JP2000249701A - 核酸アッセイの読取り値を分析するためのコンピュータ化した方法とその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 所定の特性の試料がどれかを決定するため
の、核酸分析のような生物学的又は化学的分析におい
て、それぞれの試料からの読取値のセットを分析する電
算化方法と装置の提供。 【解決手段】 少なくとも１つの生物学的又は化学的な
試料に対して実施する試料分析に関する数値データの分
析システムを制御するための電算化した方法で、前記数
値データが前記試料分析に関するデータセットを含み、
これがそれぞれの読取り時間における前記サンプルの各
状態を表示する複数のデータ値を含むことと、前記各デ
ータセットに対しそれぞれの前記各データ値にそれぞれ
の数値を割当てるステップと、少なくとも前記数値のい
くつかを数学的に結合して合計値を算出するステップ
と、前記合計値を閾値との比較を実行するステップと、
前記合計値の比較結果に基き、前記試料が所定の特性を
有しているかどうかを表示するようにシステムを制御す
るステップとを含んでなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明の関連事項は、1997年
9月15日に出願したJeffrey P. Andrews、Christian V.
O'Keefe、Brian G. Scrivens、Willard C. Pope、Timot
hy HansenとFrankL. Failingの「Automated Optical Re
ader for Nucleic Acid Assays」という名称の同時係属
中の米国特許出願第08/929,895号で開示されており、こ
こではその全体を引用することにより本明細書の一部を
なすものとする。

【０００２】本発明は、一般的に、ある所定の特性を持
っているサンプルがどれかを決定するための核酸アッセ
イのような生物学的または化学的なアッセイにおいて、
それぞれのサンプルから読取った値のセットを分析する
コンピュータ化した方法と装置に関する。さらに詳しく
は、本発明は、読取り過程における異なった時刻で取り
出した生物学的または化学的なサンプルの光学的読取り
値を集め、読取り値中の異常の値を補正し、またいくつ
かの読取り値を結合してサンプルインジケータ値を計算
するコンピュータ化した方法と装置に関する。このサン
プルインジケータ値は、例えばサンプルに標的とされて
いる病原体が存在するというサンプルの特性を示す。

【０００３】

【従来の技術】淋病（GC：Neisseria gonorrhea）とト
ラコーマクラミジア（CT：chlamydia trachomatis）な
どの伝染する性的な病気を含む感染症の臨床診断におい
て、患者から得られた体液のサンプルを培養して、関心
ある特定の病原体の存在を検出するテストを行うことが
できる。残念なことに、これは比較的に時間がかかるプ
ロセスであり、一般的では、最終的な結果を得るまで数
日がかかる。この期間中、この病気がさらに拡がらない
ように、このような病気にかかっている疑いのある患者
を隔離しなければならないことがある。

【０００４】患者から得られたサンプル内に存在する唯
一のＤＮＡ配列を検出するテストによって、特定の微生
物を識別できるＤＮＡプローブの出現は、臨床診断テス
トのスピードと信頼性とを大いに向上させてきた。例え
ば、サンプル内のCTまたはGCの存在を検出するテスト
は、ＤＮＡプローブの技術を用いて、数時間以内で終え
ることができる。これによってより迅速に治療を開始で
きる。

【０００５】臨床診断の目的にＤＮＡプローブを使用す
る場合、標的たる核酸を大量のコピーあるいはアンプリ
コン（amplicon）に増殖させるために、核酸増幅反応が
通常実行される。核酸増幅反応の例には、ストランド置
換増幅（SDA）とポリメラーゼ連鎖反応（PCR）がある。
いくつかの方法で核酸アンプリコンを検出できる。その
方法には大抵、増幅した標的ＤＮＡと特定のプローブと
の間のハイブリダイゼーション（結合）が含まれる。

【０００６】多くの共通するＤＮＡプローブ検出方法に
は、蛍光染料の使用が含まれる。１つ周知の検出方法
は、蛍光エネルギー転移によるものである。この方法で
は、検出用プローブは、外部のソースによって励起され
たときに、光を発生する蛍光染料と、本来の状態では蛍
光染料からの放光を抑制するクエンチャーとの両方で標
識付けされる。特定のＤＮＡアンプリコンが存在すると
き、蛍光で標識されたプローブはこれらのアンプリコン
と結合し、増幅され、また蛍光の放出を可能にする。こ
の蛍光の増加は、病気の原因となる微生物が患者のサン
プルの中に存在することを示すものと考えられる。

【０００７】光で液体のサンプルを励起し、次にこの励
起に応答して液体サンプルが発生した何れの光も検出で
きる、何種類かの光学リーダまたはスキャナが存在す
る。例えば、PerSeptive Biosystemsが製造したCytoFlu
or Series 4000のようなＸ−Ｙ平面スキャニング装置
は、マイクロウェルのアレイの中に蓄積された複数の液
体サンプルをスキャンできる。この装置は、特定のサン
プルに向かって光を放射し、またこのサンプルが発生し
た光を検出するためのスキャニングヘッドを備えてい
る。この装置の操作においては、光学ヘッドをサンプル
のウェルの１つの適当な位置に移動する。発光ディバイ
スを起動して、光学ヘッドを通ってサンプルのウェルに
向かって光を送る。ウェルの中の液体サンプルが放射光
に応答して蛍光を発すると、この蛍光の光をスキャニン
グヘッドによって受光し、光学検出器に送る。検出され
たこの光を光学検出器によって電気信号に変換する。電
気信号の大きさは検出された光の輝度を示している。こ
の電気信号をコンピュータによって処理して、その電気
信号の大きさに基づいて液体サンプル中に標的のＤＮＡ
が存在するかどうかを決定する。マイクロウェルのトレ
イ（例えば、合計９６個のマイクロウェル）内のそれぞ
れのウェルを、この方法で読み取ることができる。

【０００８】さらに効率的で用途が広い別のサンプルウ
ェル読取り装置は、上述した同時係属中の米国特許出願
第08/929,895号の中に記載されている。そのシステムで
は、マイクロウェルのトレイ、例えば、それぞれ８つの
マイクロウェルを有する１２のコラム（合計９６個のマ
イクロウェル）を含む標準的なマイクロウェルのトレイ
は、スキャニングバーを通るように駆動される移動可能
なステージ内に配置される。このスキャニングバーは、
各コラムのマイクロウェルが互いに離間して配置されて
いる距離にほぼ対応する距離で互いに間隔を空けて配置
されている８つの発光・受光ポートを備えている。この
ため、コラム全体のサンプルマイクロウェルは、ステー
ジの移動ごとに読み取られうる。

【０００９】以下に一層詳細に説明するように、ステー
ジが光センサーバーを前後に移動できるので、各サンプ
ルマイクロウェルに対して複数回の読取りが所望の期間
間隔で行われる。ある例では、各マイクロウェルの読取
りを１分の間隔で１時間行うことができる。従って、ウ
ェル読取り期間中、各マイクロウェルに対し６０回の読
取りが行われている。次いで、この読取りデータを使用
して、どのサンプルに特定の標的の病気（例えば、CTま
たはGCもしくはその両方）が含まれるかを決定する。

【００１０】サンプルウェルの読取りデータを分析し
て、サンプルウェルの中に含まれているサンプルに標的
の病気を含んでいるかどうかを決定するいくつかの方法
が知られている。例えば、前述のように、核酸増幅反応
は、標的の核酸（例えば、CTまたはGC）を多数のアンプ
リコンに増殖できるようにする。アンプリコンに結合す
る蛍光で標識されたプローブは、光で励起されると蛍光
を発する。核酸増幅反応が進行する間に、アンプリコン
の数は時間と共に増加するので、蛍光の量もそれに相応
じて増加する。このため、所定測定時間（例えば、１時
間）が経過した後、標的の病気を持つサンプル（陽性サ
ンプル）からの蛍光の発光量は、標的の病気を持たない
サンプル（陰性サンプル）からの蛍光の発光量よりもず
っと大きい。事実、陰性サンプルの蛍光の発光量は、テ
スト期間を通してほとんど変化しない。

【００１１】従って、それぞれのサンプルから取った最
後の読取り値は、前もって決めておいた既知の閾値（th
reshold value）と比較できる。このサンプル値が閾値
を超えた場合、そのサンプルは標的病気をもつ陽性サン
プルと認められる。しかしながら、サンプルから読み取
った最後の値が閾値より低い場合は、そのサンプルは標
的病気をもたない陰性サンプルと確認される。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】この“エンドポイント
検出”（endpoint detection）法は一般に、陽性サンプ
ルと陰性サンプルとの識別に効果があるけれども、この
方法が陰性サンプルを陽性と間違って識別したり、また
はその逆に識別したりすることは珍しくはない。つま
り、サンプル内のバブルの形成や、光学リーダ上に異物
の存在による励起光またはサンプルからの蛍光発光もし
くはその両方の妨害などの要因によって、いずれかのサ
ンプルの読取り値の精度が悪影響を受けることがある。
このため、特定のサンプルの最終読取り値に誤りがあ
り、しかもその読取り値のみを使用して分析する場合に
は、偽陽性または偽陰性の結果を得る可能性が比較的に
高い。

【００１３】さらに、ある場合では、サンプルからの蛍
光発光量は、例えば、患者のサンプルのクエンチング、
汚染物による副反応、または未知の効果による蛍光生成
物の破壊により、時間の経過と共に減少する。従って、
サンプルから取り込んだ最終読取り値は、サンプルから
その信号がピークにある時に取込んだ読取り値よりも小
さくなることがある。ある場合において、その信号の値
が所定の閾値よりも低くなることがあるため、陽性サン
プルは陰性サンプルと誤って識別される。

【００１４】これらの欠点を避けるために、別の方法が
開発されてきた。ある方法では、サンプルからの全読取
り値の変化を計算し、陽性であることを示す既知値と比
較する。これにより、変化の幅が所定の値よりも大きい
場合、このサンプルは標的病気を持つ陽性サンプルと識
別される。他方、変化の幅が所定の値よりも小さい場
合、このサンプルは陰性サンプルと識別される。

【００１５】この方法は、前述したエンドポイント検出
方法よりもさらに効果的であるが、この方法にもいくつ
かの欠点が存在する。例えば、サンプルが特に大量の標
的DNAを含んでいる場合において、増幅プロセスにより
生成されたアンプリコンの量は、最初の読取りが行われ
るときすでに最大となり、その後の読取りの継続期間内
に、例えあったとしても、ごく僅かの増加しかないか、
またはその期間を通して減少していくことさえもある。
この場合、例えサンプルが陽性であっても、初期読取り
と最終読取りとの間に起こる読み取り値の変化の幅は最
小となる。このため、このサンプルは陰性サンプルと間
違って識別されうる。従って、サンプルウェルから取り
込んだ読取り値の代表的なデータを分析して、そのサン
プルが特定の病気に対して陽性であるかまたは陰性であ
るかを正確に識別する方法とその装置に対する継続的要
求が存在する。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、生物学
的または化学的なサンプルの読取り値から得たデータの
値を正確に解釈して、それらのデータの値に基づいてサ
ンプル内に特定の病気の存在を確かめる方法とその装置
を提供することである。本発明の別の目的は、光学サン
プルウェルのリーダの使用と共に、所定の期間内にサン
プルから検出した蛍光の発光量を示すデータを正確に解
釈して、サンプル内に特定の病気の存在を確かめる方法
とその装置を提供することである。本発明のさらに別の
目的は、サンプルウェル内に含まれた生物学的または化
学的なサンプルの読み取り値から得たデータを分析し
て、複雑な計算を用いずに、分析結果に悪影響を及ぼす
データ内のエラーを補正する方法とその装置を提供する
ことである。

【００１７】これらおよび他の本発明の目的は、少なく
とも１つの生物学的または化学的なサンプルを備えたサ
ンプルアッセイに属する数値データを分析するコンピュ
ータ化された方法とその装置を提供することによって実
質的に達成される。このサンプルアッセイのデータが、
それぞれのサンプルに属するデータセットを含み、また
それぞれのデータセットは、それぞれのサンプルがある
時点におけるそれらの状態を示す複数の値を含んでい
る。この方法と装置は、各数値データをそれぞれのデー
タ値に割当て、いくつかの数値データを数学的に結合し
て合計値を計算し、この合計値を閾値と比較し、また比
較の結果に基づいて、このサンプルが所定の特性を有し
ているかどうかを示す。さらに、サンプル値を計算する
前に、フィルタリング、正規化と別の補正演算をデータ
に対して行って、結果の精度に悪影響を及ぼすデータ中
の外来値を補正したり取り除いたりすることができる。

【００１８】本発明の方法とその装置は、データ値の大
きさを示す縦軸と、これらの複数のデータ値を得るサン
プルの読取り時間を示す横軸とを有するグラフの上にポ
イントとしてそれぞれの複数のデータ値を示し、誤りの
ある特性を有するそのグラフ上のポイントを識別し、そ
のグラフ上のポイントの補正したプロットを作成するた
めに、このグラフ上のポイントの補正したプロットのそ
れぞれのポイントが対応するデータ値の１つの大きさを
示すことによって、上記間違ったポイントを取り除いた
り補正したりすることにより、上記のすべての機能をな
し遂げる。そして、このグラフ上のポイントの補正プロ
ットの一部と上記横軸と縦軸との間からなる面積の概算
値を計算し、この値を閾値と比較して、データのセット
が属するサンプル中に特定の状態が存在するか否かを決
定する。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明の実施態様によるウェル読
取り装置１００を図１に示す。この読取り装置１００は
キーパッド１０２を備えており、このキーパッドを介し
てオペレータが、データを入力することで装置１００の
動作をコントロールできる。装置１００はさらに、LCD
ディスプレイスクリーンなどのディスプレイスクリーン
１０４を備えている。このディスプレイスクリーンは、
オペレータがデータを入力して装置１００の動作をコン
トロールすることを可能にする「ソフトキー」を表示
し、また以下に説明する方法で、サンプルから収集した
スキャニング情報に属するデータ並びにオペレータのコ
マンドに応答する情報を表示するためである。この装置
はディスクドライブ１０６も備えており、このディスク
ドライブに装置１００が収集したデータを保管するフロ
ッピーディスク１０７を挿入でき、またこの装置はこの
ディスクドライブからデータまたはコントロールプログ
ラムを読み取ることができる。

【００２０】さらに、この装置１００は、ステージアセ
ンブリー１１０を利用できるようにドア１０８を備えて
おり、また、このステージアセンブリーにはサンプルト
レイのアセンブリー１１２を装填できる。図２に示すよ
うに、サンプルトレイのアセンブリー１１２には、マイ
クロウェルのアレイ１１６をその中に装填するトレイ１
１４を備えている。そのマイクロウェルのアレイ１１６
は、それぞれ８つのマイクロウェルを持つ１２のコラム
が配置され、計９６個の独立したマイクロウェル１１８
を有する標準的なマイクロウェルのアレイとなる。トレ
イ１１４には、このトレイを完全に通り抜け、かつ、そ
れぞれ８つのマイクロウェルを持つ１２のコラムに配置
されている開口部１２０を持っているので、これらの開
口部１２０がマイクロウェルのアレイ１１６のマイクロ
ウェル１１８を収容できる。測定するサンプルをマイク
ロウェル１１８の中に入れた後、カバー１２２をマイク
ロウェル１１８上に固定するので、それぞれの液体サン
プルを各マイクロウェル１１８内に保持できる。サンプ
ルトレイのアセンブリー１１２とそのサンプルデータ収
集技術のの詳細は、前述した同時係属中の米国特許出願
第08/929,895号に記載されている。

【００２１】前述したような特定の病気（例えば、GCま
たはCT）を鑑定するために、それぞれのマイクロウェル
に１種類以上の検出プローブを備えることができる。マ
イクロウェルのアレイ１１６を使用して、それぞれの患
者のサンプルに対しGCとCTの両方をテストする場合に
は、３つのマイクロウェルを１つのグループとしてマイ
クロウェル１１８を分ける。すなわち、グループ中の１
つのマイクロウェルにGCの存在を識別するために使用す
る試薬を、別のマイクロウェルにCTの存在を識別するた
めに使用する試薬を、またその目的が以下に一層詳細に
説明するとして、３番目のマイクロウェルに増幅コント
ロール試薬ACを含ませる。そして、特定の患者からの液
体サンプルを、上記ウェルに分けられている特定のグル
ープのすべてのウェル内に入れる。

【００２２】さらに、マイクロウェルのアレイ１１６に
ある９６個のマイクロウェル１１８のいくつかを、CTな
どの特定の病気用のコントロールサンプルウェルとして
指定することができる。コントロールサンプルウェルの
１つは、陽性のコントロールサンプルを含み、別のコン
トロールウェルは陰性のコントロールサンプルを含んで
いる。この目的については後で詳細に説明する。同様
に、マイクロウェル１１８を、GC用のコントロールサン
プルウェルとして指定することもできる。これらのコン
トロールサンプルウェルの１つは陽性サンプルを含み、
別のコントロールウェルは陰性サンプルを含んでいる。

【００２３】患者の液体サンプルをサンプルトレイのア
センブリー１１２内のマイクロウェルアレイ１１６の適
当なマイクロウェル１１８に入れた後、このサンプルト
レイのアセンブリー１１２をウェル読取り装置１００の
ステージアセンブリー１１０に装填する。このステージ
アセンブリー１１０は、図３に一層詳細に示されるよう
に、サンプルトレイのアセンブリー１１２を受け入れる
開口部１２４を備えている。このステージアセンブリー
１１０はさらに複数のコントロールウェル１２６を備え
ている。これらのコントロールウェル１２６は、ウェル
読取り装置１００の読取り用の各構成成分の完全性を較
正したり検証するために使用される。これらのコントロ
ールウェル１２６の中には、１コラムの８つの正規化ウ
ェル１２７のコラムがあるが、この目的は後で一層詳細
に説明する。ステージアセンブリー１１０はさらにカバ
ー１２８を備えている。このカバー１２８は、サンプル
トレイのアセンブリー１１２が開口部１２４の中に装填
されて、サンプルの読取りが始まるとき、サンプルトレ
イのアセンブリー１１２とコントロールウェル１２６を
カバーする。ステージアセンブリー１１０のさらなる詳
細は、前に参照した同時係属中の米国特許出願第08/92
9,895号に記載されている。

【００２４】ステージアセンブリー１１０内に装填され
たサンプルトレイのアセンブリー１１２のマイクロウェ
ル１１８の中に含まれたサンプルを読み取るため、図４
に示すように、ステージアセンブリー１１０は光感知バ
ー１３０を通って搬送される。この光感知バー１３０
は、複数の発光／受光ポート１３２を含んでなる。これ
らの発光／受光ポート１３２は、ステージアセンブリー
１１０がマイクロウェル１１８を発光／受光ポートの上
に位置するとき、８つのマイクロウェル１１８のコラム
に向かって光を放射し、またマイクロウェル１１８内に
含まれているサンプルから放射された蛍光を検出するよ
うにコントロールされている。この例において、光感知
バー１３０は８つの発光／受光ポート１３２からなる。
これらの発光／受光ポート１３２は、マイクロウェル１
１８のコラムが発光／受光ポート１３２の上に位置する
とき、マイクロウェルのアレイ１１６のコラム内の８つ
のマイクロウェル１１８とほぼ整列するように配置され
る。

【００２５】各発光／受光ポート１３２は、それぞれ光
ファイバーケーブル１３４によって、それぞれＬＥＤな
どの発光装置１３６に接続されている。さらに、各発光
／受光ポート１３２は、それぞれ光ファイバーケーブル
１３８によって、光電子増倍管などの光学検出器１４０
に接続されている。発光装置１３６と光学検出器１４０
は、例えばメモリ１４４に記憶されたソフトウェアのコ
マンドに基づいて、コントローラ１４２によってコント
ロールされている。マイクロウェル１１８内に含まれた
サンプルを読み取るため、ステージアセンブリー１１０
が光感知バー１３０を通って搬送される方法、ならび
に、光感知バー１３０とその関連構成部品の詳細につい
ては、前に参照した同時継続中の米国特許出願第08/92
9,895号に記載されている。

【００２６】一般に、各マイクロウェルに対する１回の
読取りが特定の時間間隔で行われ、そして、各マイクロ
ウェルの追加読取りがそれぞれの時間間隔で所定の継続
時間にわたって行われる。この例では、１つのマイクロ
ウェルに対する読取りが、それぞれのマイクロウェル１
１８に対して約１分の間隔で１時間にわたって行われ
る。それぞれの発光／受光ポート１３２に対する１つの
「ダーク」読取り(“dark”reading）、ならびに、それ
ぞれの正規化ウェル１２７に対する１回の読取りは、１
分間隔ごとに行われる。従って、各正規化ウェル１２７
の６０個の読取り値、６０個のダーク読取り値と各マイ
クロウェル１１８の６０個の読取り値は、１時間で得ら
れる。前述したように、読取り値とは、サンプルに向か
って放射された励起光に応答して、マイクロウェルのサ
ンプルが生成した蛍光発光の強度を測定した値である。
これらの強度は、相対蛍光ユニット（RFU）の大きさで
記憶される。蛍光発光強度が高いサンプルからの読取り
値によるRFU値は、蛍光発光強度が低いサンプルからのR
FU値より高い。

【００２７】いったん、各サンプルウェルについての全
読取り（例えば、６０回の読取り）が行われると、特定
の病気（例えば、CTまたはGC）に対するサンプルテスト
が陽性であるかまたは陰性であるかを、ウェル読取り装
置１００が示すことができるように、ウェル読取り装置
１００が各サンプルについての読取り値を解釈する必要
がある。ソフトウェアによってコントロールされたウェ
ル読取り装置１００のマイクロプロセシングユニット
は、サンプルウェルの読取り値を表すデータについて各
種の処理を施す。ここで説明される処理は、ほぼ同じ方
法で各サンプルマイクロウェル１１８の読取り値に対し
て適用される。このため、その一例として、最初のサン
プルマイクロウェル１１８として参照されたサンプルマ
イクロウェル１１８の読取り値に関する処理を説明す
る。

【００２８】前述したように、サンプルトレイのアセン
ブリー１１２内のすべてのマイクロウェル１１８が読み
取られる各１分間隔の間に、光感知バー１３０は正規化
ウェルを一度読み取ることになる。このため、各マイク
ロウェルのサンプルに対し６０回の読取りが行われた
後、それぞれの正規化ウェル１２７は、光感知バー１３
０のそれぞれの発光／受光ポート１３２によって６０回
読み取られて、結果として６０個の正規化ウェルの読取
り値が８セット発生する。具体的には、現在説明してい
る最初のサンプルのマイクロウェル１１８も読み取って
いる発光／受光ポート１３２によって読み取られている
正規化ウェル１２７の正規化読取り値を、ｎ₁〜ｎ₆₀と
表す。

【００２９】さらに、前述したように、それぞれの１分
間隔の間に、いずれの発光装置１３６も動作させずに
「ダーク」読取りを行うように、光学検出器１４０がコ
ントロールされる。これにより光学検出器１４０は、シ
ステム内に存在可能性のあるどのような周囲光の電子的
オフセットの人工物も検出できる。従って、すべてのマ
イクロウェル１１８の６０回の読取りを行った後には、
６０個のダーク読取り値が得られる。具体的には、現在
説明している最初のサンプルマイクロウェル１１８を読
み取る発光／受光ポート１３２より得られたダーク読取
り値をｄ₁〜ｄ₆₀と表す。

【００３０】図５は、１つのウェルについて１時間の読
取り期間の間に得られた６０個の読取り値の具体的な関
係を示すグラフである。具体的に、これらの読取り値を
ｒ₁〜ｒ₆₀として示す。これらの読取り値は、分単位の
読取り期間に対応する、縦軸上に示されているRFU値を
用いて図５のグラフ上にプロットされている。このグラ
フから分かるように、一般に、読取り期間の後半で行わ
れた読取りのRFU値は、前半に行われた読取りのRFU値よ
りも大きい。この例において、テストしている特定の病
気（例えば、ＣＴまたはＧＣ）を含むウェルについての
読取り値の典型的な傾向を示している。また、図５から
分かるように、「生」の読取り値のグラフには、図示の
ように、スパイクノイズ（noise spike）やステップ（s
tep）が含まれる。今から説明するプロセスは、一般に
サンプルウェルから取り込んだ間違った読取り値の結果
によるグラフ内のスパイクノイズ、ステップ、または別
の明白な異常値を取り除く。

【００３１】図６に示すフローチャートは、テストの対
象とされている特定の標的病気をウェルのサンプルが含
んでいるかどうかを決定するために使用されるウェルの
サンプルの結果を提供するために、図５に示した生の読
取り値ｒ₁〜ｒ₆₀のグラフを解釈する全体的なプロセス
を示している。これらのプロセスは、ウェル読取り装置
１００にあるソフトウェアでコントロールされるコント
ローラ１４２によって実行される。このソフトウェア
は、ウェル読取り装置１００に内蔵のメモリ１４４また
はディスクドライブ１０６に挿入されたディスク１０７
に記憶されうる。

【００３２】図６に示すように、このソフトウェアは最
初にコントローラをコントロールして、ノーマライザデ
ータの読取り値ｎ₁〜ｎ₆₀とウェルの読取り値ｒ₁〜ｒ₆₀
についてダーク補正を実行する。このステップの詳細
は、図７のフローチャートと添付した付属書内に記載し
た擬似コードのステップ１に示す。特に、図７のステッ
プ１０１０では、ダーク読取り値ｄ₁〜ｄ₆₀をそれぞれ
対応するノーマライザの読取り値ｎ₁〜ｎ₆₀から減算し
て、それぞれ補正されたノーマライザの読取り値ｃｎ₁
〜ｃｎ₆₀を提供する。すなわち、ダーク読取り値ｄ₁を
ノーマライザの読取り値ｎ₁から減算して補正したノー
マライザの読取り値ｃｎ₁を、ダーク読取り値ｄ₂をノー
マライザの読取り値ｎ₂から減算して補正したノーマラ
イザの読取り値ｃｎ₂を提供し、その他値も同様とす
る。

【００３３】プロセスは次にステップ１０２０に進む。
このステップでは、ダーク読取り値ｄ₁〜ｄ₆₀をそれら
の対応するウェルの読取り値ｒ₁〜ｒ₆₀からそれぞれ減
算して、補正したウェルの読取り値をｃ₁〜ｃ₆₀とす
る。すなわち、ダーク読取り値ｄ₁をウェルの読取り値
ｒ₁から減算して補正したウェル読取り値ｃ₁を、ダーク
読取り値ｄ₂をウェルの読取り値ｒ₂から減算して補正し
たウェル読取り値ｃ₂を提供しその他の値も同様とす
る。補正したすべてのノーマライザの読取り値と補正し
たすべてのウェルの読取り値を得た後、プロセスは図６
に示すフローチャートのステップ１１００のフィルタリ
ング処理へ進む。このステップでは、前述したステップ
１０１０の間で得られた補正したノーマライザの読取り
値ｃｎ₁〜ｃｎ₆₀から、ノイズをフィルタ処理する。図
８と添付した擬似コードのステップ２にステップ１１０
０の詳細を示す。特に、この例においては、５点の移動
中央値（five-point running median）が補正したノー
マライザの読取り値ｃｎ₁〜ｃｎ₆₀に適用される。

【００３４】図８のステップ１１１０に示すように、初
めの２つの平滑化したノーマライザ値ｘｎ₁とｘｎ₂とを
初めの２つの補正したノーマライザ値ｃｎ₁とｃｎ₂とそ
れぞれ等しくなるように設定し、同時に最後の２つの平
滑化したノーマライザ値ｘｎ ₅₉とｘｎ₆₀とを最後の２つ
の補正したノーマライザ値ｃｎ₅₉とｃｎ₆₀とも等しくな
るように設定する。次に、ステップ１１２０において、
平滑化したノーマライザ値ｘｎ₃〜ｘｎ₅₈が、それぞれ
対応する補正したノーマライザ値ｃｎ₃〜ｃｎ₅₈とその
前後の補正したノーマライザ値の中央値として得られ
る。例えば、平滑化したノーマライザ値ｘｎ₃は、補正
したノーマライザ値ｃｎ₁、ｃｎ₂、ｃｎ₃、ｃｎ₄とｃｎ
₅の中央値に等しく設定する。同様に、平滑化したノー
マライザ値ｘｎ ₄は、補正したノーマライザ値ｃｎ₂、ｃ
ｎ₃、ｃｎ₄、ｃｎ₅とｃｎ₆の中央値に等しく設定し、ま
た補正したノーマライザ値ｘｎ₅〜ｘｎ₅₈は、同様な方
法で計算されうる。

【００３５】すべての補正したノーマライザ値ｘｎ₁〜
ｘｎ₆₀を得ると、プロセスは図６のフローチャートに示
すダイナミック正規化ステップ１２００に進む。このダ
イナミック正規化ステップの詳細は、添付の擬似コード
のステップ３と図９のフローチャートに示されている。
特に、この例では、補正したウェルの読取り値ｃｒ₁〜
ｃｒ₆₀と平滑化したノーマライザ値ｘｎ₁〜ｘｎ₆₀を使
用して、ダイナミック正規化値ｎｒ₁〜ｎｒ₆₀を計算す
る。

【００３６】ステップ１２１０においては、計算で使用
する値の大きさをコントロールするために用いるスカラ
ー値を設定する。この例においては、このスカラー値は
３０００であるが、任意の適当な値であってもよい。次
いで、プロセスは、スカラー値、補正したウェル読取り
値と平滑化したノーマライザ値を使用して、ダイナミッ
ク正規化値を計算するステップ１２２０に進む。特に、
ダイナミック正規化値を計算するために、対応する補正
したウェル値はスカラー値によって乗算され、次にその
合計が対応する平滑化したノーマライザ値によって除算
される。例えば、ダイナミック正規化値ｎｒ₁を得るた
めに、補正したウェルの読取り値ｃｒ₁は３０００（ス
カラー値）で乗算され、次にその合計が平滑化したノー
マライザ値ｘｎ₁の値で除算される。同様に、ダイナミ
ック正規化値ｎｒ₂は、補正したウェルの読取り値ｃｒ₂
を３０００で乗算して、次にその合計を補正したノーマ
ライザ値ｘｎ₂によって除算して計算する。このプロセ
スは、すべての６０個のダイナミック正規化値ｎｒ₁〜
ｎｒ₆₀が得られるまで継続する。

【００３７】次に、プロセスは前進して、図６のフロー
チャートのステップ１３００で示すように、ウェルのデ
ータに対して入力ノイズのフィルタリング処理を実行す
る。この処理の詳細を、添付の擬似コードのステップ４
と図１０のフローチャートに示す。ステップ１３００に
おいて、ダイナミック正規化値ｎｒ₁〜ｎｒ₆₀に３点移
動中央値（three-point running median）を適用して、
平滑して正規化した値ｘ₁〜ｘ₆₀を得る。この処理を実
行するために、図１０のステップ１３１０に示すよう
に、初めの平滑して正規化した値ｘ₁を初めのダイナミ
ック正規化値ｎｒ₁に等しくなるように設定し、最後の
平滑して正規化した値ｘ₆₀を最後のダイナミック正規化
値ｎｒ₆₀に等しくなるように設定する。次いで、プロセ
スは、平滑して正規化した値ｘ₂〜ｘ₅₉が得られるステ
ップ１３２０に進む。ダイナミック正規化値に３点移動
中央値を適用することによってこれらの値を得て、これ
により平滑して正規化した値ｘ₂〜ｘ₅₉は、それらが対
応するそれぞれのダイナミック正規化値ｎｒ₂〜ｎｒ₅₉
とその前後の正規化値の中央値を計算することによって
得られる。

【００３８】すなわち、この例において、ダイナミック
正規化値ｎｒ₁、ｎｒ₂とｎｒ₃の中央値を計算すること
によって、平滑して正規化した値ｘ₂が得られる。同様
に、ダイナミック正規化値ｎｒ₂、ｎｒ₃とｎｒ₄の中央
値を計算することによって、平滑して正規化した値ｘ₃
が得られる。平滑して正規化した値ｘ₄〜ｘ₅₉は同様な
方法で得られる。

【００３９】平滑して正規化した値ｘ₁〜ｘ₆₀が得られ
ると、これらの値に３点移動中央値を適用して平滑して
正規化した値ｚ₁〜ｚ₆₀を得る。すなわち、ステップ１
３３０において、平滑して正規化した値ｚ₁を平滑して
正規化した値ｘ₁に等しくなるように設定し、平滑して
正規化した値ｚ₆₀を平滑して正規化した値ｘ₆₀に等しく
なるように設定する。次に、ステップ１３４０におい
て、平滑して正規化した値ｚ₂〜ｚ₅₉は、それらの対応
する平滑して正規化した値ｘ₂〜ｘ₅₉とその前後の平滑
して正規化した値の中央値を計算することによって得ら
れる。すなわち、平滑して正規化した値ｚ₂は、平滑し
て正規化した値ｘ₁、ｘ₂とｘ₃の中央値を計算すること
によって得られる。同様に、平滑して正規化した値ｚ₃
は、平滑して正規化した値ｘ₂、ｘ₃とｘ₄の中央値を計
算することによって得られる。次に、平滑して正規化し
た値ｚ₄〜ｚ₅₉は、同様の方法で得られる。

【００４０】図６のフローチャートのステップ１０００
から１３００を前述したように実行した後に、平滑化し
て正規化されたウェルの読取り値はｚ₁〜ｚ₆₀によって
表される。このため、図１１のグラフで示すように、平
滑して正規化された値ｚ₁〜ｚ₆₀を、関連するウェルの
読取り値が得られた時間間隔に対応してプロットしたと
き、スパイクノイズが取り除かれている図５のグラフの
ようになる。しかしながら、これらの平滑化と正規化処
理は、図１１に示したグラフにまだ存在するステップを
取り除くことはしなかった。読取り値の急激な増加は、
結果としてかかるグラフに表れるステップになったが、
恐らくウェル内のバブルの存在によっるものである。こ
のバブルは、３０回目のウェル読取りが行われた後（す
なわち、経過時間が３０分後）に、３１回目のウェル読
取りが行われた前に形成、消散、または移動されたもの
である。このため、ウェル読取り値ｒ₃₁〜ｒ₆₀の大きさ
と平滑して正規化した値ｚ₃₁〜ｚ₆₀の大きさとは、かか
るバブルのあるなしに基づいて増加した。従って、ステ
ップの大きさに比例した値によって平滑して正規化した
値ｚ₃₁〜ｚ₆₀を減少または増加させる必要がある。

【００４１】このステップを取り除く処理は、図６のフ
ローチャートに示したステップ１４００で行われる。こ
のステップを取り除く処理の詳細は、図１２のフローチ
ャートと添付した擬似コードのステップ５に記載されて
いる。一般に、これらのタイプのグラフは、恐らくわず
か１つまたは２つのステップしか持たなく、また５つ以
上のステップを持つことはほとんどないことが分かって
いる。このため、グラフ内のすべてのステップは、ステ
ップ位置決めプロセスを５回実行した後に突き止められ
て除去される可能性がある。従って、図１２のフローチ
ャートのステップ１４０５において、カウント値を設定
して、プロセスが最大５回繰り返すことができるように
して、次のステップ１４１０に進む。このステップで
は、差分値ｄｒ₁〜ｄｒ₅₉が計算される。これらの差分
値は隣接した平滑して正規化した値ｚ₁〜ｚ₆₀間の差分
を示すものである。すなわち、第１の差分値ｄｒ₁は、
平滑して正規化した値ｚ₂から平滑して正規化した値ｚ₁
を引いた値として計算される。第２の差分値ｄｒ₂は、
平滑して正規化した値ｚ₃から平滑して正規化した値ｚ₂
を引いた値として計算される。このプロセスは、５９個
の差分値ｄｒ₁〜ｄｒ₅₉が得られるまで反復される。

【００４２】次に、プロセスは、差分値ｄｒ₁〜ｄｒ₅₉
が全部加算されて平均合計を求め、この平均合計を５９
で割て差分平均値‘ｄｒを計算するステップ１４１５に
進む。そして、プロセスは、変動値ｖａｒ（ｄｒ）を計
算するステップ１４２０に進む。この変動値は、各差分
値ｄｒ₁〜ｄｒ₅₉からの差分平均値‘ｄｒを減算し、各
減算の値を二乗し、次に二乗した値の合計をとることに
よって計算される。例えば、差分平均値‘ｄｒを第１の
差分値ｄｒ₁から減算して得た合計値を二乗する。次
に、差分平均値‘ｄｒを第２の差分値ｄｒ₂から減算し
て得た合計値を二乗する。このプロセスは、残りすべて
の差分値ｄｒ₃〜ｄｒ₅₉について行われる。次に、５９
個の二乗した合計値を加算して５８で除算すると、変動
値（ｄｒ）が得られる。

【００４３】次に、プロセスは、合計値ｓが計算される
ステップ１４２５に進む。この合計値は、差分平均値
‘ｄｒをそれぞれの差分値ｄｒ₁〜ｄｒ₅₉から減算し、
それぞれの結果を４乗して５９個の値のセットを得、次
にこれらの５９個の値を全部加算することによって計算
される。すなわち、差分平均値‘ｄｒを第１の差分値ｄ
ｒ₁から減算して求めた結果を４乗して第１の値を得
る。差分平均値‘ｄｒを第２の差分値ｄｒ₂から減算し
て求めた結果を４乗して第２の値を得る。５９個すべて
の値を計算するまで、このプロセスは残りの差分値ｄｒ
₃〜ｄｒ₅₉に対して繰り返される。次に、この５９個の
値を加算すると合計値ｓが得られる。

【００４４】図１２のステップ１４３０において、プロ
セスが関数var(dr)がゼロに等しいかどうかを決定す
る。この関数var(dr)がゼロに等しい場合、プロセス
は、前記カウント値を１増加し、ステップ１４１０〜１
４２５を前述したように繰り返すステップ１４３３に進
む。しかしながら、関数var(dr)の値がゼロに等しくな
い場合、プロセスは、臨界値としてCRIT-VALが4.9に等
しく設定されるステップ１４３５に進む。次に、プロセ
スは、前記関数var(dr)を二乗して５９を乗算した合計
で合計値ｓを除算した値が、CRIT-VALの値よりも大きい
かどうかが決定されるステップ１４４０に進む。この計
算値がCRIT-VALよりも大きくない場合にステップの位置
修復プロセスは完了し、プロセスは、図６のフローチャ
ートに示すステップ１５００の周期的ノイズフィルタ処
理に進む。

【００４５】しかしながら、前記計算値がCRIT-VALの値
よりも大きい場合にプロセスは、ステップの位置の決定
を行う１４４５に進む。これは、差分平均値‘ｄｒを１
〜５９個のそれぞれの差分値ｄｒ₁〜ｄｒ₅₉から減算し
て、それぞれの減算の値の絶対値を取り、どの絶対値が
最大かを決定することによって達成される。例えば、こ
のプロセスは、まず、差分平均値‘ｄｒを第１の差分値
ｄｒ₁から引いて得た値の絶対値を取る。この絶対値
は、最初にゼロと設定されている最大値と比較される。
絶対値が大きい場合、その絶対値を最大値に設定し、変
数maxpt_drを差分値の番号に等しく設定する。この場
合、この差分値は１である。

【００４６】このプロセスは、次に、差分平均値‘ｄｒ
を第２の差分値ｄｒ₂から引いて得た値の絶対値を取
る。このプロセスは、その絶対値が新しい最大値よりも
大きいかどうかを決定する。絶対値が大きい場合、その
絶対値を最大値に設定し、変数maxpt_drを２に設定す
る。このプロセスが残りすべての差分値ｄｒ₃〜ｄｒ₅₉
に対して繰り返されて終了した後に、変数maxpt_drは、
最大のステップが発生した平滑して正規化した値の番号
になる。前述したように、この例において、ステップが
値ｚ₃₀で発生したと仮定されているため、maxpt_drは３
30に設定される。

【００４７】このプロセスは、次に、差分値ｄｒ₁〜ｄ
ｒ₅₉の中央値が決定されるステップ１４５０に進む。こ
の後のステップ１４５５において、前記ステップの後に
生じている平滑して正規化した値は、そのステップが発
生する平滑して正規化した値に対して計算された差分値
により減少され、次のステップ１４５０で計算された差
分値の中央値により増加される。例えば、平滑して正規
化した値ｚ₃₁〜ｚ₆₀は、それぞれ差分値ｄｒ₃₀の大きさ
により減少され（ステップは３０番目の読取りの後に発
生したのより）、次に平滑して正規化した値ｚ₃₁〜ｚ₆₀
は、それぞれステップ１４５０において計算された差分
値の中央値により増加される。図１３に示すように、こ
のプロセスは、ｚ₃₁〜ｚ₆₀のRFU値を示す曲線の部分を
下側にシフトした結果によりそのステップを取り除く。

【００４８】このプロセスは、次に、プロセス自身が５
回繰り返されたか否かが決定されるステップ１４６０に
進む。前記カウント値が５でない場合、このカウント値
はステップ１４６５で１増加され、前記プロセスがステ
ップ１４１０に戻って前述のような動作を繰り返され
る。しかしながら、カウント値が５の場合、プロセスは
図６のフローチャートの周期的ノイズフィルタ処理のス
テップ１５００に進む。これまでの説明において、取り
除こうとするステップは、時間と共にRFU値が急激に増
加するときに発生する正のステップであると仮定してき
た。しかしながら、このステップ除去プロセスは、RFU
値が時間と共に急激に減少するときに発生する負のステ
ップを取り除くこともできる。この周期的ノイズフィル
タリング処理１５００は、ステップはすでに補正され図
１３に示しているグラフに存在する可能性がある間違っ
た値を、さらにフィルタリングして除去できる。この周
期的ノイズフィルタリング処理の詳細は、図１４のフロ
ーチャートと添付した擬似コードのステップ６とに示さ
れている。

【００４９】具体的に、５点移動平均（5-point moving
average）を図１３のグラフに示したウェル読取り値ｚ
₁〜ｚ₆₀に適用し、フィルタ処理した値ｆ₁〜ｆ₆₀を提供
する。ステップ１５１０において、最初の２つのフィル
タ処理した値ｆ₁とｆ₂を、それぞれ平滑して正規化した
値ｚ₁とｚ₂に等しくなるように設定し、最後の２つのフ
ィルタで処理した値ｆ₅₉とｆ₆₀を、それぞれ平滑して正
規化した値ｚ₅₉とｚ₆₀に等しくなるように設定する。次
に、ステップ１５２０において、フィルタ処理した値ｆ
₃〜ｆ₅₈は、それぞれ対応する平滑して正規化した値ｚ₃
〜ｚ₅₈とその前後の平滑して正規化した値の平均を取る
ことによって決定される。例えば、フィルタ処理した値
ｆ₃は、平滑して正規化した値ｚ₁、ｚ₂、ｚ₃、ｚ₄とｚ₅
の合計を５で割ることによって決定される。フィルタ処
理した値ｆ₄は、平滑して正規化した値ｚ₂、ｚ₃、ｚ₄、
ｚ₅とｚ₆の合計を５で割ることによって決定される。こ
のプロセスは、残りすべてのフィルタ処理した値ｆ₃〜
ｆ₅₈が得られるまで繰り返される。

【００５０】次に、プロセスは図６に示すステップ１６
００に進む。このステップにおいて、プロセスは、それ
ぞれ生のウェル読取り値ｒ₁〜ｒ₆₀から前述したステッ
プによって得られたフィルタ処理した値ｆ₁〜ｆ₆₀が実
際にウェルから得られたのかどうかを決定する、すなわ
ち換言すると、ウェルがサンプルトレイのアセンブリー
１１２のマイクロウェルのアレイ１１６内のその位置に
実際に存在するかどうかを決定する。ウェルの存在を決
定する処理の詳細は、図１５のフローチャートと擬似コ
ードのステップ７で示されている。

【００５１】具体的に、図１５のステップ１６１０にお
いて、フィルタ処理した値ｆ₁₀、ｆ ₂₀、ｆ₃₀、ｆ₄₀とｆ
₅₀を加算した値を５で割ることによって、ウェル存在平
均値wp_avgを決定する。この例において、このウェル存
在平均値wp_avgは、125.0に設定されているウェル閾値WP
_THRESと比較される。ステップ１６２０において、ウェ
ル存在平均値wp_avgがゼロより大きく、また閾値WP_THRE
Sよりも小さいとの結果を得ると、プロセスは、ウェル
が存在しなく得られたデータが完全に間違っていると判
断する。次に、プロセスは、そのウェルに対する判断を
終え、エラーメッセージを発生する、図６に示すフロー
チャートのステップ１９００に進む。しかしながら、プ
ロセスがステップ１６２０で、ウェルが存在すると決定
する場合、プロセスは図６に示すフローチャートのステ
ップ１７００に進む。

【００５２】図６のステップ１７００において、プロセ
スは、フィルタ処理した値ｆ₁₅〜ｆ ₂₀による平均値を計
算するベースラインのバックグラウンド補正を行う。次
に、この平均値はすべてのフィルタ処理した値ｆ₂₁〜ｆ
₆₀から減算される。バックグラウンド補正動作のこれ以
上の詳細は、図１６のフローチャートと擬似コードのス
テップ８に示されている。すなわち、図１６のステップ
１７１０において、フィルタ処理した値ｆ₁₅〜ｆ ₂₀は加
算されて合計値を計算する。次に、この例では、この合
計値を６で割って、初期調整値IAを計算する。次に、プ
ロセスは、初期調整値IAをそれぞれのフィルタ処理した
値ｆ₂₁〜ｆ₆₀から減算するステップ１７２０へ進む。こ
の減算を行って、フィルタ処理した値がゼロより小さく
なった場合、このフィルタ処理した値をゼロに設定す
る。図１７のグラフに示すように、このプロセスは、フ
ィルタ処理値ｆ₂₁〜ｆ₆₀間のグラフの部分を横軸に向か
って下側にシフトする。次に、プロセスは、図６のフロ
ーチャートのステップ１８００に示す面積計算処理に進
む。

【００５３】この面積計算処理について、図１８に示す
フローチャートと擬似コードのステップ９に一層詳細に
記載されている。具体的に、ステップ１８１０におい
て、フィルタ処理値ｆ₂₁〜ｆ₆₀のプロットの下側の面
積、言い換えると、図１７に示したグラフの横軸とフィ
ルタ処理値ｆ₂₁〜ｆ₆₀のプロットとの間の面積は、フィ
ルタ処理値ｆ₂₁〜ｆ₆₀を加算することによって概算値と
して計算される。ステップ１８２０でにおいて、サンプ
ルウェル決定値sample-value₁が設定され、プロセス
は、図６のフローチャートのステップ１９００で終了す
る。従って、この得られたsample-value₁は、ウェルの
中のサンプルが病気の原因となる病原体（そのために、
サンプルがテストされている）を含んでいるかどうかを
決定するために使用する値である。

【００５４】上述したように、プロセスは、患者サンプ
ル１に関連する３つのウェル（すなわち、第１のサンプ
ルのマイクロウェル、第２のサンプルのマイクロウェル
と第３のサンプルのマイクロウェル）の１つである、最
初のサンプルのマイクロウェルに対して実行された。前
記構成において、第１のサンプルのマイクロウェルは、
ある特定の病原体（例えば、CT）をテストできる試薬
を、第２のサンプルのマイクロウェルは、別の病原体
（例えば、GC）をテストできる試薬を含んでいる。そし
て、第３のサンプルのマイクロウェルは、他のすべての
ウェルと同様に６０回読み込まれる増幅コントロールAC
サンプルを含んでいる。

【００５５】この第１のサンプルのマイクロウェル内の
サンプルが標的の病原体を含んでいるかどうかを決定す
る、ステップ２０００で始まるプロセスは、図１９のフ
ローチャートに示されている。特に、ステップ２０１０
において、前記のプロセスで取得されているsample-val
ue₁が、所定の上位閾値（upper threshold value）と比
較される。sample-value₁の大きさが上位閾値よりも大
きい場合、プロセスは、コントローラがウェル読取り装
置１００に対して、テストしたウェル内のサンプルが標
的の病原体に対して陽性であるとの表示を行うようにコ
ントロールする、ステップ２０２０へ進む。この表示
は、ディスプレイスクリーン１０４上に表示される形
式、ディスクドライブ１０６内のディスクにデータとし
て記録される形式、または、ウェル読取り装置１００に
内蔵のまたは取り付けられたプリンタにデータとしてプ
リント出力される形式のいずれであってもよい。

【００５６】しかしながら、プロセスがステップ２０１
０で、sample-value₁の大きさが上位閾値よりも大きく
ないと判断された場合、プロセスは、sample-value₁の
大きさが所定の下位閾値（lower threshold value）よ
りも大きいかどうかを決定するステップ２０３０へ進
む。このステップ２０３０において、sample-value₁の
大きさが下位閾値よりも大きいと決定される場合、プロ
セスは、ウェル読取り装置１００がテストの結果を不正
確な範囲にあると表示するようコントロールするステッ
プ２０４０に進む。このとき、新しいsample-value₁を
得るために、ユーザにはステップ１０００〜１９００に
ついて前述したプロセスを再度実行するオプションが与
えられる。その後、上述したように、新しいsample-val
ue₁は上位と下位閾値と比較される。その結果が再度不
正確の場合、ウェル読取り装置１００は、マイクロウェ
ル内のこのサンプルが未知であると表示するようにコン
トロールされている。このとき、番号１の患者は、別の
サンプルを提供するように連絡を受ける。この別のサン
プルは、上述した方法で再度テストされる。

【００５７】しかしながら、ステップ２０３０におい
て、sample-value₁の大きさが下側のスレショルド値よ
りも大きくないと決定する場合、プロセスはプロセスは
ステップ２０５０に進む。ステップ２０５０において、
AC-value₁の大きさは別の所定の閾値と比較される。こ
のAC-value₁は、サンプルトレイのアセンブリー１１２
内の、上述の第１のサンプルのマイクロウェルに属する
第３のサンプルのマイクロウェルのAC値から得たウェル
読取り値に、ステップ１０００〜１９００で説明したプ
ロセスを適用して計算される。正常な状態において、AC
-value₁の大きさは常に所定の上位閾値よりも大きくな
ければならない。

【００５８】このため、ステップ２０５０において、AC
-value₁の大きさが所定の上位閾値よりも大きいと判断
した場合、プロセスはステップ２０６０に進む。このス
テップにおいて、ウェル読取り装置１００は、マイクロ
ウェルの番号１内のサンプルが陰性である、言い換える
と、標的の病原体（例えば、CT）を含んでいないと表示
するようにコントロールされる。しかしながら、ステッ
プ２０５０において、AC-value₁の大きさが所定の上位
閾値よりも大きくないと判断した場合、プロセスはステ
ップ２０７０に進む。このステップにおいて、ウェル読
取り装置１００は、マイクロウェルの番号１内のサンプ
ルのテスト結果が特定できないことを表示するようにコ
ントロールされる。このとき、図６のフローチャートの
ステップ１０００〜１９００を参照して前述したような
方法においてマイクロウェル１から得た読取り値を再度
処理するオプションがユーザに与えられる。再テストの
結果が再び不正確または特定できないと判明した場合、
番号１の患者に対し、別のサンプルを提供するように連
絡をする。そして、この別のサンプルは上述した方法で
再度テストされる。

【００５９】前述したように、第２のサンプルのマイク
ロウェル内にある番号１の患者からのサンプルが読み取
られ分析される方法は、第１のサンプルのマイクロウェ
ル内のサンプルについて前述した方法とほぼ同様であ
る。具体的に、前述したように、第２のサンプルのマイ
クロウェル内のサンプルから得た６０個の読取り値を、
図６のステップ１０００〜１９００に従って処理し、sa
mple-value₂を計算する。次に、図１９のフローチャー
トに示す方法と同様な方法で、このsample-value ₂を処
理する。しかしながら、マイクロウェル番号２には、異
なる病原体（例えば、GC）についてのテストを可能にす
る試薬を備えているので、sample-value₂の大きさは、
その特定の病原体に関連する上位と下位閾値と比較され
る。比較の結果に基づいて、テストの結果は、陽性、陰
性、不正確、または特定できないとして報告される。

【００６０】次に、上述のプロセスは、残りすべての患
者のサンプルに対してほぼ同じ方法で実施できる。上述
したように、それぞれの患者のサンプルを、２つの病原
体に対してテストする場合、マイクロウェルのアレイ１
１６とサンプルトレイのアセンブリー１１２は、最大３
０人の患者からのサンプルを受け入れることができる。
しかしながら、ある場合には、すべてのウェル内の内部
存在するコントロール（internal control present）と
して、増幅コントロールACを含むことができる。この増
幅コントロールは、光感知バー１３０の発光／受光ポー
ト１３２によって放射された異なる周波数の光により、
または前に参照した同時係属中の米国特許出願第08/92
9,895号に一層詳細に記載されているように、二重光感
知バー（図示せず）による照射を受けることができる。
その場合、２つの異なる病原体（例えば、CTとGC）につ
いてテストするために、それぞれの患者について２つの
マイクロウェルのセットが必要となるが、また１つの病
原体（例えば、CTまたはGC）についてテストするために
は、患者あたり１つのマイクロウェルしか必要としな
い。

【００６１】何らかのテスト結果を患者に報告する前
に、CTとGCの陽性と陰性のコントロールサンプルから得
られた値を、図６のステップ１０００〜１９００に関し
て前述した方法で処理して発生した値を分析した結果よ
り、既知の陽性と陰性のコントロールサンプルが、実際
それぞれ陽性サンプルと陰性サンプルとして確実に読み
込まれていることを注意すべきである。これらのコント
ロールサンプルのいくつかの読取り値が正しくない場合
（すなわち、陰性のコントロールサンプルが陽性サンプ
ルとして識別された、またはその逆の場合）、マイクロ
ウェルトレイの全体についてそのタイプのテストに対し
て行われたすべてのサンプルの読取り値は疑問視され
る。すべてのサンプルデータを廃棄して、サンプルを再
評価すべきである。

【００６２】本発明のわずか数例の典型的な実施態様を
詳細に説明してきたが、当業者は本発明の新規な教示や
利点に基づき、多くの変形や置換が一般的な実施態様に
おいて可能であることは容易に理解されよう。従って、
すべてのそのような変形や置換は、請求の範囲において
定義するように、本発明の範囲に含まれると意図され
る。

【図面の簡単な説明】

本発明のこれらのまた他の目的は、以下の詳細の説明を
添付の図面を参照して読むとき、一層容易に理解されよ
う。

【図１】サンプルウェルの読取り値を解釈する本発明の
実施形態を使用している、サンプルウェルのアレイ内の
サンプルウェルを光学的に読み取る装置の概略図であ
る。

【図２】図１に示すサンプルウェル読取り装置内で使用
するサンプルウェルのトレイの分解した斜視図である。

【図３】図２に示すサンプルウェルのトレイのアセンブ
リーを収容しまた搬送する、図１に示す装置内で使用す
るステージアセンブリーの詳細な斜視図である。

【図４】図３に示すステージアセンブリーによって光セ
ンサバーを通過して搬送されるサンプルウェルのトレイ
に関連して、図１に示す装置内で使用する光センサバー
と対応する光ファイバーケーブル、発光ダイオードと光
検出器のレイアウトを示す図である。

【図５】図１に示す装置によって図２に示すサンプルウ
ェルのトレイのサンプルウェルから検出された蛍光発光
の輝度の値を、これらの値は対応する蛍光発光が検出さ
れた時間の関数としてプロットされているグラフであ
る。

【図６】本発明の実施形態に基づいて、図５に示すグラ
フ内のデータを正規化、フィルタリング、調整、および
解釈する方法のステップを示すフローチャートである。

【図７】図６に示すフローチャートのダーク補正処理の
ステップを示すフローチャートである。

【図８】図６に示すフローチャートのノーマライザのデ
ータ処理ステップに対する、インパルスノイズフィルタ
のステップを示すフローチャートである。

【図９】図６に示すフローチャートのダイナミック正規
化処理ステップのステップを示すフローチャートであ
る。

【図１０】図６に示すフローチャートのウェルデータ処
理ステップに対するインパルスノイズフィルタのステッ
プを示すフローチャートである。

【図１１】図５に示すグラフ上で、図６〜図１０に示す
フローチャート内のダーク補正ステップ、インパルスノ
イズフィルタのステップとダイナミック正規化ステップ
を実行した後の結果を示すグラフである。

【図１２】図６に示すフローチャートのステップ位置決
め取外し処理ステップのステップを示すフローチャート
である。

【図１３】図１１に示すグラフ上で、図６に示すフロー
チャートのステップ位置決め取外しステップを実行した
結果を示すグラフである。

【図１４】図６に示すフローチャートの周期的ノイズフ
ィルタ処理のステップを示すフローチャートである。

【図１５】図６に示すフローチャートのウェル存在決定
ステップを示すフローチャートである。

【図１６】図６に示すフローチャートのバックグラウン
ド補正ステップを示すフローチャートである。

【図１７】図１３に示すグラフ上で図６に示すフローチ
ャートのバックグラウンド補正ステップを実行した結果
を示すグラフである。

【図１８】図６に示すフローチャートの面積計算ステッ
プを示すフローチャートである。

【図１９】図１８のフローチャートで示した面積計算ス
テップで計算した面積の値に基づいて、ウェル読取り値
を分析するために実行したステップを示すフローチャー
トである。

【符号の説明】 １００ ウェル読取り装置 １０２ キーパッド １０４ ディスプレイスクリーン １０６ ディスクドライブ １０８ ドア １１０ ステージアセンブリー １１２ サンプルトレイのアセンブリー １１４ トレイ １１６ マイクロウェルのアレイ １１８ マイクロウェル １２０ 開口部 １２２ カバー １２４ 開口部 １２６ コントロールウェル １２７ 正規化ウェル １２８ カバー １３０ 光感知バー １３２ 発光／受光ポート １３４ 光ファイバーケーブル １３６ 発光装置 １３８ 光ファイバーケーブル １４０ 光学検出器 １４２ コントローラ １４４ メモリ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 595117091 １ ＢＥＣＴＯＮ ＤＲＩＶＥ， ＦＲＡ ＮＫＬＩＮ ＬＡＫＥＳ， ＮＥＷ ＪＥ ＲＳＥＹ 07417−1880， ＵＮＩＴＥＤ ＳＴＡＴＥＳ ＯＦ ＡＭＥＲＩＣＡ (72)発明者 ハリー・ヤン アメリカ合衆国メリーランド州20850，ロ ックヴィル，ウィロウ・トゥリー・ドライ ヴ 13909 (72)発明者 ダニエル・エル・シュワーツ アメリカ合衆国メリーランド州21009，ア ビンドン，ミルフォード・コート 635 (72)発明者 クリストファー・エム・エンブレス アメリカ合衆国メリーランド州21015，ベ ル・エア，ラングリー・コート 302 (72)発明者 リチャード・エル・ムーア アメリカ合衆国メリーランド州21228，ケ イトンズヴィル，グリーンロウ・ロード 356 (72)発明者 ペリー・ディー・ハーランド アメリカ合衆国ノースカロライナ州27516, チャペル・ヒル，ローレル・スプリング ス・ドライヴ 8914 (72)発明者 ポーラ・ヴイ・ジョンソン アメリカ合衆国メリーランド州21209，ボ ルチモア，マーナット・ロード 2951

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも１つの生物学的または化学的
   なサンプルに対して実施されるサンプルアッセイに属す
   る数値データを分析するシステムをコントロールするた
   めのコンピュータ化した方法であって、前記数値データ
   が前記サンプルアッセイに属するデータセットを含み、
   このデータセットがそれぞれの読み取り時間における前
   記サンプルの各状態を表示する複数のデータ値を含むこ
   とと、 前記各データセットに対し、 前記各データ値にそれぞれの数値を割り当てるステップ
   と、 少なくともいくつかの前記数値を数学的に結合して合計
   値を計算するステップと、 前記合計値を閾値との比較を実行するステップと、 前記合計値を比較した結果に基づいて、前記サンプルが
   所定の特性を有しているかどうかを表示するようにシス
   テムをコントロールするステップとを含んでなることと
   を特徴とする方法。
2. 【請求項２】 前記割り当てるステップが、 前記データ値を前記各読み取り時間順の配列にするステ
   ップと、 前記配列内の少なくともいくつかの前記データ値を他の
   前記データ値と比較するステップと、 前記データ値を比較するステップで得た結果に基づい
   て、前記それぞれの数値をこれらのデータ値に割り当て
   るステップとを含んでなることを特徴と請求項１に記載
   の方法。
3. 【請求項３】 前記割り当てるステップが、 前記データ値を前記各読み取り時間順の配列にするステ
   ップと、 前記配列内の前記各データ値の大きさを前記配列内の隣
   接するデータ値の大きさと比較して、前記データ値の大
   きさと前記隣接するデータ値の大きさとの間の差分が所
   定の値よりも大きいかどうかを判断し、この差分が前記
   所定の値よりも大きい場合、前記データ値をステップデ
   ータ値として識別するステップと、 前記配列内の前記ステップデータ値に後続する前記各デ
   ータ値の大きさを、前記後続する各データ値に割り当て
   られた前記それぞれの数値を計算する前記大きさに基づ
   く調整量によって調整するステップとを含んでなること
   を特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 【請求項４】 前記割り当てるステップが、 少なくともいくつかの前記数値に基づいて平均値を計算
   するステップと、 前記平均値に基づいて少なくともいくつかの前記データ
   値の大きさを調整して、前記データ値に割り当てられた
   前記数値を割り出すステップとを含んでなることを特徴
   とする請求項１に記載の方法。
5. 【請求項５】 前記サンプルアッセイは複数の前記サン
   プルを含んでなり、前記数値データが前記各サンプルの
   それぞれの１つに属する複数のデータセットを含み、 前記複数データセットのそれぞれに対して、前記割り当
   てるステップと、数学的に結合するステップと、合計値
   を比較するステップとコントロールするステップとを実
   行することを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 【請求項６】 少なくとも１つの生物学的または化学的
   なサンプルに対して実施されるサンプルアッセイに属す
   る数値データを分析するシステムをコントロールするた
   めのコンピュータ化した方法であって、前記数値データ
   が前記サンプルアッセイに属するデータセットを含み、
   このデータセットがそれぞれの読み取り時間における前
   記サンプルの各状態を表示する複数のデータ値を含むこ
   とと、 前記各データセットに対して、 前記値の大きさを示す縦軸と、前記サンプルの読取り値
   を取り込み前記複数のデータ値を得る時間を示す横軸と
   を有するグラフ上のポイントとして、それぞれの前記複
   数のデータ値を表示するステップと、 前記グラフ上にある異常の性質を有するポイントを識別
   し、この異常なポイントを補正して、前記グラフ上のポ
   イントを補正したプロットを作り、前記補正したポイン
   トのプロット上の各前記ポイントが前記値の一つ値に対
   応する大きさを示すステップと、 前記グラフ上のポイントを補正したプロットの少なくと
   も一部と前記横軸との間にある領域のおおよその面積を
   計算するステップと、 前記面積を閾値と比較して、前記データセットが属する
   前記サンプル内特定の状態が存在するかどうかを決定す
   るステップとを実行するステップを含んでなることとを
   特徴とする方法。
7. 【請求項７】 前記識別と補正するステップが、前記ポ
   イントのプロット内のステップ特性を識別して、前記グ
   ラフ上に前記補正したポイントのプロットを作る場合
   に、前記ステップ特性を取り除くことを特徴とする請求
   項６に記載の方法。
8. 【請求項８】 少なくとも１つの生物学的または化学的
   なサンプルに対して実施されるサンプルアッセイに属す
   る数値データを分析するシステムをコントロールするた
   めのコンピュータが読取り可能な命令媒体であって、前
   記数値データが前記サンプルに属するデータセットを含
   み、このデータセットがそれぞれの読み取り時間におけ
   る前記サンプルの各状態を表示する複数のデータ値を含
   む命令媒体において、 前記システムをコントロールして、それぞれの数値をそ
   れぞれの前記データ値に割り当てる第１命令グループ
   と、 前記システムをコントロールして、少なくともいくつか
   の前記数値を数学的に結合して、その合計を計算する第
   ２命令グループと、 前記システムをコントロールして、前記合計値を閾値と
   比較する第３命令グループと、 前記システムをコントロールして、前記合計値と前記閾
   値との前記比較の結果に基づいて、前記サンプルが所定
   の特性を有しているかどうかを表示する第４命令グルー
   プとを含んでなることを特徴とするコンピュータが読取
   り可能な命令媒体。
9. 【請求項９】 前記第１命令グループが、 前記システムをコントロールして、前記それぞれの読み
   取り時間を表す配列に前記データ値を配置する第５命令
   グループと、 前記システムをコントロールして、前記配列内の少なく
   ともいくつかの前記データ値を他の前記データ値と比較
   する第６命令グループと、 前記システムをコントロールして、前記他のデータ値に
   対する前記データ値の前記比較の結果に基づいて、前記
   それぞれの数値を前記各データ値に割り当てる第７命令
   グループとを含んでなることを特徴とする請求項８に記
   載の命令媒体。
10. 【請求項１０】 前記命令の第１のグループが、 前記システムをコントロールして、前記それぞれの時間
    を表す配列内の前記データ値を配置する第８命令グルー
    プと、 前記システムをコントロールして、前記配列内のそれぞ
    れの前記データ値の大きさを前記配列内の隣接する前記
    データ値の大きさと比較して、前記データ値の大きさと
    前記隣接するデータ値の大きさとの間の差分が所定の大
    きさよりも大きいかどうかを決定し、前記大きさが前記
    所定の大きさよりも大きい場合、前記データ値をステッ
    プデータ値として識別する第９命令グループと、 前記システムをコントロールして、前記配列内の前記ス
    テップデータ値に後続する前記各データ値の大きさを、
    前記後続する各データ値に割り当てられた前記それぞれ
    の数値を計算する前記大きさに基づく調整量によって調
    整する第１０命令グループとを含んでなることを特徴と
    する請求項８に記載の命令媒体。
11. 【請求項１１】 前記システムをコントロールして、少
    なくともいくつかの前記数値を平均して平均値を計算す
    る第１１命令グループと、 前記システムをコントロールして、前記平均値を平均閾
    値と比較して、前記データセット内に異常な状態が存在
    するかどうかを決定する第１２命令グループと、 前記システムをコントロールして、前記異常な状態が存
    在すると決定された場合、前記数学的に結合するステッ
    プと、第１の比較するステップと、コントロールするス
    テップとを削除して、前記システムをコントロールして
    エラー表示を発生させる第１３命令グループとを更に含
    んでなることを特徴とする請求項８に記載の命令媒体。
12. 【請求項１２】 前記第１命令グループが、 前記システムをコントロールして、少なくともいくつか
    の前記数値に基づいて平均値を計算する第１４命令グル
    ープと、 前記システムをコントロールして、前記平均値に基づく
    削減量によって少なくともいくつかの前記データ値の大
    きさを削減して前記データ値に割り当てられた前記数値
    を計算する第１５命令グループとを含んでなることを特
    徴とする請求項８に記載の命令媒体。
13. 【請求項１３】 前記命令の第２のグループが前記シス
    テムをコントロールして、前記数値を加算して前記合計
    値を計算ことを特徴とする請求項８に記載の命令媒体。
14. 【請求項１４】 前記サンプルアッセイが複数の前記サ
    ンプルから成り、前記数値データがそれぞれが前記サン
    プルのそれぞれに属する複数のデータセットを含み、 前記命令の第１、第２、第３と第４のグループが、前記
    システムをコントロールして、それぞれの前記複数のデ
    ータセットに対して、前記割り当てるステップと、数学
    的に結合するステップと、第１の比較するステップと、
    コントロールするステップとを実行することを特徴とす
    る請求項８に記載の命令媒体。