(57)【要約】  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。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【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】
高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】
前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、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投与システムに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。
【発明の詳細な説明】
【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の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の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の過誤は、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の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の限界がある。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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】ＵＳ  ６、８４７、８９９
【特許文献２】ＵＳ  ７，１５４，１０２
【特許文献３】ＰＣＴ／ＵＳ２００７／０８７０６２
【特許文献４】ＰＣＴ／ＵＳ２００６／０３６６１２
【特許文献５】ＵＳ  ７，３１７，５２５
【特許文献６】米国特許出願第１２／９２０，２０３号明細書
【特許文献７】米国特許出願第１２／７９６，５６７号明細書
【非特許文献】
【００１５】
【非特許文献１】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）
【非特許文献２】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）
【非特許文献３】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）
【非特許文献４】Ｓｌｕｙｔｅｒｓ（１９６０年、理論）
【非特許文献５】Ｓｌｕｙｔｅｒｓ及びＯｏｍｅｎ（１９６０年、実験）
【非特許文献６】Ｂａｕｅｒｌｅ（１９６９年）
【非特許文献７】Ｗａｌｔｏｎ  Ｃ、Ｇｅｒｇｅｌｙ  Ｓ、Ｅｃｏｎｏｍｉｄｅｓ  ＡＰ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
【非特許文献８】Ｓｕｌｌｉｖａｎ及びデッカー、２００１年
【非特許文献９】Ｔｒｉｎｋｏｆｆ、Ｓｔｏｒｒ、及びＷａｌｌ、１９９９年
【非特許文献１０】Ｓｍｉｔｈ他、１９９８年
【非特許文献１１】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
【非特許文献１２】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
【発明の概要】
【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、電気化学反応の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の表面での境界層の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に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、電子が非反応性金属と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的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、特に低周波数で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電圧が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、複素数値の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応答を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の適応であった。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。水成電解質の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ミタン平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。イオン媒体の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。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】
【図１】電極分極効果（Ｗａｌｔｏｎ  Ｃ、Ｇｅｒｇｅｌｙ  Ｓ、Ｅｃｏｎｏｍｉｄｅｓ  ＡＰ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。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】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。
【図５】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。
【図６】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。
【図７】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基板信号スイッチングシステムの例を示す図である。
【図８】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。
【図９】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。
【図１０Ａ】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。
【図１０Ｂ】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１１Ａ】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１１Ｂ】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。
【図１２】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１３Ａ】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１３Ｂ】図１３Ａのマウントの側面図である。
【図１４】センサで高密度にパターン化された５’’ｘ５’’ウェーハの例を示す図である。
【図１５Ａ】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。
【図１５Ｂ】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。
【図１５Ｃ】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。
【図１６Ａ】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。
【図１６Ｂ】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。
【図１７Ａ】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。
【図１７Ｂ】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。
【図１７Ｃ】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。
【図１７Ｄ】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。
【図１７Ｅ】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。
【図１７Ｆ】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。
【図１７Ｇ】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。
【図１７Ｈ】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。
【図１７Ｉ】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。
【図１７Ｊ】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。
【図１８Ａ】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。
【図１８Ｂ】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。
【図１８Ｃ】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。
【図１８Ｄ】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。
【図１８Ｅ】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。
【図１８Ｆ】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。
【図１８Ｇ】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。
【図１８Ｈ】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。
【図１８Ｉ】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。
【図１９Ａ】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。
【図１９Ｂ】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。
【図２０Ａ】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。
【図２０Ｂ】センサのためのマウントの別の変形の端面図である。
【図２０Ｃ】センサのためのマウントの別の変形の側面図である。
【図２０Ｄ】図２０Ａのアダプタ／マウントのマウント領域の拡大透視図である。
【図２１Ａ】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斜視図である。
【図２１Ｂ】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。
【図２２Ａ】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。
【図２２Ｂ】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。
【図２３Ａ】円筒形マウントを示す図である。
【図２３Ｂ】円筒形マウントを示す図である。
【図２３Ｃ】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。
【図２４Ａ】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２４Ｂ】図２４Ａのマウントの分解組立図である。
【図２５Ａ】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。
【図２５Ｂ】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。
【図２５Ｃ】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。
【図２６Ａ】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。
【図２６Ｂ】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。
【図２６Ｃ】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。
【図２７Ａ】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。
【図２７Ｂ】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。
【図２７Ｃ】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。
【図２８Ａ】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２８Ｂ】図２８Ａの組付けされたマウントの側面図である。
【図２８Ｃ】図２８Ａの組付けされたマウントの端面図である。
【図２８Ｄ】図２８Ａの組付けされたマウントの側面斜視図である。
【図２９】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に接続ピンを装着する１つの方法を示す図である。
【図３０Ａ】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。
【図３０Ｂ】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。
【図３０Ｃ】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。
【図３１Ａ】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。
【図３１Ｂ】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。
【図３１Ｃ】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。
【図３２Ａ】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。
【図３２Ｂ】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３３】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。
【図３４Ａ】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。
【図３４Ｂ】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。
【図３５Ａ】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。
【図３５Ｂ】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。
【図３５Ｃ】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。
【図３５Ｄ】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３６Ａ】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３６Ｂ】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３７】センサマウントの別の変形を示す図である。
【図３８】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。
【図３９Ａ】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。
【図３９Ｂ】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。
【図３９Ｃ】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３９Ｄ】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３９Ｅ】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。
【図４０】センサマウントの別の例を示す図である。
【図４１】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。
【図４２Ａ】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。
【図４２Ｂ】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。
【図４２Ｃ】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。
【図４３Ａ】センサマウントの別の変形を示す図である。
【図４３Ｂ】センサマウントの別の変形を示す図である。
【図４３Ｃ】センサマウントの別の変形を示す図である。
【図４３Ｄ】センサマウントの別の変形を示す図である。
【図４３Ｅ】センサマウントの別の変形を示す図である。
【図４４Ａ】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。
【図４４Ｂ】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４４Ｃ】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４５】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。
【図４６】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。
【図４７】センサマウントアセンブリの別の変形を示す図である。
【図４８】センサの一変形の概略図である。
【図４９Ａ】センサの一変形の正面図である。
【図４９Ｂ】センサの一変形の側面図である。
【図４９Ｃ】センサマウントアセンブリの別の変形を示す図である。
【図５０Ａ】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。
【図５０Ｂ】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。
【図５１】保護カバーを含むセンサの別の変形を示す図である。
【図５２】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。
【図５３】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。
【図５４】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。
【図５５Ａ】ＩＶ検査システムのための例示的な画面を示す図である。
【図５５Ｂ】ＩＶ検査システムのための例示的な画面を示す図である。
【図５５Ｃ】ＩＶ検査システムのための例示的な画面を示す図である。
【図５６】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。
【図５７】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５８Ａ】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５８Ｂ】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】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６０】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。
【図６１】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のパッケージを示す図である。
【図６２】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。
【図６３】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。
【図６４】ＩＶ検査システムの別の変形を示す図である。
【図６５】ＩＶ検査システムの別の変形を示す図である。
【図６６Ａ】ＩＶ検査システムの別の変形の正面図である。
【図６６Ｂ】ＩＶ検査システムの別の変形の側面斜視図である。
【図６６Ｃ】ＩＶ検査システムの別の変形の側面図である。
【図６７Ａ】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。
【図６７Ｂ】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。
【図６８】請求項６７Ａ及び８７ＢのＩＶ投与システムの別の図である。
【図６９】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。
【図７０】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７１】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。
【図７２】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７３】図７２のシステムの背面図である。
【図７４】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７５】図７４のＩＶ投与システムの正面図である。
【図７６】図７４のＩＶ投与システムの背面図である。
【図７７】ＩＶ投与システムの背面の別の図である。
【図７８】同じ変形の側面図である。
【図７９】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８０】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。
【図８１Ａ】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。
【図８１Ｂ】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。
【図８２】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。
【図８３】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。
【図８４】ＩＶ廃棄物システムの一変形を示す図である。
【図８５Ａ】ＩＶ廃棄物システムの別の変形の正面図である。
【図８５Ｂ】ＩＶ廃棄物システムの別の変形の背面斜視図である。
【図８６】センサカートリッジの一部の一変形を示す図である。
【図８７】センサカートリッジを示す図である。
【図８８】センサカートリッジを示す図である。
【図８９】ＩＶ廃棄物システムの一変形の一部を示す図である。
【図９０】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。
【図９１】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。
【図９２】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９３Ａ】図９２のシステムの拡大詳細を示す図である。
【図９３Ｂ】図９２のシステムの拡大詳細を示す図である。
【図９３Ｃ】図９２のシステムの拡大詳細を示す図である。
【図９３Ｄ】図９２のシステムの拡大詳細を示す図である。
【図９４】流量センサ（熱線風速計）の一変形を示す図である。
【図９５】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。
【図９６Ａ】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。
【図９６Ｂ】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。
【図９６Ｃ】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。
【図９６Ｄ】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。
【図９７】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。
【図９８】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９９】図９８の方法のタイミングを示す図である。
【図１００】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。
【図１０１Ａ】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。
【図１０１Ｂ】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。
【図１０１Ｃ】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。
【図１０１Ｄ】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。
【図１０２Ａ】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。
【図１０２Ｂ】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。
【図１０２Ｃ】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。
【図１０２Ｄ】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。
【図１０３】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。
【図１０４Ａ】滅菌水の複素イミタンスプロットを示す図である。
【図１０４Ｂ】Ｄ５Ｗの複素イミタンスプロットを示す図である。
【図１０５Ａ】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。
【図１０５Ｂ】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。
【図１０５Ｃ】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。
【図１０５Ｄ】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。
【図１０５Ｅ】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。
【図１０５Ｆ】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。
【図１０５Ｇ】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。
【図１０５Ｈ】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。
【図１０５Ｉ】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。
【図１０５Ｊ】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。
【図１０６Ａ】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。
【図１０６Ｂ】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。
【図１０６Ｃ】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。
【図１０６Ｄ】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。
【図１０６Ｅ】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。
【図１０６Ｆ】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。
【図１０６Ｇ】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。
【図１０６Ｈ】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。
【図１０６Ｉ】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。
【図１０６Ｊ】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。
【図１０７Ａ】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１０７Ｂ】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１０７Ｃ】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１０７Ｄ】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１０７Ｅ】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１０７Ｆ】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１０７Ｇ】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１０７Ｈ】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１０８Ａ】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１０８Ｂ】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１０８Ｃ】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１０８Ｄ】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１０９Ａ】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。
【図１０９Ｂ】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。
【図１０９Ｃ】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。
【図１０９Ｄ】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。
【図１１０】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。
【図１１１】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。
【発明を実施するための形態】
【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ミ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、時には交流応答の同相及び直角位相、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の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、スプレッドシートで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、コンパクトな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、カスタムメイドの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：
2013542414.tif 000003
【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、かつ実験室機器と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、センサダイの面積を低減し、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を一方弁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に巻回し、次に、チューブの外周囲周りに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。対称的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を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、正方形チューブに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な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は図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の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の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、センサと流路間の液体シールを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と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が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ネジ山でネジ切りされる。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のステンレス鋼の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に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棚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供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。
【０１６５】
本明細書に説明する変形のいずれにおいても、保護カバーは、製造中を含めセンサ上に使用することができる。製造工程中に、センサは、ダイスカット、ワイヤ結合、移送成形、輸送、保管などにより汚れる可能性がある。一部の変形において、デバイスは、保護「キャップ」と共に設けられる。この構成の例を図５０Ａ〜図５０Ｂに示している。保護カバー又はキャップ５００５は、低除気プラスチックで製造して一時的な水溶性接着剤で接着することができる。「Ａｑｕａｂｏｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  ＡＢＳ−５５」相当のような例示的な接着剤を使用することができる。センサパッケージング処理の終りに、及びセルとセンサ（パッケージ）を結合する直前に、接着剤を除去して及び落とすことができる。同じ考え方は、処理前にウェーハに接着することができるカプトンのような材料のシートで実行することができる。
【０１６６】
本明細書に説明するシステムのいずれも自動化することができる。例えば、モジュール式の自動化プラットホームは、下部支持フレーム及びテーブル面、上部フレーム、及び上部フレーム上のフードから構成することができる。下部支持フレームは、自動化機器、電源、液体処理機器、データ取得、コンピュータなどを収容することができる。テーブル面は、下部フレームの上部に着座することができ、かつ自動化ロボットを支持することができる。上部フレームは、密封扉、窓、手バッグ付きポート、引き戸、又はこれらの組合せを有することができる。温度を安定化するために、絶縁材料を上部フレームの内部に追加することができる。上部フードは、環境から空気を取り込み、空気を押し進めて一連のＨＥＸユニット及び／又は加熱要素に通し、次に、一連のＨＥＰ  Ａフィルタを通過させることによってＩＳＯ５（クラス１００）環境をもたらして温度制御を行うことができる。それによってライブラリ生成のための自己内蔵型の清浄な温度制御された環境ができる。
【０１６７】
センサ及びハウジングの一変形は、独立型ポゴピン静的セルである。例えば、センサに対して締着し、センサの底部で少量の接着剤又はガスケット材料でシール生成し、ボルトで又は他の締結手段により共に保持することができるクラムシェルから構成されたセルを構成することができる。センサは、上方に面する空洞又はカップであれば垂直になる。セルの片側は、一体化リードフレームに対する裏張りを生成する。ポゴピンの様式コネクタは、線形スライド又は線形ガイド上でセルに垂直に取り付けることができる。測定を行う必要がある時に、液体がカップに追加され、コネクタが、セルに接触するように押し進められる。
【０１６８】
電極製造のための材料の一部としてポリイミドを使用する本明細書に説明するセンサを説明する。一部の変形において、１つ又はそれよりも多くのＳiＯ2層を代わりに又は追加的に使用することができる。センサを製造する代替設計は、ポリイミドの代わりに誘電体及び保護層に利用することができるＳiＯ2の層を含むことができる。その設計は、本日以前の設計のいずれかと同じ形状及び特徴を含む。その差は、基板（ガラス、Ｓｉのような）に溝を生成する適切な距離を食刻することである。その後、ＳiＯ2の層を次に付加することができる。次に、金属を適切な厚みでかつ溝の適切な位置に堆積させることができる。接触パッドは、ワイヤ結合に適合するように異なる厚みとすることができる。
【０１６９】
上述のように、一部の変形において、センサは、ＲＴＤ又は温度センサを含む。例えば、液体感知パターンを有するセンサは、液温を感知するためにダイ上でＲＴＤ又は温度センサと共にそのすぐと横に内蔵することができる。測定が行われた時に、薬物、薬物濃度、希釈剤、及び温度を適切なライブラリと比較することができる。
【０１７０】
一般的に、本明細書に説明するデバイス、システム、及びセンサパッケージのいずれも、複数のセンサを含むことができ、又は複数のセンサと一緒に作動させることができる。例えば、センサ設計では、単一又は複数のセンサタイプ及び構成を組み込むことができる。サポート機器（ケーブル、コネクタ、電子機器、ソフトウエアのような）の全ては、センサ設計を支持するように構成することができる。
【０１７１】
例示的なシステム
この技術は、周波数の範囲にわたって測定された異なる金属及び形状の１組の電極の応答によって形成されたパターンに基づいて流体を識別するように示した。この技術では、特定の流体のパターンを生成し、そのパターンを後で認識する機能が得られ、この技術は、静脈内輸液及び薬物が調合及び利用される全ての領域に適用することができる。ＩＶ流体管理へのこの技術の適用は、ＩＶ薬物が生成、混合、検証、分注、及び処分される全ての領域を含む。
【０１７２】
従って、イミタンス分光法を行って液体の組成を判断するシステムは、液体組成及び特にＩＶ薬物液を調製、保管、使用、及び処分する実際上いずれのステージに使用することもできる。例えば、ＩＶ薬物溶液の調製中に、イミタンス分光法を使用して液体の組成を判断するシステムを使用し、調製された薬物溶液が実際に調製されるように意図されていたものに対応することを確認又は試験することができ、あらゆる薬物のアイデンティティ、並びに濃度を判断することができる。調製されたＩＶ薬物の組成を確認又は検査するシステムを「ＩＶ検査システム」と本明細書で呼ぶ場合がある。ＩＶ薬物液の調製は、製造工程中に連続的にモニタすることができ、又はＩＶ薬物調製溶液は、個別にモニタすることができる。
【０１７３】
薬物の投与中にＩＶ薬物溶液を検査又はモニタし、薬物が特定の患者のための実際の所定の薬物に対応することを確認することができる。このようなシステムを「ＩＶ投与システム」と呼ぶことができる。一部の変形において、ＩＶ投与システムは、ＩＶ薬物溶液の電源投入、電源切断、又は投与速度の制御を行うことができる。従って、一部の変形において、システムは、例えば、ＩＶポンプに接続されることにより、ＩＶの実際の投与の一部とすることができ、又はそうでなければ、ＩＶの実際の投与を制御することができる。一部の変形において、システムは、投与中に薬物の組成を単にサンプリング及び報告する（警告を出すことを含む）ように構成される。
【０１７４】
最後に、液体の組成を判断するシステムは、薬物保管及び／又は廃棄物取り扱いを管理及び調節するのに使用することができ、かつ「ＩＶ廃棄物／転用検出」システムと呼ぶことができる。
【０１７５】
これらのシステムの各々の名称、変形、及び修正を以下でより詳細に説明する。上述のように、これらのシステムのいずれも、他のシステムを参照して説明した要素を含む本明細書に説明する特徴又は要素のいずれも含むことができる。特に、低イオン強度センサ及び複素低／高イオン強度センサ、センサマウント／ハウジングを含むセンサ、及び本明細書に説明するパターン認識方法、デバイス、及びシステムは、これらのシステム変形のいずれかと共に使用することができる。
【０１７６】
Ａ．ＩＶ検査システム
薬剤師、自動（ロボット）システム、又は他の薬物調製担当者が適切なＩＶ薬物を調合していることを確認するＩＶ検査システムは、サンプリングされた溶液に対してイミタンス分光「フィンガプリント」を生成する複数の電極対を含む１つ又はそれよりも多くのセンサを一般的に含み、かつ既知の薬物（様々な濃度の）のライブラリにフィンガプリントを比較して溶液のアイデンティティを判断／確認することができる。これらのシステムのいずれも、溶液中の化合物を識別することができ、又は溶液中の化合物を識別することができなかった（すなわち、システムが認識することができる薬物／組成のリストにあるものではなかった）ことを示すことができる。一部の変形において、システムは、濃度も示している。
【０１７７】
薬局オペレータは、自動化し続けており、今後の傾向は、計数デバイス及び分注デバイスの自動化の促進、ロボティクス化、中心達成機器の多用化、及びワークフローの自動化システムの増設を目的としたものになる。全てのこれらのシステムは、手動のデータエントリに拠る場所が大きく、従って、オペレータエラーが発生しやすく、潜在的に、自動化上流のエラーの自動的な反復、増大、及び伝播、例えば、在庫供給の誤り又は不当表示がある。
【０１７８】
自動ワークフローシステム及び自動化薬局管理システムはＩＴ技術に依存し、ＩＶ薬物に関して、追跡された薬物が溶液中に実際に存在することを確認する機能を有していない。本明細書に説明するイミタンス検出器は、薬局及び病院の他の位置を通って移動する時に薬物を識別する客観的な経験的方法を提供することができる。このセンサ技術から大いに恩典を受けると思われるシステムの例には、ＣａｒｅＦｕｓｉｏｎによるＡｕｔｏＭｅｄ、「Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ  Ａｓａｓｏｃｉａｔｅ」、ＭｃＫｅｓｓｏｎ、ＤｏｓｅＥｄｇｅ、ＳｃｒｉｐｔＰｒｏ、ＢＤＰｒｏｔｅｃｔ、Ｏｍｎｉｃｅｌｌ、Ｉｎｆｏｓｙｓ、「Ｍｅｄ  Ａｎａｌｙｔｉｃｓ  Ｓｅｒｖｉｃｅ（登録商標）」、及びＰｙｘｉｓ（登録商標）ＭｅｄＳｔａｔｉｏｎ（登録商標）システムなどがあるが、これらに限定されない。
【０１７９】
自動ロボットシステムにおける主な欠陥は、調合されたバッグ内の流体の原液及び組成を識別することができないことである。本明細書に説明するイミタンス検出器は、原液を識別して調合された製品を検査する客観的な経験的な方法を提供することができる。このセンサ技術から大いに恩典を受けると思われるシステムの例には、ＧｒｉｆｏｌｓによるＡｕｔｏＭｅｄ、「Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ  Ａｓｓｏｃｉａｔｅｘ」、「Ｐａｒａｔａ  Ｓｙｓｔｅｍｓ」、「ＭｃＫｅｓｓｏｎ  ＡＰＳ」、ＳｃｒｉｐｔＰｒｏ、「Ｖａｎｇｕａｒｄ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ」、Ｒｉｖａ、「Ｈｅａｌｔｈ  Ｒｏｂｏｔｉｃｓ」、「Ｇｒｉ−ｆｉｌｌｘ  ３．０」などがあるが、これらに限定されない。
【０１８０】
本明細書に説明するイミタンス検出器は、特に、薬物転用、並びに正確な投与量が特に問題であり、第三者による確認が非常に重要であると思われる麻酔において様々な分注デバイスに適用可能にすることができる。このセンサ技術から恩典を受けることがあり得るシステムの例には、Ｏｍｎｉｃｅｌｌの「Ａｎｅｓｔｈｅｓｉａ  Ｗｏｒｋｓｔａｔｉｏｎ（登録商標）」及び「Ａｎｅｓｔｈｅｓｉａ  Ｔａｂｌｅｔｏｐ（登録商標）」、「Ｐｙｘｉｓ（登録商標）Ａｎｅｓｔｈｅｓｉａ  Ｓｙｓｔｅｍ」、ＣａｒｅＦｕｓｉｏｎによるＰｙｘｉｓ（登録商標）ＣＵＳａｆｅ（登録商標）Ｓｙｓｔｅｍなどがあるが、これらに限定されない。
【０１８１】
図５２〜図５４は、ＩＶ検査システムの一変形を示している。この例では、システムは、サンプルポート（例えば、図５３を参照されたい）に注入されたサンプルを受け取るように構成され、かつユーザアイデンティティを確認するバイオメトイコスＩＤシステムを含む。タッチスクリーンは、サンプルが試験されると、即時のフィードバックを供給する。サンプルポートは、センサ及びハウジング／保持具、及び特に上述の静的サンプル保持具センサマウント、アセンブリ、又はパッケージングにサンプルを供給することができる。センサ要素は、再使用可能、又は使い捨て、又は半使い捨てとすることができる。デバイスは、自立するか、又は机上又は卓上に取り付けるように構成することができ、かつサンプリングされたイミタンスフィンガプリントを既知の化合物のライブラリ（アイデンティティ及び濃度を含む）と比較するプロセッサを含むリモートシステムと通信することができる。
【０１８２】
ユーザインタフェースは、図５５Ａ及び５６に示すように、いくつかのユーザ駆動式の対話型アクティブ画面を含むことができる。例えば、図５５Ａは、サンプルの識別された組成を示す即時の特定画面を含め日付／時刻、ユーザ、及び他の特定情報を示すメイン画面を示している。特定の組成の検出された濃度が仮定された安全範囲外のものである場合に、システムは、図５５Ｂに示すように「潜在的誤り画面」でこれを示すことができる。図５５Ｃに示すものを含む付加的なメニュー画面は、システム制御及び使用履歴を示すことができる。
【０１８３】
システムは、受信することができて及び／又はいくつかの異なるユーザ及び／又は異なるデバイスに向けて情報を調節することができる。異なるデバイスは、マスターコントローラに対してスレーブにすることができ、又は各々マスターとして作用することができ、それらの間で情報を調節することができる。例えば、図５６は、ユーザ（代替的に、「スーパーユーザ」）が作動及び／又はいくつかの異なるデバイス及び／又はユーザの履歴を検査することを可能にしている例示的な「ダッシュボード」画面を示している。
【０１８４】
図６６Ａ〜図６６Ｃに示すように、ＩＶ検査システムは、主タッチスクリーン（サムスンギャラクシータブのような）、主要電子機器を収容する背面ケース、放熱部及び電力及び信号インタフェース、センサインタフェース機構、信号調節電子機器を収容する側面モジュール、及び一部のユーザインタフェース（センサ挿入ポート、開始ボタン及び生体ＩＤ、デバイス又はスクロール／メニューボタンのような）、及び可撓性スタンド及び取付金具を含むことができる。側面モジュールは、使い捨てセンサ要素の自動化、又は使い捨て手動取り込み式センサを可能にするように構成可能である。それは、ユーザの快適さのために左利き又は右利きとすることができる。可撓性スタンドも、構成可能であり、卓上、壁、又は天井に取り付けることができる。
【０１８５】
ＩＶ検査システムの他の構成を使用することができる。例えば、安全なＩＶ調製を保証する経済的かつ使いやすいデバイスは、薬局ワークフローに適合して製造費が高くないサンプルインタフェースを有することができる。従って、ＩＶ検査デバイス概念は、ＩＣパッケージング（例えば、図５７〜図５８）及びグルコースモニタリング（図５９〜図６０）と同様に形成することができる。これらの概念の両方とも、低価格パッケージ及び低価格使い捨て品になる非常に高用量製品に現在使用中である。いずれの手法に対してもデバイス及び構成は、モデル化されている。
【０１８６】
例えば、ＩＣベースのシステムは、システムベースでの使用に向けてセンサロール５６０１、センサストリップ５６０３、又はセンサカートリッジ５６０５を含むことができる。代替的な実施形態は、図５７に示し、図５７は、先に静的センサに対して説明したものであり、センサ及び井戸５８０３及び井戸内のセンサパッド５８０５を形成するハウジング／マウントを示している。
【０１８７】
図５９及び図６０は、調製された溶液に浸漬することができ、又はセンサハウジング（例えば、図５９内のセンサストリップ５９０１）が適切なスロット５９０５内のベースユニット５９０３にいつ挿入されるかを試験するセンサチャンバにサンプルを引き入れるためにバッグ（例えば、ＩＶバッグ）のサンプリングチャンバに穴をあけるニードル又は他の鋭い先端を含むことができるセンサストリップの使用を含む代替変形を示している。センサストリップは、先に説明して図６１に示すように毛細管ストリップとすることができる。図５９に示すシステム及び６０は、小さい手持ち式（ペンサイズさえも）プローブとして短いケーブル上のプロセッサボックスから遠く離れたプローブでサンプルを装填する毛細管効果を利用する。これは、短いケーブルにより接続した実験室ピペッタのサイズ又はそれよりも小さいプローブを含むことができる。センサ要素（小さいニードル又はバッグをサンプリングする他の方法を含むことができる）は、ピペッタ先端が図６１に示すように保持される方法と同様に保持具内に存在することができる。この手持ち式デバイスは、単に保持具アレイから先端をスナップ装着して、サンプルを引き込むためにアクセスポイントに穴をあけ、次に、読取後にペッタ先端に対して行われるように廃棄物容器に先端を排出する。このようにして、ニードルの刺し方に関する問題が少なくなり、１組のセンサ全体を殺菌することができ、装填されるまで露出しないことになる。
【０１８８】
センサ要素は、ユーザに対してより安全にするために一部のニードル、カテーテル、及び注入器に使用されたような引っ込み式カバー機構を含むことができるＩＶバッグ（小さいニードルのような）内の流体にアクセスするための手段を含むことができる。
【０１８９】
上述のように、これらの変形のいずれも、流体温度の変動の補正を可能にするために温度感知及び／又は制御を含むことができる。
【０１９０】
本明細書に説明するＩＶ検査システムは、測定が行われて何らかの種類の承認又は条件が与えられるまで測定を必要とするＩＶバッグが本質的に所定の位置に「保持される」ように保証することによって過誤を低減することができる。承認は、バッグ又はデジタル識別特性又は生体測定的測定に適用されることになっている印刷バーコードラベルとすることができる。従って、システムは、検査が完了するまでＩＶバッグを確実に保持する保持具、及び／又は試験されたこと及び結果の内容を示すバッグのためのマーカ又は他のラベルを生成するマーカ又は識別情報発生器（プリンタのような）を含むことができる。例えば、このようなＩＶバッグ６３０５は、ブラケット上のＩＶ検査機械の横に置くことができる。オペレータは、次に、結びつけられたケーブルに使い捨てのセンサ要素を取り付け、次に、隔壁を通じてバッグに挿入することができる。このデバイスは、センサが常駐し、リザーバ量がリザーバへの液体の流動を生成するためにＩＶバッグの静圧とリザーバ自体間の圧力差を有する密封リザーバを含むことができる。このデバイスは、ＩＶバッグの隔壁に穴をあけて流体接触するＩＶ「スパイク」のようなものとすることができる。次に、オペレータが、「開始」を押すと、測定が行われる。承認が行われると、この時点で、ケーブル／サンプルを除去することができる。使い捨て商品は、ケーブルから取り外されて処分される。新しいセンサ要素をケーブルに装着することができ、新しいＩＶバッグをブラケット上に装填することができる。システムは、この時点で次のサンプルに向けて準備ができている。これを図６２及び図６３に示している。
【０１９１】
隔壁シールを有する使い捨てのセンサ要素は、標準的な注入器に関連して使用することができる。オペレータは、棚にバッグを装填することができ、承認が与えられるまで所定の位置にバッグを保持するロック機構が存在することができる。このロック機構は、必要である場合もあれば、必要ではない場合もあり、使用されるか否かは「解除」ボタンにより無効にすることができる。ここで、オペレータは、混合物をサンプリングし、隔壁シールセンサ要素に注入する。測定が行われて、承認が与えられる。センサ要素は、この時点で機械から取り外されて処分される。バッグが取り外され、システムは、この時点で次の測定に向けて準備ができている。この変形を図６４及び図６５に示している。
【０１９２】
ＩＶ検査システムのいずれも病院、診察室などに使用される携帯式バーコードスキャナと共に使用するか、又は携帯式バーコードスキャナに組み込むことができる。サンプルがＩＶバッグ又は他の容器に戻されないので、流体が測定中に変更又は破壊される破壊的な流体測定を可能にすることができる。例えば、アクティブ電極による電気化学領域内の測定又は流体を分解する高温又は電気アーク発生条件下の測定がある。
【０１９３】
ＩＶ検査システムを含む本明細書に説明するシステムのいずれも、高収量又は高速サンプリング及び応答システムとして構成することができる。例えば、ＩＶ検査タイプのシステムは、測定に向けてサンプルの自動入力を受諾するように構成することができる。このインタフェースは、密封注入ポート又は一連のストロー及び関連の配管及びバルブ構成システムとすることができる。システムは、サンプルを測定することを可能にすることができ、次に、洗浄溶剤は、その後の測定に向けてセンサ及び経路の汚れを除去する。システムは、適切な量及びタイプの洗浄溶剤の収容することができる。半再使用可能なセンサカートリッジは、有限寿命を有すると考えられ、交換可能であるものとする。
【０１９４】
高収量構成の一変形において、システムは、「Ａｇｉｌｅｎｔ  １２６０」自動サンプラのような自動サンプリングデバイスと共に機能し、この自動サンプリングデバイスは、側面エプロンフィーダ、手動のプレート取り込みを有し、小びんが人間又はロボットを通じて別のステーションで満たされると仮定している。自動サンプラは、小びんの各々から一定容量を取ってチューブ、切換弁、及びポンプのシステムを通じてＩＶ検査システムに導入される。
【０１９５】
この例では、サンプル容器は、個々のバーコードで２ｍｌとすることができる。自動サンプラ側面エプロンフィーダ上で又は別のステーションでアレイ全体の画像を撮像及び処理することができる。例えば、アレイは８ｘ６個、又は４８個のサンプル／プレートとすることができ、かつバッグからサンプルを抽出する無菌スパイクを含むことができる。各サンプル保持具上に固有のバーコードが存在することができる。収量は、システム当たり８時間の交替当たりで〜２５０から９５０個のサンプル（２分対３０秒「方法」を仮定）とすることができる。
【０１９６】
センサカートリッジ設計で側面に取り付けられた側面ＩＶＣモジュールは、構成に基づいて、「ｘ」回の測定又は「ｙ」時間に有効とすることができる。センサカートリッジ設計は、これ並びにシステムによる濯ぎ洗いの存在を判断することができる。液体廃棄物アセンブリは床取付け式か、又は底部又は卓上にフランジ取付け式とすることができ、又は廃棄物ラインに配管処理することができる。廃棄物（例えば、リンス剤）が保管される場合に、廃棄物ビン（例えば、液体レベルセンサ付きの正方形１リットルビン）に保管することができる。システムは、主要な電子機器（又は逆に、それが所要の特徴である場合は別の「箱」）に組み込むことができる液位追跡機能を含むことができる。最後に、システムは薬局ＩＴサーバにデータの報告書を供給することができる。
【０１９７】
本明細書に説明するＩＶ検査システムの一部の変形は、ＩＶ流体の収容及び無菌性を維持しながら認識センサとのＩＶ流体の通信を可能にするキャップ要素又はデバイスを含むことができる。キャップはＩＶバッグ又は注入器に置くことができ、かつ繰返しサンプリングすることができ、システムの残りの部分とプラグ又は専用ポートを通じて通信することができる。このキャップ要素の１つの構成は、適合した取付具（例えば、ネジ切りされたか又はルアーコネクタ）でＩＶバッグ又は注入器に直接に接続し、ＩＶバッグ隔壁を通過するスパイクを含んで、溝を通じてバッグから感知面にＩＶ流体を伝える。キャップの別の構成はＩＶ検査サンプル保持具を使用し、ＩＶバッグから流体を取得し、このサンプル保持具に投与するスパイクでコネクタを追加し、ＩＶバッグとの使用に適合させることができる。コネクタは、一端のネジ切りされた又はルアー取付具及び他端のバッグスパイクを有するルアー取付具から構成することができる。コネクタを通る溝は、センサ面に少量のＩＶ流体を移送する。コネクタは、製造段階中に又は使用直前にユーザによってＩＶ検査サンプル保持具に取り付けられる。製造中にコネクタを装着すると、アセンブリのその後の滅菌が可能になり、従って、ＩＶ流体の汚れの機会が低減することを可能にする。
【０１９８】
ＩＶ検査システム又はデバイス自体は、センサが測定中にバッグ又は注入器に取り付けられたままであるようにサンプルセンサと係合することができる。好ましい構成は、吊りバッグのようなバッグ又は垂直に注入器を向けるもの、又は測定が行われる間に注入器又はバッグテーブル又は卓上に留まることを可能にするものを含む。従って、垂直の向きでのサンプル挿入及び係合、又はデバイスの側面での水平の係合を用いることができる。
【０１９９】
Ｂ．ＩＶ投与システム
ＩＶ投与システムは、患者に投与される時に薬液の組成を判断する本明細書に説明する液体モニタリングシステムの変形を指すことができる。システムは、受動的（例えば、ＩＶ流体の投与をモニタして情報／警報出力を供給する）、又は能動的（例えば、ＩＶ流体のモニタされた組成に基づいてＩＶ流体の投与を制御する）、又は２つの何らかの組合せ（例えば、有害イベントが薬物投与のモニタリングに基づいてありそうな場合にＩＶ薬物投与を停止するために介入する）とすることができる。
【０２００】
これらのシステムは、ＩＶ誤薬を低減し、かつＩＶ薬物投与の提出文書／記録を改善することができる。これらのデバイスは「ＩＶ」システムと呼ぶことができるが、同システムは、硬膜外、ＰＣＡ、透析などを含むあらゆる他の液剤投与システムとの使用に向けて適合させることができる。
【０２０１】
ＩＶ流体の組成（アイデンティティ、及び一部の変形では濃度を含む）をモニタするＩＶ投与システムの一例を図６７Ａ、図６７Ｂ、及び図６８に示している。例えば、ＩＶ投与システムは、ＩＶ流体投与源（例えば、チューブ、バッグ、ニードルのような）とインラインでセンサを接続するマウントに結合されたセンサを含むことができる。上述のように、マウントは、ハウジング、コネクタ、チューブ、滴下チャンバ、ニードル、又は標準的なＩＶ投与システムとインタフェースで接続することができる他の構成要素に組み込むことができる。センサは、センサからのイミタンス分光データ及び／又は流動情報を取得及び／又は解析し、ＩＶ流体の組成を判断するコントローラ及び／又はプロセッサを含むシステムの他の構成要素に接続することができる。システムは、図示のように、投与された薬物の総量を判断することができる。システム全体は、モニタされたＩＶ流体の近くに、その上で、又はそれに隣接して接続することができる。例えば、システムは、ＩＶを保持する支柱に取り付けるか又は吊設することができる。図６９に示す例では、コントローラ及びプロセッサは、タッチスクリーンように示されたモニタと一体化される。一部の変形において、プロセッサ及び／又はコントローラは、データ記憶及び／又は解析に向けてリモートプロセッサと通信することができるが、一部の変形において、収集されたデータを解析するローカルプロセッサを有することが有用であると考えられる。
【０２０２】
直接にセンサに接続された図６９に示すシステムモニタに加えて、一部の変形において、中央受信／記録／制御ステーションを使用することができる。そのようなステーションは、例えば、複数のＩＶモニタリングシステム上で情報を受信するナースステーションモニタとすることができる。このようなステーションは、標準的なプロセッサ（例えば、ラップトップ、デスクトップ、ＰＤＡ、又は他のコンピュータ）上で実行されるクライアントソフトウエアとすることができる。一部の変形において、あらゆる個々のＩＶ投与システムは、通信中の他のＩＶ投与システムをモニタ及び／又は制御するモニタリングステーションとして作用する機能を有することができる。図７０は、患者をモニタする複数のＩＶ投与システムの条件を示すナースステーション「ダッシュボード」の画面の一変形を示している。
【０２０３】
図６７Ａ〜図６９に示す変形は、主電子機器ケース内に取り付けられたＰＯＤ電子機器を有する。図６９に示すように、主ケースは、背面ケースが取り付けれたタッチスクリーン又はタブレット型コンピュータ及び標準的なＴＶスタンドに取り付けられるクランプを含むことができる。ケースは、システムを実行するのに必要とされた電子機器の全て、並びにバッテリバックアップサブシステムを収容する。メインユニットからセンサ要素までの接続を行う１つのケーブルがある。ケーブルは、ツイスト／シールド対とすることができ、かつケーブル及びコネクタシステムに組み込またれ全体的な遮蔽体を有することができる。熱伝達要素は、ケース（例えば、クランプ／支柱へ伝達することにより）から熱を排除するのを補助するために含めることができる。クランプは、より良く見えるようにクランプが角度を変えることを可能にするピボットクランプを有することができる。デバイスの正面及び側面は、衝撃から保護するゴム引きケースを有することができる。ハンドルを組み込むことができ、ハンドルは、可搬性／調節に有用であることに加えて、タブレットから電子機器までの電路をもたらすことができる。
【０２０４】
図７１は、上述のシステムのコントローラ／プロセッサ一部の背面の画像を示している。この例では、ケースは、電子機器７１０５、並びにバックアップバッテリ７１０７を収容する。
【０２０５】
ＩＶ投与システムは、能動的に患者へのＩＶの投与を制御する「スマートポンプ」として構成することができる。例えば、ＩＶ投与システムは、一体的ＩＶポンプを含むことができる。例えば、能動ＴＶ投与システムは、独立してかつ自動的にＩＶ流体（薬物、薬物濃度及び希釈剤）を認識する完全自動スマートポンプとして構成することができる。システムは、プログラム生成、医療記録のような（例えば、ＥＭＲ）に基づいて投与速度及び時間を設定することができる。システムは、従って、介入を必要とすることなく適切な投与量及び時間にＩＶ薬物を投与することができる。上述のように、システムは、Ｔバッグ、ＩＶ注入器、ＩＶチューブなどに接続するように構成することができる。少なくとも部分的に、センサからの複素イミタンスの解析（並びに流量）に基づいて投与を制御するためにフィードバックを供給することができる。一部の変形において、システムは、閉回路、連続投与に向けてグルコースモニタと結合することができるインシュリンポンプとして構成される。
【０２０６】
作動時には、アクティブＩＶ投与システムにまず患者ＩＤを供給することができる。例えば、患者を確認して／識別するためにバーコードリーダ又は生体情報を提供することができる。個々のポンプ（アクティブＩＶ投与システム）は、ＩＶ投与に向けて特定の患者に割り当てることができる。患者が割り当てられた状態で、ポンプは、適切なＩＶ投与条件に向けて自動的に患者記録からデータを取得することができ、これは患者当たりに一度行うか、又は周期的に再確認することができる。ＩＶをその後設定することができ（例えば、ビン又はバッグを吊り下げてビン／バッグにＩＶラインを装着することにより）、ポンプ機構に基づいて注入器をポンプ上へ載荷することができ、ＩＶラインを注入器に装着することができる。次に、センサを含むセンサ線／カートリッジを係合させることができる。例えば、ＩＶラインをポンプ内に置いて所定の位置に固定することができる。流体が適切に送り出されるように、ポンプをＩＶラインと係合することができ、センサは、薬物アイデンティティ及び濃度（及び希釈剤アイデンティティ）を検出するためにデバイスと係合する。ポンプは、投与時間及び速度を設定し、及び／又は警報を設定するために自動的に患者規定記録からデータを取得することができる。
【０２０７】
図７２及び図７３は、複数のＩＶラインの投与をモニタ及び制御する複数のポンプモジュールと共に示す本明細書に説明するようなスマートポンプシステムの一変形を示している。例えば、図７２では、タッチスクリーン７２０１を有する主コントローラ／プロセッサデバイスは、３台の他のポンプモジュール７２０５、７２０７、７２０９に両側が接続される。各モジュールに対して、ＦＶチューブ組からのチューブ７２２１は、ポンプを通過して結合する。図７３に示すように、各チューブ７２２１は、デバイスの背面内にスナップ装着することができる。全てのアセンブリは、支柱７２２５に取り付けられる。図７４及び図７５は、コントローラ及び／又はプロセッサを収容することができるポンプシステムのメインユニットの上面図及び正面図をそれぞれ示している。図７６は、メインユニットの背面の図を示している。支柱クランプ７６０７及びチューブを置くポンプハウジングの入口が位置するように電源スイッチ、電力ジャック、及びネットワーク接続（例えば、ＵＳＢ）を有する制御盤７６０５が、デバイスの背面上に位置する。２つのポンプ機構７６１１及びセンサインタフェースも、ポンプハウジングに位置する。チューブがその中に位置決めされた状態で、ドア７６１５を閉めることができる。図７７は、この実施形態の背面斜視図を示している。図７８は、ポンプハウジングのドアが閉められたこの変形の背面図を示している。
【０２０８】
図７９及び図８０は、スマートポンプの例示的な画面を示している。図７９では、スマートポンプのメインユニットは、現在読み取られたＩＶ配信情報を示すタッチスクリーンと共に示されている。この変形において、画面は、ポンプにより患者（４９４単位）に投与された検出された薬物（ヘパリン）、濃度（１０．９ｕ／ｍｌ）、流量（５９ｍｌ／ｈｒ）、及び総累積薬物に関する情報を含む。時間／日付、ユーザ、患者、及び他の情報も表示することができ、キー制御部（ボタン）も表示及び有効にすることができる。付加的な制御器（図示せず）により、遠隔操作によるデータの保存及び送信及びデバイスのプログラム生成、並びにユーザ情報の入力を含むシステムの手動のインタフェース及び制御を可能にすることができる。同様に、図８０は、図７９に示すようなメインユニットに装着することができるポンプモジュールの例を示している。ポンプモジュールは、取り付けられるメインユニットにより制御される専用ポンプとすることができる。画面は、ポンプモジュールに割り当てられたチャンネル、薬物アイデンティティ、希釈剤アイデンティティ、流量、濃度、及び総投与量を表示する。設定が確認された状態で、画面（タッチスクリーン）上のボタンにより、ポンプの実行が可能であり、又はポンプの個々の手動の制御及び／又はデータの転送が可能である。このスマートポンプの制御及びモニタリングは、例えばナースステーションに位置することができる中央ステーションを送るか又はそれと調整することができる。ハードウエア、ソフトウエア、又はファームウエアは、システム又は複数のベッド（患者）にわたって拡張することができる複数のシステムを制御するように構成することができる。例えば、図８１は、コントローラの例示的な画面（「ダッシュボード」）を示している。ユーザインタフェースは、異なるＩＶ薬物を受け取る異なる患者を示している。警報は、特定の患者に対して表示することができる。モニタは、より綿密にモニタすることができるモニタ中の物質を受け取る患者を示すことができる。
【０２０９】
バーコード技術（例えば、ＢＣＭＡ）を利用する最も頻繁なシーケンスは、以下のもの、すなわち、自分で走査する／薬剤を入手する／薬剤を検査する／薬剤を走査する／病室を入力する／患者ＩＤ帯域を走査する／薬剤を投与する／投与を文書化するである。最後の２つの段階は、殆どの場合に交換可能である。現時点では、適正な時間に薬剤が実際に投与された、薬剤は適切な組成を有する、濃度及び所定の蓄積投与量に達成したという第三者による確認はない。この情報は、提案する技術を利用して自動的に供給することができるハードウエアにより保管して情報担体を通し、又は病院ネットワーク上で配信されることが保証される。上述の情報のいずれかが従来の実施方法と矛盾していることがデバイスにより自動的に見つけられた場合に、デバイスは、デバイスデータベース内で予めプログラムされたように間違いの察知された重大さ及び患者に対する潜在的な結果の重大度に従って様々な程度の警報を生成することができる。
【０２１０】
更に、ＩＶ投与システムを含む本明細書に説明するシステムを使用し、自動的に患者にＩＶ薬物溶液を投与することができる。一部の変形において、システムは、患者の電子記録から、及び／又は内科医／薬局指示から、及び／又は直接に患者の生理的条件を示す１つ又はそれよりも多くの患者モニタからのデータに基づいて薬液を自動的に調合することができる。図８１Ｂは、患者電子記録から情報に基づいてＩＶ薬物溶液を自動的に確認し、かつ確認があって投与する（「自動ＩＶ」）システムの一変形を示している。図８１では、ＩＶ投与システムは、１つ又はそれよりも多くのＩＶ薬物溶液に接続して患者に投与する弁及び／又はポンプを含む。システムは、患者の電子医療記録（「ＥＭＲサーバ」）からの情報を受信することができる。ＥＭＲ情報に基づいて、ＩＶシステムは、１）直接にＩＶ薬物溶液をサンプリングして薬液の組成を確認し、かつ（２）薬物を投与してその投与をモニタして患者が適切な薬物及び投与量を受け取っていることを確認することにより、どの薬物のいくらの投与量（例えば、量、濃度のような）を患者に投与すべきかを判断することができ、かつ自動的に投与することができる。このシステムは、ヘルスケア専門家からの最小の所要の相互作用で実行することができる閉ループシステムとすることができる。
【０２１１】
一般的に、本明細書に説明するように薬液を直接にサンプリングすると、上述の利点が得られる。例えば、マーク付け（バーコードマーク付けさえも）の誤り、ユーザの誤り（例えば、ＴＶバッグの読み誤り又は不当表示）などを回避することができる。患者の医療記録にアクセス可能であり、特定の患者のために調合及び／又は投与さえもする薬物を直接にサンプリングするシステムは、患者に誤り及び患者への危害を防止する際に更に価値があるものと考えられる。このようなシステムは、薬物誘発アレルギー及び他の現在の薬剤との交差反応性などを含む患者の既存の生理的ステータスに対して所定の薬剤を相互参照することができる。これらのシステムのいずれも、直接に患者アイデンティティを確認するように構成することができる。例えば、生体情報（顔認識、フィンガプリント認識などを含む）を使用して患者アイデンティティを確認することができる。
【０２１２】
従って、本明細書に説明するように完全自動スマートポンプは、ＩＶラインで導入されたＩＶ流体を独立して及び自動的に認識し、薬物／薬物類、投与量、及び希釈剤を含むＥＭＲ（内科医指示及び薬局記録を含む電子医療記録）に基づいて投与速度及び時間を設定し、かつ介入を必要とせずに適切な投与量及び時間でＩＶ薬物を投与することができる。必要とすると考えられる設定及び実行段階は最小のもので済み、かつＩＶ薬物投与における前例のない安全性をもたらす。自動スマートポンプは、標準的なポンプ及び注入器ポンプ変形を含むことができる。
【０２１３】
本明細書に説明するスマートポンプは、チューブを通じて流体をポンピングする機構、流体感知（イミタンス）電子機器及びＩＶ薬物／投与量／希釈剤フィンガプリント及び安全な輸液条件に関する薬物データベース（ライブラリ）、薬物、投与量、希釈剤及びポンプポンピング条件（流量のような）を表示するモニタ、及び病院コンピュータネットワークの一部として相互作用するデバイス及び接続部（無線又は有線）と相互作用するタッチスクリーン及び／又はボタンを含むことができる。システム又はデバイスは、電源コード及び電力が中断された場合にバックアップ充電式バッテリ電源を有することができる。完全自動スマートポンプのこの変形は、薬物、投与量、希釈剤、流量、及び蓄積投与量を検出及び報告し、検出された薬物に基づいて輸液条件及び限界を自動的に設定する。あまりにも短時間に薬物の投与量を投与することのような通常は患者に安全でない条件を設定しようとする場合には、ヘルスケア提供者に自動的に注意を喚起する。
【０２１４】
適切な装備を有する設備において、ポンプは、指示された薬物及び投与量が検出された薬物及び投与量と一致することを動的に確認して医療指示に従って自動的に投与パラメータを設定するために病院ＣＰＯＥ（コンピュータ化内科医指示入力部）、ＢＣＭＡ（バーコード薬剤投与）、及び電子機器医療記録システムと無線又は有線接続を通じて通信する。これには、投与量、開始時間、及び停止時間が含まれる。完全自動モードにおいて、ＩＶが成功裏にポンプ内に装填された状態で、このデバイスは、薬物、薬物濃度、及び希釈剤を検出するように準備し、適合するか否かに関して医療記録及びバーコード走査結果を検査し、適合が見出された時に指示に従って投与条件（速度、時間）を設定する。
【０２１５】
一部の変形において、指示がコンピュータで行われなかった場合に、デバイスをＳＴＡＴ条件で手動で使用することができる。
【０２１６】
ポンプへの患者割当ては、患者バーコードを読み取ることにより、又は患者ＩＤを入力することによって行うことができる。スマートポンプシステムは、正しい患者が割り当てられたことを確認するために患者の病院記録にアクセスして患者の名称、並びに年齢及び体重を確認することができる。これは、患者当たりに一度だけ行う必要があると考えられるが、ポンプは、新しいＩＶが設定される度に又はより頻繁に依然としてその患者に割り当てられていることを確認することができる。
【０２１７】
ＩＶ薬物溶液を調製すると、標準慣例に従って支柱から吊り下げられ、又は注入器ポンプバージョンで装填することができる。内蔵センサ及びポンプカセットを含むＩＶラインは、完全自動スマートポンプデバイス内に装填するか、又は正しい向きにしか係合することができないように完全自動スマートポンプデバイス内に捩じ込むことができる。ＩＶラインは、デバイスによって係合され、ポンピング機構及びセンサが自動的に係合する。係合した状態で、デバイスは、自動化された診断を行うことができ、適切な係合及びセンサ信号が確認される。
【０２１８】
デバイスは、ＩＶライン「カートリッジ」内に埋め込まれたセンサの位置を過ぎてＩＶラインを満たすのに十分な流体の小さいボーラスをバッグ又は注入器からポンピングすることができる。ポンピングは、薬物、濃度、及び希釈剤がデバイスモニタ上で検出、報告されている間に瞬間的に停止する場合があり、この薬物指示が今回この患者に適切であることを確認するために患者の医療記録にアクセスする。薬物処方箋において投与情報を使用し、ポンプは、薬物及び濃度情報から適切な投与速度を自動的に設定することができる。ポンプは、上述の薬物の適切な時間まで投与を遅らせることができる。
【０２１９】
デバイスに装填されると、過誤可能性が検出されない限り、投与が自動的に行われる。過誤可能性が検出された場合に（間違った投与量、間違った患者、間違った希釈剤、他の付随する薬剤又は糖尿病患者のブドウ糖のような条件との不適合性）、警報は、過誤可能性の性質に関する識別情報と共に鳴る場合がある。ヘルスケア提供者の介入が必要である場合もある。
【０２２０】
ポンプは、電子医療記録へのアクセスによって成人から新生児及び早産児までの異なるサイズの個人に対して条件（すなわち、警報）を自動的に設定することができる。個々のサイズの選択により、デバイスは、デバイスにより識別及び投与された薬物の投与を案内するためにデータベース及びソフトウエアの内側で薬物濃度及び投与量パラメータを設定することができると考えられ、このデータベースは、薬物ライブラリ内の全ての薬物の予めプログラムされた投与条件（濃度及び投与量）を含む。条件及び薬物ライブラリが小児患者及び新生児患者に向けてより小さいボア（直径）ＩＶチューブ及び薬物投与量及び注入速度と一致するポンプの小児及び／又は新生児バージョンも生成することができる。
【０２２１】
ポンプは、閉塞、実行終了、及び他の一般的な機能、並びに実行が開始された後に検出された薬物又は希釈剤の変化に向けて警報を発することができる。
【０２２２】
本明細書に説明するＩＶ投与システムのスマートポンプ構成の一部の変形は、マルチチャンネル自動スマートポンプとして構成することができる。これらの変形において、上述のような１つの単一のプロセッサユニット（例えば、チューブを通じて流体をポンピングする単一の機構、独自開発の流体感知電子機器、及びＩＶ薬物／投与量／希釈剤フィンガプリント及び安全な輸液条件に関する薬物データベース（ライブラリ）、薬物、投与量、希釈剤、及びポンピング条件（流量のような）を表示するモニタ、デバイスと相互作用するタッチスクリーン及び／又はボタン、電力が中断された場合の電源コード及びバックアップ充電式バッテリ電源を有する）及び病院ＩＴネットワークとの接続部は、プロセッサユニットの両端に特殊ポンピングモジュールを追加することによって拡張可能にすることができる。各ポンピングモジュールは、電源、データ処理、及びプロセッサの薬物データベースに接続し、付加的なＩＶラインに向けてポンピング及び薬物感知を行うことができる。複数のモジュールは、１つのプロセッサユニットがいくつかの（例えば、７個まで）異なるポンプをサポートすることを可能にするように直列に接続することができる。
【０２２３】
例えば、各ポンプモジュールは、各ポンプモジュールが取り付けられるプロセッサによりデータのどのチャンネルがこのポンプに割り当てられているかを表示する小さい画面を含むことができる。主プロセッサデバイスは、１つのポンプを含むことができ、かつデフォルトチャンネル１を有することができる。追加される次のモジュールは、チャンネル２などとすることができる。ポンプモジュールは、薬物アイデンティティ、希釈剤、流量、濃度、及び総投与量の情報を表示する画面、及び静脈注射を準備し、かつ静脈注射を準備して設定が確認されるとポンプを実行するために稼動するボタン又はタッチスクリーンを含むことができる。代替的に、メインユニット上のタッチスクリーンを使用し、適切なモジュールを選択し、薬物及び投与条件が表示されると、望ましい投与量にデフォルト投与量を調節することにより、取り付けられたモジュールの各々に対して投与条件を設定することができる。
【０２２４】
一部の変形において、説明したような自動ＩＶ投与ポンプ又は他のＩＶ流体システムは、ＩＶ薬物の選択及び投与を患者の差し迫った条件に基づくようにすることができる。この場合に、患者条件データに関連付けられた流体投与システムは、どの薬をどの程度投与すべきかを判断する。これは、緊急時医療及び完全な医療が利用可能でない戦場医療のような他の領域において用途を有することができる。例えば、このようなシステムは、患者をモニタし、どのＩＶ流体が必要とされるかを判断し、どの１つ又は複数のポンプチャンネルがそれらの流体を有するかを判断し、流体濃度を判断し、必要とされる投与量を計算し、かつ投与量を投与することができる。この全ては、薬物アイデンティティ、濃度、及び投与される総投与量を確認しながら行われる。図示の投薬速度及び薬物は、医療関係者の患者応答に基づいてシステムにより自動的に調節することができる。
【０２２５】
ＩＶ溶液の投与（基本的輸液）のためのポンプを含むＩＶ投与システムの一部の変形において、頻繁なタスクシーケンスは、以下のもの、すなわち、ＩＶを吊り下げる／ポンプの電源を投入する／プログラムする／開始を押すである。第１の２つの段階は交換可能にすることができる。プログラムされた薬物がセンサにより独立して識別されたものではなく及び／又はプログラムされる濃度が識別されたものではなかった場合に、システムは、警報を生成して不適合が患者に危険である可能性がある場合はポンプを停止する。システムは、ＩＶラインが確実に準備されたか否かに関する情報を提供することができ、そうである場合に、流体の組成を識別し、プログラム生成段階の前に又はその段階で看護婦を促し、予想される安全な注入速度及び１組の予想される薬物／濃度の組合せ及びＶＴＢＩ（注入すべき量）、選択するべき値を提案する。
【０２２６】
ガードレール技術を利用するより高度な投与において、上述のセンサシステムにより自動的に生成される情報を全ての段階でのプロンプト（例えば、患者重量又はＶＴＢＩのような適切な範囲のプロンプト）として再び利用し、プログラムされた輸液パラメータがガードレールの範囲であるように実際上確認し、ガードレール警報が得られる輸液パラメータが限界値外であることを示す時に、後戻りしてほぼ始めから全ての輸液変数のプログラム変更を行ういらだちを看護婦が持たないようにすることができる。
【０２２７】
マルチチャンネルスマートポンプを利用することによる一層高度な同時投与において、システムは、各チャンネルのチャンネルプログラム生成の前にチャンネルの各々に対して準備されたライン内の薬物を識別することによってライン交差を防止することができ、従って、混注の誤りが排除される。
【０２２８】
センサが流れ条件（ボーラスプッシュ又は混注）下で薬物に露出されて薬物が時間ｔで識別された状態で、その特定の薬物に対するセンサ応答をデータベースから引き出すことができ、以下のように瞬間的な薬物濃度を計算することができる。
2013542414.tif 000004
ここで、
2013542414.tif 000005
は、実験的に判断されかつデータベース内に保管されたその特定の薬物の濃度に対するセンサのベクトル応答である。ベクトル関数：
2013542414.tif 000006
は、その薬物の存在に対する感度であり、かつ薬物の性質に依存する。薬物濃度が輸液中のいずれかの時間に安全な限界を超えた場合に、システムは、アラームを供給することができる。
【０２２９】
薬物が識別された時に、応答データは、第１のセンサ応答が純粋担体（生理食塩水のような）において通常見られる信号のレベルから２標準偏差を上回った点ｔ0まで又は第１の流動が開始した時の輸液処理の開始まで時間的に遡ることができる。時間ｔでの蓄積投与量Ｄ（ｔ）は、次に、以下として推定することができる。
2013542414.tif 000007
又は
2013542414.tif 000008
ここで、ｑ（ｔ）又はｑは、殆どの実際的な場合ではほぼ一定である体積流量である。体積流量ｑ（ｔ）は、内蔵「熱線」流速計により測定される。
【０２３０】
上述のように、あらゆる適切なポンプを本明細書に説明するシステムと共に使用することができる。撓みチューブの内側に液体の流動を生成する１つの概念は、チューブとほぼ同じ厚み及びデバイスの内側のチューブの長さとほぼ同じ長さの材料のスラブを有することである。チューブに触れるスラブの縁部は、湾曲プロフィールを有することができる。スラブは、カム従動子起動の相互作用に向けてその内部から機械加工された従動子経路を有することができる。このスラブは、２本の自動化軸線、すなわち、回転及び直線を有する。これらの軸線の組合せにより、撓みチューブ上で曲面の波状の運動が生成され、この作用によりチューブの通路に沿って流体が押し進められる。この作用は、流体の速度に関して制御可能でもある。この起動により、蠕動ポンプと比較すると生成されるチューブ内の流体圧スパイクが少なくなり、その理由は、チューブに沿って接触点が１つしかなく、運動は、運動経路内で急にチューブを圧下しないように調節することができるからであり、図８２は、このポンプ設計の一変形を示している。本明細書に説明するスマートポンプシステムに関連してＩＶバッグから液体の流動を生成するのに使用することができる別のポンプの概念は、特定の速度でバッグの押し潰しを制御することとすることができる。これをもたらす１つの方法は、ＩＶバッグに適切なシステムにおいて蓄圧デバイスを使用することである。図８３に示すように、この油圧アキュムレータは、バッグ内の低圧隔膜型アキュムレータ様とすることができる。
【０２３１】
付加的な制御として、本明細書に説明するシステムのいずれも及び特にアクティブＩＶ投与システムは、ＩＶ薬物を投与する前に、患者アイデンティティの生体測定又は他の確認を含むことができる。例えば、本明細書に説明するシステムのいずれも、アドミタンス薬物認識システムに関連して利用される自動患者識別を行う方法として顔の認識を含むことができる。システムは、患者の写真を撮ってＩＶ薬物の投与に向けて適切な患者及び同じ患者を保証し続けるカメラを有するモジュールを含むことができる。
【０２３２】
Ｃ．ＩＶ廃棄物／転用検出
一部の変形において、本明細書に説明する溶液の組成を判断するイミタンスシステムは、医療廃棄物（例えば、ＩＶ薬物）を追跡するように構成することができる。病院及び他の機関は、環境的に敏感な廃棄物の適切な処分を文書化して指定薬物の転用がないかモニタすることが益々必要とされている。本明細書に説明するＩＶ廃棄物／転用検出システムは、便宜上「ＩＶ廃棄物システム」と呼ぶことができるが、ＩＶ廃棄物システムは、両方の目的の遵守を可能にして自動化するように設計することができる。
【０２３３】
一部の変形において、ＩＶ廃棄物システムは、迅速に薬物アイデンティティ及び濃度を判断するプロセッサに接続した独自開発のセンサを含むチャンネルから構成される。これらのシステム又はデバイスは、流体の全容積を判断する流速計、及び廃棄物が処分に向けて適切な容器にあることを保証するために１つ又はそれよりも多くの流体を認識された後に仕分け及び堆積することができる廃棄物容器を含むことができる。これは、残りの全量を含むＩＶバッグ又は注入器返品物中の指定薬物を識別するのに使用することができ、かつ環境的に敏感なＩＶ廃棄物を記録及び分離し、焼却又は化学分解に向けてリザーバへの適切な処分を文書化するのに使用することができる。デバイスは、経験的に作動して薬物転用検出及び／又は環境廃棄物処理に向けて独立してＩＶ流体廃棄物を証明することができる。
【０２３４】
一実施形態において、ＩＶ廃棄物システムは、最初に、デバイスの廃棄物入口ポートにバッグ又は注入器を装着することによって作動させることができる。流体は、次に、強制的に廃棄物入口ポートを通過させることができる。本発明のシステム／デバイスは、流体のアイデンティティ、濃度、及び容積を識別及び記録し、かつ組成に基づいて廃棄された薬物の総量を計算することができる。処分に向けて適切なリザーバに投与量を振り向けて適切に異なるクラスの廃棄物を分離することができる。次に、空のバッグ又は注入器は、適切な廃棄物内に廃棄することができる。
【０２３５】
医薬は、米国地質調査部により有機廃水汚染物質と見なされ、薬物廃棄物は、ＥＰＡのリソース保護及び回収法（ＲＣＲＡ）では有害廃棄物であると見なされる。病院薬剤師、安全管理者、環境保護事業管理者、及び機器管理者が、複合薬物廃棄物流にＲＣＲＡを適用するのは容易ではない。ＥＰＡ及び州環境局は、１日当たりの違反につき３７，５００ドルまでの企業対象の罰金を課すことができる（違反は、不正廃棄物流に廃棄された１品目と定義することができる）。個人責任は、部長から命令系統を通じてＥＯまでに評価することができ、罰金及び懲役を含むことができる。
【０２３６】
薬物廃棄物は、１つの単一の廃棄物流ではなく、製薬投与量の形を含む薬品の複雑性及び多様性を反映するいくつかの異なる廃棄物流である。保健医療では通常はゴミの流れ管理を重点的には取り扱ってこなかったので、薬物廃棄物の分離及び処分する適切な方法に関して殆ど経験がない。この問題を悪化させている点として、医薬は、転用を行う者又は購入の者による違法な使用、すなわち、薬物乱用のために目標とする治療上の使用から転用されることが多い。看護婦間の物質誤用は、２％から１８％（Ｓｕｌｌｉｖａｎ及びデッカー、２００１年）の範囲である可能性がある。処方箋タイプ薬物誤用率は、６．９％（Ｔｒｉｎｋｏｆｆ、Ｓｔｏｒｒ、及びＷａｌｌ、１９９９年）である。薬物依存の普及率は、ＡＮＡ推定値に従って６％〜８％（１３０〜１７０，０００）である（Ｓｍｉｔｈ他、１９９８年）。インディアナ州看護協会は、１５％の看護婦が病院にある薬物を乱用していると推定している。アメリカ麻酔学会は、年間１２人の麻酔医がフェンタニルの過量で死亡しており、全体として麻酔医は、一般医人口の比率の３倍の割合で薬物を濫用していると報告している。
【０２３７】
最も一般的に転用される薬物の１つは、頻繁に又は主としてフェンタニルを含む病院内のＩＶにより投与されるものであり、これに対して、転用及びモルヒネ及びヒドロモルフォンを検出する現在の技術はない。多くの経口薬も転用され、多くの病院は、経口薬剤を転用する問題を識別及び緩和するために分注機械及び転用検出ソフトウエアを使用している。
【０２３８】
ＩＶ廃棄物システムは、迅速及び便利な識別、及び完全に患者に投与されなかった時に処分すべきである予定された及び／又は環境的に敏感な薬物のあらゆる未使用部分の経験的な記録を行うコンパクトなデバイスとして構成することができる。処分は、焼却、化学分解、又は他の治療方法に向けて使い捨ての廃棄物容器内への分離及び隔離から構成することができる。廃棄物容器は、迅速な取り外し及び新しい容器との交換に簡単にアクセス可能であり、かつ通常は焼却により入っている廃棄物と共に使い捨てであることが予想される。
【０２３９】
一部の変形において、イミタンスセンサは、必要に応じて、いずれかの流量センサを含む数回の使用後に交換されると思われる使い捨てのカセット内に入れることができる。カセットは、新しいカセットと交換され、この交換は、ポート下流及び廃棄物容器上流でＩＶ廃液経路と新しいカセットを接続する。カセットは、新しいポート及び／又は流路も各センサカセット交換で含めることができるようにポート及び／又は流路を含むことができる。センサカセットは、センサを操作して信号を解釈して薬物フィンガプリントを生成して薬物データベースにおいてこのようなフィンガプリントを識別するためにプロセッサと接触することができる。
【０２４０】
ＩＶ廃棄物システム又はデバイスは、以下の要素、すなわち、上述のようにプロセッサユニット、チューブ（例えば、ポンプ）を通じて流体をポンピングする機構、流体感知電子機器（本明細書に説明するようなセンサを含む）及びＩＶ薬物／投与量／希釈剤フィンガプリント及び廃棄物処理遵守ライブラリによる薬物データベース（ライブラリ）、モニタ（薬物、投与量、希釈剤、及び廃棄物処理遵守又は転用検出記録を表示する）、デバイスと相互作用するタッチスクリーン及び／又はボタン、廃棄物処理のための１つ又はそれよりも多くの廃物リザーバタンク、リンス剤リザーバ及びポンプ又は重力送りデバイス、電源コード及び電力が中断された場合のバックアップ充電式バッテリ電源、及び病院ＩＴネットワークとの接続部のいずれか又は全てを含むことができる。バッテリ電源及び小型化により、ＩＶ廃棄物システム又はデバイスは、確実に保健医療機関内外のどこでも使用することができるように手持ち式である。
【０２４１】
一部の変形において、ＩＶ流体は、ユーザ圧力を通じて、すなわち、廃棄物入口ポートに接続した注入器を押して又はバッグの上から押して残留流体を出し、ＩＶ廃棄物システム廃棄物入口ポートに導入することができる。このようなデバイスは、ＩＶ排水溝を通る流動、並びに使用されたか又は転用がないかを試験された総投与量を計算及び文書化することができるようにアイデンティティ及び濃度を感知することを含むことができる。毎回、測定後に、ユーザは、その後のサンプルの適切な測定を保証するためにＩＶ廃棄物入口ポート及び検出溝を濯ぐ必要がある場合がある。
【０２４２】
一部の変形において、ＩＶ流体（廃棄物）は、ポンプを通じてＩＶ廃棄物入口ポート内に導入され、すなわち、廃棄物入口ポートに接続したあらゆる注入器又はバッグは、残留流体が定速度で自動的に抜かれることになる。このようなデバイスは、ＩＶ排水溝を通る流動を感知することを含まなくて済む場合があり、その理由は、使用されたか又は転用がないかを試験された総投与量は、濃度及びポンプ作動（時間単位当たりの流体の容積）の速度を使用して計算及び文書化することができるからである。毎回、測定後に、ユーザは、その後のサンプルの適切な測定を保証するためにＩＶ廃棄物入口ポート及び検出溝を濯ぐ必要がある場合がある。
【０２４３】
ＩＶ廃棄物システムを含む本明細書に説明するシステムのいずれも、感知／試験間にセンサ及び他の構成要素の自動濯ぎを含むことができる。例えば、完全な使用又は転用測定が行われた後に、ＩＶ廃棄物入口ポート又は感知溝に残るＩＶ流体は、その後の流体を妨げる可能性がある。従って、入口ポート及び溝の手動の又は自動の濯ぎを必要とする場合がある。自動濯ぎは、蒸留水ライン、又は滅菌水からＤ５Ｗ（水内の５％のブドウ糖）のようなＩＶ流体又はＮＳ（０．９％の通常生理食塩溶液）までの純粋な希釈剤の実際のリザーバビン又はタンクとの接続を含むことができるリンス剤のリザーバを含む。デバイスはリンス剤の一定容量を除去し、ポンプ又は水路の正圧、又はデバイスより上方にあるリザーバからの重力を使用して、入口ポート及びチャンネルを通じてポンピングすることができる。
【０２４４】
一部の変形において、システムは、２つの切換弁、ポンプ、及び配電及び自動化制御及び配管のためのオーバヘッドも含む。例えば、図８４は２つの廃棄物宛先及び１つの洗浄溶剤源を示している。設計は、壁、天井、又は床取付を可能にし、液体ステーションは、側面で下にある。一般的に、システムは、システムの作動／条件のハードコピーを生成するプリンタ、スキャナなどを有することができる。上述のように、システムは、半使い捨てのセンサカートリッジ及びインタフェースを含むことができる。ユーザは、この「側面モジュール」内にカートリッジを配置及び維持することができ、注入器／バッグのためのチューブインタフェース、及びメインユニットに至りかつ作業がメインユニット及びデッキの真ん前で行われるようにデッキ上に置かれたケーブルがあることになる。この作業モジュールは、小さい条件ディスプレイを有することができる。液体供給部及び廃棄物容器は、デバイスの側面、背後、下、又は便利などの位置にでも置くことができる。本発明のシステムは、メインユニットからカスタムキャップまで配管処理されたチューブを通じて液体に接続することができる。邪魔にならないようにしておくためにこれらのチューブを経路指定する構造体が存在することができる。容器は、安全かつ使いやすく保つ特殊ラック及び／又はプレート内に設けることができる。容器、キャップトレイ、プレート、及びラックは、全て、ユーザが適切な材料を識別し易くするために色塗装することができる。容器は、円形又は正方形とすることができる。弁、チューブループ、付加的な切換弁のような測定に適切なキューイングを容易にするのに使用される付加的な液体処理機器及びセンサが存在することができる。ユーザに容器がいつ一杯又は空であるかを理解しやすくする液位システムが存在することができる。この設計は、運動制御、リレー及び共通自動化機器を含むシステムを制御する自動化電子機器を含むことができる。
【０２４５】
図８４は、ディスプレイ８４１１、プリンタ８４１３、プロセッサ８４０１（センサ又はセンサカートリッジを含む）を含むＩＶ廃棄物システムの１つの構成の概略図を示している。測定されたＩＶ廃棄物を保管する２つの廃棄物容器８４２５が含まれ、洗浄源（例えば、リンス剤）８４２７が示すように、ＩＶ廃棄物のためのソース容器８４２６も示されている。図８５Ａ及び図８５Ｂは、３つの廃棄物容器、ＩＶ廃棄物（ＩＶバッグ）源、及びセンサカートリッジ、プリンタ及び電子機器（例えば、コントローラ／プロセッサ）を保持するハウジングを含むＩＶ廃棄物システムの別の変形の正面及び背面図をそれぞれ示している。
【０２４６】
ＩＶ廃棄物作業モジュールの感知要素は、中間洗浄段階を伴う複数の測定が可能なデバイスとして構成することができる。両方の上述の構成のいずれでもセンサパッケージングから構成することができ、次に、このモジュールの出口コネクタに接続することができる底部可撓性回路に接続するように設けられた較正電子機器を有することができる。一部の変形において、感知要素は着脱式である。例えば、センサは、適切な使用回数の後にカートリッジが取り外されかつ交換されるように半使い捨てのカートリッジとして構成することができる。図８６〜図８８は、較正基板８６０３を含む半使い捨てのカートリッジの一変形を示している。これらの図では、カートリッジは、流体が通ることができ、かつセンサと接触して設けることができる円筒形マウント／ハウジングを含む。円筒形マウントは、それ自体チャンバ内に常駐することができ、円筒形マウントの両端のコネクタは、開口式かつシステム内の接続に向けて露出している（例えば、図８５Ａに示すシステムにおいて）。従って、図８８は、センサを含むカートリッジの一変形を示している。図８７は、同じカートリッジの半透視図を示している。図８９は、入口８９０３、出口８９０５、センサカートリッジ８９０１のための保持具、処理されたＩＶ流体廃棄物に関する情報を示すディスプレイ８９０７、及びメインユニットへの接続部（ケーブル）８９０９を含むＩＶ廃棄物システムの一部を示している。プロセッサ及び／又はコントローラは、このサブシステム内に含めることができ、又はメインユニットの残りの部分に含めることができる（例えば、図８５Ａを参照されたい）。
【０２４７】
一般的に、１つ又はそれよりも多くの実施形態に関連付けられたものとして本明細書に説明する特徴のいずれも、他の実施形態（例えば、本明細書の異なる節に説明）のいずれにも適用することができる。節見出し及び表題を含む説明した様々な節は、便宜上を意図したものに過ぎない。
【０２４８】
システムアーキテクチャ
一部の変形において、システムは、クライアントシステム（ＩＶ検査システム、ＩＶ投与システム、ＩＶ廃棄物システムのような）が通信するリモートサーバを含むシステムアーキテクチャを有することができる。各用途は、固有のサーバを有することができ、又は同じサーバを複数の用途に使用することができる。サーバは、クライアントシステムから報告書を受信することができ、かつ病院データベースを含む外部データベースにそれらを（確実に）供給することができる。一部の変形において、サーバは、ウェブブラウザプラットホームによりアクセスされるように構成される。図９０は、このようなシステムアーキテクチャの一変形を示している。
【０２４９】
上述のように、本明細書に説明する様々なシステムは、様々な異なる方法で構成することができ、かつ異なるセンサを使用することができる。図９１は、上述のように、全部、一部に関わらず（又は修正して）適用することができる流体の組成を判断するシステムのアーキテクチャの１つの概略図を示している。この例は、本明細書に説明するシステムの一部の変形をどのように相互接続することができるかを示すことを意図している。
【０２５０】
本明細書に説明するシステムの多くは、既知の組成（薬物アイデンティティ、希釈剤、及び濃度を含む）のライブラリを含むことができる。これらのライブラリは、推測的に又はオンザフライに、特定の設定に対して独特に生成することができる。例えば、システムは、ユーザがそのシステム独特のライブラリを構成することを可能にすることができる。従って、システムは、溶液の組成を識別するために後で使用することができるライブラリ／既知の「フィンガプリント」を判断するために、ユーザが既知の組成を作り、これらの既知の組成を使用することを可能にするように構成することができる。
【０２５１】
一部の変形において、システムは、ライブラリを生成するか、ライブラリを補うか、又はライブラリを補正するために既知の溶液を調べることができるモジュール又はモードを含む。一部の変形において、専用システムを使用し、他のシステムによって使用されるライブラリを迅速に生成することができる。例えば、図９２は、本明細書に説明するシステムのいずれかとの使用に向けて既知の薬物のライブラリを生成する１つのシステムを示している。図９２に示して更に図９３Ａ〜図９３Ｄに詳細に示すシステムは、ボットアーム９２０３により徹底調査することができるサンプルチャンバ（例えば、図９３Ｃ及び９３Ｄ内により詳細に図示）を有するセンサ９２０１のアレイを含み、流体は、各センサチャンバに上から追加することができる。一般的に、センサ保持具が異なる場合があるが、同じセンサ設計（及び特にセンサに同じ形状及び材料）である限り、ライブラリは、異なるシステム間で転送可能にすることができる。従って、異なる流体濃度及び組成の複数回の測定を行うことができる。
【０２５２】
流量センサ
上述のように、一部の変形において、システムは、図１２及び図１６Ａに示すように、別々のセンサとして、イミタンス分光法センサに一体化された流量センサを含むことができる。
【０２５３】
ＩＶ流体の体積流量は、内蔵「熱線」流速計又は流量センサにより測定することができる。一部の変形において、センサは、測定される流動の方向に沿って互いの隣に設けられた３つの金属膜測温抵抗器（ＲＴＤ）を含む。単一の作動モードにおいて、中心ＲＴＤは、電流を通過させることによって加熱され、上流と下流ＲＴＤ間の抵抗差が測定される。この抵抗差は、流動がない場合は０に近い上流と下流ＲＴＤ間の温度差を反映している。流動が存在する時に、中心ＲＴＤからの熱伝達の方が下流ＲＴＤに対して顕著であり、下流と上流ＲＴＤ間の抵抗の変化を通じて電子的に測定される温度差は、流動の尺度として機能する。ＲＴＤ温度は、通常は摂氏数度周囲温度をよりも大きく、センサ上を流れる流体の温度に大きく影響を与えるものではない。より高度な測定方式を利用することができる。
【０２５４】
熱線風速計流量検出器の設計は、図９４に詳細に示すような薄膜熱線風速計を含むことができる。この例では、センサは、流動流れ内の１つの点で非常に小さい熱量を加えることによって流れを測定し、かつ下流センサの温度の変化から流量を判断することができる。図示のように、薄膜金属トレースは、１つは中心加熱トレースの上流、１つは下流の３つの抵抗器を形成する。このセンサは、異なる構成で使用され、感度及び安定性を改善することができる。これは、流動の方向を測定する機能も有する。図９４に示す設計は、金属堆積及びリソグラフィによって生成された薄膜風向風速計に関するものである。それは、長さ１ｍｍ、１０μｍトレース幅、１０μｍトレース間隙の寸法を有する３つ１組のトレースを含む。これらの寸法は、一般的なものであり、上述のセンサに適合するように設計される。図９５は、上述のリソグラフィによって生成された流量センサを示している。
【０２５５】
先に示すような熱線風速計は、流体の流れを測定するのに使用することができる（例えば、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年を参照されたい）。追加的に又は代替的に、複数のワイヤ又はトレースが利用可能である場合に、流量は既知であり、これを用いて流体の流体熱伝導率及び／又は熱容量の変化を測定することができる。流体の流動及び特性の同時測定の熱線法の基本的な考え方は、「較正定数」が流体特性の較正関数になるように、キングの法則に基づく通常の較正を流体特性（薬物濃度のような）に拡張することができるということである。従って、測定に利用可能な２つのワイヤがある場合に、流体特性の依存度が異なる２つの較正関数が、各ワイヤに対してキングの法則に存在する。次に、測定システムのワイヤによる実行及びノイズ比率に信号により判断された精度で２つの未知数、すなわち、速度及び流体特性に対して２つのキング連立方程式を解くことができる。キングの法則における較正係数は、混合物の熱伝導率に強く依存し、従って、薬物の性質及び濃度の影響を受けやすい関数である。類似の手法が気体混合物に向けて開発されている（例えば、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）。
【０２５６】
従って、本明細書に説明するシステム及びデバイスのいずれも、流動を測定する１つ又はそれよりも多くのセンサを含むことができる。例えば、流量検出器は、共通センサアセンブリに組み込むことができる。この例におけるセンサアセンブリは、電気アドミタンスセンサ及び流速計を形成するパターン化された電極を含む。
【０２５７】
上述のセンサ及びシステムの例に加えて、他の修正、用途、及び使用方式が考えられている。例えば、金属共晶、合金、非晶質金属、液体金属、導電酸化物、絶縁酸化物層を有する金属、不活性電極、化学的活性金属などを含む他の電極材料は、センサを形成するのに使用することができる。一部の変形において、アドミタンス分光法電極は、絶縁層により流体から分離させることができる。アドミタンス分光法電極は、半透膜により流体から分離させることができる。本明細書に説明するアドミタンス分光法電極のいずれの表面も、化学的に改質又は物理的に改質することができる。例えば、アドミタンス分光法電極表面は、微細加工、ナノリソグラフィなどにより物理的に改質することができる。一部の変形において、アドミタンス分光法電極は、同じ電極の２つ又はそれよりも多くの領域に２つ又はそれよりも多くの異なる材料を有することができる。
【０２５８】
一部の変形において、システムは、自動サンプル装填器又は自動読取システムとインタフェースで接続するリード、パッド、及び流体閉じ込め器を組み込むセンサ要素設計を含む。センサ要素は、気体が溶解することができる流体容器内に密封するか又はこの容器に露出することができる。これは、気体が流体に入って溶解することを可能にする半透膜を１つ又はそれよりも多くの側面上に含むことができる。更に、流体は、別々の流体（気体又は液体）流から特定の材料を選択的に吸収し、及び／又はストリーム内の特定の材料と反応する付加的な材料を含むことができる。収容される流体の組成及び半透膜は、吸収される材料のタイプにおいて選択肢が得られるように設計することができる。流体に入る材料は、アドミタンス分光法又はあらゆる他の適用可能な技術により検出される。
【０２５９】
一部の変形において、センサ要素設計は、試験される溶液を吸収してセンサ要素に接触した条件に保持し、かつサンプルに向けて収容を提供し、並びに溢れを防止するガラス繊維、ポリマー繊維のようなセンサ要素上に吸収物質のマットを含むことができる。
【０２６０】
本明細書に説明するシステムは、通常使用される測定範囲外の測定範囲で作動させることができる。特に、より低い周波数（ミリＨｚ範囲における）を上述しており、更に、より高い及び低い印加電圧、より高い及び低い励起周波数などを用いることができる。更に、測定を電気化学領域で行うことができる。例えば、０．５Ｖの印加電位よりも大きいアドミタンスの測定がある。これは、高圧測定（ｋＶのような）を含むことができる。複素アドミタンスの測定は、サイクリックボルタンメトリー測定を含む測定モードで行うことができる。測定のためのパルスモードを使用することもできる。一部の変形において、０．５ボルトよりも大きい及び小さい印加直流バイアス及び様々なＤＣバイアス電圧による交流アドミタンス測定の作動を使用することができる。これは、測定に付加的な変動を導入する際に利点を有することができ、従って、薬物を区別する機能の増大に向けてデータの次元数が追加される。
【０２６１】
電極準備及び洗浄も、本明細書に説明するシステム及び方法の一部として行うことができる。例えば、溶剤ベースのプラズマ洗浄などを含む組付け前と組付け後のセンサ洗浄手順を用いることができる。
【０２６２】
化合物及び濃度の識別
イミタンス分光法を使用して液体の組成（アイデンティティ、濃度、及び希釈剤）を判断する本明細書に説明するシステムの全ては、通常は、何らかの形態のパターン認識を使用する。最も簡単な形態において、システムは、記録された複素イミタンス分光法（「フィンガプリント」）のパターンを既知のイミタンス分光学パターンのライブラリに照合することができる。これらの複雑であることが多い多次元パターンが同じである時に、液体の組成を肯定的に識別することができる。本明細書に説明するような複数の周波数及び複数の異なる電極を使用して判断される複素イミタンスパターンは、アイデンティティ、濃度、及び希釈剤を含む液体中の特定の成分固有のものであるので、このパターン認識は、溶液の組成を判断する正確かつ確実な方法を提供する。
【０２６３】
パターン認識又は試験信号のパターンと信号の既知のライブラリとを照合する処理は、ライブラリ内の既知の規格と比較すると、少なくとも、収集された多くの次元（多くの場合に６０もの）、記録される信号の変動、及び試験された溶液の濃度の僅かな変動のために困難かつ複雑であることが公知である。１つの解決法は、既知の信号のライブラリの範囲及び粒度を拡張することであり、既知のフィンガプリントの数が多いほど、照合される可能性が高い。代替的に、完全な一致を必要とすることなくライブラリフィンガプリントからの識別及び外挿方法を可能にする精度の様々な範囲でシステムが複素イミタンスのライブラリに正確に試験複素イミタンスフィンガプリントを照合することを可能にする１つ又はそれよりも多くの方法を用いることが可能であると考えられる。従って、ライブラリが完全な一致を含まない時でも、システムにより試験される溶液の組成の識別を可能にすることができる様々なパターン認識技術を以下に説明する。更に、これらの技術は、完全な一致を識別する時でも、可能でないと思われる迅速な（すなわち、リアルタイムに近づく）方法で複素イミタンスデータの高次元データセットの迅速なパターン認識さえも可能にすることができる。
【０２６４】
薬物及びＩＶ流体の自動化識別に適用される時に、「パターン認識」とは、センサからの生のデータを測定し、未知のアイデンティティを報告するか、又はパターンのカテゴリ又は「クラス」に基づいて薬物のアイデンティティ及び濃度を表示することである。このシステムが、既知の化合物及び組成（ライブラリ）に行われた従来の組の測定値内に登録されたパターンから抽出された知識に基づいてセンサデータをほぼ瞬時に分類することができるパターン認識システムを適用することは理想的である。このようなシステムは、パターン照合実行システムと呼ぶことができるが、本明細書に説明する様々な用途におけるパターンは、一部は、ＩＶ流体の組成内の固有変動性、センサ間の差、電子パラメータの変動、及び温度を含む他のファクタのために厳密には指定されない。
【０２６５】
これらのシステムに対して本明細書に説明する複素イミタンスデータは、統語的（又は構造的）パターンの一般的な例であり、データは、確率的システムによって生成される統計上のパターンではなく、制御された処理によって生成される。分類又は記述方式は、従って、測定中に観測された特徴の構造相互関係に基づくものである。データは、多変量又は多次元データセットの例でもあり、次元は部分的に相関され、かつより少ない直交次元への低減を受ける可能性があり、従って計算が簡素化され、必要メモリが低減され、適切な多次元空間内の点が定義される。
【０２６６】
大きい次元のデータセットを比較する（又は簡素化及び比較する）のに適切なあらゆる適切なパターン認識技術は、本明細書に説明するイミタンス分光法により液体の組成を識別するためのシステムと共に使用することができるが、２つの一般的なタイプのパターン認識、すなわち、ニューラルネットワークによるパターン認識及び主成分分析によるパターン認識を本明細書に説明する。
【０２６７】
方法１：ニューラルネットワーク
一般的に、以下に示すプロトタイプシステムに使用されるニューラルネットワーク方法は、ライブラリを使用してネットワークをトレーニングすることにより、既知のパターンのライブラリに対して実験的な試験パターンを照合することができる。一般的に、この方法は、データセットの次元の全てを維持することができる。
【０２６８】
例えば、ＥａｓｙＮＮ−ｐｌｕｓソフトウエアパッケージは、ＩＶ流体パターン認識へのニューラルネットワークアルゴリズムの適用可能性を試験するプラットホームに選択される。５つの異なるＩＶ流体の各々に対して５つの実験的なセンサトレースをフォーマット設定してＥａｓｙＮグリッド−入力機器に置いた。グリッド入出力縦列を照合するためにニューラルネットワーク入力及び出力層を生成した。次に、半自動的に最適数のノードを保持するために入出力層に接続する隠れ層を「成長させた」。
【０２６９】
ニューラルネットワークがグリッド内のトレーニングデータを学習した状態で、グリッド内のデータを使用して同時にネットワークを自己検証した。これらの試験で利用した流体データは、以下のＩＶ調剤、すなわち、全てが純粋０．９％生理食塩水で調合された一般的な治療濃度での純粋０．９％生理食塩水（ＳＡＬ）、２ｍｇ／ｍｌ（ＤＯＰ）でのドーパミン、４ｍｇ／ｍｌ（ＦＵＲ）でのフロセミド、０．５ｍｇ／ｍｌ（ＭＩＤ）でのミダゾラム、及びｌｍｇ／ｍｌでのベクロニウム（ＶＥＣ）に対するものであった。このデータセットのトレーニングでは、６０の入力ノード（１４ノード及び５出力ノードを有する１つの隠れ層）が生成されている。
【０２７０】
トレーニングが終わった時に、ニューラルネットワークを使用してノイズ振幅の関数としてエラー率を評価するために、人工ノイズを追加して設定されるトレーニングからの同じデータに対して実験した。１０００回認識させるために各薬物トレースを「無作為に選んで」ＥａｓｙＮＮに呈示し、誤った認識のインスタンスを数えた。結果を以下で表１に示している。
【０２７１】
（表１）
2013542414.tif 000009
【０２７２】
表１の第１の縦列に示す範囲０〜％で均一に分散したノイズを生成する標準的な無作為な発生器関数により、Ｘ及びＹ値のパーセントとして実験的トレースのＸ及びＹの成分にノイズを追加した。％によるエラー率の隣に示されているのは、誤って識別された調剤の名称である。
【０２７３】
これらの試験中に追加されるノイズ量のグラフを示すために、元のパターン及び「無作為に選択した」パターンを図９６Ａ〜図９６Ｄに示している。ＥａｓｙＮＮ−ｐｌｕｓソフトウエアパッケージは、目視でノイズによりかなりぼやけたパターンを正しく認識することができる優れたノイズ拒否機能を示している。具体的には、図９６Ａは、１ｍｇ／ｍｌでのベクロニウム（ＶＥＣ）に対して人工ノイズを追加したパターンを示し、図９６Ｂは、４ｍｇ／ｍｌ（ＦＵＲ）でのフロセミドに対して人工ノイズを追加したパターンを示し、図９６Ｃは、２ｍｇ／ｍｌでのドーパミン（ＤＯＰ）に対して人工ノイズを追加したパターンを示し、図９６Ｄは、０．５ｍｇ／ｍｌでのミダゾラム（ＭＩＤ）に対して人工ノイズを追加したパターンを示している。
【０２７４】
ノイズ拒否の程度は、あらゆる未知のパターンをトレーニングセットのクラスの１つの要素として分類しようとする支配的に空間を区分するエンジンとしてのニューラルネットワークアルゴリズムの性質を直接に反映したものである。
【０２７５】
このマグニチュードのノイズレベルが実生活の用途において遭遇することがある可能性は極めて低い。２％のノイズレベルでさえも、アルゴリズムが「未知」というフラグをパターンに付す場合は有用であろう。殆どのニューラルネットワークパッケージ（ＥａｓｙＮＮ−ｐｐｌｕｓのような）は、パターンを「未知数」と簡単には識別せず、「Ｒｅｓｔｒｉｃｔｅｄ  Ｃｏｕｌｏｍｂ  Ｅｎｅｒｇｙ」（ＲＣＥ）のような付加的なアルゴリズム又は類似品を追加すると、「未知の」パターンをより良く区別することができる。
【０２７６】
薬物識別特性を認識するニューラルネットワークパターン認識方式の適用は、本明細書に説明するプロトタイプシステムで試験済みである。他の条件でのニューラルネットワークパターン認識の適用例には、音声、顔の特徴、画像の認識、工業においては部品認識及び仕分け用途がある。ＩＶ薬物溶液組成の識別へのニューラルネットワーク技術の適用はこれまで説明されておらず、いくつかの問題点がある。
【０２７７】
確率ニューラルネットワーク（ＰＮＮ）に基づいて２つのモデルを生成することにより、薬物組成（例えば、薬物アイデンティティ及び濃度）の認識を本発明者のシステムで行った。このモデルは、入力として、全ての金属対の組合せ及び周波数にわたる本発明者のアドミタンス測定からの測定値の完全なデータセットを取る。第１の成分は、測定値から薬物／溶剤組合せを分類する薬物認識モデルであり、第２の成分は、測定中であった既知の薬物／溶剤の測定値から薬物の濃度を推定する関数近似モデルである。この例では、モデルは独立したものであったが、使用時には、薬物アイデンティティ及びその濃度を判断するために薬物認識モデルの出力を関数近似値モデルへの入力の一部として供給することができた。いくつかの薬物、２つの希釈剤、及び各薬物の濃度の範囲に及ぶ１組の薬物データでモデルをトレーニングした。
【０２７８】
図１１０内の表は、１組の薬物及び濃度範囲に照らしたこの方法の試験からの初期結果を示している。この表は、薬物識別成分を通じて薬物識別特性データを処理する結果を示し、図１１１の表は、濃度判断成分出力を示している。別の例では、両方の方法を組み合わせて、薬物及び希釈のためのアイデンティティ、並びに出力内の濃度を示すことができ、かつ薬物、希釈剤、及び濃度の定義されたセットでトレーニングされることになる。
【０２７９】
方法２：主成分分析
主成分分析（ＰＣＡ）は、いくつかの部分的に相関するベクトル変数を主成分というより小さい数の無相関ベクトル変数に変換する多変量データ分解の数学的な手順である。多次元変数は、第１の主成分がデータの変動のできるだけ多くを占め、各後続成分が残りの変動のできるだけ多くを占めるように処理される。主成分のサイズは、多くの場合に、各後続成分と共に迅速に減少することが分り、元の多変量データ内の観測された変動の最も大きな部分を占めることができるように数個の主成分のみを考慮することが必要である。
【０２８０】
センサから得られるデータの多変量性は、データが収集される方法を反映するものである。アドミタンス範囲を収集する本来の方法は、周波数範囲の周波数の関数としてアドミタンスの同相分及び２次Ｙ成分の形態である。アドミタンスは、周波数の解析複素関数であるので、複素アドミタンスのＸ及びＹ成分は、直ちに真に独立しているのではなく、クラマース−クローニッヒの積分関係式を通じて関連があることになる。理論的には、成分のいずれか１つの全てのスペクトルが周波数範囲０〜∞内で既知の場合に、他方の成分は、数値積分により計算することができる場合がある。周波数範囲０〜∞は、実験的に達成し難いので、薬物認識用途に向けては、限られた周波数範囲で両方の成分を測定してノイズ低減に向けてあらゆる得られるデータ冗長度を利用する方が実際的である。
【０２８１】
ＰＣＡの用途においては従来通りであるように、様々な金属パッドにわたって測定される各周波数でのＸ及びＹ値は、１２０個の要素の横列（ベクトル）を形成するために整列し、１２０個の要素横列は、特定の測定を表し、かつ固有の「観測」と見なすことができる。複数の測定横列は、観測の行列に組み合わされ、かつ横列に沿った各縦列は変数ベクトルを見なされる。この手法は、ＳＮ比（ＳＮＲ）の大幅な劣化なく、個々の周波数縦列又は特定の金属パッドにわたる測定のような縦列のブロックのような変数、又は例えば低減された１組の周波数で取られる観測結果の確実な分離を可能にする最少のデータセットで到着する組合せを追加し、又は取り外すことにより、測定したデータに関する数値実験に向けて比較的有利な方法を可能にするものである。
【０２８２】
観測値の行列は、ユークリッド空間内の１組の点と処理される。各変数（縦列）は、縦列において各値から縦列に沿って平均値を減算し、それを縦列の標準偏差で割ることによってデミーン及びスケーリングされ、すなわち、行列センターリング及びスケーリングとして公知の手順である。第１の主成分は、平均値を通過する線に対応し、かつ全ての観測点で合計二乗誤差を最小にする最大長さを有するベクトルとして計算される。第２の主成分ベクトルは、全ての変動が第１の主成分ベクトルに沿った点の間の点から減算された後に同じものに対応する。計算は、各後続ベクトルに対して繰り返される。この処理は、データセットの平均値から始まり、かつデータセットの変動のできるだけ多くがこれらのベクトルに沿って整列されるよう回転されるいくつかの直交ベクトルを求める。Ｓ．Ｅ．Ａ．センサデータを含む殆どの実際的な場合には、変動は、第１の数個の主成分に従って顕著であり、かつシーケンス内の成分の数の増加と共に減少する。残りの方向に沿った変動は、情報損失が最小なので無視することができ、従って、次元の数が小さくなった遥かにコンパクトな代表的なデータセットを元のデータの代わりに記憶することができる。ある意味で、ＰＣＡは、最大の変動を有する最適サブスペースを見つける元のデータセットの線形変換を提供する。
【０２８３】
ＰＣＡは、データ次元の数の最適線形変換及び低減を行うが、データ分類及び分離可能性に対しては最適アルゴリズムではない。スマートＩＶ及びＩＶ検査によって生成されたパターンに向けて２つの手法は、データ分類「ローカル」又は「個々のＰＣＡ」、又は「グローバルＰＣＡ」に沿って取ることができる。第１の場合には、トレーニングデータセットは、考慮すべきである全ての変動（センサ、電子機器、異なる流体製造業者間の変動など）を有する特定の流体に向けて生成されたデータである。認識する必要がある各調剤に対して、直交主成分基底が計算されてライブラリ内に保管される。未知の流体に対して測定されたデータは、ライブラリから各基底上へ投影され、投影と基底の原点間の距離に基づいて分類される。原点からの距離がトレーニングデータセットにおいて変動により定められた予想限界内にある場合に、観測値は、このクラスに属し、そのようなものとして識別することができる。原点からの距離の増加と共に、現在の測定が異なる流体のものである確率が増加する。代替的に、これは、より高い変動でのトレーニングセットに向けてより良好に効く場合があるが、投影された測定データは、投影から復元されて、元の測定データと比較することができる。流体が、測定データが最初に投影されたクラスに属する場合に、復元されたデータは、測定データを正確に追跡するものになる。復元の精度は、トレーニングセットの変動を反映する偏差から予想される偏差に該当するか又は外れるかを確かめるために、測定されたデータセットと復元されたデータセット間の標準偏差（又は残差の何らかの他の尺度）を計算することによって評価することができる。
【０２８４】
この第１の手法の魅力的な利点は加法的性質にあり、既知の流体のライブラリは、既知の流体が製品開発の処理に利用可能になるのでトレーニングセットの追加により拡張可能である。
【０２８５】
第２の手法、すなわち、「グローバルＰＣＡ」は、全てのトレーニングセットを利用し、その瞬間に利用可能である全てのトレーニングセットを包含する単一の空間を生成する。この手法では、個々の流体トレーニングデータセットは、個々のトレーニングセットの変動を反映する基準のこのグローバルフレームにおいて点の「クラウド」として表示されている。未知の流体からの測定データがトレーニング「クラウド」の１つ内又はそれに近いと判明している単一の点としてこのグローバル空間に投影される場合に、それは、その識別のクラスに属し、もしそうでなければ未知の流体である。
【０２８６】
この「グローバルＰＣＡ」は、次のトレーニングセットがライブラリに追加されるように利用可能になる度に、最適空間を計算し直さなければならないので加法的でない。クラスの分離可能性はこの技術に対しては最適でないが、本来、フィッシャ線形判別解析、すなわち、ＦＬＤＡ（今後報告書に説明することになる）を利用して強化することができる。「グローバルＰＣＡ」は、グローバルな希釈プロフィール及び異なる濃度間の比較的簡単な補間に基づいて流体のより多くの自然な分類を可能にする。同じ組のＩＶ流体からの同じデータセット、すなわち、純粋０．９％生理食塩水（ＳＡＬ）、２ｍｇ／ｍｌ（ＤＯＰ）でのドーパミン、４ｍｇ／ｍｌ（ＦＵＲ）でのフロセミド、０．５ｍｇ／ｍｌ（ＭＩＤ）でのミダゾラム、及びｌｍｇ／ｍｌでのベクロニウム（ＶＥＣ）が、ＰＣＡを利用する計算で使用された。
【０２８７】
個々の主成分空間は、各流体に対して実験データの５つのインスタンスに基づいて計算した。平均値ベクトルと共に４つの主成分によりパターンに関する変動の９９．９８％の十分な説明が得られることが見出されている。従って、未知の流体に対して、個体空間上への「未知のデータ」の投影を生成し、その後に投影から復元した。元のデータと投影から復元されたデータ間の差の二乗和平方根を計算した。この値は、実験データが投影されて復元された空間に「適合する」場合はゼロに近いはずである。データが他方の流体空間上へ投影された場合に、不適合により引き起こされるデータ歪みが相当なものになる。
【０２８８】
上述の組の流体に対して行ったこの手順の結果を以下の図９７に示している。図９７は、上述の個々のＰＣＡ技術を使用する分解／復元誤差を示している。個々のＰＣＡが元のデータと復元されたデータ間の差に基づいてパターンの非常に良好な区別を可能にすることが図９７で明確に見出される。より多くのデータを収集してデータの変動の全てのソースを考慮する時に、この手法に基づいてデータ分類の自動化に向けて現実的な閾値レベルを計算することができる。
【０２８９】
個々のＰＣＡ法を利用し、薬物認識のためのアプリケーションを開発した（図９８）。それによって上述の５つの薬物、並びにトレーニングセット内の薬物パターンのいずれにも適合しない未知の薬物を認識することができる。中程度のノートブックでこのプログラムを実行して認識を計時すると、薬物又は未知の薬物を認識するのに１〜５ｍｓ掛かることが見出される。トレーニングセットの薬物との１回の比較の演算時間は約１ｍｓであり、最悪の場合のシナリオは、調剤が試行のシーケンスの最後の薬物に適合する時か又は調剤が未知のものである時である。例えば、図９９に示すように、ベクロニウム、すなわち、試験のシーケンスのリスト上の５番目の薬物として流体を認識するのに５ｍｓ掛かった。
【０２９０】
上述のグローバルＰＣＡの技術を同じ５つの流体に対してデータの同じセットと共に使用し、５つのパターンの全てを包含する主成分空間を生成した。このデータセットに対して生成されるＢｉＰｌｏｔを以下の図１００に示す（最初の３つの主成分のみを図示）。主成分空間において、全てのパターンは点である。各流体の５つの個々の測定値の全てがこのＢｉＰｌｏｔの上に表されているが、互いの非常に近くに単一のデータマーカのように表示されている。個々の流体のデータの変動を計算し、異なるデータクラス間の分離の尺度として利用することができる。
【０２９１】
（表２）
2013542414.tif 000010
【０２９２】
個々のクラスの質量中心の座標、並びに質量中心と座標の原点間及び個々のクラスの質量中心間の距離を計算することができる。これらの距離をクラスの１つにおけるデータの変動で割ると主成分空間においてＳＮ比のプロキシが得られる。変動、原点の距離、及び比率を先に説明した５つのＩＶ流体データセットに対して計算した。上述の表２を参照されたい。
【０２９３】
一部の変形において、システムは、薬物認識処理に対して２つの段階、すなわち、（１）次元低減及び（２）回帰解析を適用することができる。本方法に適用することができる利用可能な計算法の概要を次に説明する。
【０２９４】
次元低減
上述の例示的なシステムにより収集される薬物識別特性は、多変量である。各パターンは、６０、１２０、２４０、又は更に大きい次元空間に属する可能性がある。変数の一部は、他の変数の線形結合とすることができる。高次元データは、元のデータ内の重要なコンテンツを捕捉するより低い次元表現に低減することが有用であると考えられる。２つの主要なタイプの次元低減法は、線形及び非線形である。
【０２９５】
線形方法により、結果として、新しい変数の成分の各々は、元の変数の線形結合になる。このパラグラフにおいて列挙するのは、様々なタイプ（及びサブタイプ）の線形方法であり、付加的な方法も使用することができる。例えば、主成分分析（ＰＣＡ）は、平均平方誤差の平均線形次元低減技術においては最良である。ファクタ分析（ＦＡ）も、２次統計モーメントに基づく線形方法である。最初に心理学者により提案されたＦＡでは、測定変数は、一部の未知の多くの場合に計り知れない共通ファクタに依存すると仮定する。ＦＡのタイプは、主ファクタ分析法（ＰＦＡ）及び最尤ファクタ分析法を含む。投影追跡（ＰＰ）は、ＰＣＡ及びＦＡと異なり、２次よりも高い情報を組み込むことができる線形方法であり、従って、非ガウスデータセットに有用である。それは、２次法よりも計算集約的である。独立成分分析（ＩＣＡ）は、できるだけほぼ統計的に独立しており、必ずしも互いと直交せず、直線投影を捜すよりも高次の方法である。統計的独立は、非相関性よりも非常に強い条件下である。それは、全ての高次統計値に依存する。マルチユニット目的関数がある。目的関数を指定する多くの異なる方法がある。最尤法及びネットワークエントロピーがある。この方法は、ノイズがないＩＣＡモデルの可能性を指定し、最尤法原理を使用してパラメータを推定する。相互情報及びＫｕｌｌｂａｃｋ−Ｌｅｉｂｌｅｒ発散がある。それは、成分間の相互情報を最小にする変数を見つけようとするものである。非線形相互関係及び高次キュムラントテンソルがある。１ユニット目的関数には、最小相互情報を有する表現を見つけることに対応する最大負エントロピーの方向を見つけようとするネゲントロピー、高次累積率、及び汎用コントラスト関数を含むことができる。最適化アルゴリズムを使用することができ、確率的勾配すなわち、タイプアルゴリズムの使用を含むアダプティブ法を含むことができ、尤度又は他の複数ユニットコントラスト関数は、目的関数の勾配上昇を使用して最適化され、バッチモード（ブロック）アルゴリズムは、適応性アルゴリズムより非常に計算機的に効率的であり、多くの実際的な条件においてより望ましく、改作の必要がない。ＦａｓｔＩＣＡは、固定小数点反復を使用するこのようなバッチモードアルゴリズムである。非線形主成分分析（ＮＬＰＣＡ）は、目的関数内に非線形性を導入する技術であるが、得られる成分は、依然として元の変数の線形結合である。ランダム投影法は、より低い次元空間にデータを投影するためにランダム写像行列を使用する簡単であるが強力な次元低減技術である。経験的に、ランダム投影法による結果は、ＰＣＡで取得した結果に匹敵し、掛かる時間は、ＰＣＡが必要とする時間の僅かな部分の時間であることが公知である。
【０２９６】
非線形方法及び拡張も使用することができる。これらの方法における元の変数は、以下のように非線形変換に従って新しい変数で置換される。
2013542414.tif 000011
【０２９７】
ここで、ｆは、未知の実数値ｐ成分ベクトル関数である。非線形技術には、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があるがこれらに限定されない。位相的連続写像には、Ｋｏｈｏｎｅｎの自己組織化写像、密度ネットワーク、ニューラルネットワーク、ベクトル量子化、及び遺伝的アルゴリズム及び進化的アルゴリズムがある。
【０２９８】
回帰解析は、１つ（又はそれよりも多くの）従属変数又は応答変数及びいくつかの独立変数又は記述変数の関係をモデル化しようとする方法の族を説明するのに使用される用語である。パラメトリック法は、回帰関数がデータから推定される未知パラメータの有限数に関して定義される時に適用することができる。例えば、回帰解析のタイプは、モデル仕様が、従属変数がパラメータの線形結合である（しかし、独立変数において線形である必要はない）ことである線形回帰、最小自乗法（ＯＬ）、一般化最小自乗法（ＧＬ）、反復重み付け最小自乗法（ＩＲＬＳ）、測定変数回帰（ＩＶ）、最適計器回帰、最小絶対偏差（ＬＡＤ）、分位点回帰、最尤推定、適応推定、主成分回帰（ＰＣＲ）、全最小自乗法（ＴＬＳ）、リッジ回帰、及び最小角回帰法を含むことができる。
【０２９９】
非線形回帰は、観測データが、モデルパラメータの非線形結合であり、かつ１つ又はそれよりも多くの独立変数に依存する関数によりモデル化される回帰解析の形態である。モデル関数の例には、指数関数、対数関数、三角関数、累乗関数、ガウス関数、及びローレンツ型曲線がある。一般的に、線形回帰がある時は、最適パラメータの閉じた表現はない。通常、数値最適化アルゴリズムは、最適パラメータを判断するように適用される。また線形回帰とは対照的に、最適化される関数の多くの極小値がある場合があり、グローバルな最小値さえも偏った推定値を生成する場合がある。実際には、パラメータの推定値は、最適化アルゴリズムに関連し、平方和のグローバル最小値を見つけようとするのに使用される。
【０３００】
ノンパラメトリック法は、ノンパラメトリック回帰を含み、ノンパラメトリック回帰は、予想子が所定の形態を取らず、データから導出された情報に従って構成された回帰解析の形態である。ノンパラメトリック回帰では、パラメトリックモデルに基づく回帰よりも大きいサンプルサイズが必要であり、その理由は、データが、モデル構造、並びにモデル推定値を供給すべきであるからである。ノンパラメトリック法の例には、カーネル回帰、乗法回帰、回帰ツリー、及び多変量適応型回帰スプライン（ＭＡＲＳ）がある。
【０３０１】
１つの例では、次元低減に向けて主成分分析（ＰＣＡ）及び非線形ＰＣＡ（又はＮＬＰＣＡ）をライブラリデータスペースとの比較に向けて初期試験データセットに適用する。この手法は、６０次元空間から４次元空間への低減を可能にするものである。７つの異なる薬物の認識に向けて解析が行われた。線形回帰解析が薬物濃度計算に使用されたことがある。最小自乗法という技術を用いて５次多項式近似のパラメータを計算した。この方法を２つの異なる薬物の濃度曲線に適用した。濃度計算の精度は、１０％以内であった。
【０３０２】
他の次元低減技術、並びに多変量適応型回帰スプライン（ＭＡＲＳ）のような上述したものを含む回帰方法を用いて、薬物認識の問題の最も最適な手法を見つけることができる。
【０３０３】
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図１０１Ａ−図１０１Ｄ（インシュリン）及び図１０２Ａ−図１０２Ｄ（ヘパリン）に示し、主成分は、濃度の対数の関数としてキャプションに示されている。
【０３０４】
薬物認識ソフトウエア実証のためのアプリケーションを開発した。７つの薬物、すなわち、ドーパミン、フロセミド、ヘパリン、インシュリン、ミダゾラム、生理食塩水、及びベクロニウムを認識するようにアルゴリズムをトレーニングした。エラー閾値は設定可能である。アプリケーションは、ユーザが入力データをランダムに選んでどのランダム化係数でデータを依然として既知の薬物のパターンとして認識することができるかを試験することができるようにデータセットにノイズを注入するランダム化機能性を有する。
【０３０５】
２つの薬物、すなわち、インシュリン及びヘパリンの濃度を計算するようにアプリケーションをトレーニングした。入力サンプルがこれらの２つの薬物の一方として認められると直ちに濃度計算手順が呼び出され、結果が薬名の隣に表示される。図１０３は、薬物の識別を明らかにする際にこのアプリケーションを使用する試験結果の一部の画面キャプションを示している。
【０３０６】
上述のニューラルネットワーク及び主成分分析（ＰＣＡ）技術に加えて、本発明者は、データクラスター化、ベクトルベース手法、並びに本発明者のセンサパターンの認識に適用することができることが明らかである多くの従来の解析技術の適用を考慮した。
【０３０７】
本明細書に説明するシステムを使用する薬物認識の別の例が、上述の低イオン強度電極を使用し、低及び高イオン強度希釈剤と共に使用された。この例では、センサ内の低イオン強度（相互嵌合する電極パターン）により、図１０４Ａ及び図１０４Ｂに示すように、非常に低いイオン強度の液体、滅菌水とＤ５Ｗ間に明らかな区別が可能であった。図１０５Ａ〜図１０５Ｄは、Ｄ５Ｗ中の可変濃度のヘパリンに対する異なるセンサ電極パターン、１００Ｈｚから１ＭＨｚまでの低値イオン強度（相互嵌合する）電極で行った周波数走査の例を示している。同じサンプルは、次に、小パッド電極（高イオン強度電極）で取ったが、得られたトレースを図１０６Ａ〜図１０６Ｊに示している。最後に、図１０７Ａ〜図１０７Ｈに示すように、同じサンプル溶液は、交差金属電極を使用して解析した。尚、全ての上述の図表上のＸＹスケールは、応答の複雑な形状を明確に示すために動的である（異なる）。
【０３０８】
Ｄ５Ｗ及び滅菌水中のヘパリンの希釈曲線から限定デモ「ライブラリ」を生成し、測定設定からのデータセットを待ってリアルタイムにおいて薬物を認識する対話型アプリケーションプログラムに利用した。この解析のスクリーンショットを図１０８Ａ〜図１０８Ｄに示している。システムにライブラリにない薬物が呈示された場合に、システムは、警報を生成し、薬物を認識することができなかったことを示す。
【０３０９】
薬物濃度の推定
多次元固有値空間内に投影されるパターンは、このような空間内の点を定義する。様々な薬物濃度で得られる１組のパターンは、「希釈」曲線として処理することができる固有値空間内の１組の点を定義する。特定の薬物希釈に関する全ての利用可能なデータは、濃度のパラメトリック関数、又は多くの実際的な場合に対しては濃度の対数に適合させることができる。薬物の新たな測定に対して、濃度は、測定点から近似曲線までの距離を最小にすることにより、以下のように以前に測定されたデータから推定することができる。
2013542414.tif 000012
ｔ−は、ｌｏｇ（ｃ）であり、ここで、ｃは、薬物濃度である：ｃ＝ｅｘｐ（ｔ）。
【０３１０】
濃度の対数の４次及び５次多項式関数により近似されたインシュリン希釈曲線に適用されたこのアルゴリズムの例を図１０９Ａに示している。結果は、希釈曲線が、各主成分に又は全ての成分を一緒にデータに適合させることによって構成されたか否かに依存する。シーケンス内で第３又は第４の点の異常値を含むデータセットに対して、第１の手法では、異常値を無視してデータ点の残りを正確に適合させる傾向があり、一方、第２の手法では、隣接点に異常値によって生成された外乱を分配する傾向がある。両方の手法により、濃度は、異常値の近くの濃度値を除いて約１０〜１２％の精度で推定することができることが見出されている。
【０３１１】
本発明者は、注目した実験データに主成分分析を適用中に、４つの主成分がデータ内で観測された変動の９９．９８％を説明することに気づいた。これは、システムが線形に近い場合にこの変動の４つの独立した直交源があるはずであるという統計上の徴候である。センサ−流体相互作用の物理モデルは、４つの独立した集中構成要素、すなわち、２つのコンデンサ及び２つの抵抗器を含有する等価回路である。従って、実験データは、間接的にではあるが、４構成要素物理モデルの実験的サポートを提供する。
【０３１２】
本明細書に説明する水溶液の組成を判断するシステム及びデバイスは、厳密に医療用途に制限されないが特に医療用途に有用とすることができる。本明細書に説明する複素アドミタンスデバイス、システム、及び方法は、製造のための複合流体中の重要な成分の測定又は検証にも有用とすることができる。一部の変形において、本明細書に説明するシステムは、水質の判断又は他の試験目的にも有用とすることができる。
【０３１３】
アドミタンス分光法を使用する溶液の組成を判断する方法、デバイス、及びシステムを例示かつ例証としていくらか詳細に本明細書に説明したが、このような例示及び例証は、理解の明快さだけを目的としたものである。本発明の精神及び範囲から逸脱することなく特定の変形及び修正を行うことができることは、本明細書の教示に照らして当業者には容易に明らかであろう。
【符号の説明】
【０３１４】
２１９  コントローラ
２２１  信号発生器
２２３  信号受信機
２３１  プロセッサ
２４１  出力部
【図１】
2013542414.tif 000013
【図２】
2013542414.tif 000014
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2013542414.tif 000020
【図９】
2013542414.tif 000021
【図１０Ａ】
2013542414.tif 000022
【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
2013542414.tif 000030
【図１５Ｂ】
2013542414.tif 000031
【図１５Ｃ】
2013542414.tif 000032
【図１６Ａ−Ｂ】
2013542414.tif 000033
【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１７Ｃ】
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【図１７Ｄ】
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【図１７Ｅ】
2013542414.tif 000038
【図１７Ｆ】
2013542414.tif 000039
【図１７Ｇ】
2013542414.tif 000040
【図１７Ｈ】
2013542414.tif 000041
【図１７Ｉ】
2013542414.tif 000042
【図１７Ｊ】
2013542414.tif 000043
【図１８Ａ】
2013542414.tif 000044
【図１８Ｂ】
2013542414.tif 000045
【図１８Ｃ】
2013542414.tif 000046
【図１８Ｄ】
2013542414.tif 000047
【図１８Ｅ】
2013542414.tif 000048
【図１８Ｆ】
2013542414.tif 000049
【図１８Ｇ】
2013542414.tif 000050
【図１８Ｈ】
2013542414.tif 000051
【図１８Ｉ】
2013542414.tif 000052
【図１９Ａ】
2013542414.tif 000053
【図１９Ｂ】
2013542414.tif 000054
【図２０Ａ】
2013542414.tif 000055
【図２０Ｂ】
2013542414.tif 000056
【図２０Ｃ】
2013542414.tif 000057
【図２０Ｄ】
2013542414.tif 000058
【図２１Ａ】
2013542414.tif 000059
【図２１Ｂ】
2013542414.tif 000060
【図２２Ａ】
2013542414.tif 000061
【図２２Ｂ】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
2013542414.tif 000064
【図２３Ｃ】
2013542414.tif 000065
【図２４Ａ】
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【図２４Ｂ】
2013542414.tif 000067
【図２５Ａ】
2013542414.tif 000068
【図２５Ｂ】
2013542414.tif 000069
【図２５Ｃ】
2013542414.tif 000070
【図２６Ａ】
2013542414.tif 000071
【図２６Ｂ】
2013542414.tif 000072
【図２６Ｃ】
2013542414.tif 000073
【図２７Ａ】
2013542414.tif 000074
【図２７Ｂ】
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【図２７Ｃ】
2013542414.tif 000076
【図２８Ａ】
2013542414.tif 000077
【図２８Ｂ】
2013542414.tif 000078
【図２８Ｃ】
2013542414.tif 000079
【図２８Ｄ】
2013542414.tif 000080
【図２９】
2013542414.tif 000081
【図３０Ａ】
2013542414.tif 000082
【図３０Ｂ】
2013542414.tif 000083
【図３０Ｃ】
2013542414.tif 000084
【図３１Ａ】
2013542414.tif 000085
【図３１Ｂ】
2013542414.tif 000086
【図３１Ｃ】
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【図３２Ａ】
2013542414.tif 000088
【図３２Ｂ】
2013542414.tif 000089
【図３３】
2013542414.tif 000090
【図３４Ａ】
2013542414.tif 000091
【図３４Ｂ】
2013542414.tif 000092
【図３５Ａ】
2013542414.tif 000093
【図３５Ｂ】
2013542414.tif 000094
【図３５Ｃ】
2013542414.tif 000095
【図３５Ｄ】
2013542414.tif 000096
【図３６Ａ】
2013542414.tif 000097
【図３６Ｂ】
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【図３７】
2013542414.tif 000099
【図３８】
2013542414.tif 000100
【図３９Ａ】
2013542414.tif 000101
【図３９Ｂ】
2013542414.tif 000102
【図３９Ｃ】
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【図３９Ｄ】
2013542414.tif 000104
【図３９Ｅ】
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【図４０】
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【図４１】
2013542414.tif 000107
【図４２Ａ】
2013542414.tif 000108
【図４２Ｂ】
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【図４２Ｃ】
2013542414.tif 000110
【図４３Ａ】
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【図４３Ｂ】
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【図４３Ｃ】
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【図４３Ｄ】
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【図４３Ｅ】
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【図４４Ａ】
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【図４４Ｂ】
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【図４４Ｃ】
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【図４５】
2013542414.tif 000119
【図４６】
2013542414.tif 000120
【図４７】
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【図４９Ａ】
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【図４９Ｂ】
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【図４９Ｃ】
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【図５０Ａ】
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【図５０Ｂ】
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【図５１】
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【図５４】
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【図５５Ａ】
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【図５５Ｂ】
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【図５５Ｃ】
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【図５６】
2013542414.tif 000132
【図５７】
2013542414.tif 000133
【図５８Ａ】
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【図５８Ｂ】
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【図５９】
2013542414.tif 000136
【図６０】
2013542414.tif 000137
【図６１】
2013542414.tif 000138
【図６３】
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【図６５】
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【図６６Ａ】
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【図６６Ｂ】
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【図６６Ｃ】
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【図６９】
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【図７０】
2013542414.tif 000145
【図７１】
2013542414.tif 000146
【図７２】
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【図７３】
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【図７４】
2013542414.tif 000149
【図７５】
2013542414.tif 000150
【図７６】
2013542414.tif 000151
【図７８】
2013542414.tif 000152
【図７９】
2013542414.tif 000153
【図８０】
2013542414.tif 000154
【図８１Ａ】
2013542414.tif 000155
【図８５Ａ】
2013542414.tif 000156
【図８５Ｂ】
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【図８６】
2013542414.tif 000158
【図８７】
2013542414.tif 000159
【図８８】
2013542414.tif 000160
【図８９】
2013542414.tif 000161
【図９２】
2013542414.tif 000162
【図９３Ａ】
2013542414.tif 000163
【図９３Ｂ】
2013542414.tif 000164
【図９３Ｃ】
2013542414.tif 000165
【図９３Ｄ】
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【図９４】
2013542414.tif 000167
【図９５】
2013542414.tif 000168
【図９６Ａ】
2013542414.tif 000169
【図９６Ｂ】
2013542414.tif 000170
【図９６Ｃ】
2013542414.tif 000171
【図９６Ｄ】
2013542414.tif 000172
【図９８】
2013542414.tif 000173
【図９９】
2013542414.tif 000174
【図１００】
2013542414.tif 000175
【図１０１Ａ−Ｄ】
2013542414.tif 000176
【図１０２Ａ−Ｄ】
2013542414.tif 000177
【図１０３】
2013542414.tif 000178
【図１０４Ａ−Ｂ】
2013542414.tif 000179
【図１０５Ａ−Ｄ】
2013542414.tif 000180
【図１０５Ｅ−Ｊ】
2013542414.tif 000181
【図１０６Ａ−Ｆ】
2013542414.tif 000182
【図１０６Ｇ−Ｊ】
2013542414.tif 000183
【図１０７Ａ−Ｆ】
2013542414.tif 000184
【図１０７Ｇ−Ｈ】
2013542414.tif 000185
【図１０８Ａ−Ｄ】
2013542414.tif 000186
【図１０９Ａ−Ｄ】
2013542414.tif 000187
【図１１０】
2013542414.tif 000188
【図１１１】
2013542414.tif 000189
【図４８】
2013542414.tif 000190
【図５２】
2013542414.tif 000191
【図５３】
2013542414.tif 000192
【図６２】
2013542414.tif 000193
【図６４】
2013542414.tif 000194
【図６７Ａ】
2013542414.tif 000195
【図６７Ｂ】
2013542414.tif 000196
【図６８】
2013542414.tif 000197
【図７７】
2013542414.tif 000198
【図８１Ｂ】
2013542414.tif 000199
【図８２】
2013542414.tif 000200
【図８３】
2013542414.tif 000201
【図８４】
2013542414.tif 000202
【図９０】
2013542414.tif 000203
【図９１】
2013542414.tif 000204
【図９７】
2013542414.tif 000205
【手続補正書】
【提出日】平成25年8月26日(2013.8.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2013542414.tif 000206
【図２】
2013542414.tif 000207
【図３−１】
2013542414.tif 000208
【図３−２】
2013542414.tif 000209
【図３−３】
2013542414.tif 000210
【図３−４】
2013542414.tif 000211
【図３−５】
2013542414.tif 000212
【図３−６】
2013542414.tif 000213
【図３−７】
2013542414.tif 000214
【図３−８】
2013542414.tif 000215
【図３−９】
2013542414.tif 000216
【図４−１】
2013542414.tif 000217
【図４−２】
2013542414.tif 000218
【図４−３】
2013542414.tif 000219
【図４−４】
2013542414.tif 000220
【図４−５】
2013542414.tif 000221
【図５−１】
2013542414.tif 000222
【図５−２】
2013542414.tif 000223
【図５−３】
2013542414.tif 000224
【図５−４】
2013542414.tif 000225
【図５−５】
2013542414.tif 000226
【図６−１】
2013542414.tif 000227
【図６−２】
2013542414.tif 000228
【図６−３】
2013542414.tif 000229
【図６−４】
2013542414.tif 000230
【図６−５】
2013542414.tif 000231
【図６−６】
2013542414.tif 000232
【図７−１】
2013542414.tif 000233
【図７−２】
2013542414.tif 000234
【図７−３】
2013542414.tif 000235
【図７−４】
2013542414.tif 000236
【図８−１】
2013542414.tif 000237
【図８−２】
2013542414.tif 000238
【図８−３】
2013542414.tif 000239
【図８−４】
2013542414.tif 000240
【図８−５】
2013542414.tif 000241
【図９】
2013542414.tif 000242
【図１０Ａ】
2013542414.tif 000243
【図１０Ｂ】
2013542414.tif 000244
【図１１Ｂ】
2013542414.tif 000245
【図１３Ｂ】
2013542414.tif 000246
【図１４】
2013542414.tif 000247
【図１５Ａ】
2013542414.tif 000248
【図１５Ｃ】
2013542414.tif 000249
【図１６Ａ−Ｂ】
2013542414.tif 000250
【図１７Ａ】
2013542414.tif 000251
【図１７Ｂ】
2013542414.tif 000252
【図１７Ｃ】
2013542414.tif 000253
【図１７Ｄ】
2013542414.tif 000254
【図１７Ｅ】
2013542414.tif 000255
【図１７Ｆ】
2013542414.tif 000256
【図１７Ｇ】
2013542414.tif 000257
【図１７Ｈ】
2013542414.tif 000258
【図１７Ｉ】
2013542414.tif 000259
【図１７Ｊ】
2013542414.tif 000260
【図１８Ａ】
2013542414.tif 000261
【図１８Ｃ】
2013542414.tif 000262
【図１８Ｄ】
2013542414.tif 000263
【図２０Ｂ】
2013542414.tif 000264
【図２０Ｃ】
2013542414.tif 000265
【図２１Ａ】
2013542414.tif 000266
【図２１Ｂ】
2013542414.tif 000267
【図２２Ｂ】
2013542414.tif 000268
【図２３Ｂ】
2013542414.tif 000269
【図２４Ａ】
2013542414.tif 000270
【図２４Ｂ】
2013542414.tif 000271
【図２５Ａ】
2013542414.tif 000272
【図２５Ｂ】
2013542414.tif 000273
【図２６Ａ】
2013542414.tif 000274
【図２６Ｂ】
2013542414.tif 000275
【図２７Ａ】
2013542414.tif 000276
【図２７Ｂ】
2013542414.tif 000277
【図２８Ｂ】
2013542414.tif 000278
【図２８Ｃ】
2013542414.tif 000279
【図２８Ｄ】
2013542414.tif 000280
【図３０Ｂ】
2013542414.tif 000281
【図３１Ａ】
2013542414.tif 000282
【図３１Ｂ】
2013542414.tif 000283
【図３１Ｃ】
2013542414.tif 000284
【図３２Ａ】
2013542414.tif 000285
【図３２Ｂ】
2013542414.tif 000286
【図３３】
2013542414.tif 000287
【図３５Ｂ】
2013542414.tif 000288
【図３５Ｃ】
2013542414.tif 000289
【図３５Ｄ】
2013542414.tif 000290
【図３９Ａ】
2013542414.tif 000291
【図３９Ｂ−Ｃ】
2013542414.tif 000292
【図３９Ｄ】
2013542414.tif 000293
【図４０】
2013542414.tif 000294
【図４６】
2013542414.tif 000295
【図４７】
2013542414.tif 000296
【図６３】
2013542414.tif 000297
【図６５】
2013542414.tif 000298
【図６６Ａ】
2013542414.tif 000299
【図６６Ｂ】
2013542414.tif 000300
【図６６Ｃ】
2013542414.tif 000301
【図７２】
2013542414.tif 000302
【図７３】
2013542414.tif 000303
【図７４】
2013542414.tif 000304
【図７５】
2013542414.tif 000305
【図７６】
2013542414.tif 000306
【図８２】
2013542414.tif 000307
【図８４】
2013542414.tif 000308
【図９０】
2013542414.tif 000309
【図９４】
2013542414.tif 000310
【図１００】
2013542414.tif 000311
【図１０１Ａ−Ｄ】
2013542414.tif 000312
【図１０２Ａ−Ｄ】
2013542414.tif 000313
【図１０４Ａ−Ｂ】
2013542414.tif 000314
【図１０５Ａ−Ｄ】
2013542414.tif 000315
【図１０５Ｅ−Ｈ】
2013542414.tif 000316
【図１０５Ｉ−Ｊ】
2013542414.tif 000317
【図１０６Ａ−Ｄ】
2013542414.tif 000318
【図１０６Ｅ−Ｈ】
2013542414.tif 000319
【図１０６Ｉ−Ｊ】
2013542414.tif 000320
【図１０７Ａ−Ｄ】
2013542414.tif 000321
【図１０７Ｅ−Ｈ】
2013542414.tif 000322
【図１０９Ａ−Ｄ】
2013542414.tif 000323
【図１１０】
2013542414.tif 000324
【図１１１】
2013542414.tif 000325
【図１１Ａ】
2013542414.tif 000326
【図１２】
2013542414.tif 000327
【図１３Ａ】
2013542414.tif 000328
【図１５Ｂ】
2013542414.tif 000329
【図１８Ｂ】
2013542414.tif 000330
【図１８Ｅ】
2013542414.tif 000331
【図１８Ｆ】
2013542414.tif 000332
【図１８Ｇ】
2013542414.tif 000333
【図１８Ｈ】
2013542414.tif 000334
【図１８Ｉ】
2013542414.tif 000335
【図１９Ａ】
2013542414.tif 000336
【図１９Ｂ】
2013542414.tif 000337
【図２０Ａ】
2013542414.tif 000338
【図２０Ｄ】
2013542414.tif 000339
【図２２Ａ】
2013542414.tif 000340
【図２３Ａ】
2013542414.tif 000341
【図２３Ｃ】
2013542414.tif 000342
【図２５Ｃ】
2013542414.tif 000343
【図２６Ｃ】
2013542414.tif 000344
【図２７Ｃ】
2013542414.tif 000345
【図２８Ａ】
2013542414.tif 000346
【図２９】
2013542414.tif 000347
【図３０Ａ】
2013542414.tif 000348
【図３０Ｃ】
2013542414.tif 000349
【図３４Ａ】
2013542414.tif 000350
【図３４Ｂ】
2013542414.tif 000351
【図３５Ａ】
2013542414.tif 000352
【図３６Ａ】
2013542414.tif 000353
【図３６Ｂ】
2013542414.tif 000354
【図３７】
2013542414.tif 000355
【図３８】
2013542414.tif 000356
【図３９Ｅ】
2013542414.tif 000357
【図４１】
2013542414.tif 000358
【図４２Ａ】
2013542414.tif 000359
【図４２Ｂ】
2013542414.tif 000360
【図４２Ｃ】
2013542414.tif 000361
【図４３Ａ】
2013542414.tif 000362
【図４３Ｂ】
2013542414.tif 000363
【図４３Ｃ】
2013542414.tif 000364
【図４３Ｄ】
2013542414.tif 000365
【図４３Ｅ】
2013542414.tif 000366
【図４４Ａ】
2013542414.tif 000367
【図４４Ｂ】
2013542414.tif 000368
【図４４Ｃ】
2013542414.tif 000369
【図４５】
2013542414.tif 000370
【図４８】
2013542414.tif 000371
【図４９Ａ】
2013542414.tif 000372
【図４９Ｂ】
2013542414.tif 000373
【図４９Ｃ】
2013542414.tif 000374
【図５０Ａ】
2013542414.tif 000375
【図５０Ｂ】
2013542414.tif 000376
【図５１】
2013542414.tif 000377
【図５２】
2013542414.tif 000378
【図５３】
2013542414.tif 000379
【図５４】
2013542414.tif 000380
【図５５Ａ】
2013542414.tif 000381
【図５５Ｂ】
2013542414.tif 000382
【図５５Ｃ】
2013542414.tif 000383
【図５６】
2013542414.tif 000384
【図５７】
2013542414.tif 000385
【図５８Ａ】
2013542414.tif 000386
【図５８Ｂ】
2013542414.tif 000387
【図５９】
2013542414.tif 000388
【図６０】
2013542414.tif 000389
【図６１】
2013542414.tif 000390
【図６２】
2013542414.tif 000391
【図６４】
2013542414.tif 000392
【図６７Ａ】
2013542414.tif 000393
【図６７Ｂ】
2013542414.tif 000394
【図６８】
2013542414.tif 000395
【図６９】
2013542414.tif 000396
【図７０】
2013542414.tif 000397
【図７１】
2013542414.tif 000398
【図７７】
2013542414.tif 000399
【図７８】
2013542414.tif 000400
【図７９】
2013542414.tif 000401
【図８０】
2013542414.tif 000402
【図８１Ａ】
2013542414.tif 000403
【図８１Ｂ】
2013542414.tif 000404
【図８３】
2013542414.tif 000405
【図８５Ａ】
2013542414.tif 000406
【図８５Ｂ】
2013542414.tif 000407
【図８６】
2013542414.tif 000408
【図８７】
2013542414.tif 000409
【図８８】
2013542414.tif 000410
【図８９】
2013542414.tif 000411
【図９１】
2013542414.tif 000412
【図９２】
2013542414.tif 000413
【図９３Ａ】
2013542414.tif 000414
【図９３Ｂ】
2013542414.tif 000415
【図９３Ｃ】
2013542414.tif 000416
【図９３Ｄ】
2013542414.tif 000417
【図９５】
2013542414.tif 000418
【図９６Ａ−１】
2013542414.tif 000419
【図９６Ａ−２】
2013542414.tif 000420
【図９６Ａ−３】
2013542414.tif 000421
【図９６Ｂ−１】
2013542414.tif 000422
【図９６Ｂ−２】
2013542414.tif 000423
【図９６Ｂ−３】
2013542414.tif 000424
【図９６Ｃ−１】
2013542414.tif 000425
【図９６Ｃ−２】
2013542414.tif 000426
【図９６Ｃ−３】
2013542414.tif 000427
【図９６Ｄ−１】
2013542414.tif 000428
【図９６Ｄ−２】
2013542414.tif 000429
【図９６Ｄ−３】
2013542414.tif 000430
【図９７】
2013542414.tif 000431
【図９８】
2013542414.tif 000432
【図９９】
2013542414.tif 000433
【図１０３】
2013542414.tif 000434
【図１０８Ａ−Ｄ】
2013542414.tif 000435
【国際調査報告】
2013542414.tif 000436
2013542414.tif 000437
2013542414.tif 000438