JP2019525158A - 再使用可能なバイオセンサカートリッジを備える携帯型ハンドヘルドデバイス - Google Patents
再使用可能なバイオセンサカートリッジを備える携帯型ハンドヘルドデバイス Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019525158A JP2019525158A JP2018568917A JP2018568917A JP2019525158A JP 2019525158 A JP2019525158 A JP 2019525158A JP 2018568917 A JP2018568917 A JP 2018568917A JP 2018568917 A JP2018568917 A JP 2018568917A JP 2019525158 A JP2019525158 A JP 2019525158A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cartridge
- syringe
- biosensor
- head
- reference numeral
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims abstract description 23
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 20
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 19
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 12
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 9
- 229930195730 Aflatoxin Natural products 0.000 abstract description 3
- 231100000678 Mycotoxin Toxicity 0.000 abstract description 3
- 239000005409 aflatoxin Substances 0.000 abstract description 3
- 239000012491 analyte Substances 0.000 abstract description 3
- 239000002636 mycotoxin Substances 0.000 abstract description 3
- XWIYFDMXXLINPU-UHFFFAOYSA-N Aflatoxin G Chemical compound O=C1OCCC2=C1C(=O)OC1=C2C(OC)=CC2=C1C1C=COC1O2 XWIYFDMXXLINPU-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 206010008631 Cholera Diseases 0.000 abstract 1
- 239000008280 blood Substances 0.000 abstract 1
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 abstract 1
- 210000002966 serum Anatomy 0.000 abstract 1
- 239000013076 target substance Substances 0.000 abstract 1
- 210000002700 urine Anatomy 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 8
- 238000000018 DNA microarray Methods 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 5
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 5
- 108020004414 DNA Proteins 0.000 description 4
- 239000012620 biological material Substances 0.000 description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 4
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 4
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 4
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 2
- 102000053602 DNA Human genes 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000700605 Viruses Species 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004166 bioassay Methods 0.000 description 2
- 239000000090 biomarker Substances 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 2
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 2
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 2
- 238000000835 electrochemical detection Methods 0.000 description 2
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 230000009870 specific binding Effects 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
- G01N33/483—Physical analysis of biological material
- G01N33/487—Physical analysis of biological material of liquid biological material
- G01N33/48785—Electrical and electronic details of measuring devices for physical analysis of liquid biological material not specific to a particular test method, e.g. user interface or power supply
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/28—Electrolytic cell components
- G01N27/30—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
- G01N27/327—Biochemical electrodes, e.g. electrical or mechanical details for in vitro measurements
- G01N27/3275—Sensing specific biomolecules, e.g. nucleic acid strands, based on an electrode surface reaction
- G01N27/3277—Sensing specific biomolecules, e.g. nucleic acid strands, based on an electrode surface reaction being a redox reaction, e.g. detection by cyclic voltammetry
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/416—Systems
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
- G01N35/00584—Control arrangements for automatic analysers
- G01N35/00722—Communications; Identification
- G01N35/00732—Identification of carriers, materials or components in automatic analysers
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
- G01N35/00584—Control arrangements for automatic analysers
- G01N35/00722—Communications; Identification
- G01N35/00732—Identification of carriers, materials or components in automatic analysers
- G01N2035/00742—Type of codes
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
- G01N35/00584—Control arrangements for automatic analysers
- G01N35/00722—Communications; Identification
- G01N2035/00891—Displaying information to the operator
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Hematology (AREA)
- Urology & Nephrology (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Automatic Analysis And Handling Materials Therefor (AREA)
- Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
Abstract
本発明に係るハンドヘルドデバイスは、使い易くかつ再使用可能な、カートリッジヘッドおよびカートリッジ本体で構成されるカートリッジにより、全血、血清、尿、又はマイコトキシン、アフラトキシン或いはコレラ等の標的物質を含有する分析物の分析及び測定を可能とする。カートリッジは、４個のシリンジを備え、そのうち１個は取り外し可能である。廃棄物リザーバはシリンジに統合されている。【選択図】図１
Description
本発明は、流体試料中の分析物を定量的に特定するための再使用可能かつ交換可能なカートリッジ技術を適用する携帯型ハンドヘルドデバイスに関し、より具体的には、疾患タンパク質／ゲノムバイオマーカー等の生物学的化合物又はアフラトキシンやマイコトキシン等の化学物質を検出するための、リアルタイム電気化学的プロファイリング（REPTM）と称される方法を使用する携帯型ハンドヘルドデバイスに関する。
バイオセンサは、医療診断、環境汚染物質の検出、食品産業及び製薬産業、生物兵器剤の検出等で使用される。これらの用途に使用されるデバイスは通常、大きく、高価であるのみならず、検査所への試料の輸送を必要とする。検出結果を得るための手順には、場合により、幾つかの装置の使用や中央検査所での検査が含まれる。この種類の分析は、コストが大きい場合があるのみならず、試料の移動距離が大きいが故に測定の質に影響を及ぼす場合がある。このことは、条件として不適切な可能性がある。従って、携帯型バイオセンサデバイスを使用して現場で検出をする必要がある。
最も初期のバイオセンサの開発は、1950年代まで遡る。その初期のバイオセンサは、酸素をモニタリングするために使用された。1980年代までに電気化学的検出器が小型化され、優れた感度及び選択性を示した。電気化学的バイオセンサは、特異的な結合物質、例えば、タンパク質、デオキシリボ核酸（「DNA」）、ウィルス、細菌、細胞、並びに組織と、センサ表面とを使用して電気信号に変化を生じさせ、これにより生体分子を定量的又は定性的に分析及び検査する。生物学的物質の検出には、試薬の処理、反応、並びに分析のための複雑な工程が必要である。工程は、分析方法や物質の種類に応じて異なるが、バイオセンサにおいては通常、フィルタリング、計量、混合、輸送、反応、洗浄等の各工程を複雑に組み合わせて生物学的物質が検出される。従って、従来技術によれば、生物学的物質の検出は、様々な機器を使用して各検査室にて手動で行われる。携帯型バイオセンサデバイスは通常、検出及び反応が生じるセンサと、信号変換を行う（電気化学的、光学的、又は圧電的）トランスデューサと、トランスデューサからの信号を処理すると共に、検出結果を使用者に表示する電子部品とで構成される。
携帯型ハンドヘルドデバイスBiSensは、マイクロ流体機構を採用しており、オンボードバイオセンサを含むと共に、使用者による較正が不要な使い易いカートリッジシステムを使用することにより、革新的でシンプルなソリューションを実現している。BiSensの目的は、検査所における高精度の測定をほぼ可能としつつ、携帯性及び再現性を提供することである。BiSensは更に、測定コストも大幅に削減すると共に、現場にて一定の測定精度を可能とする利便性を提供する。
本発明のハンドヘルドデバイスは、カートリッジ装填機構と、RFIDラベルを有する使い捨て式のオールインワンカートリッジと、試料を配置するための取り付け部を有する可動シリンジと、マイクロ流体に作用させるためのモータ及びピストンと、マイクロポテンショスタット回路と、カートリッジを検出するためのRFIDリーダーと、容量式タッチディスプレイと、信号処理及び記録用の制御ユニットと、システム全体に電力を供給するためのバッテリーユニットと、外部電源又はバッテリーなしでの動作を可能とするための任意のアダプタとで構成されている。本発明のデバイスは、温度補償機能を備え、15℃〜35℃で動作するよう較正されている。
カートリッジは、３個の固定的なシリンジ、並びに試料を配置するための１個の取り外し可能なシリンジで構成されている。バイオセンサは、カートリッジに統合されている。カートリッジは更に、廃棄物リザーバを収容している。このコンセプトは、オールインワンカートリッジと称される。シリンジ、反応及び廃棄物チャンバにおける流体は、マイクロ流体チャネルと連通している。この場合、流体は、シリンジから電極が収容されたフローセルに送られ、その後に廃棄物チャンバに到達する。
統合されたバイオセンサチップは、ガラス／ケイ素基板上に形成されると共に特殊に設計された電極で構成されている（特許文献１（国際出願第2015/052479号明細書）参照）。バイオセンサチップは、バイオアッセイに使用される生物学的認識要素に基づいて様々な分析物を検出することができる。カートリッジには、廃棄物部も統合されている。カートリッジは、取り外し可能なシリンジを含めて完全にシールされている。使用者が測定を開始すると、マイクロステッピングモータで作動するピストンによってシリンジが移動する。
測定を開始するには、使用者が最初にカートリッジをスロット内に配置し、次いでタッチスクリーン上のメニューから「開始」を選択する。その後、装置がカートリッジのRFID情報を読み取り、プロトコルを自動的に実行する。測定が完了すると、測定結果は、分析物濃度を表すプロットとしてか又はイエス或いはノーとして、グラフィックスクリーン上に表示される。
統合されたバイオセンサチップ、廃棄物チャンバ、RFIDタグを有するカートリッジシステムを備えるBiSensにおいては、洗浄が自動的に行われるため、使用者は洗浄を行う必要がない。新たな測定を行うために使用者がしなければならないことは、使用済みカートリッジを処分し、未使用カートリッジを配置することである。装置に適用されたRFID技術は、プロトコルが装置により自動的に読み取られるため、検査の準備を不要にする。
以下、本発明を添付図面に基づいて詳述する。
図面に示す電気化学的検出装置は、カートリッジを収容する装置と、電気機械的シリンジポンプシステムと、カートリッジに取り付けられた電気化学的バイオセンサと、シリンジ及び流体廃棄堆積物部を収容するカートリッジ本体で構成されたカートリッジと、マイクロ流体チャネル及びバイオセンサ取り付け部を収容するカートリッジヘッドとを含む。
図１は、電気化学的ハンドヘルドデバイスの全体を概略的に示す。デバイスのカートリッジは、カートリッジヘッド（図１の参照符号１参照）及びカートリッジ本体（図１の参照符号２参照）の２個の要素で構成されている。更に、使用者により取り外し可能であると共に、試料を配置するためのシリンジ（図１の参照符号３参照）が設けられている。カートリッジは、使用者によりスロット（図１の参照符号５参照）に配置されている。その後、カートリッジリッド（図１の参照符号６参照）が閉じられる。プロトコルについては、使用者が静電容量式タッチスクリーン（図１の参照符号７参照）から開始する。金属製ピストン（図１の参照符号４参照）は、電動モータ（図３の参照符号５参照）により、適切な流体を注入するのに使用される。使用者は、必要があれば、適切なポート（図１の参照符号８，９，10参照）及びUSB又はネットワークケーブルを使用することにより、検出結果をPCに転送することができる。図示のデバイスは、顧客からの要求があれば、イーサネットポート（図１の参照符号10参照）により、検査所又は病院のシステムに統合することもできる。必要があれば、電源ケーブルを電源ソケット（図１の参照符号11参照）に差し込むことにより、外部アダプタで装置の電源を入れることができる。
図２は、カートリッジの部品を示す。カートリッジは２個の主要部品、即ちカートリッジ本体（図１の参照符号２参照）及びカートリッジヘッド（図２の参照符号６参照）で構成されている。図２の参照符号２は、ピストンヘッド（図２の参照符号７参照）を有する充填可能なシリンジを表している。図２の参照符号９は、カートリッジヘッドとカートリッジ本体との間に使用されることにより、流体漏れを回避するシリンジシールリングを表している。図２の参照符号３は、バイオセンサチップ（図２の参照符号４参照）のセンサスロットを表している。図２の参照符号８は、バイオセンサチップをそのカバー（図２の参照符号５参照）に接着するのに使用される接着スティックを表している。
図３は、電気機械的ピストンシステムを上方から見た詳細斜視図を示す。図示の電気機械的ピストンシステムは、リバース可能なプル・プッシュシステムとして構成されている。電動モータ（図３の参照符号５参照）により、ピストン（図３の参照符号３参照）として機能する部品が引っ張られる。ピストンの運動は、２個の金属ロッド（図３の参照符号４参照）にガイドされることにより、運動が一定になるよう保証される。プル又はプッシュ運動は、２個のマイクロスイッチ（図３の参照符号７及び12参照）で制御される。モータは、取り付けられた後（図３の参照符号11参照）、装置に取り付けるために（図３の参照符号13参照）配置される。
図４は、カートリッジヘッドを上方から見た詳細斜視図を示す。図４の参照符号１は、カートリッジヘッドを表している。図４の参照符号２は、バイオチップ（図４の参照符号３参照）をカートリッジヘッド及びバイオチップカバー（図４の参照符号４参照）に接着するよう機能する両面接着スティックを表している。
図５は、カートリッジヘッド（図５の参照符号６参照）及びバイオチップの詳細上面図を示す。図示のカートリッジヘッドの実施形態においては、マイクロ流体チャネル（図５の参照符号８参照）が明示されている。流体は、入口チャネル（図５の参照符号１参照）からフローセルに流入し、出口チャネル（図５の参照符号５参照）から廃棄物堆積開口（図５の参照符号７参照）を通ってフローセルから流出する。カートリッジヘッド上のシリンジヘッドスロット（図５の参照符号９参照）により、シリンジを堅固に取り付けることが可能である。
本発明は、流体試料中の分析物を定量的に特定するための再使用可能かつ交換可能なカートリッジ技術を適用する携帯型ハンドヘルドデバイスに関し、より具体的には、疾患タンパク質／ゲノムバイオマーカー等の生物学的化合物又はアフラトキシンやマイコトキシン等の化学物質を検出するための、リアルタイム電気化学的プロファイリング（REPTM）と称される方法を使用する携帯型ハンドヘルドデバイスに関する。
バイオセンサは、医療診断、環境汚染物質の検出、食品産業及び製薬産業、生物兵器剤の検出等で使用される。これらの用途に使用されるデバイスは通常、大きく、高価であるのみならず、検査所への試料の輸送を必要とする。検出結果を得るための手順には、場合により、幾つかの装置の使用や中央検査所での検査が含まれる。この種類の分析は、コストが大きい場合があるのみならず、試料の移動距離が大きいが故に測定の質に影響を及ぼす場合がある。このことは、条件として不適切な可能性がある。従って、携帯型バイオセンサデバイスを使用して現場で検出をする必要がある。
最も初期のバイオセンサの開発は、1950年代まで遡る。その初期のバイオセンサは、酸素をモニタリングするために使用された。1980年代までに電気化学的検出器が小型化され、優れた感度及び選択性を示した。電気化学的バイオセンサは、特異的な結合物質、例えば、タンパク質、デオキシリボ核酸（「DNA」）、ウィルス、細菌、細胞、並びに組織と、センサ表面とを使用して電気信号に変化を生じさせ、これにより生体分子を定量的又は定性的に分析及び検査する。生物学的物質の検出には、試薬の処理、反応、並びに分析のための複雑な工程が必要である。工程は、分析方法や物質の種類に応じて異なるが、バイオセンサにおいては通常、フィルタリング、計量、混合、輸送、反応、洗浄等の各工程を複雑に組み合わせて生物学的物質が検出される。従って、従来技術によれば、生物学的物質の検出は、様々な機器を使用して各検査室にて手動で行われる。携帯型バイオセンサデバイスは通常、検出及び反応が生じるセンサと、信号変換を行う（電気化学的、光学的、又は圧電的）トランスデューサと、トランスデューサからの信号を処理すると共に、検出結果を使用者に表示する電子部品とで構成される。
携帯型ハンドヘルドデバイスBiSensは、マイクロ流体機構を採用しており、オンボードバイオセンサを含むと共に、使用者による較正が不要な使い易いカートリッジシステムを使用することにより、革新的でシンプルなソリューションを実現している。BiSensの目的は、検査所における高精度の測定をほぼ可能としつつ、携帯性及び再現性を提供することである。BiSensは更に、測定コストも大幅に削減すると共に、現場にて一定の測定精度を可能とする利便性を提供する。
本発明のハンドヘルドデバイスは、カートリッジ装填機構と、RFIDラベルを有する使い捨て式のオールインワンカートリッジと、試料を配置するための取り付け部を有する可動シリンジと、マイクロ流体に作用させるためのモータ及びピストンと、マイクロポテンショスタット回路と、カートリッジを検出するためのRFIDリーダーと、容量式タッチディスプレイと、信号処理及び記録用の制御ユニットと、システム全体に電力を供給するためのバッテリーユニットと、外部電源又はバッテリーなしでの動作を可能とするための任意のアダプタとで構成されている。本発明のデバイスは、温度補償機能を備え、15℃〜35℃で動作するよう較正されている。
カートリッジは、３個の固定的なシリンジ、並びに試料を配置するための１個の取り外し可能なシリンジで構成されている。バイオセンサは、カートリッジに統合されている。カートリッジは更に、廃棄物リザーバを収容している。このコンセプトは、オールインワンカートリッジと称される。シリンジ、反応及び廃棄物チャンバにおける流体は、マイクロ流体チャネルと連通している。この場合、流体は、シリンジから電極が収容されたフローセルに送られ、その後に廃棄物チャンバに到達する。
統合されたバイオセンサチップは、ガラス／ケイ素基板上に形成されると共に特殊に設計された電極で構成されている（特許文献１（国際出願第2015/052479号明細書）参照）。バイオセンサチップは、バイオアッセイに使用される生物学的認識要素に基づいて様々な分析物を検出することができる。カートリッジには、廃棄物部も統合されている。カートリッジは、取り外し可能なシリンジを含めて完全にシールされている。使用者が測定を開始すると、マイクロステッピングモータで作動するピストンによってシリンジが移動する。
測定を開始するには、使用者が最初にカートリッジをスロット内に配置し、次いでタッチスクリーン上のメニューから「開始」を選択する。その後、装置がカートリッジのRFID情報を読み取り、プロトコルを自動的に実行する。測定が完了すると、測定結果は、分析物濃度を表すプロットとしてか又はイエス或いはノーとして、グラフィックスクリーン上に表示される。
統合されたバイオセンサチップ、廃棄物チャンバ、RFIDタグを有するカートリッジシステムを備えるBiSensにおいては、洗浄が自動的に行われるため、使用者は洗浄を行う必要がない。新たな測定を行うために使用者がしなければならないことは、使用済みカートリッジを処分し、未使用カートリッジを配置することである。装置に適用されたRFID技術は、プロトコルが装置により自動的に読み取られるため、検査の準備を不要にする。
以下、本発明を添付図面に基づいて詳述する。
図面に示す電気化学的検出装置は、カートリッジを収容する装置と、電気機械的シリンジポンプシステムと、カートリッジに取り付けられた電気化学的バイオセンサと、シリンジ及び流体廃棄堆積物部を収容するカートリッジ本体で構成されたカートリッジと、マイクロ流体チャネル及びバイオセンサ取り付け部を収容するカートリッジヘッドとを含む。
図１は、電気化学的ハンドヘルドデバイスの全体を概略的に示す。デバイスのカートリッジは、カートリッジヘッド（１）及びカートリッジ本体（２）の２個の要素で構成されている。更に、使用者により取り外し可能であると共に、試料を配置するためのシリンジ（３）が設けられている。カートリッジは、使用者によりスロット（５）に配置されている。カートリッジがスロット（５）に配置された後、カートリッジリッド（６）が閉じられる。プロトコルについては、使用者が静電容量式タッチスクリーン（７）から開始する。金属製ピストン（４）は、電動モータ（８）により、適切な流体を注入するのに使用される。使用者は、必要があれば、適切なポート（９，10，11参照）及びUSB又はネットワークケーブルを使用することにより、検出結果をPCに転送することができる。図示のデバイスは、顧客からの要求があれば、イーサネットポート（11）により、検査所又は病院のシステムに統合することもできる。必要があれば、電源ケーブルを電源ソケット（12）に差し込むことにより、外部アダプタで装置の電源を入れることができる。
図２は、カートリッジの部品を示す。カートリッジは２個の主要部品、即ちカートリッジ本体（２）及びカートリッジヘッド（１）で構成されている。参照符号（３）は、ピストンヘッド（13）を有する充填可能なシリンジを表している。シリンジシールリング（14）は、カートリッジヘッド（１）とカートリッジ本体（２）との間に使用されることにより、流体漏れを回避する。参照符号15は、バイオセンサチップ（16）のセンサスロットを表している。参照符号17は、バイオセンサチップ（16）をそのカバー（18）に接着するのに使用される接着スティックを表している。カートリッジ本体（２）の中央部に統合された廃棄物リザーバ（26）は、２個のシリンジが廃棄物リザーバ（26）の左側及び右側に配置されるようシリンジを収容すると共に、出口チャネル（図５の参照符号23参照）に接続されている。その出口チャネルから、全ての消耗品及び廃棄流体が廃棄堆積物開口（図５の参照符号24参照）を通って、カートリッジヘッド（１）上のバイオセンサチップ（図５の参照符号16参照）から流出する。
図３は、電気機械的ピストンシステムを上方から見た詳細斜視図を示す。図示の電気機械的ピストンシステムは、リバース可能なプル・プッシュシステムとして構成されている。電動モータ（８）により、ピストン（４）として機能する部品が引っ張られる。ピストンの運動は、２個の金属ロッド（19）にガイドされることにより、運動が一定になるよう保証される。プル又はプッシュ運動は、２個のマイクロスイッチ（20，20a）で制御される。モータは、モータブラケット（27a）に取り付けられた後、装置に取り付けるためにボトムシャーシ（28）に配置される。
図４は、カートリッジヘッドを上方から見た詳細斜視図を示す。参照符号（１）は、カートリッジヘッドを表している。中央部に楕円形の開口を有する両面接着スティック（17a）は、バイオチップ（16）をカートリッジヘッド（１）に接着するよう機能するだけでなく、カートリッジヘッド（１）とバイオチップ（16）との間の間隔により薄いフローセルを形成するよう機能する。
図５は、カートリッジヘッド（１）及びバイオチップ（16）の詳細上面図を示す。図示のカートリッジヘッド（１）の実施形態においては、マイクロ流体チャネル（21）が明示されている。入口チャネル（22）及び出口チャネル（23）に接続されたカートリッジヘッド（１）における２つの開口は、それぞれ、フローセルの入口開口（29）及び出口開口（30）を構成しており、これにより流体輸送が可能になる。この場合、流体は、入口チャネル（22）からフローセルに流入し、出口チャネル（23）から廃棄物堆積開口（24）を通ってフローセルから流出する。カートリッジヘッド（１）上のシリンジヘッドスロット（25）により、シリンジを堅固に取り付けることが可能である。
１ カートリッジヘッド
２ カートリッジ本体
３ 取り外し可能なシリンジ
４ 金属製ピストン
５ カートリッジスロット
６ カートリッジリッド
７ 静電容量式タッチスクリーン
８ 電動モータ
9，10 USBポート
11 イーサネットポート
12 電源ソケット
13 ピストンヘッド
14 シリンジシールリング
15 バイオセンサチップのセンサスロット
16 バイオセンサチップ
17，17a 両面接着スティック
18 バイオセンサチップのカバー
19 金属ロッド
20，20a マイクロスイッチ
21 マイクロ流体チャネル
22 入口チャネル
23 出口チャネル
24 廃棄堆積物開口
25 シリンジヘッドスロット
26 廃棄物リザーバ
27，27a モータブラケット
28 ボトムシャーシ
29 入口開口
30 出口開口
２ カートリッジ本体
３ 取り外し可能なシリンジ
４ 金属製ピストン
５ カートリッジスロット
６ カートリッジリッド
７ 静電容量式タッチスクリーン
８ 電動モータ
9，10 USBポート
11 イーサネットポート
12 電源ソケット
13 ピストンヘッド
14 シリンジシールリング
15 バイオセンサチップのセンサスロット
16 バイオセンサチップ
17，17a 両面接着スティック
18 バイオセンサチップのカバー
19 金属ロッド
20，20a マイクロスイッチ
21 マイクロ流体チャネル
22 入口チャネル
23 出口チャネル
24 廃棄堆積物開口
25 シリンジヘッドスロット
26 廃棄物リザーバ
27，27a モータブラケット
28 ボトムシャーシ
29 入口開口
30 出口開口
Claims (16)
- 携帯型ハンドヘルドデバイスであって、
・クリックフィット式に結合された部品であるカートリッジヘッド、カートリッジシリンジ、並びにRFIDタグで構成されたカートリッジを備え、バイオセンサチップが、反応により生じる電気信号を測定するために前記カートリッジヘッドに統合され、前記カートリッジヘッドが、流体及び試料を前記バイオセンサに輸送するためのマイクロ流体チャネルを有し、前記カートリッジシリンジが、試料を差し込むために、予め取り付けられた取り外し可能な単一のシリンジを含む４個のシリンジで構成され、リザーバが、廃棄流体が堆積する前記シリンジに統合され、前記カートリッジに配置されたRFIDタグが、前記カートリッジ及び所定のプロトコルに関する情報を記憶することにより、所望の測定にとって適切な分析手順が実行され、
・２個の部品で構成されたクリックフィット式の前記カートリッジを収容するため使用される、スイングヒンジ付きカートリッジスロットを備え、
・前記バイオセンサからの信号を、メイン処理ユニットで処理するのに適したフォーマットに処理及び変換するポテンショスタット回路を備え、
・前記カートリッジにおけるカートリッジ情報及びプロトコル情報をワイヤレスで読み取るRFIDリーダーユニットを備え、
・RFID、ポテンショスタット、並びにディスプレイにおけるデータを処理するメイン処理ユニットを備え、
・使用者が前記装置を制御すると共に、検出結果を確認するための静電容量式タッチディスプレイを備え、
・前記装置に電力を供給するためのバッテリーを備え、
・前記バッテリーが切れたとき又は設けられていないときに、前記装置を充電するための外部アダプタを備える装置。 - 請求項１に記載の装置であって、前記カートリッジが、カートリッジヘッド及びシリンジの２個のクリックフィット式部品で構成されている装置。
- 請求項１に記載の装置であって、前記カートリッジの前記シリンジ部分が、使用者により取り外し可能であると共に、分析すべき試料流体で充填される試料シリンジで構成されている装置。
- 請求項１に記載の装置であって、前記カートリッジヘッドが、前記シリンジを前記フローセルに接続すると共に、前記フローセルを前記廃棄堆積物部に接続するためのマイクロ流体チャネルを有する装置。
- 請求項１に記載の装置であって、前記バイオセンサが、フローセルの下方に位置するよう前記カートリッジヘッドに統合されると共に、電極を有する表面が前記フローセルを直接的に指向している装置。
- 請求項１に記載の装置であって、RFIDステッカータグが、カートリッジ及びプロトコルを認識するために前記カートリッジの下に取り付けられている装置。
- 請求項１に記載の装置であって、前記カートリッジを、前記スイングカートリッジスロットにて下方に向けてスライドさせることにより、前記装置内に配置される装置。
- 請求項１に記載の装置であって、前記カートリッジが、僅かな下方力を加えることにより前記装置に固定され、前記スロットが、機械的機構によりロックされる装置。
- 請求項１に記載の装置であって、前記シリンジ内の流体が、電気ステッピングモータで作動するピストンによりポンピングされる装置。
- 請求項１に記載の装置であって、前記カートリッジスロットの下方に、RFIDリーダーユニットが配置されている装置。
- 請求項１０に記載の装置であって、前記RFIDリーダーが、データの読み取り及び処理のためにメイン処理ユニットに接続されている装置。
- 請求項１に記載の装置であって、前記バイオセンサユニットに接続されたポテンショスタットが配置されている装置。
- 請求項９に記載の装置であって、前記ポテンショスタットが、前記バイオセンサからの信号を変換して前記メイン処理ユニットに搬送する装置。
- 請求項１に記載の装置であって、前記カートリッジの下方に、ピストン及び電気モータが共に統合された機械的機構が配置されている装置。
- 請求項１に記載の装置であって、前記静電容量式タッチディスプレイが、前記装置による検出結果を制御及び視認するために使用される装置。
- 請求項１に記載の装置であって、外部電源で充電されるバッテリーが前記装置内に配置され、前記外部電源が、バッテリーなしで又はバッテリーが切れたときに前記装置が動作するよう電力を供給することもできる装置。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/IB2016/053975 WO2018002693A1 (en) | 2016-07-01 | 2016-07-01 | Mobile hand-held device with reusable biosensor cartridge |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2019525158A true JP2019525158A (ja) | 2019-09-05 |
| JP6718528B2 JP6718528B2 (ja) | 2020-07-08 |
Family
ID=56799499
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2018568917A Expired - Fee Related JP6718528B2 (ja) | 2016-07-01 | 2016-07-01 | 再使用可能なバイオセンサカートリッジを備える携帯型ハンドヘルドデバイス |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11493474B2 (ja) |
| EP (1) | EP3479116B1 (ja) |
| JP (1) | JP6718528B2 (ja) |
| WO (1) | WO2018002693A1 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020104934A1 (en) * | 2018-11-19 | 2020-05-28 | Zio Health Ltd | Self-parative calibration method of an aptamer sensor |
| CN109637030B (zh) * | 2018-11-20 | 2021-04-13 | 深圳市卫邦科技有限公司 | 一种药品的共用方法、配药机器人以及药品的共用系统 |
| JP7070963B2 (ja) * | 2019-02-26 | 2022-05-18 | アール・ナノバイオ株式会社 | タンパク質又は抗体チップ用のカセット、及び該カセットを用いる検査装置 |
| CA3225938A1 (en) * | 2021-07-30 | 2023-02-02 | Seray Cicek | Cartridge, system, and method for molecular diagnostic reaction testing |
Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003502655A (ja) * | 1999-06-22 | 2003-01-21 | アジレント・テクノロジーズ・インコーポレーテッド | 微小流体デバイスの操作用装置 |
| US20100050749A1 (en) * | 2008-08-28 | 2010-03-04 | MicroFluidic Systems, Ltd. | Sample preparation apparatus |
| JP2011158463A (ja) * | 2010-01-06 | 2011-08-18 | Toshiba Corp | 試薬保持容器、その製造方法、および試薬保持容器を備えた検出装置 |
| JP2012118039A (ja) * | 2010-11-12 | 2012-06-21 | Sony Corp | マイクロチップ |
| JP2013536952A (ja) * | 2010-09-07 | 2013-09-26 | マルチ−センス テクノロジーズ リミテッド | アッセイ装置及び読み取り装置 |
| JP2014507937A (ja) * | 2011-01-06 | 2014-04-03 | メソ スケール テクノロジーズ エルエルシー | アッセイカートリッジ及びその使用方法 |
| JP2015505047A (ja) * | 2011-12-13 | 2015-02-16 | ファンダメンタル・ソリューションズ・コーポレイションＦｕｎｄａｍｅｎｔａｌ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ | 感染因子の迅速検出のための装置 |
| JP2015515632A (ja) * | 2012-04-24 | 2015-05-28 | アイ−センス インコーポレイテッドＩ−Ｓｅｎｓ，Ｉｎｃ． | 生化学アッセイカートリッジ |
| JP2015516583A (ja) * | 2012-05-15 | 2015-06-11 | ウェルスタット ダイアグノスティクス，エルエルシー | 器具およびカートリッジを含む臨床診断システム |
| JP2015524566A (ja) * | 2012-07-31 | 2015-08-24 | アイ−センス インコーポレイテッドＩ−Ｓｅｎｓ，Ｉｎｃ． | 操作性が改良された生化学分析カートリッジ |
| JP2017072426A (ja) * | 2015-10-05 | 2017-04-13 | 株式会社タカゾノテクノロジー | 電圧印加装置 |
| JP2018504612A (ja) * | 2014-11-07 | 2018-02-15 | プロテオセンス | 検体を検出するためのデバイス、システム、及び方法 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2835186B2 (ja) * | 1990-12-25 | 1998-12-14 | オリンパス光学工業株式会社 | イオン濃度分析装置 |
| AU2006261953B2 (en) * | 2005-06-24 | 2012-02-23 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Systems and methods including self-contained cartridges with detection systems and fluid delivery systems |
| EP2261676B8 (de) * | 2009-06-12 | 2015-03-18 | CTC Analytics AG | Werkzeug zur Handhabung einer Probe |
| CN103167909A (zh) * | 2010-10-20 | 2013-06-19 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 具有rfid标签和射流元件的设备 |
| GB201102037D0 (en) * | 2011-02-07 | 2011-03-23 | Multi Sense Technologies Ltd | Microfluidics based assay device |
| US8761941B2 (en) * | 2012-06-12 | 2014-06-24 | Roche Diagnostics Operations, Inc. | Method for displaying medical data by a medical device during display failure |
| ES2686218T3 (es) | 2014-04-07 | 2018-10-16 | Tubitak | Un aparato de distribución de sensores electroquímicos |
| CN107075433A (zh) * | 2014-09-22 | 2017-08-18 | 东芝医疗系统株式会社 | 核酸检查装置 |
-
2016
- 2016-07-01 US US16/314,395 patent/US11493474B2/en active Active
- 2016-07-01 WO PCT/IB2016/053975 patent/WO2018002693A1/en active Search and Examination
- 2016-07-01 EP EP16756794.0A patent/EP3479116B1/en active Active
- 2016-07-01 JP JP2018568917A patent/JP6718528B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003502655A (ja) * | 1999-06-22 | 2003-01-21 | アジレント・テクノロジーズ・インコーポレーテッド | 微小流体デバイスの操作用装置 |
| US20100050749A1 (en) * | 2008-08-28 | 2010-03-04 | MicroFluidic Systems, Ltd. | Sample preparation apparatus |
| JP2011158463A (ja) * | 2010-01-06 | 2011-08-18 | Toshiba Corp | 試薬保持容器、その製造方法、および試薬保持容器を備えた検出装置 |
| JP2013536952A (ja) * | 2010-09-07 | 2013-09-26 | マルチ−センス テクノロジーズ リミテッド | アッセイ装置及び読み取り装置 |
| JP2012118039A (ja) * | 2010-11-12 | 2012-06-21 | Sony Corp | マイクロチップ |
| JP2014507937A (ja) * | 2011-01-06 | 2014-04-03 | メソ スケール テクノロジーズ エルエルシー | アッセイカートリッジ及びその使用方法 |
| JP2015505047A (ja) * | 2011-12-13 | 2015-02-16 | ファンダメンタル・ソリューションズ・コーポレイションＦｕｎｄａｍｅｎｔａｌ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ | 感染因子の迅速検出のための装置 |
| JP2015515632A (ja) * | 2012-04-24 | 2015-05-28 | アイ−センス インコーポレイテッドＩ−Ｓｅｎｓ，Ｉｎｃ． | 生化学アッセイカートリッジ |
| JP2015516583A (ja) * | 2012-05-15 | 2015-06-11 | ウェルスタット ダイアグノスティクス，エルエルシー | 器具およびカートリッジを含む臨床診断システム |
| JP2015524566A (ja) * | 2012-07-31 | 2015-08-24 | アイ−センス インコーポレイテッドＩ−Ｓｅｎｓ，Ｉｎｃ． | 操作性が改良された生化学分析カートリッジ |
| JP2018504612A (ja) * | 2014-11-07 | 2018-02-15 | プロテオセンス | 検体を検出するためのデバイス、システム、及び方法 |
| JP2017072426A (ja) * | 2015-10-05 | 2017-04-13 | 株式会社タカゾノテクノロジー | 電圧印加装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2018002693A1 (en) | 2018-01-04 |
| JP6718528B2 (ja) | 2020-07-08 |
| US20190204260A1 (en) | 2019-07-04 |
| EP3479116B1 (en) | 2020-06-03 |
| US11493474B2 (en) | 2022-11-08 |
| EP3479116A1 (en) | 2019-05-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10261041B2 (en) | Integrated disposable chip cartridge system for mobile multiparameter analyses of chemical and/or biological substances | |
| JP6718528B2 (ja) | 再使用可能なバイオセンサカートリッジを備える携帯型ハンドヘルドデバイス | |
| CN105890927B (zh) | 一种尿液分析系统及其尿液分析方法 | |
| JP4184423B2 (ja) | 測定デバイス、測定装置及び測定方法 | |
| EP1078247A1 (en) | Improved apparatus and methods for carrying out electrochemiluminescence test measurements | |
| JP2012523550A5 (ja) | ||
| US20150268186A1 (en) | Systems and methods for diagnostic testing | |
| CN110892247A (zh) | 用于执行光学和电化学测定的设备、系统和方法 | |
| CN110869746A (zh) | 利用通用电路系统执行光学和电化学测定的技术 | |
| CN110869745A (zh) | 用于执行光学测定的设备、系统和方法 | |
| US6950762B2 (en) | Device for examining liquids | |
| CN101233408B (zh) | 测定仪器、测定装置和测定方法 | |
| JP2006112881A (ja) | 生体物質測定装置および生体物質測定装置用チップ | |
| AU2006201608B2 (en) | Improved Apparatus and Methods for Carrying Out Electrochemiluminescence Test Measurements | |
| CN117890567A (zh) | 一种血细胞分析仪 | |
| WO2022133307A1 (en) | Device and methods for sample analysis | |
| US20200057084A1 (en) | Biological sample reader for fast biochemical testing | |
| JP2001281131A (ja) | 粒子測定装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A529 | Written submission of copy of amendment under article 34 pct |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A529 Effective date: 20190204 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190204 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20200128 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200218 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200428 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20200602 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200612 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6718528 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |