JP2005509865A - 光バイオディスクを用いた血液タイピング(bloodtyping)の方法および装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、診断アッセイおよび生物学的アッセイの分野と、生体サンプル中に存在する細胞型および抗体の同定、およびそれに関連する分析に関する。本発明はさらに、生物学的アッセイのための光学的に読み取り可能なディスクの製造および使用に関する。
本出願は、2000年11月17日に出願された米国仮出願第60/249,477号および2000年11月22日に出願された米国仮出願第60/252,726号からの優先権の利益を主張する、2001年11月19日に出願された米国特許出願第09/988,850号の一部継続出願である。
医療診断アッセイは、疾患の診断および治療、ならびに良好な健康状態を一般的に維持するのに重要である。特に有用なのは、全血またはその成分に対して実施される生物学的および化学的アッセイである。当該分野における1つの初期の開発範囲は、輸血のための血液タイピングに関する。1901年に、Karl Landsteinerは、ある人間の血液に別の人間の血液を輸血すると、両者の血液の相違が、ショック、黄疸、および以前の輸血により生じた血液疾患である血色素尿症の原因となる可能性があることを発見した。Landsteinerは、人間の血液をA、B、およびOの群に分類し、同じ血液型群の人間の間で輸血を行っても新たな血液細胞が破壊されないこと、およびある人物が異なる群に属する人物からの血液を輸血された場合にのみこの惨事が起こることを実証した。第4の主な血液型であるAB型は、1902年にA. DecastrelloおよびA. Sturliにより発見された。
より確立された。多くの血清および単離抗原が、ABO式血液タイピングのために用いられている。例えば、「Human Monoclonal Antibody Against Group A Red Blood Cells」と題する、Foung et al. (1988)に付与された米国特許第4,764,465号は、A型ヒト赤血球を直接凝集させるヒトモノクローナル抗体を対象としている。ここで例示された抗体は、IgMであり、雑種細胞株S−H22およびHHA1により産生される。
特許第5,993,665号は、自動手段による分析が可能であるように、収集チャンバの規定領域に微視的エンティティを固定することを記載している。該’665号特許は、磁気的に標識した標的エンティティの定量的な収集を開示している。
第1の態様では、本発明は、光バイオディスクでの直接タイピングにより個体の血液型を判定する方法を提供する。この方法は、1)赤血球細胞を、光バイオディスクの少なくとも1つのチャンバ、流路、マイクロ流体流路、またはマイクロ流路に加えること(チャンバの表面は、捕捉抗体を含む少なくとも1つの捕捉フィールドと、少なくとも1つの陽性対照フィールドと、少なくとも1つの陰性対照フィールドとを含む)、2)ディスク内のサンプルをインキュベートすること(それにより、抗原−抗体相互作用を促進させる)、3)第1の面上にディスクを支持する光学式読取装置にディスクを配置すること、4)第1の面に対してほぼ垂直な軸を中心にディスクを回転させること(それにより、チャンバ表面上にある捕捉された細胞から捕捉されていない細胞を分離する)、5)試験フィールド、陽性対照フィールド、および陰性対照フィールドの測定値を得ること、および6)試験フィールド、陽性対照フィールド、および陰性対照フィールドの測定値を分析すること(それにより個体の血液型を判定する)を含む。第1の態様のいくつかの実施形態では、捕捉抗体はIgG抗体であるか、または捕捉抗体はIgM抗体である。
の時間、光バイオディスクをスピンさせること、4)タイピングされた既知のABO血液型の試薬細胞を、血清を含む混合チャンバに添加すること、5)一方向と別の方向とに交互に、少なくとも1回、第3の時間、光バイオディスクをスピンさせること(それにより、血清と細胞とを混合させる)、6)抗体−抗原結合を可能にするのに十分な期間、血清中で細胞をインキュベートすること、7)細胞と結合する分子を有する表面を含む捕捉チャンバに細胞を移動させるため、第2の速度よりも速い第3の速度で、第4の時間、光バイオディスクをスピンさせること、8)捕捉チャンバ内でサンプルをインキュベートすること(それにより、チャンバ表面への細胞の結合を促進させる)、9)捕捉フィールドから未結合細胞を除去するため、第5の時間、ディスクをスピンさせること、10)第1の面に対してほぼ垂直な軸を中心にディスクを回転させ、かつこの軸に対して半径方向に電磁放射入射ビームを移動させることにより、この入射ビームでチャンバを走査すること、11)ディスクと相互作用した後の入射ビームの少なくとも一部により形成される電磁放射反射ビームを検出すること、12)反射ビームを出力信号に変換すること、13)凝集細胞の存在を判定するため、出力信号を分析すること、および13)サンプル中に、ある血液型に対する抗体が存在するかどうかを判定することを含む。
または形成され、バイオマトリックスは、その孔径が単独の細胞を通過させるほど十分に大きく、凝集細胞を遅滞させて保持するほど十分に小さいように形成されることができる。流路には、所望の反応を実施するのに必要な、緩衝液、特異的抗体、および/または抗ヒトグロブリンを含むアッセイ溶液が充填され得る。光バイオディスクのバイオマトリックスの作製およびアッセイ溶液の調製は、例えば、1996年4月30日にLapierre, et
al.に付与された「Method Detecting Antigens and/or Antibodies」と題する米国特許第5,512,432号に記載されるように準備および使用されることができ、当該特許はその内容のすべてが参照により本明細書に援用される。本発明の第4の態様は、米国特許第5,512,432号に記載されるものを含む、現在用いられているゲル試験法のための改良型プラットフォームを提供する。現在主に用いられているゲル試験法とは、1980年代初期にLapierreおよび共同者により開発されたものである(Lapierre, Y., et al., The Gel Test: A New Way to Detect Red Cell Antigen-Antibody Reactions, Transfusion (1990); 30:109)。
と相互作用した後の入射ビームの少なくとも一部により形成される電磁放射反射ビームを検出すること、9)反射ビームを出力信号に変換すること、10)捕捉フィールドに結合した細胞の存在を判定するため、出力信号を分析すること、および11)血液型抗体の存在を判定することを含む。
胞を捕捉する第2のタイプの捕捉剤を含む。
る。
親和性を有する抗ヒト免疫グロブリンを含んでいてもよい。
本明細書で引用される特許および出願は、当該技術分野の知識レベルを反映しており、したがってその内容のすべてが参照により本明細書に援用される。これら参考文献と本明細書の教示の間に矛盾がある場合、そのような矛盾点に関しては本明細書の教示が優先するものとする。
図1は、本明細書で開示される細胞計数および分画細胞計数(difference cell counts)を行うために実施される本発明による光バイオディスク110の斜視図である。該光バイオディスク110が、光ディスクドライブ112および表示モニタ114と共に示されている。このタイプのディスクドライブおよびディスク分析システムに関するさらなる詳細は、本発明の譲受人に譲渡されて同時係属中である、2001年11月9日に出願された「Disc Drive System and Methods for Use with Bio-discs」と題する米国特許出願第10/008,156号および2002年1月10日に出願された「Optical Disc Analysis System Including Related Methods For Biological and Medical Imaging」と題する米国特許出願第10/043,688号に開示されている。これらの両出願は、参照により本明細書に援用される。
される対称混合チャンバ136である。第2のものは、オフセット混合チャンバ138である。このオフセット混合チャンバ138は、図示するように、フロー流路130の一方の側に形成される。
に形成される対称混合チャンバ136である。第2のものは、オフセット混合チャンバ138である。このオフセット混合チャンバ138は、図示するように、フロー流路130の一方の側に形成される。
。ピット間の異なる長さおよび間隔が、動作データを符号化する。記録可能なCDのようなディスクの螺旋溝は、ピットではなく検出可能な染料を有する。これは、回転速度などの動作情報が記録される部位である。試験、アッセイ、または検査プロトコルに応じて、介在的または連続的な加速、定速、および減速期間を設けることで、回転速度を可変にすることができる。この期間は、例えば、薬剤、試薬、抗体、またはその他の物質と流体および懸濁液を混合、攪拌、または分離するために、回転速度および回転時間の双方に関して厳密に制御することができる。
実施形態では、物理的に規定された標的領域140が存在してもよいし、存在しなくてもよい。標的領域140は、基板120上の半反射薄層143上に作製される直接マーキングによって形成することができる。これらのマーキングは、シルクスクリーニングまたは任意の同等の方法を使用して形成することができる。標的領域を規定するのに物理的な印が使用されない(例えば、符号化されたソフトウェアアドレス指定が利用される場合)他の実施形態では、フロー流路130は、実際には、調査すべき特徴の検査が行われる限られた標的区域として使用されてもよい。
型ディスクおよび透過型ディスクの全ての層を示している。これらの図では、入射ビーム152が、最初に、基板120と相互作用することが示されている。基板120は、図示されるように、入射ビームの経路を変更させ、反射層142または半反射薄層143上にビーム152を合焦させる屈折特性を有する。
図17を参照して、血液タイピングまたは特定の血液型に対する抗体の検出のためのシステムを示す。このシステムは、診断のための血液の採取および処理の方法を含む。提示される実施形態では、標準的な指採血により全血が採取され得る。次に、10マイクロリットルのサンプルを、80マイクロリットルのリン酸緩衝生理食塩水(PBS)および10マイクロリットルの抗凝血剤(例えば、ヘパリンまたはACD)で希釈する。次に、希釈したサンプルを、注入ポート122を通して光バイオディスク110に導入する。光バイオディスクは、反射型ディスク(図4)であってもよく、透過型ディスク(図9)であってもよい。光バイオディスクは、標的領域140および捕捉フィールドを内部に含む少なくとも1つのチャンバを有する。十分なインキュベーション期間(例えば5分間)の後、光バイオディスクを光ディスク読み取り装置112にロードし、ディスクを約5分間スピンさせる。スピンが終了したら、ディスクが分析され、情報が収集されてデータ処理のためにシステムに転送される。収集データの処理後、診断アッセイの結果がモニタ114に転送されて出力結果が表示される。さらなる詳細を実施例2に示す。本発明のシステムの利点は、例えば、光バイオディスクおよびディスク読み取り装置アセンブリにより、その場で(すなわち臨床環境外で)血液タイピング分析を実施できることである。
、それ自体は第2の捕捉剤であるIgM抗体と結合する。したがって、捕捉フィールドに結合した捕捉剤は、いくつかの実施形態では、互いにタンデムに連結する複数の捕捉剤を含む。
ビオチン化レクチン、またはビオチン化された任意の他の細胞結合分子と結合して保持するために用いられ得る。この設計に従った種々の実施形態が、図19の上段にイラストで提示されている。代替の実施形態は、図19の下段にイラストで提示されており、IgGまたはIgMなどの分子が、前述の捕捉剤を結合するための媒介機能を果たす薬剤として、光バイオディスク上のストレプトアビジン層上で用いられる。これらの実施形態では、IgGおよびIgMにより果たされる媒介機能は、立体障害に関連する問題を低減または排除することであり、これは、図18に提示した捕捉技術に関して説明した、リンカ分子により果たされる機能と類似している。
本発明の種々の態様が、血液タイピングの方法に利用される。赤血球の表面は、血液型によって類別される多くの抗原決定基を含む。これらの抗原決定基は、タンパク質部分および/または炭水化物部分からなる赤血球表面マーカーを提示する。人間には少なくとも
23の血液型がある(The Blood Group Antigen Factsbook (Factsbooks Series) by Marion E. Reid (Editor) and Christine Lomas-Francis (Editor) (January 1997) Academic Press; ISBN: 0125859651)。ABO血液型分類は、おそらく最も重要であり、輸血適合性を決定する基礎となる。赤血球血液型分類による別の分類は、Rhesus(Rh)血液型分類であり、これは妊娠中における重要な試験である。
Williams & Wilkins Publishers; ISBN: 0397554699; and The Principles and Practice of Blood Grouping by Addine G. Erskine, ASIN: 0801615305。
図21A〜図21Fは、反射領域ディスクでの表タイピングアッセイの一実施形態の捕捉化学現象の表現の一例である。より詳細には、図21Aは、反射層142および反射層が除去された捕捉領域140で被覆された基板120を示す。反射層は、例えばリソグラフィ(lithography)により除去することができる。図21Bは、捕捉領域140に受動的に吸着したストレプトアビジンの層270を示す。図21Cは、捕捉領域140のストレプトアビジン270に結合したビオチン化第1捕捉抗体272を示す。図21Dは、ビオチン化第1捕捉抗体272に結合し、それぞれ異なる特異性を有する第2捕捉抗体274、276、および278を示す。図21Eは、キャップ部116、反射表面146および注入ポート122、接着部材118、流路128、ならびに以下の捕捉化学物質:ストレプトアビジン270、第1捕捉抗体272、および3つの異なる第2捕捉抗体274、276、および278を基板120の捕捉領域140に備える、組み立てられたバイオディスクを示す。図21Fは、細胞の表面に発現する抗原に基づいた、捕捉抗体274による特異的細胞捕捉を示す。捕捉抗体276および278は、示された実験で試験されている細胞に関して結合特異性を有さない。図21Fは、捕捉領域140を通過して反射層に衝突する電磁放射入射ビーム152を合焦し、それにより、検出器システム157に送られる電磁放射反射ビーム154を形成することによる検出方法も示している。
条件(抗体結合条件など)および検出方法(ビーム呼びかけなど)に対応するように、チャンバは密閉されている。チャンバは、プラスチック製、金属製、ガラス製、または光バイオディスクが用いられる生物学的アッセイに適した任意のその他の材料製であってよい。非限定的な一例では、チャンバは約4μl〜約50μlを収容することができる。別の例では、チャンバは、生物学的アッセイ後に廃液貯蔵部(waste repository)として利用され得る第2のチャンバと流体連通している。
本発明は、ABO/Rh血液型抗原に対する特異的抗体を検出する方法、例えば、抗A抗体または抗B抗体の存在に関する患者の血清のアッセイも提供する。一実施形態では、本発明は、サンプルがバイオディスクにロードされる前に処理される裏タイピングの方法(図22、図23、図24A、図24B、図24C、図25A、図25B、図25C、図26A、図26B、および図26C)を提供する。別の実施形態では、本発明は、サンプルが有意の処理をされることなく、バイオディスクにロードされる裏タイピングの方法(図27)を提供する。
別の態様では、本発明は、血液サンプルの抗体タイピング(すなわち直接タイピング)の方法、すなわち、ABO式の血液型以外の血液型の抗原に対する抗体の存在に関して患者の血清を試験する方法を提供する。この態様の一実施形態では、サンプルがバイオディスクにロードされる前に処理される(図28、図29A、図29B、図29C、図30A、図30B、および図30C)抗体タイピングの方法を提供する。この態様の別の実施形態では、本発明は、サンプルが有意の処理をされることなくバイオディスクにロードされる(図31)抗体タイピングの方法を提供する。ABO式の血液型表現型以外の既知の血
液型表現型(例えば、ケル、ダフィ、キッドなど)の細胞は、試験用に市販されている(Immucor, Inc. Norcross, GA, PANOSCREEN)。
度よりも速い第2の速度でスピンさせることにより、血清を少なくとも1つの混合チャンバ252に移動させる。次に、既知の血液型表現型の試薬細胞を、バイオディスクの別個の入口ポート256を通して、少なくとも1つの混合チャンバ252に添加する。
血液型の判定ではコンピュータベースの分析が行われる。光バイオディスクに関連する手順の実行結果は、ソフトウェアにより分析されて、ディスクに供給された血液サンプルの血液型および/または抗体型が判定される。
(例えば、許容誤差に基づく)を判定し、その信頼レベルに基づいて、別の血液タイピングをするために、血液サンプルの全部または一部をマイクロ流体回路またはアッセイ領域に送出するための速度および時間で、バイオディスクをスピンさせることができる。
態に応じて手順を実行させることができる。例えば、ソフトウェアは、状態Xが区域250で見られる場合はバイオディスクにAという行動をさせ、状態Yが区域250で見られる場合はバイオディスクにBという行動をさせることができる。付加的または代替的に、バイオディスクの他の区域に関して、同様の試験および措置を実行させてもよい。ソフトウェアは、得られた中間結果または状態に応じて分岐プロセスまたはフローチャートを実行させることができる。したがって、血液タイピング試験の種々の変形形態または種々の血液タイピング試験を、ソフトウェアをそれに対応する形態または構成に変更して、同じバイオディスク装置を用いて実施することができる。実施される試験の変形形態または試験に応じて、ソフトウェアは、バイオディスクのスピンの速度を増減させて、スピンの回数を調整して、かつスピンの休止時間を変更することができ、区域によって異なる量の光に曝されるようにドライブのレーザの方向を調整して、試験の変形形態または試験に適した手順環境を得ることができる。
行うことを可能にする。
サンプルをリアルタイム分析する場合に)著しく異なるアセンブリ言語コンポーネントを用いて、マイクロソフトVisual C++またはVisual Basicなどの高レベル言語で実施されてもよい。
図1〜図34に関連して上述した、血液学的および免疫血液学的アッセイ方法および装置は、バイオマトリックス法を用いて実施されてもよい。バイオマトリックス法は、本発明の第4の態様に関連して詳細に上述されている。この方法では、バイオマトリックスが、光バイオディスクのマイクロ流体流路または回路内に形成される。バイオマトリックスは、ポリアクリルアミド、アガロース、およびポリスチレン、または液体クロマトグラフィで用いられるようなガラスビーズを含む、架橋ポリマーまたは微粒子から形成されることができる。図35は、形成されたバイオマトリックス300を内部に含む、光バイオディスクのマイクロ流体回路304を示す。流体回路304はアッセイ溶液302も含む。アッセイ溶液302は、緩衝液、試薬抗体、またはタイピングされた試薬細胞を含んでもよい。
て自動的に判定することができる。
and Software Performing Same」と題する米国特許出願第10/241,512号、および2002年10月24日に出願された「Segmented Area Detector for Biodrive and
Methods Relating Thereto」と題する米国特許出願第10/279,677号に開示さ
れており、これらの両出願は、その内容のすべてが参照により本明細書に援用される。
本発明を、図面を参照して詳細に説明してきたが、本発明の一定の例およびさらなる例示を以下に提供する。
一実施形態では、本発明のバイオディスクのトラッキング(tracking)は、60nmの金で被覆された、フォワードWobble Set FDL21:13707またはFDL21:1270である。この反射型ディスク上には、リソグラフィ技術によって、2×1mmのサイズの楕円のデータ窓(window)がエッチング除去されている。「U」字型流路を用いて、高さ25μmのチャンバを作製する。注入ポートおよび排出ポートを含むチャンバ全体を充填するには、約7μlのサンプルが必要である。8つの窓/4つの流路のフォーマットを用いることが好ましい。本発明の好ましい実施形態では、リソグラフィを用いてデータ窓を形成せずに、透過型ディスクの表面全体を捕捉領域のために用いることができる半反射透過型ディスク(FDL20/21:00708)が用いられる。Fraylock「U」字型接着DBL201Rev C3M94661または直線状流路を用いて、チャンバを作製する。利用されるカバーディスクは金ディスクであり、半径26mmで等距離に配置された直径0.040インチの48個のサンプル注入口を有する完全な反射型であるか、上部検出器の使用を可能にする透明ディスクである。
て、その細胞を認識してそれに結合する第2捕捉抗体からなる。第2捕捉抗体の動物源は、第1捕捉抗体の特異性と適合しなければならない。第2捕捉抗体の溶液に第4の層を、10分間〜3時間曝露させる。この第3の溶液は、50〜200mMのイオン強度(NaCl、KClまたはMgCl2の添加により変わる)のリン酸(ナトリウムまたはカリウム)またはTris緩衝液中、中性のpH(+/−0.5pH)の、第2捕捉抗体の溶液(おそらく1mg/ml)を含む。第4の層を第3の溶液に曝露した後、過剰な第2捕捉抗体を上述の緩衝液と同様の緩衝液で洗い流す。
以下の実施例では、バイオディスクで表血液タイピングアッセイを行う。バイオディスクは、(1)特定の捕捉領域の金を除去するようフォトリソグラフィで処理して、捕捉領域に適当な化学物質を施した、金反射ベースディスク、(2)厚さ25μmの流路層、および(3)金反射カバーディスク、を含み、これらが組み立てられて機能的バイオディスクとなる。
以下の実施例では、バイオディスクで裏血液タイピングアッセイを行う。バイオディスクは、(1)特定の捕捉領域の金を除去するようフォトリソグラフィで処理して、捕捉領域に適当な化学物質を施した、金反射ベースディスク、(2)厚さ25μmの流路層、および(3)金反射カバーディスク、を含み、これらが組み立てられて機能的バイオディスクとなる。
d)血清または血漿とする。血清または血漿を、A1型およびB型の試薬赤血球(Ortho Clinical Diagnostics)と個別に混合する。赤血球と血清または血漿の混合は、試験管中で行ってもよく、またはディスクの混合チャンバで直接行ってもよい。混合を試験管中で行う場合、各混合物はディスクの別個の流路に入れられる。短時間の室温インキュベーション(2〜5分間)で血清または血漿を試薬赤血球と相互作用させた後、ディスクをドライブに配置する。自社開発の自動凝集検出ソフトウェアを用いてディスクを遠心分離し、凝集細胞および/または非凝集細胞が捕捉領域を移動して非特異的に捕捉されるようにする。過剰な細胞をフロー流路の外縁まで遠心分離する。底部検出器を用いて、光ドライブの標準的な780nmレーザでディスクを走査し、ソフトウェアが記録する。
一定の好ましい実施形態を参照して、本発明を詳細に説明してきたが、本発明は、それらの正確な実施形態に限定されるものでないことが理解されるべきである。一方、本発明を実施する現在のベストモードを説明する本光バイオディスクを考慮すると、当業者は、本発明の範囲および精神から逸脱することなく、多くの変更および変形を想到し得るであろう。したがって、本発明の範囲は、前記説明ではなく、添付の特許請求の範囲によって示される。特許請求の範囲の意味するものおよび均等物の範囲内に入るすべての改変、変更、および変形は、特許請求の範囲の範囲内にあるとみなされる。
Claims (53)
- 光バイオディスクでの直接タイピングにより個体の血液型を判定する方法であって、
前記光バイオディスクの少なくとも1つのチャンバであって、捕捉抗体を含む少なくとも1つの捕捉フィールド、少なくとも1つの陽性対照フィールド、および少なくとも1つの陰性対照フィールドを表面に含むチャンバに赤血球を加えること、
抗原−抗体相互作用を促進させるために、前記ディスクにおいてサンプルをインキュベートすること、
第1の面上で前記ディスクを支持する光学式読み取り装置に前記ディスクを配置すること、
前記チャンバ表面上に捕捉された細胞から捕捉されていない細胞を分離するために、前記第1の面に対してほぼ垂直な軸を中心に前記ディスクを回転させること、
前記試験フィールド、前記陽性対照フィールド、および前記陰性対照フィールドの測定値を得ること、および
個体の血液型を判定するために、前記試験フィールド、前記陽性対照フィールド、および前記陰性対照フィールドの測定値を分析すること、
を含む方法。 - 光バイオディスクでの裏タイピングにより、個体の血液サンプルのABO血液型に対する抗体の存在を判定する方法であって、
血液サンプルからの血清を精製すること、
血清を既知のABO血液型の細胞と混合することにより試験サンプルを作製すること、
前記光バイオディスクの少なくとも1つの流路に試験サンプルを注入し、細胞結合分子を含む捕捉フィールド上に試験サンプルを送出すること、
凝集細胞および非凝集細胞を前記細胞結合分子に結合させるため、前記捕捉フィールド上で試験サンプルをインキュベートすること、
第1の面上で前記ディスクを支持する光学式読み取り装置に、前記ディスクを配置すること、
前記第1の面に対してほぼ垂直な軸を中心に前記ディスクを回転させること、
前記第1の面に対してほぼ垂直な軸を中心に前記ディスクを回転させ、かつ前記軸に対して半径方向に電磁放射入射ビームを移動させることにより、該入射ビームでチャンバを走査すること、
前記ディスクと相互作用した後の前記入射ビームの少なくとも一部により形成される電磁放射反射ビームを検出すること、
前記反射ビームを出力信号に変換すること、
前記捕捉フィールドに結合した凝集細胞の存在を判定するため、前記出力信号を分析すること、および
血清中の抗体の存在を判定すること
を含む方法。 - 光バイオディスクでの裏タイピングにより、個体の血液サンプル中のABO血液型に対する抗体の存在を判定する方法であって、
少なくとも1つのマイクロフィルタ、少なくとも1つの混合チャンバ、および少なくとも1つの捕捉チャンバを有する分離チャンバを含む前記光バイオディスクの、少なくとも1つのマイクロ流体流路に、血液サンプルを加えること、
前記分離チャンバにおいて血液サンプルを細胞と血清に分離するため、第1の速度で第1の時間、前記光バイオディスクをスピンさせること、
前記マイクロ流体流路を通って混合チャンバに血清を移動させるため、第1の速度よりも速い第2の速度で、第2の時間、前記光バイオディスクをスピンさせること、
既知のABO血液型細胞を、血清を含む前記混合チャンバに添加すること、
前記血清と前記細胞を混合させるため、一方向と別の方向とに交互に、少なくとも1回、第3の時間、前記光バイオディスクをスピンさせること、
抗体−抗原結合させるのに十分な期間、前記血清中で前記細胞をインキュベートすること、
細胞と結合する分子を表面に有する捕捉チャンバに細胞を移動させるため、第2の速度よりも速い第3の速度で、第4の時間、前記光バイオディスクをスピンさせること、
前記チャンバの表面への細胞の結合を促進させるため、前記捕捉チャンバ内でサンプルをインキュベートすること、
前記捕捉フィールドから未結合細胞を除去するため、第5の時間、前記ディスクをスピンさせること、
第1の面に対してほぼ垂直な軸を中心に前記ディスクを回転させ、かつ前記軸に対して半径方向に電磁放射入射ビームを移動させることにより、該入射ビームで前記チャンバを走査すること、
前記ディスクと相互作用した後の前記入射ビームの少なくとも一部により形成される電磁放射反射ビームを検出すること、
前記反射ビームを出力信号に変換すること、
凝集細胞の存在を判定するために、前記出力信号を分析すること、および
サンプル中の抗体の存在を判定すること
を含む方法。 - 光バイオディスクでの抗体タイピングにより個体の血液型に対する抗体の存在を判定する方法であって、
血液サンプルから血清を精製すること、
血清を既知の血液型群表現型の細胞と混合することにより、少なくとも1つのサンプルを作製すること、
前記光バイオディスクの少なくとも1つの流路に少なくとも1つのサンプルを注入することにより、細胞結合分子を含む捕捉フィールド上にサンプルを送出すること、
第1の面上で前記ディスクを支持する光学式読み取り装置に、前記ディスクを配置すること、
前記第1の面に対してほぼ垂直な軸を中心に前記ディスクを回転させること、
前記第1の面に対してほぼ垂直な軸を中心に前記ディスクを回転させ、かつ前記軸に対して半径方向に電磁放射入射ビームを移動させることにより、該入射ビームでチャンバを走査すること、
前記ディスクと相互作用した後の前記入射ビームの少なくとも一部により形成される電磁放射反射ビームを検出すること、
前記反射ビームを出力信号に変換すること、
前記捕捉フィールドに結合した細胞の存在を判定するため、前記出力信号を分析すること、および
血液型抗体の存在を判定すること
を含む方法。 - 光バイオディスクでの抗体タイピングにより個体の血液型に対する抗体の存在を判定する方法であって、
少なくとも1つのマイクロフィルタ、少なくとも1つの混合チャンバ、および少なくとも1つの捕捉チャンバを有する分離チャンバを含む前記光バイオディスクの、少なくとも1つのマイクロ流体流路に、血液サンプルを加えること、
前記分離チャンバにおいて血液サンプルを細胞と血清に分離するため、第1の速度で第1の時間、前記光バイオディスクをスピンさせること、
前記マイクロ流体流路を通して混合チャンバに血清を移動させるため、第1の速度よりも速い第2の速度で、第2の時間、光バイオディスクをスピンさせること、
既知の血液型群表現型の細胞を、血清を含む前記混合チャンバに添加すること、
前記血清と前記既知の血液型群表現型の細胞とを混合させるため、一方向と別の方向とに交互に、少なくとも1回、第3の時間、前記光バイオディスクをスピンさせること、
抗体−抗原結合させるのに十分な期間、前記血清中で既知の血液型群表現型の細胞をインキュベートすること、
抗ヒト免疫グロブリン分子を表面に有する前記捕捉チャンバに、前記既知の血液型群表現型の細胞を移動させるため、第2の速度よりも速い第3の速度で、第4の時間、前記光バイオディスクをスピンさせること、
前記チャンバの表面への、既知の血液型群表現型の細胞の結合を促進させるため、前記捕捉チャンバ内でサンプルをインキュベートすること、
既知の血液型群表現型の未結合細胞を除去するため、第5の時間、前記光バイオディスクをスピンさせること
第1の面に対してほぼ垂直な軸を中心に前記ディスクを回転させ、かつ前記軸に対して半径方向に電磁放射入射ビームを移動させることにより、該入射ビームで前記チャンバを走査すること、
前記ディスクと相互作用した後の前記入射ビームの少なくとも一部により形成される電磁放射反射ビームを検出すること、
該反射ビームを出力信号に変換すること、
既知の血液型群表現型の細胞が捕捉されているか否かを判定するため、前記出力信号を分析すること、および
血液型抗体の存在を判定すること
を含む方法。 - 個体の血液型を判定する装置であって、
第1の捕捉抗体を含む層、および該第1の捕捉抗体により結合される、ある血液型抗原に特異的である第2の捕捉抗体を含む層を有する、少なくとも一つの捕捉チャンバを含む光バイオディスク、
ディスクドライブアセンブリ、
光学式読み取り装置、及び
血液型分析のためのソフトウェア
を備える装置。 - 血液タイピングアッセイを行う光バイオディスクであって、
基板、
該基板に関連し、かつ第1の注入ポートを含む分離チャンバ、
該分離チャンバに関連するフィルタ手段、
前記分離チャンバと流体連通しており、かつ第2の注入ポートを含む第1の混合チャンバ、
前記分離チャンバに流体連通しており、かつ第3の注入ポートを含む第2の混合チャンバ、
前記第1の混合チャンバと流体連通しており、かつ捕捉フィールドを含む第1の分析チャンバ、および
前記第2の混合チャンバと流体連通しており、かつ捕捉フィールドを含む第2の分析チャンバ
を含む光バイオディスク。 - 光バイオディスクでの直接タイピングにより個体の血液型を判定する方法であって、
前記光バイオディスクの少なくとも1つのチャンバであって、バイオマトリックスが充填されており、その充填密度は、単独細胞を通過させ、凝集細胞が入ることを防ぐような密度であるチャンバに試薬抗体をロードすること、
前記試薬抗体および赤血球を含む検定溶液を作製するため、前記光バイオディスクの少なくとも1つのチャンバに、赤血球をロードすること、
抗原−抗体相互作用および赤血球凝集を促進させるため、前記ディスクにおいて前記検定溶液をインキュベートすること、
前記ディスクを内部で支持する光学式読み取り装置に、前記ディスクを配置すること、
前記バイオマトリックスを通して前記検定溶液を送り、凝集赤血球から非凝集赤血球を分離するために、前記ディスクの基板層に対してほぼ垂直な軸を中心に前記ディスクを回転させること、
前記少なくとも1つのチャンバを走査するために、電磁放射ビームを照射すること、および
赤血球凝集の程度を判定して、個体の血液型を判定するため、前記ビームからの反射信号を分析すること
を含む方法。 - 光バイオディスクでの裏タイピングにより、個体の血液サンプル中のABO血液型に対する抗体の存在を判定する方法であって、
少なくとも1つのマイクロフィルタ、少なくとも1つの混合チャンバ、および少なくとも1つの分離チャンバであって、バイオマトリックスが充填されており、その充填密度が、単独細胞を通過させ、凝集細胞が入ることを防ぐような密度である分離チャンバを有する調製チャンバを含む前記光バイオディスクの、少なくとも1つのマイクロ流体流路に血液サンプルをロードすること、および
前記調製チャンバにおいて血液サンプルを細胞と血清に分離するため、第1の速度で第1の時間、前記光ディスクをスピンさせること
を含む方法。 - 前記マイクロ流体流路を通して前記混合チャンバに血清を移動させるため、第1の速度よりも速い第2の速度で、第2の時間、前記光ディスクをスピンさせるステップをさらに含む、請求項9に記載の方法。
- 既知のABO血液型の細胞を、血清を含む前記混合チャンバに添加するステップをさらに含む、請求項10に記載の方法。
- 血清と既知のABO血液型の細胞とを混合させるため、一方向と別の方向とに交互に、少なくとも1回、第3の速度で、第3の時間、前記光ディスクをスピンさせるステップをさらに含む、請求項11に記載の方法。
- 抗体−抗原結合および細胞凝集を可能にするのに十分な期間、既知のABO血液型の細胞を前記血清と共にインキュベートするステップをさらに含む、請求項12に記載の方法。
- 前記既知のABO血液型の細胞を、前記分離チャンバ及び前記バイオマトリックスに移動させて、凝集細胞を非凝集細胞から分離するため、第2の速度よりも速い第4の速度で、第4の時間、前記ディスクをスピンさせるステップをさらに含む、請求項13に記載の方法。
- 前記ディスクの基板部に対してほぼ垂直な軸を中心に前記ディスクを回転させ、かつ前記軸に対して半径方向に電磁放射入射ビームを移動させることにより、該入射ビームで前記チャンバを走査するステップをさらに含む、請求項14に記載の方法。
- 前記ディスクと相互作用した後の前記入射ビームの少なくとも一部により形成される電
磁放射反射ビームを検出するステップをさらに含む、請求項15に記載の方法。 - 前記反射ビームを出力信号に変換するステップをさらに含む、請求項16に記載の方法。
- 凝集細胞の存在を判定し、それによりサンプル中の抗体の存在を判定するため、前記出力信号を分析するステップをさらに含む、請求項17に記載の方法。
- 光バイオディスクでの抗体タイピングにより個体の血液型の抗体の存在を判定する方法であって、
血液サンプルから血清を精製すること、
前記精製した血清を、既知の血液型群表現型の細胞と混合することにより、少なくとも1つのアッセイ溶液を作製すること、
前記光バイオディスクの少なくとも1つの流路であって、バイオマトリックスが充填されており、その充填密度が、単独細胞を通過させるが、凝集細胞を通過させることを防ぐような密度である流路に前記検定溶液をロードすること、
抗体−抗原結合および凝集を可能にするのに十分な期間、前記アッセイ溶液をインキュベートすること、
前記ディスクを内部で支持する光学式読み取り装置に、前記ディスクを配置すること、
前記バイオマトリックスを通して前記アッセイ溶液を送り、凝集細胞から非凝集細胞を分離するため、前記ディスクの基板層に対してほぼ垂直な軸を中心に前記ディスクを回転させること、
前記軸を中心に前記ディスクを回転させ、かつ前記軸に対して半径方向に電磁放射入射ビームを移動させることにより、該入射ビームでチャンバを走査すること、
前記ディスクと相互作用した後の前記入射ビームの少なくとも一部により形成される電磁放射反射ビームを検出すること、
前記反射ビームを出力信号に変換すること、および
凝集の存在および程度を判定し、それにより血液型抗体の存在を判定するため、前記出力信号を分析すること
を含む方法。 - 免疫血液学的アッセイを行うための光バイオディスクであって、
前記ディスクの回転を制御するディスクドライブアセンブリにより読み取られ得る符号化情報が関連付けられた基板、
前記基板に関連し、第1の注入ポートを有する分離チャンバ、
前記分離チャンバに関連するフィルタ手段、
前記分離チャンバと流体連通している、第2の注入ポートを含む第1の混合チャンバ、
前記分離チャンバに流体連通している、第3の注入ポートを含む第2の混合チャンバ、
前記第1の混合チャンバと流体連通している、バイオマトリックスを含む第1の分析チャンバ、および
前記第2の混合チャンバと流体連通している、バイオマトリックスを含む第2の分析チャンバ
を含む光バイオディスク。 - 免疫血液学的アッセイを行うための光バイオディスクであって、
前記ディスクの回転を制御するディスクドライブアセンブリにより読み取られ得る符号化情報が関連付けられた基板、
前記基板に関連し、かつ該基板の中心に対して所定の位置に配置される、少なくとも1つの捕捉フィールド、
前記捕捉フィールドに固定されている複数の捕捉抗体、
前記捕捉フィールドに関連するフロー流路、および
前記フロー流路と流体連通している流入部位
を備える光バイオディスク。 - 前記流入部位は、緩衝液、A型試薬細胞、B型試薬細胞、および血清サンプルを含むアッセイ溶液を受け入れることができ、前記アッセイ溶液が前記フロー流路に流入すると、前記A型試薬細胞およびB型試薬細胞が前記捕捉フィールドに移動し、前記A型細胞またはB型細胞の表面抗原とそれらそれぞれの捕捉抗体との間に結合が起こり、前記A型細胞およびB型細胞がそれらそれぞれの捕捉フィールドに配置される、請求項21に記載の光バイオディスク。
- 電磁放射ビームが前記捕捉フィールドに照射されると、前記ビームからの反射信号により凝集の存在および程度を判定することができる、請求項22に記載の光バイオディスク。
- 光バイオディスクでの裏タイピングにより、個体の血液サンプル中のABO血液型に対する抗体の存在を判定する方法であって、
少なくとも1つのマイクロフィルタ、少なくとも1つの混合チャンバ、および少なくとも1つの捕捉チャンバを有する分離チャンバを含む前記光バイオディスクの、少なくとも1つのマイクロ流体流路に、血液サンプルをロードすること、および
前記分離チャンバにおいて、血液サンプルを血液細胞と血清に分離するため、第1の速度で、第1の時間、前記ディスクをスピンさせること
を含む方法。 - 前記マイクロ流体流路を通して前記混合チャンバに血清を移動させるため、第1の速度よりも速い第2の速度で、第2の時間、前記ディスクをスピンさせるステップをさらに含む、請求項24に記載の方法。
- A型試薬細胞およびB型試薬細胞を、血清を含む前記混合チャンバに添加するステップをさらに含む、請求項25に記載の方法。
- 前記血清と前記試薬細胞とを混合させるため、一方向と別の方向とに交互に、少なくとも1回、第3の速度で第3の時間、前記ディスクをスピンさせるステップをさらに含む、請求項26に記載の方法。
- 抗体−抗原結合および細胞凝集を可能にするのに十分な期間、血清中で試薬細胞をインキュベートするステップをさらに含む、請求項27に記載の方法。
- 捕捉剤を有する表面を含む前記捕捉チャンバに前記試薬細胞を移動させるため、第2の速度よりも速い第4の速度で、第4の時間、前記光バイオディスクをスピンさせるステップをさらに含む、請求項28に記載の方法。
- 前記捕捉剤は、A型試薬細胞に対する抗体およびB型試薬細胞に対する抗体からなる群から選択される、請求項29に記載の方法。
- 前記捕捉剤への細胞の結合を促進させるため、前記捕捉チャンバにおいてサンプルをインキュベートするステップをさらに含む、請求項30に記載の方法。
- 前記捕捉フィールドから未結合試薬細胞を除去するため、第5の時間、前記ディスクをスピンさせるステップをさらに含む、請求項31に記載の方法。
- 前記基板に対してほぼ垂直な軸を中心に前記ディスクを回転させ、かつ前記軸に対して半径方向に電磁放射入射ビームを移動させることにより、該入射ビームで前記チャンバを走査するステップをさらに含む、請求項32に記載の方法。
- 前記ディスクと相互作用した後の前記入射ビームの少なくとも一部により形成される電磁放射反射ビームを検出するステップをさらに含む、請求項33に記載の方法。
- 前記反射ビームを出力信号に変換するステップをさらに含む、請求項34に記載の方法。
- 凝集試薬細胞および非凝集試薬細胞の存在および量を判定し、サンプル中の抗体の存在を判定するため、前記出力信号を分析するステップをさらに含む、請求項35に記載の方法。
- 光バイオディスクでの抗体タイピングにより個体の血液型の抗体の存在を判定する方法であって、
血液サンプルから血清を精製すること、
血清を、任意の副次的な血液型の抗原を発現する試薬細胞および抗ヒトグロブリンと混合することにより、少なくとも1つのアッセイ溶液を作製すること、
少なくとも1つの捕捉抗体を含む捕捉フィールドに前記アッセイ溶液を送出するため、前記光バイオディスクの少なくとも1つの流路に、前記アッセイ溶液をロードすること、
抗体−抗原結合および凝集を可能にするのに十分な期間、前記血清中で前記細胞をインキュベートすること、
前記細胞を前記捕捉フィールドの、それぞれの捕捉抗体に結合させるため、前記捕捉フィールドでサンプルをインキュベートすること、
未結合細胞を前記捕捉フィールドに結合された細胞から分離するため、前記ディスクをスピンさせること、
光学式読み取り装置に前記ディスクを配置すること、
前記ディスクの基板層に対してほぼ垂直な軸を中心に前記ディスクを回転させること、
前記軸を中心に前記ディスクを回転させ、かつ前記軸に対して半径方向に電磁放射入射ビームを移動させることにより、該入射ビームでチャンバを走査すること、
前記ディスクと相互作用した後の前記入射ビームの少なくとも一部により形成される電磁放射反射ビームを検出すること、
前記反射ビームを出力信号に変換すること、および
凝集の存在および量を判定し、それにより血液型抗体の存在を判定するため、前記出力信号を分析すること
を含む方法。 - 免疫血液学的アッセイを行うための光バイオディスクであって、
中心および外縁を有するほぼ円形の基板、
内部に流体回路が形成され、かつ前記基板に関連する流路層、
前記流路層に関連するキャップ部、
前記基板に関連し、かつ前記流体回路内の所定の位置に配置される、少なくとも1つの捕捉フィールド、および
前記捕捉フィールドに固定される複数の捕捉抗体
を備える光バイオディスク。 - 前記基板に関連する半反射層をさらに備える、請求項38に記載の光バイオディスク。
- 前記基板は該基板に関連する符号化情報を含み、該符号化情報は、前記ディスクの回転を制御するディスクドライブアセンブリにより読み取られ得る、請求項39に記載の光バイオディスク。
- 前記流体回路は、注入ポート、分析チャンバ、および排出ポートを含む、請求項40に記載の光バイオディスク。
- 前記捕捉フィールドは前記分析チャンバにある、請求項41に記載の光バイオディスク。
- 前記分析チャンバは、実質的に、前記基板の中心および外縁内の環状リングの弓状部分に沿って向けられている、請求項42に記載の光バイオディスク。
- 前記分析チャンバは、実質的に、前記ディスクの所定の半径に沿って向けられている、請求項42に記載の光バイオディスク。
- 前記注入ポートは、緩衝液、A型試薬細胞、B型試薬細胞、および血清サンプルを含むアッセイ溶液を受け入れることができ、前記アッセイ溶液が前記流体回路に流入すると、前記A型試薬細胞およびB型試薬細胞が前記分析チャンバおよび前記捕捉フィールドに移動し、前記A型細胞またはB型細胞の表面抗原とそれぞれの捕捉抗体との間に結合が起こり、それにより、前記A型細胞およびB型細胞がそれぞれの捕捉フィールドに配置される、請求項43または44に記載の光バイオディスク。
- 電磁放射ビームが前記捕捉フィールドに照射されると、前記ビームからの反射信号により試薬細胞凝集の存在および程度が判定される、請求項45に記載の光バイオディスク。
- 免疫血液学的試験のための光バイオディスクを製造する方法であって、
中心および外縁を有する基板を準備するステップ、
基板に関連する情報層に、前記ディスクの回転を制御するディスクドライブアセンブリにより読み取られ得る情報を符号化するステップ、
前記基板の前記中心に対して所定の位置に、前記基板に関連する捕捉フィールドを形成するステップ、
前記捕捉フィールド内に、1つまたは複数の捕捉剤を付着させるステップ、
前記捕捉フィールドに流体連通している分析チャンバを形成するステップ、
血液型を試験すべきサンプルを受け入れることができる、前記分析チャンバに関連する流入部位であって、サンプルが前記分析チャンバに入れられて前記ディスクが回転すると、サンプルが前記捕捉フィールドに移動して、サンプル中の検体と前記1つまたは複数の捕捉剤との間に結合が起こり、それにより前記捕捉フィールドに検体を配置させるための流入部位を設定するステップ、
を含む方法。 - 前記検体は、赤血球およびタイピングされた試薬細胞からなる群から選択される、請求項47に記載の方法。
- 前記分析チャンバは、実質的に、前記基板の中心および外縁内の環状リングの弓状部分に沿って向けられている、請求項48に記載の方法。
- 請求項49に従って製造される光バイオディスク。
- 請求項49に従って製造される光ディスクを用いる方法であって、
血液サンプルから血清を精製すること、
血清を、任意の副次的な血液型の抗原を発現するタイピングされた試薬細胞および抗ヒトグロブリンと混合することにより、少なくとも1つのアッセイ溶液を作製すること、
前記捕捉フィールドに前記アッセイ溶液を送出するため、前記光バイオディスクの分析チャンバに前記アッセイ溶液をロードすること、
抗体−抗原結合および細胞凝集を可能にするのに十分な期間、血清中で前記タイピングされた試薬細胞をインキュベートすること、
前記細胞を前記捕捉フィールドの1つまたは複数の捕捉剤に結合させるため、前記捕捉フィールド上で前記サンプルをインキュベートすること、
前記捕捉フィールドに結合された前記タイピングされた試薬細胞から、未結合のタイピングされた細胞を分離するため、前記ディスクをスピンさせること、
光学式読み取り装置に前記ディスクを配置すること、
基板に対してほぼ垂直な軸を中心に前記ディスクを回転させること、
前記軸を中心に前記ディスクを回転させ、かつ前記軸に対して半径方向に電磁放射入射ビームを移動させることにより、該入射ビームで前記分析チャンバを走査すること、
前記ディスクと相互作用した後の前記入射ビームの少なくとも一部により形成される電磁放射反射ビームを検出すること、
前記反射ビームを出力信号に変換すること、および
凝集の存在および程度を判定し、それにより血液型抗体の存在を判定するため、前記出力信号を分析すること
を含む方法。 - 請求項49に従って製造される光ディスクを用いる方法であって、
血液サンプルを分析チャンバに加えること、
捕捉領域の1つまたは複数の捕捉剤への前記血液サンプル中の赤血球の結合を可能にするのに十分な時間、前記分析チャンバにおいて前記血液サンプルをインキュベートすること、
光ディスク読み取り装置に前記ディスクを配置すること、
前記捕捉フィールドに結合した細胞から未結合細胞を分離するために、前記光ディスク読み取り装置を用いて、基板に対してほぼ垂直な軸を中心に所定の速度および時間で前記ディスクを回転させること、
前記軸を中心に前記ディスクを回転させ、かつ前記軸に対して半径方向に電磁放射入射ビームを移動させることにより、該入射ビームで前記分析チャンバを走査すること、
前記ディスクと相互作用した後の前記入射ビームの少なくとも一部により形成される電磁放射反射ビームを検出すること、
前記反射ビームを出力信号に変換すること、および
前記捕捉フィールドにある血液細胞の存在を判定し、それにより前記血液サンプルの血液型の存在を判定するため、前記出力信号を分析すること
を含む方法。 - 前記捕捉剤は、レクチン、モノクローナル抗体、ポリクローナル抗体、およびオリゴヌクレオチドからなる群から選択される、請求項51または52に記載の方法。
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