(57)【要約】エアゾールの形態を成す患者からの唾および／または粘液の１つまたは複数のサンプルを収集するとともに、前記１つまたは複数のサンプルを分析して、サンプル中に病原体が存在するか否かを検知する生物学的測定システム（１０）において、１つまたは複数のサンプルは、システム（１０）内の溶液中にあり、病原体の検知は、蛍光的にラベル付けする検定方法を使用して行なわれる。システム（１０）は、単一反射（ｓｉｎｇｌｅ−ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ）技術を使用することにより、一時的な波の分光法を使用して、バクテリア病原体を検知するようになっている。１つまたは複数のサンプルは、エアゾール形態でシステム（１０）に供給されることが有益である。しかしながら、システム（１０）は、液体状の分析サンプルを使用できるようになっていても良い。システム（１０）内で前記１つまたは複数のサンプルを分析する方法が記載されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンプル中に含まれる成分の濃度を測定するための生物学的測定システム（１０）であって、前記システム（１０）は、
（ａ）サンプルを収集するための収集手段（３０）と、
（ｂ）サンプルを空間的に集束するための集束手段（２００、２３０、４３０）と、
（ｃ）集束されたサンプル中に存在する成分に光学的にラベルを付けるためのマーキング手段（１５３０、１５４０）と、および
（ｄ）ラベル付けされた成分を光学的に調査することにより、サンプル中に存在する成分の濃度の指標を形成するための調査手段と、
を備えていることを特徴とするシステム（１０）。
【請求項２】
前記収集手段は、サンプルをエアゾール状に収集するようになっている請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項３】
前記集束手段は、サンプルが堆積される表面を擦り落してサンプルを空間的に集束させる特徴的構成を更に備えている請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項４】
前記特徴的構成は、空間的に集束されたサンプルを光学調査領域にわたって広げるために弾性的に変形することができ、光学的調査領域において、集束されたサンプルが光学的な調査に晒される請求項３に記載のシステム（１０）。
【請求項５】
前記マーキング手段は、蛍光マーカーによって前記成分の存在を光学的にマーキングするために、選択的結合検定法および競争的変位検定法のうちの少なくとも一方を備え、前記蛍光マーカーは、選択的結合検定法および競争的変位検定法のうちの少なくとも一方で使用できる抗体に結合され、前記蛍光マーカーは、媒介キャリアによって前記抗体に結合されたフルオロフォルを備え、これにより、複数のフルオロフォルが各抗体に対応付けられ、また、媒介キャリアがラテックス球の形態を成している請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項６】
前記調査手段は、前記成分の存在によって生じた光学的な応答の変化を検知するための光学一時検出器（５０、８００、８１０）を備えている請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項７】
前記一時検出器は、
（ａ）集束されたサンプルを調査するための調査放射線源として、ダイオードレーザおよびＬＥＤのうちの１つまたは複数と、および
（ｂ）サンプルの光学的な調査に応じて集束されたサンプルから放射された蛍光放射線を検知するための光学検出器として、アバランシェ・フォトダイオード、フォトダイオードアレー、および光電子増倍管のうちの１つまたは複数と、
を有し、
前記光学検出器は、サンプル中における成分の存在に起因するサンプルからの蛍光の変化を示す検知信号を形成する請求項６に記載のシステム（１０）。
【請求項８】
前記収集手段（２００、２３０）は、サンプルを封入するべく設けられており、これにより、システムの使用時に作業者がサンプルと接触することを防止する請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項９】
前記収集手段（２００、２３０）は、１回使用の使い捨て部品として動作することができる請求項８に記載のシステム（１０）。
【請求項１０】
前記収集手段は、その内部にサンプルを収集した後、収集手段をほぼ使用不可能にする特徴的構成（１０００）を備えている請求項９に記載のシステム（１０）。
【請求項１１】
前記収集手段（２３０）は、前記収集手段内にサンプルを堆積させるための渦促進手段（６１０、６５０）を備えている請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項１２】
前記収集手段は、前記収集手段からのサンプルの成分の広がりを少なくとも部分的に抑制するフィルタ手段（１０５；２５０）を備えている請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項１３】
前記マーキング手段は、サンプル中に存在する成分の溶解を引き起こす溶解手段を備え、これにより、利用可能な光学的ラベル付け領域の数を増やして、システム（１０）の測定感度を高める請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項１４】
先行する請求項のいずれか１項に記載のシステムを使用して、被検体からの１つまたは複数の唾／粘液サンプル中における１つまたは複数の病原体を検知するための方法であって、前記方法は、
（ａ）前記１つまたは複数のサンプルを前記収集手段内に収集するステップと、
（ｂ）前記集束手段内で１つまたは複数のサンプルを空間的に集束するステップと、
（ｃ）前記１つまたは複数のサンプル中に存在する１つまたは複数の病原体に光学的にラベル付けするステップと、
（ｄ）病原体を光学的に調査して、光学的な応答を得るステップと、および
（ｅ）前記１つまたは複数のサンプルの光学的な応答から、前記１つまたは複数の病原体が前記１つまたは複数のサンプル中に存在するか否かを判断するステップと、
を含んでいる方法。
【請求項１５】
ステップ（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）において、病原体の存在の検知は、一時的波分光法を使用して行なわれる請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
肺および肺に関する感染に関連付けられたバクテリアを検知するようになっている請求項１４または１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
検査されるべき被検体の気管または上側の肺からのバクテリア含有粘液の解放を助けるために、エステル、水蒸気、生理食塩水蒸気、去痰薬、およびメンソールのうちの１つまたは複数の吸入が使用される請求項１４ないし１６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
エアゾール状の前記１つまたは複数のサンプルの取得を助けるために、負分圧が使用される請求項１４ないし１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
前記１つまたは複数のサンプルは、血液または他の体液のエアゾール、または、液状の体液を含んでいる請求項１４ないし１８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
前記１つまたは複数のサンプルの分析は、
（ａ）ＥＬＩＳＡクロモジェニック反応、および
（ｂ）前記１つまたは複数のサンプル中の抗原を検知する表面音波（ＳＡＷ）バイオセンサ、
のうちの一方または両方を使用して行なわれる請求項１４ないし１９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１】
エアゾールサンプルを収集して病原体等の存在を検知するための装置（３０、７０）であって、
（ａ）サンプルを収集するための収集手段（３０）と、および
（ｂ）サンプルを空間的に集束するための集束手段（２００、２３０、４３０）と、
を備えていることを特徴とする装置（３０、７０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生物学的測定システムに関する。特に、本発明は、これに限定されないが、例えば病原体ヒト結核菌によって引き起こされる結核等の呼吸器系統の病気を早期に検知できる生物学的測定システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばバクテリア、ウイルス、かび、菌類等の様々な形態の病原体を検知するための多数の生物学的測定システムが当分野で知られている。
【０００３】
第２回光ファイバ会議（シュトゥットガルト  １９８４）の議事録７５頁の「光免疫学的検定概念としてのガラス液体界面での抗体−抗原反応の検知」と題する論文において、Ｒ．Ｍ．Ｓｕｔｈｅｒｌａｎｄらは、平面上すなわち光ファイバ導波管の面上に抗体種が共有固定される光学導波装置について説明している。抗原を含むサンプル溶液が前記面に与えられ、この面で、抗原が抗体種によって固定される。抗原は、光ビームの一時的な波の成分を使用して調査されるとともに、導波管の内部でその全体が何度も内部反射される。前記一時的成分は、抗原が固定された前記表面で、その波長の一部だけを水相中に透過する特性を呈する。したがって、前記一時的成分は、界面に結合されあるいは界面と非常に近接する例えば固定された抗原等の物質と光学的に相互に作用することができ、少なくとも最低限、前記面と境を接する任意のバルク溶液と相互に作用することができる。
【０００４】
また、Ｍｅａｓ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．４の第１０７７頁〜１０７９頁にあるＹｏｓｈｉｄａらによる「一時的波の免疫学的検定の感度の向上」（１９９３）と題された発表論文には、血液および血清センプル中の低濃度病原体の検知に適した蛍光免疫センサが記載されている。この免疫センサは、サンドイッチ検定を含む検定システムをフローセルで使用する。標準的なサンドイッチ検定法の場合には、多くの洗浄工程が必要である。これらの洗浄工程は、システムを複雑にするとともに、比較的熟練した作業者が検査を行なう必要がある。
【０００５】
発行された英国特許ＧＢ２１７４８０２には、流れる検査流体サンプル中の特定の検定分子種を検知して監視する光導波バイオセンサが記載されている。このバイオセンサは、複雑な多重反射光学幾何学的構成を使用する。この場合、抗体がコーティングされた面に対する抗原の結合に伴う蛍光により、特徴として、多重反射された入射光に関して検知される信号と同じ方向で検知される信号が増える。このセンサの欠点は、センサの一部を形成する光導波管によって散乱するバルクが、導波管で検知された信号レベルに影響を与える可能性があるという点である。また、光導波管の多層構造により、バイオセンサが更に複雑化するとともに、観察される信号レベルも複雑になる。また、バイオセンサのオペレータにあっても、比較的熟練を要する。
【０００６】
公開された他の特許出願ＧＢ２２２７０８９には、検査流体サンプル中の特定の検定分子種を分析するためのシステムが記載されている。このシステムは、平面または光ファイバ導波管の表面に固定された抗体の一時的な波の成分の検知の使用を含む検知方法を使用する。共振波長の結合は、誘電体と媒体との間の界面に配置され、あるいは、位置合わせの問題を引き起こす可能性がある誘電体と感光性コーティングとの間の界面に配置された、光学的な回折格子によって容易になる。また、導波管内で光が何度も反射され、従って、散乱に起因して、観察される強度が損なわれる。
【０００７】
欧州特許出願ＥＰ０５１９６２３は、第１および第２の波伝搬面を備える一時的波システムを開示している。第１の波伝搬面は、第１の検体の存在を検知するために使用され、第２の波伝搬面は、第２の検体および／または基準の存在を示すために使用される。システムは、複雑であり、一実施形態においては、２つの波伝搬面の内面および外面を使用する。
【０００８】
特許出願ＥＰ０２３９３８２には、開口数が高く且つその接触部でクラッディングを全く使用しない光ファイバを基本とする他の装置が記載されている。装置は、散乱損失を生じ易いレンズシステムおよびビームスプリッタを使用する複雑な構成を成している。また、装置は、光学的に検知可能な検定の調査のため、フローセルを組み込んでいる。このような装置は、比較的高価であり、複雑である。
【０００９】
国際的なＰＣＴ出願ＰＣＴ／ＵＳ０１／２１６３４は、一時的な光の蛍光検定のため装置および方法、特に、体液で使用することを意図された装置および方法に関するものである。この装置は、ＣＣＤカメラ、光検出器、フォトアレー、または、関連するセンサ等の検知センサを使用して同時に読み取られる空間的に分離された複数の検定を検知するように形成されている。使い捨て可能なカートリッジの検定領域にサンプルを移動させるため、空気圧、負圧、毛管作用が使用される。また、この装置は多重反射を使用し、一実施形態においては、これらの反射が非常に薄い膜中で生じ、これにより、測定感度が向上する。装置は、装置の使い捨て可能な部材上にサンプルを移動させるため、検査を行なう作業者に依存しており、従って、病原体サンプルを扱う「安全な」方法ではない。また、作業者は高い技術レベルを要求され、また、装置は、本発明の生物学的測定システムの主な性能要件ではない複数の状態に関して検査を行なう。
【００１０】
米国特許ＵＳ５９２２５５０は、免疫学的検定の検知のための感光装置に関するものである。この装置の原理は、病原体の存在下で透過光または反射光から回折パターンを形成する所定のパターンの検体固有のレセプタを感光装置が使用するという点で、本発明のそれと幾分異なっている。これにより形成される回折像は、眼により、あるいは、光学的な読み取り装置により観察することができる。
【００１１】
米国特許ＵＳ４６７３６５７には、ミクロ検定ロッド・カードシステムが記載されている。このロッド・カードシステムは、生物学的に重要な多数の様々な物質の存在を１つの小さなサンプル中で同時に検知することができるようになっている。装置は、高速であり、文献によく記載されている標準的な免疫学的検定システムを使用する。サンプルは、カードシステム上に置かれなければならず、そのため、安全な収集手段が提供されない。また、本発明の測定システムが意図する状況では、複数の病原体の検知が望ましくない。
【００１２】
米国特許ＵＳ３９９２５１６には、直接蛍光抗体組成およびニューモシスティス・カリニの検知方法が記載されている。この特許では、サンプル収集方法が提供されていない。
【００１３】
ドイツ特許出願ＤＥ３９３２７８４は、気道からの流体および唾を含むエアゾールを分析するための検査に関するものである。吐き出された息は、質量分析計内に直接に収集され、あるいは、冷却されたプレート上に収集されることにより分析前に集束される。質量分析計により分析すると、ガス／エアゾール／液体中に存在する分子種を、これらの種の分解およびその後の質量測定により決定することができる。そのような分析の結果、存在する全ての分子種を測定することに対して複雑な問題が絡んでくる。冷却されたプレート上で収集することは、文献に記載されている標準的な技術、すなわち、マトリクス分離法であり、１９６０年代以来使用されてきている。検査は、化学的／生化学的な評価法を使用するのではなく、サンプル全体の直接的な測定に依存している。質量分析計を使用すると、高価になり、真空装置を組み込むことが必要になる。従って、この検査は、コストが高く、持ち運びできない。
【００１４】
英国特許出願ＧＢ２３１１８５６には、０．１μｍ〜２０μｍの範囲の直径を有する粒子を回収するための環境サンプラが記載されている。このサンプラにおいては、ビードベッド内のビードの表面に液体をコーティングするために、送りが使用される。前記液体は、その後、空気サンプルから粒子をトラップする。液体は、その後、回収されて、液体中に溶解した成分に関して分析される。そのような検定は、上側の肺領域からの唾／粘液内に含まれる病原体の収集に適していない。
【００１５】
国際的なＰＣＴ出願ＰＣＴ／ＡＵ９５／００５４０には、吸入または吐き出しによって粒子をトラップするために形成された鼻／口フィルタが記載されている。このフィルタは、使用者の口や鼻孔内に嵌り込むように形成された収集システムを備えており、粒子を捕らえるための直線的でない経路を有している。このフィルタにおいて、主な捕獲対象粒子は、潜在的にアレルギー誘発性の種であるが、ウイルスやミコバクテリアを捕獲する可能性もある。サンプル収集システムを洗浄しあるいは吹きとり、その後、培養、核酸分析、または、同様の処理を行なうことにより、粒子を回収することができる。そのような手法は、サンプルが他のシステムへ移動されることを意味し、従って、サンプルの安全な取り扱いに関する安全性の問題およびサンプル検査速度に関する問題を直ちに引き起こすことを意味する。
【００１６】
国際的なＰＣＴ特許出願ＰＣＴ／ＳＥ９６／００４７４は、人間の胃および腸管内の病原体ヘリコバクター・ピロリの存在に関して吐き出された空気の１つまたは複数の成分を調査する装置に関するものである。この装置は、サンプル収集のために多孔質膜を組み込んだ気密プレート上に吐き出された空気を処理する管状部材を備えている。患者は、サンプルを生じさせる前に、同位元素をラベルした好ましくは放射性の尿素製剤を飲み込む。この尿素製剤は、ヘリコバクター・ピロリの存在下で破壊される。装置の好ましい実施形態は、ヘリコバクター・ピロリの転換物質として形成された放射性二酸化炭素の存在を示唆する。気密プレートは、放射性二酸化炭素を吸収するとともに、その後、放射性分析のために装置から除去される。ウイルスおよびヒト結核菌等のバクテリアの検知において、装置は、病原体に同位元素をラベル付けするために設けられる簡単な方法もなく、また、簡単な分解産物を形成する簡単な方法もないため、不適当である。
【００１７】
米国特許ＵＳ４３５０５０７には、大気から塵粒を収集するための粒子サンプリング装置が記載されている。この装置は、呼吸できない大きな粒子を除去するために、グリル・プレフィルタシステムを使用し、その後、呼吸できる粒子を収集するためのメインフィルタを使用する。これは、幾つかの工業的状況におけるダスト濃度を許容限度に制限する。生化学的検定分析を行なうことができる装置は開示されていない。
【００１８】
米国特許ＵＳ５３７２１２６には、肺のサンプルを安全に収集できるように形成された肺サンプリングチャンバについて記載されている。この装置は、患者を完全に取り囲む。従って、携帯することができない。システムの主な目的は、患者の肺から非侵襲的に大きなサンプル分泌物を収集することである。また、チャンバには、空気中の病原体および他の危険な粒子をトラップするための交換式の排気フィルタユニットが設けられている。排気フィルタは、続いて分析および処分のために取り外すことができる。
【００１９】
米国特許ＵＳ３７４５９９１は、医療処置および／または診察中に環境汚染を低減するための装置について説明している。装置の目的は、患者の表面を取り囲むとともに、患者からの呼気によって形成された任意の流体をフィルタシステムに通過させて、後の処分／分析のために任意の危険な材料を収集することにより、患者からのエアゾールサンプルを安全に供給しおよび／または収集することである。この装置は、容易に持ち運ぶことができない。
【特許文献１】
英国特許第ＧＢ２１７４８０２号明細書
【特許文献２】
英国特許第ＧＢ２２２７０８９号明細書
【特許文献３】
欧州特許出願第ＥＰ０５１９６２３号明細書
【特許文献４】
欧州特許出願第ＥＰ０２３９３８２号明細書
【特許文献５】
国際出願第ＰＣＴ／ＵＳ０１／２１６３４号明細書
【特許文献６】
米国特許第ＵＳ５９２２５５０号明細書
【特許文献７】
米国特許第ＵＳ４６７３６５７号明細書
【特許文献８】
米国特許第ＵＳ３９９２５１６号明細書
【特許文献９】
独国特許出願ＤＥ３９３２７８４号明細書
【特許文献１０】
英国特許出願第ＧＢ２３１１８５６号明細書
【特許文献１１】
国際出願第ＰＣＴ／ＡＵ９５／００５４０号明細書
【特許文献１２】
国際出願第ＰＣＴ／ＳＥ９６／００４７４号明細書
【特許文献１３】
米国特許第ＵＳ４３５０５０７号明細書
【特許文献１４】
米国特許第ＵＳ５３７２１２６号明細書
【特許文献１５】
米国特許第ＵＳ３７４５９９１号明細書
【非特許文献１】
R. M. Sutherlandら、「光免疫学的検定概念としてのガラス液体界面での抗体−抗原反応の検知」（Detection of Antibody-Antigen Reactions at a glass-liquid interface as a Novel Optical Immunoassay Concept）、第２回光ファイバ会議議事録、シュトゥットガルト、１９８４、ｐ．７５
【非特許文献２】
Yoshidaら、「一時的波の免疫学的検定の感度の向上」（Sensitivity enhancement of evanescent wave immunoassay）、Meas．Sci．Technol．４、１９９３、ｐ．１０７７−１０７９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
病原体を迅速に検知して識別できる処分施設にとりかかることは、例えば政府関係機関や人道援助機関等の機関において益々重要になってきている。そのような病原体は、新たに出現するウイルス、および、腺ペスト、結核、およびコレラ等の周知の病気の再発を含んでいる。そのような病原体は、薬物に対する回復力が益々早くなってきているため、病原体の発生を早期に検知するために使用できる測定システムの必要性が大きくなっている。病原体のそれ以上の広がりを阻止するため、隔離措置およびターゲット薬物療法を適用することができる。
【００２１】
また、病気の発生は、多くの場合、経済的にあまり進んでいない世界の地域で生じるとともに、航空機等の媒体により世界の他の地域へと広がるため、比較的安価で且つ訓練されていないスタッフが使用できる程度に簡単であり、また、検査／介護の時点で結果を与えることができるとともに、訓練されていないスタッフが操作しても病原体を誤って拡散させてしまう虞が少ない測定システムが必要である。
【００２２】
特に、バクテリア感染の検知は、世界的に見て極めて重要である。好ましくは迅速に応答する試験を使用するバクテリア感染の実地試験は、流行、毒性、および肺炎、結核、マラリア、他の病原体といった重大な感染の重大な影響により、特に望ましい。最新のバクテリア検査は、主に、複雑な実験室での検定を基本としており、従って、高価になる可能性があるとともに、特に現場での使用に適さない。また、多くの最新の検査は、病原体の存在を確実に確認するために、相当な時間、例えば２〜４週間を要する。極最近、確認タイムスケールを時間／日まで減少させることができる迅速な検査が開発されてきている。これらの迅速な検査は、主に、上側の肺領域からの唾／粘液サンプルの分析を基本としている。しかしながら、そのようなサンプルの収集および取り扱いは、そのような検査を行なうおよび／または監視する作業者にとって危険である。このように、タイムスケールの問題と病原体感染の問題とにより、これらの最新の検査を現場で実行することが困難になる。
【００２３】
また、結核（ＴＢ）の実地試験における現在の技術状態において、使用される「標準的な」皮膚試験は、ＨＩＶ状態によって危うくされる。そのため、第３世界で現在使用される唯一の方法は、唾／粘液サンプルに関するスミア顕微鏡検査法である。これらの検査の精度は、熟練作業者および頻繁な再試験に依存している。
【００２４】
一般に、これらの状況においては、その後の病理学的な分析のためにサンプルを収集して処理する際に蔓延する病原体感染の問題を扱うために、極めて安全な肺バクテリア検知方法が必要とされる。
【００２５】
また、例えばプロのスポーツや癌のマーカー等におけるステロイド（ホルモン）の乱用に伴うホルモン異常といった他のタイプの病状の迅速且つ信頼できる検知が非常に望ましい。
【００２６】
前述した周知のシステムはいずれも、これらの問題に適切に対処していない。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
本発明の第１の態様においては、サンプル中に含まれる成分の濃度を測定するための生物学的測定システムが提供される。このシステムは、
（ａ）サンプルを収集するための収集手段と、
（ｂ）サンプルを空間的に集束するための集束手段と、
（ｃ）集束されたサンプル中に存在する成分に光学的にラベルを付けるためのマーキング手段と、および
（ｄ）ラベル付けされた成分を光学的に調査することにより、サンプル中に存在する成分の濃度の指標を形成するための調査手段と、
を備えていることを特徴とする。
【００２８】
前記収集手段は、サンプルをエアゾール状に収集するようになっていることが好ましい。エアゾールサンプルの収集は、呼吸器系統の病気および環境空気汚染を検査するためにシステムが使用される場合に有益である。また、このような収集手段は、従来の（唾だけ、あるいは、粘液だけの）「咳」型方法と比べると、病原体を最大限に収集することができる。
【００２９】
前記収集手段は、被検体からのエアゾール放出を促すための霧を噴出する噴霧手段を更に備えていることが好ましい。この噴霧手段は、肺の検査を行なう際に得られるサンプルの量を増やすことができる点で有益である。
【００３０】
噴霧手段は、使用時、６μｍ〜２０μｍの範囲の直径を有する生理食塩水の水滴から成る生理食塩水の霧を形成するようになっていることが更に好ましい。６μｍ未満の水滴サイズでは、非常に口当たりが良いために、咳を生じさせず、一方、２０μｍを超える水滴サイズでは、不快となり吸入することができないことから、前記範囲であることが有益である。
【００３１】
生理食塩水の水滴は、１０μｍ〜１５μｍの範囲の直径を有するとともに、重量で０．１％〜２％の範囲の濃度の塩分を含む生理食塩水溶液を含むことが最も好ましい。
【００３２】
前記集束手段は、サンプルが堆積される表面を擦り落してサンプルを空間的に集束させる特徴的構成を更に備えていることが好ましい。サンプルの空間的集束はシステムの測定感度を高めることができる。
【００３３】
前記特徴的構成は、空間的に集束されたサンプルを、集束されたサンプルが光学的な調査に晒される光学調査領域にわたって広げるべく、弾性的に変形できることが好ましい。
【００３４】
前記マーキング手段は、蛍光マーカーによって前記成分の存在を光学的にマーキングするために、選択的結合検定法および競争的変位検定法のうちの少なくとも一方を備えていると有利である。そのような検定法は、生化学的な分野と光学的な分野とを効果的に融合させることができる。
【００３５】
前記蛍光マーカーは、選択的結合検定法および競争的変位検定法のうちの少なくとも一方で使用できる抗体に結合されることが好ましい。例えば免疫学的検定で使用されるような抗体は、それらが結合できる分子集団や細菌に対して選択的に結び付けられ得る点で有益である。また、現在、抗体は、最新の一般工業技術を使用して比較的安価に大量生産できるようになってきている。
【００３６】
前記蛍光マーカーは、媒介キャリアによって前記抗体に結合されたフルオロフォルであり、複数のフルオロフォルが各抗体に対応付けられるようになっていることが好ましい。フルオロフォルは、第１の放射線周波数の光学的放射線によって励起できるとともに、第２の放射線周波数の蛍光放射線を放射することができるため、フルオロフォルを使用することが有益である。第１および第２の周波数は互いに異なっており、これにより、励起放射線および放射された蛍光放射線を個々に分離することができる。
【００３７】
媒介キャリアは、ラテックス球の形態を成していることが更に好ましい。
【００３８】
前記調査手段は、前記成分の存在によって生じた光学的な応答の変化を検知するための光学一時検出器を備えていることが有益である。一時的な波の調査は、サンプルが広がる二次元の光学面を特に調査対象とすることができるため、特に有益である。
【００３９】
前記一時検出器は、
（ａ）集束されたサンプルを調査するための調査放射線源として、ダイオードレーザおよびＬＥＤのうちの１つまたは複数と、および
（ｂ）サンプルの光学的な調査に応じて集束されたサンプルから放射された蛍光放射線を検知するための光学検出器として、アバランシェ・フォトダイオード、フォトダイオードアレー、および光電子増倍管のうちの１つまたは複数と、
を有し、前記光学検出器は、サンプル中における成分の存在に起因するサンプルからの蛍光の変化を示す検知信号を形成することが好ましい。
【００４０】
そのような調査放射線源および光学検出器は、安価で、コンパクトで、丈夫であるため、有益である。
【００４１】
システムは、調査放射線源から放射される放射線をストロボフラッシュするためのストロボ手段と、ストロボと同期して検知信号を復調して光学検出器で受けられる準定光学的放射線に対してシステムが殆ど反応しなくなるようにする同期復調手段とを更に備えていることが好ましい。そのようなストロボは、システムを透過する周囲の散在光の作用によってシステムが殆ど影響を受けないようにすることができる。また、そのようなストロボにより、検知手段の電子部品内のオフセット電圧による測定への影響を著しく低減することができる。
【００４２】
システムは、サンプル中の成分が光学的にラベル付けされあるいは光学的なラベルを変位させる（押しのける）時に生じる検知信号の変化を演算する演算手段を更に備えていることが好ましい。
【００４３】
演算手段は、その蛍光ラベル付けの前後において集束されたサンプルを監視して、サンプル中の成分の濃度の指標を演算するように設けられていることが更に好ましい。そのような２段階測定によれば、測定システムのシステマチック誤差の影響、例えば調査手段で生じる背景蛍光の影響を除去できるため、有益である。
【００４４】
演算手段は、
（ａ）サンプル中の成分の濃度の指標を表示するための表示手段、および
（ｂ）成分の濃度の尺度の記録を記憶するためのデータ・ロギング手段
のうちの１つまたは複数を更に備えていることが有益である。
【００４５】
前記収集手段は、サンプルを封入するべく設けられており、これにより、システムの使用時に作業者がサンプルと接触することを防止することが好ましい。このような封入は、危険な病原体の拡散を防止してシステムをより安全に使用するのに役立つため、有益である。
【００４６】
前記収集手段は、１回使用の使い捨て部品として動作するように設けられていることが更に好ましい。そのような使い捨ては、危険な病原体の拡散を防止できる点で非常に有益である。前記収集手段は、その内部にサンプルを収集した後、収集手段をほぼ使用不可能にする特徴的構成を備えていることが更に好ましい。
【００４７】
前記収集手段は、前記収集手段内にサンプルを堆積させるための渦促進手段を備えていることが好ましい。
【００４８】
前記収集手段は、前記収集手段からのサンプルの成分の広がりを少なくとも部分的に抑制するフィルタ手段を備えていることが好ましい。
【００４９】
前記マーキング手段は、サンプル中に存在する成分の溶解を引き起こす溶解手段を備え、これにより、利用可能な光学的ラベル付け領域の数を増やして、システムの測定感度を高めることが好ましい。
【００５０】
第１の態様に係るシステムは、生物学的な分野に限定されない幅広い用途で使用することができる。システムは、以下のものに限らないが、特に以下のうちの１つまたは複数の形態を成す成分を識別するようになっていることが好ましい。
（ａ）抗体、
（ｂ）核酸、
（ｃ）酵素および／または他のタンパク質、
（ｄ）（ａ）〜（ｃ）の１つまたは複数の類似物質、および
（ｅ）微生物。
【００５１】
微生物に関して、システムは、以下のうちの１つまたは複数の検知に特に適している。
（ａ）ウイルス、
（ｂ）胞子、
（ｃ）かび（菌）、
（ｄ）花粉、および
（ｅ）微生物学的なアレルゲン。
【００５２】
また、システムは、以下のうちの１つまたは複数の形態を成す成分を識別するようになっていることが好ましい。
（ａ）有毒な塵、
（ｂ）爆発物、
（ｃ）薬、および
（ｄ）汚染物質。
【００５３】
本発明の第２の態様においては、本発明の第１の態様に係るシステムを使用して、被検体からの１つまたは複数の唾のサンプル中における１つまたは複数の病原体を検知するための方法が提供される。方法は、
（ａ）前記１つまたは複数のサンプルを前記収集手段内に収集するステップと、
（ｂ）前記集束手段内で１つまたは複数のサンプルを空間的に集束するステップと、
（ｃ）前記１つまたは複数のサンプル中に存在する１つまたは複数の病原体に光学的にラベル付けするステップと、
（ｄ）病原体を光学的に調査して、光学的な応答を得るとともに、前記１つまたは複数のサンプルの光学的な応答から、前記１つまたは複数の病原体が前記１つまたは複数のサンプル中に存在するか否かを判断するステップと、
を含んでいる。
【００５４】
ステップ（ｂ）および（ｃ）において、蛍光的にラベル付けする検定法は、光学的な応答を提供するために使用されることが好ましい。
【００５５】
ステップ（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）において、蛍光の存在の検知は、一時的波分光法を使用して行なわれることが好ましい。
【００５６】
方法を実行する際、前記１つまたは複数の病原体は、以下のうちの１つまたは複数を備えていることが好ましい。
（１）抗体、
（２）核酸、
（３）酵素および／または他のタンパク質、
（４）（１）〜（３）の１つまたは複数の類似物質、および
（５）微生物。
【００５７】
方法は、肺および肺に関する感染に関連付けられたバクテリアを検知するようになっていることが有益である。
【００５８】
また、方法は、以下の病原体のうちの１つまたは複数を検知するようになっていることが好ましい。
（１）ウイルス、
（２）タンパク質および／または抗体、
（３）（１）または（２）に含まれない他の症候性粒子、
（４）胞子、
（５）かび（菌）、
（６）花粉、
（７）アレルゲン、
（８）有毒な塵、
（９）爆発物、
（１０）薬、および
（１１）汚染物質。
【００５９】
エアゾール形成を高めるため、エステル、水蒸気、生理食塩水蒸気、去痰薬、およびメンソールのうちの１つまたは複数の吸入を使用して、検査されるべき被検体の気管または上側の肺からのバクテリア含有粘液の解放を助けることが好ましい。
【００６０】
エアゾール状の前記１つまたは複数のサンプルの取得を助けるために、負分圧が使用されることが有益である。
【００６１】
方法は、様々な範囲のサンプルの検査に適用することができる。例えば、前記１つまたは複数のサンプルは、血液または他の体液のエアゾール、または、液状の体液を含んでいることが好ましい。
【００６２】
方法において、前記１つまたは複数のサンプルの分析は、
（ａ）ＥＬＩＳＡクロモジェニック反応、および
（ｂ）前記１つまたは複数のサンプル中の抗原を検知する表面音波（ＳＡＷ）バイオセンサ、
のうちの一方または両方を使用して行なわれる。
【００６３】
本発明の第３の形態においては、サンプル収集装置またはエアゾールサンプルを収集するための装置が提供される。この装置は、
（ａ）サンプルを収集するための収集手段と、および
（ｂ）サンプルを空間的に集束するための集束手段と、
を備えていることを特徴とする。
【００６４】
前記収集手段は、被検体からのエアゾール放出を促すための霧を噴出する噴霧手段を更に備えていることが好ましい。
【００６５】
噴霧手段は、使用時、６μｍ〜２０μｍの範囲の直径を有する生理食塩水の水滴から成る生理食塩水の霧を形成するようになっていることが好ましい。
【００６６】
生理食塩水の水滴は、１０μｍ〜１５μｍの範囲の直径を有するとともに、重量で０．１％〜２％の範囲の濃度の塩分を含む生理食塩水溶液を構成することが更に好ましい。
【００６７】
前記集束手段は、サンプルが堆積される表面を擦り落してサンプルを空間的に集束させる特徴的構成を更に備えていることが有益である。
【００６８】
前記特徴的構成は、空間的に集束されたサンプルを、集束されたサンプルが光学的な調査に晒される光学調査領域にわたって広げるべく、弾性的に変形できることが好ましい。
【００６９】
装置は、サンプルが空間的に集束される調査領域を更に備えていることが好ましい。この調査領域では、光学的な調査を行なうことができる。
【００７０】
調査領域では、一時的な波の調査を行なうことができることが好ましい。
【００７１】
前記収集手段は、サンプルを封入するべく設けられており、これにより、装置の使用時に作業者がサンプルと接触することを防止することが好ましい。
【００７２】
危険な病原体の拡散を低減するため、前記収集手段は、その内部にサンプルを収集した後、収集手段をほぼ使用不可能にする特徴的構成を備えていることが好ましい。
【００７３】
前記収集手段は、前記収集手段内にサンプルを堆積させるための渦促進手段を備えていることが好ましい。この渦促進手段は、１つまたは複数の隔膜およびベンドをサンプル収集領域に含んでいる。
【００７４】
危険な病原体が拡散する虞を低減するため、前記収集手段は、前記収集手段からのサンプルの成分の広がりを少なくとも部分的に抑制するフィルタ手段を備えていることが好ましい。
【００７５】
本発明の第４の態様においては、エアゾールの形態を成す患者からの唾の１つまたは複数のサンプルを収集するとともに、前記１つまたは複数のサンプルを分析してサンプル中に病原体が存在するか否かを測定する免疫センサが提供される。
【００７６】
この免疫センサは、非常に安全な肺検査方法を提供することができる。また、この免疫センサは、検査サンプルを安全に扱えるように形成されている。
【００７７】
免疫センサにおいて、前記１つまたは複数のサンプルは、センサ内で溶液状を成していることが好ましく、また、前記１つまたは複数のサンプル内の病原体の検知は、蛍光的にラベル付けする検定法を用いて行なわれることが好ましい。蛍光的にラベル付けする検定法は、感度が良い確実な方法で病原体の存在を検知することができる。
【００７８】
バクテリア病原体の検知は、一時的な波の分光法または蛍光測定法を使用して行なわれることが好ましい。一時的な波の分光法または蛍光測定法を使用することにより、比較的小さな病原体サンプルの存在検知に対して光学的な調査を有効に適用することができる。
【００７９】
免疫センサは、以下の病原体のうちの１つまたは複数を検知するようになっていることが好ましい。
（ａ）抗体、
（ｂ）核酸、
（ｃ）酵素および／または他のタンパク質、
（ｄ）（ａ）〜（ｃ）の１つまたは複数の類似物質、および／または
（ｅ）微生物。
【００８０】
免疫センサは、肺および肺に関する感染に関連付けられたサンプル中のバクテリアを検知できるようになっていることが更に好ましい。これに代え、あるいは、これに加えて、免疫センサは、以下のうちの１つまたは複数を検知できるようになっている。
（ａ）ウイルス、
（ｂ）タンパク質および／または抗体、
（ｃ）（ａ）または（ｂ）に含まれない他の症候性粒子、例えば、特定の形態の癌の指標、
（ｄ）胞子、
（ｅ）かび（菌）、
（ｆ）花粉、
（ｇ）アレルゲン、
（ｈ）有毒な塵、
（ｉ）爆発物、
（ｊ）薬、および
（ｋ）汚染物質。
【００８１】
本発明の第５の態様においては、本発明の第４の態様に係る免疫センサを使用して、患者からの１つまたは複数の唾のサンプル中における１つまたは複数の病原体を検知するための方法が提供される。方法は、
（ａ）前記１つまたは複数のサンプルを免疫センサ内に収集するステップと、
（ｂ）前記１つまたは複数のサンプル中に存在する１つまたは複数の病原体に蛍光的にラベル付けするステップと、
（ｃ）光学的な調査を使用して前記１つまたは複数のサンプルを調査し、光学的な応答を得るステップと、および
（ｄ）前記１つまたは複数のサンプルの光学的な応答から、前記１つまたは複数の病原体が前記１つまたは複数のサンプル中に存在するか否かを判断するステップと、
を含んでいる。
【００８２】
ステップ（ｂ）および（ｃ）において、蛍光的にラベル付けする検定法は、光学的な応答を提供するために使用されることが好ましい。
【００８３】
比較的少量のサンプルを効率的に調査するため、ステップ（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）における蛍光の検知は、一時的波分光法または一時的波蛍光測定法を使用して行なわれることが更に好ましい。
【００８４】
方法は、以下のものによって、前記１つまたは複数の病原体の発生を検知できることが好ましい。
（１）抗体、
（２）核酸、
（３）酵素または他のタンパク質、
（４）（１）〜（３）の類似物質、および
（５）微生物。
【００８５】
方法は、肺および肺に関する感染に関連付けられたバクテリアを検知するようになっていることが更に好ましい。
【００８６】
また、これに代え、あるいは、これに加えて、方法は、以下の病原体のうちの１つまたは複数を検知できるようになっていることが好ましい。
（１）ウイルス、
（２）タンパク質および／または抗体、
（３）（１）または（２）に含まれない他の症候性粒子、
（４）胞子、
（５）かび（菌）、
（６）花粉、
（７）アレルゲン、
（８）有毒な塵、
（９）爆発物、
（１０）薬、および
（１１）汚染物質。
【００８７】
より有効なサンプル形成を促すため、方法は、エステル、水蒸気、生理食塩水蒸気、去痰薬、およびメンソールのうちの１つまたは複数の吸入を使用して、患者の気管または上側の肺からのバクテリア含有粘液の解放を助けることが好ましい。この場合、患者は、人間または動物のいずれかであっても良い。
【００８８】
蒸気は、例えばこれに限らないが単純なネブライザ（噴霧器）等の別個の容器から、サンプル収集容システムから、あるいは、サンプル収集システムへの入口チューブにより、吸入されなければならない。吸入は、ディマンド弁やダイヤフラム弁等を組み込んでいてもいなくても良いパイプを介して行なわれても良い。
【００８９】
吐き出しは、「息」をチャンバ内に侵入させて蛍光マーキングされた抗体を活性化させることができるように破裂させるパイプ中の「プラグ」を介して行なわれても良い。
【００９０】
サンプルは、サンプル収集システム内のプリズム上に直接に集められる。
【００９１】
患者による吐き出しは、大きな入口パイプを介して行なわれる。エアゾールは、小径パイプを介してサンプル収集システムから出て、フィルタまたはサンプル収集バッグ内に入る。２つの異なる直径の影響により、容器内に「渦」が形成される。
【００９２】
サンプル収集容器内への吐き出しは、ＰＢＳまたは水、および／または、所望の抗体、および／または、蛍光マーカー等といった水和する物質をサンプル収集容器内へ解放するべく破裂させるプラグを介して行なわれても良い。また、サンプル収集容器内への吐き出しは、パイプまたはベンチュリを含むパイプを介して行なわれても良い。また、サンプル収集器の出口パイプは、ベンチュリを組み込んでいても良い。
【００９３】
エアゾール状の前記１つまたは複数のサンプルの取得を助けるために、負分圧が使用されても良い。
【００９４】
前記１つまたは複数のサンプルは、血液のエアゾール、または、尿、病原血清、精液、唾液、涙、汗等の他の体液を含んでいても良い。これらの体液は、検査できる病原体の範囲を著しく増やす。例えば、連鎖球菌およびブドウ球菌を検知するために、唾液に関する検査を行なうことができる。
【００９５】
方法は、１つまたは複数の非生物学的なサンプルを分析するようになっていることが好ましい。
【００９６】
また、調査技術は、血液、尿、病原血清、精液、唾液、涙、汗等の体液の液体サンプルおよび食品や非生物学的サンプル等の他のサンプルを用いて前述した全ての病原体を検知するために使用できるようになっている。
【００９７】
エアゾールまたは液体の形態を成すサンプルは、ＰＢＳ、水、あるいは、他の適当な溶媒を使用して希釈されても良い。
【００９８】
方法は、環境におけるエアゾールおよび排液のうちの少なくとも一方を含む非生物学的な起源の粒子を処理するようになっていることが好ましい。
【００９９】
前記１つまたは複数のサンプルの分析は、以下のうちの１つまたは複数を使用して行なわれることが更に好ましい。
（ａ）ＥＬＩＳＡクロモジェニック反応、および
（ｂ）前記１つまたは複数のサンプル中の抗原を検知する表面音波（ＳＡＷ）バイオセンサ。
【０１００】
センサは、吐き出された息を分析する検査を実行するために使用される。前記息は、エアゾールの形態を成しており、そのような息の唾滴または水滴に含まれる検査されるべきバクテリアまたは他の被検病原体を備えている。前述した１つまたは複数のサンプルは、例えば蛍光測定検定法を使用して検査するため、サンプルチューブ内に直接に収集されることが好ましい。
【０１０１】
ＰＢＳ、水、または他の適当な溶媒を使用する水和は、バルクフルオロフォルと表面フルオロフォルとの間を区別するために必要な場合がある。
【０１０２】
蛍光測定検定技術は、サンプル数を増やして検知を助けるために、培養時間を必要とする場合がある。
【０１０３】
サンプル収集システムは、１回使用した後に安全に処分できるように、使用後、打ち砕くことができ、あるいは、バラバラにできることが好ましい。
【０１０４】
抗体上のフルオロフォルをマーカーとして使用して検知を行なう場合、蛍光測定は、タンパク質やＤＮＡ等の生物学的な材料の検知において、かなり重要であることが分かってきている。そのような蛍光測定を使用する検知は、以下のいずれかによって実行することができる。
（ａ）バルク蛍光測定、または
（ｂ）一時的な波の検知といった調査技術の適用により、または
（ｃ）キャビティ・リングダウン（ｃａｖｉｔｙ  ｒｉｎｇ  ｄｏｗｎ）分光法、または
（ｄ）変位検定法（ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ  ａｓｓａｙ）を使用することにより。
【０１０５】
そのような蛍光測定は、特異性、簡素化、感度に関して、幾つかの利点を与えることができる。一時的な波の検知は良く知られているが、低コストな一時的な波の蛍光測定は、本発明において記載されるような病原体検知における用途において、まだ商業的に利用することができない。
【０１０６】
本発明者らは、蛍光測定を使用して吐き出された息から肺バクテリア感染物質を検知することについての開発に関する従来技術を知らない。本発明は、検定試験を実行するために必要な専門知識を減らすため、また、汚染されたサンプルを扱うことにより病気の感染に関連付けられた検査者に対する危険性も減少するため、既存の技術を超える改良を示している。従って、本発明者らは、迅速に作動し、低コストで、使い捨て可能なサンプルホルダと共に携帯できる免疫センサを発明した。免疫センサは、特に、例えば第３世界の国等のフィールド環境で使用することができる。免疫センサは、学校および施設等において多数の患者を検査し、また、必要に応じて再試験できるように形成されている。
【０１０７】
本発明の第６の態様においては、
（ａ）ガス状のサンプルを受ける内面によって境界付けられたサンプル収集部と、
（ｂ）液体サンプルを受ける内面によって境界付けられるとともに、液体が付加的なドロップワイズ内またはサンプル収集器内に噴射されるサンプル収集部と、および
（ｃ）使用時、内面上に堆積したサンプルの少なくとも一部を収集するとともに、その後に調査を行なうことができる検査位置で前記一部を集束するための収集手段と、
を備えているサンプル収集装置が提供される。
【０１０８】
本発明は、装置が分析のために効果的且つ都合良くサンプルを収集することができる点で、有益である。
【０１０９】
前記内面上へのサンプルの堆積を助けるために、収集部には、ガス状のサンプルを運ぶ流入ジェットによって１つまたは複数の渦を形成する渦形成手段が設けられている。
【０１１０】
粒状物質を運ぶ流体中の渦流により、渦流の運動エネルギが変換されて内部で熱損失が生じ、その後、減速して、渦流中で搬送された粒状物質が堆積する。
【０１１１】
収集部は管状部材として実現され、収集手段は、管状部材の内面と摺接するように配置されたプランジャ部材として実現されることが好ましい。管状部材は、ユーザの口に与えて手持ちで支持するのに便利であり、また、プランジャは、管状部材の端部をシールできるとともに、管状部材内に押し込まれる際にはサンプルの空間的な集束を助けることができるため、前記配置構成は有益である。
【０１１２】
プランジャ部材は、使用時にプランジャ部材が管状部材内で摺動する場合には、サンプルをリング状の塊にして集めるために、管状部材に対して十分なシールを形成することが更に好ましい。
【０１１３】
プランジャ部材は、プランジャ部材が管状部材に対して回転される時に同時にリング状の塊を収集できる突起を備えた端部領域を有していることが好ましい。この突起は、サンプルを管状部材からすくい上げてそのサンプルを１つの空間的な場所に集束させるスプーン状の形態で機能することができる。
【０１１４】
プランジャ部材は、その端部領域に、光学的調査手段とサンプルとの間のインタフェースを図る光学的インタフェース手段を有し、これにより、光学的調査手段は、光学的インタフェース手段を介してサンプルを調査することができることが有益である。光学的調査手段を使用すると、サンプルの非接触調査を行なうことができ、これにより、病原体が伝染性である場合に、病気がそれ以上広がる虞を減らすことができるため、有益である。
【０１１５】
プランジャ部材は、使用時に光学的調査手段を受ける中空の内部領域を備えていることが好ましい。調査手段をプランジャ部材内に同軸に装着し、また、プランジャ部材を管状部材内に同軸に装着すると、調査手段を例えば数ｍｍの近さまでサンプルに密に近接させることができるため、有益である。また、そのように同軸に装着すると、装置を非常にコンパクトにすることができる。
【０１１６】
管状部材およびプランジャ部材が使い捨て品として形成され、一方、光学的調査手段が廃棄不要品として形成されることが好ましい。そのような廃棄性は、伝染する可能性がある病原体を含むサンプルを収集するために管状部材およびプランジャ部材が使用される場合に有益である。例えば、管状部材およびプランジャ部材は、望ましくない病原体の広がりを防止するため、焼却によって廃棄されても良い。管状部材およびプランジャ部材は、関連する二次汚染の虞を伴うこれらの部材の再利用を防止するため、その内部でサンプル収集が行なわれた後に互いに結合するように形成されていることが更に好ましい。
【０１１７】
光学的インタフェース手段は、調査手段からの調査放射線をサンプルへと案内し且つサンプルからの応答放射線の調査手段への戻りを案内するプリズムを備えていることが好ましい。双方向での光学放射線伝搬のために１つの光学部品を使用すると、装置のコストおよびサイズを潜在的に下げることができる。プリズムは、ダブ型プリズムであることが好ましい。そのようなプリズムは、例えば、サンプル、特にフルオロフォルのタグ付けに晒されるサンプルの一時的波光学調査において使用することができる。
【０１１８】
調査手段は、調査放射線を供給するためのストロボ放射線源と、サンプルからの応答放射線を検知し且つストロボに対して応答放射線を復調する光検出器および対応する復調器とを備えている。そのようなストロボ構成は、例えば装置の周囲環境から装置内へ光が漏れたことによる周囲の準定光学放射線の影響を区別するために適用することができる。
【０１１９】
製造を簡単且つ安価に行なうために、管状部材およびプランジャ部材のうちの１つまたは複数は、プラスチック材料によって形成されることが好ましい。プラスチック材料は、アクリル酸塩、ポリエチレン、ポリプロピレン、シリコンゴム、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、アルキレン、ポリカーボネート、およびポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）プラスチック材料のうちの１つまたは複数から成ることが更に好ましい。プラスチック材料は、射出成形されることが最も好ましい。
【０１２０】
本発明の第７の態様においては、サンプル収集システムの第１の態様に係る装置を使用してユーザからサンプルを収集する方法が提供される。この方法は、
（ａ）ユーザから空気によって運ばれた粘液滴を装置の収集部内に吐き出すステップと、
（ｂ）吐き出された空気からの粘液滴を収集部の内面上に堆積させるステップと、
（ｃ）装置の収集手段を使用することにより内面から液滴を一括収集して、収集液滴塊を形成するステップと、
を備えている。
【０１２１】
前記方法は、収集液滴塊の１つまたは複数の特性を測定するために、ステップ（ｃ）の後に収集液滴塊を調査するステップを更に備えていることが好ましい。収集塊は、光学的に調査されることが更に好ましい。
【０１２２】
前記方法において、収集塊は、光学的な調査に応答して蛍光を発し、その蛍光から１つまたは複数の特性が測定されることが好ましい。
【０１２３】
前記方法のステップ（ｂ）において、吐き出された空気は、渦状に流れて、内面上に対する液滴の堆積を促進することが好ましい。
【０１２４】
以上説明したような本発明の特徴を組み合わせて、最後の請求項によって規定される本発明の範囲内に入る任意の効果的な組み合わせを作ることができることは言うまでもない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０１２５】
以下、図面を参照しながら、単なる一例として、本発明の実施形態について説明する。
【０１２６】
以下の説明においては、最初に、生物学的測定システムの実施形態の概要を説明する。その後、実施形態の構成部品およびその対応する生化学について詳細に説明する。
【０１２７】
ここで説明するシステムは、一時的な波の分光法および一時的な波の蛍光測定法を使用して、免疫学的検定技術により病原体物質の存在を検知する。
【０１２８】
１．システム概要
まず、図１を参照すると、本発明に係る生物学的測定システムが示されている。このシステムは、全体的に符号１０で示されており、符号３０で示されるサンプル収集ユニットと、符号５０で示される対応する補完的な読み取りユニットとを備えている。検査結果を表示するため、読み取りユニット５０は、読み出しディスプレイ６０を含んでいる。収集ユニット３０は、ユーザ４０から吐き出された材料を収集するようになっている。そのような材料は、その後の分析のための検査サンプルを提供する。
【０１２９】
収集ユニット３０は、読み取りユニット５０内に機械的に係合するように形成されている。また、収集ユニット３０は、十分にコンパクトであり、これをユーザ４０が手で持つことができる。更に、収集ユニット３０は中空のサンプルチューブ７０の形態を成している。サンプルチューブ７０は、
（ａ）ユーザ４０の口の部位と係合可能な入力オリフィス８０と、
（ｂ）例えば膨張可能なバッグ１００等のガス収集領域に接続するための中間オリフィス９０と、および
（ｃ）サンプルチューブ７０内でスライド可能且つ回転可能に移動できるピストン状のプランジャ１１０のためのアクセスオリフィスと、
を備えている。
【０１３０】
ユーザ間での二次感染の虞を減らすため、収集ユニット３０は、使い捨て品として形成されている。すなわち、収集ユニット３０は、検査用のサンプルを収集し且つ調査のためにサンプルを読み取りユニット５０に安全に受け渡すために１回だけ使用される。収集ユニット３０は、比較的安価に製造でき且つ内部に収集された危険な病原体が拡散する可能性を減らすべく焼却できるように、プラスチック材料から成形されることが好ましい。また、収集ユニット３０は、危険な病原体を含んでいる虞があるチューブ７０内の収集されたサンプルと読み取りユニット５０とが直接に接触しないように形成されている。
【０１３１】
２．システム動作の概要
以下、図１および図２を参照しながら、生物学的測定システム１０の動作の概要について説明する。
【０１３２】
活性生体適合性材料の堆積を含む製造後、収集ユニット３０は、実施前の保管のため、乾燥した密閉シールパッケージ内でシールされることが好ましい。そのようなパッケージは、前述した活性生体適合性材料が湿気によって変性する虞を防止するとともに、収集ユニットを使用前に誤って病原体で汚染してしまう虞を低減することができる。従って、そのようなパッケージは、システム１０が代表的でない検査結果を生じないようにするのに役立つ。
【０１３３】
ステップ１：実施直前に、ユーザ４０または検査を管理する人は、収集ユニット３０をその密閉パッケージから取り出す。その後、ユーザ４０は、自分の口をサンプルチューブ７０の入力オリフィス８０にあてがう。
【０１３４】
ステップ２：次に、ユーザ４０からのサンプルの生成を助けるのに必要である場合には、サンプルチューブ７０内から、例えばサンプルチューブに接続された小型加圧ガスキャニスタ噴霧器から、あるいは、収集ユニット３０に間接的に接続された噴霧装置内から、生理食塩水の霧が生成される。なお、従来、前記噴霧装置は、足で操作するポンプ状の装置である。ユーザ４０は、入力オリフィス８０を介して、生理食塩水の霧を吸い込む。この霧によって、ユーザ４０は、かなり激しく咳込み、オリフィス８０を介して唾および／または粘液をサンプルチューブ７０内にエアゾール状に吐き出す。エアゾールは、チューブ７０内を通って、チューブ７０の空気力学的な内部形状により促されて、渦巻状の軌道を循環して減速し、チューブ７０の内壁上に唾および／または粘液を堆積させる。ユーザ４０によって吐き出された空気を受けるため、収集部、例えば、中間オリフィス９０に接続されたポリエチレンまたはポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）等のプラスチック材料から成る膨張可能なバッグ１００が含まれていることが好ましい。この場合、１回の咳で２リットルに相当する空気量を得ることができる。そのため、バッグ１００は、数回の咳を都合良く溜め込める大きさを有している。また、収集バッグ１００には、ガス排出オリフィス１０５が設けられていることが更に好ましい。このガス排出オリフィス１０５は、バッグ１００を数十秒の時間にわたって収縮させることができる十分な大きさの孔径を有する細かいフィルタを備えており、これにより、バッグ１００を、収縮時にはその後に都合良く取り扱えるサイズにすることができるとともに、ユーザ４０によって吐き出された病原体が拡散する虞を実質的に防止できる十分小さいサイズにすることができる。また、中間オリフィス９０は、入力オリフィス８０およびガス排出オリフィス１０５に対して中程度の流れ抵抗を有しており、サンプルチューブ７０とその対応するバッグ１００との間に設けられ、前述した渦巻ガス軌道を促進させるとともに、サンプルチューブ７０内の唾および／または粘液の効率的な堆積を促すようになっていることが好ましい。
【０１３５】
また、唾のサンプルは、サンプル収集装置内に唾を吐き出す作用により、被験者から収集されても良い。
【０１３６】
ステップ３：唾および／または粘液の十分な量のサンプルが収集ユニット３０内に収集されると、シールキャップ（図１には図示しないが、図２に符号９００で示されている）が入力オリフィス８０を塞ぐように配置される。次に、プランジャ１１０は、調査領域内、例えばプランジャ１１０の光学面１２０内に唾および／または粘液を機械的に集中させるように作動する。特に、唾および／または粘液は、プランジャ１１０の端面に設けられた光学的な調査面１２０上に集束される。光学面１２０は、後述する一時的な調査放射線伝搬（ｅｖａｎｅｓｃｅｎｔ  ｉｎｔｅｒｒｏｇａｔｉｏｎ−ｒａｄｉａｔｉｏｎ  ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ）をサポートすることができる。検査サンプルを光学面１２０に機械的に集中させるため、プランジャは、サンプルチューブ７０内で押圧されて回転されることが好ましい。プランジャのサンプル収集突起上にできる限り多くのサンプルが集められるように、プランジャ２３０は、少なくとも３６０°回転されることが更に好ましい。
【０１３７】
サンプルを光学的に調査して測定読み取りを行なう前に、培養期間が必要となる場合がある。
【０１３８】
ステップ４：プランジャ１１０がサンプルチューブ７０内に略完全に押し込まれて光学面１２０上にサンプルが十分に収集されると、その後、収集ユニット３０が読み取りユニット５０に受け渡される。これにより、読み取りユニット５０の突出部１３０がプランジャ１１０内に接続され、光学面１２０の光学的な調査を行なって光学面にあるサンプルの光学的な特徴を測定することができる。そのような光学的な調査は、光学面１２０での一時的な光伝搬により行なうことが好ましい。光学的な伝搬の結果は、ユーザ４０および／または対応する検査者に対してディスプレイ６０上に表示され、これにより、例えばシステム１０が反応するヒト結核菌等の１つまたは複数の病原体にユーザ４０が感染しているか否かが明らかにされる。
【０１３９】
以上がシステム１０の動作の概要である。
【０１４０】
１つまたは複数のシールキャップ、収集チューブ７０、および収集チューブのプランジャ１１０は、光学面１２０の光学的な調査の前に光学面を処理する液体のための１つまたは複数のリザーバを内部に組み込むことができる。そのような穿刺可能なリザーバには、以下のものに限定されないが、以下のような緩衝液または試薬が収容されている。
（ａ）ミコバクテリウム等の収集した病原体をバラバラにするための溶解剤、
（ｂ）光学面１２０から移動されたフルオロフォル（ｆｌｕｏｒｏｐｈｏｒｅｓ）を濯ぎ、および／または病原体選択的抗体に連結されたフルオロフォルで光学面１２０を水浸しにするための濯ぎ剤、
（ｃ）粘液を細分化する細分化剤（ｔｈｉｎｎｉｎｇ  ａｇｅｎｔ）、および
（ｄ）標識抗体等のサンプルのための現像剤。
【０１４１】
試薬は、これらを保管中に保護するため、凍結乾燥された球等の固体状のものであっても良い。そのような固体状の試薬は、１つまたは複数のリザーバ内またはサンプル収集チューブ７０内に存在しても良い。
【０１４２】
サンプル収集後であって且つ光学的な調査前にリザーバの内容物を解放するため、これらの１つまたは複数のリザーバは、ユーザが穿刺できるように配置されていることが好ましい。リザーバの機械的な構成については、図９を参照して後述する。
【０１４３】
また、後述するように、光学面１２０は、これに沿う一時的な光放射伝搬をサポートするように構成されたプリズムの１つの光学的な面である。プリズムは、ダブプリズムとして実現されることが好ましいが、他のタイプのプリズムを使用することもできる。
【０１４４】
３．システムの構成要素
システム１０の各構成要素の詳細な構成について説明する。
【０１４５】
３．１  サンプル収集ユニット
次に、図３を参照すると、略中空円筒状のサンプルチューブ２００として実現された中空のサンプルチューブ７０が示されている。チューブ２００は、ユーザ４０から吐き出されたサンプルを受ける符号２１０で示された第１の開口端部を備えている。この第１の開口端部２１０は、図１の入力オリフィス８０に対応している。また、チューブ２００は、中空のプランジャ２３０を受けるための第２の端部２２０を更に備えている。この場合、プランジャ２３０は、図１のプランジャ１１０に対応している。また、チューブ２００は、中間オリフィス９０としての機能を果たす略円筒状のサイドチューブ２４０を含んでいる。このサイドチューブ２４０は、サンプルチューブ２００の長手中心軸と略垂直な対応する長手中心軸を有している。チューブ２００、２４０が同士が隣接する領域には、メッシュまたはフィルタガーゼ２５０が設けられていることが好ましい。また、チューブ２００は、第１の端部２１０の周囲に、外周リング２６０を更に備えており、これにより、例えばユーザ４０が自分の口の方へとチューブ２００を動かす時にチューブ２００を操作するユーザ４０を傷付ける可能性がある鋭端部がこの第１の端部２１０から実質的に無くなるようになっている。
【０１４６】
また、中空のプランジャ２３０は、略円筒形状を成しており、図示のようにサンプルチューブ２００内でスライド可能に且つ回転可能に同軸的に移動できるように組み付けられている。チューブ２００およびプランジャ２３０は、相互に正確に嵌合されている。プランジャ２３０には、使用時にサンプルチューブ２００に対して嵌め込まれるプランジャ２３０のほぼ端部に、弾性的に変形可能なシールリング（図示せず）が設けられていることが好ましい。シールリングは、ニトリルゴム材料、例えば登録商標Ｖｉｔｏｎ材料、シリコンまたはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）によって形成されていることが好ましい。また、シールリングは、シリコングリース等の潤滑材料を完全に欠いていることが望ましい。前記潤滑材料は、チューブ２００内に収集されたサンプルを汚染する虞があり、それにより、システム１０の動作を危うくする可能性がある。また、潤滑材から放出される蒸気は、これをユーザが取り込むと、ユーザ４０にとって有害となる虞がある。
【０１４７】
また、中空のチューブ２００には、第１の開口端部２１０の近傍のチューブ２００の領域に、符号３００で全体的に示される生理食塩水噴霧アセンブリが設けられている。アセンブリ３００に対して生理食塩水溶液を圧送して、ユーザ４０が吸入するための生理食塩水の霧の発散ジェット３１０を形成するため、アセンブリ３００は、噴霧器、例えば足踏み式ポンプで操作される装置に接続されていることが好ましい。生理食塩水の霧は、唾および／または粘液をユーザ４０に吐き出させる激しい咳を促進するのに有効である。ジェット３１０は、直径が６μｍ〜２０μｍの範囲の生理食塩水の水滴から成ることが好ましい。生理食塩水の水滴は、ほぼ１０μｍ〜１５μｍの範囲の直径を有していることが更に好ましい。水滴を形成する生理食塩水溶液は、水に対する塩化ナトリウムの重量パーセントが０．１％〜２％の範囲の濃度であることが好ましい。生理食塩水溶液は、重量パーセントが０．７％〜１．１％の範囲の濃度であることが更に好ましい。プランジャ２３０の方へと押し流される生理食塩水の霧の量を減らすため、アセンブリ３００は、そのノズル端部で第１の開口端部２１０の方へ曲げられた毛細管３２０を略中心に含んでいる。アセンブリ３００は、中空チューブ２００の内孔に対して窪んでおり、これにより、図示のごとく、アセンブリ３００が中空チューブ２００に対して接続されている領域を越えて、プランジャ２３０を第１の端部２１０の方へと押し進めることができるようになっている。アセンブリ３００は、中空チューブ２００の一部として一体成形されることが好ましい。あるいは、必要な成形具を簡略化するために、アセンブリ３００は、製造中に中空チューブ２００の突出するサイドポート内に組み込まれてスナップ式で保持される挿入体であっても良い。必要に応じて、サイドポートは、その中心軸が第１の開口端部２１０へと方向付けられた状態で成形され、これにより、挿入体が第１の開口端部２１０に向けて形成されるその毛細管３２０を必要としないようにしても良い。
【０１４８】
また、水蒸気、エステル、排痰剤および／またはメンソールのうちの１つまたは複数を吸入することにより、更に有効なサンプル形成の導入を行なっても良い。
【０１４９】
動作時、プランジャ２３０は、図４に符号２７０で示されるその端面がチューブ２００の第２の端部２２０にほぼ位置するように引き戻される。そのような収集状態において、チューブ２００は、その内面の殆ど、好ましくは内面の８０％以上が第１の端部２１０に対して露出される。更に、この収集状態において、第１の端部２１０からガーゼ２５０を介してサイドチューブ２４０へと延びるガス流の経路は、バッグ１００（図３には図示せず）へと通じており、あるいは、外気へと直接に通じている。例えば危険性が少ない病原体のためのスクリーニングテストを行なう場合には、外気へと直接に通じていることが好ましい。
【０１５０】
収集状態において、ユーザ４０は、第１の端部２１０を自分の口にあてがい、これにより、リング２６０は、ユーザの唇と係合してシールする。ユーザ４０または検査者は、その後、例えば対応する足踏み式ポンプを押圧することにより、アセンブリ３００を作動させ、ユーザ４０が吸入する生理食塩水の霧のジェット３１０を噴出させる。生理食塩水の霧が吸入されると、ユーザ４０は、自動的にこれに反応して、細かい霧の形態を成す空気、唾および／または粘液の液摘を力強く吐き出し、この液摘がユーザ４０の肺からチューブ２００内へと運ばれる。第２の端部２２０の周囲におけるチューブ２００の領域は、ユーザから吐き出された空気が渦軌道に沿って傾いて流れることにより唾および／または粘液の液摘がチューブ２００の内側壁に堆積する低速ガス領域を形成する。また、ユーザ４０から吐き出された空気は、サイドチュ−ブ２４０を介して比較的高速で排出される。
【０１５１】
サンプルの収集に役立つように、負分圧が更に使用されても良い。
【０１５２】
これにより、分析のためのサンプルは、チューブ２００の内面、特に第２の端部２２０の領域上に供給される。その後、プランジャ２３０がチューブ２００に対して動かされ、チューブ２００の内面からサンプルが収集された後、収集されたサンプルがプランジャ２３０の光学調査面上に堆積され、その後、光学的な調査および分析が行なわれる。また、そのような動きは、チューブ２００に対するプランジャ２３０の回転を含んでいることが好ましい。
【０１５３】
このように、プランジャ２３０は、特に、サンプルを収集して機械的に集束させるようになっている。ここで、図４ａおよび図４ｂを参照しながら、プランジャ２３０の実施について説明する。
【０１５４】
図４ａおよび図４ｂにおいて、プランジャ２３０は、略円筒形状を成しており、中央中空領域４００を備えている。プランジャ２３０は、第１の端部で開口しているとともに、円形フランジ４１０を有している。この円形フランジ４１０は、プランジャ２３０がチューブ２００内に完全に挿入される時にチューブ２００の第２の端部２２０と当接することにより、プランジャ２３０をチューブ２００内に押し込むことができる量を制限する。プランジャ２３０は端面２７０を備えている。この端面２７０の平面は、プランジャ２３０の長手中心軸に対して略垂直である。図示のように、端面２７０の中心から偏った領域には、領域４００内へと延びる光学的な透光プリズム４２０と、領域４００から離れるように端面２７０から外側に延びるスプーン状の突起４３０とが設けられている。スプーン状の突起４３０は、使用時に、チューブ２００の内面から唾および／または粘液をすくい上げることができる。スプーン状の突起４３０は、端面２７０の外周に向かって端面２７０で径方向に延びている。突起４３０の外周端部４４０は、チューブ２００の内面と摺動自在に接触するように配置されていることが好ましい。端面２７０には、プリズムウインドウとしても知られる光学的開口（ｏｐｔｉｃａｌ  ａｐｅｒｔｕｒｅ）４５０が設けられており、これにより、プリズム４２０は、突起４３０上に集められたサンプルである唾および／または粘液と光通信することができる。
【０１５５】
図３ｂに示されるように、突起４３０は、突起４３０の性能を向上させてチューブ２００の内面から集められた唾および／または粘液を突起４３０上に保持させるため、外周端部４４０から離れているその遠位端部に向かって曲げられていることが好ましい。
【０１５６】
また、突起４３０は、仕様に準拠したプラスチック材料によって形成されるとともに、プランジャ２３０がチューブ２００内に完全に押し込められて前述したシールキャップ（図示せず）に弾性的に押し当てられた時にその多量のサンプル材料を光学的開口４５０を通じて効率的に押し込むべく曲がることができるように設けられていることが好ましい。突起４３０に適したプラスチック材料は、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ナイロン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエチレン、ポリプロピレン、アルキレン、およびシリコンゴムのうちの１つまたは複数を含んでいる。必要に応じて、シールキャップには、突起４３０を収容するための凹部が設けられても良い。この場合、凹部に隣接するシールキャップの凹部が無い平坦な端面は、光学的開口４５０と対向する突起４３０の側面領域上のサンプル材料の集積物を光学的開口４５０へと略均一に押圧して広げるように延びており、これにより、システム１０の検知感度が高まる。必要に応じて、突起４３０は、端面２７０と接続する相対的に薄い首部に向かってその厚さが減少してヒンジを形作ることにより、フラップのように傾いて、光学的開口４５０に対してサンプル材料を押し込むことができるようになっていても良い。
【０１５７】
プランジャ２３０の中空領域４００内に挿入できるようになっている読み取りユニット５０の突出部１３０のデザインを簡略化するためには、プリズム４２０を端面２７０の中心から偏らせ且つ端面２７０の外周から離して装着することが望ましい。プリズム４２０およびその対応する光学的開口４５０がそのような形態で設けられている場合、突起４３０は、図４ｃに示されるように略「Ｖ」字形状を成していることが好ましい。そのような「Ｖ」字形状は、サンプルを収集し且つ収集された多量のサンプルの塊を突起上に保持する場合に特に有効である。また、図４ｂに示されるように、突起４３０は、連続的に湾曲した形状を成していても良い。また、突起４３０の前記遠位端部は、プランジャ２３０の長手中心軸に近い光学的開口４５０へと向かって湾曲されていることが好ましい。
【０１５８】
プランジャ２３０は、読み取りユニット５０の突出部１３０を領域４００内に受けることができるように、中空部材として形成されている。突出部１３０は、電子モジュールを備えており、図５に全体的に符号５００で示される中実な円柱形状を成していることが好ましい。一方、使用時、サンプルチューブ２００およびその対応するプランジャ２３０は、使い捨て品となるように形成され、読み取りユニット５０は、後述するように例えば光電子増倍管およびダイオードレーザといった比較的高価な構成部品を内部に備えているため、再利用できるように形成されている。突出部１３０は、第１の端部５２０と、ディスプレイ６０を含むモジュールに接続する第２の端部とを備えた長尺な形状を成していることが好ましい。第１の端部５２０は、中心から偏って配置された光学的インタフェース領域５１０を備えている。このインタフェース領域５１０は、スプーン状の突起４３０上に集められたサンプルを調査するために突出部１３０がプランジャ２３０の中空領域４００内に挿入される時に、開口４５０すなわちプリズムウインドウと位置合わせされるべく配置される。
【０１５９】
サンプルチューブ２００、プランジャ２３０、突出部１３０は、互いに同軸的に装着できるため、コンパクトに収納することができるという点で有益である。また、プランジャ２３０と組み合わされた状態のチューブ２００は、ユーザ４０によって吐き出されたサンプルの略全体を収集して機械的に集束することができる。更に、プランジャ２３０により、読み取りユニット５０は、サンプルと接触することなくサンプルを調査することができる。これにより、読み取りユニット５０を再利用することができ、作業費を低減できる。
【０１６０】
その対応するサイドチューブを有するサンプルチューブ２００およびプランジャ２３０は、例えば、アクリル酸塩、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、シリコンゴム、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、アルキレン、ポリカーボネート、およびポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）プラスチック材料のうちの１つまたは複数であるプラスチック材料によって形成されていることが好ましい。チューブ２００およびプランジャ２３０の少なくとも一方を射出成形することが更に好ましい。また、サンプルチューブ２００、その対応するサイドチューブ、プランジャ２３０のうちの１つまたは複数は、押出し成形された金属シートによって形成されていても良く、あるいは、ダイカスト金属技術によって形成されても良い。
【０１６１】
サンプルチューブ２００、プランジャ２３０、その対応するポート２４０およびフィルタ２５０は、１つの構成部品として成形されることが更に好ましい。同様に、その対応する突起４３０およびプリズム４２０を有するプランジャ２３０も、例えばポリカーボネートやアクリルプラスチック材料といった光をほぼ透過するプラスチック材料により１つの構成部品として成形されることが好ましい。また、プランジャ２３０は、ＰＶＣ等のほぼ黒色のプラスチック材料によって形成されても良く、その後、プランジャ内にプリズム４２０が組み付けられる。ＰＶＣを使用すると、散在する周囲の照明からプリズム４２０を遮蔽する際に有益であり、また、測定時にプランジャ２３０内に挿入される時に突起の遠位端部を周囲の照明から遮蔽する際にも有益である。
【０１６２】
プランジャ２３０の端面には、随意的に、小さなオリフィス、０．１ｍｍ〜２．５ｍｍの範囲の直径を有する例えば略円形のオリフィスが設けられていても良い。このオリフィスは、ユーザ４０からの唾および／または粘液のサンプルを集めるように配置される場合において、霧状に噴射されたミスト、例えば生理食塩水の霧をサンプルチューブ２００内に注入するために有益である。ユーザ４０から大量の粘液の液滴を取得する場合には、ユーザ４０がサンプルを吐き出してチューブ２００の内面上にサンプルを収集する前にチューブ２００内にそのような霧を注入すると、有益である。他のタイプの生物学的検定法においては、例えば生理食塩水や緩衝液等の少量の液体を付け加えることが望ましいことが分かる。これは、このような液体によって、光学的開口４５０へ向かうバクテリア等の被験細菌の拡散が助けられるためである。そのような液体は、必要に応じてエアゾールスプレーまたはピペットからの滴下を使用して、サンプル収集前または後にシステム１０に加えられても良い。
【０１６３】
チューブ２００、プランジャ２３０、および突出部１３０は、好ましいサイズの範囲内となるように形成されることが好ましい。例えば、サンプルチューブ２００は、２０ｍｍ〜３０ｍｍの範囲の直径を有していることが好ましい。また、サイドチューブ２４０は、１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲の直径を有していることが好ましく、５ｍｍ〜８ｍｍの範囲の直径を有していることが更に好ましい。更に、サンプルチューブ２００は、４０ｍｍ〜１５０ｍｍの範囲の長さを有していることが好ましく、５０ｍｍ〜８０ｍｍの範囲の長さを有していることが更に好ましい。光学的開口４５０は、９ｍｍ２〜６４ｍｍ２の範囲の面積を有していることが好ましい。これらの寸法が人間の被験者に使用できるように形成されたシステム１０に適していることは言うまでもない。他の生物種にあっては、これらの寸法を適切に変更することが必要である。
【０１６４】
唾および／または粘液のサンプルがチューブ２００内に機械的に集束され、その測定位置へと移動された光学的開口４５０およびプランジャ２３０に対して効率的にサンプルが供給される時に、プランジャ２３０がサンプルチューブ２００に対して所定の位置に機械的に固定されるように、サンプルチューブ２００およびその対応するプランジャ２３０には、ロック機構が設けられていることが好ましい。世界中の貧しい領域では、例えば注射器等の医療器具を再使用する傾向があるため、そのようなロック機構は、サンプルチューブ２００およびそのプランジャ２３０の再使用を防止できる点で有益である。読み取りユニット５０の突出部１３０の挿入によって、そのようなロック機構の係合が引き起こされて、再使用が防止されることが更に好ましい。再使用の誘惑は、システム１０が病原体の存在を否定する表示を示す場合に起こり得る。そのようなロック機構は、プランジャ２３０に対するサンプルチューブ２００のロックとシールキャップとにより、危険な病原体を隔離するための密閉領域が形成される点で更に有益である。また、サンプルキャップは、チューブ２００とスナップ係合され、その後、チューブから取り外すことができないことが更に好ましい。
【０１６５】
サンプルチューブ７０、２００内に形成される渦を増強させることにより、サンプルチューブ内での唾および／または粘液の堆積を向上させるため、チューブ内の気流を修正するための付加的な特徴をチューブ７０、２００に設けても良い。図６には、変更されたサンプル収集チューブが全体的に符号６００で示されている。チューブ６００は、噴霧器アセンブリ３００とサイドチューブ２４０との間に設けられた環状の隔膜オリフィス６１０を有している。隔膜６１０は、端部２１０にできる限り近接して設けられることが好ましい。また、隔膜オリフィス６１０は、チューブ６００の円筒部分６２０の一体部分となるように成形されることが好ましい。プランジャ２３０の突起４３０は、内部にサンプルを収集した後にチューブ６００内にプランジャ２３０を押し込むことにより、突起４３０が隔膜オリフィス６１０に抗して曲げられ、光学的開口４５０に対してサンプルを押し込めるように柔軟に形成されることが好ましい。
【０１６６】
隔膜オリフィス６１０は、周辺の抗力を高めることにより、渦巻きおよび対応する複雑な複数の渦体を形成するのに役立つ。これにより、チューブ６００の円筒部の内面上における唾および／または粘液の堆積が促進される。また、オリフィス６０は、使用時、生理食塩水の霧がユーザ４０から離れたチューブ６００の領域内に侵入することを防止するのに役立つ。隔膜オリフィス６１０は、５ｍｍ〜１５ｍｍ程度の距離だけ端部２１０から後方に奥まっていることが好ましい。また、隔膜オリフィス６１０は、ほぼ３ｍｍ〜２０ｍｍの範囲の直径を有する中心孔を有していることが好ましい。ユーザ４０の口の最も近くにあるサンプルチューブ２００の壁上に集められたサンプルが光学的開口４５０上に集束し得るように、隔膜オリフィス６１０は、折り畳み可能な材料（例えば、柔軟なプラスチック）によって形成されていることが好ましい。
【０１６７】
また、符号６５０で全体的に示されるサンプル収集チューブを形成するため、サンプルチューブ２００は、開口２１０の近傍に指向性屈曲部を有するように変更されても良い。図示のように、アセンブリ３００は、端部２１０に向けて生理食塩水の霧を注入するため、チューブ６５０の外側屈曲部上に設けられていることが好ましい。指向性屈曲部は、渦形成を促進する空間的に非対称な可変抗力を引き起こす。
【０１６８】
最高の収集性能を得るために、チューブ６００、６５０の特徴を組み合わせて使用することができる。
【０１６９】
サンプル収集ユニット３０の更なる他の実施形態も考えられる。
【０１７０】
例えば、図７には、全体的に符号７００で表わされるサンプル収集チャンバが示されている。チャンバ７００は、ユーザ４０から吐き出された息を収集ボックス７１０へと供給する直径が約２５ｍｍの入口パイプ７２０を備えている。入口パイプ７２０は、１８ｍｍ〜３０ｍｍの範囲の直径を有していることが更に好ましい。収集ボックス７１０は、その外周部に、プリズム７５０を有している。プリズム７５０は、吐き出された息によって唾および／または粘液の堆積が起きるボックス７１０内へと内側に対向するその露出面で、一時的な放射線伝搬を促進することができる。露出面上でのサンプル収集は、ボックス７１０内に形成された渦によって促進される。この渦は、ボックス７１０からの出口パイプ７６０が入口パイプ７２０の直径よりも小さい直径を有している場合に、特に高められる。出口パイプ７６０の直径は約５ｍｍであることが好ましいが、２ｍｍ〜１０ｍｍの範囲の直径が特に好ましい。プリズム７５０は、その上にサンプルを収集するため、ボックス７１０の壁上の任意の位置に配置することができる。
【０１７１】
ボックス７１０からの吐き出された息は、バッグ１００およびその対応するガス出口オリフィス１０５へと出口パイプ７６０に沿って運ばれることが有益である。また、ボックス７１０からの吐き出された息の出力は、病原体を除去するべく最初にフィルタに通された後、外気またはバッグ１００へと放出されても良い。ボックス７１０内での渦形成を助けるため、入口および／または出口パイプ内にベンチュリが組み込まれていても良い。出口パイプ７６０および入口パイプ７２０は、互いに対しておよびボックス７１０内のプリズム７５０に対して任意の位置に配置することができる。
【０１７２】
ここで、図８ａおよび図８ｂを参照しながら、読み取りユニット５０の突出部１３０について更に詳細に説明する。プリズム４２０からの最適な読み出しを得るために、読み取りユニット５０の光学的な調査構成要素がアセンブリ内に収容されていることが好ましい。従って、突出部１３０は、光電子増倍管（ＰＭチューブ）８００とダイオードレーザとを備えている。ＰＭチューブ８００は、日本国の浜松ホトニクス株式会社によって製造された特許装置である。この装置の部品番号はＲ７４００Ｕ−０１である。ＰＭチューブ８００の感光面は、光学的インタフェース領域５１０へと方向付けられており、インタフェース領域５１０に対して空間的にできる限り近いことが好ましい。また、突出部１３０は、半導体ダイオードレーザ８１０を更に備えている。図８ａに示される構成は、光学的放射を光学的開口４５０に浴びせる際の光学的な損失が最小になるため、最も好ましい。しかしながら、特に突出部１３０が比較的小さな外径を有する場合には、例えば光ファイバ導波管の平行な束から成るライトガイド８２０を介してダイオードレーザ８１０を接続すると都合が良い。図８ｂに示される標準的な比較的大きいバージョンの突出部１３０において、ダイオードレーザ８１０およびＰＭチューブ８００は、互いに隣接して装着されており、これにより、使用されるライトガイドの長さは比較的短くて済む。しかしながら、図８ｂに示されるコンパクトな比較的小さいバージョンの突出部１３０において、ダイオードレーザ８１０は、図示のように、ＰＭチューブ８００の後方に位置されており、ダイオードレーザ８１０からの光をインタフェース領域５１０へと伝えるために、比較的長い光管８３０が使用されている。必要に応じて、突出部１３０をダイカスト合金、機械加工金属、または押出し成形金属によって形成しても良い。また、ダイオードレーザ８１０は、冷却の目的で、突出部１３０の外周壁に対して熱的に接続されていても良い。ＰＭチューブ８００にも同様な熱的配慮が必要であるが、この装置は、動作中、殆ど無視できる電力を発散する。突出部１３０およびその対応する部品を備える読み取りユニット５０の構成について詳細に説明する。
【０１７３】
図２を参照すると、収集チューブ７０に取り付けられた前述のシールキャップが符号９００で示されている。キャップ９００の更に詳細な断面が図９に示されている。キャップ９００は、主本体部品９０５と、液体９３０、９４０をそれぞれ収容する第１および第２の液体リザーバ９１０、９２０と、本体部品９０５に対して密閉接着されて液体９３０、９４０をキャップ９００内に封入するシールトップ９５０とを備えている。本体部品９０５およびシールトップ９５０は、柔軟性が高いプラスチック材料、例えばソフトシリコンゴムによって形成されていることが好ましい。シールトップ９５０は、実質的には、対応するリザーバ９１０、９２０にそれぞれ位置合わせされるドーム状の領域９６０、９７０を有する相対的に薄い柔軟な膜である。スチールピン９８０、９９０がそれぞれ、ドーム状の領域９６０、９７０の中心に接着されている。スチールピン９８０、９９０は、シールトップ９５０内に嵌め込まれた鈍状に広がる端部と、リサーバ９２０、９１０の端部領域と対向する鋭く尖った端部とを有している。シールキャップ９００は、保持機能１０００、例えば収集チューブ７０、２００内へと食い込む後方に向けられたバーを有する有刺挿入体を更に備えており、これにより、キャップ９００をチューブ７０、２００内に簡単に挿入できるが、キャップ９００を再びチューブから外すことができないようになっている。
【０１７４】
動作時、ユーザ４０または好ましくは検査者は、ドーム状の領域９６０、９７０を押圧して、ピン９８０、９９０によりそれぞれのリザーバ９２０、９１０を穿孔し、内部にある各液体９４０、９３０をサンプルチューブ７０、２００内に解放する。これにより、プランジャ１１０、２３０の光学的開口４５０に収集された唾および／または粘液が化学的に処理される。
【０１７５】
製造時、本体部品９０５は、その端面１０１０が下方に面するように方向付けられる。その後、リザーバ９１０、９２０がそれぞれ液体９３０、９４０で満たされた後、図示のように、本体部品９０５に形成された凹部内に、ピン９８０、９９０を備えるシールトップ９５０が超音波溶着あるいは密閉接着される。
【０１７６】
図９には２つのリザーバ９１０、９２０が示されているが、シールキャップ９００は、１つまたは複数のリザーバを有するように形成することができることは言うまでもない。また、液体９３０、９４０は、システム１０によって検出される病原体の種類に応じて、組成が異なっていても良い。例えば、液体の一方は、生物学的なバクテリア溶解物質であっても良く、液体の他方は、生物学的な蛍光マーカ物質であっても良い。これらの物質については後述する。
【０１７７】
３．２  読み取りユニット
ここでは、図１に示される読み取りユニット５０について詳細に説明する。
【０１７８】
図１０には、全体的に符号１１００で表わされた光学的な構成が示されている。この構成１１００はシステム１０内で使用され、その部品は、読み取りユニット５０およびその対応する突出部１３０とプランジャ１１０、１３０との間に分布している。
【０１７９】
特に、読み取りユニット５０は、その突出部１３０内に、レーザ８１０と、ライトガイド８２０、８３０（必要に応じて）と、光学フィルタ１１２０と、ＰＭチューブ８００（および対応する電源；図示せず）と、小型半導体ダイオード検出器１１３０とを有している。読み取りユニット５０の主要部は、ディスプレイ６０と、計算を実行するマイクロコントローラ１１５０と、同期復調器１１４０と、ストロボ回路１１６０とを有している。
【０１８０】
プランジャ１１０、２３０は、プリズム４２０を備えている。特に好ましいプリズム４２０は、図示のように台形の断面形状を有するダブ型プリズムである。プリズムの主前面は、後述する生物学的に活性な層１１１０でコーティングされた光学的開口４５０を形成している。
【０１８１】
図１０を参照しながら、前記構成内での部品同士の接続について説明する。マイクロコントローラ１１５０は、ディスプレイ６０に接続されるデータ出力部を有している。その最も簡単な構成において、ディスプレイ６０は、唾および／または粘液サンプル中に所定の閾値を超える所定の病原体が存在するか否かを示すｙｅｓ／ｎｏ表示器だけを有している。更に複雑な構成において、ディスプレイ６０は、調査される唾および／または粘液サンプル中に存在する病原体の濃度の定量測定を行なう。ディスプレイ６０は、例えば英数字ＬＣＤディスプレイ等の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、発光ディスプレイ（ＬＥＤ）、および小型プラズマディスプレイのうちの１つまたは複数であっても良い。また、レーザ８１０に供給される電力を変調することにより、ライトガイド８２０、８３０内に送り出されるその光出力ビーム１２００を一時的に変調するため、マイクロコントローラ１１５０の出力部は、ストロボ回路１１６０に接続されている。また、マイクロコントローラ１１５０は、同期復調器１１４０からの復調された出力信号を受けるための入力部Ｓ３を有している。ＰＭチューブ８００は、同期復調器１１４０の信号入力部に接続された信号出力部Ｓ１を有している。また、ダイオード検出器１１３０は、復調器１１４０のストロボ入力部に接続される信号出力部Ｓ２を有している。光学フィルタ１１２０は、図示のように、ＰＭチューブ８００とプリズム４２０の小さい主後側平面１１７０との間に設けられている。フィルタ１１２０は、活性層１１１０中における一時的な波の相互作用によって生じる放射成分を透過して、プリズム４２０内の一次放射線の散乱によって直接に形成される散乱放射線を反射および／または吸収するのに有効である。
【０１８２】
図１および図１０を参照しながら、光学的な前記構成の作用について説明する。ユーザ４０がシステム１０を起動させると、マイクロコントローラ１１５０は、ストロボ回路１１６０と協働して、ダイオードレーザ８１０を駆動するための変調信号を形成する。これにより、対応するストローブビーム１２００が形成される。レーザ８１０から出力される放射線の波長は、光学的開口４５０上に集められる唾および／または粘液サンプルを分析するために使用されるフルオロフォル（ｆｌｕｏｒｏｐｈｏｒｅｓ）の励起波長と一致するように選択される。そのようなフルオロフォルは、様々な波長、例えば深紅、緑または青の放射線波長で選択的に応答するように選択されても良い。コストを低減するためには、赤色放射線に対応する長い波長の放射線の使用をレーザ８１０から放射することが好ましい。これは、赤色レーザ光が非常に安価であり容易に入手できるからである。逆に、比較的短い青および緑の放射線波長で放射線を出力することができる半導体レーザダイオードは、現在、比較的高価である。しかしながら、赤色スペクトル領域で感度が良いＰＭチューブを使用しなければならず、これらは、青／緑領域で最も感度が良いＰＭチューブよりも若干高価である。しかしながら、そのため、光学的な構成１１００は、唾および／または粘液サンプルを分析するために使用されるフルオロフォルの種類と一致するように、様々な波長で動作することができ、また、システム１０は、任意の所望の光周波数で動作するように構成することができる。
【０１８３】
ビーム１２００は、１００Ｈｚ〜１００ｋＨｚの範囲の周波数でストロボからフラッシュされることが好ましい。ビーム１２００は、１００Ｈｚ〜１５００Ｈｚの範囲の周波数でストロボからフラッシュされることが更に好ましい。ビーム１２００は、ほぼ１０３０Ｈｚの周波数でストロボからフラッシュされることが最も好ましい。これは、そのようなストロボ周波数で帯域幅の制約が特に問題とならないため、標準的な構成部品を使用して設計するために、増幅回路（図示せず）をＰＭチューブ８００および同期復調器１１４０に直接に関連付けるからである。また、１０３０Ｈｚは、５０Ｈｚの商用電源と調和しない。これにより、システム１０は、病院や診療所で頻繁に見られる商用電源で作動する蛍光ストリップ光等の光源を変動させる５０Ｈｚによって殆ど影響されなくなる。
【０１８４】
ストロボ回路１１６０は、レーザ８１０を励起するために使用される射出電流を変調するように動作することができ、これにより、この射出電流がレーザ８１０の発振電流閾値を上回るように、また、下回るように周期的に切換えられることが好ましい。また、レーザ８１０は、一定の出力強度で動作されても良く、また、レーザ８１０からの出力ビームを時間的に変調して放射ビーム１２００を形成するために、別個の変調装置、例えば液晶（ＬＣＤ）セルが使用されても良い。
【０１８５】
レーザ８１０はストロボビーム１２００を放射する。ストロボビーム１２００は、ライトガイド８２０、８３０を介して伝搬して、対応する出口ビーム１２１０を形成する。出口ビーム１２１０は、プリズム４２０の第１の傾斜面１２１５へと伝搬され、そこで屈折されることにより、対応する屈折ビーム１２２０を形成する。屈折ビーム１２２０は、光学的開口４５０の平面と直交する垂線に対して角度θを成す。角度θは、６２°〜８０°の範囲であることが好ましい。角度θは約７０°であることが更に好ましい。
【０１８６】
屈折ビーム１２２０は、光学的開口４５０へと伝搬するとともに、そこで大部分が反射されて、反射ビーム１２３０を形成する。反射ビーム１２３０は、その後、プリズム４２０の第２の傾斜面１２３５へと伝搬して、そこから屈折し、ビーム１２４０として現われる。このビーム１２４０は、その後、検出器１１３０へと伝搬する。ビーム１２４０は、出力部Ｓ２で、復調器１１４０のための変調基準信号として使用されるストロボ信号を生じさせる。
【０１８７】
ビーム１２２０が光学的開口４５０に対して影響を与える場合、ビーム１２２０中に存在する放射線の一部は、一時的な波１２４５の形態を成して、開口４５０の平面中に結合する。この一時的な波１２４５は、境界領域内において、生物学的に活性な層１１１０とプリズム４２０自体との界面で伝搬する。境界領域は、周波数によって決まる。システムが動作する周波数で、これは、１００ｎｍ〜２００ｎｍ程度の厚さがあれば有効である。このように、ビーム１２２０が結合して一時的な波１２４５が形成されることにより、境界領域に存在する薬品の極めて有効な光学的調査を行なうことができる。フルオロフォルが境界領域に存在する場合、フルオロフォルは、一時的な波によって励起され、これにより、蛍光放射線が形成される。この蛍光放射線は、ビームの放射線周波数とは異なる放射線周波数にあり、その結果、フィルタ１１２０を使用して、前述した境界領域での蛍光と、ビーム１２２０からの散乱放射線とを区別することができる。すなわち、境界領域に存在するフルオロフォルは、放射線波長変換を行なうように作用することができる。
【０１８８】
境界領域で形成される蛍光放射線は、境界領域からプリズム４２０を介して伝搬し、プリズムの面１１７０から射出され、フィルタ１１２０を介してＰＭチューブ８００へと伝搬する。これにより、対応する検知信号が出力部Ｓ１で形成される。検知信号は、復調器１１４０の信号入力部に送られるとともに、出力部Ｓ２からの信号と同期して復調器１１４０で復調され、これにより、復調信号が出力部Ｓ３で形成される。この復調信号は、その後のサンプリングおよび対応するデータＤへの変換のために、マイクロコントローラ１１５０に送られる。その後、マイクロコントローラ１１５０は、データＤとプログラム化した閾値レベルＴとを比較し、これにより、光学的開口４５０上に集められ且つ光学的開口に沿う一時的な波放射伝搬により調査される唾および／または粘液サンプル中に病原体が存在するか否かを判断する。
【０１８９】
蛍光度合い、すなわち、データＤの大きさは、予め、すなわち、データＤ１を供給する前に測定することができ、その後、再び、すなわち、データＤ２を供給するとともに、唾および／または粘液サンプルを収集して光学的開口４５０上に機械的に集束した後に測定することができる。方程式１（Ｅｑ．１）によって与えられた差分値、すなわち、
ΔＤ＝ｍｏｄｕｌｕｓ（Ｄ２−Ｄ１）                  Ｅｑ．１
は、その後、マイクロコントローラ１１４０で計算される。この差分値ΔＤは、その後、閾値Ｔと比較され、サンプル中に病原体が存在するか否かが判断される。そのような差分測定方法は、出力部Ｓ１で供給される検知信号に対する体系的な負担を除去する場合に有効である。そのような体系的な負担は、プリズム４２０内での散乱によって生じ、特にプリズムがプラスチック材料によって形成される場合には、プリズム４２０内に残留する蛍光に起因し、また、フィルタ１１２０によって与えられる限られた放射線波長識別能によって生じる。プリズム４２０を形成するのに適したプラスチック材料は、パースペクス・アクリラート、ポリカーボネート、およびポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を含んでいる。なお、可能な場合には、蛍光を呈する高分子材料の使用が回避される。
【０１９０】
閾値Ｔは、レーザ８１０からビーム１２１０中に供給される光学的調査放射線出力に比例するように設定される。閾値Ｔは、特に機械的な製造公差が厳密に制御されない場合にプランジャ２３０同士で異なる可能性があるプリズム４２０中への光結合の効率に相当するように、検出器１１３０で受けられるビーム１２４０中の放射線出力に比例するように設定されることが更に好ましい。
【０１９１】
以上、ＰＭチューブ８００の使用について説明したが、他のタイプの光検出器、例えば、アバランシェ・フォトダイオード、フォトトランジスタ、または低雑音フォトダイオードを使用できることは言うまでもない。信号対雑音比（ＳＮ比）を考慮することができる場合には、レーザ８１０を低コストで且つ輝度が高い発光ダイオード（ＬＥＤ）に取って代えることが好ましい。
【０１９２】
必要に応じて、フィルタ１１２０は、例えば幾つかの回折格子層を使用することによりその波長識別能を高めるため、幾つかの光学フィルタ部品を備えていても良い。また、マイクロコンピュータ１１５０は、検知信号における体系的な安定した一時的ドリフトを明らかにして、冷機状態から作動された時のシステム１０の暖機運転特性を明らかにするようにプログラムすることができる。そのようなドリフトの評価は、機械的に集束されたサンプルを光学的開口４５０に導入する前に数分間だけ光学的開口４５０を調査することにより行なうことができる。
【０１９３】
マイクロコントローラ１１５０は、読み取りユニット５０からデータベースに後からダウンロードするため、検査結果および対応する基準コードを記録するデータロガーを有していることが好ましい。そのような構成において、読み取りユニット５０は、読み取りユニット５０によって行なわれる各検査に識別基準を割り当てることができるように、データ入力キーパッドを有していることが好ましい。データロギング特性を与えるようにマイクロコントローラ１１５０が構成されている場合には、病気が流行している間に、マイクロコントローラ１１５０を効果的に使用して、病原体感染率統計データを形成することができる。
【０１９４】
吐き出された息とは異なる他の源からの液体サンプルを調査するようにシステム１０を構成できることは言うまでもない。図１１を参照すると、チューブ１３１０内を流れるあるいはチューブ１３１０内に停滞する血液サンプル等の液体を分析するためのシステム１０の部分における他の構成が示されている。プリズム４２０は、チューブ１３１０の側部領域の一体部分であり、あるいは、チューブ１３１０の側部領域に取り付けられる。ビーム１２１０は、ビーム１２２０、１２３０としてプリズム４２０を通過するとともに、チューブ１３１０内の液体サンプルと接触状態で対向するプリズム４２０の主面に付着したフルオロフォルを励起する。血液等の液体サンプルの組成に応じたフルオロフォルの蛍光は、ＰＭチューブ８００によって受けられ、これにより、後の同期検知のため、ストロボ検知信号が出力部Ｓ１で形成される。従って、図１１に従って変更されたシステム１０は、病原体に関して、血液または尿等の他の体液を連続して監視することができ、その結果、病院および体液処理施設で幅広く適用することができる。
【０１９５】
また、必要に応じて、チューブ１３１０を通じてサンプル空気流を連続的に流して、例えば空気感染する病原体、有毒な汚染物質、および爆発性蒸気を検知することもできる。従って、生物学的測定システム１０は、結核等の呼吸器の病原体を単に検知する以外の他の用途にも適用可能である。
【０１９６】
プランジャ１１０、２３０において、ダブ型プリズム４２０を図１２に符号１４００で全体的に示された他のプリズムに取って代えることができる。このプリズム１４００は、図示のように５５°、１２５°、７０°、および１１０°の内角を有していることが好ましい。随意的に、符号１４１０で示される面は、ビーム１２１０を反射してビーム１２２０を形成する際に面１４１０の反射性能を高めるため、ミラーコーティングされた面であっても良い。プリズム１４００は、内側の反射ロスを低減することにより、システム１０に対して高い検知信号対雑音比を与えることができる。
【０１９７】
また、多重反射がプリズム内で生じるように受け入れ角度が設定されているダブ型プリズムまたは他のプリズムを採用することができる。例えば、他の適したプリズムは、Ｃ．Ｎ．ＢａｎｗｅｌｌおよびＥ．Ｍ．ＭｃＣａｓｈによる本、「分子分光法の原理」（１９９４）マグローヒル、第４版に記載されており、その内容はこれを参照することにより本願に組み込まれる。
【０１９８】
抗体上のフルオロフォルが検知のためのマーカーとして使用される場合、タンパク質およびＤＮＡ等の生体物質の検知にとって、蛍光測定が非常に重要であることが分かってきている。そのような蛍光測定を使用した検知は、以下のいずれかによって実行することができる。
（ａ）バルク蛍光測定、または
（ｂ）一時的な波の検知といった調査技術の適用により、または
（ｃ）キャビティ・リングダウン（ｃａｖｉｔｙ  ｒｉｎｇ  ｄｏｗｎ）分光法、または
（ｄ）変位検定法（ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ  ａｓｓａｙ）を使用することにより。
【０１９９】
そのような蛍光測定は、特異性、簡素化、感度に関して、幾つかの利点を与えることができる。一時的な波の検知は良く知られているが、低コストな一時的な波の蛍光測定は、本発明において記載されるような病原体検知における用途において、まだ商業的に利用することができない。
【０２００】
また、光学的調査領域上に収集した後のサンプル分析は、蛍光測定以外の手段を使用して行なうことができることは言うまでもない。例えば、放射性で且つ燐光性のマーカーを使用することができ、あるいは、化学発光技術を使用することもできる。
【０２０１】
また、検知は、免疫学的検定システムや一時的な波と関連しない他の形式の分光法を使用して行なうこともできる。例えば、赤外線分光法は、赤外線スペクトルの特定の領域での「グループ周波数」に基づいて、特定の分子の一部の存在を確認することができる。これらは、伝達幾何学および反射幾何学の両方を使用して行なうことができる。この場合、後者は、一時的なＩＲ放射線の吸収を検知する。他の可能性は、信号を増強することができ、従って、感度を増幅する表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ）、表面音波（ＳＡＷ）検知であることが好ましいが、これらに限定されない。
【０２０２】
４．システム生化学
以上において、測定システム１０は、そのハードウェアに関して説明されている。以下の説明では、システム１０の化学的な態様について詳細に説明する。
【０２０３】
４．１  生化学的な概要
測定システム１０は、２つの他の検知方法にしたがって動作することができる。すなわち、
（ａ）病原体の存在によって生じるフルオロフォル変位（すなわち、競争的な変位検定法）により、または
（ｂ）病原体の存在によって促進されるフルオロフォル結合（すなわち、選択的な結合検定法）により。
【０２０４】
競争的な変位検定法においては、病原体がサンプル収集ユニット３０内に導入されると、出力部Ｓ１での検知信号が減少する。逆に、選択的な結合検定法においては、病原体が収集ユニット３０内に導入されると、出力部Ｓ１での検知信号が増大する。一方または他方の検定方によって特定のタイプの病原体が最も良く検知されるため、両方の検定法は適切である。
【０２０５】
選択的な結合検定法において、光学的開口４５０には、製造中に、検知される病原体に対して拘束力がある第１の抗体がコーティングされる。動作時、病原体は、光学的開口４５０上に機械的に集束されるとともに、第１の抗体に対するその親和性により、光学的開口に固定されるようになる。次に、病原体に対して親和性を有する第２の抗体に拘束（結合）されたフルオロフォルがサンプルチューブ７０、２００内に解放される。これにより、フルオロフォルは、光学的開口４５０で第１の抗体に対して固定された病原体に拘束（結合）されるようになる。病原体は、異なる抗体が結合する幾つかの表面領域をたびたび有するため、必要に応じて、第１および第２の抗体を同一のものにしても良いが、同一にしなくても良い。第２の抗体およびそれに対応するフルオロフォルは、シールキャップ９００のリザーバ９１０、９２０のうちの一方内に保持された液体の形態を成していても良い。光学的開口４５０において病原体が第１の抗体に対して直接に固定され、第２の抗体に結合されたフルオロフォルが病原体に対して固定されると、一時的な波の放射線１２４５がフルオロフォルと強く相互作用し、これにより、ＰＭチューブ８００によって検知できる十分な蛍光が形成される。
【０２０６】
競争的な結合検定法において、光学的開口４５０には、製造中に、調査される病原体を拘束する第１の抗体がコーティングされる。また、製造中、第１の抗体に対して弱く結合する病原体の類似物質に結合されたフルオロフォルが、光学的開口４５０に加えられる。機械的に集束されたサンプルが光学的開口４５０に加えられると、サンプル中の病原体は、弱く結合したフルオロフォルと対応する類似物質とを変位させ（押しのけ）、代わりに、固定された第１の抗体に結合する。弱く結合したフルオロフォルおよび対応する類似物質は、変位されると、一時的な波伝搬１２４５をサポートする境界領域から離れるように移動し、これにより、ＰＭチューブ８００によって検知される蛍光が減少する。シールキャップ９００のリザーバ９１０、９２０のうちの１つまたは複数は、最終的に安定した読み取りをより迅速に行なうことができるように、対応する類似物質に結合されて変位されたフルオロフォルを光学的開口４５０から除去するのに役立つ洗浄剤を含んでいる。
【０２０７】
なお、これらの検査に使用できる抗体は、モノクローナル抗体またはポリクローナル抗体の形態を成していても良い。
【０２０８】
４．２  抗体の固定化技術
抗体を、ガラスまたはプラスチックの面、例えば光学的開口４５０に固定することに関しては、既に十分に研究されており、多くのプロトコルが存在する。これらのプロトコルは、主として、周知のＥＬＩＳＡ試験の成功から得られている。この試験において、９６−ウェルプレート上に固定された抗体は、そのような試験の重大な構成要素を形成する。Ｔ．ＣａｓｓおよびＦ．Ｓ．Ｌｉｇｌｅｒ（オックスフォード大学出版物）によって編集された教科書「分析における固定された生体分子：実用的なアプローチ」には、多くの固定化プロトコルの詳細な概要が記載されている。前記教科書は、これを参照することにより本願に組み込まれる。
【０２０９】
そのようなプロトコルはそれぞれ、一般に、
（ａ）表面が洗浄され且つ随意的に活性化される準備ステップと、
（ｂ）抗体または抗体の一部が表面に付着される培養ステップと、および
（ｃ）表面に対する生体分子の非特異的結合を防止するブロッキングステップと、
を備えている。
【０２１０】
濯ぎステップは、一般に、培養ステップおよびブロッキングステップの後に行なわれる。準備が調った表面は、その後、乾燥されるとともに、乾燥雰囲気内に格納される。培養時間は、捕らえられる分子（すなわち、病原体）および表面の組成によって殆ど決まる。
【０２１１】
表面の活性化は、一般に、表面を照射し、あるいは、抗体を結合することができる活性基を組み込んだシラン等の薬品またはプラズマに表面を晒すことにより行なわれる。化学的に活性な基が表面上に存在すると、通常、簡単な培養ステップによって、抗体を十分に結合することができる。また、以下、そのような抗体をレセプタと称する。
【０２１２】
４．３  競争的な結合検定法における類似物質
前述した競争的な変位検定法で使用される類似物質は、レセプタ、例えばプリズム４２０の光学的開口４５０上に固定される抗体に結合する分子または分子基に対応しているが、その場合、検知される病原体よりも結合定数が低い。類似物質とレセプタとの間の結合定数は、病原体とレゼプタとの間の結合定数の１０％よりも低く、できれば、１％よりも低い。
【０２１３】
これらの類似物質は、密接に関連した種からの同様の分子であっても良い。例えば、羊の黄体形成ホルモンは、人間の絨毛性ゴナドトロピンの類似物質を形成することができる。また、類似物質は、病原体の構造を模倣するように合成された分子、特に抗体が結合するエピトープ、または、病原体の改質バージョンであっても良い。
【０２１４】
また、類似物質として病原体の派生物を使用すると、有益である。そのような派生物は、人工的な派生物、例えば、大きなあるいはイオンの基（結合エネルギを減らすことができる）を加えることにより改質された分子、また、立体的な干渉または帯電干渉（ｓｔｅｒｉｃ  ｏｒ  ｃｈａｒｇｅ  ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）を加えることによりあるいは病原体の結合部位における構造変化を引き起こすことができる大きな基への結合により改質された分子であっても良い。タンパク質の検体の場合、部位指向性突然変異生成（ｓｉｔｅ  ｄｉｒｅｃｔｅｄ  ｍｕｔａｇｅｎｅｓｉｓ）等の組み換え分子生物学技術により、タンパク質の対応するアミノ酸配列を、レセプタに対する結合部位の近傍で改質することができる。また、これらは、対象の検体の自然の代謝体であっても良い。
【０２１５】
そのような類似物質を準備するために必要な技術は知られており、また、そのような類似物質の形態も従来技術である。有機分子の化学的な改質、天然に存在する分子の生化学的な改質、および構造的な模倣物すなわち分子の合成は、技術的に知られている。候補となる類似物質の適合性は、候補となる類似物質と検体との間での競争的ＥＬＩＳＡ検定法によって、あるいは、レセプタとの結合定数を測定することによって決定される。
【０２１６】
病原体に対して敏感に反応するポリクローナル抗体およびモノクローナル抗体、例えば、ヒト結核菌は、幾つかの商業的な製造メーカ、例えば英国のＳｋｙｂｉｏ社から簡単に入手することができる。そのような抗体は、かなりの量で購入することができ、標準的な周知の化学反応を使用してラベル付けして固定することができる。
【０２１７】
４．４  フルオロフォル
システム１０での使用に適したフルオロフォルの選択は、システム１０の技術的な性能、例えば、システムの信号対雑音比すなわち病気の始まりを早期に発見するシステムの能力に関して重要な意味を持っている。
【０２１８】
市販されているフルオロフォルは多く存在する。そのようなフルオロフォルの最も重要な性質は、
（ａ）フルオロフォルが励起できる放射線の波長の調査範囲を限定するその吸収帯域、および、
（ｂ）その放射帯域、すなわち、励起時にフルオロフォルから蛍光放射線が放射される波長範囲、
である。
【０２１９】
吸収帯域は、使用される調査光源すなわちシステム１０のレーザ８１０のスペクトルと極力重なり合っていなければならない。また、放射帯域は、吸収帯域とできる限り重なり合わないようにしなければならない。これらの性質は、システム１０で使用できるフルオロフォルの範囲を制限する。システム１０に最適なフルオロフォルの選択に影響を与え得る他の要因は、
（ａ）対応する対象分子、例えば抗体または類似物質に対してフルオロフォルを簡単に連結することができること、および
（ｂ）フルオロフォルの吸収帯域と放射帯域との間の分離、および
（ｃ）フルオロフォルから放射される蛍光放射線の輝度
である。
【０２２０】
営利会社Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｐｒｏｂｅは、アレクサ色素シリーズと呼ばれる実用範囲の蛍光色素を製造して供給している。このシリーズは、特に明るいレーザダイオードまたは赤色ＬＥＤ等の一般的な光源と共にうまく協働するように形成された多くの分子を含む、３４６ｎｍ〜６８４ｎｍの範囲の最適な励起波長を有する多くの明るいフルオロフォルを含んでいる。例えば、フルオレセインイソチオシアネート（ＦＩＴＣ）、ＢＯＤＩＰＹ、フィコエリトリン、アロフィコシアニン（ＡＰＣ）、ローダミン、テキサスレッド・オレゴングリーンなど、多くの他の色素が存在し、また、これらの色素は、広く使用されている。これらの色素の幾つかおよびそれらの関連するパラメータが表１に示されている。システム１０においては、必要に応じて、こられの色素のうちの１つまたは複数を単独であるいは組み合わせて使用することができる。
【０２２１】
【表１】
2004537038.tif 000003
【０２２２】
性能を向上させるため、１つまたは複数の抗体および類似物質に対して蛍光材料を含むラテックス球を結合し、システム１０の検知感度を高めるようにしても良い。そのようなラテックス球は、光学的開口４５０での一時的な放射波１２４５による励起に応じて蛍光放射度合いを高めることができる。
【０２２３】
ラテックス球は、幅広い界面化学的性質をもって、Ｄｙｎａｌ  Ｂｉｏｔｅｃｈらの会社から市販されている。そのような界面化学的性質は、フルオロフォルを含むことができ、また、球に磁気特性を与えることもできる。サンプルチューブ７０、２００内において、唾および／または粘液サンプルを突起４３０上に機械的に集束する時にフルオロフォルを備えるラテックス球の磁気的な吸引力は、システム１０の測定感度を高めるのに非常に有益である。このシステムにおいて使用されるラテックス球は、直径が５０ｎｍ〜１μｍの範囲であることが好ましく、１００ｎｍ〜２００ｎｍの範囲であること、すなわち、光学的開口４５０での一時的な波の透過の境界深さと一致していることが更に好ましい。
【０２２４】
選択的結合検定法において、磁気的にラベル付けされた蛍光ラテックス球は、サンプルを光学的開口４５０に機械的に集束する前に、シールキャップ９００の一方のリザーバ９１０、９２０からサンプルチューブ７０、２００内に解放されても良い。この場合、ラテックス球の収集を助けるために、光学的開口４５０および／または突起４３０には、１つまたは複数の小さな可動永久磁石が設けられていることが好ましい。サンプルを収集して光学的開口４５０上に集束した後、光学的開口４５０で検知される結合された種だけを残して、光学的開口４５０に対して化学的に結合されなかった球をバルク液体中に拡散させることができるように、磁石が離れるように移動されても良い。
【０２２５】
４．５  随意的な溶解感度向上
病原体の検知に対するシステム１０の感度は、溶解として知られる処理を使用することにより、高めることができる。溶解は、病原菌等の細胞をそのフラグメントに分解する処理である。抗体がラベル付けされたフルオロフォルは、これらのフラグメントに結合することができる。また、フラグメントは、光学的開口４５０で抗体に結合することができる。
【０２２６】
バクテリア等の細菌を溶解するために使用される方法は多種多様に存在する。そのような方法は、１つまたは複数の化学的、機械的、および熱的処理を含んでいる。これらの処理は、当業者に知られている。サンプルチューブ７０、２００内に集められた病原体の溶解は、溶解フラグメントが光学的開口４５０に固定された第１の抗体に結合でき且つ対応するフルオロフォルに結合された第２の抗体に結合できるという点で有益である。従って、溶解は、例えば少なくともその規模に応じて、システム１０内での前述した選択的な結合検定法における検知効率を高めることができる。同様に、溶解は、前述した競争的な変位検定法の場合、より競争的な変位領域を光学的開口４５０に生じさせることができる。
【０２２７】
化学的な溶解方法は、リゾチーム等の酵素の使用、または、細胞壁を破壊するＳＤＳ等の界面活性剤の使用を含んでいる。細胞膜を物理的に破壊する機械的な方法には、例えば、窒素キャビテーションボム、フレンチプレスまたはヒューズプレス、音波処理、ガラスビードまたは浸透溶解技術が含まれる。熱的溶解は、細胞壁を破壊する極端な温度軌跡（偏位）を使用する。そのような温度軌跡は、細胞培養の冷凍および解凍を繰り返すことから成っていても良い。
【０２２８】
ミコバクテリア、例えばヒト結核菌は、溶解することが特に困難である。ミコバクテリアに特に適合する溶解緩衝液は、ミコバクテリアの細胞壁を破壊するリゾチーム等の付加的な試薬を含んでいる。
【０２２９】
溶解中、細胞内領域から解放された酵素は、しばしば、システム１０内の検知対象分子を攻撃する。しかしながら、対象分子が消化されあるいは変性されないように、タンパク質分解酵素抑制剤等の付加的な含有物を含むように溶解緩衝液を形成することができる。表２は、病原体検知性能を高めるためにシステム１０内で使用できる溶解プロトコルのリストを示している。
【０２３０】
【表２】
2004537038.tif 000004
【０２３１】
溶解は、サンプルの機械的な集束が収集装置３０内で行なわれる前に、あるいは、機械的な集束が達成された後に、収集装置３０内で行われることが好ましい。
【０２３２】
標準的な免疫学的検定で使用される周知の多くの増幅技術を利用することにより、システム１０の感度を更に高めることができることは言うまでもない。そのような増幅技術は、ビオチン／アクシジン（ａｘｉｄｉｎｅ）またはビオチン／ストレプタビジン（ｓｔｒｅｐｔａｖｉｄｉｎ）サンドイッチ技術および酵素結合検定法を含むが、これらに限定されない。また、前述したシステム１０のような蛍光信号以外の解決策においては、例えば色変化を生じるＥＬＩＳＡ検定法の場合と同様に、フルオロフォルに代えてあるいはフルオロフォルに加えて、クロモジェニック物質を使用することもできる。そのような色変化は、色に反応する電子検出器を使用して、あるいは、肉眼を使用して、電子的に検知することができる。
【０２３３】
４．６  システム内における生物学的な相互作用の説明
特にシステム１０内で生じる生物学的な反応に関して、システム１０の動作をより完全に説明するため、図１３〜図１５を参照する。
【０２３４】
４．６．１  選択的な結合検定法
図１３を参照すると、光学的開口４５０におけるサンプルチューブ２００内での作用によって生じる結合プロセスが示されている。
【０２３５】
ステップＡにおいては、符号１５００で示される第１の抗体が光学的開口面４５０に結合される。第１の抗体１５００は、プランジャ１１０、２３０の製造中に堆積される。光学的開口面は、測定された一次蛍光および一時的な波の放射線を用いて、光学的に調査される。
【０２３６】
ステップＢにおいては、前述したように、唾および／または粘液サンプルがサンプルチューブ７０、２００内で機械的に集束されて光学的開口４５０に堆積され、この光学的開口４５０において、図示のように、対象となる特定の病原体１５２０が第１の抗体１５００に結合される。
【０２３７】
ステップＣにおいては、図９に関して前述したようにシールキャップ９００の１つまたは複数のリザーバ９１０、９２０を破裂させることにより、これらのリザーバから、フルオロフォルがラベル付けされた第２の抗体１５３０、１５４０が解放される。フルオロフォルがラベル付けされた第２の抗体１５３０、１５４０は、ステップＢの場合と同様に、光学的開口面４５０上に流れ、ステップＣにおいて特定の病原体１５２０に結合される。第１および第２の抗体１５００、１５３０、病原体１５２０、およびフルオロフォル１５４０が結合された光学的開口４５０は、その後、一次蛍光を測定するために使用した時と同じ大きさの一時的な波の放射線を使用して、光学的に調査することができ、これにより、二次蛍光を測定することができる。一次蛍光と二次蛍光との間の差は、病原体１５２０の存在を推察できるフルオロフォル１５４０の存在を暗示する。
【０２３８】
図１３のプロセスは、図１４に示されるように変更することができる。
【０２３９】
図１４のステップ１においては、唾および／または粘液の形態を成す病原体１５２０がサンプルチューブ７０、２００の内壁上に堆積される。
【０２４０】
その後、ステップ２においては、シールキャップ９００の１つまたは複数のリザーバ９１０、９２０から、第２の抗体１５３０およびその対応するラテックス球の形態を成すフルオロフォル１５４０が解放される。第２の抗体１５３０は、サンプルチューブ２００内で病原体１５２０に結合する。その後、プランジャ２３０を使用して、第２の抗体１５３０および対応する比較的大きなラテックス球に結合された病原体１５２０を機械的に集束する。そのようなステップの順番は、収集するために図１３の場合よりも比較的多い液体が存在することを意味している。この比較的多い液体は、チューブ２００内に唾および／または粘液が殆ど堆積しない場合に有益である。
【０２４１】
その後、ステップ３においては、第２の抗体１５３０およびフルオロフォル１５４０を担持したそのラテックス球に結合された病原体１５２０が光学的開口４５０に与えられ、この光学的開口４５０において、これらが光学的開口４５０に固定された第１の抗体１５００と結合する。これにより、病原体１５２０、抗体１５００、１５３０、フルオロフォルを担持したラテックス球は、一時的な放射線を用いて調査してサンプル中に病原体１５２０が存在することを知らしめる際に、開口４５０および蛍光に結合される。
【０２４２】
４．６．２  競争的な結合検定法
図１５には、競争的な結合検定法が示されている。
【０２４３】
ステップ１において、光学的開口４５０には、製造中に第１の抗体１５００が結合される。また、検知される病原体１５２０の類似物質１６００が、固定された第１の抗体１５００に弱く結合するべく開口４５０に加えられる。類似物質１６００には、フルオロフォル１５４０に結合された第３の抗体１６１０がきちんと対応付けられている。必要に応じて、フルオロフォル１５４０は、前述したラテックス球に結合されたフルオロフォルであっても良い。
【０２４４】
動作時、第１の蛍光測定値を得るために、光学的開口４５０が一時的な放射線を使用して調査される。次に、唾および／または粘液サンプルがチューブ２００の内面で収集される。その後、サンプルは、前述したようにプランジャ２３０を使用して機械的に集束され、最終的に、光学的開口４５０上に堆積される。
【０２４５】
ステップ２において、機械的に集束されたサンプル中の病原体１５２０は、第１の抗体１５００に関してより大きな親和力を有しており、類似物質１６００を競争的に押しのける。これにより、類似物質１６００は、その対応するフルオロフォルと共に第１の抗体から引き離され、光学的開口４５０で一時的な放射線が伝搬する場所から離れた領域へと移動される。その後、光学的開口４５０は、前記第１の測定値を得るために使用したと同じ振幅の一時的な波の放射線を用いて２度目の調査が成される。これにより、第２の蛍光測定値が得られる。第１の測定値と第２の測定値との間の差は、押しのけられた（変位された）フルオロフォルの数を示しており、従って、推測により、収集されたサンプル中の病原体１５２０の存在を示している。
【０２４６】
４．６．３  蛍光または一時的な波を含まない検定検知方法
測定システム１０は、一時的な波によるフルオロフォルの励起に依存しない検知・ラベリングスキームを利用するようになっていても良い。そのようなスキームの例について概説する。
【０２４７】
標準的な方法
ステップ１：表面境界ＩｇＧを用いてサンプルを培養する。存在する任意の検体がＩｇＧによって表面に固定される。
ステップ２：濯ぎを行なう。
ステップ３：ラベル付けされたＩｇＧを用いて培養する。固定された任意の検体が存在する場合には、ラベル付けされたＩｇＧが表面に固定される。
ステップ４：結合されなかったＩｇＧおよびラベルを除去するために濯ぎを行なう。
ステップ５：必要に応じて現像剤を加える。
ステップ６：結果を測定する。
【０２４８】
そのようなスキームを用いると、２つの異なるエピトープで対象となったモノクローナル抗体が使用される場合、２つの培養ステップを同時に行なうことができ、これにより、ステップ２とステップ４との間で濯ぎを行なわなくて済む。
【０２４９】
考えられるラベルは、表３に記載された物質を含むが、これらに限定されない。
【０２５０】
【表３】
2004537038.tif 000005
【０２５１】
５．０  測定システムを使用できる用途
サンプルが唾および／または粘液ではない用途で、生物学的測定システム１０を使用することができる。システム１０によって分析できる考えられる他のサンプルは、例えば、以下のうちの１つまたは複数を含んでいる。
（ａ）血液、
（ｂ）尿、
（ｃ）病原血清、
（ｄ）精液、
（ｅ）唾液、
（ｆ）涙、および
（ｇ）汗。
【０２５２】
また、測定システム１０は、空気中の微生物、胞子、花粉または、空気中の塵（例えば、危険な薬品を使用しおよび／または製造する化学処理工場からの塵）といった浮遊微小粒子を調査するようになっていても良い。
【０２５３】
前述した測定システム１０は、以下のものを含むがこれらに限定されない多くの他のバクテリアおよびウイルスの感染の検知で使用できるようになっていても良い。
（ａ）インフルエンザ肺炎やウイルス性肺炎等の他の形式の肺炎、
（ｂ）結核、
（ｃ）マラリア、
（ｄ）ジフテリア、
（ｅ）ループスエリテマイトシス（ｌｕｐｕｓｅｒｅｔｈｅｍｙｔｏｓｉｓ）、
（ｆ）百日咳、
（ｇ）他の発酵病、
（ｈ）連鎖球菌、および
（ｉ）ブドウ球菌。
【０２５４】
また、測定システム１０は、ウイルス粒子、過敏症または胞子、花粉または生物学的な自然の他の粒子、非有機的であるが抗体、核酸、または、他の適当な認識群によって検知することができる粒子を検知するようになっていても良い。そのような非有機的な粒子には、有毒成分の浮遊微小粒子、制御された麻酔剤、爆薬、あるいは、空気中、水中、他の液体中に存在する他の任意の粒子が含まれていても良い。
【０２５５】
また、測定システム１０は、特定の形態の癌の指標等の交感神経性粒子を検知するようになっていても良い。
【０２５６】
また、測定システム１０は、病気を引き起こさない抗体等の粒子を検知するようになっていても良い。すなわち、測定システム１０は、ＨＩＶおよびＡＩＤＳの早期検知に簡単に使用できるようになっていても良い。これにより、そのような病気に対処する南アフリカ等の国においては、価値ある技術となる。
【０２５７】
前述した生物学的測定システム１０を修正できることは言うまでもない。例えば、病原体に関して調査される粒子を認識して結合するために抗体が使用されるが、他の認識群を使用することもできる。例えば、以下の物質のうちの１つまたは複数を使用することができる。
（ａ）酵素等のタンパク質、
（ｂ）他の一連の核酸または核酸類似物質のアプタマー、
（ｃ）タンパク質の類似物質、
（ｄ）人工的なポリペプチド、および
（ｅ）完全の有機体。
【０２５８】
サンプル中の粒子自体が蛍光である場合、これらを直接に調査して、放射線を形成することができる。そのような粒子によれば、前述したように蛍光的にラベル付けされた抗体を処理する必要性がなくなる。
【図面の簡単な説明】
【０２５９】
【図１】本発明に係る生物学的測定システムの概略図である。
【図２】図１の測定システムのサンプル収集ユニットの動作についての概略図である。
【図３】図１の測定システムのサンプル収集チューブの図である。
【図４ａ】図３の収集チューブと共に使用するのに適したプランジャの図である。
【図４ｂ】図３の収集チューブと共に使用するのに適したプランジャの図である。
【図４ｃ】図３の収集チューブと共に使用するのに適したプランジャの図である。
【図５】図１の測定システムの読み取りユニットの電子モジュールの図である。
【図６】図１の測定システムのための他のサンプル収集チューブの図である。
【図７】図１の測定システムのための更に他のサンプル収集チューブの概略図である。
【図８ａ】図５の電子モジュール内に含まれる光学部品の図である。
【図８ｂ】図５の電子モジュール内に含まれる光学部品の図である。
【図９】図２のサンプル収集ユニット内に含まれるシールキャップの概略図である。
【図１０】図１の測定システム内で使用される光学的構成の概略図である。
【図１１】血液等の液体サンプルを分析できる図１の測定システムの変形例を示す図である。
【図１２】図１の測定システムに組み込まれるコンパクトなダブプリズムの概略図である。
【図１３】図１のシステムで使用される選択的結合検定法の図である。
【図１４】図１のシステムで使用される選択的結合検定法の図である。
【図１５】図１のシステムで使用できる競争的変位検定法の図である。
【符号の説明】
【０２６０】
１０    生物学的測定システム
３０    収集手段
４０    ユーザ
５０    読み取りユニット
６０    ディスプレイ
７０    サンプルチューブ
８０    入力オリフィス
９０    中間オリフィス
１００    バッグ
１０５    ガス排出オリフィス
１１０    プランジャ
１２０    光学面
１３０    突出部
２００    チューブ
２１０    開口端部
２２０    端部
２３０    プランジャ
２４０    サイドチューブ
２５０    フィルタガーゼ
２６０    外周リング
２７０    端面
３００    生理食塩水噴霧アセンブリ
３２０    毛細管
４００    中空領域
４１０    円形フランジ
４２０    プリズム
４３０    突起
４４０    外周端部
４５０    光学的開口
５００    円柱形状
５１０    光学的インタフェース領域
５２０    端部
６００、６５０    チューブ
６１０    隔膜オリフィス
６２０    円筒部分
７００    サンプル収集チャンバ
７１０    ボックス
７２０    入口パイプ
７５０    プリズム
７６０    出口パイプ
８００    ＰＭチューブ
８１０    レーザ
８２０、８３０    ライトガイド
９００    キャップ
９１０、９２０    液体リザーバ
９３０、９４０    液体
９５０    シールトップ
９６０、９７０    膜
９８０、９９０    スチールピン
１０００    特徴的構成
１１００    光学的な構成
１１１０    生物学的に活性な層
１１２０    フィルタ
１１３０    検出器
１１４０    同期復調器
１１５０    マイクロコントローラ
１１６０    ストロボ
１２００    光出力ビーム
１２１０、１２４０    ビーム
１２１５    傾斜面
１２２０    屈折ビーム
１２３０    反射ビーム
１２３５    第２の傾斜面
１２４５    波伝搬
１３１０    チューブ
１４００    プリズム
１４１０    面
１５００、１５１０    抗体
１５２０    病原体
１５３０、１５４０    ラベル付けされた第２の抗体
１６００    類似物質
１６１０    第３の抗体
【図１】
2004537038.tif 000006
【図２】
2004537038.tif 000007
【図３】
2004537038.tif 000008
【図４ａ】
2004537038.tif 000009
【図４ｂ】
2004537038.tif 000010
【図４ｃ】
2004537038.tif 000011
【図５】
2004537038.tif 000012
【図６】
2004537038.tif 000013
【図７】
2004537038.tif 000014
【図８ａ】
2004537038.tif 000015
【図８ｂ】
2004537038.tif 000016
【図９】
2004537038.tif 000017
【図１０】
2004537038.tif 000018
【図１１】
2004537038.tif 000019
【図１２】
2004537038.tif 000020
【図１３】
2004537038.tif 000021
【図１４】
2004537038.tif 000022
【図１５】
2004537038.tif 000023
【国際公開パンフレット】
2004537038.tif 000024
2004537038.tif 000025
2004537038.tif 000026
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2004537038.tif 000113
2004537038.tif 000114
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004537038.tif 000115
2004537038.tif 000116
【手続補正書】
【提出日】平成15年7月11日(2003.7.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンプル中に含まれる成分の濃度を測定するための生物学的測定システム（１０）であって、前記システム（１０）は、
（ａ）エアゾール状のサンプルを収集するように適合された収集手段（３０）と、
（ｂ）収集手段の内側表面からサンプルを機械的に収集するための集束手段（２００、２３０、４３０）と、
（ｃ）集束されたサンプル中に存在する成分に光学的にラベルを付けるためのマーキング手段（１５３０、１５４０）と、および
（ｄ）ラベル付けされた成分を光学的に調査することにより、サンプル中に存在する成分の濃度の指標を形成するための調査手段と、
を備えていることを特徴とするシステム（１０）。
【請求項２】
前記集束手段は、サンプルが堆積される表面を擦り落してサンプルを空間的に集束させる特徴的構成を更に備えている請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項３】
前記特徴的構成は、空間的に集束されたサンプルを光学調査領域にわたって広げるために弾性的に変形することができ、光学的調査領域において、集束されたサンプルが光学的な調査に晒される請求項２に記載のシステム（１０）。
【請求項４】
前記マーキング手段は、蛍光マーカーによって前記成分の存在を光学的にマーキングするために、選択的結合検定法および競争的変位検定法のうちの少なくとも一方を備え、前記蛍光マーカーは、選択的結合検定法および競争的変位検定法のうちの少なくとも一方で使用できる抗体に結合され、前記蛍光マーカーは、媒介キャリアによって前記抗体に結合されたフルオロフォルを備え、これにより、複数のフルオロフォルが各抗体に対応付けられ、また、媒介キャリアがラテックス球の形態を成している請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項５】
前記調査手段は、前記成分の存在によって生じた光学的な応答の変化を検知するための光学一時検出器（５０、８００、８１０）を備えている請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項６】
前記一時検出器は、
（ａ）集束されたサンプルを調査するための調査放射線源として、ダイオードレーザおよびＬＥＤのうちの１つまたは複数と、および
（ｂ）サンプルの光学的な調査に応じて集束されたサンプルから放射された蛍光放射線を検知するための光学検出器として、アバランシェ・フォトダイオード、フォトダイオードアレー、および光電子増倍管のうちの１つまたは複数と、
を有し、
前記光学検出器は、サンプル中における成分の存在に起因するサンプルからの蛍光の変化を示す検知信号を形成する請求項５に記載のシステム（１０）。
【請求項７】
前記収集手段（２００、２３０）は、サンプルを封入するべく設けられており、これにより、システムの使用時に作業者がサンプルと接触することを防止する請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項８】
前記収集手段（２００、２３０）は、１回使用の使い捨て部品として動作することができる請求項７に記載のシステム（１０）。
【請求項９】
前記収集手段は、その内部にサンプルを収集した後、収集手段をほぼ使用不可能にする特徴的構成（１０００）を備えている請求項８に記載のシステム（１０）。
【請求項１０】
前記収集手段（２３０）は、前記収集手段内にサンプルを堆積させるための渦促進手段（６１０、６５０）を備えている請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項１１】
前記収集手段は、前記収集手段からのサンプルの成分の広がりを少なくとも部分的に抑制するフィルタ手段（１０５；２５０）を備えている請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項１２】
前記マーキング手段は、サンプル中に存在する成分の溶解を引き起こす溶解手段を備え、これにより、利用可能な光学的ラベル付け領域の数を増やして、システム（１０）の測定感度を高める請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項１３】
先行する請求項のいずれか１項に記載のシステムを使用して、被検体からの１つまたは複数の唾／粘液サンプル中における１つまたは複数の病原体を検知するための方法であって、前記方法は、
（ａ）エアゾール状の前記１つまたは複数のサンプルを前記収集手段内に収集するステップと、
（ｂ）収集手段の内側表面からサンプルを機械的に収集することにより前記集束手段内で１つまたは複数のサンプルを空間的に集束するステップと、
（ｃ）前記１つまたは複数のサンプル中に存在する１つまたは複数の病原体に光学的にラベル付けするステップと、
（ｄ）病原体を光学的に調査して、光学的な応答を得るステップと、および
（ｅ）前記１つまたは複数のサンプルの光学的な応答から、前記１つまたは複数の病原体が前記１つまたは複数のサンプル中に存在するか否かを判断するステップと、
を含んでいる方法。
【請求項１４】
ステップ（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）において、病原体の存在の検知は、一時的波分光法を使用して行なわれる請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
肺および肺に関する感染に関連付けられたバクテリアを検知するようになっている請求項１３または１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
検査されるべき被検体の気管または上側の肺からのバクテリア含有粘液の解放を助けるために、エステル、水蒸気、生理食塩水蒸気、去痰薬、およびメンソールのうちの１つまたは複数の吸入が使用される請求項１３ないし１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
エアゾール状の前記１つまたは複数のサンプルの取得を助けるために、負分圧が使用される請求項１３ないし１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
前記１つまたは複数のサンプルは、血液または他の体液のエアゾール、または、液状の体液を含んでいる請求項１３ないし１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
前記１つまたは複数のサンプルの分析は、
（ａ）ＥＬＩＳＡクロモジェニック反応、および
（ｂ）前記１つまたは複数のサンプル中の抗原を検知する表面音波（ＳＡＷ）バイオセンサ、
のうちの一方または両方を使用して行なわれる請求項１３ないし１７のいずれか１項に記載の方法。
【国際調査報告】
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