JP4713443B2 - 液体試料を検査するためのシステムおよび方法 - Google Patents

Description

本発明は、好ましくはテープカセット中に蓄えられた、多数のテストエレメントを有する検査テープと、テープの繰出しによってテストエレメントを連続的に試料被着箇所に搬送するテープ送り装置と、液体試料の被着されたテストエレメントを測定箇所において走査する測定装置とを備え、測定箇所はテープ送り方向において試料被着箇所から離間配置されてなる、液体試料の検査とくに血中グルコース測定を行うためのシステムに関する。本発明は当該の方法にも関する。

国際公開第２００４／０５６２６９号パンフレットは、キャリアテープ上に区域ごとに配置された多数のテストユニットを供する検査テープを備えた、コンパクトな手持ち式器具の形の体液検査システムを記載している。これは当該ユーザによって通例毎日複数回にわたって実施される自己血糖検査に際する操作ステップ数をできるだけ少なくしようとするものである。付与血液量ができるだけ僅かですむように、テストエレメントは同時に測定箇所を形成する尖端ガイド（deflecting tip）を経て案内される。またその他に、測定ポジションが採血ポジションから離間しているために、読み取り光学系または電気化学分析ユニットを器具内において別個にポジショニングし得ることも記載されている。

米国特許第６７０７５５４号明細書は、器具ストッパを経てポジショニングされるテストストリップの形のテストエレメントの光度分析システムを記載している。この場合、許容差を補償し得るように、テストストリップ上の検出ゾーンの異なった領域を照射するために複数の点光源が設けられており、こうして、得られた信号に基づいてセレクトが行われる。

上記から出発して、本発明の目的は、従来の技術から公知のシステムを発展改良して、特に最適な器具構造の実現を可能にするとともに、できるだけ僅少量の試料で高信頼度の測定を実現することである。

上記課題を達成するために、独立した請求項に記載の特徴の組み合わせが提案される。本発明の有利な実施態様および発展態様は従請求項に記載した通りである。

本発明は、機械的なポジショニング手段なしにテストエレメントの的確な測定を可能にすることを基本思想としている。この点からして、本発明により、その都度の活性テストエレメント上の液体試料の存在に応答してテープ送り装置を制御し、液体試料の被着されたテストエレメントの湿潤領域を測定箇所にポジショニングするためにテープ送りを断続するポジショニング装置を設けることが提案される。こうした方法により、試料被着のために比較的大きなテスト面（test area）を供することが可能であり、その際、テスト面が全面にわたって湿潤される必要はない。したがって、特に血糖測定に際して、僅かな苦痛で採取することのできる微視量の血液で十分であり、その際、採血箇所が測定ユニットによって調節される必要がないために、穿刺ユニットの組み込みによってさらなる操作性向上がもたらされる。送りポジショニングによってシステム構造は単純化され、構造空間の利用は向上し、試料被着場所に多少の変動が生じても常に的確な検出が行われるように保証することができる。

有利にはポジショニング装置は、テープ駆動装置と接続された、特にマイクロプロセッサのプログラムルーチンによって実現された、測定箇所における的確なテープ停止を行うための制御ユニットを有している。ポジショニング装置が、湿潤領域の通過に際して応答する少なくとも１つの光学的検出ユニット（optical detection unit）を有することによって、更にいっそうの改善が達成される。

正確な試料センタリングを保証するために、ポジショニング装置は測定装置の実効信号（useful signal）検出ゾーンの前後のテープ通過箇所に向けられた２個の光源を有しているのが有利である。これはポジショニング装置が、共通の集束レンズを経て検査テープ上にビームスポットとしてテープ送り方向に連続して集束される複数の発光ダイオードを有することによって特に容易に実現される。

有利にはポジショニング装置は、好ましくは反射率測定（reflectometry）によってテストエレメントを走査（scan）するための少なくとも１個の光センサ（photosensor）を有している。この場合、光センサは湿潤していないテストゾーン領域において空試験値（blank value）を検出し、湿潤領域において該試験値とは異なるターゲット値（target value）を検出するのが好適である。

信号検出に求められる高度な質的要件を満足させるため、測定装置は液体試料中の検体を検出するための実効信号検出を行う、ポジショニング装置とは別個の検出器を有しているのが有利である。

有利にはテストエレメントは検査テープ上に好ましくは試薬層（reagent area）として形成された面状テストゾーン（flat test field）によって形成され、その際、テストゾーンは好ましくは液体バリア（liquid barrier）によって液体試料から切り離された、空試験値測定用の参照領域（reference area）を有していてよい。

精密ポジショニングは、検査テープが少なくとも区域ごとにテープマーキング（tape marking）、特にバースケール（line scale）、マーキングホール（marking hole）またはカラーマーク（colour mark）を備え、
ポジショニング装置が、走査手段、特にテープ送りの過程でテープマーキングを走査するための光電ビーム装置を有することによっても実現することができる。バースケールまたはマーキングホールをテープの製造中にレーザーで作り出すことも考えられる。

必要とされる試料量を減少させるために、テストエレメントの湿潤領域は５ｍｍ以下の直径、特に１〜２ｍｍの直径を有するように形成されている。

測定装置のためのスペースが十分に得られるようにするため、測定箇所は試料被着箇所から５ｍｍ〜５ｃｍだけ離間して位置しているのが有利である。

特に血糖測定のためのシステム設計のさらなる改善は、試料被着箇所に好ましくは検査テープを刺通して身体部分を穿刺する穿刺装置が配置されることによって達成される。

方法面において、冒頭に述べた課題は、テストエレメント上の液体試料の存在に応答するポジショニング装置によってテープ送りが制御されて、液体試料の被着されたテストエレメントの湿潤領域が測定箇所にポジショニングされることによって解決される。

以下、図面によって示した一連の実施例に基づいて、本発明を詳細に説明する。

図面に示した検査システムは、手持ち式器具１０にカセットとして装着された、多数のテストエレメント１４の配置された検査テープ１２と、テープ送り用の送り装置１６と、テストエレメント１４の光学的検査を行う測定装置１８と、測定装置１８の検出領域にテストゾーン１４をポジショニングするポジショニング装置２０とからなっている。

図１および２から看取されるように、検査テープ１２は供給スプール２２（supply spool）から引き出されて、一連の案内ローラ２４（deflector roller）と尖端ガイド（deflector head）２６とを経てテープ送り方向（矢印２８）に繰り出され、再び巻取りスプール（take-up reel）３０に巻き取られる。テープ送りは巻取りスプール３０に作用する電動式テープ駆動装置（motorized tape drive）３２によって実施される。適宜なテープ停止によって、テストエレメント１４には試料被着箇所としての尖端ガイド２６の領域で的確に体液（血液）が被着され、続いて、器具内部の測定箇所３６で測定装置１８による光学的走査が行われる。

図３から最もよく看取されるように、テストエレメント１４は透明な薄いキャリアテープ（transparent thin support tape）４０上に塗着された試薬層３８からなる面状テストゾーンとして形成されている。血滴が同所に被着されると試薬層３８は、色変によって、血中に含有された検体（グルコース）に反応するため、測定装置１８による光学的検出が可能である。

ユーザにとっては、できるだけ僅かな血液を被着すればよいと同時に広い被着ゾーン３８が得られているのが望ましい。この点からして、血液ないし液体試料で湿潤される領域４２は測定ごとに変動し得るため、被着箇所３４から離間した測定箇所３６での湿潤領域４２の的確な検出はマイクロプロセッサを内蔵したポジショニングユニット２０によって保証される。このためテープ駆動装置３２はしかるべく制御されるため、ポジショニングはテープ送りの断続によって達成され、そのために補助的な機械要素が必要となることはない。テストゾーン１４は、被着ゾーン３８に加えて更に、疎水性液体バリア４４によって切り離された、空試験値測定のための参照領域４６を有している。

図４は、測光式ポジショニング装置２０による測定箇所３６における湿潤領域４２の精密ポジショニングを図示したものである。図４ａに示した側面図には、テープ送り方向２８に直列配置された３個の発光ダイオード４８が示されており、これらは通過するテープ１２上に集束レンズ５０を経て当該ビームスポット（light spot）５２として連続して集束される。外側に配されたＬＥＤ４８の相互間隔は湿潤ゾーン４２の通常の広がりの程度、つまり数ミリメートルの範囲にある。図４ｂは、テープ送り方向の図を示し、光５４が、発光ダイオード４８によって発され、検査テープ１２上のテストエレメント１４によって拡散反射され、ポジショニング装置２０の光センサ５６によって側方の、直接の反射領域外で検出されることを図示する。得られた信号の対応付けを１個のセンサのみで可能とするために、ＬＥＤ４８は互いに別々に制御されることができる。センサ５６は湿潤認識の他に、同時に実効信号の検出に使用することも基本的に可能である。ただし、種々異なった要件に適正に対処するには、そのための別個の検出器を使用するのが好適である。

図５には、センサ５６の様々な出力信号が、それぞれの信号の上方に示したテストゾーン１４の湿潤場所（wetting state）に対応付けて表されている。テストゾーン１４が完全に乾燥している場合、つまり反応領域３８ならびに参照領域４６が液体試料で湿潤されていない場合に、双方の領域で空試験値Ｌが検出される（図５ａ）。図５ｂに示した、領域３８の中央部が湿潤されているケースでは、反応層に生じた色変に応じ、より低い拡散反射値（lower reflectance value）Ｂが同所において測定される。図５ｃおよび５ｄは反応領域３８の始端部と終端部がそれぞれ湿潤された状況を示しており、他方、図５ｅには全面にわたって湿潤された状態が表されている。

なお、検査テープ１２はテストエレメント１４に前置された、試料被着箇所３４の領域に配置された穿刺ユニット用の刺通穴５８を有していてよい。これにより一体式の器具で、穿刺ユニットによって例えば指から毛細管血を採取し、テープ送りによって該血液を試料被着箇所でテストエレメント１４に被着させ、続いて更にテープを送ることによって当該テストエレメントを測定箇所３６にポジショニングすることができる。

この場合、精密ポジショニングは図４に関連して説明した列に配置された発光ダイオード４８によって行うことができる。（図４ａにおいて右側の発光ダイオード４８によってつくりだされた）第１のビームスポット５２を参照領域４６が通過する際に空試験値Ｌが検出されて、比較のためにメモリされる。ついで湿潤領域４２が通過する場合に、被着された血液はＬよりも小さくかつゼロよりも大きい、低下したプラトー値（lowered plateau）またはターゲット値Ｂによって認識される。この値が再び変化すると、ポジショニング装置２０の制御ユニットはテープ駆動装置３２を一時停止するため、血液で湿潤された領域４２は中央のＬＥＤ４８の照射領域内に位置し、次いでこのＬＥＤによって実際の検出測定も実施される。信頼度を更に高めるために、第３の発光ダイオード（図４ａにおいて左側のＬＥＤ）が設けられていてよく、これにより、血液に対する付加的な応答が生ずる場合に、中央のＬＥＤによって照射された実効信号検出領域全体が血液で湿潤されたテストゾーン領域４２内にあることが保証される。

図６に示した実施例において、同一の要素には上記実施例の場合と同一の符号が付されている。検査テープ１２上には更に、それぞれのテストエレメント１４から所定の間隔をおいてバースケール６０が被着されている。この実施例において、ポジショニングユニット２０は検査テープ１２が、ケーシング端縁６６またはシール６８を通過する際に、該検査テープを走査するための２個の光電ビーム装置６２、６４を有している。試料被着箇所で穿刺ユニット７０によって血液が採取され（図６ａ）、続いて相応したテープ送りの後にテストゾーン１４に血液が被着される（図６ｂ）。テープ送りが更に続行される過程で、第１の光電ビーム装置６２によって湿潤領域４２の始端が検知される（図６ｃ）。同時に、第２の光電ビーム装置６４でバースケール６０を経て当該テープポジションが検知される。図６ｄに示したように、湿潤領域のエンドポジションも検知するように選択することもできる。その後、ポジショニング装置２０の制御ユニットにおいて、検知されたテープポジションに基づいて、測定装置１８に至る正確なポジショニングのために必要な送りが計算されて、更にスケール６０を走査させることとテープ駆動装置３２の制御とによって、所要の送りが実施される結果、図６ｅに示したように、到着したポジションにおいて的確なポイント測定が可能である。

基本的に、血液以外のその他の液体試料ないし体液、特に間質液も、上述した方法で検査することができる。

血中グルコース測定用の検査テープシステムを概略的に示す図である。 測定箇所に検査テープをポジショニングするためのポジショニング装置をブロック図として示す図である。 テストエレメントを備えた検査テープの一部を示す図である。 検査テープに向けられたポジショニング装置を示す２つの図である。 テストゾーンの湿潤の相違と相当する拡散反射信号を示す図である。 更に別の実施形態の、様々な送りポジションにある検査テープを有するポジショニング装置の図である。

符号の説明

１２ 検査テープ
１４ テストエレメント
１６ テープ送り装置
１８ 測定装置
２０ ポジショニング装置
３２ テープ駆動装置
３４ 試料被着箇所
３６ 測定箇所
３８ テストゾーン
４２ 湿潤領域
４４ 液体バリア
４６ テストゾーン（参照領域）
４８ 発行ダイオード（光学式検出ユニット）
５０ 収束レンズ
５６ 光センサ（光学式検出ユニット）
６０ テープマーキング
６２ 走査手段（光学式検出ユニット）
７０ 穿刺装置
Ｌ 空試験値
Ｂ ターゲット値

Claims (14)

1. テープカセット中に蓄えられた、複数のテストエレメント（１４）を有する検査テープ（１２）と、
   前記検査テープの繰出しによって前記テストエレメント（１４）を試料被着箇所（３４）に搬送する検査テープ送り装置（１６）と、
   液体試料の被着された前記テストエレメント（１４）を測定箇所（３６）において走査する測定装置（１８）と、
   を備えた液体試料の分析を行うためのシステムであって、
   前記測定箇所（３６）が検査テープ送り方向において前記試料被着箇所（３４）から離間配置され、
   前記検査テープ送り装置を制御して、前記測定箇所（３６）に、前記液体試料を被着している前記テストエレメント（１４）の湿潤領域（４２）をポジショニングするためにテープ送りを停止させるポジショニング装置（２０）を備え、
   前記ポジショニング装置（２０）が前記測定箇所（３６）で的確にテープを停止させるために、テープ駆動装置（３２）と接続された制御ユニットを有し、
   前記複数のテストエレメント（１４）に試薬層（３８）が設けられ、当該試薬層が、色変によって液体試料中の検体に反応すること
   を特徴とするシステム。
2. 前記ポジショニング装置（２０）が、前記湿潤領域（４２）の通過に際して応答する少なくとも１つの光学式検出ユニット（４８、５６、６２）を有することを特徴とする請求項１記載のシステム。
3. 前記ポジショニング装置（２０）が、前記測定装置（１８）の実効信号検出ゾーンの前後のテープ通過箇所に向けられた２個の光源（４８）を有することを特徴とする請求項１または２記載のシステム。
4. 前記ポジショニング装置（２０）が、共通の集束レンズ（５０）を経て前記検査テープ（１２）上にビームスポットとしてテープ送り方向に連続して集束される複数の発光ダイオード（４８）を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のシステム。
5. 前記ポジショニング装置（２０）が、前記テストエレメント（１４）の反射率測定走査を行うための少なくとも１個の光センサ（５６）を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のシステム。
6. 前記ポジショニング装置（２０）が、湿潤していないテストゾーン（４６）において空試験値（Ｌ）を検出し、前記湿潤領域において該試験値とは異なるターゲット値（Ｂ）を検出することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のシステム。
7. 前記測定装置（１８）が、前記液体試料中の検体を検出するための実効信号検出を行う、前記ポジショニング装置（２０）とは別個の検出器を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のシステム。
8. 前記テストエレメント（１４）が、前記検査テープ（１２）上に試薬層として形成された面状テストゾーン（３８）によって形成され、該テストゾーン（３８）は液体バリア（４４）によって前記液体試料から切り離された、空試験値測定用の参照領域（４６）を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のシステム。
9. 前記検査テープ（１２）が、少なくとも区域ごとにテープマーキング（６０）とくにバースケールを備え、前記ポジショニング装置（２０）が走査手段（６２）、特にテープ送りの過程でテープマーキング（６０）を走査するための光電ビーム装置を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のシステム。
10. 前記テストエレメント（１４）の前記湿潤領域（４２）が、５ｍｍ以下の直径を有することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のシステム。
11. 前記測定箇所（３６）が、前記試料被着箇所（３４）から５ｍｍ〜５ｃｍだけ離間して位置していることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載のシステム。
12. 前記試料被着箇所（３４）に前記検査テープ（１２）を刺通して身体部分を穿刺する穿刺装置（７０）が配置されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載のシステム。
13. 検査テープ（１２）上の複数のテストエレメント（１４）が、テープ送りによって試料被着箇所（３４）から、同所から離間して位置する測定箇所（３６）に搬送されるように構成してなり、
    ポジショニング装置（２０）によってテープ送りが制御されて、液体試料の被着されたテストエレメント（１４）の湿潤領域（４２）が前記測定箇所（３６）にポジショニングされる、液体試料の検査を行うための方法であって、
    前記ポジショニング装置（２０）が前記測定箇所（３６）で的確にテープを停止させるために、テープ駆動装置（３２）と接続された制御ユニットを有し、前記複数のテストエレメント（１４）に試薬層（３８）が設けられ、当該試薬層が、色変によって液体試料中の検体に反応することを特徴とする方法。
14. 前記テストエレメント（１４）の前記湿潤領域（４２）が、１〜２ｍｍの直径を有することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のシステム。

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