(57)【要約】試料中の微生物を収集し、その成長を検出するための一体型濾過および検出デバイスは、中にチャンバを画定する容器を含む。この容器は、チャンバと流体的に接続された入口および出口を有する。フィルタがこれらの入口および出口の間のチャンバ内に取付けられる。センサがチャンバ内に取付けられる。センサは、微生物の成長に起因するチャンバ内の変化に曝されると、その測定可能な特性における変化を示すように作動する。
2005502313.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料中の微生物を収集し、その成長を検出するための一体型濾過および検出デバイスであって、
ａ）中にチャンバを画定し、前記チャンバと流体的に接続された入口および出口を有する容器と、
ｂ）前記入口および前記出口の間のチャンバ内に取付けられたフィルタと、
ｃ）前記チャンバ内に取付けられたセンサであって、微生物の成長に起因する前記チャンバ内の変化に曝されると、その測定可能な特性における変化を示すように作動するセンサと
を備えるデバイス。
【請求項２】
前記フィルタが、微細孔フィルタである請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記フィルタが、半径方向流フィルタである請求項１に記載のデバイス。
【請求項４】
前記センサが、ｐＨの変化とＣＯ2の存在との少なくとも一方に応答する請求項１に記載のデバイス。
【請求項５】
前記センサが、前記チャンバ内のｐＨの変化とＣＯ2の存在との少なくとも一方に応答して色を変化させるように作動する請求項１に記載のデバイス。
【請求項６】
前記センサが、前記容器の内表面に固定されている請求項１に記載のデバイス。
【請求項７】
前記センサが、前記容器の前記内表面に接着されている請求項６に記載のデバイス。
【請求項８】
前記容器が、透明な部分を有し、前記センサの前記測定可能な特性における変化が、前記透明な部分を介して検出可能である請求項１に記載のデバイス。
【請求項９】
前記容器が、プラスチックで形成されている請求項１に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記センサと前記フィルタとが、前記チャンバの対向した端に配置されている請求項１に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記容器が、容器本体と取外し可能なエンドキャップとを含む請求項１に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記容器本体と前記エンドキャップとの間にＯリングを含む請求項１１に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記入口および前記出口が、前記エンドキャップに形成されている請求項１１に記載のデバイス。
【請求項１４】
試料中の微生物を収集し、その成長を検出するための一体型濾過および検出デバイスであって、
ａ）中にチャンバを画定し、前記チャンバと流体的に接続された入口および出口と透明部分とを含む容器と、
ｂ）前記入口および前記出口の間のチャンバ内に取付けられた微細孔フィルタと、
ｃ）前記チャンバ内に取付けられたセンサであって、微生物の成長に起因する前記チャンバ内のｐＨの変化およびＣＯ2の存在の少なくとも一方に応答して色を変化させるように作動し、前記センサの色の変化が、前記透明部分を介して検出可能であるセンサと
を備えるデバイス。
【請求項１５】
前記フィルタが、半径方向流フィルタである請求項１４に記載のデバイス。
【請求項１６】
前記センサが、前記容器の内表面に固定されている請求項１４に記載のデバイス。
【請求項１７】
前記チャンバが、約１０ミリリットルから１リットルの容量を有する請求項１４に記載のデバイス。
【請求項１８】
前記容器が、プラスチックで形成されている請求項１４に記載のデバイス。
【請求項１９】
前記センサと前記フィルタとが、前記チャンバの対向した端に配置される請求項１４に記載のデバイス。
【請求項２０】
前記容器が、容器本体と取外し可能なエンドキャップとを含み、前記入口および前記出口が、前記エンドキャップに形成され、前記デバイスが、前記容器本体と前記エンドキャップとの間にＯリングを含む請求項１４に記載のデバイス。
【請求項２１】
試料中の試料の成長を検出するためのシステムであって、
ａ）中にチャンバを画定し、前記チャンバと流体的に接続された入口および出口を有する容器と、
前記入口および前記出口の間の前記チャンバ内に取付けられたフィルタと、
前記チャンバ内に取付けられたセンサであって、微生物の成長に起因する前記チャンバ内の変化に曝されると、その測定可能な特性における変化を示すように作動するセンサと
を備える一体型濾過および検出デバイスと、
ｂ）前記センサの前記測定可能な特性を検出するように作動する測定装置と
を含むシステム。
【請求項２２】
試料中の微生物を収集し、その成長を検出するための方法であって、
ａ）中にチャンバを画定し、前記チャンバと流体的に接続された入口および出口を有する容器と、
前記入口および前記出口の間の前記チャンバ内に取付けられたフィルタと、
前記チャンバ内に取付けられたセンサであって、微生物の成長に起因する前記チャンバ内の変化に曝されると、その測定可能な特性における変化を示すように作動するセンサと
を備える一体型濾過および検出デバイスを準備するステップと、
ｂ）前記試料を、前記入口を通してチャンバ内に入れ、前記フィルタを通過させ、前記出口を通して前記チャンバから出し、これにより前記フィルタで微生物を収集するステップと、その後、
ｃ）前記センタの前記測定可能な特性を検出するステップと、
を含む方法。
【請求項２３】
前記試料を通過させるステップの後に、培養培地を前記チャンバに導入するステップを含む請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記試料を通過させるステップと前記チャンバ内に培養培地を導入するステップとの間に、洗浄流体を、前記入口を通して前記チャンバ内に入れ、前記フィルタを通過させ、前記出口を通して前記チャンバから出すステップをさらに含む請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記デバイスを、前記センサの前記測定可能な特性を検出するように作動する測定装置のスロットに配置するステップを含む請求項２２に記載の方法。
【請求項２６】
前記測定装置により、自動的および電子的に前記センサを評価するステップを含む請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記チャンバ内で前記微生物を培養するステップを含む請求項２２に記載の方法。
【請求項２８】
前記試料を通過させるステップ中、前記センサの前記測定可能な特性を検出するステップ中およびこれらのステップ間に、前記センサと前記フィルタとが、前記チャンバ内に保持される請求項２２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願］
この出願は、2001年2月28日出願の米国仮出願シリアル番号60/272,233の優先権の利益を主張する。その開示内容は、全体として参照し、本明細書に組み込まれる。
【０００２】
［発明の分野］
本発明は、検出デバイスに関し、より具体的には、試料中の微生物の成長を検出するためのデバイスに関する。
【背景技術】
【０００３】
［発明の背景］
生きた微生物による汚染について、液体試料のような流体サンプルをテストすることが望ましい、または必要な場合がしばしばある。医療用の試料の微生物による汚染の存在は、栄養素の存在下で試料を培養し、ある期間の経過後に、試料または試料上の大気の変化を介して微生物の活動を検出することによって、従来より決定されている。
【０００４】
比較的大量の試料をテストできることが望まれる場合がしばしばある。さらに、分析を受ける試料中の微生物濃度を増加し、試料またはそれに隣接する大気の変化を強調することで、より容易におよび正確に検知可能とすることが有利である。
【発明の開示】
【０００５】
［発明の概要］
本発明にかかる１つの実施形態によると、試料中の微生物を収集し、その成長を検知するための一体型濾過および検出デバイスは、中にチャンバを画定する容器を含む。この容器は、チャンバと流体的に接続された入口および出口を有する。フィルタは、入口および出口の間のチャンバ内に取付けられている。センサが、チャンバ内に取付けられている。このセンサは、微生物の成長に起因するチャンバ内の変化に曝されると、その測定可能な特性における変化を示すように作動する。
【０００６】
本発明にかかる方法の１つの実施形態によると、試料中の微生物を収集し、その成長を検出するための方法は、一体型濾過および検出デバイスを準備するステップを含む。この一体型濾過および検出デバイスは、中にチャンバを画定する容器を有し、チャンバと流体的に接続された入口および出口を有する。フィルタが、入口および出口の間のチャンバ内に取付けられている。センサは、チャンバ内に取付けられており、微生物の成長に起因するチャンバ内の変化に曝されると、その測定可能な特性の変化を示すように作動する。試料は、入口を通してチャンバ内に入れられ、フィルタを通過させ、出口を通してチャンバから出されて、これによりフィルタで微生物を収集する。センサの測定可能な特性を検出する。
【０００７】
本発明の目的は、図面と、以下の好適な実施形態の詳細な説明とを読むことによって当業者によって理解される。これら記載は、本発明の単なる例示である。
【０００８】
明細書に組み込まれ、さらにその一部を構成する添付の図面は、本発明の実施形態を示し、その記載と共に本発明の原理を説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
［発明の実施形態の詳細な説明］
本発明の好適な実施形態を示す添付の図面を参照して、本発明は、以下でより詳細に記述される。しかしながら、本発明は、多くの異なる形態で具体化されることができ、本明細書に記載された実施形態に制限されると考えられるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、この開示が周到および完全であり、本発明の範囲を当業者に十分に理解させるために提供される。同様な参照符号は、全体を通して類似の構成要素を示す。図面において、構成要素や領域は、明瞭化のために拡大される場合がある。
【００１０】
本発明にかかるデバイスの容器中で成長培地または培養培地により試料を培養することによって、医療用試料（例えば、血液や他の体液）や非医療用試料（例えば、食物、ジュース、化粧品、シャンプー、薬や消費製品）中の微生物の存在を検出するために、本発明のデバイスと方法を使用することができる。試料は、容器内に配置されたフィルタを通して濾過され、試料から微生物を含むサンプルが捕捉される。例えば、容器内に配置されたセンサにより、試料のｐＨの変化または試料内のＣＯ2の生成を検出または測定することによって、微生物の存在や同定を決定することができる。したがって、本発明のデバイスと方法によると、（直接的にまたは間接的に）微生物により生成される代謝副産物の増加を測定することによって、試料中の微生物の存在を検出する非侵襲手段が提供される。さらに、培養培地とフィルタは滅菌され、無菌状態が維持される。さらに、容器は効果的にシールされ、完全なシールが評価プロセス中維持される。
【００１１】
図１と図２を参照して、本発明の一体型濾過および検出デバイスはこれらの図中に示され、参照番号１００で一般的に指定される。フィルタを直接扱ったり、フィルタ、試料またはサンプルを汚染源に曝したりすることなく、分析用に選択された量の試料から微生物のサンプルを濾過し、微生物の成長を検出するために、デバイス１００を使用することができる。さらに、デバイス１００は、電子的および自動化された測定装置と共に、便利で効果的に使用することが適しており、労働コストおよびプロセスに起因する不注意な汚染が減少される。このデバイス１００は密閉可能および滅菌可能とすることができる。さらに、デバイス１００は、一回の使用の後に捨ててもよい。
【００１２】
デバイス１００の構造をより詳細に参照すると、デバイス１００は容器１１０を含む。この容器１１０は、経済的または安価な材料で形成することができる。容器１１０は、従来の手段を使用して、効果的に滅菌および密閉されることができる材料で形成することが好ましい。より好ましくは、この容器１１０は、ポリカーボネートや他のプラスチックで形成される。
【００１３】
この容器は、内部チャンバ１１２を画定し、第１と第２の対向する端(opposed end)１１０Ａと１１０Ｂとを有する。フィッティング１１５は、前述の端部１１０Ａと１１０Ｂとの間で外側へ突出し、チャンバ１１２と流体的に接続された入口１１６を画定する。フィッティング１１７は、端部１１０Ａから下方へ突出し、チャンバ１１２と流体的に接続された出口１１８を画定する。容器１１０は端部１１０Ｂ上に端部壁１１４を含む。容器１１０の少なくとも端壁は、半透明または透明であることが好ましい。必要に応じて任意に、容器１１０は、チャンバ１１２と接続された通気ポート（図示せず）をさらに備える。チャンバ１１２は、約１０ミリリットル〜１リットルの容量を有することが好ましい。
【００１４】
センサ１２０は、そのセンサ１２０（図２）の表面１２２がチャンバ１１２と流体的に接続されるように端部壁１１４に固定される。センサ１２０は、微生物の成長によって引き起こされるチャンバ１１２内の変化を検出または示す任意の適切なセンサでよい。適切なセンサ、方法およびこれらを形成する材料は、Thorpeらに付与された米国特許第5,856,175号およびDiGuiseppiらに付与された米国特許第5,858,769号に開示されている。これらの開示は、全体として参照し、本明細書に組み込まれる。以下のセンサは好適に使用されるが、それらは網羅的なものではなく、本発明で使用され得るセンサのタイプを限定するものではない。
【００１５】
以下で説明されるように、培養培地が試料に添加され得る。この培養培地は、微生物の特定の代謝生成物の産生が向上するように特別に開発されてもよい。これらの微生物代謝生成物は、センサ１２０によって検出することができる。センサ１２０は、固体組成物や膜（アタッチメントや支持手段とも記す）を備え、その上または中に固定されたインジケータ手段を有することができる。種々の形態において、センサ１２０として使用されるのに適切なセンサは、ａ）混和しない流体内で固定化された固体微粒子インジケータ手段の縣濁液、ｂ）後に硬化されるポリマー内に固定化された固体微粒子インジケータ手段の縣濁液、ｃ）固体支持体に含まれ、または被覆され、混和しない流体内に固定化された液体インジケータ手段の縣濁液、ｄ）固体支持体に含まれ、または被覆され、後に硬化されるポリマー内で固定化された液体インジケータ手段の縣濁液、ｅ）混和しない流体内の液体インジケータ手段のエマルジョン、ｆ）後に硬化されるポリマー中の液体インジケータ手段のエマルジョン、およびｇ）膜とインジケータ手段を含み、インジケータ手段は、生物の代謝活動による副生成物に曝されると検出可能な変化を示すように選択される。
【００１６】
センサ１２０は、容器１１０の内表面に対して平らに配置されることが好ましい。端部壁１１４は、インジケータ手段が外から見えるように透明または半透明であることが好ましい。センサ１２０は、細胞、タンパク質、他の固形物または他の不透明もしくは着色成分が、それと容器表面との間に入ることを防止するために容器１１０に貼着されることができる。ある実施形態では、ガス分子の通過を許すがイオンの通過を防止する膜、粘性層または固体層によって、センサ１２０は試料およびその成長培地から分離される。
【００１７】
複雑な微生物のための培地を形成する栄養素成分は、微生物が利用する代謝経路に影響を及ぼす。有機酸、塩基および種々のガスが、利用し得る栄養素に応じて生成される。また、これらの生成物は、微生物の種に応じて変化する。液体培地中でのこれらの生成物の存在は、そのｐＨを変化させ得る。本発明で使用されるセンサ１２０は、環境におけるｐＨ変化に応答して測定可能な変化を与えるｐＨ検知インジケータを含んでもよい。ｐＨセンサがガス透過性、イオン不透過性の膜によって覆われている実施形態にあっては、ＣＯ2やアンモニアのような、インジケータのｐＨに影響を及ぼすガスの存在を測定することもできる。このように、微生物の成長は、液体培養培地のｐＨの変化または培地中に溶解されるガスの測定のいずれによっても検出することができる。どちらの指標も、微生物が生成する代謝ガス生成物によってもたらされる。二酸化炭素は、あらゆる生物が生成する一般的な代謝物質であり、微生物の成長の検出のための好適な代謝産物である。
【００１８】
センサ１２０に使用されるＣＯ2およびｐＨセンサは、二つの共通コンポーネント、すなわち、ｐＨインジケータとして有用な分子種とアタッチメント／支持手段を共に有することができる。このｐＨインジケータは、共有結合によりまたは非共有結合により支持手段に取り付けることができる。または、例えば、硬化に先立ってポリマーマトリックス内で乳化されたインジケータ溶液や、後に硬化されるポリマーマトリックス内で縣濁された固体インジケータの粒子のように、インジケータをポリマーマトリックス内に封入してもよい。
【００１９】
また、例えば、支持手段をインジケータ溶液に漬けるまたは含浸させ、次にそれを乾燥することによって、インジケータを固体支持手段に付着させることができる。支持手段は、ナイロン膜のような膜とすることができる。次に、含浸され乾燥された支持手段は、必要に応じて微細粉末にされてもよく、ポリマーや粘性流体のような混和しない流体と混合されて縣濁液センサを形成することができる。ある実施形態では、ポリマーは硬化されてもよい。他の実施形態では、縣濁液センサは、微粒子状または粒状形態の固体インジケータを再びポリマーのような混和しない流体と混合し、次に必要に応じてそれを硬化することによって形成することができる。
【００２０】
ＣＯ2センサとして実施するために、センサ１２０は、微生物の副産物と反応できなければならない。ＣＯ2センサは、第３のコンポーネント、すなわち、インジケータ膜を試料および成長培地から完全に分離する半透過性物質を有する。この半透過性層は、別個の膜であっても良いし、または、試料と成長培地に隣接する硬化ポリマーが一体型半透過性膜を形成してもよい。これらのセンサは、適切な接着剤で容器１１０に接着されてもよいし、インサイチューで固化されたポリマーマトリックス内に乳化されたインジケータとして接着されてもよい。
【００２１】
種々の異なる蛍光および可視ｐＨインジケータを、ｐＨまたはＣＯ2センサの活性分子種として使用することができる。それらは、前面の蛍光または反射技術によって容易に検出可能な許容され得るダイナミックｐＨレンジおよび波長変化を有する。
【００２２】
本発明にかかる培養培地のｐＨ変化を検出するためのセンサは、少なくとも約５．０〜約８．０のｐＨレンジにわたって蛍光強度や可視色のような測定可能な特性の変化を示すことが好ましい。ＣＯ2センサのためのインジケータは、ＣＯ2濃度の変化を検出するために、蛍光強度や可視色のような測定可能な特性の変化を少なくとも約ｐＨ１３〜約５で示すことが好ましく、約ｐＨ１３〜約９で示すことがより好ましい。
【００２３】
ｐＨインジケータは、キサンテン、フェノールフタレインおよびフェノールサルフォンフタレイン群に属することが好ましい。これらの例は、フルオレセイン、クマリン、フェノールフタレイン、チモールフタレイン、ブロモチモールブルー、チモールブルー、キセノンブルーおよびα−ナフトールベンゼンを含む。
【００２４】
アタッチメント／支持手段は、セルロースのような物質であっても良く、それに対して、ｐＨインジケータが有機反応により、共有結合的に付着してもよい。ｐＨインジケータの非共有結合アタッチメントは、正または負のζ電位を有するナイロン膜のような、イオン性支持材料を使用して構成することができる。使用できる他のイオン性支持材料は、ジエチルアミノエチル（ＤＥＡＥ）樹脂またはＤＥＡＥセルロースのような、正または負に帯電したイオン性樹脂である。インジケータ膜が微生物成長培地と直接に接触する場合には、支持材料をタンパク質により事前処理することが、要求されてもよい。
【００２５】
ｐＨインジケータセンサは、微生物成長培地のｐＨ環境に起因するｐＨ変化を直接検出する。しかしながら、イオンの通過を防止するがガスの拡散を選択的に許容する能力を有するシリコン、ラテックス、テフロンまたは種々のプラスチックのような、選択的半透過性の組成物や膜でセンサを被覆することによって、これらのセンサ１２０は、液体成長培地中のガス（例えば、二酸化炭素、アンモニア）と選択的に反応するように構成することができる。エマルジョンや縣濁液センサのような、ポリマーマトリックス内に封入されたインジケータを有するセンサ１２０にあっては、そのマトリックスを形成するポリマーは、ガスの通過を許すがイオンの通過を許さない半透過性バリアーとして作用することができる。
【００２６】
封入されたインジケータのエマルジョンセンサの実施形態にあっては、ＣＯ2センサは、４つのコンポーネントからなることが好ましい。第１のコンポーネントは、可視または蛍光ｐＨインジケータであり、これは、少なくとも６から１０のｐＨレンジで反応することが好ましい。これらの基準を満足するインジケータの例は、ブロモチモールブルー、チモールブルー、キセノンブルー、フェノールフタレイン、クマリンおよびフルオレセインである。第２のコンポーネントは、水酸化ナトリウムや等価な塩基であり、選択されたｐＨインジケータによるＣＯ2検出のための最適なｐＨ環境を維持する。第３のコンポーネントは、グリセリンや等価の乳化剤であり、未硬化ポリマー内で乳化されたインジケータ溶液の液滴を生成できる。第４のコンポーネントは、シリコンのような未硬化ポリマーであり、インジケータのための適切な環境を維持する。ガスに対して透過性があるがイオンに対して透過性がなく、さらに滅菌された時に性質が変化しない限り、自体の化学的もしくは物理的な特性または硬化する必要性がインジケータの化学的活性に影響を及ぼさない任意のポリマーを使用することができる。また、満足のできる他のシリコンポリマーは、高温、触媒活性または紫外線加硫(ultraviolet vulcanization)によって硬化されるものである。エマルジョンは、四つのコンポーネントから調製され、ポリマーは、硬化してｐＨインジケータの液滴の回りに半透過性マトリックスを形成する。これにより、液体微生物成長培地からのＣＯ2および他のガスの選択的な拡散が可能となり、その結果、インジケータにおいて測定可能な変化が引き起こされる。センサは、例えばモールド内で別個に調製され、硬化され、シリコン接着剤のような適切な接着剤で容器１１０に取付けられることができる。または、センサ１２０は、容器１１０の端部壁１１４に形成されてインサイチューで硬化されることが好ましい。
【００２７】
同様に、ＣＯ2センサは、上記と同じ要素の多くを組み込み、縣濁液として製造することができる。一般的に、縣濁液は、非常に小さな粒子が液体媒体に幾分均一に分散されている系として定義される。これらの粒子がフィルタ膜を通過するのに十分な小さい場合、その系は、コロイド縣濁液である。粒子がコロイド寸法よりも大きな場合、縣濁媒体よりも重いときには、それらは析出する傾向があり、それよりも軽いときには、凝集して表面に上がる傾向がある。（1987年、ニューヨーク州、ニューヨーク市、N.Sax氏およびR.Lewis,Sr.氏による編集の「Hawley's Condensed Chemical Dictionary」第11版）
【００２８】
粒子や微粒子タイプのインジケータ手段は、適切な混和しない流体と調合または混合することができ、それによって、流体中の固体インジケータ手段の縣濁液が得られる。ポリマーを流体として使用する場合、それは、固体縣濁液センサを製造するために縣濁液を形成した後に硬化することができる。
【００２９】
支持手段をインジケータ溶液に添加することによって、他のタイプの縣濁液センサを製造することができる。この実施形態では、インジケータ手段は、例えばＮａＯＨ溶液中に溶解された適切な可溶性インジケータ手段のような溶液であり、例えば、固体支持手段を含浸または被覆することによって固体支持手段へ付着される。次に、インジケータ固体支持手段は、乾燥され、切断や研削等によって微細粉末にされる、または、そのまま使用される。含浸または被覆された支持体は、上述のように、ポリマーのような混和しない液体と調合されて、縣濁液を形成することができる。縣濁液センサは、上述のエマルジョンセンサと同じ方法で使用されることができる。エマルジョンセンサに関して、縣濁液センサが、硬化されることが必要なポリマーの使用を含む場合、容器１１０中に直接縣濁液センサを形成し、次にそれをインサイチューで硬化することが好ましい。もしそのように望まれる場合、センサを容器の液体または固体内容物から分離するために、半透過性材料を縣濁液センサ上に設けることができる。例えば、半透過性ポリマーまたは混和しない液体のオーバーレイ（図示せず）が縣濁液センサ上に設けられる。好ましくは、オーバーレイは、センサ１２０を通過する光を反射し、容器の液体や固体内容物との直接接触することからセンサ１２０を保護する。
【００３０】
例示のセンサ１２０は、キセノンブルー、ＮａＯＨ、ホウ酸塩緩衝剤およびトリトンＸ−１００で形成されることができる。
【００３１】
さらに他の例として、センサ１２０は、Ｏ2感知蛍光センサであってもよい。チャンバ１１２の微生物が成長すると、それらは、Ｏ2を消費し、センサ１２０のＯ2の量を減少する。Ｏ2によって弱められるセンサの蛍光は、Ｏ2濃度の減少にしたがって増加する。それによって、微生物成長を、蛍光の増加によって検出することができる。例えば、センサ１２０は、Gentleらに付与された米国特許第5,998,517号およびStittらに付与された米国特許第5,567,698号に開示されているようなセンサであってもよい。
【００３２】
センサ１２０に使用され得る他のタイプのセンサは、容器１１０の端部１１０Ａに取り付けられる圧電ストリップのような圧電装置（図示せず）を含む。容器１１０とその内容物とが所与のまたは選択された温度（例えば、培養温度）に達すると、圧電装置からの信号は自動的にゼロにされ得る。圧電装置は、微生物によって生成される代謝生成物の圧力によって歪まされるように構成および／または取付けられることができる。この歪みによって発生される電気信号は、容器１１０内で生物活動を監視するために測定されることができる。
【００３３】
再び、図１と２を参照すると、収集フィルタ１３０は、容器１００に隣接し、入口１１６および出口１１８の間に取付けられている。ある実施形態では、フィルタ１３０は、実質的に入口１１６から出口１１８に通過する全ての流体がフィルタ１３０を通過するように構成され、取付けられている。図示されているように、フィルタ１３０は、試料のキャリア流体がフィルタ１３０を通過することができ、また、試料からの可能性のあるまたは予想される微生物の全てまたは大部分を収集するのに適する。図１では、フィルタがチャンバの全断面領域を横切るように広がっている。フィルタ１３０は、試料の可溶成分、洗浄流体または培養媒体を通し、また、中に微生物を捕捉するように構成された微細孔フィルタである。微細孔フィルタは、疎水性でも親水性でもよい。微細孔フィルタの孔は、０．４ミクロンメートル以下であることが好ましく、約０．２〜０．４ミクロンメートルであることがより好ましい。フィルタ１３０に適するフィルタ膜は、製品No.GSWP0500（水溶液用の親水性セルロースベースの物）および製品No.FGCP04700（溶剤溶液用の疎水性Teflon（商標）ベースの物）を含み、各々は、マサチューセッツ州のベッドフォード、Millipore Corporationから市販されている。
【００３４】
図３〜７および図８のフロー図を参照すると、デバイス１００は、試料から微生物を濾過し、その成長を検出するために以下のように使用することができる。最初に、デバイス１００（フィルタ１３０とセンサ１２０を含む）ならびに以下に記述されるチューブ１４２、１５２、１６２および１７２は、例えば、オートクレーブ、化学殺菌剤や放射線を使用して滅菌されることができる。図３に示されているように、流体（典型的には、液体）試料の供給部１４０は、適切なチューブ１４２によってデバイス１００のフィッティング１１５に接続される。試料は、例えば、限定されるわけではないが、携帯水、飲料もしくは食物製品、薬、およびそれらの中間生成物または非経口流体でありうる。
【００３５】
図３をさらに参照すると、廃棄物容器１５０は、適切なチューブ１５２によってフィッティング１１７に接続される。一方、廃棄物容器１５０は、ポンプであっても良い真空源１５４のような流体流源に作動可能に接続される。または、ポンプ（例えば、ぜん動性ポンプ）が、チューブ１４２に設けられても良い。また、他の流体流源も使用され得る。例えば、試料は、重力で送られても良い。真空源１５４は、デバイス１００の入口１１６（図２）で真空を生成するように作動する。それによって、試料が供給部１４０から、チューブ１４２、入口１１６、フィルタ１３０、出口１１８（図２）およびチューブ１５２を介して、廃棄物容器１５０内に逐次引き出される（図８のブロック１９２）。試料がフィルタ１３０を通過すると、試料の微生物（もしあるならば）はフィルタ１３０に収集され、試料の残りの部分と共に廃棄物容器１５０へ通過することから捕捉またはトラップされる（すなわち、禁止または防止される）。これらの捕捉された微生物により、微生物の存在を見積もるために使用されるサンプルが、試料供給部１４０中に構成される。サンプル中の微生物の濃度は、試料中の微生物の濃度に比較して実質的に増加するので、微生物の成長によって引き起こされる変化がより早く、したがってより効果的に検出され有利である。好ましくは、フィルタ１３０で捕捉されなかつた試料の実質的に全ては、チャンバ１１２から引き出される。典型的には、濾過された試料の容量は、約１００ミリリットル〜１０リットルの範囲である。
【００３６】
図４を参照して、任意の洗浄ステップを実行することもできる。より具体的には、洗浄液供給部１６０は、適切な（好ましくは、無菌）チューブ１１５によってフィッティング１１５に接続されても良い。洗浄流体は、真空源１５４によって入口１１６、フィルタ１３０および出口１１８を介して廃棄物容器１５０に連続的に引き出されるまたは向けられる（ブロック１９３）。洗浄ステップは、例えば、容器１１０、フィルタ１３０および捕捉されたサンプルから、防腐剤や他の微生物成長抑制剤を洗浄するために使用される。適切な洗浄流体は、例えば、成長培地、緩衝塩水、界面活性剤および乳化剤を含むことができ、チャンバ１１２への導入に先立って滅菌される。
【００３７】
その後、好ましくは、洗浄流体がチャンバ１１２（図３〜図５には示されず）から排出された後、培養培地や肉汁の供給部１７０が適切なチューブ１７２（図５）によってフィッティング１１５に接続される。チューブ１７２と培養培地は、無菌的であることが好ましい。デバイス１００は、図５に示されるように、倒立されることが好ましい。その後、培養培地は、例えば、重力フィードによって、供給部１７０からチューブ１７２および入口１１６（図２）を介して、チャンバ１１２に送給される（図８のブロック１９４）。出口１１８（図２）は、培養培地に置換されたチャンバ１１２内の空気用の通気孔として働く。好ましくは、培養培地は、チャンバ１１２への導入に先立って滅菌される。流体や空気が入る事を禁止するために、一方向バルブを、必要に応じて使用することができる（図示せず）。
【００３８】
図６を参照すると、キャップ１７５（ねじ付きキャップが好ましい）を、フィッティング１１７に設けることができる。適切なクランプ１７４が、チューブ１７２の上にクランプされる。次に、チューブ１７２は、チューブ１７２の一部１７２Ａがフィッティング１１５に取付けられたままであるように、クランプ１７４の上方で切断される。このように、チューブ１７２Ａとクランプ１７４により、入口１１６は確実で無菌的に閉鎖される。デバイス１００、チューブ１７２Ａ、クランプ１７４、含有された培養培地１７１および捕捉された微生物サンプルは、一緒にサンプルアセンブリ１０１（図６）を形成する。また、接着剤、チューブを閉鎖するための加熱、ひもによる包装(tie wrap)等が、他の閉鎖または密閉技術として使用することができる。
【００３９】
次に、サンプルアセンブリ１０１、または複数のサンプルアセンブリ１０１は、適切な測定装置１８０に配置される（図８のブロック１９５）。測定装置は、DiGuiseppiらに付与された米国特許第5,858,769号に記述された、またはDiGuiseppiらに付与された米国特許第5,164,796号に記述された自動化装置であっても良い。これらの開示は、全体として参照し、本明細書に組み込まれる。サンプルアセンブリ１０１は、検出器アセンブリ（概略的に参照番号１８１によって指示される）によって評価するためにプラットフォーム１８２のスロット１８４に挿入され得る。検出器アセンブリ１８１は、発光器１８６と光検出器１８８とを含み、それらの各々は、解析装置１８９に作動可能に接続される。発光器１８６によって、光がセンサ１２０に向けられ、その光は、反射し光検出器１８８に戻される。解析装置１８９は、例えば、米国特許第5,164,796号に記述されている方法で、光検出器からの信号を評価する。微生物解析結果は、自動化されており、人間による評価を必要とすることなく求められた結果である。
【００４０】
前述のように、測定装置１８０は、センサ１２０の変化を検出し、それによって、チャンバ１１２内の微生物の成長を測定する（ブロック１９６）。例えば、測定装置１８０は、ｐＨ変化、微生物の成長からのチャンバ１１２内のＣＯ2の発生および／またはＯ2の消費によって引き起こされる色や蛍光変化のようなセンサの色や蛍光の変化を透明な端部壁１１４を介して検出できる。例えば、測定装置１８０は、1989年4月3日に出願された米国特許出願シリアル番号07/322,874号（現在放棄されている）、1989年5月15日に出願された米国特許出願シリアル番号07/351,476号（現在放棄されている）、米国特許第4,945,060号および米国特許第5,856,175号に記述されているような器具を含むことができる。これらは、参照することで、本明細書に組み込まれる。装置１８０は、センサの色の変化を監視する可視光反射率計を含むことができる。固体照射器および検出器が使用されてもよい。照明用の白熱およびアークランプ源を、ミラー、レンズ、光ファイバおよび光をセンサへ向けるための他の手段と共に使用することができる。全てのサンプルの連続的な監視を可能とするために、各サンプル毎に検出器を有することが好ましい。種々の検出器の出力は、コンピュータの指示にしたがって行うことができ、種々のサンプルのｐＨやＣＯ2またはＯ2濃度の変化の量と速度の特性を示す曲線を作成することができる。また、コンピュータは、必要な解析を行って作成された特性を評価し、発育中の微生物の培養菌の存在または不在を決定することができる。装置１８０および／または追加の装置は、サンプル微生物を培養しまたはその成長を促進するためにデバイス１００を加熱および／または攪拌してもよい。
【００４１】
図９を参照すると、本発明の他の実施形態にかかる一体型濾過および検出デバイス２００が示されている。このデバイス２００は、内部チャンバ２１２を画定する容器本体２１０を含む。容器本体２１０は、端部壁２１４を有し、チャンバ２１２と接続された開口２１２Ａを画定している。この端部壁２１４は、透明であることが好ましい。
【００４２】
エンドキャップ２１９は、開口２１２Ａに設けられる。Ｏリング２１１、ガスケット、接着剤、または他のシール剤が、キャップ２１９と容器本体２１０との間のシールを行うために使用されてもよい。第２のフィッティング２１５がキャップ２１９を通して突出し、入口２１６を画定する。第２のフィッティング２１７がキャップ２１９を通して突出し、出口２１８を画定する。
【００４３】
半径方向流フィルタ(a radial flow filter)２３０が、キャップ２１９の裏側に固定される。フィルタ２３０は、微細孔フィルタであることが好ましい。フィルタ２３０は、入口２１６から出口２１８へ通過する実質的に全ての流体がフィルタ２３０のフィルタ媒体を通過するように、構成および取付けられることが好ましい。第２のフィルタ２３２をフィルタ２３０と出口２１８との間に設けることができる。第２のフィルタ２３２もまた微細孔フィルタであることが好ましい。
【００４４】
センサ２２０は、端部壁２１４（または、他の望ましい外部から視認可能な位置）に固定されることができる。センサ２２０は、上述のセンサの何れでもよく、センサ１２０に関して上述されたように上記の何れかの方法で取付けられることができる。
【００４５】
デバイス２００は、フィッティング１１５と１１７の代わりに夫々フィッティング２１５と２１７で接続し、実質的にデバイス１００と同じ方法で使用することができる。試料を濾過し、洗浄流体を導入するステップ中デバイス１００を転倒させることが望ましい。チューブ１７２に対応するチューブ２７２は、確実で無菌的に閉鎖を行うために、上述と同じ方法で切断され、クランプまたは固定される。フィルタ２３２は、出口２１８を介してチャンバ２１２内に汚染物が入る事を防止または禁止するように働く。さらに、キャップがフィッティング２１５および／またはフィッティング２１７に設けられても良い。また、フィッティング２１５と２１７の一方または両方が、一方向バルブを備えても良い。
【００４６】
さらに他の実施形態として、センサ２２０は、キャップ２１９に固定されてもよいし、それの一部として形成されても良い（図示せず）。色が変化するタイプのセンサの場合、センサ２２０の色の変化がエンドキャップ２１９を介して評価され得るように、キャップやその一部分を透明とすることができる。エンドキャップ２１９は、封入されたインジケータミセルを含むポリマーのような材料で作ることができる。
【００４７】
センサ１２０と２２０は、容器１１０や容器本体２１０内で再配置されても良い。色が変化するセンサが使用される場合、各容器は、センサ１２０や２２０に隣接して少なくとも透明な（または半透明な）部分を含むべきである。または、センサ１２０、２２０の各々は、夫々容器１１０や容器本体２１０の一体の部分として形成（例えば、モールド）されてもよい。また、微生物の代謝生成物や試料を含む成長培地がセンサと反応するために、（外部環境から）密閉された流体接触手段が設けられる限り、センサ１２０、２２０は、容器の外側に配置されてもよい。
【００４８】
上述された前述のデバイス１００、２００および方法ならびにそれらのバリエーションは、多くの利点を提供する。サンプルは、無菌バリアーを壊すことなく、収集され、培養され、評価され得る。デバイスと方法は、サンプルを調製し、サンプル中の微生物の成長を検出する幾つかのステップを組み合わせるように働く。本発明のデバイスと方法は、種々の構成要素の取り扱いを無くすまたは減少し、それによって、便利さの向上と、テストおよび評価中の不注意の汚染に対してより大きな安全性とを提供する。特に、サンプル、フィルタ、センサおよび容器の隣接内部部分が汚染から保護され、それによって、元の試料からは導入されない微生物によって引き起こされる偽陽性の危険が減少または排除される。
【００４９】
前述は、本発明の例示であり、それを制限するものとして解釈されるべきではない。本発明の幾つかの実施形態が記述されたが、当業者は、本発明の新規な技術と利点から実質的に離れることなく、例示の実施形態において、多くの変更が可能であることを容易に理解するであろう。したがって、このような変更の全ては、請求項で定義された本発明の範囲内に含まれることが意図される。したがって、前述は本発明の例示であり、そこに開示された特定の実施形態に制限されると解釈されるべきでなく、開示された実施形態に対する変更、ならびに他の実施形態が添付の請求の範囲内に含まれることが意図されていると理解されるべきである。本発明は、請求項で定義され、それらの請求項と等価物もその中に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施形態にかかる一体型濾過および検出デバイスの斜視図である。
【図２】図１の２−２線に沿って切断された図１のデバイスの横断面である。
【図３】本発明の実施形態にかかる、関連する試料供給部、関連する廃棄容器および関連するポンプと共に示された図１のデバイスの側断面図である。
【図４】本発明にかかる関連する洗浄液供給部と共に示された図３のデバイス、廃棄容器およびポンプの側断面図である。
【図５】本発明の実施形態にかかる関連する培養培地供給部と共に示された図１のデバイスの側断面図である。
【図６】関連する長さのチューブとクランプを伴う図１のデバイスであって、本発明の実施形態にかかる培養培地を含むデバイスを含むサンプルアセンブリの側断面図である。
【図７】測定装置と、その中に取付けられた図６のサンプルアセンブリの部分断面図である。
【図８】本発明の実施形態にかかる試料内の微生物を収集し、その成長を検出する方法を表すブロック図である。
【図９】本発明の更なる実施形態にかかる一体型濾過および検出デバイスの横断面である。
【図８】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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2005502313.tif 000030
【国際調査報告】
2005502313.tif 000031
2005502313.tif 000032
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