JP2015509609A - 検体感知装置 - Google Patents
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Abstract
Description
明細書及び添付の請求項において使用するとき、単数の形態「a」、「an」、及び「the」は、文脈がそうでない旨を示さないかぎり、複数の対象を含む。
実施例1.センサーカートリッジ
以下の構成要素を含むセンサーカートリッジが構成された:タイプ304ステンレス鋼の12mm OD×150mmカートリッジチューブ(MicroGroup,Medway,MA);ヘッドユニットと係合するように設計された機械的及び電気的コネクタ(Amphenol,Wallingford,CT);カーボンファイバー基材(ACP Composite、Livermore,CA)上に不動化されたAQ−PVA化学に基づくASM機能表面を含む作業電極、Ag/AgCl/KClシステムを含む基準電極、タイプ316ステンレス鋼から製造される対電極、及び群として構成されカートリッジハウジングの遠位端に取り付けられたサーミスタ(QTI,Boise,ID)を含む、ボルタンメトリーセンサー。リボンケーブルは、ボルタンメトリーセンサーを、ヘッドユニットと相互作用する機械的電気コネクタと接続された。これらの構成要素の構成は、図3Aに示される。この設計のセンサーカートリッジは、Autolab電位装置に接続されて、25°において、pH 7緩衝溶液(BDH)で試験された。作業電極ピーク電位、及び信号強度は、時間の関数としてモニタリングされた。結果が図15及び図16に示される。87時間にわたり、電位は約2mV内に留まり、これは約0.03pH単位に相当する。この安定性は、従来的なガラス電極のものより優れている。
以下の構成要素を含むセンサーカートリッジが構成された:タイプ304ステンレス鋼(MicroGroup)の12mm ODカートリッジチューブ、ヘッドユニットと係合するように設計された機械的及び電気的コネクタ(Amphenol)、作業電極を含むボルタンメトリーセンサー、基準電極、対電極、群として構成されカートリッジチューブの遠位端に取り付けられた温度センサー。プリント回路基板が提示され、その上に前置増幅器、アナログ−デジタル変換器、電力調節器、支援論理、及び他の受動素子が取り付けられる。回路基板は、ボルタンメトリーセンサーに接続された。リボンケーブルは、プリント回路基板を、ヘッドユニットと相互作用する機械的電気コネクタと接続した。これらの構成要素の構成は、図2Bに示される。この設計のこのセンサーカートリッジは、実施例1のものと同様の条件で試験された。図18に要約される結果は、mV−pH相関は、電子回路のセンサー群に対する位置に大きく影響されないことを示している。
センサー群は、等方性カーボンにより作製される環状リングの形状の作業電極(TTK4,Toyo Tanso)で構成された。この基材は、不動化されたAQ−PVA化学で官能化された。センサー群はまた、3M KCl溶液、飽和濃度のAgCl(AgCl固体を過剰に含有する)、及びヒドロキシエチルセルロース(カタログNo.434981,Sigma Aldrich)(増粘剤として追加される)を含む、管状カプセルで構成された基準電極を含んだ。管状カプセルの一端が、2gのポリビニリデンフルオライド(Kynar 721,Arkema)、1.6gの室温イオン液体(IL−0045,Iolitec)、及び0.25gのグラファイト粉末(カタログNo.496596,Sigma Aldrich)の均一な混合物から作製された、複合ポリマープラグで閉じられた。塩化銀ワイヤが、この溶液内に浸漬された。管状カプセルの他端が、エポキシシーラントで閉じられる。センサー群はまた、12m外径のタイプ316ステンレス鋼チューブで構成された対電極を含んだ。サーミスタ(QTI)は、対電極の内側表面に取り付けられた。リボンケーブルは、これらの電極を機械的及び電気的コネクタに接続した。これらの電極はセンサーを形成するように同心的に取り付けられ、これによりその断面が図5に示されるように、互いに同一平面上となる。修正されたAg/AgCl基準電極は、pH 2〜12に及ぶ様々な標準緩衝溶液内の、Cole−Parmer標準カロメル電極(SCE)に対してその電位を測定することによって評価された。図19に示される結果は、修正されたAg/AgCl基準電極が、広範なpH範囲にわたって、安定した基準電位を戻したことを示す。
センサー群は、その上にAQ−PVAが不動化された、カーボンファイバー複合物から作製された、管状リングの形態の作業電極で構成された。センサー群はまた、その上にAQ−PVAが不動化された研磨した端部を備える、固体シリンダーの形態のカーボンファイバーの内部作業電極(IWE)を含む、AIEを含んだ。IWEは、この文脈において内部基準溶液とも称される、pH 7基準溶液(BDH)を含む、管状カプセルの一端に取り付けられる。内部基準溶液はまた、増粘剤として、5重量%のヒドロキシエチルセルロースを含んだ。管状カプセルの反対側の端部には、イオンの通過を可能にするが、検体と内部基準溶液を混合させない、非多孔質固体を含む検体バリアがある。AIEは、内部基準溶液に浸漬されたプラチナワイヤからなる擬似基準電極(PRE)を含んだ。センサー群はまた、12m外径のタイプ316ステンレス鋼チューブで構成された対電極を含んだ。サーミスタは、対電極の内側表面に取り付けられた。これらの電極は同心的に取り付けられ、これによりその断面が図6に示されるように、互いに同一平面上となった。このように構成されたボルタンメトリーセンサーは、検体として、pH 7 BDH緩衝溶液を使用して試験された。内部作業電極(PP IWE)、及び外部作業電極(PP WE)のピーク位置は、時間の関数として測定され、これらの値の差(PP IWE−WE)がまた計算された。結果が図20に示される。特に、例えば、不安定なPRE電位のために、内部作業電極の個別の電位と外部作業電極の個別の電位との間の差にもかかわらず、差動信号は比較的影響を受けなかった。AIEに基づくボルタンメトリーセンサーのこの特性は、更に高い安定性及びエラー許容度をもたらす。
以下の構成要素を含む可撓性センサーカートリッジが構成される。カートリッジは、1.2m長さのTygon R−3400チューブ(1.1cm(7/16インチ)ID、0.15cm(1/16インチ)壁厚)からなるハウジング;ヘッドユニットと係合するように設計された機械的及び電気的コネクタ;及び作業電極、基準電極、対電極、及び群として構成され、カートリッジハウジングの遠位端に防水シールと共に取り付けられた任意の温度センサーを含むボルタンメトリーセンサーを有した。可撓性センサーカートリッジは、図7に概略的に示される。
以下の構成要素を含むセンサーカートリッジが構成された:5mmの外径まで遷移する、タイプ304ステンレス鋼(MicroGroup)の12mm外径×125mmカートリッジハウジング;ヘッドユニットと係合するように設計された機械的及び電気的コネクタ(Amphenol);作業電極(カーボンファイバー、ACP Composite)、基準電極、対電極(タイプ316ステンレス鋼)、及び群として構成され、カートリッジハウジングの遠位端に取り付けられたサーミスタ(QTI)を含むボルタンメトリーセンサー。リボンケーブルは、ボルタンメトリーセンサーを、ヘッドユニットと相互作用する機械的電気コネクタと接続した。これらの構成要素の構成は、図8及び図9に示される。
Claims (16)
- 作業電極、基準電極、対電極、並びにディスプレイ及び制御機器を備えボルタンメトリー及び信号処理を行うためのファームウェア及び電子機器を含む、手持ち式検体感知装置。
- 送信機能を備える、請求項1に記載の装置。
- 温度センサーを備える、請求項1に記載の装置。
- ヘッドユニットに機械的及び電気的に接続される、センサーカートリッジを含む、請求項1に記載の装置。
- 前記センサーカートリッジは、前記作業電極、前記基準電極、前記対電極、及び群に構成された温度センサーを含む、請求項4に記載の装置。
- 前記センサーカートリッジは、信号処理のための回路を含む、請求項5に記載の装置。
- 前記センサーカートリッジは、可撓性導管内に含まれる、請求項5に記載の装置。
- 前記ヘッドユニットは、信号処理、及びユーザーインターフェースによる情報表示のための電子構成要素を含む、請求項4に記載の装置。
- 前記ヘッドユニットは、データ送信機能を有する、請求項8に記載の装置。
- 前記ファームウェアは、広範な電圧範囲にわたり低分解能でシークスキャンを行い、電流ピークのおよその位置を決定することができ、一度前記およその位置が特定されると、シークスキャンよりも狭い電圧範囲で、より高い分解能で1つ又は2つ以上のトラックスキャンを行い、前記電流ピークを正確に特定することができる、請求項1に記載の装置。
- 2つの制御ボタンを有し、一方は装置のオン/オフを切り替えるためのものであり、他方は検体感知走査を開始するためのものである、請求項1に記載の装置。
- 前記ファームウェアは、センサーチェックを行い、前記基準電極の変化を自動的に補正することができる、請求項1に記載の装置。
- 前記ファームウェアは、センサーチェックを行い、前記装置が不適切に機能している場合はユーザーに知らせることができる、請求項1に記載の装置。
- 前記作業電極は、不動化させた検体感応性材料を含む、請求項1に記載の装置。
- 前記基準電極は、修正した銀/塩化銀対、及び無孔の基準接点を含む、請求項1に記載の装置。
- 前記基準電極は、検体非感応性電極である、請求項1に記載の装置。
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