JP2021526443A - 被検体により生成されたnoの量を検出するための方法、及び当該方法を実施するためのデバイス - Google Patents

被検体により生成されたnoの量を検出するための方法、及び当該方法を実施するためのデバイス Download PDF

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Abstract

本発明の方法により、所定の活動シーケンスにわたって被検体の表皮上のセンシング要素5により測定された被検体のNO放出曲線を調べることによって、被検体の生理学的状態を追跡することができる。【選択図】図3

Description

本発明は、ヒト又は動物又は植物の被検体の死体又は生体において、例えば当該被検体の生理学的状態及び/又は生理病理学的状態等を検出するための方法及びデバイスに関する。本発明はまた、例えばこの分子に関連する病変の診断及び/又はその発生の予防及び/又は治療の効能のモニタリング等のため、被検体の生理学的又は生理病理学的状態を特定することを目的としてNOを測定するための自己完結型のデバイスにも関する。
一酸化窒素は、細胞間メッセンジャーを構成するガスである。NOは、特定の循環器系疾患、特定の神経変性疾患、肺動脈高血圧、又は腫瘍形成の発生及び進行に対する防御において、重要な役割を果たす。関連する循環器系の疾患には、高コレステロール血症、高血圧及び糖尿病が含まれる。多くの循環器系疾患(大脳血管、冠動脈、下肢虚血)の元となる疾患は、血栓症や虚血症の原因となり得る動脈硬化と関連する内皮系機能不全である。
NOの心臓保護の役割には特に、緊張及び血管緊張の調節、血小板の蓄積の阻害、白血球の付着、及び平滑筋線維細胞の増殖が含まれる。NOはまた気管支の炎症にも関与し、とりわけ、喘息の被検体からの呼気中のNOの濃度は、喘息でない被検体からのNOの濃度より高く測定されている。また、NOはその濃度に依存して、腫瘍の発生又は後退にも関与することが観察されている。さらに、NOはアルツハイマー病の病理にも関与することが観測されている。NOにより影響を受ける疾患は全て長期間の疾患に属し、その年間費用は年々高くなっており、これらの疾患の発生を予防及び予測するためのツールが必要である。
生理学では、一酸化窒素は筋肉の成長及び/又は筋肉痛の非常に良好な指標であるため、アスリートのフィジカルトレーニングのモニタリングの非常に良好な指標となり、また肉体的な活動を行う全ての人のモニタリングの非常に良好な指標にもなる。よって、一酸化窒素の生成を測定することにより、過剰トレーニングに起因する怪我を回避し、及び/又は、筋肉の成長を促進してスポーツパフォーマンスを向上するためにNOの取込みを促進することができる。これはヒト及び動物の両方に当てはまる。
循環器系疾患の場合、予防及び予測のための既存のデバイス及びツールは、静止時の患者のNOの間接的な測定に限られるか、又は、病理学的問題の観察より数時間も遅い直接的な測定に限られる。いずれの場合においても、測定は臨床環境でしか行うことができない。
本発明では、日常生活の中で又は臨床設備における医療処方時に患者又は哺乳類等の被検体の皮膚等の表皮の汗等の生体液中のNOを直接的、連続的かつ即座に測定できるデバイスを提供し、オプションとしてこの測定は数日にわたって、特に圧力、湿度及び温度に関してあらゆる環境条件で行われる。かかるデバイスにより、例えば病変の発生のリスク又は治療モニタリング等の生理学的又は生理病理学的状態の展開を検出して導き出すことができる。
本発明の一主題は、とりわけヒト又は動物又は植物の被検体などの死体又は生体の被検体において、所定の活動状態のシーケンスの進行中に当該被検体により生成されたNOの量を検出するための方法であって、被検体の表皮の調査ゾーンを選択し、調査ゾーンに取り付けられて防漏性に保持される第1の部分であって電気化学的センサを用いてNOの検出を行うセンシング要素に取り付けられた第1の部分により構成されたデバイスを用いて、表皮に由来する生体液中に溶解したNOの生成を直接的かつ連続的に追跡し、センシング要素に関連付けられたエネルギー発生器を用いて、電気化学的センサによって信号が送信され、当該信号を読み取ることにより所望の検出が可能になる方法である。
「生体液中のNO」との文言は、NOが生体液中に溶解していることを意味する。
「表皮」との用語とは、植物の地上部分(des parties aeriennes)の保護層を構成する植物表面組織、又はヒト及び動物の皮膚の表面層を意味する。
「表皮に由来する生体液」との文言は、被検体により生成され当該被検体の表皮を介して又は表皮によって排出される全ての液体を意味する。この生体液は、植物では滲出液であり、又はヒト及び動物では汗である。
「防漏性」との文言は、調査ゾーンの外部にある気体、液体、及びバクテリア又はウィルス等の微生物が、調査ゾーンに侵入できないことを意味する。第1の部分と調査ゾーンとの接触部が防漏性であることにより、検出されたNOが調査ゾーンにより生成された生体液に由来するものであり、その外側からの流体に由来するものではないことが保証される。
「シーケンス」との用語は、時系列すなわち期間を意味する。
「所定の活動状態」との文言は、被検体が例えば筋肉運動の実施中、睡眠中、着座中、ランニング中、不動状態、又は死亡状態等である状態を意味する。
一実施形態では、本方法により生理学的状態又は病変に関連する少なくとも1つのパラメータを検出することができる。
一実施形態では、第1の部分は調査ゾーンから生体液をキャピラリ力によってセンシング要素に運ぶため、繊維体を有する。
一実施形態では、第1の部分は、生体液に含まれる干渉要素によるNOの検出の歪みを回避するため、センシング要素の流入口において生体液をフィルタリングするフィルタをさらに備えている。
一実施形態では、フィルタはポリテトラフルオロエチレン(PTFE)膜とオイゲノール系膜とから選択されたものである。
一部の実施形態では、繊維体は織物材料とすることができ、またコットン等の不織材料とすることもできる。
本方法の代替的な一形態では、少なくとも1つの電気化学的センサが使用され、この電気化学的センサは、絶縁性のプレーナ型支持部に取り付けられた2つの動作電極間の電解質としての調査ゾーンにおいて被検体により生成されたとりわけ汗又は滲出液などの生体液を用いて行われる電気化学的測定の結果として、信号を供給するものである。
一実施形態では、絶縁性のプレーナ型支持部は、例えばポリジメチルシロキサン(PDMS)、ポリイミド、エポキシ樹脂、及びパリレン等のエラストマから選択された材料を含む。
本発明の代替的な一形態の方法では、2つの動作電極に接続される参照電極を設けることができる。
一実施形態では、参照電極は塩化銀(AgCl)電極である。
また、センシング要素が複数の同様の電気化学的センサを備えるように構成することもでき、出力信号を改善するため、これらの電気化学的センサの信号が組み合わされる。
電極の支持部の単位面積当たりの出力信号のパワーを改善するため、電極のパターンをヒルベルト曲線に従うように、当該電極の支持部との関係において設けることができる。
一実施形態では、電極の支持部との関係における電極のパターンは、ペアノ曲線、シェルピンスキー曲線、ムーア曲線、及びルベーグ曲線から選択された他の種類の曲線に従うものとすることができ、これもまた、支持部の単位面積当たりの出力信号の強度を改善することを目的とする。
上記の測定は、電極の導電パターンと共にプレーナ型支持部に設けられたオリフィスと共に行われるように構成することができる。
有利な一実施形態では、電極は、とりわけ銀(Ag)、金(Au)、白金(Pt)及び白金黒の堆積物などの金属堆積物、又は銀(Ag)若しくは金(Au)のナノ粒子がドープされたグラフェン堆積物から成り、前記ナノ粒子は、NOのバインダ、とりわけグアニリルシクラーゼ又はポルフィリンなどにより機能化されるものである。
一実施形態では、金の金属堆積物はクラスタとして生成され、又は六角形パターン等の精密パターンに従って生成されたものである。
本発明の方法の一実施態様では、デバイスはさらに、第1の部分の上方に配置される第2の部分を備えることもでき、第2の部分は、電気化学的センサからの原測定結果を受け取るための電子装置を備えており、電子装置はこの原測定結果をNO濃度に変換して、信号の伝送を保証するためのものである。この信号は場合によっては、環境に関連する他のパラメータを含む。
本発明の方法では、デバイスは、被検体の活動状態に依存する周波数で測定を行って測定結果を送信するように構成することができ、この活動状態はデバイスの第2の部分のジャイロスコープ及び/又は加速度計モジュールを用いて追跡される。
一実施形態では、デバイスは地理的位置モジュールを備えている。
本発明はまた、被検体において、所定の活動状態のシーケンスの進行中に当該被検体によって生成されたNOの量を検出するための検出デバイスにも関し、本デバイスは、被検体の表皮の調査ゾーンに取り付けられて防漏性に保持される第1の部分であって、表皮に由来する生体液中のNOの生成を直接的かつ連続的に追跡するためのものであり、電気化学的センサを用いてNOの検出を行うセンシング要素に取り付けられた第1の部分と、センシング要素に関連付けられたエネルギー発生器を用いて、所望の検出を可能にする読値を有する信号を送信するように構成された第2の部分と、を備えており、当該信号を読み取ることにより所望の検出を行うことができる。
センシング要素は、絶縁性のプレーナ型支持部に取り付けられた2つの動作電極間の電解質としての調査ゾーンにおいて被検体により生成された生体液を用いて行った電気化学的測定の結果として、前記信号を供給するように構成することができる。
上記の一代替形態では、2つの動作電極に接続される参照電極を設けることができる。
一実施形態では、絶縁性のプレーナ型支持部は、生体液を電気化学的センサに導くための少なくとも1つのマイクロチャネルを備えている。
センシング要素が複数の同様の電気化学的センサを備えるように構成することができ、出力信号を改善するため、これらの電気化学的センサの信号が組み合わされる。
一実施形態では、センシング要素は、複数のセンシングユニットに分散された複数の電気化学的センサを備えており、各センシングユニットは少なくとも1つの化学種を検出するように構成されている。その際には、センシング要素は複数の異なる化学種を検出することができる。
一実施形態では、絶縁性のプレーナ型支持部は複数のマイクロチャネルを備えており、各チャネルはそれぞれセンシングユニットを備えている。
本発明のデバイスでは、電極の支持部の単位面積当たりの出力信号の強度を改善するため、電極のパターンをヒルベルト曲線に従うように、当該電極の支持部との関係において設けることができる。
かかるデバイスでは、測定は、電極の導電パターンと共にプレーナ型支持部に設けられたオリフィスと共に行われるように構成することができる。
本発明のデバイスでは、電極は、とりわけ銀(Ag)、金(Au)、白金(Pt)及び白金黒の堆積物などの金属堆積物、又は銀(Ag)若しくは金(Au)のナノ粒子がドープされたグラフェン堆積物から成ることができ、前記ナノ粒子は、NOのバインダ、とりわけグアニリルシクラーゼ又はポルフィリンなどにより機能化されるものである。
一実施形態では、第1の部分は、調査ゾーンから生体液をキャピラリ力によってセンシング要素に運ぶため、繊維体を有する。
一実施形態では、第1の部分は、生体液に含まれる干渉要素によるNOの検出の歪みを回避するため、センシング要素の流入口において生体液をフィルタリングするフィルタをさらに備えている。
本発明のデバイスでは、第2の部分を第1の部分の上方に配置することができ、第2の部分は電子装置を備えており、電子装置は、電気化学的センサからの原測定結果を受け取ってNO濃度に変換して、信号の伝送を保証するためのものである。この信号は、場合によっては環境に関連する他のパラメータを含む。
本発明のデバイスでは、当該デバイスが被検体の活動状態に依存する周波数で測定を行って測定結果を送信するように構成することができ、この活動状態はデバイスの第2の部分のジャイロスコープ及び/又は加速度計モジュールを用いて追跡される。
一実施形態では、デバイスは地理的位置モジュールを備えている。
本発明の主題をより分かりやすくするため、以下にて、添付図面に示されている単なる例示であり限定的ではない例を参照して、一実施形態について説明する。
本発明の検出デバイスの外観全体を示す斜視図である。 本発明のデバイスが配置された被検体の全体図である。 図1のデバイスの分解図である。 図3のデバイスの動作に相当するブロック図である。 ヒルベルト曲線に従って配置された2つの電極を支持するプレーナ型支持部の平面図である。 図2に示されている本発明のデバイスを取り付けられた健康な被検体から得られたグラフである。 デバイスの繊維体及びセンシング要素の第1の配置を概略的に示す図である。 デバイスの繊維体及びセンシング要素の第2の配置を概略的に示す図である。 3つの電極を備えた第1の実施形態のセンシング要素の電気化学的センサを概略的に示す図である。 3つの電極を備えた第2の実施形態のセンシング要素の電気化学的センサを概略的に示す図である。 センシング要素に配置されたマイクロ流体回路の概略的な動作図である。 一実施形態のセンシング要素の断面図である。
図面を参照すると、本発明の検出デバイスには全体として1が付されており、これは健康なヒト被検体においてNOの定量的測定を行うためのものである。ここで説明する例では、被検体は160Wのパワーに相当する自転車を用いた肉体活動を行う。図6に示されているように、NOの検出は試験の開始時(点11)から試験の終了時(点12)まで、すなわち約500秒間の時系列について行われる。図1を参照すると、デバイス1は全体的に自己接着性パーツの形態であり、これは本例では、被検体の皮膚に直接配置することができる自己接着性パッドの形態をとる。図示されていない一実施形態では、上述の自己接着性パーツは自己接着性被覆材である。
本発明のデバイスは固定ベース3を備えており、これは生体適合性かつ接着性の可撓性材料から成り、このベースは、デバイス全体を皮膚上に保持することを保証するものである。ベース3の中央部4aは円形の開口となっており、ここにデバイスの第1の部分が配置される。この第1の部分は、被検体の皮膚の調査ゾーンにおけるNOの生成を追跡するためのものである。よって、円形の開口4aにより、測定デバイスの第1の部分を被検体の皮膚2に直接配置することができる。開口4aは、例えば楕円形、三角形、方形、正方形又は多角形等の他の形状をとることができる。
第1の部分は、センシング要素5に取り付けられる繊維体4を備えており、これはスタックのベースを構成する。繊維体4は、図7に示されているようにセンシング要素5に載せられるか、又は、図8に示されているようにセンシング要素5を覆う。繊維体は、汗に溶解された一酸化窒素を検出するため、調査ゾーンで生成された汗をセンシング要素5に運び、その後測定が行われた後、汗を排出する機能を果たす。
オプションとして、繊維体4とセンシング要素5の(1つ又は複数の)流入口との間にフィルタ29を配置することができる。フィルタ29の機能は、汗に本来的に含まれる特定の成分が汗に溶解されたNOの測定を妨害するのを阻止するため、汗をフィルタリングすることである。かかる干渉要素は、例えばペルオキシナイトライト(ONOO)又は過酸化水素(H)等である。
センシング要素5は、1つ又は複数の電気化学的センサ14を用いてNOを検出する。この電気化学的センサ14については、下記にて説明する。このセンサはその情報を変換器6aに送信し、変換器6a自体はプロセッサ6bに供給する。これは、センシング要素5に関連付けられたエネルギー発生器6dにより給電を受ける。プロセッサ6bは無線通信システム6cに供給し、無線通信システム6cは、その情報を図6に示されたようなグラフに変換できるツールに当該情報を送信する。
この図6では、被検体が労力を発揮している間に生成されたNOの測定結果となる部分は、グラフの点11と点12との間の部分である。図6のグラフのうち点11と点12との間は全て、1つのパラメータに相当する。このパラメータの値に依存して、例えば動脈硬化等の病変を紐づけることができる。また、例えばアラニンのバイオアベイラビリティの監視等の生理学的機能の管理を伴うこともできる。具体的には、有機体におけるNOの自然の前駆体は、アラニンと呼ばれるアミノ酸である。ヒトの体は、そのアラニン貯蔵限界の範囲内でのみ、労力に応じてNOを生成することができる。これにより、デバイスは被検体が自己の血管拡張を管理できなくなる時期を予測することができ、これにより、負傷するリスクを予測することができる。
図4に示されている各種機能を実行する構成要素の全部を組み立てて組み込み電子システムが構成され、その全体について符号6が付されている。構成要素4,5,6はスタックを構成し、このスタックはシリコーン系の可撓性かつ水密性のエンベロープを用いて被検体の皮膚に保持され、その全体について符号7が付されている。
構成要素6の組み込み電子システムは、センシング要素5の各部を制御する機能を実行し、組み込み電子システムはまた、被検体の向き及び運動と、被検体の活動シーケンスの開始及び終了とをを知るためのジャイロスコープ又は加速度計ユニットと、皮膚の温度を測定するための温度センサと、を備えている。皮膚の温度を知ることは、血管の温度と拡張との相関付けを可能にするために有用である。
上記の例のセンシング要素は電気化学的なものであり、図5に示されているセンシング要素は、電気化学的センサ14と、ポリイミドから成る絶縁性のプレーナ型支持部10と、を備えている。電気化学的センサは、絶縁性のプレーナ型支持部10の片面に配置された2つの電極8,9を備えており、これらの電極8,9間で、調査ゾーン内で被検体により、すなわちスタック4,5,6に沿って、汗が生成される。図5に示されているセンシング要素では、NO測定結果を各々得ることができる4つの同一のユニットが設けられているのが分かる。複数のセンシングユニットを設置することにより、カバーするゾーン内においてNO生成の皮膚マップを得ることができるという利点が奏される。
図7を参照すると、繊維体4とセンシング要素5との配置は図3とは異なっている。絶縁性のプレーナ型支持部10は皮膚2に直接配置されている。支持部10における電気化学的センサが設けられた面は、皮膚2に当たる面とは反対側である。繊維体4は、皮膚と接触する部分と、支持部における電気化学的センサが設けられた面をカバーする部分と、を備えている。換言すると、繊維体4は皮膚と電気化学的センサとの間に跨っている。本実施形態では、繊維体はコットン又は不織材料を含む。
図8を参照すると、繊維体4とセンシング要素5との第2の配置が示されている。繊維体4はセンシング要素をサンドイッチ状に挟んでいる。その結果、繊維体4の一部が皮膚に当たるように配される。次に、センシング要素5は、繊維体における皮膚とは反対側の部分に配置される。繊維体4の皮膚側ではない部分は、センシング要素5の上に折り返されて当該センサを覆う。
第1の実施形態では、電気化学的センサ14は図9に概略的に示されている3つの電極を備えており、これら3つの電極は、参照電極20と、動作電極21と、補助電極22である。参照電極20は塩化銀(AgCl)電極であり、補助電極22は白金(Pt)電極であり、動作電極21は白金黒ベースの電極である。動作電極21は円板状となっている。この円板は参照電極と補助電極とによって部分的に囲まれており、参照電極は補助電極とは反対側にある。電気化学的センサの寸法はミリメートルのオーダである。
図10に示されている第2の実施形態では、電子センサは参照電極20と、動作電極21と、補助電極22とを備えている。参照電極20は塩化銀(AgCl)電極であり、補助電極22は白金(Pt)電極であり、動作電極21は白金黒ベースの電極である。動作電極21は円板状となっている。この円板は参照電極と補助電極とによって部分的に囲まれている。これらの電極は同心に配置されており、動作電極21は参照電極20によって部分的に囲まれており、参照電極20も補助電極22によって囲まれている。電気化学的センサの寸法はミリメートルのオーダである。
図9及び図面10の電気化学的センサは、図11に概略的に示されているマイクロ流体回路において使用することができる。
図11では、繊維体4は生体液(ここでは汗)を吸収して、プレーナ型支持部10中に示されているように3つのマイクロチャネル15内へ生体液を輸送する。これらのマイクロチャネル15はそれぞれ、汗をセンシングユニット16,17,18へ運ぶ。図示の例では、各マイクロチャネル15にセンシングユニットが1つずつ設けられている。センシングユニット16は一酸化窒素を検出し、センシングユニット17は汗に含まれる亜硝酸塩を検出し、センシングユニット18は汗に含まれる過酸化水素を検出する。亜硝酸塩は主に、スーパーオキシド酸素(O2−・)と一酸化窒素との反応によって細胞内で生成される。よって、NO を検出することによりNO濃度のより良好な測定結果を得ることができる。
したがって、各センシングユニットは化学種の検出に供されるものである。各センシングユニットは給電を受け、これにより、各センシングユニットには定常測定を行うための電位が加わる。センシングユニット18は、過酸化水素を検出するために過酸化水素(酸化種)の酸化還元電位となっている。センシングユニット18からのデータを処理することにより、Hの量が分かる。センシングユニット16は、NOを検出するためにNO(酸化種)の酸化還元電位となっている。Hの酸化還元電位はNOの酸化還元電位より低いので、センシングユニット16はH及びNOの両方を検出する。センシングユニット16からのデータを処理することにより、取り込んだH及びNOの量が共に分かる。センシングユニット17は、NOを検出するために亜硝酸塩(酸化種)の酸化還元電位となっている。NO の酸化還元電位はH及びNOの酸化還元電位より高いので、ユニット17はH及びNOと共にNO を検出する。センシングユニット17からのデータを処理することにより、取り込んだH,NO及びNO の量が共に分かる。その後、センシングユニット16,17,18により生成されたデータのもう1つの処理を行うことにより、差分によって、NO,H及びNO の各化学種の量を求めることができる。
代替的にパルス法を用いることもできる。その際には、各センシングユニットは各種を検出することが可能な構成である。そのデータを処理すると、存在する各種の量を求めることが可能になる。
図12を参照すると、センシング要素5は、絶縁性のプレーナ型支持部10の厚さに示された3つのマイクロチャネル30,31,32を備えている。センシングユニット16,17,18はマイクロチャネル30,31,32の各底壁に配置されている。センシングユニット16は一酸化窒素を検出するように構成されており、センシングユニット17は汗に含まれる亜硝酸塩を検出するように構成されており、センシングユニット18は汗に含まれる過酸化水素を検出するように構成されている。各センシングユニット16,17,18はそれぞれ3つのセンサ14を備えている。絶縁性のプレーナ型支持部の上部にフィルタ29が配置されている。フィルタはマイクロチャネルを覆っている。最後に、繊維体4がフィルタ29に配置される。
繊維体4は生体液(ここでは汗)を吸収して、キャピラリ力を利用してこの生体液を3つのマイクロチャネル30,31,32に輸送する。繊維体4によって排出された汗が、マイクロチャネルが位置する高さに到着すると、汗はフィルタ29によってフィルタリングされて特定の干渉要素が取り除かれ、その後、汗はマイクロチャネル30,31,32によって少なくともセンシングユニット16,17,18まで輸送される。その後、センシングユニット16のセンサはNOを検出し、センシングユニット17のセンサは亜硝酸塩を検出し、センシングユニット18のセンサは過酸化水素を検出する。
不図示の一実施形態では、センシング要素が複数のセンシングユニットを備えており、そのうちの少なくとも1つのセンサユニットがNO以外の例えば過酸化水素等の化学種の検出に供される場合、フィルタ29は省略することができる。
本発明のデバイスによって得られる電流強度は、ピコアンペア領域とミリアンペア領域との間になる。
複数の具体的な実施形態を参照して本発明を説明したが、この説明は本発明を何ら限定せず、本発明の範囲に属する限りにおいて、本発明は上記の手段の技術的に均等な態様とその組み合わせとを全て含むことが完全に明らかである。
「有する、」「備える」又は「含む」等及びその活用形を用いている場合、これは請求項に記載されている要素又はステップ以外のものの存在を除外するものではない。
請求の範囲における括弧書きの符号は、請求項の限定事項として解釈すべきものではない。
一実施形態では、フィルタはオイゲノール系膜である。

Claims (23)

  1. 被検体において、所定の活動状態のシーケンスの進行中に当該被検体により生成されたNOの量を検出するための方法において、
    前記被検体の表皮(2)の調査ゾーンを選択し、
    前記調査ゾーンに取り付けられて防漏性に保持される第1の部分(4)であって電気化学的センサ(14)を用いてNOの検出を行うセンシング要素(5)に取り付けられた第1の部分(4)により構成されたデバイスを用いて、前記表皮に由来する生体液中に溶解したNOの生成を直接的かつ連続的に追跡し、
    前記センシング要素(5)に関連付けられたエネルギー発生器を用いて、前記電気化学的センサによって、所望の検出を行える信号を送信する
    ことを特徴とする方法。
  2. 絶縁性のプレーナ型支持部(10)に取り付けられた2つの動作電極(8,9)間の電解質としての前記調査ゾーンにおいて前記被検体により生成された前記生体液を用いて行われる電気化学的測定の結果として前記信号を供給する少なくとも1つの電気化学的センサを使用する、
    請求項1記載の方法。
  3. 参照電極が前記2つの動作電極(8,9)に接続されている、
    請求項2記載の方法。
  4. 前記電気化学的センサは複数の電気化学的センサを含み、
    前記複数の電気化学的センサの信号を組み合わせることにより前記出力信号を改善する、
    請求項2又は3記載の方法。
  5. 前記電極(8,9)の支持部(10)の単位面積当たりの前記出力信号のパワーを改善するため、前記支持部(10)との関係における前記電極(8,9)のパターンはヒルベルト曲線に従う、
    請求項2から4までのいずれか1項記載の方法。
  6. 前記測定は、前記電極(8,9)の導電パターンと共に前記プレーナ型支持部に設けられたオリフィス(13)と共に行われる、
    請求項2から5までのいずれか1項記載の方法。
  7. 前記電極は、とりわけ銀(Ag)、金(Au)、白金(Pt)及び白金黒の堆積物などの金属堆積物、又は銀(Ag)若しくは金(Au)のナノ粒子がドープされたグラフェン堆積物から成り、前記ナノ粒子は、NOのバインダ、とりわけグアニリルシクラーゼ又はポルフィリンなどにより機能化されるものである、
    請求項2から6までのいずれか1項記載の方法。
  8. 前記デバイスは、前記第1の部分(4)の上方に配置される第2の部分(6)をさらに備えており、
    前記第2の部分(6)は電子装置を備えており、
    前記電子装置は、前記電気化学的センサからの原測定結果を受け取って当該原測定結果をNO濃度に変換し、前記信号の伝送を保証するためのものであり、
    前記信号は場合によっては、環境に関連する他のパラメータを含む、
    請求項1から7までのいずれか1項記載の方法。
  9. 前記デバイスは、前記被検体の活動状態に依存する周波数で測定を行って測定結果を送信し、
    前記活動状態は、前記デバイスの第2の部分(5)のジャイロスコープ及び/又は加速度計モジュールを用いて追跡される、
    請求項1から8までのいずれか1項記載の方法。
  10. 被検体において、所定の活動状態のシーケンスの進行中に当該被検体によって生成されたNOの量を検出するための検出デバイス(1)であって、
    前記被検体の表皮(2)の調査ゾーンに取り付けられて防漏性に保持される第1の部分(4)であって、前記表皮に由来する生体液中のNOの生成を直接的かつ連続的に追跡するためのものであり、電気化学的センサ(14)を用いてNOの検出を行うセンシング要素(5)に取り付けられた第1の部分(4)と、
    前記センシング要素(5)に関連付けられたエネルギー発生器(5d)を用いて、所望の検出を行える信号を送信するように構成された第2の部分(6)と、
    を備えていることを特徴とする検出デバイス(1)。
  11. 前記センシング要素は、絶縁性のプレーナ型支持部(10)に取り付けられた2つの動作電極(8,9)間の電解質としての前記調査ゾーンにおいて前記被検体により生成された前記生体液を用いて行われる電気化学的測定の結果として、前記信号を供給する、
    請求項10記載の検出デバイス。
  12. 参照電極が前記2つの動作電極に接続されている、
    請求項11記載の検出デバイス。
  13. 前記絶縁性のプレーナ型支持部(10)は、前記生体液を前記電気化学的センサ(14)に導くための少なくとも1つのマイクロチャネル(15,30,31,33)を備えている、
    請求項11又は12記載の検出デバイス。
  14. 前記センシング要素は複数の同様の電気化学的センサを備えており、
    前記出力信号を改善するため、前記複数の電気化学的センサの信号が組み合わされる、
    請求項10又は13記載の検出デバイス。
  15. 前記動作電極(8,9)の支持部の単位面積当たりの前記出力信号の強度を改善するため、前記支持部(10)との関係における前記動作電極(8,9)のパターンがヒルベルト曲線に従う、
    請求項11から14までのいずれか1項記載の検出デバイス。
  16. 前記測定は、前記電極(8,9)の導電パターンと共に前記プレーナ型支持部(10)に設けられたオリフィス(13)と共に行われる、
    請求項11から15までのいずれか1項記載の検出デバイス。
  17. 前記動作電極(8,9)は、とりわけ銀(Ag)、金(Au)、白金(Pt)及び白金黒の堆積物などの金属堆積物、又は銀(Ag)若しくは金(Au)のナノ粒子がドープされたグラフェン堆積物から成り、前記ナノ粒子は、NOのバインダ、とりわけグアニリルシクラーゼ又はポルフィリンなどにより機能化されるものである、
    請求項11から16までのいずれか1項記載の検出デバイス。
  18. 前記センシング要素は、複数のセンシングユニット(16,17,18)に分散された複数の電気化学的センサ(14)を備えており、
    前記各センシングユニットは、少なくとも1つの化学種を検出するように構成されている、
    請求項10又は17記載の検出デバイス。
  19. 前記絶縁性のプレーナ型支持部は複数のマイクロチャネル(30,31,32)を備えており、
    各チャネルはそれぞれセンシングユニットを備えている、
    請求項13を引用する請求項18記載の検出デバイス。
  20. 前記第1の部分は、前記調査ゾーンから前記生体液をキャピラリ力によって前記センシング要素に運ぶため、繊維体を有する、
    請求項10から19までのいずれか1項記載の検出デバイス。
  21. 前記第1の部分は、前記生体液に含まれる干渉要素によるNOの検出の歪みを回避するため、前記センシング要素の流入口において前記生体液をフィルタリングするフィルタ(29)をさらに備えている、
    請求項20記載の装置。
  22. 前記第2の部分は、前記第1の部分(4)の上方に配置されており、
    前記第2の部分は、前記電気化学的センサからの原測定結果を受け取るための電子装置を備えており、
    前記電子装置は前記原測定結果をNO濃度に変換して、前記信号の伝送を保証するためのものであり、当該信号は場合によっては、環境に関連する他のパラメータを含む、
    請求項10から21までのいずれか1項記載の検出デバイス。
  23. 前記検出デバイスは、前記被検体の活動状態を検出するためのジャイロスコープ及び/又は加速度計モジュールを備えており、
    前記検出デバイスは、前記被検体の活動状態に依存する周波数で測定を行って測定結果を送信する、
    請求項10から22までのいずれか1項記載の検出デバイス。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3103901B1 (fr) * 2019-11-28 2023-02-24 Noptrack Detection d’une espece chimique dans la sueur d’un sujet
CN111685755B (zh) * 2020-05-29 2021-09-21 华南理工大学 一种AgNWs-PDMS复合柔性导电光纤微透镜及其制备方法
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Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5789395A (en) * 1996-08-30 1998-08-04 The Research Foundation Of State University Of New York Method of using tetracycline compounds for inhibition of endogenous nitric oxide production
US7771662B2 (en) * 2001-10-19 2010-08-10 Hologic, Inc Vial system and method for processing liquid-based specimens
FR2895226B1 (fr) * 2005-12-26 2008-03-28 Lvmh Rech Dispositif et procede electrochimiques de mesure de l'etat redox de la peau
EP3120143A4 (en) * 2014-03-19 2017-10-04 Case Western Reserve University Sensor for nitric oxide detection
WO2016061362A2 (en) * 2014-10-15 2016-04-21 Eccrine Systems, Inc. Sweat sensing device communication security and compliance
CN204538016U (zh) * 2014-12-22 2015-08-05 阜阳师范学院 希尔伯特曲线型片上无源元件地屏蔽结构及片上螺旋电感
WO2016112248A1 (en) * 2015-01-09 2016-07-14 Exhalix Llc Transdermal sampling strip and method for analyzing transdermally emitted gases
KR101789687B1 (ko) * 2015-06-12 2017-10-25 서울대학교산학협력단 글루코오스 조절 시스템, 상기 글루코오스 조절 시스템의 형성 방법, 및 상기 글루코오스 조절 시스템을 이용한 글루코오스 조절 방법
CN105140635A (zh) * 2015-09-10 2015-12-09 华南理工大学 一种可植入人体的小型化差分馈电双频分形天线
DE102016206193A1 (de) * 2016-04-13 2017-10-19 Trumpf Gmbh + Co. Kg Elektroadhäsionsgreifer mit fraktalen Elektroden
WO2017218878A1 (en) * 2016-06-17 2017-12-21 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Soft, wearable microfluidic systems capable of capture, storage, and sensing of biofluids
US11260352B2 (en) * 2016-06-20 2022-03-01 King Abdullah University Of Science And Technology Periodic mesoporous organosilica-doped nanocomposite membranes and systems including same
US20180055373A1 (en) * 2016-08-30 2018-03-01 BIOTRONIK SE & Co. KG. Monitoring device to identify candidates for autonomic neuromodulation therapy
US11331009B2 (en) * 2017-10-16 2022-05-17 Xsensio SA Apparatus for non-invasive sensing of biomarkers in human sweat

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