(57)【要約】      （修正有）【課題】更なるセンサーベースの分析のため、被験体の呼気からサンプルを手で操作可能なように集めるための、携帯用薬物サンプリングデバイスである。【解決手段】携帯用薬物サンプリングデバイス４１は、少なくとも１つの入口４０７と呼気が出ていくための少なくとも１つの出口４０８を含むハウジング４０６と、及びハウジング４０６内に配置されるサンプリング膜と、被験体が息を吹き込むためのマウスピース部分４０１と、及びエアロゾルが管状要素を通り抜けるようにするための非直線状の気体流路を作るためバッフル４０２を含む管状要素と、を有する。サンプリング膜は、呼気からエアロゾルを集めるように配置され、呼気の予め定義された容量がサンプリング膜を通ったことを測定するため、抽出口４０４に容量測定ユニットが付けられる。【選択図】図４Ｂ
2018105874.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
更なるセンサーベースの分析のため、被験体の呼気からサンプルを集めるための携帯用サンプリングデバイスであって、該デバイスは：
ハウジング（２０４、３０１）であって、少なくとも１つの入口と、前記呼気が出ていくための少なくとも１つの出口、及び、前記ハウジング内に配置されるサンプリング膜（２０５、３０２）を含むハウジング；
ここで、前記サンプリング膜は、前記呼気からエアロゾルを収集するように設置され；及び
前記呼気の予め定義された容量が前記サンプリング膜を通ったことを測定するため、容量測定ユニット（２０８、３０７）、を含む、携帯用サンプリングデバイス。
【請求項２】
被験体が息を吹き込むためのマウスピース部分と、前記ハウジングの前記マウスピース及び前記入口との流体連通下にある選択的なトラップ部分を有する管状要素であって、選択的な前記トラップ部分が、前記管状要素にエアロゾルを通すための、非直線状の気体流路を有している管状要素を更に含む、請求項１に記載の携帯用サンプリングデバイス。
【請求項３】
前記容量測定ユニットは、前記呼気の予め定義した前記容量に比例する容量を測定するように構成される、および／またはポートは、前記マウスピースの下流に、及び前記サンプリング膜の上流に配置され、前記ポートは、前記容量測定ユニットへの前記呼気の定義された部分を抽出するために適用される、請求項１または２に記載の携帯用サンプリングデバイス。
【請求項４】
前記容量測定ユニットは、容量を有する、バッグなどの気体容量収集要素を含み、ここで、
ポートは前記マウスピースの下流に、及び前記サンプリング膜の上流に配置され、前記ポートは、前記容量測定ユニットへの前記呼気の定義された部分を抽出するために適用され；及び
前記気体容量収集要素の前記容量は、前記呼気の予め定義した前記容量に比例する、請求項１または２に記載の携帯用サンプリングデバイス。
【請求項５】
前記容量収集要素は、予め決定した容量を備えた、弾性がないバッグである、請求項４に記載の携帯用サンプリングデバイス。
【請求項６】
前記サンプリング膜は、フィルター膜、好ましくは静電フィルター膜である、または前記フィルター膜は、２３ｇ／ｍ３乃至５００ｇ／ｍ３の範囲、好ましくは１５０乃至３００ｇ／ｍ３の範囲、及び更により好ましくは２００乃至２８０ｇ／ｍ３の範囲内の比重量を有する、不織布の濾過媒体の少なくとも１つの層を含む、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の携帯用サンプリングデバイス。
【請求項７】
前記フィルター膜は、１０乃至２０ｇ／ｍ３のスクリム重量を備えた、スパンボンデッドの担体である、少なくとも１つの更なる層を含む、または前記フィルター膜は、およそ８００ｍｍ２の排気した気体と、９，５ｍ／ｍｉｎのメディア速度で３６Ｐａの圧力損失によって通される、フィルター表面を有する、請求項６に記載の携帯用サンプリングデバイス。
【請求項８】
前記フィルター膜は、アクリル繊維とポリプロピレン繊維の混合物から作られる、請求項６または７に記載の携帯用サンプリングデバイス。
【請求項９】
前記管状要素は更に：
内腔に接続された入口と出口；
少なくとも１つのバッフルを含み、それぞれ、内腔の少なくとも半径の長さの高さを有し；
ここで、前記少なくとも１つのバッフルは、呼気が導管の前記内腔を通って直線経路を通らないようにするために、前記内腔の別々の側面に配置され、それにより、主に前記呼気中の前記エアロゾルが通りぬけることを可能にする選択的な前記トラップ部分を作成することを特徴とする、請求項２乃至８のいずれかに１項に記載の携帯用サンプリングデバイス。
【請求項１０】
各バッフルは、前記エアロゾルが通りぬけることのみを可能にする大きさを備えた開口部を有することを特徴とする、請求項９に記載の携帯用サンプリングデバイス。
【請求項１１】
前記エアロゾルは、前記呼気中の少なくとも１つの薬物物質の不揮発性の化合物を含み、および／または前記エアロゾルは、前記呼気中の少なくとも１つのバイオマーカーの不揮発性の化合物を含み、および／または前記エアロゾルは、前記呼気中の少なくとも１つの薬物物質の不揮発性の化合物を含み、およびここで、前記薬物物質は、アンフェタミン、エクスタシー、カンナビス、ＴＨＣ及びカンナビノイド、オピエイト、ヘロイン、モルヒネ、６−ＡＭ、コカイン、ベンゾジアゼピン、プロポキシフェン、メタドン、ブプレノルフィン、トラマドール、ＬＳＤ、合成麻薬／インターネット薬物、カチノン、ＧＨＢ、メプロバマット、Ｚ−薬物、トリプタミン、又はタンパク質同化ステロイドを含むリストの中に含まれる、請求項１乃至１０のいずれかに１項に記載の携帯用サンプリングデバイス。
【請求項１２】
前記サンプリング膜は、前記呼気から前記エアロゾルを収集するように設置され、前記エアロゾルは、不揮発性の薬物物質または化合物を運ぶ液滴を含む、請求項１乃至１０のいずれかに１項に記載の携帯用サンプリングデバイス。
【請求項１３】
前記呼気中の少なくとも１つの薬物化合物の存在を検知するための、又はその定量的な量を測定するためのシステムであって、該システムは、請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のデバイスと、前記デバイスにより被験体の呼気から収集したサンプルを分析するためのセンサーユニットを含むことを特徴とする、システム。
【請求項１４】
薬物および／またはバイオマーカーについてヒトをスクリーンする方法であって、該方法は、
サンプルのセンサーベースの分析のため、被験体の呼気からサンプルを集める工程を含み、前記方法は、
前記被験体がデバイスに息を吐き出す工程；
前記デバイスのサンプリング膜において前記呼気からエアロゾルを集める工程；
前記サンプリング膜を通りぬける前記呼気の特定の全容量を測定するため、前記呼気の容量の予め定義した断片を測定し、呼気がサンプリング膜を通り抜けた時に特定の前記全容量を測定すると、息の吐き出しを終了し、前記デバイスを密封する工程；
前記サンプリング膜から内容物を抜き取る工程；及び
前記内容物中の前記薬物および／またはバイオマーカーの痕跡を検出するためにセンサーユニットを利用し、前記センサーユニットから得られる結果に基づき、前記薬物の存在を分析する工程
を含むことを特徴とする、方法。
【請求項１５】
被験体の呼気から前記サンプルを集めるための、請求項１乃至１２の何れかに記載の携帯用薬物物質サンプリングデバイスを提供する工程を含む、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、被験体の呼気からサンプルを収集するための、並びに、呼気中の少なくとも１つの違法な薬物物質及び化合物の存在（即ち、質的なもの）を検出するための、及びその定量的な量を測定するための、携帯用ハンドヘルドデバイス、サンプリングシステム、及び方法の分野に関連する。より具体的に、本発明は、携帯用ハンドヘルドデバイスに関連する。
【背景技術】
【０００２】
呼気は、アルコール検査において一般的に使用され、今日の技術により、赤外分光法を使用する法律上擁護可能な結果を伴う現場での呼気検査が可能となることが知られている。
【０００３】
他の違法薬物の乱用についての検査は、血液又は尿のサンプルを従来必要としている。代わりに、髪、汗、又は口腔液を含む試料が使用され得る。採血は侵襲性のものであり、医学的に熟練した人員を必要とし、それにより、被験者は大抵、サンプリングのため病院に移されなければならない。これらの手順は、時間と労力を消費する。長時間続くと、検査結果は古過ぎるものになる。採尿は、個人の保全性に介入し得るとも考えられている。検査した被験体から得たサンプルと試料に関連した、他の問題までもが生じる。例えば、血液サンプル、及び特に尿サンプルに関しては、違法薬物の痕跡と共に発見されるのを回避するため、被験体が、サンプルを交換する、又は別の被験体からの清潔なサンプルを使用したりする恐れがある。
【０００４】
故に、被験体内の少なくとも１つの薬物物質の存在（即ち、質的なもの）を検出するための、又はその定量的な量を測定するための、非侵襲的な、非試料ベース（ｎｏｔ−ｓｐｅｃｉｍｅｎ  ｂａｓｅｄ）の装置、システム、及び／又は方法を提供する必要がある。特に、全く又はほとんど訓練を行うことなく容易に使用されるべきデバイスと方法、具体的には、現場で（ａｔ  ｔｈｅ  ｓｉｔｅ／ｏｎ−ｓｉｔｅ）、違法薬物についてヒトをスクリーニングするための、及び裁判所により承認された結果を得るためのデバイスと方法を、提供する必要がある。
【０００５】
従って、現場での薬物物質に関して被験体をサンプリングするための、改善された装置、システム、及び／又は方法が、所望される。違法薬物の乱用及び／又は医薬品に関して被験体をサンプリングするための、このようなデバイス、システム、及び／又は方法が、所望されるであろう。前記装置、システム、及び／又は方法は、操作者と被験体の両方にとって、効果的で、大きくない（ｎｏｎ−ｂｕｌｋｙ）、ユーザーフレンドリーなものでなくてはならない。それは、更に介入を行ったりせず、侵襲性のものであってはならない。
【０００６】
別の適用は、バイオマーカーを輸送するエアロゾルをサンプリングするため、呼気からサンプルを得ることであろう。サンプルはその後分析され、検出したバイオマーカーは、検査した被験体の医学的状態の診断のために使用され得る。呼気（ｅｘｈａｌｅｄ  ａｉｒ）内のバイオマーカーの測定は、非侵襲性のものであり、疾患進行と治療反応の監視と同様に、疾患の早期発見に有用であり得るサンプリングの繰り返しを可能にする。
【０００７】
バイオマーカーをサンプリングするための既知の方法は、呼気凝集液（ＥＢＣ）、即ち、低温により凝集される蒸発した水蒸気である。揮発性及び不揮発性の両方の化合物は、ＥＢＣを使用して同定されてきた。ＥＢＣにおいて見出される不揮発性のものは、気道内で形成される粒子に由来すると信じられている。呼気凝集液（ＥＢＣ）の収集は、対象の物質の非常に低い濃度をもたらす水との希釈、口腔から生じる物質による大きな汚染、高い個人内変動係数、及び特に不揮発性の化合物をサンプリングするのに非常に非能率的な方法などの、多くの重大な方法論の困難に関連付けられる。
【０００８】
従って、頻繁なサンプリングも許容する、気道の容易な監視のための方法のショートカム（ｓｈｏｒｔ  ｃｏｍｅ）を解決する方法が、有利であろう。特に、方法が実行される場合は、リスクがない。故に、被験体の医学的診断に関する少なくとも１つのバイオマーカーの存在（即ち、質的なもの）を検出するための、又はその定量的な量を測定するための、非侵襲的な、非試料ベースの装置、システム、及び／又は方法を提供する必要がある。特に、全く又はほとんど訓練を行うことなく容易に使用されるべきデバイスと方法、具体的には、直接現場で、医学的疾患又は内科的疾患に関して被験体をサンプリング及び／又は検査するために使用されるデバイスと方法が、有利であろう。デバイスと方法は、医学的状態の診断に使用され得る規準の結果を得るのに十分に高い、バイオマーカーに対する感性を有するべきである。
【０００９】
従って、現場での被験体からのバイオマーカーのサンプリングのための装置、システム、及び／又は方法が、所望される。前記装置、システム、及び／又は方法は、操作者と被験体の両方にとって、効果的で、大きくない、ユーザーフレンドリーなものでなくてはならない。
【発明の概要】
【００１０】
従って、本発明の実施形態は、好ましくは、付随する特許請求項に従ったシステムと方法を単独で又は任意の組み合わせで提供することにより、上述のもの等の当該技術分野における１以上の欠点又は問題を、模倣、変更、又は排除しようとする。
【００１１】
本発明の１つの態様に従い、携帯用薬物物質サンプリングデバイスは、更なるセンサーベースの分析のため、被験体の呼気からサンプルを、手で操作可能なように（ｈａｎｄｈｅｌｄｌｙ）収集するために提供される。
【００１２】
デバイスはハウジングを含み、該ハウジングは、少なくとも１つの入口と、前記呼気が出ていくための少なくとも１つの出口、及び、ハウジング内に配置されるサンプリング膜を含む。デバイスは更に、管状要素を含み、該管状要素は、被験体が息を吹き込むためのマウスピース部分を有する。管状要素は、ハウジングのマウスピース及び入口との流体連通において、選択的なトラップ部分であり、選択的なトラップ部分は、前記管状要素にエアロゾルを通すための、非直線状の気体流路を有している。
【００１３】
サンプリング膜は、呼気からエアロゾルを収集するために設置される。更に、デバイスは、予め定義された呼気の容量がサンプリング膜を通ったことを測定するための、容量測定ユニットを含む。
【００１４】
呼気の容量は、全体の呼吸容量の化学物質含有量の分析のための容量に貯蔵されない。むしろ、薬物物質の痕跡は、サンプリング膜に付けられる。分析は、呼吸容量に関してはオンラインで行われないが、サンプリング膜中の痕跡に関してオンラインで行われる。携帯用薬物検査デバイスは密封され、研究所などにおける分析のため更に送られ得る。痕跡の収集は、サンプリング膜を通る呼気の予め定められた容量を排出することにより、素早く行われる。デバイスを使用して得られる結果は確かなものであり、立証されたロバスト性を有する。意図された薬物検査デバイスの使用は、任意の以前の呼吸サンプル収集方法よりも、遥かに都合よく、素早く、及び安価である。
【００１５】
呼気中で排出される化合物は、気胞内に気相を生成する機構により、血液に由来し得る。代替的に、化合物は、気道の他の部分に由来し得る。不揮発性の化合物は、肺から移動して、エアロゾルによって運ばれる。本明細書における不揮発性のものは、薬物物質又は化合物であり、医薬製品、合法又は違法の催眠性の物質、或いはそのマーカーの何れかであり得る。薬物物質は、サンプリング膜を含む携帯用システムを使用して、現場で収集される。収集したサンプルは、更なる分析のため研究所に送られる。代替的に、コンパクトな、現場における分析装置は、分析を実行するために使用され得る。分析は、分光法のような適切な分析方法、好ましくは質量分光法、又は表面増感ラマン分光法（ＳＥＲＳ）を使用して実行される。当業者に既知である他の類似する高感度法が、使用され得る。
【００１６】
携帯用薬物検査デバイスは小さく、取り扱いが容易になるように設計されるため、現場にいる任意の人員により使用され得る。故に、薬物検査デバイスは、多くの共通の尿サンプル又は血液サンプルに基づく検査のような、より立ち入った検査の代わりに使用するために適用される。
【００１７】
ハウジングは、清潔にするか、又は好ましくは無菌にすることの何れかが可能である限り、プラスチック、金属、又はガラスのような任意の材料から作ることが出来るが、殺菌しても使用され得る。ハウジングは、代替的に又は加えて、使い捨て可能な材料から作ることが出来る。このように、ハウジングは、サンプリングのために使用されて収集した化合物を分析した後に、捨てられ得る。
【００１８】
筒状部分は、大きな粒子、凝集物、及び／又は唾液がサンプリング膜によって収集されるのを防ぐことにより、検査の質を改善するために使用される。このことは、呼気が非直線の気体流路を通るようにするためのバッフルを有する筒状部分において、選択的なトラップ部分を有することによって行われ得る。
【００１９】
本発明の幾つかの実施形態において、管状要素は、ハウジングから取り外し可能であり、又は管状要素は、前記ハウジングの統合された部分である。
【００２０】
本発明の幾つかの実施形態において、容量測定ユニットは、呼気の予め定義した容量に比例する容量を測定するように構成される。
【００２１】
本発明の幾つかの実施形態において、一部は、マウスピースの下流に、及びサンプリング膜の上流に配置される。前記部分は、容量測定ユニットへの呼気の定義された部分を抽出するために適用される。
【００２２】
本発明の幾つかの実施形態において、容量測定ユニットは、容量を有する、バッグなどの気体容量収集要素を含み、ここで、ポートはマウスピースの下流に、及びサンプリング膜の上流に配置され、容量測定ユニットへの呼気の定義された部分を抽出するために適用される。
【００２３】
これは、呼気の予め定義した容量がサンプリング膜を通り抜けた場合の測定の、容易で効果的な方法である。バッグは、サンプリング膜の気流の抵抗性のため、逆圧を利用することにより膨らむ。気体容量収集要素の容量は、呼気の予め定義した容量に比例する。
【００２４】
本発明の幾つかの実施形態において、容量収集要素は、予め決定した容量及び／又はサイズを備えた、弾性がないバッグである。
【００２５】
弾性のバッグが使用されるが、特定の容量を備えた弾性の無いバッグは、膨らみやすく、その特定の容量を保持することが出来るだけである。
【００２６】
本発明の幾つかの実施形態において、サンプリング膜は、フィルター膜、好ましくは静電フィルター膜である。
【００２７】
本発明の幾つかの実施形態において、フィルター膜は、２３ｇ／ｍ３乃至５００ｇ／ｍ３の範囲、好ましくは１５０乃至３００ｇ／ｍ３の範囲、及び更により好ましくは２００乃至２８０ｇ／ｍ３の範囲内の比重量を有する、不織布の濾過媒体の少なくとも１つの層を含む。
【００２８】
本発明の幾つかの実施形態において、フィルター膜は、１０乃至２０ｇ／ｍ３のスクリム重量を備えた、スパンボンデッドの担体である、少なくとも１つの更なる層を含む。
【００２９】
繊維で作られるフィルター膜を使用することにより充填される、サンプリングデバイスの１つの重要なパラメーターは、低い圧力損失（ｌｏｗ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｄｒｏｐ）である。多くの被験体からの呼気サンプルの収集を可能にするため、システムによる圧力損失は、出来るだけ低くなくてはならない。被験体の呼気の流量は、例えば、被験体の年齢、精神状態（ＭＲ、アルツハイマー病）、医学的状態（敗血症、パーキンソン病）、又は、ベンゾジアゼピン、オピエイト、神経安定薬、局所麻酔薬、又は麻薬などのような他の薬といった、幾つかのパラメーターに依存する。薬物乱用の履歴のある多くの人は、非常に低い流量を有する。
【００３０】
本発明の幾つかの実施形態において、フィルター膜は、およそ８００ｍｍ２の排気した気体と、９，５ｍ／ｍｉｎのメディア速度（ｍｅｄｉａ  ｖｅｌｏｃｉｔｙ）で３６Ｐａの圧力損失によって通される、フィルター表面を有する。
【００３１】
本発明の幾つかの実施形態において、フィルター膜は、アクリル繊維とポリプロピレン繊維の混合物から作られる。
【００３２】
アクリル繊維は帯電性を有しており、一方でポリプロピレン繊維は、フィルター構造をより強いものにし、例えば、ポリプロピレン繊維は、フィルター膜に、要求される大きさと形状が材料から打ち出され得るような十分な支援を与え得る。
【００３３】
本発明の幾つかの実施形態において、ハウジングは少なくとも２つの出口を有し得る。
【００３４】
２つの出口は、検査される被験体が出口から流れる空気を止めることを妨げるのを助け、それにより、十分な呼気がサンプリング要素を通り抜けることを妨げる。
【００３５】
本発明の幾つかの実施形態において、管状要素は更に、内腔に接続された入口と出口、少なくとも２つのバッフルを含み、それぞれ、内腔の少なくとも半径の長さの高さを有する。バッフルは、呼気が導管の内腔を通って直線経路を通らないようにするために、内腔の別々の側面に配置され、それにより、主に呼気中のエアロゾルが通り抜けることを可能にする選択的なトラップ部分を作成する。主に、呼気中のエアロゾルは、管状要素を通り抜けることを許容される。
【００３６】
本発明の幾つかの実施形態において、各バッフルは、エアロゾルが通り抜けることのみを可能にする大きさを備えた開口部を有し得る。
【００３７】
本発明の幾つかの実施形態において、エアロゾルは、呼気中の少なくとも１つの薬物物質の不揮発性の化合物を含む。薬物物質は、アンフェタミン、エクスタシー、カンナビス、ＴＨＣ及びカンナビノイド、オピエイト、ヘロイン、モルヒネ、６−ＡＭ、コカイン、ベンゾジアゼピン、プロポキシフェン、メタドン、ブプレノルフィン、トラマドール、ＬＳＤ、合成麻薬／インターネット薬物、カチノン、ＧＨＢ、メプロバマット（Ｍｅｐｒｏｂａｍａｔ）、Ｚ−薬物、トリプタミン、又はタンパク質同化ステロイドを含むが、これらに限定されないものを含む、リストの中に含まれ、これは、リスト内に含まれない他の違法薬物（薬物の乱用）も、上記の違法な薬物物質のように人体との同様な交換により、検出可能であり得るためである。
【００３８】
本発明の別の態様によると、携帯用薬物検査デバイスは、違法な薬物物質について被験体に非介入性の呼気検査を行うため、好ましくは血液又は尿をサンプリングすることにより薬物物質について被験体を検査するための代用として、使用され得る。
【００３９】
排出された粒子の組成物は、薬物の血液含有量を恐らく反映する、気道の粘液層及び／又は呼吸器管ライニング流体（ｒｅｓｐｉｒａｔｏｒｙ  ｔｒａｃｔ  ｌｉｎｉｎｇ  ｆｌｕｉｄ）を反映すると考えられる。薬物物質又は化合物は、気道系の中央部から最も生じやすいと、発明者によって考えられている。不揮発性の薬物物質又は化合物は、通常の呼吸中に形成される、液体の液滴（エアロゾル）によって、例えば、気道ライニング流体を霧状にする乱気流によって、運ばれる。エアロゾルは、呼気凝集物として集めることが可能である。理論は、麻酔効力が脂質溶解度に相互に関連することを示してきた、麻酔研究から生じる。種にわたって当てはまることで、特異的な疎水性領域が占められた場合、麻酔薬が血液中でより可溶性になるにつれ、薬物は身体へとより早く流れることを示す。
【００４０】
本発明のまた別の態様によると、システムは、前記呼気中の少なくとも１つの薬物化合物の存在を検出するため、及び／又はその定量的な量を測定するために提供される。システムは、携帯用薬物検査デバイスと、前記デバイスにより被験体の呼気から収集したサンプルを分析するためのセンサーユニットを含む。
【００４１】
質量分析法、即ちＳＥＲＳは、この技術が、特に生体サンプル中の痕跡分析物に関する生体分析の、非常に高い選択度と感度を有するため、好ましい分析方法である。質量分析法に好ましいインターフェースは、液体クロマトグラフィーである。
【００４２】
サンプリング膜は、集めた粒子から移され、溶剤中で呼気から集めた粒子を溶解することにより分析され得る。溶剤はその後、センサーユニットにより分析され得る。別の方法は、ＳＥＲＳ表面上のサンプリング膜の内容物を蒸発させることである。
【００４３】
本発明の更なる態様において、携帯用薬物検査デバイスを製造するプロセスが提供され、該プロセスは、プラスチックハウジングの第１の部分を加熱し、それにより第１の部分の周縁を拡大する工程を含む。プロセスは更に、第１の部分の出口でも入口でもない開口部に近接して、サンプリング膜を設置する工程を含む。さらに、プロセスは、縁部にてサンプリング膜を融解するため、第１の部分から熱を利用する工程を含む。プロセスは更に、ハウジングにサンプリング膜を固定するため、融解した縁部を利用する工程を含む。さらに、プロセスは、第１の部分の内側で、第１の部分よりも低い温度を有する、ハウジングの第２の部分の断片を滑らせる工程を含む。冷却した際に第１の部分は縮小し、タイトフィットが第２の部分の断片の周囲で得られ、同時に、ハウジングはサンプリング膜を閉じ込める。
【００４４】
本発明の更なる態様において、呼気中の少なくとも１つの薬物化合物の存在を検知するための、又はその定量的な量を測定するためのシステムが、提供される。システムは、薬物検査のためのデバイスと、前記デバイスにより被験体の呼気から収集したサンプルを分析するためのセンサーユニットを含む。
【００４５】
システムは、呼気中の薬物物質の存在を、質量的及び／又は定量的の何れかで測定するために使用され得る。
【００４６】
本発明のまた別の態様において、薬物についてヒトをスクリーンする方法が、提供される。方法は、薬物のサンプリングのための本明細書に開示されたデバイス、及びサンプルの分析に基づいたセンサーなどを使用することにより、被験体の呼気からサンプルを集める工程を含む。方法は、被験体がデバイスに息を吐き出す工程を含む。デバイスのサンプリング膜において呼気からエアロゾルを集める工程。サンプリング膜を通り抜ける呼気の特定の全容量を測定するため、呼気の容量の予め定義した断片を測定する工程。呼気がサンプリング膜を通り抜けた時に特定の全容量が測定されると、息の吐き出しを終了し、デバイスを密封する工程。方法は更に、サンプリング膜から内容物を抜き取る工程を含む。内容物中の薬物の痕跡を検出するためにセンサーユニットを利用し、センサーユニットから得られる結果に基づき、薬物の存在を分析する工程。
【００４７】
本発明の更なる実施形態は、従属請求項において定義され、ここで、本発明の第２の態様及びその次の態様に関する特徴は、第１の態様を準用である。
【００４８】
代わりに及び／又は加えて、本発明の実施形態は、更なるセンサーベースの分析のため、被験体の呼気から、バイオマーカーを含むエアロゾルを収集するための、携帯用サンプリングデバイスを提供する。呼気からバイオマーカーをサンプリングすることにより、デバイスは、疾患又は病気の早期の検知及び／又は診断、同様に、疾患進行及び／又は治療反応の監視に関する中枢情報を提供するのを助け得る。
【００４９】
不揮発性のバイオマーカーをサンプリングするためのデバイス、システム、及び方法は、本明細書に記載される薬物物質及び／又は化合物のサンプリングのためのデバイス、システム、及び方法に従う。
【００５０】
呼気中のエアロゾルにより移され得る、幾つかの既知の不揮発性のバイオマーカーは、脂質、ペプチド、ヌクレオチド、プロスタノイド、タンパク質、ＤＮＡ、又はＲＮＡを含むリストの中に、含まれる。
【００５１】
これらバイオマーカーは、癌（肺癌など）、喘息、炎症、感染（結核症など）、及び／又は酸化ストレス、或いは他の医学的状態等の、疾患又は病気の診断のために使用され得る。
【００５２】
本明細書で使用される場合、用語「含む／含むこと」は、明示された特徴、整数、工程、又は構成要素の存在を指定するために得られるが、１以上の他の特徴、整数、工程、構成要素、又はそれらのグループの存在又は追加を排除しないということを、強調すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
本発明の実施形態が可能となる、このような及び他の態様、特徴、及び利点は、以下の本発明の実施形態の説明、添付図面に作られる参照から、明らかとなり、解明されるであろう。
【図１Ａ】マウスピース部分を備えた管状要素、及び、主に被験体の呼気からのエアロゾルが通り抜けるのを可能にするように設計される、選択的なトラップ部分の実施形態を示す概略図である。
【図１Ｂ】マウスピース部分を備えた管状要素、及び、主に被験体の呼気からのエアロゾルが通り抜けるのを可能にするように設計される、選択的なトラップ部分の実施形態を示す概略図である。
【図１Ｃ】マウスピース部分を備えた管状要素、及び、主に被験体の呼気からのエアロゾルが通り抜けるのを可能にするように設計される、選択的なトラップ部分の実施形態を示す概略図である。
【図２】被験体の呼気からサンプルを集めるように構成される携帯用デバイスの実施形態を示す、概略図である。
【図３】フィルター膜であるサンプリング要素を備えたハウジングを示す、携帯用サンプリングデバイスの実施形態である。
【図４Ａ】筒状部分を表わす。
【図４Ｂ】異なる段階の使用時の、携帯用サンプリングデバイスを表わす。
【図４Ｃ】異なる段階の使用時の、携帯用サンプリングデバイスを表わす。
【図５】被験体の呼気からサンプルを集めるように構成される携帯用デバイスを使用するための方法を図示する、フローチャートを示す。
【図６】呼気中の少なくとも１つの薬物化合物の存在を検知するための、又はその定量的な量を測定するためのシステムを図示する。
【発明を実施するための形態】
【００５４】
本発明の特定の実施形態は現在、添付の図面を参照することにより説明されるであろう。しかし、本発明は、多くの異なる形態において具体化され、本明細書で説明される実施形態に制限されるように構築されるべきではない；むしろ、これら実施形態は、本開示が十分で完全なものであり、本発明の範囲を当業者に十分に伝えるように、提供される。添付の図面において図示される実施形態の詳細な説明において使用される専門用語は、本発明を制限するように意図されていない。図面において、同様の数は同様の要素を指す。
【００５５】
図１Ａ−Ｃに従った本発明の実施形態において、マウスピース部分と選択的なトラップ部分を備えた管状要素が描かれる。管状要素の選択的なトラップ部分は、主にエアロゾルが通り抜けるのを許容するように設計される。従って、唾液、粘液、大きな粒子、及び／又は凝集したものがハウジングに入ることが出来ないようにし、それにより、サンプリング膜がふさがるのを回避する。
【００５６】
管状要素は、横断バッフルを有する同軸の内腔を備えた導管を含む。内腔の断面は、任意の形状を有し得るが、好ましくは円形又は楕円形である。図１Ａおいて、マウスピース部分を備えた管状要素の長さに沿った、２つの相補的な断面図（１０）、（１１）が、示される。２つの部分の形状は、２つのハーフパイプに近接し、ここで、両方の部分は、開口端（１０１）、（１０２）を含み、これらは、組立の際に、マウスピース部分である入口と、出口を形成する。入口（１０１）と出口（１０２）の間の部分は、選択的なトラップ部分（１１１）である（図１Ｂを参照）。図１Ａにおいて、部分（１０）は、２つの横断バッフル（１０３）と、部分（１１）を１つ含む。従って、管状要素の図示された実施形態における内腔（１０４）に置かれるバッフル（１０３）の総数は、３である。実際、必要とされる効果を得るのに必要なバッフルの任意の適切な数は、管状要素の内腔に置かれ得る。バッフル（１０３）を備える管状要素の部分は、選択的なトラップ部分（１１１）を形成する。
【００５７】
横断バッフル（１０３）は、（図１Ａで描かれるように）内腔（１０４）の内壁（１０５）に対して垂直である。代替的に及び／又は加えて、幾つかの実施形態において、横断バッフル（１０３）は、内腔（１０４）の内壁（１０５）に相対的な、任意の適切な角度を有し得る。
【００５８】
図１Ｂにおいて、管状要素の断面は、異なる視点から描かれ、横断バッフルの高さと経路を示し、呼気は、入口（１０１）から出口（１０２）へと移動しなければならない。上部断面図において、バッフル（１０３）の高さ（１０６）は、内腔の半径（１０７）に対して示される。バッフル（１０３）は、少なくとも半径（１０７）と同じである距離で、内腔（１０４）に突き出る。好ましくは、バッフル（１０３）の高さ（１０６）は、内腔（１０４）の半径（１０７）の長さよりも長くあるべきである。バッフル（１０３）は、図２Ｂにおいて、内腔（１０４）の内壁（１０５）に対して垂直に描かれる。実際、各バッフル（１０３）は、半径（１０７）と同じ又はそれより長い距離として内腔に及ぶほど長い、内腔（１０４）の内壁（１０５）に相対的な、任意の適切な角度を有し得る。
【００５９】
選択的なトラップ部分（１１１）におけるバッフル（１０３）は、エアロゾルの通過が最適化され、同時に、管状要素を通って出口（１０２）を通ることを可能にされた唾液、粘液、粒子、及び／又は凝集物（１０８）の量を最小化するために配置されるべきである。代わりに及び／又は加えて、幾つかの実施形態において、間隔は、バッフル（１０３）の高さ及び／又は角度に依存している。
【００６０】
更に、図１Ｂにおいて、下方の断面における矢印は、呼気と、管状要素の選択的なトラップ部分（１１１）の非直線的な移動を示す。エアロゾルは、入口（１０１）から出口（１０２）へと容易に移動し、一方で、サンプリング膜をふさぐ、より重い又はより大きなサイズの粒子又は凝集物（１０８）は、バッフル（１０３）により拒まれる。管状要素の選択的なトラップ部分（１１１）は故に、プレフィルターとして作用し得る。
【００６１】
代わりに及び／又は加えて、本発明の幾つかの実施形態において、バッフル（１０３）は、主にエアロゾルが通り抜けることを可能にする大きさの開口部を含む。
【００６２】
図１Ｃにおいて、マウスピース部分（１２）が描かれる。入口（１０９）は、任意の形状ではあるが、特に適切且つ安定したものであると示される形状、卵型を有し得る。（１１０）は、図４ＡとＢに以前に記載された筒状部分の輪郭を描く。
【００６３】
図２において、概略図は、被験体の呼気からサンプルを収集するように構成された携帯用システムの実施形態を示している。サンプリングシステム（２０）は、被験体（２０１）の呼気からサンプルを収集するために構成される。被験体は、マウスピースと、少なくとも１つの入口（２０３）を介してハウジング（２０４）とフロー連通（ｆｌｏｗ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）している管状要素（２０２）を通して息を吐く。マウスピースと管状要素（２０２）は、アルコール検査用に従来使用されているものと同じ大きさ又は型でもよい。好ましくは、マウスピースと管状要素（２０２）は、主にエアロゾルが通り抜けるのを可能にするように構成される。更により好ましくは、以前に記載された通りに構成される。
【００６４】
ハウジング（２０４）は、金属、プラスチック、ガラス、又はセラミック等の任意の適切な材料、又はそれらの組み合わせから作られ得る。
【００６５】
ハウジング（２０４）は、呼気から不揮発性の薬物物質を集めるためのサンプリング膜（２０５）を含む。呼気は、少なくとも１つの出口（２０６）を通ってハウジングから出る。携帯用システムは、使用後に密封され、分析のため研究所（２０７）に送られる。違法薬物の量の分析は、様々な方法、好ましくは、表面増感ラマン分光法（ＳＥＲＳ）又は質量分析法（例えば、液体クロマトグラフィー質量分析法（ＬＣＭＳ））を使用して行われ得る。
【００６６】
代わりに及び／又は加えて、幾つかの実施形態において、携帯用サンプリングシステムは、使い捨て可能な製品として作られる。使い捨て可能な製品として設計される場合、ハウジング、同様にマウスピースは、好ましくはプラスチック材料から作られる。
【００６７】
サンプリングシステムと、薬物物質を集めるための要素は、清潔に保たれ、好ましくは無菌の状態に保たれるべきであるが、殺菌しても使用され得る。
【００６８】
代わりに及び／又は加えて、本発明の幾つかの実施形態において、容量測定ユニット（２０８）は、検査した被験体からの呼気の量を検知するために使用され得る。好ましくは、容量測定ユニット（２０８）は、マウスピースの下流に、及びサンプリング膜（２０５）の上流に配置されたポートを含む。好ましくは、ポートは管状要素に付けられる。呼気の予め定義した断片又は部分は、ポートから抜き取られ、サンプリング膜（２０５）を通過する呼気の量を計算するために使用される。好ましくは、容量測定ユニット（２０８）は、ポートに繋がっている気体容量収集要素、好ましくはバッグを更に含む。気体容量収集要素は、拡張時に予め定義した容量を有する。サンプリング膜（２０５）を通り抜ける呼気の容量は、一杯の状態のバッグの容量に比例し得る。
【００６９】
バッグなどの気体容量収集要素に代わり、流量計が、色を変更するインジケータなどのインジケータと共に使用され得、予め定めた量がサンプリング膜を通り抜けた場合に示すために使用され得る。
【００７０】
図３において、携帯用サンプリングシステム（３０）の実施形態は、サンプリング膜（３０２）を備えたハウジング（３０１）、マウスピース部分（３０８）と選択的なトラップ部分を備えた管状要素（３０３）、及び、ポート（３０７）を含む容量測定ユニットと気体容量収集要素（３０４）を含んだ状態で描かれる。容量測定ユニットは、サンプリング膜（２０５）を通り抜ける呼気の容量を計算するために使用される。
【００７１】
サンプリング膜は、ハウジング（３０１）のどこに配置されてもよい。好ましくは、サンプリング膜は、ハウジング（３０１）の内壁に固定される。ハウジング（３０１）は、好ましくは、２つ以上の部分、入口（３０５）を備えた第１の部分と、少なくとも１つの出口（３０６）を備えたもう一方の部分から構成される。
【００７２】
マウスピース部分（３０８）と管状要素（３０３）は、取り外し可能であり、入口（３０５）を介してハウジング（３０１）と流体連通下にある。管状要素（３０３）は、以前に記載したものに従い、呼気から唾液、粘液、大きな粒子、及び／又は凝集物を濾過して取り除く、プレフィルターとして作用している。故に、フィルター膜などのより清潔なサンプリング膜を分析すると、より優れた及びより正確な分析結果が得られる。管状要素（３０３）を使用することによる他の利点は、被験体とサンプルとの間の汚染の予防である。
【００７３】
代わりに及び／又は加えて、幾つかの実施形態において、マウスピース部分（３０８）と管状要素（３０３）は、取り外し可能ではないが、ハウジング（３０１）の第１の部分とまとめられる。
【００７４】
管状要素（３０３）へと、又はマウスピース部分（３０８）と入口（３０５）の間の何れかに接続されるものは、被験体の呼気の部分又は断片を抜き取るためのポート（３０７）である。抜き取った呼気は、非弾性のバッグ又は弾性のバルーンなどの、気体容量測定要素（１０４）を膨らませるために使用される。この実施形態において、プラスチック製の非弾性のバッグは、膨らませるための力をあまり使用せず、一杯の時に自動的に止められるため、使用される。
【００７５】
バッグが一杯の時、サンプリング膜を通り抜ける呼気は、バッグの容量に比例するため、計算され得る。例えば、被験体により吐き出された容量の１０分の１を抜き取ることにより、一杯になった２リットルのバッグは、１８リットルが、サンプリング膜を通り抜けたことを表わす（合計で２０リットルが排出される）。
【００７６】
加えて、幾つかの実施形態において、ポートは、抜き取られた呼気がバッグに入るだけであるが残らないような、一方向のバルブを含み得る。
【００７７】
代わりに及び／又は加えて、幾つかの実施形態において、ポートは、ポート（３０７）を通る呼気を抜き取るため、サンプリング膜によって作られる逆圧を利用する。
【００７８】
代わりに、幾つかの実施形態において、流量計は、色を変更するインジケータなどのインジケータと共に使用され得、予め定めた容量がサンプリング膜を通り抜けた際に示すために使用され得る。
【００７９】
測定される、呼気の抜き取られた部分又は断片は、サンプリング膜を通り抜ける呼気の予め定義した容量に比例する。故に、この断片又は部分を測定することにより、及び吐き出された空気とサンプリング膜を通り抜ける空気の比率を知ることにより、サンプリング膜を通り抜ける呼気の総量が、測定され得る。
【００８０】
呼気は、管状要素（３０３）を通って流れた後、ハウジング（３０１）へと移動し、サンプリング膜、好ましくはフィルター膜と接触させられる。
【００８１】
呼気中のエアロゾルにより運ばれる、不揮発性の化合物である薬物物質は、呼気がサンプリング膜を通って浸透するように、サンプリング膜、好ましくはフィルター膜によって収集される。
【００８２】
フィルター膜であるサンプリング膜（３０２）は、電子的又は化学的なサンプリングユニット及び／又はトラップと混同されないことに留意する。サンプリング要素（３０２）は、薬物物質が収集される物理的実体である。収集は、異なる実施形態において、単独で又は組み合わせて、サンプリング要素（３０２）上での不揮発性の成分の堆積、捕獲、固定、凝縮を含む、様々な原理に基づき得る。
【００８３】
フィルター膜の使用は、それを通って排出されるのを容易に且つ安定にさせる携帯用システム（３０）による、低い圧力低下を可能にする。これは、多くの麻薬中毒者が肺に問題を抱えていることから、重要である。
【００８４】
図３で描かれる実施形態において、フィルター膜は、携帯用システム（３０）を通る呼気の径路を遮断するために置かれる。他の実施形態において、フィルターは、ハウジング（３０１）の壁の何れかの側部に沿って置かれ得る。
【００８５】
ハウジング（３０１）の内壁に固定される要素である、フィルターを保持する別々の支持構造、或いは、ハウジングの第２の部分が取り付けられる前の組み立て中に、ハウジングの第１の部分上を摺動している部分を使用することにより、フィルター膜を固定するための多くの可能性が必要とされている。
【００８６】
代わりに及び／又は加えて、幾つかの実施形態において、フィルター膜は、接着剤、又は、熱によりフィルター膜の縁部の小さな部分を溶解することの何れかによって、ハウジング（３０１）の内壁に直接固定される。
【００８７】
ハウジングの第２の部分は、ハウジングの第１の部分上にねじ込まれるか、或いは摺動されるかのいずれかである。第２の部分は、少なくとも１つの出口（３０６）を含む。代わりに及び／又は加えて、幾つかの実施形態において、ハウジング（３０１）は、少なくとも２つの出口（３０６）を含む。これは、検査される被験体が出口を遮断するのを避け、それにより、フィルター膜を通って透過される最小の呼気によって測定要素（３０４）を膨らませることに役立つであろう。
【００８８】
携帯用デバイス（３０）の実施形態において、サンプリング要素（３０２）は、呼気が拡散するため、合成及び／又は半合成の繊維で作られたフィルター膜である。
【００８９】
フィルター膜は、エアロゾルを捕獲し、それにより、気体が通過する間に排出される呼気を集める構造を有する。エアロゾル粒子は、不揮発性の薬物化合物を含む。好ましくは、フィルター膜は、フィルター基板にわたる低い圧力低下を維持する間、高容積を備えた空気からエアロゾルを集めるために操作可能である。
【００９０】
代わりに及び／又は加えて、幾つかの実施形態において、フィルター膜は、繊維で作られた静電フィルターでもよい。
【００９１】
代わりに及び／又は加えて、幾つかの実施形態において、フィルター膜は、エレクトレットであり得る不織布のポリマー線維製でもよい。
【００９２】
代わりに及び／又は加えて、幾つかの実施形態において、フィルター膜は、好ましくはアクリル繊維とポリプロピレン繊維の混合物を含む不織布のフィルター膜である、静電フィルターである。フィルター膜は、２３乃至５００ｇ／ｍ２の範囲の密度（時に、度又は重量と呼ばれる）を有し得る。しかし、１３０乃至３００ｇ／ｍ２の範囲が好ましいと示されてきた。更により好ましくは、２００乃至２８０ｇ／ｍ２の範囲である。
【００９３】
代わりに及び／又は加えて、幾つかの実施形態において、不織布の層は、少なくとも更なる層に取り付けられ得る。更なる層は、フィルター膜の物理的性質を増強するか、又は濾過の実行を改善するために使用され得る。外層は、担体、好ましくはポリプロピレンスパンボンデッドの担体でもよい。スパンボンドの担体は、１０乃至２０ｇ／ｍ２の範囲、好ましくは１５ｇ／ｍ２のスクリム重量を有し得る。
【００９４】
例えば、２５０ｇ／ｍ２の密度を備えた不織布の層と、各々１５ｇ／ｍ２のスクリム重量を備えた担体である２つの層を含む、３つの層になったフィルター膜は、９．５ｍ／ｍｉｎの媒体速度で約３６Ｐａの気流抵抗を有する。
【００９５】
代わりに及び／又は加えて、幾つかの実施形態において、フィルター膜は、与えられたハウジング容量内のフィルター面積を向上するために波形にされ得る。
【００９６】
携帯用システムは、裁判所における証明として使用され得る基準の結果を得るのに十分に高い、違法薬物に対する感度を有するように構成され、適用される。他の利点は、検査が、結果を得る前に、低コスト及び短いリードタイムで、どこでも行われ得るということである。特別に訓練された人員は必要ないため、検査は、例えば病院で行う必要は無い。
【００９７】
他の利点は、本発明の携帯用サンプリングシステムが、侵襲性なもの（例えば、血液サンプリング）でなく、又は個体の保全性（例えば、尿サンプリング）を妨害するものでもないということである。検査される被検体から得られるサンプル及び試料に関連する、今日使用される方法に伴う更に既知の問題は、回避される。例えば、血液サンプルに関して、及び特に尿サンプルに関して、違法薬物の痕跡と共に発見されるのを回避するために、被験体は、サンプルを交換する、又は別の被験体からの清潔なサンプルを使用したりする恐れがある。疑わしい被験体も、直ちに検査され、後に検査されるために運ばれる必要は無い。従って、例えば逮捕の時間での違法薬物レベルのより正確な結果が、得られる。
【００９８】
図４Ａ−Ｃにおいて、本発明の１つの実施形態は、異なる段階で図示される。図４Ａは、組み立てられて取り付けられる前の管状要素（４０）を描く。（４０１）は、入口を備えたマウスピース部分を示し、（４０２）は、管状要素の選択的なトラップ部分であり、（４０３）は、出口を示し、（４０４）は、呼気の一部を抜き取るためのポートを示し、（４０５）は、非直線の気体流路を得るために使用されるバッフルを示す。
【００９９】
図４Ｂは、使用される準備が出来ている状態のデバイス（４１）を図示する：（４０１）はマウスピース部分を示し；（４０２）はバッフルを含む管状要素を示し；（４０７）はハウジング（４０６）への入口を示し；（４０８）はハウジング（４０６）からの出口を示し；（４０４）は、サンプリング膜を通る呼気の容量を測定するため、呼気の一部を抜き取るためのポートである。この図面は、抽出口（４０４）に付けられる容量測定ユニット（即ち、バッグ）を示さない。
【０１００】
図４Ｃにおいて、使用されたサンプリングデバイス（４２）が図示される。マウスピース部分と管状要素は取り外され、プラグ（４０９）（４１０）が、ハウジング（４０６）の入り口（４０７）と出口（４０８）に取り付けられる。これは、ハウジング（４０６）と、その中に含まれるサンプリング膜を密封する。この段階で、携帯用サンプリングデバイス（４２）は、例えば郵送によって研究所に送られる用意がされている。図４Ｃにおいて、ハウジング（４０６）が、共に取り付けられる２つの部分（４１１）と（４１２）から作られることが、示される。
【０１０１】
本明細書に記載される実施形態に従った、携帯用デバイスの製造プロセスは、ハウジングがプラスチックで作られる場合、以下の方法で形成され得る（図４Ａ−Ｃに示される部分を参照）：第１の部分、例えば、ハウジングの（４１２）は、加熱され、それにより、第１の部分（４１２）の周囲を拡大する。デバイスのおよそ真中にある大きな開口部に近接してフィルター膜を取り付ける場合、フィルター膜中の少なくとも１つの化合物は、フィルター膜の縁部で溶解する。これは、第１の部分（４１２）の内壁に、フィルター膜をくっつけるか、或いは固定する。ハウジングの第１の部分（４１２）はその後、第２の部分（４１１）に摺動され、ねじ込まれ、或いは留められ得る。故に、タイトフィットが得られ、その際に、第１の部分第１の部分（４１２）が冷却され、その周囲が減少する。
【０１０２】
図５は、被験体の呼気からサンプル（５０２）を集めるように構成された携帯用システムを使用する方法（５０）を図示するフローチャートである。簡潔に、図５は、集めたサンプル中の少なくとも１つの違法薬物物質又は化合物の存在の検知、及び／又はその定量的な量（５０３）の測定を図示する。違法薬物化合物は、呼気から、不揮発性の粒子及び／又は化合物であるエアロゾルとして集められる。方法は、以下のものを含む：被験体が、本発明の携帯用システムに息を吐く（５０１）；サンプリングユニットが、薬物物質又は化合物を含むサンプルを集める（５０２）；集めたサンプルは、サンプリング膜から抜き取られ、質量分析法又はＳＥＲＳを使用して分析される（５０３）。
【０１０３】
図５を参照すると、被験体は、息を吸ったり吐いたりする（ｉｎ  ａｎｄ  ｏｕｔ）（５０１）；好ましくは、被験体は、呼気の特定の容量がサンプリング膜、好ましくはフィルター膜等を通り抜けるまで、携帯用システムに息を吐き出す。
【０１０４】
代わりに及び／又は加えて、幾つかの実施形態において、被験体は、特定の時間、若しくは１乃至１０回等の固定された回数、携帯用システムに息を吐き出さねばならない。固定された回数息を吐くと、各々の息の吐き出しは、固定された時間の間続く。
【０１０５】
特定の量を測定するために、１つの好ましい方法は、マウスピースの上に位置付けられる、又はマウスピースとハウジングの入口の間にあるポートを使用することである。呼気の一部は、ポートにより抜き取られ（５０４）、非弾性のバッグなどの要素を膨らませる。従って、バッグが一杯になると、前記バッグの容量は、サンプリング膜を通り抜ける容量に比例する。
【０１０６】
代わりに及び／又は加えて、幾つかの実施形態において、弾性の特性を有するバッグが使用され得る。
【０１０７】
深呼吸は、中心又は周辺の肺の領域などの深部の肺部分から呼気を到達させるのに好ましい。
【０１０８】
呼気はその後、システムから出て行く前に薬物物質を適切に集めるため、サンプリング要素（即ち、フィルター膜を通る呼吸が容易になるもの）により集められる（５０２）。フィルター膜は、好ましくは合成繊維及び／又は半合成繊維から作られる；好ましくは、フィルター膜は帯電性を有する。フィルター膜の使用により、小さくて軽重量のものが作られ、それは、被験体が違法薬物の影響下にあるかどうかを検知するため、あらゆる場所で使用され得る方法を容易に使用する。サンプリング方法は、得られる結果が裁判所により承認された標準であるほどの、高品質なものである。これらの結果は、侵襲性（例えば、血液サンプリング）でもなく、又は個体の保全性（例えば、尿サンプリング）を妨害したりしない方法を使用して得られる。従って、これら方法に伴う既知の欠点は、予防される。
【０１０９】
使用後、サンプリングシステムのハウジングは、入口と出口を密封することによって密封されて研究所に送られ、そこで、フィルター内に集めた化合物が除去され、質量分析法又はＳＥＲＳなどの適切な分析方法を使用して分析される（５０３）。
【０１１０】
図６は、呼気中の少なくとも１つの薬物化合物の存在を検知するため、又はその定量的な量を測定するためのシステム（６０）を図示する。システムは、被験体（６０１）の呼気からサンプルを手持操作で（ｈａｎｄｈｅｌｄｌｙ）集めるための、携帯用薬物検査デバイス（６０２）を含む。デバイス（６０２）は、本明細書に記載の任意の実施形態に従い得る。更に、システム（６０）は、検査デバイス（６０２）内に集めた化合物を分析するための、センサーユニット（６０３）を含む。センサーは、任意の既知のタイプのセンサーでもよいが、好ましくは、質量分析法又はＳＥＲＳであり得る。集めたサンプルの分析を可能にするため、デバイス（６０２）におけるフィルター膜の内容物が、抜き取られる。これは、例えば、センサーユニット（６０３）を使用して分析される溶剤を使用することにより、行われ得る。別の方法は、フィルターを加熱し、それにより、例えばＳＥＲＳ表面上でフィルターの内容物を蒸発させることである。
【０１１１】
以下の、本発明の実施の更なる実施例において、どのようにして分析が行われるのかを実証する。これら最初の観察は、吐き出された空気のサンプリングに基づく、薬物検査を実証する。
【実施例】
【０１１２】
〈実施例１：フィルター膜を使用して、吐き出されたヒトの息から薬物乱用をサンプリングする〉
表１は、２５０ｇ／ｍ２の密度を備えたアクリル繊維とポリプロピレン繊維の混合物と、各々１５ｇ／ｍ２のスクリム重量を備えた２つの担体を備えた、不織布の静電フィルターである１つの層を含むフィルター膜を使用する、呼気からのメサドンのサンプリングを示す。検査は、４つの異なる機会で行われる。第１の列は、使用したフィルターの直径を示し、第２の列はサンプリング時間を示し、第３の列は１分につき集められたメサドンの量を示し、第４の列は検査した被験体の中で得られたメサドンの範囲を示し、及び第５の列は検査した被験体の数を示す。
【０１１３】
【表１】
2018105874.tif 000003
【０１１４】
表２は、静電フィルター膜の変化する密度を使用する場合の事前研究から、呼気中のメサドンのサンプリングを示す。タイプは、各検査にて不織布の層の密度であり、他の見出しは表１のものと同じである。
【０１１５】
【表２】
2018105874.tif 000004
【０１１６】
表３は、サンプリングデバイスに挿入された静電フィルター膜の２つの異なる厚みを使用する、呼気中のメサドンのサンプリングを示す。被験体は、大きな粒子及び唾液を捕捉するためのバッフルを含む筒状部分を通って息を吐く。表は、エアロゾルが管状要素内のバッフルによって捕捉されないことを示す。
【０１１７】
【表３】
2018105874.tif 000005
【０１１８】
〈バイオマーカー〉
加えて及び／又は代替的に、本発明の幾つかの実施形態は、更なるセンサーベースの分析のため、被験体の呼気からバイオマーカーを含むエアロゾルを集めるための携帯用サンプリングデバイスを含む。呼気からバイオマーカーをサンプリングすることによって、デバイスは、疾患又は病気の早期発見及び／又は診断、同様に、疾患進行及び／又は治療反応の監視のための中枢情報を提供する手助けをし得る。
【０１１９】
不揮発性のバイオマーカーをサンプリングするためのデバイス、システム、及び方法は、本明細書に記載の薬物物質及び／又は化合物のサンプリングのためのデバイス、システム、及び方法に従う。
【０１２０】
呼気中のエアロゾルによって移動され得る、幾つかの既知の不揮発性のバイオマーカーは、脂質、ペプチド、ヌクレオチド、プロスタノイド、タンパク質、ＤＮＡ、又はＲＮＡを含むリストに含まれる。
【０１２１】
これらバイオマーカーは、癌（肺癌など）、喘息、炎症、乾癬（結核症など）、及び／又は酸化ストレス、又は他の医学的状態等の、疾患又は病気の診断のために使用され得る。
【０１２２】
センサーベースの分析のため、被験体の呼気からバイオマーカーを含むエアロゾルを集めるための携帯用サンプリングデバイスとして使用するのに等しく適切な、薬物物質又は化合物をサンプリングするための、本明細書における上述の実施形態と併用して、本発明の幾つかの好ましい態様は、更なるセンサーベースの分析のため、被験体の呼気からバイオマーカーを含むエアロゾルを集めるための携帯用サンプリングデバイスを提供する。携帯用サンプリングデバイスは、少なくとも１つの入口と、呼気を出すための少なくとも１つの出口、及び、ハウジング内に配置されるサンプリング膜を含むハウジングを含む。サンプリング膜は、前記呼気からエアロゾルを集めるために配置される。
【０１２３】
加えて、幾つかの実施形態は、被験体が息を吐き出すためのマウスピース部分、マウスピースと流体連通下にある選択的なトラップ部分、及びハウジングの入口を含む、管状要素を更に含む。選択的なトラップ部分は、主に呼気を前記管状要素に通すための、非直線の気体流路を有する。
【０１２４】
加えて、幾つかの実施形態は、前記呼気の予め定義した容量が前記サンプリング膜を通り抜けたことを測定するための、容量測定ユニットを更に含む。
【０１２５】
加えて、幾つかの実施形態において、前記管状要素は、前記ハウジングから取り外し可能であるか、又は前記管状要素は、ハウジングに統合された部分である。
【０１２６】
加えて及び／又は代わりに、幾つかの実施形態において、容量測定ユニットは、呼気の予め定義した容量に比例する容量を測定するために構成される。
【０１２７】
加えて及び／又は代わりに、幾つかの実施形態において、ポートは、マウスピースの下流とサンプリング膜の上流に配置され、ここで、ポートは、呼気の予め定義した一部を容量測定ユニットから抜き取るために適用される。
【０１２８】
加えて及び／又は代わりに、幾つかの実施形態において、容量測定ユニットは、容量を有するバッグなどの気体容量収集ユニットを含み、ここで、ポートは、マウスピースの下流とサンプリング膜の上流に配置され、ポートは、呼気の予め定義した一部を容量測定ユニットから抜き取るために適用される。前記気体容量収集要素の容量は、呼気の予め定義した容量に比例する。
【０１２９】
加えて及び／又は代わりに、幾つかの実施形態において、容量収集要素は、予め定めた容量を備えた非弾性のバッグである。
【０１３０】
加えて及び／又は代わりに、幾つかの実施形態において、サンプリング膜は、フィルター膜、好ましくは静電フィルター膜である。
【０１３１】
本発明に従うデバイスは、呼気中の不揮発性のバイオマーカーを含むエアロゾルをサンプリングするための方法を提供する。エアロゾルは、呼気中に少なくとも１つのバイオマーカーの不揮発性の化合物を含み、ここで、バイオマーカーは、脂質、ペプチド、ヌクレオチド、プロスタノイド、タンパク質、ＤＮＡ、又はＲＮＡを含むリスト内に含まれる。
【０１３２】
本発明の更なる態様は、癌、炎症、感染及び／又は酸化ストレスなどの疾患又は病気の診断のために使用され得る、バイオマーカーの呼気検知の、非侵襲性のサンプリングのためのデバイスの使用である。
【０１３３】
また更なる態様は、サンプルのセンサーベースの分析のため、開示されたデバイスを使用する等によって、被験体の呼気からサンプルを集める工程を含む、被験体の医学的状態の診断方法を提供する。方法は、前記デバイスに被験体が息を吐き出す工程；デバイスのサンプリング膜において呼気からエアロゾルを集める工程；デバイスを密封する工程；サンプリング膜から内容物を抜き取る工程；及び、内容物中のバイオマーカーの痕跡を検知するため、並びにセンサーユニットから得られる結果に基づき前記被検体を診断するための、オフサイト又はオンサイトなどのセンサーユニットを利用する工程、を含む。
【０１３４】
加えて、この態様の幾つかの実施形態は、サンプリング膜を通り抜ける呼気の特定の総量を測定するため、呼気容量の予め定義した断片を測定する工程を更に含む。呼気がサンプリング膜を通り抜けた時に特定の総量が測定されると、息の吐き出しを終了する。
【０１３５】
本発明は、特異的な実施形態を参照するとともに、上述されてきた。しかし、上述以外の代わりの及び／又は追加の実施形態は、本発明の範囲内で等しく実施可能である。ハードウェア又はソフトウェアによって方法を実行する、上記のものとは異なる方法の工程は、本発明の範囲内で提供され得る。本発明の異なる特徴と工程は、記載されたもの以外のものと組み合わせられ得る。本発明の範囲は、添付の特許請求項によって限定されるのみである。
【図１Ａ】
2018105874.tif 000006
【図１Ｂ】
2018105874.tif 000007
【図１Ｃ】
2018105874.tif 000008
【図２】
2018105874.tif 000009
【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年3月1日(2018.3.1)
【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】
更なるセンサーベースの分析のため、被験体の呼気からサンプルを集めるための携帯用サンプリングデバイスであって、該デバイスは：
ハウジング（２０４、３０１）であって、少なくとも１つの入口と、前記呼気が出ていくための少なくとも１つの出口、及び、前記ハウジング内に配置されるサンプリング膜（２０５、３０２）を含むハウジング；
ここで、前記サンプリング膜は、前記呼気からエアロゾルを収集するように設置され；及び
前記呼気の予め定義された容量が前記サンプリング膜を通ったことを測定するため、容量測定ユニット（２０８、３０７）、を含む、携帯用サンプリングデバイス。
【外国語明細書】
2018105874000001.pdf