ДИАГНОСТИЧЕСКИЙ ИНСТРУМЕНТ И СПОСОБ ПОДГОТОВКИ, АНАЛИЗА ОБРАЗЦА
DIAGNOSTIC INSTRUMENT AND METHOD FOR SAMPLE PREPARATION AND ANALYSIS

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение в целом относится к диагностическому инструменту и системе обеспечения качества для диагностического инструмента, а конкретнее - к диагностическому инструменту клеточного анализа, имеющему анализатор спектра, такой как проточный цитометр, и систему обеспечения его качества.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Инструменты клеточного анализа, использующие проточные цитометры, известны в данной области техники. См., например, заявку на патент США под серийным номером 11/825523, которая включена в настоящее описание в качестве ссылки. Проточный цитометр направляет поток частиц через зону обнаружения, где частицы могут возбуждать луч света. Луч света приводит к тому, что частицы флуоресцируют и/или рассеивают свет и излучаемый свет разделяется фильтрами на части электромагнитного (ЭМ) спектра. Изучая отфильтрованный ЭМ-спектр, можно проводить анализы клеточного содержания и сообщать определенные характеристики и значения.
В одном проиллюстрированном варианте воплощения настоящего изобретения предлагаемая система относится к основанной на флуоресценции системе клеточного анализа, способной обрабатывать стандартизированные панели иммунного мониторинга. Предлагаемая система сочетает в одном компактном инструменте автоматизированную подготовку образца/пробы (например, образцов крови, костного мозга, ткани, сыворотки, мочи, синовиальной, позвоночной, перитонеальной, множественной или любого другого типа жидкости или пробы) и анализ. Единый инструмент обеспечивает повышенную точность, минимальное взаимодействие с клиницистом (и, следовательно, минимальное обучение клинициста), сокращение времени обработки, а также опции обработки, варьирующиеся от обработки одного образца до обработки множества образцов. Преимущественно такое множество образцов можно непрерывно обрабатывать и анализировать.
Автозагрузчик образцов может быть предоставлен для лабораторий с объемами от умеренного до высокого. В соответствии с раскрываемыми здесь вариантами воплощения настоящего изобретения клиницисты могут загрузить пробирку(и) с пробой в систему (как через автозагрузчик, так и путем вставки одной пробы через фронтальную дверь) и уйти без необходимости последующего наблюдения. Например, клиницисту не нужно возвращаться для перемещения проб между инструментами подготовки и анализа и компьютерами, так как единый инструмент сможет выполнять все эти шаги с точным соблюдением порядка и сроков выполняемых тестов. В дополнение к этому, предлагаемая система позволит проводить несколько типов тестов на каждой пробе, не замедляя или не влияя на проводимые тесты, которые выполняются на соседних или последующих пробах. Например, гипотетическая проба А может пройти тесты 4, 5 и 6, необходимая продолжительность которых составляет 5, 7 и 15 мин, соответственно, в то время как гипотетическая проба Б может проходить тесты 4, 7 и 8, необходимая продолжительность которых составляет 5, 10 и 8 мин соответственно. С использованием предлагаемого устройства обе гипотетические пробы А и Б (а также другие образцы) могут быть загружены одновременно, и подготовка проб может начинаться в порядке поступления. Анализ проб будет проведен после подготовки так, что проба А может начинать анализ, а проба Б завершать свою подготовку. Все действия, связанные с подготовкой различных проб и анализом, могут быть выполнены без вмешательства клинициста. Более того, анализ данных для получения сообщаемых результатов автоматизирован (т.е. настройка стробов, областей и курсоров, а также маркировка или уведомление о подозрительных результатах).
Более того, клиницист может поместить дополнительные пробы в любое время, и такие пробы, по желанию клинициста, могут быть поставлены перед любыми пробами, ожидающими в автопогрузчике. Таким образом, пользователь может поместить пробу в предлагаемое устройство в любое время, и время проведения реакции, время проведения анализа и все остальные последовательности будут обрабатываться предлагаемым устройством. Поскольку каждая проба может предполагать совершенно другой набор параметров, периоды проведения реакции, реагенты и выполняемые анализы, предлагаемое устройство будет отслеживать все эти данные и обрабатывать каждую пробу в зависимости от конкретных требований, предъявляемых к пробе, и желаемого(х) теста(ов).
В другом проиллюстрированном варианте воплощения настоящего изобретения система обеспечения качества может быть применена к основанной на флуоресценции системе клеточного анализа, способной обрабатывать стандартизированные панели иммунного мониторинга. Предлагаемая система может быть использована в сочетании с автоматизированной подготовкой образца/пробы (например, образцов крови, костного мозга, сыворотки, мочи, синовиальной, позвоночной, перитонеальной, множественной или любого другого типа жидкости или пробы) и анализом, которые могут проводиться, например, в одном компактном инструменте.
Известные ранее проточные цитометры представляли собой изготовленные на заказ машины, которые часто считали находящимися вблизи порога стабильности. В конце концов, проточные цитометры изготовляли компании, реализующие оборудование, и поэтому можно было приобрести два инструмента, изготовленных индивидуально. Однако проточные цитометры были по-прежнему очень чувствительными инструментами, и обеспечение полной юстировки (т.е. оптической оптимизации) инструмента по-прежнему представляло проблему. В конце концов, проблемы, связанные с обеспечением оптической оптимизации инструмента, были минимизированы благодаря более новым технологиям, однако этот вопрос по-прежнему существует в области проточной цитометрии, и большинство лабораторий, использующих проточную цитометрию, в начале каждого дня проведения процедур выполняют тест для подтверждения оптимизации.
Процедуры выполнения тестов на проточных цитометрах традиционно сосредоточены на обеспечении оптической оптимизации проточного цитометра. Производители и клиники уже давно полагаются на флуоресцентные «гранулы» (также известные как «микросферы») для измерения оптимизации проточного цитометра. Таким образом, этот тест может показать, способен ли проточный цитометр обнаруживать разницу между типами флуоресцентных гранул. Было предложено, что такие гранулы имеют отношение к фактической эксплуатации проточного цитометра даже тогда, когда сообщаемые данные были необязательно характерны для выполняемых клинических тестов.
После теста гранул проводили другой тест для обеспечения надлежащей эффективности используемых реагентов. Пользователи, имеющие подготовку в области работы с проточными цитометрами, должны были проводить определения, во многом основываясь на своем опыте или своем собственном понимании, чтобы установить, достаточно ли «оптимизирован» проточный цитометр для выполнения диагностических тестов, которые необходимо провести в этот день.
Усовершенствованный тест для определения оптимизации предложен для обеспечения качества инструмента и проточного цитометра. С помощью предлагаемого способа можно анализировать популяционное разделение для измерения эффективности инструмента (используя расчеты рассеяния света, ECV и/или флуоресценции, проведенные с помощью программного обеспечения).
Другой способ может быть использован для обеспечения качества пробы. Такой способ также может использовать популяционное разделение для измерения качества пробы и/или проведения теста с использованием аналогичных расчетов рассеяния света, ECV и/или флуоресценции с помощью программного обеспечения.
Дополнительные особенности настоящего изобретения будут очевидны специалистам в данной области техники при рассмотрении следующего подробного описания предпочтительных вариантов воплощения настоящего изобретения, иллюстрирующих лучший способ осуществления данного изобретения, как воспринимается в настоящий момент.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Подробное описание, в частности, относится к сопроводительным фигурам, на которых:
Фиг.1 представляет собой вид в перспективе одного из вариантов воплощения диагностического инструмента, в котором инструмент показан соединенным с автозагрузчиком образцов и включает проточный цитометр;
Фиг.2 представляет собой увеличенный вид в перспективе части диагностического инструмента, показанного на фиг.1;
Фиг.3 представляет собой фронтальный вид в перспективе диагностического инструмента, представленного на фиг.1 и 2, демонстрирующий инструмент во время работы;
Фиг.4 представляет собой увеличенный вид в перспективе части диагностического инструмента, который способен проводить пробоотбор из одной пробирки за один раз;
Фиг.5 представляет собой фронтальный вид в перспективе внешнего корпуса предлагаемого диагностического инструмента, показанного на фиг.1-4;
Фиг.6 представляет собой фронтальный вид в перспективе внешнего корпуса другого варианта воплощения настоящего изобретения, в котором снят автозагрузчик образцов, и пробирки с образцами вставляют через фронтальную дверь;
Фиг.7 содержит графическое представление наборов данных по двум популяциям с отличным разделением в соответствии с настоящим изобретением;
Фиг.8 содержит графическое представление наборов данных по двум популяциям с хорошим разделением в соответствии с настоящим изобретением;
Фиг.9 содержит графическое представление наборов данных по двум популяциям с умеренным разделением в соответствии с настоящим изобретением и
Фиг.10 содержит графическое представление наборов данных по двум популяциям с недостаточным разделением в соответствии с настоящим изобретением.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Один вариант воплощения настоящего изобретения показан на фиг.1-6 в форме диагностического инструмента 10. В проиллюстрированном варианте воплощения часть 12 автозагрузчика можно наблюдать с погруженными на него кассетами 14 с образцами. В таком варианте воплощения кассеты 14 могут быть загружены множеством одинаковых пробирок или флаконов (именуемых в дальнейшем «пробирки») 16 с образцами, различными пробирками 16 с образцами или только одной пробиркой 16 с образцом. Затем кассеты вертикально загружают в часть 12 автозагрузчика и обрабатывают в порядке поступления. В качестве альтернативы, т.е. когда желательно быстрее провести обработку одной пробы, пробирка с образцом может быть вставлена непосредственно в альтернативную точку входа образцов, т.е. дверь 18 (видна на фиг.5) и обработана перед любыми находящимися в ожидании кассетами 14, как показано на фиг.4. Это обеспечивает немедленный доступ клинициста к тестированию с возможностью немедленного выполнения тестов, тем самым прерывая (без отрицательного воздействия) тестирование других пробирок с образцами по желанию клинициста. В дополнение к этому, пробирка с образцами, которая была повреждена или не имеет штрихового кодирования (обсуждается ниже), может быть вставлена вручную.
Как подробно описано ниже, диагностический инструмент 10 иллюстративно выполняет следующие шаги после получения пробирки 16 с образцом (или кассеты 14 пробирок с образцами). Предполагается, что такие шаги осуществляются инструментом 10 без вмешательства клинициста, и эти шаги могут быть изменены, добавлены или исключены в зависимости от конкретного(ых) выполняемого(ых) теста(ов). Следует понимать, что, хотя в раскрываемом варианте воплощения настоящего изобретения обсуждаются пробирки с кровью, предполагается, что другие типы биологических жидкостей и проб соответствуют настоящему раскрытию и могут быть проанализированы в предлагаемом инструменте 10. Например, костный мозг, сыворотка, моча, синовиальная, позвоночная, перитонеальная, множественная и другие типы жидкостей или проб могут тестироваться и анализироваться, по существу, так, как описано ниже.
- Смешивание (например, раскачивание) проб, находящихся в пробирках 16 с образцами (в варианте воплощения изобретения с автозагрузчиком).
- Прокалывание крышки пробирок 16 с образцами и отбор проб с необходимым количеством образца.
- Считывание штрих-кодов (или любая другая форма маркировки/идентификации) для подтверждения пробы/идентификатора пациента и/или подтверждения типа/размера пробирки.
- Сопоставление идентификатора, выполняемого(ых) теста(ов) и необходимых реагентов и присвоение серийного номера для отслеживания с помощью компьютера.
- Размещение образца/пробы в выбранные пустые пробирки или лунки в изоляционной зоне 20 (показанной, например, на примере титрационного микропланшета на фиг.1-3) для дальнейшей обработки.
- Добавление соответствующих реагентов в соответствующей последовательности и соблюдение сроков для надлежащей подготовки проб для выполняемых тестов.
- Выдерживание проб для реакции с реагентами на протяжении предписанного периода инкубации (изменяющегося на основе реагента).
Разделение образца во множество пробирок/лунок изоляционной зоны 20 (при желании или при необходимости для тестирования).
Отслеживание всех образцов, кассет, реагентов и соответствующих позиций по штрих-кодам или с помощью устройства слежения другого типа (например, РЧИД).
Своевременная аспирация приготовленной комбинации пробы/реагента из изоляционной зоны и ее анализ с помощью проточного цитометра (во время приготовления последующих проб).
Автоматическая проверка результатов или удержание результатов для ознакомления в зависимости от правил принятия решений, инициированных клиницистом.
Инструмент 10 предназначен для обеспечения автоматизированного и интегрированного пробоотбора, что означает, что каждый из вышеперечисленных шагов (если того требуют конкретные тесты) может осуществляться в рамках и с помощью инструмента 10 без использования дополнительного диагностического оборудования. Более того, по желанию клинициста такие шаги могут быть осуществлены без какого-либо взаимодействия с клиницистом. Однако следует понимать, что инструмент 10 может быть сконфигурирован для подачи сигнала клиницисту в случае ошибки или возникновения другой проблемы.
В проиллюстрированном варианте воплощения настоящего изобретения инструмент 10 использует одноосевой носитель 22 зонда, который позволяет осуществлять различные функции, когда носитель 22 зонда перемещается вдоль одноосевого трека 24. Например, носитель 22 зонда (и, следовательно, зонд 26) может быть установлен для отбора проб из пробирок 16, когда носитель 22 зонда находится в положении А, может вносить пробы в изоляционную зону 20 в положении В и может производить отбор реагентов в положении С. Если в любой момент проба помещается в поворотный лоток 36 (например, для немедленной обработки пробы), инструмент 10 распознает присутствие пробы и вставляет ее перед любыми пробами, ожидающими обработки в автопогрузчике 12. Носитель 22 зонда затем переместится в положение D так, чтобы зонд 26 мог производить отбор проб из пробирок, помещенных в поворотный лоток 36. Реагенты размещаются в изоляционной зоне 20 или до, или после (или и до, и после) размещения пробы для обеспечения реакции с пробой в соответствии с требованиями конкретного(ых) выполняемого(ых) теста(ов), и их можно отслеживать так, как об этом говорится ниже.
Эти шаги могут быть выполнены в следующем порядке. Однако предполагается, что некоторые тесты могут пропускать один или более шагов или могут изменять шаг для достижения наилучших результатов тестирования для проведения желаемого(ых) анализа(ов) крови.
Во-первых, пробирки 16 с образцами могут загружаться в предварительно сконфигурированную кассету 14, которая подходит для конкретных используемых пробирок 16 с образцами. Например, пробирки 16 с образцами могут представлять собой пробирки с образцами с повсеместно встречающимся размером 13 мм (75 мм, в случае которых может быть использована кассета 14 на пять пробирок, показанная на фиг.1 и 3). Однако следует понимать, что в настоящем изобретении могут использоваться разные размеры и типы пробирок 16 с образцами, и кассеты 14 могут иметь соответствующий дизайн. Кассета 14 может быть даже сконфигурирована для фиксации различных пробирок 16 с образцами. Как указывалось выше, имеющие различные размеры пробирки 16 с образцами также могут быть вставлены индивидуально через дверь 18, показанную на фиг.5.
Если пробирки 16 с образцами имеют крышку 32, пробирки с образцами (удерживаемые кассетой 14) могут быть раскачаны для перемешивания крови внутри пробирки и обеспечения ее большей однородности (для более точного отбора пробы). Такое раскачивание происходит на станции А, и на фиг.3 можно увидеть кассету 14 в положении для раскачивания.
Во время раскачивания кассеты 14 носитель 22 зонда может быть направлен для перемещения к станции C и начала отбора проб соответствующих частей реагентов 34 для выполняемых тестов. Однако если тест не предусматривает размещение реагентов 34 в изоляционной зоне 20 до взятия пробы крови, то носитель 22 зонда может выполнять этот шаг после отбора пробы крови из пробирки 16.
Реагенты 34 могут находиться во флаконах, как это можно увидеть в положении C. Однако альтернативно или дополнительно реагенты могут находиться в резервуарах, расположенных в другом месте, например, на основании планшета 30 (показанного на фиг.1 и 2) или в других зонах (невидимых), которые могут быть, например, подсоединены непосредственно к зонду 26.
Как указано выше, диагностический инструмент 10 также предусматривает, что клиницист может вставить пробирку 16 для образца через внешнюю дверь 18. Для обеспечения этого в проиллюстрированном инструменте 10 предусмотрен приемник 38 пробирок, и такой приемник пробирок может вмещать различные типы пробирок 16 с образцами, включая педиатрические пробирки, как это можно видеть на фиг.2-4. В проиллюстрированном примере пробирки 16 с образцами удерживает поворотный лоток 36, который обеспечивает легкий доступ и выборку пробирок 16 с образцами. В альтернативном варианте воплощения настоящего изобретения, показанном на фиг.3, пробирки 16 с образцами могут удерживаться с помощью вращающейся кассеты 40.
В перерывах между и после отбора образцов и/или реагентов 34 носитель 22 зонда может перемещаться к станции 28 промывания зонда так, что зонд 26 может быть промыт. Промывание зонда 26 предотвращает перекрестное загрязнение и, следовательно, предотвращает неточные результаты тестов.
После достаточного перемешивания образца внутри пробирок (т.е. на станции А) зондом 26 производится отбор образца, и образец размещается в заданные лунки или пробирки в изоляционной зоне 20. В зависимости от выполняемого(ых) теста(ов) пробы образцов могут быть помещены в более чем одну лунку или пробирку, и соответствующее количество образца (например, крови) может быть аспирировано заранее. Затем зонд 26 промывается на станции 28 промывания в соответствии с вышеприведенным описанием.
В зависимости от того, добавляют ли реагенты в пробы образца после их размещения в изоляционной зоне 20, носитель 22 зонда может быть перемещен на станцию C для отбора проб соответствующего(их) реагента(ов) 34. И в этом случае, если необходимо более одного реагента, зонд 26 промывается на станции 28 промывания между отбором каждого реагента 34 и после отбора последнего реагента 34.
Для внесения проб образцов и реагентов в каждую лунку или пробирку изоляционной зоны 20 основание 30 планшета может быть установлено на вращающейся оси так, чтобы каждая лунка или пробирка могла быть подана зонду 26 в зависимости от точки вращения основания 30 планшета. Такая конфигурация и вращательное движение основания 30 планшета раскрываются в заявке на патент США 11/804721, которая включена в настоящее описание в качестве ссылки.
Хотя предполагается, что многоосевой носитель зонда также может выполнять эти задачи, существуют определенные преимущества одноосевого устройства. Например, одноосевое устройство требует меньше деталей и меньше программирования, обеспечивает меньшую занимаемую площадь инструмента 10, легче юстируется, является более надежным и стабильным и, в конечном итоге, быстрее передвигается между станциями.
После размещения в лунках или пробирках пробы образцов оставляют на определенное количество времени (в зависимости от реагентов и проводимых тестов) для реакции с реагентами, а затем обрабатывают с помощью проточного цитометра для анализа. Предполагается, что также может использоваться другое испытательное оборудование, например оборудование, которое использует электронный объем для определения размера и дифференциации клеток или измерения гемоглобина с использованием оптической плотности.
Удобно, что изоляционная зона 20 служит в качестве общего интерфейса между подготовкой и анализом проб. Более того, изоляционная зона 20 может включать фиксированные, или съемные, и/или одноразовые, или многоразовые компоненты, что позволяет клиницисту выбросить после использования весь интерфейс (как в примере титрационного микропланшета). Будучи общим интерфейсом между этапом подготовки и этапом анализа, изоляционная зона 20 представляет собой систему, которая менее склонна к ошибкам и внешним воздействиям или факторам воздействия окружающей среды.
Процессор и программа-диспетчер, сконфигурированная для работы на процессоре (не показан), также включены в раскрываемую систему. Иллюстративно программа-диспетчер может быть запрограммирована, например, для пересчета доступных окон для фиксированной кинетики реакций (оптимизируя пропускную способность при сохранении воспроизводимой кинетики реакций) (т.е. инкубации антител, время распада эритроцитов, время остановки реакции и т.д.).
Также предполагается, что многие объекты могут иметь штрих-код и отслеживаться во время работы. Такое штриховое кодирование и отслеживание могут быть зарегистрированы программой-диспетчером. Например, штрих-коды могут быть присвоены флаконам с реагентами 34, пробиркам 16 с образцами (с разными штрих-кодами для разных пациентов и/или размеров), проточным жидкостям, общим интерфейсам (т.е. изоляционной зоне 20), подготовительным реагентам, гранулированным реагентам, кассетам 14 и т.п.Путем штрихового кодирования этих различных объектов можно отслеживать различную важную информацию, например использование/потребление реагентов, сколько тестов остается для каждой бутылки с реагентом, истечение срока годности открытого контейнера, истечение срока годности закрытого контейнера, значения количественного анализа и т.п.
Программа-диспетчер может быть сконфигурирована для выполнения следующих шагов.
- Принимать решение о том, можно ли добавить новую пробу в данный момент или нет, и удерживать ли дверь или мультизагрузчик (случайный доступ), если другая деятельность должна быть проведена в приоритетном порядке.
- Минимизировать эффект недоступности двери 18 для размещения образца путем корректировки некинетических реакций, если таковые имеются, или кинетических реакций, которые имеют более широкое приемлемое окно.
- Минимизировать эффекты столкновения и оптимизировать пропускную способность путем определения приемлемых окон для каждой кинетической реакции.
- Форсировать анализ для соблюдения предварительно определенного количества времени (остановка в определенный момент времени/фиксированный объем пробы)
- Использовать заранее определенное время для каждого цикла (получение крови, добавление реагентов, включая смешивание, анализ) так, чтобы все мероприятия могли быть запланированы надлежащим образом.
- Учитывать все запланированные временные окна при определении, приемлемо ли добавлять в график новую пробу, и установить график для такой новой пробы так, чтобы все мероприятия проводились в заранее определенное время.
- Учитывать аппаратные ресурсы и физические столкновения аппаратного обеспечения при определении возможности соблюдения графика.
С использованием инструмента 10 в сочетании с раскрываемой здесь программой-диспетчером время до первого результата (ВПР) может составлять менее 15 мин с обеспечением последующих результатов примерно каждые 90 с. Пропускная способность может составлять более 300 проб в день, и результаты могут предоставляться намного быстрее и раньше в этот же день, т.е. мощность лаборатории может быть значительно увеличена.
В проиллюстрированном варианте воплощения настоящего изобретения анализ данных для получения сообщаемых результатов автоматизирован (т.е. настройка стробов, областей и курсоров, а также маркировка или уведомление о подозрительных результатах). Аспект маркировки/уведомления может называться в системе функцией автопроверки.
Поскольку вся пробоподготовка и анализ полностью интегрированы в одном инструменте 10, клиника необязательно должна выполнять медленную и утомительную «пакетную обработку», при которой пробы собирают и обрабатывают тогда, когда собрано достаточное их количество - проводя всю группу проб по каждому этапу обработки крови. В отличие от этого, инструмент 10 сконфигурирован для автоматической подготовки проб пациентов в изоляционной зоне 20, поэтому нет необходимости маркировать и отслеживать дочерние пробирки и требуется значительно меньше крови и реагентов. Пробы могут быть загружены в систему в любое время, и в иллюстративном варианте воплощения настоящего изобретения каждая из них будет автоматически обрабатываться и покидать конвейер системы приблизительно через 15 мин.Последующие пробы могут покидать конвейер системы с интервалами приблизительно 90 с, хотя точное время будет меняться в зависимости от проводимых тестов и необходимого времени пробоподготовки.
Существенным преимуществом является экономия средств для лаборатории. Используя одну систему, можно не только обработать больше проб в течение одного дня, но и обеспечить более низкую стоимость системы, более низкие затраты на реагенты и сокращение ручного труда. Соответственно, общие затраты на владение и эксплуатацию инструмента 10 значительно ниже.
Процессы и системы известного уровня техники со своими многочисленными модулями и компьютерными экранами занимают от 10 до 13 футов ценного пространства рабочей зоны. В отличие от них диагностический инструмент 10 компактен, составляет всего 31 см в ширину, включая часть 12 автозагрузчика. Вариант воплощения настоящего изобретения, показанный на фиг.6 без части автозагрузчика, требует еще меньшей площади. Сенсорный компьютер/экран (не показан) также может быть удобно расположен на верхней части системы, сохраняя небольшую занимаемую площадь и освобождая ценное пространство для лаборатории.
Предполагается, что предлагаемая система может быть идеальной для клинических исследователей, которые проводят одну или более фиксированных панелей иммунного мониторинга для контрактного исследования, разработки фармацевтических средств и проведения научных исследований в университетских медицинских центрах и эталонных лабораториях. Кроме того, предполагается, что стандартизированные панели иммунного мониторинга могут осуществлять мониторинг иммунодефицита (ВИЧ-СПИД), аутоиммунных заболеваний, реакции при трансплантации органов, инфекционных заболеваний, онкологии и др.
Частая проблема с диагностическими устройствами, имеющими проточные цитометры, заключается в том, что оптика в проточном цитометре, как правило, становится со временем менее оптимизированной. Соответственно, необходим способ тестирования различных аспектов эффективности, который может коррелировать с фактическими тестами, которые должны быть выполнены с помощью устройства проточного цитометра.
В целом, на эффективность влияют две характеристики:
1. разрешение (способность измерения двух частиц с тем же количеством флуоресценции и присвоение им того же значения) и
2. чувствительность (способность различать тусклую частицу и немного более яркую частицу).
Для измерения этих характеристик в отрасли обычно используются «микросферы» или «гранулы». Эти микросферы, как правило, изготовлены из, например, флуороформеченых материалов с известными значениями флуоресценции. При прохождении таких микросфер сквозь проточный цитометр были проведены определенные тесты, которые отражают значения разрешения и чувствительности, измеряемые проточным цитометром.
После теста гранул обычно проводят другой тест для обеспечения надлежащей эффективности используемых реагентов. Пользователи, имеющие подготовку в области работы с проточными цитометрами, проводят определения, во многом основываясь на своем опыте или своих собственных (переменных) знаниях, чтобы установить, достаточно ли «оптимизирован» проточный цитометр для диагностических тестов, которые необходимо провести в этот день.
Часто диагностические тесты, проводимые проточным цитометром, будут иметь разные потребности с точки зрения минимального разрешения и чувствительности по сравнению с тестами гранул и реагентов, которые преобладают в данной отрасли. Часто тесты на основе гранул и реагентов указывают клиницисту на то, что проточный цитометр не оптимизирован, тогда как в действительности проточный цитометр работает в достаточной степени для выполнения необходимых диагностических тестов - просто он не прошел гипотетических тестов на основе гранул и реагентов.
Поэтому желательно использовать известную пробу пациента, например контрольную пробу крови, благодаря которой любой недостаток разрешения или чувствительности можно свести к реагентам и эффективности инструмента. При использовании известной пробы пациента, например контрольной пробы крови, только реагенты и эффективность инструмента могут повлиять на разрешение и чувствительность результатов теста.
В соответствии с другим вариантом воплощения настоящего изобретения, известная проба пациента используется в качестве контрольной пробы/исходной тестируемой пробы. Известная проба пациента характеризуется как проба, имеющая различимые популяции, например, по меньшей мере два типа клеток, которые или аналогичны, или идентичны популяциям, которые должны быть диагностированы с помощью данного конкретного инструмента. В примере диагностического устройства, которое будет обрабатывать стандартизированные панели иммунного мониторинга, как показано на фиг.1-6, известная проба будет иметь содержание клеток, которое включает типы клеток (например, Т-клетки CD4+), которые будут проанализированы инструментом 10.
В соответствии с этим вариантом воплощения настоящего изобретения, после того, как известная проба пациента проходит через инструмент 10, проводящий оценку, результаты должны указать, способен ли инструмент 10 обнаружить множество популяций клеток. Если разрешение и чувствительность инструмента оптимизированы, в результатах должны быть указаны отдельные популяции клеток. Для расчета рассеяния света, ECV и/или данных флуоресценции описанными здесь способами может использоваться программное обеспечение.
Ниже приведен пример расчетов, которые могут быть выполнены на полученных от инструмента данных для определения того, насколько эффективным является разделение популяций. Могут быть использованы не исходные данные, а логарифмическое («log») значение данных, полученных от двух популяций, обнаруженных проточным цитометром, чтобы устранить различия между номером канала и стандартным отклонением от этой функции. Графическое представление примерных данных двух популяций, построенных на логарифмической шкале, можно найти на фиг.7.
Разница между средними номерами каналов (например, между двумя наблюдаемыми популяциями, которые показаны на фиг.7-10) делится на разницу между двумя стандартными точками отклонения этих популяций, чтобы получить значение параметра между отрицательной бесконечностью и 1. Для удобства чтения это число умножается на 10 и сравнивается с нижеприведенной шкалой. Полученное в результате число называется здесь «коэффициентом точности популяции».
Если две популяции значительно различаются, т.е. по меньшей мере 99% популяций клеток отделены друг от друга (как можно видеть на фиг.7), путем расчетов будет восстановлен коэффициент точности популяции между 3-10. Можно считать, что такой коэффициент точности популяции указывает на «отличное» разделение популяций.
Если две популяции не настолько различаются, например, если восстановленный коэффициент точности популяции находится между 0-3, разделение может считаться «хорошим». Это соответствует по меньшей мере 95% популяций, отделенных друг от друга; пример построения популяций можно увидеть на фиг.8.
Если восстановленный коэффициент точности популяции составляет 0, это - точка, в которой перекрываются стандартные отклонения этих двух популяций. В этой точке перекрывается приблизительно 5% популяций.
Если восстановленный коэффициент точности популяции составляет от -3 до 0, разделение популяций может считаться «умеренным», поскольку перекрывается более 5% популяций. Пример разделения популяций, имеющих это значение, можно увидеть на фиг.9.
Наконец, если восстановленный коэффициент точности популяции составляет ниже -3, разделение популяций может считаться «недостаточным», так как разделение между популяциями является менее четким, и результаты не могут быть определяющими. Пример разделения популяций, входящих в этот диапазон, показан на фиг.10.
Приведенная таблица может быть использована клиницистами после тестирования известной пробы пациента с целью определения, работает ли проточный цитометр в оптимальном режиме.
Количественный диапазон коэффициента точности популяции
Значение
3-10
Отличное разделение, при котором >99% популяций отделены одна от другой
0-3
Хорошее разделение >2 стандартных отклонений или приблизительно 95% популяций отделены одна от другой
0
Точка, в которой соприкасаются два стандартных отклонения популяций. Перекрывается приприблизительно 5% популяций.
от -3 до 0
Умеренное разделение, при котором перекрывается более 5% популяций
<-3
Недостаточное разделение, которое ухудшается по мере снижения коэффициента
С помощью такой системы балльной оценки клиницисты и/или производители проточных цитометров могут устанавливать стандартное значение, при котором рекомендуется обслуживать проточный цитометр. Это поможет избежать ненужных обращений в сервисные центры, которые могут быть необходимы в том случае, когда проточные цитометры не проходят тест на основе гипотетических гранул. Кроме того, раскрываемая система балльной оценки позволит клиницистам определять, когда устройство проточного цитометра может выполнять определенные тесты, но, возможно, недостаточно оптимизировано для выполнения других тестов.
Описанный здесь усовершенствованный тест для определения оптимизации предложен для обеспечения качества инструмента и проточного цитометра. Предлагаемый способ анализирует разделение популяций для измерения эффективности инструмента. Такой способ может также использовать разделение популяций для измерения качества пробы и/или работы с использованием аналогичных расчетов рассевания, ECV и/или флуоресценции с помощью программного обеспечения.
Раскрываемый вариант воплощения также может быть использован для получения статистики для измерения разрешения и чувствительности инструмента 10 для конкретного параметра на конкретном тесте и его количественного определения с точки зрения достаточности для выполнения теста. Такая статистика может быть затем использована для определения, являются ли используемые в тесте материалы адекватными. Например, статистика может быть использована для определения потребностей минимального разрешения и чувствительности цитометра/пакета реагентов, а затем для анализа, является ли цитометр/пакет реагентов адекватным(и) для выполнения теста на любом пациенте. Статистика также может быть использована для определения, можно ли принять данные от предыдущей пробы пациента как точные. Конечный результат также может быть числовым средством количественного определения эффективности теста.
Хотя настоящее раскрытие допускает различные модификации и альтернативные формы, конкретные примерные варианты воплощения настоящего изобретения были приведены в качестве примера на чертежах и описаны здесь в деталях. Однако следует понимать, что авторы не намереваются ограничивать изобретение раскрытием конкретных раскрываемых форм, а, наоборот, стремятся охватить все модификации, эквиваленты и альтернативы, соответствующие объему и сущности изобретения, как это определено прилагаемой формулой изобретения.
Благодаря различным свойствам настоящего изобретения возникает множество преимуществ. Следует отметить, что альтернативные варианты воплощения различных компонентов изобретения могут не включать все описанные функции, но при этом получать пользу по меньшей мере от некоторых преимуществ таких признаков. Обычные специалисты в данной области техники могут легко разработать свои собственные варианты реализации диагностического устройства и способ, который включает один или более признаков настоящего изобретения и соответствует объему и сущности настоящего изобретения.