(57)【要約】  フローセルに配向される光源とすることができるセンサーと、フローセルから反射された光ビームを検出するための光センサーとを含む、流体サンプルを検査するための装置が提供される。光センサーは、フローセルから反射された光ビームを感知することによってフローセル内の液体を監視し、これによって検査プロセスを監視する。装置は、光センサーが検査プロセスの種々の段階でフローセルからの吸収光ビーム又は蛍光性光ビームを検出することによって、検査プロセスを監視することができるように追加の光源を有することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体サンプルを検査するための装置であって、
フローセル支持体と、
前記フローセル支持体に位置決めされるようになった、測定チャンバを含むフローセルと、
前記測定チャンバに対するサンプル又は試薬のうちの少なくとも１つの投入及び取り出しを示す信号を監視して生成する監視装置と、
前記信号を受信して、前記測定チャンバに対する前記サンプルの投入及び取り出しのタイミングを比較して、前記測定チャンバ内の前記サンプルの有効反応の時点の確認をする論理資源と、
前記測定チャンバと相互作用するエネルギーの出力を発生するエネルギー源と、
前記フローセルからの出力を受信するように位置決めされたセンサーと、
を備える装置。
【請求項２】
前記監視装置が、前記エネルギー源を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記監視装置は、前記センサーを含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記監視装置は、前記エネルギー源と前記センサーとを含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記監視装置は、前記測定チャンバ内の事象の進行を直接監視することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記出力は、光の強度であることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記出力は、波長の測定値であることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記出力は、電気キャパシタンスの測定値であることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記出力は、導電率の測定値であることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記監視は、前記装置の機械的変化に対する前記サンプルの応答を表示することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記機械的変化は、前記サンプル又は試薬の流れを作るためのポンプの動き、前記測定チャンバでの反応エリアの動き、前記測定チャンバの動き、及び前記測定チャンバでの二次反応に対する機械的応答の内の少なくとも１つから選択されることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記論理資源は、選択された時間にストリップ試験領域の湿潤性を確かめるために光学的測定のＱＣプロトコルを実施することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記論理資源は、サンプル加圧まで圧力を印加した後の選択された時間に測定チャンバでのストリップ試験領域の湿潤性を確かめるために光学的測定のＱＣプロトコルを実施することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
前記論理資源は、サンプル加圧から所定時間に流路内の特定ポイントまでのサンプルの移動を確かめるために流路の光学的測定のＱＣプロトコルを実施することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
前記論理資源は、希釈加圧からの所定時間に流路での特定のポイントからサンプルが除去され希釈液に置き換えられたことを確かめるために流路の光学的測定のＱＣプロトコルを実施することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
前記論理資源は、前記測定チャンバでの検査セルの光学的測定のＱＣプロトコルを実施することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１７】
前記論理資源は、選択された測定領域で且つ混合されたサンプル加圧から選択された時間に希釈されたサンプルが到着したことを確かめるために前記測定チャンバの検査セルの光学的測定のＱＣプロトコルを実施することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１８】
前記論理資源は、キャリブラントが測定チャンバを十分に充填したことを確かめるために、検査セルの電気的測定のＱＣプロトコルを実施することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１９】
前記論理資源は、キャリブラントが、キャリブラント加圧から選択された時間だけ測定チャンバを十分に充填したことを確かめるために検査セルの電気的測定のＱＣプロトコルを実施することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項２０】
前記論理資源は、前記サンプルがサンプル加圧から選択された時間だけ前記チャンバを十分に充填したことを確かめるために、前記検査セルの電気的測定のＱＣプロトコルを実施することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項２１】
前記センサーは、光反射特性、光吸収特性、及び光蛍光特性の少なくとも１つから選択された前記測定チャンバ内の前記サンプルの変化を検出することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項２２】
前記監視装置は、前記測定チャンバでの変化を検出し、該変化に応答して前記測定チャンバにサンプル及び試薬のうちの少なくとも１つの十分な量が存在しているかを判定するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項２３】
前記試薬は、キャリブラント、反応物質含有流体、又は反応物質非含有流体から選択されることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項２４】
前記フローセルは、吸収材料を含むことを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項２５】
前記フローセルは、非吸収材料を含むことを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項２６】
前記非吸収材料は、測定の化学的性質を有する表面と、前記センサーによって見ることのできるウィンドウを形成する前記第１の表面まで充填された第２の表面を含むことを特徴とする請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
流れの少なくとも一部が、前記吸収材料によって誘導され、且つ大気に通じていることを特徴とする請求項２４に記載の装置。
【請求項２８】
前記フローセルは、少なくとも１つの反応性抗体を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項２９】
前記反応性抗体は、前記フローセルの表面上にあることを特徴とする請求項２８に記載の装置。
【請求項３０】
前記反応性抗体は、前記フローセルの流路に固定化されることを特徴とする請求項２９に記載の装置。
【請求項３１】
前記監視装置は、光源を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３２】
前記光源は、ＬＥＤ又はＬＥＤアレイであることを特徴とする請求項３１に記載の装置。
【請求項３３】
前記光源は、青色発光ダイオードであることを特徴とする請求項３１に記載の装置。
【請求項３４】
前記光源は、赤色発光ダイオードであることを特徴とする請求項３１に記載の装置。
【請求項３５】
前記センサーは、光センサーであることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３６】
前記光センサーは、電荷結合装置であることを特徴とする請求項３５に記載の装置。
【請求項３７】
前記光センサーは、光検出器又はアレイであることを特徴とする請求項３５に記載の装置。
【請求項３８】
前記光センサーは、ＰＭＴであることを特徴とする請求項３５に記載の装置。
【請求項３９】
前記光センサーは、ＣＭＯＳであることを特徴とする請求項３５に記載の装置。
【請求項４０】
前記光センサーは、デジタル画像処理回路に結合されていることを特徴とする請求項３５に記載の装置。
【請求項４１】
前記光センサーに前記出力ビームを集束するように位置決めされた集束部材を更に備えることを特徴とする請求項３５に記載の装置。
【請求項４２】
前記フローセルの少なくとも一部は、透明な材料から作られることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４３】
前記フローセルは、検査器具に位置決めされるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４４】
前記フローセルの少なくとも一部を収容するように構成されたハウジングを含む検査カートリッジを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４５】
前記抗体と混合される少なくとも１つの染料を更に備えることを特徴とする請求項２９に記載の装置。
【請求項４６】
前記少なくとも１つの染料は、異なる特性を有するベースライン画像データを生成することを特徴とする請求項４５に記載の装置。
【請求項４７】
前記異なる特性は、異なる光強度であることを特徴とする請求項４６に記載の装置。
【請求項４８】
前記フローセルは、前記測定チャンバに連結された入口、出口、及びチャネルを含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４９】
前記入口は、層流によって前記サンプルを前記入口へ投入するように構成されていることを特徴とする請求項４８に記載の装置。
【請求項５０】
前記サンプル投入は、吸収によるものであることを特徴とする請求項４９に記載の装置。
【請求項５１】
前記入口は、ポンプを使用することにより前記入口へ前記サンプルを投入するように構成されていることを特徴とする請求項４８に記載の装置。
【請求項５２】
前記光源は、複数の光源を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項５３】
前記複数の光源は、異なる光ビームから形成された画像データを使用して異なる検査プロセスを監視することを特徴とする請求項５２に記載の装置。
【請求項５４】
液体サンプルに存在する可能性のある少なくとも１つの生物検体の存在を判定するための方法であって、
測定チャンバを有するフローセル、前記測定チャンバへのサンプル及び試薬の流れを直接監視する監視装置、前記測定チャンバに配向された入射ビームを生成する光源、及び前記フローセルから出力ビームを受け取るように位置決めされたセンサーを含む流体サンプルを検査するための装置を準備する段階と、
前記流体サンプルを前記フローセルに投入する段階と、
前記測定チャンバへの前記サンプル及び試薬の流れを直接監視する段階と、
前記フローセルの外部で発生する情報に依存することなく前記サンプル又は試薬の感知をリアルタイムベースで提供する段階と、
を含む方法。
【請求項５５】
前記フローセルで発生する情報は、前記フローセルの外部の装置内の機械的情報、電気的情報、又は光学的情報を含むことを特徴とする請求項５４に記載の方法。
【請求項５６】
前記機械的情報は、前記装置内のポンプの動き又はバルブの回転を含むことを特徴とする請求項５４に記載の方法。
【請求項５７】
リアルタイムは、選択された時間期間に反応が生じたことを確認する測定頻度であることを特徴とする請求項５４に記載の方法。
【請求項５８】
リアルタイムは、１秒から１分の範囲であることを特徴とする請求項５７に記載の方法。
【請求項５９】
サンプルに存在する可能性のある少なくとも１つの生物検体の存在を判定するための方法であって、
測定チャンバを有するフローセルを含む、流体サンプルを検査するための装置を準備する段階と、
前記サンプルを前記フローセルに投入する段階と、
前記測定チャンバへ入るサンプル又は試薬のうちの少なくとも１つの流れを直接監視する段階と、
測定チャンバの少なくとも一部分を照明して前記抗体のデジタル画像を収集する段階と、
前記生物検体を表す出力信号をリアルタイムで生成する段階と、
を含む方法。
【請求項６０】
前記リアルタイムは、選択された時間期間に反応が起こったことを確認する測定の頻度であることを特徴とする請求項５９に記載の方法。
【請求項６１】
前記リアルタイムは、１秒から１分の範囲であることを特徴とする請求項５９に記載の方法。
【請求項６２】
前記サンプルは、前記測定チャンバで抗体に接触して反応する検体であることを特徴とする請求項５４に記載の方法。
【請求項６３】
検査結果の有効性は、前記サンプル内の生物検体が前記抗体に曝される時間に左右されやすいことを特徴とする請求項６２に記載の方法。
【請求項６４】
前記フローセルでの前記サンプルの持続時間を監視する段階を更に含む請求項６２に記載の方法。
【請求項６５】
前記フローセル内の前記サンプルの持続時間を監視する段階は、検査プロセスの品質の向上を助けることを特徴とする請求項６４に記載の方法。
【請求項６６】
前記光センサーは、前記サンプルチャンバ内の前記サンプルから反射された出力ビームを検出して処理することを特徴とする請求項５４に記載の方法。
【請求項６７】
前記出力ビームは、特定の波長での光の強度であることを特徴とする請求項６６に記載の方法。
【請求項６８】
前記出力ビームの異なる光吸収特性及び反射特性を検出する段階を更に含む請求項６６に記載の方法。
【請求項６９】
前記異なる光吸収特性及び反射特性は、強度、波長、極性、及び散乱のうちの少なくとも１つから選択されることを特徴とする請求項６８に記載の方法。
【請求項７０】
前記出力ビームを使用して前記フローセル内の生物検体の異なる動作時間中の変化のタイミング及びシーケンスを比較する段階を更に含む請求項６８に記載の方法。
【請求項７１】
前記フローセル内の血液サンプルは、前記入射ビームの少なくとも一部を吸収して、前記出力ビームの強度を低減することを特徴とする請求項７０に記載の方法。
【請求項７２】
前記センサーは、フローセル内の前記血液サンプルの存在を示す実質的に暗画像を検出することを特徴とする請求項７１に記載の方法。
【請求項７３】
前記サンプル内の前記生物検体が前記抗体に曝された後に前記反応チャンバに洗浄流体を投入する段階を更に含む請求項５４に記載の方法。
【請求項７４】
前記洗浄流体は、液体、ガス、又は空気流のうちの少なくとも１つから選択されることを特徴とする請求項７３に記載の方法。
【請求項７５】
前記洗浄流体は、サンプルを前記測定チャンバの外に移動させることを特徴とする請求項７４に記載の方法。
【請求項７６】
前記洗浄流体は、前記抗体と反応して前記抗体によって保持された前記サンプル内の生物検体の一部の他は、前記測定チャンバから前記サンプルを除去することを特徴とする請求項７５に記載の方法。
【請求項７７】
前記出力ビームの強度は、前記サンプルが前記測定チャンバから除去されると増大することを特徴とする請求項７６に記載の方法。
【請求項７８】
前記センサーは、前記測定チャンバからのサンプル除去が完全であることを示すことを特徴とする請求項７６に記載の方法。
【請求項７９】
前記測定チャンバへの前記洗浄流体の投入後に前記測定チャンバに空気を流す段階を更に含み、前記洗浄流体が液体であることを特徴とする請求項７８に記載の方法。
【請求項８０】
前記検出器を利用して前記空気流を監視する段階を更に含む請求項７９に記載の方法。
【請求項８１】
前記測定チャンバ内の前記抗体によって保持された生物検体と反応する試薬を前記測定チャンバに投入する段階を更に含む請求項７６に記載の方法。
【請求項８２】
前記フローセル内の試薬溶液から反射された光は、前記測定チャンバ内の反応性抗体から反射された光とは異なる特性を有することを特徴とする請求項７６に記載の方法。
【請求項８３】
前記フローセル内の試薬溶液から反射された光は、前記フローセル内の洗浄流体から反射された光とは異なる特性を有することを特徴とする請求項８２に記載の方法。
【請求項８４】
前記異なる特性は、波長、強度、キャパシタンス、及び導電率から選択されることを特徴とする請求項８３に記載の方法。
【請求項８５】
前記異なる波長は、前記フローセル内の異なる物質のインジケーターであることを特徴とする請求項８４に記載の方法。
【請求項８６】
前記センサーは、光反射特性、光吸収特性、光蛍光特性、キャパシタンス、及び導電率のうちの少なくとも１つから選択された、前記測定チャンバ内の前記サンプルの変化を検出することを特徴とする請求項５４に記載の方法。
【請求項８７】
前記センサーは、前記フローセル内の前記サンプル及び試薬の光学特性の画像データを処理することによって、前記検査プロセスを監視することを特徴とする請求項５４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、リアルタイムのプロセス監視のための方法及びシステムに関し、更に具体的には化学又は生物学的検査プロセスを監視するための方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
血液及び他の体液の検査は、患者のケア及び治療において重要な診断方法である。これらの検査の信頼性及び精度は、患者を正しく診断し適切な治療を行う際に重要である。米国食品医薬品局（ＦＤＡ）は、種々の血液又は体液検査に対する多数の品質基準を設定している。検査プロセスの監視は、信頼性があり且つ正確な検査結果を得るのに有利である。
【０００３】
検査プロセスを監視する１つの方法は、標準検査サンプル上で定期的に監視検査を実行することである。監視検査結果は、期待される結果と比較され、検査プロセスの精度を確認するか、或いは適切な場合には検査器具又はプロセスを修正する。この方法では、検査プロセスは、監視検査の間で一貫した結果を生じると仮定されている。
【０００４】
検査プロセスを監視する別の方法は、検査プロセスに標準検査サンプルを含むことである。この方法は、複数のサンプルに対し検査を行う検査プロセスに適している。標準検査サンプルに対する検査結果は、期待される結果と比較され検査プロセスの精度が確認される。この方法では、実際のサンプルに対する検査プロセスは、標準検査サンプルに対する検査と一致した結果を生じることが仮定されている。
【０００５】
これらの監視プロセスは、時間とコストの点で非効率的である。これらは、例えば緊急処置室でのケア、すなわち検査プロセスの観点での必要性を満たしていない。緊急処置室の検査プロセスは、信頼性と精度に加え、操作が簡単で且つ迅速に結果を作成する必要がある。
【０００６】
従って、連続的で、簡単で、且つ信頼性のある検査プロセスを監視する装置及び方法を有することが有利である。検査装置は、小型で、且つ検査結果を迅速に生成でき、これによって緊急処置室のニーズを満足することが望ましい。この装置及び方法が種々の検査プロセスを監視するよう容易に適合可能であることは更に有利である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、リアルタイムで検査プロセスを監視するための改良された方法及びシステムを提供することである。
【０００８】
本発明の別の目的は、測定チャンバでのサンプルの有効な反応の時点を確認するために、測定チャンバに対するサンプルの投入及び取り出しのタイミングを比較する検査プロセスを監視する方法及びシステムを提供することである。
【０００９】
本発明の更に別の目的は、測定チャンバへのサンプル及び試薬の流れを直接監視する検査プロセスを監視する方法及びシステムを提供することである。
【００１０】
本発明の別の目的は、フローセルの外部に生じる情報に依存することなく、サンプル又は試薬の流れをリアルタイムで感知する、フローセルでの検査プロセスを監視する方法及びシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のこれら及び他の目的は、流体サンプルを検査するための装置で達成される。フローセルは、フローセル支持体に位置決めされるように適合されている。フローセルは、反応チャンバを含む。監視装置は、反応チャンバに対するサンプルの投入及び取り出しを示す信号を監視し生成する。この信号を論理資源が受信し、反応チャンバに対するサンプルの投入及び取り出しのタイミングの比較を行う。これは、反応チャンバでのサンプルの有効反応の時点の確認を可能にする。エネルギー源は、反応チャンバと相互作用するエネルギーの出力を生成する。センサーは、フローセルからの出力を受け取るように位置決めされる。
【００１２】
本発明の別の実施形態では、液体サンプル内に存在する可能性のある少なくとも１つの生物検体の存在を判定するための方法が提供される。反応チャンバを有するフローセル、反応チャンバへのサンプル及び試薬の流れを直接監視する監視装置、反応チャンバに配向された入射ビームを生成する光源、及びフローセルからの出力ビームを受け取るように位置決めされたセンサーを含む流体サンプルを検査するための装置が提供される。液体サンプルは、フローセル内に投入される。反応チャンバへのサンプル及び試薬の流れは、外部からの情報に依存することなくリアルタイムで直接監視される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の種々の実施形態を各図を参照しながら以下で説明する。同じ構造又は機能の要素は、図全体を通じて同じ参照番号で示されている。各図は、単に本発明の特定の実施形態の説明を容易にするためのものに過ぎない。これらは、本発明の網羅的な説明として或いは本発明の範囲を限定することを意図するものではない。各図は、必ずしも縮尺通りに描かれていない。更に本発明の特定の実施形態と共に説明される態様は、必ずしもその実施形態に限定されるものではなく、本発明の他のいずれかの実施形態と共に実施することができる。
【００１４】
図１は、本発明に従って流体サンプルの検査を行うための装置１０の概略図である。１つの実施形態によれば、装置１０は、血液サンプルの検査を行うために使用される。血液検査は、血液学検査、化学検査、又は免疫学検査とすることができ、ウィルス感染、細菌感染、失血、心臓発作、妊娠、ホルモン障害、代謝状態、神経損傷、癌、細胞機能、遺伝情報、電解質平衡、血液凝固、及び同様のものなどの状態を診断する際に貴重な情報を提供する。
【００１５】
本発明によれば、装置１０は、標準サンプルの検査結果又はモーター位置検出のような二次的なプロセス監視などの外部情報に依存することなく、効果的なリアルタイムベースで血液検査プロセスを監視することができる。
【００１６】
装置１０は、フローセル１２を保持するためのフローセルホルダー１１を含む。検査中、サンプルはフローセル１２を通って流れる。１つの実施形態では、その検査での検体に固有の反応性抗体が、フローセル１２の生成中にフローセル１２の表面上にコーティングされる。各検査につき、新しいフローセル１２がフローセルホルダー１１に配置される。サンプル又は試薬の感知は、フローセル１２の外部に発生する情報に依存することなくリアルタイムで提供される。外部監視情報は、フローセル１２の外部にある装置１０内の機械的、電気的、又は光学的事象を含むことができる。例証として且つ限定ではなく、機械的情報は、ポンプドライバの動き、装置１０内のバルブエンコーダの回転、針又は他の毛細管、及び同様のものなどによるサンプリング装置内のサンプルの電気的感知を含むことができる。
【００１７】
本明細書の目的において、「リアルタイム」とは、選択された時間期間に反応が起こったことを確認する測定頻度を意味する。例証として且つ限定ではなく、選択される時間期間は、反応の全体の時間期間ステップ又はプロセスの１０％以下とすることができる。例証として且つ限定ではなく、「リアルタイム」とは、本発明に含まれる検体及びプロセスに応じて１秒から１分の範囲などとすることができる。
【００１８】
フローセル１２はまた、限定ではないが、抗体などを含む少なくとも１つの反応結合パートナーを含むことができる。反応結合パートナーは、検体を直接又は間接的に明確に結合できるどのような材料であってもよい。反応性抗体は、フローセル１２の流路内のフローセル１２の表面上に存在することができる（膜上、流路に固定化された粒子上、及び同様のものなどの形態を取ることができる）。反応結合パートナーは、フローセル１２の流路に固定化することができる。サンプル及び／又は試薬は、フローセル１２に入れられる。試薬は、キャリブラント、反応物質を含有する流体、反応物質を含有しない流体、サンプル、及び同様のものとすることができる。
【００１９】
光検出を容易にするために、１つ又はそれ以上の染料を反応結合パートナーに含みこれと混合させることができる。電気的及び他の感知手段は、他の非干渉添加剤によって促進される。種々の特性を有する染料ベースのライン画像データの組み込みを利用することができる。例証として且つ限定ではなく、種々の特性は、強度、周波数、磁界、又は他の測定可能な特性の異なるものとすることができる。
【００２０】
装置１０はまた、フローセルホルダー１１に隣接して位置付けることが可能なエネルギー源１４を含む。センサー１８は、フローセル１２からの出力を受信するよう位置決めされる。本発明の１つの実施形態によれば、エネルギー源１４は、限定ではないが、電気、機械、光（コヒーレント光及びインコヒーレント光の両方）、ＲＦ、抵抗加熱、超音波、磁気、及び同様のものを含む多種多様なエネルギー源とすることができる。
【００２１】
エネルギー源１４が光である場合、エネルギー源１４は、ＬＥＤ又はＬＥＤアレイとすることができる。適切なＬＥＤは、白、赤、緑、青の光源などを含むが、これらに限定されない。電磁場を利用してもよい。光源としてのエネルギー源１４は、フローセル１２に向かって入射光ビーム１５を投射するように位置付けることができる。フローセル１２での動作に応答して、光ビーム１７はフローセル１２から反射される。１つよりも多い光源１４を使用してもよい。複数の光源１４を利用して、種々の光ビームから形成された画像データを使用し種々の検査プロセスを監視することができる。
【００２２】
１つの実施形態では、装置１０のフローセル１２は、測定チャンバ１９を含む。監視装置２１は、測定チャンバ１９に対してサンプル又は試薬のうちの少なくとも１つの投入及び取り出しを示す信号を直接監視し生成する。論理資源２３は、この信号を受け取り、測定チャンバ１９に対するサンプルの投入と取り出しのタイミングを比較する。これにより、測定チャンバ１９内でのサンプルの有効反応の時点の確認が得られる。反応の有効性は、完全反応に十分と判定された時間フレームでの２つ又はそれ以上の試薬を並置することによって定義される。
【００２３】
フローセル１２は、測定チャンバ１９に連結された入口、出口、及びチャネルを含む。入口は、限定ではないが、ポンプの使用によって層流、吸収、及び同様のものを含む多様な手段による入口へのサンプルの投入に提供されるように構成されている。
【００２４】
１つの実施形態では、フローセル１２は吸収材料を含む。フローセル１２の流れの少なくとも一部は、吸収材料によって誘導され大気に通じている。またフローセル１２はまた、非吸収材料を含むこともできる。１つの実施形態では、非吸収材料は、測定の化学的性質を有する表面と、第１の表面に充填された第２の表面とを含む。第２の表面は、センサーによって光学的に又は電気的に可視のウィンドウを提供する。
【００２５】
光センサー、電荷結合装置、光検出器又はアレイ、ＰＭＴ、ＣＭＯＳ、及び同様のものを含むがこれらに限定されない多様なセンサー１８を利用することができる。
【００２６】
センサー１８は、デジタル画像処理回路に連結することができる。センサー１８は、測定チャンバ１９でのサンプルの変化を検出するのに使用される。このような光学的変化には、限定ではないが、光反射特性、光吸収特性、及び光蛍光特性が含まれる。電気的変化には、限定ではないが、コンダクタンス、キャパシタンス、インピーダンス、磁気擾乱、及び同様のものがある。１つの特定の実施形態では、センサー１８は、デジタル画像処理回路２５に結合された電荷結合素子（ＣＣＤ）光検出器アレイである。またセンサー１８は、ＣＣＤ光検出器１８の前面に光ビーム集束レンズを含むことができる。
【００２７】
エネルギー源１４は、測定チャンバ１９と相互作用するエネルギー出力を生成する。センサー１８は、フローセル１２からの出力を受け取るように位置決めされる。出力は、光の強度、波長の測定値、電気キャパシタンスの測定値、導電率、インピーダンス及び／又は磁界の測定値、及び同様のものとすることができる。
【００２８】
監視装置２１は、エネルギー源１４及び／又はセンサー１８を含むことができる。監視装置２１は、測定チャンバ１９の内側の事象の進行を直接監視することができる。測定チャンバ１９でのこの事象の進行は、限定ではないが、サンプルの投入、キャリブラントの投入、サンプル洗い出し、キャリブラントの置き換え、試薬投入などを含む。１つの実施形態では、前文における上述のことは、検査及びセンサータイプに応じて決まる決定された順序及びタイミングシーケンスで生じる。
【００２９】
１つの実施形態では、監視装置２１は、装置１０の機械的変化に対するサンプルの反応を表示する。このような機械的変化は、限定ではないが、サンプル又は試薬の流れを生成するためのポンプの動き、測定チャンバ１９の反応エリアの動き、測定チャンバ１９の動き、測定チャンバ１９での二次反応に対する機械的応答、及び同様のものを含む。
【００３０】
１つの実施形態では、監視装置２１は、測定チャンバ１９内の変化を検出し、その変化に応答して、測定チャンバ１９内のサンプル、試薬、キャリブラント、及び同様のもののうちの少なくとも１つが十分な量で存在しているかどうかを判定する。
【００３１】
論理資源２３は、図２−５に示されるように装置１０のための様々な異なるＱＣプロトコルを実施することができ、これらは、限定ではないが、選択された時間でのストリップ試験領域の湿潤性を確かめるための光学的測定、サンプル加圧まで圧力を印加した後の選択された時間に測定チャンバ１９のストリップ試験領域の湿潤性を確かめるための光学的測定、サンプル加圧から所定時間で流路内の特定ポイントへのサンプルの移動を確かめるための流路の光学的測定、流路内の特定のポイントから取り除かれ且つ希釈液の加圧から所定時間に希釈液と取り替えられたサンプルを確かめるための流路の光学的測定、測定チャンバ１９の検査セルの光学的測定、選択された測定領域で、且つ混合されたサンプル加圧から選択された時間に希釈されたサンプルが到着したことを確かめるための測定チャンバ１９の検査セルの光学的測定、キャリブラントが測定チャンバ１９を十分に充填したことを確かめるための検査セルの電気的測定、キャリブラントがキャリブラント加圧から選択された時間だけ測定チャンバ１９を十分に充填したことを確かめるための検査セルの電気的測定、サンプルアキュアリゼーション、圧力、重さなどの電気的に測定可能な機械的変化、及び同様のものから選択された時間だけサンプルが測定チャンバを十分に充填したかを確かめるための検査セルの電気的測定を含む。
【００３２】
図２は、論理資源２３によって実施される方法全体を示すフローチャートである。図３は、論理資源２３によって実施されるカートリッジ処理手順の１つの実施形態を示すフローチャートである。図４は、論理資源２３によって実施される免疫測定検査作業手順の１つの実施形態を示すフローチャートである。図５は、論理資源２３によって実施される血液学的作業手順の１つの実施形態を示すフローチャートである。
【００３３】
図２に示されるように、ブロックＡでは、論理資源が、バーコード、カートリッジＩＤ、及び有効期限をブロックＢにて確認する命令を提供する。ブロックＣに示されるように、各ステップでスケジュールされた時間に監視装置２１を備えたセンサー１８は、電気的特性、光学特性、及び同様のものでの予測される変化を確認するために測定チャンバ１９を監視する。ブロックＤでは、論理資源２３は、プロトコルに対してセンサー１８の応答を比較し、全てが許容可能なテーブル範囲にあるかどうかを表示する命令を提供する。図３では、論理資源２３は、ブロックＡでバーコードを確認し、ブロックＢの各ステップで監視装置２１と共に監視し、ブロックＣで適正な検査プロトコルが続いて生じたことを確認する命令を提供する。
【００３４】
図４で示されるように、論理資源２３は、ブロックＡで患者バーコードを確認するための命令を出力し、ブロックＢでカートリッジ、その有効期限、及びサンプルがセンサー１８に適切に位置決めされているかを確認し、ブロックＣで保存エリアにあるサンプルを確認し、ブロックＤでサンプル及び試薬の洗い落としを確認し、更にブロックＥで適正なプロトコルシーケンスとそのタイミングを確認する。図５を参照すると、論理資源２３は、ブロックＡで患者ＩＤを確認し、ブロックＢでカートリッジ、その有効期限を確認し、スケジュール通りの混合チャンバへのサンプルの入力を検出し、ブロックＣで測定チャンバ１９へのサンプルの投入を検出し、ブロックＤでフローセル１２を通るサンプルの連続した動きを確認し、ブロックＥでイメージング品質のための適切な明るさとコントラストを確認し、更にブロックＦで全体プロトコルが続いて生じたことを確認するための命令を提供する。
【００３５】
図６（ａ）−６（ｃ）は、本発明による流体サンプルの検査を行う際に装置１０で使用するためのフローセル１２を概略的に示している。具体的には、図６（ａ）はフローセル１２の上面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示された断面線Ｂ−Ｂに沿ったフローセル１２の断面図であり、図６（ｃ）は、図６（ａ）に示された断面線Ｃ−Ｃに沿ったフローセル１２の断面図である。１つの実施形態では、フローセル１２は、検査サンプル、反応性抗体、試薬、及び検査プロセスで使用される洗浄溶液に対して化学的に不活性の透明な（使用されるセンサーに対して）材料で作られる。
【００３６】
フローセル１２は、上部プレート２２、底部プレート２４、及びこれらの間に挟まれたガスケット２６を含む。例証として、上部プレート２２と底部プレート２４は、アクリル製であり、ガスケット２６は、ポリエステルフィルム、例えば商標Ｍｙｌａｒで市販されたフィルムで作られる。粘着性の、例えば紫外線硬化可能アクリルを使用して、上部プレート２２、底部プレート２４、及びガスケット２６を互いに取り付ける。これによってチャネル２５が形成される。開口又はアパーチャが上部プレート２２に形成され、チャネル２５と連通して、フローセル１２の入口２３及び出口２７としてそれぞれ機能する。入口２３と出口２７は、チャネル２５の２つの端部に隣接して配置されるのが好ましい。本発明の好ましい実施形態によれば、フローセル１２を使用して検査されることになる検体に固有の反応性抗体が、チャネル２５の壁面にコーティングされる。
【００３７】
図７は、本発明による検査プロセスを監視するための方法１００を示すフローチャートである。例証として、検査プロセスは、図１及び図２それぞれを参照して本明細書で上述された装置１０及びフローセル１２と機能的に類似した装置で実行される。
【００３８】
フローセル１２は、その上に反応性抗体がコーティングされる。抗体は、検査されることになる検体に固有のものである。好ましくは、抗体は、フローセル１２の生成中にフローセル１２のチャネル２５の表面上の特定の領域に固定化される。例えば、妊娠血液検査では、ヒト絨毛性ゴナドトロピン（ｈＣＧ）に固有の抗体が、フローセル１２のチャネル２５の表面上の所定領域に疎水吸着によって固定化される。抗体の固定化は、疎水吸着によるものに限定されないことを理解されたい。また、当該技術分野で公知の他の手段、すなわち共有手段又は非共有手段のいずれもがフローセル１２上の抗体のコーティングに使用することができる。
【００３９】
ステップ１１１で、フローセル１２は、検査器具、例えば図１に示される装置１０に据え付けられる。１つの実施形態によれば、フローセル１２は、装置１０のフローセルホルダー１１上に据え付けられる。別の実施形態によれば、フローセル１２は、検査カートリッジ（図示せず）に挿入され、該検査カートリッジが検査器具に据え付けられる。
【００４０】
ステップ１１２で、光源１４が点灯され、入射光ビーム１５によりフローセル１２を照明する。フローセル１２にコーティングされた反応性抗体は、反射された光ビーム１７を発生する。ステップ１１４で、光センサー１８は反射された光ビーム１７を検出する。光センサー１８のデジタル画像プロセッサは、信号を処理し、フローセル１２にコーティングされた抗体から反射される光ビーム１７のベースライン画像データを生成する。典型的には、フローセル１２にコーティングされた抗体は、光センサー１８で均一な白色画像を生成することになる。しかしながら、種々の色の染料を抗体と混合して、種々の特性、例えば種々の強度のベースライン画像データを生成することができる。
【００４１】
ステップ１２２で、所定量のサンプルがフローセル１２に投入される。好ましい実施形態では、サンプルが層流として入口２３を通ってフローセル１２のチャネル２５に流入する。１つの実施形態では、サンプルを含有するチューブが検査カートリッジのサンプルドックに挿入される。カートリッジは、装置１０に据え付けられる。装置１０のポンプ（図１には示されていない）が、チューブから所定量のサンプルをカートリッジを通ってフローセル１２の入口２３にポンプ輸送する。低圧ポンプは、フローセル１２へのサンプルの層流を達成する場合に好ましい。しかしながら、これは、本発明の範囲を限定するものではない。他の機械を用いて、フローセル１２にサンプルを投入することができる。例えば、ピペットを使用して所定量のサンプルを入口２３を通じてフローセル１２のチャネル２５に手動でポンプ輸送することができる。フローセル１２では、サンプルは、チャネル２５の表面にコーティングされた反応性抗体に接触し、これと反応する。検査結果の有効性は、抗体に対してサンプルの中の検体が曝される時間に左右されやすい。従って、検査プロセスの品質を確保するためには、フローセル１２でのサンプルの持続時間を密接に監視することが重要である。
【００４２】
ステップ１２４で、光センサー１８は、フローセル１２のサンプルから反射された光ビーム１７を検出して処理する。光吸収特性及び反射特性が異なることにより、フローセル１２のサンプルから反射されて光センサー１８によって検出された光ビーム１７の色特性は、反応性抗体から反射されてステップ１１４で光センサー１８によって検出された光ビームの色特性とは異なる。例えば血液検査では、血中のヘモグロビンは、青色光を有意に吸収する。従って、フローセル１２の血液サンプルは、青色ＬＥＤ光源１４からの発光を吸収し、この結果、反射された光ビーム１７の強度が有意に低減されることになる。光センサー１８は、実質的に暗画像を検出する。この暗画像は、フローセル１２中に血液サンプルが存在することを示している。
【００４３】
ステップ１２６で、フローセル１２の抗体にサンプルの検体を所定時間曝した後、溶液又はガス又は空気流とすることができる洗浄流体が、入口２３からフローセル１２のチャネル２５に投入される。サンプルは、入ってきた洗浄流体によって移動させられると、出口２７を通ってフローセル１２のチャネル２５から流出する。洗浄流体は、抗体に反応し抗体によって保持される検体の一部の他は、サンプルの全てをフローセル１２から洗浄除去するのが好ましい。血液妊娠検査の実施例では、液体血液がフローセル１２から洗浄除去される。しかしながら、血液のｈＣＧの少なくとも一部分は、フローセル１２のチャネル２５の表面にコーティングされた固定化された抗体により保持される。
【００４４】
ステップ１２８で、光センサー１８は、フローセル１２から反射された光ビーム１７を検出して処理する。サンプルがフローセル１２から洗い落とされるにつれて、反射された光ビーム１７の強度は漸次的に増大する。画像データ光センサー１８は、ステップ１２６でサンプル洗い出しプロセスの効率及び完全性に関する情報を提供する。１つの実施形態によれば、サンプル洗い出しプロセスは、所定時間後に終了する。別の実施形態によれば、サンプル洗い出しプロセスは、フローセル１２へのサンプルの投入前に、ステップ１１４で所定強度まで増大する光ビーム１７の強度、例えば光ビーム１７の強度にほぼ等しい強度に応答して終了する。これは、洗い出しがほぼ完了してフローセル１２にサンプルがほぼなくなったことを示す。
【００４５】
洗浄流体が溶液である実施形態では、空気流が任意選択的にフローセル１２のチャネル２５内に投入され、そこに残っている洗浄溶液を消散させ、すなわちフローセル１２を完全に乾燥させる。低圧空気ポンプは、空気流を入口２３からフローセル１２のチャネル２５にポンプ輸送するのが好ましい。空気流は、チャネル２５を通り、出口２７を介してフローセル１２から流出する。好ましい実施形態では、化学的に不活性のガス、例えば不活性ガス又は窒素を用いて空気流が生成される。任意選択的に、光センサー１８は、フローセル１２から反射された光ビーム１７を検出して空気流を監視する。更に、空気流は、限定ではないが、圧力、流速、及び同様のものを含む特有の特性を有することができる。
【００４６】
ステップ１３２で、フローセル１２からサンプルがほぼ洗浄除去された後、検査固有の試薬を含有する溶液がフローセル１２に投入され、フローセル１２のチャネル２５の表面上にコーティングされた抗体が保持する検体と反応させる。血液妊娠検査の実施例では、金コロイド標識相補抗ｈＣＧ抗体の溶液がフローセル１２に投入され、保持された検体ｈＣＧに比例的に結合する。金コロイドの赤色は、試薬溶液のマーカー又はインジケーターとして機能する。
【００４７】
ステップ１３４で、光センサー１８は、フローセル１２から反射された光ビーム１７を検出して処理する。フローセル１２の試薬溶液から反射された光ビーム１７は、一般に、チャネル２５の表面にコーティングされた反応性抗体から反射されたもの（ステップ１１４）、フローセル１２のサンプルから反射されたもの（ステップ１２４）、及びフローセル１２の洗浄流体から（ステップ１２８）反射されたものとは異なる色特性、例えば強度を有する。異なる色特性によってフローセル１２内の異なる物質が示される。
【００４８】
保持された検体と反応した後、試薬溶液はステップ１３６で洗い出される。光センサーは、ステップ１３８で、反射された光ビーム１７を検出することによって洗い出しプロセスの効果及び完全性を監視する。本発明の実施形態によれば、ステップ１３６での試薬の洗い出し及びステップ１３８でのその監視は、本明細書で上記に説明されたステップ１２６及び１２８とほぼ同様の方法で行うことができる。
【００４９】
検査プロセスが、保持された検体と反応させるために別の試薬をフローセル１２に投入するよう要求する場合（ステップ１３９）、ステップ１３２、１３４、１３６、及び１３８が繰り返される。全ての試薬をフローセル１２に投入し、フローセルにある検体と反応させて、そこから洗い落とされた後、検査プロセスがステップ１４０で終了する。
【００５０】
本発明によれば、検査プロセスの監視は、フローセル１２から反射された光ビームを検出するだけでなく光ビームの処理も行うことを理解されたい。
【００５１】
代替の実施形態によれば、光源１４は、光センサー１８からはフローセル１２の反対側に位置決めされる。この実施形態では、光センサー１８は、フローセル１２を通って伝播する光ビームを検出して処理する。従って、光センサー１８は、フローセル１２のサンプル及び試薬の光吸収特性に関して画像データを処理することによって検査プロセスを監視する。
【００５２】
別の代替の実施形態によれば、光源１４はまた、光センサー１８が反射光ビーム又は吸収光ビームの経路内にないようにフローセル１２及び光センサー１８に対して位置決めされる。この実施形態では、光センサー１８は、フローセル１２に発生した蛍光性の光を検出して処理する。従って、光センサー１８は、フローセル１２のサンプル及び試薬の蛍光特性について画像データを処理することによって検査プロセスを監視する。
【００５３】
更に別の代替の実施形態によれば、装置１０は、複数の光源（図１には示されていない）を含む。これらの複数の光源装置は、種々の光ビームから形成された画像データを使用して種々の検査プロセスを監視できる。このような多用性は、治療設備の観点から、例えば高レベルの検査監視が要求される医療救急処置室での血液検査器具に有利である。
【００５４】
本発明によれば、検査プロセスの監視は、固有の特性、例えば検査プロセスで使用される検査サンプル及び試薬の光反射特性、光吸収特性、又は光蛍光特性を観察することによって達成される。これには、標準サンプル検査結果などの外因性データ、又はモーターの運動データなどの二次的処理変数は必要ではない。更に、プロセスはリアルタイムベースで監視される。
【００５５】
種々の実施形態では、本発明は、リアルタイムの検査プロセスの監視、品質管理方法、及び検査プロセスを実行するための装置を提供する。既存の検査監視プロセスと比較すると、本発明による監視方法の利点には、高信頼性、コスト効率、及び時間効率が含まれる。本装置は、簡単で、小型であり、種々の検査に容易に適用可能である。本発明による検査方法及び装置は、治療検査プロセス、特に医療緊急処置室の患者の流体サンプル検査プロセスに特に有利である。
【００５６】
本発明は、種々の修正及び代替構成が可能であるが、本発明の幾つかの例示的な実施形態を図示し、上記に詳細に説明してきた。しかしながら、本発明は、開示された１つ又は複数の特定の形式に限定されるものではなく、逆に、本発明の精神及び範囲内にある全ての修正、代替構成、及び均等形態を保護するものである点を理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明による流体サンプルの検査を行うための装置を示す図である。
【図２】本発明の論理資源によって実施される方法全体の１つの実施形態を示すフローチャートである。
【図３】本発明の論理資源によって実施されるカートリッジ処理手順の１つの実施形態を示すフローチャートである。
【図４】本発明の論理資源によって実施される免疫学的操作手順の１つの実施形態を示すフローチャートである。
【図５】本発明の論理資源によって実施される血液学的操作手順の１つの実施形態を示すフローチャートである。
【図６（ａ）】本発明による流体サンプル検査に使用されるフローセルの１つの実施形態を示す図である。
【図６（ｂ）】本発明による流体サンプル検査に使用されるフローセルの１つの実施形態を示す図である。
【図６（ｃ）】本発明による流体サンプル検査に使用されるフローセルの１つの実施形態を示す図である。
【図７】本発明による検査プロセスを監視するための方法を示す図である。
【符号の説明】
【００５８】
１０  装置
１１  フローセルホルダー
１２  フローセル
１４  エネルギー源
１５  入射光ビーム
１７  光ビーム
１８  センサー  レンズ
１９  測定チャンバ
２１  監視装置
２３  論理資源
２５  デジタル画像処理回路
【図１】
2007501415.tif 000003
【図２】
2007501415.tif 000004
【図３】
2007501415.tif 000005
【図４】
2007501415.tif 000006
【図５】
2007501415.tif 000007
【図６Ａ】
2007501415.tif 000008
【図６Ｂ】
2007501415.tif 000009
【図６Ｃ】
2007501415.tif 000010
【図７】
2007501415.tif 000011
【国際調査報告】
2007501415.tif 000012
2007501415.tif 000013