▶ シーメンス・ヘルスケア・ダイアグノスティックス・インコーポレイテッドの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-08-29
(54)【発明の名称】圧電素子を有する溶解デバイスおよび方法
(51)【国際特許分類】
G01N 1/28 20060101AFI20230822BHJP
H04R 3/00 20060101ALI20230822BHJP
H04R 17/00 20060101ALI20230822BHJP
G01N 37/00 20060101ALI20230822BHJP
G01N 33/49 20060101ALI20230822BHJP
【ＦＩ】
G01N1/28 J
H04R3/00 330
H04R17/00 330K
G01N37/00 101
G01N33/49 K
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023507392
(86)(22)【出願日】2021-07-23
(85)【翻訳文提出日】2023-03-10
(86)【国際出願番号】 US2021042953
(87)【国際公開番号】W WO2022031459
(87)【国際公開日】2022-02-10
(31)【優先権主張番号】63/060,301
(32)【優先日】2020-08-03
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】508147326
【氏名又は名称】シーメンス・ヘルスケア・ダイアグノスティックス・インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100127926
【弁理士】
【氏名又は名称】結田 純次
(74)【代理人】
【識別番号】100140132
【弁理士】
【氏名又は名称】竹林 則幸
(74)【代理人】
【識別番号】100216105
【弁理士】
【氏名又は名称】守安 智
(72)【発明者】
【氏名】ジェフリー・アール・ジャスパース
(72)【発明者】
【氏名】ペーター・パウリカ
(72)【発明者】
【氏名】ポール・ベンソン
【テーマコード（参考）】
2G045
2G052
5D019
【Ｆターム（参考）】
2G045AA01
2G045BB01
2G045CA25
2G045JA07
2G052AA30
2G052AB16
2G052AD29
2G052AD49
2G052DA09
2G052FD09
2G052GA12
5D019FF04
(57)【要約】
試料ベッセル、少なくとも１つの圧電素子、およびコントローラを含む溶解デバイスが開示される。試料ベッセルは、内部に形成されたマイクロチャネルを有する。試料ベッセルは、表面を通ってマイクロチャネルに延びる少なくとも１つのポートを有する。圧電素子は、試料ベッセルの表面に取り付けられる。コントローラは論理を有し、論理によりコントローラは、一連の周波数を含む第１の信号を少なくとも１つの圧電素子に放出して少なくとも１つの圧電素子に、試料ベッセル内で超音波音響定在波を生成させ、少なくとも１つの圧電素子によって検出された試料ベッセルからの測定された振動信号を示す第２の信号を受信し、測定された振動信号を使用して試料ベッセルの共振周波数を決定する。
【選択図】図１Ａ
【選択図】図１Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
溶解デバイスであって、内部に形成されたマイクロチャネルを有する試料ベッセルであって、表面を通ってマイクロチャネルに延びる少なくとも１つのポートを有する試料ベッセルと、
試料ベッセルの表面に取り付けられた少なくとも１つの圧電素子と、
論理を有するコントローラとを含み、該論理により該コントローラは、一連の周波数を含む第１の信号を少なくとも１つの圧電素子に放出して少なくとも１つの圧電素子に試料ベッセル内で超音波音響定在波を生成させ、少なくとも１つの圧電素子によって検出された試料ベッセルからの測定された振動信号を示す第２の信号を受信し、測定された振動信号を使用して試料ベッセルの共振周波数を決定する、前記溶解デバイス。
【請求項2】
少なくとも１つの圧電素子は、試料ベッセルに超音波音響定在波を生成し、振動信号を測定するように構成された単一の圧電トランスデューサである、請求項１に記載の溶解デバイス。
【請求項3】
マイクロチャネルは血液試料を含む、請求項１に記載の溶解デバイス。
【請求項4】
少なくとも１つの圧電素子は、圧電センサとは別個の圧電トランスデューサを含み、該圧電トランスデューサおよび圧電センサの少なくとも一方は、試料ベッセルに対してばね荷重されるように構成される、請求項１に記載の溶解デバイス。
【請求項5】
圧電トランスデューサは、試料ベッセルの表面に接合され、圧電センサは、外部にあり、試料ベッセルとは別個である、請求項４に記載の溶解デバイス。
【請求項6】
圧電トランスデューサは、試料ベッセルの表面に接合され、圧電センサは、試料ベッセルの表面に対してばね荷重されている、請求項４に記載の溶解デバイス。
【請求項7】
圧電トランスデューサおよび圧電センサは、試料ベッセルの外面と嵌合係合する、請求項４に記載の溶解デバイス。
【請求項8】
圧電トランスデューサは試料ベッセルの外面に嵌合係合し、圧電センサは、分離されており、試料ベッセルの外部にある、請求項４に記載の溶解デバイス。
【請求項9】
超音波音響定在波は、圧電トランスデューサによって生成され、圧電センサは、試料ベッセルからの振動信号を測定する、請求項４に記載の溶解デバイス。
【請求項10】
コントローラは、プロセッサに接続された非一時的なメモリを有し、該非一時的なメモリは論理を記憶し、該論理は、プロセッサによって実行されるときに、該プロセッサに、第１の信号で少なくとも１つの圧電素子を駆動して、第１の持続時間にわたって第１の周波数掃引で超音波音響定在波を生成させること、
少なくとも１つの圧電素子を調節して、第１の信号の提供を停止すること、
少なくとも１つの圧電素子から、測定された振動信号を示す第２の信号を受信すること、
第１の信号と第２の信号とを比較して、試料ベッセルの共振周波数を決定すること、および
決定された共振周波数に基づいて少なくとも１つの圧電素子を駆動すること、
を行わせるコンピュータ実行可能命令である、請求項１に記載の溶解デバイス。
【請求項11】
試料ベッセルはガラスで構成される、請求項１０に記載の溶解デバイス。
【請求項12】
プロセッサは、ガラスの組成に基づいて推定共振周波数をさらに決定する、請求項１１に記載の溶解デバイス。
【請求項13】
第１の周波数掃引は推定共振周波数を含む、請求項１２に記載の溶解デバイス。
【請求項14】
分析器であって、溶解デバイスを含み、該溶解デバイスは、
内部に形成されたマイクロチャネルを有する試料ベッセルであって、表面を通ってマイクロチャネルに延びる少なくとも１つのポートを有する試料ベッセルと、
試料ベッセルの表面に取り付けられた少なくとも１つの圧電素子と、
論理を有するコントローラとを含み、該論理により該コントローラは、一連の周波数を含む第１の信号を少なくとも１つの圧電素子に放出して少なくとも１つの圧電素子に試料ベッセル内で超音波音響定在波を生成させ、少なくとも１つの圧電素子によって検出された試料ベッセルからの測定された振動信号を示す第２の信号を受信し、測定された振動信号を使用して試料ベッセルの共振周波数を決定し、決定された共振周波数での信号で少なくとも１つの圧電素子を駆動させ、
分析器はさらに、
試料ベッセルに隣接して位置する送信機および受信機を含む吸光度分光光度計を含み、送信機は、マイクロチャネルを通して光媒体を放出するように位置し、受信機は、光媒体の一部がマイクロチャネルを通過した後に、光媒体の少なくとも一部を受信するように位置する、前記分析器。
【請求項15】
第１の信号は、少なくとも１つの圧電素子によって第１の周波数掃引で生成された超音波音響定在波を含み、第２の信号は、超音波音響定在波による試料ベッセルからの測定された振動信号を示す、請求項１４に記載の分析器。
【請求項16】
圧電素子は、第１の信号を生成するように構成された第１の圧電素子と、第２の信号を測定するように構成された第２の圧電素子とを含む、請求項１４に記載の分析器。
【請求項17】
コントローラは、プロセッサに接続された非一時的なメモリを有し、該非一時的なメモリは論理を有し、該論理はコンピュータ実行可能命令のセットであり、該コンピュータ実行可能命令は、プロセッサによって実行されるとき、該プロセッサに、少なくとも１つの圧電素子を駆動させて、第１の信号を生成し、第２の信号を測定する、請求項１４に記載の分析器。
【請求項18】
コンピュータ実行可能命令のセットは、プロセッサに、第１の信号と第２の信号とを比較させて、共振周波数を決定し、決定された共振周波数に基づいて少なくとも１つの圧電素子を駆動する、請求項１７に記載の分析器。
【請求項19】
試料ベッセルはガラスで構成され、コンピュータ実行可能命令のセットは、プロセッサに、ガラスの組成に基づいて推定共振周波数を決定させ、第１の信号は推定共振周波数にある、請求項１８に記載の分析器。
【請求項20】
溶解デバイスを使用する方法であって、少なくとも１つの圧電素子によって、第１の持続時間にわたって、第１の周波数掃引での超音波音響定在波の第１の信号を溶解デバイスの試料ベッセルに生成する工程と、
コントローラによって、少なくとも１つの圧電素子を調節して、第１の信号の提供を停止する工程と、
コントローラによって、第１の信号による試料ベッセルからの振動を示す第２の信号を受信する工程と、
コントローラによって、第１の信号と第２の信号とを比較して、試料ベッセルの共振周波数を決定する工程と、
全血試料を試料ベッセルのマイクロチャネルに通す工程と、
少なくとも１つの圧電素子によって、試料ベッセルのマイクロチャネル内の全血試料中の血球を溶解するための強度および持続時間での決定された共振周波数に基づいて超音波音響波を放出する工程と、
を含む前記方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本出願は、２０２０年８月３日に出願された米国仮特許出願第６３／０６０，３０１号の米国特許法第１１９条（ｅ）項に基づく利益を主張するものである。上記の特許出願の内容全体を、参照により本明細書に組み入れる。
【0002】
本開示は、一般に、血液試料を検査するためのデバイス、システム、および方法に関する。より詳細には、本開示は、１つまたはそれ以上の特定の励起周波数または周波数範囲で駆動される音響トランスデューサによってベッセル内で生成される超音波音響波、せん断力、圧力、および／または流体運動を用いて試料ベッセル内の赤血球を溶解するように構成された溶解デバイスに関する。いくつかの非限定的な実施形態では、超音波音響波は、１つまたはそれ以上の音響トランスデューサによって生成される。溶解デバイスは、血液試料検査分析器と組み合わせて使用される。
【背景技術】
【0003】
ポイントオブケア検査とは、一般に、緊急治療室などの患者ケアの現場またはその近くでの医学検査を指す。そのような検査の望ましい結果は、多くの場合、患者ケアにおける次のアクション過程を決定するための迅速で正確な検査結果である。そのようなポイントオブケア検査の多くは、患者からの血液試料の分析を含む。これらの検査の多くは、全血、血漿、または血清を使用する。
【0004】
いくつかの検査では、ヘモグロビンを放出させるために、血液試料中の赤血球の細胞壁が破壊（溶解）される。赤血球の溶解は、溶血と呼ばれることがある。典型的には、溶血は化学的または機械的手段で行われている。
【0005】
いくつかのデバイスは、超音波を使用して赤血球を溶解する。いくつかのポイントオブケア検査デバイスは、全血試料のオキシメトリパラメータの決定に、分光光度計の吸光測定を使用する。これらのデバイスは通常、血液試料を検査するために患者の血液試料をスライドセル試料チャンバに位置させる流体システムである。例えば、２０１５年８月４日に発行された「Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｈｅｍｏｌｙｚｉｎｇ ａ Ｂｌｏｏｄ Ｓａｍｐｌｅ ａｎｄ ｆｏｒ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ａｔ Ｌｅａｓｔ Ｏｎｅ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ Ｔｈｅｒｅｏｆ」という名称の特許文献１に記載されている１つのシステムは、試料チャンバを対称的に取り囲む２つのバランスの取れた共振素子を有する２つの圧電素子を使用して、音響泳動力を使用して赤血球を溶解する。
【0006】
一般に、圧電トランスデューサは、最高の性能を実現するために最適な周波数および振幅で駆動される必要がある。例えば、最高の性能は、最短の時間量で所望の結果を得るために必要とされる周波数および／または振幅を含むことがある。そのような流体システムの場合、最適な周波数は、血管、血液試料、周囲のシステムなどの組成を考慮に入れることがある。そのような流体システムが最適でない性能で駆動される場合、血液試料は、過熱、凝固、変換の不一致などのリスクを受ける。さらに、異なる材料および部材の製造のばらつき、血液試料の一貫性（例えば、濁度、ＲＢＣ密度、ＲＢＣ体積）は、インピーダンスなどシステムの結果に影響を及ぼす広範囲の粘度および／または弾性を生成することがある。圧電トランスデューサに関する最適な周波数および／または振幅の決定は、例えば、最小の温度上昇で最短期間内に最適な結果を提供するのに役立つことがある。さらに、溶解システムの寿命全体にわたる較正が、結果を改善することがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】米国特許第９，０９７，７０１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
音響泳動溶解デバイス、方法、およびシステムが開示される。特に、最適な周波数および／または振幅を有する音響泳動溶解デバイスが開示される。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本開示の一態様に合致して、例示的な溶解デバイスは、外面と、外面の領域内のマイクロチャネルと、外面を通ってマイクロチャネルに延びる少なくとも１つのポートとを有する試料ベッセルを含むことがある。血液試料は、少なくとも１つのポートを通してマイクロチャネルに挿入可能でよい。少なくとも１つの圧電素子は、試料ベッセルの外面に隣接し、音響トランスデューサとして機能することがある。少なくとも１つの圧電素子は、マイクロチャネル内に超音波音響定在波を生成するように構成される。少なくとも１つの圧電素子はまた、試料ベッセルおよび／または流体試料から生成される振動信号を測定するように構成される。超音波音響定在波を、結果として得られる振動信号と比較することによって、共振周波数が決定される。次いで、圧電素子は、決定された共振周波数に基づいて（例えば、共振周波数を除外する、または共振周波数を含む）超音波音響定在波を生成することがある。超音波音響定在波は、流体試料中の細胞を溶解し、マイクロチャネル内でせん断力が誘発されるように試料ベッセルを曲げ、血液試料にキャビテーションを引き起こし、それによって血液試料中の細胞壁を破壊するためなどに使用される。
【0010】
本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を成す添付図面は、本明細書に記載の１つまたはそれ以上の実装形態を示し、本説明と共にこれらの実装形態を説明する。図面は一律の縮尺で描かれることを意図されておらず、図の特定の構成および特定の図示は、明瞭かつ簡潔にするために、誇張して示されることも、一律の縮尺で示されることも、または概略的に示されることもある。すべての図面においてすべての構成要素に符号が付されているわけではない。図面中の同様の参照番号は、同一または同様の要素または機能を表し、それに言及することがある。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1A】本開示による例示的な音響泳動溶解デバイスの斜視図である。
【図1B】本開示による別の例示的な音響泳動溶解デバイスの斜視図である。
【図2】本開示による音響泳動溶解デバイスの上面図である。
【図3】本開示による音響泳動溶解デバイスの底面図である。
【図4】本開示による音響泳動溶解デバイスの第１の端面図である。
【図5】本開示による音響泳動溶解デバイスの第２の端面図である。
【図6】本開示による音響泳動溶解デバイスの第１の側面図である。
【図7】本開示による例示的な音響泳動溶解デバイスの断面図である。
【図8】本開示による例示的な音響泳動溶解デバイスの断面図である。
【図9】本開示による別の例示的な音響泳動溶解デバイスの第１の側面図である。
【図10】本開示によるさらに別の例示的な音響泳動溶解デバイスの第１の側面図である。
【図11】本開示による例示的な試料ベッセルの構成要素の斜視図である。
【図12】本開示による例示的な溶解デバイスの総変位のグラフ表現である。
【図13】本開示による例示的な試料ベッセルのマイクロチャネル内での圧力分布の平面図である。
【図14】本開示による例示的な試料ベッセルのマイクロチャネル内での流体速度の平面図である。
【図15】本開示による例示的な分析器の斜視図である。
【図16】本開示による例示的な分析器の構成要素の斜視図である。
【図17】本開示による例示的な分析器の構成要素の斜視図である。
【図18】本開示による例示的な分析器の構成要素の概略図である。
【図19】本開示による吸収スペクトルの決定の概略図である。
【図20】ヘモグロビン形態のスペクトルプロファイル係数を示す図である。
【図21】圧電素子によって生成された第１の信号と、第１の試料ベッセルの振動から得られた第２の信号と、第２の試料ベッセルの振動から得られた第２の信号との周波数掃引を示す図である。
【図22】圧電素子によって生成された第１の信号と、試料ベッセルの振動から得られた第２の信号とを示す図である。
【図23】本開示に従って圧電素子を較正して音波を提供する例示的な方法の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下の詳細な説明は、添付図面を参照する。異なる図面での同じ参照番号は、同一または同様の要素を識別することがある。
【0013】
本開示で提案される機構は、上述した問題を回避する。本開示は、溶解デバイス、分析器、および溶解方法を述べ、試料ベッセルに連結されて１つまたはそれ以上の特定の励起周波数または励起周波数範囲で駆動される少なくとも１つの圧電素子によって試料ベッセル内で生成される超音波音響波、せん断力、圧力、および／または流体運動を用いて試料ベッセル内の赤血球を溶解するように構成された溶解デバイスを含む。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの圧電素子は、音響波を生成するように構成され、本明細書で述べる振動信号を測定するように構成された単一の圧電トランスデューサである。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの圧電素子は、音響波を生成するように構成された第１の圧電トランスデューサ、および試料ベッセルからの振動信号を測定するように構成された第２の圧電センサでよい。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの圧電素子は、音響波を生成するように構成された第１の圧電トランスデューサでよく、センサが、得られた振動信号を測定するために提供される。いくつかの実施形態では、振動信号を測定するように構成されたセンサは、溶解デバイスの外部にあり、溶解デバイスとは別個である。本開示はさらに、圧電素子を較正するかつ／または試料ベッセル内の試料を検査するために、溶解デバイスを受け入れて溶解デバイスと相互作用するように構成された分析器、ならびに使用方法を述べる。
【0014】
本明細書で使用するとき、用語「備える」、「備えている」、「含む」、「含んでいる」、「有する」、「有している」、またはそれらの任意の他の変形は、非排他的な包含を網羅することを意図されている。例えば、要素のリストを含むプロセス、方法、物品、または装置は、必ずしもそれらの要素のみに限定されるわけではなく、明示的に列挙されていない、またはそのようなプロセス、方法、物品、もしくは装置に固有の他の要素を含むこともある。さらに、別段に明記されていない限り、「または」は、排他的論理和ではなく、包含的論理和を意味する。例えば、条件ＡまたはＢは、次のいずれかによって満たされる：Ａが真であり（または存在し）、かつＢが偽である（または存在しない）、Ａが偽であり（または存在せず）、かつＢが真である（または存在する）、およびＡとＢとの両方が真である（または存在する）。
【0015】
さらに、不定冠詞「ａ」または「ａｎ」の使用が、本明細書での実施形態の要素および構成要素を述べるために採用される。これは、単に便宜的に、および本発明の概念の一般的な意味を与えるためにそうされている。そのような説明は、別異に解されることが明らかでない限り、１つまたはそれ以上を含むものとして読まれるべきであり、単数形は複数形も含む。
【0016】
さらに、「複数」という用語の使用は、別段に明記されていない限り、「１つまたはそれ以上の」を表すことを意図されている。
【0017】
本明細書で使用するとき、「約」、「ほぼ」などの修飾語、ならびにそれらの組合せおよび変形は、それらが修飾する正確な量または値だけでなく、そこからのいくらかのわずかな偏差も含むことを意図され、そのような偏差は、例えば、製造公差、測定誤差、摩耗および引裂き、様々な部材に及ぼされる応力、ならびにそれらの組合せに起因し得る。
【0018】
本明細書で使用するとき、「実質的に」という用語は、その後に述べるパラメータ、事象、または状況が完全に生成すること、またはその後に述べるパラメータ、事象、または状況が大きい範囲または程度で生成することを意味する。例えば、「実質的に」という用語は、その後に述べられるパラメータ、事象、もしくは状況が、少なくとも９０％の時間、もしくは少なくとも９１％、もしくは少なくとも９２％、もしくは少なくとも９３％、もしくは少なくとも９４％、もしくは少なくとも９５％、もしくは少なくとも９６％、もしくは少なくとも９７％、もしくは少なくとも９８％、もしくは少なくとも９９％の時間にわたって生成することを意味し、または寸法もしくは測定値が、言及される寸法もしくは測定値の少なくとも９０％、もしくは少なくとも９１％、もしくは少なくとも９２％、もしくは少なくとも９３％、もしくは少なくとも９４％、もしくは少なくとも９５％、もしくは少なくとも９６％、もしくは少なくとも９７％、もしくは少なくとも９８％、もしくは少なくとも９９％以内であることを意味する。
【0019】
「少なくとも１つ」または「１つまたはそれ以上」という用語の使用は、１、および１よりも大きい任意の量を含むと理解される。さらに、「Ｘ、Ｖ、およびＺのうちの少なくとも１つ」という語句の使用は、Ｘのみ、Ｖのみ、およびＺのみ、ならびにＸ、Ｖ、およびＺの任意の組合せを含むと理解される。
【0020】
序数の用語（すなわち、「第１の」、「第２の」、「第３の」、「第４の」など）の使用は、２つ以上の要素を区別することだけを目的としており、特に断りがない限り、他の要素に対するある要素の任意のシーケンスもしくは順序もしくは重要性、または任意の加算の順序を示唆するものではない。
【0021】
最後に、本明細書で使用するとき、「一実施形態」または「実施形態」への任意の言及は、その実施形態に関連して述べられる特定の要素、構成、構造、または特徴が少なくとも一実施形態に含まれることを意味する。本明細書の様々な箇所での「一実施形態での」という語句の出現は、必ずしもすべて同じ実施形態を表しているわけではない。
【0022】
ここで図面、特に図１～８を参照すると、本開示に従って、例示的な溶解デバイス１０が示されている。一般に、溶解デバイス１０は、試料ベッセル１２と、試料ベッセル１２に取り付けられた（例えば接合された、ばね荷重された、嵌合係合された）少なくとも１つの圧電素子１４とを有する音響泳動溶解デバイスである。いくつかの実施形態では、溶解デバイス１０は、例えばエポキシなどの適切な接合材料を使用して一体に接合された試料ベッセル１２と少なくとも１つの圧電素子１４とによって形成されるものなど、モノリシック構造でよい。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの圧電素子１４は、例えば音響波を生成して振動信号を測定するように構成された単一の圧電トランスデューサなど、単一の圧電トランスデューサでよい。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの圧電素子１４は、本明細書でさらに詳細に述べるように、音響波を生成するように構成された第１の圧電トランスデューサと、振動信号を測定するように構成された第２の圧電センサとを含む複数の圧電素子でよい。いくつかの実施形態では、第１の圧電トランスデューサまたは第２の圧電センサの一方または両方が、試料ベッセル１２に対してばね荷重される。いくつかの実施形態では、第１の圧電トランスデューサまたは第２の圧電センサの一方または両方が、試料ベッセル１２に接合される。
【0023】
試料ベッセル１２は、外面２０と、外面２０の領域内のマイクロチャネル２２と、外面２０を通ってマイクロチャネル２２に延び、マイクロチャネル２２と流体連通する第１のポート２４と、外面２０を通ってマイクロチャネル２２に延び、マイクロチャネル２２と流体連通する第２のポート２６とを有する。いくつかの実施形態では、外面２０は、少なくとも１つの圧電素子１４のための１つまたはそれ以上の取付け領域を有することがある。いくつかの実施形態では、外面３０は、複数の圧電素子１４のための１つまたはそれ以上の取付け領域を有することがある。
【0024】
いくつかの実施形態では、試料ベッセル１２は、上部４０、底部４２、第１の端部４４、第２の端部４６、第１の側部４８、および第２の側部５０を有し、第１の側部４８および第２の側部５０は、第１の端部４４と第２の端部４６との間、および上部４０と底部４２との間に延びる。いくつかの実施形態では、上部４０および底部４２は平面状でよい。いくつかの実施形態では、第１の側部４８および第２の側部５０は平面状でよい。いくつかの実施形態では、第１の端部４４および第２の端部４６は平面状でよい。いくつかの実施形態では、上部４０、底部４２、第１の端部４４、第２の端部４６、第１の側部４８、および第２の側部５０が合わさって、３次元の直方体を形成することがある。上述した各平面状構成は変更されることがあり、設計上の考慮事項に基づいて任意の想起される設計が使用されることがあることに留意されたい。
【0025】
試料ベッセル１２は、部分的に、実質的に、または完全に透明でよい。例えば、いくつかの実施形態では、試料ベッセル１２は、媒体９（例えば光）がマイクロチャネル２２を通って試料ベッセル１２を通過する、マイクロチャネル２２内部の物質と相互作用する、かつ／または試料ベッセル１２を通って出るもしくは通過することができるように、少なくともマイクロチャネル２２の上下で透明でよい。
【0026】
試料ベッセル１２は、部分的に、実質的に、および／または完全に透明にすることができる任意の材料で構成される。例えば、いくつかの実施形態では、試料ベッセル１２は、ガラス、プラスチックなどで形成される。いくつかの実施形態では、試料ベッセル１２の材料組成は、約５０Ｇｐａから約９０Ｇｐａの範囲内のヤング率を有することがある。いくつかの実施形態では、試料ベッセル１２は、ガラスの剛性および／またはヤング率と同様の剛性および／またはヤング率を有するプラスチックで構成される。いくつかの実施形態では、試料ベッセル１２は、アルカリホウケイ酸ガラスから構成される。アルカリホウケイ酸ガラスの一例は、「Ｄ ２６３ Ｔ ＥＣＯ Ｔｈｉｎ Ｇｌａｓｓ」という名前で販売され、Ｓｃｈｏｔｔ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ（本拠は、米国ペンシルベニア州Ｄｕｒｙｅａ）によって流通されているものである。
【0027】
試料ベッセル１２は、第１の端部４４から第２の端部４６までの長さＬＳＶ、第１の側部４８から第２の側部５０までの幅ｗＳＶ、上部４０と底部４２との間の厚さｔＳＶ、および長さと幅との比例関係を定義するアスペクト比を有する。試料ベッセル１２は、長さＬＳＶに沿った長手方向軸と、幅ｗＳＶに沿った横軸とを有する。
【0028】
いくつかの実施形態では、試料ベッセル１２のアスペクト比は、約０．５から約３．０の範囲内でよい。いくつかの実施形態では、試料ベッセル１２のアスペクト比は、約１．４から約１．９の範囲内でよい。いくつかの実施形態では、例えば、長さＬＳＶは約２２ミリメートルでよく、幅ｗＳＶは約１２ミリメートルでよい。いくつかの実施形態では、例えば、長さＬＳＶは約１７ミリメートルでよく、幅ｗＳＶは約１２ミリメートルでよい。いくつかの実施形態では、例えば、長さＬＳＶは約１７ミリメートルでよく、幅ｗＳＶは約６ミリメートルでよい。いくつかの実施形態では、例えば、長さＬＳＶは約１２ミリメートルでよく、幅ｗＳＶは約６ミリメートルでよい。
【0029】
図１～８および１５を参照すると、マイクロチャネル２２は、血液試料、「ブランク」試料、および／または洗浄溶液試料を含むがこれらに限定されない血液試料５２を、第１のポート２４および／または第２のポート２６を通して受け取るように構成される。マイクロチャネル２２は、長さ、幅、および高さを有する。典型的には、マイクロチャネル２２の長さＬＭは、試料ベッセル１２の長手方向軸に沿って向けられ、マイクロチャネル２２の幅ｗＭは、試料ベッセル１２の横軸に沿って向けられる。しかし、マイクロチャネル２２は、試料ベッセル１２の長手方向軸および／または横軸からある角度に向けられる、またはオフセットされることもあることを理解されたい。
【0030】
マイクロチャネル２２は、マイクロチャネル２２の幅ｗＭと高さｈＭとの比例関係を定義するアスペクト比を有する。いくつかの実施形態では、マイクロチャネル２２の幅ｗＭと高さｈＭとのアスペクト比は、例えば約０．０４から約０．１７５の範囲内でよい。いくつかの実施形態では、マイクロチャネル２２の幅ｗＭと高さｈＭとのアスペクト比は、例えば約０．０４から約０．１２５の範囲内でよい。いくつかの実施形態では、マイクロチャネル２２の幅ｗＭと高さｈＭとのアスペクト比は、例えば約０．０５である。
【0031】
いくつかの実施形態では、マイクロチャネル２２の幅ｗＭは、例えば約２ミリメートルでよい。いくつかの実施形態では、マイクロチャネル２２の幅ｗＭは、吸光度分光光度計１０２の光収集領域の照光幅よりも大きいことがある。照光幅は、吸光度分光光度計１０２からの光路に沿った光収集の断面の幅として定義され、光路はマイクロチャネル２２と交差する。例えば、照光直径が１ミリメートルと１．５ミリメートルとの間であるとき、マイクロチャネル２２の幅ｗＭは、少なくとも約１．６ミリメートルでよい。マイクロチャネル２２の幅ｗＭは、マイクロチャネル２２と光路との間の適切な機械的位置合わせを可能にするように決定される。例えば、１ミリメートルと１．５ミリメートルとの間の照光幅に関して、マイクロチャネル２２の幅ｗＭは、約２ミリメートルでよい。
【0032】
いくつかの実施形態では、マイクロチャネル２２の長さは、約１０ミリメートルと約１２ミリメートルとの間でよい。いくつかの実施形態では、マイクロチャネル２２の長さＬＭは、例えば、少なくとも約４ミリメートルでよい。いくつかの実施形態では、マイクロチャネル２２の長さＬＭは、例えば、約４ミリメートルと約２０ミリメートルとの間でよい。
【0033】
いくつかの実施形態では、マイクロチャネル２２の長さＬＭは、マイクロチャネル２２に生成予定の所定数の音響ノードに少なくとも一部基づくことがある。例えば、マイクロチャネル２２の長さＬＭは、約２ミリメートルの幅ｗＭに基づくことがあり、全血波伝播速度が約１５００ｍ／ｓであり、計算される単一の音響ノードは３５０ｋＨｚである。音響ノードは、マイクロチャネル２２の長さ（例えば２×２ｍｍ＝４ｍｍ）に沿って等間隔でマイクロチャネル２２内に分布され、高圧が溶解血液の均一な分布を生み出す。例えば、所定数の音響ノードが、マイクロチャネル２２の各側壁にある５つのノードである場合（図１３参照）、マイクロチャネル２２の長さＬＭは約１７ミリメートルに設定される。
【0034】
後述するように、マイクロチャネル２２の高さｈＭは変えることができる。マイクロチャネル２２の高さｈＭは、吸光度分光光度計１０２による光収集での溶解血液中の吸光量、および所望の吸光精度に基づくことがある。例えば、所望の吸光は、約１ＯＤ（光学密度）でよい。
【0035】
いくつかの実施形態では、マイクロチャネル２２の高さｈＭは、例えば約１００マイクロメートルでよい。いくつかの実施形態では、マイクロチャネル２２の高さｈＭは、例えば約１５０マイクロメートルでよい。いくつかの実施形態では、マイクロチャネル２２の高さｈＭは、例えば約２５０マイクロメートルでよい。いくつかの実施形態では、マイクロチャネル２２の高さｈＭは、例えば約３００マイクロメートルでよい。いくつかの実施形態では、マイクロチャネル２２の高さｈＭは、例えば約８０マイクロメートルと約３００マイクロメートルとの間でよい。いくつかの実施形態では、マイクロチャネル２２の高さｈＭは、例えば約８０マイクロメートルと約１５０マイクロメートルとの間でよい。
【0036】
第１のポート２４および第２のポート２６は、マイクロチャネル２２に流体連通され、マイクロチャネル２２から試料ベッセル１２の外面２０を通って延びることがある。いくつかの実施形態では、第１のポート２４は、マイクロチャネル２２に流体連通され、マイクロチャネル２２から試料ベッセル１２の上部４０、底部４２、第１の端部４４、第２の端部４６、第１の側部４８、および／または第２の側部５０に延びることがある。いくつかの実施形態では、第２のポート２６は、マイクロチャネル２２に流体連通され、マイクロチャネル２２から試料ベッセル１２の上部４０、底部４２、第１の端部４４、第２の端部４６、第１の側部４８、および／または第２の側部５０に延びることがある。第１のポート２４と第２のポート２６とは、上部４０、底部４２、第１の端部４４、第２の端部４６、第１の側部４８、および／または第２の側部５０のうちの同じものまたは異なるものに延びることがある。
【0037】
いくつかの実施形態では、第１のポート２４および第２のポート２６はそれぞれ、約０．５ミリメートル（５００マイクロメートル）と約１．５ミリメートル（１５００マイクロメートル）との間の直径を有する。いくつかの実施形態では、第１のポート２４および第２のポート２６はそれぞれ、約０．８ミリメートル（８００マイクロメートル）の直径を有する。
【0038】
いくつかの実施形態では、試料ベッセル１２は、材料の単一部片から形成されることにより、または統一された全体を形成するように相互連結された複数の部片から形成されることにより、モノリシック製造品でもよい。
【0039】
図４～８に示されるように、試料ベッセル１２は、外面２０によって画成され、内部にマイクロチャネル２２を有する単一基板６０と、マイクロチャネル２２に流体連通され、外面２０に延びる第１のポート２４および第２のポート２６とを含むことがある。例えば、試料ベッセル１２は、３次元プリント基板（例えばガラス基板および／またはプラスチック基板）でよい。３Ｄプリントされる基板は、マイクロチャネル２２、第１のポート２４、および第２のポート２６を含むようにプリントされる。
【0040】
図９は、溶解デバイス１０の別の例示的実施形態を示し、試料ベッセル１２が複数の基板を含むことがある。例えば、図９に示されるように、試料ベッセル１２は、第１の基板７０および第２の基板７２を含む。第２の基板７２は、モノリシック構造を形成するように第１の基板７０と積層される。複数の基板が、互いにアニーリング、熱プラズマ接合などを施される。例えば、図９で、第１の基板７０と第２の基板７２とが互いにアニーリングされる。いくつかの実施形態では、第１の基板７０および第２の基板７２は、試料ベッセル１２と同じ長さ対幅のアスペクト比を有する。
【0041】
マイクロチャネル２２、第１のポート２４、および／または第２のポート２６は、複数の基板のうちの１つまたはそれ以上に位置する。例えば図９で、マイクロチャネル２２は、第１の基板７０に位置する、第２の基板７２に位置する、かつ／または一部が第１の基板７０に、一部が第２の基板７２に形成される。いくつかの実施形態では、マイクロチャネル２２、第１のポート２４、および第２のポート２６は、第１の基板７０に位置する。いくつかの実施形態では、マイクロチャネル２２は、第１の基板７０および／または第２の基板７２にエッチングされる。いくつかの実施形態では、マイクロチャネル２２は第１の基板７０に位置し、第１のポート２４および第２のポート２６の一方または両方が第２の基板７２に位置する。いくつかの実施形態では、第１のポート２４および第２のポート２６の一方または両方が、第１の基板７０および／または第２の基板７２に位置する（かつ／またはそこを通って延びる）。
【0042】
図１０および１１を参照すると、いくつかの実施形態では、試料ベッセル１２は、第１の基板７０、第２の基板７２、および第１の基板７０と第２の基板７２との間の第３の基板８０を含むことがある。いくつかの実施形態では、第１の基板７０、第２の基板７２、および第３の基板８０は、モノリシック構造を形成するように積層される。いくつかの実施形態では、第１の基板７０、第２の基板７２、および第３の基板８０は、互いに熱プラズマ接合される。いくつかの実施形態では、第１の基板７０、第２の基板７２、および第３の基板８０は、互いにアニーリングされる。第１のポート２４および第２のポート２６の一方または両方が、第１の基板に位置する。マイクロチャネル２２は、第２の基板７２に位置する。いくつかの実施形態では、マイクロチャネル２２は、第３の基板８０を通して位置するスロットでよい。いくつかの実施形態では、第３の基板８０は、マイクロチャネル２２の高さとほぼ同じ厚さを有することがある。いくつかの実施形態では、第３の基板８０は、約１００マイクロメートルの厚さでよい。
【0043】
図１Ａおよび１Ｂを参照すると、いくつかの実施形態では、少なくとも１つの圧電素子１４は、図１Ａに示されるように試料ベッセル１２に取り付けられた単一の圧電素子でよい。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの圧電素子１４は、複数の圧電素子１４を含むことがある。例えば、図１Ｂでは、第１の圧電素子１４ａおよび第２の圧電素子１４ｂが試料ベッセル１２に取り付けられる。本明細書でさらに詳細に述べるように、第１の圧電素子１４ａは音響トランスデューサとして構成され、第２の圧電素子１４ｂはセンサとして構成される。いくつかの実施形態では、素子１４ｂは、圧電素子である必要はなく、本開示による任意のタイプの振動センサ（例えば加速度計）でもよい。例えば、振動を測定するように構成された複数のセンサが、周波数応答を決定するために使用されることに留意されたい。以下の説明は、特に明記しない限り、単一の圧電素子１４の実施形態と、複数の圧電素子（例えば第１の圧電素子１４ａおよび第２の圧電素子１４ｂ）を含む実施形態とを含むように、少なくとも１つの圧電素子１４を提供する。
【0044】
いくつかの実施形態では、少なくとも１つの圧電素子１４が試料ベッセル１２に取り付けられて、溶解デバイス１０のモノリシック構造を形成する。例えば、いくつかの実施形態では、少なくとも１つの圧電素子１４は、図１Ａおよび図１Ｂに示されるように、外面２０の取付け領域に取り付けられる。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの圧電素子１４の少なくとも一部分が、外面２０の取付け領域に取り付けられる。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの圧電素子１４は、外面２０の取付け領域に取り付けるために構成された１つまたはそれ以上の取付け領域を有することがある。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの圧電素子１４は、試料ベッセル１２の上部４０に少なくとも部分的に取り付けられる；しかし、少なくとも１つの圧電素子１４の１つまたはそれ以上の部分が、上部４０、底部４２、第１の端部４４、第２の端部４６、第１の側部４８、および／または第２の側部５０に取り付けられることを理解されたい。
【0045】
少なくとも１つの圧電素子１４は、試料ベッセル１２の上部または底部からマイクロチャネル２２を通って光が進むのを妨げないように、マイクロチャネル２２に対して構成および／または位置する。例えば、少なくとも１つの圧電素子１４または少なくとも１つの圧電素子１４の一部分が、試料ベッセル１２の外部からマイクロチャネル２２に光が入るのを可能にするように構成されるように、少なくとも１つの圧電素子１４の少なくとも一部分がマイクロチャネル２２からオフセットされる。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの圧電素子１４は、長さＬＰを有し、長さＬＰに沿った長手方向軸を有し、長手方向軸は、試料ベッセル１２の長手方向軸に実質的に平行に向けられる。少なくとも１つの圧電素子１４は、複数の圧電素子を含むことがあり、各圧電素子１４は、長さＬＰ、幅ｗＰ、および／または高さｈＰの設計が実質的に同様である、長さＬＰ、幅ｗＰ、および／または高さｈＰの設計が異なる、またはそれらの組合せである。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの圧電素子１４は、少なくとも１つの圧電素子１４の長さＬＰよりも小さい幅ｗＰを有するように構成される。
【0046】
設計上の考慮事項に応じて、少なくとも１つの圧電素子１４は、試料ベッセル１２の第１のポート２４および第２のポート２６の一方もしくは両方と反対の側に、または第１のポート２４および第２のポート２６の一方もしくは両方と同じ側に位置する。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの圧電素子１４は、複数の圧電素子（例えば図１Ｂの１４ａおよび１４ｂ）を含むことがあり、少なくとも１つは、試料ベッセル１２の第１のポート２４および第２のポート２６の一方もしくは両方と反対の側に位置し、少なくとも１つが、試料ベッセル１２の第１のポート２４および第２のポート２６の一方もしくは両方と同じ側に位置し、またはそれらの組合せである。
【0047】
いくつかの実施形態では、少なくとも１つの圧電素子１４または少なくとも１つの圧電素子１４少なくとも一部分は、試料ベッセル１２に付着されるまたは取り付けられる。例えば、いくつかの実施形態では、少なくとも１つの圧電素子１４または少なくとも１つの圧電素子１４の少なくとも一部分は、試料ベッセル１２の少なくとも一部分に接合またはばね荷重される。接合は、例えば、少なくとも１つの圧電素子１４および／または試料ベッセル１２の高さよりも小さいまたは実質的に小さい厚さを有する接合層を含むことがある。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの圧電素子１４は、例えば接着剤で試料ベッセル１２の少なくとも一部分に付着される。接着剤は、低い音響波損失を伴う音響波伝播を可能にするように構成される。
【0048】
いくつかの実施形態では、少なくとも１つの圧電素子１４の少なくとも一部分に流体接着剤（例えば液体接着剤）が塗布される。少なくとも１つの圧電素子１４の少なくとも一部分は、液体接着剤で試料ベッセル１２に接着される。液体接着剤は、約３５０℃までの温度安定性、ガラスに対する優れた接着力を有するような構成、塗布時の高い硬度（剛性）の構成、超音波伝播を提供するような構成、約８５のショアＤ硬度、またはそれらの組合せを有することがある。例示的な液体接着剤は、Ｅｐｏｘｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｉｎｃ．（本拠は、米国マサチューセッツ州Ｂｉｌｌｅｒｉｃａ）によって流通されているＥＰＯ－ＴＥＫ ３５３ＮＤなどのエポキシ接着剤を含み、しかしこれに限定されない。液体接着剤の量（例えば５μｌ）は、設計上の考慮事項により異なることがある。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの圧電素子１４は試料ベッセル１２にクランプされ、液体接着剤が（例えば約１５０℃で）硬化される。いくつかの実施形態では、硬化後、接着剤の厚さは約１００μｍでよい。
【0049】
いくつかの実施形態では、少なくとも１つの圧電素子１４は、音響トランスデューサとして機能することがあり、電荷を、１つまたはそれ以上の周波数および／または周波数範囲を有する音波など別のエネルギー形態に変換するように構成される。そのために、少なくとも１つの圧電素子１４は、そこに交流が印加されたときに振動し、それによって試料ベッセル１２に導入される音波を生み出すように構成される。少なくとも１つの圧電素子１４からの音波は、試料ベッセル１２内の血液試料５２中に１つまたはそれ以上の音響ノードを生み出すことがある。図１に示されるように、少なくとも１つの圧電素子１４は、交流電源に接続するように構成された第１の電極９０および第２の電極９２を含むことがある。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの圧電素子１４は、圧電超音波トランスデューサでよい。
【0050】
いくつかの実施形態では、少なくとも１つの圧電素子１４は、１つまたはそれ以上の音響ノードを生み出すために試料ベッセル１２に導入することができる音波を生み出すように構成された単一の圧電素子１４でよい。さらに、単一の圧電素子１４は、単一の圧電素子１４によって生成された音波に応答して試料ベッセル１２によって生み出される振動を受け取って測定するように構成されたセンサとして機能するように構成される。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの圧電素子１４は複数の圧電素子でよく、例えば、少なくとも１つの圧電素子１４ａは、１つまたはそれ以上の音響ノードを生み出すために試料ベッセル１２に導入することができる音波を生み出すように構成され、少なくとも１つの圧電素子１４ｂは、例えば、圧電素子１４ａによって生成された音波に応答して試料ベッセル１２によって生み出された振動を受け取って測定するためのセンサとして機能するように構成される。いくつかの実施形態では、各圧電素子１４ａおよび１４ｂは、１つまたはそれ以上の音響ノードを生み出すために試料ベッセル１２に導入することができる音波を生み出すように構成され、各圧電素子１４ａおよび１４ｂは、試料ベッセル１２によって生み出された音波を受け取って測定するためのセンサとして機能することもある。
【0051】
音響トランスデューサとして機能する少なくとも１つの圧電素子１４は、電気周波数および電圧が印加されたときに伸長および収縮することによって、超音波活動を生成し、周波数を有する音波を生成するように構成される。図１２は、音響トランスデューサとして機能する少なくとも１つの圧電素子１４の例示的な動作における少なくとも１つの圧電素子１４の総変位の一例のグラフ表現を示す。
【0052】
いくつかの実施形態では、音響トランスデューサとして機能する少なくとも１つの圧電素子１４は、血液試料５２中の赤血球の壁が破壊されるように試料ベッセル１２のマイクロチャネル２２内の血液試料５２中で共振する共振周波数を有する超音波を生成するように構成される。いくつかの実施形態では、音響トランスデューサとして機能する少なくとも１つの圧電素子１４は、血液試料５２にキャビテーションを引き起こし、それによって赤血球の壁を破壊する周波数を有する超音波（本明細書では超音波音響波とも呼ぶ）を生成するように構成される。
【0053】
いくつかの実施形態では、少なくとも１つの圧電素子１４は、第１の共振周波数を有し、溶解デバイス１０のモノリシック構造は、第１の共振周波数からスペクトル的に分離された第２の共振周波数を有し、第２の共振周波数は、少なくとも１つの圧電素子１４によって生成されて試料ベッセル１２に導入される音波の周波数であり、それによって血液試料５２にキャビテーションを引き起こし、それによって赤血球の壁を破壊する。
【0054】
いくつかの実施形態では、第２の共振周波数は、１つまたはそれ以上の音響定在波を引き起こすことがあり、音響定在波は、力がほぼゼロであり、粒子の動きがほぼなく、マイクロチャネル２２内で最高の液圧を有する試料ベッセル１２のマイクロチャネル２２内の領域（ノードと呼ぶ）で生じ、図１３および１４に示されるように血液試料５２中の赤血球の壁が破壊される。定常波としても知られている音響定在波は、時間軸で振動するが、空間軸では動かないピーク振幅プロファイルを有する波である。
【0055】
いくつかの実施形態では、少なくとも１つの圧電素子１４は、単一の圧電素子として、音波を生成し、さらに試料ベッセル１２によって生成された得られた音波を測定するように構成される。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの圧電素子１４は複数の圧電素子でよく、少なくとも１つの圧電素子は、音響音波を生成するように構成され、少なくとも１つの圧電素子は、試料ベッセル１２によって生成された得られた音波を測定するように構成される。
【0056】
いくつかの実施形態では、溶解デバイス１０は、少なくとも１つの圧電素子１４の少なくとも一部分に接合された試料ベッセル１２を含むことがある。試料ベッセル１２は、ガラスなどで形成される。マイクロチャネル２２は、０．０５から０．１２５のアスペクト比で約２ミリメートルの幅ｗＭを有することがある。試料ベッセル１２は、１．４から１．９のアスペクト比で約１２ミリメートルの幅ｗＳＶを有することがある。少なくとも１つの圧電素子１４は、３３０ｋＨｚから３５０ｋＨｚの範囲内の超音波を、（図１３に示されるように）マイクロチャネル２２内での５ＭＰａのピーク圧力および（図１４に示されるように）８ｍ／ｓまでのピーク速度で生成するように構成される。図１３および１４は、少なくとも１つの圧電素子１４が起動されるときのマイクロチャネル２２内の血液試料５２の例示的な圧力分布（図１３）および例示的な流体速度（図１４）を示す。
【0057】
マイクロチャネル２２の幅は、少なくとも血液試料５２中での音響波伝播速度（例えば約１５００ｍ／ｓ）に基づいて、望まれる所定数の音響ノードをマイクロチャネル２２の中央での１つのノードとして使用して決定され、周波数は約３３０ｋＨｚから約３５０ｋＨｚである。式１は、少なくとも一部、マイクロチャネル２２内の第１の音響ノード（例示的な２０００μｍの幅および１００μｍの深さを有する）を決定するために使用され、微小の反射または他のミラーリングを考慮に入れない。
【0058】
【数1】
【0059】
マイクロチャネル２２および／または少なくとも１つの圧電素子１４内の超音波は、システム内での望ましくない熱および／またはマイクロチャネル２２内の血液試料５２中での望ましくない熱を生成することがある。システムおよび／または血液試料５２の過熱を回避するために、少なくとも１つの圧電素子１４が、所定の期間ｔにわたって特定の周波数で超音波を生成するように作動される。例えば、少なくとも１つの圧電素子１４は、約１秒から約２秒にわたって第２の共振周波数を有する音波を生成するように作動される。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの圧電素子１４は、約１．５秒未満にわたって第２の共振周波数を有する音波を生成するように作動される。例えば、溶解デバイス１０は、９９．９９％の赤血球溶解をもたらすために、１．５秒以下にわたって、少なくとも１つの圧電素子１４を音響トランスデューサとして作動するように構成される。一例では、溶解デバイス１０は、約１０秒以下にわたって、少なくとも１つの圧電素子１４を音響トランスデューサとして作動するように構成される。
【0060】
いくつかの実施形態では、マイクロチャネル２２内の超音波は、血球および細胞壁を破壊して微細粒子にし、そのような微細粒子は、血液試料５２の光学測定中、より大きい粒子よりも少ない光散乱を生成する。
【0061】
いくつかの実施形態では、音響トランスデューサとして機能する少なくとも１つの圧電素子１４は、ある周波数範囲内の超音波を生成するように構成され、第２の共振周波数は、その周波数範囲内でよい。
【0062】
いくつかの実施形態では、少なくとも１つの圧電素子１４は、約３００ｋＨｚよりも大きい周波数範囲内の超音波を生成するように構成される。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの圧電素子１４は、約３００ｋＨｚよりも大きい周波数範囲内の音波を測定するように構成される。
【0063】
共振周波数および／または周波数範囲は、試料ベッセル１２のサイズ、形状、および材料；試料ベッセル１２のマイクロチャネルのサイズおよび形状；血液試料５２中の流体の量；および／または少なくとも１つの圧電素子１４のサイズ、形状、および材料を含む１つまたはそれ以上の因子に基づいて決定される。
【0064】
例えば、試料ベッセル１２がガラスで作られているとき、マイクロチャネル２２は約０．０５から約０．１２５のアスペクト比を有し、試料ベッセル１２は、約１．４から約１．９のアスペクト比を有し、少なくとも１つの圧電素子１４は、約３３０ｋＨｚから約３５０ｋＨｚの範囲内の超音波を生成するように構成される。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの圧電素子１４はまた、約３３０ｋＨｚから約３５０ｋＨｚの範囲内の超音波を測定するように構成される。
【0065】
図１Ａ、１Ｂ、および２１を参照すると、いくつかの実施形態では、少なくとも１つの圧電素子１４によって生成される音波を較正するために、試料ベッセル１２および／または血液試料５２に関する共振周波数が決定される。例えば、いくつかの実施形態では、少なくとも１つの圧電素子１４は、第１の持続時間ｔの間、周波数ｆ１から周波数ｆｎまで駆動される第１の周波数掃引３０２での超音波音響定在波の第１の信号３００を試料ベッセル１２に生成することがある。第１の周波数掃引３０２は、構成公差を包含することがある周波数掃引範囲である。例えば、第１の周波数掃引３０２は、ガラスの既知の共振、例えば３００～３５０ｋＨｚ付近での約４０～５０ｋＨｚの範囲内でよい。いくつかの実施形態では、第１の周波数掃引３０２は、例えば約５秒の持続時間ｔにわたって、約３００ｋＨｚから約３５０ｋＨｚの範囲を含むことがある。いくつかの実施形態では、第１の周波数掃引３０２は、例えば約５秒の持続時間ｔにわたって、約３５０ｋＨｚから約３６０ｋＨｚの範囲を含むことがある。いくつかの実施形態では、第１の信号３００は、低駆動でスペクトル的に純粋な正弦波、方形波、三角波などでもよい。
【0066】
次いで、少なくとも１つの圧電素子１４は、第１の信号３００の提供を停止し、その後、第１の信号３００による（例えば試料ベッセル１２からの）振動信号を含む第２の信号３０４を受信することがある。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの圧電素子１４は、図１Ａおよび図２１に示されるように、第１の信号３００を生成し、振動信号を含む第２の信号３０２を測定するように構成された単一のデバイスでよい。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの圧電素子１４は、図１Ａおよび図２１に示されるように、２つ以上の別個のデバイスでよく、少なくとも第１の圧電素子１４ａが、第１の信号３００を生成するように構成され、少なくとも第２の圧電素子１４ｂが、（例えば試料ベッセル１２からの振動信号を有する）第２の信号３０４を測定するように構成される。
【0067】
試料ベッセル１２、血液試料５２、周囲環境、溶解デバイス１０、および／またはそれらの組合せの共振周波数を決定するために、第１の信号３００と、振動信号を有する第２の信号３０４とが比較される。例えば、図２１で、第１の信号３００が試料ベッセル１２に提供され、第２の応答信号３０４が、第１の信号３００の下に示されている。第２の信号３０４は、相対最大値３０６で、より高い振幅を示す。相対最大値３０６は、例えば溶解デバイス１０の共振周波数を示す。試料ベッセル１２において、少なくとも１つの圧電素子１４によって生成される音波に関する最適周波数は、共振周波数を含むことも、または除外することもある。決定された共振周波数は、分析され、最小の温度上昇を伴う最短時間で血液試料５２中の血球を破壊するための最適な結果を提供するために使用される。そのために、血液試料５２中の血球を溶解するために少なくとも１つの圧電素子１４によって放出予定の信号を較正するために、決定された共振周波数が使用される。次いで、少なくとも１つの圧電素子１４は、試料ベッセル１２のマイクロチャネル２２内の血液試料５２中の血球を溶解するための強度および持続時間を有する決定された共振周波数を使用して、較正された信号を放出することがある。
【0068】
図２１を参照すると、異なる試料ベッセルを使用する別の例では、第２の応答信号３０４ａは、システムで使用するための最適な共振周波数を示す相対最大値３０８での振幅を有することがある。そのために、各試料ベッセル１２および／または溶解デバイス１０は、溶解デバイス１０および／または試料ベッセル１２で使用するための決定された共振周波数に基づいて較正される。さらに、各溶解デバイス１０は、溶解デバイス１０のライフサイクル全体にわたって較正される。次いで、少なくとも１つの圧電素子１４は、試料ベッセル１２のマイクロチャネル２２内の血液試料５２中の血球を溶解するための強度および持続時間を有する決定された共振周波数を使用して、較正された信号を放出することがある。
【0069】
図２２は、少なくとも１つの圧電素子１４によって使用予定の信号を較正するための共振周波数を決定するための別の例示的な方法を示す。一般に、第１の信号３００を放出するために少なくとも１つの圧電素子１４が駆動される。第１の信号３００は、一連の周波数Ｆ１～Ｆｎを含み、隣接する各対の周波数の放出の合間に観察期間がある。観察期間中、少なくとも１つの圧電素子１４は駆動されず、高いＺ値で維持される。圧電素子１４は、試料ベッセル１２からの振動を示す第２の信号３０４を生成する。特に、図２２において、第２の信号は、試料ベッセル１２の共振周波数を決定するために分析される各観察期間中の減衰エンベロープ３１０を有する。特に、観察期間中の減衰信号が比較されて、どの周波数Ｆ１～Ｆｎが減衰エンベロープ３１０中で最も強い信号を提供するかを決定し、したがってどの周波数Ｆ１～Ｆｎが試料ベッセル１２の共振周波数であるかを示す。減衰信号から共振周波数が決定されると、少なくとも１つの圧電素子１４は、試料ベッセル１２のマイクロチャネル２２内の血液試料５２中の血球を溶解するための強度および持続時間を有する共振周波数（例えば共振周波数を含むまたは除外する）に基づいて、較正された信号で駆動される。
【0070】
いくつかの実施形態では、少なくとも１つの圧電素子１４は、段階的に（例えば１ｋＨｚの周波数ごとに）、ある範囲内で第１の周波数掃引３０２を提供するように構成される。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの圧電素子１４は、共振周波数をさらに較正することなく、第１の周波数掃引３０２を提供することがある。そのために、少なくとも１つの圧電素子１４は、特定の周波数範囲にわたって第１の周波数掃引を提供することがあり、したがって、溶解デバイス１０の幾何形状および材料のばらつきを考えても、溶解デバイス１０および血液試料５２に関して推定共振周波数が得られる。例えば、少なくとも１つの圧電素子１４は、約３３０ｋＨｚと約３５０ｋＨｚとの間の周波数範囲を、約１ｋＨｚのステップ、１ｋＨｚ未満のステップ、または１ｋＨ超のステップで掃引するように構成される。例えば、少なくとも１つの圧電素子１４は、約３３０ｋＨｚから約３５０ｋＨｚの第１の周波数掃引３０２を提供するように構成され、および／または少なくとも１つの圧電素子１４は、約３５０ｋＨｚから約３３０ｋＨｚの第１の周波数掃引３０２を提供するように構成される。
【0071】
いくつかの実施形態では、少なくとも１つの圧電素子１４は、ゼロ秒より大きく５秒未満、４秒未満、３秒未満、２秒未満、および／または１秒未満の持続時間ｔにわたって、ある周波数範囲で第１の周波数掃引３０２を提供するように構成される。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの圧電素子１４は、約１秒と約２秒との間の持続時間ｔにわたって第１の周波数掃引３０２を提供するように構成される。
【0072】
いくつかの実施形態では、追加としてまたは代替として、溶解デバイス１０は、試料ベッセル１２のマイクロチャネル２２内にせん断モードおよび曲げモードを誘発することによって、血液試料５２中の血球を溶解することがある。少なくとも１つの圧電素子１４（例えば剛性のおよび／または接合された）が変位され（例えば横方向変位）、試料ベッセル１２の振動および／または移動をもたらす。例えば、起動されるとき、少なくとも１つの圧電素子１４は、図１２に示されるように形状を変え、収縮および／または伸長（例えば横方向変位）することがある。少なくとも１つの圧電素子１４の動きは、試料ベッセル１２に伝達される。そのような動きは、マイクロチャネル２２の幾何形状および／または容積を変え、試料ベッセル１２のマイクロチャネル２２にせん断力および／または曲げを誘発することがある。図１２は、少なくとも１つの圧電素子１４の例示的な動作における少なくとも１つの圧電素子１４の例示的な総変位のグラフ表現を示す。
【0073】
少なくとも１つの圧電素子１４の変位は、試料ベッセル１２内に曲げおよび／またはせん断力をもたらすことがある。試料ベッセル１２内の曲げおよび／またはせん断力は、マイクロチャネル２２内部での高圧、せん断力、および／または流体運動の組合せにより、試料ベッセル１２のマイクロチャネル２２内の血液試料５２の溶解を引き起こすおよび／または溶解に寄与することがある。そのために、マイクロチャネル２２内の血液試料５２の溶解は、血液試料５２中の音響定在波、圧力、せん断力、および／または流体運動の組合せによって引き起こされる。
【0074】
少なくとも１つの圧電素子１４が起動されるとき、少なくとも１つの圧電素子１４と試料ベッセル１２との間の取付け部（例えば接合）にせん断力が生成される。せん断応力は、マイクロチャネル２２の内部に高圧をもたらすことがある。例えば、いくつかの実施形態では、圧力は約５ＭＰａでよい。いくつかの実施形態では、圧力は、約３ＭＰａから約７ＭＰａの範囲内でよい。いくつかの実施形態では、圧力は、少なくとも１つの圧電素子１４の収縮および／または伸長のレベルによって制御される。少なくとも１つの圧電素子１４の収縮および／または伸長のレベルは、少なくとも１つの圧電素子１４の電界強度に依存することがある。
【0075】
マイクロチャネル２２内の音響定在波と、試料ベッセル１２のせん断力および／または曲げとの組合せは、マイクロチャネル２２内の血液試料５２にキャビテーションを引き起こすことがある。そのようなキャビテーションは、血液試料５２中の細胞壁の破壊を引き起こすことがある。
【0076】
ここで、図１５～１８を参照すると、いくつかの実施形態では、溶解デバイス１０は、分析器１００の構成要素でよい。分析器１００は、溶解デバイス１０、吸光度分光光度計１０２、流体分配システム１０４、および／またはコントローラ１０６を含むことがある。いくつかの実施形態では、溶解デバイス１０は、分析器１００の他の構成要素から着脱可能および／または交換可能である。いくつかの実施形態では、溶解デバイス１０は分析器１００に恒久的に取り付けられ、溶解デバイス１０の１つまたはそれ以上の構成要素は着脱可能および／または交換可能である。いくつかの実施形態では、分析器１００は、溶解デバイス１０を受け取るかつ／または位置するように構成されたマウント１０８をさらに含むことがある。いくつかの実施形態では、溶解デバイス１０は、ある振動および／または動き範囲内で振動するかつ／または動くことができるように、マウント１０８内に保持（例えばクランプ）される。
【0077】
いくつかの実施形態では、分析器１００のコントローラ１０６は、１つまたはそれ以上のプロセッサ１４０および１つまたはそれ以上の非一時的なコンピュータ可読媒体１４２をさらに含むことがある。いくつかの実施形態では、１つまたはそれ以上のプロセッサ１４０および１つまたはそれ以上の非一時的なコンピュータ可読媒体１４２は、コントローラ１０６の一部でよい。しかし、プロセッサ１４０および／または非一時的なコンピュータ可読媒体１４２のうちの１つまたはそれ以上は、コントローラ１０６の外部および／または分析器１００の他の構成要素の外部に位置することがあることを理解されたい。
【0078】
いくつかの実施形態では、吸光度分光光度計１０２は、試料ベッセル１２に隣接して位置する送信機１１２および受信機１１４を含むことがあり、送信機１１２は、上部４０、底部４２、およびマイクロチャネル２２を通して媒体１１６を放出するように位置し、受信機１１４は、媒体１１６の一部分が上部４０、底部４２、およびマイクロチャネル２２を通過した後、媒体１１６の少なくとも一部分を受け取るように位置する。いくつかの実施形態では、送信機１１２は光源でよく、媒体１１６は光でよい。光源は、限定はしないが、１つもしくはそれ以上の発光ダイオード、１つもしくはそれ以上のチューブライト、１つもしくはそれ以上の電球、太陽光、および／またはそれらの組合せでよい。例えば、いくつかの実施形態では、光源は、約４５０～７００ナノメートルの範囲内の波長を有する白色光を提供する１つまたはそれ以上の発光ダイオードでよい。
【0079】
吸光度分光光度計１０２は、特に試料ベッセル１２のマイクロチャネル２２内の血液試料５２中の特定の物質によって透過または放出される、スペクトルの一部での光の強度を測定するように構成される。吸光度分光光度計１０２は、光のビームが血液試料５２または他の流体試料５２を通過するときの光の強度を測定することによって、化学物質が光をどれだけ吸収するかを測定するように構成される。試料または溶液中の各化合物は、特定の波長範囲にわたる光を吸収または透過する。
【0080】
図１６および１７を参照すると、流体分配システム１０４は、溶解デバイス１０の試料ベッセル１２の第１のポート２４に流体連通可能な入口１２０と、第２のポート２６に流体連通可能な出口１２２とを有することがある。流体分配システム１０４は、ブランク試料または血液試料または洗浄溶液などの１つまたはそれ以上の流体試料５２を、入口１２０を通し、第１のポート２４を通して試料ベッセル１２のマイクロチャネル２２に移動させることがある。説明を簡単にするために、説明全体を通して血液試料５２を使用する；しかし、当業者は、他の流体試料（例えば液体および気体）が本開示に従って使用されてもよいことを理解されよう。いくつかの実施形態では、流体分配システム１０４は、マイクロチャネル２２を洗浄して、試料ベッセル１２の第２のポート２６を通して出口１２２からマイクロチャネル２２内の物質を排出することができる。流体分配システム１０４は、自動、手動、または自動および手動の組合せで作動される。
【0081】
コントローラ１０６は、溶解デバイス１０の少なくとも１つの圧電素子１４に電気的に接続される。いくつかの実施形態では、コントローラ１０６は、少なくとも１つの圧電素子１４に信号を提供するように構成され、この信号は、少なくとも１つの圧電素子１４によって受信されるとき、少なくとも１つの圧電素子１４に、１つまたはそれ以上の周波数および／または周波数範囲での超音波音響波を放出させる。
【0082】
図２３は、超音波音響波を放出するように少なくとも１つの圧電素子１４を較正するための例示的な方法の流れ図３２０を示す。工程３２２で、コントローラ１０６は、図２１および２３に示されるように、少なくとも１つの圧電素子１４に１つまたはそれ以上の信号を提供して、少なくとも１つの圧電素子１４に、第１の周波数掃引３０２にわたって超音波音響波を有する第１の信号３００を放出させるように構成される。工程３２４で、コントローラ１０６は、少なくとも１つの圧電素子を調節して、第１の信号３００の提供を停止することがある。工程３２６で、コントローラ１０６は、少なくとも１つの圧電素子から第２の信号３０４を受信することがあり、第２の信号３０４は、第１の信号３００から生じる（例えば試料ベッセル１２からの）振動信号を含み、試料ベッセル１２を振動させる。試料ベッセル１２は、血液試料５２を含む、または血液試料５２を含まないことがある。工程３２８で、コントローラ１０６は、第１の信号３００を第２の信号３０４と比較し（例えば振幅、減衰エンベロープ）、第２の信号３０４中で共振周波数を識別することがある。工程３３０で、コントローラ１０６は、少なくとも１つの圧電素子１４に１つまたはそれ以上の信号を提供して、少なくとも１つの圧電素子１４に、決定された共振周波数に基づいて超音波音響波を放出させるように構成され、超音波音響波は、血液試料５２中の血球を溶解するための強度および持続時間を有する。
【0083】
図１Ａおよび１６に示されているように、いくつかの実施形態では、コントローラ１０６は、第１の電気接点１３０および第２の電気接点１３２を有することがある。第１の電気接点１３０および第２の電気接点１３２は、溶解デバイス１０の少なくとも１つの圧電素子１４の第１の電極９０および第２の電極９２にそれぞれ電気的に接続可能でよく、それにより、少なくとも１つの圧電素子１４に電位が提供される。
【0084】
マウント１０８は、送信機１１２と受信機１１４との間で溶解デバイス１０を定位置に保持することがあり、流体分配システム１０４およびコントローラ１０６に動作可能に連結されるように溶解デバイス１０を位置させることがある（図１７参照）。マウント１０８は、溶解デバイス１０のモノリシック構造の音響インピーダンスを大幅に変える力を加えることなく、溶解デバイス１０を定位置で安定させるように構成される。例えば、マウント１０８は、約２０Ｎ（ニュートン）以下のクランプ力を加える１つまたはそれ以上のクランプを含むことがある。
【0085】
いくつかの実施形態では、分析器１００は、１つもしくはそれ以上のデジタル温度センサおよび／または１つもしくはそれ以上の熱制御素子（ペルチェ素子など）をさらに含むことがある。
【0086】
いくつかの実施形態では、血液の分析は、血液試料５２を取得し、または受け取り；吸光度分光光度計１０２の送信機１１２と受信機１１４との間に溶解デバイス１０を投入し；流体分配システム１０４を用いて、入口１２０および第１のポート２４を通して試料ベッセル１２のマイクロチャネル２２に血液試料５２を投入し；コントローラ１０６を起動して、少なくとも１つの圧電素子１４に電気信号を提供して、第１の信号を生成し；第１の信号を、（例えば、少なくとも１つの圧電素子１４（図１Ａ）、圧電センサ１４ｂ（図１Ｂ）、および／または外部センサによって受信される）得られた振動信号を有する第２の信号と比較することによって、決定された共振周波数に基づいて少なくとも１つの圧電素子１４を較正し；コントローラ１０６を起動して、少なくとも１つの圧電素子１４に電気信号を提供し、電気信号は、少なくとも１つの圧電素子１４によって受信されると、少なくとも１つの圧電素子１４に、溶解デバイス１０および／または血液試料５２の決定された共振周波数に基づいて１つまたはそれ以上の周波数および／または周波数範囲で超音波音響波を放出させ、かつ／または少なくとも１つの圧電素子１４を伸長および収縮させ、それによってマイクロチャネル２２内の血液試料５２にせん断力を生成し；それにより血液試料５２にキャビテーションが誘発され、血液試料５２の赤血球の壁が破壊され；吸光度分光光度計１０２を起動して、送信機１１２から溶解血液試料５２を通して受信機１１４に媒体１１６を送信することを含む。
【0087】
さらに、血液の分析は、受信機１１４によって生成された電気信号を読み取って、吸光度分光光度計１０２の受信機１１４によって受信された光を示す信号に少なくとも一部基づいて、溶解血液試料５２の１つまたはそれ以上のオキシメトリパラメータを決定することを含むことがある。
【0088】
図１９に示されるように、吸収スペクトルは、液体媒体についての吸収に関する既知の計算に基づいて計算される。さらに、図２０に示されるように、１つまたはそれ以上のオキシメトリパラメータの決定は、以下のものの１つまたはそれ以上など、ヘモグロビン形態のスペクトルプロファイル係数を分析することをさらに含むことがある：カルボキシヘモグロビン（ＣＯＨＢ）、オキシヘモグロビン（Ｏ２ＨＢ）、メトヘモグロビン（ＭＥＴＨＢ）、デオキシヘモグロビン（ＨＨＢ）、新生児ビリルビン（ＮＢＩＬＩ）、シアンメトヘモグロビン（ＣＮ＿ＭＥＴ＿Ｂ）、スルフヘモグロビン（ＳＵＬＦ＿ＨＩＧＨ）、およびメチレンブルー色素（ＭＥＴＨ＿ＢＬＵＥ＿Ａ）。
【0089】
１つまたはそれ以上のオキシメトリパラメータを決定することは、血液試料５２中の成分による光の吸収である分光光度計の吸光の測定に基づくことがある。
【0090】
１つまたはそれ以上のオキシメトリパラメータの決定は、少なくとも総ヘモグロビン（ＴＨＢ）、および以下のようなヘモグロビン画分の１つまたはそれ以上を測定することを含むことがある：オキシヘモグロビン（Ｏ２ＨＢ）、メトヘモグロビン（ＭＥＴＨＢ）、デオキシヘモグロビン（ＨＨＢ）、カルボキシヘモグロビン（ＣＯＨＢ）。
【0091】
血液の分析は、血液試料５２をマイクロチャネル２２に導入する前および／または後に、洗浄溶液を試料ベッセル１２のマイクロチャネル２２に投入および排出することを含むことがある。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの圧電素子１４が起動されて、音響波および／またはせん断力を生成し、マイクロチャネル２２内の洗浄溶液を撹拌することがある。いくつかの実施形態では、試料ベッセル１２が使用され、洗浄され、再使用される。いくつかの実施形態では、溶解デバイス１０は再利用可能でないことがあり、血液試料５２ごとに交換される。そのために、いくつかの実施形態では、溶解デバイス１０は、１回の使用後に廃棄される。
【0092】
分析器１００を使用する方法は、分析器１００をブランク試料で較正することをさらに含むことがある。いくつかの実施形態では、流体試料５２は、分析器１００を較正するために使用される「ブランク試料」として知られている検査試料でよい。ブランク試料は、媒体の透過の散乱を測定するために使用されるダイ溶液を含むことがある。
【0093】
いくつかの実施形態では、血液試料５２は、体積が約１２マイクロリットルでよい。血液試料は、典型的には、血漿および赤血球（血液試料の４５％～６０％を構成することがある）ならびに場合により脂質を含む。
【0094】
いくつかの実施形態では、血液試料５２は、一定の温度に保たれる。いくつかの実施形態では、血液試料５２の温度は、約３７℃±約０．３℃でよい。いくつかの実施形態では、血液試料５２の温度は、４０℃未満、または血液試料５２の損傷を避けるように構成された温度でもよい。いくつかの実施形態では、血液試料５２は、１つもしくはそれ以上の温度センサおよび／または１つもしくはそれ以上の熱制御素子を利用して、実質的に一定の温度に保持される。
【0095】
次に、使用時の分析器１００および溶解デバイス１０の一例を述べる。一例では、試料ベッセル１２はガラスで作られ、約１．４から約１．９の範囲内の長さ対幅のアスペクト比を有することがあり、マイクロチャネル２２は、約０．０５の高さ対幅のアスペクト比を有する（例えば、約１００マイクロメートルの高さおよび約２ミリメートルの幅を有する）ことがある。試料ベッセル１２は、吸光度分光光度計１０２の送信機１１２と受信機１１４との間で媒体が移動する経路に挿入される。分析器１００は、媒体を経路に通すためにミラーおよび／または導波路を含む様々な器具を備えることがあることを理解されたい。流体分配システム１０４は、血液試料５２を試料ベッセル１２のマイクロチャネル２２に挿入することがある。
【0096】
コントローラ１０６は、試料ベッセル１２の少なくとも１つの圧電素子１４に電気的に接続され、少なくとも１つの圧電素子１４に電気信号を提供することがあり、少なくとも１つの圧電素子１４に、持続時間ｔ（例えば２秒）にわたる周波数掃引（例えば約３３０ｋＨｚから約３５０ｋＨｚの周波数範囲）による超音波を放出させる。いくつかの実施形態では、コントローラ１０６は、放出された超音波による振動信号の測定値を受信することがある。測定値は、少なくとも１つの圧電素子１４（図１Ａ）、圧電素子１４ｂ（図１Ｂ）、および／または外部センサから送信される。コントローラ１０６は、試料ベッセル１２および／または血液試料５２の共振周波数を決定するために信号（例えば振幅、減衰エンベロープ）を比較することがある。決定された共振周波数は、少なくとも１つの圧電素子１４を較正するため、および／または決定された共振周波数に基づいて超音波を提供して血液試料５２の血球を溶解するために使用される。
【0097】
いくつかの実施形態では、非一時的なコンピュータ可読媒体１４２は、コンピュータ実行可能命令を記憶することがあり、このコンピュータ実行可能命令は、コントローラ１０６の１つまたはそれ以上のプロセッサ１４０によって実行されるとき、１つまたはそれ以上のプロセッサ１４０に、血球および血漿を含む血液試料５２を含むマイクロチャネル２２を有する試料ベッセル１２に連結された少なくとも１つの圧電素子１４に信号を送信させ、少なくとも１つの圧電素子１４に、血液試料５２中の血球を溶解するための周波数、強度、および持続時間で試料ベッセル１２内に超音波音響波を放出させることがある。
【0098】
いくつかの実施形態では、周波数範囲は、溶解デバイス１０のモノリシック構造および血液試料５２に関する共振周波数を含み、それによって血液試料５２のキャビテーションを引き起こし、血液試料５２中の血球の細胞壁を破壊する。追加としてまたは代替として、コントローラ１０６は、１つまたはそれ以上のプロセッサ１４０に、少なくとも１つの圧電素子１４を伸長および収縮させることがある信号を少なくとも１つの圧電素子１４に送信させ、それによってマイクロチャネル２２内の血液試料５１にせん断力を生成し、これが血液試料５２中の血球の細胞壁を破壊する。
【0099】
いくつかの実施形態では、血球の細胞壁の大部分（５０％超）が破壊される。
【0100】
吸光度分光光度計１０２の送信機１１２は、光などの媒体１１６を試料ベッセル１２を通して溶解血液試料５２中に送信するために起動される。受信機１１４は、溶解血液試料５２および試料ベッセル１２から退出する媒体１１６の少なくとも一部を受信することがある。受信機１１４は、例えば、媒体１１６の受信により電気信号を生成するための１つまたはそれ以上のフォトダイオードを含むことがある。
【0101】
分析器１００、または１つまたはそれ以上のプロセッサ１４０は、吸光度分光光度計１０２の受信機１１４によって受信された光を示す信号に少なくとも一部基づいて、溶解血液試料５２中に存在する１つまたはそれ以上の分析物を決定することがある。分析器１００、または１つもしくはそれ以上のコンピュータプロセッサは、以下のものの１つまたはそれ以上など、ヘモグロビン形態のスペクトルプロファイル係数をさらに分析することがある：カルボキシヘモグロビン（ＣＯＨＢ）、オキシヘモグロビン（Ｏ２ＨＢ）、メトヘモグロビン（ＭＥＴＨＢ）、デオキシヘモグロビン（ＨＨＢ）、新生児ビリルビン（ＮＢＩＬＩ）、シアンメトヘモグロビン（ＣＮ＿ＭＥＴ＿Ｂ）、スルフヘモグロビン（ＳＵＬＦ＿ＨＩＧＨ）、メチレンブルー色素（ＭＥＴＨ＿ＢＬＵＥ＿Ａ）。
【0102】
分析器１００、または１つもしくはそれ以上のプロセッサ１４０は、総ヘモグロビン（ＴＨＢ）および／または以下のようなヘモグロビン画分の１つもしくはそれ以上を測定することがある：オキシヘモグロビン（Ｏ２ＨＢ）、メトヘモグロビン（ＭＥＴＨＢ）、デオキシヘモグロビン（ＨＨＢ）、カルボキシヘモグロビン（ＣＯＨＢ）。
【0103】
分析器１００、または１つもしくはそれ以上のプロセッサ１４０は、分析の結果を出力することがある。出力は、１つまたはそれ以上のディスプレイ上に示される。出力は、患者の治療を決定するために使用される。
【0104】
終わりに
従来、血液分析は、患者のポイントオブケアでは利用可能でなかった、または時間および費用がかかるものであった。本開示によれば、患者のポイントオブケアにおいて所望の結果取得時間内で血液試料の測定パラメータの正確さおよび精度を改善し、より容易に製造され、より低コストである溶解デバイス１０が開示され、ここで、溶解デバイス１０は、分析器１００と協働するように構成される。溶解デバイス１０は、１つまたはそれ以上の特定の励起周波数または周波数範囲で駆動される単一の圧電素子によってベッセル内で生成される超音波音響波、圧力、流体運動、および／またはせん断力を用いて試料ベッセル内の赤血球を溶解するように構成される。単一の圧電素子によって生成される音波に関する最適な周波数は、圧電、試料ベッセル、血液試料、ならびに／または溶解デバイス１０および／もしくは分析器１００の周辺部材の自然共振周波数を含むまたは除外することがある。
従来、血液分析は、患者のポイントオブケアでは利用可能でなかった、または時間および費用がかかるものであった。本開示によれば、患者のポイントオブケアにおいて所望の結果取得時間内で血液試料の測定パラメータの正確さおよび精度を改善し、より容易に製造され、より低コストである溶解デバイス１０が開示され、ここで、溶解デバイス１０は、分析器１００と協働するように構成される。溶解デバイス１０は、１つまたはそれ以上の特定の励起周波数または周波数範囲で駆動される単一の圧電素子によってベッセル内で生成される超音波音響波、圧力、流体運動、および／またはせん断力を用いて試料ベッセル内の赤血球を溶解するように構成される。単一の圧電素子によって生成される音波に関する最適な周波数は、圧電、試料ベッセル、血液試料、ならびに／または溶解デバイス１０および／もしくは分析器１００の周辺部材の自然共振周波数を含むまたは除外することがある。
【0105】
上記の記載は、例示および説明を提供するが、網羅的であること、または開示された正確な形態に発明の概念を限定することを意図するものではない。修正形態および変更形態は、上記の教示に照らして可能であり、または本開示に記載された方法論の実践から得られる。
【0106】
構成および工程の特定の組合せが特許請求の範囲に記載され、かつ／または明細書に開示されているが、これらの組合せは本開示を限定することを意図されていない。実際、これらの構成および工程の多くは、特許請求の範囲に特に記載されていない、および／または明細書に開示されていない方法で組み合わされることがある。以下に列挙する各従属請求項は、他の１つの請求項のみに直接従属することがあるが、本開示は、請求項セット内の他のすべての請求項と組み合わせて各従属請求項を含む。
【0107】
本出願で使用される要素、作用、または命令は、好ましい実施形態の範囲外に明示的に記載されていない限り、本発明にとって重要または不可欠であると解釈されるべきではない。さらに、「に基づく」という語句は、特に明記しない限り、「に少なくとも一部基づく」を意味することを意図されている。
【図1A】
【図1B】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【手続補正書】
【提出日】2023-05-12
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
溶解デバイスであって、内部に形成されたマイクロチャネルを有する試料ベッセルであって、表面を通ってマイクロチャネルに延びる少なくとも１つのポートを有する試料ベッセルと、
試料ベッセルの表面に取り付けられた少なくとも１つの圧電素子と、
論理を有するコントローラとを含み、該論理により該コントローラは、一連の周波数を含む第１の信号を少なくとも１つの圧電素子に放出して少なくとも１つの圧電素子に試料ベッセル内で超音波音響定在波を生成させ、少なくとも１つの圧電素子によって検出された試料ベッセルからの測定された振動信号を示す第２の信号を受信し、測定された振動信号を使用して試料ベッセルの共振周波数を決定する、前記溶解デバイス。
【請求項2】
少なくとも１つの圧電素子は、試料ベッセルに超音波音響定在波を生成し、振動信号を測定するように構成された単一の圧電トランスデューサである、請求項１に記載の溶解デバイス。
【請求項3】
マイクロチャネルは血液試料を含む、請求項１に記載の溶解デバイス。
【請求項4】
少なくとも１つの圧電素子は、圧電センサとは別個の圧電トランスデューサを含み、該圧電トランスデューサおよび圧電センサの少なくとも一方は、試料ベッセルに対してばね荷重されるように構成される、請求項１に記載の溶解デバイス。
【請求項5】
圧電トランスデューサは、試料ベッセルの表面に接合され、圧電センサは、外部にあり、試料ベッセルとは別個である、請求項４に記載の溶解デバイス。
【請求項6】
圧電トランスデューサは、試料ベッセルの表面に接合され、圧電センサは、試料ベッセルの表面に対してばね荷重されている、請求項４に記載の溶解デバイス。
【請求項7】
圧電トランスデューサおよび圧電センサは、試料ベッセルの外面と嵌合係合する、請求項４に記載の溶解デバイス。
【請求項8】
圧電トランスデューサは試料ベッセルの外面に嵌合係合し、圧電センサは、分離されており、試料ベッセルの外部にある、請求項４に記載の溶解デバイス。
【請求項9】
超音波音響定在波は、圧電トランスデューサによって生成され、圧電センサは、試料ベッセルからの振動信号を測定する、請求項４に記載の溶解デバイス。
【請求項10】
コントローラは、プロセッサに接続された非一時的なメモリを有し、該非一時的なメモリは論理を記憶し、該論理は、プロセッサによって実行されるときに、該プロセッサに、第１の信号で少なくとも１つの圧電素子を駆動して、第１の持続時間にわたって第１の周波数掃引で超音波音響定在波を生成させること、
少なくとも１つの圧電素子を調節して、第１の信号の提供を停止すること、
少なくとも１つの圧電素子から、測定された振動信号を示す第２の信号を受信すること、
第１の信号と第２の信号とを比較して、試料ベッセルの共振周波数を決定すること、および
決定された共振周波数に基づいて少なくとも１つの圧電素子を駆動すること、
を行わせるコンピュータ実行可能命令である、請求項１に記載の溶解デバイス。
【請求項11】
試料ベッセルはガラスで構成される、請求項１０に記載の溶解デバイス。
【請求項12】
プロセッサは、ガラスの組成に基づいて推定共振周波数をさらに決定する、請求項１１に記載の溶解デバイス。
【請求項13】
第１の周波数掃引は推定共振周波数を含む、請求項１２に記載の溶解デバイス。
【請求項14】
分析器であって、溶解デバイスを含み、該溶解デバイスは、
内部に形成されたマイクロチャネルを有する試料ベッセルであって、表面を通ってマイクロチャネルに延びる少なくとも１つのポートを有する試料ベッセルと、
試料ベッセルの表面に取り付けられた少なくとも１つの圧電素子と、
論理を有するコントローラとを含み、該論理により該コントローラは、一連の周波数を含む第１の信号を少なくとも１つの圧電素子に放出して少なくとも１つの圧電素子に試料ベッセル内で超音波音響定在波を生成させ、少なくとも１つの圧電素子によって検出された試料ベッセルからの測定された振動信号を示す第２の信号を受信し、測定された振動信号を使用して試料ベッセルの共振周波数を決定し、決定された共振周波数での信号で少なくとも１つの圧電素子を駆動させ、
分析器はさらに、
試料ベッセルに隣接して位置する送信機および受信機を含む吸光度分光光度計を含み、送信機は、マイクロチャネルを通して光媒体を放出するように位置し、受信機は、光媒体の一部がマイクロチャネルを通過した後に、光媒体の少なくとも一部を受信するように位置する、前記分析器。
【請求項15】
第１の信号は、少なくとも１つの圧電素子によって第１の周波数掃引で生成された超音波音響定在波を含み、第２の信号は、超音波音響定在波による試料ベッセルからの測定された振動信号を示す、請求項１４に記載の分析器。
【請求項16】
圧電素子は、第１の信号を生成するように構成された第１の圧電素子と、第２の信号を測定するように構成された第２の圧電素子とを含む、請求項１４に記載の分析器。
【請求項17】
コントローラは、プロセッサに接続された非一時的なメモリを有し、該非一時的なメモリは論理を有し、該論理はコンピュータ実行可能命令のセットであり、該コンピュータ実行可能命令は、プロセッサによって実行されるとき、該プロセッサに、少なくとも１つの圧電素子を駆動させて、第１の信号を生成し、第２の信号を測定する、請求項１４に記載の分析器。
【請求項18】
コンピュータ実行可能命令のセットは、プロセッサに、第１の信号と第２の信号とを比較させて、共振周波数を決定し、決定された共振周波数に基づいて少なくとも１つの圧電素子を駆動する、請求項１７に記載の分析器。
【請求項19】
試料ベッセルはガラスで構成され、コンピュータ実行可能命令のセットは、プロセッサに、ガラスの組成に基づいて推定共振周波数を決定させ、第１の信号は推定共振周波数にある、請求項１８に記載の分析器。
【国際調査報告】