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課題・解決手段

本明細書に説明するのは、イミタンス分光法を使用して液体中の1つ又はそれよりも多くの薬物のアイデンティティ、薬物の濃度、及び希釈剤のタイプを含む液体の組成を判断するデバイス、システム、及び方法である。これらのデバイス、システム、及び方法は、静脈内輸液のような薬液の1つ又はそれよりも多くの成分のアイデンティティ及び一部の変形においては濃度を説明するのに特に有用である。特に、本明細書に説明するのは、低イオン強度希釈剤中で作動させることができるデバイス、システム、及び方法である。同じく説明するのは、複素イミタンス分光パターンを認識してパターン認識により液体の組成を判断する方法である。

概要

背景

患者に行われる投薬過誤は、健康管理の実施に関連付けられた深刻かつ潜在的に回避可能な問題として認められている。

誤薬で毎年7,000件の死亡事故が発生していると推定され、薬物有害イベントでは、770,000件の傷害及び死亡事故が毎年発生している。想定外の薬物イベントで苦しむ患者は、このような間違いを受けなかった患者より平均8〜12日入院延長となっている。2つの最近の研究、すなわち、一方はコロラド及びユタで実施、他方はニューヨークで実施のものにより、有害イベントの発生率は、それぞれ、入院患者の2.9%及び3.7%であることが見出されている。

輸液デバイスは、結果として有意な害(クラス4及び5)になる全ての誤薬の35%までを占めると考えられる。間違いは、通常は、誤った輸液パラメータ手作業によるプログラム生成、及び該当する患者が該当する投薬を受けていることを検証しなかったことから生じる。最も一般的な過誤は、デバイス内に投与速度薬剤、及び薬剤投与量のような輸液パラメータを手作業でプログラムすることである。

残念ながら、現在、患者に投与されている時の広範な未知静脈内輸液アイデンティティ及び濃度(従って、投与量)を確実に判断することができる市販のデバイスはない。

薬剤の存在又はその濃度を検証するシステムが提案されているが、これらのシステムの大多数は、光学的方法(光学分光法のような)のみに依存している。例えば、Allgeyer他に付与されたUS 6、847、899は、IV溶液中の薬物を識別する分光解析デバイスを説明している。類似のシステムは、Poteet他に付与されたUS 7,154,102(蛍光分光法)、Potuluri他によるPCT/US2007/087062及びPCT/US2006/036612(光学分光法による固形薬剤アイデンティティの検証)、及びRzasa他に付与されたUS 7,317,525に説明されている。

これらのシステムは分光解析に依存するので、通常は、問題点として光学システムに固有限界がある。これらの限界は、化合物、特に、複数の成分を有する化合物の混合物間で区別する機能の限界、及び異なる化合物の濃度を確実に区別し難い点を含むことができる。

従って、調剤を直接にサンプリング及び試験することによって例えば薬局がIV薬物物組成が正しく調合されたものであるかを検査又は確認するデバイス、システム、及び方法に対する必要性が存在する。調剤を直接にサンプリング及び試験することにより、患者に投与されている薬剤が適正であり、かつ処方された医薬に対応することを確認する必要性も存在する。薬剤は、低イオン強度液体で調合されることが多い。このような流体は、低イオン強度のために電気的に極めて調べ難いことが証明されている。従って、低イオン強度液体にイミタンス分光法を適用するデバイス、システム、及び方法を提供することは特に助けになると考えられる。

更に、IV薬物廃棄物のアイデンティティ及び組成を判断する方法を提供することは助けになると考えられる。病院及び他の機関は、環境的に敏感な廃棄物の適正な処分を文書化し、かつ指定薬物の転用がないかをモニタすることが益々必要とされている。従って、薬剤廃棄物の量及びタイプを確認し、収集及び/又は処分された薬剤廃棄物の正確な記録を提供するデバイス、システム、及び方法を提供することは助けになると考えられる。同じく異なる薬剤廃棄物を廃棄物流体中の化合物に従って適切に処分することができるように薬剤廃棄物を分類することも有益であると考えられる。

概要

本明細書に説明するのは、イミタンス分光法を使用して液体中の1つ又はそれよりも多くの薬物のアイデンティティ、薬物の濃度、及び希釈剤のタイプを含む液体の組成を判断するデバイス、システム、及び方法である。これらのデバイス、システム、及び方法は、静脈内輸液のような薬液の1つ又はそれよりも多くの成分のアイデンティティ及び一部の変形においては濃度を説明するのに特に有用である。特に、本明細書に説明するのは、低イオン強度希釈剤中で作動させることができるデバイス、システム、及び方法である。同じく説明するのは、複素イミタンス分光パターンを認識してパターン認識により液体の組成を判断する方法である。

目的

最も一般的な過誤は、デバイス内に投与速度、薬剤、及び薬剤投与量のような輸液パラメータを手作業でプログラムすることである

効果

実績

技術文献被引用数
2件
牽制数
1件

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請求項1

低イオン強度液体中で作動するように構成されたイミタンス分光法のためのセンサであって、複数の細長い長さの導電材料を含む第1の電極と、複数の細長い長さの導電材料を含む第2の電極と、を含み、前記第1の電極の前記複数の細長い長さ導電材料は、前記第2の電極の前記複数の細長い長さ導電材料と相互嵌合して電極対を形成する、ことを特徴とするセンサ。

請求項2

第3の電極を形成する複数の細長い長さの導電材料と第4の電極を形成する複数の細長い長さの導電材料とを含む第2の電極対を更に含み、前記第3の電極の前記複数の細長い長さの導電材料は、前記第4の電極の前記複数の細長い長さの導電材料と相互嵌合している、ことを特徴とする請求項1に記載のセンサ。

請求項3

前記第1の電極を形成する前記導電材料は、前記第2の電極を形成する前記導電材料とは異なることを特徴とする請求項1に記載のセンサ。

請求項4

前記第1の電極を形成する前記導電材料及び前記第2の電極を形成する前記導電材料は、Au、Ti、及びPdから構成された群から選択されることを特徴とする請求項1に記載のセンサ。

請求項5

前記第1の電極の前記細長い長さは、100μm未満だけ前記第2の電極の前記細長い長さから分離されることを特徴とする請求項1に記載のセンサ。

請求項6

前記第1及び第2の電極の前記細長い長さは、湾曲していることを特徴とする請求項1に記載のセンサ。

請求項7

イオン強度流体中の作動のために構成された1対の電極を更に含むことを特徴とする請求項1に記載のセンサ。

請求項8

前記第1及び第2の電極の前記複数の細長い長さの各長さが、その幅の10倍よりも大きい長さを有することを特徴とする請求項1に記載のセンサ。

請求項9

前記第1及び第2の電極がその上に形成されたプリント回路基板を更に含むことを特徴とする請求項1に記載のセンサ。

請求項10

高及び低の両イオン強度液体中で作動するように構成されたイミタンス分光法のためのセンサであって、複数の平行な細長い長さの導電材料を有する第1の電極と複数の平行な細長い長さの導電材料を含む第2の電極とを含み、低イオン強度液体中で作動するように構成され、該第1の電極の該細長い長さが該第2の電極の該細長い長さと相互嵌合した少なくとも第1の対の電極と、高イオン強度液体中で作動するように構成された少なくとも第2の対の電極と、を含むことを特徴とするセンサ。

請求項11

流量センサを更に含むことを特徴とする請求項1又は請求項10に記載のセンサ。

請求項12

高及び低の両イオン強度液体中で作動するように構成されたイミタンス分光法のためのセンサであって、各第1の対が、複数の平行な細長い長さの導電材料を有する第1の電極と複数の平行な細長い長さの導電材料を含む第2の電極とを含み、1対に対する該第1の電極の該細長い長さが、その対に対する該第2の電極の該細長い長さと相互嵌合している低イオン強度液体中で作動するように構成された3対の電極と、高イオン強度液体中で作動するように構成された3つの電極と、を含むことを特徴とするセンサ。

請求項13

センサの前記電極上の全てにサンプル液体を吸い上げるように構成された毛細管ポートを更に含むことを特徴とする請求項1、請求項10、又は請求項12に記載のセンサ。

請求項14

センサの前記電極上の全てにサンプル液体を装填するように構成された格納式ニードルを更に含むことを特徴とする請求項1、請求項10、又は請求項12に記載のセンサ。

請求項15

低イオン強度液体中で作動するように構成されたイミタンス分光法システムであって、低イオン強度液体中で作動するように構成された少なくとも1対の電極を有するセンサと、約100ミリヘルツ未満の低周波数範囲から約1KHz超までを含む複数の周波数電気的励起を供給するように構成された信号発生器と、前記複数の周波数で前記センサから複素アドミタンスデータを受信し、かつ前記液体中の1つ又はそれよりも多くの化合物アイデンティティ、濃度、又は該アイデンティティ及び該濃度を判断するように構成されたプロセッサと、を含むことを特徴とするシステム。

請求項16

前記センサは、低イオン強度液体中で作動するように構成された電極の少なくとも第1の対を含み、該第1の対は、複数の平行な細長い長さの導電材料を有する第1の電極と複数の平行な細長い長さの導電材料を含む第2の電極とを含み、前記第1の電極の前記細長い長さは、前記第2の電極の前記細長い長さと相互嵌合している、ことを特徴とする請求項15に記載のシステム。

請求項17

前記信号発生器は、約100ミリヘルツ未満の低周波数範囲から約100KHz超までを含む複数の周波数で電気的励起を供給するように構成されることを特徴とする請求項15に記載のシステム。

請求項18

低及び高の両イオン強度液体中で作動するように構成されたイミタンス分光法システムであって、低イオン強度液体で作動するように構成された少なくとも1対の電極と高イオン強度液体で作動するように構成された少なくとも1対の電極とを有するセンサと、約100ミリヘルツ未満の低周波数範囲から約10KHz超までを含む複数の周波数で電気的励起を供給するように構成された信号発生器と、前記複数の周波数で前記センサのいずれかの対又は両方の対の電極から複素アドミタンスデータを受信し、かつ前記液体中の1つ又はそれよりも多くの化合物のアイデンティティ、濃度、又は該アイデンティティ及び該濃度を判断するように構成されたプロセッサと、を含むことを特徴とするシステム。

請求項19

低イオン強度液体中で作動するように構成された前記対の電極は、複数の平行な細長い長さの導電材料を有する第1の電極と複数の平行な細長い長さの導電材料を含む第2の電極とを含み、前記第1の電極の前記細長い長さは、前記第2の電極の前記細長い長さと相互嵌合している、ことを特徴とする請求項18に記載のシステム。

請求項20

低イオン強度液体中の薬物のアイデンティティ及び/又は濃度を判断する方法であって、低イオン強度液体と、複数の平行な細長い長さの導電材料を有する第1の電極及び複数の平行な細長い長さの導電材料を含む第2の電極を含み、該第1の電極の該細長い長さが該第2の電極の該細長い長さと相互嵌合した電極対とを接触させる段階と、約100ミリヘルツ未満の低周波数範囲から約1Hz超までを含む複数の周波数で前記液体に電気的励起を印加する段階と、前記電極対間で測定された複素イミタンスに基づいて前記液体中の1つ又はそれよりも多くの化合物のアイデンティティ、濃度、又はアイデンティティ及び濃度を判断する段階と、を含むことを特徴とする方法。

請求項21

前記低イオン強度液体を接触させる段階は、該低イオン強度液体と、複数の平行な細長い長さを有する第1の電極及び複数の平行な細長い長さを有する第2の電極を各々有する複数の電極対とを接触させる段階を含み、前記第1の電極の前記細長い長さは、前記第2の電極の前記細長い長さと相互嵌合している、ことを特徴とする請求項20に記載の方法。

請求項22

前記低イオン強度液体と、高イオン強度液体中の複素イミタンスを測定するように構成された少なくとも1対の電極とを接触させる段階を更に含むことを特徴とする請求項20に記載の方法。

請求項23

電気的励起を印加する段階は、約100ミリヘルツ未満の低周波数範囲から約1KHz超までを含む複数の周波数で電気的励起を印加する段階を含むことを特徴とする請求項20に記載の方法。

請求項24

電気的励起を印加する段階は、前記電極対に電気的励起を印加する段階を含むことを特徴とする請求項20に記載の方法。

請求項25

電気的励起を印加する段階は、前記第1及び第2の電極の表面での電気化学反応に対する閾値レベルよりも低い電圧をもたらすことを特徴とする請求項20に記載の方法。

請求項26

電気的励起を印加する段階は、500mVよりも低い電圧をもたらすことを特徴とする請求項20に記載の方法。

請求項27

複数の前記印加された周波数での前記複素イミタンスを記録する段階を更に含むことを特徴とする請求項20に記載の方法。

請求項28

判断する段階は、前記複素イミタンスを複素イミタンスのライブラリと比較する段階を含むことを特徴とする請求項20に記載の方法。

請求項29

低又は高イオン強度液体中の薬物のアイデンティティ及び/又は濃度を判断する方法であって、液体と、低イオン強度電極対及び高イオン強度電極対の両方とを接触させる段階と、約100ミリヘルツ未満から約1KHz超までの複数の周波数で前記電極に電気的励起を印加する段階と、前記低イオン強度電極対及び前記高イオン強度電極対の両方で複素イミタンスを検出する段階と、前記低イオン強度電極対と前記高イオン強度電極対間で測定された前記複素イミタンスのいずれか又は両方に基づいて前記液体中の1つ又はそれよりも多くの化合物のアイデンティティ、濃度、又はアイデンティティ及び濃度を判断する段階と、を含むことを特徴とする方法。

請求項30

前記液体と前記低イオン強度電極対を接触させる段階は、複数の平行な細長い長さの導電材料を有する第1の電極と複数の平行な細長い長さの導電材料を含む第2の電極とを含む段階を含み、前記第1の電極の前記細長い長さは、前記第2の電極の前記細長い長さと相互嵌合している、ことを特徴とする請求項29に記載の方法。

請求項31

前記液体が高イオン強度又は低イオン強度であるかを判断する段階を更に含むことを特徴とする請求項29に記載の方法。

請求項32

接触させる段階は、前記液体を複数の低イオン強度電極対及び高イオン強度電極対の両方と接触させる段階を含むことを特徴とする請求項29に記載の方法。

請求項33

電気的励起を印加する段階は、約100ミリヘルツ未満から約10KHz超までの複数の周波数で前記電極に電気的励起を印加する段階を含むことを特徴とする請求項29に記載の方法。

請求項34

前記低イオン強度電極対及び前記高イオン強度電極対の両方で前記複素イミタンスを記録する段階を更に含むことを特徴とする請求項29に記載の方法。

請求項35

電気的励起を印加する段階は、前記電極対に電気的励起を印加する段階を含むことを特徴とする請求項29に記載の方法。

請求項36

電気的励起を印加する段階は、前記電極の表面での電気化学反応に対する閾値レベルよりも低い電圧をもたらすことを特徴とする請求項29に記載の方法。

請求項37

電気的励起を印加する段階は、500mVよりも低い電圧をもたらすことを特徴とする請求項29に記載の方法。

請求項38

判断する段階は、前記複素イミタンスを複素イミタンスのライブラリに対して比較する段階を含むことを特徴とする請求項29に記載の方法。

請求項39

判断する段階は、複数の周波数での前記複素イミタンスを複素イミタンスのライブラリに対して比較する段階を含むことを特徴とする請求項29に記載の方法。

請求項40

液体中の薬物廃棄物を回収して識別するためのシステムであって、液剤廃棄物を受け取る廃棄物入口ポートと、受け取られた液剤廃棄物と接触するように構成された複数の電極対を含み、前記廃棄物入口ポートに結合されたサンプルチャンバと、複数の周波数で前記サンプルチェンバ内の液剤廃棄物に電気エネルギを供給するように構成された信号発生器と、前記複数の電極対から複数の周波数で複素イミタンス情報を受信し、かつ前記液剤廃棄物中の薬物のアイデンティティ及び量を判断するように構成されたプロセッサと、液剤廃棄物を回収する回収チャンバと、を含むことを特徴とするシステム。

請求項41

複数の回収チャンバを更に含むことを特徴とする請求項40に記載のシステム。

請求項42

前記複数の電極対を保持する交換可能なカートリッジを更に含むことを特徴とする請求項40に記載のシステム。

請求項43

前記サンプルチャンバは、液剤廃棄物を通過させるように構成された貫流チャンバであり、更に、前記サンプルチャンバ及び複数の電極対は、交換可能なカートリッジの一部である、ことを特徴とする請求項40に記載のシステム。

請求項44

記入口ポートに入る液剤廃棄物の流量を判断する流量センサを更に含むことを特徴とする請求項40に記載のシステム。

請求項45

前記信号発生器は、約100ミリヘルツ未満から約10Hz超までの複数の周波数で電気エネルギを供給するように構成されることを特徴とする請求項40に記載のシステム。

請求項46

前記プロセッサは、受け取られた液剤廃棄物中の薬物の前記アイデンティティ及び量を記録及び/又は報告するように構成されることを特徴とする請求項40に記載のシステム。

請求項47

受け取られた薬物の前記アイデンティティ及び量を報告する出力部を更に含むことを特徴とする請求項40に記載のシステム。

請求項48

前記プロセッサは、受け取られた液剤廃棄物中の前記薬物の前記アイデンティティに基づいて複数の回収チャンバのうちの1つに液剤廃棄物の前記回収を誘導するように構成されることを特徴とする請求項40に記載のシステム。

請求項49

液剤廃棄物の送出後に前記サンプルチャンバを濯ぐためにリンス剤源に接続されたリンスモジュールを更に含むことを特徴とする請求項40に記載のシステム。

請求項50

前記プロセッサは、前記複素イミタンスを既知の薬物の複素イミタンスのライブラリと比較することにより、受け取られた前記液剤廃棄物中の薬物の前記アイデンティティ及び量を比較して判断するように構成されることを特徴とする請求項40に記載のシステム。

請求項51

液体中の薬物廃棄物を回収して識別するためのシステムであって、液剤廃棄物を受け取る廃棄物入口ポートと、受け取られた液剤廃棄物に接触するように構成された複数の電極対を含み、前記廃棄物入口ポートに結合されたサンプルチャンバと、システム内への液体の流量を判断するように構成された流量センサと、複数の周波数で前記サンプルチェンバ内の液剤廃棄物に電気エネルギを供給するように構成された信号発生器と、前記複数の電極対から複数の周波数で複素イミタンス情報を受信し、かつ該イミタンス情報及び前記流量センサから前記液剤廃棄物中の薬物のアイデンティティ及び量を判断するように構成されたプロセッサと、液剤廃棄物を回収する回収チャンバと、を含むことを特徴とするシステム。

請求項52

液体中の薬物廃棄物を回収して識別するためのシステムであって、液剤廃棄物を受け取る廃棄物入口ポートと、受け取られた液剤廃棄物に接触するように構成された複数の電極対を含み、前記廃棄物入口ポートに結合されたサンプルチャンバと、複数の周波数で前記サンプルチェンバ内の液剤廃棄物に電気エネルギを供給するように構成された信号発生器と、前記複数の電極対から複数の周波数に対する複素イミタンス情報を受信し、かつ該複素イミタンス情報から受け取られた液剤廃棄物中の薬物のアイデンティティ及び量を判断するように構成されたプロセッサと、液剤廃棄物を回収する複数の回収チャンバと、を含み、前記プロセッサは、受け取られた液剤廃棄物中の前記薬物の前記アイデンティティに基づいて前記複数の回収チャンバのうちの1つに液剤廃棄物の前記回収を誘導する、ことを特徴とするシステム。

請求項53

液体中の薬物廃棄物を回収して識別する方法であって、液剤廃棄物を受け取る段階と、複数の周波数に対して複数の電極対の各々を使用して前記液剤廃棄物から複素イミタンス情報を判断する段階と、前記液剤廃棄物中の薬物のアイデンティティ及び量を判断する段階と、前記液剤廃棄物を回収チャンバに回収する段階と、を含むことを特徴とする方法。

請求項54

受け取られた前記液体廃棄物中の薬物の前記量を記録する段階を更に含むことを特徴とする請求項53に記載の方法。

請求項55

前記液剤廃棄物を受け取る段階は、液体中の薬物廃棄物を回収して識別するためのシステムの廃棄物入口ポート内に該液剤廃棄物をポンピングする段階を含むことを特徴とする請求項53に記載の方法。

請求項56

複素イミタンス情報を判断する段階は、前記複数の電極対にわたってそれらが前記液剤廃棄物と接触している時に複数の周波数で電気エネルギを印加する段階を含むことを特徴とする請求項53に記載の方法。

請求項57

薬物の前記アイデンティティ及び量を判断する段階は、前記複素イミタンス情報を使用して前記液剤廃棄物中の薬物の該アイデンティティ及び量を判断する段階を含むことを特徴とする請求項53に記載の方法。

請求項58

薬物の前記アイデンティティ及び量を判断する段階は、前記複素イミタンス情報を既知の薬物の複素イミタンス情報のライブラリと比較して前記液剤廃棄物中の薬物の該アイデンティティ及び量を判断する段階を含むことを特徴とする請求項53に記載の方法。

請求項59

前記液剤廃棄物を回収する段階は、異なる薬物を含有する液剤廃棄物を異なる回収チャンバ内に回収する段階を含むことを特徴とする請求項53に記載の方法。

請求項60

既知の複素イミタンスのライブラリから複素イミタンスのパターンを認識することによって薬物又は薬物調剤のアイデンティティを判断する方法であって、複数の異なる周波数で複数の異なる電極対から取られた未知液体サンプルに対する複素イミタンス分光情報を含む初期データセットを受信する段階と、プロセッサを使用して1つ又はそれよりも多くのパターン認識技術を適用し、前記初期データセットを複数の識別データセットを含む識別空間データベースと比較する段階であって、該識別データセットが、該初期データセットが閾値範囲内で該識別空間データベースからの識別データセットに適合するかを判断するために既知の薬物組成に対応する複素イミタンスデータを含む前記比較する段階と、前記初期データセットが識別データセットに適合するか又は適合しないことを報告し、該初期データセットが前記閾値範囲内の識別データセットに確かに適合する場合に、どの1つ又は複数の薬物が適合した該識別データセットに対応するかを報告する段階と、を含むことを特徴とする方法。

請求項61

前記プロセッサを使用して1つ又はそれよりも多くのパターン認識技術を適用する段階は、ニューラルネットワークを使用する段階を含むことを特徴とする請求項60に記載の方法。

請求項62

前記プロセッサを使用して1つ又はそれよりも多くのパターン認識技術を適用する段階は、確率ニューラルネットワークを使用する段階を含むことを特徴とする請求項60に記載の方法。

請求項63

前記プロセッサを使用して1つ又はそれよりも多くのパターン認識技術を適用する段階は、前記初期データセットの次元を低減して回帰解析を行う段階を含むことを特徴とする請求項60に記載の方法。

請求項64

前記初期データセットを受信する段階は、30よりも大きい次元を有する初期データセットを受信する段階を含むことを特徴とする請求項60に記載の方法。

請求項65

前記閾値範囲を設定する段階を更に含むことを特徴とする請求項60に記載の方法。

請求項66

プロセッサを使用して1つ又はそれよりも多くのパターン認識技術を適用する段階は、2つのパターン認識技術を適用する段階を含むことを特徴とする請求項60に記載の方法。

請求項67

前記プロセッサを使用して1つ又はそれよりも多くのパターン認識技術を適用する段階は、前記データの次元を低減するPCA法を最初に適用し、次に別のパターン認識技術を適用して前記初期データセットが識別データセットに適合するかを判断する段階を含むことを特徴とする請求項60に記載の方法。

請求項68

前記プロセッサを使用して1つ又はそれよりも多くのパターン認識技術を適用する段階は、前記データセットの前記次元を低減するPCA法を最初に適用し、次にニューラルネットワークを使用して前記初期データセットが識別データセットに適合するかを判断する段階を含むことを特徴とする請求項60に記載の方法。

請求項69

前記プロセッサを使用して1つ又はそれよりも多くのパターン認識技術を適用する段階は、主成分分析ファクタ分析投影追跡独立成分分析多目的関数、1ユニット目的関数アダプティブ法、バッチモドアルゴリズム、及びランダム投影法から構成される群から選択された線形技術を適用する段階を含むことを特徴とする請求項60に記載の方法。

請求項70

前記プロセッサを使用して1つ又はそれよりも多くのパターン認識技術を適用する段階は、非線形主成分分析、非線形独立成分分析、主曲線多次元スケーリング、及び位相的連続写像から構成される群から選択された非線形技術を適用する段階を含むことを特徴とする請求項60に記載の方法。

請求項71

前記初期データセットが前記閾値範囲内の前記識別データセットに適合した時に該適合する識別データセットに対応する前記1つ又は複数の薬物の前記濃度の推定値を得るために補間する段階を更に含むことを特徴とする請求項60に記載の方法。

請求項72

前記初期データセットが識別データセットに適合するか又は適合しないことを報告する段階は、該初期データセットが前記閾値範囲内の該識別データセットに確かに適合した時に該識別データセットに対応する前記1つ又は複数の薬物の前記濃度を報告する段階を含むことを特徴とする請求項60に記載の方法。

請求項73

前記プロセッサを使用して1つ又はそれよりも多くのパターン認識技術を適用する段階は、4次元まで前記初期データセットを低減する段階を含むことを特徴とする請求項60に記載の方法。

請求項74

既知の複素イミタンスのライブラリから複素イミタンスのパターンを認識することによって薬物又は薬物調剤のアイデンティティを判断する方法であって、複数の異なる周波数で複数の異なる電極対から取られた未知の液体サンプルに対する多次元複素イミタンス分光情報を含む初期データセットを受信する段階と、線形又は非線形技術を使用して前記初期データセットの前記次元を低減して低減されたデータセットを形成する段階と、前記低減されたデータセットが、既知の薬物組成に対応する複数の識別データセットを含む識別空間データベースの識別データセットにいかに密接に適合するかを判断する段階と、前記適合の密接度が閾値範囲内である場合に前記既知の薬物組成が前記低減されたデータセットに前記最も密接な適合を有する前記識別空間データベースに対応することを報告し、又は適合の該密接度が該閾値範囲外である場合は前記未知の液体サンプルが該識別空間データベースに含まれる薬物の既知の薬物組成に適合にしないことを報告する段階と、を含むことを特徴とする方法。

請求項75

前記初期データセットの前記次元を低減する段階は、主成分分析、ファクタ分析、投影追跡、独立成分分析、多目的関数、1ユニット目的関数、アダプティブ法、バッチモードアルゴリズム、及びランダム投影法から構成される群から選択された線形技術を適用する段階を含むことを特徴とする請求項74に記載の方法。

請求項76

前記初期データセットの前記次元を低減する段階は、非線形主成分分析、非線形独立成分分析、主曲線、多次元スケーリング、及び位相的連続写像から構成される群から選択された非線形技術を適用する段階を含むことを特徴とする請求項74に記載の方法。

請求項77

前記初期データセットの前記次元を低減する段階は、4次元まで該初期データセットを低減する段階を含むことを特徴とする請求項74に記載の方法。

請求項78

既知の複素イミタンスのライブラリから複素イミタンスのパターンを認識することによって薬物のアイデンティティ及び濃度を判断する方法であって、複数の異なる周波数で複数の異なる電極対から取られた未知の液体サンプルに対する多次元複素イミタンス分光情報を含む初期データセットを受信する段階と、線形又は非線形技術を使用して前記初期データセットの前記次元を低減し、低減されたデータセットを形成する段階と、既知の薬物組成に対応する複数の識別データセットを含む識別空間データベースに対して前記低減されたデータセットを適合させる段階と、前記識別データセットの各々に対して前記低減されたデータセットに対する前記適合の密接度を判断する段階と、前記識別データセットの各々に対して前記適合の前記密接度に閾値を適用することにより、適合の該密接度が該閾値範囲外である場合は未知である提案される薬物組成を判断する段階と、前記既知の薬物組成に対する前記提案される薬物組成の回帰を適用することによって前記未知の液体サンプル中の薬物の濃度を判断する段階と、を含むことを特徴とする方法。

請求項79

患者モニタして必要な薬剤投与するように構成された完全自動医療システムであって、患者の健康に関する情報を受信するように構成された患者モニタと、前記患者モニタから前記患者の健康に関する情報を受信し、かつ該患者の健康に基づいて静注薬物を調製及び投与するように構成されたプロセッサと、前記プロセッサと通信し、該プロセッサによって要求された薬物を調合するように構成され、調合後に該薬物のアイデンティティ及び濃度を確認するIV薬物調合システムと、薬物ポンプを含み、前記IV薬物調合システム及び前記プロセッサと通信し、前記IV薬物の前記アイデンティティ及び濃度をそれが前記患者に投与されている時に確認するIV薬物投与システムと、を含むことを特徴とするシステム。

請求項80

患者に薬物を正確かつ自動的に投与する方法であって、患者に関する医療情報を該患者の医療情報から薬物及び薬物投与量を判断する自動IV投与システム電子的に通信する段階と、前記判断された薬物及び薬物投与量を含む薬物溶液を該薬物溶液の組成をそれが投与されている時にモニタ及び確認する前記自動IV投与システムを使用して前記患者に投与する段階と、を含むことを特徴とする方法。

請求項81

前記自動IV投与システムに前記患者を接続する段階を更に含むことを特徴とする請求項80に記載の方法。

請求項82

前記自動IV投与システムを用いて前記薬物溶液を自動的に調合する段階を更に含むことを特徴とする請求項80に記載の方法。

請求項83

前記自動IV投与システムは、前記薬物溶液の前記組成が正しいことを該薬物溶液を投与する前に確認することを特徴とする請求項82に記載の方法。

請求項84

前記患者のアイデンティティを確認する段階を更に含むことを特徴とする請求項80に記載の方法。

請求項85

前記自動IV投与システムは、前記薬物溶液の前記組成を該薬物溶液から複素イミタンスフィンガプリントを判断することによって確認するイミタンス分光システムを含むことを特徴とする請求項80に記載の方法。

請求項86

患者に薬物を正確かつ自動的に投与する方法であって、患者に関する医療情報を該患者の医療情報から薬物及び薬物投与量を判断する自動IV投与システムに電子的に通信する段階と、前記判断された薬物の薬物溶液を調合し、前記自動IV投与システムが、該薬物溶液の組成が前記患者の医療情報からの前記薬物及び投与量に対応することを確認する段階と、前記判断された薬物及び薬物投与量を含む薬物溶液を、ポンプを含み、かつ該薬物溶液の前記組成をそれが投与されている時にモニタして確認する前記自動IV投与システムを使用して前記患者に投与する段階と、を含むことを特徴とする方法。

技術分野

0001

〔関連出願への相互参照
本特許出願は、以下の米国特許仮出願、すなわち、2010年9月9日出願の「医療用途のために多電極アドミタンス分光法を利用するシステム及び方法」という名称の米国特許仮出願第61/381,076号、2010年10月20日出願の「医療用途のために多電極アドミタンス分光法を利用するシステム及び方法」という名称の米国特許仮出願第61/394,775号、2010年12月5日出願の「医療用途のために多電極アドミタンス分光法を利用するシステム及び方法」という名称の米国特許仮出願第61/462,325号、及び2011年1月4日出願の「アドミタンス分光法の適用による静注薬物管理のためのシステム及び方法」という名称の米国特許仮出願第61/429,461号に対する優先権を請求するものである。

0002

本出願はまた、2010年8月30日出願の米国特許出願第12/920,203号(「静脈内輸液モニタリング」という名称)、及び2010年6月8日出願の米国特許出願第12/796,567号(「アドミタンス分光法を使用する医療用流体内の化合物識別のシステム及び方法」という名称)に関連する場合がある。

0003

これらの特許出願の全ては、その全体が引用により本明細書に組み込まれている。

0004

〔引用による組込み〕
本明細書で言及する全ての文献及び特許出願は、あたかも各個々の文献又は特許出願が具体的にかつ個々に引用により組み込まれることを示すような同じ範囲で全体が引用により本明細書に組み込まれている。

0005

説明するデバイス、システム、及び方法は、イミタンス分光法を使用して水溶液中の1つ又はそれよりも多く又は一部の変形においては全ての成分のアイデンティティ及び濃度を判断するのに使用することができる。特に、ここに説明するものは、イミタンス分光法を使用して低イオン強度を有する薬液を含む静注薬物溶液組成を判断するデバイス、システム、及び方法である。

背景技術

0006

患者に行われる投薬過誤は、健康管理の実施に関連付けられた深刻かつ潜在的に回避可能な問題として認められている。

0007

誤薬で毎年7,000件の死亡事故が発生していると推定され、薬物有害イベントでは、770,000件の傷害及び死亡事故が毎年発生している。想定外の薬物イベントで苦しむ患者は、このような間違いを受けなかった患者より平均8〜12日入院延長となっている。2つの最近の研究、すなわち、一方はコロラド及びユタで実施、他方はニューヨークで実施のものにより、有害イベントの発生率は、それぞれ、入院患者の2.9%及び3.7%であることが見出されている。

0008

輸液デバイスは、結果として有意な害(クラス4及び5)になる全ての誤薬の35%までを占めると考えられる。間違いは、通常は、誤った輸液パラメータ手作業によるプログラム生成、及び該当する患者が該当する投薬を受けていることを検証しなかったことから生じる。最も一般的な過誤は、デバイス内に投与速度薬剤、及び薬剤投与量のような輸液パラメータを手作業でプログラムすることである。

0009

残念ながら、現在、患者に投与されている時の広範な未知の静脈内輸液のアイデンティティ及び濃度(従って、投与量)を確実に判断することができる市販のデバイスはない。

0010

薬剤の存在又はその濃度を検証するシステムが提案されているが、これらのシステムの大多数は、光学的方法(光学分光法のような)のみに依存している。例えば、Allgeyer他に付与されたUS 6、847、899は、IV溶液中の薬物を識別する分光解析デバイスを説明している。類似のシステムは、Poteet他に付与されたUS 7,154,102(蛍光分光法)、Potuluri他によるPCT/US2007/087062及びPCT/US2006/036612(光学分光法による固形薬剤アイデンティティの検証)、及びRzasa他に付与されたUS 7,317,525に説明されている。

0011

これらのシステムは分光解析に依存するので、通常は、問題点として光学システムに固有限界がある。これらの限界は、化合物、特に、複数の成分を有する化合物の混合物間で区別する機能の限界、及び異なる化合物の濃度を確実に区別し難い点を含むことができる。

0012

従って、調剤を直接にサンプリング及び試験することによって例えば薬局がIV薬物物組成が正しく調合されたものであるかを検査又は確認するデバイス、システム、及び方法に対する必要性が存在する。調剤を直接にサンプリング及び試験することにより、患者に投与されている薬剤が適正であり、かつ処方された医薬に対応することを確認する必要性も存在する。薬剤は、低イオン強度液体で調合されることが多い。このような流体は、低イオン強度のために電気的に極めて調べ難いことが証明されている。従って、低イオン強度液体にイミタンス分光法を適用するデバイス、システム、及び方法を提供することは特に助けになると考えられる。

0013

更に、IV薬物廃棄物のアイデンティティ及び組成を判断する方法を提供することは助けになると考えられる。病院及び他の機関は、環境的に敏感な廃棄物の適正な処分を文書化し、かつ指定薬物の転用がないかをモニタすることが益々必要とされている。従って、薬剤廃棄物の量及びタイプを確認し、収集及び/又は処分された薬剤廃棄物の正確な記録を提供するデバイス、システム、及び方法を提供することは助けになると考えられる。同じく異なる薬剤廃棄物を廃棄物流体中の化合物に従って適切に処分することができるように薬剤廃棄物を分類することも有益であると考えられる。

0014

US 6、847、899
US 7,154,102
PCT/US2007/087062
PCT/US2006/036612
US 7,317,525
米国特許出願第12/920,203号明細書
米国特許出願第12/796,567号明細書

先行技術

0015

Macdonald Jr.著「インピーダンス分強化固体材料及びシステム」、(Wwiley−Interscience、John Wiley and Sons.1987年、1〜346頁)
Schwan HP著「線形及び非線形電極分極及び生体材料」(生体医用工学年代記、1992年、20(3)、269〜288頁)
Macdonald Jr及びGarber J.共著「固体及び液体のインピーダンス及びアドミタンスデータの解析」(Electrochem Soc.1977年、124(7)、1022〜30頁)
Sluyters(1960年、理論)
Sluyters及びOomen(1960年、実験
Bauerle(1969年)
Walton C、Gergely S、EconomidesAP共著「白金ペースメーカー電極組織インタフェースインピーダンスの発生源及び影響」、Pacing Clin Electrophysiol.1987年、10:87〜99頁
Sullivan及びデッカー、2001年
Trinkoff、Storr、及びWall、1999年
Smith他、1998年
H.Bruun著「熱線風力測定:原理及び信号解析」、オクスフォード大学出版局、米国、1995年
P.Libby及びJ.Way著「ヘリウム空気混合物の速度及び濃度を測定する熱線プローブ」、AIAA学術誌、第8巻、第5号、976〜978頁、1970年

発明が解決しようとする課題

0016

複数の電気的イミタンス測定を使用し、静脈注射溶液のような薬液の1つ又はそれよりも多くの成分のアイデンティティ及び一部の変形においては濃度を判断するイミタンス分光法デバイス及び方法を本明細書に説明する。

課題を解決するための手段

0017

イミタンス分光法を使用して流体(例えば、液体、希釈剤、又は溶液)の成分を判断するシステム、デバイス、及び方法を本明細書に説明する。本明細書で使用する時に、イミタンス分光法という用語は、インピーダンス分光法及びアドミタンス分光法の両方を指す場合がある。本明細書に説明するデバイス、システム、及び方法は、液体の1つ又はそれよりも多くの(又は全ての)成分のアイデンティティ、濃度、又はアイデンティティ及び濃度を判断するのに有用とすることができる。溶液は、水溶液(水性流体)とすることができる。例えば、溶液は、静脈内輸液及び硬質外液、又は腸管外液などのような薬液とすることができる。従って、液体の成分は、薬物とすることができる。一般的に、液体の成分は、イオン分子ポリマー蛋白質などを含む(がこれに限定されない)あらゆる化合物とすることができる。

0018

以下でより詳細に説明するように、ここに説明するイミタンス分光法システムは、通常は、印加された電気エネルギの複数の異なる周波数で取られる複数の複素インピーダンス測定値を読み取ることによって水溶液のイミタンス分光「フィンガプリント」を取り、更に、複数の異なる電極対を使用することができる。僅かに異なる構成(例えば、形状、サイズ、組成)を有する電極の各対に対して、その組の電極で取られた複素インピーダンス測定値により、「フィンガプリント」を形成する別の組のデータ(例えば、初期データセット)を得ることができる。液体に露出された異なる電極は、液体と電極間に異なる表面相互作用を有することができる。電極表面は、異なる表面相互作用を生成するように被覆、ドープ、又は処理することができる。

0019

一般的に、電極表面は、反応性又は非反応性とすることができる。表面は、被覆済み、処理済み、滑面、又は粗面処理済みなどとすることができる。電極表面は、結合活性(例えば、結合)剤(抗体、荷電元素のような)を含むことができる。電極対は、異なる導電性金属(例えば、銀、金、白金、チタンのような)で構成される。

0020

電気エネルギを電極対間に印加し、電極上での表面相互作用を判断することができる。適切なエネルギ(例えば、通常は低エネルギ)で適用されるイミタンス分光法を用いて、自然に発生する表面相互作用を乱すことなく、液体と電極表面間の表面相互作用をポーリングする又は試験することができる。特定の電極表面と特定の溶液間の表面相互作用は、特定の電極表面及び溶液の性質(例えば、溶液及び担体溶液内の成分)の特性を示している。電極表面が既知である場合に、溶液の(未知の)性質を判断することができる。例えば、ポーリングは、第1の表面に電気的信号を印加して複素イミタンスを測定することを含むことができる。従って、ポーリングの段階は、複数の電気的信号を印加し、各信号で複素イミタンスを測定する段階を含むことができる。特に、ポーリング段階は、溶液と電極表面間の表面相互作用を維持するように行うことができる。例えば、エネルギを印加して複素インピーダンスを判断する(ポーリング)段階は、電気化学反応閾値よりも小さい電気的信号を印加する段階を含むことができる。ポーリング段階は、第1の表面での境界層動的平衡を乱さないように行うことができる。表面相互作用をポーリングするように印加されるエネルギは、表面相互作用を破壊する閾値未満(例えば、電極分極効果というもの以内)とすることができる。一部の変形において、これは、ほぼ0.5Vの閾値と1Vの間の電圧である。

0021

本明細書に説明するセンサは、ヘルムホルツにより1879年に初めて報告された電極分極効果を利用するものである。しかし、その後の100年では、この効果を用いても液体の組成の特徴付け成功するに至っていない。代替的に、電極分極効果は、通常は、回避又は排除すべき厄介者として見られる。分極効果は、有意な外部電界が印加されない限り、電子非反応性金属電解液の間のインタフェースを横切るのを妨げる(いわゆる完全分極性電極のいわゆる「阻止挙動」)。この効果は、流体バルク導電率の正確な測定が困難になるので殆ど望ましくないと考えられている。例えば、Macdonald Jr.著「インピーダンス分光強化固体材料及びシステム」、(Wwiley−Interscience、John Wiley and Sons.1987年、1〜346頁)(「小信号データの解析により、ほぼ必ずといっていいほど定常直流測定を悩ます電極分極効果のない新材料のバルク導電率の推定値を得ることができる」)、Schwan HP著「線形及び非線形電極分極及び生体材料」(生体医用工学年代記、1992年、20(3)、269〜288頁)(「電極分極は、特に低周波数細胞及び粒子懸濁物及び組織の誘電特性の判断中の主要な厄介者である。」)、及びMacdonald Jr及びGarber J.共著「固体及び液体のインピーダンス及びアドミタンスデータの解析」(Electrochem Soc.1977年、124(7)、1022〜30頁)(「電極分極は、溶液において生体サンプルのインピーダンスを判断することの主要誤差源である。電極分極インピーダンスのための不要な2重層インピーダンスは、電極表面上のイオンの蓄積により引き起こされる。」)を参照されたい。

0022

電極分極は、ペースメーカーのための埋め込み型電極の分野において最も広範囲に研究され、この効果の存在により、効率的な心臓活動感知及び刺激が妨げられる。例えば、白金ペースメーカー電極(Telectronicsタイプ030−239)が生理食塩水の槽内に浸漬されてDC電圧電位のある一定の範囲で電極に印加された時に、電圧がほぼ±1Vの値を超えない限り、実際上電解液を通る電流はない。例えば、図1を参照されたい。この電圧よりも小さいと、電極は容量性挙動を示している。限られた利用可能な電極領域で電気刺激の成功をもたらすために、ペースメーカーは、組織に十分な電荷を伝えるために電極インタフェースでの化学反応に依存する。

0023

本明細書に説明するデバイス、システム、及び方法は、IV流体中の分極効果のパラメータを徹底調査することにより、この電極分極領域内で作動する。この技術は、本明細書ではイミタンス分光と呼び、これは、複素インピーダンスZ、複素アドミタンスY、及び周波数の関数として複素誘電率ε、及び複素平面内のこれらの関数のプロッティングを含むインピーダンス関連の関数の測定及び解析に関する様々な技術を包含する。複素平面は、標準的な直交xy基準系であり、複素インピーダンスZ=Z’+iZ’’、アドミタンスY=Y’+iY’’、及び/又は誘電率ε=ε’+iε’’が、x=Z’、y=Z’’、x=Y’、y=Y’’、x=ε’、y=ε’’であるようにプロットされ、ここで、’及び’’は、複素数値実数成分及び直角成分である。このようなプロッティングは、調査対象の電極電解液システムの小信号AC応答解釈する際に大きな助けになる可能性がある。

0024

歴史的には、集中(理想)要素(R、L、及びC)で構成された電気回路の応答を解析する際のZ及びYの使用は、学科としての電気工学の始まりに遡る。空間に分散された誘電体系の解析に向けて、Cole及びColeは、ε’及びε’’を現在Cole−Coleプロットとして公知である複素平面にプロットし、これは、スミス図表インピーダンス図により例証される電気工学の円線図適応であった。更に、Z及び/又はYは、半導体及びイオンシステム、インタフェース及びデバイスの理論的な処理において広く使用されている。水成電解質インピーダンス平面内のインピーダンスの最初のプロッティングは、Sluyters(1960年、理論)及びSluyters及びOomen(1960年、実験)であった。固体電解質導電率判断のための複素アドタン面プロットの使用は、Bauerle(1969年)により導入されたものである。

0025

一般的に、本明細書に説明するセンサは、以下の原理に部分的に基づくことができる。(1)センサ電極は、静脈内輸液の成分に非反応性の金属で製造され、(2)利用される金属のイオンは、静脈内輸液に存在せず、(3)センサ電極間に印加された励起電圧は、静脈内輸液に発生する可能性があるあらゆる電気化学反応の閾値電圧未満に保たれ、かつ(4)好ましくは、センサ電極の間に印加される励起電圧は、自然に発生する熱変動に関連付けられた電圧の固有値未満に保たれる。IV溶液に露出された時にカテゴリ1及び2に該当する金属は、非常に顕著な分極挙動を示す。本明細書に説明するセンサは、通常は、IVよりも有意に低い電圧で作動し、従って、電極流体間面で電気化学反応がトリガされない。非線形センサ応答により電極−流体インタフェースの性質及び条件に関する重要な情報を得ることができるが、セルACアドミタンスに関して説明する応答に対して、全ての測定は、電流が電圧線形領域に比例する電圧範囲で行うことができる。

0026

上述のように、電極−流体インタフェースの非線形応答は、ペースメーカー関連の研究において十分に文書化され、パルス電圧とのインタフェースの応答が調査されている。通常、生理食塩溶液及びリンゲル乳酸中のセンサの実験では、0.7V励起未満での非線形応答の証拠は示されなかった。この電圧よりも大きい非線形応答は、通常は、電極表面の近くの2重層内の流体成分の本来の構成を乱すのに十分に強い電界から生じる。

0027

電極インタフェースの近くの流体層内の構造は、静的でなく、熱変動下で自然に発生する動的平衡で存在する。イオン媒体熱運動に関連付けられた変動電圧は、kTleとして推定することができ、ここでkはボルツマン定数であり、TはK°での絶対温度であり、eは、室温では約25mVである電子電荷である。本明細書に説明するセンサのいずれも、本来の熱変動に関連付けられた電圧と同じマグニチュードである30mV振幅(〜21.2mV RMS)の励起電圧で作動させることができる。この作動領域により、センサは、確実に電極/流体インタフェースの有意な外乱なく流体セルの応答を測定する。

0028

例えば、低イオン強度液体中で作動するように構成されたイミタンス分光法のためのセンサを本明細書に説明する。センサは、複数の細長い長さの導電材料を含む第1の電極と、複数の細長い長さの導電材料を含む第2の電極と含むことができ、第1の電極の複数の細長い長さの導電材料は、電極対を形成するために第2の電極の複数の細長い長さの導電材料と相互嵌合している。

0029

センサは、第3の電極を形成する複数の細長い長さの導電材料と、第4の電極を形成する複数の細長い長さの導電材料とを含む第2の電極対を含むことができ、第3の電極の複数の細長い長さの導電材料は、第4の電極の複数の細長い長さの導電材料と相互嵌合している。第1の電極を形成する導電材料は、第2の電極を形成する導電材料と異なることができる。例えば、第1の電極を形成する導電材料及び第2の電極を形成する導電材料は、Au、Ti、及びPdから構成された群から選択される。

0030

一般的に、低イオン強度の第1の電極の細長い長さの対は、低イオン強度の第2の電極の細長い長さの対から100μm未満だけ分離することができ、第1及び第2の電極の細長い長さは、線形又は湾曲とすることができる。センサは、高イオン強度流体中での作動に向けて構成された電極(小パッド電極)を含むことができ、小パッド電極の対を一緒に作動させることができ、又は小パッド電極は、低イオン強度電極の1つとの対として作動させることができる。

0031

第1及び第2の電極の複数の細長い長さの各々の長さは、幅の10倍よりも大きい長さを有することができる。

0032

一部の変形において、センサは、第1及び第2の電極が形成されるプリント回路基板を含む。

0033

同じく本明細書に説明するのは、高及び低の両イオン強度液体中で作動するように構成されたイミタンス分光法のためのセンサであり、センサは、低イオン強度液体中で作動するように構成された少なくとも第1の対の電極であって、この第1の対が、複数の平行な細長い長さの導電材料を有する第1の電極と複数の平行な細長い長さの導電材料を有する第2の電極とを含み、第1の電極の細長い長さが、第2の電極の細長い長さと相互嵌合する前記少なくとも第1の対の電極と、高イオン強度液体中で作動するように構成された少なくとも第2の対の電極とを含む。

0034

一部の変形において、センサは、流量センサを含む。流量センサは、熱線風速計とすることができる。センサは、温度センサを含むことができる。一部の変形において、センサは、センサにより感知された流体の温度を調節する加熱要素を含む。

0035

同じく本明細書に説明するのは、高及び低の両イオン強度液体中で作動するように構成されたイミタンス分光法のためのセンサであり、センサは、低イオン強度液体中で作動するように構成された3対の電極であって、第1の対が、複数の平行な細長い長さの導電材料を有する第1の電極と、複数の平行な細長い長さの導電材料を含む第2の電極とを含み、対の第1の電極の細長い長さが、その対の第2の電極の細長い長さと相互嵌合する前記3対の電極と、高イオン強度液体中で作動するように構成された3つの電極とを含む。

0036

一部の変形において、本明細書に説明するセンサは、センサの電極の全てまでサンプル液体を吸い上げるように構成された毛細管ポートを含む。一部の変形において、センサは、センサの電極の全てまでサンプル液体を装填するように構成された格納式ニードルを含む。

0037

同じく本明細書に説明するのは、低イオン強度液体中で作動するように構成されたイミタンス分光法システムであり、システムは、低イオン強度液体中で作動するように構成された少なくとも1対の電極を有するセンサと、約100ミリヘルツ未満の低周波数範囲から約1KHz超までを含む複数の周波数で電気的励起を供給するように構成された信号発生器と、複数の周波数でセンサから複素アドミタンスデータを受信し、かつ液体中の1つ又はそれよりも多くの化合物のアイデンティティ、濃度、又はアイデンティティ及び濃度を判断するように構成されたプロセッサとを含む。

0038

本明細書に説明するシステムのいずれも、同じく低イオン強度液体中で作動するように構成された電極の少なくとも第1の対を含むことができ、第1の対は、複数の平行な細長い長さの導電材料を有する第1の電極と、複数の平行な細長い長さの導電材料を含む第2の電極とを含み、第1の電極の細長い長さは、第2の電極の細長い長さと相互嵌合している。

0039

信号発生器は、低周波数範囲を含む複数の周波数で電気励起を供給するように構成することができる。低値周波数範囲は、約1Hz未満、約100ミリヘルツ未満、約10ミリヘルツ未満からなどを意味することができる。一部の変形において、適用される周波数範囲は、同様に比較的高い周波数範囲(例えば、約1KHz、10KHz、100KHz、1MHzなどよりも高い)まで拡張することができる。

0040

同じく本明細書に説明するのは、低及び高の両イオン強度液体中で作動するように構成されたイミタンス分光法システムであり、システムは、低イオン強度液体で作動するように構成された少なくとも1対の電極と高イオン強度液体で作動するように構成された少なくとも1対の電極とを有するセンサと、約100ミリヘルツ未満の低周波数範囲から約10KHz超までを含む複数の周波数で電気的励起を供給するように構成された信号発生器と、複数の周波数でセンサのいずれか一方又は両方の対の電極から複素アドミタンスデータを受信し、かつ液体中の1つ又はそれよりも多くの化合物のアイデンティティ、濃度、又はアイデンティティ及び濃度を判断するように構成されたプロセッサとを含む。

0041

低イオン強度液体中で作動するように構成された電極の対は、複数の平行な細長い長さの導電材料を有する第1の電極と、複数の平行な細長い長さの導電材料を含む第2の電極とを含み、第1の電極の細長い長さは、第2の電極の細長い長さと相互嵌合している。

0042

同じく本明細書に説明するのは、低イオン強度液体中の薬物のアイデンティティ及び/又は濃度を判断する方法であり、本方法は、低イオン強度液体と、複数の平行な細長い長さの導電材料を有する第1の電極と複数の平行な細長い長さの導電材料を含む第2の電極とを含む電極対とを接触させる段階であって、第1の電極の細長い長さが、第2の電極の細長い長さと相互嵌合する前記接触させる段階と、約100ミリヘルツ未満の低周波数範囲から約1Hz超までを含む複数の周波数で液体に電気的励起を印加する段階と、電極対間で測定された複素イミタンスに基づいて液体中の1つ又はそれよりも多くの化合物のアイデンティティ、濃度、又はアイデンティティ及び濃度を判断する段階とを含む。

0043

低イオン強度液体と接触させる段階は、低イオン強度液体と、複数の平行な細長い長さを有する第1の電極と複数の平行な細長い長さを有する第2の電極とを各々有する複数の電極対とを接触させる段階を含むことができ、第1の電極の細長い長さは、第2の電極の細長い長さと相互嵌合している。

0044

本方法は、低イオン強度液体と、高イオン強度液体中の複素イミタンスを測定するように構成された少なくとも1対の電極とを接触させる段階を含むことができる。電気的励起を印加する段階は、約100ミリヘルツ未満の低周波数範囲から約1KHz超までを含む複数の周波数で電気的励起を印加する段階を含むことができる。一部の変形において、電気的励起を印加する段階は、電極対に電気的励起を印加する段階を含む。電気的励起を印加する段階は、電気的励起を印加すると結果として第1及び第2の電極の表面で電気化学反応に対する閾値レベルよりも低い電圧が発生するように選択することができる。例えば、一部の変形において、電気的励起を印加すると結果として500mVよりも低い電圧が発生する。

0045

本方法は、複数の印加された周波数での複素イミタンスを記録する段階を含むことができる。判断する段階は、複素イミタンスを複素イミタンスのライブラリと比較する段階を含むことができる。

0046

同じく本明細書に説明するのは、低又は高イオン強度液体中の薬物のアイデンティティ及び/又は濃度を判断する方法であり、本方法は、液体と低イオン強度電極対及び高イオン強度電極対の両方とを接触させる段階と、約100ミリヘルツ未満から約1KHz超までの複数の周波数で電極に電気的励起を印加する段階と、低イオン強度電極対及び高イオン強度電極対の両方で複素イミタンスを検出する段階と、低イオン強度電極対と高イオン強度電極対間で測定された複素イミタンスの一方又は両方に基づいて液体中の1つ又はそれよりも多くの化合物のアイデンティティ、濃度、又はアイデンティティ及び濃度を判断する段階とを含む。

0047

液体と低イオン強度電極対とを接触させる段階は、複数の平行な細長い長さの導電材料を有する第1の電極と、複数の平行な細長い長さの導電材料を含む第2の電極とを含む段階を含むことができ、第1の電極の細長い長さは、第2の電極の細長い長さと相互嵌合している。

0048

本方法は、液体が高イオン強度又は低イオン強度であるか否かを判断する段階を含むことができる。

0049

一部の変形において、接触させる段階は、複数の低イオン強度電極対及び高イオン強度電極対の両方と液体を接触させる段階を含む。電気的励起を印加する段階は、約100ミリヘルツ未満から約10KHz超までの複数の周波数で電極に電気的励起を印加する段階を含むことができる。

0050

一部の変形において、本方法は、低イオン強度電極対及び高イオン強度電極対の両方で複素イミタンスを記録する段階も含む。

0051

電気的励起を印加する段階は、電極対に電気的励起を印加する段階を含むことができる。一部の変形において、電気的励起を印加すると、結果として電極の表面で電気化学反応に対する閾値レベルよりも低い電圧が発生する。例えば、電気的励起を印加すると、結果として500mVよりも低い電圧が発生する場合がある。

0052

判断する段階は、複素イミタンスを複素イミタンスのライブラリと比較する段階を含むことができる。判断する段階が複素イミタンスのライブラリと複数の周波数での複素イミタンスを比較する段階を含む請求項29に記載の方法がある。

0053

同じく本明細書に説明するのは、液体を回収してその中の薬剤廃棄物を識別するためのシステムであり、システムは、液剤廃棄物を受け取る廃棄物入口ポートと、受け取られた液剤廃棄物に接触するように構成された複数の電極対を含み、廃棄物入口ポートに結合されたサンプルチャンバと、複数の周波数でサンプルチェンバ内の液剤廃棄物に電気エネルギを供給するように構成された信号発生器と、複数の電極対から複数の周波数で複素イミタンス情報を受信し、かつ液剤廃棄物中の薬剤のアイデンティティ及び量を判断するように構成されたプロセッサと、液剤廃棄物を回収する回収チャンバとを含む。

0054

システムは、複数の回収チャンバを含むことができる。一部の変形において、システムは、複数の電極対を保持する交換可能なカートリッジを含む。サンプルチャンバは、液剤廃棄物を通過させるように構成された貫流チャンバか、又は静的サンプルチャンバとすることができる。サンプルチャンバ及び複数の電極対は、交換可能なカートリッジの一部を形成することができる。

0055

本発明のシステムは、入力ポートに入る液剤廃棄物の流量を判断する流量センサを含むことができる。信号発生器は、約100ミリヘルツ未満から約10KHz超までの複数の周波数で電極に電気エネルギを供給するように構成することができる。プロセッサは、受け取られた液剤廃棄物中の薬剤のアイデンティティ及び量を記録及び/又は報告するように構成することができる。

0056

一部の変形において、システムは、受け取られた薬物のアイデンティティ及び量を報告する出力部を含む。

0057

プロセッサは、受け取られた液剤廃棄物中の薬剤のアイデンティティに基づいて複数の回収チャンバの1つに液剤廃棄物の回収を誘導することができる。

0058

本明細書に説明するシステムのいずれも、液体(例えば、液剤廃棄物)の送出後にサンプルチャンバを濯ぐためにリンス剤源に接続したリンスモジュールを含むことができる。

0059

プロセッサは、既知の薬剤の複素イミタンスのライブラリと複素イミタンスを比較することによって受け取られた液剤廃棄物中の薬剤のアイデンティティ及び量を比較判断するように構成することができる。

0060

同じく本明細書に説明するのは、液体を回収してその中の薬剤廃棄物を識別するためのシステムであり、システムは、液剤廃棄物を受け取る廃棄物入口ポートと、受け取られた液剤廃棄物に接触するように構成された複数の電極対を含み、廃棄物入口ポートに結合されたサンプルチャンバと、システム内への液体の流れを判断するように構成された流量センサと、複数の周波数でサンプルチェンバ内の液剤廃棄物に電気エネルギを供給するように構成された信号発生器と、複数の電極対から複数の周波数で複素イミタンス情報を受信し、かつイミタンス情報及び流量センサから液剤廃棄物中の薬剤のアイデンティティ及び量を判断するように構成されたプロセッサと、液剤廃棄物を回収する回収チャンバとを含む。

0061

同じく本明細書に説明するのは、液体を回収してその中の薬剤廃棄物を識別するためのシステムであり、システムは、液剤廃棄物を受け取る廃棄物入口ポートと、受け取られた液剤廃棄物に接触するように構成された複数の電極対を含み、廃棄物入口ポートに結合されたサンプルチャンバと、複数の周波数でサンプルチェンバ内の液剤廃棄物に電気エネルギを供給するように構成された信号発生器と、複数の電極対から複数の周波数に対して複素イミタンス情報を受信し、かつイミタンス情報から受け取られた液剤廃棄物中の薬剤のアイデンティティ及び量を判断するように構成されたプロセッサと、液剤廃棄物を回収する複数の回収チャンバとを含み、プロセッサは、受け取られた液剤廃棄物中の薬剤のアイデンティティに基づいて複数の回収チャンバの1つに液剤廃棄物の回収を誘導する。

0062

同じく本明細書に説明するのは、液体を回収してその中の薬剤廃棄物を識別する方法であり、本方法は、液剤廃棄物を受け取る段階と、複数の周波数に対して複数の電極対の各々を使用して液剤廃棄物から複素イミタンス情報を判断する段階と、液剤廃棄物中の薬剤のアイデンティティ及び量を判断する段階と、回収チャンバ内で液剤廃棄物を回収する段階とを含む。

0063

薬剤廃棄物を回収して識別する方法はまた、受け取られた液体廃棄物中の薬物の量を記録する段階を含むことができる。一部の変形において、液剤廃棄物を受け取る段階は、液体中の液剤廃棄物を回収して識別するためのシステムの廃棄物入口ポートに液剤廃棄物をポンピングする段階を含む。

0064

複素イミタンス情報を判断する段階は、液剤廃棄物と接触している時に複数の電極対にわたって複数の周波数で電気エネルギを印加する段階を含むことができる。一部の変形において、薬剤のアイデンティティ及び量を判断する段階は、複素イミタンス情報を使用して液剤廃棄物中の薬剤のアイデンティティ及び量を判断する段階を含む。例えば、薬剤のアイデンティティ及び量を判断する段階は、既知の薬剤の複素イミタンス情報のライブラリと複素イミタンス情報を比較し、液剤廃棄物中の薬剤のアイデンティティ及び量を判断する段階を含むことができる。

0065

液剤廃棄物を回収する段階は、異なる回収チャンバに異なる薬剤を含む液剤廃棄物を回収する段階を含むことができる。

0066

同じく本明細書に説明するのは、既知の複素イミタンスのライブラリから複素イミタンスのパターンを認識することによって薬物又は薬物調剤のアイデンティティを判断する方法であり、本方法は、複数の異なる周波数で複数の異なる電極対から取られる未知の液体サンプルに対する複素イミタンス分光情報を含む初期データセットを受信する段階と、プロセッサを使用して1つ又はそれよりも多くのパターン認識技術を適用し、複数の識別データセットを含む識別空間データベースと初期データセットを比較する段階であって、識別データセットが、初期データセットが閾値範囲で識別空間データベースからの識別データセットに適合するか否かを判断するために既知の薬剤組成に対応する複素イミタンスデータを含む前記比較する段階と、初期データセットが識別データセットに適合するか又は適合しないことを報告し、初期データセットが閾値範囲の識別データセットに確かに適合する場合に、どの薬剤が適合した識別データセットに対応するかを報告する段階とを含む。

0067

プロセッサを使用して1つ又はそれよりも多くのパターン認識技術を適用する段階は、ニューラルネットワーク、例えば、確率ニューラルネットワークを使用する段階を含むことができる。一部の変形において、プロセッサを使用して1つ又はそれよりも多くのパターン認識技術を適用する段階は、初期データセットの次元を低減して回帰解析を行う段階を含む。

0068

初期データセットを受信する段階は、30個よりも大きい次元(又は一部の変形においては10個よりも大きい次元、20個よりも大きい次元、50個よりも大きい次元のような)を有する初期データセットを受信する段階を含むことができる。

0069

複素イミタンスのパターンを認識することによって薬物又は薬物調剤のアイデンティティを判断する方法は、閾値範囲を設定する段階を含むことができる。

0070

プロセッサを使用して1つ又はそれよりも多くのパターン認識技術を適用する段階は、2つのパターン認識技術を適用する段階を含むことができる。例えば、本方法は、プロセッサを使用して1つ又はそれよりも多くのパターン認識技術を適用する段階を含むことができ、それは、データの次元を低減するPCA法を最初に適用し、次に、別のパターン認識技術を適用して初期データセットが識別データセットに適合するか否かを判断する段階を含む。プロセッサを使用して1つ又はそれよりも多くのパターン認識技術を適用する段階は、データの次元を低減するPCA法を最初に適用し、次に、別のニュートラルネットワークを使用して初期データセットが識別データセットに適合するか否かを判断する段階を含むことができる。一部の変形において、プロセッサを使用して1つ又はそれよりも多くのパターン認識技術を適用する段階は、主成分分析ファクタ分析投影追跡独立成分分析多目的関数、1ユニット目的関数アダプティブ法、バッチモドアルゴリズム、及びランダム投影法から構成された群から選択された線形技術を適用する段階を含む。プロセッサを使用して1つ又はそれよりも多くのパターン認識技術を適用する段階は、非線形主成分分析、非線形独立成分分析、主曲線多次元スケーリング、及び位相的連続写像から構成された群から選択された非線形技術を適用する段階を含むことができる。

0071

複素イミタンスのパターンを認識することによって薬物又は薬物調剤のアイデンティティを判断する方法は、初期データセットが閾値範囲の識別データセットに適合した時に適合する識別データセットに対応する薬剤の濃度の推定値を得るように補間する段階を含むことができる。初期データセットが識別データセットに適合するか又は適合しないことを報告する段階は、初期データセットが閾値範囲の識別データセットに確かに適合した時に識別データセットに対応する薬剤の濃度を報告する段階を含むことができる。

0072

プロセッサを使用して1つ又はそれよりも多くのパターン認識技術を適用する段階は、4次元まで初期データセットを低減する段階を含むことができる。

0073

同じく本明細書に説明するのは、既知の複素イミタンスのライブラリから複素イミタンスのパターンを認識することによって薬物又は薬物調剤のアイデンティティを判断する方法であり、本方法は、複数の異なる周波数で複数の電極対から取られる未知の液体サンプルに対する多次元複素イミタンス分光情報を含む初期データセットを受信する段階と、線形又は非線形技術を使用して初期データセットの次元を低減して低減されたデータセットを形成する段階と、いかに密接に低減されたデータセットが、既知の薬剤組成に対応する複数の識別データセットを含む識別空間データベースの識別データセットに適合するかを判断する段階と、適合の密接さが閾値範囲である場合は低減されたデータセットに最も密接な適合を有する識別空間データベースに対応するその既知の薬剤組成を報告するか、又は適合の密接さが閾値範囲外である場合は未知の液体サンプルが識別空間データベース内に含まれた薬剤の既知の薬剤組成に適合にしないことを報告する段階とを含む。

0074

初期データセットの次元を低減する段階は、主成分分析、ファクタ分析、投影追跡、独立成分分析、多目的関数、1ユニット目的関数、アダプティブ法、バッチモードアルゴリズム、及びランダム投影法から構成された群から選択された線形技術を適用する段階を含むことができる。一部の変形において、初期データセットの次元を低減する段階は、非線形主成分分析、非線形独立成分分析、主曲線、多次元スケーリング、及び位相的連続写像から構成された群から選択された非線形技術を適用する段階を含む。初期データセットの次元を低減する段階は、4次元まで初期データセットを低減する段階を含むことができる。

0075

同じく本明細書に説明するのは、既知の複素イミタンスのライブラリから複素イミタンスのパターンを認識することによって薬剤のアイデンティティ及び濃度を判断する方法であり、本方法は、複数の異なる周波数で複数の電極対から取られる未知の液体サンプルに対する多次元複素イミタンス分光情報を含む初期データセットを受信する段階と、線形又は非線形技術を使用して初期データセットの次元を低減し、低減されたデータセットを形成する段階と、既知の薬剤組成に対応する複数の識別データセットを含む識別空間データベースに低減されたデータセットを適合させる段階と、識別データセットの各々に対して低減されたデータセットの適合の密接度を判断する段階と、識別データセットの各々に対する適合の密接度に閾値を適用することにより、適合の密接度が閾値範囲外である場合は未知であるが、提案された薬剤組成を判断する段階と、既知の薬剤組成に対して提案された薬剤組成の回帰を適用することによって未知の液体サンプル中の薬剤の濃度を判断する段階とを含む。

0076

同じく本明細書に説明するのは、患者をモニタして必要な薬剤を投与するように構成された完全自動医療システムであり、システムは、患者の健康に関する情報を受信するように構成された患者モニタと、患者モニタから患者の健康に関する情報を受信し、かつ患者の健康に基づいてIV薬物を調製及び投与するように構成されたプロセッサと、プロセッサと通信し、かつプロセッサによって要求された薬物を調合するように構成され、調合後に薬物アイデンティティ及び濃度を確認するIV薬物調合システムと、薬物ポンプを含み、IV薬物調合システム及びプロセッサと通信し、IV薬物のアイデンティティ及び濃度をそれが患者に投与されている時に確認するIV薬物投与システムとを含む。

0077

同じく本明細書に説明するのは、患者に薬物を正確かつ自動的に投与する方法であり、本方法は、患者の医療情報から薬物及び薬物投与量を判断する自動IV投与システムに患者に関する医療情報を電子的に通信する段階と、薬物溶液の組成をそれが投与されている時にモニタ及び確認する自動IV投与システムを使用して、患者への判断された薬物及び薬物投与量を含む薬物溶液を投与する段階とを含む。

0078

患者に薬物を正確かつ自動的に投与する方法は、自動IV投与システムに患者を接続する段階を含むことができる。

0079

一部の変形において、本方法は、自動IV投与システムで薬物溶液を自動的に調合する段階を含む。

0080

自動IV投与システムは、薬物溶液の組成が薬物溶液を投与する前に適切であることを確認することができる。本方法は、患者のアイデンティティを確認する段階を含むことができる。

0081

自動IV投与システムは、薬物溶液から複素イミタンスフィンガプリントを判断することによって薬物溶液の組成を確認するイミタンス分光システムを含むことができる。

0082

同じく本明細書に説明するのは、患者に薬物を正確かつ自動的に投与する方法であり、本方法は、患者の医療情報から薬物及び薬物投与量を判断する自動IV投与システムに患者に関する医療情報を電子的に通信する段階と、判断された薬物の薬物溶液を調合し、自動IV投与システムが、薬物溶液の組成が患者医療情報から薬物及び投与量に対応することを確認する段階と、ポンプを含み、薬物溶液の組成をそれが投与されている時にモニタ及び確認する自動IV投与システムを使用して、患者への判断された薬物及び薬物投与量を含む薬物溶液を投与する段階とを含む。

図面の簡単な説明

0083

電極分極効果(Walton C、Gergely S、EconomidesAP共著「白金ペースメーカー電極:組織インタフェースインピーダンスの発生源及び影響」、Pacing Clin Electrophysiol.1987年、10:87〜99頁から引用)を示すグラフである。
液体の組成を判断するイミタンス分光システムの一変形の概略図である。
液体の組成を判断するためにイミタンス分光法を行うシステムの一変形を示す回路図であり、主な電子黒板回路図の一例を示す図である。
液体の組成を判断するためにイミタンス分光法を行うシステムの一変形を示す回路図であり、信号合成回路の一変形の回路図である。
液体の組成を判断するためにイミタンス分光法を行うシステムの一変形を示す回路図であり、4つのフィルタ出力を有する同期検波回路の例を示す図である。
液体の組成を判断するためにイミタンス分光法を行うシステムの一変形を示す回路図であり、インライン周辺作動デバイス(「POD」)基板回路の例を示す図である。
液体の組成を判断するためにイミタンス分光法を行うシステムの一変形を示す回路図であり、POD基信号スイッチングシステムの例を示す図である。
液体の組成を判断するためにイミタンス分光法を行うシステムの一変形を示す回路図であり、POD流量センサ回路の例を示す図である。
主プロセッサがシステムの残りからリモートであるシステムアーキテクチャの代替変形を示す図である。
10KHz〜100KHzの周波数範囲に対して無菌蒸留水中のヘパリンの複素イミタンスパターンを示す図である。
500Hz〜100KHzの周波数範囲に対してヘパリンの同じ溶液の複素イミタンスパターンを示す図である。
図中で白色矩形領域が構造の全てが埋められる絶縁層であり、絶縁材料のない領域が下の電極及び側面の(灰色の)パッド整列したアーク放電溝である3対の低イオン強度電極、並びに3つ高イオン強度(単一パッド)電極を含むセンサの一変形を示す図である。
図中で白色矩形領域が構造の全てが埋められる絶縁層であり、絶縁材料のない領域が下の電極及び側面の(灰色の)パッドに整列したアーク放電溝である低イオン強度電極の対の1つと単一パッド(高イオン強度)電極の1つとの2つの相互嵌合した電極を形成する導電材料の拡大図である。
3つの高イオン強度電極の各々に対して相互嵌合する線形構成内で構成された3対の低イオン強度電極を含むセンサの別の変形を示す図である。
図11Aに示すセンサのような標準的なSOIC−10デュアルインライン集積回路パッケージ内のセンサのためのマウントの一変形を示す図である。
図13Aのマウントの側面図である。
センサで高密度パターン化された5’’x5’’ウェーハの例を示す図である。
3対の低イオン強度電極、並びに3つの高イオン強度電極及び流速計を含むセンサの別の変形の例を示す図である。
SOIC−16デュアルインライン集積回路パッケージ内に取り付けられた図15Aのセンサを示す図である。
SOIC−16デュアルインライン集積回路パッケージ内に取り付けられた図15Aのセンサを示す図である。
低イオン強度電極及び流速計を含むセンサの別の変形を示す図である。
低イオン強度電極及び流速計を含むセンサの別の変形を示す図である。
低イオン強度電極の異なる構成を有するセンサの変形を示す図である。
低イオン強度電極の異なる構成を有するセンサの変形を示す図である。
低イオン強度電極の異なる構成を有するセンサの変形を示す図である。
低イオン強度電極の異なる構成を有するセンサの変形を示す図である。
低イオン強度電極の異なる構成を有するセンサの変形を示す図である。
低イオン強度電極の異なる構成を有するセンサの変形を示す図である。
低イオン強度電極の異なる構成を有するセンサの変形を示す図である。
低イオン強度電極の異なる構成を有するセンサの変形を示す図である。
低イオン強度電極の異なる構成を有するセンサの変形を示す図である。
低イオン強度電極の異なる構成を有するセンサの変形を示す図である。
プリント回路基板(PCB)に取り付けられたセンサの一例を示す図である。
プラグチューブに入るか又はこれを通過する液体中に浸漬されたセンサからイミタンスを測定するプラグ又はチューブに結合された図18Aのセンサ及びPCBを示す図である。
プラグ/チューブに入るか又はこれを通過する液体中に浸漬されたセンサからイミタンスを測定するプラグ又はチューブに結合された図18Aのセンサ及びPCBを示す図である。
プラグ/チューブに入るか又はこれを通過する液体中に浸漬されたセンサからイミタンスを測定するプラグ又はチューブに結合された図18Aのセンサ及びPCBを示す図である。
プラグ/チューブに入るか又はこれを通過する液体中に浸漬されたセンサからイミタンスを測定するプラグ又はチューブに結合された図18Aのセンサ及びPCBを示す図である。
貫流構成及び静的構成を含むセンサアセンブリ(例えば、センサ及びマウント/ハウジング)の他の変形を示す図である。
貫流構成及び静的構成を含むセンサアセンブリ(例えば、センサ及びマウント/ハウジング)の他の変形を示す図である。
貫流構成及び静的構成を含むセンサアセンブリ(例えば、センサ及びマウント/ハウジング)の他の変形を示す図である。
貫流構成及び静的構成を含むセンサアセンブリ(例えば、センサ及びマウント/ハウジング)の他の変形を示す図である。
センサのインライン構成のためのマウントの一変形を示す図である。
センサのインライン構成のためのマウントの一変形を示す図である。
センサのためのマウントの別の変形の側面斜視図である。
センサのためのマウントの別の変形の端面図である。
センサのためのマウントの別の変形の側面図である。
図20Aアダプタ/マウントのマウント領域の拡大透視図である。
イミタンス分光法による液体特性静的測定のための隔壁を有するセンサのためのマウントの横の斜視図である。
イミタンス分光法による液体特性の静的測定のための隔壁を有するセンサのためのマウントの横の側面図である。
センサがイミタンス分光法により調べられるべき液体サンプルと連通することができるようにセンサを保持するマウントの別の変形を示す図である。
センサがイミタンス分光法により調べられるべき液体サンプルと連通することができるようにセンサを保持するマウントの別の変形を示す図である。
円筒形マウントを示す図である。
円筒形マウントを示す図である。
複数のセンサを(両側に)有する円筒形マウントの別の変形を示す図である。
オーバーモールド保持具を含むマウントの別の変形を示す図である。
図24Aのマウントの分解組立図である。
リードフレームとして構成されたセンサマウントの別の変形を示す図である。
リードフレームとして構成されたセンサマウントの別の変形を示す図である。
リードフレームとして構成されたセンサマウントの別の変形を示す図である。
フレームの一部として構成されたセンサマウント又は保持具の別の変形を示す図である。
フレームの一部として構成されたセンサマウント又は保持具の別の変形を示す図である。
フレームの一部として構成されたセンサマウント又は保持具の別の変形を示す図である。
センサが使い捨てのストリップ内の毛細管作用を通じて流体をサンプリングすることを可能にするセンサのための毛細管ストリップマウントの正面図である。
センサが使い捨てのストリップ内の毛細管作用を通じて流体をサンプリングすることを可能にするセンサのための毛細管ストリップマウントの側面図である。
センサが使い捨てのストリップ内の毛細管作用を通じて流体をサンプリングすることを可能にするセンサのための毛細管ストリップマウントの側面斜視図である。
センサのための締付けマウントの一変形の分解組立図である。
図28A組付けされたマウントの側面図である。
図28Aの組付けされたマウントの端面図である。
図28Aの組付けされたマウントの側面斜視図である。
図28Aに示すマウントのような締付けマウント内に保持されたセンサの出力パッド接続ピンを装着する1つの方法を示す図である。
複数の円筒体にセンサのアレイ(ストリップで図示)を結合することによって形成された複数のサンプルチャンバの一例の側面斜視図である。
複数の円筒体にセンサのアレイ(ストリップで図示)を結合することによって形成された複数のサンプルチャンバの一例の上面図である。
複数の円筒体にセンサのアレイ(ストリップで図示)を結合することによって形成された複数のサンプルチャンバの一例の側面図である。
低イオン強度電極を有するセンサ(図示せず)を含むあらゆるセンサを使用することができる井戸形成層を装着することができるセンサのすぐ上に流体を保持することができる1つ又はそれよりも多くのホールを含む接着剤とすることができる層を一体化することによる井戸の形成を示す図である。
井低イオン強度電極を有するセンサ(図示せず)を含むあらゆるセンサを使用することができる戸形成層を装着することができるセンサのすぐ上に流体を保持することができる1つ又はそれよりも多くのホールを含む接着剤とすることができる層を一体化することによる井戸の形成を示す図である。
低イオン強度電極を有するセンサ(図示せず)を含むあらゆるセンサを使用することができるセンサが底部上にある井戸を示す部分的な断面を示す斜視図である。
センサより上方に位置決め可能である読取/分注ヘッドを含むシステムを示す図である。
センサのアレイより上方に位置決め可能である読取/分注ヘッドを含むシステムを示す図である。
図32Aに示すように読取ヘッドによりサンプリングされるセンサ上に直接に形成された井戸を有するセンサ(図31Cのものと類似)のアレイを示す図である。
リードフレームを使用するマウントの一変形を示す図である。
リードフレームを使用するマウントの一変形を示す図である。
インライン感知アセンブリの一部として使用されるコネクタ/マウントの一変形を示す流体チューブ要素に接続する付加的な接続要素と共にコネクタ及びセンサを含むアセンブリを示す図である。
インライン感知アセンブリの一部として使用されるコネクタ/マウントの一変形を示すセンサのためのハウジング/マウントの側面透視図である。
インライン感知アセンブリの一部として使用されるコネクタ/マウントの一変形を示す透視図ではない図35Bの側面図である。
インライン感知アセンブリの一部として使用されるコネクタ/マウントの一変形を示すセンサを接続することができる ハウジング/マウントの下面図である。
図35A〜35Dに示すハウジング/マウントへのセンサの接続、並びに液体組成を判断するシステムの残りにセンサを結合するコネクタ及びロック機構を示す図である。
図35A〜35Dに示すハウジング/マウントへのセンサの接続、並びに液体組成を判断するシステムの残りにセンサを結合するコネクタ及びロック機構を示す図である。
センサマウントの別の変形を示す図である。
2つ並んで接続した2つのセンサマウント及びセンサマウント上に位置決めすることができるオーバーモールド品を示す図である。
センサが取り付けられていない図37に示すものと類似の別のセンサマウントの側面斜視図である。
センサが取り付けられていない図37に示すものと類似の別のセンサマウントの端面図である。
センサが取り付けられた図37に示すものと類似の別のセンサマウントの側面図である。
図37に示すものと類似の別のセンサマウントを通る流体流れの方向を示す図である。
図37に示すものと類似の別のセンサマウントに取り付けられたセンサの斜視図である。
センサマウントの別の例を示す図である。
センサマウント及び流体流量センサの例を示す図である。
センサマウントの一変形であるマウントアセンブリの分解組立図である。
センサマウントの一変形である、組付けされたセンサマウントを示す図である。
センサマウントの一変形であるマウントの部分的な断面を示す図である。
センサマウントの別の変形を示す図である。
センサマウントの別の変形を示す図である。
センサマウントの別の変形を示す図である。
センサマウントの別の変形を示す図である。
センサマウントの別の変形を示す図である。
センサマウントの別の変形であるマウントとのコネクタ結合を示す図である。
センサマウントの別の変形である組付けされたマウントの図である。
センサマウントの別の変形である組付けされたマウントの図である。
図44A図44Cに示すようなマウント/ハウジングのモデル化された流れプロフィールを示す図である。
試験すべき液体を装填する封入チャンバを含むセンサマウントアセンブリの別の変形を示す図である。
センサマウントアセンブリの別の変形を示す図である。
センサの一変形の概略図である。
センサの一変形の正面図である。
センサの一変形の側面図である。
センサマウントアセンブリの別の変形を示す図である。
電極を覆う保護カバーを含むセンサの一変形を示す図である。
電極を覆う保護カバーを含むセンサの一変形を示す図である。
保護カバーを含むセンサの別の変形を示す図である。
本明細書に説明するようなIV検査システムの一変形を示す図である。
本明細書に説明するようなIV検査システムの一変形を示す図である。
本明細書に説明するようなIV検査システムの一変形を示す図である。
IV検査システムのための例示的な画面を示す図である。
IV検査システムのための例示的な画面を示す図である。
IV検査システムのための例示的な画面を示す図である。
IV検査システムのための別の例示的な画面を示す図である。
本明細書に説明するようなIV検査システムの変形を示す図である。
本明細書に説明するようなIV検査システムの変形を示す図である。
本明細書に説明するようなIV検査システムの変形を示す図である。
本明細書に説明するようなIV検査システムの変形を示す図である。
図59のシステムと共に使用されるセンサストリップを示す図である。
本明細書に説明するようなIV検査システムと共に使用されるセンサチップパッケージを示す図である。
説明するようなIV検査システムの別の変形を示す図である。
説明するようなIV検査システムの別の変形を示す図である。
IV検査システムの別の変形を示す図である。
IV検査システムの別の変形を示す図である。
IV検査システムの別の変形の正面図である。
IV検査システムの別の変形の側面斜視図である。
IV検査システムの別の変形の側面図である。
IVバッグに結合されたIV投与システムの一変形を示す図である。
IVバッグに結合されたIV投与システムの一変形を示す図である。
請求項67A及び87BのIV投与システムの別の図である。
本明細書に説明するようにIV流体の組成(濃度を含む)をモニタ及び判断するように構成されたIV投与システムのためのコントローラ及びモニタの一変形を示す図である。
複数のIV投与システムをモニタするモニタリング画面の一変形を示す図である。
図69に示す変形と類似のIV投与システムのためのコントローラの背面斜視図である。
複数のモニタリング及び投与しモジュールを含む能動IV投与システムの一変形の正面図である。
図72のシステムの背面図である。
IV流体の検出された組成に基づいて少なくとも部分的に制御されるように構成されたポンプを含むIV投与システムの上面図である。
図74のIV投与システムの正面図である。
図74のIV投与システムの背面図である。
IV投与システムの背面の別の図である。
同じ変形の側面図である。
図74図76に示すような能動IV投与システムのための例示的なディスプレイを示す図である。
図79に示す主ポンプモジュールと共に使用することができる能動IV投与システムのポンプモジュールのための例示的なディスプレイを示す図である。
複数の能動(ポンプ制御式)IV投与システムをモニタするモニタリング画面のための例示的なディスプレイを示す図である。
患者にIV薬物液を自動的に投与するシステムの一変形を示す図である。
本明細書に説明するIV投与システムと共に使用することができるポンプ機構の一変形を示す図である。
本明細書に説明するIV投与システムと共に使用することができるポンプ機構の別の変形を示す図である。
IV廃棄物システムの一変形を示す図である。
IV廃棄物システムの別の変形の正面図である。
IV廃棄物システムの別の変形の背面斜視図である。
センサカートリッジの一部の一変形を示す図である。
センサカートリッジを示す図である。
センサカートリッジを示す図である。
IV廃棄物システムの一変形の一部を示す図である。
本明細書に説明するシステムのいずれかと共に使用することができるシステムアーキテクチャの一変形を示す図である。
イミタンス分光法に対して本明細書に説明するシステムのいずれかでの使用に適合させることができるシステム概略図の一例を示す図である。
イミタンス分光ライブラリを生成するシステムの一例を示す図である。
図92のシステムの拡大詳細を示す図である。
図92のシステムの拡大詳細を示す図である。
図92のシステムの拡大詳細を示す図である。
図92のシステムの拡大詳細を示す図である。
流量センサ(熱線風速計)の一変形を示す図である。
図94の流量センサのリソグラフィ技術により製造されたバージョンを示す図である。
1mg/mlでのベクロニウムVEC)に向けて人工ノイズ量増加が追加された1組のイミタンス分光データの6つのバージョンを示す図である。
4mg/ml(FUR)でのフロセミドに向けて人工ノイズが追加されたパターンを示す図である。
2mg/mlでのドーパミンDOP)に向けて人工ノイズが追加されたパターンを示す図である。
0.5mg/mlでのミダゾラムMID)に向けて人工ノイズが追加されたパターンを示す図である。
個々の主成分分析を使用する分解/復元エラーを示す図である。
薬物認識に適用される個々のPCA技術の使用を示す例示的なスクリーンショットを示す図である。
図98の方法のタイミングを示す図である。
5つのパターンの全てを包含する主成分空間を生成する5つの流体のグローバルPCA解析から生成されたBiPlotを示す図である。
インシュリンに関する5次多項式曲線による当て嵌めを伴う主成分投影の例を示す図である。
インシュリンに関する5次多項式曲線による当て嵌めを伴う主成分投影の例を示す図である。
インシュリンに関する5次多項式曲線による当て嵌めを伴う主成分投影の例を示す図である。
インシュリンに関する5次多項式曲線による当て嵌めを伴う主成分投影の例を示す図である。
ヘパリンに関する5次多項式曲線による当て嵌めを伴う主成分投影の例を示す図である。
ヘパリンに関する5次多項式曲線による当て嵌めを伴う主成分投影の例を示す図である。
ヘパリンに関する5次多項式曲線による当て嵌めを伴う主成分投影の例を示す図である。
ヘパリンに関する5次多項式曲線による当て嵌めを伴う主成分投影の例を示す図である。
イミタンス分光フィンガプリントのライブラリから薬物を識別するためにPCA技術を使用する結果を示す画面キャプションを示す図である。
滅菌水の複素イミタンスプロットを示す図である。
D5Wの複素イミタンスプロットを示す図である。
低イオン強度(相互嵌合する)電極で取られたD5Wの濃度増加、100Hzから1MHzまでの周波数走査でのヘパリン溶液の複素イミタンスプロットである。
低イオン強度(相互嵌合する)電極で取られたD5Wの濃度増加、100Hzから1MHzまでの周波数走査でのヘパリン溶液の複素イミタンスプロットである。
低イオン強度(相互嵌合する)電極で取られたD5Wの濃度増加、100Hzから1MHzまでの周波数走査でのヘパリン溶液の複素イミタンスプロットである。
低イオン強度(相互嵌合する)電極で取られたD5Wの濃度増加、100Hzから1MHzまでの周波数走査でのヘパリン溶液の複素イミタンスプロットである。
低イオン強度(相互嵌合する)電極で取られたD5Wの濃度増加、100Hzから1MHzまでの周波数走査でのヘパリン溶液の複素イミタンスプロットである。
低イオン強度(相互嵌合する)電極で取られたD5Wの濃度増加、100Hzから1MHzまでの周波数走査でのヘパリン溶液の複素イミタンスプロットである。
低イオン強度(相互嵌合する)電極で取られたD5Wの濃度増加、100Hzから1MHzまでの周波数走査でのヘパリン溶液の複素イミタンスプロットである。
低イオン強度(相互嵌合する)電極で取られたD5Wの濃度増加、100Hzから1MHzまでの周波数走査でのヘパリン溶液の複素イミタンスプロットである。
低イオン強度(相互嵌合する)電極で取られたD5Wの濃度増加、100Hzから1MHzまでの周波数走査でのヘパリン溶液の複素イミタンスプロットである。
低イオン強度(相互嵌合する)電極で取られたD5Wの濃度増加、100Hzから1MHzまでの周波数走査でのヘパリン溶液の複素イミタンスプロットである。
小パッド電極で取られたD5Wの濃度増加、100Hzから1MHzへの周波数走査でのヘパリン溶液の複素イミタンスプロットである。
小パッド電極で取られたD5Wの濃度増加、100Hzから1MHzへの周波数走査でのヘパリン溶液の複素イミタンスプロットである。
小パッド電極で取られたD5Wの濃度増加、100Hzから1MHzへの周波数走査でのヘパリン溶液の複素イミタンスプロットである。
小パッド電極で取られたD5Wの濃度増加、100Hzから1MHzへの周波数走査でのヘパリン溶液の複素イミタンスプロットである。
小パッド電極で取られたD5Wの濃度増加、100Hzから1MHzへの周波数走査でのヘパリン溶液の複素イミタンスプロットである。
小パッド電極で取られたD5Wの濃度増加、100Hzから1MHzへの周波数走査でのヘパリン溶液の複素イミタンスプロットである。
小パッド電極で取られたD5Wの濃度増加、100Hzから1MHzへの周波数走査でのヘパリン溶液の複素イミタンスプロットである。
小パッド電極で取られたD5Wの濃度増加、100Hzから1MHzへの周波数走査でのヘパリン溶液の複素イミタンスプロットである。
小パッド電極で取られたD5Wの濃度増加、100Hzから1MHzへの周波数走査でのヘパリン溶液の複素イミタンスプロットである。
小パッド電極で取られたD5Wの濃度増加、100Hzから1MHzへの周波数走査でのヘパリン溶液の複素イミタンスプロットである。
不適合の金属の電極対で取られたD5Wの濃度増加、100Hzから1MHzまでの周波数走査でのヘパリン溶液の複素イミタンスプロットである。
不適合の金属の電極対で取られたD5Wの濃度増加、100Hzから1MHzまでの周波数走査でのヘパリン溶液の複素イミタンスプロットである。
不適合の金属の電極対で取られたD5Wの濃度増加、100Hzから1MHzまでの周波数走査でのヘパリン溶液の複素イミタンスプロットである。
不適合の金属の電極対で取られたD5Wの濃度増加、100Hzから1MHzまでの周波数走査でのヘパリン溶液の複素イミタンスプロットである。
不適合の金属の電極対で取られたD5Wの濃度増加、100Hzから1MHzまでの周波数走査でのヘパリン溶液の複素イミタンスプロットである。
不適合の金属の電極対で取られたD5Wの濃度増加、100Hzから1MHzまでの周波数走査でのヘパリン溶液の複素イミタンスプロットである。
不適合の金属の電極対で取られたD5Wの濃度増加、100Hzから1MHzまでの周波数走査でのヘパリン溶液の複素イミタンスプロットである。
不適合の金属の電極対で取られたD5Wの濃度増加、100Hzから1MHzまでの周波数走査でのヘパリン溶液の複素イミタンスプロットである。
図105A〜図107Hに示すデータを含むデータを使用して低イオン強度希釈剤中の薬物を識別するプログラムのスクリーンショットを示す図である。
図105A〜図107Hに示すデータを含むデータを使用して低イオン強度希釈剤中の薬物を識別するプログラムのスクリーンショットを示す図である。
図105A〜図107Hに示すデータを含むデータを使用して低イオン強度希釈剤中の薬物を識別するプログラムのスクリーンショットを示す図である。
図105A〜図107Hに示すデータを含むデータを使用して低イオン強度希釈剤中の薬物を識別するプログラムのスクリーンショットを示す図である。
複素イミタンス分光データの4次及び5次多項式当て嵌めを使用する曲線の当て嵌めを示す図である。
複素イミタンス分光データの4次及び5次多項式当て嵌めを使用する曲線の当て嵌めを示す図である。
複素イミタンス分光データの4次及び5次多項式当て嵌めを使用する曲線の当て嵌めを示す図である。
複素イミタンス分光データの4次及び5次多項式当て嵌めを使用する曲線の当て嵌めを示す図である。
溶液の組成(薬物アイデンティティ)を識別するために確率ニューラルネットワーク(PNN)技術を実施するシステムの試験結果を示す表である。
イミタンス測定から薬物の濃度を推定するためにPNN関数近似モデルを実施するシステムを試験する結果を示す表である。

実施例

0084

本明細書に説明するのは、液体の組成を判断するデバイス、システム、及び方法である。判断すべき組成は、流体溶液(希釈剤)中の1つ又はそれよりも多くの化合物のアイデンティティを含む場合があり、従って、これらの化合物の1つ又はそれよりも多くのアイデンティティ及び何らかの条件に基づいてアイデンティティ及び濃度の両方を意味する場合がある。一部の変形において、液体(例えば、生理食塩水のような)のアイデンティティを含む液体の成分の全てを判断することができる。本明細書に説明する本発明のシステム、方法、及びデバイスは、組成を判断するのに使用することができる特性を判断するために複数の表面条件(連続的に又は並行して)下で及び/又は複数の印加された周波数で液体の複素電気アドタンスを判断するイミタンス分光システム(便宜上アドミタンス又はインピーダンス分光システムと呼ぶことができる)方法及びデバイスである。特に、本明細書に説明するシステムは、低(又は低及び高)イオン強度液体との使用に適合させることができる。

0085

液体イミタンス測定は、通常は、特定の周波数、1組の周波数、又は周波数の範囲で印加された電流に対する液体の交流(ac)応答の実数部及び虚数部の測定を伴っている。これらの成分は、時には交流応答同相及び直角位相、又は抵抗分及び無効分とも呼ばれる。この技術は、液体の識別、液体内の成分及び特に薬液、特に水薬の識別、並びに濃度及び投与量の判断に関して本明細書で明らかにされる。

0086

図2は、水溶液の組成を判断するシステム(デバイスとして構成することができる)の一般的な説明の一変形を示している。この一般的なシステムは、以下でより詳細に説明するように、機能を改善して特定の用途にデバイスを適合させるために様々な固有の方法で修正することができる。

0087

例えば、システム又はデバイスは、センサ207を含むことができる。通常は、センサ207は、各々液体接触領域(203、203’...203’’)を有する複数の電極(205,205’...205’’)を含む。これらの電極は、対に配置することができる。液体接触領域は、電極自体で同一の広がりを有することができ、又は電極の表面の小領域とすることができる。電極は、導電材料である。電極の少なくとも一部は、異なる液体接触表面を有することができる。上述のように、電極の個々の対にわたって判断される複素アドミタンス(イミタンス)は、電極の表面(液体接触面)での水溶液及び溶液中の成分の相互作用に依存する場合がある。従って、表面特性(表面を形成するサイズ及び材料を含む)を制御して電極の既知の又は標準化された液体接触領域に適合させることができる。一般的に、各電極対は、複数の電極対が使用されるシステムの変形においては他の対内の液体接触表面と異なる少なくとも1つの液体接触表面を有することができる。センサ電極は、別々の又は分離可能なセンサ、一体化センサ、プローブ試験セル又は試験チャンバ配管の一部として構成することができ、又はポンプ(例えば、IVポンプ)のような別のデバイスに一体化することができる使い捨て又は半使い捨てのセンサも含まれる。半使い捨てのセンサは、複数の溶液との使用に向けて形成することができ、かつ使用中以外で濯ぎ洗いすることができるが、定期的に交換することもできる。

0088

システム又はデバイスは、調べられる液体に、特にセンサ内の電極の1つ又はそれよりも多くの対にわたって電気信号を印加する信号発生器221を含むことができる。システムの信号発生器は、周波数の範囲(例えば、ミリHz範囲からMHz範囲まで)及び10〜30mVの範囲のセンサ振幅にわたって作動させることができる。発生器は、これらの範囲より大きいか又は小さい周波数及び振幅を印加することができる。

0089

システムは、複素イミタンス(例えば、インピーダンス、アドミタンス)を表す電気信号を受信する信号受信機231を含むことができる。一例では、信号受信機を使用する検出は、「Scitec Instruments」製モデル441のようなシングルボードロックインで行うことができる。ロックインからの出力信号は、通常は、測定される液体の性質及びイオン含有量、励起電圧及び作動周波数によって1mv〜10Vの範囲である。信号は、sbRIO基板に組み込まれたアナログデジタル回路作動範囲を十分に利用するためにこのような範囲に維持することができる。

0090

センサ及び/又は信号受信機は、処理(増幅フィルタリングのような)を含むことができる。一部の変形において、システムは、電極の1つ又はそれよりも多くの対への電気信号の印加を調節し、かつ複素アドミタンスデータを受信するコントローラ219を含む。例えば、コントローラは、電極へのエネルギの印加を調節し、かつ複素イミタンスデータを受信するトリガ、クロック、又は他のタイミング機構を含むことができる。コントローラ219を含むシステム又はデバイスは、複素アドミタンスデータを記録/集計/記憶するメモリ、及び/又は有線又は無線通信手段を含むデータを伝達する通信要素(図示せず)を含むことができる。コントローラは、異なる周波数でのセンサ上の複数の電極対からの複数の複素イミタンスデータに対応するデータセットを生成することができる。

0091

上述のように、コントローラは制御、データ取得データ表示、及びデータ記憶のためのソフトウエアファームウエア、及び/又はハードウエアを含むことができる。例えば、システムの一変形は、システムを制御し、データを取得及び表示し、スプレッドシートフォーマット設定されたテキストファイル内にそのデータを記憶するLabViewソフトウエアに関連して「National Instruments」製モデル9632SBRIO基板を利用する。

0092

1つ又は複数の付加的なセンサ(図示せず)含むことができ、又はセンサ207は、流れ、温度のような他の流体特性を測定する1つ又はそれよりも多くの付加的な要素を含むことができる。コントローラは、複数のイミタンスセンサを含む複数のセンサを制御することができる。

0093

システム又はデバイスは、複素イミタンスデータを解析して液体の組成を判断し、及び/又は以下に説明するように、システムの他の態様(例えば、ポンプ、流体送出流体回収のような)を制御するプロセッサ231を含むことができる。コントローラ及び/又はプロセッサは、温度、流量などのようなセンサ207又は付加的なセンサから収集されたあらゆる付加的な(イミタンスでない)データを処理することができる。

0094

一部の変形において、プロセッサ231は、複素イミタンスデータに基づいて水溶液の組成を判断する。プロセッサは、システムと一体化することができ、又は別々である(例えば、遠在する)か、又は他のコントローラ及び/又はセンサと共有することができる。プロセッサの詳細及び例を以下でより詳細に説明する。プロセッサ231は、初期データセットを処理及び/又は解析し、液体(溶液)中の1つ又はそれよりも多くの化合物の組成及び/又は濃度を判断する論理回路(ハードウエア、ソフトウエア、ファームウエアなどとして実施可能)を含むことができる。プロセッサは、組成(溶液中又は投与されたもの)の総量を判断することができる。従って、プロセッサは、液体の投与又は液体に関連付けられた他のデバイスの作動を特徴付けることを補助するために使用することができる1つ又はそれよりも多くのセンサからの情報を受信することができる。

0095

最後に、デバイス又はシステムは、水溶液の識別された組成を報告し、記録し、及び/又はこの組成で作用する出力部241を含むことができる。報告出力部は、視覚型可聴プリントデジタル、又はあらゆる他の適切な信号とすることができる。本明細書に説明する一部の変形において、システム又はデバイスは、液体又は液体を受け取る患者に関連付けられた1つ又はそれよりも多くのデバイスの作動を調節又は修正することができる。例えば、システムは流体の組成の解析に基づいてポンプ又は弁の作動を制御することにより、物質の送出の電源を切断するか又はその送出を制限することができる。

0096

図3図9は、本明細書に説明するデバイスのいずれかに含めることができる特徴を含むシステムの一変形の回路図を示している。例えば、センサ信号の生成により流体組成を調べて、コンパクトフォーマットで溶液中の化合物の組成を示す「フィンガプリント」を捕捉するシステムは、カスタムメイド電子機器回路を含むことができる。図3に示す回路は、任意的な流量センサを含み、一部の変形において、流量センサは含まれない。

0097

この例では、「National Instruments」製sbRIO9632データ取得及びプロセッサシステムのようなカスタムメイドの電子機器を既知のプロセッサと共に使用することができる。例えば、システムは、図3及び6に示す2つの回路基板、すなわち、sbRIO基板に直接にプラグ接続されるものと、直接に又はケーブルを通じてリモートに接続することができる第2のものとを使用することができる。設計に実施される付加的な回路は、オンチップ流速計の呼出しを可能にすることができる。主基板及びsbRIOの直結は、平坦ケーブルを不要にすることができ、かつ設計を簡素化することができ、従って、信頼性、ボックス内熱交換が改善し、かつデバイスの全体的な容積配置面積)が低減される。第2の基板(周辺作動デバイス又は「POD」)は、信号条件及びバッファ方式、並びにケーブルを通じた信号転送の機能を実行することができる。この例における両方の基板は、流量測定のための機能、並びに励起電圧較正伝達関数較正、チップ及び基板温度のようないくつかの内部電子機器制御機能を提供する。

0098

例えば、図3は、主な電子基板回路図の例を示している。図4は、信号合成回路の一変形の回路図であり、図5は、4フィルタ出力を有する同期検波回路の例である。インラインPOD基板回路の例を図6に示し、図7は、POD基板信号スイッチングシステムの例を示している。POD流量センサ回路例を図8に示している。

0099

主プロセッサが、システムの残りと一体化されておらず、外部位置からのネットワーク接続により接続されたシステムアーキテクチャの代替変形を図9に示している。例えば、IQ構成でのセンサ出力の直接のデジタル化の次にパターンデータを生成するローカルプロセッサによる処理を行うことができ、データは、データ記憶及びパターン認識を行うPCベースの主プロセッサ(例えば、ウインドウズ(登録商標)又はLinuxを実行する)との高速シリアル接続を通じて伝達することができる。主プロセッサは、ネットワーク接続で必要に応じて外部と通信する。この構成は、性能の改善を得ることができ、かつ電子機器コストを低減することができる。

0100

本明細書に説明するシステムのいずれも、低イオン強度液体(例えば、希釈剤)で作動するように構成することができる。

0101

低イオン強度液体と共に使用されるシステム及びデバイス
イミタンス分光法システムは、低イオン強度を作動するように構成された電極対を含むようにセンサを適合させることによって低イオン強度液体又は低及び高イオン強度液体で作動するように適合させることができ、システムは、イミタンス測定に向けて超低周波(例えば、ミリHz範囲)電気エネルギを供給するように構成することができる。このような適合により、低イオン強度溶液に対する感度を改善することができる。

0102

米国特許出願第12/920,203号明細書(「静脈内輸液モニタリング」という名称)及び米国特許出願第12/796,567号明細書(「アドミタンス分光法を使用する薬液中の化合物の識別のためのシステム及び方法」という名称)に説明されたシステムは、IV送出のための殆どの流体が、イオン流体であり、かつ塩類とすることができ、又はイオン調剤成分を含むことができると仮定したものである。従って、上述の出願に説明された初期31個の危険薬と薬物の組合せにより、通常はイオン溶液(「通常の」イオン強度溶液、低イオン強度流体と対照して「高」イオン強度流体と呼ぶことができる)で固有のフィンガプリントが生成されている。

0103

しかし、一部の変形において、特に病院薬局という設定においては複素イミタンスを使用して低イオン強度溶液の組成を判断することが望ましいであろう。多くの薬物は、滅菌水(D5W)又は他の非イオン性溶液中の5%ブドウ糖のような低イオン強度流体で病院薬局において調合される。低イオン強度溶液では、上述のシステム及びセンサは、特に高イオン強度溶液で生成されたものと比較して非常に低いマグニチュードを有するイミタンスプロフィールが生成されるものであった。

0104

例えば、9つの危険薬は、D5W又は滅菌水で調合され、上述のシステムを使用して調べたものである。これらの組成では、固有のフィンガプリントが生成されたが、一部のフィンガプリントのマグニチュードは、イオン溶液中の薬物と比較すると非常に小さく、ノイズ比率信号の方は大きかった。

0105

低又は非イオン流体において、特定の周波数での印加された電流に対する流体内に浸漬される電極の交流(ac)応答の実数部及び虚数部は小さい。このような流体のフィンガプリントは、1つ又はそれよりも多くの薬物の存在により引き起こされた応答を示している。薬物及び/又はその調剤成分は、識別特性を生成するイオンを供給する。一部の薬物信号が小さかったという事実にも関わらず、観測された全ての薬物信号は異なり、かつノイズを有意に超えるものであった。一部の薬物信号は、ACアドミタンスの実数部(x軸)においては正のみであり、虚数部(y軸)においてノイズの範囲であり、フィンガプリントの多次元性の一部の損失が発生する。

0106

低イオン強度溶液において薬物フィンガプリントの分解能を改善するために、ACアドミタンス(インピーダンス)測定が行われる周波数範囲を拡張させた。以前は、使用した周波数の一般的な範囲は、ほぼ10KHz〜100KHzであった。低イオン強度測定を容易にするために、電子工学は、35ミリHz(0.035Hz)もの低い周波数で測定を可能にするように修正された。低周波数を含む周波数範囲を使用する低イオン強度薬物の検出により、図10A及び図10Bに示すように、得られるフィンガプリントの情報及び示差性が結果として劇的に改善した。図10A及び図10Bは、2つの異なる周波数範囲にわたって滅菌蒸留水で調合されたヘパリンに関する部分的な複素インピーダンスパターン(「フィンガプリント」)を示している。図10Aは、高(「普通の」)イオン強度調剤に対しては良好に機能するか、低振幅特性によって示すように、水及びD5Wのような低イオン強度調剤に対しては良好には機能しない10KHz〜100Khzの周波数範囲を示している。

0107

図10Bにおいて、同じ溶液は、500Hzと100KHz間で測定されたように示されている。複素インピーダンスパターンは、図示のように、低周波数で測定された時の方が遙かにしっかりしている。両図では、6対の電極(Au/Au、Au/Pd、Pd/Pd、Au/Ti、Ti/Ti、Pd/Ti)を使用した。

0108

より低い周波数範囲に対応するように電子機器を修正することに加えて、本明細書に説明するシステムは、低イオン強度流体で作動するようになった修正センサを含むことができる。薬物及び投与量をマルチパラメトリック(イミタンス)感知のための前の試作モデルセンサは、生理食塩水のようなイオン流体中の薬物の検出に良好に構成されたACアドミタンス感知パッドの形状(サイズ設定を別にして)であった。しかし、センサ形状は、低イオン強度流体をより容易に検出するように修正することができる。例えば、一部のセンサ変形は、1つ又はそれよりも多くの(及び好ましくは3つの)対の低イオン強度電極(低イオン強度で複素イミタンスを測定するように構成された電極)を含む。低及び高イオン強度での作動のために構成されたセンサの変形において、低イオン強度電極に加えて、高(普通)イオン強度のための電極も含まれている。

0109

低イオン強度電極は、通常は、低イオン強度溶液中の複素イミタンスの測定を補助するように構成された形状を有する。センサ形状の変化により、他の電極構造部より周囲の液体との結合の方が大きいように、対の2つの金属電極の各々を分割して得られる対の形状を変えることによって低イオン強度流体中の薬物検出の感度が改善する。例えば、電極対内の電極の各々は、対の他方の電極の他の平行なストリップと相互嵌合している導電材料から作られる細長い平行ストリップ(露出した溶液接触接触面を有する)で形成することができる。この構成では、D5Wベースの調剤及び水性ベースの調剤のバルク導電率はよりイオン含有量がより高調剤より遙かに低く、一方、電極の隣の2重層のアドミタンスは、生理食塩水の場合と同様の桁数のままであるという事実が考慮される。これらの2つのアドミタンスが順々に関連するので、バルク導電率からの応答は表面効果に優り、従って、液体組成の差より引き起こされる表面効果を部分的に隠すものである。相互嵌合する形状により、電極対は、電極を実質的に密接に併せて薬物識別に有用な表面効果に有意な影響を与えることなく電流が電極フィンガの橋渡しをするように複数の平行の通路をもたらすことにより、低いバルク導電率の影響を大幅に低減することができる。

0110

低イオン強度流体内の薬物検出の影響を非常に受けやすいセンサ形状を図11Aに説明している。この例では、センサは、3つの低イオン強度電極対を含み、対の各電極は2つの金属電極と相互嵌合し、得られる対の形状により、相互嵌合しない電極構造よりも遙かに固い、周囲の液体との結合が得られる。上述のように、これが機能するのは、D5Wベースの調剤及び水性ベースの調剤のバルク導電率が、イオン含有量がより高い調剤よりも遙かに低く、一方、電極の隣の2重層のアドミタンスは、生理食塩水の場合と同様の桁数のままであるからである。これらの2つのアドミタンスが順々に関連するので、バルク導電率からの応答は表面効果に優り、従って、液体組成の差より引き起こされる表面効果を部分的に隠す。図11Aでは、3対の相互嵌合する電極は、矢印によって示されており、対の各々は、異なる導電材料、すなわち、Au−Au1101、Pt−Pt1103、及びTi−Ti1105で製造される。一部の変形において、2つの金属は、異なり、従って、電極の一方は、第2の電極を形成する第2の導電材料(例えば、Ti)と相互嵌合する第1の導電材料(例えば、Au)で製造される。3つの高イオン強度電極単一パッド1111、1113、及び1115も参考のために示されている。これらの電極の各々は異なる導電材料、Au1113、Pt1111、及びTi1115で形成され、従って、3つの電極対(Au−Ti、Au−Pt、及びPt−Ti)を形成することができ、付加的なパッド電極を含むことができる。一部の変形において、高イオン強度測定のための単一の電極は、低イオン強度の相互嵌合する対から分離される。使用中は、低イオン強度の相互嵌合する対からの同じ励起電極を使用することができるが、電流は、分離された高イオン強度電極上で測定(取得)することができる。従って、Au−Au高イオン強度測定は、低イオン強度電極対のAu電極の1つとの近くの高イオン強度Au電極間に測定することができる。

0111

一部の変形において、低イオン強度電極は、相互嵌合し、D5W中のような低イオン強度調剤に対して、約100マイクロメートル未満互いから分離される。高値イオン強度電極(パッド)は、通常は0.9%通常生理食塩溶液中のような高イオン強度調剤に対しては0.25mmを上回って互いから分離される。低イオン強度電極の形状も、電極のピッチにより高イオン強度電極と異なっている。例えば、低イオン強度電極のピッチは、ほぼ30マイクロメートルであり、分離(縁部間隙は10マイクロメートル)又はピッチ及び掃引幅は、ほぼ30マイクロメートル、20マイクロメートルである。

0112

図11Bは、電極の対の一方の流体接触面の拡大図を示しており、第1の電極109の細長い平行した長さは、第2の電極1111の細長い平行した長さと相互嵌合するように示されている。平行した長さ(例えば、図11Bの1つ置きの長さ)の全ては、この例では電気的に接続され、接続は、図11Bでは見ても分らず、電極の流体接触面を示すだけである。3つの高イオン強度電極(単一パッド1113)の1つも参考のために示されている。

0113

図11Bでは、電極の非流体接触面は絶縁される。例えば、図11A及び図11Bでは、2〜5マイクロメートル厚の絶縁層は、相互嵌合する低イオン強度電極を形成する細長いストリップを含む電極の液体接触部分を除き構造体の全てを覆う。絶縁材料は、細長い長さに沿ってから取り外され、電極が試験される流体に露出される形状を定める溝を形成する。このような溝の幅は、ほぼ10−マイクロメートル〜30マイクロメートル幅である。絶縁層は、センサトレースとの外部電気接続を可能にするためにセンサチップの周囲ではパッドを覆っていない。

0114

相互嵌合する電極構造体を有する低イオン強度センサは、線形/湾曲/円形とすることができ、円形構成を図11に示し、より詳細に図11Bに示している。円形/湾曲構成は、単一パッド(相互嵌合しない「高イオン強度」)電極は小型化して円形パターンの中心に設けることができるので空間利用改善を可能にすることができる。線形(非湾曲/円形)構成(図12に示す)において、単一パッド電極1211は、伸展されて線になり、線形の相互嵌合する構造1201に当接して整列される。

0115

図13A及び図13Bは、図11A及び図11Bに説明したセンサのための取付けシステム/保持具の一例を示している。この例では、センサは、流体が電極に接触することを可能にする開口部を上部を有する規格SOIC−10準拠パッケージに取り付けられる。このセンサ設計の1つの可能な利点は、主として流速計を含まない変形においては配置面積の低減である。他の変形は、図12及び図15A及び図16に示すように、流速計を含むことができる。上述のように、これらのセンサは、集積回路パッケージングおいて広く利用された規格SOIC−10準拠パッケージのようなリード数が低減された小さくて廉価なパッケージ内に取り付けることができ、例示的な次元を図13A及び図13Bに示している。本明細書に示す図のいずれにおいても、次元は、例示のためにすぎず、実際の次元は、増大する場合もあれば、小さくなる場合もある。これらのセンサの小配置面積化により、多くのセンサをバッチ製作することを可能にすることができる。例えば、2,576個のセンサを各々の標準的な5’’x5’’ウェーハ(例えば、図14)からリソグラフィ処理を用いて生成することができる。様々な代替センサ設計を図15A図17Jに示している。

0116

あらゆるセンサ感知トレースパターン設計は、性能、リソグラフィ制限事項製造コスト間のいくつかの妥協の反映である。例えば、パターン適合又は認識のためのパターンとして処理することができる統計学的に意義があるデータセットを生成するために、センサ応答データは、アプリオリとして知られていないと考えられる特定の周波数範囲で収集さめるべきである。周波数範囲は、センサ簡略化された集中定数CR等価回路から推定することができ、ここで、Cは分極層の同等キャパシタンスであり、Rはバルク抵抗である。これらのパラメータの両方とも、流体の組成及びセンサトレースの形状に依存する場合がある。これらの2つのパラメータは、例えば、0.9%の生理食塩水のような較正液中で測定し、他の流体の特性の知識に基づいて外挿することができる。センサ形状は、純粋な生理食塩水からD5W又は滅菌水までの溶液イオン含有量範囲として値Rが約1.5kオームから数メガオームの範囲であることが実験的にわかったように選択することができる。キャパシタンスは、同様には変化しない場合があり、通常は約2.15nFの0.9%の塩値の10倍以内で変化する。センサアドミタンスにより、周波数が0Hzから無限大まで掃引された時に複素平面で特徴的180°アークが生成される。実際には、完全なアークは必要なく、アークの断面だけで以下の自動認識には十分なパターンである。アークφ上の複素アドミタンス測定点の角位置間の簡略関係では、アークの中心から見た時に等価回路パラメータR及びC、及び測定周波数fは、以下のものである:

0117

例えば、10°で開始して170°角度で終了するアークセグメントを対象とするために、アークの中心から見た時に、4.38KHzから572.6KHzまで周波数範囲を走査すべきである。10°段階でアークに沿って均等に分布した16の測定点を生成するためは、測定は、以下の周波数、すなわち、4.38KHz、8.83KHz、13KHz.42KHz、18.23KHz、23.36KHz、28.92KHz、35.08KHz、42.04KHz、50.1KHz、59.7KHz、71.54KHz、86.77KHz、107.43KHz、137.64KHz、186.96KHz、284.11KHz、及び572.6KHzで行われるべきである。従来の市販の集積回路を利用してこの周波数範囲で機能すると比較的簡単である。

0118

データセット取得の持続時間は、センサ構成に適合するように調節することができる。上述のように、Rの値は、D5W調剤中では大幅に増加し、一方、Cは、範囲に束縛されたままである。上述の公式から分るように、周波数は、あらゆる特定の角度に対してRが無限大に増加する時にゼロに向かう。超低周波では、長い検出時間が必要であり、取得時間が数秒よりも大きくてはいけない臨床設定においてデバイスが使用可能か否かが判断される。付加的な相互嵌合するパターンでは、Rの値を下げる低イオン強度流体への電界の結合の有意な堅牢化をもたらすことによってこの問題に対処し、一方、通常生理食塩溶液のようなより高い導電率の流体において、相互嵌合する電極は、実際上、電気的に短絡する。これらの効果のために、低イオン強度流体中の測定は、相互嵌合する電極間に行われ、イオン強度がより高い流体中の測定は、より小さい個々の電極の間か、又は相互嵌合する電極と個々の1つの間で行われる。

0119

最新のリソグラフィ処理は、非常に正確な金属溶射パターン及び絶縁層を生成することができるが、感知要素の価格を低く保つことができ、感知要素を非常に再現可能に保持しながら低精度及び低価格リソグラフィを使用することが中心であった。製造の精度、再現性とコストの間に行われる妥協は、センサ上の最小の特徴のサイズを10μmに保つことを示唆することができる。技術及び製造の改善により、この最小の特徴サイズを低減することができる。

0120

先に示すような線形の相互嵌合する電極構造では、上述の要素の多くに対処することができるが、図11Aに示すように、円形の相互嵌合するパターンを設計することによって感知要素領域内の更に別の低減をもたらすことができる。高イオン強度流体に使用された直線的な個々の電極は、等価回路の得られる値R及びCを実際上同じに保ち、かつ低イオン強度の流体との電気的結合を損なうことなく相互嵌合するパターンを巻き付けて小型化して電極パターンの残りに近づけて設けることができる。得られる小型化は、ウェーハ当たりのセンサ要素の数をほぼ2倍にすることを可能にする。

0121

本明細書に説明する感知要素は、感知パターンへの容易なアクセスを容易にし、かつ実験室機器相互接続する一体化リードフレーム、及び図15B及び図15Cに(及び先に図13A及び図13Bに)示すように、相互嵌合する対の数及びパターン内のフィンガ間距離の変動を含むことができる。一般的に、試験される流体と連通することができるようにセンサを固定するあらゆる適切なマウント、保持具、又は他のインタフェースを使用することができる。様々なシステムのいずれかに使用することができるこのようなマウント/コネクタの多くの例を説明すると共に以下でより詳細に説明する。

0122

本明細書に説明する低イオン強度溶液中の薬物に対するシステムの感度を改善する修正(電子機器及びセンサの両方の修正を含む)は、秒からミリ秒への薬物認識時間を短縮する付加的な利点を有することができる。

0123

センサマウント
図13A及び図13Bを参照して上述したように、感知要素は、標準的な開口空洞SOIC−10パッケージに取り付けることができる。他のセンサ変形では、センサダイ面積を低減し、かつ「フリップチップ」のような低コストパッケージング技術を実施することができる。一般的に、本明細書に説明するセンサは、パッケージ及び液体収容部を形成するために電気接続及びオーバーモールドに向けてワイヤ結合でセンサを取り付ける集積回路梱包システムと共に使用することができる。例えば、レーザダイオード及び集積回路のための市販のパッケージと類似の構造体は、センサを取り付けかつ液体収容部をもたらすのに適用可能にすることができる。一部の場合には、パッケージは、窓を含まない場合があり、上部に開口部を有する場合がある。

0124

代替的に、センサは、エッジコネクタ又は他のインタフェースシステムとの接続のためのリードをもたらすようにパターン化されたプリント回路基板(PC)基板の小断面に取り付けることができる。PC基板は、剛性又は撓み材料とすることができる。センサ及び基板は、プラグ、又はセンサが流体に露出され、pc基板がハウジングを通過して測定システムに接続する他のアセンブリに成形することができる。図18A図18Eは、この構成の一例を示している。例えば、図18Aでは、センサ「チップ」は、電気接点を有するPCBにろう接される。センサ及びPCBは、次に、センサは、適切な受け入れ形状を有するチューブに突き出るように矩形のプラグに成型することによって保持具に結合することができ、センサは、チューブを流れるあらゆる流体の経路内に設けられる。チューブ領域は、次に、流体の組成を判断するためにデバイス内の流体のイミタンスを測定するデバイスと結合することができる。図18B及び図18Cは、この構成の側面図を示し、一方、図18Dは、センサがチューブのルーメンに突き出るチューブの端面図を示している。図18Eは、この同じ変形の斜視図を示している。

0125

センサマウントの向き及び/又は構成は、センサ及びシステムの使用目的に依存する場合がある。例えば、一部の変形において、センサは、流体をモニタし、患者に投与される時にあらゆる薬物の濃度を含め組成をモニタすることができるように「インライン」構成で取り付けられる。マウントの変形は、「サンプリング及び測定」の構成に適切とすることができ、この構成では、試験される少量の流体は、センサを含む試験セルに入れられる。これらの構成の付加的な例を以下に示している。

0126

例えば、図19A〜図19Cは、チップリードフレーム内にセンサを含むインラインカテーテルの一変形を示している。この例では、センサ1901は、カテーテル本体に接合又は成形される。ケーブル1903は、コネクタにセンサからコネクタまで延び、マウントの端部は、Y字形成形/接合されたものを含む。デバイス全体は使い捨てである。図20A図20Dは、センサを保持するインラインコネクタの類似の変形を示している。この例におけるセンサは、IV流体ラインと共にインラインで設けることができるカテーテルに組み込まれている。センサは、流体通路に突き出て、かつ流量センサを含むことができる。図20Aは側面斜視図を示し、図20Bは端面図を示し、図20Cは側面図を示している。拡大透視図を図20Dに示している。

0127

図21Aは、隔壁又は他の密封機構を含むセンサ及びマウントの別の変形を示している。この例では、隔壁又はシールは、流体を含み、かつ使用前のセンサ汚れを防止する。アセンブリは、流体が感知チャンバ/センサから除去し難い可能性があるので使い捨てのように構成される。隔壁2101及び弁キャッピングシステムは、危険な流体の収容を可能にする。アセンブリは、アセンブリへの流体の追加中に空気量低減により引き起こされた内部空気圧一方弁2103を通じて抜くことができる。下部センサアセンブリ2105は、センサ要素2107が接着剤又は他の手段を通じて取り付けられた射出成形チューブから構成される。コネクタのこの端部は、締め切ることができる。y字形アセンブリは、下位センサモジュールアセンブリに装着することができる。図21Bは、側面斜視図を示している。

0128

センサマウントの別の変形を図22A図22Bに示している。このマウントは、センサがマウントの壁上にある円形チューブとして構成される。チューブ構造体は、センサ要素2201で形成することができ、剛性又は可撓性PC基板が、導電接着剤又は半田パッドでそれに接合されている。PC基板は、センサ面の流体への露出が可能にするためにセンサがすぐ上に取り付けられている開口部を有する。この例では、基板が可撓性材料から製造された場合に、取り付けられたセンサを含むチューブに転造することができ、チューブ構造は、センサが壁の内側にあり、接点が外側にあるチューブ部分を生成するためにポリマーでオーバーモールドすることができる。チューブは、円筒体に転造することができ、端部は、センサ要素に装着することができる。これらの構成のいずれかをセンサを露出させる開口部を有する支持チューブ巻回し、次に、チューブの外周囲周り露出接点を有するチューブアセンブリを形成するためにオーバーモールドすることができる。

0129

図22A及び図22Bは、インラインで使用するか又は静的とすることができる(一端が締め切りである場合)管状マウントの別の変形を示している。この例のセンサは、低イオン強度電極領域2201及び高イオン強度単一パッド2203を含む。対称リング又は他の対称的構造接点を用いて設計されている場合に、センサチューブアセンブリは、回転による整列を必要とすることなくシステムに設けることができる。図23A及び図23Bは、オーバーモールド外スリーブ又はハウジング2307と共に使用することができる1つ又はそれよりも多くのセンサ2301、2303のための円筒形マウントの別の変形を示している。この例では、センサは低イオン強度電極対センサ2301及び高イオン強度(単一パッド)センサ2303を含む。

0130

本明細書に説明するシステムのいずれにおいても、複数のセンサを使用することができる。従って、マウントは、図23Cに示すように複数のセンサを保持するように構成することができる。複数のセンサ2331、2333を使用し、信頼性を改善することができる。例えば、複数のセンサ要素を特定のシステムに使用し、複数のセンサの応答を互いと比較することによって信頼性を改善することができ、異なる場合には、一部の場合に不正確である測定値不合格と処理することができる。

0131

上述のように、このような管状マウント設計は、一端で密封することができ、又は液体チャンバとして使用することができ、又は貫流用途のために開放式とすることができる。別の実施形態(図24A〜図24C)は、通過する円形ボア2409を有する正方形又は矩形の短い材料を使用してセンサ要素にアクセスするためのボアの開口部で液体を移送する。センサ2403を撓みケーブルにろう接し、次に、正方形チューブ接着することができる。このアセンブリは、次に、撓みケーブルでのリードへのアクセスを提供しながらセンサ及びケーブルを封入するためにオーバーモールドする2407ことができる。ステムの残りと接合ようにオーバーモールドを適合させることができ、センサは、確実に所定の位置になる。

0132

図25A図25Cは、図13A図13B及び図16B〜図16Cで先に示すものと類似のリードフレーム内に詰められたセンサの別の例を示している。この例では、センサ2501は、リードフレーム2503内に詰められ、ワイヤがリードフレームに接合され、上部に成型/形成される。流体は、静的測定に向けて直接に開放式空洞に加えることができる。取り付けられる封入式管状構造体に関する類似のリードフレーム技術をインライン動的測定(又は一端を締め切った条件での静的測定)使用することができる。この例を図26A図26Cに示している。

0133

一部の変形において、センサは、毛細管ストリップとして(適切なマウント/保持具を用いて)構成される。図27A図27Cは、この実施形態の一変形を示している。この変形において、センサは、積層条件/流体に接する小さいポート2701を伴う材料の層間に装着又は密封することができ、ポート2701は、センサ2703まで流体を吸い上げる毛細管作用を容易にするように設計される。センサリードは、センサから電子機器とインタフェースで接続する接点2705に至るストリップの背面まで一本ものとすることができる。これらのトレースは、積層式ストリップに組み込むことができる。図27Aは正面図を示し、図27Bは側面図を示し、毛細管ストリップは、薄いかつ使い捨てのインシュリンモニタリングストリップと設計が類似のものとすることができる。

0134

一部の変形において、センサは、センサを締着してそれによって流体と連通した条件で密封することによって流体との接触するように構成することができる。例えば、チャンバは、フローセルを形成するために密封ガスケットとインタフェースで接続するように構成することができる。フローセルは、特に2つの片の材料間にかつシールガスケットで締着されることによって流動中の又は静的液体とインタフェースで接続することができるセンサのより大きいバージョンに有効とすることができる。ガスケットの方が、センサを簡単に再使用可能であるか又は簡単に交換することを可能にすることができる。センサは、ケーブル又はフローセルに取り付けるか、又は接点にアクセス可能ロボットアーム上に取り付けられた専用プローブでシステムの残りに接続することができる。図28A図28Aは、フローセル及びセンサの一変形を示している。例えば、図28Aにおいて、フローセルは、システムの残りとの接続に向けてコネクタを露出条件に(この例では、取り付けられたPCBとして図示)放置したまま、上部及び下部のハウジングの間にセンサ2803及びガスケット2805を密封するために下部ハウジング2803に上部ハウジング2801を締着することによって形成される。入口2811及び出口281ポート及びコネクタを使用して流体源と組付けされたフローセルを結合することができる。一部の変形において、出口は、静的測定が可能にするために、締め切り条件にされ、又は遮断可能である。図28B図28C、及び図28Dは、それぞれ、組付けされたフローセルの正面図、側面図、及び側面斜視図を示している。図29は、図28A〜28Dのフローセルに向けてPCBコネクタと結合するプローブの一変形を示している。この例では、プローブはPCT上の接点とインタフェースで接続するピン2905を含む。図29は、フローセル内のセンサ2903を示すフローセルの断面を示している。

0135

一部の変形において、センサを有する流体セルは、密封閉鎖されたチャンバではなく開放式チャンバによって形成することができる。例えば、流体セルは、センサを含む基板にチューブの一端を固定することによって形成された管状のチャンバとすることができ、チューブは、センサに接着することができ、液体の小さい一定容量を静的測定に向けて追加することができる。

0136

上述のデバイス変形の多くがバッチで製造されて、マウント又は保持具との結合に向けて個々のセンサに切断されるセンサを含むが、一部の変形において、センサ(例えば、シートから無切断又は複数のセンサと共にストリップへ切断)のアレイを使用することができ、マウント又は保持具は、並行して又は連続的にアレイ又はセンサとの使用に向けて適合させることができる。例えば、センサは、長いダイスカットされていないストリップで製造することができ、チューブ又は他の流体収容要素は、センサが形成された流体セル(チューブ及びセンサによって形成)内の流体に露出するように各センサに結合することができる。一部の変形において、流体セル(例えば、チューブ)の「壁」は、新しいセンサを使用することができるようにシート又はストリップ上の異なるセンサに移動することができる。複数の平行した流体セルを同時に形成することができる。例えば、センサのストリップは、デバイス内に取り込んで、ストリップが適切な位置にある時にセンサ接点を接続している間にシステムが流体セルを起動させて形成するように、1組の接点に対してインデックスを付けることができる。

0137

図30A図30Cは、センサ3001のストリップ上にチューブ3003を置くことによって流体セル(5つの平行したセルが図示)を形成するように構成されたシステムの一変形を示している。図30Aは、センサのストリップ上に密封される5本のチューブで形成された5つの開放式チャンバとして構成された組付けされたチャンバの側面斜視図を示し、センサは、コネクタが露出するか、又はシステムの残りに装着すべきカプラ/コネクタに接続されるようにストリップ上に固定することができる。図30B図30Cに示すチューブと共に使用し、かつ図30Aに示すように組み込むことができるセンサのストリップの一部を示している。

0138

一部の変形において、センサ(例えば、センサのストリップ又はシート)は、流体をセンサに直接に加えることができるように、開放式流体セルを含む井戸又は他の流体セルを形成する材料に装着することができる。例えば、図31Aは、図31Bに(で)示すように、流体チャンバ又はセル3105を形成することができるセンサ3101のストリップを示している。図31Bにおいて、肉厚テープ3103の適用されたストリップは、センサのアクティブ区域上に穴を形成するために穿孔されるか、ダイスカットされるか、又は打ち抜かれたものである。この場合に、流体のための井戸は、厚い追加された層3103のこれらのホールによって形成される。

0139

本明細書に説明するシステムのいずれも、自動的に複素イミタンスを測定して溶液の組成を判断するように構成することができる。例えば、システムは1つ又はそれよりも多くのセンサを読み取る移動式の又はロボットアーム/センサを含むことができる。この構成は、特にセンサのアレイを読み取るのに有効とすることができる。例えば、システムは「浮動ヘッド」読取サブシステムを含むことができる。センサ、センサアレイ、又はセンサのウェーハを移動する可動式試験ヘッド及び/又は可動式センサ保持具を使用することができる。一部の変形において、接点(例えば、ポゴピン)を含む移動ヘッドは、センサと接触し、移動ヘッドは、試験流体で満たされた液体のカートリッジを含むことができる。ヘッドは、次に、プローブヘッドがセンサに触れた時に、センサ上に試験される流体の滴下を(例えば、小さい液滴として)投与することができる。図32A〜図32Cは、このようなシステムの一変形を示している。図32Aは、センサに接触するピン3201を含む移動ヘッド3207の下側及びセンサ上へ試験すべき液体の滴下を投与する液滴分注器3203を示している。図32Bは、センサ3205を保持するステージ上に位置決めされた移動ヘッド3207を示している。これは、液体サンプルの高収量選別又は処理を行って液体の組成を判断に適応させることができるシステムの一例である。

0140

システムの別の変形は、浮動ヘッド、プローブアセンブリ、又は縁部接点との使用に適合させることができるセンサの完全なウェーハを含むことができる。例えば、図33に示すように、浮動ヘッド(移動ヘッド)は、ウェーハのシート3301又はストリップから連続して読み取るために使用することができる。従って、センサは、ウェーハの形態で製造することができ、ダイスカットされない。センサには、測定を行うロボット(又は人)を通じてプローブシステム3303によりアクセス可能である。ダイスカットされていないセンサのアレイは、線形、円形、又は他の形状とすることができる。プローブは、センサの接点にアクセスする適切な形状を取ることができる。更に、プローブは、自動的又は手動でセンサにアクセス可能である。上述のように、一部の変形において、センサは、井戸を含むことができ、従って、センサのアレイの製造は、各センサ要素に井戸を追加する製造段階を含むことができる。

0141

ここに説明するセンサを製造する方法は、主としてリソグラフィ処理による方法(例えば、電極の正確な配置を形成するリソグラフィ処理による方法によるセンサの製造)を含むが、一部の変形において、センサは、非導電材料に組み込まれるワイヤから製造して導電表面を形成するために切断される。例えば、センサは、ワイヤを絶縁材料に組込み、ワイヤの端部を露出させるために切断、研磨、又は穿孔することによって製造することができる。これらのワイヤ端部は、センサ要素になり、ワイヤ自体は、測定システムとの接続のためのリードになる。

0142

図34A図35Bは、センサ3401が構成可能な流路を有するMLP様式のリードフレーム3403内に詰められたセンサマウントの別の変形を示している。この実施形態において、センサは、接着剤の薄層でSEMP人MLP5x5−32−OP−01のようなMLP様式のリードフレームデバイスに接着し、次に、パッケージの右側及び左側上の接点にワイヤ結合することができる。次に、ダム及びフィル処理により、ワイヤ結合を覆う/包み込むことができる。それによってセンサ中心部周りに流路アセンブリを取り付ける透明な経路ができる。

0143

流路アセンブリは、センサ面及びMPLパッケージに流路アセンブリを接着剤で接合することを可能にする特定の外部形状を有し、射出成形プラスチックから構成することができる。マウントは、側面に、MPLパッケージとのコネクタのためのスナップ式ロック特徴部を生成する溝と、経路の両端に、センサに取付具を装着する形状とを含むことができる。マウントの外部形状は、長い側面の1つに沿って、センサから情報を受信するシステム内のセンサ接続を起動させるために使用される一連ラック歯車又はタブを含むことができる。

0144

取付具は、必要に応じてシステムの残りとインタフェースで接続するように設計することができる。例えば、一部の変形において、保持具は、患者に至る流路とライン内でセンサを接続する取付具を含むことができる。従って、保持具は、IVチューブに適応する助けになり、かつセンサにわたって一様な流を保証するように遷移部流体力学を改善しやすくするためにルアー取付具、プラグ、及び/又は寸法遷移部を含むことができる。一部の変形において、取付具/保持具の内部形状は、センサ要素への流体アクセスが可能にし、滑らかな流路が得られるようにし、チューブ又は取付具内の乱流を防止するにするように構成される。流路に一体化するように構成されたコネクタの例を図35A図35Dに示している。この例では、センサ3501を保持する保持具3503は、センサの電極をコネクタを流れる流体と接触した条件に保持する管状(インライン)マウントとして構成される。コネクタの端部は、ルアー取付具3505に、及びルアー取付具を通じてチューブ(例えば、IVライン)3507の各片の端部に接続するように構成される。ルアーは、一部の変形においてはチューブにマウントをロックすることができる。図35Bは、マウントを通り、及び中心部のセンサ領域を過ぎる流体通路を示す図35Aのマウント/保持具の部分透視図を示している。図35Cは、マウント/保持具の非透視図を示し、図35Dは、マウントの上面図を示している。

0145

図36A及び36Bは、マウント/保持具へのセンサの装着を示している。一連のポゴ様式のピンを有するコネクタ3605は、図35A図35Dに示す取り付けられたセンサ/流体インタフェースアセンブリとインタフェースで接続するのに使用することができる。コネクタ3605をセンサパッケージ3601に確実にロックし、使用後に取外し可能であるのに十分に可撓性であることを可能にするロック機構3607を含むことができる。

0146

図37は、イミタンス分光法により液体組成を判断するシステムの一部として使用されるセンサのためのインラインマウント又は保持具の別の変形を示している。この例では、センサは、マウントにより流路内に直接に保持される。MLP様式のマウントの場合と同様に、上述した直接の取付けは、センサを所定の位置保持する中心射出成形プラスチック構成要素によって達成することができる。端部インタフェースは、単にボアではなく、何らかの適切な直径及び長さの押出し成形されたボスを含むことができる。一般的に、組成を判断するシステム及び/又はIVシステム又は流体管理デバイスの様々な構成のいずれかにインタフェースで接続する時に最大可撓性が可能にするようにあらゆる適切な端部インタフェースを使用することができる。

0147

この例では、センサは、液体感知センサ及び/又は流量感知又はその両方とすることができる。一部の変形において、複数のセンサは、並列に又は直列に使用する(互いに「積み重ねる」)ことができる。図37示す例は、センサと流路間液体シール確定させるオーバーモールドを含むことができ、オーバーモールド(スリーブ、ハウジングのような)は、他のシステム構成要素との接点及びコネクタになることができ、かつ起動又は感知を目的として追加された形状を含むことができる。図39は、各々コネクタ3801に結合された2つのセンサ及びその両方に結合するオーバーモールド3803の一変形を示しており、センサ及び保持具は、オーバーモールドにスナップ装着されて、コネクタの内部ルーメン流体接続しているセンサを密封することができる。

0148

類似の例を図39A図39Eに示している。この実施形態において、センサは、図37に示す構成と類似の適切な形状を有し、すなわち、マウント/チューブのルーメン内を流れる流体がセンサに接触するように下に向く射出成形チューブ(マウント)に直接に接着することができる。センサ周りの接着シールにより、センサとチューブの間に液体障壁を生成することができる。図39Dは、流体がセンサに接触するようなマウント/チューブルーメン内の流体の流れ3915の方向を示している。あらゆる付加的な可撓性回路をセンサに結合(ろう接)し、図39Eに示すように、チューブの長い軸線に沿って経路を決めることができる。オーバーモールド(図示せず)は、次に、フレックス回路及びセンサを封入するためにこの内側アセンブリに適用され、マウント(チューブ)内を流れる流体がセンサに接触することを可能にする最終液体シールを生成することができる。オーバーモールド及び/又はマウントは、読取デバイス又は他のシステム構成要素との係合に向けてキーイング特徴部を生成するように構成することができる。このセンサモジュールは、次に、他の流体動的構成(すなわち、静的測定のための一端上のプラグ、流量測定のための各端部上のチューブ、IVバッグ通過のためのスパイクのような)を容易にするために他のデバイスに接着するか又は組み込むことができる。あらゆる適切なセンサ(低及び/又は高イオン強度センサ、流量センサなどを含む)をこれ又は本明細書に説明するマウントのいずれかと共に使用することができる。例えば、図41は、取り付けられた流量センサ4103の例を示している。上述のように、複数のセンサ(異なるタイプの流量センサを含む)は、流体ID及び流量測定を行うために互いに装着するか、又は個々の流動又は流体ID測定に向けて別々に使用することができる。

0149

図42A図42Cは、フローセルとして構成されたセンサ及びマウントの別の変形を示している。この変形において、センサは静的又は流動中の測定に向けてチューブ内に含めることができる。チューブ4205は、ポリプロピレン又は他の適切な材料とすることができ、かつ(この例では)ボアへのアクセスを可能にするためにセンサ4201の長さを拡張する1/64’’のスロット4209がチューブ内に機械加工される。チューブの外径部上で、及びスロット周りには、センサ4201のリード部を生成するためにするために、かつセンサとチューブの間に接着剤を追加する小容積部をもたらすために面取り部ボールエンドミルで機械加工される。この例におけるチューブのIDは、0.093’’であり、ODは0.250’’である。チューブの端部は、1/4’’−28ネジ山ネジ切りされる。このネジ切りされた接続部は、多くの他のタイプの取付具に対応するように適合することができる。一例において、チューブへの遷移中にIDの変化を最小にしながら、様々なルアー取付具に適応するように同じIDでルアー取付具を装着することができる。チューブの入口長さは、乱流がより安定した流れパターンに成ることを可能にするように最適化することができる。センサは、流れの中心部に位置する。センサは、ID部の底部に達するまで1/64’’スロットにセンサ本体を丁寧に挿入することによって位置決めされる。試験センサは、次に、VAX又はUV硬化接着剤の小さい「ビード」で所定の位置に密封される。泡を防止して乱流を粉砕するのを支援なするために10〜100μmのステンレス鋼フリットをチューブの入口に設けることができる。基部は、センサリードフレームを支持して自動化における使用に向けて位置決めを行うために含まれる。図42Aの分解組立図は、図42B内に組み込まれた条件で示されている。

0150

図42Cは、チューブのボアに突き出るセンサを示し、センサは、液体と接触される。

0151

センサマウントの別の変形を図43A図43Eに示している。この変形は、スナップ装着されるリザーバ及びプリント基板直接装着方式センサパッキングを含む静的流体感知要素(保持具及びセンサ)として構成される。この構成は、特にニードルを通じた流体の取り込みに有用である。この設計において、図43Aでは組み込まれた条件に示されており、センサ4301は、不釣合いなCTE及び幾何学的な不完全を考慮するために僅かに弾力性があるダイ4309装着材料でPCBに取り付けられる。ダイは、センサ上の接点からPCB上のAuパッドまでワイヤ結合される。パッドは、メッキバイアを通じてPCB背面上の対応するパッド4315に対して導電性である。ワイヤ結合は、エポキシ又は熱硬化系又は他の封入材料で封入される。このアセンブリは、スナップ式特徴を有する本体に一体成形されるエラストマーのシール4303を有するリザーバ4307上に取り付けることができる。パッケージがパチッと所定の位置に収まった時に、シールは、センサ面上に押し潰されて液密インタフェースが生成される。リザーバは、ニードルがセンサを損傷するのを防止することになる側面注入ポートを有することができる。このポートは、ニードルの導入を可能にするためにテーパがついており、ニードルサイズが本体に拡張し過ぎるのを防止するために特定の直径までテーパ付きとすることができる。支柱は、シール及びセンサのすぐ上に液体を投与するために中心リザーバに変えることができる。液体により変位する空気は、中心リザーバボアを通じて通気することができる。上部は、フリット、一方弁、又は小さい形状部の追加により変位する空気の通気を可能にしながら、流出を防止するように設計することができる。上部注入ポート表面は、ニードルがすべり落ちるのを防止する小さいリップ部を有することができる。図43B図43Eは、センサ及びマウントのアセンブリを示す様々な図を示している。

0152

IVライン又は他の流体取扱システムの利用に向けて構成されたセンサの別の例を図44A図44Cに示している。健康管理、射出成形、及びガラスセンサ基板への接合に使用される適切な樹脂で製造された流路は、図44A及び図44Bに示すように、センサアセンブリに装着するマウントとして使用することができる。この例において、アセンブリを通過する流路は、1/4’’OD、3mmIDである。チューブアセンブリの端部は、接着剤で装着することができる市販品取付具を受け入れるように内部雌スリップルアー形状を有することができる。1/4’’ODは、1/4’’OD配管のために製造される取付具を受け入れることができる。更に1/4’’ODは、1/4’’ODが他のタイプの機器(すなわち、平底口の1/4’’−28ネジ山)に適応することを可能にするネジ山を有することができる。チューブの設計は、ロボット操作を可能にし、並びにユーザのための指保持具として機能する外部特徴部を含むことができる。センサを流路に水平な向きに配置することを可能にするチューブの「上部」に開口部がある場合がある。流体が経路から漏出するのを密封する接着タイプのシールがある場合もある。一部の変形において、マウントアセンブリは、コネクタのオンオフサイクルを可能にするように堅牢であるセンサパッケージングとチューブの間の接着剤の接合を含むことができる。C−30−10センサが使用される(図11A図15A、及び図17Aに示すような)場合に、センサの寸法の1つは、パッケージ式センサがチューブの開口部に及ぶことを可能にするために長さが3mmに等しいか又はそれよりも大きいとすることができる。開口部は、ちょうど流体にセンサ要素を露出するのに十分な大きさとすることができる。開口部は、異なるセンサ設計に適合するように異なる開口部サイズを有することができる。

0153

コネクタは、コネクタを様々なシステムと共に使用することを可能にする複数の構成を有することができる。一例において、コネクタハウジングは、コネクタが流路チューブ(例えば、IVライン)に装着することを可能にするスナップタブを有することができる。コネクタハウジングの内側に、ケーブルに接続してケーブルとのインタフェースになることができる一連のポゴピンを有するPCBを含めることができる。別の変形において、内部構成は、同じPCB及びポゴピン及び別のPCB又はフレックス回路又はコネクタ及びスナップタブがある又はないハウジングとのインタフェースを有することができる。ハウジングは、ロボットマニピュレータのための結合サイトを含め、ロボット操作又は自動操作を可能にする外部特徴部を有することができる。例えば、接続を行う1つの方法のみを可能にする何らかの非対称的形状がチューブ内にある場合がある。人手による簡単な操作を可能にするコネクタ設計が存在することができる。

0154

この変形における流体の流動率は、50〜2000ml/hrの範囲に対してはセンサ要素にわたって滑らかであることが予想されるが、より高い及びより低い流量において良好に機能することができる。これを、50(上部)及び2000ml/hr(底部)でのCFDを示す図45A及び図45Bに示している。

0155

図18F図18Iは、図18A図18Eに示すものと類似のインライン流体感知に使用することができるセンサハウジングの他の変形を示している。フローセル又は静的セル内にセンサをパッケージすることに対して、センサは、マウント/ハウジングに組み込んで、デバイスの外部コネクタにセンサを接続する接触パッドになることができる。ハウジングは、ハウジングの間に適切な気密材料又は接着剤と互いにスナップ装着される2つ部分から構成された射出成形部とすることができる。代替的に、ハウジングはセンサ要素が湿潤化してセンサ要素にわたって非乱流になることを可能にする正方形、又は矩形、又は円形、又は別の幾何学形状を有するように成形することができる。入口及び出口は、共通取付具との接続を容易にするあらゆる数の構成を有することができる。1つの構成は、様々なポンプハウジング、共通取付具及び他のデバイスに適応するためにチャンバの両端にl/4¨−28ネジ山を有することができる。

0156

例えば、センサは、上述したものと類似の入口及び出口入力を有する〜3/16’’の機械加工されたチューブ内に設けることができる。ボールエンドミルでスロットの上部で皿取りドリル面取り部を機械加工し、1/64’’スロットを中心ボア切り込むことができる。センサをスロット内設けることができ、皿取りドリル部は、接着剤を加えるリザーバになる。接着剤は、センサ要素上に滴り落ちないように特定の粘性を有し、かつ医事のために適切なUV硬化タイプとすることができ、かつ迅速に硬化させることができる。センサを安定化し、破断を防止し、センサのリードにコネクタを装着する形状をもたらすためにサポートブラケットを取り付けるための、センサと平行なチューブの外側への平坦カットが存在することができる。

0157

この概念と類似の別のバージョンは、更にセンサを小型化し、かつも流動容器及びセンサアセンブリの公差増大を可能にすることができる。例えば、センサは、対応する適切なPBCに接着し、次に、PCB上の接点にワイヤ結合又はボール半田接合される望ましい構成のいずれかであるように構成することができる。このアセンブリは、次に、接続部を封入するがPCB上の引出し接点を露出させるようにオーバーモールドすることができる。オーバーモールドは、コネクタが接続形成するためにスナップ装着されることを可能にする特徴を有することができる。この時点でオーバーモールドされたアセンブリを容器内に設けて、上述の設計と類似のリザーバ、又は容器とアセンブリを共に保持して液密シールを生成する超音波溶接されたか又は他のタイプの装着具と共に所定の位置に接合することができる。この設計のIDは、0.093’’として、かつ流れが安定化して乱流を低減することができる2つの端部のいずれかからセンサ要素まで〜35〜40mmの長さを有することができる。流れの乱流低減により、一般的に流量測定の健全化を得ることができる。更に、両端に取り付けられた取付具は、入口の流れの乱流及び噴出を最小にするために同じIDを有することができる。入口取付具と出口取付具間の滑らかな変化境界域により流れパターンの層状化が得られる。更に、フリット、フィルタファイバ混合器、静的混合器のような形態の要素を入口に内蔵するか又は追加して感知要素に来る前に乱流パターンを粉砕することができる。この設計の圧力機能は、少なくとも50psiとすることができる。

0158

一部の変形において、センサ及びマウントは、測定を行うために流体を注入又は装填することができるエラストマーシールを含むことができる。この変形において、ニードルを使用してセンサに接触するようにサンプリングすべき流体をチャンバ又は井戸に注入することができる。この概念は、特に静的液体測定に有用であり得る。一変形において、可撓性回路はダイに巻かれて接触パッドにろう接される。可撓性回路の底部は、露出した外部接触パッドを有することができた。エラストマー密封要素をダイ/フレックス回路アセンブリ上に設けることができ、次に、2つの部分から構成されたプラスチックハウジングは、ダイに当接したエラストマーのシールを押し潰して共にアセンブリを保持するために互いにスナップ装着することができる。プラスチックの底部は、接点を露出させる通過穴を有することができる。アセンブリの上部は、センサ要素の中心部から離れる方向にあるニードルのためのポートを有することができる。この例を図46に示している。従って、この例では、センサより上方にある内部チャンバはエラストマーにより取り囲むことができ、サンプリングされる液体をその中で注入することができる。

0159

図47は、オーバーモールド静的セルとして構成された取り込み可能な内部チャンバの別の例を示している。この例では、セル設計は、ポリプロピレンシェルを有するオーバーモールドエラストマー要素を含む。この設計は、単一の円形C−30−10センサの図に示す次元を有する上述のような5x5mmDLPセンサパッケージと協働することができる。エラストマーは、サントプレーン又はEPDM材料又は同等のタイプの材料とすることができる。図46及び図47に示す例は、C−30−10センサを利用することができ、ポリイミド又はS1O2誘電体及び絶縁層を有し、フィルム補助移送成形を用いて製造された5x5DFNを使用することができる。エラストマー要素は、センサ要素を保護するために中心部から離れた注入ポートを有する隔壁膜に使用されるように上方に拡張することができる。液体サンプルを注入した時に変位する捕捉された空気を通気するエラストマー要素に内蔵された通気保持具が存在することができる。この通気孔の上部の方が、サイズが少し大きく、空気は逃げるがひっくり返された場合はサンプル液体を保持することを可能にする別々の多孔性材料を受け入れることができる。センサ側面のデータは、上部ハウジング内にパッケージを位置決めする。センサパッケージ及び上部ハウジングを共に押し進めることができ、互いにスナップ装着すれば、ダイ前面に当接してシールを押し潰してタブ設計をロックすることによって所定の位置に保持される。設計が保持することができる液体の量は、最低100μl、最大1mlである。この設計の代案は、エラストマーシールを底部にあるとするだけであり、単にOリングとすることができ、隔壁は、ハウジングに接着することができるタイプとすることができる。このデバイスの通気孔は、使用される場合もあれば、使用されない場合もある。液体は、容器に入ると垂直方向に、通気孔が存在しない場合に内側に捕捉されて、より高い圧力をもたらすことになる。このより高い圧力は、センサ要素の濡れ液量を増大させる可能性がある。この設計の別の変形は、Merlinマイクロシールのようなエラストマーシール/隔壁組合せの既存の既製設計を組み込むことである。このような用具が使用される場合に、射出成形ハウジングに組み込んで上述したように組み込むことができる。

0160

図48は、本明細書に説明するセル及びマウントの一部と共に使用することができるセンサの一変形の概略図である。

0161

一部の変形において、密封エラストマーチャンバは、フローセルとしての使用に適合させることができる。従って、先に静的セルに対して図46及び図47に示したのと同じ概念をフローセルに移すことができる。センサダイは、増大させることができ(例えば、図49A及び図49Bを参照されたい)、同じDFNパッケージを使用することができ、フローセルは、入口で0.005’’の最大ステップ高さ、及びセルからダイに下がる出口を有することができる。エラストマーシールは、オーバーモールド設計又はOリングとすることができる。

0162

本明細書に説明するセンサのいずれも、マウント又は保持具(上述したものを含む)に結合し、センサ「パッケージ」と呼ぶことができる。パッケージは、センサに付加的な支持又は保護を与えることができる。例えば、図49はセンサパッケージの一変形を示している。この例では、静的海C−30−10センサをDFN5x5mm設計上にパッケージすることができる。ダイは、食刻されたリードフレームに取り付けられ、ワイヤ結合され、次に、センサ要素を露出させるためにワイヤが接合されて移送成形される。パッケージの中心部の成形部は、ダイの上部と面一であり、ワイヤ結合を可能にするために縁部上で上方を拡張される。処理は、センサ要素が損傷又は損なわれないようなものになる。

0163

一部の変形において、センサは、図27A図27Cに示す毛細管チューブ給式の変形と類似のマイクロ流体セルとして構成される。一変形において、センサ及び/又はマウントは、毛細管式取り込み及び能動加熱を行うように構成される。一般的に、本明細書に説明するセンサのいずれも、サンプルの温度を制御する1つ又はそれよりも多くの温度制御要素(加熱要素を含む)を含むことができる。例えば、一変形において、静的流体測定のための消耗品(例えば、使い捨ての)センサは、上部カップ又はリザーバ、下部毛細管流路及びセンサパッケージを有するように構成することができる。様々な温度の流体をリザーバに手動で又は自動的に追加することができ、次に、この消耗品は、流体の組成を測定するシステム又はデバイス内に設けられる。所定の位置に設けられた時に、加熱要素は、既知の温度にサンプルを加熱することができ、次に、流体識別測定が行われる。加熱システムは、温度を制御し、ワークフローと一致する適切な時間量で(例えば、2、3秒、又はそれ未満以内)安定した温度にサンプルを加熱する。加熱要素は、電気抵抗加熱要素とすることができ、この温度は、フィードバック制御により調節することができる。

0164

センサ要素の1つの例では、ICパッケージ式センサは、静的測定に向けて要素を湿潤化するように毛細管作用を生成する表面(例えば、ガラススライド)に関連して使用することができる。この構成は、上述のようにエラストマー密封静的フローセルに当て嵌めることができる。例えば、スライドは、C−30−10センサ要素の中心部又はセンサ要素を妨げない何らかの他の構成に嵌入する浅いボスを底部上に有するように食刻又は機械加工することができる。スライドは、ハウジングの上部から掛けられた力により所定の位置に保持することができ、押し潰されたシールの内側であることになる。液体がセルに追加される時に、液体は、スライドの側面より上にかつ上に溜まり、次に、最終的にスライド下で吸い上げられてセンサ要素を湿潤化する。

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