JP2019525142A - 検体検出システム及び方法 - Google Patents

Abstract

サンプルを測量し、関心の検体と相互作用するときに生成物の生成を引き起こす画定された濃度のアクチベータ（２７）を含む、測定チャンバ（２１）と、測定チャンバに熱結合される加熱要素（３１）と、測定チャンバが画定された温度（Ｔｄ）に維持されるよう加熱要素を制御するように構成されるコントローラ（３３）と、生成物を検出するように構成されるセンサ（３５）と、サンプルとアクチベータとの間の相互作用時間を計るように構成されるタイマ（３７）と、センサ及びタイマに応答するプロセッサ（３９）とを含む、サンプル中の関心の検体を検出するシステム（１）が開示される。プロセッサは、測定チャンバへの前記サンプルの追加後に、相互作用の終了前にセンサによって提供される測定チャンバ内の生成物の量を示すセンサ信号、画定された温度及び画定された濃度での関心の検体とアクチベータとの間の既知の相互作用動力学、及びセンサ信号の生成時の相互作用時間から前記サンプル中の前記関心の検体の量を決定するように構成されている。そのようなシステムを使用してサンプル中の関心の検体を検出する方法も開示されている。

Description

本発明は、サンプル（試料）内の関心の検体を検出するシステムに関する。

本発明は、更に、そのようなシステムを用いてサンプル内の関心の検体を検出する方法に関する。

ケアポイント(point of care)診断は急速に成長している医療領域である。ケアポイントにおける診断ツールの提供は、多くの場合には医療専門家の存在を必要とせずに、診断目的のために使用することができるデータ、例えば、中間診断関連性のデータの迅速な決定を可能にする。そのような診断ツールは、例えば、（使い捨て可能な）アッセイの形態において提供されることがある。その場合、使用者は、何らかの結合剤又は試薬を使用してサンプル中の関心の検体の濃度（の濃度）を検出するために、測定チャンバ内にサンプルを挿入することがある。そのような診断ツールの例は、アッセイで試験したサンプル中の関心の抗原の存在を検出するために使用されることがある酵素結合免疫吸着アッセイ(enzyme-linked immunosorbent assay)である。そのようなアッセイにおいて、関心の検体は、アクチベータ（活性化因子）、例えば、検出されることがある生成物の生成を引き起こす酵素との相互作用に続いて検出される。代替的に、幾つかの関心の検体は、直接検出されることがある。例えば、グルコース。そのような検出は、任意の適切な方法において、典型的には、何らかの種類のセンサ、例えば、そのサンプル中に存在する関心の検体の量の関数であるサンプルの光学的特性を決定する光センサ、関心の検体が結合することによりそのインピーダンス又は静電容量などのようなセンサの測定可能なパラメータにおける変化を引き起こすことがある官能化表面を有するバイオセンサを使用して、達成されてよい。

そのような診断ツールの一例が、米国特許第９，１３３，５０４Ｂ２号明細書に開示されており、それはリアルタイムで表面に結合されるプローブへの溶液中の検体の結合を測定する方法及びシステムが開示している。その方法は、複数の異なる検体を有する流体容積を複数の異なるプローブを有する固体基板と接触させることを含む。プローブは、分析物に特異的に結合することができる。その方法は、流体容積が固体基板と接触している間に複数の時点で信号を測定することも含む。複数の時点で測定される信号は、プローブとの検体の結合量と相関させることができる。このようにして、相関はオンザフライ(on the fly)で決定されることがある。しかしながら、これは相当な処理力を必要とし、それはコストの観点から望ましくないことがある。その上、特定の検体の結合量を決定することができる前に複数の測定を行う必要は、測定結果が速やかに利用可能でない場合があることを意味し、それも不利である。

本発明は、較正を必要とせず、測定結果を迅速に生成することがある、サンプル中の関心の検体を検出するシステムを提供する。

本発明は、較正を必要とせず、測定結果を迅速に生成することがある、サンプル中の関心の検体を検出する方法を提供する。

ある態様によれば、サンプル中の関心の検体を検出するシステムであって、サンプルを測量し、関心の検体と相互作用するときに生成物の生成を引き起こす画定された（定められた）濃度のアクチベータ（活性化因子）を含む、測定チャンバと、測定チャンバに熱結合される加熱要素と、測定チャンバが画定された（定められた）温度に維持されるよう加熱要素を制御するように構成されるコントローラと、生成物を検出するように構成されるセンサと、サンプルとアクチベータとの間の相互作用時間を計るように構成されるタイマと、センサ及びタイマに応答するプロセッサとを含み、プロセッサは、測定チャンバへの前記サンプルの追加後に、相互作用の終了前にセンサによって提供される測定チャンバ内の生成物の量を示すセンサ信号、画定された温度及び画定された濃度での関心の検体とアクチベータとの間の既知の相互作用動力学、及びセンサ信号の生成時の相互作用時間からサンプル中の関心の検体の量を決定するように構成される、システムが提供される。本発明は、特定の関心の検体について、相互作用動力学、例えば、アクチベータとの反応速度又は結合速度は、典型的には、所与の温度でよく知られているという事実の故に、アクチベータの量及び関心の検体とアクチベータとの間の相互作用が起こる温度を正確に制御することによって、サンプル中の関心の検体の濃度が、時期尚早に、即ち、全ての関心の検体がアクチベータと相互作用する、例えば、アクチベータと反応する、アクチベータに結合する前などに、検出されることがあるという洞察に基づいている。故に、サンプルの量、アクチベータ、並びにサンプル及びアクチベータが相互作用する温度を正確に制御することによって、関心の検体の量は、関心の検体とアクチベータとの間の相互作用の持続時間を計ることによる相互作用動力学から並びにセンサを用いて提供されるセンサ信号から正確に決定されることがある。これは、典型的には、比較的低い濃度において典型的には冗長である関心の検体について特に有益である。何故ならば、そのような検体については、全ての検体とアクチベータとの間の相互作用を完了させるために、比較的長い相互作用時間が必要とされることがあるからであるので、そのようなシナリオにおいて、システムを用いて診断的に関連するデータを取得するために必要とされる時間を実質的に短縮することが達成されることがある。

ある実施形態において、測定チャンバは、使い捨て可能なカートリッジによって構成され、システムは、加熱要素と、コントローラと、センサと、タイマと、プロセッサと、使い捨て可能なカートリッジを受け入れるように構成される空洞とを含む、分析ユニットを更に含む。これは、例えば、測量されたサンプルが提供されることがある使い捨て可能なカートリッジの使用によって、断続的なクリーニングを必要とせずに、多数のサンプルがシステムを用いて容易に測定できるという利点を有する。

プロセッサは、コントローラ及びタイマのうちの少なくとも１つを収容してよい（含んでよい）。これはシステム内の離散的なコンポーネントの数を減少させ、それにより、そのコストが削減する。

システムは、測定チャンバへのサンプルの追加を検出する検出器を更に含み、タイマは、検出器に応答する。これは関心の検体とアクチベータとの間の相互作用の持続時間が正確に決定されることを保証する。

センサは、センサが所望の時点でセンサ信号を取得するよう、タイマからの制御信号に応答してセンサ信号を生成するように構成されてよい。

関心の検体は、小さな分子、電解質、血液ガス、タンパク質、又は核酸であってよい。

アクチベータは、当該分野でよく知られているように、細胞プロセスの活性(activity)を増加させる生物学的プロセスの活性を増加させる分子として定義されてよい。具体的には、アクチベータは、運動中に生物学的プロセスを設定する特定の細胞受容体に結合することができる（細胞プロセスを活性化する）。アクチベータは、本発明によれば、一例として、ｆＭＬＰ（ホルミル−メチオニル−ロイシル−フェニルアラニン）、ＣＲＰ（ｃＡＭＰ受容タンパク質）、抗原、内因性又は外因性の危険関連分子パターン及び微生物病原体関連分子パターンのうちの少なくとも１つであってよい。

本明細書で使用されるとき、「危険(danger)」とは、当技術分野でよく知られているように、人体に対して異質であることを意味する。例えば、ｆＭＬＰは細菌に由来し、危険分子と呼ばれ得る。何故ならば、人体はその存在によって警戒させられるからである

本明細書で使用されるとき、「パターン(pattern)」とは、当技術分野でよく知られているように、Ｎ−ホルミル−メチ（ｆＭ）又はメチル化ＤＮＡパターンのような、アミノ酸内又はＤＮＡ内の特定の部分(moieties)に関連することがある。

ある実施形態において、生成物は、ヒト好中球リポカリンであり、アクチベータは、ｆＭＬＰである。

他の態様によれば、本発明の任意の実施形態に従ったシステムを用いてサンプル中の関心の検体を検出する方法が提供され、方法は、関心の検体と相互作用するときに生成物の生成を引き起こす画定された濃度のアクチベータを収容する測定チャンバを提供するステップと、測定チャンバをサンプルで充填することによって前記サンプルを測量するステップと、加熱要素を用いて関心の検体とアクチベータとの間の相互作用の間に測定チャンバを画定された温度に維持し、タイマを用いてサンプルとアクチベータとの間の相互作用時間を計るステップと、画定された相互作用時間の後にセンサを用いて生成物の量を感知するステップと、プロセッサを用いて生成物の前記感知された量、画定された温度及び画定された濃度での関心の検体とアクチベータとの間の既知の相互作用動力学、及び画定された相互作用時間からサンプル内の関心の検体の量を決定するステップとを含む。

そのような方法は、先に説明したように、全ての関心の検体がアクチベータと相互作用する必要はないという事実の故に、サンプル中のある量の関心の検体の迅速な終了を容易にする。

画定された温度は、２５〜４０℃の範囲内にあってよく、好ましくは、画定された温度は、３０〜３９℃の範囲内にあり、より好ましくは、画定された温度は、３６〜３８℃の範囲内にある。

画定された濃度は、０．００３〜０．３μＭの範囲内にあってよく、好ましくは、画定された濃度は、０．０１〜０．１μＭの範囲内にあり、より好ましくは、画定された濃度は、０．０２５〜０．０５μＭの範囲内にある。

画定された相互作用時間は、１５分未満であってよく、好ましくは、画定された相互作用時間は、１０分未満であり、より好ましくは、画定された相互作用時間は、５分未満である。

サンプルは、全血、好中球を含む誘導血液サンプル、血漿、血清、膿、尿又は汗のような、体液であってよい。

関心の検体は、小さな分子、電解質、血液ガス、タンパク質、又は核酸であってよい。

アクチベータは、ｆＭＬＰ（ホルミル−メチオニル−ロイシル−フェニルアラニン）、ＣＲＰ（ｃＡＭＰ受容タンパク質）、抗原、内因性又は外因性の危険関連分子パターン及び微生物病原体関連分子パターンのうちの少なくとも１つであってよい。

ある実施形態において、生成物は、ヒト好中球リポカリンであり、アクチベータは、ｆＭＬＰである

関心の検体と相互作用するときに生成物の生成を引き起こす画定された濃度のアクチベータを収容する測定チャンバを提供するステップは、測定チャンバを含む使い捨て可能なカートリッジを提供するステップと、使い捨て可能なカートリッジを分析ユニット内に挿入するステップとを含んでよい。これは、例えば、測定チャンバがサンプル間の洗浄を必要としないという利点を有する。

添付の図面を参照して、非限定的な例によって、本発明の実施形態をより詳細に記載する。

ある実施形態に従ったサンプル中の関心の検体を検出するシステムを概略的に描いている。 他の実施形態に従ったサンプル中の関心の検体を検出するシステムのある態様を概略的に描いている。 他の実施形態に従ったサンプル中の関心の検体を検出するシステムの他の態様を概略的に描いている。 ある実施形態に従ったそのようなシステムを用いてサンプル中の関心の検体を検出する方法のフローチャートである。

図面は単に概略的であるに過ぎず、新法通りに描かれていないことが理解されるべきである。同じ又は類似の部分を示すために図面を通じて同じ参照番号が使用されることも理解されるべきである。

図１は、ある実施形態に従ったサンプル（試料）中の関心の検体(analyte of interest)を検出するシステム１を概略的に描いている。システム１は、分析ユニット１０と、測定チャンバ２１とを含み、測定チャンバ２１は、分析ユニット１０の一体的な部分であってよく、或いは以下により詳細に説明されるように分析ユニット１０に挿入される別個の実体として提供されてよい。測定チャンバ２１は、典型的には、関心の検体を潜在的に含むサンプルで測定チャンバ２１を充填した後に、測定チャンバ２１が測量された容積のサンプル、即ち、測定チャンバ２１の容積に対応する容積を含むような、明確な容積を有する。サンプルは、流体導管２３を通じて測定チャンバ２１と流体連通する開口２５を通じて測定チャンバ２１に挿入されてよい。開口２５は、例えば、サンプルが測定チャンバ２１に簡単な方法において挿入されることがあるような、注射器又は同等物のノズルを受け入れるような寸法とされてよい。任意の適切なサンプルが測定チャンバ２１に挿入されてよい。幾つかの実施形態において、このサンプルは、例えば、血液、血漿、血清、膿、尿又は汗サンプルのような、体液サンプルであってよい。

測定チャンバ２１は、関心の検体とのアクチベータ２７(活性化因子)(activator)の相互作用によって生成物(product)が形成されるようサンプル中の関心の検体と相互作用するアクチベータ２７を更に含む。例えば、炎症又は類似症状の影響を受けた身体部位から抽出されている体液サンプルであることを示す好中球を潜在的に含む体液サンプルの場合、そのような好中球は、ｆＭＬＰのようなアクチベータによって刺激されて、好中球リポカリン、例えば、ヒト好中球リポカリン（ＨＮＬ）を排出する。異なる種類の関心の検体のための他の種類のアクチベータ自体はよく知られている。例えば、関心の検体は、小分子、電解質、血液ガス、タンパク質又は核酸などであってよく、アクチベータ２７は、ｆＭＬＰ（ホルミル−メチオニル−ロイシル−フェニルアラニン）、ＣＲＰ（ｃＡＭＰ受容タンパク質）、抗原、内因性又は外因性の危険関連分子パターン及び微生物病原体関連分子パターンのうちの少なくとも１つであってよい。他の例は、当業者には直ちに明らかであろう。アクチベータ２７は、典型的には、測定チャンバ２１内のサンプルを計量した後に、アクチベータ２７が画定された（定められた）濃度で存在するよう、測定チャンバ２１内に画定された量で存在する。アクチベータ２７は、測定チャンバ２１の内面、例えば、測定チャンバ２１の床に固定されてよく、或いは測定チャンバ２１内に結合されていない材料(loose material)、例えば、粉末又は類似物として配置されてよい。

特に測量されるサンプルが測定チャンバ２１内に存在するときに、加熱要素３１が測定チャンバ２１内の温度を制御することができるよう、加熱要素３１が測定チャンバ２１と熱接触して配置される。加熱要素３１は、任意の適切な形状を取ってよく、任意の適切な方法で、例えば、測定チャンバ２１の１以上（１つ又はそれよりも多く）の側面及び／又は底面と接触することによって、測定チャンバ２１と熱結合されてよい。加熱要素３１は、コントローラ３３によって制御されてよい。コントローラ３３は、任意的に、測定チャンバ２１の内容物を所望の（画定された）温度Ｔ_dで維持するために、温度センサ（図示せず）に応答してよい。サンプルが体液である場合、コントローラ３３は、測定チャンバ２１内の一定の温度Ｔ_dを２５〜４０℃の温度範囲内に維持するように構成されてよい。画定される温度Ｔ_dは、幾つかの好ましい実施形態において、３０〜３９℃の範囲にあってよく、幾つかのより好ましい実施形態において、３６〜３８℃の範囲内にあってよい。サンプルが体温に近い温度に維持されるよう測定チャンバ２１内のサンプルの温度を制御することによって、サンプルの成分の熱安定性、生物活性などのような、サンプルの特性が良く維持され、それにより、システム１を用いた信頼できる測定の可能性を増大させる。

システム１は、例えば、ｆＭＬＰによって活性化される好中球によって生成されるＨＮＬのような、サンプル中の関心の検体とアクチベータ２７との間の相互作用の生成物を検出するよう構成される、センサ３５を更に含む。そのようなセンサ３５は、例えば、光センサ、例えば、生成物の蛍光又は同等物を検出するセンサであってよい。この目的を達成するために、システム１は、蛍光を検出させるために、レーザ、ＬＥＤ、又は同等物のような、光源を更に含んでよい。センサ３５は、例えば、国際公開第２０１０／０３５２０４Ａ１号に開示されるような検出構成の部分を形成してよく、その場合、サンプル又はアクチベータ２７は、例えば、アクチベータ２７へのサンプル中の関心の検体の結合によって、生成物の形成後に携行性になる、磁性ビーズを含んでよく、その場合、センサ３５は、例えば、光検出器として実装されてよい。国際公開第２０１０／０３５２０４Ａ１号に記載されているようなこの構成の詳細は、本出願の実施形態においても想定されることがある。しかしながら、センサ３５はこれらの実施形態に限定されないこと及び当業者によって直ちに明らかなような任意の適切なセンサであってよいことが理解されるべきである。

システム１は、センサ３５に応答する、即ち、センサ３５によって提供されるセンサデータから関心の検体の量を決定するように構成される、プロセッサ３９を更に含む。プロセッサ３９は、任意の適切な方法において実装されてよく、例えば、プロセッサは、以下により詳細に記載する機能性を提供するようにプログラムされた汎用プロセッサであってよく、或いは、専用プロセッサ、例えば、この機能性を実施するよう特別に設計されたＡＳＩＣ、マイクロプロセッサ又は同等物であってよい。プロセッサ３９は、更にタイマ３７に応答して、測定チャンバ２１内のサンプルの滞留時間(dwell time)、即ち、サンプルとアクチベータ２７との間の相互作用の持続時間に関するタイミング情報をプロセッサ３９に提供する。この時点で、コントローラ３３及びタイマ３７は、非限定的な例としてのみ、別個のコンポーネント（構成要素）として示されていることに留意のこと。例えば、コントローラ３３及びタイマ３７のうちの少なくとも一方がプロセッサ３９の一体的な部分を形成することが等しく実現可能である。ある実施形態において、センサ３５は、タイマ３７に応答してもよい。即ち、タイマ３７は、サンプルが画定された時間期間に亘ってアクチベータ２７と接触した後にセンサ３５が測定値を取るよう始動させられる(triggered)よう、画定された時点、即ち、サンプルが測定チャンバ２１に挿入された後の所定の遅延で、センサアクティブ化信号をセンサに送るよう構成されてよい。

幾つかの実施形態において、センサ３５は、例えば、光センサ３５の場合において光透過率の変化を検出することによって、測定チャンバ２１へのサンプルの挿入を検出する検出器として作用するように更に構成されてよい。代替的に、別個の光センサ（図示せず）がそのような検出器として使用されてよい。代替的に、測定チャンバ２１へのサンプルの挿入後の測定チャンバ２１内の温度変化を検出する検出器のような温度センサが使用されてよい。タイマ３７及び／又はプロセッサ３９は、挿入されるサンプル中の関心の検体とアクチベータ２７との間の相互作用期間の開始がそのような検出器によって提供される検出信号に基づいて識別されることがあるよう、この検出器に応答してよい。

システム１は、プロセッサ３９によって決定されるようなサンプル中の所定の量の検体を表示するために、プロセッサ３９に応答するディスプレイ４１又は類似物を更に含んでよい。そのようなディスプレイは、プロセッサ３９の制御下にあるディスプレイスクリーンを有してよい或いはサンプル中の関心の検体の画定された量を示す１以上のインジケータ要素を有してよい、任意の適切なディスプレイ、例えば、ＬＣＤディスプレイ、ＬＥＤディスプレイ又は同等物であってよい。

好ましい実施形態において、測定チャンバ２１は、任意の適切な材料、例えば、ポリカーボネート、ＰＥＴ、ＰＭＭＡ及び同等物のような、光学グレードのポリマから作られてよい、使い捨てカートリッジ２０、例えば、同種のマイクロ流体カートリッジの部分を形成する。これは図２に概略的に描かれている。システム１の残余のコンポーネントは、図３に概略的に描かれているように、分析ユニット１０内に含められてよく（残余のコンポーネントは、明瞭性のために示されていない）、分析ユニット１０は、使い捨て可能なカートリッジ２０を受け入れる開口１３を有する凹部１１を含む。当業者によって容易に理解されるように、凹部１１及び開口１３は、典型的には、使い捨て可能なカートリッジ２０が所望の方法において凹部１１に嵌入するような寸法とされる。

システム１は、サンプル中の関心の検体を検出する方法１００の実施形態を実施するように構成されてよく、そのフローチャートが図４に描かれている。方法１００は、例えば、システム１のスイッチを入れて、１０１でおいて開始し、然る後、方法１００は、１０３に進み、そこでは、アクチベータ２７を含む測定チャンバ２１を提供する。これは、画定された量のアクチベータ２７を測定チャンバ２１に加えることを含んでよいが、好ましくは、画定された量のアクチベータ２７は、例えば、先に説明したように測定チャンバ２１の内面に固定されて或いは自由な形態において、測定チャンバ２１内に既に存在する。

次に、１０５において、サンプル、例えば、体液サンプルを、測定チャンバ２１に加える。そのようなサンプルは、関心の検体、例えば、好中球を含んでよく、アクチベータ２７は、典型的には、標的化された関心の検体と相互作用するよう選択され、この相互作用の結果である生成物の生成を引き起こす。例えば、関心の検体が好中球である場合、アクチベータ２７は、好中球に好中球リポカリン、例えば、ヒト好中球リポカリン（ＨＮＬ）を分泌させるｆＭＬＰであってよい。ステップ１５は、計量されたサンプルを含む測定チャンバ２１を含む使い捨て可能なカートリッジを、先に説明したようにシステム１の分析ユニット１０に挿入することを更に含んでよい。

同時に、タイマ３７を始動させて、測定チャンバ２１内のサンプルの滞留時間、即ち、サンプル中の関心の検体がアクチベータ２７に曝される時間を監視（モニタリング）してよい。関心の検体は測定チャンバ２１が完全に充填される前にアクチベータ２７と相互作用し始めることがあるが、関心の検体とアクチベータ２７との間の十分な相互作用が生じる時間スケールは、典型的には、サンプル中の関心の検体の量の決定に対する測定チャンバ２１の充填時間の影響が無視されてよいよう、測定チャンバ２１を測量されたサンプルで充填する時間スケールよりも桁違いに大きい。これはサンプル中の関心の検体の濃度が幾分低い場合に特に当て嵌まる。タイマ３７を始動させて、先に説明したように、測定チャンバ２１へのサンプルの挿入を検出するシステム１の検出器によって、測定チャンバ２１内のサンプルの滞留時間を監視してよい。タイマ３７は、検出器によって直接的に始動させられてよく、或いはプロセッサ３９がそのような検出器から関連する検出信号を受信することに応答してプロセッサ３９によって始動させられてよい。

測定チャンバ２１内へのサンプルの挿入後に、１０７において、測定チャンバ２１内のサンプルが一定の温度Ｔ、典型的には、サンプルの組成及び生物活性が先に説明したように適切に維持されることを保証するように定められる温度に維持されることを保証するために、加熱素子３１は、制御装置３３によって関与させられる(engaged)。コントローラ３３は、コントローラ３３がこの熱損失を補償するよう、計量されたサンプルからの所定の熱損失特性に基づいて加熱要素３１を制御するように構成されてよい。代替的に、コントローラ３３は、測定チャンバ２１に熱結合される温度センサに応答してよく、コントローラ３３は、温度センサによって提供される温度センサデータに基づいて測定チャンバ２１内の一定の温度Ｔ_ｄを維持するように構成される。

次に、１０９において、決定されるべきサンプル中の関心の検体の量について測定チャンバ２１内へのサンプルの挿入後に十分な時間が経過したか否かが決定される。例えば、システム１は、一定量の時間の後に計量されたサンプル中の関心の検体の量を決定するように構成されてよく、その場合、タイマ３７がこの一定量の時間を示す値に達したか否かが１０９において確認されてよい。代替的に、センサ３５は、計量されるサンプル内の生成物の濃度又は量がセンサ３５によって提供されるセンサデータから正確に決定されることがあるよう、下述の生成物と関連付けられるセンサ信号のセンサ信号強度が最小の閾値、例えば、信号が基線信号強度よりも十分に強いことを示す閾値に達したか否かを決定するために、関心の検体とアクチベータ２７との間の相互作用に由来する生成物のセンサ読取値を取得するよう、周期的に関与させられてよい。経過時間の量が不十分であると考えられる限り、方法１００は１０７に戻り、そこでは、測定されたサンプルが先に説明したように一定の温度Ｔ_ｄに維持される。十分な時間が経過したとひとたび決定されると、方法１００は１１１に進み、そこで、センサ３５は（１０９において決定された十分な量の時間と同一であってよい）サンプル滞留時間ｔｍで測定チャンバ２１内の測量されたサンプルを感知し、センサ信号を生成する。センサ信号は、典型的には、計量されたサンプル中の関心の検体とアクチベータ２７との間の相互作用に由来する生成物の検出量を示す信号強度を有する。

方法１００は引き続き１１３に進み、そこでは、プロセッサ３９が関心の検体ＡｎとアクチベータＡｃｔとの間の相互作用に由来する生成物Ｐの濃度又は量を決定する。疑義を避けるために、そのような相互作用は、関心の検体が生成物Ｐ、生成物Ｐがアクチベータ２７及び関心の検体の付加物であるアクチベータ２７と関心の検体との間の（可逆的）結合反応、アクチベータ２７と関心の検体との間の反応からの反応生成物Ｐなどを生成するよう、アクチベータ２７によって提供される刺激、例えば、触媒として作用する刺激であってよい。

プロセッサ３９は、典型的には、例えば、生成物Ｐの濃度又は量が１１１においてセンサ３５によって提供されるセンサデータから導き出されることがあるアルゴリズムを実施するように構成される、例えば、プログラムされる。例えば、プロセッサ３９は、所定の較正又はセンサ応答関数を使用して、特定の強度のセンサ信号を生成物の特定の濃度又は量に変換するように構成されてよい。この時点で、ｔ＝ｔ_ｍで取り込まれるセンサ信号は、典型的には、アクチベータ２７での関心の検体間の相互作用が未だ完了していないか或いは平衡に達していない間に取り込まれることに留意のこと。換言すれば、プロセッサ３９による生成物Ｐの決定される量又は濃度は、関心の検体とアクチベータ２７との間の完全な（又は平衡した）相互作用に起因する生成物Ｐの最終的な量又は濃度でない。しかしながら、それ自体は周知であるように、相互作用動力学、例えば、種、ここでは、関心の検体とアクチベータ２７との間の相互作用速度は、典型的には、相互作用温度、相互作用持続時間、関心の検体濃度［Ａ］及びアクチベータ濃度［Ａｃｔ］の関数である。前述から理解されるように、相互作用温度は、画定される温度Ｔ_ｄに等しく、相互作用持続時間は、測定時間ｔ_ｍに等しく、アクチベータ２７の濃度［Ａｃｔ］は、アクチベータ２７の量及び測定チャンバ２１内のサンプルの測量される容積であるので、唯一の未知の変数は、計量されるサンプル中の関心の検体の濃度［Ａ］である。換言すれば、相互作用がアクチベータ２７の画定された濃度を使用して画定された時間の量に亘って画定された温度で起こる関心の検体とアクチベータ２７との間の相互作用について、生成物Ｐの濃度［Ｐ］は、サンプル中の関心の検体２７の濃度と直接的に相関させられる。

結果的に、プロセッサ３９は、典型的には、関心の検体とアクチベータ２７との間の既知の相互作用動力学を表すアルゴリズムを用いて、センサ３５によって提供されるセンサ信号から導き出されるようなサンプル中の生成物の濃度［Ｐ］、タイマ３７によって提供されるような経過した時間の量ｔ_ｍ、一定の温度であってよい或いはコントローラ３３によってプロセッサ３９に提供されてよい画定された温度Ｔ_ｄ及びサンプルの測量された容積内のアクチベータ２７の所定の濃度［Ａｃｔ］からサンプル中の検体の濃度［Ａ］を計算するように、構成される、例えば、プログラムされる。このようにして、プロセッサ３９は、平衡を完了又は達成するために関心の検体とアクチベータ２７との間の相互作用を必要とせずに、関心の検体の量又は濃度［Ａ］（或いは実際には生成物の量又は濃度［Ｐ］）を迅速に決定するように構成されてよい。

この時点で、そのような相互作用動力学自体はよく知られており、簡潔さのためだけに詳細には記載されていないことに留意のこと。当業者に直ちに明らかであるように、相互作用の種類に依存して、異なる相互作用動力学モデルが必要とされることがある。例えば、異なる相互作用や反応順序に基づいて、多くの異なる種類の相互作用動力学モデルが存在するので、全てのこれらの異なる種類のモデルをある程度詳細に説明することは単に実現可能でない。

測量されたサンプル中の関心の検体の量又は濃度［Ａ］の決定後に、プロセッサ３９は、任意的に、決定された量又は濃度［Ａ］の表示を生成してよい。この表示は、システム１内の送信モジュール（図示せず）、例えば、無線送信モジュールを使用して、遠隔デバイス、例えば、遠隔受信器に送信されてよい。代替的に、プロセッサ３９は、表示がディスプレイ４１に表示されるよう、ディスプレイ４１を制御してよい。計量されたサンプル中の関心の検体の量又は濃度［Ａ］及び任意的な表示生成の決定後に、方法１００は、１１５において終了してよい。

上述の実施形態は本発明を限定するというよりもむしろ例示するものではあること及び当業者は添付の請求項の範囲から逸脱せずに多くの代替的な実施形態を設計できることが留意されるべきである。請求項において、括弧内に置かれる如何なる参照符号も、請求項を限定するものとして解釈されてならない。「含む」という用語は、請求項中に列挙される要素又はステップ以外の要素又はステップの存在を排除しない。ある要素に先行する不定冠詞は、そのような要素が複数存在することを排除しない。本発明は、幾つかの異なる要素を含むハードウェアによって実施されることができる。幾つかの手段を列挙するデバイスの請求項において、これらの手段のうちの幾つかは、１つの同じ品目のハードウェアによって具現されることができる。特定の手段が相互に異なる従属項において列挙されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせを有利に使用することがでないことを示さない。

ケアポイント(point of care)診断は急速に成長している医療領域である。ケアポイントにおける診断ツールの提供は、多くの場合には医療専門家の存在を必要とせずに、診断目的のために使用することができるデータ、例えば、中間診断関連性のデータの迅速な決定を可能にする。そのような診断ツールは、例えば、（使い捨て可能な）アッセイの形態において提供されることがある。その場合、使用者は、何らかの結合剤又は試薬を使用してサンプル中の関心の検体の濃度（の濃度）を検出するために、測定チャンバ内にサンプルを挿入することがある。
そのような一般的なバイオセンシングシステムの一例が、バイオプラットフォームと、コンピューティングシステムと、それらの間のインターフェースとを含む、生物遠隔測定システムと、手順を実行する反復的なルーチンを実装する動作ソフトウェアとを含む、（P.A. Serra et al. - In: P.A. Serra: “Biosensors”, 1 February 2010 (2010-02-01), Intech, Vukovar, Croatia, XP055324344, 241-260ページからの）”Chapter 14: Design and Construction of a Distributed Sensor NET for Biotelemetric Monitoring of Brain Energetic Metabolism using Microsensors and Biosensors”に開示されている。
バイオセンシングシステムにおいて使用されるプラットフォームの一例をＷＯ２００５／１０８６０に見出すことができ、それはプローブと標的分子との間の特別な相互作用を検出するデバイス及び方法を開示している。前記デバイスは、基板を含むマイクロアレイを含み、基板上で、プローブ分子がアレイ要素上で不動にされ、マイクロアレイは、デバイスの第１の表面に配置され、前記デバイスは、マイクロアレイがその上に配置される第１の領域と第２の表面との間に定められる反応チャンバを含み、マイクロアレイと第２の表面との間の距離は、修正可能である。
より具体的な診断ツールの他の例は、アッセイで試験したサンプル中の関心の抗原の存在を検出するために使用されることがある酵素結合免疫吸着アッセイ(enzyme-linked immunosorbent assay)である。そのようなアッセイにおいて、関心の検体は、アクチベータ（活性化因子）、例えば、検出されることがある生成物の生成を引き起こす酵素との相互作用に続いて検出される。代替的に、幾つかの関心の検体は、直接検出されることがある。例えば、グルコース。そのような検出は、任意の適切な方法において、典型的には、何らかの種類のセンサ、例えば、そのサンプル中に存在する関心の検体の量の関数であるサンプルの光学的特性を決定する光センサ、関心の検体が結合することによりそのインピーダンス又は静電容量などのようなセンサの測定可能なパラメータにおける変化を引き起こすことがある官能化表面を有するバイオセンサを使用して、達成されてよい。

そのような診断ツールの他の例が、国際公開第２００７／１４３６６９号に開示されており、それはリアルタイムで表面に結合されるプローブへの溶液中の検体の結合を測定する方法及びシステムが開示している。その方法は、複数の異なる検体を有する流体容積を複数の異なるプローブを有する固体基板と接触させることを含む。プローブは、分析物に特異的に結合することができる。その方法は、流体容積が固体基板と接触している間に複数の時点で信号を測定することも含む。複数の時点で測定される信号は、プローブとの検体の結合量と相関させることができる。このようにして、相関はオンザフライ(on the fly)で決定されることがある。しかしながら、これは相当な処理力を必要とし、それはコストの観点から望ましくないことがある。その上、特定の検体の結合量を決定することができる前に複数の測定を行う必要は、測定結果が速やかに利用可能でない場合があることを意味し、それも不利である。

Claims (15)

1. サンプル中の関心の検体を検出するシステムであって、
   前記サンプルを測量し、前記関心の検体と相互作用するときに生成物の生成を引き起こす画定された濃度のアクチベータを含む、測定チャンバと、
   該測定チャンバに熱結合される加熱要素と、
   前記測定チャンバが画定された温度に維持されるよう前記加熱要素を制御するように構成されるコントローラと、
   前記生成物を検出するように構成されるセンサと、
   前記サンプルと前記アクチベータとの間の相互作用時間を計るように構成されるタイマと、
   前記センサ及び前記タイマに応答するプロセッサとを含み、該プロセッサは、前記測定チャンバへの前記サンプルの追加後に、
   − 前記相互作用の終了前に前記センサによって提供される前記測定チャンバ内の前記生成物の量を示すセンサ信号、
   − 前記画定された温度及び前記画定された濃度での前記関心の検体と前記アクチベータとの間の既知の相互作用動力学、及び
   − 前記センサ信号の生成時の前記相互作用時間
   から前記サンプル中の前記関心の検体の量を決定するように構成される、
   システム。
2. 前記測定チャンバは、使い捨て可能なカートリッジによって構成され、当該システムは、前記加熱要素と、前記コントローラと、前記センサと、前記タイマと、前記プロセッサと、前記使い捨て可能なカートリッジを受け入れるように構成される空洞とを含む、分析ユニットを更に含む、請求項１に記載のシステム。
3. 前記プロセッサは、前記コントローラ及び前記タイマのうちの少なくとも１つを収容する、請求項１又は２に記載のシステム。
4. 前記測定チャンバへの前記サンプルの追加を検出する検出器を更に含み、前記タイマは、前記検出器に応答する、請求項１乃至３のうちのいずれか１項に記載のシステム。
5. 前記センサは、前記タイマからの制御信号に応答して前記センサ信号を生成するように構成される、請求項１乃至４のうちのいずれか１項に記載のシステム。
6. 前記関心の検体は、小さな分子、電解質、血液ガス、タンパク質、又は核酸であり、且つ／或いは
   前記アクチベータは、ｆＭＬＰ（ホルミル−メチオニル−ロイシル−フェニルアラニン）、ＣＲＰ（ｃＡＭＰ受容タンパク質）、抗原、内因性又は外因性の危険関連分子パターン及び微生物病原体関連分子パターンのうちの少なくとも１つである、
   請求項１乃至５のうちのいずれか１項に記載のシステム。
7. 前記生成物は、ヒト好中球リポカリンであり、前記アクチベータは、ｆＭＬＰである、請求項６に記載のシステム。
8. 請求項１乃至７のうちのいずれか１項に記載のシステムを用いてサンプル中の関心の検体を検出する方法であって、
   前記関心の検体と相互作用するときに生成物の生成を引き起こす画定された濃度のアクチベータを収容する測定チャンバを提供するステップと、
   前記測定チャンバを前記サンプルで充填することによって前記サンプルを測量するステップと、
   前記加熱要素を用いて前記関心の検体と前記アクチベータとの間の前記相互作用の間に前記測定チャンバを画定された温度に維持し、前記タイマを用いて前記サンプルと前記アクチベータとの間の相互作用時間を計るステップと、
   画定された相互作用時間の後に前記センサを用いて前記生成物の量を感知するステップと、
   前記プロセッサを用いて
   − 前記生成物の前記感知された量、
   − 前記画定された温度及び前記画定された濃度での前記関心の検体と前記アクチベータとの間の既知の相互作用動力学、及び
   − 前記画定された相互作用時間
   から前記サンプル内の前記関心の検体の量を決定するステップとを含む、
   方法。
9. 前記画定された温度は、２５〜４０℃の範囲内にあり、好ましくは、前記画定された温度は、３０〜３９℃の範囲内にあり、より好ましくは、前記画定された温度は、３６〜３８℃の範囲内にある、請求項８に記載の方法。
10. 前記画定された濃度は、０．００３〜０．３μＭの範囲内にあり、好ましくは、前記画定された濃度は、０．０１〜０．１μＭの範囲内にあり、より好ましくは、前記画定された濃度は、０．０２５〜０．０５μＭの範囲内にある、請求項８又は９に記載の方法。
11. 前記画定された相互作用時間は、１５分未満であり、好ましくは、前記画定された相互作用時間は、１０分未満であり、より好ましくは、前記画定された相互作用時間は、５分未満である、請求項８乃至１０のうちのいずれか１項に記載の方法。
12. 前記サンプルは、全血、好中球を含む誘導血液サンプル、血漿、血清、膿、尿又は汗のような、体液である、請求項８乃至１１のうちのいずれか１項に記載の方法。
13. 前記関心の検体は、小さな分子、電解質、血液ガス、タンパク質、又は核酸であり、且つ／或いは
    前記アクチベータは、ｆＭＬＰ（ホルミル−メチオニル−ロイシル−フェニルアラニン）、ＣＲＰ（ｃＡＭＰ受容タンパク質）、抗原、内因性又は外因性の危険関連分子パターン及び微生物病原体関連分子パターンのうちの少なくとも１つである、
    請求項８乃至１２のうちのいずれか１項に記載の方法。
14. 前記生成物は、ヒト好中球リポカリンであり、前記アクチベータは、ｆＭＬＰである、請求項８乃至１３のうちのいずれか１項に記載の方法。
15. 前記関心の検体と相互作用するときに生成物の生成を引き起こす画定された濃度のアクチベータを収容する測定チャンバを提供するステップは、
    該測定チャンバを含む使い捨て可能なカートリッジを提供するステップと、
    該使い捨て可能なカートリッジを分析ユニット内に挿入するステップとを含む、
    請求項８乃至１４のうちのいずれか１項に記載の方法。

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