(57)【要約】  入口および出口を有するチャネルを規定する基板を備え、基板の少なくとも一部分は光透過性であり、入口と出口との間のチャネルの少なくとも一部分内にある粒子が基板を通って光学的に検出されることが可能であるフロースルーセルが開示されており、入口から出口までチャネルを通って液体試料を流しながら、これらが光学的に検出されることのできるチャネル内でその寸法が限界寸法を超える粒子を液体試料から保持することができるために、フロースルーセルは、粒子が光学的に検出されることのできるチャネルの少なくとも一部分の下流側に設置されている液透過性粒子保持手段を備える。フロースルーセルは、特に、飲料水中の微生物の検出に適用可能である。
2009544030.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入口および出口を有するチャネルを規定する基板を備え、基板の少なくとも一部分は光透過性であり、入口と出口との間のチャネルの少なくとも一部分内にある粒子が基板を通って光学的に検出されることが可能であるフロースルーセルであって、入口から出口までチャネルを通って液体試料を流しながら、チャネル内でその寸法が限界寸法を超える粒子を液体試料から保持し、限定寸法を超える粒子が光学的に検出できるようにするために、フロースルーセルが、粒子が光学的に検出されることのできるチャネルの少なくとも一部分の下流側に設置されている液透過性粒子保持手段を備える、フロースルーセル。
【請求項２】
基板が複数の前記チャネルを規定する、請求項１に記載のフロースルーセル。
【請求項３】
チャネルの入口が、規則的なパターンで配置されている、請求項２に記載のフロースルーセル。
【請求項４】
チャネルの入口が、回転対称のパターンで配置されている、請求項３に記載のフロースルーセル。
【請求項５】
フロースルーセルに液体試料を吸い込むように適合されている、請求項１から４のいずれか一項に記載のフロースルーセル。
【請求項６】
複数またはそれぞれのチャネルが毛細管寸法を有する、請求項５に記載のフロースルーセル。
【請求項７】
複数またはそれぞれのチャネルに液体試料を吸い込むための吸上手段をさらに備える、請求項５または請求項６に記載のフロースルーセル。
【請求項８】
吸上手段が、吸上手段および液透過性粒子保持手段の両方として機能する、請求項７に記載のフロースルーセル。
【請求項９】
基板が複数の前記チャネルを規定し、基板が、複数のチャネルの出口が中で開口する中心開口部をさらに備える、請求項１から８のいずれか一項に記載のフロースルーセル。
【請求項１０】
チャネルの出口が基板によって部分的にのみ囲まれるように、複数のチャネルの壁が中心開口部に延びる、請求項９に記載のフロースルーセル。
【請求項１１】
第１および第２の基板部分を備え、複数またはそれぞれのチャネルが、１つの基板部分をエッチングすることによって形成された、請求項１０に記載のフロースルーセル。
【請求項１２】
第１および第２の基板部分と、第１および第２の基板部分間に設置される層の形をした第３の基板部分とを備え、第１、第２、および第３の基板部分が共に、１つ以上のチャネルの長さの少なくとも一部分を規定する、請求項１から１１のいずれか一項に記載のフロースルーセル。
【請求項１３】
第３の基板部分が接着剤層である、請求項１２に記載のフロースルーセル。
【請求項１４】
基板が複数の前記チャネルを規定し、基板が、複数のチャネルの出口が中で開口する中心開口部を備え、各チャネルがその長さの一部分に沿って囲まれている、請求項１２または請求項１３に記載のフロースルーセル。
【請求項１５】
粒子保持手段が取り外し可能である、請求項１から１４のいずれか一項に記載のフロースルーセル。
【請求項１６】
複数のチャネルの出口が、同じ取り外し可能の液透過性粒子保持手段の異なる領域に開口している、請求項１６に記載のフロースルーセル
【請求項１７】
基板を保持する基板保持部材を備え、粒子が光学的に検出可能である少なくとも一部分にある複数のチャネルと、拡大鏡を有し、粒子が光学的に検出されることのできる保持基板のチャネルの一部分にある粒子を光学的に検出するように構成されている光学的検出器と、保持基板を移動させるように操作可能であるアクチュエータ、および、拡大鏡を移動させるように操作可能であるアクチュエータの一方または両方とを備え、粒子が前記基板の連続したチャネル内で順番に光学的に検出されることができるように、連続したチャネルを順番に拡大鏡と位置合わせする、検出装置。
【請求項１８】
検出装置の基板保持部材によって保持可能である基板を備える、請求項１７に記載の検出装置および請求項１から１６のいずれか一項に記載のフロースルーセルを備えるシステム。
【請求項１９】
検出装置が、粒子が検出されることのできる少なくとも一部分のチャネル内で蛍光を励起するための光源を備える、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
液体試料がチャネル導入される前に、液体試料を着色剤またはラベルと混合するための混合手段を備える、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
液体試料がチャネルの入口を通ってチャネルに導入される前に液体試料を濾過する試料濾過手段を備える、請求項１８から２０のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２２】
微生物および／または細胞を検出するように適合されている、請求項１８から２１のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２３】
それぞれが入口および出口を有する複数のチャネルを規定する基板を備え、基板の少なくとも一部分が光透過性であり、それぞれのチャネルの入口と出口との間の各チャネルの少なくとも一部分内にある粒子が、基板を通って光学的に検出されることができるフロースルーセルであって、吸上手段が複数のチャネルのそれぞれの入口に液体試料を吸い込むように操作可能となるように、吸上手段が複数のチャネルの出口間に延びている、フロースルーセル。
【請求項２４】
各チャネルが、粒子が光学的に検出されることのできるそれぞれのチャネルの少なくとも一部分の下流側に設置される液透過性粒子保持手段を備える、請求項２３に記載のフロースルーセル。
【請求項２５】
それぞれが入口および出口を有する複数のチャネルを規定する基板を備え、基板の少なくとも一部分が光透過性であり、それぞれのチャネルの入口と出口との間の各チャネルの少なくとも一部分内にある粒子が、基板を通って光学的に検出されることができるフロースルーセルであって、基板が孔を備え、複数のチャネルのそれぞれの出口が孔に開口している、フロースルーセル。
【請求項２６】
液透過性粒子保持手段が、孔内に設置され、各チャネル内で粒子を保持するために各チャネルと接触している、請求項２５に記載のフロースルーセル。
【請求項２７】
吸上手段が孔内に設置され、各チャネルと液体連通している、請求項２５または請求項２６に記載のフロースルーセル。
【請求項２８】
液体試料中の粒子を検出するための方法であって、方法が、請求項１から１６のいずれか一項に記載のフロースルーセルの基板の複数または１つのチャネルに入口を介して液体試料を導入し、チャネルを通って出口に試料が流れるようにするステップと、粒子が検出されることのできるチャネルの少なくとも一部分にある粒子を検出するステップとを含む、方法
【請求項２９】
フロースルーセルが、フロースルーセルに液体試料を吸い込むように適合されている請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
液体試料中の粒子を検出するステップが、拡大鏡を有し、物質が光学的に検出されることができるチャネルの一部分にある粒子を光学的に検出するように構成されている光学的検出器を備えた検出装置を使用するステップを含む、請求項２８または請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
方法が、試料濾過手段を使用して、複数または１つのチャネルの入口に液体試料を導入する前に液体試料を濾過するステップを含む、請求項２８から３０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３２】
複数または１つのチャネルに液体試料を導入する前に液体試料をラベルまたは着色剤と混合するステップを含む、請求項２８から３１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３３】
請求項２８から３２のいずれか一項に記載の、粒子の存在、粒子の欠如、および／または、存在する粒子の数を検出する方法。
【請求項３４】
請求項２８から３３のいずれか一項に記載の、クリプトスポリジウム接合子嚢および／またはランブル鞭毛虫嚢胞を検出する方法。
【請求項３５】
液体供給源から試料を周期的に採取し、異なるフロースルーセルのチャネルにこれらを導入するステップを含む、請求項２８から３４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３６】
液体を１つのチャネルまたは複数のチャネルの出口に加えることによって、１つのチャネルまたは複数のチャネルから保持された粒子を除去し、１つのチャネルまたは複数のチャネルを通して出口から入口まで液体を後方に流すステップをさらに含む、請求項２８から３５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３７】
液体が入口に流れる、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
基板が、１つ以上のチャネルの出口と液体連通しており、液体を１つ以上のチャネルに吸い込む吸上手段を備え、液体を吸上手段に加えることによって、液体が１つのチャネルの出口または複数のチャネルの出口に加えられる、請求項３６または請求項３７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、一般に粒子、および特に微生物の検出のために有用であるフロースルーセルに関する。
【背景技術】
【０００２】
発明に対する背景
ここで、本発明に関連する問題を、飲料水中のクリプトスポリジウム接合子嚢を検出する例示的な出願を参照しつつ考察することとする。ただし、同じ原理が他の媒体中における他の粒子および他の微生物の検出に適用される。
【０００３】
公衆衛生にとって重要となるのは、たとえば原生動物のクリプトスポリジウムやランブル鞭毛虫などの病原性微生物を探して、飲料水を検査することである。これらの微生物は微量で病原となり得るので、多量の液体試料を検査することの可能な高感度試験を提供することが有利となる。
【０００４】
特にクリプトスポリジウム接合子嚢またはジアルジア嚢胞に結合する蛍光マーカや、微分干渉コントラスト顕微鏡検査法などの技術を使用して、光学顕微鏡検査によってこれらの原生動物を乾燥しマウントされたスライド上で検出することが知られている。クリプトスポリジウム接合子嚢の直径は、３〜７ミクロンである。ジアルジア嚢胞は、一般に、長さが８〜１８ミクロンであり、幅が５〜１５のミクロンである。特に分析者が極めて低濃度の微生物を探している場合、手動の実験室顕微鏡検査法は手間がかかる。
【０００５】
顕微鏡スライドを検査して、クリプトスポリジウム接合子嚢およびランブル鞭毛虫嚢胞を検出する自動法が、米国特許第６，００５，９６４号（リードら）に記載されている。しかし、分析されることになっている試料中の任意の微生物が大きな表面積にわたって分散し、時間のかかる自動検査法が必要となり、誤差が生じるリスクが増大する。
【０００６】
米国特許出願第２００４／０２０１８４５号（クイストら）が開示しているのは、レーザビームと検出器の構成とを使用して小さな検出領域を通過する微生物から散乱されるレーザ光を検出し、光散乱のパターンから微生物を特定する、流水試料中の微生物を検出し特定する方法である。しかし、記載されている装置を通過する微生物のうちのわずかな割合しか特定されず、検出された微生物を保持する機構も設けられておらず、結果を確認するのが困難になる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、液体試料中の粒子状の対象を検出するための、特に多量の水における低濃度の病原性微生物の検出に適用可能である、改良された装置および方法を提供することを目的とする。本発明のいくつかの実施形態は、従来の顕微鏡スライドを改良して、多量の水における微生物の検出を容易にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
発明の概要
本発明の第１の態様によると、入口および出口を有するチャネルを規定する基板を備え、基板の少なくとも一部分は光透過性であり、入口と出口との間のチャネルの少なくとも一部分内にある粒子が基板を通って光学的に検出されることが可能であるフロースルーセ
ルが提供され、フロースルーセルは、粒子が光学的に検出されることのできるチャネルの少なくとも一部分の下流側に設置されている液透過性粒子保持手段を備え、入口から出口までチャネルを通って液体試料を流しながら、チャネル内でその寸法が限界寸法を超える粒子を液体試料から保持し、限界寸法を超える粒子が光学的に検出されるようにする。
【０００９】
液透過性粒子保持手段は、その寸法が限界寸法を超える粒子を保持するが、液体を通過させることができる機能を果たす。液透過性粒子保持手段は、サイズ排除フィルタを備えていてもよい。好ましくは、液透過性粒子保持手段は、細胞および／または微生物保持手段である。
【００１０】
したがって、微生物などの粒子は、チャネル内に保持されることができ、ここで、これらは光学的検出手段によって光学的に検出されることができる。それによって、微生物などの粒子は多量の試料から濃縮されることができる。これによって、多量の試料を分析する際の技術の感度および／またはその効率を改善することができる。液透過性粒子保持手段が存在することによって、この試料の後に他の液体が粒子を失うことなくチャネルを通過することが可能となり、様々な解析手順が可能になる。たとえば、着色剤や免疫蛍光ラベルなどのラベルが入口から出口までチャネルを通過されることができ、任意選択的に洗浄ステップが続き、保持されている微生物などの粒子が着色されるかまたはラベル付けされることができる。
【００１１】
液透過性粒子保持手段が存在することによって、フロースルーセルを保持して、特定の試料中で識別された粒子を記録することもまた可能になる。このことによって、試料を後の段階で再度分析することが可能になる。
【００１２】
粒子は、細胞（哺乳類の組織細胞など）であってもよい。好ましくは、粒子は、たとえばクリプトスポリジウム接合子嚢やジアルジア嚢胞などの微生物である。
【００１３】
基板は、複数のこのようなチャネルを規定することができる。その結果、液体試料が複数またはそれぞれのチャネルを通過することができる。
【００１４】
複数またはそれぞれのチャネルの比較的制限された空間内で、微生物などの粒子を検出するために、光学的検出手段（後述）が使用可能である。好都合にも、フロースルーセルは、光学顕微鏡による分析に適し得る。フロースルーセルは、顕微鏡スライドとして使用可能となるように構成されてもよい。したがって、基板および／またはフロースルーセルは全体として、実質的に平面でもよく、基板は、好ましくは平行の第１および第２の主表面を有する。好ましくは、チャネルは、第１および第２の主表面に対して実質的に平行に走る。好ましくは、チャネルは、同一平面上にある。好ましくは、基板は、チャネル間で連続的に延びる。この構成によって、顕微鏡による基板の撮像に影響を及ぼし得る切れ目が減少するか、または除去される。入口は、主表面のうちの１つに設置されてもよい。入口は、基板の縁部に設置されてもよい。
【００１５】
フロースルーセルは、顕微鏡スライドであってもよい。フロースルーセルは実質的に円形であってもよく、好ましくは、フロースルーセルは円形の顕微鏡スライドである。
【００１６】
好ましくは、光は第１の表面から第２の表面まで基板を通過することができる。このことによって、基板を通した光学分析が容易になる。基板は完全に光透過性であってもよくたとえば、基板が完全に透明であってもよい。
【００１７】
好ましくは、基板は、入口および出口を有する複数のチャネルを規定する。２つ以上のチャネルが、同じ入口および／または同じ出口を共有していてもよいが、各チャネルは、
好ましくは別々の入口を有する。好ましくは、各チャネルはまた、別々の出口を有する。１つまたはそれぞれの入口は、チャネルに直交し、かつ／または、基板の厚さに平行である細長い穴を備えていてもよい。
【００１８】
好ましくは、複数のチャネル（一般にチャネルのすべて）の出口は、同じ液透過性粒子保持手段の異なる領域に開口している。液透過性粒子保持手段は、好ましくは取り外し可能である。このことによって、保持された粒子をフロースルーセルから分離して調査することが可能になる。
【００１９】
好ましくは、複数のチャネルの入口は、規則的なパターンで間隔を置いて配置されている。このことによって、試料を入口に自動的に分配することが容易になる。チャネルは、規則的なパターンで間隔を置いて配置されていてもよい。
【００２０】
好ましくは、複数のチャネルの入口は、基板の回転中心の周囲に角度的に間隔を置いて配置されていてもよい。複数のチャネルは、角度的に間隔を置いて配置されていてもよい。複数のチャネルの入口は、回転中心の周囲に回転対称の構成になっていてもよい。複数のチャネルは、回転中心の周囲に回転対称の構成になっていてもよい。
【００２１】
基板は、中心開口部を備えていてもよく、複数のチャネルの出口がこの中心開口部に接続していてもよい。中心開口部は、基板の一面だけにある開口部であってもよい。中心開口部は、吸上手段を備えていてもよい。
【００２２】
フロースルーセルは、フロースルーセルに液体試料を吸い込むように適合されていてもよい。この効果を達成するために、複数またはそれぞれのチャネルは、好ましくは少なくとも１つの毛細管寸法を有する。好ましくは、チャネルは、少なくとも１つの寸法に１０〜１００ミクロンの横断面を有する。より好ましくは、チャネルは、少なくとも１つの寸法に３０〜６０ミクロンの横断面を有する。チャネルは、円形であってもよい。チャネルは、矩形であってもよい。チャネルは、それが出口に向かってより狭くなるようにテーパを付けられていてもよい。
【００２３】
フロースルーセルは、好ましくは、複数またはそれぞれのチャネルに液体試料を吸い込むための吸上手段（ウイックなど）を備える。一般に、吸上手段は、複数またはそれぞれのチャネルの出口と液体連通している。適した吸上手段（ウイックなど）は、吸上手段および液透過性粒子保持手段の両方として機能してもよい。
【００２４】
しかし、液透過性粒子保持手段は、吸上手段の上流側（すなわち、入口に向かってより遠く）に設置されていてもよい。たとえば、吸上手段は、それに適用されるフィルタ膜またはフィルタ層を有していてもよい。基板は、複数のチャネルの出口が接続している中心開口部を備えていてもよく、中心開口部は、吸上手段、ならびに、出口と吸上手段との間に設置されるフィルタ部材またはフィルタ層を備えていてもよい。好ましくは、吸上手段は、複数のチャネルの出口から液体を吸い取るように操作可能である。
【００２５】
吸上手段（たとえばウイック）は、取り外し可能であってもよい。別々の液透過性粒子保持手段および吸上手段がある場合には、液透過性粒子保持手段と吸上手段とは、互いに結合されており、共に着脱可能であることが好ましい。
【００２６】
好ましくは、取り外し可能の吸上手段が取り外し可能なプラグの形をしており、任意選択的に、液透過性粒子保持手段が、その外表面上に層として形成されている。取り外し可能プラグは、基板の開口部を把持するためのリブ付きの側面を有していてもよい。
【００２７】
複数またはそれぞれチャネルは、少なくとも１つの毛細管寸法を有し、フロースルーセルが吸上手段を備える場合には、液体試料は、最初に毛管作用によってチャネルに吸い込まれ、ついで、吸上げることによって引き続き完全に吸い込まれる。
【００２８】
複数またはそれぞれのチャネルは、好ましくは囲まれている。複数またはそれぞれのチャネルは、それらの長さのうちの一部に沿って囲まれてもよいが、出口端で開いていてもよく、吸上手段が開口部のうちの少なくとも一部と接触している。複数の出口が同じ吸上手段と液体連通している場合、このことによって、チャネル間の交差汚染を減少させることができる。
【００２９】
基板は、複数またはそれぞれのチャネルを共に規定する第１および第２の基板部分を備えていてもよい。好ましくは、第１および第２の基板部分は、互いに接触する平坦面を備える。基板部分のうちの１つは、他の基板部分と結合して１つ以上の囲まれたチャネルを規定する、１つ以上の細長いくぼみを備えていてもよい。基板部分のうちの１つは、その表面に、他の基板部分と結合して単数または複数のチャネルを規定する１つ以上の溝を含んでいてもよい。溝は、基板のエッチングによって形成されていてもよい。同じ基板部分、または好ましくは他の基板部分は、単数の入口または複数の入口として機能する、それを通る１つ以上の穴を有していてもよい。好ましくは、第１および第２の基板部分のそれぞれが、連続的である。連続的な基板部分を設けることによって、光学分析に影響を及ぼすであろう光学的な切れ目が最小限に抑えられる。
【００３０】
基板は、第１および第２の基板部分と、第１および第２の基板部分間に設置される層の形をした第３の基板部分とを備えていてもよく、第１、第２、および第３の基板部分は共に、複数またはそれぞれのチャネル少なくとも一部分（好ましくは全長）を規定する。好ましくは、第１および第２の基板部分は、第３の基板部分と接触する実質的に平坦な表面を有する。好ましくは、第３の基板部分は、複数またそれぞれのチャネルを形成する１つ以上の間隙を備えた材料の層の形をしている。好ましくは、複数またはそれぞれのチャネルは、第１および第２の基板と第３の基板にある間隙の両側にある壁とによって規定されている。第３の基板部分を構成する材料は、第１または第２の基板部分の中心孔の外周内まで延びていてもよい。
【００３１】
一般に、第３の基板部分は、第１または第２の基板部分のうちの一方に適用され、第１または第２の基板部分のうちの他方は、第３基板部分と接触するようになり、第３の基板部分に接合されることになる。第３の基板部分は、ソリッド層として適用されてもよく、ついで、１つ以上の間隙を形成するために、エッチングされるかまたは別の方法で切断されてもよい。第３の基板部分は、１つ以上の間隙が形成されていてもよい。第３基板部分は、自動的に制御されたノズルまたはプリントヘッドを使用して、第１または第２の基板に材料を加えることによって、被着されてもよい。
【００３２】
好ましくは、第３の基板部分は、第１の基板部分を第２の基板部分に接着する接着材料を備える。第３の基板部分は、第１および第２の基板部分と結合して複数またはそれぞれのチャネルを規定するように成形された接着材料からなっていてもよい。
【００３３】
フロースルーセルが支持部（たとえばターンテーブル）上に定められた向きで設置されることができるために、フロースルーセルは位置決めノッチまたは位置決め区分を備えていてもよい。支持部（たとえばターンテーブル）上の対応する構成物と協動するために、フロースルーセルはドライブノッチまたはドライブラグを備えていてもよく、フロースルーセルが回転可能になる。
【００３４】
本発明の第２の態様によると、基板を保持する基板保持部材を備える検出装置が提供さ
れ、粒子が光学的に検出可能である少なくとも一部分にある複数のチャネルと、拡大鏡を有し、粒子が光学的に検出されることのできる保持基板のチャネルの一部分にある粒子を、光学的に検出するように構成されている光学的検出器と、保持基板を移動させる（たとえば回転させる）ように操作可能であるアクチュエータ、および、拡大鏡を移動させるように操作可能であるアクチュエータの一方または両方とを備え、粒子が上記の基板の連続したチャネル内で順番に光学的に検出されることができるように、連続したチャネルを順番に拡大鏡と位置合わせする。アクチュエータは、基板保持部材を移動させる（たとえば回転させる）ように操作可能であってもよく、それによって基板を移動させる（たとえば回転させる）。アクチュエータは、拡大鏡を保持基板に対して移動させるように操作可能であってもよい。
【００３５】
本発明はまた、第３の態様において、本発明の第２の態様による検出装置と、本発明の第１の態様によるフロースルーセルとを備えるシステムまで及ぶものである。
【００３６】
検出装置は、たとえば着色されたりラベル付けされたりして変更されている細胞および／または微生物などの粒子を検出するように適合されてもよい。検出装置は、蛍光性である、すなわち蛍光物質によって着色され、またはラベル付けされた粒子を検出するように適合されてもよい。たとえば、検出装置は、粒子が光学的に検出されることのできる少なくとも一部分のチャネル内で蛍光を励起するための光源を備えていてもよい。光を励起する周波数範囲を制御するために、フィルタ手段（たとえば、Ｔｅｘａｓ  Ｒｅｄ（登録商標）フィルタなどの高域フィルタまたは帯域フィルタ）が設けられてもよい。特定の周波数より下、または周波数範囲内の光を選択的に測定するために、検出装置はフィルタ手段（たとえば低域フィルタまたは帯域フィルタ）を備えてもよい。このような光は、蛍光性の微生物または微生物に関連する蛍光物質によって放射される光であってもよい。
【００３７】
光学的検出器は、視界内で放射され拡大鏡によって拡大される光の２次元画像を撮影するカメラであってもよい。視界は、１度に１つのチャネルの一部分のみを包含していてもよい。視界は、チャネルの幅全体にわたって延びていてもよい。好ましくは、視界は、１度に単一チャネルの幅全体にわたって延びる。光学的検出器は、ある範囲の周波数帯域でのスペクトル識別特性を記録するように操作可能であるスペクトルカメラであってもよい。
【００３８】
検出装置は、移動する粒子を検出するように適合されていてもよい。検出装置は、静止した粒子を検出するように適合されていてもよい。検出装置は、検出された対象の形状を考慮する識別処理によって粒子を識別するように適合されていてもよい。
【００３９】
検出装置は、液体試料がチャネルの入口を通ってチャネルに導入される前に液体試料を濾過する試料濾過手段（フィルタなど）を備えていてもよい。試料濾過手段は、特定サイズを超える粒子を濾過して取り除いてもよい。このことによって、偽陽性を減らすことができ、チャネルを詰まらなくすることができる。試料濾過手段は、特定サイズを下回る粒子を濾過して取り除いてもよい。粒子が微生物である場合には、試料濾過手段は、通常、検出されることになっている微生物の典型的なサイズ範囲の上下のサイズを有する粒子を濾過する。たとえば、特定のものがクリプトスポリジウム接合子嚢などの微生物である場合、試料濾過手段は、３ミクロン未満の寸法、または１０ミクロンを超える寸法を有する粒子を濾過して取り除くことができる。
【００４０】
基板は、好ましくは入口を有する複数のチャネルを備え、検出装置は、好ましくは、異なるチャネルにこれらの入口を通って連続した試料を導入する手段を備える。たとえば、検出装置は、フロースルーセルを移動させる自動手段（たとえば基板ホルダおよびモータ）を備えていてもよい。チャネルへの入口が回転中心の周囲で回転対称の構成になってい
る場合、異なるチャネルに連続した試料を導入する手段は、回転中心の周囲にフロースルーセルを回転させる手段を備えていてもよい。
【００４１】
光学的検出手段は、好ましくは、各チャネルの横断面を通過する全粒子を検出するように適合されており、液体試料中の細胞または微生体などの全粒子が、潜在的に検出されることができるようになる。
【００４２】
本発明の第４の態様によると、それぞれが入口および出口を有する複数のチャネルを規定する基板を備えているフロースルーセルが提供されており、基板の少なくとも一部分が光透過性であり、それぞれのチャネルの入口と出口との間の各チャネルの少なくとも一部分内にある粒子が、基板を通って光学的に検出されることができ、吸上手段が複数のチャネルのそれぞれの入口に液体試料を吸い込むように操作可能となるように、吸上手段（ウイックなど）が、複数のチャネルの出口（好ましくは基板内の各チャネルの出口）の間に延びている。
【００４３】
一般に、吸上手段は、１度に２つ以上のチャネルに液体試料を吸い込むために使用されることはない。しかし、複数のチャネルのそれぞれの入口に液体試料を吸い込むように操作可能である吸上手段を設けることによって、２つ以上のチャネルを通過した液体を回収する単一の装置が設けられてもよい。各チャネルは、粒子が光学的に検出されることのできるそれぞれのチャネルの少なくとも一部分の下流側に設置される液透過性粒子保持手段を備えていてもよい。したがって、粒子を保持するためにフロースルーセルを使用した後、吸上手段に加えられた液体が複数のチャネルのそれぞれを通って後方に流れて、保持された粒子を液透過性粒子保持手段から分離することになる。さらなる任意選択的な特徴は、最初の３つの態様に関して上述されている特徴に対応している。
【００４４】
本発明の第５の態様によると、それぞれが入口および出口を有する複数のチャネルを規定する基板を備えているフロースルーセルが提供されており、基板の少なくとも一部分が光透過性であり、それぞれのチャネルの入口と出口との間の各チャネルの少なくとも一部分内にある粒子が、基板を通って光学的に検出されることができ、基板が孔を備え、複数のチャネルのそれぞれの出口が孔に開口している。
【００４５】
したがって、液体は複数のチャネルのそれぞれから開口部を介して回収されることができる。一般に、基板は概して円形である。一般に、孔は、基板の中心に設置されている。一般に、孔は円形である。
【００４６】
液透過性粒子保持手段は、孔内に設置され、各チャネルと接触していてもよい。吸上手段は、孔内に設置され、各チャネルと液体連通していてもよい。
【００４７】
さらなる任意選択的な特徴は、最初の４つの態様に関して上述されている特徴に対応している。孔は、一般的に、最初の４つの態様に関して記載される開口部に対応している。
【００４８】
本発明の第６の態様によると、液体試料中の粒子（たとえば細胞および／または微生物）を検出するための方法が提供されており、この方法は、本発明の第１の態様に従って、フロースルーセルの基板の複数または１つのチャネルに入口を介して液体試料を導入し、チャネルを通って出口に試料が流れるようにするステップと、粒子が検出されることのできるチャネルの少なくとも一部分にある粒子を検出するステップとを含む。
【００４９】
フロースルーセルは、好ましくは、フロースルーセルに液体試料を吸い込むように適合されている。
【００５０】
好ましくは、複数またはそれぞれのチャネルが、少なくとも１つの毛細管寸法を有し、毛管作用が、液体試料および試料に含有されるあらゆる粒子を、粒子が検出されることのできるチャネルの一部分に吸い込む。
【００５１】
好ましくは、フロースルーセルは、複数または各チャネルを通して液体試料を吸い取る吸上手段（ウイックなど）を備え、毛管作用が、液体試料および試料に含有されるあらゆる粒子を、粒子が検出されることのできるチャネルの一部分に吸い込む。吸上手段は、一般に、チャネルの出口と液体接触している。
【００５２】
好ましくは、液体試料中の粒子を検出するステップが、本発明の第２の態様による検出装置または本発明の第３の態様のシステムを使用するステップを含む。したがって、毛管作用および／または吸上作用が、光学的検出器の拡大鏡の下で、液体試料および試料中に含有されるあらゆる粒子を吸い込むことができる。
【００５３】
方法は、試料濾過手段（上述）を使用して、複数または１つのチャネルの入口に液体試料を導入する前に液体試料を濾過するステップを備えていてもよい。
【００５４】
フロースルーセル、検出装置、システムおよび方法は、好ましくは、クリプトスポリジウム接合子嚢および／またはランブル鞭毛虫嚢胞の検出のためにある。
【００５５】
粒子の検出は、粒子の存在、粒子の欠如および／または存在する粒子の数の検出を含んでいてもよい。特定の微生物または微生物の種類など、特定の粒子または粒子の種類が検出されてもよい。
【００５６】
方法は、液体供給源から試料を周期的に採取し、異なる（好ましくは連続した）フロースルーセルのチャネルにこれらを導入するステップを含んでいてもよい。方法は、異なる位置から試料を採取し、異なるフロースルーセルのチャネルにこれらを導入するステップを含んでいてもよい。
【００５７】
方法は、ある期間フロースルーセルを保持するステップをさらに含んでいてもよい。方法は、保持されたフロースルーセル内に保持されている細胞および／または微生物などの粒子を後で分析するステップをさらに含んでいてもよい。方法は、保持されたフロースルーセル中の保持されている粒子を、光学顕微鏡を使用して後で分析するステップを含んでいてもよい。
【００５８】
方法は、液体を１つのチャネルまたは複数のチャネルの出口に加えることによって、１つのチャネルまたは複数のチャネルから保持された粒子を除去し、１つのチャネルまたは複数のチャネルを通して出口から入口まで液体を後方に流すステップをさらに含んでいてもよい。このことによって、保持された粒子が分析のために続いて除去されることができるようになる。液体は、液体がピペットによって除去されることのできるところから入口に流れてもよい。あるいはまた、液体が入口から流出してもよい。吸上手段が存在する場合には、液体を吸上手段に加えることによって、液体が１つのチャネルの出口または複数のチャネルの出口に加えられてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明による検出装置およびフロースルーセルを備えるシステムの断面図である。
【図２】本発明による第１の例のフロースルーセルの斜視図である。
【図３】第１の例のフロースルーセルの第１の基板部分の平面図である。
【図４】図３の線Ａ−Ａに沿った第１の基板部分の断面図である。
【図５】第２の基板部分の平面図である。
【図６】フロースルーセルの第２の例の断面図である。
【図７】フロースルーセルの第２の例の一部分の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００６０】
本発明についての例示的実施形態を、次に、以下の図面を参照しつつ説明する。
例示的実施形態の詳細な説明
図１は、本発明による検出装置およびフロースルーセルを備えるシステムの断面図である。フロースルーセル１は、複数のチャネル４を規定する透明のガラス基板２を備えており、その１つは全体が示されている。フロースルーセルは、高品質の光学ガラスから製作されており、実質的に平面であるので、フロースルーセルを顕微鏡スライドとして使用することが可能である。各チャネルは、入口６および出口８を有する。各チャネルは、幅が約１００のミクロン、高さが約４０ミクロンである。毛細管寸法は４０ミクロンであり、これによって、入口を通ってチャネルに導入された液体試料を基板が吸い込むようになる。
【００６１】
各出口は、サイズ排除フィルタ膜１０によって覆われており、このサイズ排除フィルタ膜１０は、チャネルを通って入口から出口まで液体試料を流しつつ、その寸法がチャネル内の限界値寸法を超える粒子（この場合微生物）を液体試料から保持することのできる手段として機能する。入口を通ってチャネルに導入された液体試料、および液体試料中のあらゆる微生物をチャネルを通して吸い込むように、ホウケイ酸の繊維マットなどのウイック１２が、フィルタ膜の反対側にフィルタ膜と接触して設置されている。ウイックは、透明のガラス基板の底部にある中央円形開口１３の周縁部の周囲に隆起１１によって、適所で保持されている。
【００６２】
フロースルーセルは、検出装置と連動して使用される。検出装置は、使用中にフロースルーセルを支持するターンテーブル１４を含む。ターンテーブルは、自動制御下でモータ１６によって回転可能である。ターンテーブルは、フロースルーセルの底部の対応するノッチ２０に嵌合するラグ１８を含み、ターンテーブルからフロースルーセルまで駆動を伝達する。フロースルーセルはまた、ターンテーブル上の協動している構成物と嵌合するセグメント状のきりかき部（図１に示さず）を含み、ターンテーブルに対して正確な向きでフロースルーセルを設置する。ターンテーブルは、排出口２２を含み、これを通ってウイックを通過した液体が流出することができる。
【００６３】
検出装置は、カメラ撮像表面（ＣＣＤアレイなど）に１つのチャネルの領域を撮像する、拡大鏡２６を有するカメラ２４を含む。カメラの視界は、一般に、１つのチャネルの全体の幅を覆う。
【００６４】
概して、検出装置は、あまりにも大きすぎてチャネルに通って適合できない粒子を除去するための前置フィルタ２８（尺度通りでない）とともに使用される。前置フィルタの特性（およびチャネルの寸法）が選択されるので、前置フィルタは、検出されることになっている微生物の典型的なサイズ範囲の粒子を検査しない。一般に、前置フィルタはまた、２つの別々のフィルタを使用することによって、最小寸法を下回る粒子を除去する。検出装置が水中の微生体を検出するために使用される場合、一般に、前置フィルタはまた試料を濃縮して、低減量の液体試料を供給する。したがって、前置フィルタは一般に、液体試料を受容するための入口３０と、過剰液を除去するための第１の出口３２と、フロースルーセルに低減量の試料を供給するための第２の出口３４とを備える。検出装置は、チャネルの入口に液体試料を分配するためのノズル３６と、液体試料がチャネルの入口に分配される前に、液体試料をラベルまたは着色剤などの別の液体と混合するためのシリンジ３７などの混合手段とを含んでいてもよい。一般に、検出装置はついでフロースルーセルを回
転させるので、後続の試料が別のチャネルの入口に入る。
【００６５】
図２は、第１の例のフロースルーセルの斜視図である。この第１の例の構造では、フロースルーセルは、２つの基板部分から製造されており、そのそれぞれが透明のガラスでできている。図３は、第１の例のフロースルーセルの第１の基板部分の平面図である。
【００６６】
第１の基板部分の中心の周囲に回転対称のパターンで配置されている複数の溝が、第１の基板部分の第１の表面においてエッチングされている。便利なことに、第１の基板部分（およびフロースルーセル全体として）は、７６．２ｍｍの直径を有し、これはシリコンウェハなどの半導体ウエハの従来の直径であるので、従来の半導体ウエハのパターニングおよびエッチング技術を使用して、溝をエッチングすることができる。
【００６７】
第１の基板部分は、ノッチ１８、および、ターンテーブル（図示せず）上の協動している構成物と嵌合するセグメント状のきりかき部３８を含み、ターンテーブル上にフロースルーセルを設置する。第１の基板部分は、便利にも、１つ以上の溝の近くに設置される番号などのマーキング４０を含み、個々の溝の識別を容易にする。第１の基板部分は、段のある内周部を有する中心孔を含む。第１の表面に向かって設置されている第１の内縁部分４２が、ウイックおよびフィルタ膜用の円形空間を規定する。第１の表面から離れて設置されているより狭い半径の第２の内縁部分４４を含むリップ１１が、フロースルーセル内でウイックを保持する。図４は、図３の線Ａ−Ａに沿った第１の基板部分の断面図である。
【００６８】
図５は、第２の基板部分２Ｂの平面図である。第２の基板部分は、基板を通って穿孔されており、第２の基板部分の中心の周囲に回転対称のパターンにある複数の孔６を含む。フロースルーセルを形成するために、ウイックおよびフィルタ膜は、第１の基板部分の中央孔内で嵌合され、第１および第２の基板部分は、互いに接触するようになるので、第２の基板からの孔がそれぞれの溝に重なる。ついで、基板部分は、十分な熱を加えることによって互いに溶接される。したがって、チャネルは溝の壁によって規定され、チャネルへの入口は、第２の基板部分を通る孔によって規定される。
【００６９】
図６は、フロースルーセル１００の第２の例の断面図である。第１の例と同様に、フロースルーセルは円形であり、入口およびチャネルの回転対称のパターンを含む。フロースルーセルは、それが溝の回転対称のパターンをしていないことを除いて、形状が第１の例の第１の基板部分に対応している第１の基板部分１０２と、形状が第１の例の第２の基板部分に対応しており、第２の基板部分の中心の周囲に回転対称のパターンで穿孔され、チャネルへの入口として機能する孔６を含む第２の基板部分２とから製作される。濾過膜１０およびウイック１２は、すでに述べたように設けられている。同様に、ウイックは、隆起１１によって、第２の基板部分の底部にある中央円形開口１３の周縁の周囲に適所で保持されている。しかし、第２の例では、チャネルは、単に第１および第２の基板部分だけによって規定されていない。第１および第２の基板部分がチャネルの下壁および上壁をそれぞれ規定している状態で、接着剤１０４の層の形をした第３の基板部分が、第１および第２の基板部分間に含まれており、チャネルの側壁を規定する。
【００７０】
図７は、チャネル１０６を含むフロースルーセルの第２の例の一部分の平面図である。各チャネルのより幅広い上流側部分が、第２の基板部分の孔の下に設置されている。第３の基板部分は、フロースルーセルの周縁またはその近くで円の形をした接着剤のリング１１０からフロースルーセルの中心に向かって延びる、接着剤の管路１０８から形成されている。図７に示されている例では、フロースルーセルの周縁の周囲に円形の間隙１１２があり、ここには接着剤がない。フロースルーセルの中心に向かって延びる接着剤の管路は、一般に一定の幅を有することになるので、チャネルは幅がフロースルーセルの中心に向
かってテーパを付けられる。すでに述べたように、チャネルは垂直の毛細管寸法を有するので、毛管作用が複数または各チャネルに液体を吸い込むことを容易にする。
【００７１】
接着剤の管路は、第１の基板部分の内周１１４（使用中に第２の基板に面する側）を越えて延びる。しかし、使用中は、ウイックは、内周を越えて延びる接着剤の一部分と接触する。このことによって、チャネルと接触しているウイックの表面積が増大し、吸い取り速度を増大させることができ、さらに、チャネル間の交差汚染のリスクを減らす。一般に、濾過膜は、使用中に第２の基板に面する側で第１の基板部分の内周１１４と接触しているので、微生物が内周を越えて延びる各チャネルの一部分を貫通することはない。
【００７２】
フロースルーセルを製作するために、ロボット制御下でノズルを使用して、接着剤が第２の基板部分に被着する。ついで、第１の基板部分が接着剤層と接触するようになり、それによって、第２の基板部分に接合される。
【００７３】
当業者は、第３の基板部分が多くの異なる方法で製作されることができることを認識するであろう。たとえば、第３の基板部分は一片のプラスチック材料などの材料から切断されてもよく、第３の基板部分は層として形成されて、ついでエッチングされてもよく、第３の基板部分はまた他の任意の手段によって印刷されたり被着したりしてもよい。チャネル内の微生物の光学的検出が可能になるように、第１および第２の基板部分は、少なくとも一部分の周囲、好ましくは各チャネルのすべての周囲で光透過性（および一般に透明）であるべきである。第３の基板部分は、光透過性であってもよい。
【００７４】
飲料水中のクリプトスポリジウム接合子嚢および／またはランブル鞭毛虫嚢胞を検出するためにこの装置が使用されるとき、水試料はまず濾過されて、あまりにも大きすぎて、ターゲットの微生物にはあまりにも小さすぎるフロースルーチャンバのチャネルフロースルーセルのチャネルに通過して入ることのできない粒子を除去する。試料はまた、チャネルに導入される試料の体積を減らすために濃縮される。理想的には、たとえば１，０００リットルなど極めて多量の水が、微生物が損失することなく、たとえば１．５ｍｌなど小さな試料体積に濃縮されることになる。
【００７５】
好ましい実施形態において、微生物は、フロースルーセルに導入される前に、ジアミジノフェニルインドール（ＤＡＰＩ）などの蛍光色素で着色される。ステップモータによって制御されるシリンジが、凝縮され濾過された試料の体積を吸収し、その後にさらなる蛍光色素の体積を吸収する。染料が微生物を着色することのできるある期間（たとえば１５分）後、結果として生じた試料が、ついで、入口を通ってフロースルーチャンバの第１のチャネルの入口に導入される。試料は、毛管作用によってチャネルに吸い込まれる。一度試料がウイックと接触すると、試料は、ウイックの吸上作用によって吸い込まれ続ける。
【００７６】
それによって、液体試料および液体試料中のあらゆる微生物は、拡大鏡を通り越して流れ、ラベル付けされたか、または着色された微生物をカメラによって光学的に検出されることができる。カメラの視界は、単一チャネルの幅全体にわたって延びる。試料中の微生物は、チャネル内で濾過膜によって保持されることになる。
【００７７】
各試料の後、次の試料が次のチャネルの入口に導入されるように、検出装置によってターンテーブルが回転する。したがって、異なる場所または異なる時間からの液体試料が、連続したチャネルに導入されることができる。たとえば、試料が２時間毎に飲料水供給源から採取され、連続したチャネルに導入されてもよい。したがって、８４個のチャネルを有するフロースルーセルは、２時間毎に１週間、試料を受けることができる。
【００７８】
重要なことに、微生物がフロースルーセル内で保持されるので、フロースルーセルは連
続した試料の記録を保存するために保管されることができる。続いて給水源が微生物によって汚染されたことがわかると、保持されたフロースルーセルが検査されることができ、時間に伴う微生物の濃度の変化を調査することができる。フロースルーセルが平坦であり、光学顕微鏡用として適した寸法であるので、フロースルーセルは顕微鏡スライドとして機能し、したがって、この後の分析を、必要に応じて光学顕微鏡を使用して手動で行うことができる。保持された微生物は、後の分析のためにウイックを濡らすことによって除去されてもよく、その結果、液体が出口に流れ、液体とともに各チャネルの入口から流出する保持された微生物をフィルタから移動させる。
【００７９】
代替の実施形態において、フィルタ膜は、取り外し可能のウイックの周縁の周囲に層として形成される。取り外し可能のウイックは、概して円筒状であり、周縁壁がプラスチック材料から形成されている。周縁壁は、取り外し可能のウイックが中心開口部で着脱可能に保持されるように、隆起している。取り外し可能の部分は、いくつかの概して円形の層として形成される。使用中にチャネルの出口と接触している第１の層は親水性であり、ウイックおよびフィルタの両方として機能する。第１の層と液体連通している第２の層は、布地の吸上材料から製作される。最初の２つの層よりも大きな第３の層は、第２の層よりも目の粗い織物の吸上材料から形成される。真空が取り外し可能のウイックに加えられる場合に機械的強度を与えるために、第４の層は、取り外し可能のウイックの底部にわたり延びる剛性グリッドを備える。取り外し可能のウイックは、取り外し可能のウイックの追跡を容易にするために無線認証（ＲＦＩＤ）タグをさらに備える。したがって、取り外し可能のウイックは、フィルタによって保持された微生物の記録として保管され使用されることができる。本実施形態では、透明のガラス基板の底部にある開口部の周縁の周囲にリムが設けられていないので、ウイックが除去されることができる。
【００８０】
さらなる代替実施形態において、粒子保持手段はウイックに別々に着脱可能である。
別の実施形態において、微生物は、着色するかまたはラベル付けせずに検出されることができ得る。微生物は、液体試料がチャネルを通過した後、静止している間に検出されることができ、その場合、カメラの視界は一般にチャネルの出口に接近している。別の実施形態において、さらなる液体が、たとえば検出の前にチャネルを通過し、チャネルに導入される前に試料は着色されたりラベル付けされたりしてはならず、蛍光免疫標識などの着色剤やラベル、または微生物にラベル付けするための染料が続いて導入されてもよく、あとに洗液が追従する。
【００８１】
さらなる改変および変形が、本願明細書において開示されている本発明の範囲内でなされてもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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2009544030.tif 000011
2009544030.tif 000012
2009544030.tif 000013
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