JP2017531157A - 体液中の物質を検出するためのシステム及び方法 - Google Patents
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Abstract
Description
同時に、該対照センサーの該第二の電気部品は、対照信号を発生する。該能動型センサーの該第一の電気部品からの信号と、該対照センサーの該第二の電気部品からの信号との間の、示差は、体液サンプル中の化学物質又は生物学的物質のパラメーターの測定に用いられる。実際、対照センサーの同時使用及び同時検出により、自己較正がなされる。
電気的特性を有する第一の電気部品を含み、少なくとも一種の機能化構造が基板又は能動型センサーの上又は近傍に配置された、能動型センサーと、電気的特性を有する第二の電気部品を含む、対照センサーとを有する、基板を用意する。該化学物質又は生物学的物質を、該機能化構造に接続又は結合させて、ある産物を生成する反応を起こす。該産物を、該第一の電気部品と相互作用させて、該第一の電気部品の電気的特性に変化を生じさせる一方、該第二の電気部品の電気的特性には変化が生じない。変化した電気的特性又は電気的特性における変化を示す、該能動型センサーの該第一の電気部品からの第一の信号と、該対照センサーの該第二の電気部品からの第二の信号との間の、示差を測定する。該示差を用いて、体液サンプル中の化学物質又は生物学的物質のパラメーターを測定する。該示差に基づいて、測定されたパラメーターの電子的出力を、ユーザーに提供する。
同時に、該対照センサー4の該第二の電気部品は、対照信号40を生成する。該アナライザー10は、入力として、該能動型センサー3からの該能動信号30及び該対照センサー4からの該対照信号40を、受信する。該アナライザー10は、該能動信号30と該対照信号40との間の示差である、示差信号50を生成する。該アナライザーは、該能動信号及び該対照信号をアナログからデジタルに変換することができる。その後、該示差信号50は、該リーダー20に送信されて、体液サンプル中の該化学物質又は生物学的物質のパラメーター、例えば濃度、の推定に用いられる。その後、該リーダー20は、該物質のパラメーター、例えば、該物質の濃度、の値51の形で、ならびに/あるいは体液サンプル中に該物質が存在するか不明である又は該物質が存在しないことを示す値52の形で、該示差信号に基づいて読取りを提供する。
Claims (47)
- 体液サンプル中の化学物質又は生物学的物質のパラメーターを測定するための機器であって、前記機器が、能動型センサー及び対照センサーを有する基板を含み:
前記能動型センサーは、電気的特性を有する第一の電気部品を含み、少なくとも一つの機能化構造が、前記基板又は前記能動型センサーの上又は近傍に配置されており、前記機能化構造は、前記化学物質又は生物学的物質と相互作用するように構成され、前記化学物質又は生物学的物質と前記機能化構造との前記相互作用が、前記第一の電気部品の前記電気的特性における変化をもたらし;
前記対照センサーは、電気的特性を有する第二の電気部品を含み、前記化学物質又は生物学的物質と前記能動型センサー又は前記対照センサーとの相互作用は、前記第二の電気部品の前記電気的特性に変化をもたらさず;かつ
前記第一の電気部品の変化した電気的特性を示す、前記能動型センサーの前記第一の電気部品からの第一の信号と、前記対照センサーの前記第二の電気部品からの第二の信号との間の、示差が、前記体液サンプル中の前記化学物質又は生物学的物質の前記パラメーターの測定に用いられる、
機器。 - 請求項1に記載の機器であって、前記機能化構造が、前記基板又は前記能動型センサーの上あるいは前記基板から離れた位置に配置され、前記機能化構造が、前記化学物質又は生物学的物質に結合するように構成され、前記化学物質又は生物学的物質が、前記機能化構造と結合すると、一種又は複数種のイオンが生成され又は放出され、前記一種又は複数種のイオンが、前記第一の電気部品によって検出される又は前記第一の電気部品の前記電気的特性に変化を引き起こす、
機器。 - 請求項1に記載の機器であって、前記機能化構造が、前記基板又は前記能動型センサーの上あるいは前記基板から離れた位置に配置され、前記機能化構造が、前記化学物質又は生物学的物質に結合するように構成され、前記結合した化学物質又は生物学的物質が、一種又は複数種の試薬との反応を起こして、一種又は複数種のイオンを生成し又は放出し、前記一種又は複数種のイオンが、前記第一の電気部品によって検出される又は前記第一の電気部品の前記電気的特性に変化を引き起こす、
機器。 - 請求項1に記載の機器であって、前記基板が、第一の位置に配置され、前記機能化構造が、前記基板から離れた第二の位置に配置され、前記機能化構造が、前記化学物質又は生物学的物質に結合するように構成され、前記結合した化学物質又は生物学的物質が、反応を起こして、一種又は複数種の産物又はイオンを生成し又は放出し、前記産物又はイオンが、前記基板上の前記能動型センサーに流動して、前記能動型センサーの前記第一の電気部品によって検出される又は前記能動型センサーの前記第一の電気部品の前記電気的特性に変化を引き起こす、
機器。 - 請求項1に記載の機器であって、前記体液サンプル中の前記化学物質又は生物学的物質の前記測定されるパラメーターが、濃度であり、前記能動型センサーの前記信号と、前記対照センサーの前記信号との間の、前記示差が、前記体液サンプル中の前記化学物質又は生物学的物質の前記濃度を示す又は前記体液サンプル中の前記化学物質又は生物学的物質の前記濃度に対応する、
機器。 - 請求項1に記載の機器であって、さらに、前記能動型センサーに接続した複数の導体と前記対照センサーに接続した複数の導体とを含み、前記導体が、前記能動型センサー及び前記対照センサーの前記電気部品からの電気的読出しを得るためのリーダーへの電気的接続に適合している、
機器。 - 請求項1に記載の機器であって、前記対照センサーが不動態化されている、機器。
- 請求項1に記載の機器であって、前記化学物質又は生物学的物質には、治療薬剤、生物学的部分、化学的部分、タンパク質、イオン、抗体、ペプチド、オリゴヌクレオチド、又はリガンドが含まれる、機器。
- 請求項1に記載の機器であって、前記機能化構造には、前記体液サンプル中の治療薬剤、生物学的部分、化学的部分、タンパク質、イオン、又は抗体に結合するように構成された、タンパク質、抗体、又は化学的部分(例えば、ビオチン)が含まれる、機器。
- 請求項1に記載の機器であって、前記機能化構造には、標的イオンの通過のみを可能にする、透過性膜、ヒドロゲル、PVC、又は他のフィルターが含まれる、機器。
- 請求項1に記載の機器であって、前記機能化構造には、前記能動型センサーの表面上に固定された、抗体、ペプチド、又はオリゴヌクレオチドが含まれ、前記抗体が、二次抗体に結合するように構成された、機器。
- 請求項1に記載の機器であって、前記基板又は前記能動型センサーの上に又は近傍に配置された、少なくとも一つの固定化構造をさらに含み、前記少なくとも一つの固定化構造が、前記機能化構造に接続している、機器。
- 請求項12に記載の機器であって、前記固定化構造が、高κ誘電性ALD層を含むことができる、機器。
- 請求項13に記載の機器であって、前記高κ誘電性ALD層が、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化イットリウム、酸化ケイ素、酸化タンタル、酸化ハフニウム、及び窒化ケイ素からなる群から選択される、機器。
- 請求項12に記載の機器であって、前記固定化構造には、前記ALD層に接着するための、ナノ粒子及び金属層からなる群から選択される部分が含まれる、機器。
- 請求項1に記載の機器であって、前記電気部品が、トランジスター、コンデンサー、抵抗器、及びインバーターからなる群から選択される、機器。
- 請求項1に記載の機器であって、前記対照センサーには、自己組織化単分子膜(SAM)、金属層、又はポリマー層等の不動態構造が含まれる、機器。
- 請求項17に記載の機器であって、前記SAMが、アルカンチオール又は芳香族チオール、芳香族シラン、あるいは、表面に共有結合的に結合する末端基を有する化学物質、炭化水素を有するスペーサー基、あるいは、‐COOH、‐CH3、‐SH、‐NH2、及び‐OHからなる群から選択される頭部基を、含む、機器。
- 請求項1に記載の機器であって、前記基板が使い捨ての細片であり、複数の能動型センサー及び対照センサーが前記使い捨て細片上に配置されている、機器。
- 体液サンプル中の化学物質又は生物学的物質のパラメーターを測定するための機器であって、前記機器が、能動型センサーを有する基板を含み:
前記能動型センサーが、電気的特性を有する第一の電気部品を含み、少なくとも一つの機能化構造が、前記基板又は前記能動型センサーの上又は近傍に配置されており、前記機能化構造は、前記化学物質又は生物学的物質と相互作用し、少なくとも一つの機能化構造が、前記基板又は前記能動型センサーの上又は近傍に配置されており、前記機能化構造は、前記化学物質又は生物学的物質と接続するように構成され、前記接続された化学物質又は生物学的物質は、反応を起こして、産物を産生し、前記産物は、前記第一の電気部品と相互作用して、前記第一の電気部品の前記電気的特性に変化をもたらし;かつ
前記変化した電気的特性を示す、前記第一の電気部品からの第一の信号が、前記体液サンプル中の前記化学物質又は生物学的物質の前記パラメーターの測定に用いられる、
機器。 - 請求項20に記載の機器であって、前記機能化構造が、前記基板又は前記能動型センサーの上又は前記基板から離れた位置に配置され、前記化学物質又は生物学的物質の前記機能化構造への接続により、一種又は複数種のイオンが生成され又は放出されて、前記一種又は複数種のイオンが、前記第一の電気部品によって検出される又は前記第一の電気部品の前記電気的特性に変化をもたらす、機器。
- 請求項20に記載の機器であって、前記機能化構造が、前記基板又は前記能動型センサーの上又は前記基板から離れた位置に配置され、前記結合した化学物質又は生物学的物質が、一種又は複数種の試薬との反応を起こして、一種又は複数種のイオンを生成し又は放出し、前記一種又は複数種のイオンが、前記第一の電気部品によって検出される又は前記第一の電気部品の前記電気的特性に変化を引き起こす、機器。
- 請求項20に記載の機器であって、前記機能化構造が、前記基板又は前記能動型センサーの上又は前記基板から離れた位置に配置され、前記結合した化学物質又は生物学的物質が、反応を起こして、一種又は複数種のイオンを生成し又は放出し、前記一種又は複数種のイオンが、pH又は他のイオンの濃度における変化を引き起こし、前記pH又は他のイオンの濃度における変化が、前記第一の電気部品によって検出される又は前記第一の電気部品の前記電気的特性に変化を引き起こす、機器。
- 請求項20に記載の機器であって、前記基板が、第一の位置に配置され、前記機能化構造が、前記基板から離れた第二の位置に配置され、前記機能化構造が、前記化学物質又は生物学的物質に結合するように構成され、結合した前記化学物質又は生物学的物質が、反応を起こして、一種又は複数種の産物又はイオンを生成し又は放出し、前記産物又はイオンが、前記基板上の前記能動型センサーに流動して、前記能動型センサーの前記第一の電気部品によって検出される又は前記能動型センサーの前記第一の電気部品の前記電気的特性に変化を引き起こす、機器。
- 請求項20に記載の機器であって、前記体液サンプル中の前記化学物質又は生物学的物質の前記測定されるパラメーターが、濃度であり、前記能動型センサーからの前記信号が、前記体液サンプル中の前記化学物質又は生物学的物質の前記濃度を示す又は前記体液サンプル中の前記化学物質又は生物学的物質の前記濃度に対応する、機器。
- 請求項20に記載の機器であって、前記能動型センサーに接続した複数の導体を含み、前記導体が、前記能動型センサーの前記第一の電気部品からの電気的読出しを得るためのリーダーへの電気的接続に適合している、機器。
- 請求項20に記載の機器であって、前記結合した化学物質又は生物学的物質が、一種又は複数種の試薬との反応を起こして、カスケード反応を開始させ、イオンを放出し、前記イオンが、前記能動型センサーの前記第一の電気部品によって検出される、機器。
- 請求項20に記載の機器であって、化学物質又は生物学的物質の第一の部分と第二の部分との間の競争反応によって、イオンの放出が生じ、前記イオンが、前記能動型センサーの前記第一の電気部品によって検出される、機器。
- 請求項28に記載の機器であって、前記競争反応によって、結合した前記化学物質又は生物学的物質の第一の部分と記化学物質又は生物学的物質の第二の部分との交換が生じて、イオンが放出される、機器。
- 請求項20に記載の機器であって、前記電気部品が、前記第一の電気部品と前記反応によって放出されたイオンとの間の相互作用によって、前記第一の電気部品の前記電気的特性に変化が生じて、前記体液サンプル中の前記化学物質又は生物学的物質の前記濃度を示す又は前記体液サンプル中の前記化学物質又は生物学的物質の前記濃度に対応するように構成された、機器。
- 請求項20に記載の機器であって、前記第一の電気部品が、トランジスター、コンデンサー、抵抗器、及びインバーターからなる群から選択される、機器。
- 請求項20に記載の機器であって、前記化学物質又は生物学的物質には、治療薬剤、生物学的部分、化学的部分、タンパク質、イオン、抗体、ペプチド、オリゴヌクレオチド、又はリガンドが含まれる、機器。
- 請求項20に記載の機器であって、前記機能化構造には、前記体液サンプル中の治療薬剤、生物学的部分、化学的部分、タンパク質、イオン、又は抗体に結合するように構成された、タンパク質、抗体、又は化学的部分(例えば、ビオチン)が含まれる、機器。
- 請求項20に記載の機器であって、前記機能化構造には、標的イオンの通過のみを可能にする、透過性膜、ヒドロゲル、PVC、又は他のフィルターが含まれる、機器。
- 請求項20に記載の機器であって、前記機能化構造には、前記能動型センサーの表面上に固定された抗体が含まれ、前記抗体が、二次抗体に結合するように構成された、機器。
- 請求項20に記載の機器であって、前記基板又は前記能動型センサーの上に又は近傍に配置された、少なくとも一つの固定化構造をさらに含み、前記少なくとも一つの固定化構造が、前記機能化構造に接続している、機器。
- 請求項36に記載の機器であって、前記固定化構造が、酸化物表面、ナノ粒子、金属分子、ポリマー分子、又はリンカー分子からなる群から選択される、機器。
- 請求項20に記載の機器であって、前記機能化構造には、前記体液サンプル中の治療薬剤、タンパク質、抗体、ペプチド、オリゴヌクレオチド、リガンド、又はイオンに結合するように構成された、タンパク質、抗体、ペプチド、オリゴヌクレオチド、リガンド、又は化学的部分が含まれる、機器。
- 請求項20に記載の機器であって、前記機能化構造が、抗原特異的なポリクローナル一次抗体及びモノクローナル一次抗体に結合するように構成された種特異的抗体であり、化学的二官能性のクロスリンカーが、前記抗体に不可逆的に結合する、機器。
- 請求項20に記載の機器であって、前記基板が使い捨ての細片であり、複数の能動型センサーが前記使い捨て細片上に配置されている、機器。
- 請求項20に記載の機器であって、電気的特性を有する第二の電気部品を含む対照センサーをさらに含み:
前記化学物質又は生物学的物質が、前記能動型センサー又は前記対照センサーに接続しても、前記第二の電気部品の前記電気的特性に変化をもたらさず;かつ
前記能動型センサーの前記第一の電気部品からの第一の信号と前記対照センサーの前記第二の電気部品からの第二の信号との間の示差が、前記体液サンプル中の前記化学物質又は生物学的物質の前記パラメーターの測定に用いられる、
機器。 - 体液サンプル中の化学物質又は生物学的物質のパラメーターを測定するためのシステムであって、前記システムが、以下を含む:
能動型センサー及び対照センサーを有する基板;
前記能動型センサーは、電気的特性を有する第一の電気部品を含み、少なくとも一つの機能化構造が、前記基板又は前記能動型センサーの上又は近傍に配置されており、前記機能化構造は、前記化学物質又は生物学的物質に接続するように構成され、前記結合した化学物質又は生物学的物質が、反応を起こして、産物を生成し、前記産物が、前記第一の電気部品と相互作用して、前記第一の電気部品の前記電気的特性における変化をもたらし;
前記対照センサーは、電気的特性を有する第二の電気部品を含み、前記化学物質又は生物学的物質が前記能動型センサー又は前記対照センサーに接続しても、前記第二の電気部品の前記電気的特性に変化をもたらさず;
前記第一の電気部品の変化した電気的特性を示す、前記能動型センサーの前記第一の電気部品からの第一の信号と、前記対照センサーの前記第二の電気部品からの第二の信号との間の、示差が、前記体液サンプル中の前記化学物質又は生物学的物質の前記パラメーターの測定に用いられ;
前記第一の電気部品及び前記第二の電気部品から受信した信号を分析し、かつ前記示差信号を測定するように構成された、アナライザー;ならびに
前記アナライザーと通信し、前記測定されたパラメーターの電子的読出しを提供するように構成された、リーダー:
システム。 - 体液サンプル中の化学物質又は生物学的物質のパラメーターを測定するための方法であって、前記方法が、以下を含む:
能動型センサーと対照センサーを有する基板を用意すること;
前記能動型センサーは、電気的特性を有する第一の電気部品を含み、少なくとも一種の機能化構造が、前記基板又は前記能動型センサーの上又は近傍に配置され、前記対照センサーは、電気的特性を有する第二の電気部品を含む;
前記化学物質又は生物学的物質を、前記機能化構造に接続させること;
結合した前記化学物質又は生物学的物質は、反応を起こして、産物を生成し、前記産物は、前記第一の電気部品と相互作用して、前記第一の電気部品の前記電気的特性に変化をもたらす一方、前記第二の電気部品の電気的特性には変化が生じない;
変化した電気的特性を示す、前記能動型センサーの前記第一の電気部品からの第一の信号と、前記対照センサーの前記第二の電気部品からの第二の信号との間の、示差を測定すること;
前記示差を用いて、前記体液サンプル中の前記化学物質又は生物学的物質のパラメーターを測定すること;ならびに
前記測定されたパラメーターの電子的読出しを、提供すること:
方法。 - 請求項43に記載の方法であって、前記機能化構造が、前記基板又は前記能動型センサーの上又は前記基板から離れた位置に配置され、前記機能化構造が、前記化学物質又は生物学的物質と結合し、前記化学物質又は生物学的物質の前記機能化構造との結合によって、一種又は複数種のイオンが生成され又は放出されて、前記一種又は複数種のイオンが、前記第一の電気部品によって検出される又は前記第一の電気部品の前記電気的特性に変化をもたらす、方法。
- 請求項43に記載の方法であって、前記機能化構造が、前記基板又は前記能動型センサーの上又は前記基板から離れた位置に配置され、前記機能化構造が、前記化学物質又は生物学的物質と結合し、結合した前記化学物質又は生物学的物質が、一種又は複数種の試薬との反応を起こして、一種又は複数種のイオンを生成し又は放出し、前記一種又は複数種のイオンが、前記第一の電気部品によって検出される又は前記第一の電気部品の前記電気的特性に変化をもたらす、方法。
- 請求項43に記載の方法であって、前記機能化構造が、前記基板又は前記能動型センサーの上又は前記基板から離れた位置に配置され、前記機能化構造が、前記化学物質又は生物学的物質と結合し、結合された前記化学物質又は生物学的物質が、反応を起こして、一種又は複数種のイオンを生成し又は放出し、前記一種又は複数種のイオンが、pH又は他のイオンの濃度における変化を引き起こし、前記pH又は他のイオンの濃度における変化が、前記第一の電気部品によって検出される又は前記第一の電気部品の前記電気的特性に変化を引き起こす、方法。
- 請求項43に記載の方法であって、前記基板が、第一の位置に配置され、前記機能化構造が、前記基板から離れた第二の位置に配置され、前記機能化構造が、前記化学物質又は生物学的物質に結合するように構成され、前記結合した化学物質又は生物学的物質が、反応を起こして、一種又は複数種の産物又はイオンを生成し又は放出し、前記産物又はイオンが、前記基板上の前記能動型センサーに流動して、前記能動型センサーの前記第一の電気部品によって検出される又は前記能動型センサーの前記第一の電気部品の前記電気的特性に変化を引き起こす、方法。
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