JPWO2019183279A5

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Publication number: JPWO2019183279A5
Application number: JP2020550764A
Authority: JP
Publication date: 2022-03-29
Anticipated expiration: 2039-03-20

Description

本発明の他の目的および特徴は、明細書、請求項、および添付の図の精査によって明白となるであろう。
本発明は、例えば、以下を提供する。
（項目１）
モジュール式センサであって、
基板と、
前記基板の表面上に提供される複数の接触電極と、
前記複数の接触電極間に配置され、複数のセンサ要素を集合的に形成する複数の感知線であって、各センサ要素は、一対の接触電極間に縦方向に延在する少なくとも１つの感知線を備える、複数の感知線と
を備え、
前記モジュール式センサは、感知装置としての使用のために、デバイスに動作可能かつ解放可能に結合されるように構成される、モジュール式センサ。
（項目２）
前記モジュール式センサは、前記デバイスに電子的に結合されると、能動的感知ユニットとして機能するように構成される、項目１に記載のモジュール式センサ。
（項目３）
前記モジュール式センサは、前記デバイス上の陥凹された筐体内に嵌合するように構成される、項目１に記載のモジュール式センサ。
（項目４）
前記モジュール式センサは、前記陥凹された筐体によって保護される、項目３に記載のモジュール式センサ。
（項目５）
前記基板は、鉄金属または合金を含み、前記デバイスは、磁気材料を含む、項目１に記載のモジュール式センサ。
（項目６）
前記モジュール式センサは、前記磁気材料と前記鉄金属または合金との間の引力を介して、前記デバイス上の定位置に結合および保持されるように構成される、項目５に記載のモジュール式センサ。
（項目７）
前記複数の感知線のうちの少なくとも１つは、ナノスケール材料を含む、項目１に記載のモジュール式センサ。
（項目８）
前記複数の感知線のうちの少なくとも１つは、グラフェンを含む、項目７に記載のモジュール式センサ。
（項目９）
前記複数の感知線はそれぞれ、グラフェンを含む、項目８に記載のモジュール式センサ。
（項目１０）
前記複数のセンサ要素は、流体中の１つまたは複数のマーカを検出するように構成される、項目１に記載のモジュール式センサ。
（項目１１）
前記複数のセンサ要素は、対象の生物学的流体中の１つまたは複数のバイオマーカを検出するように構成される、項目１に記載のモジュール式センサ。
（項目１２）
前記複数のセンサ要素は、同一バイオマーカを検出するように構成される、項目１１に記載のモジュール式センサ。
（項目１３）
前記生物学的流体は、皮膚の表面を介して取得される、汗または間質液を含む、項目１１に記載のモジュール式センサ。
（項目１４）
前記生物学的流体は、前記デバイス上への呼息から取得される息または肺由来水蒸気を含む、項目１１に記載のモジュール式センサ。
（項目１５）
前記複数のセンサ要素はそれぞれ、異なるバイオマーカを検出するように構成される、項目１１に記載のモジュール式センサ。
（項目１６）
前記複数のセンサ要素は、マルチチャネル多重化構成で動作するように構成される、項目１１に記載のモジュール式センサ。
（項目１７）
前記１つまたは複数のバイオマーカは、電解質、グルコース、乳酸、ＩＬ６、サイトカイン、ＨＥＲ２、コルチゾール、ＺＡＧ、コレステロール、ビタミン、タンパク質、薬物分子、代謝物、ペプチド、アミノ酸、ＤＮＡ、ＲＮＡ、アプタマ、酵素、生体分子、化学分子、合成分子、またはそれらの組み合わせを含む、項目１１に記載のモジュール式センサ。
（項目１８）
前記１つまたは複数のバイオマーカは、電解質、グルコース、および乳酸を含む、項目１７に記載のモジュール式センサ。
（項目１９）
前記生物学的流体サンプルは、汗、息、唾液、耳垢、尿、精液、血漿、生物液、化学流体、空気サンプル、ガスサンプル、またはそれらの組み合わせを含む、項目１１に記載のモジュール式センサ。
（項目２０）
前記生物学的流体サンプルは、汗または息を含む、項目１９に記載のモジュール式センサ。
（項目２１）
前記複数のセンサ要素は、前記生物学的流体サンプルと接触するとき、前記１つまたは複数のバイオマーカを検出するように構成される、項目１１に記載のモジュール式センサ。
（項目２２）
前記複数のセンサ要素は、前記生物学的流体サンプルを抽出するために前記対象の皮膚の穿刺を要求することなく、非侵襲的様式において、前記１つまたは複数のバイオマーカを検出することが可能である、項目１１に記載のモジュール式センサ。
（項目２３）
前記複数のセンサ要素は、前記デバイスが、前記対象上に装着されているまたは前記対象に近接しているとき、実質的にリアルタイムで、前記１つまたは複数のバイオマーカの存在および濃度を検出するように構成される、項目１１に記載のモジュール式センサ。
（項目２４）
前記１つまたは複数のバイオマーカの存在および濃度を示すデータは、前記デバイスによって収集および記憶される、項目２３に記載のモジュール式センサ。
（項目２５）
前記データは、前記デバイスが前記対象上に装着されているまたは前記対象に近接している時間周期にわたって、収集され、前記デバイス上に記憶される、項目２４に記載のモジュール式センサ。
（項目２６）
前記モジュール式センサは、ツールの使用を伴うことなく、前記デバイスに動作可能かつ解放可能に結合されるように構成される、項目１に記載のモジュール式センサ。
（項目２７）
前記モジュール式センサは、１０秒未満以内に前記デバイスに動作可能かつ解放可能に結合されるように構成される、項目１に記載のモジュール式センサ。
（項目２８）
感知装置であって、
デバイスが対象によって装着されているまたは前記対象に近接しているとき、前記対象の生物学的流体サンプル中の１つまたは複数のバイオマーカを検出するように構成される複数のモジュール式センサと、
前記複数のモジュール式センサから選択されたモジュール式センサに相互交換可能かつ解放可能に結合するように構成されるデバイスであって、前記デバイスは、前記モジュール式センサからの感知信号を受信、記憶、および送信するように構成される、デバイスと
を備える、感知装置。
（項目２９）
前記デバイスは、ネットワークを経由して前記感知信号を伝送するように構成される伝送機を備える、項目２８に記載の感知装置。
（項目３０）
前記伝送機は、前記感知信号を、前記対象と関連付けられかつ前記対象に近接するモバイルデバイスに伝送するように構成される、項目２８に記載の感知装置。
（項目３１）
前記デバイスは、前記モジュール式センサを受容および支持するように構成される陥凹された筐体を備える、項目２８に記載の感知装置。
（項目３２）
前記デバイスは、磁気取付機構を介して、前記モジュール式センサに解放可能に結合される、項目２８に記載の感知装置。
（項目３３）
前記磁気取付機構は、前記モジュール式センサおよび前記デバイスのうちの少なくとも１つ上に提供される磁気材料と、前記モジュール式センサおよび前記デバイスのうちの少なくとも１つ上に提供される鉄金属または合金とを含む、項目３２に記載の感知装置。
（項目３４）
前記デバイスは、ストラップまたはパッチに解放可能に結合されるように構成され、前記ストラップまたはパッチは、前記対象の身体の一部上に装着されるように構成される、項目３２に記載の感知装置。
（項目３５）
前記複数のモジュール式センサは、少なくとも１つのグラフェンベースのセンサを備える、項目３２に記載の感知装置。
（項目３６）
デバイスであって、
複数の離散した生物学的または化学的センサから成る群から選択される少なくとも１つのセンサに動作可能に結合するように構成される処理モジュール
を備え、
２つ以上の異なる標的検体を検出するための２つ以上の異なるセンサは、前記対象が前記デバイスを装着しているまたは前記デバイスに近接しているときに前記デバイス上に収集された、対象のサンプルから検出されるべき標的検体のタイプに応じて、前記デバイスに相互交換可能かつ解放可能に取付可能である、デバイス。
（項目３７）
前記サンプルは、前記対象の汗、唾液、息、血液、または他の生物学的流体を含む、項目３６に記載のデバイス。
（項目３８）
前記異なる標的検体は、異なるバイオマーカおよび／または化学薬剤を含む、項目３６に記載のデバイス。
（項目３９）
前記バイオマーカは、電解質、グルコース、および乳酸から成る群から選択される、項目３８に記載のデバイス。
（項目４０）
前記センサのうちの少なくとも１つは、前記サンプルのｐＨまたはイオン濃度を測定するように構成される、項目３６に記載のデバイス。
（項目４１）
前記センサのうちの少なくとも１つは、グラフェンベースのセンサを備える、項目３６に記載のデバイス。
（項目４２）
前記複数の離散センサは、（ｉ）少なくとも１つのグラフェンベースのセンサと、（ｉｉ）少なくとも１つの非グラフェンベースのセンサとを備える異種センサである、項目３６に記載のデバイス。
（項目４３）
前記処理モジュールは、第１の標的検体に特有の第１のセンサが、前記デバイスに取り付けられるとき、前記第１の標的検体のレベルを検出および監視するように構成される、項目３６に記載のデバイス。
（項目４４）
前記処理モジュールは、前記第１のセンサが、前記デバイスから取り外され、第２の標的検体に特有の第２のセンサによって交換されるとき、前記第２の標的検体を検出および監視するように切り替えられるように構成される、項目４３に記載のデバイス。
（項目４５）
前記処理モジュールは、前記デバイスにオンボードで位置し、１つまたは複数の標的検体のレベルを検出および監視するために、前記データが前記少なくとも１つのセンサによって収集されるにつれて、実質的にリアルタイムで、センサデータを処理するように構成される、項目４４に記載のデバイス。
（項目４６）
前記デバイスは、前記１つまたは複数の標的検体の検出されたレベルを表示するためのグラフィカルディスプレイを備える、項目４５に記載のデバイス。
（項目４７）
前記処理モジュールは、遠隔デバイス、サーバ、または第三者エンティティに前記処理されたセンサデータを伝送するように構成される、項目４５に記載のデバイス。
（項目４８）
前記処理モジュールは、前記１つまたは複数の標的検体の検出されたレベルに基づいて、ある補正または緩和措置を前記対象に処方するように構成される推奨エンジンを備える、項目４５に記載のデバイス。
（項目４９）
（１）デバイスと、（２）項目３６に記載の複数の離散した生物学的または化学的センサとを備える、モジュール式感知キット。
（項目５０）
前記デバイス上に提供される迅速解放機構が、異なる離散センサが、ツールの使用を伴うことなく、前記デバイスに手動で取り付けられ、前記デバイスから取り外されることを可能にする、項目４９に記載の感知キット。
（項目５１）
前記複数の離散センサは、前記デバイスと別個に提供される、項目４９に記載の感知キット。
（項目５２）
前記離散センサのうちの１つまたは複数のものは、前記デバイスとの単回使用のために構成され、前記対象による毎回の使用時の触接後、廃棄される、項目４９に記載の感知キット。
（項目５３）
前記離散センサのうちの１つまたは複数のものは、前記デバイスとの複数回使用のために構成され、前記対象による複数回の使用時の触接において、再利用および再使用されることが可能である、項目４９に記載のモジュール式感知キット。
（項目５４）
前記複数の離散センサは、同一標的検体または異なる標的検体に対して異なる感度を有する、項目４９に記載の感知キット。
（項目５５）
前記複数の離散センサは、両方とも標的検体を検出するように構成される第１のセンサおよび第２のセンサを備え、前記第１のセンサは、前記第２のセンサより高い感度を有する、項目４９に記載の感知キット。
（項目５６）
前記第１のセンサは、前記第２のセンサと比較して、実質的により低いレベルまたは濃度の前記標的検体を検出することが可能である、項目５５に記載の感知キット。
（項目５７）
デバイスであって、
３つ以上の異なる離散した生物学的または化学的センサに動作可能に結合される処理モジュール
を備え、
前記処理モジュールは、対象の所望のタイプの感知用途に応じて、異なる多重化された構成において前記３つ以上の異なる離散した生物学的または化学的センサを選択的にアクティブ化するように構成される、デバイス。
（項目５８）
前記異なる多重化された構成は、前記対象が前記デバイスを装着しているまたは前記デバイスに近接しているとき、複数の異なる標的検体が、前記デバイス上で収集された前記対象のサンプルから検出されることを可能にする、項目５７に記載のデバイス。
（項目５９）
前記異なる多重化された構成は、前記異なる標的検体の検出および監視における増加された感度を有効にする、項目５７に記載のデバイス。
（項目６０）
前記処理モジュールは、より少ない数の前記生物学的または化学センサを選択的にアクティブ化し、前記デバイスの電力消費を低減させるように構成される、項目５７に記載のデバイス。
（項目６１）
前記処理モジュールは、より多い数の前記生物学的または化学センサを選択的にアクティブ化し、前記異なる標的検体の検出および監視における感度を向上させるように構成される、項目５７に記載のデバイス。
（項目６２）
前記３つ以上の離散センサは、第１の標的検体を検出するための第１のセンサと、第２の標的検体を検出するための第２のセンサと、第３の標的検体を検出するための第３のセンサとを備える、項目５７に記載のデバイス。
（項目６３）
前記処理モジュールは、前記第１、第２、および第３のセンサのうちから少なくとも２つを選択的にアクティブ化するように構成される、項目６２に記載のデバイス。
（項目６４）
前記処理モジュールは、（１）第１の多重化された構成における前記第１および第２のセンサ、（２）第２の多重化された構成における前記第２および第３のセンサ、または（３）第３の多重化された構成における前記第１および第３のセンサを選択的にアクティブ化するように構成される、項目６３に記載のデバイス。
（項目６５）
前記処理モジュールは、前記対象が前記デバイスを装着しているまたは前記デバイスに近接しているとき、前記デバイス上で前記対象から収集された１μＬ未満の体積を有するサンプル中の１ｆｇ／Ｌおよびそれを上回る２つ以上の異なる標的検体の（１）存在と、（２）濃度とを検出することが可能である、項目５７に記載のデバイス。
（項目６６）
前記デバイスは、１秒未満以内に前記２つ以上の異なる標的検体の存在および濃度を検出することが可能である、項目６５に記載のデバイス。
（項目６７）
モジュール式センサを加工する方法であって、
（ａ）センサ基板を提供することであって、前記センサ基板は、前記基板の表面上に配置される少なくとも２つの電極を備える、ことと、
（ｂ）グラフェンの層を前記少なくとも２つの電極間の前記センサ基板の表面上に堆積させることと、
（ｃ）前記グラフェンの層の少なくとも一部を前記少なくとも２つの電極においてまたは前記少なくとも２つの電極の近傍で金属化することと、
（ｄ）前記グラフェンの層の少なくとも一部を不動態化ポリマーで不動態化することと、
（ｅ）随意に、前記グラフェンの層の少なくとも一部を官能化することであって、前記グラフェンの層を官能化することは、受容体層を用いて行われ、前記受容体層は、標的検体に敏感である、ことと
を含む、方法。
（項目６８）
前記受容体層は、ピレンボロン酸（ＰＢＡ）、ピレンＮ－ヒドロキシスクシンイミドエステル（ピレン－ＮＨＳ）、有機化学物質、芳香族分子、環状分子、酵素、タンパク質、抗体、ウイルス、一本鎖ＤＮＡ（ｓｓＤＮＡ）、アプタマ、無機材料、合成分子、および生物学的分子から成る群から選択される、受容体を含む、項目６７に記載の方法。
（項目６９）
前記標的検体は、電解質、グルコース、乳酸、ＩＬ６、サイトカイン、ＨＥＲ２、コルチゾール、ＺＡＧ、コレステロール、ビタミン、タンパク質、薬物分子、代謝物、ペプチド、アミノ酸、ＤＮＡ、ＲＮＡ、アプタマ、酵素、生体分子、化学分子、合成分子、またはそれらの組み合わせを含む、項目６７に記載の方法。
（項目７０）
前記基板は、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ジメチルポリシロキサン（ＰＤＭＳ）、ポリ（メチルメタアクリレート）（ＰＭＭＡ）、他のプラスチック、二酸化ケイ素、シリコン、ガラス、酸化アルミニウム、サファイア、ゲルマニウム、ヒ化ガリウム、リン化インジウム、シリコンとゲルマニウムの合金、布地、織物、絹、紙、セルロースベースの材料、絶縁体、金属、半導体、またはそれらの組み合わせを含む、項目６７に記載の方法。
（項目７１）
前記基板は、可撓性である、項目７０に記載の方法。
（項目７２）
前記不動態化ポリマーは、アクリル、ＰＭＭＡ、シリコーン、ポリシリコーン、ＰＤＭＳ、ゴム、ホットメルトコポリマー、ＥＶＡコポリマー、エチレンアクリレート、ＰＥＴ、ポリアミド、ＰＴＦＥ、フルオロポリマー、熱可塑性材、ゲル、ヒドロゲル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、ポリウレタン、スチレンブロックコポリマー、ポリカプロラクトン、ポリカーボネート、フルオロポリマー、シリコーンゴム、熱可塑性エラストマ、ポリピロール、またはそれらの組み合わせを含む、項目６７に記載の方法。
（項目７３）
前記不動態化ポリマーは、ポリウレタンである、項目７２に記載の方法。
（項目７４）
前記グラフェン層を堆積させることは、前記グラフェン層と前記基板との間に配置される官能性逆ポリマーの融合温度を超えて前記基板を加熱することを含む、項目７０に記載の方法。
（項目７５）
前記グラフェン層の近傍の前記基板の第１の部分を親水性材料で官能化することをさらに含む、項目７０に記載の方法。
（項目７６）
前記グラフェン層の近傍の前記基板の第２の部分は、前記親水性材料で官能化されない、項目７５に記載の方法。
（項目７７）
前記基板の第２の部分は、疎水性材料で官能化される、項目７６に記載の方法。

Claims

モジュール式センサであって、
基板と、
前記基板の表面上に提供される複数の接触電極と、
前記複数の接触電極間に配置される複数のセンサ要素であって、前記複数のセンサ要素のうちの各センサ要素は、一対の接触電極を電気的に接続する、複数のセンサ要素と
を備え、
前記モジュール式センサは、感知装置としての使用のために、デバイスに動作可能かつ解放可能に結合されるように構成される、モジュール式センサ。
前記モジュール式センサは、前記デバイスに電子的に結合されると、能動的感知ユニットとして機能するように構成される、請求項１に記載のモジュール式センサ。
前記モジュール式センサは、前記デバイス上の陥凹された筐体内に嵌合するように構成される、請求項１に記載のモジュール式センサ。
前記モジュール式センサは、前記陥凹された筐体によって保護される、請求項３に記載のモジュール式センサ。
前記基板は、鉄金属または合金を含み、前記デバイスは、磁気材料を含む、請求項１に記載のモジュール式センサ。
前記モジュール式センサは、前記磁気材料と前記鉄金属または合金との間の引力を介して、前記デバイス上の定位置に結合および保持されるように構成される、請求項５に記載のモジュール式センサ。
前記複数のセンサ要素のうちの少なくとも１つは、ナノスケール材料を含む、請求項１に記載のモジュール式センサ。
前記複数のセンサ要素のうちの少なくとも１つは、グラフェンを含む、請求項７に記載のモジュール式センサ。
前記複数のセンサ要素はそれぞれ、グラフェンを含む、請求項８に記載のモジュール式センサ。
前記複数のセンサ要素は、流体中の１つまたは複数のマーカを検出するように構成される、請求項１に記載のモジュール式センサ。
前記複数のセンサ要素は、対象の生物学的流体中の１つまたは複数のバイオマーカを検出するように構成される、請求項１に記載のモジュール式センサ。
前記複数のセンサ要素は、同一バイオマーカを検出するように構成される、請求項１１に記載のモジュール式センサ。
前記生物学的流体は、皮膚の表面を介して取得される汗または間質液を含む、請求項１１に記載のモジュール式センサ。
前記生物学的流体は、前記デバイス上への呼息から取得される息または肺由来水蒸気を含む、請求項１１に記載のモジュール式センサ。
前記複数のセンサ要素はそれぞれ、異なるバイオマーカを検出するように構成される、請求項１１に記載のモジュール式センサ。
前記複数のセンサ要素は、マルチチャネル多重化構成で動作するように構成される、請求項１１に記載のモジュール式センサ。
前記１つまたは複数のバイオマーカは、電解質、グルコース、乳酸、ＩＬ６、サイトカイン、ＨＥＲ２、コルチゾール、ＺＡＧ、コレステロール、ビタミン、タンパク質、薬物分子、代謝物、ペプチド、アミノ酸、ＤＮＡ、ＲＮＡ、アプタマ、酵素、生体分子、化学分子、合成分子、またはそれらの組み合わせを含む、請求項１１に記載のモジュール式センサ。
前記１つまたは複数のバイオマーカは、電解質、グルコース、および乳酸を含む、請求項１７に記載のモジュール式センサ。
前記生物学的流体サンプルは、汗、息、唾液、耳垢、尿、精液、血漿、生物液、化学流体、空気サンプル、ガスサンプル、またはそれらの組み合わせを含む、請求項１１に記載のモジュール式センサ。
前記生物学的流体サンプルは、汗または息を含む、請求項１９に記載のモジュール式センサ。
前記複数のセンサ要素は、前記生物学的流体サンプルと接触するとき、前記１つまたは複数のバイオマーカを検出するように構成される、請求項１１に記載のモジュール式センサ。
前記複数のセンサ要素は、前記生物学的流体サンプルを抽出するために前記対象の皮膚の穿刺を要求することなく、非侵襲的様式において、前記１つまたは複数のバイオマーカを検出することが可能である、請求項１１に記載のモジュール式センサ。
前記複数のセンサ要素は、前記デバイスが、前記対象上に装着されているまたは前記対象に近接しているとき、実質的にリアルタイムで、前記１つまたは複数のバイオマーカの存在および濃度を検出するように構成される、請求項１１に記載のモジュール式センサ。
前記１つまたは複数のバイオマーカの存在および濃度を示すデータは、前記デバイスによって収集および記憶される、請求項２３に記載のモジュール式センサ。
前記データは、前記デバイスが前記対象上に装着されているまたは前記対象に近接している時間周期にわたって、収集され、前記デバイス上に記憶される、請求項２４に記載のモジュール式センサ。
前記モジュール式センサは、ツールの使用を伴うことなく、前記デバイスに動作可能かつ解放可能に結合されるように構成される、請求項１に記載のモジュール式センサ。
前記モジュール式センサは、１０秒未満以内に前記デバイスに動作可能かつ解放可能に結合されるように構成される、請求項１に記載のモジュール式センサ。