(57)【要約】【課題】【解決手段】試料採取及び分析装置はハウジングと、ハウジング内に規定される試料採取領域及び分析領域とを備える。ハウジングは流体の試料採取領域への進入及びそこからの退出を許容する少なくとも１つの開口を有する。フィルタはハウジング内に配置され、ハウジングの内側の試料採取領域にある試料採取位置と分析領域にある分析領域との間を移動可能である。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料採取及び分析装置であって、ハウジングと、該ハウジング内に規定される試料採取領域及び分析領域と、流体の該試料採取領域への進入及びそこからの退出を許容する該ハウジングが有する少なくとも１つの開口と、該ハウジング内に配置されたフィルタとを備え、該フィルタは該ハウジング内の該試料採取領域に配される試料採取位置と、該分析領域に配される分析位置との間を移動可能である、試料採取及び分析装置。
【請求項２】
請求項１に記載の試料採取及び分析装置において、該分析領域に試薬を導入する手段をさらに備える、試料採取及び分析装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の試料採取及び分析装置において、少なくとも該フィルタが該分析位置にあるときに該試料採取領域から該分析領域を隔離する第１の封止手段をさらに備える、試料採取及び分析装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の試料採取及び分析装置において、該フィルタは該ハウジング内側の該試料採取及び分析位置の間を直線軌道に沿って移動可能である、試料採取及び分析装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の試料採取及び分析装置において、該装置は該ハウジング内にさらに安全領域を規定し、該フィルタは該試料採取又は分析位置と、該安全領域に配される安全位置との間をさらに移動でき、該フィルタは該フィルタが該安全位置にあるときに少なくとも該試料採取領域から封止される、試料採取及び分析装置。
【請求項６】
請求項４に記載の試料採取及び分析装置において、該フィルタは該ハウジング内側の該試料採取、分析、及び安全位置の間を直線軌道に沿って移動可能である、試料採取及び分析装置。
【請求項７】
請求項４に記載の試料採取及び分析装置において、該フィルタは該安全位置にあるとき該分析領域からさらに封止される、試料採取及び分析装置。
【請求項８】
請求項１乃至７に記載の試料採取及び分析装置において、該フィルタはフィルタ支持体に装着され、該フィルタ支持体は使用時流体が該フィルタを通過するのを許容するよう形作られる、試料採取及び分析装置。
【請求項９】
少なくとも請求項３に従属するときの請求項８に記載の試料採取及び分析装置において、該第１の封止手段は該フィルタ支持体と該ハウジングとの間に設けられたシールを備える、試料採取及び分析装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の試料採取及び分析装置において、該第１の封止手段は該フィルタ支持体に装着される、試料採取及び分析装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれかに記載の試料採取及び分析装置において、第２の封止手段をさらに備え、該第２の封止手段は、該フィルタが該試料採取位置にあるときに、流体の流れを該第２の封止手段によって規定される該試料採取領域の容積に制限する、試料採取及び分析装置。
【請求項１２】
少なくとも請求項５に従属するときの請求項１１に記載の試料採取及び分析装置において、該第２の封止手段は、該フィルタが該安全位置にあるときに該フィルタを該装置の残部から隔離する、試料採取及び分析装置。
【請求項１３】
請求項１１又は１２に記載の試料採取及び分析装置において、該第２の封止手段は、該フィルタと該ハウジングとの間を該フィルタの外周の周囲に延長するシールを備える、試料採取及び分析装置。
【請求項１４】
少なくとも請求項８に記載の試料採取及び分析装置において、該フィルタ支持体と該ハウジングとは摺動可能に係合される、試料採取及び分析装置。
【請求項１５】
請求項８に従属するときの請求項１４に記載の試料採取及び分析装置において、該ハウジングに細長い開口をさらに設け、該フィルタ支持体は該細長い開口に向かって延長するタブを備える、試料採取及び分析装置。
【請求項１６】
請求項１乃至１５のいずれかに記載の試料採取及び分析装置において、該ハウジングに該分析領域から離れて位置決めされた分析作動開口をさらに設ける、試料採取及び分析装置。
【請求項１７】
少なくとも請求項２に記載の試料採取及び分析装置において、試薬を導入する該手段は、使用時試薬を包含するよう適合されたリザーバと、該リザーバ及び該分析領域の間の通路と、該試薬を該分析領域に流し込ませる機器とを備える、試料採取及び分析装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載の試料採取及び分析装置において、該試薬を該分析領域に流し込ませる該機器は該リザーバの内側に設けられたピストンである、試料採取及び分析装置。
【請求項１９】
請求項２乃至１５のいずれかに記載の試料採取及び分析装置において、試薬を導入する該手段は使用時試薬を包含するよう適合された空洞を備え、該空洞は該分析領域と共通の少なくとも１つの壁部を有し、該壁部の少なくとも一部は壊れやすい、試料採取及び分析装置。
【請求項２０】
請求項１乃至１９のいずれかに記載の試料採取及び分析装置において、該ハウジングに該分析領域の壁部に配される窓をさらに設ける、試料採取及び分析装置。
【請求項２１】
請求項１乃至２０に記載の試料採取及び分析装置において、該分析領域に配される撹拌器をさらに備える、試料採取及び分析装置。
【請求項２２】
請求項２１に記載の試料採取及び分析装置において、該撹拌器は遠隔作動されるよう適合される、試料採取及び分析装置。
【請求項２３】
請求項２１又は２２に記載の試料採取及び分析装置において、該撹拌器は、該フィルタのそれと実質的に平行な平面内に配され、かつ該平面と垂直な軸の周りを回転可能である、試料採取及び分析装置。
【請求項２４】
請求項２３に記載の試料採取及び分析装置において、該撹拌器は使用時該フィルタから離間される、試料採取及び分析装置。
【請求項２５】
請求項１乃至２４のいずれかに記載の試料採取及び分析装置において、該試料採取領域の該開口は流体が該装置に入る入口開口を備え、該装置は流体が該装置から出て行く出口開口を該試料採取領域にさらに備え、該フィルタは試料採取位置にあるときに該入口及び出口開口の間に配されて、該入口及び出口開口の間を流れる流体から汚染物を採集する、試料採取及び分析装置。
【請求項２６】
請求項１乃至２５のいずれかに記載の試料採取及び分析装置において、該装置は使用者によって運ばれるよう適合される、試料採取及び分析装置。
【請求項２７】
試料採取及び分析組立体であって、請求項１乃至２６のいずれかに記載の装置と、該装置と連結するよう適合されたホルスタ（ｈｏｌｓｔｅｒ）とを備える、試料採取及び分析組立体。
【請求項２８】
請求項２７に記載の試料採取及び分析組立体において、該ホルスタは該組立体を使用者に付ける手段を備える、試料採取及び分析組立体。
【請求項２９】
請求項２７又は２８に記載の試料採取及び分析組立体において、該ホルスタは該装置ハウジング内側で該フィルタを移動させる手段を設けられる、試料採取及び分析組立体。
【請求項３０】
請求項１５に従属するときの請求項２９に記載の試料採取及び分析組立体において、該ホルスタに設けられた該フィルタを移動させる該手段は突出部を備え、該突出部は該装置とホルスタとを相対的に移動させた時に該フィルタ支持体の該タブと協働して該フィルタ支持体を該細長い開口沿いに摺動させる、試料採取及び分析組立体。
【請求項３１】
請求項５に従属するときの請求項２９又は３０に記載の試料採取及び分析組立体において、該ホルスタに設けられた該フィルタを移動させる該手段は、該装置と該ホルスタとを連結した時に該フィルタを該安全位置から該試料採取位置に移動させ、該装置と該ホルスタとを切り離した時に該フィルタを該安全位置に復帰させる、試料採取及び分析組立体。
【請求項３２】
請求項２７乃至３１のいずれかに記載の試料採取及び分析組立体において、該ホルスタに、使用時該装置の該開口と整合する開口と、該開口から使用時ポンプに接続するよう適合された出口まで延長する通路とを設ける、試料採取及び分析組立体。
【請求項３３】
ホルスタであって、請求項１乃至２６のいずれかに記載の試料採取及び分析装置と連結するよう適合されたホルスタ。
【請求項３４】
試料採取及び分析キットであって、請求項２７乃至３２のいずれかに記載の組立体と、該組立体を通じて流体を吸込むポンプとを備える試料採取及び分析キット。
【請求項３５】
請求項３４に記載の試料採取及び分析キットにおいて、該組立体と該ポンプとの間に延長するホースをさらに備える、試料採取及び分析キット。
【請求項３６】
分析器であって、請求項１乃至２６のいずれかに記載の試料採取及び分析装置の内側の状態を監視するよう適合された、分析器。
【請求項３７】
請求項３６に記載の分析器において、使用時該装置と連結するよう適合され、かつ該フィルタを該装置ハウジングの内側で移動させる手段を備える、分析器。
【請求項３８】
請求項１６に従属するときの請求項３７に記載の分析器において、該分析器に設けられた該フィルタを移動させる該手段はシャフトを備え、該シャフトは該分析作動開口を通じて該ハウジングに挿入されて該フィルタ支持体と接触しこれに力を加えることができる、分析器。
【請求項３９】
請求項５に従属するときの請求項３７又は３８に記載の分析器において、該分析器に設けられた該フィルタを移動させる該手段は該フィルタを該安全位置から該分析位置に移動させるよう適合される、分析器。
【請求項４０】
請求項２に従属するときの請求項３６乃至３９のいずれかに記載の分析器において、該装置の該分析領域に試薬を導入する該手段を動作させる試薬作動器をさらに備える、分析器。
【請求項４１】
請求項１８に従属するときの請求項４０に記載の分析器において、該試薬作動器は第１の作動ロッドを備え、該第１の作動ロッドは、該ロッドを該装置に対し移動させた時に該ピストンと協働して該試薬を該分析領域に押し込む、分析器。
【請求項４２】
請求項４１に記載の分析器において、該試薬作動器は該リザーバと協働する第２の作動ロッドをさらに備える、分析器。
【請求項４３】
請求項２０に従属するときの請求項３６乃至４２のいずれかに記載の分析器において、該分析器に該分析領域の内容物の光学的尋問手段を設ける、分析器。
【請求項４４】
請求項２２に従属するときの請求項３６乃至４３のいずれかに記載の分析器において、該分析器は該撹拌器を動作させる撹拌器作動器をさらに備える、分析器。
【請求項４５】
請求項４４に記載の分析器において、該撹拌器作動器は該撹拌器と磁気的に連結される、分析器。
【請求項４６】
請求項３６乃至４５のいずれかに記載の分析器において、該装置の該分析領域を加熱する手段をさらに備える、分析器。
【請求項４７】
作動器であって、請求項１乃至２６のいずれかに記載の試料採取及び分析装置と連結するよう適合され、かつ該フィルタを該装置ハウジングの内側で移動させる手段と、該装置の該分析領域に試薬を導入する該手段を動作させる試薬作動器とを備える、作動器。
【請求項４８】
試料採取及び分析システムであって、請求項１乃至２６のいずれかに記載の少なくとも１つの装置と、請求項２７乃至３２のいずれかに記載の組立体と、請求項３４又は３５に記載のキットと、請求項３６乃至４６のいずれかに記載の分析器とを備える、試料採取及び分析システム。
【請求項４９】
請求項２８に記載の試料採取及び分析システムにおいて、請求項４７に記載の作動器をさらに備える、試料採取及び分析システム。
【請求項５０】
流体中の汚染物質の試料採取及び分析方法であって、
ａ）ハウジング内側の試料採取位置に配されたフィルタに流体を通過させて、該汚染物質の試料を該フィルタ上に留める工程と、
ｂ）該ハウジング内側の分析領域に配され、該フィルタ上の該汚染物質の少なくともいくらかを巻き込む反応が生じる分析位置に該フィルタを移動させる工程と、
ｃ）該反応を監視する工程とを備える、方法。
【請求項５１】
請求項５０に記載の方法において、工程（ａ）の前に、該流体が該フィルタと接触できない該ハウジング中の安全位置から該試料採取位置に該フィルタを移動させる工程をさらに備える、方法。
【請求項５２】
請求項５０又は５１に記載の方法において、工程（ａ）の後工程（ｂ）の前に、該流体が該フィルタと接触できない該ハウジング中の安全位置に該フィルタを移動させる工程をさらに備える、方法。
【請求項５３】
請求項５０乃至５２のいずれかに記載の方法において、工程（ｂ）は該反応を開始させる工程をさらに備える、方法。
【請求項５４】
請求項５３に記載の方法において、該反応は該分析領域に試薬を導入することによって開始される、方法。
【請求項５５】
請求項５４に記載の方法において、工程（ｂ）は、
（ｂ１）該分析位置に該フィルタを移動させる工程と、
（ｂ２）該分析領域を封止して該領域を該ハウジングの残部から隔離する工程と、
（ｂ３）該分析領域に試薬に導入する工程とを備える、方法。
【請求項５６】
請求項５４に記載の方法において、工程（ｂ）は、
（ｂ１）該分析位置に隣接した場所に該フィルタを移動させる工程と、
（ｂ２）該分析領域に該試薬を導入する工程と、
（ｂ３）該分析位置に該フィルタを移動させる工程と、
（ｂ４）該分析領域を封止する工程とを備える、方法。
【請求項５７】
請求項５０乃至５６のいずれかに記載の方法において、請求項１乃至２６のいずれかに記載の装置、請求項２７乃至３２のいずれかに記載の組立体、または請求項４８又は４９に記載のシステムを使用して行われる、方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の分野】
【０００１】
本発明は、流体に運ばれる汚染物質の試料採取及び分析を行う装置、組立体及びシステムに関する。本発明はさらに試料採取及び分析を行う方法に関する。
【従来技術の説明】
【０００２】
環境中に存在する汚染物質を検出し測定できることが重要な状況は家庭的にも工業的にも多くある。特に懸念されるのは、容易に封じ込めできず、気体や液体に容易に運ばれて移送され又は分散される汚染物質である。例えば、一定の空気伝達粒子は当該地域に住み又は働く人々に吸入され、危害や病気をもたらしかねない。具体的な例は酵素であり、異なった種類のものが多様な源から来て、アレルギーや他の健康上の危険を引き起こす。
【０００３】
プロテアーゼ酵素は蛋白質を分解する。いくらかは塵ダニの糞に発見され、家庭環境において塵アレルギーの原因となる。そのような酵素の測定のため市販のシステムが存在する。例えば、英国特許公報２３５１５６０及び国際公開公報ＷＯ０３０１６８７１である。これらのシステムにおいては、フィルタを包含するカートリッジが手持ち式真空掃除機の一端に取付けられ、塵を所定時間物の表面から吸い込む。カートリッジは次に除去され、室温の平らな表面に据えられる。カートリッジのふくれセクション内に包含された試薬（緩衝及び洗浄液）はシールを破ることにより解放され、これにより液体がフィルタと、乾燥形態の”基質”及び発色剤が固定された多孔接触ウイックとにかかる。この文脈で、”基質”は、酵素触媒反応における出発化学物質又は原料と定義される。
【０００４】
試薬は、酵素を拾い上げ及び／又は溶解し、ウイックに沿って運搬し、そこで基質の分解を触媒して、酵素反応の黄色い生成物を生じさせる。この初期の反応により展開される黄色の着色は白いウイック上での観察が困難であり、そこで試薬の流れをウイックに沿って第２の乾燥試薬まで進めさせ、これと反応させて紫色を生じさせる。これは裸眼で容易に点検でき、図表と比較して高、中、低の濃度が評価される。
【０００５】
サブチリシンはバクテリアに由来する他の種類のプロテアーゼであり、この群の酵素は蛋白質のよごれを消化するため生物学的粉末洗剤に使用される。著しい量のこれら酵素が吸入空気に存在しうる環境で長時間作業をする労働者にとって健康との掛かり合いが考えられるため（例えば、喘息を発症させる危険）、洗剤を製造する作業場の空気中のそのような物質の濃度を監視する要求がある。しかしながら、上記の方法を使用して得られる比較的ぞんざいな測定値は長期の作業場監視には不十分であり、はるかに強固な定量的技術が要求される。
【０００６】
洗剤のサブチリシンを工業的に監視する現在の方法は一般的に”Ｔｈｅ  ｕｓｅ  ｏｆ  ＮＮ−ｄｉｍｅｔｈｙｌｃａｓｅｉｎ  ｉｎ  ｔｈｅ  ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｐｒｏｔｅｏｌｙｔｉｃ  ｅｎｚｙｍｅｓ  ｉｎ  ｗａｓｈｉｎｇ  ｐｒｏｄｕｃｔｓ  ａｎｄ  ａｉｒｂｏｒｎｅ  ｄｕｓｔ  ｓａｍｐｌｅｓ”（Ｅ  Ｄｕｎｎ及びＲ  Ｂｒｏｔｈｅｒｔｏｎ、  Ａｎａｌｙｓｔ  ９６  １５９−１６３  Ｆｅｂ  １９７１）に略述されたもの等の方法に基づく。詳細の多くは開示されていないが、そのようなシステムは通常個人用試料採取ポンプ（呼吸ゾーンに隣接した使用者の折り襟に取付けられる入口を備える）を用い、該ポンプは、例えば米国特許公報４６７５０３４に記載されているように、直径が２５ｍｍのフィルタを通じ１分につき約２リットルの空気を引き込む。あるいは、可動式ユニット中ではるかに大きいフィルタ（一般的に直径が１５０ｍｍ）に１分につき１００リットルを越える量を送る”ガレー試料採取（Ｇａｌｌｅｙ  ｓａｍｐｌｉｎｇ）”が使用され、該ユニットの場所は作業上の要求条件にふさわしい地域監視を提供するよう選ぶことができる。
【０００７】
どちらの場合にも、試料採取システムは濾過材が大気中に存在するいかなる酵素をも再現可能に吸収するのを確実にするよう設計され、それはもちろん同時に背景の塵も吸収する。フィルタを処理するためフィルタを試料採取ヘッドから除去し（該ヘッドにおいてそれは通例交換可能な要素）、後の分析が行われる実験室や他の遠方の場所に移送しなければならない。
【０００８】
酵素は液体中に分散させることによってフィルタから抽出される。これには数分かかり、フィルタはしばしば、特に抽出を改善するため撹拌やかき混ぜを用いたときは、該プロセス中に壊れがちである。その結果、後の分析を行う前にこの破片を除去するため酵素を包含する液体を濾過する必要がる。しかしながら、このことはまた、フィルタの小片にいまだ付着している酵素が化学反応が行われる前に失われることを意味し、システムの純感度を損なわしめる。
【０００９】
化学反応はその後なされて、濾過液中の酵素の濃度が決定される。一般的に、蛋白質（ＮＮ−ジメチルカゼイン、ＤＭＣ）は酵素によって壊され、遊離アミン基を備えた分裂片を解放する。これらの遊離アミンは２，４，６−トリニトロベンゼンスルホン酸（ＴＮＢＳ／ＴＮＢＳＡ）と反応して黄色を生成させ、該黄色は分光光度分析により４２５ｎｍで十分精確に決定することができる。混合物を数分間大よそ４０から５０℃で温育することも反応を満足に進めるために必要である。
【００１０】
このシステムは十分な精確さを提供できるかもしれないが（分光光度計は標準的な色溶液を使用して較正できる）、該プロセスが再現可能なデータを提供するためには操作者の相当な技能と訓練を要求することは明らかである。フィルタの取扱い及び輸送が要求される時点は多数あり、これらの操作の各々はフィルタ上の酵素の汚染及び／又は喪失の著しい危険を伴うものである。検出限界は問題の酵素により変動するが、従来のシステムを使用した代表的な例（サビナーゼ）では検出限界は１ｍｌにつき数ｎｇである（容積値は流体に再懸濁されたときの酵素に言及する）。しかしながら、工業上の個人用監視システムは高い感度を必要とし、理想的には大よそ１ｎｇの酵素質量分解能を要求する。
【００１１】
ここで使用される”試料採取”の語は、上記の例におけるように、調査中の流動媒体から直接汚染物質（又は他のそのような検体）を採集することを言う。これは装置中に検体を導入する代替えの技術、例えば（ｉ）装置のある領域への物質（一般に液体）の（例えば、ピペットによる）堆積又は適用、及び（ｉｉ）化学試薬を使用して調査中の媒体から一定の成分を選択的に採集する特定の結合技術、等と対比されるものである。他方、”試料採取”は一般に、検体物（例えば、粒子、分子又は小滴）を目標検体の”特定”の区別化なしに背景流体から濾過することを伴う。
【００１２】
米国特許公報５８１７５２２は、試料が回転する一続きの室で起こる一連の反応を介して試料を分析する自蔵式の分析評価装置を開示する。各々の室は、破られて試薬又は洗浄液を解放するカプセルを包含する。試料の装置への導入は、予め採集された被検物溶液を装置の開口を通じて所定位置のプレート上に堆積させることによりなされ、該プレートには特定の結合剤が設けてある。目標検体は該表面に選択的に結合し、過剰の液体は吸取部材によって吸収される。この機器は流体（ガス状又は液状）の流れから試料を採集するのに適していない。その上、採集された試料の量はプレートに設けられた結合剤の量により決定され、従って使用者が流体中の目標検体量の定量的測定を行うことは許容されない。
【００１３】
同様に、英国特許公報２２６１９４９は、液体試料（例えば、ガス状被検物溶液）が免疫結合事象により移動ベルトに適用される機器を開示する。試料は、移動ベルトに予め適用されるか、試料溶液中に混合されるか、又は試料の後に該ベルトに適用される試薬と反応する。試料は引き続き別の検出組立体に移動され、そこで反応の結果が例えば蛍光により検出される。この機器は米国特許公報５８１７５２２に関して上述したのと類似の欠陥を提示する。
【００１４】
欧州特許公報０４４７１５８は、サイクロンを通じて空気を引き込み、下方に位置決めされたガラス繊維フリット上に試料を堆積させる、爆発性又は麻酔性物質の検出器を開示する。各々のフリットは、ガラス繊維で被覆された一組の抵抗加熱ワイヤを備え、かつ回転テーブル上に支持され、該回転テーブルはフリットを試料採集位置からイオン移動度分光計（”ＩＭＳ”）中に移動させる。この位置で、フリットは加熱され、該フリットに脱着ガスを通過させることにより、採集された試料の粒子をＩＭＳ室中に分散させる。試薬ガスも導入することができる。分光計はその後気化物質を分析してその組成を決定する。上述の公知のシステムのように、このシステムは、試料は一般にフリットから完全には脱着せず、従って正確な定量的測定値を取得することができないという問題がある。
【００１５】
米国特許公報６１０１８８６は、大気から微粒試料を採集し、それを分析のために用意する試料濃縮器を開示する。しかしながら、該機器はあとの分析又は検出プロセスを行うための何らの手段も提供しない。
【００１６】
本発明により達成される利点には、特に工場においてそのような汚染物質を高感度及び正確な定量的結果で監視する改善されたシステム及び方法の提供が含まれる。さらに、試料採取及び分析手順は簡単化され、結果を迅速に、しかも未熟な職員によって得ることができる。
【発明の概要】
【００１７】
本発明の第１の態様によれば、試料採取及び分析装置は、ハウジングと、該ハウジング内に規定される試料採取領域及び分析領域と、流体の該試料採取領域への進入及びそこからの退出を許容する該ハウジングが有する少なくとも１つの開口と、該ハウジング内に配置されたフィルタとを備え、該フィルタは該ハウジング内の該試料採取領域に配される試料採取位置と、該分析領域に配される分析位置との間を移動可能である。
【００１８】
この配列によりすべての試料採取及び分析工程を１つのハウジング又はカートリッジ内で行うことが可能となる。流体に運ばれる汚染物質の試料は、装置の試料採取領域においてフィルタを流体に暴露することにより得られる。例えば、固体粒子又は液体エーロゾル粒子を備える汚染物質はフィルタ上に吸着され、該フィルタをその後流体の流れから離し分析領域に移動させることができる。検出すべき具体的な汚染物質及び使用される化学作用により、採集された試料を巻き込む反応は以下に述べるようにいくつものやり方で開始又は促進できる。反応を監視し、汚染物質に関する情報を得ることができる。これらすべての工程を１つのカートリッジ内で行うことにより、試料採取と分析との間でフィルタ及びこれに担持される試料を取り扱うことが要求されない。フィルタは試料採取及び分析工程の間じゅうカートリッジの内側に留まり、決して取り除かれない。反応はカートリッジの内側で起こり、従って潜在的に有害となりうるすべての試薬及び不要な生成物を封じ込める。故に、カートリッジは未熟な人による取扱いに適している。その上、フィルタは分析プロセスの間じゅう分析領域に留まり、処分されない。試料の汚染又は喪失がないという事実は、採集された全試料が反応に関与できるので、改善された正確さと、より高感度の結果をもたらす。
【００１９】
反応は多様な手段で促進してもよい。例えば、フィルタに試薬をしみ込ませ、これを汚染物質試料に暴露することにより、何ら付加的な作動工程なしに反応を始めさせることができる。他の場合には、フィルタ上の採集試料を加熱して、又は照射して反応を開始させることができる。加熱又は照射機器は装置内に一体的に又は外部に設けることができる。しかしながら、好ましい実施形態では、該装置は分析領域に試薬を導入する手段をさらに備える。このようにして、液体又はゲル（例えば）試薬を所望の時に加えて、多種多様の反応を可能とすることができる。
【００２０】
有利なことに、該試料採取領域の該開口は流体が該装置に入る入口開口を備え、該装置は流体が該装置から出て行く出口開口を該試料採取領域にさらに備え、該フィルタは試料採取位置にあるときに該入口及び出口開口の間に配されて、該入口及び出口開口の間を流れる流体から汚染物を採集する。そのようなものとして、該装置は濾過により汚染物質を試料採取するのに特に好適に配置される。これにより該装置は、試料を用意する工程を必要とせず、調査中の物質（例えば、大気又は液体）から直接試料を採集するのに特に好適に適合される。
【００２１】
好ましくは、該装置は、少なくとも該フィルタが該分析位置にあるときに該試料採取領域から該分析領域を隔離する第１の封止手段をさらに備える。分析領域はハウジングの残部から封止され、万一カートリッジがひっくり返され又は誤って取り扱われても試薬（そこにあれば）を保持して潜在的な漏れを回避することができる。
【００２２】
好ましくは、該装置は該ハウジング内にさらに安全領域を規定し、該フィルタは該試料採取又は分析位置と、該安全領域に配される安全位置との間をさらに移動でき、該フィルタは該フィルタが該安全位置にあるときに少なくとも該試料採取領域から封止される。
【００２３】
安全領域は外部環境から、またいかなる試薬又は他の反応活性化手段からフィルタを退蔵するのに便利なやり方を提供する。安全位置において、フィルタは入口又は出口開口と流体連通せず、よって装置の不使用の間汚染から保護される。封止は第１の封止手段又は何か付加的なシールを使用して達成できる。あるいは、開口に取外し可能なカバーを設け、装置を使用する用意ができるまで開口を封止することもできる。
【００２４】
好ましくは、該フィルタは該安全位置にあるとき該分析領域からさらに封止される。これによりフィルタと試薬との接触が回避され、早すぎる反応が起こるのが防止される。
有利なことに、該フィルタは該ハウジング内側で直線軌道に沿って移動可能である。これにより、フィルタの移動が直接的な手段（例えば、摺動）により簡単かつ経済的に制御されることができ、装置構成部品の形状及びサイズに対する制約を最小にできる。
【００２５】
便利なことに、該フィルタはフィルタ支持体に装着され、該フィルタ支持体は使用時流体が該フィルタを通過するのを許容するよう形作られる。フィルタ支持体又は”シャトル”はフィルタ（壊れやすいことがある）を補強し、ハウジング内側のさまざまな位置間をフィルタが移動される時にこれを支持するのに便利に使用できる。便利なことに、該第１の封止手段は該フィルタ支持体と該ハウジングとの間に設けられたシールを備える。これは好ましくはフィルタ支持体に装着され、例えば、フィルタ支持体の周囲に延長する弾性リングの形態をとることができる。シールはフィルタ支持体に取付けられるので、それはフィルタと共に移動する。フィルタが分析位置にあるとき、シールは分析領域を装置の残部から隔離し、フィルタが安全位置にあるとき、シールは試料採取領域から安全領域を隔離する。あるいは、複数のシールをハウジングの内部に装着してこれらの機能を行わせることもできる。
【００２６】
好ましくは、該装置は第２の封止手段をさらに備え、該第２の封止手段は、該フィルタが該試料採取位置にあるときに、流体の流れを該第２の封止手段によって規定される該試料採取領域の容積に制限する。フィルタが安全位置にあるとき、第２の封止手段はフィルタを装置の残部から隔離する。第２の封止手段は試料採取プロセスを、及びフィルタの不使用時フィルタを汚染から保護するのを手助けする。試料採取位置において、第２の封止手段はフィルタを通じる流体の流れを方向づけ、得られる試料が試料採取の時に装置に入る汚染物質の正確な発現となるようにする。好ましくは、該第２の封止手段は、該フィルタと該ハウジングとの間を該フィルタの外周の周囲に延長するシールを備える。
【００２７】
好ましくは、該フィルタ支持体と該ハウジングとは摺動可能に係合される。これは、フィルタ支持体がハウジング内側の１つの位置から他の位置に容易に移動するのを可能にし、いくつものやり方で達成できる。例えば、ハウジングの内壁と摺動可能に嵌合する寸法にフィルタ支持体を作り、又はハウジングの内面上のロッド又は他の特徴部に摺動可能に連結させることができる。便利なことに、該ハウジングに細長い開口をさらに設け、該フィルタ支持体は該細長い開口に向かって延長するタブを備える。タブにはハウジングの外側から開口を通じて延長する適当な機器を係合させることができる。これにより、ハウジングを開く必要なしにハウジングの内側でフィルタとその支持体とを移動させる便利なやり方が提供される。この配列は、移動部分がほとんどないので製造するのに直接的であり、操作も容易である。あるいは、フィルタに磁気部を備え、第２の磁石をハウジングの外側で使用して要求に応じてフィルタを移動させ、又はモータを設けてハウジングに対しフィルタを移動させることができる。
【００２８】
好ましくは、該ハウジングに該分析領域から離れて位置決めされた分析作動開口をさらに設ける。これによりハウジングの内側でフィルタを移動させる付加的な方法が可能となる。適当な器具を、該開口を通じて挿入し、フィルタ又はフィルタ支持体に力を加えるのに使用してもよい。一般的にこの技術はフィルタを分析位置に移動させるのに使用できる。
【００２９】
好ましくは、試薬の導入によって反応を開始させる場合に、試薬を導入する該手段は、使用時試薬を包含するよう適合されたリザーバと、該リザーバ及び該分析領域の間の通路と、該試薬を該分析領域に流し込ませる機器とを備える。試薬は、該装置の使用前試薬の貯蔵寿命が許す限りリザーバに蓄えることができる。リザーバはそれ自体ハウジングに移動可能に装着される円筒の形態で設けてもよい。好ましくは、該機器は該リザーバの内側に設けられたピストンである。フィルタ支持体と同様、ピストンには該装置の外側から操作するための手段、例えばハウジングの開口を介して又は磁気配列により外部作動器と協働できるタブ等を設けてもよい。あるいは、試薬を導入する該手段は使用時試薬を包含するよう適合された空洞を備え、該空洞は該分析領域と共通の少なくとも１つの壁部を有し、該壁部の少なくとも一部は壊れやすくすることができる。この場合、壁部の壊れやすい部分はフィルタ自体（又はフィルタ支持体）の移動によって破ることができ、又は空洞を開き試薬を解放する付加的な構成部品を設けることができる。例えば、空洞をふくれセクションとすることができる。
【００３０】
加えて、１つ又は複数の乾燥試薬又は基質を分析領域に設けてもよい。液体又はゲル試薬の導入により乾燥化学物質は溶解し反応を開始させる。先に指摘したように、フィルタ自体に１つ又は複数の化学物質をしみ込ませることもできる。
【００３１】
好ましくは、該ハウジングに該分析領域の壁部に配される窓をさらに設ける。これにより、分析領域の内容物の光学的尋問が可能となり、そこで生じている反応を分光光度法により監視することができる。一般的に、透過モードでの分光光度分析を許容するため入り口及び出口窓を設ける。しかしながら、光学的配列によっては他の方法（例えば、蛍光）ではより多くの窓を用いてもよい。反応は、例えばフィルタに紫外線を照らすことによりフィルタ自体の上で視覚化することもできる。あるいは、反応を監視する代替えの手段、例えば電気化学的監視技術を行うため分析領域に配置された電極等を該装置に設けることができる。
【００３２】
好ましくは、該装置は該分析領域に配される撹拌器をさらに備える。この構成部品は、フィルタ材料から汚染物質試料を分離するのを手助けするだけでなく、試薬と汚染物質との混合を改善して、反応を手助けし、かつ分析領域の至る所で反応混合物の同質性を改善し、測定の正確さを改善する。好ましくは、該撹拌器は装置ハウジング外側から遠隔作動されるよう適合される。あるいは、撹拌器にハウジング内側のモータ又は他の作動手段を設けることができる。撹拌器は分析領域内のどこにでも位置決めすることができるが、該撹拌器を、該フィルタのそれと実質的に平行な平面内に配し、かつ該平面と垂直な軸の周りに回転できるようにすると便利である。特にフィルタが壊れやすい場合に、該撹拌器は使用時好ましくは該フィルタから離間される。このことは、フィルタに隣接して撹拌器を位置決めし、フィルタ材料自体を損傷することなく汚染物質試料を効果的に分散できることを意味する。
【００３３】
本発明の第２の態様によれば、試料採取及び分析組立体は、本発明の第１の態様による装置と、該装置と連結するよう適合されたホルスタとを備える。ホルスタは該装置を装着し取り扱うのに便利な手段を提供する。好ましくは、該ホルスタは該組立体を使用者に付ける手段を備える。これは、例えば、クリップ、ピン、ベルト又は接着パッチの形態をとることができ、便利なことに、使用者が仕事を行う間彼に組立体が取付けられるのを許容する。好ましくは、組立体は使用者の呼吸ゾーンの近く（例えば、彼の衣服の折り襟）に付けられ、彼が吸入しそうな汚染物質の正確な測定結果が得られるようにする。あるいは、個人的な監視よりむしろ静的な監視を引き受けるため、スタンド又は壁などに該装置を装着することができる。
【００３４】
便利なことに、該ホルスタには該装置ハウジング内側で該フィルタを移動させる手段を設ける。好ましくは、該装置にはハウジングと摺動可能に係合する上述のフィルタ支持体が設けられ、該ホルスタに設けられた該フィルタを移動させる該手段は突出部を備え、該突出部は該装置とホルスタとを相対的に移動させた時に該フィルタ支持体の該タブと協働して該フィルタ支持体を該細長い開口沿いに摺動させる。あるいは、フィルタ支持体に磁気部を設けるときは、磁気フィルタ支持体と相互作用しこれを移動させる磁石をホルスタに設けることもできる。
【００３５】
好ましくは、該装置は上述の安全領域を含み、該ホルスタに設けられた該フィルタを移動させる該手段は、該装置と該ホルスタとを連結した時に該フィルタを該安全位置から該試料採取位置に移動させ、該装置と該ホルスタとを切り離した時に該フィルタを該安全位置に復帰させる。このことは、ホルスタへの装置カートリッジの連結がフィルタを自動的に試料採取位置に移動させ、フィルタを試験環境に暴露することを意味する。装置をホルスタから取り除くと、フィルタは安全位置に復帰し、従って環境から封止される。そのようなものとして、試料採取位置への及び該位置からのシャトルの移動は自動的に起こり、使用者が覚えておくべき工程ではない。
【００３６】
本発明の第３の態様によれば、ホルスタが提供され、該ホルスタは本発明の第１の態様による試料採取及び分析装置と連結するよう適合される。
本発明の第４の態様によれば、試料採取及び分析キットは、本発明の第２の態様による組立体と、該組立体を通じて流体を吸込むポンプとを備える。一般的に、ホルスタには装置ハウジングの開口と整合する出口が設けられ、ポンプを取付けるノズルが設けられる。ポンプは便利のよいようにホースを介して取付けてもよい。一般的に、ポンプも例えば使用者のベルトに取付けられて使用者により運ばれる。
【００３７】
本発明の第５の態様によれば、本発明の第１の態様による試料採取及び分析装置の内側の状態を監視する分析器が提供される。好ましくは、該分析器は使用時該装置と連結するよう適合され、かつ該フィルタを該装置ハウジングの内側で移動させる手段を備える。あるいは、別の作動構成部品を使用してフィルタを移動させ、反応体を作動し、分析器は結果として生じる反応を監視するのに使用してもよい。
【００３８】
試料採取及び分析装置とは別の、しかしこれと相互に作用する分析器を用いることにより、試料採取操作を分析ステーションから離れて−例えば、異なった地理的な場所及び／又は異なった時間に−行うことができる。さらに、各々の装置中で採集された試料は、１つ又は複数の分析器で、他の装置でなされる測定を妨げることなく任意の順序でいつでも分析できる。
【００３９】
各々の採集及び分析事象は一般的に”単発”であり、すなわち、各々の装置は１つの試料のみを取得し、該試料はその後分析され、そして該装置は処分され又は新しいフィルタと適切な試薬とを再充填できる。ほとんどの実施形態において、試料採取及び分析装置自体は”読み取り”機能を有しないことに注意されたい。むしろ、それは内部で反応が行われる容器を提供する。反応の結果は分析器（別の）によって評価される。そのようなものとして、第１の装置において１つの試料を分析し、同時に第２の装置を使用して他の試料を採集することが可能である。
【００４０】
好ましくは、該装置は上述のハウジングと摺動可能に係合するフィルタ支持体を備え、該分析器に設けられた該フィルタを移動させる該手段はシャフトを備え、該シャフトは該分析作動開口を通じて該ハウジングに挿入されて該フィルタ支持体と接触しこれに力を加えることができる。あるいは、先述のように、フィルタ支持体と分析器の各々に装置ハウジングの内側でフィルタを移動させる磁気手段を設けることができる。分析器に突出部を設け、該突出部が、該装置と分析器とを相対的に移動させた時に、フィルタ支持体のタブと協働して該細長い開口沿いにフィルタ支持体を摺動させるようにすることができる。好ましくは、該装置は安全領域を含み、該分析器に設けられた該フィルタを移動させる該手段はフィルタを安全位置から分析位置に移動させるよう適合される。これは手動で始動（すなわち、分析器が命令を受けたとき）でき、または例えば一たび分析器に該装置が正しく装着されれば、又は分析器の蓋が閉じられたときに、自動的に起こるよう設定することができる。あるいは、分析器にフィルタ支持体と係合する突出部が設けられるならば、該装置を分析器と連結させる行為によりフィルタを分析領域中に摺動させることができる。
【００４１】
好ましくは、反応を試薬の追加によって開始させる場合に、該分析器は、該装置の該分析領域に試薬を導入する該手段を動作させる試薬作動器をさらに備える。例えば、試薬を導入する手段が先述のリザーバとピストンとを備えるならば、試薬作動器を移動させた時に、該作動器はピストンと機械的に連結して試薬を分析領域に押し込むようにしてもよい。リザーバそれ自体も作動器によりハウジングに対し移動させることができる。一般的に、該試薬作動器は第１の作動ロッドを備え、該作動ロッドは、該ロッドを該装置に対し移動させた時に該ピストンと協働して該試薬を該分析領域に押し込む。該試薬作動器は該リザーバと協働する第２の作動ロッドをさらに備えてもよい。あるいは、試薬を導入する手段が先述の壊れやすい空洞を備えるならば、フィルタ又はフィルタ支持体自体を試薬作動器としてもよい。反応が他の手段により開始される場合には、分析器が例えば加熱又は照射要素を収納することができる。
【００４２】
便利なことに、該装置は分析領域に少なくとも１つの窓を含み、該分析器には該分析領域の内容物の光学的尋問手段を設ける。あるいは、分析器に電気化学的測定値を取得する回路等の代替えの監視手段を設けることができる。
【００４３】
好ましくは、該装置が分析領域に撹拌器を含む場合に、該分析器は該撹拌器を動作させる撹拌器作動器をさらに備える。撹拌器作動器と撹拌器とは例えば磁気的に連結される。便利なことに、分析器は該装置の該分析領域を加熱する手段をさらに備える。制御手段を設けて所定の温度に対し制御された速度で加熱するようにしてもよい。
【００４４】
本発明の第６の態様によれば、作動器が提供され、該作動器は本発明の第１の態様による試料採取及び分析装置に連結するよう適合され、かつ該フィルタを該装置ハウジングの内側で移動させる手段と、該装置の該分析領域に試薬を導入する該手段を動作させる試薬作動器とを備える。
【００４５】
本発明の第７の態様によれば、試料採取及び分析システムが提供され、該システムは本発明の第１の態様による少なくとも１つの装置と、本発明の第２の態様による組立体と、本発明の第４の態様によるキットと、本発明の第５の態様による分析器とを備える。該システムは付加的に本発明の第６の態様による作動器を備えてもよい。
【００４６】
本発明の第８の態様によれば、流体中の汚染物質の試料採取及び分析方法は、
ａ）ハウジング内側の試料採取位置に配されたフィルタに流体を通過させて、該汚染物質の試料を該フィルタ上に留める工程と、
ｂ）該ハウジング内側の分析領域に配され、該フィルタ上の該汚染物質の少なくともいくらかを巻き込む反応が生じる分析位置に該フィルタを移動させる工程と、
ｃ）該反応を監視する工程とを備える。
【００４７】
反応はいくつものやり方で促進でき、開始工程を要求してもしなくてもよい。しかしながら、いずれの場合も、フィルタ、採集サンプル、及び反応は常にハウジングによって封じ込められ、このことは該方法の正確さ及び感度を改善し、また該方法を未熟な使用者による操作に適したものとする。
【００４８】
好ましくは、工程（ａ）の前に、該フィルタは、該流体が該フィルタと接触できない該ハウジング中の安全位置から該試料採取位置に移動される。便利なことに、工程（ａ）の後工程（ｂ）の前に、該フィルタはまた該安全位置に移動される。用いられる具体的な化学作用が作動を要求するならば、好ましくは該方法は該反応を開始させる工程をさらに備える。便利なことに、これは一たびフィルタが分析位置にあれば生じるが、それが適切ならばフィルタがどこか他の場所にあっても生じさせることができる。反応は便利なことに該分析領域への試薬の導入によって開始させてもよい。この場合、試薬は一たびフィルタが分析位置にあれば導入でき、その場合に工程（ｂ）は、
（ｂ１）該分析位置に該フィルタを移動させる工程と、
（ｂ２）該分析領域を封止して該領域を該ハウジングの残部から隔離する工程と、
（ｂ３）該分析領域に試薬に導入する工程とを備えることができる。
【００４９】
あるいは、フィルタが分析位置に隣接し、分析領域が完全に封止されない間に試薬を導入することができる。従って、工程（ｂ）は、
（ｂ１）該分析位置に隣接した場所に該フィルタを移動させる工程と、
（ｂ２）該分析領域に該試薬を導入する工程と、
（ｂ３）該分析位置に該フィルタを移動させる工程と、
（ｂ４）該分析領域を封止する工程とを備えることができる。
【００５０】
これにより、閉じ込められた空気が分析領域から逃げることが可能となる。
好ましくは、該方法は本発明の第１から第６の態様のいずれかにより提供される機器を使用して行われる。
【発明の実施の形態】
【００５１】
本発明による試料採取及び分析装置、システム及び方法の例を以下添付図面を参照して説明する。
図１ａ、１ｂ及び１ｃは、環境中の汚染物質を監視する試料採取及び分析装置の概略を図示する。該装置は前述のように、塵、かび胞子又は酵素等の空気伝達粒子（一般に固体）を検出するのに特に適している。明瞭化のため、以下の説明は粉末洗剤の製造中に遭遇する酵素等の酵素を監視する例に集中する。しかしながら、本発明がこの実施形態に限定されるものでなく、適当な反応及び後の分析技術を選択することにより、粒状、液状又はガス状にかかわらず他の汚染物質の監視を行うよう容易に適合させることができることは注意すべきである。１つの実施形態では、例えば、空気に運ばれる液体エーロゾル粒子を採集してもよい。説明は空気流により運ばれる汚染物質に焦点を当てるが、他の気体や液体を含む他の流体から試料を得るのに本装置を使用できることも想定される。
【００５２】
さらに、この例では監視される反応は試薬の導入によって活性化され、また試薬を蓄え分配する手段が設けられる。しかしながら、他の例では反応は加熱又は紫外線照射等の他の技術によって開始してもよい。そのような場合、加熱又は別のやり方で反応を活性化する手段を試薬リザーバ及び関連部品（以下に説明される）の代わりに設けることができる。そのような手段は装置自体中に一体化することも外部に設けることもできる。さらなる例では、いかなる開始工程も要求されない−例えば、試料は採集されると、又は若干の所定時間後に自発的に反応を始めることができる。
【００５３】
説明する例は個人的な監視に特に適し、従って使用者の吸気ゾーンから空気を試料採取するため彼によって運ばれるよう適合される。しかしながら、わずかばかり改変することで、例えばスタンド又は壁に該装置又はホルスタを装着することにより、静的監視を実行するのに同じ装置を使用できる。
【００５４】
本質的に、該装置はフィルタ１０５又は他の採集要素が配置されるハウジング１００を備える。いくつもの領域とフィルタ位置とがハウジング１００内に規定される。試料採取領域１１５には１つ又は複数の開口がハウジング１００に設けられ、該開口は監視される流体１４０のハウジング１００への進入（流体によって運ばれる汚染物質と共に）を許容する。一般的に、流体がハウジング１００から出るための第２の（出口）開口が設けられるが、同じ開口を介して流体が入り、かつ去るように配列することもできる。試料採取位置１１０は、流体が試料採取されているときの試料採取領域１１５の内側のフィルタ１０５の位置を言う。一般的に、試料採取位置は入口及び出口開口の間に配され、フィルタが試料採取位置１１０にあるとき、流体１４０がフィルタ１０５を貫流するようにする。ポンプ１５０を設け、フィルタ１０５を通じて流体を吸込むことができる。試料採取中、流体１４０により運ばれる汚染物質はフィルタ１０５上に吸着し、流体の残部は排気路１６０を介して出て行く。
【００５５】
フィルタはその後ハウジング１００内で第２の位置に移動される。これは分析位置（図１ｃ）、又は任意により安全位置（図１ｂ）であることもできる。安全領域１２５は安全位置１２０を提供し、該位置でフィルタ１０５はシール（箱形１２６で図示するが、実際にはシールをフィルタ１０５の外周の周囲に位置決めしてもよい）により周囲の大気から隔離される。安全位置１２０は、試料採取前又は後の該装置が使用されない間フィルタを保管するために使用してもよい。フィルタ１０５は環境から隔離されるので、汚染が防止される。安全位置１２０はまた、採集されたいかなる汚染物質も封止されたままであり、早すぎる反応から保護されることを確実にする。しかしながら、試料採取後、フィルタ１０５を分析領域１３５の分析位置１３０に直接移動させることができる。安全領域１２５がないときは、取り除き可能なカバーを入口及び出口開口に設け、不使用時フィルタを環境から保護することができる。
【００５６】
一たびフィルタが分析位置１３０にあれば（図１ｃ）、分析領域１３５はハウジング１００の残り部分から封止される。試薬１７０を分析領域１３５に導入する手段１３８が設けられる。乾燥基質１３６も分析領域１３５に存在してもよい。試薬１７０を分析領域１３５に解放すると、フィルタ１０５上の汚染物質試料と反応を開始する。任意により、撹拌器１３７を設け、フィルタから汚染物質試料を分離させ、試薬の混合を手助けしてもよい。
【００５７】
反応は分析器２００により監視される。一般的に、これは光学的尋問により達成される。例えば、分析器２００は光源２１０及び光学検出器２１５を含むことができる。分光光度技術を使用して、分析領域１３５の内容物の、例えば色の変化を、ハウジング１００の窓（図示せず）を通じて監視してもよい。分析器２００にはまた、撹拌器を遠隔動作させるための（例えば、磁気連結による）撹拌器駆動装置２２０又は作動器、及び反応を温育するヒーター２３０を設けてもよい。
【００５８】
すべての試料採取及び分析工程が１つの閉鎖容器（ハウジング１００）内でなされるので、該装置により、熟練した職員の介在を必要とせずに個人的な監視を行うのに便利なやり方が提供される。特に、試料採取と分析の間でフィルタを取り扱うことが要求されることはなく、フィルタは分析中反応室（分析領域１３５）に留まる。これは手順を簡単にするばかりでなく、採集されたすべての試料が反応に使用されるので装置の感度を大いに改善する。
【００５９】
次に、図２から１２を参照して具体的な実施形態を説明する。装置又は”カセット”３００はハウジング１を備え、該ハウジングは、それの上に汚染物質試料が採集されるフィルタ１１と共に、分析を引き受けるのに要求されるすべての試薬を包含する。（代替の実施形態では、１つ又は複数の試薬は別に蓄えられ又は後の段階で追加される。）該装置は２つの主要部品、ハウジング１と、この例では移動可能なフィルタ支持体又は”シャトル”４とを有する。ハウジング１には試料採取及び分析プロセスのさまざまな段階で要求される機能を実行する特徴が含まれ又は特徴が取付けられ、また該ハウジングはフィルタ１１を保持し、これの制御された移動を許容する。フィルタ支持体又はシャトル４は、フィルタを物理的に支持し、保持する。フィルタ支持体４は、支持体４とハウジング１との間に設けられた小さい隙間によりハウジング内部と摺動可能に係合する。しかしながら、フィルタが十分強固ならば、該装置をフィルタ支持構成部品なしに配列でき、または支持手段をフィルタに一体化することができる。
【００６０】
ハウジング１には、空気の進入を許容する開口２（又は他の流体入り口）、流体が退出する開口２’（図４Ａ）、及び使用前に試薬を蓄えるリザーバ領域５が設けられる。図２Ｂは供給された装置３００の内部を示す。フィルタ支持体４は、周囲の環境との接触から封止された安全領域と呼ばれる地域にフィルタ１１を保つ。フィルタ１１は安全位置にあるといわれる。これにより、意図された試料採取期間前のフィルタの汚染が防止され、また試料採取後には、採集された試料が、例えば輸送中にハウジング１の残部の至る所に分散するのを防ぐ。特に、試料は分析領域に接近できず、これにより早まった反応が防止される。この形態において、装置３００は、その内に蓄えられ分析時期に用いられる試薬の貯蔵寿命によってのみ限定される長い期間保存できる。
【００６１】
図２Ｂはまた、試薬リザーバ７及びピストン６を有するリザーバ領域５の内部を示す。この実施形態ではリザーバ７は円筒である。これについては以下により詳細に説明する。
開口５０、５１及び５３がハウジングに設けられて、以下に述べるように、フィルタ支持体４、リザーバ又は円筒７、及びピストン６がハウジング１の外側から移動又は操作されるのを許容する。
【００６２】
ハウジング１には装置３００がホルスタと連動するのを可能にするホルスターキー３及び係止ピン２０がさらに設けられる。
図３ａ及び３ｂはフィルタ支持体４及びその上に配されるフィルタ１１の２つの図である。フィルタ１１は多様な手段によってフィルタ支持体４上に保持されるが、熱かしめが便利であり効果的である。フィルタ支持体又はシャトル４にはフィルタ支持体４の周囲に延長するシャトルシール８が設けられる。シール８は、（図示のように）単一のシール又は２つの別の、平行なシールを備えることができる。フィルタ支持体４がハウジング１内の一定の位置に封入されると、シャトルシール８はフィルタ支持体４と、ハウジング１の内壁との間に延長するバリアを提供し、該バリアはシール８より下のハウジングの領域を上の領域から有効に隔離する。従って、シール８を越える流体連通は防止される。実際には、シール８は、フィルタが試料採取又は安全位置にあるときに完全な封止を提供する必要はない。ここでは、フィルターシール９及び１０が該封止を提供する（下記参照）。試料採取及び安全位置の近くのハウジング内部の形状により、シール８の端部の周囲に路ができるかもしれない。しかしながら、分析位置において、シール８はハウジングに嵌合し、完全な封止が提供されて、分析位置を閉鎖する。シャトル４は、シャトルとハウジング１の内壁との間で流体（特に、作動後の試薬）を運搬する毛管作用を防止するため、その側支柱に沿って切欠き（図示せず）を有してもよい。あるいは、側支柱を取り除き、代わりにシール８の領域とシャトル上のフィルタ１１の領域との接続を（補強された）中央支柱により設けてもよい。同様に、シール８にグリースを塗り、流体にシールを越えさせる毛管作用を防止してもよい。実際、すべての装置構成部品に撥水塗膜を適用することができる。
【００６３】
環状のフィルターシール９及び１０は、フィルタ１１の外周の周囲でフィルタ支持体４の各々の側に配される。安全位置において、フィルターシール９及び１０はフィルタ支持体４とハウジング内部との間に延長して、フィルタを該装置の残部から効果的に隔離する。これにより、環境からの汚染が防止されるのに役立つのみでなく、分析領域で起こりうる試料と試薬との早すぎる反応が防止される（下記参照）。細長い開口５３（図２ｂ及び１０に示す）を通じて接近できるタブ２４が設けられる。使用時、細長い開口５３を通じて適当な器具を挿入しタブ２４と係合させることにより、ハウジング１に対しフィルタ支持体４を摺動させることができる。本実施形態では、そのような器具は、以下に説明するようにホルスタに設けられる。図４ｂに示すように、シャトル４を最初の使用前に安全位置に係止するため保持ピップ１２が設けられる。保持ピップ１２はハウジング１の内側で受口５２と嵌り合う。この特徴により、最初の使用の前にフィルタ支持体４が安全位置から誤って移動されることがなくなり、フィルタ１１の偶然の汚染が防止されて、安全性のレベルが付加的に高められる。保持ピップ１２は最初の使用と同時にフィルタ支持体４から折れ、受口５２に留まるよう設計される。その後、フィルタ支持体４は、以下に説明するようにハウジング１の内側で移動できる。
【００６４】
一たび使用の用意が整えば、フィルタを安全位置から試料採取領域の試料採取位置に移動させなければならない。試料採取領域は、ハウジング１の、入口開口２及び出口開口２’が設けられる部分である。試料採取位置は入口及び出口開口２及び２’の間に配される。フィルタ１１の試料採取位置への移動は手動又はモータを使用して達成できる。しかしながら、この実施形態では、装置３００はホルスタ１５と連結するよう構成される。連結行為自体がフィルタ１１を試料採取位置に移動させる。
【００６５】
試料採取プロセス中、装置３００はホルスタ１５に装着されたままであり（図５参照）、該ホルスタは試料採取ポンプ（図示せず）に接続される。例えば、ＳＫＣ社及びＣａｓｅｌｌａ社から入手できるもの等の標準的な個人用試料採取ポンプを用いてもよい。
【００６６】
ホルスタ１５は装置３００のハウジング１と連結するよう設計される。装置３００がホルスタ１５中に摺動された時にフィルタをハウジング１の内側の安全位置から試料採取位置に移動させるようホルスタ１５に手段を設ける。
【００６７】
図５ａ及び５ｂは装置３００及びホルスタ１５の分離した図であり、ホルスタ１５の側部の挿入案内３０と共に、二また又は突出部２５と、フィルタ１１が試料採取位置にあるときに装置ハウジングの開口２、２’及び該フィルタを気体が貫流するのを容易にする開口３１とを図示する。ホルスタ１５にはまた、装置３００のホルスターキー３及び係止ピン２０と係合する特徴２１及び２２を設ける。
【００６８】
図５ｃ及び５ｄは、ホルスタ１５への装置３００の挿入プロセスを示す。まず、ハウジング１の一端６０をホルスタ１５が形成する空洞の内側に少しだけ入れ、装置３００をホルスタ１５に対してある角度をなすよう位置決めする。ホルスターキー３は同時に凹所２１と整合され、ハウジング１をホルスタに向かって後ろに押圧し、ハウジング１の（出口開口２’を有する）裏面をホルスタの面６１と接触させる。その後、図５ｃに示すようにハウジング１を下方に移動させることにより、嵌め合い操作は完了し、係止ピン２０が箇所２２の周囲に枢動する内部掛け金フックと嵌り合い、これにより装置３００をホルスタ１５中に係止する。フックを後退させ装置３００がホルスタ１５の外に摺動するのを許容するボタン２９を押圧することにより、該装置は解除できる。
【００６９】
連結手順中、ホルスタ１５の面６１に設けられた二また又は突起２５は、ハウジング１の細長い開口を通じてフィルタ支持体４のタブ２４と係止する。ホルスタ１５に対しハウジング１を下方に移動させると、タブ２４と突起又は二また２５との協働によりフィルタ支持体４はホルスタ１５に対し固定される。ハウジング１がフィルタ支持体４に対し摺動すると、これによりフィルタ１１は試料採取位置に至る。このように、一たびホルスタ１５に装着されれば、フィルタ１１は環境に暴露され、該装置は分析のための試料を得る用意ができる。
【００７０】
ホルスタ１５に挿入中の装置３００のさらなる断面図を図６ａ、６ｂ及び６ｃに示す。詳細な図６ｃは、フィルタ支持体４のタブ２４がどのようにホルスタ１５の二また２５と嵌り合い、フィルタ１１を開口３１の上に固定するかを図示する。装置３００をさらに挿入すると、ハウジング１とフィルタ支持体４とが互いに摺動し合い、入口及び出口開口２及び２’を図６ｂに示すようにフィルタ１１と整合させる。
【００７１】
図７ａ及び７ｂは試料採取プロセス中の該装置及びホルスタの組立体を図示する。管２３はホース（図示せず）を介して該組立体を試料採取ポンプ（図示せず）に接続する。空気はポンプの作用により（矢印で示すように）入口開口２、フィルタ１１、出口開口２’、ホルスタ開口３１、そして最後に管２３を通じて吸込まれる。Ｏ−リング２’ａ又は同等の接着可能なゴム成形品を出口開口２’の周囲に配置して、該装置とホルスタ間の封止を改善する。そのような試料採取に一般的に用いられる種類のポンプにマイクロプロセッサを設け、試料採取時間及び流量を正確に記録し又は制御することを確実にすることができる。それというのも、採集される酵素（又は他の汚染物質）の量は、大気中の測定濃度はもちろん、これらのパラメータにもよるからである。フィルターシール９及び１０はフィルタの周りで空気が少しでも漏れるのを防止し、得られた試料の一体性を確実にする。空気は制御された仕方でフィルタ１１を貫流し、汚染物質の信頼できる定量的な試料をフィルタ１１に堆積させる。クリップ２７を設け、該組立体を使用者の呼吸ゾーンの近くに長時間、移動の制約をもたらすことなしに着用されるようにしてもよい。使用者の要求条件及び着衣の性質により代替えの取付け方法を構想してもよい。
【００７２】
試料採取プロセスが完了すると、ボタン２９を押圧して係止フックを解除し、ハウジング１を後ろに摺動し、本質的に上述の挿入プロセスを逆にすることにより、該装置はホルスタ１５から引き出される。この移動によりフィルタ支持体４は安全位置に復帰し、これによりフィルタの汚染が防止され、また採集された汚染物質のいかなる喪失も最小にされる。これは図８ａ及び８ｂに示される。この実施形態では、装置３００は所望によりさらなる試料採取期間に再使用できるよう配列される。原則として、フィルタ１１を試料採取位置に及びそこから繰り返し移動させることは、該システムの詳細設計次第で可能である。このことは、例えば、何回もの作業シフトにわたって試料採取を行い、該試料を単一のフィルタ上に一体化することが望まれる場合に有利であろう。しかしながら、状況によっては１回使用の配列が好ましく、その場合は該装置に、フィルタ１１の１回のみの暴露が可能なことを確実にする”非復帰”型又は同様な特徴を設けてもよい。例えば、ホルスタ１５からの最初の引き出し後はカセットの再挿入を防止するよう掛け金フックを配列してもよい。このアプローチは一定の個人用安全監視用途に利点を有する。
【００７３】
使用者が採集された試料の分析を欲するとき、それは試料採集直後でもしばらく経ってからでもよい、は、該装置を作動器に嵌合するか、又は分析器（図示せず）の受入台又は受口形成部分中に摺動させる。この例では、分析器への該装置の挿入により、要求された定量的測定値を生成するための一連の事象が自動的に起こされる。例えば、適切に該装置を分析器に挿入すること又は分析器の蓋を閉じることにより、カートリッジが分析の用意ができていることを分析器に指示することができる。その後分析器は、フィルタを分析位置に移動させ試薬を解放することによりカートリッジを”活性化”してもよい。これらの作動は同時に又は順々に生じさせることができる。その後、以下に説明するように反応を監視する。もちろん、分析器を手動で動作させることも可能である。プロセス工程が生じる厳密な順序は用いられる化学反応及び尋問方法の詳細に左右される。
【００７４】
あるいは、別の分析器及び作動器構成部品を使用してもよい。この場合、分析器にはフィルタを移動させ又は試薬の解放を作動させる手段を設けないが、他の、例えば撹拌又は加熱制御要素を保持させてもよい。カートリッジを”作動”させるため別の機構を設ける。そのような作動器（図示せず）はハウジングと連結し、該装置中に延長してシャトル４、円筒７及びピストン６（以下に説明）の移動を駆動するいくつかのロッドを含む。作動器は手動で又は電気で駆動してもよく、完全に又は部分的に自動化されてもよく、それは潜在的に１回の切替行為で制御される。該装置は作動器の使用により活性化され、その後測定のため分析器中に（作動器と共に又はなしで）置かれることが想定される。作動器は、手持ち式でも、装置ハウジングにクリップ留めすることも、作動中分析器に嵌合することも、分析器に恒久的に取付けることも、又は作動器及び分析器の両方を何か他のフレーム構成部品に取付けることもできる。
【００７５】
どちらの作動機器を使用しようとも、分析手順の手始めにフィルタを試料採取又は安全位置から分析位置に向かって移動させる。この手順の技法は以下により詳細に説明する。フィルタは直接分析位置に移動させてもよく、又は試薬をハウジングに導入する間分析位置に隣接する場所に保持することもできる。この後者の技術は、シール８により分析領域が完全に封止される前に閉じ込められた空気が逃げるのを許容する。一たび試薬が導入されれば、フィルタの分析位置への移動は以下に説明するように完成される。
【００７６】
この例では、分析器にフィルタ１１を分析位置に移動させる手段が設けられる。これは、例えば、フィルタ支持体４のタブ２４と連結するホルスタ１５の二また２５と類似した突起を分析器に設けることにより達成できる。あるいは、分析器の突起自体を移動可能とし、分析器中にハウジング１を挿入してから若干の所定時間経過後に、該突起をフィルタ支持体４と嵌め合わせ、これを分析領域中に移動させるのに使用できる。しかしながら、好ましい例では、フィルタを分析位置に移動させる他の手段が想定される。分析器に分析作動構成部品を設け、該構成部品を開口５１を通じてハウジング１に挿入しフィルタ支持体４を分析位置に向かって押す。別の作動構成部品を使用するのであれば、分析器ではなく作動器に該分析作動構成部品又は同等物を設ける。一般的に該構成部品はロッド又はシャフトの形態をとり、フィルタ支持体４の頂部（例えば、図３ａに示すＸ位置）に接触する。この行為により、シャトルシール８がハウジング１の内面と嵌り合って液密封止を提供し、分析領域又は室を完全に囲んでハウジング１の残部から隔離するよう、シャトル４が移動される。
【００７７】
図９Ａ及び９Ｂの矢印（ｉ）から（ｉｖ）は、試料採取及び分析手順のさまざまな段階におけるフィルターシャトル４のタブ２４の大よその位置を表示する。安全位置において、フィルターシャトルはタブ２４が（ｉｉ）の位置にあって休止する。シャトルが上に移動してタブが（ｉ）に隣接すると、フィルタは試料採取位置にある。一連の分析の初めに、シャトルを、タブ２４が（ｉｉｉ）の位置にある分析位置に直接、又は分析領域に隣接した（ｉｖ）の位置に移動させてもよい。後者の場合、試薬を分析室に導入し、その後シャトルを分析位置に進めることになる。
【００７８】
試薬はリザーバ領域５から分析領域に導入される。これにより、試薬液を作り分析領域にピペットすることに伴う潜在的な過誤や努力が回避される。分析器（又は作動器）には機械的作動器を設け、該作動器が開口５０を介してリザーバ又は円筒７及びピストン６に作用して、図９ａ、９ｂ及び９ｃに示すようにリザーバ又は円筒７に収容された所定の１回分の試薬を解放するようにしてもよい。ピストン６は一般的にゴム材料で作られた一体成形品であり、Ｏ−リング６ａが組み込まれる。少なくとも１つの通路１３が円筒７の端部に設けられ、試薬が円筒７からリザーバ領域５に逃げるのを許容し、該リザーバ領域からは分析領域への出口がある。Ｏ−リング１４は通路１３の両側に設けられ、分析領域に通じる出口から離れた小容量のリザーバ領域５内に逃げた試薬を制限する。あるいは、Ｏ−リング１４は接着可能なゴム成形品で置き換えてもよい。作動ロッド（図示せず）が円筒７及びピストン６に作用する。円筒７は、通路１３がリザーバ領域５から分析領域への出口と整合するよう移動される（図９ｂ）。その後ピストン６は整合されたポートを通じて液体を分配するよう移動し、１回分の試薬が解放される。一般的に円筒７の移動は、ピストン６に作用するのとは別の作動構成部品によってなされる。２つの別々に移動可能な部分（図示せず）が開口５０を通じて入り、一方はリザーバ又は円筒７と、他方はピストン６と相互作用する。この例では試薬を蓄え分配するのに円筒及びピストン配列を利用するが、他のアプローチも想定される。例えば、ハウジング１の分析領域に隣接したシール付きリザーバに試薬を包含させ、フィルタ支持体４が分析位置に移動するとそれによって該シールが破られるようにすることができる。試薬は解放され、フィルタ１１を取り囲む分析領域を満たし、酵素試料を洗い落として要求された酵素触媒反応を開始する。あるいは、分析領域に入口又は弁を設け、これを通じて試薬を手動で注入することもできる。組み立ての容易化のため、分析領域の壁部の一部を、製造中にハウジングの残部に取付けられるカバーの形態としてもよい。これは試薬の逃げを防止するため本体の残部に対し封止されなければならず、またこれはＯ−リング又は、好ましくは該カバーに取付けられる接着可能な成形物により達成してもよい。
【００７９】
さらに、この例において１回分の試薬の全部は１つの工程で分配される。しかしながら、用途によっては多段式試薬解放が適切である。ここでは、試薬は例えば一続きのピストン運動によって制御された数回の量に分けて解放される。これは、例えば数回の洗浄工程を提供するため用いられる。
【００８０】
緩衝剤及び洗浄剤を包含する液体試薬が通常用いられるが、他のアプローチ（例えば、ゲルを使用する）も可能である。好ましくは、カートリッジ材料と相互作用せず、特にハウジング、シャトル、シール又は他の構成部品の機械的特性に影響しない試薬が選択される。
【００８１】
一般的に、”基質”も乾燥形態で吸収パッド６３（図１０ｂ）に設けられる。基質は反応の出発化学物質であり、一般に溶液中で安定しない。パッド６３は一般的にはＭｉｌｌｉｐｏｒｅ社により供給される種類（例えば、ＧＦＣＰ２０３０００）のガラス繊維材料である。液体又はゲル試薬が分析領域に解放されると、基質は溶解し、反応が開始される。そのようなことから、乾燥”基質”を用いても、分析は一般に液相で行われる。
【００８２】
反応を手助けするため、撹拌器を設けて試薬を混合してもよい。分析領域は、図１０ａ及び１０ｂ、またより詳細には図１１に示すように電磁撹拌要素４０を包含する。これには磁性又は鋼製の横部材４１を設け、これによりハウジング１の外側のモータからの磁気駆動を容易にする。この配列は、装置中にさらなる物体を導入することなく分析中の撹拌を許容し、これにより汚染の危険を最小にする。モータ又は他の撹拌器作動器は分析器内に一体化すると便利である。あるいは、ハウジングに適切な設計変更を施し、撹拌器４０のための機械的な駆動用リンク仕掛を設けてもよい。撹拌は連続的であっても、または好ましくは断続的であってもよい。
【００８３】
分析領域中へのフィルタ支持体４の移動により、酵素を積んだフィルタ１１は、撹拌器４０を間に挟んで基質パッド６３と近接近する。磁気駆動装置は好ましくは、撹拌器４０が引きつけられてパッド６３の表面上で回転するがフィルタ１１と接触せずフィルタの破壊を防止するよう位置決めされる。フィルタ１１はまた、保護保持器６２及び／又はフィルタ１１のフィルタ支持体４への取付けにより撹拌器４０から離されていてもよい。保護器６２は、撹拌器４０がカセット内の残りの構成部品に対し正しい位置に保持され回転することも確実にする。
【００８４】
フィルタと試料物質が従来方法のように抽出酵素液を使用しないで分析領域に留まるのはこの配列の具体的な利点である。酵素の喪失はなく、フィルタ上に留まるいかなる酵素も発生信号に寄与する。現場で反応混合物を撹拌し尋問（下記参照）する能力により、フィルタの破壊が最小化されるので、従来の分析方法で用いられる濾過工程は不要となる。フィルタにより保持されたいかなる酵素も失われず、反応に寄与することができる。たとえ抽出段階（試料のフィルタ１１からの分離）が、フィルタが実質的に分解する方法よりわずかばかり効果が小さいとしても、全検出プロセスは採集された酵素が分析領域に完全に保持されるのでより効率的である。例えば、該システムを使用したサビナーゼ（代表的な洗剤用プロテアーゼ）の検出限界は１ｍｌにつき０．５ｎｇ未満であり、一般に従来方法で達成される値より著しくよい（上記参照）。該装置はこのように高感度と、低い検出及び定量化限界を達成する。図１２は、サビナーゼを検出するために上述の装置及び方法を使用して達成されたばらつきのない結果を図示する。色密度Ｒの増加速度をｎｇ／ｌｍで蛋白質濃度Ｐに対しプロットした。
【００８５】
分析プロセスの規定された部分中、分析領域を該装置又は分析器により提供される直接又は間接的な手段で加熱してもよい。一般的に、反応は大よそ４０〜５０℃の温度での温育により促進される。
【００８６】
分析領域には該領域の内容物を監視する手段を設ける。一般的に、反応の進行は窓４５（図１０）を通じて光学的尋問によって検出される。例えば、以下により詳細に説明するように、透過型分光光度技術を用いて反応混合物の色の変化を検出してもよい。あるいは、分析領域に電極を設け、電流測定又はボルタンメトリ等の電気化学的方法を使用して監視を行うこともできる。
【００８７】
選択される具体的な試薬及び要求される反応は観察中の具体的な酵素又は他の汚染物質による。この例では、反応は家庭内アレルゲンの公知の分析方法に関し前述した反応と類似する。しかしながら、これらの化学作用が工業的環境でサブチリシンを検出する”工業的標準”のアプローチではないことは注意すべきである。その反応は黄色を発生させ、該色は分光光度計で公知の波長、この場合大よそ３９５ｎｍでの吸光度により容易に検出できる。反応速度を測定して干渉の影響を限定することは有利である。採集された試料は、酵素はもちろん一般の工業上の塵を包含し、１回の吸光測定では決定されるべき信号に対するそれらの相対的な寄与率は測定できないかもしれない。”背景埃”が信号の主要な割合であることもある。時間の関数として吸光度の増加速度を測定することにより、酵素反応のみによる寄与率の尺度が得られる。他の汚染物質は単にそのような測定がなされる背景物を増加させる。異なった源からの吸光度は加法的なので、高い基線は一般に問題ではない。
【００８８】
非常に高感度の検出のためには、そのような速度測定のみでは不十分かもしれない。背景埃は混合物中で沈殿するので、（高い）背景信号は一定のままでないであろう。酵素主導反応の寄与率がない付加的な波長での測定を用いることにより、背景信号の変化速度を決定し、よって測定波長（例えば、３９５ｎｍ）での示度を補うことは可能である。例えば、大よそ５２５ｎｍ、５９５ｎｍ、及び６３０ｎｍの波長での吸光度を付加的に観察してもよい。
【００８９】
代替えの尋問技術を分光光度法の代わりに使用することもできる。例えば、蛍光は、黄色ではなく蛍光染料（アミドメチルクマリン化合物）で標識された市販の基質を使用すると具合よくいくことがわかっている。電気化学的方法も全く適切であり、ハウジング設計の見地から有益となる。例えば、４−アミノフェノール（４ＡＰ）誘導体は電流測定又はボルタンメトリシステムに用いることができる。
【００９０】
分析工程中及び完了後、装置内のシール８、９及び１０（特にシール８）により、不要な試薬と生成物は確実にハウジング１内に保持される。これは有害物質を用いるときに特に重要な考慮事項である。使用者に対する汚染の危険なしに正しい処分技術が適用される。
【００９１】
装置３００にバーコード又は他の識別特徴を設け、試料データが個人の暴露記録に容易に加えられるようにしてもよい。例えば、装置３００を分析器に挿入すると、結果が自動的にデータベースにダウンロードされて、試料採取ゾーン内の危険な状態にある個人又はホットスポット地域が特定できるようにしてもよい。
【００９２】
洗剤工業ではある範囲の密接に関連した種類のサブチリシン酵素を使用し、これらはすべて本質的に同一の化学作用を使用して検出できる（各々の最適な反応条件は若干異なるかもしれないが）。それ故に、これら異なった形態の変化する濃度に向けたシステムの応答度及び較正は重要な問題である。実際問題として、既知量の目標酵素を包含する”標準的”な塵を積んだ大気を生成することは非常に困難であり、そのため意図された操作条件下での試料採取及び分析システムの完全な試験は達成困難である。
【００９３】
フィルタを使用する従来のシステムの共通の較正方法は、試料採取及び抽出段階を全く省略して、液体酵素溶液を直接分析セルに加えるというものである。その結果、較正方法は、これらのプロセスに導入される不確定要素を正確に表さない。上述のシステムを使用して、適当にドープされた液体を直接フィルタ１１にピペットし、装置３００に既知量の酵素を積むことが提案される。残りの分析工程はその後前述のように行うことができ、フィルタ１１による吸収と、その後の抽出及び反応の両方の相対的効率を少なくとも若干は考慮した較正方法が提供される。分析器械の最終出力はその後酵素の質量負荷の観点から較正され、それは光学的密度又は他の分析ユニットより使用者に有用である。
【００９４】
図示した形態の代表的なハウジングは長さが大よそ１０９ｍｍである。ハウジングは好ましくはポリカーボネートで作られ、これにより強固さと光学的明澄性の良い組合せが提示されるが、アクリルは代替えの選択肢となる。ポリプロピレンは、高不活性として知られ、従来から注射器の構成部品に使用され、浸食的な試薬を包含できるので、円筒セクションのために選択される。ほとんどの二次的な部分はＡＢＳで成形されるが、他のプラスチックを使用することもできる。ハウジング構成上の具体的な特徴はそれが滑らかな内面を有し、フィルタ支持体４の異なったさまざまな位置間の自由な移動を許容することである。さまざまなシール材を用いてよいが、射出成形された熱可塑性エラストマ（ＴＰＥｓ）は特に適切である。フィルタ１１は直径が大よそ２４ｍｍであり、好ましくはガラス繊維材料（例えば、工業標準フィルタであるＷｈａｔｍａｎ社のＧＦ／Ａ）で構成される。
【００９５】
試料採取及び分析システムは例えば工場の試料採取のため提供されることが想定される。各々の労働者に試料採取及び分析キットを持たせ、該キットを上述の装置及びホルスタ組立体と、例えば各自のベルトに着けたポンプとで構成する。装置３００は一体化された試料採取、反応及び分析容器を提供し、その機能はハードウェア（ホルスタ１５及び分析器）との機械的な相互作用により自動的に活性化されるので、使用者の外的な行為は何ら要求されない。重要なこととして、信頼できる定量的な結果を得るのに化学的又は分析的な技能が何ら要求されない。
【００９６】
上述の機器に対しいくつもの改変も想定される。複数の分析領域を包含し、各々がそれ自体のフィルタ及び試薬配列を備えるようカートリッジを設計することができる。汚染物質のいかなる組合せも、各々のために適切な化学作用及び監視技術を用意することにより試験することができる。
【００９７】
さらなる可能性は、１つのセル中でいくつかの化学作用を使用し、複数の試験を同一のカートリッジ中で容易に行えるようにすることである。この点で、互いに干渉し合わず、別々の検出が可能な化学作用を特定することが必要であろう。
【００９８】
以上の説明はプロテアーゼ酵素（特にサブチリシン）の工業的監視に焦点を当てたものであるが、反応作用を適切に改変することにより、同一の一般的アプローチが容易に適用できる他のいくつもの空気伝達酵素がある。例えば、セルラーゼ、リパーゼ及びアミラーゼも洗剤製造において使用され、アミラーゼはまたパン焼き工業でも広く用いられる。その技術のさらなる重要な拡張は、菌類及びバクテリアの分析であり、これらは適切な反応により解放されて細胞又は胞子外包を攻撃する多量の酵素を本質的に備える。酵素ではない検体も該装置内に適当な化学試薬を組み入れることにより監視できる。例えば、その機器は免疫測定法を行うのに使用することができる。同一の装置は、適当な反応を特定でき適切な試薬が供給されることを条件に、無機汚染物質を監視するのにさえ使用できる。
【００９９】
１つの具体例は、空気伝達のかび胞子の検出に前述の技術を使用することである。ここでは、カートリッジ使用の容易さ及び汚染に対するその高い完全性がきわめて有益となろう。しかしながら、この用途で用いられる化学作用はカートリッジにいくつかの改変がなされることを要求することがある。特に、いくつかの液体試薬を用意すること（プロセス中の適切な時点で解放）、付加的な乾燥試薬、及び廃物採集領域が必要となろう。図１３から１６は適当な改変を図示する。
【０１００】
カートリッジには２つ以上のリザーバ領域５ａ、５ｂと、それぞれの円筒／ピストン配列を設けることができる（図１３）。複数のリザーバ又は円筒は異なった試薬を包含でき、要求に応じて同時又は異なった時に適切な量を解放する。
【０１０１】
一連の免疫測定法において、カートリッジはいくつかの試薬及び洗浄工程を収容することができる。図１４ａ、ｂ及びｃは代表的な免疫測定法の仕組みを図解する。抗体は”Ｙ”形単位９０及び９３として、酵素は星形９１として、検体はひし形９２として表される。免疫測定法において、検体は一般的に抗原と呼ばれ、抗体が特異的に接着する成分である。図１４ａは、液体がリザーバから解放され、乾燥抗体９０（分析領域にすでに存在）を溶解し、フィルタから抗原９２を解放する第１の工程を示す。溶解された抗体９０はそれに接合した酵素９１を有する。他の抗体９３は分析室内で表面９４に固定される。結合がその後選択された時間の間起こることが許容される。第２の工程（図１４ｂに示す）では、結合後、検体９２が固定抗体９３に結合され、酵素で標識された抗体９０が検体９２の他の部位に結合される。定量的事象（分析器で監視される）は、より多くの検体が存在すればより多くの酵素９１が固定されるというものである。固定酵素９１の量は元の検体の尺度として正確に決定しなければならない。過剰の酵素標識抗体９０は、そうしなければ遊離酵素が誤った信号を発生させるので洗い流す必要がある。工程３（図１４ｃ）では、前述のように、固定酵素に基質Ｓを与え、その生成物Ｐを検出することにより固定酵素を検出する。普通使用される酵素標識はアルカリホスファターゼであり、ニトロフェニルリン酸塩基質（無色）が分光光度検出のためのニトロフェノール生成物（黄色）を発生させる。あるいは、蛍光標識を使用することもできる。
【０１０２】
廃物受け器７２を、洗浄工程中廃物を採集するため分析室の下に設けることができる。図１５は適当なカートリッジ構成の略図である。第１の分析工程において、試薬混合物は第１のリザーバ領域５ａから解放されて分析領域を満たす。付加的な試薬を該室中に乾燥形態で固定し、解放された液体に溶解させてもよい。撹拌して乾燥試薬の溶解を増進させ混合を改善してもよい。適切な時に、第２の試薬をリザーバ領域５ｂから解放し、分析領域をすすぐ。第２のリザーバ領域５ｂからの入り口ポート１３ｂは分析領域の頂部に隣接し、すすぎを手助けする。出口ポート７０は最初及び第１の分析工程中閉じられ、その後すすぎ中は開く。ポート７０は検出工程の間再び閉じることができ、該工程中に余分の試薬をリザーバ領域５ａ又は５ｂ、または付加的なリザーバ（図示せず）から追加してもよい。
【０１０３】
分析領域の乾燥形態の試薬は第１の工程でのみ使用できる。その後の乾燥試薬は、それらが使用される時にのみ濡れる領域に位置決めしなければならないであろう。例えば、リザーバと分析領域間の接続通路の１つ内の多孔性パッドである。
【０１０４】
出口ポート７０は、制御された開口及び閉鎖を可能とするためピストン弁として構成することができる。模範的な配列を図１６に図示する。出口ポート７０は、一部７１が摺動ピストン７３に配されたチャネルによって形成される。弁を閉じたとき、出口ポートチャネル７０の一部７１は該チャネルの残部と整合せず、その結果流体は廃物受け器７２に流れ込むことができない。摺動ピストン７３に下方への力を適用したとき、チャネルは互いに整合し、分析領域から廃物受け器７２への路が完成する。液体チャネルはこのように要求されたときに完成し、その後になって流れを停止するため閉塞される。１つのピストン７３にいくつかそのようなチャネル部７１を設ければ、一連の弁操作のため適切な間隔で中断されながら、一方向の力の適用を受けていくつかの開口と閉鎖の連続を起こさせることが可能となる。
【０１０５】
想定されるさらなる実施形態では、分析領域１３０（図１参照）に少なくとも部分的に配された細長い条片（図示せず）を設ける。一連の分析中、フィルタは細長い条片の一部、好ましくは一端に近接近する。条片には一続きの乾燥試薬を設けることができ、液体又はゲル試薬を分析領域に解放すると、採集された試料が条片に移される。例えば、細長い条片は免疫測定法を行うための一連の乾燥試薬を組み込んだ毛管条片を備えることができる。
【０１０６】
採集された溶液中の試料は、毛管作用を受けて条片を通じて吸込まれ、乾燥試薬に遭遇するにつれて一続きの反応を受ける。これにより、数多くの液体試薬、又は一連の工程を管理するための複雑な制御システムを必要とせずに、一連の全分析を実行できるという利点が得られる。乾燥試薬の配列により１回の試薬解放工程で任意の数の反応を開始させることができる。結果として生じる反応は予測でき、従来の技術を使用して監視できる。装置ハウジングには細長い条片に沿った適切な箇所に付加的な分析窓を設け、これを通じて一連中の一定の段階を監視してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】図１ａは、フィルタが試料採取位置にある試料採取及び分析装置の略図である。図１ｂは、フィルタが安全位置にある装置の略図である。図１ｃは、フィルタが分析位置にある装置、及びフィルタ上の試料を分析する分析ユニットの略図である。
【図２】図２ａは、本発明の実施形態による試料採取及び分析装置の外部斜視図である。図２ｂは、フィルタが安全位置にある図２ａに示す実施形態の内部斜視図である。
【図３】図３ａ及び３ｂは該実施形態で使用されるフィルタ支持体の斜視図である。
【図４】図４ａは該実施形態の外部側面図である。図４ｂは、内部配列の詳細を示す該実施形態の外部正面図である。
【図５】図５ａ、５ｂ、５ｃ及び５ｄは、図２ａから３ｂに示す装置及びホルスタの斜視図であり、ホルスタに該装置を連結する状態を図示する。
【図６】図６ａ、６ｂ及び６ｃは、ホルスタと連結中及び連結後の該装置の内部を示す。
【図７】図７ａは、ホルスタに装着された該装置の外部正面図である。図７ｂは、図７ａのＢ−Ｂ線を通る断面図である。
【図８】図８ａは、ホルスタと連結中の該装置の内部正面図である。図８ｂは、図８ａのＫ−Ｋ線を通る断面図である。
【図９】図９ａ、９ｂ及び９ｃは、該装置の分析領域への試薬の導入前、導入中及び導入後の該装置の内部側面図を示す。
【図１０】図１０ａは、フィルタが分析位置にある該装置、及びフィルタに隣接して位置決めされた撹拌器の正面図である。図１０ｂは、図１０ａのＣ−Ｃ線に沿った断面図を示す。
【図１１】該装置中に組み込むことができる撹拌器の例を示す。
【図１２】サビナーゼを検出するため図２から１１に図示する実施形態を使用して得られた結果を示すグラフである。
【図１３】第２の実施形態による試料採取及び分析装置の略図である。
【図１４】図１４ａ、１４ｂ及び１４ｃは免疫測定の仕組みを図示する。
【図１５】第３の実施形態による試料採取及び分析装置の略図である。
【図１６】図１５に示す装置の一部の略図である。
【符号の説明】
【０１０８】
１・・・・・ハウジング
２・・・・・入口開口
２’・・・・・出口開口
４・・・・・フィルタ支持体（又はシャトル）
５・・・・・リザーバ領域
６・・・・・ピストン
７・・・・・試薬リザーバ
８・・・・・シャトルシール
９・・・・・フィルターシール
１０・・・・フィルターシール
１１・・・・・フィルタ
１５・・・・・ホルスタ
２３・・・・・管
４０・・・・・撹拌器
１００・・・・・ハウジング
１０５・・・・・フィルタ
１１０・・・・・試料採取位置
１１５・・・・・試料採取領域
１２０・・・・・安全位置
１２５・・・・・安全領域
１３０・・・・・分析位置
１３５・・・・・分析領域
１３７・・・・・撹拌器
１４０・・・・・流体
１５０・・・・・ポンプ
２００・・・・・分析器
３００・・・・・装置（又はカセット）
【図１Ａ】
2008514911.tif 000003
【図１Ｂ】
2008514911.tif 000004
【図１Ｃ】
2008514911.tif 000005
【図２Ａ】
2008514911.tif 000006
【図２Ｂ】
2008514911.tif 000007
【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４ａ】
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【図１４ｂ】
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【図１４ｃ】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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