(57)【要約】  抗感染薬に対する微生物の感受性を検出するための種々の装置、システムおよび方法が本明細書で記載される。方法は、微生物を含む試料を第１表面および第２表面に導入すること；微生物を含む第１表面を第１溶液に曝露すること；微生物を含む第２表面を第２溶液に曝露することであって、第２溶液が抗感染薬を含むこと；第１表面を第１溶液に曝露後、第１表面から第１溶液を分離すること；第２表面を第２溶液に曝露後、第２表面から第２溶液を分離すること；第１溶液をセンサーに導入時に、センサーの第１電気的特性をモニターすること；第２溶液をセンサーに導入後に、センサーの第２電気的特性をモニターすること；および第１電気的特性と第２電気的特性を比較し、微生物の感受性を評価すること、を含む。【選択図】図１
2018527929.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
抗感染薬に対する微生物の感受性を検出する方法であって、
前記微生物を含む流体試料を第１表面および第２表面に導入すること；
前記微生物を含む前記第１表面を第１溶液に曝露すること；
前記微生物を含む前記第２表面を第２溶液に曝露することであって、前記第２溶液が抗感染薬を含むこと；
前記第１表面を前記第１溶液に曝露後に、前記第１溶液を前記第１表面から分離すること；
前記第２表面を前記第２溶液に曝露後に、前記第２溶液を前記第２表面から分離すること；
第１センサーに前記第１溶液を導入時に、前記第１センサーの第１電気的特性をモニターすること；
第２センサーに前記第２溶液を導入後に、前記第２センサーの第２電気的特性をモニターすること；および
前記第１電気的特性と前記第２電気的特性とを比較して、前記抗感染薬に対する前記微生物の感受性を評価すること、を含む方法。
【請求項２】
前記第１表面が、フィルター表面またはウエル表面である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第２表面が、前記第１表面から分離され、前記フィルター表面または前記ウエル表面の別の実例である、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第１電気的特性と前記第２電気的特性を比較することが、前記第１電気的特性と前記第２電気的特性との間の差異を決定することを含み、前記第１電気的特性と前記第２電気的特性との間の差異が、前記第１溶液と前記第２溶液の溶液特性の差異の結果である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第１溶液と前記第２溶液の溶液特性の差異が、前記第１溶液と前記第２溶液のイオンの分子数および濃度の内の少なくとも１つの差異である、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記微生物の前記抗感染薬に対する前記感受性が、検出期間内に評価される、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記検出期間が６０分未満である、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記第１センサーおよび前記第２センサーの内の少なくとも１つが、酸化アルミニウム層、酸化ハフニウム層、酸化ジルコニウム層、ケイ酸ハフニウム層、ケイ酸ジルコニウム層、シリコンナイトライド層、アルミニウムナイトライド層、ハフニウムナイトライド層、ジルコニウムナイトライド層またはこれらの任意の組み合わせからなる群から選択されるゲート誘電体層を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記第１センサーと前記第２センサーの内の少なくとも１つが、イオン感応性電界効果トランジスタ、有機半導体またはを導電性ポリマーである、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記微生物が、アシネトバクター属、エロモナス属、バチルス属、バクテロイデス属、シトロバクター属、エンテロバクター属、エシェリキア属、クレブシエラ属、モルガネラ属、パンドレア属、プロテウス属、プロビデンシア属、シュードモナス属、ラルストニア属、ラオウルテラ属、サルモネラ属、セラチア属、シェワネラ属、赤痢菌属、ステノトロホモナス属、ストレプトマイセス属、ブドウ球菌属、腸球菌属またはこれらの任意の組み合わせからなる属から選択される細菌を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記微生物が、カンジダ属、クリプトコッカス属またはこれらの任意の組み合わせからなる属から選択される真菌を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記抗感染薬が、β−ラクタム、アミノグリコシド、アンサマイシン、グリコペプチド、リポペプチド、キノロン、ストレプトグラミンまたはこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記抗感染薬が、クロラムフェニコール、マクロライド、オキサゾリジノン、スルホンアミド、テトラサイクリンまたはこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記抗感染薬が、アンホテリシンＢ、アゾール誘導体、エキノキャンディン、フルシトシンまたはこれらの組み合わせからなる群から選択される抗真菌を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
抗感染薬に対する微生物の感受性を検出する方法であって、
前記微生物を含む流体試料を第１表面および第２表面に導入すること；
前記微生物を含む前記第１表面を第１溶液に曝露すること；
前記微生物を含む前記第２表面を第２溶液に曝露することであって、前記第２溶液が抗感染薬を含むこと；
前記第１表面を前記第１溶液に曝露後に、前記第１溶液を前記第１表面から分離すること；
前記第２表面を前記第２溶液に曝露後に、前記第２溶液を前記第２表面から分離すること；
センサーに前記第１溶液を導入時に、前記センサーの第１電気的特性をモニターすること；
前記センサーに前記第２溶液を導入後に、前記センサーの第２電気的特性をモニターすること；および
前記第１電気的特性と前記第２電気的特性とを比較して、前記抗感染薬に対する前記微生物の感受性を評価すること、を含む方法。
【請求項１６】
前記第１表面が、フィルター表面またはウエル表面である、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記第２表面が、前記第１表面から分離され、前記フィルター表面または前記ウエル表面の別の実例である、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１電気的特性と前記第２電気的特性を比較することが、前記第１電気的特性と前記第２電気的特性との間の差異を決定することを含み、前記第１電気的特性と前記第２電気的特性との間の差異が、前記第１溶液と前記第２溶液の溶液特性の差異の結果である、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記第１溶液と前記第２溶液の溶液特性の差異が、前記第１溶液と前記第２溶液のイオンの分子数および濃度の内の少なくとも１つの差異である、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記微生物の前記抗感染薬に対する前記感受性が、検出期間内に評価される、請求項１５に記載の方法。
【請求項２１】
前記検出期間が６０分未満である、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記第１センサーおよび前記第２センサーの内の少なくとも１つが、酸化アルミニウム層、酸化ハフニウム層、酸化ジルコニウム層、ケイ酸ハフニウム層、ケイ酸ジルコニウム層、シリコンナイトライド層、アルミニウムナイトライド層、ハフニウムナイトライド層、ジルコニウムナイトライド層またはこれらの任意の組み合わせからなる群から選択されるゲート誘電体層を含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２３】
前記第１センサーと前記第２センサーの内の少なくとも１つが、イオン感応性電界効果トランジスタ、有機半導体またはを導電性ポリマーである、請求項１５に記載の方法。
【請求項２４】
前記微生物が、アシネトバクター属、エロモナス属、バチルス属、バクテロイデス属、シトロバクター属、エンテロバクター属、エシェリキア属、クレブシエラ属、モルガネラ属、パンドレア属、プロテウス属、プロビデンシア属、シュードモナス属、ラルストニア属、ラオウルテラ属、サルモネラ属、セラチア属、シェワネラ属、赤痢菌属、ステノトロホモナス属、ストレプトマイセス属、ブドウ球菌属、腸球菌属またはこれらの任意の組み合わせからなる属から選択される細菌を含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２５】
前記微生物が、カンジダ属、クリプトコッカス属またはこれらの任意の組み合わせからなる属から選択される真菌を含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２６】
前記抗感染薬が、β−ラクタム、アミノグリコシド、アンサマイシン、グリコペプチド、リポペプチド、キノロン、ストレプトグラミンまたはこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、請求項１５に記載の方法。
【請求項２７】
前記抗感染薬が、クロラムフェニコール、マクロライド、オキサゾリジノン、スルホンアミド、テトラサイクリンまたはこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、請求項１５に記載の方法。
【請求項２８】
前記抗感染薬が、アンホテリシンＢ、アゾール誘導体、エキノキャンディン、フルシトシンまたはこれらの組み合わせからなる群から選択される抗真菌を含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２９】
抗感染薬に対する微生物の感受性を検出する方法であって、
前記微生物を含む表面を第１溶液に曝露すること；
前記表面を前記第１溶液に曝露後に、前記第１溶液を前記微生物から分離すること；
センサーに前記第１溶液を導入時に、前記センサーの電気的特性をモニターすること；
前記微生物を含む表面を第２溶液に曝露することであって、前記第２溶液が抗感染薬を含むこと；
前記表面を前記第２溶液に曝露後に、前記第２溶液を前記微生物から分離すること；
前記第２溶液を前記センサーに導入後、前記センサーの前記電気的特性の何らかの変化を検出すること；および
検出された前記電気的特性のいずれかの変化を使って、前記抗感染薬に対する前記微生物の感受性を評価すること、を含む方法。
【請求項３０】
前記表面が、フィルター表面およびウエル表面の内の少なくとも１つである、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記センサーの電気的特性の変化が、溶液特性の変化を示す、請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
前記溶液特性の変化が、イオンの分子数および濃度の内の少なくとも１つの変化である、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記抗感染薬に対する前記微生物の感受性が、検出期間内に評価される、請求項２９に記載の方法。
【請求項３４】
前記検出期間が６０分未満である、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記センサーが、酸化アルミニウム層、酸化ハフニウム層、酸化ジルコニウム層、ケイ酸ハフニウム層、ケイ酸ジルコニウム層、シリコンナイトライド層、アルミニウムナイトライド層、ハフニウムナイトライド層、ジルコニウムナイトライド層またはこれらの任意の組み合わせからなる群から選択されるゲート誘電体層を含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３６】
前記センサーが、イオン感応性電界効果トランジスタ、有機半導体または導電性ポリマーである、請求項２９に記載の方法。
【請求項３７】
前記微生物が、アシネトバクター属、エロモナス属、バチルス属、バクテロイデス属、シトロバクター属、エンテロバクター属、エシェリキア属、クレブシエラ属、モルガネラ属、パンドレア属、プロテウス属、プロビデンシア属、シュードモナス属、ラルストニア属、ラオウルテラ属、サルモネラ属、セラチア属、シェワネラ属、赤痢菌属、ステノトロホモナス属、ストレプトマイセス属、ブドウ球菌属、腸球菌属またはこれらの任意の組み合わせからなる属から選択される細菌を含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３８】
前記微生物が、カンジダ属、クリプトコッカス属またはこれらの任意の組み合わせからなる属から選択される真菌を含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３９】
前記抗感染薬が、β−ラクタム、アミノグリコシド、アンサマイシン、グリコペプチド、リポペプチド、キノロン、ストレプトグラミンまたはこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、請求項２９に記載の方法。
【請求項４０】
前記抗感染薬が、クロラムフェニコール、マクロライド、オキサゾリジノン、スルホンアミド、テトラサイクリンまたはこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、請求項２９に記載の方法。
【請求項４１】
前記抗感染薬が、アンホテリシンＢ、アゾール誘導体、エキノキャンディン、フルシトシンまたはこれらの組み合わせからなる群から選択される抗真菌を含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項４２】
抗感染薬に対する微生物の感受性を検出する方法であって、
前記微生物を含む表面を第１溶液に曝露すること；
前記表面を前記第１溶液に曝露後に、前記第１溶液を前記微生物から分離すること；
第１センサーに前記第１溶液を導入時に、前記第１センサーの第１電気的特性をモニターすること；
前記微生物を含む表面を第２溶液に曝露することであって、前記第２溶液が抗感染薬を含むこと；
前記表面を前記第２溶液に曝露後に、前記第２溶液を前記微生物から分離すること；
第２センサーに前記第２溶液を導入後に、前記第２センサーの第２電気的特性をモニターすること；および
前記第１電気的特性と前記第２電気的特性とを比較して、前記抗感染薬に対する前記微生物の感受性を評価すること、を含む方法。
【請求項４３】
前記表面が、フィルター表面およびウエル表面の内の少なくとも１つである、請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
前記第１電気的特性と前記第２電気的特性を比較することが、前記第１電気的特性と前記第２電気的特性との間の差異を決定することを含み、前記第１電気的特性と前記第２電気的特性との間の差異が、前記第１溶液と前記第２溶液の溶液特性の差異の結果である、請求項４２に記載の方法。
【請求項４５】
前記第１溶液と前記第２溶液の溶液特性の差異が、前記第１溶液と前記第２溶液のイオンの分子数および濃度の内の少なくとも１つの差異である、請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
前記抗感染薬に対する前記微生物の感受性が、検出期間内に評価される、請求項４２に記載の方法。
【請求項４７】
前記検出期間が６０分未満である、請求項４６に記載の方法。
【請求項４８】
前記第１センサーおよび前記第２センサーの内の少なくとも１つが、酸化アルミニウム層、酸化ハフニウム層、酸化ジルコニウム層、ケイ酸ハフニウム層、ケイ酸ジルコニウム層、アルミニウムナイトライド層、ハフニウムナイトライド層、ジルコニウムナイトライド層またはこれらの任意の組み合わせからなる群から選択されるゲート誘電体層を含む、請求項４２に記載の方法。
【請求項４９】
前記センサーが、イオン感応性電界効果トランジスタ、有機半導体または導電性ポリマーである、請求項４２に記載の方法。
【請求項５０】
前記微生物が、アシネトバクター属、エロモナス属、バチルス属、バクテロイデス属、シトロバクター属、エンテロバクター属、エシェリキア属、クレブシエラ属、モルガネラ属、パンドレア属、プロテウス属、プロビデンシア属、シュードモナス属、ラルストニア属、ラオウルテラ属、サルモネラ属、セラチア属、シェワネラ属、赤痢菌属、ステノトロホモナス属、ストレプトマイセス属、ブドウ球菌属、腸球菌属またはこれらの任意の組み合わせからなる属から選択される細菌を含む、請求項４２に記載の方法。
【請求項５１】
前記微生物が、カンジダ属、クリプトコッカス属またはこれらの任意の組み合わせからなる属から選択される真菌を含む、請求項４２に記載の方法。
【請求項５２】
前記抗感染薬が、β−ラクタム、アミノグリコシド、アンサマイシン、グリコペプチド、リポペプチド、キノロン、ストレプトグラミンまたはこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、請求項４２に記載の方法。
【請求項５３】
前記抗感染薬が、クロラムフェニコール、マクロライド、オキサゾリジノン、スルホンアミド、テトラサイクリンまたはこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、請求項４２に記載の方法。
【請求項５４】
前記抗感染薬が、アンホテリシンＢ、アゾール誘導体、エキノキャンディン、フルシトシンまたはこれらの組み合わせからなる群から選択される抗真菌を含む、請求項４２に記載の方法。
【請求項５５】
抗感染薬に対する微生物の感受性を検出する方法であって、
微生物を含むフィルターを第１溶液に曝露すること；
前記微生物および前記第１溶液を含む前記フィルターをインキュベートすること；
前記フィルターをインキュベートした後、前記微生物から前記第１溶液を分離すること；
センサーを使って、前記第１溶液の第１溶液特性をモニターすること；
前記微生物を含む前記フィルターを第２溶液に曝露することであって、前記第２溶液が抗感染薬を含むこと；
前記微生物および前記第２溶液を含む前記フィルターをインキュベートすること；
前記フィルターをインキュベートした後、前記微生物から前記第２溶液を分離すること；
前記センサーを使って、前記第２溶液の第２溶液特性をモニターすること；および
前記第１溶液特性と前記第２溶液特性とを比較して、前記抗感染薬に対する前記微生物の感受性を評価すること、を含む方法。
【請求項５６】
前記微生物が前記フィルターの表面上に位置する、請求項５５に記載の方法。
【請求項５７】
前記第１溶液特性と前記第２溶液特性を比較することが、前記第１溶液中のイオンの分子数および濃度の内の少なくとも１つと、前記第２溶液中のイオンの分子数および濃度の内の少なくとも１つとの間の差異を決定することを含む、請求項５５に記載の方法。
【請求項５８】
前記第１溶液特性が前記第１溶液のｐＨであり、前記第２溶液特性が前記第２溶液のｐＨである、請求項５５に記載の方法。
【請求項５９】
前記抗感染薬に対する前記微生物の感受性が、検出期間内に評価される、請求項５５に記載の方法。
【請求項６０】
前記検出期間が６０分未満である、請求項５９に記載の方法。
【請求項６１】
前記センサーが、酸化アルミニウム層、酸化ハフニウム層、酸化ジルコニウム層、ケイ酸ハフニウム層、ケイ酸ジルコニウム層、アルミニウムナイトライド層、ハフニウムナイトライド層、ジルコニウムナイトライド層またはこれらの任意の組み合わせからなる群から選択されるゲート誘電体層を含む、請求項５５に記載の方法。
【請求項６２】
前記センサーが、イオン感応性電界効果トランジスタ、有機半導体または導電性ポリマーである、請求項５５に記載の方法。
【請求項６３】
前記微生物が、アシネトバクター属、エロモナス属、バチルス属、バクテロイデス属、シトロバクター属、エンテロバクター属、エシェリキア属、クレブシエラ属、モルガネラ属、パンドレア属、プロテウス属、プロビデンシア属、シュードモナス属、ラルストニア属、ラオウルテラ属、サルモネラ属、セラチア属、シェワネラ属、赤痢菌属、ステノトロホモナス属、ストレプトマイセス属、ブドウ球菌属、腸球菌属またはこれらの任意の組み合わせからなる属から選択される細菌を含む、請求項５５に記載の方法。
【請求項６４】
前記微生物が、カンジダ属、クリプトコッカス属またはこれらの任意の組み合わせからなる属から選択される真菌を含む、請求項５５に記載の方法。
【請求項６５】
前記抗感染薬が、β−ラクタム、アミノグリコシド、アンサマイシン、グリコペプチド、リポペプチド、キノロン、ストレプトグラミンまたはこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、請求項５５に記載の方法。
【請求項６６】
前記抗感染薬が、クロラムフェニコール、マクロライド、オキサゾリジノン、スルホンアミド、テトラサイクリンまたはこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、請求項５５に記載の方法。
【請求項６７】
前記抗感染薬が、アンホテリシンＢ、アゾール誘導体、エキノキャンディン、フルシトシンまたはこれらの組み合わせからなる群から選択される抗真菌を含む、請求項５５に記載の方法。
【請求項６８】
抗感染薬に対する微生物の感受性を検出する方法であって、
溶液を前記微生物に一時的に曝露することであって、前記溶液が抗感染薬を含むこと；
前記微生物から前記溶液が分離された後で、前記溶液と流体連通しているセンサーを設けることであって、前記センサーが電気的特性を含むこと；
前記溶液と流体連通している前記センサーを設けた後で、前記センサーの電気的特性の変化に関しセンサーをモニターすること；
前記センサーの電気的特性の変化の検出ができなかった場合に、前記抗感染薬に対する前記微生物の感受性の指標を与えること、を含む方法。
【請求項６９】
前記センサーの電気的特性の変化が、溶液特性の変化を示す、請求項６８に記載の方法。
【請求項７０】
前記溶液特性の変化が、イオンの分子数および濃度の内の少なくとも１つの変化である、請求項６９に記載の方法。
【請求項７１】
前記抗感染薬に対する前記微生物の感受性が、検出期間内に得られる、請求項６８に記載の方法。
【請求項７２】
前記検出期間が６０分未満である、請求項７１に記載の方法。
【請求項７３】
前記センサーが、酸化アルミニウム層、酸化ハフニウム層、酸化ジルコニウム層、ケイ酸ハフニウム層、ケイ酸ジルコニウム層、シリコンナイトライド層、アルミニウムナイトライド層、ハフニウムナイトライド層、ジルコニウムナイトライド層またはこれらの任意の組み合わせからなる群から選択されるゲート誘電体層を含む、請求項６８に記載の方法。
【請求項７４】
前記センサーが、イオン感応性電界効果トランジスタ、有機半導体または導電性ポリマーである、請求項６８に記載の方法。
【請求項７５】
前記微生物が、アシネトバクター属、エロモナス属、バチルス属、バクテロイデス属、シトロバクター属、エンテロバクター属、エシェリキア属、クレブシエラ属、モルガネラ属、パンドレア属、プロテウス属、プロビデンシア属、シュードモナス属、ラルストニア属、ラオウルテラ属、サルモネラ属、セラチア属、シェワネラ属、赤痢菌属、ステノトロホモナス属、ストレプトマイセス属、ブドウ球菌属、腸球菌属またはこれらの任意の組み合わせからなる属から選択される細菌を含む、請求項６８に記載の方法。
【請求項７６】
前記微生物が、カンジダ属、クリプトコッカス属またはこれらの任意の組み合わせからなる属から選択される真菌を含む、請求項６８に記載の方法。
【請求項７７】
前記抗感染薬が、β−ラクタム、アミノグリコシド、アンサマイシン、グリコペプチド、リポペプチド、キノロン、ストレプトグラミンまたはこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、請求項６８に記載の方法。
【請求項７８】
前記抗感染薬が、クロラムフェニコール、マクロライド、オキサゾリジノン、スルホンアミド、テトラサイクリンまたはこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、請求項６８に記載の方法。
【請求項７９】
前記抗感染薬が、アンホテリシンＢ、アゾール誘導体、エキノキャンディン、フルシトシンまたはこれらの組み合わせからなる群から選択される抗真菌を含む、請求項６８に記載の方法。
【請求項８０】
表面上に位置する微生物の抗感染薬に対する感受性を検出する方法であって、
前記表面に第１溶液を送達することであって、前記第１溶液が前記抗感染薬を含まないこと；
前記微生物および前記表面から前記第１溶液を分離すること；
センサーと前記第１溶液とを流体連結させること；
前記センサーが前記第１溶液と流体連結されている間に、前記センサーの電気的特性をモニターすること；
第２溶液を前記表面に送達することであって、前記第２溶液が前記抗感染薬を含むこと；
前記微生物および前記表面から前記第２溶液を分離すること；
前記抗感染薬に対する前記微生物の感受性を評価するために、前記センサーが前記第２溶液に流体連結されている間に、前記電気的特性の変化に関してセンサーをモニターすること、を含む方法。
【請求項８１】
前記表面が、フィルター表面およびウエル表面の内の少なくとも１つである、請求項８０に記載の方法。
【請求項８２】
前記センサーの電気的特性の変化が、溶液特性の変化を示す、請求項８０に記載の方法。
【請求項８３】
前記溶液特性の変化が、イオンの分子数および濃度の内の少なくとも１つの変化である、請求項８０に記載の方法。
【請求項８４】
前記抗感染薬に対する前記微生物の感受性が、検出期間内に評価される、請求項８０に記載の方法。
【請求項８５】
前記検出期間が６０分未満である、請求項８４に記載の方法。
【請求項８６】
前記センサーが、酸化アルミニウム層、酸化ハフニウム層、酸化ジルコニウム層、ケイ酸ハフニウム層、ケイ酸ジルコニウム層、シリコンナイトライド層、アルミニウムナイトライド層、ハフニウムナイトライド層、ジルコニウムナイトライド層またはこれらの任意の組み合わせからなる群から選択されるゲート誘電体層を含む、請求項８０に記載の方法。
【請求項８７】
前記センサーが、イオン感応性電界効果トランジスタ、有機半導体または導電性ポリマーである、請求項８０に記載の方法。
【請求項８８】
前記微生物が、アシネトバクター属、エロモナス属、バチルス属、バクテロイデス属、シトロバクター属、エンテロバクター属、エシェリキア属、クレブシエラ属、モルガネラ属、パンドレア属、プロテウス属、プロビデンシア属、シュードモナス属、ラルストニア属、ラオウルテラ属、サルモネラ属、セラチア属、シェワネラ属、赤痢菌属、ステノトロホモナス属、ストレプトマイセス属、ブドウ球菌属、腸球菌属またはこれらの任意の組み合わせからなる属から選択される細菌を含む、請求項８０に記載の方法。
【請求項８９】
前記微生物が、カンジダ属、クリプトコッカス属またはこれらの任意の組み合わせからなる属から選択される真菌を含む、請求項８０に記載の方法。
【請求項９０】
前記抗感染薬が、β−ラクタム、アミノグリコシド、アンサマイシン、グリコペプチド、リポペプチド、キノロン、ストレプトグラミンまたはこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、請求項８０に記載の方法。
【請求項９１】
前記抗感染薬が、クロラムフェニコール、マクロライド、オキサゾリジノン、スルホンアミド、テトラサイクリンまたはこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、請求項８０に記載の方法。
【請求項９２】
前記抗感染薬が、アンホテリシンＢ、アゾール誘導体、エキノキャンディン、フルシトシンまたはこれらの組み合わせからなる群から選択される抗真菌を含む、請求項８０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１５年８月２５日に出願された米国特許仮出願第６２／２０９，７５４号の利益を主張し、この特許の内容は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本開示は一般に、微生物のインビトロ検出、およびより具体的には、流体試料中の生存微生物を検出する装置、システムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
抗感染薬耐性微生物または病原菌は、病院、ナーシングホーム、およびその他の保健医療環境における医療専門家にとって深刻な問題である。例えば、これらへの感染は、敗血症として知られるに命に関わる可能性のある合併症に繋がる場合があり、微生物により血流中に放出された化学薬品が、危険な全身炎症反応ならびに血管作動性反応のトリガーになり、発熱、低血圧、あるいは死亡に至ることがある。このような感染に直面した場合、臨床医の好ましいとるべき道は、抗感染薬化合物を適切に、好ましくは、感染症を軽減するのに必要な量のみを使用することである。しかし、今日最も頻繁に起こることは、処置の妥当性を確実なものにするために、微生物が特定され、薬物感受性の試験が行われるまでに、広域スペクトルの抗感染薬、多くの場合、複数の薬物が患者に投与される。これは、複数の薬物耐性微生物を生じがちである。理想的には、微生物の感受性は、その存在が特定されたすぐ後で検出されることであろう。本開示は、この目標を達成するための装置、システム、および方法を提示する。
【０００４】
微生物の抗感染薬耐性の検出に使用される既存の方法および機器には、高価で労働集約的な微生物を単離する微生物培養技術が含まれ、また、寒天ディスク拡散法または微量液体希釈法などの試験が含まれ、これらの試験では、抗感染薬が、液体懸濁液、ペーパーディスク、または寒天培地のドライグラジエントとして導入される。しかし、これらの方法は、熟練技術者による手作業による解釈を必要とし、技術的過誤または臨床医による過誤を生ずる傾向がある。
【０００５】
このようなパネルまたは培地の自動化検査は、臨床医による過誤が発生する可能性を減らし得るが、これらの検査を行うのに使用される現在の機器は、多くの場合、高価で、不断のメンテナンスを必要とする。さらに、現在の機器は、多くの場合、検査試料の光学的読み取りに依存しており、嵩高い検出装置および電源へのアクセスを必要とする。最も重要なのは、これらの方法は、微生物を抗感染薬に曝露してそれらの感受性を決定する前に、異なる培地中で数回繁殖させる必要があるために、結果を得るのに数日間を要することである。
【０００６】
さらに、このような方法および機器は、患者体液に対して直接実施することができず、長い試料調製時間を必要とすることが多い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記限定および制約の結果として、患者試料中の抗感染薬耐性微生物を迅速に、効率的に検出するための改善された装置、システム、および方法に対する必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
患者試料中の微生物の１種または複数の抗感染薬に対する感受性を検出する種々の装置、システムおよび方法が本明細書で記載される。
【０００９】
一実施形態では、試料中の微生物の１種または複数の抗感染薬に対する感受性を検出する方法は、・・・を含み得る。
【００１０】
一実施形態では、試料中の微生物の１種または複数の抗感染薬に対する感受性を検出する方法は、フィルター表面または基板表面などの表面に試料を導入することを含み得る。方法は、微生物を第１溶液に曝露することも含み得る。方法は、微生物から第１溶液を分離し、その後、センサーに第１溶液を導入する際に、センサーの電気的特性をモニターすることをさらに含み得る。方法は、微生物を含む表面を第２溶液に曝露することも含み得、該第２溶液は、抗感染薬を含む。方法は、表面を曝露後に、第２溶液を微生物から分離することをさらに含む。方法は、第２溶液をセンサーへ導入後に、センサーの電気的特性の何らかの変化を検出することも含み得る。方法は、検出されたセンサーの電気的特性のいずれかの変化を使って、抗感染薬に対する微生物の感受性を評価することをさらに含み得る。
【００１１】
方法は、第１センサーに第１溶液を導入時に、制御センサーなどの第１センサーの第１電気的特性をモニターすることをさらに含み得る。
【００１２】
さらなる実施形態では、微生物が感受性を有する抗感染薬を検出する方法は、微生物を含むフィルター表面または基板表面を、栄養液などの第１溶液に曝露することを含む。方法は、微生物および第１溶液を含むフィルターをインキュベートすることも含み得る。方法は、フィルターをインキュベートした後、微生物から第１溶液を分離することも含み得る。方法は、センサーまたはＩＳＦＥＴなどのセンサー装置を使って、第１溶液の第１溶液特性をモニターすることも含み得る。方法は、微生物を含むフィルターを第２溶液に曝露することも含み得、該第２溶液は抗感染薬を含む。方法は、微生物および第２溶液を含むフィルターをインキュベートすることも含み得る。方法は、フィルターをインキュベートした後、微生物から第２溶液を分離することも含み得る。方法は、センサーを使って、第２溶液の第２溶液特性をモニターすることも含み得る。方法は、第１溶液特性と第２溶液特性とを比較して、抗感染薬に対する微生物の感受性を評価することをさらに含み得る。
【００１３】
さらに別の実施形態では、流体試料中の抗感染薬耐性微生物を検出する方法は、栄養液などの溶液を微生物に一時的に曝露することを含み得、該溶液は抗感染薬を含む。方法は、微生物から溶液が分離された後に、溶液と流体連通しているセンサーを設けることも含み得、該センサーは電気的特性を含み得る。方法は、溶液と流体連通しているセンサーを設けた後で、センサーの電気的特性に対する変化に関しセンサーをモニターすることも含み得る。方法は、センサーの電気的特性の変化の検出ができなかった場合に、抗感染薬に対する微生物の感受性の指標を与えることも含み得る。
【００１４】
別の実施形態では、抗感染薬に対する微生物の感受性を検出する方法は、第１溶液を、フィルター表面または基板表面などの表面に送達することを含み得る。第１溶液は、抗感染薬不含であり得、微生物は表面上に配置され得る。方法は、微生物および表面から第１溶液を分離することも含み得る。方法は、センサーと第１溶液とを流体連結させることをさらに含み得る。方法は、センサーが第１溶液と流体連結されている間に、センサーの電気的特性をモニターすることも含み得る。方法は、第２溶液を表面に送達することをさらに含み得、該第２溶液は抗感染薬を含む。方法は、微生物および表面から第２溶液を分離することも含み得る。方法は、抗感染薬に対する微生物の感受性を評価するために、センサーが第２溶液に流体連結されている間に、電気的特性の変化に関してセンサーをモニターすることをさらに含み得る。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】抗感染薬感受性微生物を検出するシステムの一実施形態を示す。
【図２】抗感染薬感受性微生物を検出するシステムの別の実施形態を示す。
【図３】抗感染薬感受性微生物を検出するシステムの別の実施形態を示す。
【図４Ａ】基板上に配置された能動型センサーおよび外部基準を有する基板の実施形態の側面図を示す。
【図４Ｂ】基板上に配置された能動型センサーおよびオンチップ参照電極を有する基板の実施形態の側面図を示す。
【図５Ａ】基板上に配置された能動型センサーおよび制御センサーならびに外部参照電極を有する基板の実施形態の側面図を示す。
【図５Ｂ】基板上に配置された能動型センサー、制御センサー、およびオンチップ参照電極を有する基板の実施形態の側面図を示す。
【図６Ａ】伸長ゲートをそれぞれ有する能動型センサーおよび制御センサーならびに外部参照電極の実施形態の側面図を示す。
【図６Ｂ】伸長ゲートをそれぞれ有する能動型センサーおよび制御センサーならびにオンチップ参照電極の実施形態の側面図を示す。
【図７】使い捨て型ストリップ上のシステムの実施形態を示す。
【図８】能動型センサーおよび制御センサーにより出力された分析計およびリーダー処理信号を示す。
【図９】本明細書で記載の方法およびシステムを使って実施した実験の実験結果を示す。
【図１０】本明細書で記載の方法およびシステムを使って実施した実験の追加の実験結果を示す。
【図１１】１種または複数の抗感染薬に対する微生物の感受性を検出する方法の実施形態を示す。
【図１２】１種または複数の抗感染薬に対する微生物の感受性を検出する方法の別の実施形態を示す。
【図１３】１種または複数の抗感染薬に対する微生物の感受性を検出する方法の別の実施形態を示す。
【図１４】１種または複数の抗感染薬に対する微生物の感受性を検出する方法の別の実施形態を示す。
【図１５】１種または複数の抗感染薬に対する微生物の感受性を検出する方法のさらなる実施形態を示す。
【図１６】１種または複数の抗感染薬に対する微生物の感受性を検出する方法の別の実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本明細書で記載の種々の装置、システム、および方法は、添付図面と併せて詳細説明を読むことにより最もよく理解されよう。慣例に従って、図面の様々な特徴は、正確な縮尺ではない場合があることを強調しておきたい。むしろ、様々な特徴の寸法は、明瞭さのために任意に拡大または縮小されており、全ての図において、全ての特徴を見ることができる、または全てが標識されているとは限らない。図面は、例証の目的のためにのみに採用され、特許請求の範囲を示されているものに定めるまたは限定する意図はない。
【実施例１】
【００１７】
図１は、抗感染薬１０４に対する微生物１０２の感受性を検出または評価するシステム１００の実施形態を示す。システム１００は、流体送達装置１０６、フィルター１１０を含むフィルターハウジング１０８、基板１１２、およびリーダー１１４を含み得る。基板１１２は、基板１１２の表面上に配置した１つまたは複数のセンサー１１６を有し得る。基板１１２は、ポリマー材料、セラミック、半導体層、酸化物層、絶縁体、またはこれらの組み合わせからなり得る。システム１００は、分析計１１８も含み得る。図１に示される実施形態では、分析計１１８は基板１１２の表面上に配置し得る。他の実施形態では、分析計１１８は、基板１１２に連結された独立型ユニットまたは装置であり得る。
【００１８】
センサー１１６は、１つまたは複数の能動型センサー１２０、１つまたは複数の制御センサー１２２、またはこれらの組み合わせを含み得る。図１の実施形態で示されるように、１つまたは複数の能動型センサー１２０および制御センサー１２２は、基板１１２の同じ側面上に配置し得る。図１に示されない他の実施形態では、能動型センサー１２０および制御センサー１２２は、基板１１２の異なる表面上、異なる基板１１２上、またはこれらの組み合わせ上に配置し得る。例えば、図１は、４つのセンサー１１６を有する基板１１２を示すが、基板１１２は任意の数のセンサー１１６を有し得ることが意図されている。一実施形態では、少なくとも１つのセンサー１１６は、イオン感応性電界効果トランジスタ（ＩＳＦＥＴ）であり得る。センサー１１６は、以降のセクションでさらに詳細に考察される。
【００１９】
システム１００は、微生物１０２が流体試料１２４中にある場合は、抗感染薬１０４に対する微生物１０２の感受性のレベルを検出または評価し得る。流体試料１２４は、血液、血清、血漿、尿、唾液、滑液、精液、創傷物質、髄液、粘液、またはこれらの組み合わせなどの体液を含み得る。他の実施形態では、流体試料１２４は、細流、川、湖、海洋、汚染サイト、隔離地域、または緊急管理域からの流体試料などの環境流体も含み得る。流体試料１２４は食品試料であり得る。
【００２０】
微生物１０２は、細菌または真菌を含む任意の代謝単細胞または多細胞生物であり得る。特定の実施形態では、微生物１０２は、アシネトバクター属、エロモナス属、バチルス属、バクテロイデス属、シトロバクター属、エンテロバクター属、エシェリキア属、クレブシエラ属、モルガネラ属、パンドレア属、プロテウス属、プロビデンシア属、シュードモナス属、ラルストニア属、ラオウルテラ属、サルモネラ属、セラチア属、シェワネラ属、赤痢菌属、ステノトロホモナス属、ストレプトマイセス属、ブドウ球菌属、腸球菌属、クロストリジウム属、またはこれらの任意の組み合わせからなる属から選択される細菌であり得る。他の実施形態では、微生物１０２は、カンジダ属、クリプトコッカス属、またはこれらの任意の組み合わせからなる属から選択される真菌であり得る。別の実施形態では、微生物１０２には、アメーバを含み得る。さらなる実施形態では、微生物１０２は癌細胞であり得、抗感染薬１０４は化学療法剤またはその他の癌治療薬であり得る。
【００２１】
図１に示すように、流体送達装置１０６は、ステップ１Ａで微生物１０２を含む流体試料１２４をフィルターハウジング１０８に送達または注入し得る。図１に示す例示的実施形態では、流体送達装置１０６は、シリンジであり得る。図１に示されていない他の実施形態では、流体送達装置１０６は、注入カートリッジ、マイクロ流体チャネル、ピペット、反応管、毛細管、試験チューブ、これらの組み合わせ、またはこれらの一部であり得る。
【００２２】
フィルターハウジング１０８は、フィルター１１０を固定するまたは封入するように構成された容器（ｃｏｎｔａｉｎｅｒ）または器（ｖｅｓｓｅｌ）であり得る。例えば、フィルターハウジング１０８は、シリンジフィルターのハウジングであり得る。フィルター１１０は、流体試料１２４の上清から微生物１０２またはその他の分子または細胞を単離または分離するためのメッシュまたはマトリックスとし得る。特定の実施形態では、フィルター１１０は、酢酸セルロース、再生セルロース、ナイロン、ポリスチレン、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、またはこれらの組み合わせからなる群より選択し得る。
【００２３】
フィルター１１０は、フィルター表面１２６を含み得る。フィルター表面１２６は、微生物１０２を単離または捕捉するために使用されるフィルター１１０の一部であり得る。フィルター表面１２６は、外面、フィルター１１０中に伸びる内面、またはこれらの組み合わせを含み得る。フィルターハウジング１０８は、少なくとも１つの開口部１２８を有し得、これは、流体試料１２４由来の流体または上清のフィルターハウジングからの排出を可能とする。例えば、ステップ１Ａは、フィルター表面１２６上の微生物１０２の単離後、流体または上清を流体試料１２４から開口部１２８を通して廃棄する追加のステップを含み得る。
【００２４】
図１に示されていない代替的実施形態では、流体試料１２４は、ステップ１Ａの前のステップで予備濾過し得る。この予備濾過ステップは、流体試料１２４が体液から構成される場合、フィルター１１０、マイクロ流体フィルター、またはこれらの組み合わせの別の実例を使って、その他のより大きな細胞成分を流体試料１２４から濾別するために、流体試料１２４を濾過することを含み得る。
【００２５】
同じ流体送達装置１０６または別の流体送達装置１０６を同様に使って、ステップ１Ｂで、栄養液１３０をフィルターハウジング１０８に送達または注入し得る。流体送達装置１０６は、連続的にまたは一定期間ごとに、微生物１０２を含むフィルター表面１２６を栄養液１３０に曝露し得る。一実施形態では、栄養液１３０は、バクトトリプトンを含む緩衝液、酵母エキス、塩化ナトリウムおよびこれらの任意の組み合わせから構成され得る。別の実施形態では、栄養液には、増殖誘導因子を含み得る。増殖誘導因子は、炭素系誘導因子、窒素系誘導因子、鉱物、微量元素、生物学的増殖因子、またはこれらの任意の組み合わせからなる群より選択し得る。例えば、増殖誘導因子には、限定されないが、ブドウ糖、アンモニア、マグネシウム、またはこれらの組み合わせを含み得る。例えば、栄養液１３０は、１００ｍＭのブドウ糖を補充した０．１ｘＬ培地であり得る。
【００２６】
栄養液１３０の緩衝液は、酸性緩衝液または塩基性緩衝液であり得る。流体試料１２４が体液で構成される場合、緩衝液を使って、流体試料１２４中に存在するイオンまたは物質の緩衝効果を弱め得る。
【００２７】
微生物１０２を含むフィルター１１０は、３０℃〜４０℃の温度に加熱して、ステップ１Ｃで、インキュベーション期間１３２の間、インキュベートを可能にし得る。一実施形態では、フィルター１１０は、フィルターハウジング１０８中にある間、インキュベートされ得る。別の実施形態では、フィルター１１０は、インキュベーションの前に、フィルターハウジング１０８から取り出され得る。いくつかの実施形態では、フィルター１１０は、栄養液１３０と共にインキュベートされ得る。インキュベーション期間１３２は、１５分から１時間を超える範囲であり得る。他の実施形態では、インキュベーション期間１３２は、１５分未満であり得る。インキュベーション期間１３２は、細菌または真菌の型などの微生物１０２の型に応じて調節し得る。
【００２８】
インキュベーション期間１３２はまた、流体試料１２４中に存在する微生物１０２の量に応じて調節し得る。例えば、微生物１０２の量が閾値未満であると、インキュベーション期間１３２を増やし得る。フィルター１１０は、フィルター表面１２６上の微生物１０２の増殖を促進するために、栄養液１３０と共にインキュベートを可能とし得る。フィルター１１０をインキュベートすることの１つの利点は、システム１００の少量の微生物１０２に対する感受性を高めることである。例えば、フィルター１１０のインキュベーションは、システム１００の検出レベルを低下させることを可能とし得る。一実施形態では、システム１００は、１ミリリットル当たりわずか５００個の細菌を検出し得る。他の実施形態では、システム１００は、１ミリリットル当たり５００個未満の細菌を検出し得る。さらなる実施形態では、システム１００は、１ミリリットル当たり１ｘ１０４個の細菌を検出し得る。
【００２９】
フィルター１１０をインキュベート後、同じ流体送達装置１０６または別の流体送達装置１０６を使って、ステップ１Ｄで、追加栄養液１３０にフィルター表面１２６を曝露し得る。フィルター１１０を追加の栄養液１３０に曝露することの１つの利点は、フィルターハウジング１０８、フィルター１１０、または微生物１０２を収容する環境が、微生物１０２により行われる細胞活動、細胞代謝、または増殖の結果として過度に酸性化されることを防ぐことである。例えば、微生物１０２を含むフィルターハウジング１０８またはフィルター１１０は、微生物１０２が細胞代謝または増殖を行う結果として、過度に酸性化され得る。
【００３０】
図１の例示的実施形態で示されるように、ステップ１Ｄの曝露ステップ由来の排出物または流出物を、基板１１２上に配置された１つまたは複数のセンサー１１６に導入または適用し得る。この排出物または流出物は、試料排出物１３４と呼ぶことがある。
【００３１】
試料排出物１３４は、フィルターハウジング１０８中の開口部を通して、基板１１２上に配置された１つまたは複数のセンサー１１６に導入し得る。開口部１２８には、チャネル、毛細管、チューブ、またはこれらの組み合わせを含み得る。試料排出物１３４は、試料排出物１３４がフィルター１１０を通ってセンサー１１６に流れる際に、フィルター表面１２６上で微生物１０２から分離し得る。これらの実施形態では、微生物１０２は、別々に保持するかまたは基板１１２上に配置されたセンサー１１６のいずれの部分にも接触することを防止され得る。
【００３２】
試料排出物１３４は、溶液特性１３６を含み得る。溶液特性１３６は、試料排出物１３４を構成する溶液の１つまたは複数の属性を意味し得る。例えば、溶液特性１３６は、溶質の濃度または溶液中の溶質の絶対数を含み得る。溶液特性１３６は、試料排出物１３４中の、イオン；アミノ酸、ミネラルなどの有機分子；またはその他の無機化合物の量または濃度を含み得る。
【００３３】
溶液特性１３６は、フィルター表面１２６上の微生物１０２により産生されるまたは微生物１０２に起因するイオン、有機分子、またはミネラルの結果に応じて変化し得る。溶液特性１３６は、微生物１０２により行われた細胞代謝または細胞増殖などの細胞活動の直接的または間接的な副産物であり得る。一実施形態では、試料排出物１３４は、細菌細胞代謝または増殖の副産物として、水素イオン（Ｈ＋）を含み得る。他の実施形態では、試料排出物１３４は、微生物１０２により産生されたまたはこれに起因するアデノシン三リン酸（ＡＴＰ）、二酸化炭素（ＣＯ２）、乳酸、炭酸、硝酸塩（ＮＯ３−）、またはこれらの組み合わせを含み得る。
【００３４】
試料排出物１３４をセンサー１１６に導入後、同じ流体送達装置１０６または別の流体送達装置１０６を使って、ステップ１Ｅで、微生物１０２を含むフィルター表面１２６に、抗感染薬１０４を導入し得る。図１に示す例示的実施形態では、抗感染薬１０４は、追加の栄養液１３０と混合され、微生物１０２を含むフィルター表面１２６は、追加の栄養液１３０に曝露され得る。他の実施形態では、抗感染薬１０４は、栄養液１３０から分離されたフィルター表面１２６に導入され得る。
【００３５】
抗感染薬１０４は、静菌性抗感染薬、殺菌性抗感染薬、またはこれらの組み合わせを含み得る。特定の実施形態では、静菌性抗感染薬には、ラクタム、アミノグリコシド、アンサマイシン、グリコペプチド、リポペプチド、キノロン、ストレプトグラミン、これらの任意の組み合わせを含み得る。殺菌性抗感染薬には、クロラムフェニコール、マクロライド、オキサゾリジノン、スルホンアミド、テトラサイクリン、これらの任意の組み合わせ、または今後登場するこれらの誘導体を含み得る。
【００３６】
図１に示す例示的実施形態では、ステップ１Ｃでインキュベートしたフィルター１１０は、２つの別々のフィルター１１０に分割され、それぞれのフィルター１１０はフィルター表面１２６上に微生物１０２を有し得る。この実施形態では、抗感染薬１０４を含む栄養液１３０は、ステップ１Ｄで、微生物１０２を含むフィルター１１０の１つに曝露されるかまたは導入され得、また、抗感染薬１０４不含の栄養液１３０は、ステップ１Ｅで、別のフィルター１１０に曝露されるかまたは導入され得る。一実施形態では、ステップ１Ｄは、ステップ１Ｅと同時に、または近い時間に行い得る。他の実施形態では、ステップ１Ｄとステップ１Ｅは、順次行い得る。
【００３７】
これらの実施形態では、ステップ１Ｄの曝露ステップから得られた試料排出物１３４は、ステップ１Ｅ由来の試料排出物１３４を分析するのに使用されたセンサー１１６とは異なるセンサー１１６に導入され得る。同様に、これらの実施形態では、抗感染薬１０４を含む試料排出物１３４を受けるセンサー１１６は能動型センサー１２０と呼び、また、抗感染薬１０４不含の試料排出物１３４を受けるセンサー１１６は制御センサー１２２と呼び得る。
【００３８】
本開示により意図されている代替的実施形態では、ステップ１Ｅで栄養液１３０に曝露された同じフィルター１１０が、後の時点で、抗感染薬１０４を含む栄養液１３０に曝露され得る。この実施形態では、曝露ステップ由来の、抗感染薬１０４を含む試料排出物１３４はまた、ステップ１Ｅで、非抗感染薬試料排出物１３４の測定に使用されたセンサー１１６と同じセンサー１１６に導入され得る。
【００３９】
意図されているが図１で示されていないさらに別の実施形態では、流体試料１２４の一部は、ステップ１Ａの前に、複数のフィルターハウジング１０８中に分割され得る。この実施形態では、それぞれのフィルターハウジング１０８は、フィルター表面１２６上に配置された流体試料１２４由来の微生物１０２を含むフィルター１１０を含み得る。それぞれのフィルターハウジング１０８はインキュベートされ得、抗感染薬１０４を欠く、または異なるタイプの抗感染薬１０４を含む栄養液１３０を含む種々の栄養液１３０を使って、種々のフィルター１１０を曝露し得る。この実施形態では、種々のフィルターハウジング１０８からの試料排出物１３４は、基板１１２上の異なるセンサー１１６に導入され得る。
【００４０】
図１は、流体試料１２４からの試料排出物１３４の分析に使用される基板１１２上の４つのセンサー１１６の内の２つを示すが、基板１１２は試料排出物１３４を受けるための任意の数のセンサー１１６を収容し得ることが意図されている。例えば、基板１１２は、９６ウエルプレート、１９２ウエルプレート、または３８４ウエルプレートなどのハイスループットアッセイプレートのための支持体またはハウジングであり得る。この例では、それぞれのウエルプレートは、１つまたは複数のセンサー１１６と流体連通し得る。別の実施形態では、センサー１１６は、フィルターハウジング１０８の直下に位置し得る。
【００４１】
リーダー１１４、分析計１１８、またはこれらの組み合わせは、試料排出物１３４をセンサー１１６に導入時に、センサー１１６の電気的特性８００（図８参照）をモニターするように構成され得る。例えば、リーダー１１４は、１つまたは複数の信号を基板１１２上に配置された分析計１１８から受けることにより、センサー１１６の電気的特性８００をモニターし得る。一実施形態では、分析計１１８は、センサー１１６の電気的特性８００の検出または比較に関する論理命令を実行する制御装置を含み得る。他の実施形態では、制御装置は、リーダー１１４または分析計１１８に連結された別の装置に統合し得る。
【００４２】
電気的特性８００には、センサー１１６で、またはセンサー１１６の近傍で測定した、電流、電圧、閾電圧、静電容量、抵抗、ノイズレベル、閾値下の振れ、誘導のレベル、またはこれらの組み合わせを含み得る。リーダー１１４は、分析計１１８、基板１１２、またはこれらの組み合わせに電気的に、または通信可能に連結されて、センサー１１６の電気的特性８００を経時的にモニターし得る。リーダー１１４はまた、センサー１１６の電気的特性８００の読み取りを行うように構成し得る。
【００４３】
特定の実施形態では、リーダー１１４は、可搬装置、手持ち式装置、タブレット装置、またはラップトップもしくはデスクトップコンピューターなどのコンピューティングデバイスであり得る。他の実施形態では、リーダー１１４、分析計１１８、これらの組み合わせ、またはそれらの中の任意の部分は、ＩＳＦＥＴプローブまたは計器中に組み込み得る。
【００４４】
図１に示す例示的実施形態では、分析計１１８、リーダー１１４、またはこれらの組み合わせは、ステップ１Ｆで、能動型センサー１２０および制御センサー１２２などのセンサー１１６の電気的特性８００をモニターし得る。分析計１１８、リーダー１１４、またはこれらの組み合わせは、抗感染薬１０４を含む試料排出物１３４を能動型センサー１２０に導入時に、能動型センサー１２０の電気的特性８００をモニターし得る。さらに、分析計１１８、リーダー１１４、またはこれらの組み合わせは、抗感染薬１０４不含の試料排出物１３４を制御センサー１２２に導入する際に、制御センサー１２２の電気的特性８００を同様にモニターし得る。分析計１１８、リーダー１１４、またはこれらの組み合わせは、能動型センサー１２０の電気的特性８００と、制御センサー１２２の電気的特性８００とを比較し、抗感染薬１０４に対する微生物１０２の感受性を評価し得る。
【００４５】
試料排出物１３４中に存在する溶質の濃度または量の差異の結果として、試料排出物１３４の溶液特性１３６が異なる場合、センサー１１６の電気的特性８００は異なり得る。例えば、能動型センサー１２０に導入された試料排出物１３４の溶液特性１３６が、制御センサー１２２に導入された試料排出物１３４の溶液特性１３６とは異なる場合、能動型センサー１２０および制御センサー１２２の電気的特性８００は異なり得る。さらなる具体例として、試料排出物１３４の溶液特性１３６がそれらのｐＨで異なる、または別のイオン、有機分子、またはこれらの組み合わせの濃度が異なる場合、能動型センサー１２０および制御センサー１２２の電気的特性８００は異なり得る。
【００４６】
意図されているが図１には示されていない別の実施形態では、分析計１１８、リーダー１１４、またはこれらの組み合わせは、抗感染薬１０４不含の試料排出物１３４のセンサー１１６への導入時に、１つのセンサー１１６の電気的特性８００をモニターし得る。この実施形態では、抗感染薬１０４を含む追加の栄養液１３０は、微生物１０２を含むフィルター表面１２６に導入または曝露し得、また、この曝露ステップから生じた追加の試料排出物１３４は、センサー１１６へ導入し得る。追加の試料排出物１３４をセンサー１１６に導入後、分析計１１８、リーダー１１４、またはこれらの組み合わせは、センサー１１６の電気的特性８００のどのような変化も検出し得る。その後、分析計１１８、リーダー１１４、またはこれらの組み合わせは、センサー１１６の電気的特性８００のいずれかの検出された変化を使って、抗感染薬１０４に対する微生物１０２の感受性を評価し得る。
【００４７】
この実施形態では、センサー１１６の電気的特性８００の変化は、センサー１１６に導入された試料排出物１３４の溶液特性１３６の変化を示し得る。例えば、試料排出物１３４の溶液特性１３６の変化は、試料排出物１３４中の、イオン、有機分子、またはこれらの組み合わせの濃度の変化を示し得る。さらなる具体例として、試料排出物１３４の溶液特性１３６の変化は、試料排出物１３４のｐＨの変化であり得る。
【００４８】
これらおよび他の実施形態では、分析計１１８、リーダー１１４、またはこれらの組み合わせは、検出期間１３８内の微生物１０２の抗感染薬１０４に対する感受性を評価し得る。一実施形態では、検出期間１３８は、６０分〜２４０分の範囲であり得る。別の実施形態では、検出期間１３８は、６０分未満であり得る。さらに別の実施形態では、検出期間１３８は、２４０分超であり得る。
【００４９】
リーダー１１４は、微生物１０２の感受性を評価する出力信号８０８（図８参照）を生成し得る。一実施形態では、出力信号８０８は、電気信号であり得る。この実施形態では、出力信号８０８は、リーダー１１４のディスプレイユニット上の、テキスト文字列、数字、シンボル、またはこれらの組み合わせなどの図形として表現し得る。別の実施形態では、出力信号８０８は、音声信号であり得る。
【００５０】
分析計１１８、リーダー１１４、またはこれらの組み合わせを用いて、２値評価または段階評価（ｇｒａｄａｔｅｄ  ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ）もしくは階層評価（ｔｉｅｒｅｄ  ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ）として、微生物１０２の抗感染薬１０４に対する感受性を評価し得る。一実施形態では、分析計１１８、リーダー１１４、またはこれらの組み合わせは、抗感染薬１０４に対する耐性または非耐性として、微生物１０２の感受性を評価し得る。この実施形態では、システム１００は、栄養液１３０に設定量の抗感染薬１０４を導入し、リーダー１１４または分析計１１８は、１つのセンサー１１６の電気的特性８００の何らかの変化に基づいて、または能動型センサー１２０および制御センサー１２２の電気的特性８００の検出された何らかの差異に基づいて、耐性または非耐性として、微生物１０２の感受性を評価し得る。
【００５１】
例えば、リーダー１１４、分析計１１８、またはこれらの組み合わせは、抗感染薬１０４が微生物１０２を含むフィルター表面１２６に導入された後であっても、分析計１１８が１つのセンサー１１６の電気的特性８００の変化を検出する場合、抗感染薬１０４に耐性であるとして、微生物１０２の感受性を評価し得る。また、例えば、リーダー１１４、分析計１１８、またはこれらの組み合わせは、抗感染薬１０４を微生物１０２を含むフィルター表面１２６に導入時に、分析計１１８が１つのセンサー１１６の電気的特性８００の変化を検出できない場合、抗感染薬１０４に非耐性であるとして、微生物１０２の感受性を評価し得る。さらに、リーダー１１４、分析計１１８、またはこれらの組み合わせは、分析計１１８が統計的に有意な変化または１つのセンサー１１６の電気的特性８００の閾値を超える変化を検出できない場合、抗感染薬１０４に非耐性であるとして、微生物１０２の感受性を評価し得る。
【００５２】
別の例では、リーダー１１４、分析計１１８、またはこれらの組み合わせは、分析計１１８またはリーダー１１４が、能動型センサー１２０と制御センサー１２２との間の電気的特性８００の統計的有意差を検出できない場合、抗感染薬１０４に耐性であるとして微生物１０２の感受性を評価し得る。より具体的には、この電気的特性８００の統計的有意差は、閾値を超える差異であり得る。この例では、システム１００は、抗感染薬１０４を含む栄養液１３０からの試料排出物１３４を能動型センサー１２０に、および抗感染薬１０４不含試料排出物１３４を制御センサー制御センサー１２２に導入し得る。さらに、リーダー１１４、分析計１１８、またはこれらの組み合わせは、リーダー１１４または分析計１１８が、能動型センサー１２０と制御センサー１２２との間の電気的特性８００の統計的有意差を一定の期間にわたり検出する場合、抗感染薬１０４に非耐性であるとして微生物１０２の感受性を評価し得る。
【００５３】
他の実施形態では、リーダー１１４、分析計１１８、またはこれらの組み合わせは、段階別または層別による尺度で微生物１０２の感受性のレベルを評価し得る。例えば、リーダー１１４は、抗感染薬１０４に耐性、それにわずかに感受性、またはその影響を受けやすいとして、微生物１０２の感受性を評価し得る。これらの実施形態では、異なる濃度の抗感染薬１０４を、微生物１０２を含むフィルター表面１２６に導入し、微生物１０２の抗感染薬１０４に対する感受性のレベルを評価し得る。
【００５４】
さらなる具体例として、１個のみのセンサー１１６を使用して、微生物１０２の感受性レベルを評価する場合、システム１００は、より多量の抗感染薬１０４をフィルター表面１２６に一定期間にわたり導入し、このような期間にわたるセンサー１１６の電気的特性８００に対する追加の抗感染薬１０４の効果をモニターし得る。別の例では、複数の能動型センサー１２０が基板１１２上に配置される場合、システム１００は、異なる量の抗感染薬１０４を異なる能動型センサー１２０に同時にまたは一定期間にわたり導入し、リーダー１１４、分析計１１８、またはこれらの組み合わせは、能動型センサー１２０と制御センサー１２２との電気的特性８００を比較し、抗感染薬１０４に対する微生物１０２の感受性のレベルを評価し得る。
【００５５】
上記セクションでは、３つの感受性のカテゴリーを考察しているが、当業者なら、４つまたはそれより多い感受性のカテゴリーを使って、抗感染薬１０４に対する微生物１０２の感受性のレベルを評価し得ることを理解されたい。
【００５６】
図２は、抗感染薬１０４に対する微生物１０２の感受性を検出または評価するシステム１００の別の実施形態を示す。システム１００は、流体送達装置１０６、基板ウエル２００を含む基板１１２、およびリーダー１１４を含む。基板１１２は、基板表面２０２上に配置した１つまたは複数のセンサー１１６を有し得る。システム１００は、分析計１１８も含み得る。図２に示される実施形態では、分析計１１８は基板表面２０２上に配置し得る。他の実施形態では、分析計１１８は、基板１１２に連結された独立型ユニットまたは装置であり得る。
【００５７】
センサー１１６は、基板表面２０２上に配置された、１つまたは複数の能動型センサー１２０、１つまたは複数の制御センサー１２２、またはこれらの組み合わせを含み得る。図２の実施形態で示されるように、能動型センサー１２０および制御センサー１２２は、基板１１２の片面上に配置し得る。図２に示されない他の実施形態では、能動型センサー１２０および制御センサー１２２は、基板１１２の異なる面上または異なる基板上に配置し得る。例えば、図２は、３つのセンサー１１６を有する基板１１２を示すが、基板１１２は任意の数のセンサー１１６を含み得ることが意図されている。一実施形態では、少なくとも１つのセンサー１１６は、ＩＳＦＥＴであり得る。
【００５８】
基板ウエル２００は試料ウエル２０４、１つまたは複数の能動型ウエル２０６、１つまたは複数の制御ウエル２０８、またはこれらの組み合わせを含み得る。試料ウエル２０４、１つまたは複数の能動型ウエル２０６、１つまたは複数の制御ウエル２０８、またはこれらの組み合わせは、基板チャネル２１０を介して相互に流体連結または流体連通され得る。基板チャネル２１０には、基板１１２の上または内部に配置されたチューブ、毛細管、マイクロ流体チャネル、陥凹部、または孔を含み得る。
【００５９】
試料ウエル２０４、能動型ウエル２０６、制御ウエル２０８、またはこれらの組み合わせを含む基板ウエル２００は、基板１１２の表面上の、ディボット、陥凹部、または開口部であり得る。別の実施形態では、基板ウエル２００は、基板１１２内の密閉空間であり得る。他の実施形態では、基板ウエル２００は、基板１１２に連結された受け口またはカートリッジであり得る。基板ウエル２００はまた、基板チャネル２１０を介してセンサー１１６と流体連結または流体連通され得る。
【００６０】
図２に示すように、ステップ２Ａで、流体送達装置１０６は、微生物１０２を含む流体試料１２４を試料ウエル２０４に送達または注入し得る。図２に示されていない代替的実施形態では、流体試料１２４は、ステップ２Ａの前のステップで予備濾過し得る。この予備濾過ステップは、フィルター１１０、マイクロ流体フィルター、またはこれらの組み合わせを使って、血液細胞または上皮細胞を含む他のより大きな細胞成分を流体試料１２４から濾別するために、流体試料１２４を濾過することを含み得る。
【００６１】
同じ流体送達装置１０６または別の流体送達装置１０６を同様に使って、ステップ２Ｂで、栄養液１３０を試料ウエル２０４に送達または注入し得る。流体送達装置１０６は、連続的にまたは一定期間ごとに、試料ウエル２０４の基板表面２０２に栄養液１３０を導入またはそれに曝露し得る。一実施形態では、栄養液１３０は、バクトトリプトンを含む緩衝液、酵母エキス、塩化ナトリウムおよびこれらの任意の組み合わせから構成され得る。別の実施形態では、栄養液には、増殖誘導因子を含み得る。増殖誘導因子は、炭素系誘導因子、窒素系誘導因子、鉱物、微量元素、生物学的増殖因子、またはこれらの任意の組み合わせからなる群より選択し得る。例えば、増殖誘導因子には、限定されないが、ブドウ糖、アンモニア、マグネシウム、またはこれらの組み合わせを含み得る。例えば、栄養液１３０は、１００ｍＭのブドウ糖を補充した０．１ｘＬ培地であり得る。
【００６２】
栄養液１３０の流れは、試料ウエル２０４中の微生物１０２を能動型ウエル２０６、制御ウエル２０８、またはこれらの組み合わせに運搬または送達し得る。例えば、試料ウエル２０４、能動型ウエル２０６、制御ウエル２０８、またはこれらの組み合わせは、丸い底部を有する半球、平らなまたは平面型底部を有する立方体、錐体、円錐台形、双曲線体、またはこれらの組み合わせの形状にし得る。全体基板１１２は、微生物１０２が能動型ウエル２０６、制御ウエル２０８、またはこれらの組み合わせ中にある場合、３０℃〜４０℃の温度に加熱し得、インキュベーション期間１３２の間、インキュベートを可能とする。基板１１２は、インキュベーションを可能とし、能動型ウエル２０６、制御ウエル２０８、またはこれらの組み合わせ中の微生物の増殖、代謝、または成長を促進し得る。
【００６３】
試料ウエル２０４、能動型ウエル２０６、制御ウエル２０８、またはこれらの組み合わせを含む基板ウエル２００は、ウエルコーティング２１２により被覆し得る。ウエルコーティング２１２は、ウエルの底部または側面を被覆またはコートし得る。ウエルコーティング２１２には、酸性コーティングまたは塩基性コーティングなどのアンチバッファーコーティング（ａｎｔｉ−ｂｕｆｆｅｒ  ｃｏａｔｉｎｇ）を含み得る。
【００６４】
ウエルコーティング２１２はまた、能動型ウエル２０６、制御ウエル２０８、またはこれらの組み合わせ中の微生物１０２を捕捉するように構成された捕捉コーティングであり得る。例えば、ウエルコーティング２１２は、フィブロネクチン、コラーゲン、ラミニン、オステオポンチン、ポリＤ−リシン、またはこれらの組み合わせなどのタンパク質を含む細胞外マトリックスであり得る。ウエルコーティング２１２はまた、アミン表面、カルボキシル表面、帯電ペプチド表面、またはこれらの組み合わせなどの帯電コーティングであり得る。ウエルコーティング２１２はまた、酸素または窒素含有表面であり得る。ウエルコーティング２１２はまた、ポリウレタン表面であり得る。
【００６５】
能動型ウエル２０６、制御ウエル２０８、またはこれらの組み合わせは、物理的障壁２１４を有し得る。物理的障壁２１４は、能動型ウエル２０６、制御ウエル２０８、またはこれらの組み合わせ中に微生物１０２を捕捉または分離するためのウエルの物理的機構または設計であり得る。例えば、物理的障壁２１４は、能動型ウエル２０６、制御ウエル２０８、またはこれらの組み合わせの下流側部分からのオーバーハングまたは突き出しであり得る。別の例では、物理的障壁２１４は、能動型ウエル２０６、制御ウエル２０８、またはこれらの組み合わせの傾斜面であり得る。意図されているが図２で示されない別の実施形態では、物理的障壁２１４は、能動型ウエル２０６、制御ウエル２０８、またはこれらの組み合わせの、試料ウエル２０４の下流にある開口部に配置されたフィルター１１０であり得る。
【００６６】
図２の例示的実施形態は、物理的障壁２１４を基板ウエル２００の機構として示すが、物理的障壁２１４は、基板チャネル２１０の機構でもあり得る。例えば、基板チャネル２１０は、マイクロ流体チャネルであり得、これは、微生物１０２が基板チャネル２１０をセンサー１１６の方向に進行するのを妨げる幅または直径に狭められる。この例示的実施形態では、基板１１２は、マイクロ流体チップまたはラボオンチップ（ＬＯＣ）として機能し得る。
【００６７】
ウエルコーティング２１２、物理的障壁２１４、またはこれらの組み合わせを、システム１００の一部として組み込み、微生物１０２がセンサー１１６に接触または到達することを防ぐまたは止め得る。意図されているが図２で示されない別の実施形態では、電気または磁気部品を使って、能動型ウエル２０６、制御ウエル２０８、またはこれらの組み合わせ中の微生物１０２を捕捉または分離し得る。
【００６８】
ステップ２Ｂで送達された栄養液１３０または追加の栄養液１３０は、微生物１０２が１つまたは複数の能動型ウエル２０６、制御ウエル２０８、またはこれらの組み合わせに運搬または送達されるまで、連続的にまたは一定期間ごとに、試料ウエル２０４、能動型ウエル２０６、制御ウエル２０８、またはこれらの組み合わせに送達または注入され得る。能動型ウエル２０６、制御ウエル２０８、またはこれらの組み合わせは、１つまたは複数の開口部、物理的機構、構造、または装置機構を含み得、これは、能動型ウエル２０６、制御ウエル２０８、またはこれらの組み合わせ中の流体または上清が、ウエルから１つまたは複数の基板チャネル２１０に退去するまたは出ていくのを可能とする。能動型ウエル２０６、制御ウエル２０８、またはこれらの組み合わせ中の微生物１０２から分離された流体または上清は、試料排出物１３４と呼ばれ得る。
【００６９】
図２の例示的実施形態で示されるように、試料排出物１３４は、基板１１２上の１つまたは複数のセンサー１１６に導入、運搬または送達され得る。試料排出物１３４は、溶液特性１３６を含み得る。溶液特性１３６は、試料排出物１３４中の、イオン；アミノ酸、ミネラルなどの有機分子；またはその他の無機化合物の量または濃度を含み得る。
【００７０】
溶液特性１３６は、能動型ウエル２０６、制御ウエル２０８、またはこれらの組み合わせ中の微生物１０２により産生されるまたは微生物１０２に起因するイオン、有機分子、またはミネラルの結果に応じて変化し得る。溶液特性１３６は、微生物１０２により行われた細胞代謝または細胞増殖などの細胞活動の直接的または間接的な副産物であり得る。試料排出物１３４は、Ｈ＋、ＡＴＰ、ＣＯ２、乳酸、炭酸、ＮＯ３−、またはこれらの組み合わせを含み得る。
【００７１】
基板チャネル１２０は、１つまたは複数の能動型ウエル２０６からの試料排出物１３４を、１つまたは複数の能動型センサー１２０に送達または導入し得る。さらに、別の基板チャネル１２０は、１つまたは複数の制御ウエル２０８からの試料排出物１３４を、１つまたは複数の制御センサー１２２に送達または導入し得る。
【００７２】
基板１１２のインキュベーション後または前に、同じ流体送達装置１０６または別の流体送達装置１０６を使って、ステップ２Ｃで、抗感染薬１０４を能動型ウエル２０６に導入し得る。図２に示す例示的実施形態では、抗感染薬１０４は、追加の栄養液１３０と混合され、微生物１０２を含む能動型ウエル２０６は、抗感染薬１０４を含む追加の栄養液１３０に曝露され得る。他の実施形態では、抗感染薬１０４は、栄養液１３０から分離された能動型ウエル２０６に導入され得る。
【００７３】
図２に示す例示的実施形態では、抗感染薬１０４を含む栄養液１３０は、微生物１０２を含む能動型ウエル２０６に送達または導入され得、一方、抗感染薬１０４を欠く栄養液１３０は、同様に微生物１０２を含む制御ウエル２０８に送達または導入され得る。これらの実施形態では、能動型ウエル２０６から流れる試料排出物１３４は、能動型センサー１２０に導入され得、制御ウエル２０８から流れる試料排出物１３４は、制御センサー１２２に導入され得る。
【００７４】
意図されているが図２には示されていない代替的実施形態では、１つの能動型ウエル２０６は、最初に、抗感染薬１０４を欠く栄養液１３０に曝露され、能動型ウエル２０６からの流れ出る試料排出物１３４は、センサー１１６に導入され得る。この実施形態では、同じ能動型ウエル２０６がしばらく経ってから抗感染薬１０４を含む栄養液１３０に曝露され得る。そうすることにより、この第２曝露ステップからの試料排出物１３４は、非抗感染薬試料排出物１３４を測定するのに使用したセンサー１１６と同じセンサー１１６に導入され得る。
【００７５】
図２は、流体試料１２４からの試料排出物１３４の分析に使用される基板１１２上の３つのセンサー１１６の内の２つを示すが、基板１１２は試料排出物１３４を受けるための任意の数のセンサー１１６を収容し得ることが意図されている。例えば、基板１１２は、９６ウエルプレート、１９２ウエルプレート、または３８４ウエルプレートなどのハイスループットアッセイプレートのための支持体またはハウジングであり得る。この例では、それぞれのウエルプレートは、少なくとも１つのセンサー１１６と流体連通し得る。
【００７６】
リーダー１１４、分析計１１８、またはこれらの組み合わせは、試料排出物１３４をセンサー１１６に導入時に、センサー１１６の電気的特性８００をモニターするように構成され得る。例えば、リーダー１１４は、１つまたは複数の信号を基板１１２上に配置された分析計１１８から受けることにより、センサー１１６の電気的特性８００をモニターし得る。
【００７７】
図２に示す例示的実施形態では、分析計１１８、リーダー１１４、またはこれらの組み合わせは、ステップ２Ｄで、能動型センサー１２０および制御センサー１２２などのセンサー１１６の電気的特性８００をモニターし得る。分析計１１８、リーダー１１４、またはこれらの組み合わせは、能動型ウエル２０６からの試料排出物１３４を能動型センサー１２０に導入時に、能動型センサー１２０の電気的特性８００をモニターし得る。さらに、分析計１１８、リーダー１１４、またはこれらの組み合わせは、制御ウエル２０８からの試料排出物１３４を制御センサー１２２に導入する際に、制御センサー１２２の電気的特性８００を同様にモニターし得る。分析計１１８、リーダー１１４、またはこれらの組み合わせは、能動型センサー１２０の電気的特性８００と、制御センサー１２２の電気的特性８００とを比較し、抗感染薬１０４に対する微生物１０２の感受性を評価し得る。
【００７８】
試料排出物１３４中に存在する溶質の濃度または量の差異の結果として、試料排出物１３４の溶液特性１３６が異なる場合、センサー１１６の電気的特性８００は異なり得る。例えば、能動型センサー１２０に導入された試料排出物１３４の溶液特性１３６が、制御センサー１２２に導入された試料排出物１３４の溶液特性１３６とは異なる場合、能動型センサー１２０および制御センサー１２２の電気的特性８００は異なり得る。
【００７９】
意図されているが図２には示されていない別の実施形態では、分析計１１８、リーダー１１４、またはこれらの組み合わせは、抗感染薬１０４不含の試料排出物１３４のセンサー１１６への導入時に、１つのセンサー１１６の電気的特性８００をモニターし得る。この実施形態では、抗感染薬１０４を含む追加の栄養液１３０は、同じセンサー１１６に送達または曝露し得、また、この曝露ステップから生じた追加の試料排出物１３４は、センサー１１６へ導入し得る。追加の試料排出物１３４をセンサー１１６に導入後、分析計１１８、リーダー１１４、またはこれらの組み合わせは、センサー１１６の電気的特性８００のどのような変化も検出し得る。その後、分析計１１８、リーダー１１４、またはこれらの組み合わせは、センサー１１６の電気的特性８００のいずれかの検出された変化を使って、抗感染薬１０４に対する微生物１０２の感受性を評価し得る。
【００８０】
この実施形態では、センサー１１６の電気的特性８００の変化は、センサー１１６に導入された試料排出物１３４の溶液特性１３６の変化を示し得る。例えば、試料排出物１３４の溶液特性１３６の変化は、試料排出物１３４中の、イオン、有機分子、またはこれらの組み合わせの濃度の変化を示し得る。さらなる具体例として、試料排出物１３４の溶液特性１３６の変化は、試料排出物１３４のｐＨの変化であり得る。
【００８１】
これらおよび他の実施形態では、分析計１１８、リーダー１１４、またはこれらの組み合わせは、検出期間１３８内の微生物１０２の抗感染薬１０４に対する感受性を評価し得る。
【００８２】
リーダー１１４は、微生物１０２の感受性を評価する出力信号８０８も生成し得る。分析計１１８、リーダー１１４、またはこれらの組み合わせは、２値評価または段階評価もしくは階層評価として、微生物１０２の抗感染薬１０４に対する感受性を評価し得る。
【００８３】
例えば、リーダー１１４、分析計１１８、またはこれらの組み合わせは、抗感染薬１０４が、能動型センサー１２０に流体連結された能動型ウエル２０６に導入された後であっても、分析計１１８が能動型センサー１２０の電気的特性８００の変化を検出する場合、抗感染薬１０４に耐性であるとして、微生物１０２の感受性を評価し得る。同様に、例えば、リーダー１１４、分析計１１８、またはこれらの組み合わせは、抗感染薬１０４が、能動型センサー１２０に流体連結された能動型ウエル２０６に導入されたとき、分析計１１８が能動型センサー１２０の電気的特性８００の変化を検出できない場合、抗感染薬１０４に非耐性であるとして、微生物１０２の感受性を評価し得る。さらに、リーダー１１４、分析計１１８、またはこれらの組み合わせは、分析計１１８が統計的に有意な変化または能動型センサー１２０の電気的特性８００の閾値を超える変化を検出できない場合、抗感染薬１０４に非耐性であるとして、微生物１０２の感受性を評価し得る。
【００８４】
別の例では、リーダー１１４、分析計１１８、またはこれらの組み合わせは、分析計１１８またはリーダー１１４が、能動型センサー１２０と制御センサー１２２との間の電気的特性８００の統計的有意差を検出できない場合、抗感染薬１０４に耐性であるとして微生物１０２の感受性を評価し得る。より具体的には、電気的特性８００の統計的有意差は、閾値を超える差異であり得る。この例では、システム１００は、能動型ウエル２０６からの試料排出物１３４を能動型センサー１２０に、および制御ウエル２０８からの試料排出物１３４を制御センサー１２２に導入し得る。さらに、リーダー１１４、分析計１１８、またはこれらの組み合わせは、リーダー１１４または分析計１１８が、能動型センサー１２０と制御センサー１２２との間の電気的特性８００の統計的有意差を検出する場合、抗感染薬１０４に非耐性であるとして微生物１０２の感受性を評価し得る。
【００８５】
他の実施形態では、リーダー１１４、分析計１１８、またはこれらの組み合わせは、段階別または層別による尺度で微生物１０２の感受性のレベルを評価し得る。例えば、リーダー１１４、分析計１１８、またはこれらの組み合わせは、抗感染薬１０４に耐性、それにわずかに感受性、またはその影響を受けやすいとして、微生物１０２の感受性を評価し得る。これらの実施形態では、異なる濃度の抗感染薬１０４を、微生物１０２を含む異なる能動型ウエル２０６に導入し、微生物１０２の抗感染薬１０４に対する感受性のレベルを評価し得る。
【００８６】
一例として、１個のみのセンサー１１６を使用して、微生物１０２の感受性レベルを評価する場合、システム１００は、より多量の抗感染薬１０４を能動型ウエル２０６に一定期間にわたり導入し、能動型ウエル２０６に流体連結された能動型センサー１２０の電気的特性８００に対する追加の抗感染薬１０４の効果をこのような期間にわたりモニターし得る。別の例では、複数の能動型センサー１２０が基板１１２上に配置される場合、システム１００は、異なる量の抗感染薬１０４を異なる能動型ウエル２０６に導入し、リーダー１１４、分析計１１８、またはこれらの組み合わせは、能動型センサー１２０と、１つまたは複数の制御センサー１２２との電気的特性８００を比較し、抗感染薬１０４に対する微生物１０２の感受性のレベルを評価し得る。
【００８７】
図３は、抗感染薬１０４に対する微生物１０２の感受性を検出または評価するシステム１００の別の実施形態を示す。システム１００は、流体送達装置１０６、フィルター１１０を含むフィルターハウジング１０８、およびセンサー装置３００を含み得る。一実施形態では、センサー装置３００は、手持ち式のＩＳＦＥＴ計器またはプローブであり得る。
【００８８】
図３に示すように、流体送達装置１０６は、ステップ３Ａで微生物１０２を含む流体試料１２４をフィルターハウジング１０８に送達または注入し得る。図３に示す例示的実施形態では、流体送達装置１０６は、シリンジであり得る。図３に示されていない他の実施形態では、流体送達装置１０６は、注入カートリッジ、マイクロ流体装置、ピペット、反応管、毛細管、試験チューブ、これらの組み合わせ、またはこれらの一部であり得る。
【００８９】
フィルターハウジング１０８は、フィルター１１０を固定するまたは封入するように構成された容器または器であり得る。例えば、フィルターハウジング１０８は、シリンジフィルターのハウジングであり得る。フィルター１１０は、流体試料１２４の上清から微生物１０２またはその他の分子または細胞を単離または分離するためのメッシュまたはマトリックスとし得る。
【００９０】
フィルター１１０は、フィルター表面１２６を含み得る。フィルター表面１２６は、微生物１０２を単離または捕捉するために使用されるフィルター１１０の一部であり得る。フィルター表面１２６は、外面、フィルター１１０中に伸びる内面、またはこれらの組み合わせを含み得る。図３には示されていないが、フィルターハウジング１０８は、少なくとも１つの開口部１２８を有し、流体試料１２４由来の流体または上清のフィルターハウジング１０８からの排出を可能とする。例えば、ステップ３Ａは、フィルター表面１２６上の微生物１０２の単離後、流体または上清を流体試料１２４から開口部１２８を通して廃棄する追加のステップを含み得る。
【００９１】
図３に示されていない代替的実施形態では、流体試料１２４は、ステップ３Ａの前のステップで予備濾過し得る。この予備濾過ステップは、流体試料１２４が体液または身体由来試料から構成される場合、フィルター１１０、マイクロ流体フィルター、またはこれらの組み合わせの別の実例を使って、その他のより大きな細胞成分を流体試料１２４から濾別するために、流体試料１２４を濾過することを含み得る。
【００９２】
同じ流体送達装置１０６または別の流体送達装置１０６を同様に使って、ステップ３Ｂで、栄養液１３０をフィルターハウジング１０８に送達または注入し得る。流体送達装置１０６は、連続的にまたは一定期間ごとに、微生物１０２を含むフィルター表面１２６に栄養液１３０を導入またはフィルター表面１２６をそれに曝露し得る。一実施形態では、栄養液１３０は、増殖誘導因子、Ｌ培地、ＮａＣｌ、および緩衝液から構成され得る。
【００９３】
栄養液１３０、フィルター、および微生物１０２を含むフィルターハウジング１０８を、約３７℃の温度に加熱して、ステップ３Ｃで、インキュベーション期間１３２の間、インキュベートを可能にし得る。インキュベーション期間１３２は、１５分から１時間を超える範囲であり得る。他の実施形態では、インキュベーション期間１３２は、１５分未満であり得る。インキュベーション期間１３２は、微生物１０２の型に応じて調節し得る。
【００９４】
インキュベーション期間１３２はまた、流体試料１２４中に存在する微生物１０２の量に応じて調節し得る。例えば、微生物１０２の量が閾値未満であると、インキュベーション期間１３２を増やし得る。フィルター１１０は、フィルター１１０上の微生物１０２の代謝を促進するために、栄養液１３０と共にインキュベートを可能とし得る。さらに、異なる微生物は、特徴的増殖および代謝速度を有するので、本明細書で記載のセンサーを使って、代謝物が産生される速度をモニターすることにより、微生物を特定することが可能である。本明細書に開示される追加の特徴、すなわち、異なる栄養素を一定期間にわたり微生物に与え、同時に、本明細書で記載のセンサーを使って、種々の代謝物の産生速度をモニターし、微生物をさらに特定するという特徴、が存在する。
【００９５】
フィルターハウジング１０８をインキュベート後、微生物１０２を含むフィルター１１０を、フィルターハウジング１０８中の残り物の栄養液１３０である溶液から分離し得る。この溶液を、試料排出物１３４と呼ぶことがある。その後、ステップ３Ｄで、センサー装置３００を試料排出物１３４中に導入または挿入し、試料排出物１３４の溶液特性１３６を測定し得る。意図されているが図３には示されていない別の実施形態では、試料排出物１３４は、フィルターハウジング１０８から、フィルターハウジング１０８中の開口部を通って別の容器または器に排出または取り出され得る。その後、センサー装置３００を使って、この他の容器または器中の試料排出物１３４の溶液特性１３６を測定し得る。
【００９６】
溶液特性１３６は、試料排出物１３４を構成する溶液の１つまたは複数の属性を意味し得る。例えば、溶液特性１３６は、溶質の濃度または溶液中の溶質分子の絶対数を含み得る。溶液特性１３６は、試料排出物１３４中の、イオン；アミノ酸、ミネラルなどの有機分子；またはその他の無機化合物の量または濃度を含み得る。
【００９７】
溶液特性１３６は、フィルター１１０上の微生物１０２により産生されるまたは微生物１０２に起因するイオン、有機分子、またはミネラルの結果に応じて変化し得る。溶液特性１３６は、微生物１０２により行われる細胞代謝または細胞増殖などの細胞活動の直接的または間接的な副産物であり得る。一実施形態では、試料排出物１３４は、細菌細胞代謝または増殖の副産物として、水素イオン（Ｈ＋）を含み得る。他の実施形態では、試料排出物１３４は、微生物１０２により産生されたまたはこれに起因するアデノシン三リン酸（ＡＴＰ）、二酸化炭素（ＣＯ２）、乳酸、炭酸、硝酸塩（ＮＯ３−）、これらの組み合わせ、またはいずれか他の代謝副産物を含み得る。
【００９８】
ステップ３Ｃ後、微生物１０２を含むフィルター１１０は、試料排出物１３４を含むフィルターハウジング１０８から取り出され、新しいフィルターハウジング１０８中に配置され得る。その後、同じ流体送達装置１０６または別の流体送達装置１０６を使って、ステップ３Ｅで、抗感染薬１０４を、フィルター１１０を含む新しいフィルターハウジング１０８に導入し得る。代替的実施形態では、ステップ３Ｅは、ステップ試料排出物１３４がフィルターハウジング１０８の開口部から排出または取り出された後で、同じ流体送達装置１０６または別の流体送達装置１０６を使って、抗感染薬１０４をステップ３Ｃ由来のフィルターハウジング１０８に導入することを含み得る。
【００９９】
図３に示す例示的実施形態では、抗感染薬１０４は、追加の栄養液１３０と混合され、微生物１０２を含むフィルター１１０は、追加の栄養液１３０に曝露され得る。他の実施形態では、抗感染薬１０４は、栄養液１３０から分離されたフィルター１１０に導入され得る。
【０１００】
抗感染薬１０４をフィルターハウジング１０８に導入後、栄養液１３０、フィルター１１０、抗感染薬１０４、および微生物１０２を含むフィルターハウジング１０８を、約３７℃の温度に加熱して、ステップ３Ｆで、インキュベーション期間１３２の間、インキュベートを可能にし得る。
【０１０１】
フィルターハウジング１０８をインキュベート後、微生物１０２を含むフィルター１１０を、試料排出物１３４から分離し得る。その後、ステップ３Ｇで、センサー装置３００を試料排出物１３４中に導入または挿入し、試料排出物１３４の溶液特性１３６を測定し得る。意図されているが図３には示されていない別の実施形態では、試料排出物１３４は、フィルターハウジング１０８から、フィルターハウジング１０８中の開口部を通って別の容器または器に排出または取り出され得る。その後、センサー装置３００を使って、この他の容器または器中の試料排出物１３４の溶液特性１３６を測定し得る。
【０１０２】
その後、リーダー１１４を使って、ステップ３Ｇ由来の試料排出物１３４の溶液特性１３６と、ステップ３Ｄ由来の試料排出物１３４の溶液特性１３６とを、ステップ３Ｈで比較し、抗感染薬１０４に対する微生物１０２の感受性を評価し得る。例えば、リーダー１１４を使って、２つの溶液特性１３６を一定期間比較し得る。ステップ３Ｄおよびステップ３Ｇ由来の溶液特性１３６は、試料排出物１３４中に存在する溶質の濃度または量の差異の結果として、異なり得る。例えば、溶液特性１３６は、それらのｐＨが異なり得るか、または別のイオン、有機分子、またはこれらの組み合わせの濃度が異なり得る。
【０１０３】
リーダー１１４は、検出期間１３８内の微生物１０２の抗感染薬１０４に対する感受性を評価し得る。一実施形態では、検出期間１３８は、６０分〜２４０分の範囲であり得る。別の実施形態では、検出期間１３８は、６０分未満であり得る。さらに別の実施形態では、検出期間１３８は、２４０分超であり得る。
【０１０４】
リーダー１１４は、微生物１０２の感受性を評価する出力信号８０８を生成し得る。一実施形態では、出力信号８０８は、電気信号であり得る。この実施形態では、出力信号８０８は、リーダー１１４のディスプレイユニット上の、テキスト文字列、数字、シンボル、またはこれらの組み合わせなどの図形として表現し得る。別の実施形態では、出力信号８０８は、音声信号であり得る。
【０１０５】
リーダー１１４を用いて、抗感染薬１０４に対する微生物の感受性を、２値評価または段階評価もしくは階層評価として、評価し得る。一実施形態では、リーダー１１４は、抗感染薬１０４に対する耐性または非耐性として、微生物１０２の感受性を評価し得る。この実施形態では、リーダー１１４は、溶液特性１３６における何らかの検出された差異に基づいて、耐性または非耐性として、微生物１０２の感受性を評価し得る。
【０１０６】
例えば、リーダー１１４が、ステップ３Ｄ由来の溶液特性１３６と、ステップ３Ｇ由来の溶液特性１３６との間の一定期間にわたる統計的有意差を検出できない場合、リーダー１１４は、抗感染薬１０４に対して耐性であるとして、微生物１０２の感受性を評価し得る。統計的有意差は、閾値を超える差異を意味し得る。同様に、リーダー１１４が、ステップ３Ｄ由来の溶液特性１３６と、ステップ３Ｇ由来の溶液特性１３６との間の一定期間にわたる統計的有意差を検出する場合、リーダー１１４は、抗感染薬１０４に対して感受性があるとして、微生物１０２の感受性を評価し得る。
【０１０７】
他の実施形態では、リーダー１１４は、段階別または層別による尺度で微生物１０２の感受性のレベルを評価し得る。例えば、リーダー１１４は、抗感染薬１０４に耐性、それにわずかに感受性、またはその影響を受けやすいとして、微生物１０２の感受性を評価し得る。これらの実施形態では、異なる濃度の抗感染薬１０４を、ステップ３Ｅで、フィルターハウジング１０８に導入して、抗感染薬１０４に対する微生物１０２の感受性のレベルを評価し得る。リーダー１１４は、種々の試料排出物１３４の溶液特性１３６を一定期間にわたり比較し、抗感染薬１０４に対する微生物１０２の感受性のレベルを評価し得る。
【０１０８】
図４Ａは、基板１１２上に配置された能動型センサー１２０および能動型センサー１２０と接触している測定される液体４０２中に伸びる外部参照電極４００を有する基板１１２の実施形態の側面図を示す。図４Ａに示すように、基板１１２は、基板支持層４０４およびベース誘電体層４０６から構成され得る。基板１１２は、ポリマー層、金属層、メタロイド層、セラミック層、有機半導体、ポリアセチレン、ポリアニリン、キナクリドンから誘導されるものなどの有機伝導体、またはこれらの組み合わせであり得る。例えば、基板１１２は、基板１１２を通ってセンサーチャネル４１０への電圧の印加を可能とするケイ素またはケイ素の酸化物から構成され得る。
【０１０９】
ベース誘電体層４０６は、基板支持層４０４に結合またはその上に配置して、それぞれのセンサー１１６を相互に電気絶縁または分離し得る。一実施形態では、ベース誘電体層４０６は、酸化物材料から構成され得る。他の実施形態では、ベース誘電体層４０６は、絶縁性を付与できるいずれか他の材料から構成され得る。
【０１１０】
１つまたは複数の実施形態では、能動型センサー１２０、制御センサー１２２、またはこれらの組み合わせを含む、システム１００のセンサー１１６は、相捕型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）プロセスを使って製造し得る。例えば、能動型センサー１２０、制御センサー１２２、またはこれらの組み合わせは、ｐ型およびｎ型金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）から製造された統合ＣＭＯＳ  ＩＳＦＥＴセンサーであり得る。別の実施形態では、センサー１１６は、有機電界効果トランジスタ（ＯＦＥＴ）であり得る。
【０１１１】
図４Ａに示すように、能動型センサー１２０は、センサーコンタクト４０８、センサーコンタクト４０８の中間のセンサーチャネル４１０、センサーチャネル４１０に結合されたまたはその上端のゲート誘電体層４１２、および能動型センサー１２０のゲート誘電体層４１２を部分的に覆う封止層４１４を含み得る。センサーコンタクト４０８は、ソースコンタクトおよびドレインコンタクトを含み得る。例えば、センサーコンタクト４０８は、高ドープｐ型材料から構成され得る。センサーチャネル４１０は、２つのセンサーコンタクト４０８の間のブリッジとして機能し得、任意の導電性材料またはセンサーコンタクト４０８間の電気通信を可能とするコーティングから構成され得る。
【０１１２】
ゲート誘電体層４１２は、センサーチャネル４１０に結合されるか、またはその上端に配置され得る。特定の実施形態では、ゲート誘電体層４１２は、高κ誘電体層または高誘電率（κ）を有する材料層であり得る。例えば、ゲート誘電体層４１２は、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化イットリウム、酸化タンタル、ケイ酸ハフニウム、ケイ酸ジルコニウム、シリコンナイトライド、アルミニウムナイトライド、ハフニウムナイトライド、ジルコニウムナイトライド、またはこれらの組み合わせを含み得る。さらなる具体例として、ゲート誘電体層４１２は、二酸化アルミニウム、二酸化ハフニウム、二酸化ジルコニウム、またはこれらの組み合わせを含み得る。他の実施形態では、ゲート誘電体層４１２は、二酸化ケイ素層を含み得る。
【０１１３】
能動型センサー１２０および制御センサー１２２を含むセンサー１１６のいずれかは、封止層４１４により部分的に覆われ得る。封止層４１４は、測定される液体４０２中の、センサー１１６に損害を与えるまたは劣化させるはずの溶質または汚染物質への曝露からセンサー１１６を保護するための、任意の不活性または非導電性材料から構成され得る。
【０１１４】
図４Ａに示すように、システム１００は、測定される液体４０２およびセンサー１１６それ自体と液体連通している外部参照電極４００も含み得る。測定される液体４０２は、試料排出物１３４、栄養液１３０、流体試料１２４のいずれか、これらの一部、またはこれらの組み合わせを意味し得る。流体試料１２４は、フィルターハウジング１０８、基板ウエル２００、またはいずれか他の流体送達装置１０６から、センサー１１６に導入し得る。流体試料１２４は、センサー１１６に導入された場合、能動型センサー１２０、制御センサー１２２、またはこれらの組み合わせを覆い得る。他の実施形態では、流体試料１２４は、センサー１１６に導入された場合、能動型センサー１２０、制御センサー１２２、またはこれらの組み合わせを覆うか、またはこれらと液体連通し得る。
【０１１５】
外部参照電極４００は、液体ゲート電位などの電位を、測定される液体４０２に印加し得る。一実施形態では、外部参照電極４００は、独立型プローブまたは電極であり得る。他の実施形態では、外部参照電極４００は、リーダー１１４、分析計１１８、またはこれらの組み合わせに連結され得る。外部参照電極４００は、安定で、よく知られた内部電圧を有し、センサー１１６で取得された測定値から電気ノイズを除去するためのディファレンシャルノイズフィルターとしての機能を果たし得る。
【０１１６】
一実施形態では、外部参照電極４００は、銀／塩化銀（Ａｇ／ＡｇＣｌ）電極であり得る。他の実施形態では、外部参照電極４００は、飽和カロメル参照電極（ＳＣＥ）または銅−銅（ＩＩ）硫酸塩電極（ＣＳＥ）であり得る。
【０１１７】
システム１００は、外部参照電極４００を使用して、絶対変化を把握するのではなく、能動型センサー１２０の電気的特性８００の相対的変化を測定または記録し得る。システム１００はまた、外部参照電極４００を使用して、能動型センサー１２０および制御センサー１２２の電気的特性８００の間の相対的差異を測定または記録し得る。
【０１１８】
バックゲート電圧Ｖｂｇは、ケイ素基板を介して印加し得る。ＩＳＦＥＴの電気特性評価は、ソースドレイン電圧Ｖｓｄを印加し、ソースドレイン電流Ｉｓｄを測定することにより実施し得る。別の実施形態では、液体ゲート電圧は、参照電極を介して溶液に印加し得る。ＩＳＦＥＴの電気特性評価は、ソースドレイン電圧Ｖｓｄを印加し、ソースドレイン電流Ｉｓｄを測定することにより実施し得る。別の実施形態では、ゲート電圧をバックゲートおよび液体ゲートに同時に印加することにより、デュアルゲートアプローチを使用し得る。これは、オペレータが装置を異なる作動位置に最適化し、感度を最適化することを可能にする。バックゲート電圧Ｖｂｇは、Ｓｉ基板に印加され、一方、液体ゲート電圧Ｖｌｇは、参照電極を介して印加される。同時に、液体電位Ｖｌは、参照電極により測定され得る。溶液中のイオン濃度が変化すると、ＩＳＦＥＴは、電気的特性の変化で応答する。例えば、プロトン（Ｈ＋）場合では、プロトンはＩＳＦＥＴの酸化物表面と相互作用する。これは、ヒドロキシル（−ＯＨ）基を液体に曝露した酸化表面に対し、予測される依存性である。ｐＨ変化により引き起こされた表面電荷密度の変化は、部位結合モデルにより説明される。このモデルは、−ＯＨ基がプロトン化または脱プロトン化され得ることを考慮に入れる。このモデルは、表面電荷密度とプロトン濃度との間の近似的線形関係を予測する。表面電荷は、追加ゲートとして機能するので、ＩＳＦＥＴは追加のゲート効果に応答している。
【０１１９】
図４Ｂは、基板１１２上に配置された能動型センサー１２０およびオンチップ参照電極４１６を有する基板１１２の別の実施形態の側面図を示す。オンチップ参照電極４１６は、基板１１２上のチップまたはセンサーとして製造されていること以外は、外部参照電極４００と同じ目的を果たし得る。オンチップ参照電極４１６は、能動型センサー１２０に隣接して、またはその近くに位置し得る。オンチップ参照電極４１６は、ベース誘電体層４０６に結合され得る。オンチップ参照電極４１６はまた、封止層４１４により部分的に覆われ得る。オンチップ参照電極４１６は、液体ゲート電圧（ＶＬＧ）を測定される液体４０２に印加し得る。
【０１２０】
オンチップ参照電極４１６、外部参照電極４００、またはこれらの組み合わせは、金属、半導体材料、またはこれらの組み合わせから構成され得る。一実施形態では、制御センサー１２２は、オンチップ参照電極４１６として機能し得る。オンチップ参照電極４１６の金属は、酸化物層、シラン層、またはこれらの組み合わせにより被覆され得る。このような参照電極の製造に使用される金属またはその他の材料は、調査の際に、微生物１０２に対し阻害性のまたは有害な影響を有することが多いので、本明細書で開示の方法およびシステム１００の１つの利点は、微生物１０２と、これらの参照電極に物理的接触または流体接触しているシステム１００の構成要素とが分離されていることである。
【０１２１】
例えば、外部参照電極４００は、Ａｇ／ＡｇＣｌ参照電極であり得る。この例では、特定のタイプの細菌または真菌と接触時に、外部参照電極４００を構成する銀イオンまたは銀表面は抗感染剤として機能し得る。試料排出物１３４を微生物１０２である細菌または真菌と分離することにより、システム１００は、調査時の微生物１０２に対する参照電極の抗菌作用に由来する擬陽性または偽陰性結果を防止し得る。例えば、フィルター１１０または基板ウエル２００は、微生物１０２を捕捉または分離し得るが、栄養液１３０または試料排出物１３４がセンサー１１６および参照電極に到達するのを可能とし得る。
【０１２２】
オンチップ参照電極４１６は、センサー１１６と比較して、極めてよく似た電気的特性を有するが、不動態化表面を有するトランジスタ、いわゆる、参照ＦＥＴ（ＲＦＥＴ）であり得る。ＲＦＥＴは、ｐＨ不動態化膜、フォトレジスト材料のイオンブロッキング層、またはその他のポリマーを用いたＩＳＦＥＴであり得る。オンチップ参照電極４１６は、ＩＳＦＥＴを覆う１つまたは複数のｐＨ非感受性層を含み得る。このようなｐＨ非感受性層には、シラン、自己集合単分子膜（ＳＡＭ）、緩衝ヒドロゲル、ＰＶＣ、パリレン、ｐｏｌｙＡＣＥ、または任意の他の化学的に不活性材料を含み得る。また、ＡｇまたはＰｔなどの金属も、基板担体上に蒸着した擬似参照電極として使用し得る。別の実施形態では、オンチップ参照電極４１６は、Ａｇ／ＡｇＣｌ参照電極などの金属塩と組み合わせた金属であり得る。
【０１２３】
図５Ａは、基板１１２上に配置された能動型センサー１２０および制御センサー１２２ならびに能動型センサー１２０および制御センサー１２２と接触している測定される液体４０２中に伸びる外部参照電極４００を有する基板１１２の別の実施形態の側面図を示す。能動型センサー１２０と同様に、制御センサー１２２は、１対のセンサーコンタクト４０８、センサーコンタクト４０８の中間のセンサーチャネル４１０、センサーチャネル４１０に結合されたまたはその上端のゲート誘電体層４１２、および制御センサー１２２のゲート誘電体層４１２を部分的に覆う封止層４１４を含み得る。
【０１２４】
センサーコンタクト４０８は、ソースコンタクトおよびドレインコンタクトを含み得る。センサーチャネル４１０は、２つのセンサーコンタクト４０８の間のブリッジとして機能し得、任意の導電性材料またはセンサーコンタクト４０８間の電気通信を可能とするコーティングから構成され得る。
【０１２５】
ゲート誘電体層４１２は、センサーチャネル４１０に結合されるか、またはその上端に配置され得る。特定の実施形態では、ゲート誘電体層４１２は、高κ誘電体層または高誘電率を有する材料層であり得る。例えば、制御センサー１２２のゲート誘電体層４１２は、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化イットリウム、酸化タンタル、ケイ酸ハフニウム、ケイ酸ジルコニウム、またはこれらの組み合わせを含み得る。さらなる具体例として、ゲート誘電体層４１２は、二酸化アルミニウム、二酸化ハフニウム、二酸化ジルコニウム、またはこれらの組み合わせを含み得る。他の実施形態では、ゲート誘電体層４１２は、二酸化ケイ素層を含み得る。
【０１２６】
封止層４１４は、測定される液体４０２中の、制御センサー１２２に損害を与えるまたは劣化させるはずの溶質または汚染物質への曝露から制御センサー１２２を保護するための、任意の不活性または非導電性材料から構成され得る。
【０１２７】
図５Ａに示す例示的実施形態では、制御センサー１２２は、ゲート誘電体層４１２に結合されたまたはその上に配置された不動態化層５００を含み得る。不動態化層５００は、ポリマー層、金属層、自己組織化単分子層（ＳＡＭ）、またはこれらの組み合わせから構成され得る。不動態化層５００を使って、イオンまたは分子の制御センサー１２２の表面への結合を防止し得る。他の実施形態では、制御センサー１２２は、不動態化層５００不含とし得、制御センサー１２２の構成は、能動型センサー１２０の構成と同じであり得る。例えば、不動態化層５００は、ｐＨ不動態化膜、イオンブロッキング層、フォトレジスト材料、または任意の他のポリマーであり得る。さらに、不動態化層５００は、ＩＳＦＥＴを覆うｐＨ非感受性層であり得る。ｐＨ非感受性層の例には、シラン、ＳＡＭ、緩衝ヒドロゲル、ＰＶＣ、パリレン、ｐｏｌｙＡＣＥ、またはこれらの組み合わせが含まれる。
【０１２８】
図５Ｂは、基板１１２上に配置された能動型センサー１２０、制御センサー１２２、およびオンチップ参照電極４１６を有する基板１１２の別の実施形態の側面図を示す。図５Ｂに示すように、オンチップ参照電極４１６は、能動型センサー１２０と制御センサー１２２との間に配置され得るまたは位置し得る。
【０１２９】
図６Ａは、伸長ゲート６００をそれぞれ有する能動型センサー１２０および制御センサー１２２の実施形態の側面図を示す。伸長ゲート６００は、ゲート誘電体層４１２の伸長部であり得る。
【０１３０】
図６Ｂは、伸長ゲート６００をそれぞれ有する能動型センサー１２０および制御センサー１２２ならびに能動型センサー１２０に隣接するオンチップ参照電極４１６の別の実施形態の側面図を示す。図６Ａおよび６Ｂに示すように、伸長ゲートは液体に曝露される。伸長ゲートは、溶液中の粒子と相互作用し得る。伸長ゲートは、能動型センサー１２０の作製に必要となる材料の量を減らし得る。
【０１３１】
図７は、使い捨て型ストリップ７００として製造または設計されたシステム１００の実施形態を示す。使い捨て型ストリップ７００は、いくつかの能動型センサー１２０および制御センサー１２２ならびに基板１１２などのストリップ基板上に配置された分析計１１８を含み得る。一実施形態では、図１のステップ１Ｅまたはステップ１Ｄから生じた試料排出物１３４は、使い捨て型ストリップ７００の一端に導入され得、また、使い捨て型ストリップ７００の他端はリーダー１１４に電気的に結合または給電され得る。別の実施形態では、流体試料１２４は、図２のステップ２Ａに示すように、使い捨て型ストリップ７００の一端に導入され得、また、試料排出物１３４は、使い捨て型ストリップ７００上の、能動型センサー１２０、制御センサー１２２、またはこれらの組み合わせの方に流れ得る。図７には示されていないが、図２の能動型ウエル２０６および制御ウエル２０８などの基板ウエル２００は、ストリップ基板上のセンサー１１６の上流に配置され得る。その後、リーダー１１４は、使い捨て型ストリップ７００に導入されたまたはそれの上にコートされた抗感染薬１０４に対する流体試料１２４中の微生物１０２の感受性を評価し得る。
【０１３２】
図８は、能動型センサー１２０および制御センサー１２２により出力された分析計１１８およびリーダー１１４処理信号の一実施形態を示す。分析計１１８、リーダー１１４、またはこれらの組み合わせは、能動型センサー１２０、制御センサー１２２、またはこれらの組み合わせを含むセンサー１１６の電気的特性８００をモニターし得る。
【０１３３】
能動型センサー１２０は、アクティブ信号８０２を生成し得る。アクティブ信号８０２は、能動型センサー１２０の電気的特性８００の変化の指標となり得る。例えば、アクティブ信号８０２は、能動型センサー１２０の電流、電圧、閾電圧、静電容量、または抵抗の指標であり得る。能動型センサー１２０は、能動型センサー１２０に接触しているまたはそれに導入された測定される液体４０２の溶液特性１３６の変化に起因する、その電気的特性８００の変化を示し得る。例えば、能動型センサー１２０は、能動型センサー１２０に導入された試料排出物１３４の溶液特性１３６の変化に起因する、その電気的特性８００の変化を示し得る。さらなる具体例として、溶液特性１３６の変化は、能動型センサー１２０に接触しているまたはそれに導入されたイオンの濃度の変化または測定される液体４０２のｐＨの変化であり得る。
【０１３４】
制御センサー１２２は、制御信号８０４を生成し得る。制御信号は、制御センサー１２２の電気的特性８００の変化の指標となり得る。制御信号は、参照電極と比較して解析され得る。例えば、制御信号８０４は、制御センサー１２２の電流、電圧、閾電圧、静電容量、または抵抗の指標であり得る。能動型センサー１２０と同様に、制御センサー１２２は、制御センサー１２２に接触しているまたはそれに導入された測定される液体４０２の溶液特性１３６の変化に起因する、その電気的特性８００の変化を示し得る。
【０１３５】
分析計１１８は、能動型センサー１２０からのアクティブ信号８０２および制御センサー１２２からの制御信号８０４を入力として受け得る。分析計１１８は、差分信号８０６を生成し得る。一実施形態では、差分信号８０６は、アクティブ信号８０２と制御信号８０４との間の差異であり得る。差分信号８０６またはΔＳは、能動型センサー１２０または制御センサー１２２の電気的特性８００の変化の指標、または能動型センサー１２０と制御センサー１２２の電気的特性８００の間の差異の指標でもあり得る。リーダー１１４および分析計１１８は、能動型センサー１２０を制御するためのフィードバックループの提供もし得る。
【０１３６】
分析計１１８は、アクティブ信号８０２および制御信号８０４の、アナログからデジタルへの変換も行い得る。差分信号８０６は、リーダー１１４に送信され、流体試料１２４中の微生物１０２の１種または複数の抗感染薬１０４に対する感受性を評価するために使用され得る。リーダー１１４はまた、微生物１０２の１種または複数の抗感染薬１０４に対する感受性を評価する出力信号８０８を提供し得る。一実施形態では、リーダー１１４は、微生物１０２が抗感染薬１０４に対して耐性であるか感受性であるかを示す出力信号８０８を提供し得る。別の実施形態では、リーダー１１４は、微生物１０２の１種または複数の抗感染薬１０４に対する、感受性あり、わずかに感受性あり、または耐性であるなどの感受性のレベルを示す出力信号８０８を提供し得る。
【０１３７】
図９は、本明細書で記載の方法およびシステム１００を使って実施した実験の実験結果を示す。図９のグラフは、特定の時点でシステム１００によりモニターされた、試料排出物１３４などの測定された液体４０２の溶液特性１３６の変化を示す。この場合、図９のグラフは、抗感染薬１０４が、微生物１０２を含むフィルター１１０、基板ウエル２００、またはこれらの組み合わせに導入された６０分後の、測定された液体４０２の溶液特性１３６の変化を示す。
【０１３８】
図９に示すように、溶液特性１３６の変化は、測定された液体４０２のｐＨの変化であり得る。例えば、図９のグラフは、種々の抗感染薬１０４の大腸菌に対する効果を示す。この例では、大腸菌は、システム１００に適用されたまたは導入された流体試料１２４中に存在する微生物１０２の１種であり得る。図９で示すように、溶液特性１３６の変化、例えば、ｐＨの変化は、微生物１０２の抗感染薬１０４に対する耐性を示し、一方、溶液特性１３６の変化の欠如またはほんのわずかな変化は、微生物１０２の抗感染薬１０４に対する感受性を示し得る。溶液特性１３６のほんのわずかな変化は、統計的に有意なパーセンテージまたは閾値未満の変化であり得る。
【０１３９】
例えば、グラフの１つは、流体試料１２４由来の大腸菌が種々の濃度のニトロフラントインに曝露された６０分後の、試料排出物１３４などの測定された液体４０２のｐＨに対する、抗感染薬１０４であるニトロフラントインの効果を示す。グラフからわかるように、流体試料１２４中の大腸菌は、約１μｇ／ｍｌのニトロフラントインに耐性であり得るが、約１０μｇ／ｍｌのニトロフラントインに曝露されると、感受性であり得る。
【０１４０】
また、例えば、グラフの別の１つは、流体試料１２４由来の大腸菌が種々の濃度のシプロフロキサシンに曝露された６０分後の、試料排出物１３４などの測定された液体４０２のｐＨに対する、抗感染薬シプロフロキサシンの効果を示す。このグラフは、本明細書で開示のシステム、装置、および方法を、微生物に対する抗感染薬の最小阻止濃度（ＭＩＣ）を決定するために使用し得ることを示す。グラフからわかるように、流体試料１２４中の大腸菌は、約０．１μｇ／ｍｌのシプロフロキサシンに耐性であり得るが、約１μｇ／ｍｌのニトロフラントインに曝露されると、感受性であり得る。この場合、１μｇ／ｍｌが流体試料１２４から単離した大腸菌に対するニトロフラントインのＭＩＣであり得る。
【０１４１】
図１０は、本明細書で記載の方法およびシステム１００を使って実施した実験の追加の実験結果を示す。図１０のグラフは、種々の抗感染薬１０４の細菌の腐性ブドウ球菌に対する効果を示す。これらの例では、腐性ブドウ球菌は、システム１００に適用されたまたは導入された流体試料１２４中に存在する微生物１０２の１種であり得る。
【０１４２】
例えば、グラフの１つは、流体試料１２４由来の腐性ブドウ球菌が種々の濃度のアンピシリンに曝露された６０分後の、試料排出物１３４などの測定された液体４０２のｐＨに対する、抗感染薬１０４であるアンピシリンの効果を示す。グラフからわかるように、流体試料１２４中の腐性ブドウ球菌は、５０μｇ／ｍｌまでのアンピシリンが微生物１０２を含むフィルターまたはウエルに導入される場合は、アンピシリンに耐性であり得る。
【０１４３】
また、例えば、グラフの別の１つは、流体試料１２４由来の腐性ブドウ球菌が種々の濃度のニトロフラントインに曝露された６０分後の、試料排出物１３４などの測定された液体４０２のｐＨに対する、抗感染薬ニトロフラントインの効果を示す。グラフからわかるように、流体試料１２４中の腐性ブドウ球菌は、約１μｇ／ｍｌのニトロフラントインに耐性であり得るが、１μｇ／ｍｌを超える濃度のニトロフラントインに曝露される場合、感受性であり得る。
【０１４４】
図１１は、１種または複数の抗感染薬１０４に対する微生物１０２の感受性を検出する方法１１００の実施形態を示す。方法１１００は、ステップ１１０２で、微生物１０２を含むフィルター表面１２６または基板表面２０２などの表面を、栄養液１３０などの第１溶液に曝露することを含み得る。方法１１００は、ステップ１１０４で、表面を曝露後に微生物１０２から第１溶液を分離することも含み得る。方法１１００は、ステップ１１０６で、センサー１１６に第１溶液を導入する際に、センサー１１６の電気的特性８００をモニターすることをさらに含み得る。方法１１００は、ステップ１１０８で、微生物１０２を含む表面を追加の栄養液１３０などの第２溶液に曝露することも含み得、該第２溶液は、抗感染薬１０４を含む。方法１１００は、ステップ１１１０で、表面を曝露後に微生物１０２から第２溶液を分離することをさらに含み得る。方法１１００は、ステップ１１１２で、第２溶液をセンサー１１６に導入後に、センサー１１６の電気的特性８００の何らかの変化を検出することも含み得る。方法１１００は、ステップ１１１４で、検出されたセンサー１１６の電気的特性８００のいずれかの変化を使って、抗感染薬１０４に対する微生物１０２の感受性を評価することをさらに含み得る。
【０１４５】
図１２は、１種または複数の抗感染薬１０４に対する微生物１０２の感受性を検出する方法１２００の別の実施形態を示す。方法１２００は、ステップ１２０２で、微生物１０２を含むフィルター表面１２６または基板表面２０２などの表面を、栄養液１３０などの第１溶液に曝露することを含み得る。方法１２００は、ステップ１２０４で、表面を曝露後に微生物１０２から第１溶液を分離することも含み得る。方法１２００は、ステップ１２０６で、第１センサーに第１溶液を導入時に、制御センサー１２２などの第１センサーの第１電気的特性をモニターすることをさらに含み得る。方法１２００は、ステップ１２０８で、微生物１０２を含む表面を追加の栄養液１３０などの第２溶液に曝露することも含み得、該第２溶液は、抗感染薬１０４を含む。方法１２００は、ステップ１２１０で、表面を曝露後に微生物１０２から第２溶液を分離することをさらに含み得る。方法１２００は、ステップ１２１２で、第２センサーに第２溶液を導入後に、能動型センサー１２０などの第２センサーの第２電気的特性をモニターすることも含み得る。方法１２００は、ステップ１２１４で、第１電気的特性と第２電気的特性とを比較して、抗感染薬１０４に対する微生物１０２の感受性を評価することをさらに含み得る。
【０１４６】
図１３は、１種または複数の抗感染薬１０４に対する微生物１０２の感受性を検出する別の方法１３００を示す。方法１３００は、ステップ１３０２で、微生物１０２を含むフィルター１１０を、栄養液１３０などの第１溶液に曝露することを含み得る。方法１３００は、ステップ１３０４で、微生物１０２および第１溶液を含むフィルター１１０をインキュベートすることも含み得る。方法１３００は、ステップ１３０６で、フィルター１１０をインキュベート後に、微生物１０２から第１溶液を分離することも含み得る。方法１３００は、ステップ１３０８で、センサーまたはＩＳＦＥＴセンサーなどのセンサー装置３００を使って、第１溶液の第１溶液特性をモニターすることも含み得る。方法１３００は、ステップ１３１０で、微生物１０２を含むフィルター１１０を第２溶液に曝露することも含み得、該第２溶液は、抗感染薬１０４を含む。方法１３００は、ステップ１３１２で、微生物１０２および第２溶液を含むフィルター１１０をインキュベートすることも含み得る。方法１３００は、ステップ１３１４で、フィルター１１０をインキュベート後に、微生物１０２から第２溶液を分離することも含み得る。方法１３００は、ステップ１３１６で、センサー１１６を使って、第２溶液の第２溶液特性をモニターすることも含み得る。方法１３００は、ステップ１３１８で、第１溶液特性と第２溶液特性とを比較して、抗感染薬１０４に対する微生物１０２の感受性を評価することをさらに含み得る。
【０１４７】
図１４は、１種または複数の抗感染薬１０４に対する微生物１０２の感受性を検出する別の方法１４００を示す。方法１４００は、ステップ１４０２で、栄養液１３０などの溶液を微生物１０２に一時的に曝露することを含み得、該溶液は抗感染薬１０４を含む。方法１４００は、ステップ１４０４で、微生物１０２から溶液が分離された後に、溶液と流体連通しているセンサー１１６を設けることも含み得、該センサー１１６は電気的特性８００を含む。方法１４００は、ステップ１４０６で、溶液と流体連通しているセンサー１１６を設けた後に、センサー１１６電気的特性８００の変化に関しセンサー１１６の変化をモニターすることも含み得る。方法１４００は、ステップ１４０８で、センサー１１６の電気的特性８００の変化の検出ができなかった場合に、抗感染薬１０４に対する微生物１０２の感受性の指標を与えることも含み得る。
【０１４８】
図１５は、１種または複数の抗感染薬１０４に対する微生物１０２の感受性を検出する別の方法１５００を示す。方法１５００は、ステップ１５０２で、第１溶液を、フィルター表面１２６または基板表面２０２などの表面に送達することを含み得、該第１溶液は抗感染薬１０４を含まず、微生物１０２は表面上に位置する。方法１５００は、ステップ１５０４で、微生物１０２および表面から第１溶液を分離することも含み得る。方法１５００は、ステップ１５０６で、センサー１１６と第１溶液とを流体連結させることをさらに含み得る。方法１５００は、ステップ１５０８で、センサー１１６が第１溶液と流体連結されている間に、センサー１１６の電気的特性８００をモニターすることも含み得る。方法１５００は、ステップ１５１０で、第２溶液を表面に送達することをさらに含み得、該第２溶液は抗感染薬１０４を含む。方法１５００は、ステップ１５１２で、微生物１０２および表面から第２溶液を分離することも含み得る。方法１５００は、ステップ１５１４で、抗感染薬１０４に対する微生物１０２の感受性を評価するために、センサー１１６が第２溶液に流体連結されている間に、電気的特性８００の変化に関してセンサー１１６をモニターすることをさらに含み得る。
【０１４９】
図１６は、１種または複数の抗感染薬１０４に対する微生物１０２の感受性を検出する別の方法１６００を示す。方法１６００は、ステップ１６０２で、微生物１０２を含む流体試料を第１表面および第２表面に導入することを含み得る。方法１６００は、ステップ１６０４で、微生物１０２を含む第１表面を第１溶液に曝露することを含み得る。方法１６００は、ステップ１６０６で、微生物１０２を含む第２表面を第２溶液に曝露することも含み得、該第２溶液は、抗感染薬１０４を含む。方法１６００は、ステップ１６０８で、第１表面を第１溶液に曝露後に、第１溶液を第１表面から分離することも含み得る。方法１６００は、ステップ１６１０で、第２表面を第２溶液に曝露後に、第２溶液を第２表面から分離することも含み得る。方法１６００は、ステップ１６１２で、センサー１１６に第１溶液を導入する際に、センサー１１６の第１電気的特性をモニターすることも含み得る。方法１６００は、ステップ１６１４で、第２溶液をセンサー１１６に導入後に、センサー１１６の第２電気的特性をモニターすることも含み得る。方法１６００は、第１電気的特性と第２電気的特性とを比較して、抗感染薬１０４に対する微生物１０２の感受性を評価することも含み得る。
【０１５０】
本明細書において記載および例示される個々の変形形態または実施形態のそれぞれは、別々の構成要素および特徴を有し、これらは、他のいずれかの変形形態または実施形態の特徴から容易に区別または特徴を容易に組み合わせ得る。特定の状況、材料、物質の組成、プロセス、プロセス作業（単一または複数）またはステップ（単一または複数）を本発明の目的（単一または複数）、趣旨および範囲に適合させるようにいくつかの変更を行うことが可能である。
【０１５１】
本明細書で記述の方法は、論理的に可能な、記述イベントの任意の順序、ならびに記述イベント順序で実施し得る。例えば、図で示されたフローチャートまたはプロセスフローは、所望の結果を得るのに、示された特定の順序を必要としない。さらに、追加のステップもしくは操作を付加して、またはステップもしくは操作を除いて、所望の結果を得ることが可能である。
【０１５２】
当業者なら、本明細書で開示される方法の全てまたは一部は、非一時的、機械読み取り可能なまたはアクセス可能で、コンピューティングデバイスまたは他のタイプの装置のプロセッサーまたは処理ユニットにより読み取り可能なまたは実行可能な命令を含む媒体で実施し得ることは、理解されよう。
【０１５３】
さらに、値の範囲が提供される場合、その範囲の上限および下限と、規定範囲の任意のその他の規定値または介在値との間の各介在値は、本発明に包含される。また、本発明の記載変形形態の任意の追加の特徴は、独立に、または本明細書で記載のいずれかの１つまたは複数の特徴と組み合わせて、記述および請求し得る。
【０１５４】
本明細書で言及した全ての既存の主題（例えば、刊行物、特許、特許出願およびハードウェア）は、主題が本発明のものと矛盾する可能性がある場合を除き（その場合には、本明細書に存在するものが優先されるものとする）、参照により、本明細書中に、その全体が組み込まれる。これらの参照物は、単に本出願の出願日に先行してそれらが開示されているという理由のみで提示されている。本明細書のいずれも、本発明が、先行発明という理由でこのようなデータに先行する権利がないことを容認すると解釈されるべきではない。
【０１５５】
単数形の項目に対する言及は、複数の同じ項目が存在する可能性を含む。より具体的には、本明細書および添付の特許請求の範囲において使用される場合、文脈上特に明記されないかぎり、単数形「ａ」、「ａｎ」、「ｓａｉｄ」および「ｔｈｅ」は複数の指示対象を含む。さらに、任意の追加要素を排除するよう請求項を作成してもよいことにも留意されたい。そのため、この記述は、特許請求の範囲の要素の記述と関連して「唯一」、「のみ」などの限定的用語を使用すること、または「否定的な」限定を使用することの先行詞となることが意図される。特に断らなければ、本明細書で使用されるすべての技術的および科学的用語は、本発明が属する当業者により一般に理解されているものと同じ意味を有する。
【０１５６】
本開示は、記載された特定の範囲に限定することを意図しないが、本明細書で記載の変形形態または実施形態の代替物、修正物、および等価物を包含することを意図している。さらに、本開示の範囲は、本開示を考慮すれば当業者に明らかになると思われる他の変形形態または実施形態を全て包含する。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。
【図１】
2018527929.tif 000003
【図２】
2018527929.tif 000004
【図３】
2018527929.tif 000005
【図４Ａ】
2018527929.tif 000006
【図４Ｂ】
2018527929.tif 000007
【図５Ａ】
2018527929.tif 000008
【図５Ｂ】
2018527929.tif 000009
【図６Ａ】
2018527929.tif 000010
【図６Ｂ】
2018527929.tif 000011
【図７】
2018527929.tif 000012
【図８】
2018527929.tif 000013
【図９】
2018527929.tif 000014
【図１０】
2018527929.tif 000015
【図１１】
2018527929.tif 000016
【図１２】
2018527929.tif 000017
【図１３】
2018527929.tif 000018
【図１４】
2018527929.tif 000019
【図１５】
2018527929.tif 000020
【図１６】
2018527929.tif 000021
【手続補正書】
【提出日】平成30年4月26日(2018.4.26)
【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】
抗感染薬に対する微生物の感受性を検出する方法であって、
前記微生物を含む流体試料を第１表面および第２表面に導入すること；
前記微生物を含む前記第１表面を第１溶液に曝露すること；
前記微生物を含む前記第２表面を第２溶液に曝露することであって、前記第２溶液が抗感染薬を含むこと；
前記第１表面を前記第１溶液に曝露後に、前記第１溶液を前記第１表面から分離すること；
前記第２表面を前記第２溶液に曝露後に、前記第２溶液を前記第２表面から分離すること；
第１センサーに前記第１溶液を導入時に、前記第１センサーの第１電気的特性をモニターすること；
第２センサーに前記第２溶液を導入後に、前記第２センサーの第２電気的特性をモニターすること；および
前記第１電気的特性と前記第２電気的特性とを比較して、前記抗感染薬に対する前記微生物の感受性を評価すること、を含む方法。
【請求項２】
前記第１表面が、フィルター表面またはウエル表面である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第２表面が、前記第１表面から分離され、前記フィルター表面または前記ウエル表面の別の実例である、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第１電気的特性と前記第２電気的特性を比較することが、前記第１電気的特性と前記第２電気的特性との間の差異を決定することを含み、前記第１電気的特性と前記第２電気的特性との間の差異が、前記第１溶液と前記第２溶液の溶液特性の差異の結果である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第１溶液と前記第２溶液の溶液特性の差異が、前記第１溶液と前記第２溶液のイオンの分子数および濃度の内の少なくとも１つの差異である、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記微生物の前記抗感染薬に対する前記感受性が、検出期間内に評価される、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記検出期間が６０分未満である、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記第１センサーおよび前記第２センサーの内の少なくとも１つが、酸化アルミニウム層、酸化ハフニウム層、酸化ジルコニウム層、ケイ酸ハフニウム層、ケイ酸ジルコニウム層、シリコンナイトライド層、アルミニウムナイトライド層、ハフニウムナイトライド層、ジルコニウムナイトライド層またはこれらの任意の組み合わせからなる群から選択されるゲート誘電体層を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記第１センサーと前記第２センサーの内の少なくとも１つが、イオン感応性電界効果トランジスタ、有機半導体または導電性ポリマーである、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記微生物が、アシネトバクター属、エロモナス属、バチルス属、バクテロイデス属、シトロバクター属、エンテロバクター属、エシェリキア属、クレブシエラ属、モルガネラ属、パンドレア属、プロテウス属、プロビデンシア属、シュードモナス属、ラルストニア属、ラオウルテラ属、サルモネラ属、セラチア属、シェワネラ属、赤痢菌属、ステノトロホモナス属、ストレプトマイセス属、ブドウ球菌属、腸球菌属またはこれらの任意の組み合わせからなる属から選択される細菌を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記微生物が、カンジダ属、クリプトコッカス属またはこれらの任意の組み合わせからなる属から選択される真菌を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記抗感染薬が、β−ラクタム、アミノグリコシド、アンサマイシン、グリコペプチド、リポペプチド、キノロン、ストレプトグラミンまたはこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記抗感染薬が、クロラムフェニコール、マクロライド、オキサゾリジノン、スルホンアミド、テトラサイクリンまたはこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記抗感染薬が、アンホテリシンＢ、アゾール誘導体、エキノキャンディン、フルシトシンまたはこれらの組み合わせからなる群から選択される抗真菌を含む、請求項１に記載の方法。
【国際調査報告】
2018527929.tif 000022
2018527929.tif 000023
2018527929.tif 000024
2018527929.tif 000025