JP2017519189A - 光学検出によるポイントオブケア凝固アッセイのための方法及びシステム - Google Patents
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Abstract
Description
(i)較正された光信号を発生するためのデバイスからなる光学基準を含むシステムを用意するステップと、
(ii)流体を保持するためのチャンバであり、チャンバが、平坦な第1の壁、及び平坦な第1の壁の反対側にあり平坦な第1の壁に平行である平坦な第2の壁と、流体を保持するためのルーメンとを含み、反応チャンバの第1の平坦な壁及び第2の平坦な壁がルーメン表面を含み、第1の平坦なルーメン表面が1つ又は複数の反応物で被覆される、チャンバと、反応チャンバに体液試料を導入するための入口、例えばV字形入口とを含む反応チャンバを用意するステップと、
(iii)光源からの励起光を反応チャンバ中の流体を通して光学基準まで透過させるステップと、
(iv)反応チャンバ中の流体を通して光検出器まで透過された光学基準からの放出光を測定するステップと、
(v)測定された放出光をシステムにおいて凝固時間を決定するための所定の標準と比較するステップと
を必要とする。
(i)較正された光信号を発生するためのデバイスからなる光学基準を含むシステムを用意するステップと、
(ii)流体を保持するためのチャンバであり、チャンバが、平坦な第1の壁、及び平坦な第1の壁の反対側にあり平坦な第1の壁に平行である平坦な第2の壁と、流体を保持するためのルーメンとを含み、反応チャンバの第1の平坦な壁及び第2の平坦な壁がルーメン表面を含み、第1の平坦なルーメン表面が1つ又は複数の反応物で被覆される、チャンバと、反応チャンバに体液試料を導入するための入口、例えばV字形入口とを含む反応チャンバを用意するステップと、
(iii)光源からの励起光を光学基準を通して反応チャンバ中の流体まで透過させるステップと、
(iv)光検出器まで透過された光学基準からの反射放出光を測定するステップと、
(v)測定された放出光をシステムにおいて凝固時間を決定するための所定の標準と比較するステップと
を必要とする。
(i)較正された光信号を発生するためのデバイスからなる光学基準を含むシステムを用意するステップと、
(ii)流体を保持するためのチャンバであり、チャンバが、平坦な第1の壁、及び平坦な第1の壁の反対側にあり平坦な第1の壁に平行である平坦な第2の壁と、流体を保持するためのルーメンとを含み、反応チャンバの第1の平坦な壁及び第2の平坦な壁がルーメン表面を含み、第1の平坦なルーメン表面が1つ又は複数の反応物で被覆される、チャンバと、反応チャンバに体液試料を導入する入口、例えばV字形入口とを含む反応チャンバを用意するステップと、
(iii)光源からの励起光を光学基準を通して透過させるステップと、
(iv)光学基準が、反応チャンバを通過する二次光を発生するステップと、
(v)二次光を光検出器で測定するステップと、
(vi)測定された二次光をシステムにおいて凝固時間を決定のための所定の標準と比較するステップと
を必要とする。
(1)ポイントオブケア適用を可能にするシステムの向上した携帯性及び高速な所要時間。
(2)システムの試料の処理が、少量、すなわち、1ミリリットル未満の患者の血液又は血漿、好ましくは100マイクロリットル未満しか必要としない。
(3)蛍光体試薬又は比色試薬などの最新の蛍光アッセイで一般に必要とされるもののような指示薬がアッセイに加えられる必要がない。これは、普通なら免疫反応性試薬、イントラアッセイ化学物質、及び化学反応を必要とすることになるアッセイ処理工程を減少させることによってアッセイプロトコルを簡単にする。本発明により発生される蛍光信号は、単に凝固反応の関数であり、試料に加えられる蛍光体を必要とせず、それは、より低いコストと、より低いバックグラウンド干渉をもたらす。
(4)標準蛍光要素を使用することとともに、蛍光信号と化学反応とを分離することにより、容易で信頼できる品質管理を可能にする。
(5)本明細書で説明する本発明によるシステムは、迅速で費用効率の高い採用、かつ限定はしないが、トロポニンIのような心臓マーカー又はD−ダイマーなどの凝血パラメータに追加情報を与えるマーカーなどの血液中の他の分析物の定量化のための固相イムノアッセイなどの他のバイオマーカー検出システムとの迅速で費用効率の高い統合化を可能にする微小流体、ロボット、及びマニュアル液体輸送システムを含む任意の蛍光システム、様々な液体処理システムで実現することができる。D−ダイマー試験は、他の臨床検査及び画像診断走査と一緒に、血栓の存在を除外するのを支援するために注文される。
(6)本発明による光学システムの様々な実施形態を含むカートリッジのコストは十分低くて使い捨てにでき、それは、クロス汚染の危険性を減少させる。カートリッジは、好ましくはポリスチレン又はシクロオレフィンなどのポリマーで、製造方法、好ましくは、射出成形又はホットエンボシングによって製造することができる。
(7)光源及び信号検出のために異なる波長を使用し、それによって、バックグラウンド干渉を減少させることができる。光源は、限定はしないが、レーザ、水銀アークランプ、及びLEDからなる群から選択することができる。波長は、例えば、約20nmから約5000nmまで、約50nmから約2000nmまで、約100nmから約1000nmまでにわたる。
光学基準と試料反応チャンバとの異なる構成配置をもつ様々な光学構成が、様々な濁度アッセイ、例えば、血液凝固アッセイに関して開示される。本発明の実施形態による各構成の概略図が図1、図2、及び図3に示され、動作原理が以下で説明される。
図1に示すように、本発明の1つの実施形態によれば、二重吸光度光学構成システム100は、蛍光モジュール98と、反応チャンバ88と、蛍光基準78とを有する。1つの実施形態では、蛍光モジュール98は、光源96と、蛍光検出ユニット94、例えば、限定はしないが、励起のための例えばLED(360nm)、及び蛍光放出を定量化するためのフォトダイオード又はマルチピクセルフォトンカウンタ(MPPC)などの光検出器とを使用して時間分解蛍光(TRF)を測定するための検出システムとを共に一体化する。
図2は、本発明の別の実施形態による濁度システム100’の反射光学構成を示し、蛍光基準78は、反応チャンバ88と蛍光モジュール98との間に配置される。
図3は、システムのさらなる別の光学構成100”を示す。光学基準78は、光源96と試料反応チャンバ88との間に配列され、反応チャンバ88は、光学基準78と光学検出ユニット94との間に配置される。稼働時に、光学基準78は、光源光96によって励起され、蛍光信号などの二次光93を放出する。二次光93は反応チャンバ88を通過し、試料の濁度変化に起因して吸収される。光検出器94は、光学基準78からの二次光93の信号を読み取る。信号の定量値は、凝固反応の動態を表す。
図1、図2、及び図3に示した凝固システム100、100’、及び100”の実施形態によれば、本発明における試料調製は、マニュアルピペッティングから自動流体制御システムまで様々な方法で達成することができる。上述の凝固アッセイシステムに適用可能な微小流体デバイス及び方法の非限定の例が、以下で与えられる。これらのデバイス及び方法は凝固のためのアッセイに限定されず、アッセイ反応生成物の計量、試薬追加、混合、培養、及び定量化が必要とされる様々な湿式化学アッセイで使用することができる。典型的なアッセイは、乳酸塩又はクレアチニン又は比濁アッセイなどの代謝物質を測定するための酵素反応を使用している。そのような比濁アッセイの例は、濁度の変化によってモニタされ得る分析物の存在下で単分散免疫粒子が錯化しているラテックス凝集反応などの凝集反応アッセイである。
次に、図7A及び7Bを参照すると、1つの実施形態では、確定した容積をもつ液体処理デバイス120の反応チャンバ88が、リッド91で覆われたマイクロチャネルプレート90によって形成される。反応チャンバは、試料容積を計量するために使用され、1つの流体入口68が、反応チャンバ88の底部60bから試料、例えば、血漿を導入するために使用され、反応チャンバ88の底部60bの1つの流体出口66が、反応チャンバ88のルーメン83からの過度の液体を放出するために使用される。凍結乾燥PT/APTT試薬、ビオチンなどのような乾燥試薬が、例えば、反応チャンバ88に前もって格納され、第1の壁86のルーメン表面に均一に被覆される。血漿が反応チャンバ88に充満すると、乾燥試薬が溶け始め、次に、垂直方向に沿って、すなわち、チャンバ88の底部60bからチャンバの上部60aに向かって試料中に拡散する。乾燥試薬は、液体試料との比較的大きい接触面積を有し、垂直方向に沿った拡散距離は比較的短い。この構成は、反応チャンバ88の横方向の面にわたる均質の凝固過程を実現する。稼働時に、ひとたびチャンバ88が試料で充填されれば、アッセイ過程が開始し、蛍光信号取得が反応動態に従って始まる。
図8A〜図8Dは、試料流体の調査のための液体処理デバイス120を示す本発明の1つの実施形態を示す。液体処理デバイス120は、反応チャンバ88と、それぞれ試料流体及び試薬流体を反応チャンバのルーメン83に送出するための2つの入口ポート及びチャネル66及び68と、充填中の反応チャンバ88のガス抜きのための出口チャネル64とを含む。デバイス120は、例えば反応チャンバルーメン83の制御された及び泡のない充填を行うために、1つ又は複数の流体構造68a及び64aを含むことができる。
血液又は血漿試料の凝固を検出するための上述で論じた凝固システム100、100’、100”と、関連するアッセイ方法との実施形態が、PT及びAPTTアッセイのための制御された血漿試料及び試薬を用いて評価された。図1に関して上述した及び図11Aに示した二重吸光度構成の例では、この方法に適用された蛍光モジュールはPMTベース時間分解蛍光(TRF)ユニットであり、蛍光基準78は、正確に制御された量のユウロピウムを含んでおり励起中に光退色がないユウロピウムドープガラスであり、LED96が光源として使用された。フィルタ95Aが、LED96と2色性ミラー97との間に配置された。第2のフィルタ95Bが、検出器94と2色性ミラー97との間に配置された。血漿試料は、Instrumentation Laboratory Company(オレンジバーグ、NY)からの正常対照血漿(a)及び高異常対照血漿(b)を含んでいた。凝固は、凝固開始剤の導入によって開始された。
Claims (18)
- 試料を保持するための反応チャンバと、
励起光源と、
光信号を供給するための光学基準と、
光受信機と
を含むアッセイシステムであって、
前記光学基準が、前記励起光を吸収するように配置され、前記光受信機への前記光信号を発生する、アッセイシステム。 - 前記反応チャンバが、前記光学基準から発生され前記光受信機によって検出される前記信号を抑制するか又は増強するように配置される、請求項1に記載のアッセイシステム。
- 前記反応チャンバが、比色試薬がない状態で試料を保持する、請求項1に記載のアッセイシステム。
- 前記励起光源が、20nmから5000nmまでにわたる特定の波長を備える、請求項1に記載のアッセイシステム。
- 前記光学基準が、蛍光ドープガラス、ステンドガラス、着色ガラス、及びラマン効果を示す材料からなる群から選択される、請求項1に記載のアッセイシステム。
- 前記反応チャンバが、ルーメンと、平坦な第1の壁と、前記平坦な第1の壁の反対側にあり、前記平坦な第1の壁に平行である平坦な第2の壁とを含む、請求項1に記載のアッセイシステム。
- 前記平坦な第1の壁及び前記平坦な第2の壁が、各々、約20nmから約5000nmまでの波長範囲の光に対して光学的に透明である、請求項6に記載のアッセイシステム。
- 前記光が、約20nmから約2000nmまでの波長範囲にある、請求項7に記載のアッセイシステム。
- 前記反応チャンバが、前記光学基準と前記光受信機及び前記励起光源との間に配置される、請求項1に記載のアッセイシステム。
- 前記光学基準が、前記反応チャンバと前記光受信機及び前記励起光源との間に配置される、請求項1に記載のアッセイシステム。
- 前記光学基準が、前記励起光源と前記反応チャンバとの間に配置され、前記反応チャンバが、前記光学基準と前記光受信機との間に配置される、請求項1に記載のアッセイシステム。
- 前記光受信機と前記励起光源とが一体化される、請求項1に記載のアッセイシステム。
- 前記光受信機が、前記光学基準から放出された放出光を検出するための光検出器を含む、請求項1に記載のアッセイシステム。
- 前記反応チャンバの前記第1の平坦な壁及び第2の平坦な壁の各々が、ルーメン表面を含み、前記第1の平坦なルーメンの表面が、1つ又は複数の反応物で被覆される、請求項6に記載のアッセイシステム。
- 前記反応チャンバが、試料入口ポートと反応流体出口ポートとをさらに含む、請求項1に記載のアッセイシステム。
- 前記試料入口ポートが、v形状にされる、請求項15に記載のアッセイチャンバ。
- (i)較正された光信号を発生するためのデバイスからなる光学基準を含むシステムを用意するステップと、
(ii)流体を保持するためのチャンバであり、前記チャンバが、平坦な第1の壁、及び前記平坦な第1の壁の反対側にあり前記平坦な第1の壁に平行である平坦な第2の壁と、流体を保持するためのルーメンとを含み、反応チャンバの前記第1の平坦な壁及び前記第2の平坦な壁がルーメン表面を含み、前記第1の平坦なルーメン表面が1つ又は複数の反応物で被覆される、チャンバと、前記反応チャンバに体液試料を導入するためのV字形入口とを含む前記反応チャンバを用意するステップと、
(iii)光源からの励起光を前記反応チャンバ中の前記流体を通して光学基準まで透過させるステップと、
(iv)前記反応チャンバ中の前記流体を通して光検出器モジュールまで透過された前記光学基準からの放出光を測定するステップと、
(v)前記測定された放出光を前記システムにおいて凝固時間を決定するための所定の標準と比較するステップと
を含む凝固を検出する方法。 - 前記光受信機が、前記光学基準からの反射光、又は前記反応チャンバを通過した二次光を検出するための光検出器を含む、請求項1に記載のアッセイシステム。
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