JP2003159238A - 生理学的流体の試料採取器具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 生理学的流体の試料を採取するための適当な
部位を決定する方法及び装置を提供する。 【解決手段】 本発明の方法では、潜在的に適当な生理
学的流体試料採取部位を選択し、この部位の流体流れの
特性を求め、次に、この部位の流量が多いか少ないかに
基づいてかかる部位が適当であるかどうかを判定する。
適当であるかどうかは、上記ステップの順序を変更でき
る場合、かかる部位から得ることができる試料のタイプ
に基づいても判定できる。本発明の器具２は、潜在的な
生理学的流体試料採取部位の流れ特性を決定する少なく
とも１つの部位流れ特性決定要素１２及び（又は）脈管
構造が動脈であるか、静脈であるか、或いはそのどちら
でもない場合、即ち、間質液試料採取部位であるかどう
かを判定する少なくとも１つの試料タイプ特性決定要素
１４を有している。本発明の方法及び器具は、手指、上
腕、脚、耳垂、踵、足、鼻及び足指中の生理学的試料採
取部位の検出に特に適している。また、本発明の方法の
実施に用いられる本発明の器具を有するキットが提供さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明の分野は、生理学的流
体の試料採取であり、特に、適当な生理学的流体試料採
取部位を非侵襲的に決定する器具及びその使用方法であ
る。 【０００２】 【従来の技術】生理学的試料中の分析物濃度特性は、今
日の社会にとって重要性が益々高くなっている。かかる
検定は、検査結果が種々の病状の診断及び管理に顕著な
役割を果たす種々の用途で利用されており、かかる用途
としては、臨床的な実験室内検査、家庭内検査等が挙げ
られる。関心のある分析物としては、糖尿病管理のため
のグルコース、心臓血管の状態をモニタするコレステロ
ール等が挙げられる。分析物濃度特性のこの重要性の高
まりに応えて臨床検査と家庭内検査の両方のための種々
の分析物濃度特性プロトコル及び器具が開発された。 【０００３】生理学的試料中の分析物の濃度を求めるた
めには、まず最初に、生理学的試料を試料に対して行わ
れるべき特定の検査に適した部位から得なければならな
い。例えば、或る特定の検査では、試料として特定量の
間質液が必要であり、別の方法では、試料として特定量
の血液、血液誘導体等が必要である。したがって、検査
によって必要とされる試料のタイプに応じて、まず最初
に、特定タイプの試料を所要量、圧出する部位の位置を
突き止める必要がある。 【０００４】生理学的流体試料を収集する現行の方法に
は、或る特定の欠点がある。まず第１に挙げられる欠点
として、かかる方法又は手技には相当な痛みが伴う。患
者は、１つの適当な試料採取部位又は所要量の試料を収
集するのに足る部位の発見のために多数回の皮膚穿刺を
我慢する必要がある。試料収集と関連した痛みは、達成
されるべき分析物特性、例えば、分析物の検出及び（又
は）濃度の決定を必要とする人にとって深刻な悪い結果
を引き起こす場合がある。例えば、しばしば分析物濃度
の決定を必要とする患者は、この関連した痛みにより所
要の検査プロトコルを遵守しようとしない場合があり、
分析物の頻繁なモニタを必要とする患者が試料収集に伴
う痛みのために関心のある分析物のモニタを単に回避す
ることは珍しいことではない。例えば、糖尿病患者の場
合、処方に基づく糖尿病患者のグルコースレベルの測定
ができないことにより、その結果としてグルコースのレ
ベルを適正に調節するのに必要な情報が欠けることにな
る。制御下にないグルコースレベルは、非常に危険であ
り、生命を脅かすことさえある。 【０００５】典型的には、そして家庭内検査プロトコル
を行う人については一層典型的には、ありふれた試料採
取部位として、手指が挙げられる。しかしながら、最近
上腕が、好評の代替試料採取部位になっている。という
のは、その神経床が、指の神経床よりもまばらであり、
かくして痛みが幾分なりとも和らげられるからである。
しかしながら、生理学的流体試料を上腕から収集する場
合にも欠点がある。最も顕著な欠点としては、上腕から
の生理学的流体の収集を困難にする上腕の特定の解剖学
的及び生理学的特徴の存在が挙げられる。 【０００６】細い静脈及び動脈は典型的には、皮膚表面
から約１ｍｍ以内のところに達し、細（小）動脈は、こ
れら血管から表面の約０．５ｍｍ以内のところまで垂直
方向に上行し、ここで分かれて毛細管となり、これら毛
細管は表面の約０．２５ｍｍ以内のところに達する。毛
細管は、血液を運んで静脈に戻す細（小）静脈で終端し
ている。各上行動脈は、血液を曲がりくねった枝分かれ
細動脈、毛細管及び細静脈に供給し、この場合、毛細
管、細静脈及び細動脈の各グループは、約２ｍｍ乃至約
７ｍｍのオーダの水平方向寸法を有している。血液をこ
れら構造体から得るための皮膚穿刺は通常、約１ｍｍ以
下の深さで行われる。これら領域相互間には、細動脈、
細静脈及び毛細管が存在しておらず、或いはまばらであ
り、又は血液で十分には充血していないスペースが存在
する。 【０００７】試料採取部位をランダムに選択したとき、
患者は流体流量が実質的に多い領域又は流体流量が実質
的に少ない領域に出くわす場合がある。特定の検査を正
確に行うためには適量又は最小量の試料が必要とされる
場合が多い。かくして、かかる最小量の試料が最初の皮
膚穿刺から収集されなかった場合、最小量が得られるま
で皮膚を引き続き穿刺することが患者に求められる。多
数回の皮膚穿刺を行うこの方法は、患者にとって一層多
くの痛みの原因となることは理解できよう。 【０００８】さらに、或る特定の検査では、正確な検査
を行うために特定の試料タイプが必要とされる。しかし
ながら、皮膚の穿刺部位をランダムに選択すると、患者
は、（１）動脈又は静脈の数が実質的に少なく、或いは
動脈又は静脈が存在しない領域、かくして動脈血又は静
脈血の良好な源ではなく、間質液の良好な源、（２）動
脈の多い領域、かくして、静脈血又は間質液の良好な源
ではなく、動脈血の良好な源、（３）静脈の多い領域、
かくして動脈血又は間質液の良好な源ではなく、静脈血
の良好な源、（４）どの検査にも適していない上記
（１）乃至（３）の組合せに遭遇する場合がある。毛細
管から得られる血液は、本来的に動脈性の傾向がある。
かくして、試料が最終的に、血液試料を必要とする検査
に関し、上述の部位（１）のような部位、即ち動脈血又
は静脈血の少ない源又は存在しない源の部位から得られ
る場合、試料は、特定の検査の結果に歪み又はずれを生
じさせる間質液で稀釈され又は全体が間質液で構成され
ている場合がある。例えば、動脈血試料、静脈血試料及
び間質液試料は、互いに異なる分析物濃度を有している
ことがあり、例えば、動脈血は、静脈血の場合よりもグ
ルコースレベルは７ｍｇ／ｄｌという多くの量、高い場
合があるということが知られている。かくして、適当な
試料採取部位を選択できるかどうかは非常に重要なこと
であると理解できる。さらに、特定の検査プロトコルに
適していない試料のタイプを得ると、患者は、更に何回
も皮膚を穿刺することが求められることがあり、これ
又、患者にとって一層の痛みの原因となる。 【０００９】したがって、皮膚をいったん穿刺すると、
特定の検査を行う部位から適量の試料を得ることができ
るかどうか、更に適当なタイプの試料をこの部位から得
ることができるかどうかを非侵襲的に判定するために用
いられる新規な器具及び方法の開発に引き続き関心が向
けられている。特に関心のあるのは、効率的であって使
い方が簡単なかかる器具及びその使用方法の開発であ
る。適当な試料採取部位をいったん非侵襲的に決定する
と、皮膚を穿刺する少なくとも１つの皮膚穿刺要素と一
体化されると共に（或いは）試料中の分析物の濃度を求
める試薬検査ストリップと一体化されたかかる器具も
又、特に関心のあるものである。 【００１０】 【非特許文献１】ベラルデスカ（Berardesca）他著，
「バイオエンジニアリング・オブ・スキン：キューテニ
アス・ブラッド・フロー・アンド・エリスミア（Bioeng
ineering ofthe Skin: Cutaneous Blood Flow and Eryt
hmea）」，（米国），シー・アール・シー・プレス（CR
C Press ），１９９５年 【非特許文献２】シー・アール・スコグルンド（C.R. S
koglund）著，「バソディラテーション・イン・ヒュー
マン・スキン・インデュースド・バイ・ロー・アンプリ
チュード・ハイ・フレクエンシー・バイブレーション
（Vasodilatation in Human Skin Induced by Low-Ampl
itude High-Frequency Vibration）」，（米国），クリ
ニカル・フィジックス（Clin. Phys.），１９８９年，
３６１頁乃至３７２頁 【非特許文献３】バン・アッセンデルフト，オー・ダブ
リュー（Van Assendelft, O.W.）著，「スペクトロフォ
トメトリー・オブ・ヘモグロビン・デリバティブズ（Sp
ectrophotometry of Hemoglobin Derivatives）」，
（米国），チャールズ・トーマス・パブリッシャー（Ch
arles Thomas, pub.）、１９７０年 【非特許文献４】ニルソン，ジー（Nilsson, G.）他
著，「レーザ・ドップラー・フローメトリー−ア・ニュ
ー・テクニーク・フォア・ノンインベーシブ・アセスメ
ント・オブ・スキン・ブラッド・フロー（Laser Dopple
r Flowmetry-A New Technique for Noninvasive Assess
ment of Skin Blood Flow）」，（米国），コスメティ
ックス・アンド・トイレトリーズ（Cosmetics & Toilet
ries），第９９巻，１９８４年，３月，９７頁乃至１０
８頁 【００１１】生理学的流体の試料を採取するための適当
な部位を決定する方法及び装置が提供される。本発明の
方法では、潜在的に適当な生理学的流体試料採取部位を
選択し、この部位の流体流れ特性を求め、次に、この部
位の流量が多いか少ないかに基づいてかかる部位が適当
であるかどうかを判定する。適当であるかどうかは、上
記ステップの順序を変更できる場合、かかる部位から得
ることができる試料のタイプに基づいても判定できる。
本発明の器具は、潜在的な生理学的流体試料採取部位の
流れ特性を決定する少なくとも１つの部位流れ特性決定
要素及び（又は）脈管構造が動脈であるか、静脈である
か、或いはそのどちらでもない場合、即ち間質液試料採
取部位であるかどうかを判定する少なくとも１つの試料
タイプ特性決定要素を有している。本発明の方法及び器
具は、手指、上腕、脚、耳垂、踵、足、鼻及び足指中の
生理学的試料採取部位の検出に特に適している。また、
本発明の方法の実施に用いられる本発明の器具を有する
キットが提供される。本発明を更に説明するにあたり、
本発明の方法をまず最初に説明し、次に本発明の方法の
実施に用いられる本発明の器具の説明を行う。 【００１２】本発明を説明する前に理解されるべきこと
として、本発明は本明細書に記載した特定の実施形態に
は限定されず、当然のことながら様々な形態が考えられ
る。また、本明細書で用いる用語は、特定の実施形態を
説明するためだけのものであり、本発明を限定するもの
ではない。というのは、本発明の範囲は、特許請求の範
囲の記載に基づいて定められるからである。 【００１３】或る範囲の値が与えられたとき、この範囲
内にある値は、文脈上特段の明示が無ければ下限の単位
の小数点第１位までの値、その範囲の上限と下限の値、
これらの間の値、指定された範囲内で他の明記され又は
その間にある値を含め、本発明の範囲に属する。これら
狭い範囲の上限と下限は、狭い範囲に別々に含まれ、こ
れ又本発明の範囲に属する。ただし、指定された範囲中
に特別除外された限界値があることを条件とする。指定
された範囲が限界値のうち一方又は両方を含む場合、こ
れら含まれた限界値の両方又は何れか一方を除く範囲も
又、本発明の範囲に含まれる。 【００１４】別段の指定が無ければ、本明細書で用いる
全ての技術的用語及び科学的用語は、当業者によって通
常理解されるのと同一の意味を有している。本明細書で
説明する方法及び物質に類似した又はこれらと均等な方
法及び物質も又本発明の実施又は検査に用いることがで
きるが、好ましい方法及び材料について以下に説明す
る。 【００１５】第１国出願明細書の本文及び特許請求の範
囲に用いられる英文表記の単数の形態“a”、“an”及
び“the”は、文中特段の指定がなければ、当該部材を
複数個含むことを意味している。かくして、例えば、
「容器（a vessel）」と言う場合、これは、かかる容器
が複数個存在することを意味し、「その器具（the devi
ce）」という場合、これは、１以上のかかる器具及び当
業者に知られているその均等物を意味している。 【００１６】本明細書に記載した全ての刊行物の記載内
容を本明細書の一部をなすものとして引用するが、この
場合、これらの引用対象である関連の方法及び（又は）
材料が本明細書において開示され、記載されているもの
とする。本明細書に記載されている刊行物は、本願の出
願日前のこれらの開示内容に関するものについてだけ提
供されている。本発明が先の発明の存在によりかかる刊
行物の発明に先行する発明としての資格をもたない旨の
承認と考えられる部分は本明細書中には存在しない。さ
らに、記載された刊行物の公開日は、実際の公開日と異
なっている場合があり、これらを個々に確認しなければ
ならない場合がある。 【００１７】方法 概述したように、本発明は、生理学的流体の試料を採取
するのに適当な部位を決定する方法を提供し、また或る
実施形態では、適当な部位のところの皮膚を穿刺し、更
にこの部位から集めた試料中の少なくとも１つの分析物
の存在及び（又は）濃度を通常は自動的に求める方法を
提供する。本発明の方法は、多種多様な生理学的流体の
試料採取に利用され、この場合、かかる生理学的流体と
しては、間質液、血液、血液のフラクション及びその成
分等が挙げられるが、これらには限定されない。分析物
濃度の決定を行なう場合、本発明の方法は、多種多様な
種々の分析物濃度の決定に利用され、この場合、代表的
な分析物としては、グルコース、コレステロール、ラク
テート、アルコール等が挙げられる。多くの実施形態で
は、本発明の方法は、生理学的流体中のグルコース濃度
を求めるために採用される。 【００１８】本発明の方法は、適当な試料採取部位を決
定し、この場合、適当な部位は、身体の種々の領域上に
位置している場合があり、かかる部位としては、手指、
上腕、脚、耳垂、踵、足、鼻及び足指が挙げられるが、
これらには限定されない。例えば血液が標的生理学的試
料である場合、潜在的な試料採取部位は、この部位が多
量の動脈血又は静脈血を有していれば適当であると特性
決定される。しかしながら、間質液等が標的生理学的試
料である場合、潜在的な試料採取部位は、この部位の動
脈血又は静脈血の量が０、実質的に０又は少ない場合に
適当であると特性決定される。変形例として、かかる部
位を血液か間質液かの何れかを試料採取するには不適当
であると判定してもよい。 【００１９】図１は、本発明の方法を示す概略ブロック
図である。この図に記載されたステップは任意の順序で
実施でき、或る特定のステップが特定の意図した用途に
ついて妥当であると見なされた場合、かかるステップを
除き又は加えてもよいことは明らかである。例えば、潜
在的な部位の流れの特性を決定するだけが適している場
合があり、又はこの潜在的な部位から得ることができる
試料のタイプの特性を決定するだけが適している場合が
ある。さらに、潜在的な部位から得ることができる試料
のタイプの特性を決定し、次に流れ等の特性を決定する
ことが適当な場合がある。本発明の方法を、連続方式と
して、即ち最初に部位の流れの特性を決定する共に（或
いは）第２に試料タイプの特性を決定するものとして本
明細書において説明し、かかる連続方式についての説明
は、例示に過ぎず、本発明を限定するものではない。か
かるステップの任意の順序、或いはこれらステップのう
ちのステップを減らしたもの及び（又は）ステップを付
け加えたものは、本発明の範囲に含まれることは理解さ
れるべきであると共にこのことは明らかなことであろ
う。 【００２０】次に図面を参照すると、図１は、適当な試
料採取部位を決定するために用いられる本発明の方法の
流れ図である。本発明の方法の第１のステップは、潜在
的に適当な生理学的流体の試料採取部位を選択すること
である（ステップ１）。上述したように、潜在的に適当
な部位は代表的には、手指、上腕、脚、耳垂、踵、足、
鼻及び足指上にあり、通常は手指又は上腕上にある。次
に、流れ特性の決定を行い、換言すると、この部位が、
流量の多い部位であるか流量の少ない部位であるかの判
定を行う（ステップ２）。次に、特定の検査についてこ
の部位が適当であるかどうかを決定する（ステップ３及
びステップ４）。この部位が不適当であることが分かる
と、別の潜在的に適した部位を選択する（ステップ１に
戻る）。適当であれば、次に試料タイプの特性決定を行
う（ステップ５及びステップ６）。この場合、具体的に
説明すると潜在的な部位を実質的に動脈試料又は実質的
に静脈試料、或いはその何れでもなく、即ち実質的に間
質液を生じさせ又は圧出すことができるものとして特性
決定する。次に、特定の検査について試料タイプが適当
であるかどうかを決定する（ステップ７）。この部位が
不適当であることが分かると、別の潜在的に適した部位
を選択する（ステップ１に戻る）。或る特定の実施形態
では、部位が特定の検査プロトコルにとって適している
ものといったん判定されると、標的生理学的試料に接近
し、この部位から集める（ステップ８及びステップ
９）。試料中の１以上の分析物の存否及び（又は）濃度
も又、本発明の方法により判定することができ、これは
しばしば自動的に行われる（ステップ１０）。 【００２１】Ｉ．部位流れ特性決定 上述したように、本発明の方法は、潜在的に適した試料
採取部位の流れ特性決定を含む。換言すると、潜在的な
部位の流れ特性、即ち流量又は流速の特性を決定し、こ
の場合、高流量は、低流量部位と比較して比較的多量の
試料を生じさせる。潜在的な部位の流れ特性を決定する
のに種々の方法を用いることができ、この場合、以下に
説明するように温度の決定及び（又は）赤血球（「ＲＢ
Ｃ」）特性決定、例えばＲＢＣフラックスは特に関心の
あるものである。例えば温度を用いて、高温を高流量に
対応付け、低温を低流量に対応付ける。ＲＢＣ特性決
定、例えばＲＢＣフラックスの場合、高ＲＢＣフラック
スを高流量に対応付け、低ＲＢＣ特性決定、例えば低Ｒ
ＢＣフラックスを低流量に対応付ける。これら方法の各
々を以下に詳細に説明する。 【００２２】Ａ．温度特性決定 本発明の方法の多くの実施形態では、高流量が高い温度
に対応付けられ、比較的低い流体流量が低い温度に対応
付けられているという原理に基づき、潜在的な部位の温
度を測定することによって、流れ特性、即ち潜在的な部
位の流れ特性、換言すると流量又は流速の特性を決定す
る。したがって、部位の温度を決定し、この場合かかる
温度は１以上の測定値を含む場合があり、例えば、複数
の測定を行い、統計学的に妥当な値（平均値、中央値
等）を決定するのがよい。潜在的な部位で行われる測定
の回数とは無関係に、温度値又は温度に関連した信号を
決定し、この場合、温度値又は温度と関連した信号を所
定の値と比較するのがよい。例えば、温度が、代表的に
は約３０．５℃乃至３５℃、通常は例えば約３１℃乃至
３２℃の範囲にわたる所定の値よりも高いと決定される
と、その部位の流量が多いと判定される。変形例とし
て、温度が所定値、例えば、代表的には約２９℃乃至３
０．５℃、通常は２９℃乃至３０℃の範囲よりも低い場
合、その部位の流量は少ないと判定される。変形例とし
て、或いは、検査される複数の部位のうちから最も役に
立つ部位、即ち、検査される他の部位と比較して最も適
した部位を求める場合、測定値の比較対象である所定の
値を用いる上述の方法に加えて、温度値を他の部位の温
度と比較してもよい。 【００２３】この温度測定法は、以下に説明するように
他の流れ特性決定法、例えば赤血球フラックスの代替策
又はその追加策である。温度測定が他の流れ特性法に追
加して用いられる実施形態では、温度測定を他の方法の
前に、又は他の方法の実施中に、或いは他の方法と同時
に行ってもよい。 【００２４】代表的には、この温度特性決定は、約０．
５秒乃至１８０秒、通常は約０．７５秒乃至６０秒で行
われるが、約１０秒はかからないのが通例である。 【００２５】具体的に説明すると、温度センサ、例えば
熱電対、例えば以下に説明するような本発明の器具と関
連した熱電対が試料採取部位の温度を測定する。かかる
測定値を、ソフトウェアプログラムの制御下で動作する
マイクロプロセッサで処理するのがよい。測定値を取っ
てマイクロプロセッサに送ると、マイクロプロセッサは
部位の流れ特性を決定するのに必要なステップ、計算及
び比較を全て行うことができる。 【００２６】Ｂ．ＲＢＣ特性決定 上述の温度測定に代え、又はこれに加えて、潜在的な部
位のＲＢＣ特性、例えば部位のＲＢＣフラックスを決定
することにより潜在的な部位の流れ特性を決定すること
ができる。換言すると、高ＲＢＣフラックスの決定は、
高流量に対応し、低ＲＢＣフラックスの決定は低流量に
対応しており、これについては上述した。 【００２７】ＲＢＣ特性に基づいて流量を決定するた
め、光の周波数、又はより詳細には、光がその光路中の
物体、例えばＲＢＣに当たったときの光の周波数の変化
に基づく技術を用いるのがよい。例えば、ドップラー式
流量測定法を用いる技術を採用するのがよく、ドップラ
ー式流量測定法は当該技術分野では周知であり、光の伝
送及び測定即ちレーザドップラー式流量測定法を含む
（これについては、例えば上記のBerardesca et al., B
ioengineering of the Skin: Cutaneous Blood Flow an
d Erythmea, CRC Press,（１９９５年）を参照された
い）。ＲＢＣ特性決定は、他の部位流れ特性決定法の追
加策又はその代替策である。ＲＢＣ特性決定が他の方法
の追加策である場合、これら方法を同時に又は互いに異
なる時点で行うことができる。 【００２８】上述したように、一般に本発明のＲＢＣ特
性決定法は、光波の周波数の変化、即ち、物体、例えば
赤血球を移動させることによる反射時に光波の生じる周
波数の変化を測定する。代表的には、皮膚にコヒーレン
トな単一波長の光を照射し、この光は、その波長で決ま
る深さまで侵入する（波長が長ければ長いほどそれだけ
一層侵入度が深くなる）。下に位置する組織から後方に
散乱された光を短い距離離れたところで広帯域光検出器
によって検出する（源と検出器との間の距離は長ければ
長いほどそれだけ一層深いところまで組織が観察され
る）。動かない物体から後方に散乱した光は、元の照明
ビームと同一周波数のものである。動いている物体、例
えば血管中を流れているＲＢＣから後方に散乱された光
は、僅かにシフトした波長を有し、このシフトの度合い
は、動いている物体の速度で決まる。光検出器に戻った
シフトした光及びシフトしていない光は、検出信号中の
低周波数（例えば、０ｋＨｚ乃至２０ｋＨｚ）の振動又
はビートを生じさせるように相互作用する。かくして、
信号の振動成分又はＡＣ成分は、血球の流れ速度につい
ての情報を含み、信号の平均（ＤＣ）の大きさは、組織
中における光吸収と散乱の総量についての情報を含む
（これは、使用された波長がヘモグロビンが強く吸収す
る波長である場合、流れている血液と静的な血液の両方
の総量と相関している場合がある）。 【００２９】かくして、光の大きな平均吸収度又は吸光
度が約４５０ｎｍ乃至６００ｎｍ、又は８５０ｎｍ乃至
９５０ｎｍの範囲にあれば、これにより、流れていよう
となかろうと何れにせよ、赤血球を含んでいる血管の集
中度又は濃度が高いことが分かり、赤血球を含む血管の
集中度が高いと、これにより、細動脈、細静脈又は毛細
管の集中度が高いことが分かる。ＡＣ信号をその出力と
その周波数の関係が決定されるように処理する。或る周
波数の下限と上限（例えば、５ｋＨｚと２０ｋＨｚ）の
間におけるこの関係式の積分を求め、この場合、流量
は、この積分の増大につれて増大する。この積分は、流
量に対して完全に線形ではない。というのは、高い周波
数は、低い周波数よりも流量の影響を受けやすいからで
ある。したがって、流量に比例した出力、例えばＲＢＣ
フラックスが用いられる。例えば、次のような公式が知
られている。 【００３０】 【数１】 上式において、ｆは、シフトした周波数を表し、ｆ_l 及
びｆ_u は、下カットオフ周波数及び上カットオフ周波数
を表し、Ｐ（ｆ）は、周波数ｆのときの出力であり、Ｎ
は、電圧のずれであり、ｉは平均光電流である。ＲＢＣ
フラックスは、当該技術分野で知られているように（こ
れについては例えば、上記のBerardescaet al., Bioeng
ineering of the Skin: Cutaneous Blood Flow and Ery
thmea,CRC Press,（１９９５年）を参照されたい）、流
量に比例した出力を生じさせるのに利用できる。上記公
式により定義されるＲＢＣフラックスの量又は大きさ
は、流量に実質的に比例しており、高ＲＢＣフラックス
は、高流量に対応し、低ＲＢＣフラックスは、低流量に
対応している。 【００３１】したがって、本発明では、約４００ｎｍ乃
至約１，２００ｎｍ、通常約４５０ｎｍ乃至８００ｎｍ
の範囲の波長の光が、光源、例えばレーザ等から放出さ
れて試料部位に差し向けられ、この場合、かかる光源を
手動で又は自動的に活性化させるのがよい。反射光（赤
血球から反射した光）の強度、より具体的には、光の経
時変化を測定し、部位のＲＢＣの特性、例えばＲＢＣフ
ラックスに関連した値を求める。かかる測定値をソフト
ウェアプログラムの制御下で動作しているマイクロプロ
セッサに送るのがよく、するとマイクロプロセッサは血
管内の流体の流量に比例した部位のＲＢＣの特性、例え
ばＲＢＣフラックスに関連した値を求める。 【００３２】一例においては、ＲＢＣ特性決定値、例え
ばＲＢＣフラックス値又はＲＢＣフラックス値に対応し
た統計学的に妥当な値を例えばマイクロプロセッサによ
り所定値と比較するのがよい。この場合、ＲＢＣ値が所
定値よりも高いと、部位が高流量のものと特性決定さ
れ、ＲＢＣ値が所定値よりも低いと、部位が低流量のも
のと特性決定されるような比較を行うのがよい。変形例
として、検査される複数の潜在的部位の中でも最もよい
部位（非常に適当な部位）を他の検査部位のＲＢＣ値の
比較により決定してもよい。 【００３３】代表的には、ＲＢＣ特性決定は、約１秒乃
至１８０秒、一般的には約２秒乃至９０秒、より一般的
には約３秒乃至６０秒で行われる。 【００３４】ＩＩ．試料タイプ特性決定 上述したように、本発明の方法では、試料タイプ特性決
定が行われ、かかる方法は、部位が実質的に動脈試料、
実質的に静脈試料又は実質的に間質液を圧出し又は生じ
させることができるかどうかを判定する。具体的に説明
すると、流れ特性を決定する上述の方法と関連して用い
られると、潜在的部位から得ることができる特定の試料
タイプを流量及び試料タイプに関して特性決定できる。
換言すると、潜在的な試料採取部位を、（１）高流量、
動脈／毛細管（図１の５ａ）、（２）高流量、静脈（図
１の５ｂ）、（３）低流量、動脈／毛細管又は静脈（図
１の６ｂ）、又は（４）低流量、間質液（図１の６ａ）
として特性決定できる。上述したように、試料タイプ特
性決定は、流れ特性決定の追加策又はこの代替策であ
り、これらの順序を変えることができる。 【００３５】潜在的な試料採取部位から得ることができ
る試料タイプの特性を決定するのに種々の方法を用いる
ことができ、この場合、パルス特性決定及びヘモグロビ
ン特性決定は、特に関心のあるものである。例えば、高
流量部位が高いパルス及び（又は）高い酸素化ヘモグロ
ビン／脱酸素化ヘモグロビン比を有するものとして特性
決定された場合（本明細書においては、ＨｂＯは、酸素
化ヘモグロビンを表し、Ｈｂは、脱酸素化ヘモグロビン
を表し、ＨｂＯ／Ｈｂは、その比を表している）、この
高流量部位は動脈試料が実質的に多量に流れる部位（図
１の５ａ）であると判定され、高流量部位が低いパルス
又は低ＨｂＯ／Ｈｂ比として特性決定された場合、かか
る高流量部位は静脈試料が実質的に多量に流れる部位
（図１の５ｂ）であると判定される。さらに、低流量部
位が高い総ヘモグロビンレベル又は値を有するものとし
て特性決定された場合、かかる低流量部位は低流量の動
脈、毛細管又は静脈試料の部位（図１の６ｂ）であると
判定され、低流量部位が低い総ヘモグロビンレベル又は
値を持つものとして特性決定された場合、この低流量部
位は間質液の部位（図１の６ａ）であると判定される。
かくして、本発明は、個人が部位から得ることができる
試料の量又は体積及び（又は）タイプに従って試料採取
部位を選択できるようにする方法を提供する。 【００３６】潜在的な部位のパルス及び（又は）ヘモグ
ロビン値又はレベルの特性を決定するのに都合がよい方
法を利用することができ、この場合、ＲＢＣ特性決定及
びヘモグロビン特性決定（総ヘモグロビン及びＨｂＯ／
Ｈｂ比）が特に関心のあるものである。以下に、これら
方法の各々について詳細に説明する。 【００３７】Ａ．パルス特性決定 上述したように、部位の流れの特性をいったん決定する
と、かかる部位のパルスが比較的又は実質的に高いか或
いは低いかどうかの判定を行うことにより、部位から得
ることができる試料のタイプの特性決定を更に行うこと
ができる。例えば、部位が高流量であると特性決定され
ると、高パルス特性決定が実質的に動脈／毛細管部位と
相関し、低パルス特性決定が実質的に動脈部位と相関
し、比較的低い又は実質的に０のパルス部位が間質液部
位と相関する。 【００３８】或る特定の実施形態では、上述したよう
に、部位のＲＢＣ特性、例えばＲＢＣフラックスを決定
することによりパルスを求めることができる。ＲＢＣ特
性、例えばＲＢＣフラックスを決定する方法については
上述しており、繰り返し説明しない。ＲＢＣフラックス
をいったん決定すると、更に心臓の脈拍に対応した（Ｒ
ＢＣフラックスに基づく）脈動の特性決定により、動脈
／毛細管部位が静脈部位よりも大きなパルスをもってい
るという原理に基づき、部位が動脈部位であるか静脈部
位であるかどうかが分かる。心臓脈動は、上述したよう
にＲＢＣフラックスと時間の関係において周波数が代表
的には毎分６０パルス乃至１００パルスの振動として観
察される（或る特定の臨床的条件の結果として高い周波
数又は低い周波数が得られることは当業者には明らかで
あろう）。脈動は、動脈及び毛細管中の流れのサージに
起因して生じる。毛細管の流れに対して抵抗があるの
で、流れの脈動は、静脈中では起きない。具体的に説明
すると、約０．３３Ｈｚ乃至約３．３Ｈｚ、一般に約
０．６７Ｈｚ乃至２．５０Ｈｚ、より一般的には、約
０．８５Ｈｚ乃至１．６７Ｈｚの脈動が部位のところで
特性決定されると、この部位は動脈として特性決定され
る。変形例として、この周波数範囲内の脈動が検出され
ず或いは極めて微弱な場合、この部位は静脈として特性
決定され、動脈／毛細管脈動レベルよりも低い脈動は脈
管構造が存在しない又は実質的に存在しない部位を示し
ている。かくして、部位が高ＲＢＣフラックス（高流
量）を呈するものと判定され、しかも非常に脈動性が高
い場合、この部位は静脈ではなく動脈／毛細管、即ち高
流量及び動脈／毛細管として特性決定される。ＲＢＣフ
ラックスの脈動流量が低い又は実質的に０であると判定
されると、この部位は脈管構造が無い部位であるか、或
いはこの部位は静脈、即ち間質液部位又は高流量及び静
脈部位である。 【００３９】Ｂ．ヘモグロビン特性決定 本発明の他の方法では、部位のヘモグロビン特性を決定
することにより試料タイプ特性決定を行い、例えば、部
位の全ヘモグロビンの特性決定により、実質的に間質液
を有する部位はヘモグロビンが少なく又は無いという原
理に基づいて、部位が動脈／毛細管試料、又は静脈試料
或いは間質液を圧出することができるかどうかの判定を
行うことができる。また、動脈／毛細管部位が静脈部位
よりも多量のＨｂＯを有するので、部位のＨｂＯ／Ｈｂ
比の特性決定により、部位が実質的に動脈／毛細管試料
又は実質的に静脈試料を圧出することができるかどうか
の判定が可能となる。 【００４０】したがって、潜在的部位の光学的性質を計
測する方法を用いて潜在的部位のヘモグロビン特性を決
定する。換言すると、潜在的部位から反射された光又は
潜在的部位を通過した光の吸収度を、検出して測定し、
即ち、皮膚の外側部分を光で照射し（この場合、光は必
ずしも可視光を意味せず、赤外光等を含む）、光の吸収
度を検出し、この場合、かかる吸収度は、部位のヘモグ
ロビン特性を表している。本発明の或る特定の実施形態
では、測定値を所定値と比較して部位の特性を決定す
る。他の実施形態では、これを他の検査部位の他のヘモ
グロビン値と比較する。 【００４１】上述したように、部位を光で照射し、この
部位によって吸収された光又は関心のある領域によって
反射され又はこれを通過した光を検出し、この場合、か
かる検出では、反射され又は透過した光、或いはその統
計学的に妥当な値を例えば光学要素の少なくとも１つの
光検出器によって収集し、検出したデータを処理して部
位のヘモグロビン特性を決定する。例えば、検出した光
又はこれに対応した信号をマイクロプロセッサに伝送
し、次の処理を行うのがよく、この場合、マイクロプロ
セッサは、ソフトウェアプログラムの制御下で動作す
る。換言すると、ソフトウェアプログラム中のプログラ
ムコードは、マイクロプロセッサに特定の仕事を達成す
るのに必要な全てのステップを実行するよう命令する。
手動で行うかどうか自動的に行うかどうかとは無関係
に、反射した又は透過した光の量、大きさ或いはその信
号又は統計学的に妥当な値と所定値を比較するのがよ
い。例えば、信号が所定値よりも大きい場合、その部位
は高い総ヘモグロビンレベル又は高いＨｂＯ／Ｈｂ比を
有するものと判定できる。変形例として、この信号が所
定値を下回っていれば、その部位は、実質的に低ヘモグ
ロビンレベル又は低いＨｂＯ／Ｈｂ比を有するものと判
定される。変形例として、或いは、最も役に立つ部位、
即ち検査される他の部位と比較して最も適した部位を求
める場合、測定値の比較対象である所定の値を用いる上
述の方法に加えて、測定値又はその統計学的に妥当な値
を他の部位の測定値と比較してもよい。代表的には、こ
の光学的照射及び検出は、約０．１秒乃至１８０秒、一
般的には約０．１秒乃至６０秒、より一般的には約０．
１秒乃至２０秒で行われる。 【００４２】かくして、実際には、少なくとも１つの光
源、即ち光学要素、例えば少なくとも１つの発光ダイオ
ード（ＬＥＤ）、レーザ放出ダイオード、光エミッタ、
バイスペクトルエミッタ、デュアルスペクトルエミッ
タ、フォトエミッタ、フォトダイオード、半導体ダイ等
からの光を約４００ｎｍ乃至１，２００ｎｍの範囲の波
長で部位を照射し、或る実施形態では、同一又は異なる
光源からの２以上の波長が用いられ、異なる波長の光が
同一時点又は異なる時点で部位を照射する。一般に、部
位は０．１秒乃至１８０秒、代表的には約０．１秒乃至
６０秒、より代表的には約０．１秒乃至２０秒間照射さ
れ、次に吸収光を、適当な検出器、例えば次のもの、即
ちフォトダイオード、光電式レシーバ、光検出器、半導
体ダイ等のうち少なくとも１つを用いて検出する。次
に、検出した信号をヘモグロビン濃度、即ち総ヘモグロ
ビン又は成分、或いはその適当な比に関連付ける。或る
特定の実施形態では、次に検出光を適当なマイクロプロ
セッサに伝送し、次の処理、例えばコンピュータ処理等
を行う。 【００４３】技術背景を説明すると、一般に皮膚が光で
照明される場合、もし光が皮膚に入り、真皮の底部のと
ころのコラーゲンで反射し、そして発色団又は色基（例
えばメラニン又はヘモグロビン）による吸収を生じない
で皮膚から再び出れば、光検出器により検出され、かく
して出力される信号（レミッタンス）をＲ_c として定め
ることができる。表皮中の発色団（メラニン）及び真皮
（ヘモグロビン）が介在している場合、レフレクタンス
が減衰され、Ｒ_tot として定義される信号が得られる。
かくして、受け取った信号を表す方程式は次式として定
義される。 【００４４】 【数２】 上式において、Ｔ_m は、メラニンによって吸収されるこ
となく表皮を通過するようになった光の一部を表してい
る。Ｔ_HbO は、オキシヘモグロビンによって吸収される
ことなく真皮を通ってコラーゲン層に到達するようにな
った光の一部を表している。Ｔ_Hbは、デオキシヘモグロ
ビンによって吸収されることなく、真皮を通ってコラー
ゲン層に到達するようになった光の一部を表している。 【００４５】かくして、上記方程式（１）のランベルト
−ベールの公式（即ち、光の吸収度（吸光度）が、吸光
媒体の層の厚さ、そのモル濃度及び消光係数につれて指
数的に変化する原理を表す方程式）は、次の通りであ
る。 【００４６】 【数３】 上式において、Ａは、その部位での吸光度を表してい
る。Ｉは、添え字によって表されたゾーンの有効光路長
を表している。Ｅ，Ｄは、それぞれ真皮、表皮を表して
いる。［ ］記号は、モル濃度を表している。Ｍ，Ｈｂ
Ｏ，Ｈｂは、それぞれメラニン、オキシヘモグロビン、
デオキシヘモグロビンを表している。εは、モル消光係
数（各波長について１つだけである）を表している。 【００４７】かくして、血液が実質的に光の読みが行わ
れている潜在的な試料採取部位に入るのが阻止される
と、上記の方程式（２）中の吸光度は、次式で示される
ようなメラニン吸光度だけの関数であることが明らかで
あろう。 【００４８】 【数４】 【数５】 上式において、Ｃは、メラニン吸光度及びバックグラウ
ンド信号を表している。かくして、ヘモグロビンに起因
して生じる光の吸光度は、次式で表わすことができる。 【００４９】 【数６】 この場合も又、Ｒ_tot は、光検出器によって受け取られ
た信号である。かくして、実質的に血液の流れの無い部
位、即ち、部位への血液の流れを実質的に阻止するよう
圧力が加えられている部位に関し、バックグラウンド信
号を得るためには、ヘモグロビンに起因する吸光度を求
めるしかなく、その手段として、まず最初に上記方程式
（４）からＣを求め（この場合、Ｒ_tot は、１回目の閉
塞状態での光学的測定から得られた信号である）、次に
血液が部位に入るのが阻止されていない場合に、２回目
の光学的測定から得られたＲ_tot を用いて方程式（５）
中のヘモグロビンの項について解を求める。 【００５０】したがって、酸素化されたヘモグロビンと
脱酸素化されたヘモグロビンについてのモル消光係数
は、可視光範囲及び近赤外光範囲の全ての波長について
知られているので（これについては、例えばO.W. Van A
ssendelft, Spectrophotometryof Hemoglobin Derivati
ves, Charles Thomas, pub.，１９７０年を参照された
い）、酸素化されたヘモグロビンと脱酸素化されたヘモ
グロビンの両方を２以上の波長を用いて決定することが
できる。したがって、次式が得られる。 【００５１】 【数７】 【数８】 添え字の１及び２は、波長１及び波長２を表している。
本発明の方法を用いて潜在的な部位のヘモグロビンの特
性を決定する場合、波長は代表的には、非常に異なる消
光係数を有するように選択され、即ち、波長は方程式
（６）と方程式（７）をできるだけ直交させるよう選択
されるのが通例である。 【００５２】したがって、部位のヘモグロビンの特性を
決定する本発明の方法における第１のステップは、部位
のバックグラウンド信号を求めることである。バックグ
ラウンドという用語は、ヘモグロビンには関連していな
い部位の吸光度、例えば、メラニン等に関連付けられた
吸光度を意味している。したがって、２つの互いに異な
る波長の光が、潜在的部位を照射し、バックグラウンド
信号を検出する。 【００５３】具体的に説明すると、光の波長は、酸素化
されたヘモグロビン及び脱酸素化されたヘモグロビンの
モル消光係数のデルタ（増分）が選択した互いに異なる
波長について互いに異なるように、即ちモル消光係数が
大きくなると、他のモル消光係数が小さくなるように選
択され、酸素化されたヘモグロビン及び脱酸素化された
ヘモグロビンのかかるモル消光係数のデルタは、当該技
術分野では知られている。かくして、バックグラウンド
信号を求めるため、潜在的部位は一時的に実質的に閉塞
され、或いは血液が一時的に実質的に停止され又は例え
ば部位を圧迫することにより、例えば以下に説明する器
具のアパーチュアにより部位への血液の流れを実質的に
止めるのに十分な力で皮膚の表面に圧力を加えることに
より部位に入らないようにする。このように、部位は、
実質的にヘモグロビンの無い状態になり、かくしてどの
吸光度も、部位のところの種々の発色団、例えばメラニ
ンのバックグラウンド又は吸光度によるものとなる。信
号をかかる閉塞状態の潜在的部位からいったん検出する
と、次にバックグラウンド値を上記の方程式に基づいて
代表的には自動的に求める。具体的に説明すると、かか
るバックグラウンド決定法により検出された信号をマイ
クロプロセッサに伝送し、かかるマイクロプロセッサは
部位のバックグラウンドレベル又は値をコンピュータ処
理する。 【００５４】閉塞部位から得たバックグラウンドの読み
に続き、部位のところでの第２の読みを取る。具体的に
説明すると、２つの互いに異なる波長の光が、部位を照
射し、この場合、かかる波長は、２つの波長の消光係数
の大きな且つ逆のデルタ（増分）が生じるように選択さ
れる。２つの波長からの光をいったん検出すると、ヘモ
グロビンの種々の成分を上記方程式、即ち方程式（６）
及び方程式（７）から代表的には上述したようなマイク
ロプロセッサにより自動的に決定することができる。換
言すると、酸素化ヘモグロビン、脱酸素化ヘモグロビン
及び総ヘモグロビン（酸素化ヘモグロビン成分と脱酸素
化ヘモグロビン成分の合計）を決定することができ、か
かる決定を次に所定値又はカットオフ値と比較して、所
定値よりも大きな総ヘモグロビン値及び（又は）ヘモグ
ロビンの比の値、即ちＨｂＯ／Ｈｂによって定められた
比の値を高ヘモグロビン値として指定し、所定値よりも
小さなヘモグロビン値を低ヘモグロビン値として指定す
る。上述したように、変形例として、これら値を他の検
査された部位と比較して検査された部位のうちで最もよ
い部位を選択するようにしてもよい。 【００５５】再び図１を参照すると、部位が低流量であ
ると特性決定された場合、総ヘモグロビンレベルに関す
る次の決定により、その部位が実質的に脈管構造を有し
ていると（高総Ｈｂ）（図１の６ｂ）、或いは実質的に
脈管構造が無いと、即ち間質液であると（低総Ｈｂ）
（図１の６ａ）特性決定できることになる。脈管構造と
間質液又は実質的に脈管構造の無い状態との関係をいっ
たん求めると、部位は更に、特定の検査について適当で
あると又は適当ではないと特性決定される（図１の
７）。換言すると、特定の検査が間質液を必要としてい
る場合、潜在的な試料採取部位は、もし総ヘモグロビン
値が低いことが判明すれば適当であると判定され、かく
して間質液を圧出できると判定されることになる。部位
が適当であるかどうか（部位の妥当性）について以下に
詳細に説明する。 【００５６】上述の方法に従って部位が高流量のもので
あると特性決定された場合、ＨｂＯ／Ｈｂ比を求めるの
がよく、かかる比により、部位を高流量及び動脈／毛細
管（図１の５ａ）又は高流量及び静脈（図１の５ｂ）と
して特性決定できる。換言すると、Ｈｂに対してＨｂＯ
の濃度が比較的又は実質的に高い部位は、動脈／毛細管
部位を表し、Ｈｂに対してＨｂＯの濃度が比較的又は実
質的に低い部位は、静脈部位を表している。具体的に
は、ヘモグロビン比は、上述の方程式に基づき代表的に
はマイクロプロセッサにより自動的に決定され、かかる
決定内容を所定の又はカットオフ値と比較して所定値よ
りも大きな比の値が高い比の値として指示され、所定値
よりも低い比の値が低い比の値として指示されるように
するのがよい。上述したように、変形例として、これら
の値を他の検査部位と比較して、これら検査部位のうち
で最もよい部位が選択されるようにしてもよい。動脈／
毛細管と静脈の関係をいったん求めると、部位は、特定
の検査について適当であるか又はそうではないものとし
て特性決定される（図１の７）。換言すると、特定の検
査が動脈／毛細管試料を必要とする場合、潜在的な試料
採取部位は、ＨｂＯ／Ｈｂ比が高いことが判明すれば適
当であると決定され、かくしてこの潜在的試料採取部位
は、実質的に動脈／毛細管試料、特に高流量動脈／毛細
管試料を圧出できると決定される。しかしながら、特定
の検査が静脈試料を必要とする場合、潜在的な試料採取
部位は、ＨｂＯ／Ｈｂ比が低いことが判明すれば適当で
あると決定され、かくしてこの潜在的試料採取部位は、
実質的に静脈試料、特に高流量静脈試料を圧出できると
判定される。部位の妥当性について以下に詳細に説明す
る。 【００５７】上記において詳細に説明したように、ヘモ
グロビン特性決定のための本発明の方法の実施にあた
り、ＨｂＯ，Ｈｂ又は全ヘモグロビンの何れであれ、光
源、例えばＬＥＤ、レーザダイオード等が部位を照射
し、この場合、光源は、少なくとも２つの互いに異なる
波長を持つ部位を照射し、これら波長は各々、約４００
ｎｍ乃至１，２００ｎｍの範囲にある。光検出器は、吸
収された光を検出し、各ヘモグロビン成分の量を関心の
ある波長の特定の吸光度に基づいて決定することがで
き、この場合、かかる吸光度を特定のヘモグロビン成分
に関連付ける。具体的に説明すると、上述の光学部品を
備えた器具、例えば以下に詳細に説明する器具を用いる
と本発明の方法を実施することができる。したがって、
この器具も又代表的には、ソフトウェアプログラムの制
御下で動作するマイクロプロセッサに作動的に結合され
ていて、マイクロプロセッサが部位のヘモグロビンの特
性を決定すると共に特定の検査について部位が適してい
るかどうかを判定するのに必要なステップ及び機能の全
てを実施することができるようにし、例えばマイクロプ
ロセッサが酸素化されたヘモグロビン値、脱酸素化され
たヘモグロビン値及び（又は）総ヘモグロビン値を決定
するのに必要なコンピュータ処理（計算）及び（又は）
比較の全てを実施することができるようになっている。
上述したように、上述の方法では、総ヘモグロビン及び
（又は）ＨｂＯ／Ｈｂ比を所定の値と比較するのがよ
く、或いは他の検査部位から得られた他の値との比較と
して用いて検査された複数の部位のうちで最もよい部位
を決定してもよい。加うるに、本明細書で説明した光学
決定法は、他の試料タイプ特性決定法の追加策であり、
又はその代替策である。 【００５８】本発明の方法の或る特定の他の実施形態で
は、ヘモグロビン特性決定を以下に説明する方法に従っ
て得ることができ、この場合、以下に説明する方法は、
光路長及びメラニン濃度が部位相互で実質的に一定であ
り、潜在的部位の総ヘモグロビン濃度を特性決定するの
が望ましい場合に特に役立つ。 【００５９】再び技術背景を説明すると、多数の波長、
例えば５０６．５，５２２，５４８．５，５８６及び８
１５では、ＨｂＯ及びＨｂは、同一のモル消光係数を有
している。Ｒ_tot をＨｂＯとＨｂが同一のモル消光係数
を有している波長のうち任意のもので測定すると、Ｒ
_tot の大きさは、Ｃが部位相互間で実質的に一定である
という原理に基づいて総ヘモグロビンが減少し又は増大
するとそれぞれ増大し又は減少することになる。かくし
て、或る特定の実施形態では、次の方程式を用いて総ヘ
モグロビンを求めることができる。 【数９】 【００６０】かくして、この特定の実施形態の場合、１
つの波長の光が部位を照射し、この場合、かかる波長
は、ＨｂＯとＨｂが同一のモル消光係数を有するように
選択される。次に、吸収度又は信号を部位から検出し、
この部位での総ヘモグロビンを、上述の方程式に基づい
て求め、この場合、総ヘモグロビン濃度は、マイクロプ
ロセッサによって自動的に求められる場合が多い。具体
的に説明すると、光源、例えばＬＥＤ、レーザダイオー
ド等からの光は、一波長の光で部位を照射し、この場
合、ＨｂＯとＨｂの両方の消光係数は同一である。部位
の吸光度又は信号を適当な光検出器等で検出し、かかる
吸光度は、部位の総ヘモグロビンレベルに関連付けられ
ている。総ヘモグロビンをいったん求めると、部位は更
に、特定の検査について適当であると又は適当ではない
と特性決定される。換言すると、特定の検査が間質液を
必要としている場合、潜在的な試料採取部位は、もし総
ヘモグロビン値が低いことが判明すれば適当であると判
定され、かくして間質液を圧出できると判定されること
になる。部位の妥当性について以下に詳細に説明する。 【００６１】本発明の方法の更に別の実施形態では、ヘ
モグロビン特性決定を以下に説明する方法に従って得る
ことができ、この場合、以下に説明する方法は、光路長
及びメラニン濃度が部位相互で実質的に一定であり、潜
在的部位のヘモグロビン比、例えばＨｂＯ／Ｈｂを特性
決定するのが望ましい場合に特に役立つ。 【００６２】この特定の実施形態では、２つの波長が部
位を照射するのに選択され、各波長では、２つのヘモグ
ロビン種は実質的に互いに異なる消光係数を有し、即ち
酸素化ヘモグロビンと脱酸素化ヘモグロビンは、互いに
異なる消光係数を有している。例えば、ＨｂＯとＨｂが
実質的に互いに異なる消光係数を有している適当な波長
としては、４３１ｎｍ、４１５ｎｍ、５５５ｎｍ、７０
０ｎｍ及び９４０ｎｍが挙げられるが、これらには限定
されない。すなわち、第１の波長と第２の波長を選択
し、各波長は、上述の組をなす波長から選択されたもの
であるのがよく、したがって、ＨｂＯとＨｂは、実質的
に互いに異なる波長係数を有するようになる。かかる適
当な対をなす波長における消光係数は、２つの波長相互
間で互いに逆のデルタを有し、即ち、一方が第１の波長
と第２の波長相互間で増大すると、他方は第１の波長と
第２の波長との間で減少する。したがって、２つの波長
相互間のおけるＩｎ（Ｒ_tot ）の差は、一方のヘモグロ
ビン成分が増大すると増大し、他方のヘモグロビン成分
が減少すると減少することになる。換言すると、例えば
選択された適当な各波長対の場合、ＨｂＯが増大する
と、２つの波長相互間のＩｎ（Ｒ_tot ）の差は増大し、
Ｈｂが減少すると、２つの波長相互間のＩｎ（Ｒ _tot ）
の差が減少することになる。 【００６３】具体的に説明すると、上記方程式（５）か
ら、２つの波長について次式のように変形される。 【数１０】 【００６４】かくして、（εＨｂＯ₁ −εＨｂＯ₂ ）＞
０且つ（εＨｂ₁ −εＨｂ₂ ）＜０であれば、Ｉｎ（Ｒ
_tot ）₁ −Ｉｎ（Ｒ_tot ）₂ は、［ＨｂＯ］が増大し又
は［Ｈｂ］が減少すると増大する。例えば、ＨｂＯの消
光係数が波長２よりも波長１で大きく、Ｈｂが波長２よ
りも波長１において小さい消光係数を有している場合、
信号相互間の差（即ち、波長１−波長２の差）が増大す
ると、ＨｂＯとＨｂの比は増大することになる。多くの
実施形態において、総ヘモグロビン濃度を特性決定する
この方法をまず最初に実施して、ＨｂＯ／Ｈｂ比を特性
決定するこの方法が高いヘモグロビン濃度を有している
部位で行われるようにする。換言すると、総ヘモグロビ
ン濃度は差の計算に影響を及ぼすので、ＨｂＯ／Ｈｂの
比の特性決定は、実質的に高い総ヘモグロビン濃度を有
する部位で行われるべきである。 【００６５】具体的に説明すると、潜在的部位を２つの
光源からの２つの波長で照明し、この場合、かかる光源
としては、１以上のＬＥＤ、１以上のレーザダイオード
等が挙げられる。波長は、ＨｂＯとＨｂのモル消光係数
デルタが２つの波長相互間で異なり、即ち、上述したよ
うに一方が増大すると他方が減少するように選択され
る。少なくとも１つの光検出器が、部位からの信号、即
ち光の吸収度を検出し、この場合、かかる信号は、上述
の方程式によってＨｂＯ／Ｈｂの比に関連付けられる。
次に、この部位は、特定の検査について適当であるか又
は適当でないかとして更に特性決定される。部位の妥当
性について以下に詳細に説明する。 【００６６】ＩＩＩ．特定の検査に関する部位の妥当性
の判定 上述したように、特定の検査に関する部位の妥当性を本
発明の方法で判定する。今、図１のステップ３、ステッ
プ４及びステップ７を参照すると、上述したように、部
位が流れ及び／又は試料タイプによっていったん特性決
定されると、行われるべき特定の検査に関してそれが適
当であるかどうかを評価する。かかる妥当性は、図２を
参照すると最もよく記載されており、図２は、或る特定
の試料検査パラメータ及び部位から得ることができる特
定の試料に対するこれらの相関関係を示している。例え
ば、或る特定の検査では、最小量の試料が必要とされ
る。かくして、多量の試料を生じさせ又は圧出できると
して特性決定された部位（高流量を有する部位）は、そ
のようにすることができない部位よりも好ましく、例え
ば、動脈／毛細管及び（又は）静脈の高流量部位は、動
脈／毛細管及び（又は）静脈の低流量部位よりも適して
いる。ただし、特定の検査が動脈／毛細管又は静脈血と
は異なり、間質液を必要としてないことを条件とする。
したがって、かかる試料の要件を満たす検査結果は、適
当であると判定される。 【００６７】また、或る特定の検査、例えば血液全体に
対して校正されたグルコース検査は、適当な流体試料と
して或る特定のタイプの試料、例えば血液、血液成分と
を必要とする場合があるので、部位は、動脈／毛細管及
び（又は）静脈として特性決定されると、かかる検査に
ついては適当であると判定され、他方、間質液を有する
ものと特性決定されると、不適当であると判定されるこ
とになる。しかしながら、或る特定の他の検査、例えば
間質液に対して校正されたグルコース検査はしたがっ
て、適当な流体試料として間質液を必要とするので、部
位は、間質液を有するものとして特性決定されると、適
当であると判定され、そうでなければ不適当であると判
定されることになる。 【００６８】さらに、或る検査では、静脈血の代わりに
動脈血が必要とされ、又この逆の関係も成り立つ場合が
あるので、部位は、所要の動脈血又は静脈血を有するも
のとして特性決定されると適当であり、もしそうでなけ
れば不適当であると判定されることになる。換言する
と、かくして、動脈／毛細管及び（又は）静脈血を必要
とする検査は、高流量動脈／毛細管及び（又は）高流量
静脈部位に相関する。間質液を必要とする検査はかくし
て、低流量間質液部位に相関する。低流量動脈／毛細管
又は静脈部位として特性決定された部位はかくして、何
れの検査にも適当ではないという見通しが立てられる。 【００６９】上述したように、本発明の方法の多くの実
施形態では、特定の検査について部位が適当であること
は、代表的にはマイクロプロセッサによって自動的に得
られ、マイクロプロセッサは、ソフトウェアプログラム
の制御下で動作し、部位が特定の検査について適当であ
るかどうかを判定するのに必要なステップを実施するた
めに必要なコードを全て有している。 【００７０】ＩＶ．皮膚穿刺 適当な部位をいったん決定すると、試料に接近してこれ
を集める（図１のステップ８及びステップ９）。代表的
には、試料を真皮及び表皮から集める。或る特定の方法
では、試料採取部位に刺激を与えてこの試料採取部位の
ところで得られ又は圧出される試料の量及び（又は）速
度を増大させることができる。 【００７１】したがって、或る実施形態では、少なくと
も１つの皮膚穿刺要素を本発明の対象である患者又はユ
ーザの皮膚に刺入して生理学的流体に接近する。得られ
る生理学的試料のタイプに応じて、少なくとも１つの皮
膚穿刺要素が、皮膚の特定の層、例えば真皮層及び表皮
層に穿通する。代表的には、少なくとも１つの皮膚穿刺
要素を約０．０００１秒乃至６０秒、一般に約０．００
０５秒乃至３０秒、より一般的には約０．００１秒乃至
１５秒で皮膚に刺入して標的生理学的流体の適量の試料
が得られるようにする。 【００７２】少なくとも１つの皮膚穿刺要素をこれと関
連した作動要素を解除することにより、例えばばね押し
要素を皮膚に向かって作動させる器具に設けられたボタ
ン等を押し下げることによりユーザが手動で作動させる
ことができ、或いはこれを自動的に作動させて皮膚を穿
刺し、例えば適当な試料採取部位の位置を突き止めると
自動的にトリガする。 【００７３】本発明の方法の或る特定の実施形態では、
少なくとも１つの皮膚穿刺要素又はこれと作動的に関連
した１以上の要素が、部位を刺激して多くの体積及び
（又は）量の所望の生理学的流体を生じさせ又は圧出さ
せ、即ち、生理学的流体の圧出量を増大させる。例え
ば、流体促進要素、例えば超音波要素等を用いると流体
への接近及びその収集中、部位に振動を生じさせること
ができ、この場合、かかる振動は流体の圧出を刺激す
る。或る特定の実施形態では、流体促進手段は、他の流
体刺激要素に加えて、又はこれに代えて、流体の圧出を
刺激するために部位の温度を増大させる温度要素を有し
てもよい。流体促進要素を少なくとも１つの皮膚穿刺要
素に作動的に関連させて、少なくとも１つの皮膚穿刺要
素が部位からの流体に接近しながら流体の圧出それ自体
を刺激するようにしてもよい。何れの場合においても、
超音波要素を用いて部位からの試料の圧出を刺激するよ
うになった実施形態では、かかる超音波要素は代表的に
は、約１０Ｈｚ乃至１，０００Ｈｚの範囲の周波数で振
動し、この場合、かかる振動は、生理学的流体の圧出を
刺激し、例えば得られる試料の体積及び（又は）流量を
増大させる。 【００７４】Ｖ．分析物濃度の決定 本発明の方法の多くの実施形態は、生理学的試料中の少
なくとも１つの分析物の濃度の決定を更に含む（図１の
ステップ１０）。したがって、適当な試料採取部位がい
ったん見つかり、試料に接近してこれから集めると、試
料の少なくとも１つの分析物の濃度を、当該技術分野で
知られているように任意適当な分析物濃度決定法を用い
て決定することができる。 【００７５】本発明の方法の或る特定の実施形態では、
次に試料を器具と連通状態にある標準型分析物濃度決定
試薬検査ストリップ、例えばグルコース検査ストリップ
等に送り、この場合、検査ストリップは、器具に直接組
み込まれている場合が多い。検査ストリップが直接器具
に組み込まれている実施形態では、検査ストリップを生
理学的試料の抽出前、抽出中又は抽出後に器具に直接装
入するのがよく、多くの場合、検査ストリップが既に器
具に一体化された状態で製造される。 【００７６】試料をいったん検査ストリップに移し、即
ち、検査ストリップの反応領域に送ると、関心のある少
なくとも１つの分析物の濃度が決定される。試料を種々
の機構で検査ストリップに移送することができ、この場
合、かかる機構としては、真空、毛管作用による力等が
挙げられるが、これらには限定されない。当業者には明
らかなように、種々の分析物決定法、例えば電気化学的
決定法や比色法（比色定量法）を用いることができ、こ
れら両方の方法について以下に説明する。 【００７７】電気化学的分析物濃度決定検定の場合、電
気化学的測定を当該技術分野で知られているように基準
電極及び作業電極を用いて行う。行われる電気化学的測
定法は、検定及び電気化学的検査ストリップが用いられ
る器具の特定の性質、例えば、検定法が電量法である
か、電流滴定法であるか又は電位法であるかどうかに応
じて様々である場合がある。一般に、電気化学的測定法
は、反応領域への試料導入後、通常所与の期間にわた
り、電荷（電量法）、電流（電流滴定法）又は電位（電
位法）を測定することになる。上述の電気化学的測定を
行う方法は、米国特許第４，２２４，１２５号、同第
４，５４５，３８２号及び同第５，２６６，１７９号並
びに国際公開第ＷＯ ９７／１８４６５号及び同第ＷＯ
９９／４９３０７号に詳細に記載されており、これら
特許文献の開示内容を本明細書の一部を形成するものと
してここに引用する。測定のタイプとは無関係に、電気
化学的測定値又は信号を検査ストリップの反応ゾーン中
で得る。 【００７８】上述したような反応ゾーン中で得られる電
気化学的測定値又は信号の検出に続き、反応ゾーン中に
導入された試料内に存在している分析物の量を電気化学
的信号を試料中の分析物の量に関連付けることにより決
定する。 【００７９】一般に、比色法よる検定の場合、試料は、
試薬システム、例えば信号発生システムの部材と反応す
るようにし、それにより試料中に存在する初期量に比例
した量で存在する検出可能な生成物を生じさせる。かか
る一システム、例えば、生理学的試料中のグルコースの
存否及び（又は）濃度を検定するために用いられるシス
テムでは、信号発生システムは、分析物酸化信号を生じ
させるシステムである。分析物酸化信号発生システムと
は、試料中の分析物濃度を求める元になる検出可能な信
号を発生させる際、分析物が適当な酵素で酸化されて分
析物の酸化形態及びこれに対応した又は比例した量の過
酸化水素水を生じさせることを意味している。次に、過
酸化水素水を用いて１以上の表示配合物から検出可能な
生成物を生じさせ、信号測定手段によって得られた検出
可能な生成物、即ち信号の量を次に初期試料中の分析物
の量に関連付けする。次に、信号発生システムによって
得られた検出可能な生成物、即ち信号の量を求め、初期
試料中の分析物の量に関連付ける。当然のことながら、
任意タイプの比色法による検出、即ち種々の比色法によ
る化学的性質を本発明に用いるのがよい。 【００８０】多くの実施形態では、上述の特性決定及び
関連付けプロセスは、当該技術分野で周知のように自動
化器具、例えば計器によって行われる。これらステップ
を自動的に実施する代表的な計器は、係属中の米国特許
出願第０９／３３３，７９３号、同第０９／４９７，３
０４号、同第０９／４９７，２６９号、同第０９／７３
６，７８８号、同第０９／７４６，１１６号、及び米国
特許第４，７３４，３６０号、同第４，９００，６６６
号、同第４，９３５，３４６号、同第５，０５９，３９
４号、同第５，３０４，４６８号、同第５，３０６，６
２３号、同第５，４１８，１４２号、同第５，４２６，
０３２号、同第５，５１５，１７０号、同第５，５２
６，１２０号、同第５，５６３，０４２号、同第５，６
２０，８６３号、同第５，７５３，４２９号、同第５，
５７３，４５２号、同第５，７８０，３０４号、同第
５，７８９，２５５号、同第５，８４３，６９１号、同
第５，８４６，４８６号、同第５，９６８，８３６号、
同第５，９７２，２９４号に詳細に記載されており、こ
れら特許文献の開示内容を本明細書の一部を形成するも
のとしてここに引用する。 【００８１】器具 上記において概要を説明したように、本発明は、部位流
れ特性決定要素及び（又は）試料タイプ特性決定要素に
より生理学的流体の試料を採取するのに適当な部位を決
定する器具を提供する。この器具は、適当な試料採取部
位のところで皮膚を穿刺する少なくとも１つの皮膚穿刺
要素を更に有すると共に（或いは）適当な試料採取部位
から抽出され又は圧出された生理学的試料中の少なくと
も１つの分析物の存否及び（又は）濃度を決定する作動
的に関連した手段を有している。本発明の器具は、身体
の種々の領域上の適当な生理学的流体試料採取部位の位
置決定に利用され、かかる領域としては、手指、上腕、
脚、耳垂、踵、足、鼻及び足指が挙げられるが、これら
には限定されない。さらに、本発明の器具は、多種多様
な生理学的試料の位置決定及び収集に利用でき、かかる
試料としては、間質液、血液、血液フラクション及びそ
の成分等が挙げられるがこれらには限定されない。 【００８２】上述したように、本発明は、少なくとも１
つの部位流れ特性決定要素及び（又は）少なくとも１つ
の試料タイプ特性決定要素を有し、これら要素のタイプ
の一方又は両方をハウジング内に組み込むのがよく、或
いは単一ユニット、即ち通常は少なくとも１つの皮膚穿
刺要素及び（又は）検査ストリップを備えた一体形器具
であってもよい。ユニット、即ちハウジングは、多種多
様な材料から製造可能であり、かかる材料としては、ポ
リスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアク
リロニトリル、ポリカーボネート等が挙げられるが、こ
れらには限定されない。このユニットは、再使用可能で
あってもよく、１回使用のものであってもよい。 【００８３】ハウジングは、ユーザによって容易に保持
されるようになっていて、即ち手持ち器具であり、した
がって可搬性及び使い勝手の良さが得られるのに十分コ
ンパクトである。したがって、ハウジングは、形状が器
具の機能性の発揮を可能にする限り、例えばユーザによ
る持ち運び及び把持具合並びに適当な試料採取部位領
域、例えば皮膚の表面領域上の位置決めを容易にする限
り、多くの種々の形状をとることができる。例えば、形
状は、実質的に不規則であってもよく、或いは実質的に
規則的な形状、例えば平行四辺形、菱形、円、楕円等の
形状をとってもよい。形状とは無関係に、ユニット及び
関連要素は代表的には、長さが約１インチ乃至２０イン
チ（２．５４ｃｍ乃至５０．８ｃｍ）であり、一般に約
２インチ乃至１５インチ（５．０８ｃｍ乃至３８．１ｃ
ｍ）であり、より一般的には約３インチ乃至１０インチ
（７．６２ｃｍ乃至２５．４ｃｍ）である。ユニットの
幅は、約０．１インチ乃至１０インチ（０．２５４ｃｍ
乃至２５．４ｃｍ）であり、一般に約０．２インチ乃至
５インチ（０．５０８ｃｍ乃至１２．７ｃｍ）であり、
より一般的には約０．５インチ乃至３インチ（１．２７
ｃｍ乃至７．６２ｃｍ）である。高さは、一般に約０．
１インチ乃至１０インチであり、好ましくは約０．２イ
ンチ乃至５インチであり、より好ましくは約０．５イン
チ乃至３インチである。本発明の器具の重さは一般に、
約０．０２ポンド乃至１０ポンド（約０．００９ｋｇ乃
至４．５３６ｋｇ）であり、より一般的には約０．０４
ポンド乃至５ポンド（約０．０１８ｋｇ乃至２．２６８
ｋｇ）であるが、大抵の場合、約２ポンド（０．９０７
ｋｇ）以下である。器具の近位端部、即ち、使用の際に
皮膚に密接し又はこれと直接接触する器具の端部は代表
的には、近位オリフィスを有し、この場合、かかるオリ
フィスは一般に、直径が約５ｍｍ以下であり、好ましく
は約１ｍｍ乃至４ｍｍであり、より好ましくは約１ｍｍ
乃至２ｍｍである。 【００８４】代表的には、ユニットの目に見える表面
は、メッセージ、指図、エラー警告及び最も重要なこと
としては結果、即ち、部位が適当であるかどうか及び
（又は）分析物の濃度を当該技術分野で知られているよ
うに液晶ディスプレイのような手段で表示できるディス
プレイ又はスクリーンを有する。かかる情報は、何桁か
の英数字、或いは図形アイコンで伝達できる。或る特定
の実施形態では、音響手段も又、情報をユーザに音で伝
達するために器具内又は器具上に設けるのがよい。加う
るに本発明の器具は、器具を手動で作動させる電源スイ
ッチを有するのがよい。 【００８５】Ｉ．流れ要素 上述したように、本発明の或る特定の実施形態では、ハ
ウジングは、潜在的部位の流れ特性、即ち、部位の流量
又は流速の特性を決定する少なくとも１つの部位流れ特
性決定要素を有している。特定の試料採取部位の流れ特
性を決定するのに多種多様な要素又はコンポーネントを
用いることができ、この場合、関心のある特定の実施形
態について以下に説明する。 【００８６】Ａ．温度特性決定要素 或る特定の実施形態では、流れ特性決定要素は、潜在的
部位の温度の特性を決定することができる要素を有して
いる。例えば、温度要素（温度素子）又はセンサ、例え
ば熱電対等を用いるのがよく、この場合、かかる熱電対
は当該技術分野において知られている。かかる温度要素
は、部位の流れを特性決定するのに用いられる他の要
素、例えば以下に説明するＲＢＣ特性決定要素に代わる
もの又はこれに追加されるものであってよく、１以上の
部位特性決定要素は、同時に又は互いに異なる時点で作
動が可能であり、例えば、温度要素は、光検出要素等と
して同時に又は異なる時点で作動が可能である。 【００８７】本発明の温度要素は、部位の温度を測定す
ることができる温度要素であり、この場合、かかる温度
は、部位の流れ特性を表している。換言すると、皮膚の
温度は、例えばその部位での流体の流れの速度のような
要因に起因して血液の流れが増加すると高くなる。 【００８８】したがって、温度センサは、赤外線又は約
０℃乃至１００℃、一般的には約１０℃乃至７５℃、よ
り一般的には約１０℃乃至５０℃の温度を測定すること
ができる。代表的には、温度要素は、器具又はハウジン
グの近位アパーチュアに密接して配置されることになる
が、器具の構成、用いられる特定の温度センサ及び検査
されるべき特定の身体領域に応じて他の位置も又採用で
きる。 【００８９】Ｂ．ＲＢＣ特性決定要素 他の実施形態では、流れ特性決定要素は、部位のＲＢＣ
の特性、例えばＲＢＣフラックス特性を決定することが
できる要素である。ＲＢＣ特性決定要素は、本明細書に
おいて説明しているような他の流れ特性決定要素に追加
されるもの、又はこれに代わるものであってよい。ＲＢ
Ｃ特性決定要素が他の要素に付加されるものである場
合、これら要素は、同時に又は互いに異なる時点で作動
が可能であるのがよい。 【００９０】代表的には、ＲＢＣ特性決定、例えば上述
したようなＲＢＣフラックスの決定を行うよう構成され
た要素は通常、約４００ｎｍ乃至１，２００ｎｍ、好ま
しくは約４５０ｎｍ乃至８００ｎｍの波長で光、通常は
コヒーレントな単一波長の光を放出することができる少
なくとも１つの光源、例えば当該技術分野で通常知られ
ているようなレーザと、ＲＢＣから反射された光の強度
を検出するセンサ又は検出器、代表的には広帯域センサ
又は検出器を有する。かくして、少なくとも１つの光源
は、発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザ放出ダイオー
ド、光エミッタ、バイスペクトルエミッタ、デュアルス
ペクトルエミッタ、フォトエミッタ、フォトダイオー
ド、半導体ダイ等のうち１以上から成るのがよく、検出
器は、フォトダイオード、光電式レシーバ、光検出器、
例えば広帯域光検出器、半導体ダイ等のうち１以上から
成るのがよい。 【００９１】本発明に使用することができるようになっ
たＲＢＣ特性決定又はＲＢＣフラックス特性決定を行う
ことができる市販の要素の例、例えばドップラー式流量
計としては、ワシントン州シアトル所在のメドパシフィ
ック（Medpacific）社によって製造された流量計モデル
ＬＤ−５０００及びＬＤ−６０００、スウェーデン国ス
トックホルム所在のペリメド（Perimed）社によって製
造された流量計モデルＰＦ１，ＰＦ２及びＰＦ３が挙げ
られるが、これらには限定されない。 【００９２】ＲＢＣ特性決定要素をソフトウェアプログ
ラムの制御下にあるマイクロプロセッサに作動的に関連
付けるのがよく、このマイクロプロセッサは、部位から
の信号を処理し、そして反射光の測定強度に基づいて部
位のＲＢＣ特性、例えばＲＢＣフラックス又は統計学的
に妥当なその値を決定することができ、しかもかかるＲ
ＢＣ特性決定値又は測定値、例えばＲＢＣフラックス値
を所定値又は種々の検査部位のＲＢＣ特性決定値と比較
するのに必要なステップを実施することができる。 【００９３】ＩＩ．試料タイプ特性決定要素 上述したように、本発明の器具は、１以上の試料タイプ
特性決定要素を更に有するのがよく、この場合、かかる
要素は、部位を主として又は一般的に（１）動脈／毛細
管、（２）静脈、又は（３）間質液として特性決定する
ことができ、より具体的には部位のところの試料のタイ
プを主として又は一般に動脈／毛細管、静脈又は間質液
として特性決定することができる。部位のところの試料
のタイプを特性決定するのに種々の要素を用いることが
できる。例えば、要素としては、部位のパルスを特性決
定できる要素及び（又は）部位のＨｂを特性決定できる
要素が挙げられ、これらについては以下に詳細に説明す
る。 【００９４】Ａ．パルス特性決定要素 パルス特性決定要素は、部位のパルスを特性決定できる
要素である。パルス特性決定は、本明細書において説明
しているような他の試料タイプ特性決定要素に追加され
るもの、又はこれに代わるものであってよい。パルス特
性決定要素が他の要素に付加されるものである場合、こ
れら要素は、同時に又は互いに異なる時点で作動が可能
であるのがよい。 【００９５】代表的には、パルス特性決定を行うよう構
成された要素は通常、約４００ｎｍ乃至１，２００ｎ
ｍ、好ましくは約４５０ｎｍ乃至８００ｎｍの波長で
光、通常はコヒーレントな単一波長の光を放出すること
ができる少なくとも１つの光源、例えば当該技術分野で
通常知られているようなレーザと、ＲＢＣから反射され
た光の強度を検出するセンサ又は検出器、代表的には広
帯域センサ又は検出器を有する。光源は、発光ダイオー
ド（ＬＥＤ）、レーザ放出ダイオード、光エミッタ、バ
イスペクトルエミッタ、デュアルスペクトルエミッタ、
フォトエミッタ、フォトダイオード、半導体ダイ等のう
ち１以上から成るのがよく、検出器は、フォトダイオー
ド、光電式レシーバ、光検出器、例えば広帯域光検出
器、半導体ダイ等から成るのがよい。 【００９６】光源及び検出器は、ＲＢＣ特性決定に用い
られた上述の要素と同一であってもよく、これに付加さ
れるものであってもよい。流れ特性の決定のために本発
明に使用することができるようになった市販のパルス特
性決定要素の例、例えばドップラー式流量計としては、
ワシントン州シアトル所在のメドパシフィック（Medpac
ific）社によって製造された流量計モデルＬＤ−５００
０及びＬＤ−６０００、スウェーデン国ストックホルム
所在のペリメド（Perimed）社によって製造された流量
計モデルＰＦ１，ＰＦ２及びＰＦ３が挙げられるが、こ
れらには限定されない。 【００９７】パルス特性決定要素をソフトウェアプログ
ラムの制御下にあるマイクロプロセッサに作動的に関連
付けるのがよく、このマイクロプロセッサは、部位から
の信号を処理し、そして反射光の測定強度に基づいてパ
ルスを決定し又はパルスと関連した大きさ、或いはその
統計学的に妥当な値を決定でき、しかもかかるパルスを
所定値又は種々の検査部位のパルス値と比較するのに必
要なステップを実施することができる。 【００９８】Ｂ．ヘモグロビン特性決定要素 本発明の或る特定の実施形態では、試料タイプ特性決定
要素は、部位のヘモグロビンの特性を決定できるヘモグ
ロビン特性決定要素を有している。特に、ヘモグロビン
特性決定要素は、部位の総ヘモグロビンレベルを決定す
ると共に（或いは）脱酸素化ヘモグロビンに対する酸素
化ヘモグロビンの量、即ちＨｂＯ／Ｈｂ比を決定するよ
う構成されている。 【００９９】ヘモグロビン特性決定要素は代表的には、
光学要素であり、かかる光学要素は、（１）少なくとも
１つの光源、例えば、次のもの、即ち発光ダイオード
（ＬＥＤ）、光エミッタ、バイスペクトルエミッタ、デ
ュアルスペクトルエミッタ、フォトエミッタ、フォトダ
イオード、半導体ダイ、レーザ等のうち少なくとも１
つ、及び（２）部位によって吸収された光を測定でき
る、即ち、光源が合焦された表面を通過して伝送され又
はこの表面から反射された光を遮り、しかもかかる光を
測定可能な電気信号、例えば電圧、電流等に変換できる
少なくとも１つの検出器を有し、適当な検出器として
は、次のもの、即ちフォトダイオード、光電式レシー
バ、光検出器、半導体ダイ等のうち少なくとも１つが挙
げられるが、これらには限定されない。上述したよう
に、光源及び検出器は、当該技術分野で通常知られてお
り、本発明に用いるのに適した適当な光源及び検出器の
例としては、米国特許第６，２４１，６８０号及び同第
６，２３３，２６６号に記載されているものが挙げら
れ、これら米国特許明細書の開示内容を本明細書の一部
を形成するものとしてここに引用する。 【０１００】代表的には、比較的狭い波長分布の少なく
とも１つの光源、例えば少なくとも１つのＬＥＤ又はレ
ーザは、少なくとも１つの波長、代表的には約４００ｎ
ｍ乃至１，２００ｎｍの少なくとも２つの波長で見込み
のある試料採取部位を照射することができよう。換言す
ると、１光源が用いられ、２以上の波長が必要とされる
場合、この１光源は、２以上の波長で光を生じさせ又は
放出することができよう。２以上の光源を用いる場合、
かかる光源のうち少なくとも２つは、互いに対し連続的
に又は同時に光を互いに異なる波長で伝送することがで
きよう。少なくとも１つの光源及び（又は）これと関連
した検出器を、ハウジングの近位端部、即ち、ユーザの
皮膚に密接して位置し又はこれと直接接触した部分のと
ころ又はその近くに配置するのがよい。換言すると、光
源及び（又は）検出器を、装置の近位オリフィスの近く
に配置するのがよいが、光源及び（又は）検出器を装置
内のどこか他の場所に配置してもよい。 【０１０１】ヘモグロビン特性決定要素をソフトウェア
プログラムの制御下で動作するマイクロプロセッサに作
動的に関連付けるのがよく、このマイクロプロセッサ
は、部位からの信号を処理し、光の測定された吸収度に
基づいて部位の総ヘモグロビン又はその成分（酸素化さ
れ又は脱酸素化されたＨｂ）又はＨｂＯ／Ｈｂ比、又は
その統計学的に妥当な値を決定でき、更にヘモグロビン
特性決定要素を、かかるヘモグロビン値を所定の値又は
種々の検査された部位のヘモグロビン値と比較するのに
必要な全てのステップを実施する測定値処理手段にも作
動的に関連付けるのがよい。 【０１０２】ＩＩＩ．測定値処理コンポーネント 本器具は、部位流れ特性決定要素及び（又は）試料タイ
プ特性決定要素によって得られた測定値又は信号を処理
する関連のエレクトロニクスを更に有すると共に（或い
は）以下に説明するように試料中の分析物の濃度を自動
的に求めるために使用できる。例えば、多くの実施形態
では、器具は、電流−電圧変換器ユニット及びアナログ
−デジタル変換器を更に有するのがよく、かかるエレク
トロニクスは当該技術分野で知られている。 【０１０３】さらに、器具は、ソフトウェアプログラム
の制御下で動作するマイクロプロセッサを有し、この場
合、かかるソフトウェアは、マイクロプロセッサが器具
の必要とする仕事の全てを行うのに必要なコード全体を
含み、例えば、マイクロプロセッサは、試料採取部位が
適当であるかどうかを判定すると共に（又は）分析物の
濃度を決定するのに必要な全てのコードを含む。換言す
ると、ソフトウェアのプログラムコードは、マイクロプ
ロセッサに命令を与えてマイクロプロセッサが部位の機
能のうち１以上、例えば部位の流れ特性及び（又は）試
料タイプ特性を決定し、即ち、例えば器具を自動的に起
動化する機能等のうちとりわけ、部位が主として動脈／
毛細管、静脈又は間質液を有しているかどうかを判定す
ると共に特定の検査に関する部位の妥当性及び試料中の
少なくとも１つの分析物の濃度を決定するのに必要な全
てのステップを行うようにする。 【０１０４】ＩＶ．皮膚穿刺要素 本器具は、標的試料流体に接近してこれを取り出し又は
収集する少なくとも１つの皮膚穿刺要素、例えば針等を
更に有するのがよい。少なくとも１つの皮膚穿刺要素
を、少なくとも１つの皮膚穿刺要素を皮膚に向かって手
動で作動させる作動機構、例えばばね押し機構と関連さ
せるのがよいが、少なくとも１つの皮膚穿刺要素は、自
動的に作動が可能であってもよい。本発明に用いられる
ようになった代表的な切開（lancing）要素としては、
米国特許第４，４４９，５２９号、同第４，８９２，０
９７号、同第５，３１４，４４１号、同第５，３１８，
５４号、同第５，３６６，４６９号、同第５，３９５，
３８８号、同第５，４３９，４７３号、同第５，４５
４，８２８号、同第５，５４０，７０９号、同第６，１
９７，０４０号、同第６，０７１，２９４号、同第６，
０４５，５６７号及び同第６，０３６，９２４号に開示
されているものが挙げられるが、これらには限定されな
い。なお、これら米国特許明細書の開示内容を本明細書
の内容の一部を形成するものとしてここに引用する。さ
らに、ライフスキャン・インコーポレイテッド（LifeSc
an, Inc.）によって製造されたPenlet（登録商標）ブラ
ンドのブラッドサンプラーズ（Blood Samplers）も又、
本発明に用いるのに適している。少なくとも１つの皮膚
穿刺要素は、少なくとも１つの皮膚穿刺要素と作動的に
関連した、例えばこの中に設けられ、又はこれと同心に
設けられ、或いはこれに隣接して設けられていて、少な
くとも１つの皮膚穿刺要素が接近した流体を運搬する流
路又はチャネルを更に有するのがよい。 【０１０５】少なくとも１つの皮膚穿刺要素は、部位か
らの生理学的流体の生成又は圧出を刺激する１以上の流
体促進要素を更に有するのがよい。例えば、振動要素を
本器具又はこの器具の少なくとも１つの皮膚穿刺要素と
作動的に関連させるのがよく、かかる振動装置は、約１
０Ｈｚ乃至１，０００Ｈｚの振動数で振動できる。或る
特定の実施形態では、流体促進手段は、他の流体刺激要
素に加えて又はこれに代えて、部位の温度を高めて流体
圧出を刺激するための温度要素を有する場合がある。 【０１０６】Ｖ．検査ストリップ 本器具は、標準型分析物濃度決定検査ストリップ、例え
ばグルコース試薬検査ストリップを受け入れ、又はこれ
と作動的に関連し、或いはこれと連通するようになって
いるのがよい。本発明の方法を実施する多くの器具で
は、１以上の検査ストリップは、器具内へ直接装入が可
能であり、即ち本器具は、生理学的試料の抽出前、抽出
中又は抽出後に少なくとも１つの検査ストリップを受け
入れるよう構成されている。本発明に用いるのに適した
かかる試薬検査ストリップの例としては、係属中の米国
特許出願第０９／３３３，７９３号、同第０９／４９
７，３０４号、同第０９／４９７，２６９号、同第０９
／７３６，７８８号、同第０９／７４６，１１６号、米
国特許第５，５６３，０４２号、同第５，７５３，４５
２号、同第５，７８９，２５５号に記載されているもの
が挙げられ、これら特許文献の開示内容を本明細書の一
部を形成するものとしてここに引用する。 【０１０７】試薬検査ストリップが、器具と連通状態に
ある実施形態では、生理学的試料中の分析物の濃度を自
動的に決定する要素も又器具内に設けられるのがよく、
かかる自動要素、例えば自動計器が当該技術分野で周知
である。本発明に用いるのに適したかかる自動要素の例
としては、米国特許第４，７３４，３６０号、同第４，
９００，６６６号、同第４，９３５，３４６号、同第
５，０５９，３９４号、同第５，３０４，４６８号、同
第５，３０６，６２３号、同第５，４１８，１４２号、
同第５，４２６，０３２号、同第５，５１５，１７０
号、同第５，５２６，１２０号、同第５，５６３，０４
２号、同第５，６２０，８６３号、同第５，７５３，４
２９号、同第５，５７３，４５２号、同第５，７８０，
３０４号、同第５，７８９，２５５号、同第５，８４
３，６９１号、同第５，８４６，４８６号、同第５，９
６８，８３６号、同第５，９７２，２９４号に記載され
ているもの及び係属中の米国特許出願第０９／３３３，
７９３号、同第０９／４９７，３０４号、同第０９／４
９７，２６９号、同第０９／７３６，７８８号、同第０
９／７４６，１１６号に記載されているものが挙げら
れ、これら特許文献の開示内容を本明細書の一部を形成
するものとしてここに引用する。 【０１０８】次に、図面を参照すると、図３は、本発明
の例示の器具の略図であり、器具の近位部分の切除図で
ある。図３は、外側ハウジング１８で構成された器具２
を示しており、この外側ハウジングは、結果を器具のユ
ーザに表示する視覚表示装置又は液晶ディスプレイ４
（上述したように、情報を視覚的表示に変えて又はこれ
に加えてユーザに音で伝達してもよい）を有し、器具に
は近位オリフィス１０を更に有し、この場合、器具２の
近位オリフィスは、皮膚Ｓの領域に通じ又は密接して位
置する。器具２の近位部分８の切除図により、本発明の
器具の内部コンポーネントが現れている。したがって、
器具２は、流れ特性決定要素１２と、試料タイプ特性決
定要素１４と、温度センサ１６と、マイクロプロセッサ
６とを有している。 【０１０９】図４は、本発明の器具の例示の近位部分の
略図であり、近位部分の切除図である。この特定の実施
形態では、器具３０の近位部分３２が示されており、器
具３０の近位部分３２は、温度特性決定要素２２で構成
された流れ特性決定要素と、レーザダイオード２０，２
１及び検出器２３，２５を含む試料タイプ特性決定要素
を有している。この実施形態には、ばね機構２６と作動
的に関連した少なくとも１つの皮膚穿刺要素２４が更に
設けられている。器具３０は、試薬検査ストリップ２８
を有し、検査ストリップ２８は、少なくとも１つの皮膚
穿刺要素２４の内部ルーメン（図示せず）又は試料が検
査ストリップ２８に引き込まれるようにする他の或る細
長い管又は移送要素と連通しているのがよい。しかしな
がら、検査ストリップ２８は、皮膚穿刺要素２４とは別
体であると共に（或いは）これに隣接していてもよいこ
とは明らかであろう。 【０１１０】キット また、本発明により、本発明の方法を実施する際に用い
られるキットが提供される。本発明のキットは、少なく
とも１つの本発明の器具を有し、かかる器具は、潜在的
な生理学的試料採取部位の流れを特性決定する少なくと
も１つの流れ特性決定要素を有すると共に（或いは）部
位の流体内容物のタイプを決定する試料タイプ特性決定
要素を有するのがよい。本発明のキットは、複数のかか
る器具を有する場合が多い。このキットは、予め器具内
に組み込まれていなければ、再使用可能又は使い捨て槍
突き要素を更に有するのがよい。さらに、このキット
が、予め器具に組み込まれていなければ、本発明に用い
られる再使用可能又は使い捨て検査ストリップに使用で
きる使用可能又は使い捨て計器を更に有するのがよい。
或る特定のキットは、例えば同一又は互いに異なる試薬
を含む種々のタイプの検査ストリップ、例えば電気化学
的及び（又は）比色法による検査ストリップを有するの
がよい。最後に、このキットは、適当な生理学的流体試
料採取部位を決定すると共に（或いは）生理学的試料中
の少なくとも１つ分析物の濃度を決定するために本発明
の器具を用いるための取扱説明書を更に有するのがよ
い。かかる取扱説明書を例えば基材、紙又はプラスチッ
ク等の上に印刷するのがよい。したがって、取扱説明書
は、キットの容器又はそのコンポーネント（即ち、パッ
ケージング又はサブパッケージング）等のラベル付けの
際にキット内にパッケージインサートとして設けるのが
よい。他の実施形態では、取扱説明書は、適当なコンピ
ュータ読取り可能な記憶媒体、例えばＣＤ−ＲＯＭ、フ
ロッピィディスク等上に格納された電子記憶データファ
イルとして存在する。 【０１１１】実験例 皮膚の温度と流体の量を相関させる以下の例を例示とし
て提供するが、これらは本発明を限定するものではな
い。 【０１１２】ライフスキャン・インコーポレイテッドか
ら入手できるFinePoint（商標）ランセットを用いたPen
let（登録商標）プラス・ブラッドサンプラー（Plus Bl
oodSampler）の端部のところに連係した細い熱電対（オ
メガ・テクノロジーズ・コーポレイション（Omega Tech
nologies Corp.）から入手できる０．００２インチタイ
プのＣＨＡＬ）を用いて試料採取部位の温度を測定し、
試料に接近してこの試料を採取部位から入手した。した
がって、熱電対は６に固定された可変深さ設定値を持つ
ブラッドサンプラーのオリフィスの中央に配置した。被
験者の上腕上の位置を試料の採取部位として選択した。
この部位の温度を測定し、部位をその実質的に直後に切
開した。約３０秒にわたって容易に圧出させた試料を収
集し、その重さを求めた。この手順を２１の試料サイズ
について繰り返し行った。 【０１１３】図５は、各温度について集められた血液の
量（試料重量で表されている）の結果を示している図で
ある。このグラフ図の示すところによれば、部位の温度
とこれから得ることができる試料の重さ又は量との間に
は明らかな相関関係がある。約２９．１℃のところに１
つの域外値があり、これが原因となってより深い槍突き
深さ等が得られる場合がある。 【０１１４】上記説明から、上述の発明は、適当な生理
学的流体試料採取部位の位置を突き止め、生理学的試料
をこの適当な部位から得てその分析物濃度を決定する簡
単で迅速であり、しかも便利な方法を提供していること
は明らかである。上述の発明は、多くの利点をもたら
し、かかる利点としては、使いやすいこと、皮膚穿刺が
１回であること、非侵襲性であること及び電気化学的及
び比色法による分析物濃度特性決定検定との適合性があ
ることが挙げられる。したがって、本発明は、当該技術
分野に顕著な技術的貢献をもたらしている。 【０１１５】本明細書に記載した全ての刊行物及び特許
文献の記載内容を各々について本明細書の一部を形成す
るものとして引用した。任意の刊行物の引用は、出願日
前の開示内容に関してであり、本発明が先の発明の存在
によりかかる刊行物の発明に先行する発明としての資格
をもたない旨の承認と考えられるべきではない。 【０１１６】本発明を理解しやすくするために例を用い
て詳細に説明したが、当業者であれば、本発明の教示に
照らして、本発明の精神及び範囲から逸脱することな
く、この或る設計変更例及び改造例を想到できることは
明らかである。 【０１１７】本発明の具体的な実施の形態は、次の通り
である。 （１）前記少なくとも１つの流れ特性決定要素は、前記
部位の温度を決定できる要素から成ることを特徴とする
請求項１記載の器具。 （２）前記少なくとも１つの流れ特性決定要素は、前記
部位の赤血球特性を決定できる要素から成ることを特徴
とする請求項１記載の器具。 （３）前記少なくとも１つの流れ特性決定要素は、組織
を光で照射する少なくとも１つの光源と、前記組織によ
って吸収された光を検出する少なくとも１つの検出器と
を有していることを特徴とする請求項１記載の器具。 （４）少なくとも１つの光源は、約４００ｎｍ乃至１，
２００ｎｍの範囲の波長で光を放出できることを特徴と
する実施態様（３）記載の器具。 （５）少なくとも１つの流れ特性決定要素は、ドップラ
ー式計測法を実施できる要素から成ることを特徴とする
請求項１記載の器具。 【０１１８】（６）前記流れ特性決定要素によって得ら
れた測定値を処理するマイクロプロセッサを更に有して
いることを特徴とする請求項１記載の器具。 （７）分析物濃度決定試薬検査ストリップを更に有して
いることを特徴とする請求項１記載の器具。 （８）前記検査ストリップは、電気化学式検査ストリッ
プであることを特徴とする実施態様（７）記載の器具。 （９）前記検査ストリップは、比色検査ストリップであ
ることを特徴とする実施態様（７）記載の器具。 （１０）前記生理学的流体の試料中の少なくとも１つの
分析物の濃度を自動的に求める手段を更に有しているこ
とを特徴とする請求項１記載の器具。 【０１１９】（１１）少なくとも１つの流体促進要素を
更に有していることを特徴とする請求項１記載の器具。 （１２）少なくとも１つの試料タイプ特性決定要素を更
に有していることを特徴とする請求項１記載の器具。 （１３）前記少なくとも１つの試料タイプ特性決定要素
は、パルス特性決定要素から成ることを特徴とする実施
態様（１２）記載の器具。 （１４）前記少なくとも１つの試料タイプ特性決定要素
は、ヘモグロビン特性決定要素から成ることを特徴とす
る実施態様（１２）記載の器具。 【０１２０】 【発明の効果】本発明の生理学的流体の試料採取器具
は、適当な生理学的流体試料採取部位の位置を突き止
め、生理学的試料をこの適当な部位から得てその分析物
濃度を決定するよう構成されており、操作が簡単で迅速
であり、しかも便利である。本発明の利点としては、使
いやすいこと、皮膚穿刺が１回であって患者の痛みが大
幅に軽減されていること、非侵襲性であること及び電気
化学的及び比色法による分析物濃度特性決定検定との適
合性があることが挙げられる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の方法を示す概略ブロック図である。 【図２】得ることができる特定の試料タイプと相互に関
連付けられた本発明の最適測定法のグラフ図である。 【図３】本発明の例示の器具の実施形態を示す図であ
り、この器具の近位部分の切除図である。 【図４】本発明の器具の例示の近位部分の実施形態を示
す図である。 【図５】部位の温度とこの部位から圧出された試料の量
を相関させるグラフ図である。 【符号の説明】 ２ 器具 ６ マイクロプロセッサ １２ 流れ特性決定要素 １４ 試料タイプ特性決定要素 １６ 温度センサ １８ ハウジング Ｓ 皮膚

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マジンガー・デイビッド アメリカ合衆国、94025 カリフォルニア 州、メンロ・パーク、ウォールサ・ドライ ブ 580 (72)発明者 クアレイシ・カーリッド・アール アメリカ合衆国、95135 カリフォルニア 州、サン・ホセ、サン・パブロ・アベニュ ー 756 Ｆターム(参考） 2G045 CA25 DA04 DA31 DA51 DA69 DA74 FA12 FB05 FB17 GC08 GC10 GC12 HA10 JA01 JA02 JA04 JA07 4C038 KK10 KL01 KL09 TA06 TA10

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 生理学的流体の試料を採取するのに適し
   た部位を決定する器具であって、 （ａ）前記部位の流れの特性を決定する少なくとも１つ
   の流れ特性決定要素と、 （ｂ）前記部位のところの前記生理学的流体に接近する
   ための少なくとも１つの皮膚穿刺要素とを有することを
   特徴とする器具。