JP2021520214A - 検体を決定する方法及び分析システム - Google Patents

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Abstract

サンプルは、同じタイプの複数のカートリッジを含むバッチからのカートリッジを使用して測定される。その処理で測定された測定結果は評価され、測定結果を評価するために、基準サンプルの測定中に同じバッチの複数のカートリッジを使用して予め別々に測定された基準結果がこれに加えて使用される。サンプルの検体は、測定結果から決定される。評価中に、基準結果及び/又は測定結果は、好ましくは正規化される。【選択図】図1

Description

本発明は、サンプルの検体を決定する方法、サンプルの検体を決定するための分析システム、及びコンピュータプログラムに関する。
本発明は、好ましくは、特に好ましくは例えば疾患及び/又は病原体の存在などに関する分析及び診断のための及び/又は血液値、抗体、ホルモン、又はステロイドなどを決定するための特にヒト又は動物の好ましくは生体サンプルの分析、試験、又は検査に関する。本発明の分野は、従って、特に生物分析の分野である。任意的に、特に環境分析又は食品安全性のために及び/又は他の物質を検出するために食品サンプル、環境サンプル、又は他のサンプルの検査又は試験が実施されることも可能である。
好ましくは、サンプルの少なくとも1つの検体(ターゲット検体)は、本発明を使用して決定、識別、又は検出することができる。特に、サンプルを検査又は試験する時に、少なくとも1つの検体は、例えば疾患及び/又は病原体の検出又は識別を可能にするために定性的又は定量的に決定することができる。
本発明の意味での検体は、特に核酸配列、特にDNA配列及び/又はRNA配列、及び/又はタンパク質、特に抗原及び/又は抗体である。特に核酸配列及び/又はタンパク質は、本発明を使用してサンプルの検体として決定、識別、又は検出することができる。本発明は、特に非常に好ましくは、核酸配列を検出又は識別するための核酸アッセイ、及び/又はタンパク質を検出又は識別するためのタンパク質アッセイを実行するためのシステム、デバイス、及び他の装置に関する。
本発明は、特にポイント−オブ−ケアシステムとして公知のもの、すなわち、特にモバイルシステム、デバイス、及び他の装置に関し、かつサンプル採取場所での及び/又は中央検査室などとは独立に又は遠隔にサンプルの検査又は試験を実行する方法に関する。ポイント−オブ−ケアシステムは、好ましくは、自律的に又は公共電気エネルギ供給網から独立に作動することができる。
US 2005/0249633 A1は、サンプル内のタンパク質又はDNAのような複数の検体を検出して定量的に決定するための分析システムを開示している。システムは、サンプルの試験に使用されるカーリッジを受け入れるように構成されたデバイスを含む。システムは、カートリッジを識別し、かつ較正パラメータ値(これは、更に指定されていない)、試験手順とアルゴリズム、及びカートリッジに対するロット情報を決定する。アルゴリズム及び較正パラメータ値は、決定された数値を検体濃度に変換するのに使用される。この文書は、較正に関するいずれの詳細も開示していない。
US 5,096,669は、生体サンプル、特に血液を検査するためのポイント−オブ−ケアシステムを開示している。システムは、使い捨てカートリッジと分析デバイスを含む。サンプルを受け入れた後で、カートリッジは、検査を実行するために分析デバイスに挿入される。カートリッジは、マイクロフルイディックシステムと電極を含むセンサ装置とを含み、このセンサ装置は、較正流体によって較正され、その後にサンプルを検査するのに使用される。
更に、WO 2006/125767 A1は、使い捨てカートリッジと、使い捨てカートリッジを使用して分子診断分析を全自動で処理して評価するための分析デバイスとを含む統合されて自動化されたDNA又はタンパク質分析のためのポイント−オブ−ケアシステムを開示している。カートリッジは、サンプル、特に血液を受け入れるように設計され、かつ特に、結合されたPCR増幅産物又は核酸配列を酸化還元サイクル過程として知られるものでターゲット検体として検出することを次に可能にするために、細胞破砕と、PCRと、捕捉分子に結合されてラベル酵素を与えられたPCR増幅産物Vの検出とを可能にする。
遺伝子発現解析では、数千個までの遺伝子の発現を同時に測定することを可能にするマイクロアレイとして公知のものが多くの場合に使用される。マイクロアレイを使用して測定されたデータは、マイクロアレイを使用して測定されたデータを比較し、従って使用することを可能にするために最初に処理する必要があることは公知である。技術上の又は製造関連のアーティファクト、不正確さ、又は個々のマイクロアレイ間の僅かな偏差は、測定されたデータ又は信号が直接比較できないという結果に至る。これらのデータを(より良く又はより多く)比較可能にすることを目標としたデータ処理は正規化と呼ばれる。データの正規化の目標は、データ内の技術的なアーティファクトを真の生物学的な原因と区別することができることである。一部の正規化方法は、Bolstad他「分散と偏差に基づく高密度オリゴヌクレオチドアレイデータに関する正規化方法の比較(A comparison of normalization methods for high density oligonucleotides array data based on variance and bias)」、Bioinformatics 19(2)、2003年、185−193頁に記載されている。
US 2005/0249633 A1 US 5,096,669 WO 2006/125767 A1 DE 10、2011、015、184 B4 EP 1 636 599 B1
Bolstad他「分散と偏差に基づく高密度オリゴヌクレオチドアレイデータに関する正規化方法の比較(A comparison of normalization methods for high density oligonucleotides array data based on variance and bias)」、Bioinformatics 19(2)、2003年、185−193頁
本発明の目的は、ポイント−オブ−ケアシステムを使用して特に検体の決定に関して未知サンプルの定量分析を可能にすることである。
上記の目的は、請求項1による方法、請求項34による分析システム、又は請求項39によるコンピュータプログラムによって達成される。有利な展開は、従属請求項の主題である。
提案する方法では、未知サンプルの少なくとも1つの検体又は複数の検体が識別又は決定される。サンプルは、生体サンプル又は生体物質のサンプルであることが好ましい。しかし、サンプルは、異なるサンプル、例えば化学サンプルである場合がある。
サンプルを検査、試験、又は測定するためにカートリッジが使用される。サンプルは、1又は複数の検体を決定又は識別するためにカートリッジを使用して測定される。
検体を決定している間に測定された測定結果は、特に測定後又は測定に続いて評価される。
サンプルを検査又は試験するために又は検体を決定又は識別するのに使用されるカートリッジは、バッチ処理で特に一緒に製造された複数の類似カートリッジのバッチからのカートリッジであることが好ましい。バッチは、少なくとも100個、より好ましくは少なくとも1,000個、特に少なくとも10,000個、特に好ましくは少なくとも50,000個のカートリッジを含む又はそれらから成ることが好ましい。
好ましくは、測定結果を評価するのに基準結果がこれに加えて使用される。 特に好ましくは、基準結果は、予め測定されたもの、すなわち、同じカートリッジバッチの複数のカートリッジを使用する基準サンプルの測定中にサンプルの測定とは別に(未知)サンプルの測定の前に及び/又はカーリッジの販売又は配送の前に測定されたものである。これは、検体の正確な及び/又は定量的な決定に寄与する。特に、これは、迅速に、確実に、及び/又は定量的に検体を特に同じく同時に及び/又は複数の検体を決定することを可能にする。
検体を決定している間に測定された測定値は、特に測定後に又は測定に続いて又は評価中に正規化されることが好ましい。測定結果は、数回及び/又は異なる基準結果を用いて正規化されることが好ましい。これは、測定結果の比較可能性の向上及び/又はサンプルの定量分析に寄与する。
検体は、正規化された測定結果から決定されることが好ましい。これは、検体の正確な及び/又は定量的な決定に寄与する。
基準結果は、特に評価中に又は評価の目的で又は正規化された基準結果が評価のために使用される又は参照されるように(同じく)正規化されることが好ましい。基準結果は、測定結果とは別に正規化されることが好ましい。
特に、基準結果の正規化は、未知サンプルを測定する前に及び/又は基準サンプルの測定直後に及び/又は測定結果の評価の前に又はそれとは独立に行うこともできる。このようにして、未知サンプルの各測定毎に基準結果を再度正規化する必要はないが、代わりに、測定結果の評価のために既に正規化された基準結果を提供することが可能である。これは、迅速な分析と経費の削減に寄与する。
基準結果に基づいて第1の関数が形成されることが好ましい。第1の関数は、正規化された基準結果に基づいて形成されることが好ましい。しかし、これに代えて、第1の関数は、正規化されていない基準結果に基づいて又は基準結果の事前正規化なしに形成することができる。第1の関数は、サンプル内の検体の絶対的又は相対的頻度又は濃度とそれらに関して予期される又はバッチを代表する又はそれに対する平均である検体の測定結果との間の関係を表すことが好ましい。これは、検体の正確、迅速、及び/又は簡単な決定に寄与する。
測定結果に基づいて又は測定結果及び基準結果に基づいて第2の関数が形成されることが好ましい。これに代えて又はこれに加えて、検体は、測定結果及び/又は第2の関数の第1の関数との比較によって決定されることが好ましい。特に、サンプル内の検体の絶対的又は相対的頻度又は濃度は、その比較から決定される。これは、検体の正確、迅速、及び/又は簡単な決定に寄与する。
特に好ましくは、第2の関数の第1の関数との交点が決定される。好ましくは、検体は、特に、交点を使用して定量的に決定され、及び/又は交点、特にそのx値又は横座標は、検体の頻度又は濃度を表す。このようにして、検体は、簡単、迅速、及び/又は正確に決定することができる。
好ましくは、同じ検体は、カートリッジのセンサ装置の複数のセンサ場で互いに独立にかつ好ましくは同時に測定される。特に別々の測定結果がそれによって測定される。これは、検体の正確で確実な決定に寄与する。
「別々の測定結果」は、特に、センサ装置の異なるセンサ場で測定される又は測定された測定結果である。用語「別々の測定結果」は、同じ検体の測定結果又は同じ検体に割り当てられた測定結果を意味することが好ましい。
異なる検体の測定結果は、互いに独立に正規化されることが好ましく、特に、検体の測定結果を正規化するのに他の検体の測定結果又は基準結果は使用されない。言い換えれば、各検体の測定結果は、同じ検体の測定結果及び/又は基準結果だけを考慮して正規化されることが好ましい。
しかし、別の好ましい変形では、検体の測定結果を正規化するために、別の検体の測定結果及び/又は基準結果がこれに加えて使用される。
本方法の実施形態では、別々の測定結果(1つの又は同じ検体の)は、検体の全体値を形成するために組み合わされ、異なる検体の全体値は、好ましくは互いに独立に正規化され、特に、他の検体の測定結果又は基準結果の全体値は、検体の全体値を正規化するのに使用されない。
本方法の別の実施形態では、検体の全体値を正規化するために、別の検体の全体値及び/又は基準結果がこれに加えて使用される。
特に好ましくは、測定結果及び/又は基準結果は、分位正規化(quantile normalisation、クオンタイル正規化)を用いて正規化される。これは、検体の特に正確な及び/又は簡単な正規化及び/又は決定に寄与する。
検体(決定されることになる)は、タンパク質、核酸、又はアプタマーによって形成されることが好ましい。
提案する方法では、検体又は検体の増幅産物は、カートリッジのセンサ装置の対応する捕捉分子(検体及び/又は増幅産物に対応する)に結合されることが好ましい。これは、検体の特に正確な及び/又は簡単な決定に寄与する。
捕捉分子に結合された検体又は増幅産物は、電気的に及び/又は電気化学的に及び/又は電極を用いて検出されることが好ましい。これは、検体の特に正確な及び/又は簡単な決定に寄与する。
独立に実施することもできる更に別の態様により、本発明は、特に生体未知サンプルの少なくとも1つ又は複数の検体を決定するための分析システムに関する。分析システムは、サンプルを受け入れるためのカートリッジと、カートリッジを受け入れるためのかつその後に受け入れたカートリッジを使用して検体を決定するための分析デバイスとを含むことが好ましい。
分析システムは、検体を決定する方法の段階を実行するのに適する1又は2以上の手段を含むことが特に好ましい。この手段は、コンピュータプログラム又は評価モジュールによって形成されることが好ましい。
本発明は、更に、分析システムに方法段階を実施させる指令を含むコンピュータプログラムに関する。
更に別の態様により、本発明は、コンピュータプログラムが格納されるコンピュータ可読媒体に関する。
好ましくは、検体を決定するための分析デバイス及び/又は方法の実施又は制御は、少なくとも部分的に作動機器を使用して又は用いて行われる。作動機器は、好ましくは分析デバイスから物理的に分離される又は分離可能であり、及び/又はモバイル端末デバイス、特にラップトップ、スマートフォン、又はタブレットなどによって形成される。
作動機器又はスマートフォンは、特に好ましくはアプリの形態でのコンピュータプログラム及び/又は評価モジュールを含むことが好ましい。
本発明では、用語「カートリッジ」は、好ましくは生体サンプルを受け入れる、格納する、物理的、化学的、及び/又は生物学的に処理する、及び/又は測定するように設計された特にモバイルデバイスを意味するものと理解されることが好ましい。本発明の意味でのカートリッジは、複数のチャネル、キャビティ、及び/又はチャネル又はキャビティを通る流れを制御するためのバルブを有するフルイディックシステム又は流体システムを含むことが好ましい。特に、本発明の意味でのカートリッジは、少なくとも実質的に平坦、平面、及び/又はカード状であるように形成され、特に流体カードとして形成され、及び/又はこのカートリッジは、サンプルのための担体又は容器として関連の分析デバイスの中に挿入する又は差し込むことができる。
本発明では、用語「正規化」は、データ及び/又は測定結果の特に統計的処理又は編集のための方法として理解されるものとする。特に、データ及び/又は測定結果の正規化は、データ及び/又は測定結果の(数学的)変換又はスケーリングである。好ましくは、測定された又は未変更のデータ/測定結果xと変換又は正規化されたデータ/測定結果yとの間には、変換又は正規化関数Tを有する数学的関係y=T(x)が存在する。
正規化は、好ましくは、データ及び/又は測定結果の改善された又はより容易な比較可能性を提供する。正規化は、正規化測定結果の異なるグループ又は正規化後の測定結果の異なるグループが同じ平均値及び/又は同じ分散を有するような測定結果の変換又はスケーリングであることが特に好ましい。これは、例えば、後で説明する分位正規化を使用して達成することができる。
特に、正規化は、生体サンプルの測定結果内の非生物学的変動又は影響を排除する又は最小にするために提供される。
「測定結果の正規化」又は「基準結果の正規化」の各々は、更に別の結果、値、又はデータが基準結果又は測定結果に加えて変換される又は考慮される上記の意味での結果の変換として理解されるように意図される。従って、結果の正規化中に、それぞれ言及した結果それ自体だけでなく、同じ段階で又は同じ処理で更に別の結果、値、又はデータも変換又は正規化される。これは、例えば、目標が実際に全ての基準結果を正規化することである基準結果の正規化の場合に望ましいと考えられる。しかし、更に別のデータの正規化は、特に、主目標が測定結果を他の値と比較可能にすること及び/又は測定結果をそれらが定量的な有意性を持つように変換することである測定結果の正規化の場合の副産物であるとも考えられる。
本発明の上記の態様及び特徴と特許請求の範囲及び以下の説明から明らかになることになる本発明の態様及び特徴とは、原則的に互いに独立に実施することができるが、あらゆる組合せ又は順序でも実施することができる。
本発明の他の態様、利点、特徴、特質、及び特性は、特許請求の範囲及び図面を参照する好ましい実施形態の以下の説明から明らかになるであろう。
提案するカートリッジが受け入れられた提案する分析システム及び/又は分析デバイスの概略断面図である。 カートリッジの概略図である。 分析システムの概略図である。 分析システムを用いる手順を模式的に示す図である。 分析システムの及び/又はカートリッジの提案するセンサ装置の概略前面図である。 センサ装置のセンサ場を示すための図5の拡大詳細図である センサ装置の概略後面図である。 センサ装置と遠ざけたセンサカバーとを含む分析システムの及び/又はカートリッジのセンサ配置の概略断面図である。 検体を決定する方法を模式的に示す図である。 検体の定量的な決定を模式的に示す図である。 測定値の分位正規化を模式的に示す図である。 異なる実施形態で正規化される測定結果又は全体値を含む行列の概略図である。 異なる実施形態で正規化される測定結果又は全体値を含む行列の概略図である。 異なる実施形態で正規化される測定結果又は全体値を含む行列の概略図である。 異なる実施形態で正規化される測定結果又は全体値を含む行列の概略図である。 異なる実施形態で正規化される測定結果又は全体値を含む行列の概略図である。 異なる実施形態で正規化される測定結果又は全体値を含む行列の概略図である。
概要に過ぎず、時に一定の縮尺でない図において同じ又は類似の部品及び構成要素に対して同じ参照記号を使用し、繰り返して説明しない場合でも、対応する又は同等の特性、特質、及び利点を達成することができる。
図1は、好ましくは装置又はカートリッジ100を使用して又はその中で特に生体サンプルPを検査又は試験するための提案する分析システム1又は分析デバイス200を非常に模式的に示している。
図2は、サンプルPを検査するための提案する装置又はカートリッジ100の好ましい実施形態の概略図である。装置又はカートリッジ100は、特に手動で扱えるユニットを形成し、以下では単にカートリッジ100と呼ぶ。
用語「サンプル」は、好ましくは試験又は検査されるサンプル物質として理解されるものとし、このサンプル物質は特にヒト又は動物から採取される。本発明の意味でのサンプルPは特に好ましくはヒト又は動物からの唾液、血液、尿、又は別の液体のような流体又はその成分である。本発明の意味でのサンプルPは、必要があれば前処理又は調製することができ、又は例えばヒト又は動物などから直接入手することができる。食品サンプル、環境サンプル、又は別のサンプルの検査又は試験は、特に環境分析、食品安全性のために、及び/又は他の物質、好ましくは天然物質だけでなく生物又は化学兵器剤又は毒物なども検出するために任意的に行うことも可能である。
本発明の意味でのサンプルPは、好ましくは1又は2以上の検体Aを含み、その検体は、好ましくは識別可能又は検出可能、特に定性的及び/又は定量的に決定可能である。本発明の意味でのサンプルPは、検体Aとしてのターゲット核酸配列ZN、特にターゲットDNA配列及び/又はターゲットRNA配列、及び/又は検体Aとしてのターゲットタンパク質ZP、特にターゲット抗原及び/又はターゲット抗体を含むことが特に好ましい。特に好ましくは、検体Aを定性的及び/又は定量的に決定することにより、サンプルP内の少なくとも1つの疾患及び/又は病原体を検出又は識別することができる。
分析システム1及び/又は分析デバイス200は、好ましくは、特にカートリッジ100内又はその上のサンプルPの検査又は試験を制御する及び/又はその検査/試験を評価するために、及び/又は検査/試験からの測定値又は測定結果の収集、処理、及び/又は格納を行うために使用される。
提案する分析システム1又は分析デバイス200又はカートリッジ100により、及び/又はサンプルPを検査又は試験するための提案する方法により、サンプルPの検体A、特に(特定の)核酸配列又はターゲット核酸配列ZN、及び/又は(特定の)タンパク質又はターゲットタンパク質ZP、又は特に好ましくはサンプルPの複数の検体Aを識別又は検出することができる。特に検出及び/又は測定は、定性的にだけでなく、特に好ましくは定量的にも行われる。
従って、少なくとも1つの検体Aを定性的又は定量的に決定するために、例えば、疾患及び/又は病原体を検出する又は例えば診断に重要な他の値を決定することができるように、サンプルPを特に検査又は試験することができる。
特に好ましくは、分析システム1及び/又は分析デバイス200及び/又はカートリッジ100により、分子生物学的検査/試験が可能になる。
特に好ましくは、ターゲット核酸配列ZN、特にターゲットDNA配列及び/又はターゲットRNA配列を検出又は識別するために核酸アッセイが可能になり又は実行され、及び/又はターゲットタンパク質ZP、特にターゲット抗原及び/又はターゲット抗体を検出又は識別するためにタンパク質アッセイが可能になる又は実行される。
用語「アッセイ」は、サンプルP内の少なくとも1つの検体Aを検出又は識別するための特に分子生物学的な検査又は試験を意味すると理解することが好ましい。特に、アッセイを使用して又はアッセイを実施することにより、サンプルP内の少なくとも1つの検体Aを定性的及び/又は定量的に検出することができる。アッセイを(完全に)実施するには、複数の方法段階が好ましくは必要とされる。好ましくは、本発明の意味でアッセイを実施する場合、サンプルPは1又は2以上の試薬で前処理され、前処理されたサンプルPが試験又は検査され、特にサンプルP内の少なくとも1つの検体Aが識別又は検出される。本発明の意味でのアッセイは、特にイムノアッセイ(immunoassay)、及び/又はターゲットタンパク質ZP、特にターゲット抗原及び/又はターゲット抗体を検出するためのタンパク質アッセイ、ターゲット核酸配列ZN、特にターゲットDNA配列及び/又はターゲットRNA配列を検出するための核酸アッセイである。
好ましくは、サンプルP又はサンプルPの個々の成分又は検体Aは、必要があれば、特にPCRを使用して増幅する及び/又は核酸アッセイを実施するために分析システム1及び/又は分析デバイス200で及び/又はカートリッジ100で検査、試験、及び/又は検出することができる。好ましくは、このようにして1又は複数の検体Aの増幅産物Vが生成又は作成される。
「PCR」はポリメラーゼ連鎖反応を表し、分子生物学的方法であり、その方法により、ポリメラーゼ又は酵素を使用しながら特定の検体A、特にサンプルPのRNA又はRNA配列又はDNA又はDNA配列の一部を好ましくは複数のサイクルで増幅し、特にその後で増幅産物又は核酸産物を検査、試験、及び/又は検出するようにする。RNAを検査及び/又は増幅するように意図する場合、PCRを実行する前に、特に逆転写酵素を使用してRNAから開始してcDNAを生成する。cDNAは、後に続くPCRのテンプレートとして機能する。
以下では、最初にカートリッジ100の好ましい構成について更に詳述するが、特に更に明示的に述べない場合でも、カートリッジ100の特徴は、直接的に分析システム1の特徴でもあることが好ましい。
カートリッジ100は、少なくとも実質的に平面、平坦、及び/又はプレート形、及び/又はカード状であることが好ましい。
カートリッジ100は、特に少なくとも実質的に平面、平坦、プレート形、及び/又はカード状の支持体又は主本体101を含むことが好ましく、支持体又は主本体101は、特に、プラスチック材料、特に好ましくはポリプロピレンから製造される及び/又は射出成型される。
カートリッジ100は、図2の破線で示すように主本体101及び/又はその中の少なくとも一部、特に前面に形成されたキャビティ及び/又はチャネルを覆うために及び/又はバルブなどを形成するために少なくとも1つのフィルム又はカバー102を含むことが好ましい。
分析システム1又はカートリッジ100又はその主本体101は、特にカバー102と共に以下で流体システム103と呼ぶフルイディックシステム103を形成する又は含むことが好ましい。
カートリッジ100、主本体101、及び/又は流体システム103は、図1に概略的に示すように、作動又は使用位置で及び/又は検査/試験中に特に分析デバイス200内で少なくとも実質的に垂直方向に向けることが好ましい。
カートリッジ100、特に主本体101は、好ましくは延長のための主平面を有し、その延長の主平面は、通常の作動位置で及び/又はカートリッジ100を受け入れた状態で少なくとも実質的に垂直方向に及び/又は重力と平行に延びることが好ましい。
カートリッジ100及び/又は流体システム103は、好ましくは、複数のキャビティ、特に、少なくとも1つの受け入れキャビティ104、少なくとも1つの計量キャビティ105、少なくとも1つの中間キャビティ106、少なくとも1つの混合キャビティ107、少なくとも1つの格納キャビティ108、少なくとも1つの反応キャビティ109、少なくとも1つの中間温度制御キャビティ110、及び/又は少なくとも1つの回収キャビティ111を含み、これらのキャビティは、複数のチャネル114によって流体的に相互接続されることが好ましい。
カートリッジ100及び/又は流体システム103は、更に、少なくとも1つのポンプ装置112及び/又は少なくとも1つのセンサ配置又はセンサ装置113を含むことが好ましい。
キャビティの一部、大部分、又は全ては、カートリッジ100又は主本体101内のチャンバ又はチャネル又は他の凹部によって形成されることが好ましく、フィルム又はカバー102で覆われる又は閉じられることが特に好ましい。しかし、他の構造的ソリューションも可能である。
図示の例では、カートリッジ100又は流体システム103は、2つの計量キャビティ105A及び105B、複数の中間キャビティ106A〜106G、複数の格納キャビティ108A〜108E、及び/又は複数の反応キャビティ109を含むことが好ましく、複数の反応キャビティ109は、好ましくは互いに別々に装填され、図2に見られるように、特に第1の反応キャビティ109A、第2の反応キャビティ109B、及び任意的な第3の反応キャビティ109Cを装填することができる。
計量キャビティ105は、サンプルPを受け入れ、一時的に格納及び/又は計量し、及び/又は計量方式でそのサンプルを転送するように設計されることが好ましい。特に好ましくは、計量キャビティ105は、(隣接する)チャネルよりも大きな直径を有する。
カートリッジ100の初期状態で又は工場では、格納キャビティ108は、少なくとも部分的に、特に試薬、溶媒、又は洗浄緩衝液のような液体で満たされることが好ましい。
回収キャビティ111は、試薬、サンプル残留物など、特に試験又は検査に使用される大量の流体を受け入れるように設計されることが好ましい。好ましくは、初期状態で又は工場では、回収キャビティ111は空であるか、気体、特に空気で満たされていることが好ましい。回収キャビティ111の容積は、1又は複数の格納キャビティ108又はその液体内容物の(累積)容積、及び/又は受け入れキャビティ104の又は収容されたサンプルPの容積に相当するか、又はそれを超えることが好ましい。
1又は複数の反応キャビティ109は、アッセイが実行される時に、例えば分析デバイス200の装置又はモジュールへの接続又は結合により、反応キャビティ109に位置付けられた物質の反応を可能にするように設計されることが好ましい。
1つ又は複数の反応キャビティ109は、特に、増幅反応、特にPCR、又は複数の好ましくは異なる増幅反応、特に複数のPCRを実行するのに使用される。並行して及び/又は別々に、及び/又は異なる反応キャビティ109で、複数の好ましくは異なるPCR、すなわち、異なるプライマの組合せ又はプライマ対を有するPCRを実行することが好ましい。
核酸アッセイを実行するために、サンプルPの検体Aとしてのターゲット核酸配列ZNは、好ましくは増幅反応により1つ又は複数の反応キャビティ109で増幅され、特にセンサ配置又はセンサ装置113での引き続く検出のために増幅産物を作成又は生成するようになっている。
本発明の意味では、増幅反応は、特に、検体A、特にターゲット核酸配ZNが複製/増幅され、又は検体Aの増幅産物V、特に核酸産物が作成/生成される分子生物学的反応である。特に好ましくは、PCRは本発明の意味での増幅反応である。
PCR中に、好ましくはまず最初に熱を与えることによりサンプルPを変性させてDNA又はcDNAの鎖を分離するようにする。好ましくは、次にプライマ又はヌクレオチドをDNA又はcDNAの分離された一本鎖上に堆積させ、ポリメラーゼを使用して所望のDNA又はcDNA配列を複製する及び/又は欠けている鎖をポリメラーゼで置き換える。この処理は、DNA又はcDNA配列が所望の量で含まれるまで複数のサイクルで繰り返されることが好ましい。
PCRには、マーカプライマ、すなわち、増幅された検体A又は増幅産物V上にマーカ又はラベルL、特にビオチンを作成するプライマを使用することが好ましい。これにより、検出が可能になる又は容易になる。使用するプライマは、好ましくはビオチン化され、及び/又は特にラベルLとして共有結合したビオチンを含む又は形成する。
1又は2以上の反応キャビティ109で生成/作成されたサンプルPの増幅産物V及び/又はターゲット核酸配列ZN及び/又は他の部分は、特にポンプ装置112によって接続されたセンサ配置又はセンサ装置113へ搬送される又は給送することができる。
センサ配置又はセンサ装置113は、サンプルPの1つ又は複数の検体A、ここでは特に好ましくはターゲット核酸配列ZN、及び/又は検体Aとしてのターゲットタンパク質ZPを特に検出するために、特に好ましくは定性的及び/又は定量的に決定するのに使用される。しかし、これに代えて又はこれに加えて、他の値も収集及び/又は決定することができる。
センサ配置又はセンサ装置113は、検体Aと結合する捕捉分子Mを含むことが好ましい。センサ配置又はセンサ装置は、特に、捕捉分子Mに結合された検体Aを電気化学的に検出するように設計される。
センサ配置又はセンサ装置113は、複数のセンサ場113B及び/又は電極113Cを含む(正確に)1つのセンサアレイを含むことが好ましく、特にセンサ場113B及び/又は電極113Cには、それぞれ捕捉分子Mが与えられる。
本発明の意味での捕捉分子Mは、特に核酸配列、特にDNA配列及び/又はRNA配列、及び/又はタンパク質、特に抗原及び/又は抗体である。特に、捕捉分子Mは、サンプルPの対応する検体Aと結合する及び/又はそれを不動化するように設計される。
本発明の意味での捕捉分子は、特に、スポッティングとして知られるものを使用してセンサアレイ113A上に、特にセンサアレイ113Aのセンサ場113B及び/又は電極113C上に付加又は固定又は不動化される。
センサアレイ113A、センサ場113B、及び/又は電極113Cは、捕捉分子Mを固定するために、特に捕捉分子Mが電極113Cに結合できるようにするために特にチオールで表面処理又は被覆されることが好ましい。
ポンプ装置112は、特に、図1に模式的に示すように、特にフィルム又はカバー102を使用して、特に好ましくはカートリッジ100の後面にチューブ状又はビーズ状の隆起部を含む又は形成する。
カートリッジ100、主本体101、及び/又は流体システム103は、図2に示すように、複数のチャネル114及び/又はバルブ115を含むことが好ましい。
必要に応じて及び/又は任意的に又は選択的に、チャネル114及び/又はバルブ115を使用して、キャビティ104〜111、ポンプ装置112、及び/又はセンサ配置又はセンサ装置113は、特に流体回路を形成するために一時的及び/又は持続的に流体的に相互接続され、及び/又は互いに流体的に分離され、特に分析システム1又は分析デバイス200によって制御することができる。
キャビティ104〜111は、それぞれ、複数のチャネル114によって流体的に連結又は相互接続されることが好ましい。特に好ましくは、各キャビティを少なくとも2つの関連のチャネル114で連結又は接続し、必要に応じて関連のキャビティを充填する、流れが通過する、又はキャビティを空にするようにする。
流体輸送又は流体システム103は、好ましくは、毛管力に基づく又は専ら基づくのではなく、代わりに実質的には重力の効果に、及び/又は特に好ましくはポンプ又はポンプ装置112によって作成されるポンプ力及び/又は加圧力及び/又は吸引力に基づいている。この場合、流体流れ又は流体輸送とその計量は、バルブ115を適宜開閉することにより、及び/又は特にポンプ又はポンプ装置112を適宜作動することにより、特に分析デバイス200のポンプドライブ202を使用して制御されることが好ましい。
作動位置においてキャビティ104〜110の各々は、上部に入口及び底部に出口を含むことが好ましい。従って、必要に応じて、関連のキャビティからの液体だけを出口を通じて取り除くことができる。
特にキャビティ、特に好ましくは1つ又は複数の格納キャビティ108、混合キャビティ107、及び/又は受け入れキャビティ104は、液体で満たされている間に潜在的に生じる可能性のある気体又は空気の泡が作動/使用位置において上昇するようにそれぞれが通常の作動/使用位置で寸法決め及び/又は方向付けされるので、液体は気泡なしで出口上方に集まる。しかし、他のソリューションもここでは可能である。
好ましくは、少なくとも1つのバルブ115が、各キャビティ、ポンプ装置112、及び/又はセンサ配置又はセンサ装置113に割り当てられ、及び/又はそれぞれの入口の上流に及び/又はそれぞれの出口の下流に配置される。
割り当てられたバルブ115を作動させることにより、キャビティ104〜111、又は流体が例えば直列に又は連続的に流れる一連のキャビティ104〜111は、好ましくは選択的に開放することができ、及び/又は流体はそこを選択的に流れることができ、及び/又はキャビティは、流体システム103に、特に流体システム103の流体的に好ましくは閉じた回路に、又は他のキャビティに流体的に接続することができる。
特に、バルブ115は、主本体101とフィルム又はカバー102とにより、及び/又はそれらを使用して、及び/又は別の方法で、例えば付加的な層又は凹部などによって又はそれらを使用して形成される。
特に好ましくは1又は2以上のバルブ115Aを設け、それらのバルブは、初期に又は工場で又は配送状態において好ましくはしっかりと閉じられ、特に好ましくは、格納キャビティ108に位置付けられた液体又は液体試薬Fを及び/又は流体システム103を開いた受け入れキャビティ104から格納安定方式で密閉するようになっている。
初期に閉じられるバルブ115Aは、各格納キャビティ108の上流及び下流に配置されることが好ましい。それらのバルブは、カートリッジ100が実際に使用される時にだけ、及び/又はカートリッジ100が(初めて)分析デバイス200に挿入される時又はその後に、及び/又はアッセイを実行するために、特に自動的に開放されることが好ましい。
特に入口104B及び出口104Cに加えて中間接続部104Dが設けられる場合には、複数のバルブ115A、この事例では特に3つのバルブが、好ましくは受け入れキャビティ104に割り当てられる。その場合、用途に応じて、入口104Bにあるバルブ115Aに加えて、好ましくは出口104Cか中間出口104Dのいずれかにあるバルブ115Aだけが開放される。
受け入れキャビティ104に割り当てられたバルブ115Aは、好ましくはサンプルPが導入されるまで、及び/又は受け入れキャビティ104又は受け入れキャビティ104の接続部104Aが閉鎖されるまで、流体システム103及び/又はカートリッジ100を特に流体的に及び/又は気密に閉じる又は密閉する。
(初期に閉じられる)バルブ115Aの代わりとして又はそれに加えて、1又は2以上のバルブ115Bが好ましくは設けられ、それらのバルブ115Bは、格納安定方式で閉じられない時、及び/又は初期に又は休止位置で、初期状態で、又はカートリッジ100が分析デバイス200に挿入されない時には開いている及び/又は作動により閉鎖可能である。これらのバルブ115Bは、特に検査又は試験中に流体流れを制御するのに使用される。
カートリッジ100は、好ましくはマイクロフルイディックカードとして形成され、及び/又は流体システム103は、好ましくはマイクロフルイディックシステムとして形成される。本発明では、用語「マイクロフルイディック」は、個々のキャビティ、複数のキャビティ、又は全てのキャビティ104〜111及び/又はチャネル114のそれぞれの容積が単独で又は累積的に5ml又は2ml未満、特に好ましくは1ml又は800μl未満、特に600μl又は300μl未満、特に好ましくは200μl又は100μl未満であることを意味していると好ましくは理解すべきである。
特に好ましくは、最大容積が5ml、2ml、又は1mlのサンプルPをカートリッジ100及び/又は流体システム103、特に受け入れキャビティ104に導入することができる。
サンプルPを検査又は試験するためには、図2に従って概略図に示すように、好ましくは検査又は試験の前に液体又は液体試薬Fとして液体形態で及び/又は乾燥試薬Sとして乾燥形態で導入又は与えられる試薬及び液体が必要とされる。
更に好ましくは、特に洗浄緩衝液、乾燥試薬S、及び/又は基質SUのための溶媒としての他の液体Fも、例えば検出器分子D及び/又は酸化還元系を形成するために検査、試験、又は検出処理に及び/又は他の目的に必要とされ、特にカートリッジ100に設けられ、すなわち、使用前に、特に配送前に同様に導入される。以下では、液体試薬と他の液体とが区別されない場合があるので、それぞれの説明は、適宜、相互に同じく適用できる。
分析システム1又はカートリッジ100は、好ましくは、サンプルPの前処理に及び/又は検査、試験、又はアッセイの実行に、特に1又は2以上の増幅反応又はPCRの実行に必要とされる全ての試薬及び液体を収容するので、特に好ましくは、必要に応じて前処理されたサンプルPを受け入れるだけでよい。
カートリッジ100又は流体システム103は、必要があれば、反応キャビティ109を通り越して、及び/又は任意的な中間温度制御キャビティ110を通過することなく、直接的にセンサ配置又はセンサ装置113へもサンプルP又はその成分を導く又は送り込むことができるように必要に応じて使用可能なバイパス114Aを含むことが好ましい。
好ましくは、バイパス114Aは、タンパク質アッセイを更に実行する場合に、特に直接的に混合キャビティ107からセンサ配置又はセンサ装置113へ、及び/又は反応キャビティ109を通り越して、及び/又は中間温度制御キャビティ110を通り越してサンプルP又はその一部を導くのに使用される。
カートリッジ100、流体システム103、及び/又はチャネル114は、流体前面及び/又は流体流れを検出するためにセンサ部分116又は他の装置を含むことが好ましい。
チャネル114、バルブ115、特に初期に閉じられるバルブ115Aと初期に開いているバルブ115B、及びセンサ部分116など、種々の構成要素の一部だけが、明確にするために図2にラベル付けされているが、図2ではこれら構成要素の各々に同じ記号が使用されていることに留意されたい。
回収キャビティ111は、過剰な又は使用済みの試薬及び液体とサンプルの容積とを受け入れるのに使用されることが好ましい。回収キャビティ111は、初期状態では気体、特に空気だけで満たされることが好ましい。
受け入れキャビティ104は、サンプルPを導入するために接続部104Aを含むことが好ましい。サンプルPが受け入れキャビティ104に導入された後で、そのキャビティ又は接続部104Aが閉じられる。
次いで、図1に示すように、カートリッジ100を提案する分析デバイス200に挿入する及び/又は受け入れてサンプルPを検査又は試験することができる。これに代えて、サンプルPを後で供給することもできる。
図1は、カートリッジ100に受け入れられたサンプルPを使用して検査、試験、又はアッセイを実行するために作動準備ができた状態にある分析システム1を示す。従って、この状態では、カートリッジ100は分析デバイス200に接続され、又はそれに受け入れられ、又はその中に挿入される。
以下では、まず最初に分析デバイス200の一部の特徴及び態様を特に図1を参照してより詳細に説明する。特に重ねて明示的に言及しなくとも、分析デバイス200に関する特徴及び態様は、直接に提案する分析システム1の特徴及び態様でもあることが好ましい。
分析システム1又は分析デバイス200は、好ましくは垂直方向にカートリッジ100を装着する及び/又は受け入れるために、特にスロット状のナウント又はレセプタクル201を含むことが好ましい。
カートリッジ100は、流体的に、特に液圧的に分析デバイス200から分離又は隔離されることが好ましい。特に、カートリッジ100は、サンプルPに対する、並びに試薬及び他の液体に対する、好ましくは独立した、特に閉じられた又は密閉された流体又は液圧システム103を形成する。結果として、分析デバイス200はサンプルPと直接接触せず、特に、事前に殺菌又は洗浄することなく別の検査又は試験に再利用することもできる。
しかし、機械的、電気的、熱的、及び/又は空圧的に分析デバイス200をカートリッジ100に対して、特にカートリッジ100の平坦面の1つに及び/又は横方向に接続又は結合させるように規定される。特に、分析デバイス200は、カートリッジ100が受け入れられた後、カートリッジ100に対して、カートリッジ100の平坦面の少なくとも1つに又は横方向に機械的、電気的、熱的、及び/又は空圧的に作用する。
分析デバイス200は、ポンプ装置112及び/又はバルブ115を起動するように、熱的に作用するように、及び/又は特にセンサ装置113及び/又はセンサ部分116を通じて測定デ―タを収集するように設計されることが好ましい。
更に、分析デバイス200は、特に個々の装置を作動させるために空気圧でカートリッジ100に接続可能であることが好ましく、及び/又は、特に、例えばセンサ装置113及び/又はセンサ部分116から測定値を収集及び/又は送信するためにカートリッジ100に電気的に接続可能である。
分析システム1又は分析デバイス200は、好ましくはポンプドライブ202を含み、特にポンプドライブ202は、ポンプ装置112を機械的に起動する又は作動させるように設計される。
ポンプドライブ202のヘッドは、ポンプ装置112の好ましくはビーズ状の隆起部を作動させる又は回転自在に軸方向に押し下げるために回転可能であることが好ましい。特に好ましくは、ポンプドライブ202とポンプ装置112は共に、特にホースポンプ又は蠕動ポンプ及び/又は計量ポンプの形態で流体システム103及び/又はカートリッジ100に対するポンプを形成する。
このポンプは、DE 10、2011、015、184 B4に記載されるように設計されることが特に好ましい。しかし、他の構造的ソリューションも可能である。
ポンプの容量及び/又は送出速度は好ましくは制御可能であり、及び/又はポンプの又はポンプドライブ202の又はカートリッジ100内における流体の搬送方向は、好ましくは切換え可能である。従って、好ましくは、前方又は後方へ選択的に圧送を行うことが可能である。
分析システム1又は分析デバイス200は、カートリッジ100及び/又はセンサ配置又はセンサ装置113を特に電気的に及び/又は熱的に接続するために接続装置203を含むことが好ましい。
図1に示すように、接続装置203は、好ましくは複数の電気接触要素203Aを含み、カートリッジ100、特にセンサ配置又はセンサ装置113は、好ましくは接触要素203Aにより分析デバイス200に電気的に接続される又は接続可能である。接触要素203Aは、好ましくは接触バネである。しかし、接触要素203Aは、バネ付勢式接触ピンなどでもよい。
分析システム1又は分析デバイス200は、カートリッジ100を温度制御する又はカートリッジに対して熱的に作用するために、特に加熱及び/又は冷却のために、1又は2以上の温度制御装置204、特に発熱素子又はペルチェ素子を含むことが好ましく、1つ又は複数の温度制御装置204は(各々)、好ましくは発熱抵抗体又はペルチェ素子を含む又はそれらによって形成される。
好ましくは、個々の、一部の、又は全ての温度制御装置204をカートリッジ100、主本体101、カバー102、センサ配置又はセンサ装置113、及び/又は個々のキャビティに対して位置決めする又は当接させることができ、及び/又はそれらに熱的に結合させることができ、及び/又はそれらの中に統合することができ、及び/又は特に分析デバイス200で特に電気的に作動又は制御することができる。図示の例では、特に温度制御装置204A、204B、及び/又は204Cが設けられる。
以下で反応温度制御装置204Aと呼ぶ温度制御装置204Aが、好ましくは反応キャビティ109の1つに又は複数の反応キャビティ109に割り当てられ、特に1又は2以上の増幅反応又はPCRをその中で実行できるようになっている。
カートリッジ100が挿入されると、反応温度制御装置204Aは、好ましくは1つ又は複数の反応キャビティ109の領域でカートリッジ100と接触するので、そこに位置付けられた流体、特にサンプルPを加熱及び/又は冷却することができる。
以下で中間温度制御装置204Bと呼ぶ温度制御装置204Bは、好ましくは中間温度制御キャビティ110に割り当てられ、及び/又は中間温度キャビティ110又はそこに位置付けられた流体、特に検体A又は増幅産物V又はターゲット核酸配列ZNの温度を(能動的に)制御する又はそれらを加熱するように設計される。
中間温度制御キャビティ110及び/又は中間温度制御装置204Bは、好ましくはセンサ配置又はセンサ装置113の上流又はそれらの(すぐ)前に配置され、特に、センサ配置又はセンサ装置113に供給される流体、特に検体A又は増幅産物V又はターゲット核酸配列ZNを特に好ましくはそれらの流体が供給される直前に所望の方式で温度制御する又は予熱することができるようになっている。
特に好ましくは、中間温度制御キャビティ110又は中間体温度制御装置204Bは、サンプルP又は検体A又は作成された増幅産物V又はターゲット核酸配列ZNを変性させるように、及び/又は潜在的に二本鎖の検体A又は増幅産物V又はターゲット核酸配列ZNを分割して一本鎖にするように、及び/又は特に熱の供給によって増幅産物V又はターゲット核酸配列ZNの早期の結合又はハイブリダイゼーションを相殺するように設計される又は設けられる。
分析システム1又は分析デバイス200及び/又はカートリッジ100、及び/又は1つの又は各温度制御装置204は、特に温度制御及び/又はフィードバック温度制御を可能にするために温度検出器又は温度センサ(図示せず)を含むことが好ましい。
例えば、1又は2以上の温度センサをセンサ部分116に及び/又は個々のチャネル部分又はキャビティに割り当てる、すなわち、熱的に結合させることができる。
以下でセンサ温度制御装置204Cと呼ぶ温度制御装置204Cは、特にセンサ装置113に割り当てられ、及び/又はセンサ配置又はセンサ装置113の中に又はその上に位置付けられた流体、特に検体A又はターゲットタンパク質ZN又はターゲット核酸配列ZNを所望の方式で(能動的に)温度制御する又は加熱するように設計され、特にそれらの物質を結合及び/又は(その後)分離又は変性させるようになっている。
接続装置203は、特に好ましくはセンサ温度制御装置204Cを含み、及び/又は接続装置203はセンサ温度制御装置204Cと共にカートリッジ100、特にセンサ配置又はセンサ装置113に接続され、特に押し付けることができる。
分析システム1又は分析デバイス200は、バルブ115を作動させるために1又は2以上のアクチュエータ205を含むことが好ましい。特に好ましくは、異なる(タイプ又はグループの)アクチュエータ205A及び205Bが設けられ、これらのアクチュエータは、異なる(タイプ又はグループの)バルブ115A及び115Bに対して、それぞれの作動のために割り当てられる。
分析システム1又は分析デバイス200は、検査、試験、又はアッセイのシーケンスを制御するために、及び/又は特にセンサ装置113からの又は検査/試験結果からの測定値又は測定結果713及び/又は他のデータ又は値を収集する、評価する、及び/又は出力する又は提供するために特に内部クロック又はタイムベースを含む制御装置207を含むことが好ましい。
制御装置207は、検査又は試験を実行するためにカートリッジ100に作用するように、分析デバイス200のアクチュエータを制御する又は制御するように設計されることが好ましい。アクチュエータには、特にポンプドライブ202、温度制御装置204、及び/又はバルブアクチュエータ205A,Bが含まれる。
分析システム1又は分析デバイス200は、好ましくは1又は2以上のセンサ206を含む。特に、センサ206Aは、センサ部分116に割り当てられ、及び/又は流体システム103内で液体前面及び/又は流体流れを検出するように設計又は設けられる。
特に好ましくは、センサ206Aは、特に非接触方式で、例えば光学的に及び/又は容量的に液体前面、流体流れ、及び/又はその存在、速度、質量流量及び/又は容積流量、チャネル及び/又はキャビティ内の流体の温度及び/又は別の値を特にそれぞれに関連のセンサ部分116で測定又は検出するように設計され、センサ部分116は、特に、流体システム103の平面状の及び/又は拡幅されたチャネル部分によって形成される。
これに代えて又はこれに加えて、分析デバイス200は、環境温度、内部温度、大気湿度、例えばGPSセンサによる位置、向き、及び/又は分析デバイス200及び/又はカートリッジ100の位置合わせ又は傾きを検出するために(他の又は更に別の)センサ206Bを含むことが好ましい。
特に好ましくは、分析デバイス200は、カートリッジ100又は分析デバイス200の水平方向及び/又は垂直方向の向きを検出するためにセンサ206Bを含み、センサ206Bは、好ましくは傾斜センサとして設計される。しかし、他のソリューションもここでは可能であり、特に、カートリッジ100又は分析デバイス200の水平方向及び/又は垂直方向を指し示すために、分析デバイス200が気泡水準器又はアルコール水準器を含むことができる。
制御装置207は、特に所望の検査又は試験、及び/又はセンサ配置又はセンサ装置113及び/又はセンサ206からの測定値を考慮して、ポンプドライブ202、温度制御装置204、及び/又はアクチュエータ205を制御する又はフィードバック制御することが好ましい。
流体流れは、特に、適宜ポンプ又はポンプ装置112を作動させ、バルブ115を作動させることによって制御される。
特に好ましくは、ポンプドライブ202は、サーボモータ、ステッパモータ、又は別の方法で較正されるドライブ、又は制御可能又はフィードバック制御可能な回転速度又は(部分)回転数を有するドライブを含むので、少なくとも原則的には適切な作動によって所望の計量を実現することができる。
これに加えて又はこれに代えて、流体センサ206Aは、特に割り当てられたセンサ部分116と協働して液体前面又は流れを検出するのに使用され、ポンプ又はポンプ装置112を適宜制御し、バルブ115を適宜制御することにより、所望の流体流れ及び所望の計量を達成するようになっている。
分析システム1又は分析デバイス200は、必要に応じてキーボード、タッチスクリーンのような入力装置208、及び/又はスクリーンのような表示装置209を含む。
分析システム1又は分析デバイス200は、例えば、測定データ又は検査/試験結果を制御する、伝達する、及び/又は出力するために、及び/又はプリンタ、外部電源のような他デバイスに接続するために少なくとも1つのインタフェース210を含むことが好ましい。このインタフェースは、特に、有線又は無線のインタフェース210とすることができる。
分析システム1又は分析デバイス200は、電気エネルギを供給するための電源211、好ましくはバッテリ又は蓄電池を含むことが好ましく、この電源211は特に統合される及び/又は外部に接続される又は接続可能である。
統合された蓄電池は、好ましくは電源211として設けられ、接続部211Aを通じて外部充電デバイス(図示せず)で(再)充電可能であり、及び/又は交換可能である。
分析システム1又は分析デバイス200は、好ましくはハウジング212を含み、全ての構成要素及び/又は装置の一部又は全ては、好ましくはハウジング212内に統合される。カートリッジ100は、スロットのような特に閉鎖可能な開口部213を通じてハウジング212又はレセプタクル201内に挿入又は摺動可能であり、及び/又は分析デバイス200又はレセプタクル201により受け入れ可能であることが特に好ましい。
分析システム1又は分析デバイス200は、好ましくは可搬式又は移動式である。分析デバイス200の重さ又は質量は、好ましくは25kg又は20kg未満、特に好ましくは15kg又は10kg未満、特に9kg又は6kg未満である。
図3は、特に生体サンプルPを検査又は試験するために提案する分析システム1の概略図であり、カートリッジ100を受け入れ、その後に、受け入れたカートリッジ100を使用して検査又は試験を実行するための分析デバイス200と、分析デバイス200のための作動機器400とを含んでいる。
作動機器400は、好ましくは分析デバイス200を制御するように設計される。これに代えて又はこれに加えて、作動機器400は、情報、特に測定値のような(測定)結果を分析デバイス200から受信又は取得することができる。作動機器400は、特に、スマートフォン、タブレットのようなモバイル端末である。
作動機器400は、分析デバイス200から物理的に分離されるように実施又は設けられることが好ましい。作動機器400は、物理的に及び/又はデータ接続に関して分析デバイス200から分離及び/又は切断可能であることが好ましい。
作動機器400は、分析デバイス200に無線接続できることが好ましい。結果として、分析デバイス200と作動機器400の間にデータ接続DVAを確立することが可能である。しかし、原則的には、データ接続DVAは別の種類、例えば有線とすることもできる。
作動機器400は、特に評価を実行するために又は他の目的で分析デバイス200から分離又は切断された時にも作動可能であることが好ましい。これに代えて又はこれに加えて、分析デバイス200もまた、特に検査又は試験を継続するために作動機器400から分離又は切断された時に作動可能であることが好ましい。
作動機器400は、特に好ましくは、データ接続DVA、DVDを確立するためにインタフェース430を含むことが特に好ましい。インタフェース430及び/又は作動機器400は、特に、分析デバイス200に対する好ましくは無線データ接続DVAを確立するように設計された分析デバイスインタフェース431と呼ぶものを含む。このインタフェースは、例えば、無線インタフェース、WPANインタフェース、Bluetooth(登録商標)インタフェース、又はBluetoothモジュールなどでもよい。
分析デバイス200のインタフェース210は、好ましくは、作動機器400のインタフェース430及び/又は分析デバイスインタフェース431に対応し、特に作動機器400と分析デバイス200の間でデータ接続DVAを確立できるようにする。分析デバイス200のインタフェース210及び分析デバイスインタフェース431は、同じデータ送信方法又は無線伝送方法又は無線規格、特にBluetooth、NFC、Zigbee(登録商標)のようなWLAN又はWPAN方法をサポートすることが好ましい。
分析デバイス200は、作動機器400から制御情報510を好ましくは無線で受信するために受信機210Aを含むことが好ましい。インタフェース210は、好ましくは受信機210Aを含み、それを通じて信号、特に制御情報510が作動機器400から受信される又は受信可能である。
これに代えて又はこれに加えて、分析デバイス200及び/又はインタフェース210は、送信機210Bを含み、それを通じて、データ、特にセンサ装置113からの測定結果713のようなデータが、特に好ましくは作動機器400に送信される又は送信可能である。
インタフェース210、431は、同じデータ送信規格及び/又は無線規格、特にBluetooth、WLANなどをサポートするように互いに対応していることが好ましい。インタフェース210、431は、特に好ましくは、アドホック接続として知られるものを可能にするインタフェースであり、デバイス、すなわち、作動機器400及び分析デバイス200が互いの範囲内にある時に、データ接続DVAが好ましくは自動的に確立される。
分析システム1は、更にデータベース500を含むことが好ましく、又はデータベース500が分析システム1に割り当てられる。データベース500は、作動機器400及び/又は分析デバイス200から物理的に分離されるように実施又は設けられる外部データベース500であることが好ましい。しかし、原則的には、データベース500を特に作動機器400に直接接続する又は作動機器400で実現又は実施することが不可能ではない。
作動機器400は、データ接続DVDを通じてデータベース500にアクセスすることができる。この目的のために、作動機器400及び/又はインタフェース430は、データベースインタフェース432を含むことができ、それを使用して特にネットワークNを通じてデータベース500にアクセスすることができる。ネットワークNは、インターネット又は別のデータネットワークでもよい。作動機器400は、無線インタフェース、特にWLAN、WPAN、又はモバイル通信などを通じてデータベース500へのデータ接続DVDを確立できることが更に好ましい。しかし、原則的には他のソリューションもここでは可能である。
特に好ましくは、作動機器400は、分析デバイス200及びデータベース500に対してデータ接続DVA、DVDを確立するために互いに独立した異なるインタフェース430を含み、分析デバイス200は(作動機器400の周辺デバイスとして)、作動機器400と又は作動機器400を通じて専ら通信するように設計される。
分析システム1、特にデータベース500は、好ましくは制御情報510を含み、これを使用して検査又は試験を実行するために分析デバイス200を制御することができる。
制御情報510は、カートリッジ100内のサンプルPの検査又は試験が行われるような特定の方法で分析デバイス200のアクチュエータの作動を規定することが好ましい。特に、検査又は試験を実行するために、アクチュエータは、カートリッジ100又はサンプルPに作用するように制御情報510で制御できる又は制御される。これらのアクチュエータは、特に、ポンプドライブ202、及び/又は1又は2以上の温度制御装置204、及び/又は1又は2以上のバルブアクチュエータ205である。制御情報510は、サンプルPを検査又は試験するために上記で説明した方法の1又は2以上の段階を実行するためのパラメータ及び/又は命令を含むことが好ましい。
分析システム1は、データベース500に格納でき、及び/又はデータベース500から取得できる較正情報520を含むことが好ましい。較正情報520は、特に、特定のカートリッジ100、特定カートリッジ100のカートリッジバッチ、及び/又は特定の検査/試験に応じた方法でサンプルPの検査又は試験に影響を及ぼすのに適していることが好ましい。
較正情報520は、特に、カートリッジ100のセンサ装置113のようなセンサに対する、分析デバイス200のセンサ206A,Bの1又は2以上に対する、及び/又はアクチュエータの1又は2以上に対する基本的な又はデフォルトの設定、パラメータ、及び/又は閾値である。
較正情報520は、制御情報510に加えて、検査又は試験を実行するために使用することができ、好ましくは制御情報510に影響を与える又はそれを指定する。較正情報520は、以下で明示的に述べない場合でも、制御情報510の一部であるか又はそれを形成することができる。
分析デバイス200は、制御情報510の一部を形成できる又は別々に提供される場合のある較正情報520を使用して較正及び/又は構成することができる。この目的のために、較正情報520は、作動機器400を用いて決定され、取り出され、及び/又は分析デバイス200に送信することができる。
提案する分析システム1は、データベース500に格納でき、及び/又はデータベース500から取り出し可能である又は取り出すことのできる評価情報530を含むことが好ましい。評価情報530は、カートリッジ100、特にセンサ装置113に由来する測定結果713を解釈できるように設計されることが好ましい。
制御情報510及び/又は評価情報530は、好ましくはアルゴリズムの形態で及び/又はプロセッサ又はコントローラ上で又はそれらを使用して処理を制御するための命令を含むことが特に好ましい。命令は、分析デバイス200及び/又は作動機器400によって実施可能な又は実施されるモジュールを形成することが好ましく、その結果として、分析デバイス200及び/又は作動機器400の作動が変更又は修正される又は変更又は修正可能である。
命令は、特に指令、機械コード、コンパイル済みのソースコード、又はソースコードである。命令は、モジュール状ソフトウェア構成要素、特にプラグインを形成することが好ましい。命令は、作動機器400及び/又は分析デバイス200のモジュールを形成する及び/又は置き換えるように設計することができる。この目的のために、制御情報510及び/又は評価情報530は、制御装置207及び/又は作動機器400の評価モジュール440を使用して結合又は実施するための(ソフトウェア)インタフェースを含むことができる。
制御情報510は、好ましくはソフトウェアの観点から交換可能な制御装置207のモジュールを含む又は形成することが特に好ましい。このモジュールは、試験又は検査を制御するために、特に、分析デバイス200及び/又は制御装置207によって実行されるコンピュータプログラム又はコンピュータプログラム製品の形態の論理指令及びループなどのような命令を含む。制御情報510は、特にプラグインとして制御装置207の交換可能な部分である又はそれを形成することができる。
評価モジュール440は、好ましくは作動機器400によって形成されるか、又は作動機器400が評価モジュール440を含む。センサ装置113から読み出された測定結果713は、好ましくは、データベース500から取り出された評価情報530を使用して評価モジュール440によって評価され、及び/又は評価モジュール440がこの目的で設計される。
評価情報530は、好ましくはソフトウェアの観点から交換可能な評価装置440のモジュールを含む又は形成することが特に好ましい。このモジュールは、測定結果713の評価を制御するために、特に、作動機器400及び/又は評価モジュール440によって実行されるコンピュータプログラム又はコンピュータプログラム製品の形態の論理指令及びループなどのような命令を含むことが好ましい。評価情報530は、特にプラグインとして評価モジュール440の交換可能な部分である又はそれを形成することができる。
データベース500は、好ましくは結果メモリ550を含み、その中に結果を格納又は保管することができる。
本発明の意味では、用語「データベース」は、好ましくは広義に理解するように意図しており、特にマルチパートデータベースも含む。従ってデータベース500は、原則的には、異なる物理ユニットの形態で又は異なる位置に設けることができ、及び/又は複数のサブデータベースから構成することができる。
検査/試験又は分析デバイス200を制御するために、作動機器400は、データベース500から制御情報510を取り出し、その情報を未修正形式又は修正形式のいずれかで分析デバイス200に送信することができる。
作動機器400は、サンプルPの検査又は試験中にカートリッジ100のセンサ装置113によって好ましくは作成できる測定結果713を評価するように設計されることが好ましい。この目的のために、カートリッジ100のセンサ装置113から生じる及び/又は分析デバイス200から作動機器400に送信することのできる測定結果713は、作動機器400で評価される又は評価可能である。この目的のために、作動機器400は、データベース500から評価情報530を取り出し又は受信し、特に作動機器400の評価モジュール440でその評価情報530を使用して測定結果713を評価することができる。
作動機器400は、好ましくはメモリ450を含む。メモリ450は、制御情報510、較正情報520、及び/又は評価情報530を少なくとも一時的に格納するために使用することができ、又は、作動機器400とメモリ450をこの目的で設計することができる。これに代えて又はこれに加えて、評価結果740をメモリ450に格納することができ、その評価結果は、作動機器400を使用して測定結果713から発生されている又は発生可能である。
一例では、作動機器400は、出力装置410、好ましくは、特にタッチ感応スクリーン又はディスプレイ411、及び/又はスピーカ412を含む。これに代えて又はこれに加えて、作動機器400は、入力装置420、特にカメラ421、タッチパッド422、マイクロフォン423、及び/又はキーボード424を含む。
作動機器400は、好ましくは、出力装置410、特にスクリーン又はディスプレイ411を通じて作動インタフェース又はユーザインタフェースを表示するように、又は別の方式で検査/試験又は分析デバイス200を制御するための又は検査/試験に関連の状況又は他の情報を出力するための作動要素を提供するように設計されることが好ましい。これに代えて又はこれに加えて、入力装置420を通じて指令を受信することができ、その結果として、作動機器400は、その指令に対応する方式でサンプルPの検査又は試験を開始し、構成し、及び/又は制御する。
分析デバイス200への指令及び/又は情報の送信は、好ましくは入力装置420を通じて発動される又は入力装置420を使用して発動可能である。
分析システム1は、各々がカートリッジ識別子100Cを使用して好ましくは互いに識別可能な1又は2以上のカートリッジ100を含むことができる。カートリッジ識別子100Cは、それぞれのカートリッジ100に割り当てられることが好ましい。特に、カートリッジ識別子100Cは、カートリッジ100によって形成され、それに接続され、及び/又はそこに配置される。
カートリッジ100は、少なくとも1つのカートリッジ識別子100Cを含むことが好ましく、その識別子がカートリッジ100に対応する及び/又はカートリッジ100が属するロット又はバッチCHに対応する。
カートリッジ識別子100Cは、特に、識別コードなどのそれぞれのカートリッジ100に特定であり、特にカートリッジ100の一意的な識別のために、一意的である又はそのために設計される一情報であり、それぞれのカートリッジ100に割り当てられ、好ましくは一意的な識別を可能にする。
これに代えて又はこれに加えて、カートリッジ識別子100Cにより、特定のカートリッジ100の生産サイクル及び/又はロット又はバッチCHにカートリッジ100を割り当てることが可能になる。ロット又はバッチCHは、カートリッジ100が、同じ連続的な製造サイクルで製造され、及び/又は同じ構成要素、特に同じセンサ装置113及び/又は同じ試薬などを含むことを好ましくは特徴とする。例えば製造期間及び使用される出発物質のバッチなどに関して異なる可能性のある複数のバッチCHが好ましくは存在する。
カートリッジ識別子100Cは、カートリッジ100のメモリ手段100Dに格納又は保管することができる。メモリ手段100Dは、バーコード124、NFCタグ、及び/又はセンサ装置113に設けられた、センサ装置113に接続された、又はセンサ装置113に割り当てられたメモリ、又はコードなどを格納するための別の装置とすることができる。
分析システム1は、各々を少なくとも1つのカートリッジ識別子100Cを使用して好ましくは互いに識別できる及び/又はバッチCHに割り当てできる複数のカートリッジ100を含むことができる。
カートリッジ100はまた、各々がカートリッジ100に対応する少なくとも2つのカートリッジ識別子100Cを含むこともできる。カートリッジ識別子100Cは、異なる読み出し手段を使用して、特に光学的に、無線により、又は有線接続などによって読み出せることが好ましい。
それぞれのカートリッジ100は、同じ又は相互に対応するカートリッジ識別子100Cを有する2つの異なるメモリ手段100Dを含むことができる。メモリ手段100Dは、互いに独立である及び/又は物理的に分離されていることが好ましい。メモリ手段100Dは、異なる方法で、一方では特に電子的に又は電子接続を使用して、他方ではワイヤレスで、特に光学的に及び/又は無線によって読み出せることが好ましい。
少なくとも2つのカートリッジ識別子100Cは、同一であるか又は異なっていてもよい。(第1の)カートリッジ識別子100Cは、カートリッジ100に対して個別的である又は一意的であり、すなわち、カートリッジ100を一意的に識別するように設計されることが特に可能であり、かつ好ましい。(他の又は第2の)カートリッジ識別子100Cは、カートリッジ100をカートリッジ100のバッチCHに割り当てるように設計されることが好ましい。少なくとも2つのカートリッジ識別子100Cは、互いに対応することが好ましい。特に、バッチCHに対応するカートリッジ識別子100C、及び/又はバッチCHは、カートリッジ100を一意的に識別するカートリッジ識別子100Cによって識別することができる。好ましくは、双方のカートリッジ識別子100Cを読み出して使用し、特に、一方では制御情報510及び/又は評価情報530を決定又は取り出すように、他方ではその情報を検証するようにする。
それぞれのカートリッジ100は、好ましくは少なくとも2度識別され、又はカートリッジ識別子100Cが少なくとも2度、すなわち、好ましくは制御情報510及び/又は較正情報520及び/又は評価情報530を取り出す目的で1度は直接的に作動機器400により、2度目に分析デバイス200を使用して又はそれを通じて読み出されて使用され、カートリッジ100に対応する制御情報510、較正情報520、及び/又は評価情報530を使用して検査又は試験が確実に実行されるように、及び/又は制御情報510、較正情報520、及び/又は評価情報530がカートリッジ100に対応することを検証するようにする。
図4は、提案する分析システム1を使用して、特に個々のカートリッジ100に応じた方式で検査/試験及び/又は評価を行うための好ましい方法の概略シーケンスを示す。以下の態様及び/又は方法段階も実施することができ、個別的に又は異なる組合せで有利な場合があり、記載する順序は好ましいが強制するものではなく、段階を省略する又は追加する又は独立に実施することが可能である。
カートリッジ100、特にセンサ装置113には、好ましくは分析デバイス200が電気的に接触する。これは、図1に例示するように、1又は2以上の接触要素203Aを使用して達成されることが好ましい。
カートリッジ識別子100Cがセンサ装置113内に格納されているか、又はセンサ装置113に割り当てられている場合、この識別子は、接触要素203Aを使用して確立することのできるカートリッジ100と分析デバイス200の間のデータ接続DVCを通じて分析デバイス200によって読み出すことができる。これは、カートリッジ100から分析デバイス200へのデータ送信を表す矢印601によって象徴される。センサ装置113に格納された及び/又はセンサ装置113に割り当てられたカートリッジ識別子100Cは、好ましくは、カートリッジ100を一意的に又は1対1方式で識別することが好ましい。
分析デバイス200によってカートリッジ100から読み出されたカートリッジ識別子100Cは、分析デバイス200と作動機器400の間のデータ送信を表す図4の矢印602で示すように、分析デバイス200と作動機器400の間のデータ接続DVAを通じて作動機器400に送信することができる。必要に応じて、カートリッジ識別子100Cに加えて、デバイス識別子200Cを分析デバイス200から作動機器400に送信することができる。デバイス識別子200Cは、好ましくは特定の分析デバイス200に対応し、及び/又はその識別を可能にする。
カートリッジ識別子100Cは、作動機器400を使用してカートリッジ100のメモリ手段100Dを読み出すことによって直接的に又は分析デバイス200を通じて対応するデータ転送を使用して間接的にそのいずれかで作動機器400に送信されることが特に好ましく、それによって作動機器400はカートリッジ識別子100Cを受信又は決定する。
好ましくは、作動機器400は、カートリッジ識別子100Cを使用して、好ましくはカートリッジ特定の又はカートリッジのバッチ特定の情報を受信又は決定する又は作動機器400はこの目的で設計される。
カートリッジ100のカートリッジ識別子100Cを読み出すことにより又はその後で、作動機器400は、カートリッジ100により支援された検査又は試験を実行する分析デバイス200を制御するための制御情報510、及び/又は検査又は試験によって決定された測定結果713を評価するための分析情報530を自動的に取り出すことが好ましく、又は、作動機器400はこの目的で設計される。
特に、作動機器400は、カーリッジ識別子100Cに基づいて制御情報510を受信又は取り出すように提供され、この情報は、カーリッジ100、そのバッチCH、及び/又はカートリッジ100を用いた検査又は試験の実行に対して特定である。制御情報510は、特に好ましくはデータベース500から取り出され、又はデータベース500から取り出し可能である。
カートリッジ識別子100Cは、作動機器400からデータベース500へのデータ送信に対応する矢印603で図4に示すように、データベース500に送信されることが好ましい。
データベース500は、データベース500と作動機器400の間のデータ送信を表す矢印604で図4に示すように、カートリッジ100又はカートリッジ識別子100Cに対応する制御情報510を返すことができ、すなわち、制御情報を作動機器400に送信することができる。
これに代えて又はこれに加えて、較正情報520及び/又は評価情報530もまた、データベース500から作動機器400への対応する方式で作動機器400に送信することができ、又は作動機器400によってデータベース500から取り出すことができる又は取り出し可能である。
一変形では、この選択又は取り出しは、分析デバイス200を識別するためのデバイス識別子200C、及び/又は作動機器400を識別するための作動機器識別子400Cを用いる及び/又は送信することにより、追加で行われる。このようにして、制御情報510、較正情報520、及び/又は評価情報530は、分析デバイス200及び/又は作動機器400に対して特定であり、又はそれらと適合しており、及び/又は選択、送信、取り出し、及び/又は返送が可能である。
好ましくは、カートリッジ100と分析デバイス200の両方に対応する、特に好ましくはカートリッジ100と分析デバイス200の組合せに対応する制御情報510が取り出される又は決定される。その結果として、検査又は試験は、カートリッジ特定かつ分析デバイス特定の方式で実行することができ、検査/試験の良好な再現性及び信頼性に寄与する。
好ましくは、まず最初にカートリッジ100が属するバッチCHだけに好ましくは対応するカートリッジ識別子100Cが作動機器400によって決定され、特に、その識別子は、直接的に作動機器400によってカートリッジ100から読み出される又は読み出し可能である。
制御情報510及び/又は評価情報530は、特に作動機器400により、カーリッジ識別子100Cを使用して取り出される。取り出された制御情報510及び/又は評価情報530は、作動機器400に一時的に格納されることが好ましい。
作動機器400は、好ましくは制御情報510を分析デバイス200に送信するか、又は作動機器400はこの目的で設計される。これは、作動機器400から分析デバイス200へのデータ送信に対応する矢印605で図4に示されている。
必要に応じて、較正情報520を更に作動機器400から分析デバイス200に送信することができる。これに代えて又はこれに加えて、作動機器400は、特に較正情報520を考慮して制御情報510を修正することができる。しかし、制御情報510は、既に校正情報520を含む又は考慮している場合がある。従って、較正情報520を分析デバイス200に送信することは必須ではない。
制御情報510は、分析デバイス200によって受信され、検査又は試験の制御に使用することができる。これに代えて又はこれに加えて、制御情報510の検証を分析デバイス200で行うこともできる。
制御情報510の送信に続いて、検査又は試験が、好ましくは作動機器400によって制御された方式で開始される。
特に好ましくは、検査又は試験は、作動機器400から独立に及び/又はそれとは別に実行される。この目的のために、分析デバイス200は、送信された制御情報510を使用して、作動機器400から独立に及び/又はそれとは別に及び/又はそれから切断された状態で、すなわち、データ接続DVAが切断された又は遮断された又は終了した時に検査/試験を実行する又は継続するように設計されることが好ましい。
分析デバイス200、特に制御装置207は、センサ装置113から測定結果713を読み出すために読み出しモジュール207Cを含むことが好ましい。読み出しモジュール207Cは、センサ装置113で決定された測定結果713をデジタル化するように、並びにコード又はデータセットの形態でその結果を格納及び/又は送信するように設計することができる。読み出しモジュール207Cはまた、少なくとも測定結果713のデジタル化に関する限りにおいて、一部はカートリッジ100内に又はセンサ装置113に位置付けることができ、及び/又は読み出しモジュール207Cは、センサ装置113によってデジタル化された測定結果713を読み出すことができる。
センサ配置又はセンサ装置113の好ましい設計は、図5から図8を参照して以下でより詳細に説明する。
センサ装置113は、サンプルPの検体Aの電気化学的測定又は検出又は決定のために設計されることが好ましい。
特に、センサ配置又はセンサ装置113は、捕捉分子Mに結合された(同一の又は異なる)検体A、又はその検体Aから誘導された生成物、特に検体A又は異なる検体Aの増幅産物Vを識別、検出、及び/又は決定するように設計される。
センサ装置113は、図5に模式的に示すように、複数のセンサ領域又はセンサ場113Bを含むセンサアレイ113Aを含むことが好ましく、この図にはセンサ装置113又はセンサアレイ113Aの測定面が模式的に示されている。図6は、図5の拡大詳細図である。図7は接続面を示し、図8はセンサ装置113を貫く概略断面図である。
センサ配置又はセンサ装置113又はセンサアレイ113Aは、好ましくは10を超える又は20、特に好ましくは50個を超える又は80個、特に100個を超える又は120個、及び/又は1000個未満又は800個のセンサ場113Bを含む。
センサ場113Bは、センサ装置113及びセンサアレイ113Aの特に空間的に分離された測定領域であり、互いに独立に検体Aの検出又は測定を可能にする。従って、異なるセンサ場113Bは、異なる検体Aをそれぞれに検出又は測定することができる。しかし、複数のセンサ場113Bは、センサ場113Bに与えられた捕捉分子Mに応じて、再び互いに独立に同じ検体Aを測定することも可能である。これに代えて、個々のセンサ場113Bは、管理目的に使用される場合もあり、すなわち、検体Aの測定又は検出には使用されない。
センサ装置113及び/又はセンサアレイ113Aは、複数の電極113Cを含むことが好ましい。特に好ましくは、少なくとも2つの電極113Cが各センサ領域又はセンサ場113Bに配置される。特に、互いに対応する少なくとも2つの又は正確に2つの電極113Cが、それぞれに1つのセンサ場113Bを形成する。
電極113Cは、好ましくは導電性であって金属製であり、特に少なくとも白金又は金のような貴金属でできた面を持ち、及び/又は特にチオールで被覆される。
図6によるセンサ場113Bの拡大図に示すように、電極113Cは好ましくは指状であり、及び/又は互いに噛み合う。しかし、他の構造的なソリューション又は配置も可能である。
好ましくは、各電極対は1つのセンサ場113Bを形成する又は各センサ場113Bが1つの電極対を含む。
センサ場113Bの電極113Cは、その形状及びサイズに関して互いに一致することが好ましい。
センサ装置113は、担体又は支持体113D、特にチップを含むことが好ましく、電極113Cは、好ましくは支持体113D上に配置される及び/又は支持体113Dに統合される。
測定面は、電極113Cを含み、及び/又は流体、サンプルP、増幅産物V、及び/又はセンサ区画に面する側であり、及び/又は検体A又は増幅産物Vが結合される又は結合できる捕捉分子M(図8に示すような)を含むセンサ装置113又は支持体113Dの側である。
センサ装置113又は支持体113Dの接続面は、好ましくは測定面の反対側であり、及び/又は流体、サンプルP、及び/又は増幅産物Vから離れた側である。
特に好ましくは、センサ装置113又は支持体113Dの測定面と接続面は、それぞれ、特に平面状又は板状の支持体113Dの平坦面である。
センサ装置113、特に支持体113Dは、図7に示すように複数のこの例では8個の電気接点又は接触面113Eを含むことが好ましく、接点113Eは、接続面に配置される及び/又は接続面を形成することが好ましい。
センサ装置113は、接続面で及び/又は接点113Eを使用して電気接触できることが好ましく、及び/又は分析デバイス200に電気接続できる。特に、接点113Eを接続装置203の接触要素203Aに電気接続することにより、カートリッジ100、特にセンサ装置113と分析デバイス200、特に制御装置207との間に電気接続を確立することができる。
接点113Eは、縁領域内で横方向へ、及び/又は平面図又は投影図では電極113C又はセンサアレイ113Aの周囲に配置されることが好ましく、又は接点113Eは、センサ装置113の縁領域内に延び、特に、好ましくは接続装置203又は接触素子203Aを使用して横方向に縁領域に及び/又は好ましくは支持体113Dの中央に又は中程に配置できるセンサ温度制御装置204Cの周囲で支持体113Dが電気接触できるようにする。
センサ場113Bは、図8の概略断面図に示すように、互いに分離されていることが好ましい。特に、センサ装置113は、各センサ場113B間に障壁又は仕切りを含み、この障壁又は仕切りは、センサ場113Bに対応する凹部を有すること、特に疎水性層113Fによって形成されることが好ましい。しかし、他の構造的ソリューションも可能である。
カートリッジ100又はセンサ装置113は、センサ区画118を含む又は形成することが好ましい。センサ区画118は、特に、一方の側でセンサアレイ113A又はセンサ装置113又は支持体113D又は測定面と、他方の側でセンサカバー117との間に形成される。
センサ装置113は、好ましくは、その測定面又はセンサアレイ113Aでセンサ区画118を区切ることが好ましい。従って、電極113Cはセンサ区画118に位置付けられる。
好ましくは、全センサ場113B及び/又は全電極113Cは、(共通)センサ区画118によって流体的に相互接続され、特に全てのセンサ場113B及び/又は電極113Cは、(共通)センサ区画118を通じて流体又はサンプルP又は検体Aと接触できるようになっている。
センサカバー117は、好ましくはセンサ装置113に対して作動させる又は移動することができる。特に、センサカバー117は、好ましくはセンサ場113Bが閉鎖される及び/又は互いに流体的に分離されるように、センサ装置113、特にセンサアレイ113A及び/又は層113Fの上に降ろすことができる。センサカバー117は、特に好ましくは、空圧的に及び/又は圧力発生器を使用して作動させることができる。しかし、他のソリューションもここでは可能である。
特に、流体は、センサカバー117を使用して又はセンサカバー117をセンサ装置113の上に降ろすことにより、センサ区画118から外に移すことができる。
従って、センサカバー117は、実際の測定のために個々のセンサ場113Bを互いに密閉する及び/又は流体的に分離するように設計され、好ましくは少なくとも測定中にセンサ場113B間で流体交換が生じないようになっている。
センサ装置113又はセンサ区画118は、特にセンサカバー117が遠ざかる時に、流体システム103、特に1つ又は複数の反応キャビティ109に流体接続され、特に、センサ装置113又はセンサアレイ113Aの測定面に流体、特に(前処理済み)サンプルP又はその一部、又は検体A、及び/又は試薬が供給できるようになっている。
従って、少なくともセンサカバー117が上昇するか又はセンサ装置113又はセンサアレイ113Aから遠ざかる時に、センサ区画118に流体を入れることができる及び/又は流体はその区画を流れることができる。
センサ装置113は、検体Aと結合する複数の特に異なる捕捉分子Mを含むことが好ましく、異なる捕捉分子Mは、異なるセンサ場113Bの中に又はその上に配置及び/又は不動化され、及び/又は異なるセンサ場113Bに割り当てられることが好ましい。
特に好ましくは、センサ場113B及び/又は電極113Cには、特に配送状態で又は工場で既に捕捉分子Mが与えられており、及び/又は捕捉分子Mは、特に配送状態で又は工場で既にセンサ場113B又は電極113Cの中に又はその上に不動化又は固定されている。
冒頭で既に説明したように、捕捉分子Mは、好ましくは捕捉タンパク質FP、特に捕捉抗原及び/又は捕捉抗体、並びに捕捉核酸配列FN、特に捕捉DNA配列及び/又は捕捉RNA配列、PCR産物のオリゴヌクレオチド又は断片、及び/又は、特に捕捉タンパク質FPに加えて又はこれに代えて捕捉アプタマーである。
カートリッジ100又はセンサ装置113は、第1のタイプのターゲット分子又は検体Aを結合させるために捕捉タンパク質FP又は捕捉アプタマーのような捕捉分子Mの第1の群と、特に、別のタイプのターゲット分子又は検体Aを結合させるために捕捉核酸配列FNのような(他の)捕捉分子Mの第2の群とを含むことが好ましい。特に好ましくは、捕捉分子Mの第1の群は、特に捕捉分子Mの第2の群とは対照的に、捕捉タンパク質FPのように好ましくは加熱により、好ましくは熱的に阻害する、不活性化させる、及び/又は変性させることができるか又は捕捉アプタマーのように熱的に活性化できるので、捕捉分子Mの2つの群を使用して、特に連続して及び/又は同じカートリッジ100又はセンサ装置113上で特に2つの異なるアッセイを実行できる。
カートリッジ100又はセンサ装置113は、図8に示すように、捕捉分子Mとして捕捉核酸配列FN(FN1、FN2)と捕捉タンパク質FP(FP1、FP2)との両方を含むことが好ましい。代替実施形態では、カートリッジ100又はセンサ装置113は、捕捉分子として捕捉核酸配列FNと、特に捕捉タンパク質FPの代替物としての捕捉アプタマーとの両方を含む。更に、カートリッジ100又はセンサ装置113が、捕捉分子として捕捉タンパク質FPと捕捉アプタマーの両方を含む実施形態も可能であり、この場合の捕捉アプタマーは、他の低分子物質、ステロイド、又は有機リン酸塩などのような捕捉タンパク質FPとは異なるターゲット検体、又はターゲットタンパク質ZPとは異なるターゲット検体と結合するように設計されることが好ましい。
図8に示すように、センサ場113B又は電極113Cの一部又は全てには、捕捉タンパク質FPと捕捉核酸配列FNとの両方がそれぞれに与えられることが好ましく、特に、センサ装置113を使用して及び/又は対応するセンサ場113Bで及び/又は対応する電極113C上で捕捉タンパク質FPに対応するターゲットタンパク質ZPと捕捉核酸配列FNに対応するターゲット核酸配列ZNとを検出できるようにする。
言い換えれば、図8で(左から)1番目と2番目のセンサ場113Bについて示すように、好ましくは捕捉タンパク質FPと捕捉核酸配列FNとの両方が、共通センサ場113B及び/又は共通電極113C上に、及び/又は互いに直接隣接して付加又は固定又は不動化される。
従って、センサ場113Bは、1つの検体Aを検出するためだけではなく、少なくとも2つの検体A、具体的には、一方でターゲットタンパク質ZP(図8では、例えばZP1又はZP2)、並びに他方でターゲット核酸配列ZN(図8では、例えばZN1又はZN2)を検出して特に測定するのに使用されることが好ましい。この場合、対応する捕捉分子M、具体的には捕捉タンパク質FP及び捕捉核酸配列FNは、センサ場113Bの各電極113Cの上に一緒に、又は少なくとも理論的には同じセンサ場113Bの両電極113Cの上に別々に配置及び/又は不動化できる又はされる。
これに加えて又はこれに代えて、例として図8で(左から)3番目及び4番目のセンサ場113Bについて示すように、捕捉タンパク質FPだけ又は捕捉核酸配列FNだけのいずれかをセンサ場113Bの一部又は全てに固定又は不動化することができる。例えば、3番目のセンサ場113Bでは、捕捉核酸配列FN2だけが与えられる及び/又は不動化されるが、4番目のセンサ場113Bでは、捕捉タンパク質FP1だけが与えられる及び/又は不動化される。
好ましくは、異なる捕捉タンパク質FP1又はFP2及び/又は異なる捕捉核酸配列FN1又はFN2を異なるセンサ場113B又は異なる電極対又は電極113Cに与えて、センサ場113Bで異なる検体Aを特に一方で異なるターゲットタンパク質ZP1、ZP2を並びに他方で異なるターゲット核酸配列ZN1、ZN2を特異的に結合させるようにする。
特に好ましくは、センサ装置113又はセンサアレイ113Aにより、各センサ場113Bで結合された検体Aを定性的及び/又は定量的に決定することが可能になる。
センサ装置113、特に支持体113Dは、少なくとも1つ、好ましくは複数の電子回路又は集積回路を含むことが好ましく、特にこれらの回路は、好ましくは酸化還元サイクルの原理に従ってセンサ場113Bで作成された電流又は電圧を検出するように設計される。
特に好ましくは、異なるセンサ場113Bの測定信号は、センサ装置113又はそれらの回路によって別々に検出又は測定される。
特に好ましくは、測定信号は、直接にセンサ装置113によって又は集積回路によってデジタル信号又はデータに変換され、特に分析デバイス200によって又はそれを使用して読み出すことができる。
センサ装置113又は支持体113Dは、EP 1 636 599 B1に記載されるように設計されることが特に好ましい。
提案する分析システム1及び/又は分析デバイス200及び/又は提案するカートリッジ100を用いた及び/又は提案する方法による検査又は試験又は分析の好ましいシーケンスを例として以下で詳細に説明する。
分析システム1、カートリッジ100、及び/又は分析デバイス200は、提案する方法を実行するように設計されることが好ましい。
提案する方法では、サンプルPの(異なる)ターゲット検体を検出又は識別するための複数の(異なる)アッセイが、特に逐次的に及び/又は同じカートリッジ100又はセンサ装置113内で実行される。好ましくは、タンパク質アッセイ、核酸アッセイ、及び/又はアプタマーアッセイから成る選択群から少なくとも2つの(異なる)アッセイが実行される。
好ましくは、ターゲットタンパク質ZP、特にターゲット抗原及び/又はターゲット抗体を検出又は識別するためのタンパク質アッセイが実行される。特に、サンプルPの検体Aとしてのターゲットタンパク質ZPは、対応する捕捉分子M、特に捕捉タンパク質FPに結合される。
好ましくは、特にタンパク質アッセイに加えて、ターゲット核酸配列ZN、特にターゲットDNA配列及び/又はターゲットRNA配列を検出又は識別するための核酸アッセイが実行される。特に好ましくは、サンプルPの分析物としてのターゲット核酸配列ZNは、対応する捕捉分子、特に捕捉核酸配列FNに結合される。
必要に応じて、特にタンパク質アッセイの代わりとして、ターゲットタンパク質ZP又はターゲットタンパク質ZPとは異なる別のターゲット検体を検出又は識別するためのアプタマーアッセイが実行される。しかし、既に説明したように、アプタマーアッセイは、タンパク質アッセイに加えて及び/又は核酸アッセイの代わりとして実行することもできる。しかし、以下では、最初に特に好ましい変形を記述し、そこではタンパク質アッセイと核酸アッセイの両方が実行される。しかし、それぞれのアッセイの準備及び/又は実行に関するいかなる記述も、タンパク質アッセイ、核酸アッセイ、及び/又はアプタマーアッセイから成る選択群の他の組合せに応じて適用される。
核酸アッセイでは、サンプルPの好ましくは少なくとも1つの検体Aが、特にPCRを使用して複製又は増幅される。この種の方法段階は、タンパク質アッセイを実行する場合には省略することが好ましい。
しかし、より詳細に指定されない限り、以下に記載する方法段階は、原則として核酸アッセイとタンパク質アッセイの両方に与えることが好ましい。
特に、結合された検体A又はその増幅産物Vは、核酸アッセイとタンパク質アッセイの両方で電気化学的に検出又は識別される。
本方法は、特に、医学の分野、特に獣医学において例えばサンプルP内の疾患及び/又は病原体を検出又は識別するために使用することができる。
提案する方法の開始時に、まず最初に、少なくとも1つの検体A、好ましくはヒト又は動物の体からの流体又は液体、特に血液、唾液、又は尿を含むサンプルPを接続部104Aを通じて受け入れキャビティ104に導入することが好ましく、サンプルPを前処理、特に濾過することが可能である。
好ましくは、次に、カートリッジ100をサンプルPと共に分析デバイス200に接続し、特に、分析デバイス200の中に少なくとも部分的に特に好ましくは上部から挿入する又は摺動させる。
方法シーケンス、特に流体の流れ及び伝達又は混合などは、分析デバイス200又は制御装置207により、特にポンプドライブ202又はポンプ装置112及び/又はアクチュエータ205又はバルブ115を適宜起動して作動させることによって制御される。
好ましくは、サンプルP又はサンプルPの一部分又は上澄みは、好ましくは核酸アッセイを実行するために底部で又は出口104Cを通じて、及び/又は特にタンパク質アッセイを実行するために中央で又は中間接続部104Dを通じて受け入れキャビティ104から取り除かれ、計量方式で混合キャビティ107に給送されることが好ましい。
サンプルPは、混合キャビティ107に導入される前に、特に第1の計量キャビティ105A及び/又は第2の計量キャビティ105B内で又はそれらを使用してカートリッジ100内で計量されることが好ましい。この場合、所望の計量を可能にするために、特に上流及び/又は下流センサ部分116が、割り当てられたセンサ206と共に使用される。 しかし、他のソリューションも可能である。
混合キャビティ107において、サンプルPは、更に別の分析のために調製され、及び/又は試薬と、好ましくは第1の格納キャビティ108Aからの液体試薬F1と、及び/又は好ましくは混合キャビティ107に与えられた1又は2以上の乾燥試薬S1、S2、及び/又はS3と混合される。
液体試薬F1は、試薬、特に増幅反応又はPCRのためのPCRマスタミックス及び/又はサンプル緩衝液とすることができる。好ましくは、PCRマスタミックスは、ヌクレアーゼを含まない水、PCRを実行するための酵素、特に少なくとも1つのDNAポリメラーゼ、ヌクレオシド三リン酸(NTP)、特にデオキシヌクレオチド(dNTP)、塩類、特に塩化マグネシウム、及び/又は反応緩衝液を含む。
乾燥試薬S1、S2、及び/又はS3もまた、増幅反応又はPCRを実行するために必要とされる試薬とすることができ、それらは乾燥形態、特に凍結乾燥形態である。好ましくは、乾燥試薬S1、S2、及び/又はS3は、特に凍結乾燥酵素、好ましくは逆転写酵素、DNAポリメラーゼ、NTP、dNTP及び/又は塩類、好ましくは塩化マグネシウムから選択される。
混合キャビティ107内での溶解又は混合は、特に、気体又は空気を特に下方から又は出口を通じて導入する及び/又は吹き込むことによって行われる又は促進される。これは、特に、ポンプ又はポンプ装置112を使用して気体又は空気を回路内に適宜ポンプ注入することにより実行される。
混合キャビティ107で混合及び/又は前処理された所望容積のサンプルPは、続いて、特に好ましくは、それぞれの反応キャビティ109の前に又はその上流に配置された及び/又は異なる試薬又はプライマ、ここでは乾燥試薬S4〜S6を加えた又は溶解させた任意的な中間キャビティ106A〜106Cのうちの1つを(それぞれに)通じて1又は2以上の反応キャビティ109に給送されることが好ましい。
特に好ましくは、特に核酸アッセイにおいて、(予め混合された)サンプルPは、好ましくは等しいサイズのいくつかのサンプル部分に分けられ、及び/又は中間キャビティ106A〜106C及び/又は反応キャビティ109の間で好ましくは均等に及び/又は等しいサイズのサンプル部分に分配される。
検体A又はターゲット核酸配列ZNを複製/増幅するための増幅反応又はPCRが、反応キャビティ109で実行される。これは、特に、割り当てられた好ましくは共通の反応温度制御装置(複数可)204Aを使用して及び/又は全ての反応キャビティ109に対して好ましくは同時に、すなわち、特に同じサイクル及び/又は温度(又は温度曲線)を伴って実行される。
1つ又は複数のPCRは、当業者に原則として知られるプロトコル又は温度プロファイルに基づいて実行される。特に、反応キャビティ109に位置付けられた混合物又はサンプルの容積は、周期的に加熱及び冷却されることが好ましい。
好ましくは、核酸産物及び/又はターゲット核酸配列ZNは、1つ又は複数の反応キャビティ109内で増幅産物Vとして検体Aから作成される。
核酸アッセイでは、特に直接的に及び/又は増幅反応(複数可)中に(それぞれの場合に)、検体A又は増幅産物V又はターゲット核酸シークエンスZNに対してラベルLを発生させる及び/又は取り付ける。これは、特に、対応する好ましくはビオチン化されたプライマを用いることによって達成される。しかし、ラベルLは、検体A、増幅産物V、ターゲット核酸配列ZN、及び/又はターゲットタンパク質ZPに対して別々に又は後で、同じく必要に応じてセンサ区画118内だけで及び/又はハイブリダイゼーション後に作成する及び/又は結合させることもできる。特に、タンパク質アッセイでは、ラベルLは、検体A又はターゲットタンパク質ZPの捕捉分子Mに対するハイブリダイゼーションの後にだけ検体A又はターゲットタンパク質ZPに結合される。
ラベルLは、特に、結合された検体A及び/又は増幅産物Vを検出するのに使用される。特に、以下でより詳細に説明するように、検出処理でラベルLを検出することができる又はラベルLを識別することができる。
特に好ましくは、異なるプライマS4からS6及び/又はプライマ対を使用して複数の増幅反応又はPCRを並行して及び/又は互いに独立に実行するように規定されるので、全体として複数の(異なる)検体A及び/又はターゲット酸配列ZNを並行して増幅し、その後で分析することができる。
サンプルP又は増幅産物Vがセンサ装置113に給送された後、増幅産物Vは捕捉分子Mにハイブリダイズされる。
サンプルP又は群又は検体A又は増幅産物Vの捕捉分子Mに対するハイブリダイゼーション又は結合に続いて、その検出は、特に、好ましくは与えられたラベルLを使用して又は別の方法で行われる。
検出の特に好ましい変形、具体的には電気化学的検出は、以下でより詳細に説明するが、検出の別形態、例えば、光学的検出又は容量性検出なども実施することができる。
それぞれの結合/ハイブリダイゼーションに続いて、任意的な洗浄処理が好ましくは実施され、及び/又は特に格納キャビティ108B〜108Eから更に別の試薬又は液体が必要に応じて供給される。
続いて又は洗浄処理の後に、本方法の好ましい変形により、捕捉分子Mに結合された増幅産物Vの検出が行われる。
捕捉分子に結合された検体A又は増幅産物Vを検出するために、試薬F4及び/又は検出器分子D、特にアルカリホスファターゼ/ストレプトアビジンが、好ましくは格納キャビティ108Dからセンサ配置又はセンサ装置113に給送される。
特に好ましくは、試薬F4及び/又は検出器分子Dは、検出又は前処理のためにその出口(サンプルP又はサンプルの部分に関する)を通じて又は上部からセンサ配置又はセンサ装置113に供給される。特に、試薬F4又は検出器分子DとサンプルP又はサンプル部分は、異なる側からセンサ配置又はセンサ装置113に給送される。
本発明の意味では、用語「検出器分子」は、(結合された)検体A又は増幅産物のマーカ又はラベルLに特異的に結合し、従ってその検出を可能にする分子であると理解することが好ましい。
特に、検出器分子Dは、マーカ又はラベルL、特にビオチンに特異的に結合する酵素抱合体及び/又は免疫抱合体であり、基質SUを変換するためのレポータ酵素を含むことができる。
試薬F4又は検出器分子Dは、図8に示すように、結合された検体A又は増幅産物Vに、特に結合された検体A又は増幅産物VのラベルLに、特に好ましくはビオチンマーカに結合することができる。
検出に関連して、更に別の液体試薬F3及び/又はF5を格納キャビティ108C又は108Eからセンサ装置113に送り込むように更に与えることができる。
必要に応じて、続けて又は試薬F4及び/又は検出器分子Dが検体A又は増幅産物V又はラベルLに結合した後に、特に未結合の試薬F4及び/又は検出器分子Dをセンサ配置又はセンサ区画118から排除するために、(更に別の)洗浄処理又は濯ぎが、好ましくは流体又は試薬F3又は洗浄緩衝液を使用して行われる。
好ましくは、検出のための試薬S8又は基質SUが、特に格納キャビティ106Dからセンサ装置113へ、特に好ましくは試薬S8及び/又は基質SUを溶解させるために基質SUに適する流体又は試薬F2、特に緩衝液と好ましくは一緒に最後に給送され、この流体又は試薬F2は特に格納キャビティ108Bから取り出される。
基質SUを加えた後、センサカバー117を好ましくは下降させ、センサ場113Bを互いに隔離する及び/又はそれらの間の物質交換を最小限度にするようにする。
基質SUは、結合された検体A又は増幅産物V及び/又は検出器分子Dに作用する及び/又はそれらと反応することが好ましく、及び/又はこれらの電気化学的測定を可能にする。
基質SUは、結合された検出器分子D、特に結合された検出器分子Dのアルカリホスファターゼにより、好ましくはp−アミノフェノールなどの特に電気化学的に活性な又は酸化還元活性のある第1の物質SAと、リン酸塩のような第2の物質SPとに分割されることが好ましい。
第1の又は電気化学的に活性な物質SAは、電気化学的測定及び/又は酸化還元サイクルにより、センサ装置113で又は個々のセンサ場113Bで検出されることが好ましい。
特に好ましくは、第1の物質SAにより、電極113Cで特異的に酸化還元反応が起こり、第1の物質SAは、好ましくは電極113Cに電子を放出する又は電極113Cから電子を受け取る。
特に、各センサ場113Bにおける第1の物質SAの存在及び/又はそれぞれの量が、関連の酸化還元反応によって検出される。このようにして、検体A又は増幅産物Vがそれぞれのセンサ場113B内の捕捉分子Mに結合されているかどうか、並びにその量を定性的に及び特に定量的にも決定することができる。従って、これにより、サンプルP又はサンプル部分にどの検体Aが特にどのくらいの量で存在するか又は存在していたかに関する情報が提供される。
特に、第1の物質SAとの酸化還元反応により、割り当てられた電極113Cで電流信号が作成され、その電流信号は、割り当てられた電子回路で検出されることが好ましい。
こうして作成された電極113Cの電流信号に応じて、捕捉分子Mへのハイブリダイゼーションが生じたかどうか、及び/又はどこで生じたかについて決定が為される。
測定は、一度だけ及び/又はセンサアレイ113A全体に対して又は全てのセンサ場113Bに対して特に同時に及び/又は並行して行われることが好ましい。特に、結合された検体A又は増幅産物Vは、単一又は共通の検出処理で同時に又は並行して検出、識別、又は決定される。
特に、全てのサンプル部分の結合された検体Aは、一緒に又は単一又は共通の検出処理で同時に又は並行して検出、識別、又は決定される。
しかし、複数のサンプル部分をセンサ装置113内で又は複数のセンサ装置113内で連続して又は逐次的に又は別々に測定することも原則的には可能である。
上述の検査/試験方法又は別の検査/試験方法を用いて決定された検査/試験結果又は測定結果713は、分析デバイス200又はその制御装置207に対して特に電気的に、好ましくは電気接続装置203を使用して送信される。測定結果713は、好ましくは、分析デバイス200から又はそれによって作動機器400に送信されることが好ましく、及び/又は作動機器400によって準備、評価、格納、表示、及び/又は出力される。
センサ装置113の測定結果713は、カートリッジ100から分析デバイス200へ送信されることが好ましく、及び/又は分析デバイス200によってカートリッジ100又はセンサ装置113から取り出される。この目的のために、分析システム1は、センサ装置113の測定結果713をカートリッジ100から、分析デバイス200から、及び/又は分析デバイス200を通じて作動機器400に送信するように設計されることが好ましい。これは、分析デバイス200によるカートリッジ100からの結果の取り出しに対応している図4に矢印607で示されている。
測定結果713、すなわち、特に分析デバイス200によるサンプルPの検査又は試験の結果は、事前の評価なしに作動機器400に送信されることが好ましく、又は事前の評価なしに送信可能である。これは、分析デバイス200から作動機器400へのデータ送信に対応している図4に矢印608で示されている。
分析デバイス200での事前評価なしに測定結果713を送信することにより、個々であり及び/又は単純方式で調節可能である分析デバイス200の外部での評価が可能になる。
事前評価なしに測定結果713を送信することは、未処理の測定結果713の送信と呼ぶこともできる。伝送エラーなどに対処するために、伝送プロトコルによって与えられるようなデータ送信に関する処理が行われる可能性があるが、これにより、測定結果713が送信に先立って解釈されるとは規定されない、すなわち、測定結果の意義が確立されず、該当する場合にサンプルPの特性に関して結論が下されないことを意味するものとする。生体サンプルPの本発明の場合は、これは、特に、測定結果713が、分析デバイス200ではなく外部的に特定の物質/検体及び/又は濃度及び/又は疾患のような存在に割り当てられることを意味する。
測定結果713の評価は、作動機器400が分析デバイス200又はカートリッジ100から測定結果713を受信した後で作動機器400で行われることが好ましい。図4では、作動機器400を用いた評価処理は、矢印609で示されている。
作動機器400による測定結果713の評価はまた、分析デバイス200から独立に及び/又はそれとは別に及び/又は切り離されて行うことができる。
既に前述したように、作動機器400は、カーリッジ識別子100C及び/又はデバイス識別子200Cに基づいて、特にデータベース500から評価情報530を決定及び/又は取り出すことができる。評価情報530は、検査又は試験中に決定された測定結果713を評価するように設計又は使用される。 測定結果713の評価は、評価情報530に基づいて又はそれを使用して作動機器400によって実行することができる。この目的のために、作動機器400は、分析デバイス200から測定結果713を取り出すように及び/又は受信するように設計されることが好ましい。
好ましくは、作動機器400は、分析デバイス200から独立に及び/又はそれとは別に及び/又は切り離されて評価情報530を使用して測定結果713を評価し、又は評価するという目的で設計される。従って、測定結果713が取り出された後に、分析デバイス200と作動機器400の間のデータ接続DVAを切断又は遮断又は終了することが可能であり、分析デバイス200とは別に及び/又は切り離されて評価を行うことも可能である。
特に、評価情報530は、測定結果713を使用して算定又は計算するためにかつ測定結果713を物理量又は特性に割り当てるために命令、特にアルゴリズムを含む。このようにして測定結果713を解釈することができる。
評価情報530は、特定のカートリッジ100又はカートリッジ100のバッチCHに対して、及び/又は特定の分析デバイス200及び/又は特定のカートリッジ100と分析デバイス200との組合せに対して個別的、一意的、及び/又は特定であることが好ましい。これに代えて又はこれに加えて、評価情報530は、1つの/この作動機器400、特に作動機器400の作動システムに対して個別的、一意的、及び/又は特定である。
特に、異なる検査又は試験を同じカートリッジ100を使用して実行できる場合には、異なる(部分の)制御情報510及び/又は較正情報520及び/又は評価情報530を同じカートリッジ100に提供することができ、その情報は、それぞれ、実行可能な検査又は試験のうちの1つに対応する。
作動機器400は、評価情報530を使用して測定結果713を評価することによって決定された、特に計算された評価結果740を出力装置410を使用して出力する又は出力するように設計されることが好ましい。この目的のために、作動機器400は、評価結果740を図表で又は別の方法で、特にスクリーン又はディスプレイ411を使用して表示することができる。これに代えて又はこれに加えて、作動機器400は、評価結果740をデータベース500に送る又はこの目的で設計される。
好ましくは、提案する方法を実行するためのプログラムコード手段を含むコンピュータプログラム製品が提供される。これは、特に、メモリ媒体上に特にスマートフォンアプリのような形態で格納された命令であり、カートリッジ識別子100Cを決定及び/又は受信するように設定される。これに代えて又はこれに加えて、命令は、カートリッジ識別子100Cをデータベース500に送信するように、並びにその上でデータベース500から制御情報510を受信するように設計される。これに代えて又はこれに加えて、命令は、制御情報510を分析デバイス200に送信するか又は転送するように設計される。これに代えて又はこれに加えて、命令は、特に取り出された及び/又は受信された評価情報530を使用して測定結果713を受信、評価、及び/又は解釈するように設計される。
測定結果713の評価は、特定のセンサ場113Bに対応してそれぞれのセンサ場113Bの機能に測定結果713を割り当てる又は割り付ける段階を含むことが好ましい。これは、種々の評価方法を用いることによって達成することができ、センサ場113Bに対して閾値などが使用される。
類似のセンサ場113Bを一緒に評価することも可能である。この場合、有意な偏差がないか、類似センサ場113Bに対応する測定結果713を調べること、類似センサ場113Bの他の測定結果713に対して有意な偏差を持つ測定結果713を却下すること、並びに類似センサ場113Bの類似の測定結果713だけを評価することが好ましい。
好ましくは直接にサンプルPの物理量又は特性に対応するのが好ましい評価結果740は、測定結果713の評価を使用して作成される。例えば、評価結果740は、特定のDNA配列及び/又はRNA配列、及び/又はタンパク質、特に抗原及び/又は抗体の存在を表す。
しかし、これに代えて又はこれに加えて、評価結果740はまた、DNA配列及び/又はRNA配列及び/又はタンパク質、特に抗原及び/又は抗体の存在から導出される解釈、特に、ウイルス又は細菌のもののようなサンプルP内の特定の疾患及び/又は病原体の存在又はその可能性に関する情報である又はそれを含むことができる。
評価結果740は、作動機器400の出力装置410によって出力されることが好ましく、又は出力装置410によって出力される、特に表示することができる。
疾患及び/又は病原体が識別された場合、作動機器400が警告及び/又はメッセージを自動的に出力するように規定することができる。
測定結果713及び/又は評価結果740は、保管されることが好ましい。特に好ましくは、それらの結果は、作動機器400内に格納される又は一時的に格納される。これに代えて又はこれに加えて、それらの結果は、データベース500内に、特にデータベース500の結果メモリ550内に格納又は保存される。この目的のために、評価結果740は、データ送信610によって作動機器400からデータベース500に送信することができる。
データベース500での保存は、評価結果740の作成又は測定結果713の取り出し又は受信から時間的にオフセットした方式で行われる場合がある。特に、検査/試験又は評価が、データベース500と作動機器400の間に存在するデータ接続DVDなしで行われる場合にそうである。この場合、測定結果713及び/又は評価結果740は、データ接続DVDが回復される又は再確立できるとすぐに、時間的にオフセットした方式で及び/又は後の時点でデータベース500に送信することができる。
以下では、主として、サンプルPの検体Aを特に定量的に決定するための及び/又は測定結果713を評価するための提案する方法を説明する。
「検体Aの決定」とは、検体AがサンプルP内に現れる又は含まれるか否か、及び/又はどれほどの絶対頻度及び/又は相対頻度又は濃度Kでそうなるかという決定であることが好ましい。
しかし、原則的には、上記の段階も提案する方法の一部とすることができる。以下の説明の焦点は、特にセンサ装置113によって決定又は測定された測定結果713の評価にある。
図9は、検体Aを決定する方法を模式的に示す。
カートリッジ100のバッチCHは、図9の左側に模式的に示されている。
特に図9の上部から見て分かるように、第1の段階R1では、好ましくは基準測定、又は特に検体Aに関する既知の又は特定の頻度又は濃度Kを有する基準サンプルに関する測定が行われる。特に、この場合には基準結果714が作成又は測定される。
基準サンプルに関する測定は、以下では略して基準測定と呼ぶこともある。
更に別の段階R2では、基準結果714が評価される。基準結果714の評価又は段階R2については、後で更に詳細に説明する。
基準サンプルに関する測定(段階R1)及び/又は基準結果714の評価(段階R2)は、必ずしも本発明による方法の段階又は部分であるとは限らず、本発明による方法とは独立に及び/又はそれに先立って必要に応じて実行することもできる。この事例では、好ましくはその結果だけ、特に(評価された及び/又は正規化された)基準結果714が本発明による方法で使用される。
特に図9の下部に示すように、段階B1において、バッチCHのカートリッジ100を使用して特に未知のサンプルPに対して測定が行われる又はそのサンプルPが測定される。この場合、特に測定結果713が測定される又は作成される。これは、基準サンプルの測定の後又は段階R1の後に行われることが好ましい。
更に別の段階B2では、測定結果713は、特に基準結果714と一緒に又はそれを考慮して評価される。
基準結果714の評価又は段階R2は、段階B2の前に又は測定結果713の評価の前に及び/又は測定結果713の評価とは別に又は独立に行われることが好ましい。しかし、基準結果714の評価(段階R2)が、特に図9に破線で示すように、測定結果713の評価(段階B2)のサブ段階を形成すること、及び/又は基準結果714の評価が、サンプルPの測定(段階B1)の後に行われることも可能である。測定結果713の評価については、後で更に詳細に説明する。
好ましくは1又は2以上の評価結果740が、段階B2で又は評価中に作成又は形成される。評価結果740は、特に、サンプルP内の1又は2以上の検体Aに関する絶対的又は相対的頻度又は濃度Kである。
任意的な更に別の段階B3では、評価結果740は、特に作動機器400又はその出力装置410を使用して表示及び/又は出力されることが好ましい。しかし、評価結果740を別の方法で出力することもでき、例えば、評価結果740を別のシステム又は別の装置、特にサーバ又はコンピュータに転送することによって出力することができる。評価結果740の転送又は出力は、特に無線接続を通じて行うことができる。
サンプルPは、好ましくは、未知のサンプル又は未知の内容物及び/又は未知の組成を有するサンプルである。特に、サンプルPに含まれる検体A、及び/又はその絶対頻度及び/又は相対頻度及び/又は濃度Kは未知である。
サンプルPは、動物又はヒトから採取されることが好ましく、例えば血液又は唾液のサンプルである場合がある。サンプルPは好ましくは検査/試験され、又は検体Aは、現場で及び/又はサンプルが採取された後ですぐに好ましくは畜舎又は診療所などで決定されることが好ましい。
サンプルPが検査又は試験される手段であるカートリッジ100は、バッチ処理で生成された複数の類似の又は少なくとも実質的に同じカートリッジ100のバッチCHから取ったカートリッジ100であることが好ましい。
バッチCHのカートリッジ100は、サンプルPを検査又は試験するために同じ試薬F、Sを含むことが好ましく、及び/又はバッチCHのカートリッジ100の試薬F、Sは、それぞれ同じ試薬バッチに由来する。特に、バッチCHのカートリッジ100は、同じ検査/試験を実行するように又は同じアッセイを実行するように設計される。
好ましくは、カートリッジ100は、それぞれ一度だけ使用することができ、及び/又は使い捨て物品である。
好ましくは、バッチCHのカートリッジ100の小部分は保留される又は配送されない。保留される又は配送されないカートリッジ100の部分は、バッチCH内のカートリッジ100の数の少なくとも0.1%、特に少なくとも1%、特に少なくとも2%、及び/又は好ましくは10%未満、特に5%未満であることが好ましい。これに代えて又はこれに加えて、保留される又は配送されないバッチCHのカートリッジ100の絶対数は、特に少なくとも10個、好ましくは少なくとも100個、特に好ましくは少なくとも1000個である。
好ましくは、基準結果714は、保留される又は配送されないカートリッジ100を使用して特に工場又は実験室で、すなわち、特に好ましくは同じバッチCHの別のカートリッジ100を用いた実際の測定(現場での)とは別に及び/又はそれに先立って作成される又は測定される。基準結果714は、好ましくは、上で説明した較正情報520の一部を形成し、及び/又はデータベース500に格納又は保管される。
保留されたバッチCHのカートリッジ100は、基準結果714が測定される基準サンプルに関して又はその測定を実行するのに使用されることが好ましい。基準サンプルは、特に、既知の又は正確に規定された特質又は特性を有するサンプルである。特に、基準サンプルの関連の組成(バッチCHのカートリッジ100を使用して実行されるアッセイに関して)は既知である。特に好ましくは、基準サンプルに含まれる検体A、特にタンパク質及び/又は核酸配列、及び/又はその絶対頻度及び/又は相対頻度及び/又は濃度Kは既知である。
特に、異なる基準サンプルを用いた異なる基準測定又は測定は、保留されたバッチCHのカートリッジ100を使用して実行される。異なる基準サンプルは、その組成の点で、及び/又はそこに含まれる被験物質Aに関して異なることが好ましい。特に、異なる基準サンプルは、検体又は検体Aの異なる濃度Kを有する。
基準サンプル又は複数の同一基準サンプルは、複数のカートリッジ100を使用して測定されることが好ましい。好ましくは、各基準サンプル又は複数の同一基準サンプルは、保留されたカートリッジ100の群を使用して測定される。カートリッジ100の群は、少なくとも10個、好ましくは少なくとも50個、特に好ましくは少なくとも100個、及び/又は300個未満、好ましくは200個未満のカートリッジ100を含むことが好ましい。
好ましくは、基準測定は、少なくとも10個、好ましくは少なくとも20個、及び/又は最大で100個、好ましくは最大で50個の異なる基準サンプルについて、いずれの場合にもカートリッジ100の1群を使用して実行される。基準サンプルは、それぞれ、検体Aの濃度Kに関して異なることが好ましい。
サンプルPは、検体Aを決定するためにカートリッジ100内で測定される。この処理で測定された測定結果713は、特に測定に続いて評価されることが特に好ましい。この評価は、測定結果713及び/又は基準結果714の正規化を含む。これについては更に後述する。
測定結果713を評価するために、基準結果714も好ましくは使用され、この基準結果は、基準サンプルの測定中に同じバッチCHの他のカートリッジ100を使用してサンプルPの測定とは別に予め測定されている。
測定結果713及び基準結果714は、好ましくは同じタイプのデータである又は同じデータ構造を有する。測定結果713及び基準結果714は、測定結果713が、配送されたカートリッジ100を使用して未知のサンプルPについて(現場で)測定されたのに対し、基準結果714は、保留されたカートリッジ100を使用して既知のサンプル又は複数の既知サンプルについて測定されたという点でだけ異なることが好ましい。この意味では、測定結果713と基準結果714は、類似又は同一の構造であることが好ましい。
本発明の意味での測定結果713及び/又は基準結果714は、例えば、測定された電圧、電流、抵抗、導電率、輝度値、強度、色、コントラスト、及び/又は上記の量の連続又は差とすることができる。
評価中に、検体Aは、正規化された測定結果713から決定されることが好ましい。特に、検体Aは、定性的及び/又は定量的に決定される。好ましくは、サンプルP内の検体Aの絶対的又は相対的頻度又は濃度Kが決定される。
好ましくは、複数の及び/又は異なる検体Aが同時に測定及び/又は決定される。
基準結果714及び/又は測定結果713の評価は、図9に模式的に示されている。
基準結果714の評価(段階R2)は、複数の段階を含むことが好ましく、図示の例では、段階R2.0〜R2.3を含む。
図9に示すように、基準結果714の評価(段階R2)は、測定結果713の評価(段階B2)の前に及び/又はそれとは独立に又は代わりに測定結果713の評価と一緒に又は同時に行うことができる。
任意的な段階R2.0では、基準結果714を準備又は編集することができる。例えば、基準結果714からバックグラウンド又はオフセットを取り除くことができ、基準結果714内のノイズを排除することができ、基準結果714をオフセットなどで補正することが可能である。
特に(任意的な)段階R2.0及び/又は基準結果714の準備又は編集に続く段階R2.1では、基準結果714は、正規化されることが好ましい。この正規化については、後で更に詳細に説明する。
基準結果714は、基準測定中に測定された濃度Kの各々について群で及び/又は別々に正規化されることが好ましい。特に、カートリッジ100の群を使用して又は特定の濃度Kで測定された基準結果714の正規化中に、別のカートリッジ100の群を使用して又は別の濃度Kで測定された基準結果714は考慮されない又は含まれない。
特に段階R2.1及び/又は基準結果714の正規化に続く段階R2.2において、好ましく正規化された基準結果714は、中間結果又は基準点RP、特に複数の基準点RPを形成するために組み合わされることが好ましい。
全ての基準サンプルの基準結果714は、それぞれ、各基準サンプルの基準点RPを形成するために組み合わされることが好ましい。従って、異なる(関連の)基準点RPは、異なる基準サンプルに対して、特に、基準測定で測定された検体Aの各頻度又は濃度Kに対して異なる基準点RP、又は異なる頻度の基準点RP又は好ましくは互いに異なる濃度Kをもたらすことが好ましい。
基準点RPは、2つの座標又は値を有することが好ましい。基準点RPの第1の座標又はx値は、各基準サンプル内の検体Aの頻度又は濃度Kであることが好ましい。基準点RPの第2の座標又はy値は、基準サンプルの基準結果714の組合せであることが好ましい。特に、基準点RPの第2の座標又はy値は、平均値、特に、基準サンプルの基準結果714の算術平均、調和平均又は幾何平均、又は中央値などである。
しかし、基準点RPはまた、多次元の点でもよく、2よりも多い座標を含んでもよく、2よりも多い座標で決定されてもよい。
異なる基準サンプルにおいて、検体Aの異なる濃度K1〜K10に対して決定された基準点RPを図10に例として示す。基準点RPはx記号で表されている。
特に段階R2.2及び/又は基準点RPを形成するための正規化済み基準結果714の組合せに続く任意的であるが好ましい段階R2.3では、基準点RPから第1の関数I1が好ましくは形成される。第1の関数I1は、検体Aの頻度又は濃度Kの関数I1(K)であることが好ましい。これに代えて又はこれに加えて、基準点RP及び/又は第1の関数I1が、図、グラフ、又は座標系にプロットされる又はグラフ表示される。しかし、この種のグラフ表示は、特に自動化された又はコンピュータ支援の評価の場合には好ましくは必須でなく、この事例では、主に本方法を説明するのに使用される。
第1の関数I1は、基準点RPの進行を基準サンプル内の濃度Kの関数として少なくとも近似的に記述する又は表現することが好ましい。特に好ましくは、第1の関数I1は、正規化された及び/又は組み合わされた基準結果714、又は基準結果714から形成されたそれぞれの基準結果714と関連の基準サンプル内の検体Aの濃度Kの平均値の関数依存性を少なくとも近似的に表す。第1の関数I1は、特に濃度Kに依存して、組み合わされた基準結果714又は基準点RPの(関数的な)進行及び/又は関係を近似することが好ましい。第1の関数I1は、検体Aとカートリッジ100の特定のバッチCHとに対して特定である又はそれらを代表することが好ましい。
図示の実施形態では、第1の関数I1は、線形関数又は(最良適合の)線である。この場合、線形関数は、形式f(x)=m・x+nの関数であると理解される。しかし,第1の関数I1は、例えば対数関数、指数関数、又は他の多項式関数、特にいずれか所望の次数n及び/又は係数anを有するf(x)=Σnnnの形の多項式関数などのいずれかの望ましい他の関数とすることができる。
第1の関数I1は、それが基準点RPの進行又は関数関係を可能な限り正確に再現又は近似するように曲線当て嵌めによって決定されることが好ましい。これは、例えば、最小二乗法、線形回帰、基準点RPに対する第1の関数I1の調節、及び/又は他の適切な数学的方法によって達成することができる。
第1の関数I1は、補間を使用して、例えば3次スプラインにより、又はいずれの場合にも2つの基準点RPの間で区分的線形である微分不可能な関数によって形成することも可能である。
測定結果713の評価(段階B2)は、複数の段階を含むことが好ましく、図示の例では、段階B2.0〜B2.4を含む。
測定結果713を評価する時の段階は、基準結果714を評価する時の段階と少なくとも部分的には類似又は同一であることが好ましい。
任意的な段階B2.0では、測定結果713を準備又は編集することができる。例えば、測定結果713からバックグラウンド又はオフセットを取り除くことができ、測定結果713内のノイズを排除することができ、測定結果713をオフセットなどで補正することが可能である。段階B2.0は、段階R2.0と同一であることが好ましい。
特に(任意的な)段階B2.0及び/又は測定結果713の準備又は編集に続く段階B2.1において、測定結果713は、正規化されることが好ましい。この正規化については、後で更に詳細に説明する。
測定結果713は、基準結果714と同じアルゴリズムを用いて正規化されることが好ましい。
測定結果713は、数回及び/又は異なる基準結果714を使用して、特にいずれの場合にも互いに別々に正規化されることが好ましい。
特に好ましくは、測定結果713は、基準点RPがそれによって又はそれに基づいて作成された基準測定又はカートリッジ100の各群の基準結果714を使用して別々に正規化される。特に、測定結果713に対する(別々の)正規化処理の数は、特に、作成された又は決定された基準点RPの数に対応する。
好ましくは、段階B2.1では及び/又は測定結果713の正規化中に、段階R2.1及び/又は基準結果714の正規化と比べて又は対照的に、正規化処理において、測定結果713は、いずれの場合にも基準結果714に追加され、その後で基準結果714に対して既に実行された正規化が、基準結果714及び追加された測定結果713を使用して同様の方法で再び繰り返される又は実行される。
この手法により、段階B2.1で結果として得られる正規化された基準結果714は、少なくとも一般的に、段階R2,1で結果として得られる正規化された基準結果714から逸脱しており、それは、この場合、測定結果713も正規化に含まれ、従って正規化の結果に影響を与える又はそれを変化させるからである。特に、段階B2.1とR2.1で結果として得られる正規化された基準結果714間の偏差は、少なくとも一般的に、未知サンプルP内の検体Aの頻度又は濃度Kがそれぞれの基準サンプル内の検体Aの頻度又は濃度Kから逸脱するほど大きくなる。
従って、特に、測定結果713の「偽の」正規化、すなわち、検体Aの異なる頻度又は濃度Kで測定された基準結果714を用いた測定結果の正規化を意図的に実行するように規定される。好ましくは、この正規化された基準結果714の測定結果713なしで前もって正規化された基準結果714からの結果的な偏差から未知サンプルP内の検体A又はその頻度又は濃度Kに関する結論が導かれ、又は未知サンプルP内の検体Aが(定量的に)決定される。
特に段階B2.1及び/又は測定結果713の正規化に続く段階B2.2において、好ましく正規化された測定結果713は(各々)、決定点BPを形成するのに使用されることが好ましい。決定点BPの作成は、基準点RPの決定に類似の方式で行われることが好ましい。
決定点BPは、測定結果713及び(それぞれの)基準結果714に基づいて作成又は決定されることが好ましい。
一緒に正規化される測定結果713と基準結果714は各々、それぞれの基準サンプル又は基準結果714が測定された頻度又は濃度Kの決定点BPを形成するように組み合わされることが好ましい。従って、異なる(関連の又は対応する)決定点BPは、異なる基準サンプルに対して、特に、基準測定で測定された検体Aの各頻度又は濃度Kに対して異なる決定点BP、又は異なる頻度又は好ましくは互いに異なる濃度Kの決定点BPをもたらすことが好ましい。
好ましくは、対応する決定点BPが各基準点RPに対して作成又は決定され、又は1つの基準点RPと1つの決定点BPが、いずれの場合にも互いに対応する。基準点RPに対応する決定点BPは、基準点RPに対するものと同一又は同じ基準結果714に基づいて作成又は決定されることが好ましい。
決定点BPは、2つの座標又は値を有することが好ましい。決定点BPの第1の座標又はx値は、対応する基準点RPの基準結果714が測定された各基準サンプル内の検体Aの頻度又は濃度Kであることが好ましい。決定点BPの第2の座標又はy値は、(一緒に正規化された)測定結果713と基準サンプルの基準結果714との組合せであることが好ましい。特に、決定点BPの第2の座標又はy値は、平均値、特に、(一緒に正規化された)測定結果713及び基準サンプルの基準結果714の算術平均、調和平均又は幾何平均、又は中央値などである。
しかし、決定点BPはまた、多次元の点でもよく、2よりも多い座標を含んでもよく、2よりも多い座標で決定されてもよい。決定点BPと基準点RPは、同じ数及び/又は同じタイプの座標を含むことが好ましい。
図10は、決定点BPを例として示し、これらの点は、異なる濃度K1からK10の測定結果713及び基準結果714に基づいて決定される。決定点BPは、+記号で表されている。
決定点BPは、少なくとも一般的に、対応する基準点RPから特に第2の座標又はy値が異なることが好ましい。未知サンプルP内の検体Aの(この時点ではまだ未知の)頻度又は濃度Kがそれぞれの基準サンプル内の検体Aの頻度又は濃度Kよりも低い場合、決定点BPは、少なくとも一般的に、対応する基準点RPよりも下方であることが好ましく、又は決定点は、対応する基準点RPよりも小さい第2の座標又は小さいy値を有する。
これは、特に、図10にも示すように、検体Aのより高い頻度又は濃度Kが一般的により高い測定値をもたらすという事実に起因する。測定結果713の基礎を成す頻度又は濃度Kが、測定結果713がそれと一緒に正規化される基準結果714の基礎を成す濃度Kよりも大きい場合、段階B2.1で正規化される測定結果713及び/又は基準結果714は、段階R2.1で正規化される基準結果714よりも(少なくとも僅かに)高い値を取ることが好ましい。同様に、より小さい正規化された測定結果713及び/又は基準結果714は、基準サンプル又は基準測定と比較して未知サンプルPのより小さい濃度Kに起因することが好ましい。これは最終的に、決定点BPと対応する基準点RPとの間の前述の差をもたらす。
決定点BPと対応する基準点RPとの間の前述の差は、図10にも例示されている。
特に段階B2.2及び/又は決定点BPを形成するための正規化済み測定結果713の組合せに続く任意的であるが好ましい段階B2.3では、決定点BPから第2の関数I2が好ましくは形成される。第2の関数I2は、(基準サンプル内の)検体Aの頻度又は濃度Kの関数I2(K)であることが好ましい。これに代えて又はこれに加えて、決定点BP及び/又は関数I2は、図、グラフ、又は座標系にプロットされる又はグラフ表示される。しかし、この種のグラフ表示は、特に自動化された又はコンピュータ支援の評価の場合には好ましくは必須でなく、この事例では、主に方法を説明するのに使用される。
第2の関数I2は、決定点BPの進行を基準サンプル内の濃度Kの関数として少なくとも近似的に記述する又は表現することが好ましい。特に好ましくは、第2の関数I2は、正規化された及び/又は組み合わされた測定結果713及び基準結果714、又はそれらから形成されたそれぞれの基準結果714と関連の基準サンプル内の検体Aの濃度Kの平均値の関数依存性を少なくとも近似的に表す。第2の関数I2は、特に濃度Kに依存して、組み合わされた測定結果713及び基準結果714又は決定点BPの(関数的な)進行及び/又は関係を近似することが好ましい。
図示の実施形態では、第2の関数I2は、線形関数又は(最良適合の)線である。この場合、線形関数は、形式f(x)=m・x+nの関数であると理解される。しかし,第2の関数I2は、例えば対数関数、指数関数、又は他の多項式関数、特にいずれか所望の次数n及び/又は係数anを有するf(x)=Σnnnの形の多項式関数などのいずれかの望ましい他の関数とすることができる。
第2の関数I2は、第1の関数I1と同じ関数形式であり、及び/又は単に係数だけが異なり、図示の例では係数m及び/又はn又はanが異なる。
第2の関数I2は、それが決定点BPの進行又は関数関係を可能な限り正確に再現又は近似するように曲線当て嵌めによって決定されることが好ましい。これは、例えば、最小二乗法、線形回帰、決定点BPに対する第2の関数I2の調節、及び/又は他の適切な数学的方法によって達成することができる。
第2の関数I2は、補間を使用して、例えば3次スプラインにより、又はいずれの場合にも2つの基準点RPの間で区分的線形である微分不可能な関数によって形成することも可能である。
特に、第2の関数I2を決定するために、第1の関数I1を決定するためのものと同じ方法又は同じアルゴリズムが使用される。
特に第2の関数I2の決定及び/又は段階B2.3に続く段階B2.4では、第1の関数I1と第2の関数I2との交点Zが好ましくは決定される。
この交点は、例えば、方程式I1(K)=I2(K)を解くことによって解析的に決定することができ、方程式を満たす頻度又は濃度Kは、交点Zの第1の座標又はx値を表し、及び/又は未知サンプルP内の検体Aの求める又は決定すべき頻度又は濃度Kである。しかし、方程式I1(K)=I2(K)を解くための又は交点Z又はそのx値又は第1の座標を決定するための他の方法、特に数値的又は近似的な方法も可能である。
好ましくは、測定において、既に上で説明したように、同じ検体Aが、カートリッジ100のセンサ装置113の複数のセンサ場113Bで互いに独立に好ましくは同時に測定される。それにより、特に別々の測定結果713が測定される。
用語「別々の測定結果713」は、特に同じ検体Aの測定結果713を指し、カートリッジ100又はセンサ装置113内で互いに独立に及び/又は同時に特に異なる又は相互に分離されたセンサ場113Bで測定される。
好ましくは、同じ検体Aの基準結果714は、いずれの場合にも、検体Aの測定結果713を正規化するのに使用される。
測定結果713を正規化するために、複数の測定結果713及び/又は基準結果714は、グループに割り当てられる又はグループを形成するために組み合わされることが好ましい。次いで、グループの測定結果713は、そのグループの他の測定結果713又は基準結果714と一緒に又はそれらを考慮して正規化される。
グループは、検体Aの1又は2以上の測定結果713と、同じ基準サンプル又は同一の基準サンプルを使用して基準測定が行われたカートリッジ100の群の基準結果714とを含む又はそれらから構成されることが好ましい。
正規化中に、特にグループの測定結果713及び/又は基準結果714は、好ましくは互いに対してオフセットされる及び/又は計算に使用される。特に、測定結果713及び/又は基準結果714又はグループの補正、スケーリング、平均化、シフト、及び/又は変換は、正規化中に行うことができる。好ましくは、正規化中に、グループの測定結果713及び/又は基準結果714の平均値又は平均、及び/又は標準偏差又は広がりは、別の指定値に変更又は調節又は変換される。
測定結果713及び/又は基準結果714の正規化は、特に同じグループの他の測定結果713及び/又は基準結果714を考慮した方法で行われることが好ましい。
測定結果713及び/又は基準結果714の正規化中又はその前に、好ましくはそれらの結果からオフセット又はバックグラウンドが取り除かれ、又はそのオフセット又はバックグラウンドが排除される。正規化はまた、測定結果713及び/又は基準結果714の最適適合線による補正を含むことができる。
正規化のために更に可能なことは、ノンパラメトリック回帰法のような非線形法、特に略語LOWESS及び/又はLOESSで知られる方法である。
特に好ましくは、測定結果713及び/又は基準結果714は、分位正規化(quantile normalisation、クオンタイル正規化)を用いて正規化される。
分位正規化を用いた正規化については、以下で詳細に説明する。
好ましくは、分位正規化中に、複数の測定結果713及び/又は基準結果714を組み合わせて、特にグループにする又はグループを形成する。
以下では、用語「測定値」は、測定結果713、基準結果714、及び/又はそれらから導出又は計算された量を示すための要約用語として使用することがある。測定値は、専ら測定結果713又は専ら基準結果714、又は測定結果713と基準結果714の両方を含む場合があり、特に、これに代えて又はこれに加えて、合計値、平均値、又は平均などの測定結果713及び/又は基準結果714から導出された量を含む場合もある。特に、以下では、用語「測定値」は、「測定結果」、「基準結果」、又は「測定結果及び/又は基準結果」という用語で選択的に置き換えることができる。
分位正規化は、測定値の行列としての配置又は表示に関連して以下に説明する。しかし、アルゴリズムの特定の実施で又は分位正規化で行列が使用されない、及び/又は測定値が行列を形成しない、及び/又はアルゴリズムが別の方法で実現又は実施されるということも考えられる。
好ましくは、行列要素xijを含む行列Xは、グループの測定値から形成又は作成され、各行列要素xijは測定値であるか又は測定値によって形成される。分位正規化を説明するために、行指標iが異なる検体Aを数え上げ、列指標jが異なる測定を数え上げる例を以下に記述する。結果として、この例では、行列Xの行iは、同じ検体Aの異なる測定又は測定値を含み、行列Xの列jは、異なる検体Aの測定又は測定値を含む。従って、行列要素xijは、特に、j番目の測定におけるi番目の検体Aの測定値である又はその測定値を表す。しかし、行及び/又は列への又はそれらにわたる測定値の割り当て又は分配もまた可能である。これについては、後でより詳細に議論する。
異なる測定jは、異なるセンサ場113B及び/又は異なるカートリッジ100での測定とすることができ、特に、基準結果714が作成される基準測定とすることもできる。
正規化の目的は、行列Xの測定値又は行列要素を正規化された測定値又は行列要素で置き換えることである。
(分位)正規化中に、行列要素nijを含む正規化行列Nが、行列Xから確立又は作成又は計算され、この正規化行列は、正規化された測定値、特に測定結果713を含む。行列要素nijは、同じ指標i及びjを有する行列要素xijに対応することが好ましい。行列要素nijは、(元の又は正規化されていない)測定値xijに対応する正規化された測定値であることが好ましい。
正規化の目的で、第1の段階Q1で、行列Xの列j又は各列jの行列要素は、特にサイズ又はマグニチュードに従って最初にソートされること好ましい。
ソートの目的で,列の行列要素を列内でシフトさせる。ソート中に行われたシフトは、特に、後の段階で再びシフトを逆転できるように、又は正規化された測定値を行列の検体A又は行に正しく再割り当てできるように別の方法で記録、格納、又は注記されることが好ましい。以下では、これは表記上、上付き指標(i)で象徴され、行列Xのどの行iに行列要素が割り当てられるか又はどの行iから行列要素がシフトされたかを指し示す。
ソートは、全列の最大の測定値が同じ又は共通の行に配置され、全列の2番目に大きい測定値が同じ又は共通の行に配置され、全列の3番目に大きい測定値が同じ又は共通の行に配置される等々のように行われることが好ましく、各測定値は列内でだけシフトされ、及び/又は別の列にはシフトされない。これを実現するための特に容易な方法は,列内の測定値をその値のサイズ又はマグニチュードに従って昇順又は降順にソートすることである。
行列Xのソートされた列は、好ましくは、行列要素skj (i)=xijを含むソート済み行列Sを形成することが好ましく、kは行指標、jは列指標である。上付き指標(i)は、関係skj (i)=xijから明らかなように、それぞれの行列要素skj (i)がどの行列要素xijと対応しているか又は同一であるか、及び/又はそれぞれの行列要素が行列Xのどの行i及び/又はどの検体Aに割り当てられるかを特徴付ける。以下では、明確にするために上付き指標(i)を省略することがある。
行列Sの列jの行列要素は、特に、k<k’に対してskj≦sk’jが行列要素に当て嵌まるように昇順にソートされることが好ましい。これに代えて、行列要素はまた、k<k’に対してskj≧sk’jが当て嵌まるように降順にソートされてもよい。
好ましくは、特にソートの後又は段階Q1の後に、第2の段階Q2で行列Sの各行列要素skjは、行列Sの同じ行の全行列要素の平均値又は平均で置き換えられる。特に、第2の段階Q2で、行列要素
Figure 2021520214
を含む平均化行列
Figure 2021520214
が形成又は作成される。行列要素
Figure 2021520214
は、
Figure 2021520214
によって計算されることが好ましく、nは列の番号である。従って、行列
Figure 2021520214
の行の全行列要素は、好ましくは同じ値である。
行列要素skj (i)が平均値又は行列要素
Figure 2021520214
で置き換えられた場合に、指標(i)は、各行列要素又は行列
Figure 2021520214
内の位置に関して保持されることが好ましい。従って、2つの行列要素
Figure 2021520214

Figure 2021520214
は、k=k’かつj=j’の場合に、同じ指標i’=iを有することが好ましい。
行列要素
Figure 2021520214
は、正規化された測定値を好ましくは(既に)表している。特に、行列要素又は正規化された測定値
Figure 2021520214
は、行列要素又は測定値xijに対応する又はそれに割り当てられる。
特に第2の段階Q2に続く任意的な第3の段階Q3において、第1の段階で実行された測定値又は行列要素のソート又はシフトを逆転させる又は各行列要素を元の位置又は元の行にシフトさせることが可能であるとすることができる。特に、
Figure 2021520214
が当て嵌まるように、行列
Figure 2021520214
を使用して正規化行列Nを作成する。結果として、行列Nの全ての行は、行列Xと同様に同じ検体Aの異なる測定値を含むことが好ましい。
上述した分位正規化に関するアルゴリズムは、説明のために具体的な例を使用して図11に示されている。この事例では、測定値は例として自然数で表される。
例えばx11=2、x32=6などの図中に特定の数値で象徴された測定値xijを有する行列Xは、図11の左側に示されている。
段階Q1において、測定値又は行列要素が列毎に図示の例では昇順にソートされ、このようにして行列Sが形成される。この場合、降順にソートしても、同じ結果又は同じ正規化された測定値が得られる。昇順ソートの場合、行列Sの第1の行には、各測定の最小測定値が含まれ、第2の行には、各測定の2番目に小さい測定値が含まれる等々である。。
ソートについては、以下で図11の第1の列の例に関連して説明する。第2の列及び第3の列に対する手順も同様である。
行列Xの第1の列の最小値は、行列要素x11=2である。従って、この値は、第1の行の行列要素s11 (1)として行列Sに残る。上付き指標(1)は、この値が行列Xの第1の行にあったことを明示する。
行列Xの第1の列で次に大きい値は値3であるが、これは2度、具体的には第4行と第5行に現れる。結果として、これらの値は行列Sの第2の行と第3の行に入力され、行列Sで行列要素s21 (4)とs31 (5)を形成する。上付き指標(4)及び(5)は、これらの値がそれぞれ行列Xの第4行及び第5行にあったことを明示する。値が同じ場合には、ソートの順番は重要ではない。従って、この例では、s21 (5)及びs31 (4)として行列Sに逆にソートすることも可能である。これは、正規化においても同じ結果をもたらす。
行列Xの第1の列で次に大きい行列要素は、行列要素x31=4である。従って、この行列要素は、行列要素s41 (3)として、行列Sの第1の列の第4行にシフトされる。上付き指標(3)は、この値が行列Xの第3の行にあったことを明示する。
行列要素x21=5は、第1の列で最も高い値を有し、従って、行列Sの第1の列の最終行又は第5行にシフトされ、ここで行列要素s51 (2)を形成する。上付き指標(2)は、この値が行列Xの第2の行にあったことを明示する。
この手順は別の列についても同様であり、従って、全ての列は、行列Sにおいて同じ方法で、例えば昇順又は降順にソートされる。
段階Q2では、行列Sの1つの行の行列要素は、各々がそれぞれの行の全行列要素の平均値又は平均で置き換えられ、それにより行列
Figure 2021520214
が形成される。例えば、第1の行に対して(2+3+4)/3=3という平均値又は平均が結果として得られ、第2の行に対しては(3+4+8)/3=5という平均値又は平均が得られる等々である。
行列
Figure 2021520214
の行列要素は、既に正規化された測定値であるが、行列
Figure 2021520214
では、まだ「不正確な」順序で又は行列Xとは異なる順序で配置されている。特に、行列
Figure 2021520214
の行がそれぞれ異なる検体Aの測定値を含むのに対し、行列Xの行は、それぞれ1つの検体Aの測定値だけを含んでいる。
従って、任意的な段階Q3では、行列内の測定値の「元の」順序又は配置を再確立することができる。図示の例では、これは、列内の行列
Figure 2021520214
の行列要素がそれぞれ上付き指標(i)に対応する行に再びシフトされるという点で達成され、それにより行列Nが形成される。従って、行列
Figure 2021520214
の第1の列の例に関して、行列要素
Figure 2021520214
は第1の行に残り、行列要素n11=3を形成する。行列要素
Figure 2021520214
は、第4行にシフトされ、行列要素n41=5を形成する。行列要素
Figure 2021520214
は、第5行にシフトされ、行列要素n51=5を形成する。行列要素
Figure 2021520214
は、第3の行にシフトされ、行列要素n31=6を形成する。行列要素
Figure 2021520214
は、第2の行にシフトされ、行列要素n21=8を形成する。別の列に対する手順も同様である。
測定結果713、特に種々の検体Aの測定結果713を正規化するための異なる変形又はオプション又は実施形態を以下に説明する。上で詳細に説明した分位正規化が、好ましくは正規化に使用される。しかし、原則的には、以下で説明する態様は、いずれの他の望ましい正規化方法又は正規化アルゴリズムにも実施することができる。
好ましくは、以下では、異なる検体Aは、A1,A2,A3,...,ANで示されるか又はそれらに省略され、同じセンサ装置113又はカートリッジ100の異なるセンサ場113Bは、SF1,SF2,SF3,...,SFMで示されるか又はそれらに省略され、異なるカートリッジ100は、C1,C2,C3,...,CLで示されるか又はそれらに省略される。それに応じて、センサ場113Bには参照記号SFも使用され、カートリッジ100には参照記号Cも使用される。Nは、異なる検体Aの総数を示し、Mは、センサ装置113又はカートリッジ100のセンサ場113Bの総数を示し、Lは、正規化に関与する又は使用されるカートリッジ100の総数を示す。総数N、L及びMは、好ましくは、それぞれ異なる(N≠M≠L)。
第1の実施形態では、異なる検体Aの測定結果713は、好ましくは互いに独立に正規化される。これは、特に、1つの検体Aの測定結果713を正規化するために同じ検体Aの測定値が専ら使用されるか、又は他の検体Aの測定値が使用されないことを意味する。特に、同一検体Aの測定値だけがグループに割り当てられる。
第1の実施形態での行列Xの構造を図12Aに示す。好ましくは、第1の実施形態では、各検体Aに対して(別々の又は検体A割り当ての)行列Xが形成又は作成される。第1の実施形態では、行列Xは、同じ検体Aの測定値だけを行列要素として含むことが好ましい。行列Xの行は、異なるカートリッジC1からCLの同じ又は相互に対応するセンサ場SFで測定された測定値を含むことが好ましい。行列Xの列は、同じカートリッジCの異なるセンサ場SF1〜SFMで測定された測定値を含むことが好ましい。好ましくは、j番目のカートリッジCのi番目のセンサ場SFで測定された測定値が行列要素xijを形成する。行列Xは、次元M×Lを有する。
第2の実施形態では、異なる検体Aの測定結果713が好ましくは一緒に正規化され、又は1つの検体Aの測定結果713を正規化するために別の検体Aの測定値がこれに加えて使用される。特に、異なる検体Aの測定値がグループに割り当てられる。
第2の実施形態での行列Xの構造を図12Bに示す。第2の実施形態では、行列Xは、異なる検体A1〜ANの測定値を行列要素として含むことが好ましい。行列Xの行は、異なるカートリッジC1からCLの(異なる)センサ場SF1〜SFMで測定された同じ検体Aの異なる測定値を含むことが好ましい。行列Xの列は、同じカートリッジCの同じセンサ場SFで測定された異なる検体A1〜ANの測定値を含むことが好ましい。各列は、正確に1つのカートリッジCの正確に1つのセンサ場SF、又はセンサ場−カートリッジ対(SF,C)に対応する又はそれを表すことが好ましい。列の順序は任意であり、かつ図10Bに示すものとは異なっていてもよい。j番目のセンサ場又はセンサ場−カートリッジ対(SF,C)で測定されたi番目の検体AIの測定値は、好ましくは行列要素xijを形成し、jは、異なるカートリッジC又はセンサ場−カートリッジ対(SF,C)のセンサ場SFを数え上げる超越指標である。行列Xは次元N×Jを有し、ここでJ=MLである。
第3の実施形態では、第2の実施形態の場合のように、異なる検体Aの測定結果713が好ましくは一緒に正規化され、又は1つの検体Aの測定結果713を正規化するために別の検体Aの測定値がこれに加えて使用される。特に、異なる検体Aの測定値がグループに割り当てられる。
第3の実施形態での行列Xの構造は、第2の実施形態とは異なり、かつ図12Cに示されている。第3の実施形態では、行列Xは、異なる検体A1〜ANの測定値を行列要素として含むことが好ましい。行列Xの行は、異なるカートリッジC1からCLの同じ又は相互に対応するセンサ場SFで測定された測定値を含む又は検体−センサ場対(A,SF)を表すことが好ましい。行列Xの列は、同じカートリッジCの異なるセンサ場SF1〜SFMで測定された異なる検体A1〜ANの測定値を含むことが好ましい。列の順序は任意であり、かつ図12Cに示すものとは異なっていてもよい。各列は、カートリッジCに対応する又はそれを表す。j番目のカートリッジCで測定されたi番目の検体−センサ場対(A,SF)の測定値は、好ましくは行列要素xijを形成し、iは検体−センサ場対(A,SF)を数え上げる超越指標である。行列Xは次元J×Lを有し、ここでJ=NMである。
これまでに説明した3つの実施形態の代わりに又はそれに加えて、測定結果713及び基準結果714及び/又は測定値を正規化の前に組み合わせて、例えば加算又は平均化などを使用して全体値GWを形成することができる。
特に、1つの検体Aの別々の測定結果713を組み合わせて全体値GWを形成する。好ましくは、検体Aの全体値GWは、1つのカートリッジ100の複数の又は全てのセンサ場113Bの測定結果713又は基準結果714の和又は平均値又は平均によって形成される。
特に、1つのカートリッジ100に対して複数の全体値GWを形成することができる。同じ検体Aが測定されるn個のセンサ場113Bをカートリッジ100が含み、いずれの場合にもm個の別々の測定結果713を組み合わせて全体値GWを形成する場合に、カートリッジ100に対して及び/又は決定される検体Aに対して、n/m個の全体値GWが形成される。
全体値GWは、正規化において測定値が考慮される各カートリッジ100について同じ方法で形成されることが好ましい。例えば、各カートリッジ100について、全てのセンサ場113Bの測定値を加算して全体値GWを形成することができ、又は各カートリッジ100について、例えば10個、100個、又は1000個のセンサ場113Bの測定値をそれぞれ組み合わせて、測定値の平均値又は平均によって形成される全体値GWを形成する。
異なる検体Aの全体値GWは、互いに独立に又は他の検体Aの全体値GWと一緒に正規化することができる。
図12Dから12Fは、検体Aの1又は2以上の全体値GW1からGWPが形成される第4、第5、及び第6の実施形態をそれぞれに示し、Pは、形成された全体値GWの総数である。
第4の実施形態では、異なる検体Aの測定結果713は、好ましくは互いに独立に正規化され、同じ検体Aの別々の測定結果713は、検体Aの1又は2以上の全体値GWを形成するために(正規化の前に)組み合わされ、及び/又は全体値GWが正規化される。これは、特に、1つの検体Aの測定結果713を正規化するために同じ検体Aの測定値が専ら使用されるか、又は他の検体Aの測定値が使用されないことを意味する。特に、同じ検体Aの測定値又は全体値GWだけがグループに割り当てられる。
第4の実施形態は、第1の実施形態と少なくとも実質的に同一であることが好ましいが、測定値は、正規化の前に全体値GWを形成するために組み合わされる。
第4の実施形態での行列Xの構造を図12Dに示す。好ましくは、第4の実施形態では、各検体Aに対して(別々の又は検体A割り当ての)行列Xが形成又は作成される。第4の実施形態では、行列Xは、同じ検体Aの全体値GWだけを行列要素として含むことが好ましい。行列Xの行は、異なるカートリッジC1からCLの相互に対応する全体値GWを含むことが好ましい。「異なるカートリッジC1からCLの相互に対応する全体値GW」とは、特に、異なるカートリッジC1からCLの同じ又は相互に対応するセンサ場SFで測定された測定値から形成された全体値GWである。行列Xの列は、同じカートリッジCの異なる全体値GW1〜GWPを含むことが好ましい。行列Xは、次元P×Lを有する。
第5の実施形態では、異なる検体Aの測定結果713が好ましくは一緒に正規化され、又は1つの検体Aの測定結果713を正規化するために別の検体Aの測定値がこれに加えて使用され、測定結果713又は測定値は、全体値GWを形成するために(正規化の前に)組み合わされ、及び/又は全体値GWが正規化される。特に、異なる検体Aの測定値又は全体値GWがグループに割り当てられる。
第5の実施形態は、第2の実施形態と少なくとも実質的に同一であることが好ましいが、測定値は、正規化の前に全体値GWを形成するために組み合わされる。
第5の実施形態での行列Xの構造を図12Eに示す。第5の実施形態では、行列Xは、異なる検体A1〜ANの全体値GW1〜GWPを行列要素として含むことが好ましい。行列Xの行は、異なるカートリッジC1からCLの(異なる)センサ場SF1〜SFMで測定された測定値から形成された同じ検体Aの異なる全体値GW1〜GWPを含むことが好ましい。行列Xの列は、同じカートリッジCで測定された測定値から形成された異なる検体A1〜ANの全体値GWを含むことが好ましい。各列は、正確に1つのカートリッジCの正確に1つの全体値GW又は全体値−カートリッジ対(GW,C)に対応する又はそれを表すことが好ましい。列の順序は任意であり、かつ図12Eに示すものとは異なっていてもよい。好ましくは、i番目の検体Aのj番目の全体値−カートリッジ対(GW,C)が行列要素xijを形成し、jは全体値−カートリッジ対(GW,C)を数え上げる超越指標である。行列Xは、次元N×Jを有し、ここでJ=PLである。
第6の実施形態では、第5の実施形態の場合のように、異なる検体Aの測定結果713が好ましくは一緒に正規化され、又は1つの検体Aの測定結果713を正規化するために別の検体Aの測定値がこれに加えて使用され、測定結果713又は測定値は、全体値GWを形成するために(正規化の前に)組み合わされ、及び/又は全体値GWが正規化される。特に、異なる検体Aの測定値又は全体値がグループに割り当てられる。
第6の実施形態は、第3の実施形態と少なくとも実質的に同一であることが好ましいが、測定値は、正規化の前に全体値GWを形成するために組み合わされる。
第6の実施形態での行列Xの構造は、第5の実施形態とは異なっており、かつ図12Fに示されている。第6の実施形態では、行列Xは、異なる検体A1〜ANの全体値GW1〜GWPを行列要素として含むことが好ましい。行列Xの行は、異なるカートリッジC1からCLの同じ又は相互に対応するセンサ場SFで測定された測定値から形成された同じ検体Aの相互に対応する全体値GWを含むことが好ましい。行列Xの行は、好ましくは検体−全体値対(A,GW)を表す。行列Xの列は、同じカートリッジCで測定された測定値から形成された異なる検体A1〜ANの異なる全体値GW1〜GWPを含むことが好ましい。行の順序は任意であり、かつ図12Fに示すものとは異なっていてもよい。各列は、カートリッジCに対応する又はそれを表す。好ましくは、j番目のカートリッジCのi番目の検体−全体値対(A,GW)が行列要素xijを形成し、iは、検体−全体値対(A,GW)を数え上げる超越指標である。行列Xは、次元J×Lを有し、ここでJ=NPである。
分析システム1は、上述の方法、特に正規化を実行するように設計されることが好ましく、又は本方法の段階を行うのに適する1又は2以上の手段を含む。特に、本方法を実行するための手段は、コンピュータプログラム又はコンピュータプログラム製品、特にスマートフォンのためのアプリによって形成される。
好ましくは、作動機器400は、スマートフォンとして設計され、及び/又は作動機器400は、評価モジュール、特に、本方法及び/又は正規化を実行するためのコンピュータプログラム又はアプリを含む。特に、この目的で又はこの場合に、作動機器400又はアプリは、上で詳細に説明したように分析デバイス200及び/又はデータベース500と通信する。
正規化された測定値又は測定結果713は、評価結果740又はその少なくとも一部分を形成することが好ましい。
較正情報520及び/又は基準結果714の取り出しは、サンプルPの測定又は測定結果713の直前又は直後に行われることが好ましい。しかし、他のソリューションもここでは可能である。例えば、地方では、検体Aの決定又は測定結果713の評価及び/又は較正情報520及び/又は基準結果714の取り出しは、作動機器400がデータベース500に接続された又は接続可能になった時にだけ行われる又はそうなるまでは行われず、特に測定の数時間前又は後に行われることが有利である場合がある。好ましくは、測定中に作動機器400がデータベース500に接続されない又は接続できない場合、評価は、データベース500への接続が確立できる又は確立されるまで遅延される。
本発明の個々の態様及び特徴、並びに個々の方法段階及び/又は方法変形は、互いに独立に実施することもできるが、同じくいずれの望ましい組合せ及び/又は順序でも実施することができる。
参照符号のリスト
1 分析システム
100 カートリッジ
100C カートリッジ識別子
100D メモリ手段
101 主本体
102 カバー
103 流体システム
104 受け入れキャビティ
104A 接続部
104B 入口
104C 出口
104D 中間接続部
105 計量キャビティ
105A 第1の計量キャビティ
105B 第2の計量キャビティ
106(A〜G) 中間キャビティ
107 混合キャビティ
108(A〜E) 格納キャビティ
109A 第1の反応キャビティ
109B 第2の反応キャビティ
109C 第3の反応キャビティ
110 中間温度制御キャビティ
111 回収キャビティ
112 ポンプ装置
113 センサ装置
113A センサアレイ
113B センサ場
113C 電極
113D 支持体
113E 接点
113F 層
114 チャネル
114A バイパス
115 バルブ
115A 初期に閉じられるバルブ
115B 初期に開いているバルブ
116 センサ部分
117 センサカバー
118 センサ区画
124 バーコード
200 分析デバイス
200C デバイス識別子
201 レセプタクル
202 ポンプドライブ
203 接続装置
203A 接触要素
204 温度制御装置
204A 反応温度制御装置
204B 中間温度制御装置
204C センサ温度制御装置
205 (バルブ)アクチュエータ
205A 115Aのための(バルブ)アクチュエータ
205B 115Bのための(バルブ)アクチュエータ
206 センサ
206A 流体センサ
206B 他のセンサ
207 制御装置
207C 読み出しモジュール
208 入力装置
209 表示装置
210 インタフェース
210A 受信機
210B 送信機
211 電源
211A 接続部
212 ハウジング
213 開口部
400 作動機器
400C 作動機器識別子
410 出力装置
411 ディスプレイ
412 スピーカ
420 入力装置
421 カメラ
422 タッチパッド
423 マイクロフォン
424 キーボード
430 インタフェース
431 分析デバイスインタフェース
432 データベースインタフェース
440 評価モジュール
450 メモリ
500 データベース
510 制御情報
520 較正情報
530 評価情報
550 結果メモリ
601 データ送信カートリッジ−分析デバイス
602 データ送信分析デバイス−作動機器
603 データ送信作動機器−データベース
604 データ送信データベース−作動機器
605 データ送信作動機器−分析デバイス
607 結果取り出し分析デバイス−カートリッジ
608 データ送信分析デバイス−作動機器
609 評価処理
610 データ送信作動機器−データベース
713 センサ装置からの測定結果
714 基準結果
740 評価結果
A(1〜N) 検体
B1 段階(サンプルの測定)
B2 段階(測定結果の評価)
B2.0 段階(測定結果の準備)
B2.1 段階(測定結果の正規化)
B2.2 段階(測定結果の組合せ)
B2.3 段階(第2の関数の決定)
B2.4 段階(交点の決定)
B3 段階(評価結果の出力)
BP 決定点
C(1〜L) カートリッジ
CH バッチ
D 検出器分子
DVA データ接続分析デバイス−作動機器
DVD データ接続カートリッジ−分析デバイス
DVD データ接続データベース−作動機器
F(1〜5) 液体試薬)
FN(1〜2) 捕捉核酸配列
FP(1〜2) 捕捉タンパク質
GW(1〜P) 全体値
I1 第1の関数
I2 第2の関数
K(1〜10) (検体の)濃度
L ラベル
M 捕捉分子
N ネットワーク
P サンプル
Q1 第1の段階(分位正規化)
Q2 第2の段階(分位正規化)
Q3 第3の段階(分位正規化)
R1 段階(基準測定)
R2 段階(基準結果の評価)
R2.0 段階(基準結果の準備)
R2.1 段階(基準結果の正規化)
R2.2 段階(基準結果の組合せ)
R2.3 段階(第1の関数の決定)
RP 基準点
S(1〜8) 乾燥試薬
SA 第1の物質
SP 第2の物質
SU 基質
SF(1〜M) センサ場
V 増幅産物
Z 交点
ZN(1〜2) ターゲット核酸配列
ZP(1〜2) ターゲットタンパク質

Claims (39)

  1. 特に生物学的な未知のサンプル(P)の少なくとも1つの検体(A)を決定する方法であって、
    前記検体(A)を決定するために、前記サンプル(P)は、バッチ処理で生成された複数の類似のカートリッジ(100)のバッチ(CH)からのカートリッジ(100)を使用して測定され、それによって測定された測定結果(713)が評価され、
    前記測定結果(713)を評価するために、基準サンプルの測定中に同じバッチ(CH)の複数のカートリッジ(100)を使用して前記サンプル(P)の前記測定とは別に予め測定された基準結果(714)がこれに加えて使用され、
    前記検体(A)は、前記評価において定性的及び/又は定量的に決定される、
    ことを特徴とする方法。
  2. 前記測定結果(713)は、数回正規化されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 前記測定結果(713)は、異なる基準結果(714)を用いて正規化されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の方法。
  4. 前記基準結果(714)は正規化される又は正規化された基準結果(714)が前記評価に対して使用されることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の方法。
  5. 前記基準結果(714)は、前記測定結果(713)とは別に正規化されることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の方法。
  6. 前記基準結果(714)は、複数の基準点(RP)を形成するために組み合わされることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の方法。
  7. 前記基準点(RP)は、2つの座標を有し、第1の座標が、それぞれの前記基準サンプル内の前記検体(A)の頻度又は濃度(K)であり、第2の座標が、該基準サンプルの前記基準結果(714)の平均値であることを特徴とする請求項6に記載の方法。
  8. 前記測定結果(713)は、基準点(RP)がそれによって又はそれに基づいて発生された基準測定又はカートリッジ(100)の各群の前記基準結果(714)を使用して別々に正規化されることを特徴とする請求項6又は請求項7に記載の方法。
  9. 第1の関数(I1)が、前記基準結果(714)又は基準点(RP)に基づいて形成されることを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の方法。
  10. 前記第1の関数(I1)は、前記検体(A)の頻度又は濃度と前記バッチ(CH)を代表する該検体(A)の測定結果(713)との間の関係を表すことを特徴とする請求項9に記載の方法。
  11. 前記第1の関数(I1)は、前記基準サンプル内の前記頻度又は濃度(K)の関数として前記基準点(RP)の進行を少なくとも近似的に表すことを特徴とする請求項9又は請求項10に記載の方法。
  12. 前記第1の関数(I1)は、線形関数であることを特徴とする請求項9から請求項11のいずれか1項に記載の方法。
  13. 決定点(BP)が、前記測定結果(713)及び前記基準結果(714)に基づいて発生されることを特徴とする請求項1から請求項12のいずれか1項に記載の方法。
  14. 一緒に正規化された測定結果(713)及び基準結果(714)が、該基準結果(714)が測定された前記頻度又は濃度(K)の決定点(BP)を形成するように各々組み合わされることを特徴とする請求項1から請求項13のいずれか1項に記載の方法。
  15. 前記決定点(BP)は、2つの座標を有し、第1の座標が、対応する前記基準点(RP)の前記基準結果(714)が測定されたそれぞれの前記基準サンプル内の前記検体(A)の前記頻度又は濃度(K)であり、第2の座標が、該基準サンプルの前記測定結果(713)と基準結果(714)との組合せであることを特徴とする請求項13又は請求項14に記載の方法。
  16. 第2の関数(I2)が、前記測定結果(713)に基づいて形成されることを特徴とする請求項1から請求項15のいずれか1項に記載の方法。
  17. 第2の関数(I2)が、前記決定点(BP)に基づいて又は前記測定結果(713)及び基準結果(714)に基づいて形成されることを特徴とする請求項14又は請求項15に記載の方法。
  18. 前記第2の関数(I2)は、前記基準サンプル内の前記頻度又は濃度(K)の関数として前記決定点(BP)の進行を少なくとも近似的に表すことを特徴とする請求項17に記載の方法。
  19. 前記第2の関数(I2)は、線形関数であることを特徴とする請求項16から請求項18のいずれか1項に記載の方法。
  20. 前記検体(A)は、前記第1の関数(I1)との前記測定結果(713)又は前記第2の関数(I2)の比較から決定されることを特徴とする請求項9から請求項19のいずれか1項に記載の方法。
  21. 前記第1の関数(I1)との前記第2の関数(I2)の交点(Z)が決定されることを特徴とする請求項9から請求項20のいずれか1項に記載の方法。
  22. 前記検体(A)は、前記交点(Z)を用いて決定されることを特徴とする請求項21に記載の方法。
  23. 前記交点(Z)は、前記検体(A)の頻度又は濃度(K)を表すことを特徴とする請求項21又は請求項22に記載の方法。
  24. 前記第1の関数(I1)は、正規化された基準結果(714)に基づいて形成されることを特徴とする請求項9から請求項23のいずれか1項に記載の方法。
  25. 前記第2の関数(I2)は、正規化された測定結果(713)に基づいて又は正規化された測定結果(713)及び基準結果(714)に基づいて形成されることを特徴とする請求項9から請求項24のいずれか1項に記載の方法。
  26. 同じ検体(A)が、前記カートリッジ(100)のセンサ装置(113)の複数のセンサ場(113B)で互いに独立に好ましくは同時に測定され、それによって別々の測定結果(713)が測定されることを特徴とする請求項1から請求項25のいずれか1項に記載の方法。
  27. 前記測定結果(713)は正規化され、検体(A)の該測定結果(713)を正規化するために、別の検体(A)の測定結果(713)がこれに加えて使用されることを特徴とする請求項1から請求項26のいずれか1項に記載の方法。
  28. 前記測定結果(713)は正規化され、検体(A)の該測定結果(713)を正規化するために、別の検体(A)の基準結果(714)がこれに加えて使用されることを特徴とする請求項1から請求項27のいずれか1項に記載の方法。
  29. 異なる検体(A)の前記測定結果(713)は、互いに独立に正規化され、検体(A)の該測定結果(713)を正規化するのに他の検体(A)の測定結果(713)又は基準結果(714)が使用されないことを特徴とする請求項1から請求項26のいずれか1項に記載の方法。
  30. 前記基準結果(714)及び/又は測定結果(713)は、分位正規化を用いて正規化されることを特徴とする請求項1から請求項29のいずれか1項に記載の方法。
  31. 前記検体(A)は、タンパク質、核酸、又はアプタマーであることを特徴とする請求項1から請求項30のいずれか1項に記載の方法。
  32. 前記検体(A)又は該検体(A)の増幅産物(V)が、前記カートリッジ(100)のセンサ装置(113)の対応する捕捉分子(M)に結合されることを特徴とする請求項1から請求項31のいずれか1項に記載の方法。
  33. 前記捕捉分子(M)に結合された前記検体(A)又は増幅産物(V)は、電気的に又は電気化学的に及び/又は電極(113C)を用いて検出されることを特徴とする請求項32に記載の方法。
  34. 特に生物学的な未知のサンプル(P)の少なくとも1つの検体(A)を決定するための分析システム(1)であって、
    前記サンプル(P)を受け入れるためのカートリッジ(100)と、該カートリッジ(100)を受け入れるためのかつその後に該受け入れたカートリッジ(100)を用いて前記検体(A)を決定するための分析デバイス(200)とを含み、
    請求項1から請求項33のいずれか1項に記載の前記方法の前記段階を実行する又は制御するように構成された1又は2以上の手段を含む、
    ことを特徴とする分析システム(1)。
  35. 前記手段は、分析システム(1)の評価モジュール(440)を含む又はそれによって形成されることを特徴とする請求項34に記載の分析システム。
  36. 分析システム(1)が、前記分析デバイス(200)から分離した又は分離可能である作動機器(400)を含むことを特徴とする請求項34又は請求項35に記載の分析システム。
  37. 前記作動機器(400)は、評価モジュール(440)を含むことを特徴とする請求項36に記載の分析システム。
  38. 前記作動機器(400)は、請求項1から請求項33のいずれか1項に記載の前記方法を行う又は制御するように設計されることを特徴とする請求項36又は請求項37に記載の分析システム。
  39. コンピュータプログラムであって、
    コンピュータプログラムが実行された時に請求項1から請求項33のいずれか1項に記載の前記方法の前記段階を請求項34から請求項38のいずれか1項に記載の前記分析システム(1)に行わせる指令、
    を含むことを特徴とするコンピュータプログラム。
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