JP7082114B2 - 物質検査システム及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、人体の中にある薬物のような物質の存在を検査するための検査システムに関する。

アルコールや薬などの多くの物質は周知であり、人間の能力を損なう可能性がある。ランダム呼気検査は、サンプリングされた呼気が路側で監視される運転者のアルコールの存在を検査する既知の方法である。

最近では、ランダム薬物検査も一般的になっている。路側薬物検査は、通常、綿棒を使用してドライバの唾液サンプルを取得し、テストストリップを使用してサンプルを分析することを含む。職場でも同様の検査がよく行われる。

従来技術のこのような薬物検査の問題点は、テストストリップを人が視覚的に分析しなければならないので、アルコールＲＢＴを実施するほど簡単ではないことである。特に、誤った条件で検査を実行して結果を無効にしたり、そうでなく検査が正しく実行された場合でもテストストリップの出力が誤って解釈されることがある。

このように、人体の中に薬物などの物質の存在を検査するための改良された検査システムを求めるニーズがある。

従来技術の刊行物が本明細書に言及される場合、その刊行物がオーストラリアまたは他の国の当該技術分野における共通の一般的知識の一部を形成するという承認を構成しないことは明らかに理解されるであろう。

本発明は、上述の不利益のうちの少なくとも１つを、少なくとも部分的に克服するかまたは消費者に有用なまたは商業的な選択を提供することができる物質検査システムに関する。

上記を考慮して、本発明の一形態は、概して、携帯型物質検査システム用のセンサモジュールにあり、該センサモジュールは、
携帯型物質検査システムのラテラルフローテストストリップを照らすように構成された光源と、
ラテラルフローテストストリップからの光をノイズ除去するように構成された、複数の開口を含むフィルタと、
ノイズ除去された光を感知し、テストストリップの出力を示す１つまたは複数の信号を提供するためのセンサを備えている。

好ましくは、携帯型物質検査システムは手持ち式である。

好ましくは、その物質は意識を変性させる物質である。

好ましくは、開口は細長い。

細長い開口は、ストリップの長さに沿って干渉を減らすように構成されてもよい。細長い開口は、ストリップの幅を横切るノイズを減らすように構成されてもよい。

細長い開口は、断面が矩形であり得る。開口は、テストストリップの長さに沿って狭い範囲を提供するために、テストストリップの長さに沿って狭い縁を有してもよい。開口は、テストストリップの幅にわたって広い範囲を提供するために、テストストリップ片の幅にわたって長い縁を有してもよい。

開口は約１.２ｍｍの深さである。開口は、断面が約１００μｍ×約６００μｍであり得る。開口は、センサの列に対応して列に配置されてもよい。

好ましくは、フィルタは複数の層を含み、細長い開口は各層の開口部から形成される。適切なことには、層は不透明材料から形成される。不透明材料はステンレス鋼を含む。

各層は約２００μｍの厚みである。フィルタは約６つの層を備える。フィルタは約１.２ｍｍの厚みである。開口部の直径は約１００μｍである。

光源は、テストストリップを照し、除去される光がテストストリップの表面から反射されるように構成されてもよい。

好ましくは、センサモジュールは、ラテラルフローテストストリップを含むサンプルカートリッジを受け入れるように構成されている。適切なことには、サンプルカートリッジは複数のラテラルフローテストストリップを含む。ラテラルフローテストストリップは異なる物質の存在に反応するように構成されてもよい。

カートリッジは、カートリッジが正しい位置でセンサモジュールによって受け入れられることを確実にするための位置合わせ部材を含む。

センサモジュールはカートリッジからデータを読むように構成される。データはカートリッジの電子的メモリから読まれる。データは、カートリッジの有効期限、カートリッジのタイプ、高度または温度などのカートリッジの動作限界、及び/又は製造バッチパラメータを含む。

好ましくは、光源は複数の発光ダイオード(ＬＥＤ)を備える。光源は、テストストリップを均一にまたはほぼ均一に照明するように構成されている。

好ましくは、ＬＥＤは複数の波長で光を放射するように構成されている。適切なことには、複数のＬＥＤの第１の組は１つの波長で光を放射するように構成され、第２の組は他の波長で光を放射するように構成される。或いは、ＬＥＤは異なる波長で光を放射するように構成可能である。

好ましくは、使用中、テストストリップの検査領域（またはストライプ）は使用者には見えない。

他の形態にて、本発明は広く物質検査システムに属して、
サンプル内の物質の存在を検知するように構成されたラテラルフローテストストリップと、
該ラテラルフローテストストリップを照明するように構成された光源と、
ラテラルフローテストストリップからの光をノイズ除去するように構成された、複数の開口部を含むフィルタ、及び
ノイズ除去された光を感知し、テストストリップの出力を示す１つまたは複数の信号を提供するためのセンサを備えている。

好ましくは、物質検査システムは、テストストリップの出力を示すデータを表示するためのディスプレイを含む。

他の実施形態にて、本発明は広く物質を検査する方法に属して、該方法は、
光源を用いて、携帯型物質検査システムのラテラルフローテストストリップを照明するステップと、
複数の開口部を備えるフィルタを用いて、ラテラルフローテストストリップからの光をノイズ除去するステップと、
センサを用いて、ノイズ除去された光を感知するステップと、
テストストリップの出力を示す１つまたは複数の信号を提供するステップを含む。

本明細書に記載の任意の特徴は、本発明の範囲内で、本明細書に記載の他の任意の１つ以上の特徴と任意の組み合わせで組み合わせることができる。

本明細書における如何なる従来技術への言及も、従来技術が一般常識の一部を形成することの承認または如何なる形態の示唆としても解釈されず、また解釈されるべきでもない。

以下の図面を参照して本発明の様々な実施形態を説明する。
本発明の実施形態に従った物質検査ユニットを示す。 本発明の実施形態に従った図１の物質検査ユニットのカートリッジの斜視図を示す。 図２のカートリッジの分解図である。 本発明の実施形態に従った図１の物質検査ユニットのセンサモジュールの分解図である。 図４のセンサモジュールの背面図である。 Ａ-Ａに沿った図４のセンサモジュールの断面図である。 図６Ａの断面図の拡大図である。

本発明の好ましい特徴、実施形態及び変形は、本発明を実施するのに十分な情報を当業者に提供する以下の詳細な説明から識別することができる。

図１は、本発明の実施形態に従った物質検査ユニット１００を示す。物質検査ユニット１００は、自動車の運転者や作業員などの人に対して薬物またはアルコール検査などの携帯用物質検査装置を提供するように構成される。以下により詳細に記載するように、検査ユニット１００は自動であり、評価プロセスから人間の判断を排除するので検査間の一貫性が増加する。更に、検査ユニットは、製造が簡単かつ安価であり、また損傷を受けやすい複雑なレンズまたは光学系を必要としない。

物質検査ユニット１００は、本体１０５、本体１０５に連結されたセンサモジュール１１０、センサモジュール１１０に連結された物質サンプルカートリッジ１１５及び物質サンプルカートリッジ１１５に連結された綿棒１２０を備える。

綿棒１２０のサンプル端部１２０ａをカートリッジ１１５のサンプルドック１２５に挿入することによって、物質サンプルカートリッジ１１５に結合される綿棒１２０に唾液サンプルが提供される。

以下に更に記載するように、カートリッジ１１５は、唾液試料中の物質を感知するためのラテラルフローテストストリップを含み、センサモジュール１１０は、ラテラルフローテストストリップの検査結果を自動的に読み取るように構成される。検査が分析されるとき、センサモジュールは人間の判断を取り除き、信頼性と結果の一貫性を高める。

カートリッジ１１５は１回使用であり、従って使い捨てである。しかし、以下に概説するように、カートリッジに関する情報を格納するためのメモリがカートリッジ内に設けられている。

最後に、示されていないが、当業者は本体１０５がボタンおよび表示画面などのインターフェース、携帯型プリンタ、またはデータインターフェースを含み、使用者が物質検査ユニット１００と対話し、該物質検査ユニットから結果を直接読み取る、又は他の機器を使用して読み取ることができることを容易に理解するであろう。

図２は、本発明の実施形態に従ったカートリッジ１１５の斜視図である。図３は、カートリッジ１１５の分解図である。

カートリッジ１１５の前側１１５ａと後側１１５ｂとの間に複数のラテラルフローテストストリップ３０５が収容されている。ラテラルフローテストストリップ３０５の上端は、サンプルドック１２５に隣接したカートリッジ１１５の一部に受け入れられ、サンプルドック１２５は唾液がテストストリップ３０５の上端に移送されるように構成される。特に、サンプルドック１２５の後面は、カートリッジ１１５が組み立てられたときにテストストリップ３０５の上端を構成する。

カートリッジ１１５の後側１１５bは複数の保持通路３１０を含み、該保持通路はテストストリップ３０５を保持するように構成される。特に、保持通路３１０はテストストリップ３０５の側方移動を阻止する側壁と、前側１１５aの後面とともにテストストリップの下端を保持する隆起を含む。同時に、側壁及び隆起は、カートリッジに対するテストストリップ３０５の移動を阻止する。

カートリッジ１１５の前側１１５ａは、テストストリップの検査領域（またはストライプ）に隣接する複数の検査窓３１５を含む。以下に詳細に記載される検査窓３１５により、センサモジュール１１０がテストストリップの結果を読み取ることが出来る。しかしながら、当業者は、個々の検査窓の代わりにテストストリップの検査領域を囲む開放領域を設けてもよいことを容易に理解するであろう。特に、検査窓の列は、単一の細長い開口によって置き換えられてもよい。

幾つかの実施形態において、カートリッジは、周囲の光の侵入を防ぐためにさらに遮蔽を含む。これは、周囲の光がセンサデータに影響を与えるのを防ぐので、日光の下で使用されるときに特に有利である。１つの特定の実施形態において、ウィングは、サンプルドック１２５の片側から延びて、上方からテストストリップの検査領域内に拡がる光を遮る。

カートリッジ１１５は、カートリッジ１１５が正しい位置でセンサモジュールによって受け入れられることを確実にするための位置合わせ部材２０５を含む。位置合わせ部材２０５はカートリッジ１１５が挿入される際に、ガイド部材として作用し、カートリッジの高さを合わせる。

最後に、カートリッジ１１５はカートリッジ１１５に関するデータを格納する電子的メモリモジュール３２０を含む。電子的メモリに格納されるデータの例は、カートリッジの有効期限、カートリッジのタイプ、高度または温度などのカートリッジの動作限界、及び/又は製造バッチパラメータを含む。

使用に際し、電子的メモリモジュール３２０からのデータは、メモリモジュール３２０のインターフェースピン３２０ａを使用して、センサモジュール１１０によって読み取られ、使用者に指示を提供し、期限切れのカートリッジの使用を阻止し又は警告を行い、カートリッジの種類を識別し、または精度向上のために検査データを補償する。

図４は、本発明の実施形態に従ったセンサモジュール１１０の分解図である。

センサモジュール１１０は前側１１０aと後側１１０bを含み、前側と後側は一緒になって、プリント回路基板４０５を格納するためのハウジングと、カートリッジ１１５を使用してサンプルを分析するための回路とを一緒に形成する。

前側１１０aはカートリッジ１１５を受け入れるための通路４１０を含み、後側１１０bはカートリッジ１１５のサンプルドック１２５を受け入れるための凹部４１５を含む。
後側は更にフィルタ４３０の回りに隙間を付与するように構成された開口部４２０を含む。

以下に更に詳細に記載されるように、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）４２５の形態の光源は、検査窓３１０を通してテストストリップを照らすように構成され、センサ４３５によって感知される前に、フィルタ４３０によってノイズ除去された(filtered)反射光が、検査結果を決定するように構成される。

図５は、センサモジュール１１０の背面図である。図６Ａは、Ａ-Ａに沿ったセンサモジュール１１０の断面図であり、図６Ｂは、センサモジュール１１０の領域Ｂの拡大図である。

図６Ｂに関して最もよく示されるように、ＬＥＤ４２５から光が放射されてテストストリップ３０５を照射する。特に、窓３１０を通して３つのテストストリップ３０５を照明するために、テストストリップ３０５の軸の間に、且つ軸に沿って配置された２列のＬＥＤが設けられる。

フィルタ４３０はステンレス鋼の幾つかの層を含み、各層はテストストリップ３０５の表面に対して垂直な細長い開口６０５をフィルタ４３０内に形成するように整列した開口部を有する。ＬＥＤ４２５から発せられた光が拡散され、テストストリップ３０５から反射されるとさらに拡散されるので、フィルタにより、光をセンサ４３５に集束させるためのレンズまたは複雑な光学系を使用することなく、テストストリップの鮮明な画像をセンサ４３５で受け取ることが可能になる。

ステンレス鋼の層は、夫々約２００μｍの厚さである約６つの層を含み、従って、約１．２ｍｍの高さのスタックを形成する。各層をレーザ切断して、断面が約１００μｍ×約６００μｍの開口部を形成する。開口部は、センサ４３５の列に対応して列に配置されている。

断面が矩形で、且つテストストリップの長さに沿った狭い縁を有する開口部を付与することにより、テストストリップの幅に亘って広い範囲を有しながら、ストリップの長さに沿って比較的狭い範囲を有する指向性フィルタが提供される。このような配置は、ストリップの長さに沿った干渉が減少しつつ、ストリップの幅を横切るノイズが減少するので、テストストリップ上のストライプを検出するのに優れている。

ステンレス鋼の層を用いることにより、非常に小さい開口部は必要な詳細レベルで比較的簡単に製造することができ、フィルタ４３０の機能性を確実にする。換言すれば、フィルタ４３０は、製造可能性(厚い金属内に小さな開口を切り出すことは難しい)とセンサの「視野角」を制限して入射光を十分に識別するのに十分な精度との間の良好なバランスを提供する。

センサ４３５は、線形検出器（ラインカメラまたはラインスキャナとも呼ばれる）として知られる一列に配置された感光性要素のアレイを含み、別の線形検出器が各ラテラルフローテストストリップ３０５に使用される。これにより、例えば異なる物質について検査するために、テストストリップ３０５の各々に関して異なる検査を独立して実施することが可能になる。

センサ４３５にて一旦信号が受信されると、１つ以上のアルゴリズム及び/又はデジタルフィルタをセンサの信号に適用して、最終的に唾液サンプル中の１つ以上の物質の存在を判定することができる。

ある実施形態に従って、ＬＥＤ４２５は異なる波長を有する複数のＬＥＤを含む。例示のように、ＲＧＢ（赤―緑―青）三色ＬＥＤを使用することによって、複数の波長（周波数）を同時に評価することができる。幾つかの場合において、カートリッジのタイプに特に適した波長を有するＬＥＤが選択されて、従ってマルチスペクトル照明は、使用されるラテラルフローアッセイのタイプに最もよく合うようにデバイスがその応答を変えることを可能にする。

ある実施形態に従って、センサモジュール１１０は、動作中に検査の向きを監視するための方位センサを含む。ラテラルフロー検査は一般に重力の影響を受けやすいので、これは特に有利であり、物質検査ユニット１００が不適切な位置に保持されている場合、警告がユーザに提供されてもよい。方位センサからのデータは、サンプルが読み取られるのを妨げる、又は物質検査ユニット１００の結果を無効にすることさえあり得る。

有利なことに、物質検査ユニット１００は使用し易く、使用者による如何なる視覚的な解釈をも必要としない。更に、テストストリップとセンサとの間に上述のようにフィルタを使用することによって、テストストリップの高いコントラスト（ぼやけない）のデータを提供する簡単で、安価でそして頑強な手段が提供される。これは、物質検査ユニットが携帯可能で手持ち式であり、したがって叩かれ落下することにさらされるので非常に有用である。

上記は唾液について記載されてきたが、当業者は、本システムが尿又は他の種類のサンプル（分析物）に適するように利用され得ることを容易に認識するであろう。

本明細書及び特許請求の範囲にて(あれば)、「備える」という語、及び「備える」を含むその派生語は、記載された整数のそれぞれを含むが、１つまたは複数のさらなる整数の包含を排除するものではない。

明細書全体を通して、「一実施形態」又は「実施形態」は、実施形態に関連して記載された特定の特徴、構造又は特性が、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。従って、本明細書を通じて様々な箇所での「一実施形態にて」という句の出現は、必ずしも全てが同じ実施形態を指すとは限らない。更に、特定の特徴、構造又は特性はあらゆる適切な方法で、１つ又は複数の組み合わせに組み合わされる。

法令に従って、本発明は構造的または方法的特徴に多かれ少なかれ特有の言葉で説明されてきた。本明細書に記載の手段は本発明を実施する好ましい形態を含むので、本発明は図示または記載された特定の特徴に限定されないことを理解すべきである。従って、本発明は、当業者によって適切に解釈される（もしあれば）添付の特許請求の範囲の適切な範囲内のその形態または修正の何れかで特許請求される。

Claims (18)

1. 携帯型物質検査システム用のセンサモジュールであって、
   携帯型物質検査システムのラテラルフローテストストリップを照らすように構成された光源と、
   ラテラルフローテストストリップからの光をノイズ除去するように構成された、複数の開口を含むフィルタと、
   ノイズ除去された光を感知し、テストストリップの出力を示す１つ又は複数の信号を提供するためのセンサを備え、
   物質検査システムは、サンプル中の物質の存在を検出するためのものであり、前記光源は、ノイズ除去された光がテストストリップの表面から反射されるようにテストストリップを照らし、
   光は反射された後にのみフィルタを通過し、
   フィルタは、不透明な材料で形成された複数の層を含み、開口部は各層の開口部から形成され、
   開口部は細長い開口部を形成するように整列される、センサモジュール。
2. 携帯型物質検査システムは手持ち式である、請求項１に記載のセンサモジュール。
3. 物質は意識を変性させる物質である、請求項１に記載のセンサモジュール。
4. 細長い開口は、ストリップの長さに沿って干渉を減らすように構成され、
   細長い開口は、ストリップの幅を横切るノイズを減らすように構成されて、断面が矩形であり、テストストリップの長さに沿って狭い範囲を提供するために、テストストリップの長さに沿って狭い縁を有し、及び/又はテストストリップの幅に亘って広い範囲を提供するために、テストストリップ片の幅に亘って長い縁を有する、請求項１に記載のセンサモジュール。
5. 開口は約１.２ｍｍの深さであり、断面が約１００μｍ×約６００μｍであり、及び/又は開口はセンサの列に対応して列に配置される、請求項１に記載のセンサモジュール。
6. 層はステンレス鋼を含む材料から形成され、及び/又は各層は約２００μｍの厚みであり、及び/又はフィルタは約６つの層を備え、約１.２ｍｍの厚みである、請求項１に記載のセンサモジュール。
7. 開口の直径は約１００μｍである、請求項１に記載のセンサモジュール。
8. センサモジュールは、ラテラルフローテストストリップを含むサンプルカートリッジを受け入れるように構成されている、請求項１に記載のセンサモジュール。
9. サンプルカートリッジは複数のラテラルフローテストストリップを含み、該ラテラルフローテストストリップは異なる物質の存在に反応するように構成され、及び/又は
   サンプルカートリッジは、サンプルカートリッジが正しい位置でセンサモジュールによって受け入れられることを確実にするための位置合わせ部材を含む、請求項８に記載のセンサモジュール。
10. センサモジュールはサンプルカートリッジからデータを読むように構成される、請求項８に記載のセンサモジュール。
11. データはカートリッジの電子的メモリから読まれる、請求項１０に記載のセンサモジュール。
12. データは、カートリッジの有効期限、カートリッジのタイプ、高度または温度などのカートリッジの動作限界、及び/又は製造バッチパラメータを含む、請求項１１に記載のセンサモジュール。
13. 光源は複数の発光ダイオード(ＬＥＤ)を備える、請求項１に記載のセンサモジュール。
14. ＬＥＤは複数の波長で光を放射するように構成され、及び/又は複数のＬＥＤの第１の組は１つの波長で光を放射するように構成され、第２の組は他の波長で光を放射するように構成される、請求項１３に記載のセンサモジュール。
15. 使用中、テストストリップの検査領域は使用者には見えない、請求項１に記載のセンサモジュール。
16. 物質検査システムであって、
    サンプル内の物質の存在を検知するように構成されたラテラルフローテストストリップと、
    該ラテラルフローテストストリップを照明するように構成された光源と、
    ラテラルフローテストストリップからの光をノイズ除去するように構成された、複数の開口部を含むフィルタ、及び
    テストストリップの表面から反射されノイズ除去された光を感知し、テストストリップの出力を示す１つまたは複数の信号を提供するためのセンサを備え、
    光は反射された後にのみフィルタを通過し、
    フィルタは、不透明な材料で形成された複数の層を含み、開口部は各層の開口部から形成され、
    開口部は細長い開口部を形成するように整列される、物質検査システム。
17. テストストリップの出力を示すデータを表示するためのディスプレイを含む、請求項１６に記載のシステム。
18. 物質を検査する方法であって、
    光源を用いて、携帯型物質検査システムのラテラルフローテストストリップを照らして、サンプル中の物質の存在を検出するステップと、
    複数の開口部を備えるフィルタを用いて、ラテラルフローテストストリップからの光をノイズ除去するステップと、
    センサを用いて、ノイズ除去された光を感知するステップと、
    テストストリップの出力を示す１つまたは複数の信号を提供するステップを含み、
    前記光源は、ノイズ除去された光がテストストリップの表面から反射されるようにテストストリップを照らし、
    光は反射された後にのみフィルタを通過し、
    フィルタは、不透明な材料で形成された複数の層を含み、開口部は各層の開口部から形成され、
    開口部は細長い開口部を形成するように整列される、方法。

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