JP2021139916A - フェムトワット非真空管検出器組立品 - Google Patents
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Abstract
Description
光電子倍増管(略してPMT)、真空管の種類の部品、更に特定すれば真空光電子管は、紫外線、電磁スペクトルの可視線および近赤外の光に対する極度に感度のよい検出器である。残念ながら、現在のPMTの製造技術は工程が時間を要し費用がかかる。多くの製造業者
はこうした課題により生産中止を決めた。生産に関する問題に加えて、非常に敏感で、PMTはまた光が過剰に届くと簡単に飽和状態になる。
従来の技術に関する少なくともいくつかの不利な点は前記本明細書に記載される機器および方法の少なくともいくつかの実施例により克服される。
本発明は、例えば、以下を提供する。
(項目1)
少なくとも1つの光ダイオードを含む機器であって:
高利得トランスインピーダンスアンプ(TIA)および緩衝材がそれぞれの光ダイオード上に
備えられたアナログアンプシステムを備え、複数のTIAの出力を組み合わせる完全な差動
増幅器が続く機器。
;および
デジタル取得システムは、少なくとも1つのアナログ-デジタル変換器(ADC)を含み、中央
プロセッサおよび基盤メモリに接続されたプログラム可能なプロセッサが続く機器。
(項目2)
前記項目のいずれの機器もまた、電子が納められる機械的ハウジングモジュールも含む機器。
(項目3)
プログラム可能なプロセッサが、データ取得アルゴリズム(長時間平均または中央値)を実施する前記項目それぞれの機器。
(項目4)
項目1の前記機器はまた、デジタルからアナログへの複数の変換器(DACs)をプログラム
可能なプロセッサ上に含み、変換器は1つは、差動増幅器のオフセット調整、1つはADCの
参照レベルを設定するためのフィードバックコントロールに使用される。
(項目5)
項目1の前記機器はまた、デジタルからアナログへの複数の変換器(DACs)をプログラム
可能なプロセッサ上にも含み、変換器は1つは、差動増幅器のオフセット調整、1つはADC
の参照レベルを設定するためのフィードバックコントロールに使用される。
(項目6)
項目1の前記機器はまた、少なくとも前記光検出器に光を送る1つの形成された反射器をも含む機器。
(項目7)
光信号検出の1つの方法。
(項目8)
光信号検出のための1つの機器。
(項目9)
前記項目いずれかの少なくとも1つの技術的特性を含む1つの方法。
(項目10)
前記項目いずれかの少なくとも2つの技術的特性を含む1つの方法。
(項目11)
前記項目いずれかの少なくとも1つの技術的特性を含む1つの機器。
(項目12)
前記項目いずれかの少なくとも2つの技術的特性を含む1つの機器。
(項目13)
前記項目いずれかの技術的特性の少なくとも1つを含む1つのシステム。
(項目14)
前記項目いずれかの技術的特性の少なくとも2つを含む1つのシステム。
本明細書で言及される全ての刊行物、特許、および特許出願は、あたかも、それぞれの刊行物、特許、および特許出願が、参照により組み込まれるために、具体的に、および個別に指示されるのと同程度に、参照によって本明細書に組み込まれる。しかしながら、本明細書開示内容と参照によって本明細書に組み込まれる内容が相反する場合には、本明細書の開示内容を優先する。
この文書は著作権保護の対象物質を含む。著作権者(本明細書においては、申請者)は、米国特許商標庁の特許ファイルまたは記録に現れるように、特許文書および開示のファクシミリ複製に異議を有しない。しかし、それ以外のすべての著作権は一切保有する。次の通知を適用しなければならない。:2013年〜2014年 著作権Theranos,Inc.
請求されたように、前述の一般的な説明と以下の詳細な説明の両方が典型的で説明的なだけで、発明の拘束性でないことを理解すべきである。明細書と付加した請求項に用いられているように、単数の形「a」、「an」、「the」は前後関係が明確に規定されない限り、複数の指示物を含み得ることを注意する。つまり、例えば、「原料」への言及は原料の混合物を含み得る。「化合物」への言及は複数の化合物などを含み得る。本明細書で明白に示されている教えと衝突する場合を除き、この中の引用は完全に言及によって取り入れられる。
、測定は少量の血液サンプル、または血液サンプルのごく少量が使用され得る。ここでは少量はたかだか約5mLを含み;またはたかだか約3mLを含み;またはたかだか約2mLを含み;またはたかだか約1mLを含み;またはたかだか約500μLを含み;またはたかだか約250μLを含み;またはたかだか約100μLを含み;またはたかだか約75μLを含み;またはたかだか約50μLを含み;またはたかだか約35μLを含み;またはたかだか約25μLを含み;またはたかだか約20μLを含み;またはたかだか約15μLを含み;またはたかだか約10μLを含み;またはたかだか約8μLを含み;またはたかだか約6μLを含み;またはたかだか約5μLを含み;またはたかだか約4μLを含み;またはたかだか約3μLを含み;またはたかだか約2μLを含み;またはたかだか約1μLを含み;またはたかだか約0.8μLを含み;またはたかだか約0.5μLを含み;またはたかだか約0.3μLを含み;またはたかだか約0.2μLを含み;またはたかだか約0.1μLを含み;またはたかだか約0.05μLを含み;またはたかだか約0.01μLを含む。
ドの位置を示し、またデザインは複数の光ダイオードまで容易に広げられる。
いて)。
アナログアンプシステム
る、高い増加トランスインピーダンスアンプ(TIA)である。前記システムの各々の光ダ
イオードは、入力が光ダイオードからのDC信号電流であるTIAに連結する。TIAの出力はDC電圧である。
複数のトランスインピーダンスアンプからの出力を結合する。前記差動増幅器は、(Vout +-Vout -)=A(Vin +-Vin -),でAが増加であるような、正と負の出力から構成される。この増加は、テスト中に特定のサンプルのために出力を最大にするように、調整可能でデジタル取得システムによって制御される。
、または複数組の光ダイオードは、反対方向に連結される。このように差(Vout +-Vout -)
が2つの光ダイオードのために測定されるとき、Vout -の視覚の信号要素は常にVout +のそれと180度同調せず、信号は最大2倍になる。.他の共通のサイン(60Hzピックアップ、DCドリフトなど)の全ては、異なる経路に沿って同位相で、従って、前記差を測定するとき相殺される。2つの光ダイオードの場合、雑音は直交に加わり、各経路に1.4倍の雑音を
与える。
ルタを随意的に含み得る。
デジタル取得システム
タル変換器(ADC)。前記ADCの出力は、前記差(Vout +-Vout -).を意味するデジタル信号である。
るアルゴリズムを実行する。制限しない実施例として、前記サンプルは、収集されたデータで以下の1つ以上のデジタル信号処理をすることで処理され得る:平滑化処理、付加的平滑化、サビツキー・ゴレイ平滑化、移動平均平滑化、場所後退平滑化、バタワース濾過、カルマン濾過、ケーネル平滑化、ラプラシアン平滑化、伸縮グリッド法平滑化、低域濾過、再帰型フィルター中点、長時間平均、前述の1つまたは複数の組合せ、または雑音除去のための他のデジタル処理技術。この後半の過程は関心の前記信号のDCレベルを測定し、さらに雑音レベルを低減させる。ARM、テキサスインスツルメンツなどから入手可能な
デジタルプロセッサは、本明細書の使用のために構成される。
て、前記DA出力を相殺するどんなDCレベルでも補填するのにその中のひとつは使用される。(例えばアンプドリフトや漏洩電流のような自然な過程のために)第二のDACは前記ADCの範囲の調節に使用される。.前記ARMはまた前記DAステージの増加をコントロールする。これらの3つのフィードバックコントロールは、テストされる特定のサンプルのために、ダイナミックレンジと測定の精密さを最大限にする。
機械式ハウジングモジュール
面によって互いに分離される。
コントロールシステム
前記雑音レベルを超えるために増幅される。PMTには内蔵増加システムがあり、雑音なし
で信号を増幅することができる。それは1つの光子計数器だが、製造は難しく、容易に浸透する。
る。1つの実施例では、図1で見られるように、少なくとも2つの光ダイオード検出器は、前記サンプルからの信号を検出するのに使用される。コントロール回路は、前記信号を差分型式で結合するのに使用される。1つの方式では、全ての信号を取り出すために前記信号を加える。1つの信号が正の信号で、もう1つの信号が負の信号のとき、差分型モードを使用するのがもう1つの方法で、また、追加の代わりに、前記負の信号をばらまくためそれらは削減される。なぜならば、雑音は正か負かは関係ないので、前記雑音外で信号がマイナスに結合されるとき(しかし追加されない)、現在の実施例は削減機能を使用できる。2、4、6、また他の数の組合せは、前記コントロールにおいて結合され得る。多くの光ダイオードは図1の前記実施例に加えられ、図2のアナログシステムによって信号キャプチャーのために支えられ得る。これは前記PMTより多くの光を集めることができ、
より多くの光が集められるので、理論的には、より感度の高い化学作用に行くことができる。
に相関することができる。光ダイオードは10倍以上の光を検出するが、PMYタイプの出力
と相関するよう構成され得る。
ダイオードは1/2秒で200万測定できる。これはより多くの寛容性を状況に提供する。
つかは、交流の両極性(陰極、陽極)を持つ光ダイオードを持ち得る。
反射器システム
、放射及び反射光を集めるために置かれ得る。
に、CCDセンサーのために、光はあまりに多くのピクセルに広げられる。それから、もし
それがピクセルごとの光に打ち勝たないならば、それはターンオンを助け得る。CCDタイ
プの出願は、どれだけの光が前記サンプルの各々の場所からきているのか決定するのに役立ち得る。1つの実施例では、これはCCD使用を通して、このシステムを画像機器に変え
る。
いくつかの実施例が前記光ダイオード上に透明カバー120を持ち得ることを示す。1つの
実施例では、前記透明カバー120は電気的に絶縁している。1つの実施例では、前記透明
カバー120は電気的に伝導性がある。随意的に、前記サンプルが位置へ移動する間に、前
記光ダイオードのスイッチを切ることが可能だった。一旦サンプルが置かれれば、前記光ダイオードは測定のためにスイッチが入る。これには、原則我々は読み込みごとに前記機器を置き直すので、前記エレクトロニクスはドリフトし過ぎず、また寄生的な光源からの影響を受けないという、追加の強みがある。図5と6の中で光ダイオードはただ1つだけ示されるが、収集効率を最大限にするために、複数の光ダイオードを置くことができたと理解すべきである。
ない実施例では、穴112が、サンプルが分析のために低い位置になり得ることを示す。第
二の穴114もまた、サンプル液体が滴り、前記反射器110内に集まらない場所に位置することができる。随意的に、光の取り込み量を増やすために、前記穴112および/または114を覆う蓋があり得る。サンプル読み込みのために、全ての前記反射器110が離れる実施例も
あり得る。.随意的に、ホルダーは前記110に内蔵されることが可能なので前記サンプル取り扱いシステムは検知の間、前記サンプル10を保持しない。
デュアル 蛍光光度計
ーザーは前記サンプルの刺激に使用することが可能である。いくつかの実施例は、励起光源を加え、従って反射器を使用しない。光学バリア130は表面滲みの削減に使用される。
制限しない実施例では、立方体の形の容器140は散在/表面滲みの削減に使用され得る。
もしくは、円錐台型の先端部容器。
金具ハウジングに置かれる必要がある。さらにまた、ハウジングの壁の厚さは、低周波(60Hz)、高周波(kHzからMHz)両方をブロックするように設計される。
システム
高い(次に最も感度が高いセンサーよりも3、4桁感度が高い)。
ペットチップ、そしてピペット、ノズル、またはピペットチップを希望の場所へ動かすよう構成された機械部品を含む。そのような希望の場所は通常機器のハウジング内である。.実施例では、ピペットチップはノズルに内蔵され得る;実施例では、ピペットチップは
取り外し可能でノズルに内蔵され得る。それはノズルに最初のピペットチップをかみ合わせ内蔵、前記最初のピペットチップを使用、前記最初のピペットチップを処分、そして第二のピペットチップをかみ合わせ内蔵するということをできるようにするためである。そのようなシステムは、ピペットチップに液体を吸引する方法を含む。そのようなシステムは、ピペットチップから液体を投与する方法を含む。そのようなシステムの実施例では、ピペットとノズルはピペットチップ以外の要素をかみ合わせ内蔵し得る;例えば、本明細書で開示される実施例では、ピペットとノズルは、容器の相手側ソケットとかみ合わせ、つながり得る。(図10と11を参照).実施例では、容器の相手側ソケットとつながってい
るピペットとノズルは、機器内の希望の場所へ前記容器を輸送するのに使用され得る。実施例では、容器の相手側ソケットとつながっているピペットとノズルは、容器に力を適用するのに使用され得る。(図11、そのような力の適用が有益であり得る構成を参照)
れる機器とシステムを含み得る。例えば、2013年2月18日に出願された、米国特許第8、008、593号;米国特許第8、380、541号;米国特許第13/769、798号;2013年2月18日に出願
された、米国特許第13/769、779号;2011年9月26日に出願された、米国特許第13/244、947号;2012年9月25日に出願された、PCT/米国2012/57155号;2011年9月26日に出願された
、米国特許第13/244、946号;2011年9月26日に出願された、米国特許第13/249、949号;2011年9月26日に出願された、米国特許第61/673、245号、特許と特許出願の発表は全て本
明細書に全体の参照によって取り入れられている。
機器は、サンプルから取得したデータを分析するために、他の機器、または検査室、または検査室に属する個人と通信するよう構成され得る。
持するよう構成され得る。いくつかの実施例では、サンプル処理危機はカートリッジを含み得る。前記カートリッジは、前記サンプル処理機器から取り外し可能であり得る。いくつかの実施例では、サンプルは前記サンプル処理機器の前記カートリッジに供給され得る。あるいは、サンプルは、サンプル処理機器の別の部分に提供され得る。.前記カートリッジおよび/または機器は、サンプルを受け付けるよう構成され得る、サンプル収集ユニットを含み得る。
(その中の流体の有無に関わらず)輸送するのに使用され得る。前記流体取り扱いシステムは、流体を分配、または吸引し得る。前記サンプルは、流体内で浮いている、1つまたはそれ以上の微粒子または固形物質を含み得る。
終わりの部分を含み得る。前記流体取り扱いシステムは、ピペット本体とピペットノズルを含み得るピペットを含み得る。そしてピペットチップを含み得る。ピペットチップは、ピペットノズルから取り外しが可能でも、不可能でもあり得る。実施例では、液体取り扱いシステムは、ピペットチップと組になるピペットを使用し得る;ピペットチップは使い捨て可能であり得る。チップはピペットと組になる場合、流体密充填材を形成し得る。ピペットチップは1度、2度、またはそれ以上使用され得る。実施例では、流体取り扱いシステムは、流体の吸引、分配、調合、輸送、さもなければ取り扱うために、ピペットチップのある、またはない、ピペットまたはより小さい機器を使用し得る。前記流体は、前記流体取り扱いシステムから必要に応じて分配され得る。前記流体は、分割される前に、ピペットチップ内に含まれ得る。例えば、前記ピペットチップの開口部から。実施例、または使用中の例では、前記流体の全ては分割され得る;他の実施例、または使用中の例では、先端内の前記流体の一部が分割され得る。ピペットは流体を選択的に吸引し得る。前記ピペットは選択した流体の量を吸引し得る。前記ピペットは、先端の中または容器の中で前記流体を混ぜるために攪拌システムを作動させることが出来得る。前記ピペットは、非液体形状の中の素材または試薬を含む、混合のための連続流動ループを作る、先端、または容器を取り入れ得る。ピペットチップはまた、2部品基質反応内のような、連鎖の中、または同時に、複数の流体の計量された配達によって、容易に混合し得る。
は支えは、1つまたはそれ以上のピペットまたはピペットユニットを支え得る。基盤または支えは、前記流体取り扱いシステムの1つまたはそれ以上のピペットと互いに結合し得る。
サンプル調製は、例えば、血液、尿、唾液、鼻腔用、咽頭用、頬用麺棒から採取された物質、またはその他のサンプル、または他の生物学的サンプルといった、生物学歴サンプルのような、サンプルを希釈および/または濃縮するため、1つまたはそれ以上のステップを含み得る。サンプル調製は、抗凝固剤または他の成分をサンプルに加えることを含み得る。サンプル調製はまたサンプルの精製を含み得る。実施例では、全てのサンプル処理、調整、または検定の行為またはステップは1つの機器によって実行される。実施例では、全てのサンプル処理、調整、または検定の行為またはステップは1つの機器のハウジング内で実行される。.実施例では、大半のサンプル処理、調整、検定の行為またはステップ
は、1つの機器によって実行され、1つの機器のハウジング内で実行され得る。実施例では、多くのサンプル処理、調整、検定の行為またはステップは、1つの機器によって実行され、1つの機器のハウジング内で実行され得る。実施例では、多くのサンプル処理、調整、検定の行為またはステップは、1つ以上の機器によって実行され得る。
施例では、全てのサンプル検定行為またはステップは、ひとつのサンプル上で実行される。実施例では、全てのサンプル検定行為またはステップは、ひとつの機器によって実行される。.実施例では、全てのサンプル検定行為またはステップはひとつの機器のハウジン
グ内で実行される。I.実施例では、大半のサンプル検定行為またはステップは、ひとつの機器によって実行され、ひとつの機器のハウジング内で実行され得る。実施例では、多くのサンプル検定行為またはステップは、ひとつの機器によって実行され、ひとつの機器のハウジング内で実行され得る。実施例では、サンプル処理、調製、検定行為またはステップは、1つ以上の機器によって実行され得る。
μL以下、または約75μL以下、または約50μL以下、または約40μL以下、または約20μL
以下、または約10μL以下、または他の小さな量であり得る。サンプル処理機器は、ひと
つのサンプル上で、複数の検定の実行が可能であり得る。大多数の検定は、同時に実行され得る;順番に実行され得る;またはいくつかの検定は、他が順番に実行される間に、同時に実行され得る。1つまたはそれ以上の制御検定および/またはキャリブレータ(例えば、前記検定/試験のためのキャリブレータの制御との構成を含む)はまた、前記機器内に取り込まれることが可能である;キャリブレータ上の制御検定と検定は、サンプル上で実行される検定と同時に実行され得るか、サンプル上で実行される検定の前か後に実行され得るか、またはその組合せで実行され得る。実施例では、全てのサンプル検定行為またはステップは、1つの機器によって実行される。実施例では、検定行為またはステップの大多数の全ては、1つの機器のハウジング内で実行される。実施例では、たいていのサンプル検定行為またはステップは、1つの機器のハウジング内で実行される。実施例では、検定の大多数の、多くのサンプル検定行為またはステップは、1つの機器によって実行され、1つの機器のハウジング内で実行され得る。実施例では、サンプル処理、調製、または検定行為またはステップは1つ以上の機器によって実行され得る。
、4分以下、3分以下、2分以下、または1分以下かかり得る。前記機器内で、そのようなサンプルに関しての前記機器よりサンプルを受け取ってから送信データおよび/または分析までの時間は、前記サンプル上で実行される、ステップ、試験、または検定のタイプ、または数に左右され得る。前記機器内で、そのようなサンプルに関しての前記機器よりサンプルを受け取ってから送信データおよび/または分析までの時間は、約3時間以下、2時間以下、1時間以下、50分以下、45分以下、40分以下、30分以下、20分以下、15分以下、10分以下、5分以下、4分以下、3分以下、2分以下、または1分以下かかり得る。
シリアル番号61/786,351出願2013年3月15日、米国特許第出願シリアル番号61/697,797出
願2011年9月6日、米国特許第出願シリアル番号61/801,996出願2013年3月15日、および米国特許第出願シリアル番号61/733,886出願2012年12月5日出願。特許及び特許出願の開示
は、全ての目的とするそれら全体の参照により本発明に組み込まれます。
明の説明及び請求項を通じて使用されるということを理解すべきであります。例えば、「検定」関連は、単一検定及び複数の検定を参照することが出来ます。また、以下の後先が明確に別の方法で規定しない限り、「内」の意味は「内」及び「上」を含む本発明の説明及び請求項を通じて使用されます。最終的に、以下の後先が明確に別の方法で規定しない限り、「また」の意味は結合的及び選言的の両方を含む本発明の説明及び請求項を通じて使用されます。従って、用語「また」は後先が明確に別の方法で規定しない限り、「及び・また」を含みます。
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