JP2020514694A5

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Publication number: JP2020514694A5
Application number: JP2019532700A
Authority: JP
Filing date: 2017-12-18
Publication date: 2020-11-19
Anticipated expiration: 2037-12-18

Description

第２の軸方向位置における第２のセンサ面及び測定チャンバは、測定チャンバ幅がセンサ幅よりも大きくなるような寸法に設定される。水平方向の第２のセンサが、側壁に対して測定チャンバの中央に配置されるとき、平行な流路が第２のセンサ面の周囲に設けられる。平行流路は、水平方向に見たときに両側の第２のセンサ面を迂回する。平行流路は、両方とも同じ壁湿潤性によって特徴付けることができる面を有し、この湿潤性は第２のセンサ面を特徴付ける第２の湿潤性とは著しく異なっていてもよい。明確に定義された同じ湿潤性を有する流路を第２のセンサ面の両側に設けることによって、拡張部を軸方向に通過するフローフロントの湿潤挙動は、第２のセンサ面の両側で効果的に「ピン止め」される。この湿潤性のピン止めは、測定チャンバを通過する際にフローフロントを安定化させる効果をもたらし、そこでフローフロントは測定チャンバの水平方向中央部分で変形することができ、その間ずっと側壁に沿った縁部でのフローフロントは同じ速度で軸方向に沿って互いに移動する。

更に、センサ組立体のいくつかの実施形態によれば、測定チャンバは、垂直投影で見たときに、軸方向に配向された対称軸について対称である。これにより、チャンバに対して充填、排出又は再充填される、典型的には気体の第１の流体と液体サンプルなどの第２の流体との間で対称なフローフロントの流体界面が達成される。液体サンプルは、例えば、測定対象の体液のサンプル、リンス液のサンプル、品質管理液のサンプル又は校正液のサンプルであってもよい。対称性は、フローフロントが入口から出口まで通過する際に、測定チャンバ内のフローフロントの安全性の改善に大きく寄与する。フローフロントの安定性の改善とは、フローフロントが破断して気泡／液滴を形成した後に、気泡／液滴が測定チャンバ内に残されることによって充填、排出、除去又は再充填を阻害する傾向が低下することを指す。

本明細書で使用するとき、垂直投影とは、軸方向及び水平方向に広がる水平面に対する垂直方向の投影と理解される。軸方向に配向された面について対称であるという文脈では、測定チャンバが、水平方向に見て軸方向及び垂直方向に広がるミラー面について対称であることに相当する。

更に、センサ組立体のいくつかの実施形態によれば、垂直投影で見たときに、測定チャンバは、軸方向に延在する直線側壁を有する第１のセクションと、第２の軸方向位置において第２のセンサ面の周りで拡張部を形成する湾曲側壁を有する第２のセクションとを備える。有利なことに、拡張部は、測定チャンバの内部から見て外方に膨らむ側壁の凹部によって形成される。好ましくは、拡張部を形成する湾曲側壁は、側壁の直線部分から外方に対称的に膨らむ。これにより、滑らかで、好ましくは対称な拡張部が設けられる。このような拡張部の形状は、測定チャンバのレイアウトを画定するスペーサガスケットの貫通凹部の輪郭を適合させることによって、層状組立体構造において容易に画定され得る。

更に、センサ組立体のいくつかの実施形態によれば、上壁及び下壁は、垂直投影で見たときに、互いに平行な平面であって、測定チャンバの輪郭を画定する貫通凹部を備えたスペーサガスケットによって離間されており、スペーサガスケットは、チャンバ高を決定する厚さを有する。本発明は、米国特許第８，７２８，２８８号に記載及び開示されるように、平坦な形状の路断面を有するセンサ組立体の充填、排出／除去、及び再充填性能を改善するものとして特に有用である。

本発明の好ましい実施形態は、添付の図面を参照してより詳細に説明する。
一実施形態に係るセンサ組立体の垂直投影図である。図１のセンサ組立体の線ＩＩ−ＩＩに沿った横断面図である。図１のセンサ組立体の充填シーケンスを示す図である。従来技術によって成形された測定チャンバを有するセンサ組立体の充填シーケンスを示す図である。図１のセンサ組立体の排出シーケンスを示す図である。図４の従来技術の測定チャンバを有するセンサ組立体の排出シーケンスを示す図である。

図１は、体液に関する多数の異なるパラメータを測定するように適合されたセンサ組立体１の上立面図である。センサアレイは、センサ組立体１の入口端３の入口から出口端４の出口までの流体フロー用の流路を画定する測定チャンバ２を有する。測定チャンバ２は、水平方向では測定チャンバ２のチャンバ幅を画定する軸方向延在側壁５、６と、垂直方向では測定チャンバ２のチャンバ高を画定する下壁７及び上壁８（図１の図では透明である）とを有する。測定チャンバ２は、入口端３から出口端４まで延びる軸方向に細長い略直線壁流路として形成され、側壁５、６の直線壁部は軸方向に平行である。測定チャンバ２は、測定チャンバ２の内部から見て外方に膨らむ湾曲側壁部２３、２４によって形成された拡張部２２を有する。垂直投影で見たときの測定チャンバのレイアウト（上立面図）は、軸方向に配向された中心軸Ｓについて対称である。

図３は、第２のセンサ２０の周りに拡張部２２を有する測定チャンバ２への充填シーケンスを示す。第１のフレーム（ａ）では、フローフロント３００ａが、第２のセンサ２０に接近する。フローフロント３００ａは、気相３０１から液相３０２に向けて見たときに凹状である。第２のフレーム（ｂ）では、フローフロント３００ｂは、第２のセンサ２０に到達し、横断方向に拡張部２２全体に広がっている。フローフロント３００ｂは、中央に配置された第２のセンサ２０の面の親水性の高い湿潤挙動により変形する。しかしながら、中央に配置された第２のセンサ２０は、液体に対する下壁封入材の壁湿潤性に相当する湿潤挙動を呈する拡張隆起部の平行流路によって囲まれており、この湿潤性は、第２のセンサ面の湿潤性よりも著しく低い。第２のセンサ面全体で流方向に突出する液体の顕著なメニスカスが観察され、このメニスカスは、拡張部２２の対称配置された平行流路によって安定化され、ここでの湿潤挙動は下壁湿潤性に固定される。第３のフレーム（ｃ）では、フローフロント３００ｃは、周囲の下壁封入材の壁湿潤性よりも低い湿潤性を有する流成形面要素３０の上流縁に到達している。液体とフロー成形面要素との面相互作用は、縁部領域よりも中心における液体の伝播を減速させる。その結果、フローフロント３００ｃは、先行する気相３０１から後続の液相３０２に向かって見たときに再び凹状となる。

図４は、第２のセンサ２０の周囲に拡張部を含まない測定チャンバ２内への充填シーケンスを示す。第１のフレーム（ａ）では、フローフロント４００ａが、第２のセンサ２０に接近する。フローフロント４００ａは、気相４０１から液相４０２に向けて見たときに凹状である。第２のフレーム（ｂ）では、フローフロント４００ｂは、第２のセンサ２０に到達している。フローフロント４００ｂは、側壁湿潤性の小さな変化と組み合わせて、第２のセンサ２０の面の親水性の高い湿潤挙動により「傾斜」している。フローフロント４００ｂは、不安定となり、複雑な形状を呈すると考えられる。第３のフレーム（ｃ）では、フローフロント４００ｃは、周囲の下壁封入材の壁湿潤性よりも低い湿潤性を有するフロー成形面要素３０の上流縁に到達している。液体とフロー成形面要素との面相互作用は、縁部領域よりも中心における液体の伝播を減速させ、フローフロント４００ｃは、先行する気相４０１から後続の液相４０２に向かって見たときに再び凹状となる。しかしながら、第２のセンサ２０を通過する際のフローフロント４００ｂの不安定さの結果として、気泡９９が第２のセンサ２０に閉じ込められている。

図５は、第２のセンサ２０の周りに拡張部２２を有する測定チャンバ２での排出シーケンスを示す。第１のフレーム（ａ）では、フローフロント５００ａが、第２のセンサ２０に接近する。フローフロント５００ａは、気相５０１から液相５０２に向けて見たときに凹状である。第２のフレーム（ｂ）では、フローフロント５００ｂは、第２のセンサ２０に到達し、横断方向に拡張部２２全体に広がっている。フローフロント５００ｂは、中央に配置された第２のセンサ２０の面の親水性の高い湿潤挙動により変形する。しかしながら、中央に配置された第２のセンサ２０は、液体に対する下壁封入材の壁湿潤性に相当する湿潤挙動を呈する拡張隆起部の平行流路によって囲まれており、この湿潤性は、第２のセンサ面の湿潤性よりも著しく低い。フローフロント５００ｂが第２のセンサ２０上を伝搬する際に平坦な輪郭が観察され、この平坦な輪郭は、拡張部２２の対称配置された平行流路によって安定化され、ここでの湿潤挙動は下壁湿潤性に固定される。第３フレーム（ｃ）では、フローフロント５００ｃは、周囲の下壁封入材の壁湿潤性よりも低い湿潤性を有するフロー成形面要素３０の下流縁に到達している。液相５０２がフロー成形面要素３０を通過すると、液体５０２とフロー成形面要素３０との面相互作用は、液相５０２をより高い湿潤性を有する領域に向けて跳ね返す。フロー成形面要素３０の下流縁は、入口から出口に向かう軸方向、すなわち流方向に見たときに凹状である。その結果、フローフロント５００ｃは、後続の気相５０１から先行する液相５０２に向かって見たときに再び凹状となる。

図６は、第２のセンサ２０の周囲に拡張部を含まない測定チャンバ２での排出シーケンスを示す。第１のフレーム（ａ）では、フローフロント６００ａが、第２のセンサ２０に接近する。フローフロント６００ａは、後続の気相６０１から先行する液相６０２に向けて見たときに凹状である。第２のフレーム（ｂ）では、フローフロント６００ｂは、第２のセンサ２０に到達している。フローフロント６００ｂは、側壁湿潤性の小さな変化と組み合わせて、第２のセンサ２０の面の親水性の高い湿潤挙動により「傾斜」している。フローフロント６００ｂは、不安定となり、複雑な形状を呈すると考えられる。第３のフレーム（ｃ）では、フローフロント６００ｃは、周囲の下壁封入材の壁湿潤性よりも低い湿潤性を有するフロー成形面要素３０を通過している。液相６０２がフロー成形面要素３０を通過すると、液体６０２とフロー成形面要素３０との面相互作用は、液相６０２をより高い湿潤性を有する領域に向けて跳ね返す。フロー成形面要素３０の下流縁は、入口から出口に向かう軸方向、すなわちフロー方向に見たときに凹状である。その結果、フローフロント６００ｃは、後続の気相６０１から先行する液相６０２に向けて見たときに再び凹状である。しかしながら、第２のセンサ２０を通過する際のフローフロント６００ｂの不安定さの結果として、液滴９８が第２のセンサ２０に留まる。

Claims

体液用の多用途センサ組立体であって、
入口から出口まで軸方向に延在する測定チャンバであって、水平方向にチャンバ幅を画定する側壁と、垂直方向にチャンバ高を画定する上壁及び下壁とを有する横断面を有し、前記側壁、前記上壁及び前記下壁のそれぞれが、水溶液に対して各自の壁湿潤性を有する測定チャンバと、
体液の第１のパラメータを測定するように適合された第１のセンサであって、第１の軸方向位置において前記測定チャンバの内部に露出した第１のセンサ面を有し、前記第１のセンサ面が水溶液に対する第１の湿潤性を有する第１のセンサと、
体液の第２のパラメータを測定するように適合された第２のセンサであって、前記第１の軸方向位置の上流又は下流の第２の軸方向位置において前記測定チャンバの内部に露出した第２のセンサ面を有し、前記第２のセンサ面が、水溶液に対する前記第１の湿潤性よりも高い第２の湿潤性を有する第２のセンサと、
を備え、
前記第２の軸方向位置において、前記チャンバ幅が前記第２のセンサ面の幅を超え、前記第２の軸方向位置における前記測定チャンバが、前記第１の軸方向位置と比較して水平方向に拡張部を有する、体液用センサ組立体。
前記第２のセンサ面の水溶液に対する前記第２の湿潤性が、水溶液に対する前記壁湿潤性よりも高い、請求項１に記載の体液用センサ組立体。
前記第２のセンサが、水平方向で前記測定チャンバの中央に配置されている、請求項１又は２に記載の体液用センサ組立体。
前記測定チャンバが、垂直投影で見たときに、軸方向に配向された対称軸について対称である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の体液用センサ組立体。
垂直投影で見たときに、前記測定チャンバが、
軸方向に延在する直線側壁を有する第１の部分と、
前記第２の軸方向位置において前記第２のセンサ面の周りで前記拡張部を形成する湾曲側壁を有する第２の部分と、
を備える、請求項１〜４のいずれか一項に記載の体液用センサ組立体。
前記上壁及び前記下壁が、垂直投影で見たときに、平行な平面であり、前記測定チャンバの輪郭を画定する貫通凹部を有するスペーサガスケットによって互いに分離されており、前記スペーサガスケットが、前記チャンバ高を決定する厚さを有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の体液用センサ組立体。
チャンバ高が、１００μｍ〜１ｍｍ、２００μｍ〜８００μｍ又は３００μｍ〜６００μｍの範囲内である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の体液用センサ組立体。
チャンバ幅が、１〜１０ｍｍ、１．５〜７ｍｍ、２〜４ｍｍの範囲内である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の体液用センサ組立体。
前記測定チャンバが、前記拡張部の下流側及び前記拡張部に隣接する第３の軸方向位置において前記測定チャンバの壁に配置されたフロー成形面要素を更に備え、前記フロー成形面要素が、水溶液に対する周囲の壁面材料の壁湿潤性と異なる面要素湿潤性を有する、請求項１〜８のいずれか一項に記載の体液用センサ組立体。
水溶液に対する前記フロー成形面要素の面要素湿潤性が、各自の上壁及び下壁の湿潤性よりも低い、請求項９に記載の体液用センサ組立体。
前記フロー成形面要素が、金、パラジウム、銀、プラチナ又はこれらの任意の組み合わせなどの金属、若しくは前記面よりも低い湿潤性を有する任意の材料で作製される、又はそれを含む、請求項９又は１０に記載の体液用センサ組立体。
前記フロー成形面要素の上流縁が、前記入口から前記出口への軸方向で見たときに凸状である、請求項９〜１１のいずれか一項に記載の体液用センサ組立体。
前記フロー成形面要素の下流縁が、前記入口から前記出口への軸方向で見たときに凹状である、請求項９〜１２のいずれか一項に記載の体液用センサ組立体。
前記第２のセンサが、イオン選択性膜で覆われた固体電気化学センサであり、前記第２のセンサ面を形成する最上層が、酵素及び結合剤ポリマーを含む、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の体液用センサ組立体。
前記第２のセンサが尿素センサである、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の体液用センサ組立体。