JP7469041B2 - 液体中のndirグルコース検出 - Google Patents
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Description
I=I0e-OD、T=I/I0、α=1-T及びOD=Loge(1/T) (1)
として表現され、ここで、I0は、初期の光強度であり、Iは、媒質を通過した後の強度であり、Tは、透過率であり、αは、吸収係数であり、及びODは、光学的深さである。液体サンプル中に存在する複数のタイプの分子がある場合、サンプルを通した波長λSにおける合計吸収又は複合透過率は、以下:
OD(λS)total=Loge[1/Ttotal(λS)]=[C1α1+C2α2+…]×L (2)
のように分子の個々の光学的深さの合計に関係付けられ、ここで、OD(λS)totalは、合計光学的深さであり、Ci及びαiは、それぞれ異なる分子「i」の分子濃度及び吸収係数であり、及びLは、共通光経路又はサンプルセル経路長である。
1-Ttotal(λS)=αM(λS)+αMJ(λS) (3)
であり、この知識は、AINノイズを有しない液体サンプルの計測された合計透過率に照らしてターゲット分子Mの濃度を較正するために利用される。
αMJ(λS)=β×αMJ(λJ) (4)
として表現することでき、ここで、βは、液体サンプルの特定の物理的状態を定義するパラメータであり、及びその値は、分子MJの吸収係数がλSよりも波長λJにおいて強力である場合に1未満である。αMJ(λS)及αMJ(λJ)の両方は、同一の、但し異なる波長においてのみ計測された分子MJを意味するため、液体サンプル中の分子MJの濃度は、β=αMJ(λS)/αMJ(λJ)の値を変更することができない。但し、βの値は、液体サンプルの物理的状態に依存する。αMJ(λJ)及びβの値が既知である場合、上述の式(4)を使用することにより、αMJ(λS)を算出することができる。但し、αMJ(λS)が既知である場合、αM(λS)は、ここで、MJの存在及び液体サンプル中のその濃度とは独立して、Ttotal(λS)の計測を通して式(3)から判定することができる。この状況下において、液体サンプル中の分子Mの濃度が計測された際、液体サンプル中のMJの存在によって生成される吸収干渉ノイズ(AIN)は、大幅に抑制又は除去される。
1-TMC1(λS)=αMC1(λS)+β×αMJC1(λJ).....濃度C1の場合
1-TMC2(λS)=αMC2(λS)+β×αMJC2(λJ).....濃度C2の場合
・
・
・
1-TMCN(λS)=αMCN(λS)+β×αMJCN(λJ).....濃度CNの場合 (5)
のように表現することができ、ここで、TMCN(λS)は、濃度CNを有する液体サンプル中の分子MのλSにおいて計測された合計透過率であり、αMCN(λS)は、濃度CNを有する液体サンプル中の分子MのλSにおける吸収係数であり、αMJCN(λJ)は、液体サンプル中の濃度CNを有する干渉分子MJ及び分子MのλJにおける吸収係数であり、及び「β」は、上述の式(4)で定義された液体サンプルの物理的状態を特徴付ける一定のパラメータである。代わりに、上述の式(5)を、以下:
αMCN(λS)=1-TMCN(λS)-β×αMJCN(λJ)=F(CN,β) (6)
のように表現することもでき、ここで、CNは、液体サンプル中の分子Mの異なる濃度を表記する。すべてのCNについて、TMCN(λS)及びαMJCN(λJ)=1-TMCN(λJ)は、それぞれ波長λS及びλJで計測可能である。但し、パラメータβは、サンプリング液体の未知の物理的状態に依存するため、液体サンプル中の分子Mの吸収係数αMCN(λS)は、そのCN及び「β」の関数、即ち図8に示されるようにF(CN,β)としてのみ較正することができる。
Claims (19)
- 少なくとも1つの干渉分子MJがターゲット分子Mと共存する液体サンプリングマトリックス中の所与の時間期間内における前記ターゲット分子Mの濃度を判定するプロセスであって、
第1信号ソース、干渉ソースとしての第2信号ソース、及び基準ソースからの赤外線放射をマルチプレクサ内にパルス化し、且つ前記マルチプレクサを離脱した放射を、前記液体サンプリングマトリックスのスポットの法線に対して傾斜角度(θi)において方向付けされるパルス化ビームにコリメートするステップと、
前記スポット内に貫通した後の前記パルス化ビームから、パルス化第1信号及び基準チャネル出力並びにパルス化干渉信号としてのパルス化第2信号及び基準チャネル出力として、前記スポットから出現した後の赤外線放射を検出器によって検出するステップと、
前記パルス化第1信号及び基準チャネル出力から、第1の予め選択された時間期間(「t」)にわたるRave(t)の平均比率値を取得するために信号処理を使用するステップであって、Rave(t)=前記第1の予め選択された時間期間にわたる第1信号チャネル出力/基準チャネル出力である、ステップと、
前記パルス化干渉信号としてのパルス化第2信号及び基準チャネル出力から、第2の予め選択された時間期間(「t2」)にわたるRJave(t2)の平均比率値を取得するために信号処理を使用するステップであって、RJave(t2)=前記第2の予め選択された時間期間にわたる第2信号チャネル出力/基準チャネル出力である、ステップと、
Rave(t)及び較正曲線の使用により、前記液体サンプリングマトリックス中の前記ターゲット分子Mの前記濃度を算出するために電子回路を使用するステップと、
前記電子回路からの出力として、前記液体サンプリングマトリックス中の前記ターゲット分子Mの前記濃度を提供するステップと
を含み、
前記第1信号ソースは、前記ターゲット分子Mの第1の吸収帯域内である信号波長において放射を放出し、前記干渉ソースとしての前記第2信号ソースは、前記少なくとも1つの干渉分子MJの第2の吸収帯域内である干渉波長において放射を放出し、及び前記基準チャネル出力は、中立であり、且つ前記第1の吸収帯域又は前記第2の吸収帯域のいずれかの中ではない基準波長において放射を放出し、
前記少なくとも1つの干渉分子MJは、前記信号波長において放射を吸収し、
前記第1信号ソース、前記干渉ソースとしての前記第2信号ソース、及び前記基準ソースは、予め選択された周波数(少なくともNHz)であって、少なくともNHzの予め選択された周波数においてそれぞれパルス化され、
前記NHzの周波数は、少なくとも10%のデューティファクタを伴って10KHz超である、プロセス。 - 前記パルス化ビームは、前記第1信号ソース、それに続く前記基準ソース、それに続く前記干渉ソースとしての前記第2信号ソース、それに続く前記基準ソースの反復するパターンの交互の且つ連続的なパルス化から構成される、請求項1に記載のプロセス。
- 前記パルス化ビームは、前記第1信号ソース、前記基準ソース、及び前記干渉ソースとしての前記第2信号ソースの反復するパターンの交互の且つ連続的なパルス化から構成される、請求項1に記載のプロセス。
- t=t2である、請求項1に記載のプロセス。
- 前記第1信号チャネル出力は、1,150nm(1.150μ)の信号ビーム中心波長を有し、及び前記基準チャネル出力は、1,060nm(1.06μ)の中心波長を有する、請求項1に記載のプロセス。
- 前記第2信号チャネル出力は、1,210nmの中心波長を有する、請求項5に記載のプロセス。
- 前記ターゲット分子Mは、グルコースである、請求項6に記載のプロセス。
- 前記少なくとも1つの干渉分子MJは、身体の間質液中に含有されている複数の干渉分子から構成される、請求項7に記載のプロセス。
- 前記スポットから出現する放射は、レンズによって前記検出器上に収集される、請求項1に記載のプロセス。
- 少なくとも1つの干渉分子MJがターゲット分子Mと共存する液体サンプリングマトリックス中の所与の時間期間内における前記ターゲット分子Mの濃度を判定する装置であって、
第1信号ソースと、
干渉ソースとしての第2信号ソースと、
基準ソースと、
前記第1信号ソース、前記干渉ソースとしての第2信号ソース、及び前記基準ソースからの赤外線放射を、前記液体サンプリングマトリックスのスポットの法線に対して傾斜角度(θi)において方向付けされるパルス化ビームにパルス化するように構成されたマルチプレクサ及びコリメータと、
前記スポットに貫通した後の前記パルス化ビームから、第1パルス化信号及び基準チャネル出力並びにパルス化干渉信号としてのパルス化第2信号、及び基準チャネル出力として、前記スポットから出現した後の赤外線放射を検出するように構成された検出器と、
信号処理であって、
前記第1パルス化信号及び基準チャネル出力から、第1の予め選択された時間期間(「t」)にわたるRave(t)の平均比率値を取得することであって、Rave(t)=前記第1の予め選択された時間期間にわたる第1信号チャネル出力/基準チャネル出力である、取得することと、
前記パルス化干渉信号としてのパルス化第2信号、及び基準チャネル出力から、第2の予め選択された時間期間(「t2」)にわたるRJave(t2)の平均比率値を取得することであって、RJave(t2)=前記第2の予め選択された時間期間にわたる第2信号チャネル出力/基準チャネル出力である、取得することと
のための信号処理と、
Rave(t)及び較正曲線の使用により、前記液体サンプリングマトリックス中の前記ターゲット分子Mの前記濃度を算出し、且つ前記液体サンプリングマトリックス中の前記ターゲット分子Mの前記濃度を出力として提供するように構成された電子回路と
を含み、
前記第1信号ソースは、前記ターゲット分子Mの第1の吸収帯域内である信号波長において放射を放出し、前記干渉ソースとしての第2信号ソースは、前記少なくとも1つの干渉分子MJの第2の吸収帯域内である干渉波長において放射を放出し、及び前記基準チャネル出力は、中立であり、且つ前記第1の吸収帯域及び前記第2の吸収帯域のいずれかの中ではない基準波長において放射を放出し、
前記少なくとも1つの干渉分子MJは、前記信号波長において放射を吸収し、
前記第1信号ソース、前記干渉ソースとしての第2信号ソース、及び前記基準ソースは、予め選択された周波数(少なくともNHz)であって、少なくともNHzの予め選択された周波数においてそれぞれパルス化され、
前記NHzの周波数は、少なくとも10%のデューティファクタを伴って10KHz超である、装置。 - 前記パルス化ビームは、前記第1信号ソース、それに続く前記基準ソース、それに続く前記干渉ソースとしての前記第2信号ソース、それに続く前記基準ソースの反復するパターンの交互の且つ連続的なパルス化から構成される、請求項10に記載の装置。
- 前記パルス化ビームは、前記第1信号ソース、前記基準ソース、及び前記干渉ソースとしての前記第2信号ソースの反復するパターンの交互の且つ連続的なパルス化から構成される、請求項10に記載の装置。
- t=t2である、請求項10に記載の装置。
- 前記第1信号チャネル出力は、1,150nm(1.150μ)の信号ビーム中心波長を有し、及び前記基準チャネル出力は、1,060nm(1.06μ)の中心波長を有する、請求項10に記載の装置。
- 前記第2信号チャネル出力は、1,210nmの中心波長を有する、請求項14に記載の装置。
- 前記ターゲット分子Mは、グルコースであり、前記少なくとも1つの干渉分子MJは、身体の間質液中に含有されている複数の干渉分子から構成され、及び前記スポットから出現する放射は、レンズによって前記検出器上に収集される、請求項15に記載の装置。
- 少なくとも1つの干渉分子MJがターゲット分子Mと共存する液体サンプリングマトリックス中の所与の時間期間内における前記ターゲット分子Mの濃度を判定する装置であって、前記ターゲット分子Mは、グルコースであり、及び前記少なくとも1つの干渉分子MJは、身体の間質液中に含有されている複数の干渉分子から構成され、前記装置は、
第1信号ソースと、
干渉ソースとしての第2信号ソースと、
基準ソースと、
前記第1信号ソース、前記干渉ソースとしての第2信号ソース、及び前記基準ソースからの赤外線放射を、前記液体サンプリングマトリックスのスポットの法線に対して傾斜角度(θi)において方向付けされるパルス化ビームにパルス化するように構成されたマルチプレクサ及びコリメータと、
前記パルス化ビームであって、前記スポット内に貫通した後であり、且つ前記スポットから出現する放射がレンズによって前記検出器上に収集された後の前記パルス化ビームから、第1パルス化信号及び基準チャネル出力並びにパルス化干渉信号としてのパルス化第2信号、及び基準チャネル出力として、前記スポットから出現した後の赤外線放射を検出するように構成された検出器と、
信号処理であって、
前記第1パルス化信号及び基準チャネル出力から、第1の予め選択された時間期間(「t」)にわたるRave(t)の平均比率値を取得することであって、Rave(t)=前記第1の予め選択された時間期間にわたる第1信号チャネル出力/基準チャネル出力である、取得することと、
前記パルス化干渉信号としてのパルス化第2信号、及び基準チャネル出力から、第2の予め選択された時間期間(「t2」)にわたるRJave(t2)の平均比率値を取得することであって、RJave(t2)=前記第2の予め選択された時間期間にわたる第2信号チャネル出力/基準チャネル出力である、取得することと
のための信号処理と、
Rave(t)及び較正曲線の使用により、前記液体サンプリングマトリックス中の前記ターゲット分子Mの前記濃度を算出し、且つ前記液体サンプリングマトリックス中の前記ターゲット分子Mの前記濃度を出力として提供するように構成された電子回路と
を含み、
前記第1信号ソースは、1,150nm(1.150μ)の信号ビーム中心波長を有する放射を放出し、前記干渉ソースとしての第2信号ソースは、1,210nmの中心波長を有する放射を放出し、及び前記基準チャネル出力は、1,060nm(1.06μ)の中心波長を有する放射を放出し、
前記少なくとも1つの干渉分子MJは、そのような信号波長において前記放射を吸収し、
前記第1信号ソース、前記干渉ソースとしての第2信号ソース及び前記基準ソースは、予め選択された周波数(少なくともNHz)であって、少なくとも10%のデューティファクタを伴って10kHz超であり、少なくともNHzの予め選択された周波数においてそれぞれパルス化される、装置。 - 前記パルス化ビームは、前記第1信号ソース、それに続く前記基準ソース、それに続く前記干渉ソースとしての第2信号ソース、それに続く前記基準ソースの反復するパターンの交互の且つ連続的なパルス化から構成される、請求項17に記載の装置。
- 前記パルス化ビームは、前記第1信号ソース、前記基準ソース及び前記干渉ソースとしての第2信号ソースの反復するパターンの交互の且つ連続的なパルス化から構成される、請求項17に記載の装置。
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