウ糖含量の算出に対するユーザのヘマトクリットレベルについての正しい較正因子を適用する。
【００５０】
上記の例として、ブドウ糖校正曲線は次の形態、すなわち、
R=mx[ブドウ糖濃度]+b、式中、R=測定されるような(as-measured)反射される光信号、及びm及びbは経験的に定める定数である。
【００５１】
修正される信号Rcは、修正因子、Fhの探索表から、ヘマトクリットレベルの関数として導き出すことができる。すなわち、
Rc=FhxR
である。
【００５２】
この修正される信号は次いで、上記式(方程式)中で代わられ、ヘマトクリット調整された(-adjusted)ブドウ糖濃度を算出する。
【００５３】
分析物及び試薬化学物質の間の反応によって引き起こされる、色における変化によって生じるデータを、今日の微小処理機の速度及び可能性(capacity)と併せて処理することは、試料を処理するのに必要な時間を加え、まだ実質的に正確性を増加させ、及び異なる全血のヘマトクリットレベルと関連付けられる分析物の濃度測定のための変動性を減少させる。
【００５４】
検出機データ分析に関連し、ヘマトクリットレベルを定めるための、上述の具体例への種々の代わりの、及び修飾が可能である。例えば、そのような代わりのもの及び修飾には、1種又はそれより多い次のもの、すなわち、時間に関する画素信号変化の比率を評価すること、時間に関する及びまた変化する関連の画素に関する画素変化の比率(即ち、空間的及び時間的な(temporal)変化の比率)を評価すること、個々の画素についての時間に関する画素変化の比率を評価すること、多重の画素についての時間に関する画素変化の比率を評価すること、酵素的反応及び色変化が完了するとき、色における最も大きな変化が検出される画素についての時間に関する画素変化の比率を評価すること、酵素的反応が継続する(ongoing)間、色における最も大きな変化を検出する画素についての時間に関する画素変化の比率を評価すること、任意の酵素的反応が実際に起こる前に予め定められる量の時間の経過後での色における最も大きな変化を検出する画素についての時間に関する画素変化の比率を評価すること、及び試料の分解される容量(先に記載するようなもの)を、血液の固定される、規定の(prescribed)量が試薬パッドに送られた特定の時間で評価すること(測定される試料の寸法が血しょう容量に比例するので、それはヘマトクリットに逆比例する)が包含される。
【００５５】
前述の検出機配列を用いることで、本発明はまた、同時に、アッセイパッドのような、分析物定量化の部材に送られる試料の量の定量化のための、新しい配置、装置及び方法を考慮する。この方法は、個々の検出機要素又は画素によって提供される別個のデータを利用する。反応点がアッセイパッドにおいて展開し始めるとき、先に記載した系が、幅のような、点の寸法と関連付けられる特定の次元を分解することができる。本発明は、点が、円形、正方形又は矩形のような、特定の形状であることを必要とせず、それは、検出機配列が、試料容量に比例する点の少なくとも1種の次元を分解するように方向付けられる限りにおいてである。アッセイパッド及び方法が、それによって血液をパッドに送られ、点展開における変動性を減少させるために最適化されることを仮定すれば、点の寸法は血液試料の容積に比例する。
【００５６】
画素化系は、点の寸法を、どれだけ多くの画素又は検出機要素が色変化の検出をするか識別することによって分解することができる。分析物及び酵素の間の化学反応と関連付けられる色変化は、完了し又は平衡に達し得ないが、予め定められる色における閾値変化を検出する画素の数の定量化は、点寸法に比例する。それ故、点寸法、及びそれ故に容量の同時の予想(assessment)はコンピュータ算出することができる。
【００５７】
したがって、種々の試料容量と関連付けられるブドウ糖濃度算出に及ぼす効果は、経験的に定められ得、及び探索表、式、又は算出が、メモリ装置において組み込まれ、それが次いで用いられ、適した予め定められる較正因子を選定し、特定の試料容量についての分析物濃度のより一層正確な読みを提供する。そのようにして、実際の試料容量に基づく適した較正因子は、ブドウ糖濃度の算出に用いる演算手順に適用され得る。
【００５８】
上記の例としては、ブドウ糖校正曲線が次の形態である場合である。すなわち、
R=mx[ブドウ糖濃度]+b、式中、R=測定される反射した光信号のようなもの、及びm及びbは経験的に定められる定数である。修正した信号のRcは試料容量の関数として、修正因子、Fvの探索表から導き出すことができる。すなわち、
Rc=FvxR
である。
【００５９】
この修正される信号は次いで上記式中に代えられ、容量調整ブドウ糖濃度を算出する。
【００６０】
種々の代わりとなるもの及び修飾が、試料の寸法を定めるために、検出機配列データ分析に関連する上述の具体例に対して可能であり、例えば、かかる代わりのもの及び修飾には、1種又はそれよりも多い次のものが包含される。すなわち、それらは、酵素反応中の時間での特定点で規定される一定の閾値よりも上の色における変化を検出した画素の数をコンピュータ算出すること、酵素反応中の時間での多重の点で規定される一定の閾値よりも上の色における変化を検出した画素の数をコンピュータ算出すること、酵素反応が完了する時間での規定の一定閾値より上の色における変化を検出した画素の数をコンピュータ算出すること、配列にわたって変動性の閾値よりも上の色における変化を検出した画素の数をコンピュータ算出すること、試薬パッドでの実際の試料容量に対して出力を関連させる(correlate)ために、上記戦略を用いること、及び予め決定した量の時間の後にアッセイパッドに対して送られるべき試料容量を予測するために、上記戦略を用いることである。
【００６１】
上述の検出機配列を、試料の容量を検出するのに用いることで、容量情報を帰還情報として用いることができ、及び集積した計機のような、装置において利用する。本明細書の状況において集積装置又は計機の規定には、皮膚からの体液又は血液の試料を獲得すること(acquiring)、皮膚からの体液又は血液を定量化の領域又はアッセイパッドにまで運ぶこと(transporting)、及び試料における分析物(例は、ブドウ糖)を測光方法を介して定量化することの機能を含むものが包含される。
【００６２】
この具体例において、減圧、熱、圧力、振動又は同様な作用のような、触媒を、なるべくなら、血液の十分な試料容量の獲得を促進するために、検体採取部位に対して適用する。これらのような触媒は、指先端(fingertips)よりも少なくしかかん流されない代わりの体部位からでさえ十分に大量の血液を発現させる際に有効であることができる。触媒が十分な大きさ及び持続期間を伴い適用されるのを確実にするために、本発明は、触媒を制御するために、構築物及び方法を提供し、それは必要な限りずっと正確に(for exactly as long as necessary)操作される。試薬パッドに送られる試料容量を同時に定量化することによって、集積装置内の検出機配列及び関連するコンピュータ上の(on-board)データ処理は、触媒の増加か、減少か、又は大きさを一定に保つかのいずれかをも、並びに触媒の適用を続けるか、又は停止するかのいずれかをも指示する、デジタル微小処理機制御機又は同様な装置を介して、帰還信号を提供することができる。そのような触媒機構の調節の技術分野において経験するものは、調節信号が、二値(バイナリ)又は類似体のいずれでもあり得ることを認め、及びポンプ(減圧/加圧のため)、モータ(振動のため)、加熱(heating)要素(皮膚温度を増加するため)又はそれらの組合せの調節に従って、この情報を使用する。
【００６３】
1種のそのような模範的な様態(モード)の操作を図1において例証する。本明細書において例証されるように、減圧のような適切な触媒は、適切な機構又はポンプによって創製され、先導される(initiated)。しかる後すぐに、検出機配列からの信号を分析し、及び試料容量を推定する。この容量は標的試料容量と比較される。容量が十分なら、触媒は止められる。容量が不十分なら、標的試料容量が達成されるような時間まで、読み及び算出の処理が繰り返される。一旦標的試料容量が達成されれば、分析物濃度測定が続けられ得る。
【００６４】
帰還を提供するために、検出機配列のデータ分析に関連する上述の具体例に対する種々の代わりとなるもの及び修飾が可能である。例えば、そのような代わりのもの及び修飾には、1種又はそれよりも多くの次のものが含まれ得る。すなわち、アッセイパッドで受け取る実際の試料容量に対応する帰還信号を提供すること、アッセイパッドに対して送られるべきことが予想される(anticipated)予測された容量に対応する帰還信号を提供すること、アッセイパッドで受け取る容量に比例する類似体の帰還信号を提供すること、受け取られる試料容量の十分な、又は不十分な量のいずれも指示するデジタルの帰還信号を提供すること、必ずしも試薬パッドでない計機内での代わりの場所の画像化に基づくが、また血液の特定閾値が試薬パッドに対して送られるどうかを検出するために検出機配列によって画像化することができる帰還信号を提供すること、及びまた血液の特定閾値がアッセイパッドに対して送られるどうかを検出するために検出機配列によって画像化することができる計機の外側の代わりの場所(皮膚上でのようなもの)の画像化に基づいて帰還信号を提供することである。
【００６５】
検出要素又は画素の別個の性質はまた、欠陥の検出を許し、及びそれらを、適するか、又はより一層理想的な測光反応を展開する反応点の領域から、それらが不作為に分布されていたとしても区別する。
【００６６】
例えば、検出機配列を並べ、随意に、適する光学的拡大(magnification)と接合する反応点を走査(スキャン)する。理想的な点は、配列にわたって信号応答における変動をほとんど又はまったく生成しない。非理想的な点の場合には、画素の応答は空間的に及び時間的に変動する。次の1種又はそれよりも多くの特長を持つ定量化の演算手順は、反応点の欠陥(群)を修正及び/又は無視することができ、及び分析物濃度のより一層正確な測定を提供する潜在能力(potential)を持つ。すなわち、適する、及び期待される色に対応する画素からのデータだけの識別及び包含(例は、青色の種々の色合い(shades)に対応するデータのためだけの選別(スクリーン)); 適切な、及び期待される色に対応しない画素からのデータの識別及び除外(exclusion)(例は、赤色の色合いに対応するデータからの選別); 適切な色のために期待される時間に関して比率で変化しない画素情報の包含/除外(例は、青色の変化の比率が非-青色の画素のものと同じでない); 及び適する色について期待される特定の経過時間後、又は特定時間の窓(ウインドウ)中の時間に関する比率で変化しない画素情報の包含/除外(例は、青色画素が時間t1からt2までx%によって変化するが、非-青色画素はx%によって時間t1からt2を通じての間変化しない)である。
【００６７】
上記戦略又は同様のものの組合せは、演算手順が首尾良く非-理想的な点について修正するのを許し得る。点領域の比較的小さな割合が実際に理想的である場合でさえあり得、まだ、検出機配列がこの領域を画像化することができる場合、1画素でも分析物の正確な読みを提供するのに十分であることができる。
【００６８】
図2-3は、本発明の配置、装置及び方法の局面の少なくとも若干の図式的な例証である。本明細書に例証するように、集積装置又は計機のような配置10は、検出機配列20を含むことができ、それは個々の検出要素30の線形配列の形態において提供することができる。各検出要素30は信号を生成することができる。検出要素30は1種又はそれよりも多いCMOS系検出要素又は画素を備え得る。線形配列20は概してアッセイパッド40を伴う光学的記録簿におけるものである。アッセイパッド及び検出配列20の相対的な縦方向の位置は、もちろん、例証する具体例と異なり得る。加えて、アッセイパッド40及び検出機配列20は、例証される具体例のものからは異なる幾何を持ち得る。検出機配列20は、アッセイパッド40よりも大きくてよい。
【００６９】
アッセイパッド40は好ましくは、少なくとも1種の試薬を含有する。機構を提供し、血液のような、体液の試料を、アッセイパッド40にまで運び得る。例証する具体例に従って、針状物(ニードル、注射針)のような中空(空洞)部材60で、アッセイパッドと流体連通する1種の端部を持つものを、輸送用の機構に提供し得る。体液の試料をアッセイパッド40に対して適用するので、試薬及び興味ある分析物(例は、ブドウ糖)の間の反応は、アッセイパッド40の表面上での色変化を招き、検出機要素30の配列を伴う光学的記録簿における反応点50を形成する。検出機配列20は、点50に対応する場所に、興味ある分析物の存在を表す色変化に応じて信号を生成する。信号を用い、試薬パッドに対して適用される試料の容量を推定し、試薬及び分析物の間の反応の動力学を監視し、及び反応点50における不規則性を解明する(ascertain)のに、上述のようにすることができる。次いでこの情報を用い、装置の出力(例は、試料において存在する分析物の濃度)を修正し、アッセイパッド40に対して表示される試料のヘマトクリットレベル、容量、及び/又は反応点50における不規則性を説明する(account for)ことができる。特長の上述の配置10は、すべてが単一の装置又は計機内に含まれ、又は集積され得る。代わりに、任意の上述の特長の1種又は組合せをかかる装置中に組込み得る。
【００７０】
検出機配列20は、本明細書に記載する種々の操作を遂行するための装置10において存在する配置70の部分を形成する。図3において最も良好に例証されるように、検出機20は、時期(タイミング)及び制御論理(control logic)を持つ装置72と信号連通する複数の検出機要素を含み得る。時期及び制御論理は、内部、その上、外部の調節信号を含み得る。これらの信号は、典型的に時計及び枠(フレーム)開始信号を含む。外部の時期及び調節信号は、微小処理機/微小制御機又は他の外的な電気回路網(circuitry)によって生じ得る。検出機配列20は、類似体信号の出力を持ち得る。代わりに、検出機20はデジタルデータ界面(インタフェイス)を持ち得る。
【００７１】
例証するように、検出機は、内部の信号増幅機(signal amplifier)74を備え得る。代わりに、信号増幅機74は、破線において示す増幅機74によって指示されるように、外的なものでよい。別の代わりのものによれば、増幅機74は完全に省略してよい。まだ別の代わりのものに従って、双方の内部及び外部の増幅機74を設けてもよい。
【００７２】
検出機20からの信号は、類似体/デジタルの変換機(コンバータ)76に対し出力される(そこではデジタルデータ界面が検出機によって提供されない)。変換機76 は、メモリ80及び入力/出力の装置82と共に、バス(bus)78に接続される。メモリ80は、1種又はそれよりも多いRAM、ROM又はEEPROM、並びに他の慣習的なメモリ装置を備え得る。その形態は何でも、メモリ80は好ましくは、ヘマトクリットレベル、試料容量又は試薬点の不完全性を表す少なくとも1種の値を含む。この関連で、メモリは、本明細書に記載する1種又はそれよりも多くの演算手順及び探索表を含み得る。
【００７３】
変換機76、バス78、メモリ80及び入力/出力の装置82は、微小処理機/微小制御機84の構成要素であってよい。代わりの具体例によれば、変換機76、メモリ80及び入力/出力の装置82は、微小処理機/微小制御機84に対して外的である。
【００７４】
入力/出力の装置82は、種々の出力装置86、88、-90、92と信号連通し、及び調節信号をそれに提供することができる。これらの出力装置は、本明細書に記載するように、試料の獲得を促進するために、触媒を提供する装置を含み得る。例えば、これらの装置は、1種又はそれよりも多くの減圧ポンプ、作動誘引(actuation trigger)装置、光源、熱源、振動モータ、又は前記の任意の組合せを含み得る。これらの装置の形態にかかわらず、それらは、それらが入力/出力の装置82と信号連通し、調節信号に対して感受性であるように設定され、及び並べられる。これらの調節信号は、本明細書に記載するように、検出機配列の援助により作製される試料容量算出に基づき得る。
【００７５】
本発明の原理に従って形成される集積装置は、多数の適切な構成を持ち得る。一定の具体例に従って、装置を設定し、ユーザからの血液の試料を獲得し、試料を分析部位に移し、及び試料において含有される標的分析物の濃度を定めることによって試験を実行する。これらの操作はすべて、ユーザの入力がほとんど又はまったくなしで実行される。例えば、これらの操作は、特定の又は予め定める予定(スケジュール)に従って自動的に始められ得る。代わりに、これらの操作は、ユーザの命令で、例えば、装置上の開始ボタンを押すことを介して、始められ得る。
【００７６】
装置は、使い捨て可能な、及び再使用可能な部分を含み得る。使い捨て可能な部分は、少なくとも1種の皮膚孔開け要素/運搬部材(transport member)及び分析部位(それはアッセイパッドを含み得る)を含み得る。使い捨て可能な部分は、単一試験を実行するための機能性(capability)を提供し得る。試験が完了した後、使い捨て可能な部分を処分し(discarded)及び別の試験を実行する前に新しい使い捨て可能な部分で置き替えられる。代わりに、使い捨て可能な部分は、複数の皮膚孔開け要素/運搬部材及び分析部位を含む。かかる使い捨て可能な構成単位(ユニット)は、使い捨て可能な構成単位が処分され、及びそれを置き換える必要がある前に、複数の試験が実行されるのを可能にする。装置は着用型又は手持ち型のいずれでも、又は双方であり得る。
【００７７】
非制限的な模範的集積装置100は図4-5において例証する。本明細書に例証するように、装置100は、概して機能的部分102、及び随意の付属手段(attachment means)又は帯(バンド)104を備える。それ故、本発明に従って、集積装置100は装着型であってよい。加えて、又は代わりに、集積装置は、手で持つ型の装置として操作可能であり得る。例えば、例証する具体例に従って、帯104をユーザから分け、及び/又はさもなければ取り除き、及び装置100を適切な容器(ケース)において又はユーザのポケットにおいて蓄えることができる。帯は次いで、握られ(grasped)、及び装置を皮膚に対して保持するのに用いて、試験操作を実行することができる。
【００７８】
装置100は好ましくは、血液の試料において含有される分析物の濃度の測定を実行するための少なくとも1種の配置を含む。例証する具体低に従い、装置100は、少なくとも1種の皮膚孔開け要素、少なくとも1種の、本明細書において更に詳細に記載するような、ねじれ(torsional)のばね要素のような作動部材、及び少なくとも1種の分析部位110で、それがアッセイパッドを含み得るものを備える。少なくとも1種の配置は、使い捨て可能な部分又は構成単位の一部分を形成し得る。1具体例に従って、使い捨て可能な構成単位は、血液の試料において含有される分析物の濃度の少なくとも1種の測定を、処分及び置き換えられるのに先立って許す。更なる具体例に従えば、使い捨て可能な構成単位は、血液の試料において含有される分析物の濃度の複数の測定を、処分及び置き換えるのに先立って許す。
【００７９】
一定の代わりとなる具体例によれば、装置は付加的に、米国特許第6,540,975号明細書、米国特許出願公開第2003/0153900号、第2004/0191119号明細書、及び公開されたPCT出願WO 04/085995号及びWO 04/0191693号に開示される1種又はそれよりも多い特長を含み得、それらの全体の内容を参考として本明細書に組込む。
【００８０】
本発明は、多くの異なる形態においての具体例によって、本発明の好適例に関して詳細に記載するように満足されるが、本明細書の開示が本発明の原理の模範として考えられ、及び本発明を、本明細書に例証及び記載する特定の具体例に制限するものでないことが理解される。膨大な変形がこの技術において熟練する者によって本発明の精神から逸脱することなく作製され得る。要約及び表題は本発明の範囲を制限するものと解釈されず、それらの目的は、関係当局、並びに公衆が、すぐに本発明の一般的な性質を定めるのを可能にすることである。用語“手段類”は明示的に用いない限り、本明細書に列挙するその特長又は要素のどちらもが合衆国法典第35 巻米国特許法第112条、第6段落(35 U.S.C. §112, 6)に従って手段群-プラス-機能(means-plus-function)の限定として解釈されるべきでない。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の一定の局面に従う操作の様態(モード)の流れ図(フローダイヤグラム)である。
【図２】本発明の原理に従って形成される配置の図式的な例証である。
【図３】図2の配置の部分の図式的な図表である。
【図４】本発明の具体例に従って形成される装置の透視図である。
【図５】図4の部分的な切欠き図(cutaway view)である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
体液の試料において含有される分析物の濃度を測定するための配置であって、
検出可能な信号を分析物との反応により形成される反応点の形態において生成し得る、少なくとも1種の化学試薬を備えるアッセイパッド、
光源、
検出機の配列、
処理機、及び
処理機と連通するメモリを備え、メモリが次の、すなわち、
(a)1種又はそれよりも多い次の、すなわち、
(i)試料において含有されるヘマトクリットのレベル、
(ii)アッセイパッドに適用される試料の容量、又は
(iii)反応点において存在する不完全性
を表す少なくとも1種の値、及び
(b)試料において含有される分析物の濃度を算出するための少なくとも1種の演算手順を備える、配置。
【請求項２】
分析物にブドウ糖が包含され、及び体液に血液が含まれる、請求項1の配置。
【請求項３】
検出機の配列が線形配列である、請求項1の配置。
【請求項４】
検出機の配列が、線形配列、極性配列、及び領域配列の少なくとも1種を備える、請求項1の配置。
【請求項５】
検出機の配列が複数の検出機要素を備え、検出機要素がCMOS、CCD、光ダイオード、赤外線、蛍光、紫外又は電気化学的な要素を備える、請求項1の配置。
【請求項６】
さらに、少なくとも1種の触媒装置を備える、請求項1の配置。
【請求項７】
少なくとも1種の触媒装置が、減圧ポンプ、振動モータ及び加熱要素の少なくとも1種を備える、請求項6の配置。
【請求項８】
少なくとも1種の触媒装置が、調節信号に応答するように構築及び並べられ、調節信号が試料容量の算出に基づく、請求項1の配置。
【請求項９】
複数の検出機要素の少なくとも部分が、試薬点を伴う光学的記録簿になく、及びアッセイパッドの試薬点の領域とは異なる領域上に導入される分析物の既知濃度を持つ1種又はそれよりも多い対照溶液を分析するために設定及び並べられ、標準色が、既知信号、及びアッセイパッドの単位に特異的な較正情報を生成する、請求項5の配置。
【請求項１０】
メモリが少なくとも1種の探索表を備え、及び少なくとも1種の値が少なくとも1種の探索表において蓄えられる、請求項1の配置。
【請求項１１】
メモリが修正される信号を導き出すための式を備え、式が次の、すなわち、
Rc=FxxR、(式中、Rcは修正される信号であり、Fxはヘマトクリットのレベル又は試料の容量を表す少なくとも1種の値である)
を備える、請求項1の配置。
【請求項１２】
さらに、皮膚に孔を開けるために設定される第1端部、及びアッセイパッドと流体連通する第2端部を持つ針状物を備える、請求項1の配置。
【請求項１３】
分析物監視装置であって、請求項1の配置を備える、装置。
【請求項１４】
配置が複数のアッセイパッド及び複数の針状物を備え、それによって複数の分析物濃度測定の性能を可能にする、請求項13の分析物監視装置。
【請求項１５】
さらに、装置を使用対象体の物体に取付るための帯を備える、請求項13の分析物監視装置。
【請求項１６】
体液の試料において含有される分析物の含量を測定する方法であって、
少なくとも1種の化学試薬を備えるアッセイパッドを提供する工程、
試料をアッセイパッド上に導入する工程、
検出可能な信号を、少なくとも1種の化学試薬の分析物との反応により形成される反応点の形態において生成する工程、
信号をアッセイパッドから反射される光に基づいて生じさせる工程、
1種又はそれよりも多くの次の、すなわち、
(i) 試料において含有されるヘマトクリットのレベル、
(ii) アッセイパッドに適用される試料の容量、又は
(iii) 反応点において存在する不完全性
を表す少なくとも1種の値を算出する工程、及び
試料において含有される分析物の濃度を、少なくとも1種の値を因子分析することにより算出する工程
を備える、方法。
【請求項１７】
分析物にブドウ糖が包含され、及び体液に血液が含まれる、請求項16の方法。
【請求項１８】
信号をアッセイパッドから反射する光に基づいて生じさせる工程が、検出機の配列を光学的記録簿においてアッセイパッド上の少なくとも反応点と共に提供する工程を備える、請求項16の方法。
【請求項１９】
検出機の配列が、線形配列、極性配列、及び領域配列の少なくとも1種を備える、請求項18の方法。
【請求項２０】
検出機の配列が複数の検出機要素を備え、検出機要素が、CMOS、CCD、光ダイオード、赤外線、蛍光、紫外又は電気化学的な要素を備える、請求項19の方法。
【請求項２１】
さらに、少なくとも1種の触媒を、試料の取得を促進するために、使用対象体の皮膚の表面に適用する工程を備える、請求項16の方法。
【請求項２２】
少なくとも1種の触媒が、減圧、陽圧、振動、及び熱の少なくとも1種を備える、請求項21の方法。
【請求項２３】
少なくとも1種(once)の触媒を適用する工程が、触媒の適用を試料容量算出に基づいて調節信号と共に調節する工程を備える、請求項21の方法。
【請求項２４】
さらに、複数の検出機要素の少なくとも部分を光学的記録簿においてでなく試薬点と共に用い、試薬点の領域とは異なるアッセイパッドの領域上に導入される既知濃度の分析物を持つ1種又はそれよりも多くの対照溶液を分析する工程、既知信号を生成する標準色を読む工程、及びアッセイパッドの単位に特異的な較正情報を読む工程を備える、請求項20の方法。
【請求項２５】
算出の工程が、少なくとも1種の値を少なくとも1種の探索表から取得する、請求項16の方法。
【請求項２６】
分析物の濃度を算出する工程が、修正される信号を次の式、すなわち、
Rc=FxxR、(式中、Rcは修正される信号であり、Fxはヘマトクリットのレベル又は試料の容量を表す少なくとも1種の値である)
から導き出す工程を備える、請求項16の方法。
【請求項２７】
さらに、使用対象体の皮膚に、針状物の第1端部を用いて、孔を開ける工程、及び血液の試料を、針状物の第2端部を通じてアッセイパッドに運ぶ工程を備える、請求項16の方法。
【請求項２８】
体液の試料において含有される分析物の濃度を測定するための配置であって、
分析可能な信号を分析物との反応により形成される反応点の形態において生成し得る、少なくとも1種の化学試薬を備えるアッセイパッド、
光源、
検出機の配列、
処理機、
処理機と連通するメモリ、及び
調節信号に応答するように構築及び並べられる少なくとも1種の触媒装置
を備える、配置。
【請求項２９】
検出機の配列が検出機要素の線形配列を備え、検出機要素が、CMOS、CCD、光ダイオード、赤外線、蛍光、紫外又は電気化学的な要素を備える、請求項28の配置。
【請求項３０】
少なくとも1種の触媒装置が、減圧ポンプ、振動モータ及び加熱要素の少なくとも1種を備える、請求項28の配置。
【請求項３１】
少なくとも1種の触媒装置が、アッセイパッドから反射する光に基づいて信号から導き出され、及び検出機の配列によって検出される調節信号に応答するように構築及び並べられる、請求項28の配置。
【請求項３２】
少なくとも1種の触媒装置が、使用対象体の皮膚上の表面の画像化に基づいて信号から導き出される調節信号に応答するように構築及び並べられる、請求項28の配置。
【請求項３３】
検出機の配置、処理機及びメモリが、アッセイパッドに送られる試料容量を予測するように構築及び並べられる、請求項28の配置。
【請求項３４】
アッセイパッドに送られるべき試料容量が、アッセイパッドから反射される光によって生じ、及び検出機の配列によって検出される信号上の少なくとも部分に基づいて予測される、請求項33の配置。
【請求項３５】
集積計機であって、
少なくとも1種の孔開け要素、
少なくとも1種の作動部材、及び
請求項1の配置
を備える、計機。
【請求項３６】
集積計機であって、
少なくとも1種の孔開け要素、
少なくとも1種の作動部材、及び
請求項28の配置
を備える、計機。
【請求項１】
体液の試料において含有される分析物の濃度を測定するための配置であって、
検出可能な信号を分析物との反応により形成される反応点の形態において生成し得る、少なくとも1種の化学試薬を備えるアッセイパッド、
光源、
検出機の配列、
処理機、及び
処理機と連通するメモリを備え、メモリが次の、すなわち、
(a)1種又はそれよりも多い次の、すなわち、
(i)試料において含有されるヘマトクリットのレベル、
(ii)アッセイパッドに適用される試料の容量、又は
(iii)反応点において存在する不完全性
を表す少なくとも1種の値、及び
(b)試料において含有される分析物の濃度を算出するための少なくとも1種の演算手順を備える、配置。
【請求項２】
分析物にブドウ糖が包含され、及び体液に血液が含まれる、請求項1の配置。
【請求項３】
検出機の配列が線形配列である、請求項1の配置。
【請求項４】
検出機の配列が、線形配列、極性配列、及び領域配列の少なくとも1種を備える、請求項1の配置。
【請求項５】
検出機の配列が複数の検出機要素を備え、検出機要素がCMOS、CCD、光ダイオード、赤外線、蛍光、紫外又は電気化学的な要素を備える、請求項1の配置。
【請求項６】
さらに、少なくとも1種の触媒装置を備える、請求項1の配置。
【請求項７】
少なくとも1種の触媒装置が、減圧ポンプ、振動モータ及び加熱要素の少なくとも1種を備える、請求項6の配置。
【請求項８】
少なくとも1種の触媒装置が、調節信号に応答するように構築及び並べられ、調節信号が試料容量の算出に基づく、請求項1の配置。
【請求項９】
複数の検出機要素の少なくとも部分が、試薬点を伴う光学的記録簿になく、及びアッセイパッドの試薬点の領域とは異なる領域上に導入される分析物の既知濃度を持つ1種又はそれよりも多い対照溶液を分析するために設定及び並べられ、標準色が、既知信号、及びアッセイパッドの単位に特異的な較正情報を生成する、請求項5の配置。
【請求項１０】
メモリが少なくとも1種の探索表を備え、及び少なくとも1種の値が少なくとも1種の探索表において蓄えられる、請求項1の配置。
【請求項１１】
メモリが修正される信号を導き出すための式を備え、式が次の、すなわち、
Rc=FxxR、(式中、Rcは修正される信号であり、Fxはヘマトクリットのレベル又は試料の容量を表す少なくとも1種の値である)
を備える、請求項1の配置。
【請求項１２】
さらに、皮膚に孔を開けるために設定される第1端部、及びアッセイパッドと流体連通する第2端部を持つ針状物を備える、請求項1の配置。
【請求項１３】
分析物監視装置であって、請求項1の配置を備える、装置。
【請求項１４】
配置が複数のアッセイパッド及び複数の針状物を備え、それによって複数の分析物濃度測定の性能を可能にする、請求項13の分析物監視装置。
【請求項１５】
さらに、装置を使用対象体の物体に取付るための帯を備える、請求項13の分析物監視装置。
【請求項１６】
体液の試料において含有される分析物の含量を測定する方法であって、
少なくとも1種の化学試薬を備えるアッセイパッドを提供する工程、
試料をアッセイパッド上に導入する工程、
検出可能な信号を、少なくとも1種の化学試薬の分析物との反応により形成される反応点の形態において生成する工程、
信号をアッセイパッドから反射される光に基づいて生じさせる工程、
1種又はそれよりも多くの次の、すなわち、
(i) 試料において含有されるヘマトクリットのレベル、
(ii) アッセイパッドに適用される試料の容量、又は
(iii) 反応点において存在する不完全性
を表す少なくとも1種の値を算出する工程、及び
試料において含有される分析物の濃度を、少なくとも1種の値を因子分析することにより算出する工程
を備える、方法。
【請求項１７】
分析物にブドウ糖が包含され、及び体液に血液が含まれる、請求項16の方法。
【請求項１８】
信号をアッセイパッドから反射する光に基づいて生じさせる工程が、検出機の配列を光学的記録簿においてアッセイパッド上の少なくとも反応点と共に提供する工程を備える、請求項16の方法。
【請求項１９】
検出機の配列が、線形配列、極性配列、及び領域配列の少なくとも1種を備える、請求項18の方法。
【請求項２０】
検出機の配列が複数の検出機要素を備え、検出機要素が、CMOS、CCD、光ダイオード、赤外線、蛍光、紫外又は電気化学的な要素を備える、請求項19の方法。
【請求項２１】
さらに、少なくとも1種の触媒を、試料の取得を促進するために、使用対象体の皮膚の表面に適用する工程を備える、請求項16の方法。
【請求項２２】
少なくとも1種の触媒が、減圧、陽圧、振動、及び熱の少なくとも1種を備える、請求項21の方法。
【請求項２３】
少なくとも1種(once)の触媒を適用する工程が、触媒の適用を試料容量算出に基づいて調節信号と共に調節する工程を備える、請求項21の方法。
【請求項２４】
さらに、複数の検出機要素の少なくとも部分を光学的記録簿においてでなく試薬点と共に用い、試薬点の領域とは異なるアッセイパッドの領域上に導入される既知濃度の分析物を持つ1種又はそれよりも多くの対照溶液を分析する工程、既知信号を生成する標準色を読む工程、及びアッセイパッドの単位に特異的な較正情報を読む工程を備える、請求項20の方法。
【請求項２５】
算出の工程が、少なくとも1種の値を少なくとも1種の探索表から取得する、請求項16の方法。
【請求項２６】
分析物の濃度を算出する工程が、修正される信号を次の式、すなわち、
Rc=FxxR、(式中、Rcは修正される信号であり、Fxはヘマトクリットのレベル又は試料の容量を表す少なくとも1種の値である)
から導き出す工程を備える、請求項16の方法。
【請求項２７】
さらに、使用対象体の皮膚に、針状物の第1端部を用いて、孔を開ける工程、及び血液の試料を、針状物の第2端部を通じてアッセイパッドに運ぶ工程を備える、請求項16の方法。
【請求項２８】
体液の試料において含有される分析物の濃度を測定するための配置であって、
分析可能な信号を分析物との反応により形成される反応点の形態において生成し得る、少なくとも1種の化学試薬を備えるアッセイパッド、
光源、
検出機の配列、
処理機、
処理機と連通するメモリ、及び
調節信号に応答するように構築及び並べられる少なくとも1種の触媒装置
を備える、配置。
【請求項２９】
検出機の配列が検出機要素の線形配列を備え、検出機要素が、CMOS、CCD、光ダイオード、赤外線、蛍光、紫外又は電気化学的な要素を備える、請求項28の配置。
【請求項３０】
少なくとも1種の触媒装置が、減圧ポンプ、振動モータ及び加熱要素の少なくとも1種を備える、請求項28の配置。
【請求項３１】
少なくとも1種の触媒装置が、アッセイパッドから反射する光に基づいて信号から導き出され、及び検出機の配列によって検出される調節信号に応答するように構築及び並べられる、請求項28の配置。
【請求項３２】
少なくとも1種の触媒装置が、使用対象体の皮膚上の表面の画像化に基づいて信号から導き出される調節信号に応答するように構築及び並べられる、請求項28の配置。
【請求項３３】
検出機の配置、処理機及びメモリが、アッセイパッドに送られる試料容量を予測するように構築及び並べられる、請求項28の配置。
【請求項３４】
アッセイパッドに送られるべき試料容量が、アッセイパッドから反射される光によって生じ、及び検出機の配列によって検出される信号上の少なくとも部分に基づいて予測される、請求項33の配置。
【請求項３５】
集積計機であって、
少なくとも1種の孔開け要素、
少なくとも1種の作動部材、及び
請求項1の配置
を備える、計機。
【請求項３６】
集積計機であって、
少なくとも1種の孔開け要素、
少なくとも1種の作動部材、及び
請求項28の配置
を備える、計機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公表番号】特表２００９−５０１３１６（Ｐ２００９−５０１３１６Ａ）
【公表日】平成２１年１月１５日（２００９．１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５１６９８２（Ｐ２００８−５１６９８２）
【出願日】平成１８年６月１３日（２００６．６．１３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００６／０２２８４０
【国際公開番号】ＷＯ２００６／１３８２２６
【国際公開日】平成１８年１２月２８日（２００６．１２．２８）
【出願人】（５０７４０６８７３）インテュイティ メディカル インコーポレイテッド (10)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２１年１月１５日（２００９．１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月１３日（２００６．６．１３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００６／０２２８４０
【国際公開番号】ＷＯ２００６／１３８２２６
【国際公開日】平成１８年１２月２８日（２００６．１２．２８）
【出願人】（５０７４０６８７３）インテュイティ メディカル インコーポレイテッド (10)
【Ｆターム（参考）】
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