(57)【要約】  試料中の感染性微生物の有無を判定するために、分析用の生体試料（例えば血液）中の微生物を迅速に検出する方法、及び装置が、本明細書において説明されている。装置は、蓋、及びトレイを有するカートリッジと、多量の試料を複数の少量の試料に分ける機構と、微生物の有無を判定するために、トレイに配置されたセンサとを含む。カートリッジ蓋は、第１の位置では、試料が、カートリッジトレイ内で均一に分散することを可能にし、かつ第２の位置では、試料を、複数のより少量の試料に分ける凸部を含む。この装置、及び方法により、試料中の微生物を検出するまでの時間が短縮され、試料の採取から、微生物の検出までに必要とされるステップが減少する。
2016512023.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料中の微生物の存在を判定する装置であって、
下向きに突出する壁の複数のセットを有するコンテナ蓋と、
試料を受け取り、かつ第１の位置、及び第２の位置において、前記コンテナ蓋と共に組み立てられるように適合させられたコンテナトレイとを備え、
前記第１の位置にある場合、前記コンテナ蓋における下向きに突出する壁の前記セットによって画定される区画室が、互いに対して開放していて、これにより、前記試料が、前記コンテナトレイ内で、区画室から区画室に流れることができ、
前記第２の位置にある場合、前記区画室が、互いから封鎖され、試料部のそれぞれが、それぞれの区画室に収容され、各区画室が、下向きに突出する壁の１セット、前記下向きに突出する壁が延びる前記コンテナ蓋、及び前記カートリッジトレイによって画定される装置。
【請求項２】
少なくとも１つの区画室が、微生物の存在、不在、又は増殖のうち、少なくとも１つを検知するように構成されたセンサを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記センサが、前記コンテナトレイに設けられたバイオセンサコーティングである、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
少なくとも１つの区画室が、前記コンテナトレイの表面から上向きに突出する容器を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記少なくとも１つの区画室の前記容器が、少なくとも部分的に樹脂ゲルで満たされる、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記カートリッジトレイから上向きに突出する複数のロッドと、前記コンテナ蓋に形成された複数のベント開口とをさらに備え、前記ベント開口が、それぞれの前記ロッドを受け、かつ前記ロッドが、前記ベント開口に進入することができるように適合させられていて、前記ロッドが、前記ベント開口内に十分に進入した場合、それぞれの前記ベント開口を封止するような寸法にされている、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記コンテナ蓋が、カートリッジトレイの側壁の凹凸面と一致するように構成された凹凸面を有する凸部を備え、前記対応する凹凸により、前記コンテナ蓋を、第１の固定構成において、前記カートリッジトレイに固定することができ、かつ第２の固定構成において、前記カートリッジトレイに固定するために、押し進めることができる、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記蓋の前記凹凸面が、複数の鋸歯であり、前記カートリッジトレイの前記凹凸面が、複数のノッチである、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記ロッドが、前記コンテナ蓋が、第１の固定された構成から、第２の固定された構成に進む場合、前記ベント開口に十分に進入する、請求項６に記載の装置。
【請求項１０】
前記コンテナ蓋に形成された圧力ベントと、前記コンテナトレイに形成された隆起したブロックとをさらに備え、前記圧力ベントが、前記コンテナトレイが、前記第２の位置において、前記コンテナ蓋と共に組み立てられた場合、前記隆起したブロックが、前記ベントを閉鎖するように、前記隆起したブロックと整列する、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記圧力ベントを覆う再封止可能な箔をさらに備える、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記コンテナ蓋が、複数のアクセス開口を備え、少なくとも１つの前記アクセス開口が、それぞれの区画室と整列し、前記少なくとも１つのアクセス開口が、試料を、前記それぞれの区画室から取り出すために、前記アクセス開口を通じて、アクセス装置を受けるように適合させられた、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
試料中の微生物の存在を判定する方法であって、
下向きに突出する壁の複数のセットを有するコンテナ蓋を設けるステップと、
１つ以上のセンサを有するコンテナトレイを設けるステップであって、前記コンテナトレイが、前記下向きに突出する壁が、前記コンテナトレイに複数の区画室を画定するように、前記コンテナ蓋と共に組み立てられるように適合させられ、前記１つ以上のセンサのそれぞれのうち少なくとも１つが、前記複数の区画室の少なくとも一部のそれぞれに配置され、前記第１の位置では、前記下向きに突出する壁によって画定される前記区画室が、互いに対して開放しているステップと、
第１の位置で、前記コンテナ蓋を、前記コンテナトレイに組み付けるステップと、
試料を、前記組立体内に導入するステップと、
前記組立体を、前記第１の位置から、第２の位置に移動するステップであって、前記第２の位置では、前記区画室が、互いに閉鎖していて、各区画室内の試料部が、互いから隔離されているステップと、
前記試料中の微生物の存在、又は不在のうち少なくとも１つ、又は、微生物が存在する場合には、前記試料がさらされている状況、又は試薬に対する、微生物の反応を判定するために、前記センサに応答させるステップとを含む方法。
【請求項１４】
前記第１の位置で、前記コンテナ蓋を、前記コンテナトレイに組み付ける前記ステップが、前記コンテナ蓋が、第１の固定構成において、前記カートリッジトレイに固定されるように、凹凸面を有する前記コンテナ蓋の凸部を、カートリッジトレイの側壁の凹凸面と一致させるステップをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記組立体を、前記第１の位置から、前記第２の位置に移動する前記ステップが、第２の固定構成において、前記カートリッジトレイの側壁の前記凹凸面に一致させるために、前記コンテナ蓋の凸部を押し進めるステップをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記組立体を、前記第１の位置から、前記第２の位置に移動する前記ステップが、前記コンテナトレイから上向きに突出する少なくとも１つのロッドを、前記コンテナ蓋の対応するベント開口と封止係合した状態に押し進めるステップをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
試料中の微生物の存在を判定する装置であって、
上部、底部、内側壁、外側壁、複数の区画室を画定する、前記内側壁から前記外側壁に半径方向に延びる複数の壁、及び第１の位置から第２の位置に移動するように適合させられたプランジャ装置を有するコンテナ組立体を備え、
前記第１の位置にある場合、前記プランジャ装置が、試料を受け取るように適合させられた流路を画定し、前記流路が、前記コンテナ組立体の外側と、前記複数の区画室とも流体連通していて、
前記第２の位置にある場合、前記プランジャ装置が、前記複数の区画室が、互いと流体連通しないように、かつ前記複数の区画室のそれぞれにおける前記試料が、他の区画室の前記試料から隔離されるように、前記流路を封鎖する装置。
【請求項１８】
前記コンテナ組立体の前記底部に配置された複数のセンサをさらに備え、前記複数のセンサのそれぞれが、微生物の存在、不在、又は増殖のうち、少なくとも１つを検知するように構成されている、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記コンテナ組立体の前記底部に設けられたバイオセンサコーティングをさらに備え、前記バイオセンサコーティングが、微生物の存在、不在、又は増殖のうち、少なくとも１つを検知するように構成されている、請求項１７に記載の装置。
【請求項２０】
前記コンテナ組立体の前記底部から上向きに突出する複数の容器をさらに備え、前記複数の容器のそれぞれ１つが、前記複数の区画室の対応する１つに存在する、請求項１７に記載の装置。
【請求項２１】
前記複数の容器のそれぞれが、少なくとも部分的に、樹脂ゲルで満たされる、請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
試料中の微生物の存在を判定する装置であって、
上面、及び前記上面から下向きに突出する複数の壁を有するコンテナ蓋と、
底面、及び前記底面から上向きに突出する複数のポストを有するコンテナトレイであって、試料を受け取り、かつ第１の位置、及び第２の位置において、前記コンテナ蓋と共に組み立てられるように適合させられたコンテナトレイとを備え、
前記第１の位置にある場合、前記蓋の前記上面、前記コンテナトレイの前記底面、前記複数の下向きに突出する壁、及び前記複数の上向きに突出するポストによって画定される区画室が、互いに対して開放していて、これにより、前記試料が、前記コンテナトレイ内で、区画室から区画室に流れることができ、
前記第２の位置にある場合、前記区画室が、互いから封鎖され、試料部のそれぞれが、それぞれの区画室に収容される装置。
【請求項２３】
各区画室が、前記突出する壁、前記上向きに突出するポスト、前記コンテナ蓋の前記上面、及び前記コンテナトレイの前記底面によって画定される、請求項２２に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
敗血症は、病院内での発生頻度が高く、かつ死亡率が高いため、深刻な医療問題である。敗血症は、全身性炎症反応（ＳＩＲＳ）と呼ばれる全身の炎症状態、及び判明している感染、又は疑わしい感染の存在によって特徴付けられる。免疫系が、例えば、血液、尿、肺、皮膚、又は他の組織における微生物の結果として、この炎症反応を引き起こす可能性がある。敗血症の主な原因の１つは、血流感染（ＢＳＩ）である。ＢＳＩは、血液培養により、最も一般的に診断される。血液培養では、血液の試料が、細菌増殖を促進するように制御された大気中で、培地を用いて培養される。
【０００２】
現在の自動化された血液培養システムでは、血液中の感染性微生物の存在を検出するのに１２時間〜４８時間かかる場合があり、いかなる感染性微生物の存在をも否定するためには、最大５日間かかる場合がある。血液培養で陽性のものを二次培養し、かつ識別試験、及び抗菌薬感受性試験を実施することにより、感染性微生物を識別するためには、さらに最大１２時間〜４８時間かかる可能性がある。これらの結果は、治療コースを変更するには遅すぎ、患者の死につながる恐れがある。
【０００３】
細菌を検出するまでの時間（「ＴＴＤ」）を早める手法の１つは、増殖培地と併せた試料液を、閉鎖した小体積の区画室に含有される、多数のより少量の試料に分割することである（Ｂｅｒｎｄｔによる米国特許第５，７７０，４４０号明細書、及び米国特許第５，８９１，７３９号明細書を参照されたい。この結果、これらの内容全体が両方とも、参照により、本明細書に組み込まれる）。血液／培地試料を、より少量の試料に分離するために必要とされるさらなるステップは、難しく、かつ時間がかかる恐れがある。また、この増加したワークフローに対処する製品を設計することは、製造性、及びコストを考慮することにより、制限される可能性がある。したがって、製造が簡単で、コスト効果が高く、使用するのに時間がかからず、かつ臨床試料のＴＴＤを減少させる、小体積区画室のＢＳＩ製品の設計が望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第５，７７０，４４０号明細書
【特許文献２】米国特許第５，８９１，７３９号明細書
【発明の概要】
【０００５】
試料中の感染性微生物の有無を判定するために、分析用の生体試料（例えば血液）中の微生物を迅速に検出する方法、及び装置が、本明細書において説明される。装置は、蓋、及びトレイを有するカートリッジと、多量の試料を複数の少量の試料に分ける機構と、微生物の有無を判定するために、トレイに配置されたセンサとを含む。
【０００６】
本明細書において説明される方法によれば、カートリッジ蓋が、第１の位置で、カートリッジトレイ上に組み付けられ、試料が、カートリッジトレイ内に導入され、カートリッジトレイの容積にわたって分散することが可能になり、カートリッジ蓋が、多量の試料を少量の複数の試料に分ける複数の区画室を生み出す、第２の位置に移動する。この方法、及び装置により、特に、生体試料中の微生物を検出するまでの時間を減少させ、試料を、検出装置の個々の区画室内に、手動で分注する必要性をなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】カートリッジ蓋の上蓋部、及び底蓋部の一部の、一実施形態の斜視図である。
【図２】併せて組み立てられた、図１の上蓋部、及び底蓋部の斜視図である。
【図３】カートリッジトレイの一部の斜視図である。
【図４】第１の位置において、図３のカートリッジトレイに嵌合した、図２のカートリッジ蓋組立体の斜視図である。
【図５】第２の位置において、図３のカートリッジトレイに嵌合した、図２のカートリッジ蓋組立体の斜視図である。
【図６】図１に示されるカートリッジ蓋の、上部全体の斜視図である。
【図７】図１に示されるカートリッジ蓋の、底部全体の斜視図である。
【図８】組み立て前の、図６、及び図７に示されるカートリッジ蓋の、上部、及び底部の斜視透視図である。
【図９】組み立てられた、図８に示されるカートリッジ蓋の、上部、及び底部の斜視透視図である。
【図１０】図３に示されるカートリッジトレイ全体の斜視図である。
【図１１】組み立て前の、図８に示されるカートリッジ蓋組立体、及びカートリッジトレイの側部平面図である。
【図１２】嵌合機構の拡大図を有する、第１の位置で組み立てられたカートリッジ蓋、及びカートリッジトレイの側部平面図である。
【図１３】血液試料を採取するステップを示す図である。
【図１４】第１の位置における、カートリッジ蓋、及びカートリッジトレイ内に導入されている試料の側面図である。
【図１５】第１の位置から第２の位置に移る、カートリッジ蓋、及びカートリッジトレイの側面図である。
【図１６Ａ】第１の位置から第２の位置への移る間の、カートリッジトレイから漏れる空気を示す図である。
【図１６Ｂ】第１の位置から第２の位置への移る間の、カートリッジトレイから漏れる空気を示す別の図である。
【図１７】細菌検出を経るカートリッジの概略図である。
【図１８】個々の区画室の拡大図を有する、図９に示されるカートリッジ蓋組立体の、代替的な実施形態の上部平面図である。
【図１９】第１の位置で組み立てられた、図１３のカートリッジ蓋、及びカートリッジトレイの、代替的な実施形態の側部平面図である。
【図２０】試料、及び油で満たされた、図２０のカートリッジ蓋、及びカートリッジトレイの側部平面図である。
【図２１Ａ】第１の位置における、カートリッジ蓋、及びカートリッジトレイの、代替的な実施形態の上部平面図である。
【図２１Ｂ】第２の位置における、図２１Ａのカートリッジ蓋、及びカートリッジトレイの上部平面図である。
【図２２Ａ】第１の位置における、カートリッジ蓋、及びカートリッジトレイの、代替的な実施形態の上部平面図である。
【図２２Ｂ】第１の位置における、カートリッジ蓋、及びカートリッジトレイの、代替的な実施形態の上部平面図である。
【図２３】本発明の一実施形態による、複数の部分が省略された細菌検出カートリッジの斜視透視図である。
【図２４】カートリッジの直径に沿った、図２３のカートリッジの断面図である。
【図２５Ａ】試料導入中の、図２３のカートリッジの断面図である。
【図２５Ｂ】試料導入後の、図２３のカートリッジの断面図である。
【図２６Ａ】第２の位置における、図２５Ｂの、満たされたカートリッジの断面図である。
【図２６Ｂ】ベントが封止された後の、図２６Ａの、満たされたカートリッジを示す図である。
【図２７】積み重ねられた構成における、図２４に示されたタイプの２つのカートリッジを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１〜図５を全体的に参照すると、本発明の実施形態による細菌検出カートリッジ１０が、カートリッジ蓋組立体１６、及びカートリッジトレイ１８を一般に含む。カートリッジ蓋組立体１６は、上蓋部１２、及び底蓋部１４から構成される。上蓋部１２、及び底蓋部１４は、例えば射出成形により、別々に作製され、併せて嵌合され、カートリッジ蓋組立体１６を形成することができる。その後、カートリッジ蓋組立体１６は、上昇した第１の位置（図４）で、カートリッジトレイ１８上に配置される。その後、カートリッジ蓋組立体１６は、試料６６（図１６）が、上蓋部１２に定められた試料注入ポート２０（図１）を通して、カートリッジトレイ１８内に導入された後、細菌検出カートリッジ１０を、第２の位置（図５）に固定するために、押し下げられ得る。一実施形態では、試料６６を含有する細菌検出カートリッジ１０は、試料を培養するために用意される。すべての区画室２４は、トレイが第２の位置にある場合に、試料を取り出すことができるように構成される。したがって、陽性の検出結果が得られた、試料６６を有するいかなる区画室２４も、さらなる分析のために、試料を取り出す目的で、アクセスされ得る。
【０００９】
図１〜図２を全体的に参照すると、カートリッジ蓋組立体１６が、上蓋部１２、及び底蓋部１４を含む。上蓋部１２は、底蓋部１４の各区画室２４における、中心の近くに配置される、複数の上蓋アクセス開口２２を含む。上蓋アクセス開口２２により、ピペット、シリンジ、又は他の装置が、選択された区画室２４内の試料６６にアクセスすることできる。上蓋アクセス開口２２は、薄い円形の領域として、上蓋１２と一体化している。試料注入ポート２０が、試料６６を、カートリッジトレイ１８に導入することができるように、上蓋部１２に形成されている。ポートは、シリンジ、又は他の試料導入装置により、試料を蓋組立体に導入することができるように構成される。別個の再封止可能な圧力逃げ口４２がまた、上蓋部１２上に作られる（図６〜図１２に示される）。
【００１０】
底蓋部１４は、カートリッジトレイ１８と共に、区画室２４を画定する。詳細には、各区画室２４は、底蓋部１４の４つの下向きに突出する側壁部２４ａ〜２４ｄ、底蓋部１４の上壁２４ｅ、及びカートリッジトレイ１８によって画定される。言い換えれば、底蓋が、区画室の底面を除いて、区画室２４の格子を定める。区画室の底面は、カートリッジトレイ１８によって定められる。底蓋部１４はまた、図示された実施形態では、各区画室２４の中心の近くに配置され、かつ対応する上蓋開口２２と整列する、複数の底蓋アクセス開口２６を含む。上蓋アクセス開口２２が、底蓋アクセス開口２６と整列することにより、ピペット、又はシリンジ等のアクセス装置が、下にある区画室２４にアクセスするために、上蓋部１２と底蓋部１４との両方を貫通することが可能になる。各区画室２４用のベント２８がまた、底蓋部１４に含まれる。ベント２８は、カートリッジトレイ１８上の封止ロッド３０と整列する。
【００１１】
上蓋アクセス開口２２は、細菌検出カートリッジ１０の内部を周囲から隔離するために、（図１８に示される）感圧接着箔７２で覆われ得る。使用中、アクセス装置が、上蓋部１２、及び底蓋部１４を貫通し、区画室２４にアクセスした後、上蓋アクセス開口２２は、廃棄、及び／又はオートクレーブを含めて、安全な取り扱いを提供するために、カートリッジ１０の内部を周囲から再度隔離するように、例えば感圧接着箔７２のさらなる層で、再封止され得る。汚染の危険性を減少させることに加えて、封をすることにより、試料成分が、区画室２４内に保たれる。例えば、封がなければ、ＣＯ２が、区画室２４から漏れる可能性があり、これにより、（以下に説明される）センサ３６が、細菌代謝に関する不正確な結果を報告する恐れがある。同様に、底蓋アクセス開口２６は、感圧接着箔（不図示）等の材料により、まず密閉され得る。底蓋アクセス開口２６上の封は、カートリッジ蓋組立体１６が、以下に、より十分に説明される第２の位置にある場合、特定の区画室２４の内容物を、上蓋部１２と底蓋部１４との間のヘッドスペースから隔離する。
【００１２】
図３〜図５を全体的に参照すると、カートリッジトレイ１８は、封止ロッド３０、及び内部開放容器３２が表面に作られたトレイである。容器３２は、樹脂ゲルペレット３４等の試薬を受け取るように構成されている。封止ロッド３０は、カートリッジ蓋組立体１６が、第１の位置から第２の位置に移動する場合に、カートリッジ蓋組立体１６を、カートリッジトレイ１８上に導くように機能し、区画室２４のベント２８を封止する役割を果たす。一実施形態では、容器は、カートリッジトレイ１８の表面の隆起したリムである。他の実施形態では、樹脂ゲルペレット３４は、容器３２を使用することなく、カートリッジトレイに直接塗布され得る。容器３２、及び封止ロッド３０の厳密な場所、及び数は、底蓋部１４の区画室２４の構成によって決定され、ほぼ設計における選択の問題である。カートリッジトレイ１８、上蓋部１２、及び底蓋部１４は、透明なポリプロピレン、又は以下に限定されるものではないが、ポリカーボネート、環状オレフィンポリマー、及びポリスチレン等の、同様の光学的に透明なプラスチック樹脂等の、様々な材料で作製され得る。上蓋部１２、及び底蓋部１４が、透明材料であることが好ましいが、他の透明ではない材料が、本明細書において説明される組立体に使用するために検討される。
【００１３】
一実施形態では、カートリッジトレイ１８には、バイオセンサコーティング３６が、内部開放容器３２における領域の外側の底面３７に、予め組み込まれている。センサには、バイオセンサコーティング３６が好ましいが、当該技術分野で知られている他のセンサが、本発明の範囲から逸脱することなく、使用され得る。センサ３６は、例えばＯ２、及び／又はＣＯ２の変化を、一括して、又は個別に検出することができる（Ｙｅｈによる米国特許第６，９８９，２４６号明細書を参照されたい。この結果、この内容全体が、参照により、本明細書に組み込まれる）。抗菌性吸着樹脂ゲルペレット３４が、内部開放容器３２の内側に分注される。樹脂ゲルペレットは、例えば、水性環境において、分注を容易にし、かつ樹脂放出能力を得るために、水溶性材料と混合される、抗菌性吸着樹脂で作製される。このような樹脂が、当該技術分野で知られている。例えば、Ｗａｔｅｒｓ  ｅｔ  ａｌ．による米国特許第５，６２４，８１４号明細書は、微生物を、微生物の増殖を抑制する潜在性を有する物質から隔離するために、培地に追加される樹脂を説明している。増殖抑制物質を、目的の微生物を含有すると疑われる生体試料から取り除くために、樹脂を、生体試料と組み合わせることを検討する他の参考文献には、米国特許第４，１４５，３０４号明細書、及び米国特許第４，１７４，２７７号明細書が挙げられ、これらは両方とも、Ｍｅｌｎｉｃｋ  ｅｔ  ａｌ．によるものである。この結果、これらの参考文献の内容全体が、参照により、それぞれ本明細書に組み込まれる。
【００１４】
図６、及び図７を参照すると、上蓋部１２、及び底蓋部１４はまた、上蓋部１２を底蓋部１４に嵌合し、図２に示されるようなカートリッジ蓋組立体１６を形成することができるように、嵌合ポスト用開口３８、及び嵌合ポスト４０を、それぞれ含む。
【００１５】
前述のように、カートリッジ蓋組立体１６が、第２の位置で、カートリッジトレイ１８上に配置されると、分離された区画室２４の格子が形成される。ベント２８、及び圧力逃げ口４２は、試料注入処理中、及びカートリッジ蓋組立体１６を、カートリッジトレイ１８上に「押し下げる」動作の間、区画室の所望の状況を維持する。ベント２８により、区画室内の圧力が、平衡化することが可能になる。圧力逃げ口４２は、圧力が所定の閾値を上回った場合、細菌検出カートリッジ１０を通気できるように構成される。
【００１６】
カートリッジトレイ１８の封止ロッド３０は、各区画室２４が、少なくとも１つの封止ロッド３０に隣接するように配置されている。各区画室２４の封止ロッド３０は、底蓋部１４のベント２８と整列する。封止ロッド３０は、封止ロッド３０がベント２８内に嵌合することができる直径を有する。封止ロッド３０の長さは、カートリッジ蓋組立体１６が第２の位置にある場合、カートリッジトレイ１８の封止ロッド３０が、ベント２８を封止するような長さである。このことは、図１６Ａ〜図１６Ｂに示されている。上蓋部１２の圧力逃げ口４２は、試料の注入中、及び押し下げ動作中、開放した状態に保たれる。上蓋部１２の圧力逃げ口４２が、底蓋部１４を通して圧力を解放することができるように、底蓋部１４の開口４３の上にあることに留意されたい。その後、圧力逃げ口４２は、取り込みが済んだ細菌検出カートリッジ１０の培養のために、再封止される。このことは、例えば、再封止可能な箔４５を使用することによって、達成できる。
【００１７】
図６〜図１０を全体的に参照すると、本発明の実施形態による、細菌検出カートリッジ１０の様々な態様が、カートリッジ蓋組立体１６の上蓋部１２、底蓋部１４、及びカートリッジトレイ１８を含めて示されている。
【００１８】
図６〜図９に示されるように、試料注入ポート２０は、セプタム２１と整列する、上蓋部１２の試料注入開口１９を有する。セプタム２１は、底蓋部１４に形成されたセプタム区画室２３内に据えられる。
【００１９】
図１〜図５に示されていない、図６〜図１０に示される他の機構には、前述の圧力逃げ口４２、隆起したブロック４４、及び隆起した入り口試料分配器４６が含まれる。上述のように、圧力逃げ口４２により、試料の導入中、及びカートリッジ蓋組立体１６が、第１の位置から第２の位置に移動する際の、均圧化が可能になる。底蓋部１４はまた、圧力が、圧力出口４２を通って、細菌検出カートリッジ１０から逃れることができるように、上蓋部１２の圧力逃げ口４２と整列する、開放部４３を有する。圧力逃げ口４２、４３は、カートリッジ蓋組立体１６が、第１の位置、及び第２の位置に向かい、カートリッジトレイ１８に対して押し下げられる際、開放した状態に保たれる。第２の位置になれば、圧力逃げ口４２は、再封止される。隆起したブロック４４は、圧力逃げ口４２、４３と整列する。隆起したブロック４４は、試料が、隆起したブロックによって占められる領域内に流れ込むことを防止する。隆起したブロック４４の代わりに、区画室２４内に、試料６６、樹脂ゲル３４、及びセンサ３６が存在した場合、圧力逃げ口４２、４３の下の、区画室２４内の試料６６全体が、開放部４３により、上蓋部１２と、底蓋部１４との間のヘッドスペース全体にさらされることになる。このヘッドスペースは、細菌検出を妨げる可能性があるため、隆起したブロック４４が好ましい。
【００２０】
カートリッジトレイ１８はまた、隆起した入り口試料分配器４６を含む。隆起した入り口試料分配器４６は、試料注入ポート２０と流体連通している。試料６６が、シリンジ、又は他の装置によって導入される際、試料６６は、カートリッジトレイ１８内のすべての方向に、入り口試料分配器４６の表面を通じて流れる。これにより、カートリッジ組立体が試料で満ちる際、カートリッジ組立体の、より均一な試料の分配が確実になる。
【００２１】
図１１〜図１８を全体的に参照すると、本発明の実施形態による細菌検出カートリッジ１０が組み立てられ、かつ満たされるステップが示されている。細菌検出カートリッジ１０は、これらの図において、複数の側部斜視図で示されている。第１のステップは、上蓋部１２を、底蓋部１４内に嵌合し、カートリッジ蓋組立体１６を形成することである。カートリッジトレイ１８がまた、樹脂ゲル３４を、トレイカートリッジの容器３２内に挿入することにより、さらに、前述の表面に、バイオセンサコーティング３６を堆積させることにより、用意される。この組立ステップは、エンドユーザよりむしろ、製造業者によって完了され得る。このような実施形態では、ユーザは、組み立て済みのカートリッジ蓋１６、及びカートリッジトレイ１８から開始する。細菌検出カートリッジ１０が殺菌されていて、かつユーザに提供される際に第１の位置にあることが好ましい場合は、製造業者による組立が好ましい。
【００２２】
その後、ユーザは、カートリッジ蓋組立体１６を、部分的にカートリッジトレイ１８上に押し付けることにより、細菌検出カートリッジ１０を、図１２に示されるような第１の位置に組み立てる。上述のように、このステップは、部品が殺菌され、かつユーザに提供される際に第１の位置にあるように、製造業者によって実施されることが好ましい。しかし、ユーザによる組立は、依然として、本発明の範囲内にある。カートリッジ蓋組立体１６、及びカートリッジトレイ１８は、互いを併せて固定する機構を、それぞれ含む。固定の失敗は、カートリッジ蓋組立体１６、及びカートリッジトレイ１８が、適切に係合していないことを示す。固定機構は、カートリッジ蓋組立体１６、及びカートリッジトレイ１８を、複数の別個の段階で固定することができるように、凸部、及び対応する凹部等の、複数の固定機構を含むことができる。固定機構は、例えば、カートリッジ蓋組立体１６の鋸歯４７、及びカートリッジトレイ１８のノッチ４８であることができる。鋸歯４７、及びノッチ４８は、図示された実施形態では、カートリッジ蓋組立体１６が、第１の位置、及び第２の位置において、カートリッジトレイ１８に係合し、かつこれに固定されることができるように構成される。鋸歯４７はまず、第１の位置において、ノッチ４８に嵌合する。その後、カートリッジ蓋組立体１６は、細菌検出カートリッジ１０を第２の位置に移動させるために、鋸歯４７を、さらなるセットのノッチ４８に嵌合させるように、さらに押し進められ得る。
【００２３】
試料の準備が、図１３に示されている。試料６６は、例えば、直接患者から、保管の安定性のために、増殖培地５６で予め満たされ、かつ窒素、又は他の好ましいガス組成物と均衡がとられ、部分的に真空になっている、シリンジ５０、又は同様の装置内に、採取され得る。一実施形態では、シリンジ５０は、以下に、より十分に説明される油を含有することができる。従来の翼状針５２は、第１の端部が、（例えば静脈内の）患者５４の試料源に配置され、第２の端部が、シリンジ５０の針に接続された状態で、使用され得る。その後、プランジャ５８、及び針６０が、試料６６を、細菌検出カートリッジ１０内に注入するために、シリンジ５０に接続される。代替的に、採取ステップは、複数のステップを含むことができる。これらのステップでは、試料が、まず患者から採取され、いくつかの種類の前処理を経て、その後、採取管を通して、細菌検出カートリッジ１０内に導入される。試料６６は、血液に限定されるものではなく、髄液、尿、唾液等の、いかなる他の生体試料であることも可能である。
【００２４】
細菌検出カートリッジ１０が、第１の位置にある場合、底蓋部１４と、カートリッジトレイ１８との間の空間は、試料６６が、カートリッジトレイ１８を通じて流れ、図１５に示されるように、各区画室２４の一部を比較的均一に満たすようになっている。試料６６は、隆起したブロック４４によって占められる領域内には流れない。ユーザは、試料注入ポート２０のセプタム２１を、シリンジ５０の針６０で突き刺し、試料６６を細菌検出カートリッジ１０内に注入するために、プランジャ５８を下に押す。細菌検出カートリッジ１０が、第１の位置にあるため、試料６６は、試料の均一な分配が、図１４に示されるように、隆起した入り口試料分配ガイド４６によって補助される状態で、カートリッジトレイ１８の底部を通じて自在に流れることができる。試料の注入中、圧力逃げ口４２の上の再封止可能な箔４５が、開位置にあり、細菌検出カートリッジ１０の内側の圧力を、細菌検出カートリッジ１０の外側の圧力と均一化することができる。カートリッジとシリンジとのドッキングステーション６２が、細菌検出カートリッジ１０にさらなる安定性を提供するため、かつシリンジ５０を導くため、必要に応じて、用いられ得る。試料を区画室に提供する自動化されたロボットシステムが、検討されている。
【００２５】
試料６６が、十分に注入され、試料の容量が、区画室内で平衡化された後（当業者ならば、トレイ内の試料の分配における「セルフレベリング」の態様が、トレイが水平な位置にある場合に、最もよく達成されることを理解するはずである）、ユーザは、図１５に示されるように、鋸歯４７が次のセットのノッチ４８に係合するまで、カートリッジ蓋組立体１６を、カートリッジトレイ１８に対して押し進め、細菌検出カートリッジ１０を、第２の位置に移動させる。本明細書において特に説明されてはいないが、組立体は、１つ以上の中間位置を設けるように、容易に構成される。
【００２６】
図１６Ａ〜図１６Ｂを参照すると、カートリッジ蓋組立体１６が、第１の位置から第２の位置に押し進められた場合、封止ロッド３０も、ベント２８内に進入し、ベント２８を封止する。区画室２４の下向きに突出する壁２４ａ〜２４ｄが、カートリッジトレイ１８の表面に配置されたセンサ３６に接触する前は、空気６４は、ベント２８を通って漏れる。区画室２４の下向きに突出する壁２４ａ〜２４ｄが、カートリッジトレイ１８のセンサ３６上に進む際、封止ロッド３０が、ベント２８を同時にふさぐ。区画室２４の下向きに突出する壁２４ａ〜２４ｄが、カートリッジトレイ１８に接触すると、試料６６が、複数の区画室２４内に封止される。その後、再封止可能な箔４５が、細菌検出カートリッジ１０の内側の試料を、周囲から隔離するために、再封止される。必要に応じて、テープの形態のガスケットが、潜在的な漏れを防止するために、カートリッジ蓋組立体１６と、カートリッジトレイ１８との間を封止する目的で、使用され得る。
【００２７】
試料６６が、細菌検出カートリッジ１０内に取り込まれ、封止されると、カートリッジは、試料中の微生物を増殖させるために、培養器７０内に置かれる。センサ３６は、例えば、細菌代謝の水準が上昇したことによる、Ｏ２、及び／又はＣＯ２の濃度の変化を検知することによって、増殖を検知し、増殖しているという結果が出た区画室２４のそれぞれを報告する。このような検知技法は、当該技術分野ではよく知られているため、本明細書でさらに詳細には説明しない。超音波機構、又は同様の機構が、注入中、細菌検出カートリッジ１０を撹拌するために使用され得る。
【００２８】
図１８に表現される実施形態に示されるように、細菌検出カートリッジ１０の区画室２４は、格子形式で配置され、各区画室は、識別子を含む。例えば、区画室は、行識別文字、及び列識別番号（Ｇ３、Ｇ４、Ｈ３、Ｈ４等）を含むことができる。培養器７０により細菌が増殖しているという結果が出た各区画室２４は、ユーザに報告される。どの区画室２４が細菌増殖のしるしを示した場合も、識別試験、又は抗生物質感受性試験等の後処理手順のために、これらの区画室２４から、試料６６を取り出す必要性がある場合が多い。ユーザは、細菌が増殖しているという結果が出ている特定の区画室（単数及び複数）２４を識別し、開口を覆ういかなる接着箔、又はフィルム７２を突き刺しながら、シリンジ、又はピペット等の取り出し装置を、上蓋アクセス開口２２、及び底蓋アクセス開口２６のそれぞれを通して、所望の区画室に挿入し、陽性の試料６６を抜き取る。その後、ユーザは、陽性の試料における所望の後処理、例えば、血液試料６６内の細菌の識別を実施することができる。上述のステップのうち、１つのステップ、いくつかのステップ、又はすべてのステップが、自動化され得る。細菌検出カートリッジ１０は、円形の皿に限定されるものではなく、楕円形、又は他の多角形を含む他の形状であることが可能であるが、これらに限定されるものではない。
【００２９】
細菌検出カートリッジ１０の代替的な実施形態が、図１９〜図２０に示されている。この実施形態では、上蓋部１２、及びカートリッジトレイ１８は、前述の実施形態と、実質的に同様である。図示された実施形態では、底蓋部１４の上部が、各区画室２４の中心に向かって、下向きに偏向している。この下向き偏向部７４により、シリンジ、又はピペット等のアクセス装置を挿入するためのガイド機構が提供される。下向き偏向部７４により、細菌検出カートリッジ１０の操作中、少しでもはねた場合、試料６６が漏れることを防ぐ障壁がさらに提供される。また、例えば、細菌検出カートリッジ１０を運んでいる間に、試料６６の一部が、底蓋部１４の上面に付着した場合、下向き偏向部７４により、試料が区画室２４内に流れ落ちる通路が提供される。このことは、少量の試料６６が各区画室２４内にある場合を考慮すると、特に有用であり得る。
【００３０】
図２０は、本発明の別の実施形態を示す。シリンジ５０（図１３）には、増殖培地５６に加えて、油、例えば鉱油が、予め含まれる。増殖培地５６、及び油と併せた試料６６が、上述のように、細菌検出カートリッジ１０内に取り込まれる。取り込まれると、油は、密度が低く、混和性も低いため、油は、試料６６の上面に移動し、油層７６を生み出す。鉱油に加えて、シリコーンオイル、及び有機ポリマーを含む他の流体が、使用され得るが、これらに限定されるものではない。油層７６は、試料６６を、油層７６の外部の環境から隔離するための封として作用する。この流体による封止は、上述の接着箔等の封止可能な材料の代わりに、又はこれらに加えて、使用され得る。
【００３１】
第１の位置、及び第２の位置に押す２つの段階を有する、細菌検出カートリッジ１０の操作は、代替的な機構に、機能的に置き換えられ得る。例えば、図２１Ａ〜図２１Ｂ、及び図２２Ａ〜図２２Ｂに示されるような、ツイストダウン機構、又はスライドオーバー機構を使用して、同様の結果を得ることができる。図２１Ａを参照すると、細菌検出カートリッジ１０の上から見下ろした図が、示されている。カートリッジトレイ１８は、上述のような容器３２を含み、ポスト８０をさらに含む。底蓋部１４は、図示された実施形態では、下向きに突出する壁８２を有する。カートリッジ蓋組立体１６は、図２１Ａに示される第１の位置において、カートリッジトレイ１８上に置かれている。第１の位置では、壁８２、及びポスト８０は、完全に隔離された区画室２４を形成していない。これは、上述の第１の位置と機能的に同様である。上述の第１の位置では、試料６６は、細菌検出カートリッジ１０に導入され、細菌検出カートリッジ１０を通じて、均一に流れることができる。試料６６が導入されると、カートリッジ蓋組立体１６は、図２１Ｂに示される第２の位置に、平行移動することができる。第２の位置では、壁８２、及びポスト１８は、試料６６を内部に含む各区画室２４を隔離するように配置されている。説明された部品の特定の形状は、設計の選択に基づき変更することができ、同様の結果を得ることができる。例えば、図２２Ａ〜図２２Ｂは、ポスト８０ａが、図２１Ａ〜図２１Ｂにおけるような三角形の凸部である代わりに、長方形の凸部であることを除き、スライドオーバー機構のさらに別の実施形態を示す。図２２Ａ〜図２２Ｂに示される壁８２ａは、カートリッジ蓋組立体１６が、試料６６が自在に流れることができる第１の位置（図２２Ａ）から、区画室２４が試料を隔離する第２の位置（図２２Ｂ）に、スライドすることができるような、凸部８０ａに対応する形状にされている。
【００３２】
細菌検出カートリッジ１００のさらなる実施形態が、図２３に示されている。この実施形態では、細菌検出カートリッジ１００は、複数の半径方向に延びる壁１０１を有する円形のディスクである。複数の区画室１２４が、細菌検出カートリッジ１００と組み合わせて、壁１０１によって生み出される。各区画室は、２つの隣り合う壁１０１、並びに細菌検出カートリッジの上壁、底壁、及び側壁によって画定される。図２３は、３２個の区画室の実施形態を示している。区画室の半数は、説明を明確にするために省略されている。各区画室１２４の上壁は、以下に説明されるような通気機構を提供する、ベント開口１２８を含む。ベント開口１２８は、試料１６６を対応する区画室１２４から抜き取るための、ピペット、又は他の抜き取り工具用のアクセス開口として、さらに作用することができる代替的に、各区画室１２４は、通気開口１２８に加えて、別個のアクセス開口（不図示）を含むことができる。
【００３３】
図２４に示されるように、各区画室１２４には、底面に、バイオセンサコーティング１３６が、予め組み込まれている。バイオセンサコーティング１３６は、細菌検出カートリッジ１００の底面における環状のパターン、又は他の構成で、設けられ得る。バイオセンサコーティング１３６が、センサとしては好ましいが、当該技術分野で知られている他のセンサが、本発明の範囲から逸脱することなく、使用され得る。各区画室は、樹脂ゲルペレット１３４等の試薬を受け取るように構成された容器１３２をさらに含む。一実施形態では、容器は、細菌検出カートリッジ１００の底面の隆起したリムである。他の実施形態では、樹脂ゲルペレット１３４は、容器１３２を使用することなく、細菌検出カートリッジの底面に、直接塗布され得る。
【００３４】
プランジャ１９０が、隆起した入り口試料分配器１４６の上方で、細菌検出カートリッジの中心の近くに設けられている。プランジャ１９０は、図２４に示されるような、開放した第１の位置を有する。第１の位置では、プランジャ１９０と、隆起した入り口試料分配器１４６との間の空間により、流路１９２が生み出される。試料１６６が細菌検出カートリッジ１００内に導入される際、プランジャ１９０が第１の位置にある場合、試料は、流路１９２を通って、区画室１２４内に流れ込む。プランジャ１９０は、試料１６６を導入し易くするために、セプタム１２１を含む。
【００３５】
試料の準備は、図１３を参照して説明されたものと同様である。試料１６６が用意されると、試料１６６は、図２５Ａ〜図２５Ｂに示されるように、例えば、シリンジ１５０を使用して、セプタム１２１を通って注入され、流路１９２を通って流れ、区画室１２４を満たす。試料の導入中、ベント開口１２８は、均圧化できるように、開放している。
【００３６】
図２５Ｂに示されるように、試料１６６が導入されると、プランジャ１９０は、図２６Ａ〜図２６Ｂに示されるような、閉鎖した第２の位置に移動する。ユーザは、プランジャを第２の位置で閉めるために、プランジャ１９０を、方向Ｄに押し付ける。細菌検出カートリッジ１００は、プランジャ１９０を第２の位置で固定するために、嵌合ロック１９８を含む。細菌検出カートリッジ１００は、プランジャ１９０の上に配置された、１つ以上の開口１９４を含む。これらの開口１９４により、均圧化が可能になり、プランジャ１９０が、第１の位置から、第２の位置に移り易くなる。プランジャ１９０が、第２の位置にくると、流路１９２は、封鎖され、試料１６６を有する各区画室１２４は、ベント開口１２８を除いて、周囲から封鎖される。プランジャ１９０が、第２の位置に移動した後、ベント開口１２８は、例えば再封止可能な箔１４５で、封止され得る。同様に、セプタム１２１は、例えば再封止可能な箔１９６で、封止され得る。試料１６６が十分に導入され、プランジャ１９０が第２の位置に移動し、ベント開口１２８が封止されると、細菌検出カートリッジ１００を、培養器内に置くことができる。細菌検出カートリッジ１００の内側における生物の増殖、並びに検出、取り出し、及び処理は、上記の他の実施形態で説明された処置と、実質的に同様である。細菌検出カートリッジ１００の形状により、複数のカートリッジを、より容易に保管、及び運搬するために、図２７に示されるように、積み重ねることができる。
【００３７】
本明細書の本発明を、特定の実施形態を参照して説明してきたが、これらの実施形態が、本発明の原理、及び用途を、単に例示するものであることを理解されたい。したがって、添付の特許請求の範囲によって定義される、本発明の趣旨、及び範囲から逸脱することなく、例示的な実施形態に対して、多数の修正がなされ得ること、及び他の構成が考案され得ることを理解されたい。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５Ａ】
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【図２５Ｂ】
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【図２６Ａ】
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【図２６Ｂ】
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【図２７】
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【国際調査報告】
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