JP5888797B2 - 医療用途のためのハンドヘルドガス分析システム - Google Patents
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Description
本出願は、特許協力条約(PCT)第8条に基づいて、2008年6月17日に出願された米国特許出願第12/140,822号に対する優先権を主張するものである。
ヒト呼気分析に関する前臨床試験により、ヒト呼気の特定の揮発性有機化合物(VOCs)が、肺炎、肺結核(TB)、喘息、肺癌、肝臓病、腎臓病などの特定の疾病に相関付けられることが判明した。この相関関係は、特に肺に関連した疾患の根拠となる。現在の分析システムは、ガスクロマトグラフィ(GC)及び質量分析法(MS)などの、大型で高価な実験器具に依然として依拠している。特に質量分析器は小型化が不可能であり、このことがこれらの診断用器具の広い範囲での使用を不可能としている。
喘息は慢性疾患であり、従って患者の状態を定期的にモニタすることは、医師にとって患者の治癒経過を追跡することにおいて有用である。従って、ハンドヘルド診断法という新たな概念により、自宅又はあらゆる場所で呼気分析を行えるようになる。現在の診断法では、基本測定値はピークフロー値であり、これに従う診断基準が英国胸部疾患学会により使用されているが、ピークフロー値は物理的定量測定値である。呼気分析は、患者の呼気からのVOCを測定することにより気管支収縮の特定の根本的原因を提供する。MEMSベースのガス分析システムの実施形態を使用して、投薬の効果をモニタすることができる。さらに、この自宅ベースの装置を使用するこの能動的なモニタリングを通じて、投薬治療を個々の患者に合わせることができる。
現在の世界人口の3分の1はTBに感染したことがある。しかも症例の75%は肺TBである。発展途上国における感染率は、先進国よりもかなり高い。従って、発展途上国のために安価な診断装置を早急に開発する必要がある。MEMSベースのガス分析システムの実施形態は、費用効率の高い解決法を提供する。結核は、マイコバクテリウムによって引き起こされる。成長の遅いマイコバクテリウムを培養するには約6週間かかるので、現在の診断には時間がかかり困難である。従って、より正確な評価を得るために、胸部X線撮影、結核放射線、ツベルクリン反応、微生物塗沫培養を含む完全な医学的評価が使用される。従って、迅速な診断が非常に重要であり、本発明者らの呼気分析方法はこのようなニーズを達成することができる。
肺癌の5年生存率は、早期発見及び早期治療により劇的に向上する。胸部X線撮影及びCT(コンピュータ断層撮影)スキャンなどの現在の診断法では、初期段階の肺癌を発見することが困難である。MEMSベースのガス分析システムの実施形態を使用する呼気分析は、初期段階の肺癌を診断することができる。
呼気VOCに関する呼気分析は、症状が類似した患者の肺関連疾病を識別するために実行可能な方法である。例えば、MEMSベースのガス分析システムの実施形態は、患者が風邪、肺癌、又は肺炎のうちのいずれの疾病にかかっているかを分類するための試験データを医師に提供することができる。呼気分析は、その簡易性に起因して、より面倒な診断測定を試みる前の最初のスクリーニング試験となる。
202 基板
204 カバープレート
206 キャビティ
208 入口
210 出口
212a〜g ポケット
214a、f 吸着剤
216 ヒーター
Claims (32)
- 基板と、
前記基板に結合された流体操作アセンブリと、を備え、
該流体操作アセンブリは脱着可能に前記基板に結合され、かつ脱着可能に互いに結合された複数の流体操作構成要素を含み、
該複数の流体操作構成要素は、
流体入口及び流体出口を有するガスクロマトグラフと、
前記ガスクロマトグラフの前記流体入口に結合されたコネクタであって、外部前濃縮器を受け入れるように構成されているコネクタと、
流体入口及び流体出口を有し、前記流体入口が前記ガスクロマトグラフの前記流体出口に流体結合された検出器配列と、
を含み、さらに、
前記複数の流体操作構成要素の内の少なくとも一つと通信可能に結合された制御回路と、
前記検出器配列及び前記制御回路に通信可能に結合された読み出し回路と、
を備えることを特徴とする装置。 - 前記読み出し回路が、前記検出器配列から受信した出力信号を分析するための分析回路及び関連する論理回路を含む、
ことを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 前記分析回路の出力部に結合された、前記分析の結果をユーザに表示するためのインジケータをさらに備える、
ことを特徴とする請求項2に記載の装置。 - 前記複数の流体操作構成要素が流体入口及び流体出口を有する前濃縮器をさらに備え、該前濃縮器が前記制御回路に脱着可能に結合され、かつ前記前濃縮器の前記流体出口が前記コネクタに脱着可能に結合される、
ことを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 前記複数の流体操作構成要素が流体入口及び流体出口を有するフィルタ/バルブユニットをさらに備え、該フィルタ/バルブユニットが前記制御回路に脱着可能に結合され、前記フィルタ/バルブユニットの前記流体出口が前記前濃縮器の前記流体入口に脱着可能に結合される、
ことを特徴とする請求項4に記載の装置。 - 前記複数の流体操作構成要素が流体入口及び流体出口を有するポンプをさらに備え、該ポンプが前記制御回路に脱着可能に結合され、前記ポンプの前記流体入口が前記検出器配列の前記流体出口に脱着可能に結合される、
ことを特徴とする請求項5に記載の装置。 - 流体操作アセンブリが前記複数の流体操作構成要素を覆うシュラウドをさらに備える、ことを特徴とする請求項6に記載の装置。
- 前記シュラウドが前記複数の流体操作構成要素の間に脱着可能な結合を提供する、
ことを特徴とする請求項7に記載の装置。 - 流体結合が前記複数の流体操作構成要素の間に脱着可能な結合を提供する、
ことを特徴とする請求項5に記載の装置。 - 前記基板が、前記制御回路を一つ又は二つ以上の前記複数の流体操作構成要素と通信可能に結合する及び前記読み取り回路を前記検出器配列と通信可能に結合する電気的接続を含むプリント基板である、
ことを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 前記検出器配列が一つ又は二つ以上のMEMS検出器を含み、少なくとも一つの前記一つ又は二つ以上の該MEMS検出器がケミレジスタ又はバルク音響波センサとすることができる、
ことを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 前記検出器配列が一つ又は二つ以上の非MEMS検出器を含み、少なくとも一つの前記一つ又は二つ以上の非MEMS検出器が表面音響波センサとすることができる、
ことを特徴とする請求項1に記載の装置。 - ガス分析装置を備えるシステムであって、
該ガス分析装置であって、
基板と、
前記基板に結合された流体操作アセンブリであって、
脱着可能に前記基板に結合された及び脱着可能に互いに結合された複数の流体操作構成要素を含む流体アセンブリを含み、
該複数の流体操作構成要素が、
流体入口及び流体出口を有するガスクロマトグラフと、
前記ガスクロマトグラフの前記流体入口に結合されたコネクタであって、外部前濃縮器を受け入れるように構成されているコネクタと、
流体入口及び流体出口を有し、前記流体入口が前記ガスクロマトグラフの前記流体出口に流体結合された検出器配列と、
を含み、かつ
前記複数の流体操作構成要素の内の少なくとも一つと通信可能に結合された制御回路と、
前記検出器配列及び前記制御回路に通信可能に結合された読み出し回路と、
を備えた前記ガス分析装置と、
前記読み出し回路に結合された通信インターフェイスと、
を備えることを特徴とするシステム。 - 流体入口及び流体出口を有する前濃縮器をさらに備え、前記前濃縮器が前記制御回路に脱着可能に結合され、前記前濃縮器の前記流体出口が前記コネクタに脱着可能に結合される、
ことを特徴とする請求項13に記載のシステム。 - 流体入口及び流体出口を有するフィルタ/バルブユニットをさらに備え、前記フィルタ/バルブユニットが前記制御回路に脱着可能に結合され、前記フィルタ/バルブユニットの前記流体出口が前記前濃縮器の前記流体入口に脱着可能に結合される、
ことを特徴とする請求項14に記載のシステム。 - 流体入口及び流体出口を有するポンプをさらに備え、前記ポンプが前記制御回路に脱着可能に結合され、前記ポンプの前記流体入口が前記検出器配列の前記流体出口に脱着可能に結合される、
ことを特徴とする請求項15に記載のシステム。 - 前記読み出し回路が、前記検出器配列から受信した出力信号を分析するための分析回路及び関連する論理回路を含む、
ことを特徴とする請求項13に記載のシステム。 - 前記通信インターフェイスが、前記基板に取り付けられた無線トランシーバと、前記基板に取り付けられて前記無線トランシーバに結合されたアンテナとを備える、
ことを特徴とする請求項13に記載のシステム。 - ルーター及びコンピュータの一方又は両方をさらに備え、前記ガス分析装置が、前記無線トランシーバ及び前記アンテナを通じて前記ルーター及びコンピュータの一方又は両方と通信することができる、
ことを特徴とする請求項18に記載のシステム。 - 前記通信インターフェイスが、ハードウェアデータインターフェイスを備える、
ことを特徴とする請求項13に記載のシステム。 - 無線装置及びコンピュータの一方又は両方をさらに備え、前記ガス分析システムが、前記ハードウェアデータインターフェイスを通じて前記無線装置及びコンピュータの一方又は両方と通信することができる、
ことを特徴とする請求項20に記載のシステム。 - 基板と、
前記基板に結合された流体操作アセンブリであって、
脱着可能に前記基板に結合された及び脱着可能に互いに結合された複数の流体操作構成要素を含む該流体操作アセンブリを含み、
該複数の流体操作構成要素が、
流体入口及び流体出口を有するガスクロマトグラフと、
流体入口及び流体出口を有し、前記流体出口が前記ガスクロマトグラフの前記流体入口と結合された前濃縮器と、
流体入口及び流体出口を有し、前記流体入口が前記ガスクロマトグラフの前記流体出口と流体結合された検出器配列と、
を含み、かつ
前記前濃縮器の流体出口と前記ガスクロマトグラフの流体入口との間で流体結合された前記流体出口、を有する外部前濃縮器と、
前記複数の流体操作構成要素の内の少なくとも一つと通信可能に結合された制御回路と、
前記検出器配列及び前記制御回路と通信可能に結合された読み出し回路と、
を備えることを特徴とする装置。 - 前記前濃縮器の前記流体出口、前記ガスクロマトグラフの前記流体入口及び前記外部前濃縮器の前記流体出口と脱着可能に結合されたスリーウェイバルブをさらに備える、
ことを特徴とする請求項22に記載の装置。 - 前記読み出し回路が、前記検出器配列から受信した出力信号を分析するための分析回路及び関連する論理回路を上部に含む、
ことを特徴とする請求項22に記載の装置。 - 前記複数の流体操作構成要素が流体入口及び流体出口を有するフィルタ/バルブユニットさらに備え、前記フィルタ/バルブユニットが前記制御回路に脱着可能に結合され、前記フィルタ/バルブユニットの前記流体出口が前記前濃縮器の前記流体入口に脱着可能に結合される、
ことを特徴とする請求項22に記載の装置。 - 前記複数の流体操作構成要素が流体入口及び流体出口を有するポンプをさらに備え、前記ポンプが前記制御回路に脱着可能に結合され、前記ポンプの前記流体入口が前記検出器配列の前記流体出口に脱着可能に結合される、
ことを特徴とする請求項25に記載の装置。 - 流体操作アセンブリが前記複数の流体操作構成要素をカバーするシュラウドを備える、ことを特徴とする請求項22に記載の装置。
- 前記シュラウドが前記複数の流体操作構成要素の間に脱着可能な結合を提供する、
ことを特徴とする請求項27に記載の装置。 - 流体結合が複数の流体結合構成要素の間に脱着可能な結合を提供する、
ことを特徴とする請求項22に記載の装置。 - 前記基板が、前記制御回路を一つ又は二つ以上の前記複数の流体操作構成要素と通信可能に結合する及び前記読み取り回路を前記検出器配列と通信可能に結合する電気的接続を含むプリント基板である、
ことを特徴とする請求項19に記載のシステム。 - 前記コネクタに結合された外部前濃縮器をさらに備える、
ことを特徴とする請求項1に記載の装置又は請求項13に記載のシステム。 - 前記コネクタがバルブである、
ことを特徴とする請求項1に記載の装置又は請求項13に記載のシステム。
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