JP6821734B2 - レンズレス撮像システムを含む線量計 - Google Patents
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-
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Description
テロリストの行動と同様に、原子炉や放射性物質の輸送に伴う事故は、多くの人を有害で、致死的になる可能性のある放射線にさらす可能性がある。そのような事象では、その人々のうちどの人が緊急に医学的治療を必要としているかを素早く判断することが望ましいであろう。多くの人、例えば数万人から数十万人、さらには数百万人の人にトリアージを施すために、各人が吸収した放射線量を素早く効率的に、仮に訓練を受けていない作業者であっても高いスループットを有するデバイスを用いて推定する必要がある。この推定を少なくとも部分的に達成する1つの可能性のある方法は、生物学的線量測定、すなわち個々人のアクセス可能な組織のバイオマーカーであって、そのレベルが吸収した放射線量と定量的な関係を有するバイオマーカーを測定することによる。そのようなバイオマーカーの例は、電子スピン共鳴(EPR)によって測定可能である、歯のエナメル質における放射線により導入されたフリーラジカル、嘔吐のような臨床症状の発現、染色体異常の発生、末梢血白血球のヒストンリン酸化、及び末梢血の様々な種類の細胞の絶対計数の変化を含む。
図1に示すように、本明細書で説明する概念のいくつかの実装形態において、システム100は、光センサ102に接触する(または近接する)サンプル101(例えば、気相、液相、固相、もしくはそれらの組み合わせまたはその他の形態のサンプル)の高解像度画像(例えば、フルカラー、グレースケール、「白黒」、またはそれらの組み合わせ)を取得することができる。光センサは、画像内の画素のアレイに対応することができる、光有感素子105の2次元配列を含む。単純化のために、光センサの素子を画素と呼ぶことがある。
図1のシステム100のようなレンズレス撮像システムを含む、図3の線量計300のような線量計は、自己診断のための、または主要な放射線事象から1日または2日以内に、多数の人をトリアージするための技術について特別な訓練を受けていない、多数の緊急医療提供者によって、高速かつ信頼性のある生物学的線量測定を実行することができる。線量計は、リンパ球減少を介して吸収放射線量を推定するために、特定の白血球の絶対計数を測定するポケットサイズのデバイスとすることができる。線量計は、高い感度、識別性、反復性、及び再現性を有することができる。例えば、図4におけるプロセス400の少なくとも段階404、406、408を含む、分析プロセスの所要時間は数分以下である。線量計は動作可能であり、例えば、救急またはその他の緊急医療提供者などの技術分野における広範囲の訓練を受けていない人でも、容易に理解可能である表示を出力する。患者は、自己診断を行うために線量計を使用することすら可能である。線量計は、電池またはその他の電源で電力を得ることができ、高エネルギー効率とすることができる。例えば、線量計は、電池の交換または再充電の必要なく、少なくとも24時間動作することができる。デバイスは、故障までの平均時間が長く、例えば、何十時間、または何百時間であるように信頼性が高い。デバイスは、故障した構成要素を特定するために自己診断能力を含めることができ、そのような構成要素は、現場において容易に交換することができる。作業者は、グラフィカルユーザーインターフェースを通して線量計と相互に作用することができる。
Lt=2.45×109/L×e−k(D)t
97 サンプルユニット
100 システム
101 サンプル
102 光センサ
103 センサ表面
104 集積回路チップ
105 光有感素子
106 ヘッドボード
108 制御ユニット
109 インターフェース
110 ユーザーデバイス
111 命令
113 情報
117 情報
119 光源
131 サンプル輸送管理デバイス
133 サンプル輸送管理デバイス
220 ギャップ
230 ビーズ
300 線量計
302 レンズレス撮像システム
304 プロセッサ
306 ユーザーインターフェース
308 データベース
400 プロセス
500 撮影された範囲
Claims (45)
- レンズレス顕微鏡装置のセンサ表面と第2の表面との間に対象からの血液のサンプルを置く段階と、
前記センサ表面と前記第2の表面とを互いに遠ざけたり近づけたりすることによって、前記血液のサンプルを再サンプル化する段階と、
前記センサ表面と前記第2の表面との間に前記血液のサンプルの単一層を形成する段階と、
前記血液のサンプルの画像を生成する段階と、
前記画像において特定される1つまたは複数の種類の細胞の計数を生成する段階と、
前記計数に基づいて、前記対象が吸収した放射線量を得る段階と、
を含む、方法。 - 1つまたは複数の種類の細胞の計数を生成する段階が、リンパ球の計数を生成する段階を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記リンパ球の計数に基づいて、リンパ球の減少を推定する段階を含む、請求項2に記載の方法。
- 前記血液のサンプルは対象からの第1の時間において採られた第1のサンプルを有し、前記リンパ球の計数はリンパ球の第1の計数を有し、
前記方法が、
前記対象の血液の第2のサンプルの画像を生成する段階と、
前記血液の第2のサンプルに基づいてリンパ球の第2の計数を生成する段階と、
リンパ球の前記第1の計数及び第2の計数に基づいて、リンパ球の減少を推定する段階と、
を含む、請求項2に記載の方法。 - 前記血液のサンプルが、前記サンプルの血液細胞間に分布されたフィデューシャリービーズを含む、請求項1に記載の方法。
- 異なる細胞種類の前記細胞が、細胞の色、大きさ、細胞核の形状及び細胞核の大きさのうち1つまたは複数に基づいて区別される、請求項1に記載の方法。
- 1つまたは複数の種類の細胞の前記計数が、撮影された前記サンプルの体積について修正される、請求項1に記載の方法。
- 前記サンプルが、前記対象から得られた希釈された血液を含み、1つまたは複数の種類の細胞の前記計数が、前記血液の希釈について修正される、請求項1に記載の方法。
- 前記サンプルが、抗凝血剤、希釈剤、染色剤、抗体、赤血球溶解溶液、及びその他の試薬のうち1つまたは複数を含む、請求項1に記載の方法。
- 1つまたは複数の種類の細胞の計数を生成する段階が、1つまたは複数の種類の細胞に関連付けられた1つまたは複数の表面抗原の検出に基づいて計数を生成する段階を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記画像が、1メガピクセル以上の解像度で生成される、請求項1に記載の方法。
- 共通のセンサ表面を有するセンサのアレイと、
第2の表面であって、前記センサ表面と前記第2の表面が互いに近づけられたり遠ざけられて、前記センサ表面と前記第2の表面の間に置かれた流体サンプルの再サンプル化を起こさせるように、かつ血液の前記サンプルの単一層が前記センサ表面と前記第2の表面の間に形成されるように、構成された第2の表面と、
を含むレンズレス撮像システムと、
前記センサ表面と前記第2の表面の間に置かれた対象からの血液のサンプルの単一層の画像を受信し、
前記血液のサンプル内の1つまたは複数の種類の細胞の計数を前記画像から生成し、
前記画像において特定される1つまたは複数の種類の細胞の計数を得、
前記対象によって吸収された放射線量に関連付けられた情報を表示する、
ように構成されたプロセッサと、
を有する装置。 - 前記センサのアレイが、CMOSチップで形成された、請求項12に記載の装置。
- 前記センサのアレイの各センサが、約2μm×2μmまたはそれ以下の大きさを有する、請求項12に記載の装置。
- 前記プロセッサが、前記画像内に含まれるデータを自動的に分析するように構成された、請求項12に記載の装置。
- 前記データの自動的な分析が、前記画像内の異なる種類の細胞の分類を含む、請求項15に記載の装置。
- 前記プロセッサが、前記計数に基づいて、前記対象が吸収した放射線量を得るように構成された、請求項12に記載の装置。
- 前記プロセッサが、前記画像に含まれる情報を処理し、前記放射線量についての情報を得るための機械についての前記装置の外部の機械に、前記受信された画像を自動的に送信するように構成された、請求項12に記載の装置。
- 前記装置を、有線または無線接続を通じてネットワークに接続するためのネットワークインターフェースを含む、請求項12に記載の装置。
- 前記装置が携帯型デバイスである、請求項12に記載の装置。
- 前記プロセッサが、1つまたは複数の種類の細胞の前記計数を、前記サンプルの少なくとも一部の体積に基づいて修正するように構成された、請求項12に記載の装置。
- 前記プロセッサが、前記1つまたは複数の種類の細胞の計数を、前記1つまたは複数の種類の細胞に関連付けられた1つまたは複数の表面抗原の検出に基づいて生成するように構成された、請求項12に記載の装置。
- 前記サンプルが前記センサ表面に接触する、請求項12に記載の装置。
- 前記プロセッサが、前記計数に基づいて、前記サンプルにおける、前記1つまたは複数の種類の細胞の濃度の変化の度合いを決定するように構成された、請求項12に記載の装置。
- 前記1つまたは複数の種類に対する参照となる血液学的な生物学的線量のデータを保存するコンピュータ可読保存媒体を有する、請求項12に記載の装置。
- 前記プロセッサが、1つまたは複数の種類の細胞の計数と、前記1つまたは複数の種類に対する前記参照となる生物学的線量のデータとの比較に基づいて、前記対象が吸収した放射線量を得るように構成された、請求項25に記載の装置。
- 前記プロセッサが、リンパ球の1つまたは複数の計数に基づいて、リンパ球の減少を推定するように構成された、請求項12に記載の装置。
- 前記プロセッサが、
前記センサ表面と前記第2の表面の間に受容された第1のサンプルにおける第1の種類の細胞の第1の計数を決定し、
前記センサ表面と前記第2の表面の間に受容された第2のサンプルにおける第1の種類の細胞の第2の計数を決定し、
前記第1の計数と前記第2の計数との比較に基づいて、前記第1の種類の細胞の濃度の変化を推定するように構成された、請求項12に記載の装置。 - 前記センサ表面上に前記サンプルを準備及び配置するためのサンプル輸送部品を有する、請求項12に記載の装置。
- 前記サンプルは、前記対象のピン突き刺しによって得られたキャピラリー血液を含むものである、請求項12に記載の装置。
- 前記サンプルは、マイクロビーズに結合特異性を与えるために、分子と結合されたマイクロビーズを含むものである、請求項12に記載の装置。
- 前記マイクロビーズは、2つまたはそれ以上の異なる大きさのマイクロビーズを含むものである、請求項31に記載の装置。
- 前記マイクロビーズは、2つまたはそれ以上の異なる形状のマイクロビーズを含むものである、請求項31に記載の装置。
- 前記マイクロビーズは、透明な、着色された、蛍光性の、及び不透明なものの少なくとも1つであるマイクロビーズを含むものである、請求項31に記載の装置。
- 前記第2の表面を前記センサ表面に対して移動させるように構成された機構を有する、請求項12に記載の装置。
- 前記機構が、前記移動の少なくとも一部の間に、前記第2の表面を前記センサ表面に平行に移動させるように構成された、請求項35に記載の装置。
- 前記機構が、前記第2の表面を前記センサ表面に向かう指定された位置に移動させるように構成され、前記第2の表面が前記指定された位置に移動する時に、前記画像に含まれる前記サンプルが、前記サンプルの単一層内のみに分布した細胞を含むようになっている、請求項35に記載の装置。
- 前記センサ表面に受容された前記サンプルが、抗凝血剤、希釈剤、染色剤、抗体、赤血球溶解溶液、及びその他の試薬のうち1つまたは複数を含む、請求項12に記載の装置。
- 前記プロセッサが、前記サンプル内の希釈剤の体積に基づいて、1つまたは複数の種類の細胞の前記計数を生成するように構成された、請求項12に記載の装置。
- 前記センサのアレイが1メガピクセルまたはそれ以上のセンサを有する、請求項12に記載の装置。
- 前記機構は、前記第2の表面を前記サンプルと接触して配置させ、前記第2の表面を前記センサ表面に対して繰り返し上下させ、前記サンプルのある体積の混合を引き起こすように構成されている、請求項35に記載の装置。
- 前記サンプルが所定の体積を有する、請求項12に記載の装置。
- 前記1つまたは複数の種類の細胞がリンパ球を有する、請求項12に記載の装置。
- 前記濃度の変化が減少を含む、請求項24に記載の装置。
- 前記プロセッサが、血液内の1つまたは複数の種類の細胞の濃度の変化の度合いに基づいて、前記対象が吸収した放射線量に関連付けられた情報を表示するように構成された、請求項44に記載の装置。
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