JP2021507387A

JP2021507387A - 実験室器具の選択および構成

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Publication number: JP2021507387A
Application number: JP2020533060A
Authority: JP
Inventors: オーガニ，ソーラブファラマーツィ; エリックヴァルレ，; マータンビュー，; ペーエール．エルガザリタルビ，
Original assignee: Beckman Coulter Inc
Current assignee: Beckman Coulter Inc
Priority date: 2017-12-19
Filing date: 2018-12-17
Publication date: 2021-02-22
Also published as: CN111433610A; WO2019126033A1; US20200410422A1; EP3698145A1

Abstract

本開示される技術は、種々の方法、システム、機械、およびコンピュータプログラム製品を実装するために使用されることができる。実験室器具の選択および実験室器具への試薬の割当は、種々のタイプの制約に対してコスト関数を最小化するコンピュータプログラムを使用することによって最適化され得る。これらの制約は、試験に関する需要、実験室器具の動作能力、実験室器具の試薬容量等を含み得る。いくつかの実施形態では、この最適化は、試薬の割当を機械の選択と組み合わせ、適切な実験室器具の選択を補助し得る。

Description

本明細書に開示される技術は、種々のタイプの実験室器具の選択および／または構成に適用可能であり得る。

（背景）
概して、種々のタイプの物質に関して試験を実施し得るような実験室は、試験を実施するための実験室器具と、それを用いて試験が実施され得る試薬との両方を要求し得る。実験室器具の選択および試薬の割当に関連する競合する考慮点を平衡させる種々の方法が、試されている。しかしながら、実験室器具を選択し、試薬または他の消耗品を用いてそれらを構成することに対する、本明細書に説明されるようなアプローチは、当技術分野において以前に使用されていないと考えられる。

（概要）
本開示される技術は、種々の方法、システム、機械、およびコンピュータプログラム製品を実装するために使用されることができる。例えば、いくつかの側面では、本開示に基づいて、当業者は、実験室において実施されるべき試験に関する需要の形式表現を定義することと、試験を実施することと関連付けられるコストを最適化するための予め定義されたパラメータの集合を含む、形式表現に基づいて、試験を実施するステップにおいて使用するための１つまたは複数の実験室器具の推奨と、１つまたは複数の実験室器具の間における試薬の割当とを提供することとを含む方法を実装し得る。そのような方法を実施するためのコンピュータを構成するように動作可能な命令を備えるコンピュータプログラム製品と、実行されるとコンピュータにそのような方法を実施させるように動作可能な命令とともに構成されるコンピュータを備える機械とがまた、いくつかの側面において実装され得る。

本開示される技術がどのようにして潜在的に実装され得るかに関するさらなる情報が、本明細書に記載され、サンプルに関する変形例が、本書に記載される材料に基づいて、当業者に即座に明白であり、過度の実験をすることなく、当業者によって実践され得る。故に、この概要に説明される例示的方法および機械は、例証にすぎないものとして理解されるべきであり、本書または任意の関連する文書によって提供される保護の範囲に関する限定として取り扱われるべきではない。

図１は、本明細書に説明される技術の側面がいくつかの実施形態において展開され得る環境のブロック図である。

図２は、実験室内の分析器具がどのようにして試薬とともに備蓄され得るかを判定するためにいくつかの実施形態において使用され得る方法を図示する。

ここで図に目を向けると、図１は、本明細書に説明される技術の側面がいくつかの実施形態において展開され得る環境のブロック図である。その環境において、いくつかの実施形態では、（例えば、実験室における）ユーザコンピュータ１０１は、ネットワーク１０３を経由してサーバ１０２に接続し得る。サーバ１０２は、ユーザコンピュータ１０１からの要求に応答して、ユーザコンピュータにインターフェースを提供し得る。例えば、サーバ１０２は、インターネットを経由してユーザコンピュータ１０１に接続されるウェブサーバであり得、ＧＥＴコマンドに応答して、ユーザコンピュータ１０１上のブラウザによって解釈されるべきＨＴＭＬ、ＪａｖａＳｃｒｉｐｔ（登録商標）、および／または、他のコードを送信するように構成される。そのような実装において、ユーザコンピュータ１０１に送信されるコードは、サーバ１０２または１つまたは複数のデータベース１０４上に記憶され得る、または、ユーザコンピュータ１０１からの要求に応答して、サーバ１０２によって動的に生成され得る。いったんコードがユーザコンピュータ１０１において受信されると、ユーザは、次いで、そのコンピュータ１０１によって提供されるインターフェースを使用し得、サーバ１０２によって提供される情報を閲覧し、かつ／または、さらなる相互作用に関与する。例えば、いくつかの実施形態では、ユーザは、サーバ１０２に提供し得、サーバは、次いで、（例えば、そのメモリ内に記憶される命令の実行を通して）その情報を処理し、１つまたは複数の結果をユーザコンピュータ１０１に戻すように提供する。

いくつかの実施形態は、上記に説明されるようなブラウザベースのインターフェースに対する代替物を使用してもよい。例えば、いくつかの実施形態では、ユーザコンピュータ１０１は、汎用目的言語（例えば、ＨＴＭＬ、ＪａｖａＳｃｒｉｐｔ（登録商標）、または他のもの）を解釈するブラウザに依拠するのではなく、カスタマイズされたデータ伝送プロトコルを使用してサーバ１０２と自動的に相互作用し得る特殊目的クライアントアプリケーションを提供されてもよい。同様に、図１に示されるような遠隔サーバを伴うアーキテクチャを使用するのではなく、いくつかの実装では、図１のアーキテクチャに関して説明されるような機能性が、ユーザコンピュータ１０１自体の上にローカルに提供され得ることが可能性として考えられる。故に、ユーザコンピュータ１０１から遠隔のサーバ１０２上で処理が主に実施されるアーキテクチャの上記の議論は、例証にすぎないものとして理解されるべきであり、本開示の利益を主張する本書または任意の他の文書によって提供される保護に関する限定として取り扱われるべきではない。

ここで図２に目を向けると、その図は、どのようにして実験室内の分析器具が試薬とともに備蓄され得るかを判定するために、いくつかの実施形態において使用され得る方法を図示する。図２に示されるように、そのような方法は、いくつかの実施形態では、実験室器具間に割り当てられ得る試薬を定義するステップ２０１を含んでもよい。これは、例えば、試薬の属性（例えば、それらが中に入れられる容器のサイズ（例えば、小さい媒体または大きいボトル）、種々の容器が占有し得る分析器具内の位置の数、特定のタイプの実験室器具を使用して特定のサイズの容器の中で試薬を用いて実施され得る試験の数、および、試薬の種々の容器のコスト）を規定することを含んでもよい。同様に、図２に示されるような方法はまた、試薬が割り当てられ得る実験室器具を定義するステップ２０２を含んでもよい。これは、例えば、構成される実験室器具（例えば、それらに割り当てられる試薬を有する実験室内に存在する分析器）、ならびに、それらの実験室器具の種々の属性（例えば、それらが潜在的に実施し得る試験、特定の試験のためにそれらを較正するためのコスト、および試薬を保持するためのそれらの容量）を規定することを含んでもよい。図２の方法はまた、実験室が所与の日（または試薬の補充の間の他の時間周期）において実施する（もしくは実施することが予期される）試験のそれらのタイプのそれぞれの平均数に等しいものとして、実験室における種々のタイプの試験に関する需要を定義することを含み得る、実験室に関する需要プロファイルを定義すること２０３を含む。

図２のプロセスでは、需要、実験室器具、および試薬が定義されると（２０１、２０２、２０３）、需要、実験室器具、および試薬情報の形式表現が、作成される（２０４）。これは、例えば、前述の定義ステップ２０１、２０２、２０３の間に得られる情報を取り込むことと、実験室活動のモデル化を可能にするために開発されている方程式の集合のためのパラメータとしてそれを使用することとによって、行われ得る。例えば、いくつかの実施形態では、方程式１〜６（下記）が、形式表現を作成すること２０４において使用され得、それらの方程式のためのパラメータは、試薬、実験室器具、および需要プロファイルの定義ステップ２０１、２０２、２０３の間に規定され得る。

図２の議論を継続すると、その図に描写されるプロセスでは、いったん試薬、実験室器具、および需要の形式表現が、実験室に関して作成されると（２０４）、それらの表現は、線形ソルバ（例えば、ＩＢＭ製Ｃｐｌｅｘソルバ）と併用され、種々の構成の実験室に対するコストを表す関数を最小限にさせることができる。例えば、いくつかの実施形態では、方程式１〜６に上記に記載されるような制約が、方程式７に示されるようなコスト関数と組み合わせられ、コスト関数が最小限にされると、実験室の器具間に最適化された試薬の割当を生成（２０５）し得る方程式の集合を作成し得る。
また、図２に示されるように、いくつかの実施形態では、最適化された割当が生成された後（２０５）、需要プロファイルを定義するステップ２０３、形式表現を作成するステップ２０４、および、最適化された割当を生成するステップ２０５が、繰り返されてもよい。これは、例えば、実験室が、あるタイプの試験がある曜日に実施され、異なる需要プロファイルが異なる曜日にわたって作成される場合に可能性として考えられる、より良好な結果につながり得るようにその作業を編成する場合に、有用であり得る。

最後に、適切な割当が生成された後（２０５）、試薬は、生成された割当に従って器具に割り当てられ得る（２０６）。例えば、ソルバが、方程式７のコスト関数の最小限化をもたらすｘ_ｈｓｊに関する値の集合（そのそれぞれが、分析器ｊに配分されるべきである、試験ｈのためのサイズｓの試薬ボトルの数を表す）を識別する場合、その間にその値の集合を導出するために使用された需要プロファイルが有効であると見なされた時間周期（例えば、１ヶ月）にわたって、実験室内の分析器具は、生成されたｘ_ｈｓｊ値の集合によって提供される数およびサイズの試薬ボトルを備蓄され得る。次いで、需要プロファイルが、もはや有効でなくなったとき（例えば、月末）、新しいプロファイルが、定義され得（２０３）、新しい割当が、生成され得（２０５）、プロセスが、繰り返し得る。

上記の議論は、いくつかの実施形態が実験室器具への試薬の最適化された割当を判定することにおいて使用し得る方程式の集合を提供したが、上記の方程式の使用は、必須ではなく、他の実施形態は、他の方程式を使用し得ることを理解されたい。例えば、いくつかの実施形態では、上記の方程式１〜７等の方程式の集合が、実験室が実施する試験の分野の各々に関して方程式の別個の集合に分解され得、それらの方程式の別個の集合は、個々に最適化され、実験室内の器具の各々に関する割当を見出し得る。例証するために、具体的な分野に関する最適化された割当を判定するために使用され得る方程式の集合を提示する下記の表１を検討されたい。
表１の方程式の集合では、ＸおよびＨ^ｄは、それぞれ、検討中の特定の分野に特有であった実験室器具ならびに試験を表す。

他の変形例もまた、いくつかの実施形態において可能性として考えられ得る。例えば、いくつかの実施形態は、実験室のための器具の最適化された選択を判定する問題に対して最適化された試薬の割当を判定するために、上記に説明されるものと同様の技法を適用してもよい。これは、例えば、新しい実験室が構築されており、かつ、コンサルタントまたは営業担当者が、実験室が購入を希望し得る機器に関して推奨している場合に、行われ得る。このタイプの場合では、下記の方程式８〜１４等の方程式が、器具選択の問題において考慮されるべき制約を表すために使用され得る一方、方程式１５は、器具の最適な選択を判定するために最小限にされるコスト関数を表し得る。

いくつかの実施形態が、最適化された器具の選択を試薬の最適化された割当と組み合わせ得ることもまた、可能性として考えられる。いくつかの実施形態は、各タイプの十分な潜在的な器具が含まれることを確実にする一方、最適化問題が算出不可能となるリスクを低減させることに役立ち得る境界も提供するために、潜在的な分析器の集合の中に含むべき各タイプの器具の数を事前計算するステップを含んでもよい。本タイプの事前計算が生じる実施形態では、下記の方程式１６〜１９が、各タイプの潜在的な器具の数を定義するために使用され得る。

潜在的な器具の集合（Ｍ）を定義するために方程式１６〜１９等の方程式を使用し、集合Ｍからの器具ｊが選択される場合には１であり、そうでなければ０である決定変数としてｕ_ｊを使用する実施形態では、表２（下記）に示されるような方程式の集合が、実験室が満足しなければならない制約と、器具の適切な選択および試薬の割当によって最小限にされるべきコスト関数との両方を定義するために使用され得る。
表２の方程式の集合において、ｕ_ｊは、器具ｊが選択される場合、１であり、そうでなければ０であり、ＨＭ_ｈｊは、試験ｈが分析器ｊによって潜在性に行われ得る場合、１であり、そうでなければ０であり、ＬＳ_ｊは、機械ｊの寿命を示し、ＮＤは、１年あたりの実験室の稼働日数を示し（例えば、ＮＤ＝３６５）、残りのパラメータは、方程式３〜７および方程式１２〜１４ならびに表１の文脈において記載される同一の意味を有する。

当然ながら、いくつかの実施形態では、器具の選択および／または構成を最適化するために使用される方程式を編成するための付加的変形例が可能性として考えられ得ることを理解されたい。例えば、いくつかの実施形態では、非分析器具（例えば、遠心分離機）を選択する問題は、分離され、方程式１２および方程式１３の制約を条件として、下記の方程式２０を最小限にさせることによって対処され得る。
分析器具を選択する問題（およびどの試薬がそれらの器具のうちのいずれに割り当てられるべきかの構成）は、次いで、表１に記載されるような方程式を使用して対処され、実験室が処理する試験を有する分野毎に必要な器具を別個に最適化し得る。

他のタイプの変形例もまた、可能性として考えられ得る。例えば、上記に説明されるような、最適化のための潜在的な器具の集合を追加投入するいくつかの実施形態では、集合の中に含まれかつ制約として常時選択されるべきである既存の器具を規定することが、可能性として考えられ得る。これは、例えば、実験室が、その能力の拡張を検討し、かつ、これが完全に白紙状態で動作していた場合に最適である器具ではなく、そうするためにこれが購入するべき付加的器具を知ることを希望する場合に、有益であり得る。同様に、実験室が、種々のタイプの器具を購入することに関して長期の方略決定を求めている場合、これは、次年度のための種々のタイプの試験に関する需要予測とともに、本明細書に開示されるような技術を利用し得る。いくつかの実施形態において可能性として考えられ得る変形例のあるタイプの別の実施例として、いくつかの実施形態が、複数の分野と関連付けられる分析器を含む器具の選択および／または構成を最適化するために使用されてもよい。これは、例えば、複数の部品を有するものとして個々の分析器をモデル化することによって、行われ得、その部品は、各々、特定の分野と関連付けられ、その分野における試験を実施するために使用される試薬を保持するための容量を有する。いくつかの実施形態において、これらのタイプの複数の分野の器具に関する器具の最適な選択および構成を識別するために使用され得る方程式の集合が、下記の表３に提示される。

表３では、ｐは、分析器の部品の集合Ｐにおける分析器の部品の添字として使用され、部品ｐへの参照を含む他のパラメータは、単一部品の分析器の文脈において以前に議論された同様のパラメータに類似するものとして理解されるべきである。例えば、ＡＰＯＣ_ｊｐは、ＡＰＯＣ_ｊに類似するものとして見られるべきであり、分析器ｊの部品ｐの動作能力を表すために表３において使用される。同様に、ｘ_ｈｓｊｐは、試薬ボトルｈの、サイズがｓである、分析器ｊの部品ｐに配分された数として理解されるべきであり、ＭＰＤ_ｊｐｄは、分析器ｊの部品ｐが、分野ｄにおけるものであるかどうかを表す値（該当する場合１であり、そうでなければ０である）として理解されるべきであり、ＨＭＰ_ｈｊｐは、試験ｈが分析器ｊの部品ｐによって潜在的に行われることができるかどうかを表す値（該当する場合１であり、そうでなければ０である）として理解されるべきであり、ｇ_ｊｐは、試験の観点からの分析器ｊの部品ｐの１時間あたりの能力として理解されるべきであり、ＲＫ_ｊｐは、分析器ｊの部品ｐの試薬ボトルの位置の数として理解されるべきであり、ｙ_ｈｊｐは、試験ｈが分析器ｊの部品ｐによって行われるかどうかを表すもの（該当する場合１であり、そうでなければ０である）として理解されるべきである。ＮＤおよびＬＳ_ｊは、それらのパラメータが表２において使用されたときと同一の意味を有する。

潜在的な変形例のさらに別の実施例として、いくつかの実施形態では、制約およびコスト関数は、（パラメータＱ_ｈｊに関連して以前に議論された）較正コストを省略する方法でモデル化され得ることが可能性として考えられる。例えば、これは、較正コストが、器具（例えば、血液学分野におけるもの）の上で実行される具体的な試験に結び付けられる場合に、有益であり得る。いくつかの実施形態において使用され得る、最適化された器具の選択および試薬の割当を識別する一方で較正コストを無視するために使用され得る例示的方程式が、下記に、表４に記載される。その表において、ｕ_ｊは、特定の器具が選択されたかどうかに応じて０または１の値を有する整数であり、全ての他のパラメータは、方程式２〜５および方程式１２〜１４ならびに表２の文脈において以前に議論されたものと同一の意味を有する。

本発明者らの技術に関するさらなる変形例、それに関する特徴、および、その潜在的な実装ならびに適用が、本開示に照らして当業者に明白であり、過度の実験をすることなく、当業者によって実践され得る。故に、本書または本書の開示の利益を主張するいかなる文書のいずれも、本明細書に説明される発明者の技術の具体的な実施形態に限定されるものとして取り扱われるべきではない。

本明細書で使用される場合、単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、文脈が明確に他の態様を示さない限り、複数の指示物を含む。本発明は、ここで、明確化および理解の目的のために詳細に説明されている。しかしながら、ある変更および改変が、添付の請求項の範囲内で実践され得ることを理解されたい。

本明細書で使用される場合、「実験室器具」または「器具」は、サンプルを分析すること、または、その分析を促進または可能にすることにおいて使用されるデバイスを指す。これらのタイプのデバイスの実施例は、分析器具と、遠心分離機械と、選別および経路指定機械とを含む。

本明細書で使用される場合、用語「機械」は、デバイスまたは複数のデバイスの組み合わせを指す。

本明細書で使用される場合、用語「集合」は、同様の性質、設計、または機能のうちのゼロまたはそれを上回るもののいくつかのもの、群、もしくは組み合わせを指す。

本明細書で使用される場合、あることが「いかなる手動の介入も伴わずに」行われるという陳述は、そのことが自動的に行われることを意味する。

本明細書で使用される場合、用語「ｂａｓｅｄｏｎ（〜に基づく）」は、あることが、「〜に基づく」ものとして示されているものによって少なくとも部分的に判定されることを意味する。あることが、他のものに基づいて完全に判定されなければならないことを示すために、これは、これがそれによって完全に判定されるものに「排他的に」基づくものとして説明される。

本明細書で使用される場合、修飾語句（例えば、「第１の」、「第２の」等）は、単に、可読性を改良するために使用される標識であり、それらが修飾する物品間にいかなる時間的または実質的な差異も含意するように意図されるものではない。例えば、請求項において、物品を「第１のプログラム」および「第２のプログラム」と称することは、「第１のプログラム」が最初に作成されること、または、２つのプログラムがコンピュータによって実行されると必然的に異なることを生じさせることを示すように理解されるべきではない。同様に、請求項において使用されるとき、用語「コンピュータ」および「サーバ」は、同義語であるものとして理解されるべきであり、その異なる用語は、請求項の可読性を向上させるために使用され、それらの異なる用語を使用して称される物品間にいかなる物理的または機能的な差も含意するために使用されるものではない。

Claims

少なくとも１つのプロセッサを備えるデバイス上に実装される方法であって、前記方法は、
ａ）実験室において実施されるべき試験に関する需要の形式表現を定義することと、
ｂ）前記試験を実施することと関連付けられるコストを最適化するための予め定義されたパラメータの集合を含む、前記形式表現に基づいて、前記試験を実施するための１つまたは複数の実験室器具の推奨と、前記１つまたは複数の実験室器具の間における試薬の割当とを提供することと
を含む、方法。
前記推奨は、前記１つまたは複数の実験室器具の間における試薬の推奨される割当を含む、請求項１に記載の方法。
前記推奨は、前記実験室にまだ存在していない１つまたは複数の実験室器具を購入するための推奨を含む、請求項１または請求項２のいずれかに記載の方法。
前記推奨は、前記実験室にすでに存在する少なくとも１つの実験室器具を使用するための推奨を含む、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
前記１つまたは複数の実験室器具は、複数の分野における試験を実施することが可能である少なくとも１つの実験室器具を含む、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
前記複数の分野は、
ａ）免疫学と、
ｂ）化学と、
ｃ）血液学と、
ｄ）凝固と
から成る群から選択される少なくとも２つの分野を含む、請求項５に記載の方法。
前記推奨は、１つまたは複数の分析前動作を実施するための１つまたは複数のコストを表すコスト関数を最小限にさせることに基づく、請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
前記１つまたは複数の分析前動作は、選別と、遠心分離とを含む、請求項７に記載の方法。
コンピュータプログラム製品であって、請求項１〜８のいずれかに記載の方法を実施するためのコンピュータを構成するために動作可能な命令を記憶する非一過性コンピュータ可読媒体を備える、コンピュータプログラム製品。
機械であって、実行されると請求項１〜８のいずれかに記載の方法を実施するために動作可能な命令の集合とともに構成されるコンピュータを備える、機械。