JP7420695B2 - Ｃｏｖｉｄ－１９、ウイルス、抗体、及びマーカのポイントオブケア高速現場展開可能な診断検査の装置及び方法－ａｕｔｏｌａｂ ２０ - Google Patents

Description

[01] 本願は、米国特許法第１２０条に準拠して２０２０年６月２５日付けで出願されたAN AUTOMATED, CLOUD-BASED, POINT-OF-CARE (POC) PATHOGEN AND ANTIBODY ARRAY DETECTION SYSTEM AND METHODと題する米国特許出願第１６／９１２，５６８号という米国非仮特許出願の部分継続出願であり、その優先権及び早期出願日の利益を主張するものであり、この米国特許出願の内容は参照により本明細書に援用される。
[02]

[03] 背景
[04] 技術の分野
[05] 本発明は、ＣＰＣ Ｃ４０Ｂ ６０／１２における等のポイントオブケア（ＰＯＣ）病原体並びに多重化病原体及び抗体アレイ検出プラットフォーム及び方法の分野に関する。

[06] 先行技術の説明
[07] ＣＯＶＩＤ－１９検査は、試料を分析して、ＳＡＲＳ－ＣｏＶ－２の現在又は過去の存在を評価することを含む。２つの主な部門は、ウイルスの存在又は感染に反応して生成された抗体の存在の何れかを検出する。ウイルスの存在についての検査は、個々の事例の診断及び公衆衛生局が発生をトレースし食い止められるようにするのに使用される。抗体検査は代わりに、誰かが疾患に一度罹患したことがあるか否かを示す。抗体は感染後数週間たっても生成されないことがあるため、抗体検査の現在の感染診断への有用性はより低い。抗体検査は疾患罹患率の評価に使用され、感染致死率の推定を助ける。個々の法域は、誰を検査するか、検査の頻度、分析プロトコル、試料収集、及び検査結果の用途を含め、様々な検査プロトコルを採用している。このばらつきは、事例及び検査数、事例致死率、及び事例人口統計を含め、報告される統計に大きな影響を与える可能性が高い。

[08] 検査分析は多くの場合、医療研究所の科学者により自動化された高スループットの医療研究所で実行される。代替的には、ポイントオブケア検査を医師のオフィス、作業場所、施設環境、又はトランジットハブにおいて行うことができる。陽性ウイルス検査は現在の感染を示し、一方、陽性抗体検査は以前の感染を示す。他の技法は、胸部ＣＴスキャン、体温上昇のチェック、又は低血中酸素濃度のチェックを含む。

[09] ウイルスの検出
[10] 逆転写ポリメラーゼ連鎖反応
[11] ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）は、ＤＮＡの小さな十分に画定されたセグメントを数十万回増幅又は複製し、分析に十分な量を生成するプロセスである。検査試料は、ＤＮＡを抽出できるようにする特定の化学物質を用いて処理される。逆転写はＲＮＡをＤＮＡに変換する。逆転写ポリメラーゼ連鎖反応（ＲＴ－ＰＣＲ）はまず、逆転写を使用してＤＮＡを取得し、次にＰＣＲを使用してそのＤＮＡを増幅し、分析に十分な量を生成する。それによりＲＴ－ＰＣＲは、ＲＮＡのみを含むＳＡＲＳ－ＣｏＶ－２を検出することができる。ＲＴ－ＰＣＲプロセスは一般に数時間を要する。

[12] リアルタイムＰＣＲ（ｑＰＣＲ）は、自動化、より高いスループット、及びより確実な機器使用を含む利点を提供する。ｑＰＣＲは好ましい方法になっている。結合技法はリアルタイムＲＴ－ＰＣＲ又は定量的ＲＴ－ＰＣＲとして説明されており、時にｑＲＴ－ＰＣＲ、ｒＲＴ－ＰＣＲ、又はＲＴ－ｑＰＣＲと略されることもあるが、ＲＴ－ＰＣＲ又はＰＣＲが使用されることもある。定量的リアルタイムＰＣＲ実験の公表に必要な最低限の情報（ＭＩＱＥ）ガイドラインは、ＲＴ－ｑＰＣＲという用語を提案しているが、全ての書き手がこれに準拠するわけではない。

[13] 試料は、鼻咽腔綿棒、採痰（喀出物質）、喉綿棒、吸引カテーテル又は唾液を介して収集された深気道（deep airway）物質を含め、種々の方法により取得することができる。２００３年ＳＡＲＳについて、「診断の視点から、鼻腔綿棒及び喉綿棒の材料は採痰よりも遙かに少ないウイルスＲＮＡを含み、これらの材料のみが検査される場合、ウイルスは検出を免れる恐れがあるため、鼻腔綿棒及び喉綿棒が診断にあまり適さないように見えることに留意することが重要である」と言われている。ウイルスを検出する確率は、収集方法及び感染からの経過時間に依存する。一部の人々は、喉綿棒を用いて実行された検査が最初の週のみ信頼できることを発見した。その後、ウイルスは喉から去り、肺で増え得る。２週目では、採痰又は深気道収集が好ましい。唾液の収集は鼻腔綿棒及び喉綿棒と同じくらい効果的であり得るが、これは確実ではない。唾液の試料採取は、密な物理的やりとりをなくすことにより医療専門家のリスクを下げることができる。患者にとってより快適でもある。隔離された人々は各自の試料を収集することができる。唾液検査診断の価値は試料部位（喉深部、口腔、又は唾液腺）に依存する。ある研究により、唾液が、綿棒試料と比較した場合、より高い感度及び一貫性をもたらすことが発見された。２０２０年８月１５日に、米国ＦＤＡは、イェール大学で開発された唾液検査を認可し、この唾液検査は数時間以内で結果が出る。上気道標本で測定されるウイルス負荷は、発症後、低下する。

[14] 等温増幅アッセイ
[15] 等温核酸増幅検査もウイルスのゲノムを増幅する。等温核増幅検査は、加熱及び冷却サイクルの繰り返しを含まないため、ＰＣＲよりも高速である。これらの検査は通常、蛍光タグを使用してＤＮＡを検出し、蛍光タグは特殊な機械を用いて読み出される。ＣＲＩＳＰＲ遺伝子編集技術は、検出を実行するように変更された：ＣＲＩＳＰＲ酵素が配列に付着する場合、紙片を着色する。研究者は、結果として生じる検査がポイントオブケア状況で安価且つ容易に使用されると予期している。この検査は、ＲＴ－ＰＣＲのＲＮＡからＤＮＡへの変化ステップなしでＲＮＡを直接増幅する。

[16] 抗原
[17] 抗原は、免疫反応を引き起こす病原体の部分である。抗原検査はウイルス表面から抗原タンパク質を探す。コロナウイルスの場合、これらは通常、表面突起からのタンパク質である。［４０］難問の１つは、ＳＡＲＳ－ＣｏＶ－２に特異的なターゲットを見つけることである。等温核酸増幅検査は、機械毎に一度に１つの試料しか処理できない。ＲＴ－ＰＣＲ検査は正確であるが、はるかに長い時間、はるかに大きなエネルギー、及び検査を実行する熟練した人員を必要とする。これらの現在の方法を使用する場合、一般に、［ＰＣＲ］検査で１日に３億の検査を行う又は仕事若しくは学校に行く前にみんなを検査することは不可能であることは通説となっている。

[18] 試料は、鼻咽頭綿棒、前鼻孔の綿棒を介して、又は唾液から収集し得る。試料は次に、コロナウイルス抗原に結合するように設計された人工抗体を含む紙片に露出される。抗原は紙片に結合し、視覚的読み出しを与える。プロセスに掛かる時間は３０分未満であり、プロセスはポイントオブケアで結果をもたらすことができ、高価な機器又は長期訓練を必要としない。呼吸器ウイルスの綿棒は多くの場合、検出可能になる十分な量の抗原材料を有さない。これは、鼻汁があったとしてもごくわずかである無症状患者の場合に特に当てはまる。ウイルスタンパク質は抗原検査では増幅されない。世界保健機構（ＷＨＯ）によれば、インフルエンザのような呼吸器疾患への同様の抗原検査の感度は３４％～８０％に及ぶ。この情報に基づいて、ＣＯＶＩＤ－１９に感染した患者の半分以上は、検査された患者のグループに応じて、そのような検査により見逃される可能性がある。抗原検査がＣＯＶＩＤ－１９に対して有用であることができるかについて疑う者もいるが、ウイルス負荷が高く、人々が保菌者である場合、抗原検査が高い感度を有し、公衆衛生スクリーニングに適すると主張する者もいる。定期的な抗原検査は、無症状の人々が保菌者である場合を素早く識別することができ、一方、確認的診断が必要な場合、続けてＰＣＲを使用することができる。

[19] 撮像
[20] 胸部ＣＴにおける典型的な可視特徴は初め、辺縁性分布又は背側分布を有する両側性多葉性すりガラス混濁を含む。疾患が進むにつれて、胸膜下優位、クレイジーペイビング、及び湿潤影が形成され得る。胸部ＣＴスキャン及び胸部Ｘ線はＣＯＶＩＤ－１９の診断には推奨されない。ＣＯＶＩＤ－１９におけるＸ線所見は特異性を欠いている。

[21] 抗体検査
[22] 体は、ウイルスの中和を助ける抗体を生成することによりウイルス感染に反応する。血液検査（血清学的検査）はそのような抗体の存在を検出することができる。抗体検査を使用して、母集団のどの割合が一旦感染したかを評価することができ、次に、その割合を使用して疾病の致死率を計算することができる。ＳＡＲＳ－ＣｏＶ－２抗体の力価及び保護期間は確立されていない。したがって、陽性抗体検査は将来の感染への免疫を暗示しない。さらに、軽症又は無症状感染が、検査により検出されるのに十分な抗体を生成するか否かは確立されていない。疾病によっては、抗体が長年にわたり血流に存続するものもあれば、一方、消えていくものもある。最も有名な抗体クラスはＩｇＭ及びＩｇＧである。ＩｇＭ抗体は一般に、初期感染から数日後、検出可能であるが、感染の過程及び感染過程後の濃度はあまりよく特徴付けられていない。ＩｇＧ抗体は一般に、感染から１０～１４日後に検出可能になり、通常、感染から２８日前後でピークを迎える。遺伝子検査は、抗体検査よりも早期に感染を検証する。遺伝子検査陽性者の３０％しか、感染７日目の抗体検査で陽性にならない。

[23] 検査のタイプ
[24] 高速診断検査（ＲＤＴ）
[25] ＲＤＴは通常、ポイントオブケアで実行することができる小型で可搬性のある陽性／陰性側方流動アッセイを使用する。ＲＤＴは、血液試料、唾液試料、又は鼻孔綿棒流体を処理し得る。ＲＤＴは、陽性又は陰性の結果を示すカラーラインを生成する。

[26] 酵素結合免疫吸着検査法（ＥＬＩＳＡ）
[27] ＥＬＩＳＡは定性的又は定量的であることができ、一般に研究所を必要とする。これらの検査は通常、全血、血漿、又は血清試料を使用する。プレートは、ＳＡＲＳ－ＣｏＶ－２スパイクタンパク質等のウイルスタンパク質でコーティングされる。試料はタンパク質と共に培養され、あらゆる抗体をタンパク質に結合させる。抗体－タンパク質複合体は次に、カラー／蛍光読み出しを生成する別の抗体を用いて検出することができる。

[28] 中和アッセイ
[29] 中和アッセイは、試料抗体が検査細胞においてウイルス感染を阻止するか否かを評価する。これらの検査は、血液、血漿、又は血清を採取する。検査は、ウイルス複製を可能にする細胞（例えば、ＶｅｒｏＥ６細胞）を培養する。抗体濃度を変えることにより、研究者は、いくつの検査抗体がウイルス複製を阻止するかを視覚化及び定量化することができる。

[30] 化学発光免疫測定法
[31] 化学発光免疫測定法は定量的研究所検査である。化学発光免疫測定法は血液、血漿、又は血清を採取する。試料は既知のウイルスタンパク質、緩衝試薬、及び特定の酵素標識抗体と混合される。結果は発光性である。化学発光微粒子免疫測定法は、タンパク質がコーティングされた磁性微粒子を使用する。抗体はウイルスタンパク質に反応し、複合体を形成する。二次酵素標識抗体が追加され、これらの複合体に結合する。結果として生成された化学反応は発光する。発光を使用して、抗体数を計算する。この検査は、ＩｇＧ、ＩｇＭ、及びＩｇＡを含め、複数のタイプの抗体を識別することができる。

[32] 中和ｖｓ結合抗体
[33] 全てでなくとも大半の大規模ＣＯＶＩＤ－１９抗体検査は、結合抗体のみを探し、より重要な中和抗体（ＮＡｂ）を測定しない。ＮＡｂとは、生物学的作用を中和することにより感染粒子から細胞を守る抗体である。中和は、粒子がもはや感染性又は病原性を持たないようにする。結合抗体は病原体に結合するが、病原体は感染性のままであり、その目的は、免疫系による破壊に向けて病原体にフラグを付けることであることができる。マクロファージのレセプターと相互作用することにより感染性を強化することさえある。大半のＣＯＶＩＤ－１９抗体検査は、結合抗体のみを見つけた場合、陽性結果を返すため、これらの検査は、被験者が、再感染から保護する保護ＮＡｂを生成したことを示すことができない。

[34] 結合抗体がＮＡｂの存在を暗示し、多くのウイルス疾患で、全体抗体反応がＮＡｂ反応と幾らか相関するが、これはＣＯＶＩＤ－１９では確立されていないことが予期される。軽症症状を有した中国における１７５人の回復した患者の研究では、１０人の個人が退院時又は退院後、検出可能なＮＡｂを持たなかったことが報告されている。これらの患者がＮＡｂの助けなしでいかに回復したか、及びこれらの患者に再感染の危険があったか否かについては取り上げられていない。更なる不確実性の原因は、ＮＡｂが存在する場合であっても、ＨＩＶ等のウイルスはＮＡｂ反応から逃れることができることである。研究により、元のＳＡＲＳウイルス（現在のＳＡＲＳ－ＣｏＶ－２の前身）へのＮＡｂが２年にわたり活性状態のままであることができ、６年後に活性を失ったことが示されている。それにも関わらず、記憶Ｂ細胞及び記憶Ｔ細胞を含む記憶細胞ははるかに長く持続することができ、感染の重症度を低減する能力を有し得る。

[35] 他の検査
[36] 回復に続き、多くの患者は、上気道標本中に検出可能なウイルスＲＮＡをもはや有さない。回復に続き、上気道標本中に検出可能なウイルスＲＮＡを有する患者の中で、回復してから３日後のＲＮＡ濃度は一般に、複製可能ウイルスが確実に分離される範囲未満である。病気の長さと上気道標本中のウイルスＲＮＡの回復後排出の持続時間との間に明確な相関は記述されていない。

[37] 感染力
[38] 感染力は、疾患の基本再生産数（Ｒ０、「Ｒ ｎａｕｇｈｔ」と発音される）により示される。ＳＡＲＳ－ＣｏＶ－２は２．２～２．５のＲ０を有すると推定されている。これは、全ての個人が感染を受けやすい集団において、感染した各人が、介入なしで２．２～２．５人の他の人を感染させることが予期されることを意味する。Ｒ０は、地理、集団の人口統計及び密度等のファクタに従って変わり得る。ニューヨーク州では、流行中、Ｒ０は３．４～３．８と推定された。平均で、感染した人は感染してから５日（「培養期間」）後に症状を示し初め、その２～３日前から他人に感染させることができる。一研究により、ウイルス伝染の４４％がこの期間内で発生することが報告されている。ＣＤＣによれば、症状を決して示さない相当数の感染者は、それにも関わらず保菌者である。ｉｎ ｖｉｔｒｏ研究では、感染から９日後、複製可能ウイルスは見られなかった。複製可能ウイルスを回復する統計学的に推定された確率は、１０日で０に近づく。感染性ウイルスは尿から培養されておらず、糞便から確実には培養されておらず、これらの潜在的なソースが感染を伝染させるリスクはあったとしてもごくわずかであり、いかなるリスクも良好な手指衛生により十分に軽減することができる。

[39] 病気及び感染のパターン及び持続時間は完全には説明されていない。しかしながら、利用可能なデータは、上気道標本におけるＳＡＲＳ－ＣｏＶ－２ ＲＮＡ排出が、発症後、低下することを示している。１０日で、ウイルス培養における複製可能ウイルス（感染性ウイルスの存在の代理として）の回復は０に近づく。患者は最長で６週間までＰＣＲ陽性標本を生成し得るが、これらの試料が感染性ウイルスを保持しているか否かは未知のままである。臨床的回復後、多くの患者は排出を続けない。上気道標本に検出可能なＲＮＡを有する回復した患者の中で、３日後の濃度は一般に、ウイルスが確実に培養される濃度未満である。これらのデータは、多種多様な年齢群及び病気の様々な重症度にわたる成人から生成された。子供及び幼児からのデータは入手できなかった。

[40] 核酸検査
[41] 中国、フランス、ドイツ、香港、日本、英国、及び米国で開発された検査は、ウイルスゲノムの異なる部分を標的としている。ＷＨＯは、それ自体の検査を開発する資源のない低収入の国々に送られたキットの製造にドイツのシステムを採用した。

[42] Abbott LaboratoriesのID Now核酸検査は等温増幅技術を使用している。このアッセイはウイルスのＲｄＲｐ遺伝子の一意の領域を増幅し、次に、「蛍光標識された分子ビーコン」を用いてその結果得られたコピーを検出する。この検査キットは、米国に広く展開されている、その企業の「トースターサイズ」のID Nowデバイスを使用する。このデバイスは、研究所又はポイントオブケア状況で使用することができ、結果を１３分以下で提供する。

[43] Primerdesignは、Genesig Real-Time PCR Coronavirus (COVID-19)を提供している。CobasのＳＡＲＳ－ＣｏＶ－２定性的アッセイは、Roche Molecular SystemsによるCobas（登録商標）6800/8800システムで実行される。これらは国連及び他の調達エージェンシーにより提供されている。

[44] 抗原検査
[45] Quidelの「Sofia 2 SARS Antigen FIA」［１６０］［４６］は、単クローン抗体を使用してウイルスのヌクレオカプシド（Ｎ）タンパク質を検出する側方流動検査である。結果は免疫蛍光法を使用してこの企業のSofia 2デバイスにより読み出される。この検査は核酸検査よりも簡単且つ安価であるが、精度は劣る。研究所又はポイントオブケアに展開することができ、結果を１５分で出す。試料の抗原濃度が正であるが、検査の検出限界を下回る場合、偽陰性結果が生じ、核酸検査を用いた確認が必要となる。

[46] 血清学的（抗体）検査
[47] 抗体は通常、感染発症から１４日後、検出可能である。多くの法域は、これらの検査を使用して集団を調査する。検査は採血を必要とする。Quest Diagnostics及びLabCorpを含め、米国の私設研究所は、要請があれば抗体検査を提供している。抗体検査は種々の欧州諸国で利用可能である。Quotient LimitedはＣＥマーク付きＣＯＶＩＤ－１９抗体検査を開発した。Rocheは選択的ＥＬＩＳＡ血清学的検査を提供している。

[48] 感度及び特異性
[49] 感度は、ウイルスが存在するか否かを検査が正確に識別するか否かを示す。各検査は、陽性結果を生成するために、最低限レベルのウイルス負荷を必要とする。感度９０％の検査は、感染の９０％を正確に識別し、残りの１０％を見逃す（偽陰性）。感度が比較的高い検査であっても、罹患率が低い集団では高い割合の偽陰性を生じさせ得る。

[50] 特異性は、検査が、問題となっているウイルスにどの程度よくターゲティングされているかを示す。高特異性検査は、問題となっているウイルスのみを捕捉する。非選択的検査は他のウイルスも同様に捕捉する。特異性９０％の検査は、非感染者の９０％を正確に識別し、残り１０％に偽陽性結果を与える。特異性の低い検査は、有病率が低い場合、低い陽性的中率（ＰＰＶ）を有する。例えば、罹患率が５％であるとする。ランダムに選ばれた１００人は、９５人の陰性者及び５人の陽性者を含むことになる。特異性９５％の検査を使用すると、平均で４．７５人が実際には陰性であるが、検査で誤って陽性とされる。検査が感度１００％を有する場合、５人全ての陽性者は検査でも陽性とされ、合計で９．７５人の陽性結果になる。したがって、ＰＰＶは５１．３％であり、結果はコイントスと同等である。この状況では、陽性結果を有する人々を再検査することで、ＰＰＶは９５．５％に上がり、２回目の検査のわずか４．５％が不正確な結果を受け、平均で１未満の不正確結果であることを意味する。

[51] 検査エラーの原因
[52] 不適切な試料収集は、十分な試料の取得の失敗及び綿棒を鼻の奥に挿入することの失敗により例示される。これは、低臨床感度の一原因である不十分なウイルス負荷に繋がる。感染の時間過程も精度に影響する。試料は、ウイルスがそれ自体を確立する機会を有する前又は体がウイルスの進行を止め、ウイルスをなくし始めた後、収集され得る。あまりに長い時間にわたる不適切な格納は、ＲＮＡを破断させ、ウイルス粒子が分解するにつれて誤った結果をもたらす。不適切な設計及び製造は不正確な結果をもたらし得る。中国で行われた数百万の検査は、２０２０年３月～２０２０年５月の期間全体にわたり各国により拒絶された。検査メーカーは通常、認可機関からの承認を求める際、検査の精度レベルを報告する。幾つかの法域では、これらの結果は追加の評価により相互検証される。報告された結果は臨床状況では、そのような動作非一貫性に起因して達成されないことがある。

[53] ＰＣＲベースの検査
[54]ＲＴ－ＰＣＲは最も正確な診断検査である。通常、研究所状況で高い感度及び特異性を有するが、一研究では、臨床的に感度は６６～８８％に下がった。一研究では、感度は１周目で最高であり（１００％）、次に８９．３％、６６．１％、３２．１％、５．４％、そして６周目までには０であった。オランダでのＣＤＣ主導の調査で７つのＰＣＲキットを比較した。ＢＧＩ、R-Biopharm、ＢＧＩ、KH Medical and Seegene製の検査キットは高い感度を示した。高感度キットは、症状のない人々の評価に推奨され、一方、低感度検査は、有症患者を診断する場合、適切である。

[55] 等温核増幅検査
[56] 一研究は、ID Now COVID-19検査が８５．２％の感度を示したと報告した。Abbottは、問題が分析遅延により生じる可能性があると応答した。別の研究は、この低感度により臨床状況での検査を拒絶した。

[57] 必要とされるのは、技能のない医療従事者が使用でき、感度及び特異性を有し、クラウドでの高度に発達した診断データ処理を用いて診断結果を３０分以下で与える、ＣＯＶＩＤ－１９、ウイルス、抗体、及びマーカのポイントオブケア高速現場展開可能な診断検査の装置及び方法である。

[58] 概要
[59] 本発明の図示の実施形態は、自動ポータブルハンドヘルド機器を使用して被験者から採取された試料を現場で診断に向けて検査して、ウイルス抗原及び／又は抗体の存在を判定する、リモートサーバト通信する自動システムであって、回転可能ディスクに画定された１つ又は複数のタイプのマイクロ流体回路であって、各タイプのマイクロ流体ディスクは、所定のタイプの生物検出器を使用して生検を実行して、生検測定を示す電気信号を生成するためのものである、１つ又は複数のタイプのマイクロ流体回路と、マイクロ流体回路に動作可能に位置決めされる生物検出器と、１つ又は複数のレーザと、マイクロ流体回路における１つ又は複数の位置決め可能弁と、所定のプロトコルに従ってディスクを回転させて生検を実行し、１つ又は複数のレーザを制御、給電して、マイクロ流体ディスクにおける１つ又は複数の位置決め可能弁を選択的に開き、生物検出器を動作させて生検測定を示す電気信号を生成し、生検測定をリモートサーバに通信し、実行された生検及びその対応する生検測定を被験者に関連付けるバックボーンユニットとを備えるシステムを含む。

[60] 生物検出器はマイクロアレイを備え、生検は、ＩｇＧ及び／又はＩｇＭについての検査を含む血清学的検査である。

[61] 生物検出器はマイクロアレイを備え、マイクロアレイにより提供される血清学的検査は、呼吸器抗体及び／又は抗原検査である。

[62] 血清学的検査はＣＯＶＩＤ－１９について検査する。

[63] 生物検出器はマイクロアレイを備え、マイクロ流体ディスクは中心を有し、試料入口と、試料入口と連通し、試料入口よりもディスクの中心から径方向において離れてディスクに位置決めされる血液－血漿分離チャンバと、対応する選択的に開くことが可能な弁を通して血液－血漿分離チャンバと連通し、血液－血漿分離チャンバよりもディスクの中心から径方向において離れて位置決めされる混合チャンバと、対応する選択的に開くことが可能な弁を通して混合チャンバと連通し、混合チャンバよりもディスクの中心の径方向において近くでディスクに位置決めされる第１の洗浄チャンバと、対応する選択的に開くことが可能な弁を通して混合チャンバと連通し、混合チャンバよりもディスクの中心の径方向において近くでディスクの位置決めされる二次抗体チャンバと、対応する選択的に開くことが可能な弁を通して混合チャンバと連通し、混合チャンバよりもディスクの中心の径方向において近くでディスクに位置決めされる第２の洗浄チャンバと、混合チャンバと連通するマイクロアレイチャンバであって、マイクロアレイはマイクロアレイチャンバに配置され、マイクロアレイチャンバは、混合チャンバよりもディスクの中心から径方向において離れてディスクに位置決めされる、マイクロアレイチャンバと、サイフォン及び対応する選択的に開くことが可能な遠心脱水弁によりマイクロアレイチャンバと連通し、マイクロアレイチャンバよりもディスクの中心から径方向において離れてディスクに位置決めされる廃棄物チャンバとを備える。

[64] 生検測定を示す電気信号は、生検の実行において試料により蛍光活性化されたマイクロアレイスポットのデジタル画像である。リモートサーバはクラウドサーバである。バックボーンユニットは、デジタル画像をクラウドサーバに通信し、被験者を実行された生検及び対応する生検測定に関連付ける対応するスキーマファイルを通信するネットワーク回路を含む。クラウドサーバは、自動モジュール式プロトコルで動作し、デジタル画像のマイクロアレイスポットを位置合わせし、マイクロアレイの位置合わせされたスポットのそれぞれを検出し、デジタル画像のスポットのそれぞれを分析して、スカラー値を各マイクロアレイスポットに割り当て、処理済みマイクロアレイ測定データセットを生成する。クラウドサーバは、自動プロトコルで動作し、処理済みマイクロアレイ測定データセットを分析して、生体測定の診断を生成する。クラウドサーバは、自動プロトコルで動作して、結果をスキーマファイルにより決定されるように被験者に報告する。

[65] クラウドサーバは、自動制御下で、陽性及び／又は陰性指示の通信されたデータ出力の対応するＺスコアが、ＣＯＶＩＤ－１９抗原及び／又は抗体の少なくとも幾つかを共有する複数のウイルス感染のＺスコアではなくＣＯＶＩＤ－１９を示すかどうかを自動的に判定するクラウドベースモジュールを含む。

[66] クラウドサーバは、ＳＡＲＳ－ＣｏＶ－２、ＳＡＲＳ－ＣｏＶ、ＭＥＲＳ－ＣｏＶ、一般的な風邪コロナウイルス（ＨＫＵ１、ＯＣ４３、ＮＬ６３、２２９Ｅ）、及びインフルエンザ、アデノウイルス、メタニューモウイルス、パラインフルエンザ、及び／又はＲＳウイルスの複数のサブタイプを含む群から選択される複数の急性呼吸器感染についてマイクロアレイスポットのデジタル画像の陽性及び／又は陰性指示を識別する手段を備える。

[67] クラウドサーバは、抗原を自動的に評価し、曲線下面積（ＡＵＣ）が測定される受信者動作特性（ＲＯＣ）曲線を使用して、広範なアッセイカットオフ値にわたり抗原陰性群から抗原陽性群の出力データを区別して、ＣＯＶＩＤ－１９を診断する高性能抗原を特定するモジュールを備える。

[68] クラウドサーバは、自動制御下で、複数の高性能抗原の組合せに対して計算された対応するヨーデン指標に基づいて、複数の高性能抗原の組合せからＣＯＶＩＤ－１９に最適な感度及び特異性を自動的に特定するクラウドベースのモジュールを備える。

[69] より具体的には、本発明の図示の実施形態は、自動ポータブルハンドヘルド機器を使用して被験者から採取された試料を現場で診断に向けて検査して、血清学的検査においてウイルス抗原及び／又は抗体の存在を判定し、ＣＯＶＩＤ－１９を検出する、クラウドベースのサーバに通信される自動システムを含む。本システムは、マイクロアレイを使用して生検を実行して、生検測定を示すデジタル画像を生成する、回転可能ディスクに画定されたマイクロ流体回路と、マイクロ流体回路に動作可能に位置決めされるマイクロアッセイと、マイクロ流体回路における１つ又は複数の位置決め可能な弁と、１つ又は複数のレーザと、蛍光透視マイクロアッセイリーダと、所定のプロトコルに従ってディスクを回転させて、生検を実行し、１つ又は複数のレーザを制御、給電して、マイクロ流体ディスクにおける１つ又は複数の位置決め可能な弁を選択的に開き、蛍光透視マイクロアッセイリーダを動作させて、生検測定を示すデジタル画像を生成し、デジタル画像をクラウドベースのサーバに通信し、実行された生検及び対応する生検測定を被験者に関連付けるバックボーンユニットとを含む。マイクロ流体ディスクは、中心を有し、試料入口と、試料入口と連通し、試料入口よりもディスクの中心から径方向において離れてディスクに位置決めされる血液－血漿分離チャンバと、対応する選択的に開くことが可能な弁を通して血液－血漿分離チャンバと連通し、血液－血漿分離チャンバよりもディスクの中心から径方向において離れて位置決めされる混合チャンバと、対応する選択的に開くことが可能な弁を通して混合チャンバと連通し、混合チャンバよりもディスクの中心の径方向において近くでディスクに位置決めされる第１の洗浄チャンバと、対応する選択的に開くことが可能な弁を通して混合チャンバと連通し、混合チャンバよりもディスクの中心の径方向において近くでディスクの位置決めされる二次抗体チャンバと、対応する選択的に開くことが可能な弁を通して混合チャンバと連通し、混合チャンバよりもディスクの中心の径方向において近くでディスクに位置決めされる第２の洗浄チャンバと、混合チャンバと連通するマイクロアレイチャンバであって、マイクロアレイはマイクロアレイチャンバに配置され、マイクロアレイチャンバは、混合チャンバよりもディスクの中心から径方向において離れてディスクに位置決めされる、マイクロアレイチャンバと、サイフォン及び対応する選択的に開くことが可能な遠心脱水弁によりマイクロアレイチャンバと連通し、マイクロアレイチャンバよりもディスクの中心から径方向において離れてディスクに位置決めされる廃棄物チャンバとを備える。バックボーンユニットは、デジタル画像をクラウドサーバに通信し、被験者を実行された生検及び対応する生検測定に関連付ける対応するスキーマファイルを通信するネットワーク回路を含む。クラウドサーバは、自動モジュール式プロトコルで動作し、デジタル画像のマイクロアレイスポットを位置合わせし、マイクロアレイの位置合わせされたスポットのそれぞれを検出し、デジタル画像のスポットのそれぞれを分析して、スカラー値を各マイクロアレイスポットに割り当て、処理済みマイクロアレイ測定データセットを生成する。クラウドサーバは、自動プロトコルで動作し、処理済みマイクロアレイ測定データセットを分析して、生体測定の診断を生成する。クラウドサーバは、自動プロトコルで動作して、結果をスキーマファイルにより決定されるように被験者に報告する。

[70] クラウドサーバは、自動制御下で、陽性及び／又は陰性指示の通信されたデータ出力の対応するＺスコアが、ＣＯＶＩＤ－１９抗原及び／又は抗体の少なくとも幾つかを共有する複数のウイルス感染のＺスコアではなくＣＯＶＩＤ－１９を示すかどうかを自動的に判定するクラウドベースモジュールを含む。

[71] クラウドサーバは、ＳＡＲＳ－ＣｏＶ－２、ＳＡＲＳ－ＣｏＶ、ＭＥＲＳ－ＣｏＶ、一般的な風邪コロナウイルス（ＨＫＵ１、ＯＣ４３、ＮＬ６３、２２９Ｅ）、及びインフルエンザ、アデノウイルス、メタニューモウイルス、パラインフルエンザ、及び／又はＲＳウイルスの複数のサブタイプを含む群から選択される複数の急性呼吸器感染についてマイクロアレイスポットのデジタル画像の陽性及び／又は陰性指示を識別する手段を備える。

[72] クラウドサーバは、抗原を自動的に評価し、曲線下面積（ＡＵＣ）が測定される受信者動作特性（ＲＯＣ）曲線を使用して、広範なアッセイカットオフ値にわたり抗原陰性群から抗原陽性群の出力データを区別して、ＣＯＶＩＤ－１９を診断する高性能抗原を特定するモジュールを備える。

[73] クラウドサーバは、自動制御下で、複数の高性能抗原の組合せに対して計算された対応するヨーデン指標に基づいて、複数の高性能抗原の組合せからＣＯＶＩＤ－１９に最適な感度及び特異性を自動的に特定するクラウドベースのモジュールを備える。

[74] 本発明の図示の実施形態は、自動ポータブルハンドヘルド機器を使用して被験者から採取された試料を現場で診断に向けて検査して、ウイルス抗原及び／又は抗体の存在を判定する、リモートサーバに通信される自動システムを動作させる方法にも拡張され、本方法は、試料を試料入口に導入するステップと、試料入口と連通し、試料入口よりもディスクの中心から径方向において離れてディスクに位置決めされる血液－血漿分離チャンバに試料を移送するステップと、ディスクを５５００ｒｐｍで５分間回転させることにより血漿から血液を分離するステップと、レーザ溶融可能プラグを使用して第１の弁を開くステップであって、第１の弁は血液－血漿チャンバと、選択的に開くことが可能な第１の弁を通して血液－血漿分離チャンバと連通し、血液－血漿分離チャンバよりもディスクの中心から径方向において離れて位置決めされた混合チャンバとの間でディスクの導管に配置される、開くステップと、血清を混合チャンバ及び混合チャンバと連通するマイクロアレイチャンバに移送するステップであって、マイクロアレイはマイクロアレイチャンバに配置され、マイクロアレイチャンバは、混合チャンバよりもディスクの中心から径方向において離れてディスクに位置決めされる、移送するステップと、試料をマイクロアレイチャンバにおいて２７００～５４２８ｒｐｍで４０サイクル往復させ、そして１７０ｒｐｍでのプライミングが続き、そして１０００ｒｐｍで５分間、サイフォン及び対応する選択的に開くことが可能な遠心脱水弁によりマイクロアレイチャンバと連通し、マイクロアレイチャンバよりもディスクの中心から径方向において離れてディスクに位置決めされる廃棄物チャンバに排出するステップと、レーザ溶融可能プラグを使用して第２の弁を開くステップであって、第２の弁は混合チャンバと、対応する選択的に開くことが可能な弁を通して混合チャンバと連通し、混合チャンバよりもディスクの中心の径方向において近くでディスクに位置決めされた第１の洗浄チャンバとの間でディスクの導管に配置される、開くステップと、第１の洗浄剤を第１の洗浄チャンバから混合チャンバを通してマイクロアレイチャンバに移送するステップと、第１の洗浄剤をマイクロアレイチャンバにおいて２７００～５４２８ｒｐｍで２０サイクル往復させ、そして１７０ｒｐｍでのプライミングが続き、そして１０００ｒｐｍで２分間、廃棄物チャンバに排出するステップと、レーザ溶融可能プラグを使用して第３の弁を開くステップであって、第３の弁は混合チャンバと、選択的に開くことが可能な弁を通して混合チャンバと連通し、混合チャンバよりもディスクの中心の径方向において近くで位置決めされた二次抗体チャンバとの間でディスクの導管に配置される、開くステップと、二次抗体を二次抗体チャンバから混合チャンバを通してマイクロアレイチャンバに移送するステップと、二次抗体をマイクロアレイチャンバにおいて２７００～５４２８ｒｐｍで２０サイクル往復させ、そして１７０ｒｐｍでのプライミングが続き、そして１０００ｒｐｍで２分間、廃棄物チャンバに排出するステップと、レーザ溶融可能プラグを使用して第４の弁を開くステップであって、第４の弁は混合チャンバと、選択的に開くことが可能な弁を通して混合チャンバと連通し、混合チャンバよりもディスクの中心の径方向において近くで位置決めされた第２の洗浄チャンバとの間でディスクの導管に配置される、開くステップと、第２の洗浄剤を第２の洗浄チャンバから混合チャンバを通してマイクロアレイチャンバに移送するステップと、第２の洗浄剤をマイクロアレイチャンバにおいて２７００～５４２８ｒｐｍで２０サイクル往復させ、そして１７０ｒｐｍでのプライミングが続き、そして１０００ｒｐｍで２分間、廃棄物チャンバに排出するステップと、レーザ溶融可能なプラグを使用して第５の弁を開くステップであって、第５の弁はマイクロアレイチャンバと廃棄物チャンバとの間でディスクの導管に配置される、開くステップと、ディスクを５５００ｒｐｍで１分間回転させることによりマイクロアレイを遠心脱水するステップと、マイクロアレイの透過誘導デジタル画像を撮影することができる位置にマイクロアレイチャンバを移動させるステップと、マイクロアレイの透過誘導デジタル画像を生成するステップとを含む。

[75] 本方法は、デジタル画像をクラウドサーバに通信し、被験者を実行された生検及び対応する生検測定に関連付ける対応するスキーマファイルを通信するネットワーク回路を含むバックボーンユニットを使用して、デジタル画像を通信するステップと、自動モジュール式プロトコルで動作するクラウドサーバにおいてデジタル画像のマイクロアレイスポットを位置合わせするステップと、自動モジュール式プロトコルで動作するクラウドサーバにおいてマイクロアレイの位置合わせされたスポットのそれぞれを検出するステップと、自動モジュール式プロトコルで動作するクラウドサーバデジタル画像のスポットのそれぞれを分析するステップであって、それにより、処理済みマイクロアレイ測定データセットを生成する、分析するステップと、処理済みマイクロアレイ測定データセットを分析するステップであって、それにより、自動プロトコルで動作するクラウドサーバにおいて生体測定の診断を生成する、分析するステップと、自動プロトコルで動作するクラウドサーバを使用して、スキーマファイルにより決定されるように結果を被験者に報告するステップとを更に含む。

[76] 処理済みマイクロアレイ測定データセットを分析するステップは、ＳＡＲＳ－ＣｏＶ－２、ＳＡＲＳ－ＣｏＶ、ＭＥＲＳ－ＣｏＶ、一般的な風邪コロナウイルス（ＨＫＵ１、ＯＣ４３、ＮＬ６３、２２９Ｅ）、及びインフルエンザ、アデノウイルス、メタニューモウイルス、パラインフルエンザ、及び／又はＲＳウイルスの複数のサブタイプを含む群から選択される複数の急性呼吸器感染についてマイクロアレイスポットのデジタル画像の陽性及び／又は陰性指示を識別するステップを含む。

[77] 装置及び方法について、機能的説明を用いて文法的滑らかさのために説明され、又は説明されることになるが、特許請求の範囲が、米国特許法第１１２条下で明示的に策定される場合を除き、必ずしも、「手段」又は「ステップ」限定の構築により決して限定されるものとして解釈されるべきではなく、均等物の法理下で特許請求の範囲により提供される定義の意味及び均等物の全範囲に従うべきであり、特許請求の範囲が米国特許法第１１２条下で明示的に策定される場合、米国特許法第１１２条下で法定の完全な均等物に従うべきであることを明示的に理解されたい。本開示は、これより、同様の要素が同様の番号で参照される以下の図面を参照することにより、よりよく視覚化することができる。

[78] 図面の簡単な説明
[79]バックボーンユニットの前３／４の斜視図である。 [80]ディスク蓋が開かれた状態の図１の図である。 [81]外部接続を示すバックボーンユニットの端面図である。 [82]カバーが取り外されて、バックボーンユニットに含まれる主要構成要素を示すバックボーンユニットの前３／４の斜視図である。 [83]バックボーンユニット内の回路及び要素のブロック図である。 [83]バックボーンユニット内の回路及び要素のブロック図である。 [84]マイクロアレイチャンバにおいて試料に均等ＩＲ活性化証明を提供するＬＥＤリングボードの図である。 [85]マイクロアレイを担持するマイクロ流体ディスクの上面図である。 [86]図７のディスクの動作の流れ図である。 [87]バックボーンユニットにより実施される作業フローの流れ図である。 [88]図９の作業フローの実施に使用されるソフトウェアアーキテクチャのブロック図である。 [89]オペレータインターフェースの画面ショットである。 [90]図１１においてＱＲコード（登録商標）スキャンが選ばれた場合のオペレータインターフェースの画面ショットである。 [91]バックボーンユニットで動作するソフトウェアのバックエンド動作アーキテクチャのブロック図である。 [92]クラウドサーバにより実行されるデジタル画像分析の流れ図である。 [93]図１４の流れ図の実施に使用されるソフトウェア編成のブロック図である。 [94]コロナウイルス抗原マイクロアレイへの血清標本の蛍光強度により測定されたＩｇＧ血清反応性を示すグラフであり、並べて示される複数のウイルスに特異的な抗原スポットからの蛍光値のグラフである。 [94]コロナウイルス抗原マイクロアレイへの血清標本の蛍光強度により測定されたＩｇＧ血清反応性を示すグラフであり、ＳＡＲＳ－ＣｏＶ－２、ＳＡＲＳ－ＣｏＶ、及びＭＥＲＳ－ＣｏＶ抗原スポットの拡大である。 [95]コロナウイルス抗原マイクロアレイにおける陽性血清及び陰性血清の正規化ＩｇＧ反応性のグラフであり、プロットは、ＰＣＲ陽性者（陽性、赤色）からの回復期血清及びパンデミック前の９人の個人からの血清（陰性、青色）の全範囲（棒）及び四分位範囲（枠）を有する平均蛍光強度（ＭＦＩ）として測定された各抗原に対するＩｇＧ反応性を示し、プロットの下で、ヒートマップは各群の平均反応性を示し（白：：：低、黒：：：中、赤：：：高）、抗原標識は各ウイルス群で配色される。 [96][97]マイクロアレイを使用した試料におけるＩｇＧ及びＩｇＭ検出の個々の患者の蛍光値及び対応するＺスコア統計のグラフであり、赤線は、測定が陽性であるか否かの評価に使用された平均陽性結果であり、青線は陰性結果の平均であり、赤は、ＰＣＲを介して更に確認された平均血清反応陽性結果に対応し、青線はＰＣＲを介して確認された平均血清反応陰性結果に対応し、患者のＩｇＧ棒グラフが赤線のように見える場合、検査は陽性であり、青線のように見える場合、検査は陰性である。図１８ｃのｘ軸に列記されて見られるマイクロアレイ上の抗原スポットの関数としての幾つかのウイルス、すなわち、ＳＡＲＳ－ＣｏＶ２、ＳＡＲＳ、ＭＥＲＳ、一般的な風邪コロナウイルス、インフルエンザ、ＡＤＶ、ＭＰＶ、ＰＩＶ、及びＲＳＶのＩｇＧの蛍光値のグラフである。 [96][98]マイクロアレイを使用した試料におけるＩｇＧ及びＩｇＭ検出の個々の患者の蛍光値及び対応するＺスコア統計のグラフであり、赤線は、測定が陽性であるか否かの評価に使用された平均陽性結果であり、青線は陰性結果の平均であり、赤は、ＰＣＲを介して更に確認された平均血清反応陽性結果に対応し、青線はＰＣＲを介して確認された平均血清反応陰性結果に対応し、患者のＩｇＧ棒グラフが赤線のように見える場合、検査は陽性であり、青線のように見える場合、検査は陰性である。図１８ｄのｘ軸に列記されて見られるマイクロアレイ上の抗原スポットの関数としての幾つかのウイルス、すなわち、ＳＡＲＳ－ＣｏＶ２、ＳＡＲＳ、ＭＥＲＳ、一般的な風邪コロナウイルス、インフルエンザ、ＡＤＶ、ＭＰＶ、ＰＩＶ、及びＲＳＶのＩｇＭの蛍光値のグラフである。 [96][99]マイクロアレイを使用した試料におけるＩｇＧ及びＩｇＭ検出の個々の患者の蛍光値及び対応するＺスコア統計のグラフであり、赤線は、測定が陽性であるか否かの評価に使用された平均陽性結果であり、青線は陰性結果の平均であり、赤は、ＰＣＲを介して更に確認された平均血清反応陽性結果に対応し、青線はＰＣＲを介して確認された平均血清反応陰性結果に対応し、患者のＩｇＧ棒グラフが赤線のように見える場合、検査は陽性であり、青線のように見える場合、検査は陰性である。ｘ軸に列記されて見られるマイクロアレイ上の抗原スポットの関数としての幾つかのウイルス、すなわち、ＳＡＲＳ－ＣｏＶ２、ＳＡＲＳ、ＭＥＲＳ、一般的な風邪コロナウイルス、インフルエンザ、ＡＤＶ、ＭＰＶ、ＰＩＶ、及びＲＳＶのＩｇＧ読み取り値のＺスコア統計の棒グラフである。 [96][100]マイクロアレイを使用した試料におけるＩｇＧ及びＩｇＭ検出の個々の患者の蛍光値及び対応するＺスコア統計のグラフであり、赤線は、測定が陽性であるか否かの評価に使用された平均陽性結果であり、青線は陰性結果の平均であり、赤は、ＰＣＲを介して更に確認された平均血清反応陽性結果に対応し、青線はＰＣＲを介して確認された平均血清反応陰性結果に対応し、患者のＩｇＧ棒グラフが赤線のように見える場合、検査は陽性であり、青線のように見える場合、検査は陰性である。ｘ軸に列記されて見られるマイクロアレイ上の抗原スポットの関数としての幾つかのウイルス、すなわち、ＳＡＲＳ－ＣｏＶ２、ＳＡＲＳ、ＭＥＲＳ、一般的な風邪コロナウイルス、インフルエンザ、ＡＤＶ、ＭＰＶ、ＰＩＶ、及びＲＳＶのＩｇＭ読み取り値のＺスコア統計の棒グラフである。 [101]ＣＯＶＩＤ－１９について検査する実施形態のマイクロアレイの線図である。 [101]ＣＯＶＩＤ－１９について検査する実施形態のマイクロアレイの線 [102]各制御スポットの値並びに各抗原の平均値及び標準偏差を報告する棒グラフである。 [103]ユーザフロー又はシステムとの対話の図である。 [103]ユーザフロー又はシステムとの対話の図である。 [103]ユーザフロー又はシステムとの対話の図である。 [103]ユーザフロー又はシステムとの対話の図である。 [103]ユーザフロー又はシステムとの対話の図である。 [104]検査及び関わる全ての構成要素のデータ責任説明の維持に使用されるデータチェーン識別のツリーグラフである。 [105]マイクロアレイの画像の図であり、潜在的な基準が識別された後、プログラムは３つの輪郭の全てのセット（組合せ）間の距離比率を比較し、破線円として図２２ａにおいて識別されるスキーマファイルにおいて与えられる理論上の基準間隔比率に一致する比率を探す。 [106]マイクロアレイの画像の図であり、基準を特定した後、最小近似矩形が破線矩形として図２２ｂにおいて識別された３つの基準の回りに描かれる。 [107]マイクロアレイの画像の図であり、この場合、最小近似矩形は、図２２ｃに示されるように基準が左上、左下、及び右上に配置されるようにクロッピングされ回転されている。 [108]マイクロアレイのスポットの画像の図であり、図２３に示されるように、前景メジアン強度が計算され、背景平均強度から前景メジアン強度が差し引かれ、各スポットは個々にマスキングされ、各スポットのメジアンが計算され、同様に、各背景環帯の平均が計算され、スポットメジアンから差し引かれる。

[109] 本開示及びその種々の実施形態はこれより、特許請求の範囲において定義される実施形態の図示例として提示される好ましい実施形態の以下の詳細な説明を参照することにより、よりよく理解することができる。特許請求の範囲により定義される実施形態が後述する図示の実施形態よりも広義であり得ることが明示的に理解される。

[110] 好ましい実施形態の詳細な説明
[111] 図示の実施形態の装置はバックボーンユニットを含み、バックボーンユニットは、電子回路、カメラ、光学系、収集され、インターネットを介してクラウドベースの専門家診断サーバに通信されるデジタルデータ、並びにＣＯＶＩＤ－１９及び他のウイルス又はバクテリア感染の現場でのポータブル診断検査を提供するのに必要な電子機械要素を含む。同じバックボーンユニットが、Ａ１０、Ａ２０、及びＡ３０のＣＤとして、診断アッセイ又は検査、すなわち、Autonomous Medical Devices Inc.により示される表面弾性波（ＳＡＷ）検出器を使用したウイルス学的検出、ＩｇＧ及びＩｇＭのような抗体についてのマイクロアレイ血清学的検出、並びに蛍光検出器を使用した核酸標的についてのＲＴ－ＰＣＲアッセイに使用される少なくとも３つの異なるマイクロ流体コンパクトディスク６８（ＣＤ）をそれぞれサポートする。ユニット及びその対応するＣＤは、測定又はアッセイデバイスであり、高レベルの診断分析を実行しないが、バックボーンユニットとインターネット通信するクラウドに常駐する十分に作成された診断データベース及び専門家システムに高レベルの診断分析を行うために必要なデータを提供する。

[112] バックボーンユニット
[113] 図１に示されるバックボーンユニット１０は、閉じることが可能な蓋１４を有する上面にカラータッチスクリーン１２を有する卓上矩形シャーシであり、閉じることが可能な蓋１４の下にマイクロ流体コンパクトディスク６８（ＣＤ）が、動作のために、図２に示されるスピンドル１６に配置される。対応するマイクロ流体ディスク６８についてより多くを以下に説明する。図３に示されるように、ユニット１０の一端部には、外部ＡＣ電源コンセント２４、電源スイッチ２２、外部ＵＳＢポート２０、及びEthernetポート１８等の複数のデータ及び電力コネクタが提供される。プライマリ電気回路、デジタル回路、フォトニック要素、及び電子機械要素が、ユニット１０の内部レイアウトを示す図４の斜視図に示されている。図示の要素の中に、ＣＤを回転させるＣＤモータ２６、ＣＤインデックス２８、カメラ照明サブシステム３０、カメラ３２、冷却ファン３８を有する電源３４、モータコントローラ３６、及び制御基板４０が含まれる。モータ２６の側に、ＣＤ動作に、例えばＣＤにおける選択された弁を開くために使用されるレーザ４８がある。ＣＰＵ又はRaspberry Pi４２、電気ヒューズ４４、及び第２の冷却ファン４６も含まれる。ユニット１０の長い側面の１つに、高速応答（ＱＲ）スキャナ（図示せず）も提供され、患者情報はデータ出力に統合される。

[114] これより、サポート回路及びフォトニクスを示す図５ａ及び図５ｂのブロック図を参照することにより、ユニット１０の動作がよりよく理解される。フォトニクス制御基板４０、支持され電源３４に結合されたＣＰＵ基板４２は、複数のＤＣ電圧（例えば、５ＶＤＣ及び２４ＶＤＣ）及び接地接続を提供する。ＣＰＵ基板４２はRaspberry Pi４３ ＣＰＵを担持し、これはユニット１０のメイン制御回路であり、全ての高レベルプログラミングコマンド、通信、及びデータ処理を取り扱う。フォトニクス基板４０上のＣＰＵ ４１は状態機械であり、必要な駆動信号及びコマンド信号をモータ２６並びに種々のＬＥＤ ５６及びレーザ４８に提供する。ＣＰＵ ４１は、ブラシレスモータ駆動装置５２に通信される方向－イネーブル－ブレーク（direction-enable-break）モータコマンドを通して、モータ２６により提供される速度及び回転を制御する。駆動装置５２はまた、タコモータ信号ＴＡＣＨＯもＣＰＵ ４１に通信し、基準信号ＶＲＥＦをオペアンプ５３から受信し、オペアンプ５３は、オンボードデジタル／アナログ変換器を通してＣＰＵ ４１と通信する。

[115] ＣＰＵ ４３は、Linux（登録商標）オペレーティングシステムを有するＡＲベース（アドバンストＲＩＳＣ機械）のプロセッサである。ＣＰＵ ４３はカメラ３２に結合され、カメラ３２を駆動し、ＵＳＢリンクを通して未処理画像の処理を提供して、無線モジュールを通して最終的にクラウド１３４に送信可能なデジタルデータ画像を生成する。ＣＰＵ ４３にはファン５５、クロック３５、ＲＡＭメモリ３７、及びｅＭＭＣ（組み込みマルチメディアコントローラ）フラッシュメモリ３９、マイクロセキュアデジタルメモリカード（ＳＤ）６１、ヘッドホンスピーカ６３を有するオーディオ増幅器６５、電力管理回路７１、及び電力コネクタ６９が関連付けられる。メモリカード６１は、検査結果のコピーの捕捉に使用され、検査結果のコピーはクラウド１３４で更に送信される。オーディオ増幅器６５はスピーカ６４と併用されるべきであり、デバイスの健康状態又はステータス（検査ステータス、エラー等）をユーザに送信する。ＣＰＵ ４３は、ＨＤＭＩ（登録商標）接続及びＵＳＢ接続の両方を通してディスプレイ１２に結合される。ディスプレイ１２は任意選択的に、一対のステレオスピーカ１３を駆動して、ユーザに通信する。ＣＰＵ ４３は任意選択的に、７ポートＵＳＢハブ９１を通して自由度６慣性測定ユニット（ＩＭＵ）９３、マイクロホン９５、アンテナを有する全地球測位システム（ＧＮＳＳ）９７、マウス／キーボード９９、ロケーション追跡、履歴の受け渡し、及び現場でのユーザ対話及び開発者プログラミングを可能にするバーコードリーダ８９と通信する。

[116] メモリ４３を有するＣＰＵ ４１と、フォトニクス基板４０における外部発振器／クロック４３とを有するマイクロコントローラがＣＰＵ４２に結合され、図７の流れ図に示されるプロトコルに従って、モータ２６並びにディスク６８で実行されるＲＴ－ＰＣＲプロセスに動作的に関連する種々のＬＥＤ、レーザ、及びセンサに制御を提供する。オンチップデジタル／アナログ変換器を使用して、ＣＰＵ ４１は、オペアンプ５３を通して基準及び駆動装置５２のタコメータ入出力に結合され、方向、イネーブル、及びブレークモータコマンドを駆動装置５２に直接提供する。ＣＰＵ ４１は、スピンドル又はＣＤモータ２６を駆動するようにブラシレスモータ駆動装置５２に命令する。モータ２６はエンコーダを含み、エンコーダの信号は、回転の速度及び方向が閉ループサーボモードで制御されるようにＣＰＵ ４１にフィードバックされる。駆動装置５２は三相駆動信号をモータ２６に供給し、モータ２６は、モータｒｐｍを示すｒｐｍフィードバック信号をバッファ５２に返すホール効果センサを含む。ＣＰＵ ４１もモータ２６からのエンコーダフィードバック信号に結合される。

[117] 図５ａ及び図５ｂに示されるように、フォトニック制御基板４０は電源３４に結合され、５Ｖ電源を６Ｖに上げる電圧ブースト回路８０と、低損失レギュレータ（ＬＤＯ）８２（３．３Ｖ、１Ａ）とを含む。ＣＰＵ ４１は発振器４３によりクロックされ、メモリ４５、温度／湿度センサ４７、インサーキットシリアルプログラミング（ＩＣＳＰ）及びデバッグインターフェース４９、オンボードアナログ／デジタル変換器を通してＣＰＵ ４１に結合された基準電圧源ＶＲＥＦ、並びに蓋が持ち上げられたときは常に、モータ２６及び他の全てのフォトニクスが遮断されるようにユニット１０の蓋に内蔵されたリミットスイッチ５１を含む。

[118] ディスク６８に関するフォトニクス基板４０の動作についてこれより理解することができる。ディスク６８の動き及び位置は、ＣＰＵ ４１に結合された磁気及び光学インデックス駆動装置６４により検知されるディスク搭載磁石６６により追跡され、それにより、ディスク６８の角度方向又は位置が特定される。検査試料は、図８のステップ９３において図７の試料入口９４に配置される。処理された試料は、ステップ９５において、試料入口９４によりサービングされる血液－血漿分離チャンバ７２に移送される。図７及び図８に関連して以下に説明するような分離後、分離された血漿は受けチャンバ９８に移送され、それから、マイクロアレイ９２が配置されたマイクロアレイチャンバ７４に移送され、マイクロアレイチャンバ７４において、マイクロアレイ９２は、ＣＰＵ ４１に結合されたＬＥＤ駆動装置８６により駆動される図６に示されるＬＥＤリング基板２６９上の５９３ｎｍ ＬＥＤ ２６８により活性化される。図５ａ、図５ｂ及び図６の実施形態では、それぞれが５９３ｎｍで動作する１０個のＬＥＤが、検出チャンバ２０９を囲むリングで提供されて、蛍光読み出しをアクティブ化する略均一なＩＲ照明野を提供する。カメラ３２は、ローパスフィルタ７６及びレンズ７８を通して蛍光タグ付けされた試料のデジタル画像を撮影し、この画像はＣＰＵ４２に通信され、ＣＰＵ４２からクラウド１３４に通信される。次に、準備された試料を廃棄物チャンバ１１４に配置することができる。生体読み出しとは、カメラ３２が蛍光透視的に活性化したマイクロアレイ９２から捕捉したデータである。蛍光強度は試料の濃度に対応する。カメラ３２はマイクロアレイ９２の蛍光を検出する。カメラ３２は、蛍光撮像に向けてレンズ７６及びローパスフィルタ７８を通してマイクロアレイチャンバ７２にピントを合わせる。ＬＥＤ駆動装置８６がフォトニックコントローラ４０に含まれ、ＬＥＤ駆動装置８６は、チャンバ７４においてタグの蛍光を活性化するように５９３ｎｍ ＬＥＤを駆動する。

[119] Ａ２０－ディスク動作
[120] マイクロアレイでのＣＯＶＩＤ－１９の診断方法を考察する前に、これより、マイクロアレイ検出器９２が図７の上面図に示されるように利用される場合のディスク６８の一般動作を参照し考慮する。直径７０ｍｍ及び厚さ４．５ｍｍを有するディスク６８上の後述する要素は、冗長測定を行えるように又は異なるマイクロアレイ９２を使用した２つの別個の抗体検査を同じ患者に対して同時に実行できるように、２倍で提供される。ディスク６８は透明プラスチックで作られ、以下に詳述するように数値的に内部に機械加工された複数のチャンバ、チャネル、及び弁を有する。ディスク６８は上面及び下面をプラスチックの薄いラミネート層で封止し得る。方法はステップ１９３において開始され、ポイントオブケアで患者から採取された試料は試料入口９４に挿入される。図８の流れ図に示されるように、ステップ１９３において、ディスク６８は５５００ｒｐｍで１分間回転し、試料を血液－血漿分離チャンバ７２に駆動し、血液－血漿分離チャンバ７２において、遠心作用によりより重い血液成分を血漿から分離する。第１のレーザ弁６２が、溶融可能なプラグであるレーザ弁９６がユニット１０内の下にあるレーザ４８と位置合わせされるようにディスク６８を位置決めすることにより開かれる。レーザ４８は発射され、弁９６は開かれ、約０．５分以内に血漿又は血清は分離チャンバ７２から受けチャンバ９８を通り、マイクロアレイ９２が配置されたマイクロアレイチャンバ７４に流れる。ステップ１９７において、移送された血清はマイクロアレイチャンバ７４において２７００～５４２８ｒｐｍで４０サイクル、往復運動し、マイクロアレイ９２の抗体ドットと約５分間反応し、次に１７０ｒｐｍでのチャンバ７４のプライミングが続き、次に１０００ｒｐｍの回転による、プライミングされたサイフォン９３を通した廃棄物チャンバ１１４へのチャンバ７４の排出が続く。

[121] １９９において、レーザ弁１０６はユニット１０におけるレーザ４８と位置合わせされ、０．５分露出で開かれる。その後、ステップ２０１において、チャンバ１００に格納された洗浄緩衝液＃１が約５分間、２７００～５４２８ｒｐｍで２０サイクル、ステップ１９７において往復運動によりマイクロアレイチャンバ７４に移送され、次に１７０ｒｐｍでのチャンバ１００のプライミングが続き、次に１０００ｒｐｍでの約２分間の回転によるチャンバ７４の排出が続く。

[122] ステップ２０３において、レーザ弁１０８はユニット１０におけるレーザ４８と位置合わせされ、０．５分露出で開かれる。ステップ２０５において、チャンバ１０２に格納された二次抗体は、約５分間、２７００～５４２８ｒｐｍでの２０サイクルの往復運動によりマイクロアレイチャンバ７４に移送され、次に１７０ｒｐｍでチャンバ１０２をプライミングし、次に約２分間、１０００ｒｐｍでの回転によりチャンバ７４を排出させる。二次抗体は抗抗体である。血中の抗体は抗原に結合する。二次抗体は、血液試料中の抗体のテールに特異的に結合する抗体である。この二次抗体は蛍光タグを担持する。

[123] ステップ２０７において、レーザ弁１１０はユニット１０におけるレーザ４８と位置合わせされ、０．５分露出で開かれる。その後、ステップ２０９において、チャンバ１０４に格納された洗浄緩衝液＃２が約５分間、２７００～５４２８ｒｐｍで２０サイクル、ステップ１９７において往復運動によりマイクロアレイチャンバ７４に移送され、次に１７０ｒｐｍでのチャンバ１０４のプライミングが続き、次に１０００ｒｐｍでの約２分間の回転によるチャンバ７４の排出が続く。

[124] ステップ２１１において、弁１１２はユニット１０におけるレーザ４８と位置合わせされ、０．５分露出で開かれる。ステップ２１３において、ディスク６８は５５００ｒｐｍで約１分回転してチャンバ７４を遠心脱水させ、洗浄液＃２は廃棄物チャンバ１１４に排出される。次にチャンバ７４及びマイクロアレイ９２は、ユニット１０におけるカメラ３２と位置合わせされるように移動する。ステップ２１５において、誘導された蛍光を使用した１つ又は複数のグレースケール画像がカメラ３２により撮影され、記憶され、後述するデータ処理及び診断分析のためにＣＰＵ４２により約１分でクラウドに送信される。

[125] アッセイの実行に必要な合計時間は約１６．５分である。

[126] クラウド処理及び診断
[127] ユニット１０は、ディスク６８及びディスク６８に提供された検出器を使用し物理的アッセイ検査を実行し、それにより、何らかの形態の未処理データが生成される。ユニット１０は、データをそれ以上処理せず、分析して患者の診断を導出することもせず、未処理データをクラウドに送信し、クラウドにおいて、リモートサーバがデータの処理及び診断分析を提供する。次に、ユニット１０がそれ以上関わることなく、患者のスキャンされたＱＲコード（登録商標）に関連する情報又は患者のスキャンされたＱＲコード（登録商標）内の情報を使用して、検査結果はデータベースに記憶され、患者のコンピュータ、スマートフォン、又は患者に関連する医療提供者の他の電子アドレスに返信される。

[128] 図９は、高レベルでのＡ２０におけるデータ処理の図である。ステップ２１６において、医療提供者により患者に割り当てられた患者のＱＲスキャンがスキャンされて、人物を検査に関連付け、ステップ２１８において、ディスクバーコードがスキャンされて、ディスクを同じ検査に関連付ける。ステップ２２０において、図７及び図８に関連して上述したようにアッセイが実行され、ステップ２２２におけるマイクロアレイ９２の蛍光刺激画像の捕捉で終わる。次に、ステップ２２４において、ユニット１０は１つ又は複数の捕捉されたグレースケール画像をクラウドに送信する。この時点で、検査におけるユニット１０の役割は終わる。

[129] 捕捉されたデータの送信前、ユニット１０は、図１０に記載されるようにソフトウェア制御下で動作する。タッチスクリーンディスプレイ１２上のＱＡハーネステストボタン１１６をアクティブ化することにより又はオペレータインターフェース（ヒューマン－機械インターフェースＨＭＩ）１１８のメニューがアクティブ化されることにより、ユニット１０のハーネス又は配線組立体の品質保証テストを開始することができ、ＱＡハーネステストボタン１１６及びオペレータインターフェースのメニューは両方ともJavaスクリプトオブジェクト表記（ＪＳＯＮ）を用いて動作する。ＪＳＯＮは、人間可読要素を含む一種のデータファイルである。ＪＳＯＮは、オペレーティングシステム非依存であり、セキュアで無損失（カメラセンサからの元データからのデータ損失なし）であるため、使用される。図１１は、電源スイッチがアクティブ化されることにより、オペレータインターフェース１１８がアクティブ化された場合のタッチスクリーン１２の画面ショットを示し、それぞれ上述した、患者のＱＲコード（登録商標）をスキャンして、患者を検査に関連付け、次にアッセイを実行するためのＱＲコード（登録商標）スキャンボタン及び検査実行ボタンを表示する。ＱＲコード（登録商標）スキャンボタンをアクティブ化すると、オペレータに図１２の画面が表示され、オペレータは、ＱＲコード（登録商標）を介してWi-Fiを設定できるようにする歯車アイコンへのアクセスを有する。歯車アイコンは、タッチされると、ユーザがデバイスのWi-Fi情報を手動で又はＱＲコード（登録商標）を介して入力できるようにするヒューマンインターフェース（ＧＵＩ）上のアイコンである。

[130] ユニット１０は、外部通信への応答動作を含むとともに、記憶されたオンボードLinux（登録商標） Oracleプログラミングプロトコルに従って動作するクライアント／Pythonモジュール１２２下で自律的に動作する。オペレータインターフェース１１８は、自律的に実行されるバックエンドソフトウェア１２０と通信し、バックエンドソフトウェア１２０は、デバイス制御モジュール１２４を通してユニット１０の全ての動作を制御する。主要機能は、クラウドモジュール１２６、ハードウェア制御モジュール１２８、及びデータベースモジュール１３０によるクラウド双方向通信を含む。

[131] 図１３はバックエンド動作アーキテクチャを示す。データベース１３０は、ＳＱＬｉｔｅデバイスデータベースモジュールである。ＳＱＬｉｔｅは、小さく、高速であり、自己完結型であり、高信頼度であり、フル機能であるＳＱＬデータベースエンジンを実装する広く使用されているＣ言語ライブラリである。ＳＱＬｉｔｅは組み込みＳＱＬデータベースエンジンである。大半の他のＳＱＬデータベースとは異なり、ＳＱＬｉｔｅは別個のサーバプロセスを有さない。ＳＱＬｉｔｅは通常のディスクファイルに直接読み書きする。多数のテーブル、インデックス、トリガー、及びビューを有する完成したＳＱＬデータベースは、１つのディスクファイルに含まれる。ＳＱＬｉｔｅはコンパクトなライブラリである。Pythonデバイス制御１２４は、データベースモジュール１３０と双方向通信し、オペレーティングサブモジュールとしてPythonハードウェア制御１２８を含み、Pythonハードウェア制御１２８は、ＣＤモータ２６、カメラ３２、レーザ４８、並びにユニット１０の他の電子及び電子機械デバイスを制御する。デバイス制御１２４は、ＪＳＯＮ及び先入れ先出し（ＦＩＦＯ）を介して軽量多用途グラフィックスライブラリ（ＬＶＧＬ／Ｃ－ＨＭＩ）１１８と通信し、ＬＶＧＬ／Ｃ－ＨＭＩ １１８は、タッチスクリーン１２に提供される、グラフィカル要素、視覚的エフェクト、及び低メモリフットプリントを有した組み込みグラフィックユーザインターフェース（ＧＵＩ）の作成に必要なツールを提供するオープンソースグラフィックスライブラリである。デバイス制御１２４及びＬＶＧＬ／Ｃ－ＨＭＩ １１８は両方ともＣ実行可能ライブラリ１３２のライブラリによりサポートされ、Ｃ実行可能ライブラリ１３２のライブラリはＱＲリーダ５０と双方向通信する。Linux（登録商標）オペレーティングシステムへのインストールパッケージの記憶に使用されるレッドハットパッケージマネージャ（ＲＰＭ）プロトコルを用いたモジュール１２６を通したクラウド１３４とのOracle又はLinux（登録商標）ベースのクラウド通信。Ｃ実行可能ライブラリ１３２は、ＪＳＯＮコードのハイパーテキスト転送プロトコルセキュア（ＨＴＴＰＳ）暗号化を使用してクラウド１３４と通信する。

[132] クラウドにおける画像処理
[133] 上述したように、ユニット１０は、カメラ３２により撮影された未処理デジタル画像を生成し、処理せずにクラウド１３４に送信する。その目的は、スキャンされたマイクロアレイ画像を各マイクロアレイドット又はサイトのスカラー値に変換することである。画像データ処理は、図１４に示されるように、位置合わせステップ１３６、スポット検出ステップ１３８、及びスポット分析ステップ１４０により進む。マイクロアレイスポット画像分析は、Bell et.al.“An Integrated Digital Imaging System and Microarray Mapping Software for Rapid Multiplexed Quantitation of Protein Microarray Immunoassays,”Grace Bio Labs, Bend, Oregonに詳述されている。図１５のプログラム構造は、分析モジュールの各フェーズを維持するために書かれている。各フェーズに画像１４２及びＪＳＯＮ情報ファイル１４４が渡される。各フェーズは各フェーズの仕事を実行し、結果を下流処理に渡す。

[134] 位置合わせステップ２３６の主な目標は、回転角度、スケール、及び背景ノイズを含め、画像の非一貫性を補正することである。位置合わせアルゴリズムは画像における全ての形状を通してフィルタリングし、スポット又は基準の資格を満たす物体を探す。任意の潜在的なスポット又は基準を見つけた後、プログラムは、ＪＳＯＮスキーマファイルにおいて示される基準パターンに一致する全ての潜在的な基準間の間隔比率を探す。基準が見つかると、ステップ２４６において、画像は、関心領域のみを含むように回転、クロッピングされる。全ての処理はグレースケール画像に対して行われる。

[135] 元又は未処理のグレースケール画像１４２がプログラムにインポートされる。画像１４２は、画像１４２の処理に関連しない背景情報又はノイズを含む。位置合わせフェーズは、マイクロアレイの隅にある３つの明るい基準スポットを識別することにより、この非関心領域（ｎＲＯＩ）情報を除去することを目的とする。バイラテラルフィルタが画像に適用されて、ノイズを低減するが、鮮鋭なエッジは下流処理のために保持する。次に、画像１４２は適応閾値フィルタを通して処理されて、輪郭のバイナリ画像を取得する。次に、各輪郭はある範囲のサイズ又はピクセル面積についてフィルタリングされる。サイズ範囲は事前に既知であり、画像の寸法と共にスケーリングされる。大きすぎる又は小さすぎる輪郭は無視される。残りの輪郭は、周縁の回りに描かれた最小近似円を有し、この円の面積は輪郭の面積と比較されて、輪郭がどの程度「丸い」かを特定する。境界円の面積と同様の面積を有する輪郭は保持される。潜在的な基準が識別された後、プログラムは３つの輪郭の全ての組（組合せ）間の距離比率を比較し、スキーマファイルにおいて与えられる理論上の基準間隔比率に一致する比率を探す（図２２ａ、破線円）。３つの輪郭の一致した組は基準として定義される。基準を特定した後、最小近似矩形がそれらの３つの基準の回りに描かれる（図２２ｂ、破線矩形）。最小近似矩形は次に、基準が左上、左下、及び右上に配置されるようにクロッピングされ回転される（図２２ｃ）。各基準の場所及び位置合わせルーチンについての一般情報は、次の下流アプリケーションにより使用されるクロッピング済み画像が返されるＪＳＯＮスキーマに追加される。

[136] スポット検出ステップ２３８において、主な目的は、各マイクロアレイスポットが関心領域画像内に配置された場所を特定することである。これは、各スポット値を特定するのに下流で使用される。基準の場所及びマイクロアレイの既知のサイズを使用して、クロッピングされた画像はグリッドに細分され、グリッドでは、各正方形が１つのスポットを含むべきである。適応閾値処理がグリッドの各正方形内に適用される。各正方形の適応閾値画像は、スポットの重心の特定に使用される画像モーメントの計算に使用される。
[137]

[138] 式中、Ｉ_ｐはピクセルｐにおけるピクセル強度であり、

は、基準点に対するピクセルｐへの距離ベクトルであり、Ｎはグリッド領域内のピクセル総数である。スポットが検出される場合、スポット直径が各正方形において測定される。可視のスポットが検出されない場合、各スポットに、見つけられたスポットの平均直径が割り当てられる。

[139] スポット分析フェーズの目的は、１つのスカラー値をグリッド内の各スポットに割り当てることである。現在、これは、前景メジアン強度を計算し、背景平均強度から前景メジアン強度を差し引くことにより行われている。各スポットは個々にマスキングされ、各スポットのメジアンが計算される。同様に、各背景環帯の平均が計算され、スポットメジアンから差し引かれる（図２３）。分析出力値は、各スポットのＪＳＯＮ構造に詰め込まれ、最終結果として返される。

[140] クラウドの診断的処理
[141] クラウドにおける処理済み画像データの診断的処理の詳細を考慮する前に、まず、図示の実施形態で使用されるマイクロアレイを参照し考慮する。ディスク６８における「多重化抗体アレイ」は、過去の暴露及びワクチン接種履歴を反映した「レガシー抗体プロファイル」である個々のウイルスの「暴露指紋」を提供する。このアレイ分析手法ははるかにデータが豊富であり（例えば、アレイ毎に４回の複製で６７個の抗原）、ウイルスに対して抗体を測定する現在使用されている側方流動アッセイよりも定量的である。このポイントを理解するために、ＣＯＶＩＤ－１９ワシントン州２０２０年アウトブレイクからの血液試料で取得された陽性及び陰性両方の２０１９ ｎＣＯＶアレイ感度ＩｇＧ結果を示す図１６ａ及び図１６ｂを参照する。

[142] バクテリア、寄生生物、菌類、並びにワクシニア、サル痘、ヘルペス１＆２、水痘帯状疱疹、ＨＰＶ、ＨＩＶ、デング熱、インフルエンザ、西ナイル、チクングニア熱、アデノウイルス、及びコロナウイルス等のウイルスを含む３５超の医学的に重要な病原体からの抗原と共に人間及び動物の抗体を含む高スループットクローニング及びマイクロアレイ構築が従来、開発されていた。ＤＮＡマイクロアレイ（ＤＮＡチップ又はバイオチップとしても一般に知られている）は、固体表面に付着した微視的ＤＮＡスポットの集まりである。ＤＮＡマイクロアレイは、多数の遺伝子の発現レベルを同時に測定するため又はゲノムの複数の領域の遺伝子型識別に使用される。各ＤＮＡスポットは、ピコモル（１０^－１２モル）の、プローブ（又はリポーター又はオリゴ）として知られる特定のＤＮＡ配列を含む。これらは高厳密性条件下でｃＤＮＡ若しくはアンチセンスＲＮＡとも呼ばれるｃＲＮＡを標的と呼ばれる試料にハイブリダイズするのに使用される遺伝子の短いセクション又は他のＤＮＡ要素であることができる。プローブ標的ハイブリダイゼーションは通常、フルオロフォア標識標的、銀標識標的、又は化学発光標識標的の検出により検出、定量化されて、標的における核酸配列の相対存在量を特定する。元の核酸アレイは約９ｃｍ×１２ｃｍのマクロアレイであり、最初のコンピュータ化された画像ベースの分析は１９８１年に公開された。本発明者らは、病原体に感染した人間及び動物からの２５０００超の試料を調査し、これらの病原体に対して１０００超の免疫優性及びワクチン抗原候補を識別した。本発明者らは、これらのアレイ９２にプリントされた個々のタンパク質／抗体が、感染した個人からの血清中に存在する抗体及び／又は抗原を捕捉し、捕捉された抗体量が蛍光二次抗体を使用して定量化することができることを示した。

[143] このようにして、感染のタイプ及び疾患の段階に特徴的な、感染又は暴露後に生じた抗体の包括的なプロファイルを特定することができる。アレイ９２は、各試料２μｌ未満を消費しながら多数（１日当たり５００超の血清又は血漿標本）生産し調査することができる。このマイクロアレイ手法では、検査者は、他の技術を用いては可能ではない試料の大きな集まりで抗体レパートリーを評価することができる。

[144] 急性呼吸器感染の原因である６７個の抗原を含むコロナウイルス抗原マイクロアレイ９２（ＣＯＶＡＭ）を構築した。このアレイ９２にプリントされたウイルス抗原は、ＳＡＲＳ－ＣｏＶ－２、ＳＡＲＳ－ＣｏＶ、ＭＥＲＳ－ＣｏＶ、一般的な風邪コロナウイルス（ＨＫＵ１、ＯＣ４３、ＮＬ６３、２２９Ｅ）、並びにインフルエンザ、アデノウイルス、メタニューモウイルス、パラインフルエンザ、及びＲＳウイルスを含む流行のコロナウイルスからのものである。このアレイ９２におけるＳＡＲＳ－ＣｏＶ－２抗原は、図１７のグラフに示されるように、スパイクタンパク質（Ｓ）、レセプター結合（ＲＢＤ）、Ｓ１及びＳ２ドメイン、総タンパク質（Ｓ１＋Ｓ２）、及びヌクレオカプシドタンパク質（ＮＰ）を含む。ＳＡＲＳ－ＣｏＶ、ＭＥＲＳ－ＣｏＶ、及び４つの一般的な風邪コロナウイルスからのアレイに表された同様の組の抗原もある。

[145] ＳＡＲＳ－ＣｏＶ－２感染の抗体プロファイルを特定するために、ＰＣＲ陽性個人（陽性群）からのＳＡＲＳ－ＣｏＶ－２回復期血液標本及び未感作個人（陰性コントロール群）からのＣＯＶＩＤ－１９パンデミック前に収集された血清について、これらの抗原への微分反応度を評価した。図１７ａ及び図１７ｂのヒートマップに示されるように、陽性群はＳＡＲＳ－ＣｏＶ－２抗原に対して高い反応性を有する。これは、ＩｇＡよりもｌｇＧの場合により明らかである。陰性コントロールは、一般的な風邪コロナウイルス抗原に対して高い反応性を示すにもかかわらず、ＳＡＲＳ－ＣｏＶ－２、ＳＡＲＳ－ＣｏＶ、又はＭＥＲＳ－ＣｏＶ抗原には反応しない。陽性群はＳＡＲＳ－ＣｏＶ－２ ＮＰ、Ｓ２及びＳ１＋Ｓ２抗原に対して高いＩｇＧ反応性を示し、図１７ａ及び図１７ｂに示されるＳＡＲＳ－ＣｏＶ－２ Ｓ１にはより低い程度でＩｇＧ反応性を示す。陽性群はまた、ＳＡＲＳ－ＣｏＶ ＮＰ、ＭＥＲＳ－ＣｏＶ Ｓ２、及びＳ１＋Ｓ２抗原に対しても高いＩｇＧ交差反応性を示し、一方、陰性群は、ＳＡＲＳ－ＣｏＶ－２及びＭＥＲＳ－ＣｏＶからのＳ１＋Ｓ２及びＳ２抗原との低い交差反応性を示し、他のＳＡＲＳ－ＣｏＶ－２抗原に対する交差反応性を示さない。

[146] 表１は、図１８ａに示されるＩｇＧの蛍光強度結果、図１８ｃにおける蛍光結果のＺスコア統計、図１８ｂに示されるＩｇＭの蛍光強度結果、及び図１８ｄの蛍光結果のＺスコア統計を含む。Ｚスコアは、確認された陽性ＩｇＧ又はＩｇＭ試料が平均陰性結果から標準偏差何個分、上（陽性）又は下（陰性）であるかを示す。統計的に有意なＺスコア（５以上）は陰影付きの数字を有する。

[147] 次に、曲線下面積（ＡＵＣ）が測定される受信者動作特性（ＲＯＣ）曲線を使用して、全範囲のアッセイカットオフ値にわたり抗原を評価して、陽性群を陰性群から区別した。表１に示されるように、ＲＯＣ ＡＵＣ ＞０．８５によりＩｇＧの検出について高性能の抗原が定義される。４つの抗原が高性能抗原としてランク付けられた：ＳＡＲＳ－ＣｏＶ－２ ＮＰ、ＳＡＲＳ－ＣｏＶ ＮＰ、ＳＡＲＳ－ＣｏＶ－２ Ｓ１＋Ｓ２、及びＳＡＲＳ－ＣｏＶ－２＿Ｓ２。追加の高性能抗原には、ＳＡＲＳ－ＣｏＶ－２ Ｓ１（マウスＦｃタグあり）、ＲＢＤ、及びＭＥＲＳ－ＣｏＶ Ｓ２があった。ヨーデン指標に基づいて７つの高性能抗原の最適な感度及び特異性も推定した。ヨーデンのＪ統計（ヨーデン指標とも呼ばれる）は、二値診断検査の性能を捕捉する１つの統計である。インフォームドネス（Informedness）は、マルチクラス事例への一般化であり、詳細な情報を得た上での判断（informed decision）の確率を推定する。最低感度はＳＡＲＳ－ＣｏＶ－２ Ｓ１で見られ、これは陽性群でのこの抗原への比較的低い反応性と相関する。最低特異性はＳＡＲＳ－ＣｏＶ－２ Ｓ２で見られ、これは陰性群のサブセットで見られたこの抗原への交差反応性と相関する。抗原を組み合わせることによる性能利得を推定するために、陽性群と陰性群との区別における性能について、７つの高性能抗原の４つまでの全ての可能な組合せをｉｎ ｓｉｌｉｃｏで検査した。各組合せでＡＵＣ、感度、及び特異性を有するＲＯＣ曲線を計算した。２つ又は３つの抗原を組み合わせることにより、明らかな性能の利得がある。ＩｇＧの場合、最良の区別は、ＳＡＲＳ－ＣｏＶ－２ Ｓ２及びＳＡＲＳ－ＣｏＶ ＮＰの２つの抗原組合せで達成され、マウスＦｃタグを有するＳＡＲＳ－ＣｏＶ－２ Ｓ１の追加でも同様の性能であった（ＡＵＣ＝０．９９４、特異性＝１、感度＝０．９４４）。４番目の抗原の追加は性能を低下させた。

[148] 表２は、高性能抗原の組合せの性能データを示す。ランク付けされた個々の各抗原について、陽性血清と陰性血清との区別についてのＲＯＣ、ＡＵＣ値並びにヨーデン指標に基づく感度及び特異性を導出し、ＲＯＣ ＡＵＣ ＞０．８６を有する高性能抗原は線の上に示す。

[149] 図１８ａ～図１８ｄは、１人の陽性確認された患者結果の一例を示す。図１８ａは、血清中の種々のＩｇＧ抗体の正規化蛍光強度を示し、２本の線は陽性確認（上）及び陰性確認（下）の平均結果を示す。図１８ｂは、血清中の種々のＩｇＭ抗体の正規化蛍光強度を示し、２本の線は陽性確認（上）及び陰性確認（下）の平均結果を示す。図１８ｃは、陽性結果と陰性結果との間のＩｇＧ抗体のプロットされたＺスコアを示し、３つの点線は、軽度、中度、及び重度の応答の種々のＺスコア閾値を表す。図１８ｄは、陽性結果と陰性結果との間のＩｇＭ抗体のプロットされたＺスコアを示し、３つの点線は種々のＺスコアを表す。

[150] より具体的には、Ａ２０血清学的検査は、人間の血中のＳＡＲＳ－ＣｏＶ－２へのＩｇＭ及びＩｇＧ抗体の定量的検出についての間接的免疫蛍光アッセイを実行する光学マイクロアレイ検査である。血清学的検査は、最近又は前の感染を示す、ＳＡＲＳ－ＣｏＶ－２への適応免疫反応を有する個人の識別を助けるものとしての使用が意図される。血清学的検査は現在、マイクロアレイの画像及びアレイ上のスポットの強度のグラフを生成する。診断基準を作成するために、既知のＲＴ－ＰＣＲ陽性及び陰性試料が、上述した装置で検査される。これは、装置が定性的「肯定」（反応性）結果又は「否定」（非反応性）結果を自律的に提供できるようにする、マイクロアレイ中の３つのＳＡＲＳ－ＣｏＶ－２抗原のそれぞれへの反応性のカットオフ閾値を確立する。
[151]

[152] マイクロアレイの説明
[153] 血清学的検査は、ディスク６８に２つの同一のマイクロアレイを含み、一方はＩｇＧの存在についての検査であり、他方はＩｇＭの存在についてのものである。抗体の２つのクラスは、ＩｇＧ又はＩｇＭレポーター抗体を使用することにより別個に調査される。２つのマイクロアレイのそれぞれは、図１９ａ及び図１９ｂに線図で示される形態を有する。マイクロアレイスポットは、以下を特徴とする。
ａ．陰性コントロール：緩衝液（１０スポット）：０．００１％のTween-20（ポリエチレングリコールソルビタンモノラウラート、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウラート）を有するリン酸緩衝食塩水（ＰＢＳ）。これらのスポットはプリント緩衝液であり、アレイのベースライン蛍光を決定するための陰性コントロールとして機能する。
ｂ．陽性コントロール１：ＨｕＩｇＧ（５スポット）：合計４０スポットで０．３～０．００１ｍｇ／ｍｌの８つの希釈濃度でプリントされたヒトＩｇＧ。これらのスポットは、ＩｇＧのレポーター抗体が、血清試料を検査する場合、アレイのカットオフ値を正確に決定することを適宜行うことを示すための陽性コントロールとして機能する。濃度ラダー（concentration ladder）は、マイクロアレイの蛍光を解釈するための大まかな指針として機能することができる。
ｃ．ＨｕＩｇＭ（５スポット）：合計４０スポットで０．３～０．００１ｍｇ／ｍｌの８つの希釈濃度でプリントされたヒトＩｇＭ。これらのスポットは、ＩｇＭのレポーター抗体が、血清試料を検査する場合、アレイのカットオフ値を正確に決定することを適宜行うことを示すための陽性コントロールとして機能する。濃度ラダーは、マイクロアレイの蛍光を解釈するための大まかな指針として機能することができる。
ｄ．陽性コントロール２：ａ．ＨｕＩｇＧ（３スポット）：０．３ｍｇ／ｍｌ、０．１ｍｇ／ｍｌ、及び０．０３ｍｇ／ｍｌの濃度でプリントされた抗ヒトＩｇＧ。これらのスポットは、試料中にヒトＩｇＧ抗体があることを示すための陽性コントロールとして機能する。ａ．ＨｕＩｇＭ（３スポット）：０．３ｍｇ／ｍｌ、０．１ｍｇ／ｍｌ、及び０．０３ｍｇ／ｍｌの濃度でプリントされた抗ヒトＩｇＭ。これらのスポットは、試料中にヒトＩｇＭ抗体があることを示すための陽性コントロールとして機能する。
ｅ．抗原：ＳＧＣ－ＳＰＩＫＥ１９２００７０１（８スポット）：ＳＡＲＳ－Ｃｏｖ－２スパイクタンパク質（University of Oxford）。０．２ｍｇ／ｍｌでプリントされる。ＳＡＲＳ－ＣｏＶ２．ＮＰ（８スポット）：ＳＡＲＳ－Ｃｏｖ－２ヌクレオカプシドタンパク質（Sinobiological）。０．２ｍｇ／ｍｌでプリントされる。ＳＡＲＳ－ＣｏＶ２．ＲＢＤ．ｍＦｃ（８スポット）：ＳＡＲＳ－Ｃｏｖ－２スパイクタンパク質（ＲＢＤ、ｍＦｃタグ）（Sinobiological）。０．２ｍｇ／ｍｌでプリントされる。
ｆ．基準（３スポット）：ストレプトアビジン、Alexa Fluor 647共役。これらのスポットは、アレイ上の最も明るいスポットであるように設計され、アレイの位置特定及び方向特定に使用される。
ｇ．ＰＢＳＴ洗浄剤（２１スポット）：ＰＢＳ＋ピンの洗浄に使用される０．０５％のTween20。
ｈ．ブランク（２スポット）：使用されないマイクロアレイロケーション。
[154]

[155] マイクロアレイ結果
[156] Ａ２０血清学的検査での各マイクロアレイの画像は、分析のためにOracle Cloud上のサーバにアップロードされる。隅基準を使用して、マイクロアレイの位置特定及び方向特定を行った後、画像を分析して、マイクロアレイにおける各スポットのスカラー値を生成する。これらの測定値は、各スポットのメジアン蛍光強度から周囲の環帯の平均蛍光強度を差し引いたものである。これらの測定値は、マイクロアレイにプリントされた３つのＳＡＲＳ－ＣｏＶ－２抗原の値をまとめたプロットと共に、ＪＳＯＮフォーマットのファイルでユーザにオンラインで提供される。ＪＳＯＮファイルは、以下の最上位構造を有する階層ファイルである。

[157] ＪＳＯＮの最上位概観

[158] 各スポットの測定値は、各スポットの完全な詳細と共にファイルの「ｓｐｏｔｓ」エントリに含まれる。

[159] ＪＳＯＮ詳細

[160] 各マイクロアレイの付随する概要図は棒グラフであり、棒グラフは、各コントロールスポットの値並びに図２０の例に示される等の各抗原の平均値及び標準偏差を報告する。これらの結果から、抗ＳＡＲＳ－ＣｏＶ－２抗体のある血液試料とない血液試料とを区別する従来の統計学的モデルが確立される。
[161]

[162] 全体システム使用
[163] 全体ユーザフロー又はシステムとのユーザ対話を図２１ａ～図２１ｅに示す。図２１ａでは、患者、ユニット１０、クラウド１３４、及びユニット１０で実行中の検査オペレータの動作がそれぞれ、４つの水平行において識別される。ステップ４００において、患者はインターネット上のポータルにログインして、利用可能な検査場所での診断検査をスケジュールする。ステップ４０２において、ポータルと通信したクラウド１３４におけるリモートサーバは患者の検査をスケジュールし、一意のＱＲコード（登録商標）を生成し、一意のＱＲコード（登録商標）は、１）検査の時刻及び場所、並びに２）どの検査を実行すべきか、すなわち、実行すべきなのは、Ａ１０に関連付けられたディスク６８であるか、Ａ２０に関連付けられたディスク６８であるか、又はＡ３０に関連付けられたディスク６８であるか、を有する。ＱＲコード（登録商標）は、患者が検査情報の使用及びプライバシーをいかに制御するかである。ステップ４０４において、ＱＲコード（登録商標）は患者に送信され、患者はＱＲコード（登録商標）を自身のスマートフォン、ラップトップ、又はコンピュータにダウンロードする。その一方で、ステップ４０６において、クラウド１３４におけるリモートサーバは、患者の予約情報を送信し、それを検査スケジュールに挿入する。手順のこの時点で、更なる動作がとられるまで、１日又は数日の休止があり得る。

[164] 図２１ｂのステップ４０８において、予約日に、患者は検査場所に行き、ステップ４１０において、画面プロンプトに応答してＱＲコード（登録商標）をユニット１０にスキャンさせる。ステップ４１２において、ＱＲコード（登録商標）の有効性がクラウド１３４においてチェックされ、リモートサーバは検査サイトに、検査にディスク６８の何れを使用すべきかを通信し、ユニット１０が特定のタイプのディスク６８を使用する許可を与える。検査オペレータは、ステップ４１４においてディスクパッケージ上の湿度レベル及び温度レベルをチェックして、ディスク６８の完全性を確認した後、ステップ４１８におけるユニット１０からの画面プロンプトに応答して、ステップ４１６においてディスクのＱＲコード（登録商標）をスキャンする。ステップ４２２において、クラウド１３４はディスクのメタデータをユニット１０に通信し、メタデータは、ディスクバッチのステータス、スピンプロトコルのＪＳＯＮファイル、及びディスク６８の品質制御テスト中に生成されたマイクロアレイ９２のグレースケールＴＩＦファイルを含む。ユニット１０は、ステップ４２０において、クラウド１３４からディスクのメタデータをダウンロードし、検査においてディスク６８を使用する認可が判断される。

[165] ステップ４２０においてディスク６８を使用する認可が拒絶されると判断される場合、ステップ４２４において、オペレータは、ディスク６８を拒絶し、別のディスクに交換するように推奨され、その後、手順はステップ４１４に戻る。ディスク６８の使用が認可される場合、ステップ４２６において、指先穿刺等の血液試料が検査オペレータにより患者から採取され、ステップ４２８において検査オペレータによりディスク６８に装填され、次にステップ４３０において、ディスク６８はユニット１０に装填される。図２１ｃのステップ４３２において、ユニット１０は、検査を開始する画面プロンプトを検査オペレータに表示する。それに応答して、ステップ４３４において、検査オペレータは画面表示上の開始ボタンをタッチする。

[166] ステップ４３６において、予備検査診断データが収集され、これは、１）各アレイにおける３つの基準スポットが可視であり、２）基準強度がマイクロアレイの元の画像の２０％以内であり、且つ３）基準スポットにピントが合っていることを確認することにより、ステップ４３８において、ディスク６８における両マイクロアレイ９２を用いて光学システムをチェックすることを含む。同様に、ステップ４４０において、ＣＰＵ ４３におけるウォッチドッグルーチンは、カメラ３２、ＬＥＤ ５６、モータ２６、及びレーザ４８からの診断データを出力する。その後、ステップ４４２において、ユニット１０は上述したようにディスク６８に対してスピンプロトコルを実行し、アッセイの終わりで各マイクロアレイ９２のグレースケール画像を撮影する。ステップ４４４において、ＣＰＵ ４３におけるウォッチドッグルーチンは、アッセイ手順中、ユニット１０を引き続き監視し、失敗の場合、エラーメッセージ表示を生成し、必要な場合には検査又はアッセイを停止させる。

[167] 各マイクロアレイ９２のカメラ３２により撮影されたグレースケールＴＩＦ画像は、図２１ｄのステップ４４６において、背景データを提供するために検査前の各マイクロアレイ、検査データを提供するために検査後の各マイクロアレイの両方で、検査前及び検査後に撮影された診断データを含むファイルと共にクラウド１３４にアップロードされる。ステップ４４８において、上述した画像処理アルゴリズムは、マイクロアレイ９２のデジタル画像を処理して、各スポット名、スポット場所、及び蛍光強度を列記したＪＳＯＮファイルを生成し、そこから診断が行われる。

[168] ＪＳＯＮ出力ファイルから、検査処理は、図２１ｅのステップ４５２において合格又は不合格として判断される。検査が合格の場合、診断の予測診断が行われ、信頼区間が計算される。予測診断は、蛍光強度又は計算されたＺスコアを使用して、ロジスティック回帰又はランダムフォレスト等の統計学的モデルから提供される。同時に、ステップ４５４において、平均蛍光強度値及び標準偏差を有する抗原のリストがプロットされる。ステップ４５６において、これらの結果はクラウド１３４から患者のスマートフォン、ラップトップ、又はコンピュータに通信され、認可されているアクセスレベルに応じて、患者は結果、グラフ、及び／又は未処理データを見ることができる。ステップ４５８において、患者は、検査データを医師、医療技師、研究施設、政府機関、又はどこでも患者が必要と考える場所に転送する選択を有する。
[169]

[170] データ連鎖識別
[171] クラウド１３４におけるリモートサーバに送信されたデータの制御は、図２２の識別連鎖３００を利用して実現される。この識別連鎖３００は、図２２に示されるようなツリーグラフとして見ることができ、各枠は、何れかの方向にトラバースすることができるツリー内のノードであり、各ノードは製造された構成要素に対応する。連鎖内の各ノードをそれぞれクエリして、対応する構成要素の情報又は製造カタログ番号、日付、出所、及びバッチというそれ自体の詳細をもたらすことができる。各検査３０２は、ＴＩＦＦパッケージ３０６を含む送信画像分析データファイル３０４に符号化され、送信画像分析データファイル３０４は、ＴＩＦＦパッケージ３０６を含み、そしてＴＩＦＦパッケージ３０６は、一意の患者／検査コード３０８、一意の機械ＩＤ ３１０、一意のカートリッジコード３１２、及び実行された検査のＵＴＣタイムスタンプが結び付けられる。検査コードを患者／検査コード３０８、機械ＩＤ ３１０、及びタイムスタンプ３１４に結び付けることは、２つの検査が同じ機械で同時に実行され得ないことにより、２つの検査結果が誤識別され得ないことを保証する。

[172] 一意のカートリッジコード３１２を取り付けることは、各検査及びその結果の一意性を更に保証するのみならず、特定の検査３０２及びその結果をその検査３０２に関わるあらゆる関連の組立体構成要素に結び付ける完全な識別連鎖も生み出す。これは完全なトレーサビリティを提供し、特定のディスク６８で使用された全ての構成要素のロット番号又は特定の構成要素ロット番号を利用する全てのディスク６８を識別できるようにする。これにより、欠陥があった検査からデータを取得し、欠陥のある構成要素ロットを特定し、又は欠陥があった構成要素ロットを利用した全てのディスクを回収できるようになる。

[173] 機械ＩＤ ３１０は、カメラシリアル番号３１６及びオンボードコンピュータ（pi raspberry）シリアル番号３１８により一意に定義される。次に、機械ＩＤ ３１０は、全ての機械的構成要素及び電気的構成要素の全てのサブ組立体の階層を提供することができる。

[174] カートリッジコード３１２は、組立体の日付３２８、マイクロアレイ情報３２２、ディスク情報３２４、並びにカートリッジに格納された試薬カタログ及びロット番号３２６を詳述するカートリッジ組立体バッチ３２０までトレースされる。ディスク情報３２４は、ディスク設計３３０及びディスク注入バッチ３３２の詳細を含む。マイクロアレイ情報３２２は、プリント日３３４、マイクロアレイレイアウト３３６、ガラススライドエッチングバッチ３３８、プリントタンパク質カタログ及びロット番号３４０、マイクロアレイで使用されるニトロセルロースロット３４２の詳細を含む。ガラススライドエッチングバッチ３３８は、ガラススライドロット３４４を指す。

[175] 実施形態の趣旨及び範囲から逸脱せずに、当業者により多くの代替及び変更を行い得る。したがって、図示の実施形態が例のみを目的として記載され、以下の実施形態及び種々の実施形態により定義される実施形態の限定として解釈されるべきではないことが理解されなければならない。

[176] したがって、図示の実施形態が例のみを目的として記載され、以下の特許請求の範囲により規定される実施形態の限定として解釈されるべきではないことが理解されなければならない。例えば、請求項の要素が以下に特定の組合せで記載されるにもかかわらず、実施形態が、先に開示された要素よりも少数、多数、又は異なる要素の他の組合せを含むことが、そのような組合せで最初に請求項に記載されない場合であっても、明示的に理解されなければならない。２つの要素が、請求項に記載される組合せで組み合わせられるとの教示は、２つの要素が互いに組み合わせられず、単独で使用されてもよく、又は他の組合せで組み合わせられてもよい請求項に記載される組合せも可能にするものとして更に理解されたい。実施形態の開示される任意の要素の除外は、実施形態の範囲内として明示的に考えられる。

[177] 種々の実施形態を説明するために本明細書で使用される言葉は、一般的に定義される意味でのみならず、本明細書における特別な定義により、一般に定義される意味の範囲を超えた構造、材料、又は動作も含むものとして理解されたい。したがって、要素が本明細書の状況において２つ以上の意味を含むものとして理解することができる場合、請求項におけるその使用は、本明細書及び言葉自体によりサポートされる考えられる全ての意味への総称として理解されなければならない。

[178] したがって、以下の特許請求の範囲の言葉又は要素の定義は、本明細書において、文字通り記載された要素の組合せのみならず、実質的に同じ結果を得るために実質的に同じ機能を実質的に同じように実行する均等な全ての構造、材料、又は動作も包含するものとして定義される。したがって、この意味では、特許請求の範囲における要素の何れか１つで、２つ以上の要素の均等な置換を行い得、又は１つの要素を請求項における２つ以上の要素で置換し得ることが考えられる。要素は、特定の組合せにおいて動作するものとして上述され得、更には最初にそのように請求項に記載され得るが、請求項に記載される組合せからの１つ又は複数の要素が、幾つかの場合ではその組合せから除外されることができ、請求項に記載される組合せが、部分的組合せ又は部分的組合せの変形に向けられ得ることを明示的に理解されたい。

[179] 現在既知であるか、又は後に考案される、当業者により見られた、請求項に記載された趣旨からのわずかな変更は、特許請求の範囲内に同等にあるものとして明示的に考えられる。したがって、現在又は後に当業者に知られる明らかな置換は、定義される要素の範囲内にあるものとして定義される。

[180] したがって、特許請求の範囲は、特に先に示され説明されたもの、概念的に均等なもの、明らかに置換することができるもの、及び実施形態の基本概念を基本的に組み込むものも包含すると理解されたい。

１０ バックボーンユニット
１２ ディスプレイ
１３ ステレオスピーカ
１４ 閉じることが可能な蓋
１６ スピンドル
１８ 外部Ethernetポート
２０ 外部ＵＳＢポート
２２ 電力スイッチ
２４ 外部ＡＣ電源コンセント
２６ ＣＤモータ
２８ ＣＤインデックス
３０ カメラ照明サブシステム
３２ カメラ
３４ 電源
３５ クロック
３６ モータコントローラ
３７ ＲＡＭメモリ
３８ 冷却ファン
３９ ｅＭＭＣフラッシュメモリ
４０ 制御基板
４１ ＣＰＵ
４２ ＣＰＵ基板
４３ 発振器
４４ 電気ヒューズ
４５ メモリ
４６ 第２の冷却ファン
４７ 温度／湿度センサ
４８ レーザ
４９ インサーキットシリアルプログラミング及びデバッグインターフェース
５０ ＱＲリーダ
５１ リミットスイッチ
５２ ブラシレスモータ駆動装置
５３ オペアンプ
５５ ファン
５６、２６８ ＬＥＤ
６１ メモリカード
６２ 第１のレーザ弁
６３ スピーカ
６４ 磁気及び光学インデックス駆動装置
６５ オーディオ増幅器
６６ ディスク搭載磁石
６８ マイクロ流体コンパクトディスク
６９ 電力コネクタ
７１ 電力管理回路
７２ 血液－血漿分離チャンバ
７４ マイクロアレイチャンバ
７６ ローパスフィルタ
７８ レンズ
８０ 電圧ブースト回路
８２ 低損失レギュレータ
８６ ＬＥＤ駆動装置
８９ バーコードリーダ
９１ ＵＳＢハブ
９２ マイクロアレイ
９３ 慣性測定ユニット
９４ 試料入口
９５ マイクロホン
９６、１０６、１０８、１１０ レーザ弁
９７ 全地球測位システム
９８ 受けチャンバ
９９ マウス／キーボード
１００、１０２、１０４ チャンバ
１１２ 弁
１１４ 廃棄物チャンバ
１１６ ＱＡハーネステストボタン
１１８ オペレータインターフェース
１２０ バックエンドソフトウェア
１２２ クライアント／Pythonモジュール
１２４ デバイス制御モジュール
１２６ クラウドモジュール
１２８ ハードウェア制御モジュール
１３０ データベースモジュール
１３２ Ｃ実行可能ライブラリ
１３４ クラウド
１３６、２３６ 位置合わせステップ
１３８、２３８ スポット検出ステップ
１４０ スポット分析ステップ
１４２ 画像
１４４ ＪＳＯＮ情報ファイル
１９３、１９７、２０１、２０３、２００５、２０７、２１１、２１３、２１５、２１６、２１８、２２０、２２２、２２４、２４６、４００、４０２、４０４、４０６、４０８、４１０、４１２、４１４、４１６、４１８、４２０、４２２、４２４、４２６、４２８、４３０、４３２、４３４、４３６、４３８、４４０、４４２、４４４、４４６、４４８、４５２、４５４、４５６、４５８ ステップ
２０９ 検出チャンバ
２６９ ＬＥＤリング基板
３００ 識別連鎖
３０２ 検査
３０４ 送信画像分析データファイル
３０６ ＴＩＦＦパッケージ
３０８ 一意の患者／検査コード
３１０ 一意の機械ＩＤ
３１２ 一意のカートリッジコード
３１４ タイムスタンプ
３１６ カメラシリアル番号
３１８ オンボードコンピュータシリアル番号
３２０ カートリッジ組立体バッチ
３２２ マイクロアレイ情報
３２４ ディスク情報
３２６ ロット番号
３２８ 組立体の日付
３３０ ディスク設計
３３２ ディスク注入バッチ
３３４ プリント日
３３６ マイクロアレイレイアウト
３３８ ガラススライドエッチングバッチ
３４０ プリントタンパク質カタログ及びロット番号
３４２ ニトロセルロースロット
３４４ ガラススライドロット

Claims (24)

1. 自動ポータブルハンドヘルド機器を使用して被験者から採取された試料を現場で診断に向けて検査して、ウイルス抗原及び／又は抗体の存在を判定する、リモートサーバに通信される自動システムであって、
   回転可能ディスクに画定された１つ又は複数のタイプのマイクロ流体回路であって、各タイプのマイクロ流体ディスクは、所定のタイプの生物検出器を使用して生検を実行して、生検測定を示す電気信号を生成するためのものである、１つ又は複数のタイプのマイクロ流体回路と、
   前記マイクロ流体回路に動作可能に位置決めされる生物検出器と、
   １つ又は複数のレーザと、
   前記マイクロ流体回路における１つ又は複数の弁と、
   所定のプロトコルに従って前記ディスクを回転させて前記生検を実行し、前記１つ又は複数のレーザを制御、給電して、前記マイクロ流体ディスクにおける１つ又は複数の弁を選択的に開き、前記生物検出器を動作させて生検測定を示す電気信号を生成し、前記生検測定を前記リモートサーバに通信し、前記実行された生検及びその対応する生検測定を前記被験者に関連付けるバックボーンユニットと、を備え、
   前記生物検出器はマイクロアレイを備え、
   生検測定を示す前記電気信号は、前記生検の前記実行において前記試料により蛍光活性化された複数のマイクロアレイスポットのデジタル画像である、システム。
2. 前記生検は、ＩｇＧ及び／又はＩｇＭについての検査を含む血清学的検査である、請求項１に記載のシステム。
3. 前記マイクロアレイにより提供される血清学的検査は、抗体及び／又は抗原検査である、請求項１に記載のシステム。
4. 前記血清学的検査はＣＯＶＩＤ－１９について検査する、請求項３に記載のシステム。
5. マイクロ流体ディスクは中心を有し、
   試料入口と、
   前記試料入口と連通し、前記試料入口よりも前記ディスクの前記中心から径方向において離れて前記ディスクに位置決めされる血液－血漿分離チャンバと、
   対応する選択的に開くことが可能な弁を通して前記血液－血漿分離チャンバと連通し、前記血液－血漿分離チャンバよりも前記ディスクの前記中心から径方向において離れて前記ディスクに位置決めされる混合チャンバと、
   対応する選択的に開くことが可能な弁を通して前記混合チャンバと連通し、前記混合チャンバよりも前記ディスクの前記中心の径方向において近くで前記ディスクに位置決めされる第１の洗浄チャンバと、
   対応する選択的に開くことが可能な弁を通して前記混合チャンバと連通し、前記混合チャンバよりも前記ディスクの前記中心の径方向において近くで前記ディスクに位置決めされる二次抗体チャンバと、
   対応する選択的に開くことが可能な弁を通して前記混合チャンバと連通し、前記混合チャンバよりも前記ディスクの前記中心の径方向において近くで前記ディスクに位置決めされる第２の洗浄チャンバと、
   前記混合チャンバと連通するマイクロアレイチャンバであって、前記マイクロアレイは前記マイクロアレイチャンバに配置され、前記マイクロアレイチャンバは、前記混合チャンバよりも前記ディスクの前記中心から径方向において離れて前記ディスクに位置決めされる、マイクロアレイチャンバと、
   サイフォン及び対応する選択的に開くことが可能な遠心脱水弁により前記マイクロアレイチャンバと連通し、前記マイクロアレイチャンバよりも前記ディスクの前記中心から径方向において離れて前記ディスクに位置決めされる廃棄物チャンバと、を備える、請求項１に記載のシステム。
6. 前記リモートサーバはクラウドサーバであり、
   前記バックボーンユニットは、前記デジタル画像を前記クラウドサーバに通信し、前記被験者を前記実行された生検及びその対応する生検測定に関連付ける対応するスキーマファイルを通信するネットワーク回路を含み、
   前記クラウドサーバは、自動モジュール式プロトコルで動作し、前記デジタル画像の前記複数のマイクロアレイスポットを位置合わせし、前記マイクロアレイの位置合わせされた前記複数のマイクロアレイスポットのそれぞれを検出し、前記デジタル画像の前記複数のマイクロアレイスポットの各マイクロアレイスポットを分析して、スカラー値を各マイクロアレイスポットに割り当て、処理済みマイクロアレイ測定データセットを生成し、
   前記クラウドサーバは、自動プロトコルで動作し、前記処理済みマイクロアレイ測定データセットを分析して、生体測定の診断を生成し、
   前記クラウドサーバは、自動プロトコルで動作して、結果を前記スキーマファイルにより決定されるように前記被験者に報告する、請求項３に記載のシステム。
7. 前記クラウドサーバは、自動制御下で、陽性及び／又は陰性指示の通信されたデータ出力の対応するＺスコアが、ＣＯＶＩＤ－１９抗原及び／又は抗体の少なくとも幾つかを共有する複数のウイルス感染のＺスコアではなくＣＯＶＩＤ－１９を示すかどうかを自動的に判定するクラウドベースモジュールを含む、請求項６に記載のシステム。
8. 前記クラウドサーバは、ＳＡＲＳ－ＣｏＶ－２、ＳＡＲＳ－ＣｏＶ、ＭＥＲＳ－ＣｏＶ、一般的な風邪コロナウイルス（ＨＫＵ１、ＯＣ４３、ＮＬ６３、２２９Ｅ）、及びインフルエンザ、アデノウイルス、メタニューモウイルス、パラインフルエンザ、及び／又はＲＳウイルスの複数のサブタイプを含む群から選択される複数の急性呼吸器感染について前記複数のマイクロアレイスポットの前記デジタル画像の陽性及び／又は陰性指示を識別する手段を備える、請求項６に記載のシステム。
9. 前記クラウドサーバは、抗原を自動的に評価し、曲線下面積（ＡＵＣ）が測定される受信者動作特性（ＲＯＣ）曲線を使用して、広範なアッセイカットオフ値にわたり抗原陰性群から抗原陽性群の出力データを区別して、ＣＯＶＩＤ－１９を診断する高性能抗原を特定するクラウドベースのモジュールを備える、請求項６に記載のシステム。
10. 前記クラウドサーバは、自動制御下で、複数の高性能抗原の組合せに対して計算された対応するヨーデン指標に基づいて、複数の高性能抗原の前記組合せからＣＯＶＩＤ－１９に最適な感度及び特異性を自動的に特定するクラウドベースのモジュールを備える、請求項６に記載のシステム。
11. 自動ポータブルハンドヘルド機器を使用して被験者から採取された試料を現場で診断に向けて検査して、血清学的検査においてウイルス抗原及び／又は抗体の存在を判定し、ＣＯＶＩＤ－１９を検出する、クラウドベースのサーバに通信される自動システムであって、
    生検測定を示すデジタル画像を生成するマイクロアレイを使用して生検を実行するための、回転可能なディスクに画定されたマイクロ流体回路と、
    前記マイクロ流体回路に動作可能に位置決めされる複数のマイクロアレイスポットを有するマイクロアレイと、
    前記マイクロ流体回路における１つ又は複数の弁と、
    １つ又は複数のレーザと、
    蛍光透視マイクロアレイリーダと、
    所定のプロトコルに従って前記ディスクを回転させて、前記生検を実行し、前記１つ又は複数のレーザを制御、給電して、マイクロ流体ディスクにおける１つ又は複数の弁を選択的に開き、前記蛍光透視マイクロアレイリーダを動作させて、生検測定を示す前記デジタル画像を生成し、前記デジタル画像を前記クラウドベースのサーバに通信し、前記実行された生検及びその対応する生検測定を前記被験者に関連付けるバックボーンユニットであって、前記デジタル画像は、前記生検の前記実行において前記試料により蛍光活性化された複数のマイクロアレイスポットのデジタル画像である、バックボーンユニットと、を備え、前記マイクロ流体ディスクは、中心を有し、
    試料入口と、
    前記試料入口と連通し、前記試料入口よりも前記ディスクの前記中心から径方向において離れて前記ディスクに位置決めされる血液－血漿分離チャンバと、
    対応する選択的に開くことが可能な弁を通して前記血液－血漿分離チャンバと連通し、前記血液－血漿分離チャンバよりも前記ディスクの前記中心から径方向において離れて前記ディスクに位置決めされる混合チャンバと、
    対応する選択的に開くことが可能な弁を通して前記混合チャンバと連通し、前記混合チャンバよりも前記ディスクの前記中心の径方向において近くで前記ディスクに位置決めされる第１の洗浄チャンバと、
    対応する選択的に開くことが可能な弁を通して前記混合チャンバと連通し、前記混合チャンバよりも前記ディスクの前記中心の径方向において近くで前記ディスクに位置決めされる二次抗体チャンバと、
    対応する選択的に開くことが可能な弁を通して前記混合チャンバと連通し、前記混合チャンバよりも前記ディスクの前記中心の径方向において近くで前記ディスクに位置決めされる第２の洗浄チャンバと、
    前記混合チャンバと連通するマイクロアレイチャンバであって、前記マイクロアレイは前記マイクロアレイチャンバに配置され、前記マイクロアレイチャンバは、前記混合チャンバよりも前記ディスクの前記中心から径方向において離れて前記ディスクに位置決めされる、マイクロアレイチャンバと、
    サイフォン及び対応する選択的に開くことが可能な遠心脱水弁により前記マイクロアレイチャンバと連通し、前記マイクロアレイチャンバよりも前記ディスクの前記中心から径方向において離れて前記ディスクに位置決めされる廃棄物チャンバと、を備え、
    前記バックボーンユニットは、前記デジタル画像を前記クラウドサーバに通信し、前記被験者を前記実行された生検及びその対応する生検測定に関連付ける対応するスキーマファイルを通信するネットワーク回路を含み、
    前記クラウドサーバは、自動モジュール式プロトコルで動作し、前記デジタル画像の前記複数のマイクロアレイスポットを位置合わせし、前記マイクロアレイの位置合わせされた前記複数のマイクロアレイスポットのそれぞれを検出し、前記デジタル画像の前記複数のマイクロアレイスポットの各マイクロアレイスポットを分析して、スカラー値を該各マイクロアレイスポットに割り当て、処理済みマイクロアレイ測定データセットを生成し、
    前記クラウドサーバは、自動プロトコルで動作し、前記処理済みマイクロアレイ測定データセットを分析して、生体測定の診断を生成し、
    前記クラウドサーバは、自動プロトコルで動作して、結果を前記スキーマファイルにより決定されるように前記被験者に報告する、システム。
12. 前記クラウドサーバは、自動制御下で、陽性及び／又は陰性指示の通信されたデータ出力の対応するＺスコアが、ＣＯＶＩＤ－１９抗原及び／又は抗体の少なくとも幾つかを共有する複数のウイルス感染のＺスコアではなくＣＯＶＩＤ－１９を示すかどうかを自動的に判定するクラウドベースモジュールを含む、請求項１１に記載のシステム。
13. 前記クラウドサーバは、ＳＡＲＳ－ＣｏＶ－２、ＳＡＲＳ－ＣｏＶ、ＭＥＲＳ－ＣｏＶ、一般的な風邪コロナウイルス（ＨＫＵ１、ＯＣ４３、ＮＬ６３、２２９Ｅ）、及びインフルエンザ、アデノウイルス、メタニューモウイルス、パラインフルエンザ、及び／又はＲＳウイルスの複数のサブタイプを含む群から選択される複数の急性呼吸器感染について前記複数のマイクロアレイスポットの前記デジタル画像の陽性及び／又は陰性指示を識別する手段を備える、請求項１１に記載のシステム。
14. 前記クラウドサーバは、抗原を自動的に評価し、曲線下面積（ＡＵＣ）が測定される受信者動作特性（ＲＯＣ）曲線を使用して、広範なアッセイカットオフ値にわたり抗原陰性群から抗原陽性群の出力データを区別して、ＣＯＶＩＤ－１９を診断する高性能抗原を特定するクラウドベースのモジュールを備える、請求項１１に記載のシステム。
15. 前記クラウドサーバは、自動制御下で、複数の高性能抗原の組合せに対して計算された対応するヨーデン指標に基づいて、複数の高性能抗原の前記組合せからＣＯＶＩＤ－１９に最適な感度及び特異性を自動的に特定するクラウドベースのモジュールを備える、請求項１１に記載のシステム。
16. 自動ポータブルハンドヘルド機器を使用して被験者から採取された試料を現場で診断に向けて検査して、ウイルス抗原及び／又は抗体の存在を判定する、リモートサーバに通信される自動システムを動作させる方法であって、
    前記試料を試料入口に導入することと、
    前記試料入口と連通し、前記試料入口よりもディスクの中心から径方向において離れて前記ディスクに位置決めされる血液－血漿分離チャンバに前記試料を移送することと、
    前記ディスクを５５００ｒｐｍで５分間回転させることにより血漿から血液を分離することと、
    レーザ溶融可能プラグを使用して第１の弁を開くことであって、前記第１の弁は前記血液－血漿チャンバと、選択的に開くことが可能な第１の弁を通して前記血液－血漿分離チャンバと連通し、前記血液－血漿分離チャンバよりも前記ディスクの前記中心から径方向において離れて前記ディスクに位置決めされた混合チャンバとの間で前記ディスクの導管に配置される、開くことと、
    血清を前記混合チャンバ及び前記混合チャンバと連通するマイクロアレイチャンバに移送することであって、複数のマイクロアレイスポットを有するマイクロアレイは前記マイクロアレイチャンバに配置され、前記マイクロアレイチャンバは、前記混合チャンバよりも前記ディスクの前記中心から径方向において離れて前記ディスクに位置決めされる、移送することと、
    前記試料を前記マイクロアレイチャンバにおいて２７００～５４２８ｒｐｍで４０サイクル往復させ、１７０ｒｐｍでのプライミングが続き、１０００ｒｐｍで５分間、サイフォン及び対応する選択的に開くことが可能な遠心脱水弁により前記マイクロアレイチャンバと連通し、前記マイクロアレイチャンバよりも前記ディスクの前記中心から径方向において離れて前記ディスクに位置決めされる廃棄物チャンバに排出することと、
    レーザ溶融可能プラグを使用して第２の弁を開くことであって、前記第２の弁は前記混合チャンバと、対応する選択的に開くことが可能な弁を通して前記混合チャンバと連通し、前記混合チャンバよりも前記ディスクの前記中心の径方向において近くで前記ディスクに位置決めされた第１の洗浄チャンバとの間で前記ディスクの導管に配置される、開くことと、
    第１の洗浄剤を前記第１の洗浄チャンバから前記混合チャンバを通して前記マイクロアレイチャンバに移送することと、
    前記第１の洗浄剤を前記マイクロアレイチャンバにおいて２７００～５４２８ｒｐｍで２０サイクル往復させ、１７０ｒｐｍでのプライミングが続き、１０００ｒｐｍで２分間、前記廃棄物チャンバに排出することと、
    レーザ溶融可能プラグを使用して第３の弁を開くことであって、前記第３の弁は前記混合チャンバと、対応する選択的に開くことが可能な弁を通して前記混合チャンバと連通し、前記混合チャンバよりも前記ディスクの前記中心の径方向において近くで前記ディスクに位置決めされた二次抗体チャンバとの間で前記ディスクの導管に配置される、開くことと、
    二次抗体を前記二次抗体チャンバから前記混合チャンバを通して前記マイクロアレイチャンバに移送することと、
    前記二次抗体を前記マイクロアレイチャンバにおいて２７００～５４２８ｒｐｍで２０サイクル往復させ、１７０ｒｐｍでのプライミングが続き、１０００ｒｐｍで２分間、前記廃棄物チャンバに排出することと、
    レーザ溶融可能プラグを使用して第４の弁を開くことであって、前記第４の弁は前記混合チャンバと、対応する選択的に開くことが可能な弁を通して前記混合チャンバと連通し、前記混合チャンバよりも前記ディスクの前記中心の径方向において近くで前記ディスクに位置決めされた第２の洗浄チャンバとの間で前記ディスクの導管に配置される、開くことと、
    第２の洗浄剤を前記第２の洗浄チャンバから前記混合チャンバを通して前記マイクロアレイチャンバに移送することと、
    前記第２の洗浄剤を前記マイクロアレイチャンバにおいて２７００～５４２８ｒｐｍで２０サイクル往復させ、１７０ｒｐｍでのプライミングが続き、１０００ｒｐｍで２分間、前記廃棄物チャンバに排出することと、
    レーザ溶融可能なプラグを使用して第５の弁を開くことであって、前記第５の弁は前記マイクロアレイチャンバと前記廃棄物チャンバとの間で前記ディスクの導管に配置される、開くことと、
    前記ディスクを５５００ｒｐｍで１分間回転させることにより前記マイクロアレイチャンバを遠心脱水することと、
    前記マイクロアレイの前記試料により蛍光活性化された前記複数のマイクロアレイスポットの透過誘導デジタル画像を撮影することができる位置に前記マイクロアレイチャンバを移動させることと、
    前記マイクロアレイの前記試料により蛍光活性化された前記複数のマイクロアレイスポットの前記透過誘導デジタル画像を生成することと、を含む方法。
17. 前記デジタル画像をクラウドサーバに通信し、前記被験者を前記実行された生検及びその対応する生検測定に関連付ける対応するスキーマファイルを通信するネットワーク回路を含むバックボーンユニットを使用して、前記デジタル画像を通信することと、
    自動モジュール式プロトコルで動作する前記クラウドサーバにおいて前記デジタル画像の前記複数のマイクロアレイスポットを位置合わせすることと、
    自動モジュール式プロトコルで動作する前記クラウドサーバにおいて前記マイクロアレイの位置合わせされた前記複数のマイクロアレイスポットのそれぞれを検出することと、
    自動モジュール式プロトコルで動作する前記クラウドサーバにおいて前記デジタル画像の前記複数のマイクロアレイスポットの各マイクロアレイスポットを分析することであって、それにより、スカラー値を該各マイクロアレイスポットに割り当て、処理済みマイクロアレイ測定データセットを生成する、分析することと、
    前記処理済みマイクロアレイ測定データセットを分析することであって、それにより、自動プロトコルで動作する前記クラウドサーバにおいて生体測定の診断を生成する、分析することと、
    自動プロトコルで動作する前記クラウドサーバを使用して、前記スキーマファイルにより決定されるように結果を前記被験者に報告することと、を更に含む、請求項１６に記載の方法。
18. 前記処理済みマイクロアレイ測定データセットを分析することは、ＳＡＲＳ－ＣｏＶ－２、ＳＡＲＳ－ＣｏＶ、ＭＥＲＳ－ＣｏＶ、一般的な風邪コロナウイルス（ＨＫＵ１、ＯＣ４３、ＮＬ６３、２２９Ｅ）、及びインフルエンザ、アデノウイルス、メタニューモウイルス、パラインフルエンザ、及び／又はＲＳウイルスの複数のサブタイプを含む群から選択される複数の急性呼吸器感染について前記複数のマイクロアレイスポットの前記デジタル画像の陽性及び／又は陰性指示を識別することを含む、請求項１７に記載の方法。
19. 自動ポータブルハンドヘルド機器を使用して被験者から採取された試料を現場で診断に向けて検査して、ウイルス抗原及び／又は抗体の存在を判定する、リモートクラウドベースのサーバに通信されるデータチェーン識別の方法であって、前記データチェーン識別は、前記試料により蛍光活性化された複数のマイクロアレイスポットを有するマイクロアレイを含むマイクロ流体ディスクにおいて実行される前記ウイルス抗原及び／又は抗体のアッセイの画像ファイルに含まれ、前記方法は、
    一意の患者／検査コード、一意の機械ＩＤ、一意のカートリッジコード、及び前記アッセイのＵＴＣタイムスタンプへの再帰的にアクセス可能なノードを含むツリーグラフとして構造化された前記データチェーン識別を提供することを含み、
    前記機械ＩＤは、カメラシリアル番号及びオンボードコンピュータ（pi raspberry）シリアル番号により一意に定義され、
    前記カートリッジコードは、カートリッジアセンブリバッチにより定義され、カートリッジアセンブリバッチは、組み立て日、マイクロアレイ情報、ディスク情報、及び試薬カタログ、及びロット番号を詳述し、
    前記ディスク情報は、ディスク設計及びディスク注入バッチにより定義され、
    前記マイクロアレイ情報は、プリント日、マイクロアレイレイアウト、ガラススライドエッチングバッチ、プリントタンパク質カタログ及びロット番号、並びに前記マイクロアレイで使用されるニトロセルロースロットにより定義され、
    前記ガラススライドエッチングバッチはガラススライドロットにより定義される方法。
20. 自動ポータブルハンドヘルド機器を使用して患者から採取された試料を現場で診断に向けて検査して、ウイルス抗原及び／又は抗体の存在を判定する、リモートサーバに通信される自動システムのユーザフローを調整する方法であって、１つ又は複数のタイプのマイクロ流体回路は回転可能ディスクに画定され、各タイプのマイクロ流体ディスクは、前記マイクロ流体ディスクに配置された所定のタイプの生物検出器を使用して生検を実行して、バックボーンユニットから生検測定を示す電気信号を生成し、前記バックボーンユニットは、所定のプロトコルに従って前記ディスクを回転させて前記生検を実行し、前記生物検出器を動作させて、生検測定を示す電気信号を生成し、前記生検測定を前記リモートサーバに通信し、前記実行された生検及びその対応する生検測定を前記患者に関連付け、前記方法は、前記患者、前記ポータブルハンドヘルド機器、クラウドベースのサーバ、及び前記ポータブルハンドヘルド機器の検査オペレータの間でタスクを調整し、前記方法は、
    クラウドポータルにログインして、前記患者によりある場所での自動診断検査をスケジュールすることと、
    前記検査を自動的にスケジュールし、一意のＱＲプライバシー及び制御コードを生成することであって、それにより、前記患者は全ての検査結果の通信を制御し、前記一意のＱＲプライバシー及び制御コードは、前記患者、前記検査の時刻及び場所、並びに前記生検で使用すべき前記ディスクを識別する、自動的にスケジュールし生成することと、
    前記一意のＱＲプライバシー及び制御コードを前記患者に自動的に通信することと、
    前記患者についての予約情報を前記検査オペレータに自動的に通信することと、
    前記患者により前記一意のＱＲプライバシー及び制御コードを前記検査場所で前記検査オペレータに提示し、前記一意のＱＲプライバシー及び制御コードを前記クラウドベースのサーバに送信することと、
    前記一意のＱＲプライバシー及び制御コードが前記クラウドベースのサーバにおいて有効であるか否かを自動的に判断し、対応する生検に指定されたタイプのディスクにおける前記検査を自動的に場合によって認可することと、
    前記ディスク上のコードを検証スキャンして、指定されたタイプのディスクを確認し、前記スキャンされたコードを前記クラウドベースのサーバに通信して、前記検査オペレータにより前記識別されたディスクを前記ポータブルハンドヘルド機器に装填することと、
    前記クラウドベースのサーバにおいて前記ポータブルハンドヘルド機器に装填された前記ディスクの前記スキャンされたコードを自動的にチェックし、正確な場合、前記ディスクのメタデータを前記クラウドベースのサーバから前記ポータブルハンドヘルド機器にダウンロードすることと、
    前記患者から標本を採取し、前記検査オペレータにより前記標本を前記ディスクに装填することと、
    前記検査オペレータにより、前記ポータブルハンドヘルド機器において前記自動検査を開始することと、
    前記ポータブルハンドヘルド機器において前記ディスクを使用して前記生検を自動的に実行して、前記生検のデジタルデータ結果を生成することと、
    前記生検の前記デジタルデータ結果を前記クラウドベースのサーバに自動的に通信することと、
    前記クラウドベースのサーバにおいて前記生検の前記デジタルデータ結果を自動的にデータ処理して、予測診断分析を生成することと、
    前記予測診断分析を前記クラウドベースのサーバから患者により制御されるデバイスに自動的に通信することと、を含み、
    前記生検は、前記ポータブルハンドヘルド機器におけるマイクロアレイを検出器として使用して実行され、
    生検測定を示す前記電気信号は、前記生検の前記実行において前記試料により蛍光活性化された複数のマイクロアレイスポットの画像である、方法。
21. 前記一意のＱＲプライバシー及び制御コードを提示した場合のみ、前記予測診断分析を前記患者により制御されるデバイスから他に通信することを更に含む、請求項２０に記載の方法。
22. 前記ポータブルハンドヘルド機器における前記ディスクを使用して前記生検を自動的に実行して、前記生検のデジタルデータ結果を生成することは、前記マイクロアレイの検査前診断を実行して、少なくとも３つの基準が可視であり、基準強度が元画像の２０％以内であり、基準が前記ポータブルハンドヘルド機器におけるデータカメラによりピントがあっていると判断することを含む、請求項２０に記載の方法。
23. 前記予測診断分析を前記クラウドベースのサーバから患者により制御されるデバイスに自動的に通信することは、予測及び対応する信頼区間を自動的に生成することを含む、請求項２０に記載の方法。
24. 患者により制御されるデバイスと組み合わせた自動診断手順のシステムであって、
    有形媒体に記憶することが可能であり、患者及び前記患者に対して実行される現場でのポータブル医療アッセイを識別する一意のプライバシーコードであって、前記一意のプライバシーコードの使用は、前記患者及び生検に関連する任意の通信、前記患者及び生検に関連する医療データの使用及びプライバシー並びに関連する診断へのアクセスを制御する、一意のプライバシーコードと、
    前記患者からの標本のマイクロ流体ディスクにおける研究所品質アッセイを実行するモバイルフィールドデバイスであって、前記ディスクでは、ウイルス、バクテリア、真菌類、又はバイオマーカを直接測定する表面弾性波（ＳＡＷ）検出器、人間の抗体免疫反応を測定する抗体マイクロアレイであって複数のマイクロアレイスポットを有する抗体マイクロアレイ、及び／又はウイルスの直接ＲＮＡ検出を行う逆転写ポリクローン反復（ＲＴ－ＰＣＲ）フォトメトリック検出器が利用され、前記モバイルフィールドデバイスは、前記現場でのポータブル生検を実行するのに必要な特殊な医療訓練を受けていないオペレータにより使用が可能であり、前記モバイルフィールドデバイスは、前記モバイルフィールドデバイスにおける前記医療データの診断的処理なしで前記医療データを蛍光活性化された前記複数のマイクロアレイスポットの画像に基づいて生成する、モバイルフィールドデバイスと、
    クラウドベースのリモートサーバであって、前記モバイルフィールドデバイスから通信を受信し、前記モバイルフィールドデバイスからの前記医療データを、前記患者を識別する前記一意のコードと関連して自動的に記憶して、人間の介入なしで予測診断を生成し、自動的に処理、分析し、前記クラウドベースのリモートサーバは、患者により選択された医師、医療提供者、政府の部署、及び／又は前記患者により選択された他の者に更に推奨するために、前記予測診断及び任意の関連する医療分析情報を前記患者により制御されるデバイスに自動的に通信する、クラウドベースのリモートサーバと、を備えるシステム。

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