(57)【要約】  実施形態は、電磁放射または他の滅菌プロセスの滅菌効力を試験するために、試験物の上に均一な試験病原体の混合物を堆積させる方法およびシステムを対象とする。このシステムは、試験物をシステムに取り外し可能に固定するように構成された保持機構を含む。このシステムはまた、試験病原体の混合物を試験物の基準面に均一に堆積させるように構成される試験病原体ディスペンサを含む。システムは、試験物と試験病原体ディスペンサの少なくとも一方が他方に対して移動するように構成されている。複数の試験病原体の混合物の液滴またはラインが、例えば液滴の複数の行および列などの所定の試験病原体パターンで基準面上に堆積される。試験病原体ディスペンサのディスペンサ先端部から試験物の基準面までの距離は、試験病原体の混合物の液滴間またはライン間の一貫性を維持するのを補助するために判定され得る。
2020532317.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試験物の少なくとも１つの基準面が暴露されるように、試験物を取り外し可能に固定するよう構成された保持機構、および
暴露された試験物の基準領域にわたり試験病原体の混合物を均一に分配するように構成された病原体分配機構
を備える装置。
【請求項２】
基準領域が、その表面湿潤特性を改善するために処理される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
基準領域が、試験病原体の混合物の付着を改善するために処理される、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
試験病原体の混合物が、ウイルス、細菌、真菌、酵母カビ、胞子、または化学療法剤の少なくとも１種類を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
試験病原体の混合物の均一な分配が、基準領域にわたる試験病原体の混合物の実質的に均一な分配を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
試験病原体の混合物の均一な分配が、１つまたは複数の連続ラインの堆積としての試験病原体の混合物の分配を含み、１つまたは複数の連続ラインの各々が所定の長さおよび所定の幅を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
試験病原体の混合物の均一な分配が、複数の個々の液滴の堆積物としての試験病原体の混合物の分配を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
試験病原体の混合物の分配が、試験病原体の混合物の複数の部分を付与する間の決定された乾燥時間を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
試験病原体の混合物の均一な分配が、決定されたパターンでの試験病原体の混合物の分配を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
病原体分配機構が、
基準領域に近接する複数の決定された位置に分配機構を繰り返し移動させる自動位置決めシステム、および
基準領域の表面の周りに試験病原体の混合物の部分を繰り返し導入するように分配機構に指示する自動分配システム
を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
自動位置決めシステムが、少なくとも２次元で分配機構の動きを制御する、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
自動位置決めシステムが、基準領域から所定の距離で分配機構の少なくとも１つのオリフィスを繰り返し可能に位置決めするように構成される、請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
自動位置決めシステムが、
分配機構と基準領域の表面との間の距離を判定する少なくとも１つの距離センサ
を備える、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
自動位置決めシステムの少なくとも１つの距離センサが、試験病原体の少なくとも一部の分配を確認するために使用される、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
自動位置決めシステムが、
暴露された試験物の基準領域の複数の輪郭を表す少なくとも１つのデータ構造を生成する制御システム
を備える、請求項１２に記載の装置。
【請求項１６】
分配機構が、分配オリフィスの開口部に液滴として試験病原体の混合物の規定された体積を形成するように構成され、自動位置決めシステムが、液滴が基準領域の表面に接触できるように構成される、請求項１０に記載の装置。
【請求項１７】
分配機構が、
ディスペンサ先端部であって、実質的に円筒形状または実質的にカニューレ形状を有するディスペンサ先端部
を備える、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
ディスペンサ先端部が、複数のディスペンサ先端部のうちの１つである、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
分離機構が、
振動装置、静電荷発生装置、ポンプ、ヒーター、およびエアレーター
のうちの少なくとも１つを備える、請求項１６に記載の装置。
【請求項２０】
分配機構が、基準領域に対して往復運動するように構成される、請求項１０に記載の装置。
【請求項２１】
分配機構が、
基準領域の表面の周りに実質的に正確な体積の試験病原体の混合物を導入するように構成された微小液滴ディスペンサ
を備える、請求項１０に記載の装置。
【請求項２２】
分配機構が、
圧力制御装置であって、正圧および負圧を供給するように構成され、正圧および負圧が実質的に正確な体積の試験病原体を分配機構のオリフィスで形成および保持するように構成される圧力制御装置
を備える、請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
液滴が約０．００１μｌから約０．１ｍｌの間の体積を有する、請求項１６に記載の装置。
【請求項２４】
消毒装置試験用の試験物の作製方法であって、
試験物の少なくとも１つの基準面が暴露されるように、保持機構により試験物を取り外し可能に固定すること、および
病原体分配機構により、暴露された試験物の基準領域にわたり試験病原体の混合物を均一に分配すること、
を含む方法。
【請求項２５】
試験病原体の混合物の均一な分配が、基準領域にわたる試験病原体の混合物の実質的に均一な分配を含み、試験病原体の混合物が、ウイルス、細菌、真菌、酵母カビ、胞子、または化学療法剤の少なくとも１種類を含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
試験病原体の混合物の均一な分配が、決定されたパターンでの試験病原体の混合物の分配を含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
暴露された試験物の基準領域にわたり試験病原体の混合物を均一に分配することが、
自動位置決めシステムを介して、基準領域に近接する複数の決定された位置に、分配機構を繰り返し可能に移動させること、および
自動分配システム用いて、基準領域の表面に試験病原体の混合物の部分を繰り返し可能に導入するように分配機構に指示すること、
を含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２８】
試験病原体の混合物の部分を繰り返し可能に導入するように分配機構に指示することが、分配機構の分配オリフィスの開口部に液滴として試験病原体の混合物の規定された体積を形成すること、および
液滴が基準領域の表面に接触することを可能にすること、
を含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
ベースと、
試験物を支持するように構成された、ベースに連結された保持機構と、
ベースに対して固定されたガントリ構造と、
ガントリ構造に対して移動可能に固定された試験病原体ディスペンサと、
試験病原体ディスペンサと流体連通する少なくとも１つのディスペンサ先端部であって、少なくとも１つのディスペンサ先端部を介して試験病原体ディスペンサから試験病原体の一部を試験物に送達するように構成され、試験病原体の各々の部分が決まっている体積を有する、少なくとも１つのディスペンサ先端部と、
を備える試験物作製装置。
【請求項３０】
試験物および少なくとも１つのディスペンサ先端部の一方を互いに対して直接移動させるように構成されたコントローラであって、試験病原体の各部分の形成を指示するようにさらに構成された、コントローラ
をさらに備える、請求項２９に記載の試験物作製装置。
【請求項３１】
コントローラは、決定されたパターンで試験病原体の部分を試験物に送達するように構成される、請求項３０に記載の試験物作製装置。
【請求項３２】
試験病原体ディスペンサが、ウイルス、細菌、真菌、酵母カビ、胞子、または化学療法剤の少なくとも１種類で構成される試験病原体の混合物を保存するように構成される、請求項２９に記載の試験物作製装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して、試験物の上に病原体を堆積させるシステムおよび方法に関し、より特定的には、ただし排他的ではなく、分配パターンで試験物全体に病原体を均一に堆積させる自動システムの利用に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療機器を生物学的に「安全」な状態にするために、高レベルの病原体除去および／または不活性化が行われた場合、滅菌プロセスとも呼ばれ得る消毒プロセスが用いられる。これらの洗浄処置は、医学界および再使用型医療機器に頼っている患者にとって重要である。患者への感染のリスクを減らすために、再使用される機器は病原体または「バイオバーデン」の存在が少なくなければならない。一部の医療機器は、無菌で（つまり、無菌環境で）製造されるか、製造プロセス中に滅菌され、特定の患者に対して１回だけ使用される。この種類の医療機器は廃棄されるため、使用後に消毒や滅菌を行う必要はない。しかし、他の医療機器は再利用を目的としており、同じ患者または別の患者との使用に適した状態に戻される。この再使用される医療機器は、使用していないときに化学溶液に浸すことによって、または他の手段によって消毒されることができる。
【０００３】
非常に特殊化され、高価であり、様々な理由で廃棄するのが実用的ではない、多くの種類の医療機器がある。
【０００４】
さらに、この種類の医療機器は、化学溶液に浸すこと、有毒なガスや蒸気にさらすこと、またはオートクレーブまたはオーブンなどの極端な加熱などの、何らかの一般的な方法での消毒または滅菌に対し影響されやすく、潜在的に損傷されるまたは有用ではない場合がある。過酷な消毒／滅菌方法に適合しない可能性のある医療機器の１つの種類は、光学式、超音波検査、その他の内部および外部のイメージングプローブなどのイメージングプローブである。
【０００５】
Ｘ線、ガンマ線、およびその他の波長の電磁放射線への暴露は、一部の種類の医療機器の滅菌に役立つことがわかっている。しかし、電磁放射を使用した滅菌の効率と有効性は、医療機器の病原体の量と種類、医療機器の病原体の分布、医療機器の表面材料、および医療機器の表面の輪郭、構造、および状態によって異なる。さらに、しばしば波長によって定義され、波長により規定される使用されるエネルギーの種類、単位時間あたりに供給されるエネルギー量であるパワーレベル、電磁放射プロセス中に供給される総エネルギー量、およびその他の変数は、医療機器が適切なレベルで消毒または滅菌されているかどうかを決定する。
【０００６】
消毒剤と消毒剤を送達するように設計されたシステムは、米国および公認分析化学者協会（ＡＯＡＣ）の生物学的試験プロトコルを含む様々な基準に従って試験を受けて、米国およびその他の市場での販売が承認される。これらの試験では、様々な病原体（つまり、生きているバクテリアと胞子、ウイルス、カビ、真菌など）を標準的な担体に接種する必要がある。従来から消毒剤は液体化学物質であり、従来から再利用される医療機器は通常、メス、クランプ、リトラクター、歯科用ツールなどの金属構造物であったため、試験方法は液体化学消毒プロセスを反映し、実行が簡単で再現性のある試験方法でこれらのプロセスを合理的にエミュレートするように進化した。進化し、現在一般的に使用されている標準的な担体は、従来は磁器、ガラス、ステンレス鋼、またはそれらの組み合わせでできている。標準担体は、単純なディスクまたは長方形のクーポンであることもある。さらに、または代替として、標準担体は、「ペニシリンダー」と呼ばれる「標準」形態で構成することができる。これは、小さな円筒形担体であり、その使用は、接種懸濁液を含む中程度のサイズの試験管に容易に接種できるコンパクトで小さな基準面の必要性の認識に基づいている。調製されると、これらのペニシリンダーは、完全に浸すこと、浸漬、およびしばしばある程度の撹拌により、ある範囲の暴露間隔で液体消毒剤に暴露される。消毒後、担体を続いて洗浄して残りの生存病原体を回収し、バイオアッセイを実行して結果を定量化する。同様に、手で結ばれた、ＤＡＣＲＯＮ、絹糸、または別の適切な材料の「縫合ループ」も、液体に浸すことができる医療製品または装置で使用される液体消毒剤の消毒効果を評価することを対象とした試験で一般的になった。
【０００７】
通常、特定の医療製品または医療機器を使用した特定の消毒手順の認定プロセスを完了するには、いわゆる「模擬使用」試験で実際の医療機器の試験を実行する。担体または医療機器を試験用に準備するために、生物学的試験ラボで採用されている標準的な手法では、病原体が混入した水ベースの懸濁液の液滴を試験物にハンドピペットで注ぐか、適切な場合には試験物を病原体の懸濁液に完全に浸す。
【０００８】
液体への完全な浸漬に適していない医療機器、または特定の有毒化学物質やガスに暴露され得ない医療機器を試験する場合、通常、医療機器または試験担体の接種に使用できる実用的な方法は、ハンドピペッティングのみである。しかし、結果として生じる病原体の分配は、しばしば、インビボでの汚染によって生じる実際の汚染と特に一貫性がなく、不正確である。明確に規定された試験領域に接種することになっているが、既知の数（すなわち、カウント、濃度）の病原体を含む少量の懸濁液をターゲット表面に配置するだけでは、その後に前記病原体をターゲット表面全体に分布させることにはならない。病原体が表面全体に均一に分布する傾向があるペニシリンダーまたは縫合ループを完全に浸すのとは異なり、液滴が堆積した部位には現実にそぐわない高濃度の病原体が結果として生じる。適切な試験物の作製は、単位面積あたりの「カウント」または「コロニー形成単位」（ＣＦＵ）で生物学的に関連する代表的な集団密度を作製することを求めるべきであり、試験物の作製は再現可能であるべきだが、このことは、これらのハンドピペッティング手法が非常に多様で、テクニックに依存しているため生じない。
【０００９】
ハンドピペッティングによる試験物の作製では、液滴のサイズが小さくなるため、液滴の数が増えるため、またＡＯＡＣ基準で規定された試験領域全体に液滴が分布するため、結果の着実な改善が示されている。手作業でこのプロセスを実行するための実際的な制限は、ほぼ同じ体積の１００個ほどの液滴を堆積させることである。それにもかかわらず、比較的量の多い病原体が依然として一度に一箇所に堆積されているため、ハンドピペッティングプロセスはいまだに試験物の小さな領域に病原体を過度に集中させる傾向がある。さらに、懸濁液の表面張力および一般的に使用される多くの表面の関連する非湿潤性により、堆積された液滴は通常「広がる」ことがなく、代わりに球形または半球形の滴として残り、その後乾燥し、やはり非常に小さな領域で病原体「残留物」の非現実的に高い濃度が残る。
【００１０】
多数の液滴をハンドピペッティングすることも、人間の能力によって制限される。人間が液滴を正確に配置して分配することは難しく、多くのサンプル担体にわたってこのタスクを繰り返し実行することに焦点を当てて集中する人間の能力は制限されている。さらに、人間が通常ハンドピペットで分配されるごく少量を正確かつ再現可能に堆積することを合理的に期待できない。
【００１１】
試験物を作製するためのハンドピペッティング処置にはまた、他の欠点がある。例えば、ハンドピペッティングの方法は、ある場所から別の場所に物質が移動する可能性がある交差汚染にもつながる可能性がある。別の例として、一部の表面は他の表面よりもかなり湿潤している場合があり、それにより一部の「ドット領域」が他の領域よりも大きくなるため、病原体の分布は処理領域全体で均一性が悪くなる。予測不可能な結果につながる可能性のある別の要因は、一般的に使用される「半球」との近似に由来する。これらの場合、半球は、液体が表面に堆積すると球形の液滴の体積が半球内に拘束されると仮定し、結果として生じる直径は元の完全な球の直径よりも大きくなる。
【００１２】
場合によっては、結果として生じる病原体の分配のより優れた均一性を達成しようとして、一般的な物理化学的な方法およびテクニックが使用され表面の湿潤性を改善する。そのような方法は、コロナ放電または界面活性剤または他の化学的湿潤剤での前処理により、試験物の表面を修正することができる。他の方法では、病原体懸濁液に化学物質が追加されるが、化学物質は試験の精度に影響を与えたり、病原体の消毒薬に対する感受性に影響を及ぼしたり、他のエラーを誘発する可能性があるため、これらの方法には注意して対処せねばならない。
【００１３】
背景技術のセクションで説明されている主題はすべて、必ずしも先行技術ではなく、単に背景技術のセクションでの説明の結果として先行技術であると想定されるべきではない。これらの方針に沿って、背景技術のセクションで説明された、またはそのような主題に関連する先行技術の問題のいずれかの認識は、先行技術であると明示的に述べられない限り、先行技術として扱われるべきではない。代わりに、背景技術のセクションのいずれかの主題の説明は、特定の問題に対する発明者の手法の一部として扱われるべきであり、それ自体も発明性がある可能性がある。
【００１４】
試験結果の再現性を高めるために、現在開示されている本発明の概念は、病原体混入懸濁液を試験物上にハンドピペッティングする標準的な生物学的実験室的手法の大幅な改善を提供する。ハンドピペッティング試験の調整では、約１マイクロリットル（μｌ）または０．５マイクロリットルの体積の１００滴程度の実用的な限界があり、これらの条件下でも、これらの限られたサンプルの病原体の面積分布（ＣＦＵ／面積）は正確ではないか、一貫して再現可能ではないことがしばしばある。分配量が分配サンプルごとに約０．５μｌを下回ると、ハンドピペットの体積分解能と精度が徐々に正確ではなくなることが認識されている。一部のメーカーは、先端部の最小総量について０．２μｌの分解能を主張しているが、再現性はこれらの「わずかな」量で普通であると認識されている（例えば、相対標準偏差（ＲＳＤ）６パーセント（６％）が典型的）。さらに、人による堆積により、手で分配されたサンプル間の配置の精度と再現性が低下するため、人間が手で追跡して分配するための適度な数の液滴ですら困難である。したがって、自動化されたより再現性の高いシステムが想定されている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本開示では、生物学的懸濁液で処理された試験物を作るための、自動化された許容できる精度の液体分配システムの実施形態が説明される。自動化されたシステムは、性能の検証および医療機器消毒システムの検証用の試験物を作製するように構成されている。いくつかの実施形態では、微小液滴送達バルブは、人工的に汚染された試験物の再現性の大幅な改善を提供するＸＹＺ分配ロボットテーブルに取り付けられる。一箇所で、手動ピペッティング法により、一度に比較的多くの量の病原体を堆積させる場合のように、病原体が、特定の場所に過度に集中せずに適切に分配されている「汚れた」プローブの表面を、自動化システムによって作製された試験物はさらによく表す。想定される自動化システムは、本質的に、互いに近接した別個の微小液滴を堆積させることにより、試験物の所望の領域の均一な「コーティング」を達成することができる。いくつかの実施形態では、微小液滴は、平方センチメートル（ｃｍ２）あたり５０〜２００個程度の液滴であり、いくつかの実施形態では、望ましい標的は１００滴／１．０ｃｍ２である。他の実施形態では、病原体混入液体懸濁液の連続ビーズ、スプレー、またはシートが試験物に堆積される。
【００１６】
実施形態は、試験物上の電磁放射プロセスなどの特定のプロセスの滅菌効力を試験するために、試験物上に均一な試験病原体の混合物を堆積させる方法およびシステムを対象とする。このシステムは、試験物をシステムに取り外し可能に固定するように構成された保持機構を含む。このシステムはまた、病原体分配機構とも呼ばれる、試験病原体ディスペンサを含み、試験病原体の混合物を試験物の基準面に均一に堆積させるように構成される。このシステムは、試験物または試験病原体ディスペンサのいずれか、またはその両方が互いを横断して試験病原体の混合物の均一な堆積を可能にするように構成されている。様々な実施形態では、複数の試験病原体の混合物の液滴またはラインが、例えば液滴の複数の行および列などの所定の試験病原体パターンで基準面上に堆積される。様々な実施形態において、試験病原体ディスペンサのディスペンサ先端部から試験物の基準面までの距離は、接触センサ（例えば、ディスペンサ先端部が試験物に接触するときのフォースフィードバックセンサ、表面に触れる二次プローブ要素など）または非接触センサ（例えば、光ベースのセンサ、音響ベースのセンサ、電磁界に基づく検出器など）を用いて決定される。この距離は、例えば、試験病原体の混合物の液滴またはライン間の一貫性を維持するために利用される。
【００１７】
第１の実施形態では、装置は、試験物の少なくとも１つの基準面が暴露されるように、試験物を取り外し可能に固定するよう構成された保持機構、および暴露された試験物の基準領域にわたり試験病原体の混合物を均一に分配するように構成された病原体分配機構を含む。
【００１８】
これらの実施形態のいくつかでは、基準領域はその表面湿潤特性を改善するために処理され、一部では、基準領域は試験病原体の混合物の付着を改善するために処理される。いくつかの実施形態では、試験病原体の混合物が、ウイルス、細菌、真菌、酵母カビ、胞子、または化学療法剤の少なくとも１種類を含む。
【００１９】
これらの第１の実施形態のいくつかでは、試験病原体の混合物の均一な分配が、基準領域にわたる試験病原体の混合物の実質的に均一な分配を含む。他の実施形態において、試験病原体の混合物の均一な分配は、基準領域の決定された長さおよび決定された幅にわたる連続的な膜としての試験病原体の混合物の分配を含む。さらに他の実施形態では、試験病原体の混合物の均一な分配が、１つまたは複数の連続ラインの堆積としての試験病原体の混合物の分配を含み、１つまたは複数の連続ラインの各々が所定の長さおよび所定の幅を有する。試験病原体の混合物の均一な分配は、いくつかの実施形態では複数の個々の液滴の堆積としての試験病原体の混合物の分配を含み、他では、試験病原体の混合物の均一な分配は、複数の層における試験病原体の混合物の分配を含む。時には、試験病原体の混合物の分配が、試験病原体の混合物の複数の部分を付与する間の決定された乾燥時間を含む。
【００２０】
第１の実施形態のいくつかでは、試験病原体の混合物の均一な分配が、決定されたパターンでの試験病原体の混合物の分配を含む。決定されたパターンは、試験病原体の混合物の液滴の複数の行および複数の列を含んでもよく、または決定されたパターンは、複数の非接触アレイにおける試験病原体の混合物の分配を含んでもよい。これらの場合の一部では、複数の非接触アレイにおける試験病原体の混合物の分配は、第２のアレイが堆積される前に堆積され乾燥させられる第１のアレイを含む。アレイ内の第１の液滴の堆積とアレイ内の第２の液滴の堆積との間の乾燥時間は、場合によっては少なくとも１００ミリ秒であり得る。複数の行の選択されたものは、隣接する行からオフセットされてもよく、複数の列の選択されたものは、隣接する列からオフセットされてもよい。
【００２１】
いくつかの第１の実施形態による装置は、病原体分配機構が、基準領域に近接する複数の決定された位置に分配機構を繰り返し移動させる自動位置決めシステム、および基準領域の表面の周りに試験病原体の混合物の部分を繰り返し導入するように分配機構に指示する自動分配システムを含む。これらの場合の一部では、自動位置決めシステムが少なくとも二次元で分配機構の動きを制御し、これらの場合も他の場合も、自動位置決めシステムは少なくとも三次元で分配機構の動きを制御する。場合によっては、自動位置決めシステムは、基準領域から所定の距離で分配機構の少なくとも１つのオリフィスを繰り返し可能に位置決めするように構成される。ここでは、自動位置決めシステムは、分配機構と基準領域の表面との間の距離を判定する少なくとも１つの距離センサを含んでもよい。また、ここでは、自動位置決めシステムの少なくとも１つの距離センサが、試験病原体の少なくとも一部の分配を確認するために使用される場合があり得る。追加または代替として、自動位置決めシステムの少なくとも１つの距離センサは、少なくとも１つのフォースフィードバックセンサを含んでもよい。いくつかの実施形態では、自動位置決めシステムは、暴露された試験物の基準領域の複数の輪郭を表す少なくとも１つのデータ構造を生成する制御システムを含む。
【００２２】
また、いくつかの第１の実施形態では、分配機構は、分配オリフィスの開口部に液滴として試験病原体の混合物の規定された体積を形成するよう構成され、自動位置決めシステムが、液滴が基準領域の表面に接触できるように構成される。これらの場合、分配機構はディスペンサ先端部を含んでもよく、ディスペンサ先端部は、液滴が基準領域の表面に接触したときに液滴の分離を誘発するように構成されてもよい。ディスペンサ先端部は、実質的に円筒形状または実質的にカニューレ形状を有してもよい。ディスペンサ先端部は、複数のディスペンサ先端部のうちの１つであってもよい。これらの場合、複数のディスペンサ先端部は、ディスペンサ先端部のアレイとして形成されてもよい。
【００２３】
いくつかの第１の実施形態では、分配機構は、分配機構から液滴の分離を誘発する分離機構を含む。これらの場合のいくつかでは、分離機構は、振動装置（例えば、音響振動装置、機械的振動装置、または別の振動装置）、静電荷発生装置、ポンプ、ヒーター、およびエアレーターのうちの少なくとも１つを含む。分配機構は、基準領域に対して往復運動するように構成されてもよい。加えて、または代替として、分配機構は、基準領域に対して回転するように構成されてもよい。
【００２４】
第１の実施形態のいくつかの場合において、分配機構は、基準領域の表面の周りに実質的に正確な体積の試験病原体の混合物を導入するように構成された微小液滴ディスペンサを含む。ここで、場合によっては、微小液滴ディスペンサは、自動分配システムによって提供される制御信号に基づいて、試験病原体の混合物の実質的に正確な量を放出するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、分配機構は圧力制御装置を含む。圧力制御装置は、正圧および負圧を供給するように構成され、正圧および負圧が試験病原体の実質的に正確な体積を、分配機構のオリフィスで形成および保持するように構成される。場合によっては、液滴の体積は約０．００１μｌ〜約０．１ｍｌである。
【００２５】
第２の実施形態では、消毒装置試験用の試験物の作製方法は、試験物の少なくとも１つの基準面が暴露されるように、保持機構により試験物を取り外し可能に固定すること、および病原体分配機構により、暴露された試験物の基準領域にわたり試験病原体の混合物を均一に分配することを含む。これらの場合のいくつかでは、試験病原体の混合物の均一な分配が、基準領域にわたる試験病原体の混合物の実質的に均一な分配を含み、試験病原体の混合物が、ウイルス、細菌、真菌、酵母カビ、胞子、または化学療法剤の少なくとも１種類を含む。
【００２６】
場合によっては、試験病原体の混合物の均一な分配が、決定されたパターンでの試験病原体の混合物の分配を含む。第２の実施形態のいくつかにおいて、暴露された試験物の基準領域にわたる試験病原体の混合物を均一に分配することは、自動位置決めシステムを介して、基準領域に近接する複数の決定された位置に、分配機構を繰り返し移動させること、および自動分配システムにより、基準領域の表面に試験病原体の混合物の部分を繰り返し導入するように分配機構に指示することを含む。これらの実施形態または他のいくつかの実施形態において、試験病原体の混合物の部分を繰り返し導入するように分配機構に指示することが、分配機構の分配オリフィスの開口部に液滴として試験病原体の混合物の規定された体積を形成すること、および液滴が基準領域の表面に接触することを可能にすることを含む。
【００２７】
第３の実施形態では、試験物作製装置は、ベースと、ベースに連結された保持機構とを含む。保持機構は、試験物を支えるように構成されている。試験物作製装置は、ベースに対して固定されたガントリ構造と、ガントリ構造に対して移動可能に固定された試験病原体ディスペンサとを含む。試験物作製装置はまた、試験病原体ディスペンサと流体連通する少なくとも１つのディスペンサ先端部を含む。ここで、少なくとも１つのディスペンサ先端部は、少なくとも１つのディスペンサ先端部を介して試験病原体ディスペンサから試験物に試験病原体の一部を送達するように構成され、試験病原体の各部分は所定の体積を有する。第３の実施形態のいくつかの場合において、試験物作製装置は、試験物および少なくとも１つのディスペンサ先端部の一方が互いに対して直接移動するように構成されたコントローラを含む。これらの場合、コントローラはさらに、試験病原体の各部分の形成を指示するように構成される。これらの場合のいくつかでは、コントローラは、決定されたパターンで試験病原体の部分を試験物に送達するように構成される。第３の実施形態のいくつかの場合において、試験病原体ディスペンサは、ウイルス、細菌、真菌、酵母カビ、胞子、または化学療法剤の少なくとも１種類で構成される試験病原体の混合物を保存するように構成される。
【００２８】
この簡単な概要は、以下の「発明を実施するための形態」において詳細にさらに説明される特定の概念を単純化された形で紹介するために提示される。他に明記されている場合を除き、この「発明の概要」は、特許請求された主題の主要なまたは本質的な特徴を識別せず、特許請求された主題の範囲を限定することも意図していない。
【００２９】
非限定的かつ非網羅的な実施形態は、以下の図面を参照して説明される。図面において、別段の指定がない限り、同様の参照番号は、様々な図を通して同様の部分を示す。図面の要素のサイズと相対的な位置は、必ずしも縮尺どおりに描かれているわけではない。例えば、様々な要素の形状を選択、拡大、および配置させて、描画の判別しやすさを改善している。描かれた要素の特定の形状は、図面での認識を容易にするために選択されている。
【００３０】
本発明のより良い理解のために、添付の図面に関連付けて読まれるべき以下の「発明を実施するための形態」を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１Ａ】自動試験病原体堆積システムの例示的な例の図を示す。
【図１Ｂ】自動試験病原体堆積システムの例示的な例の図を示す。
【図１Ｃ】自動試験病原体堆積システムの例示的な例の図を示す。
【図１Ｄ】自動試験病原体堆積システムの例示的な例の図を示す。
【図２Ａ】試験物上の試験病原体パターンの例示的な例を示す。
【図２Ｂ】試験物上の試験病原体パターンの異なる例示的な例を示す。
【図３Ａ】試験病原体の混合物の液滴を試験病原体パターンに堆積させるシーケンスの例示的な例を示す。
【図３Ｂ】試験病原体の混合物の液滴を試験病原体パターンに堆積させるシーケンスの例示的な例を示す。
【図４Ａ】試験病原体の混合物の液滴を試験病原体パターンに堆積させる別のシーケンスの例示的な例を示す。
【図４Ｂ】試験病原体の混合物の液滴を試験病原体パターンに堆積させる別のシーケンスの例示的な例を示す。
【図５Ａ】距離測定位置を有する試験物の試験病原体パターンを示す。
【図５Ｂ】複数の試験物を取り外し可能に受容するように構成された固定具の実施形態を示す。
【図６】試験病原体システムを制御して試験病原体を試験物の上に堆積させるコンピューティングシステムのシステム図である。
【図７】試験病原体パターンで試験物の上に試験病原体を堆積させるプロセスの一実施形態を全体として示す論理フロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下の説明では、添付の図面とともに、開示された様々な実施形態の完全な理解を提供するために、ある特定の詳細を述べている。しかし、当業者は、開示された実施形態が、１つまたは複数のこれらの特定の詳細なしで、または他の方法、構成要素、装置、材料などにより、様々な組み合わせで実施できることを認識する。他の例では、実施形態の説明を不要に不明瞭にすることを避けるために、通信システムおよびネットワークを含むがこれらに限定されない、本開示の環境に関連する周知の構造または構成要素は、図示または説明していない。加えて、様々な実施形態は、方法、システム、媒体、装置、または何らかのかような機構の他の単一または組み合わせであってもよい。したがって、様々な実施形態は、完全にハードウェアの実施形態、完全にソフトウェアの実施形態、またはソフトウェアとハードウェアの態様を組み合わせた実施形態であり得る。
【００３３】
明細書、特許請求の範囲、および図面全体を通して、以下の用語は、前後関係が別段であると明確に言及していない限り、本明細書で明示的に関連付けられた意味をとる。「本明細書」という用語は、本願に関連する明細書、特許請求の範囲、および図面を示す。「一実施形態において」、「別の実施形態において」、「様々な実施形態において」、「いくつかの実施形態において」、「他の実施形態において」、およびそれらの他の変形版は、本開示の１つ以上の機構、構造、機能、制限、または特徴であり、前後関係が別段であると明確に言及していない限り、同じまたは異なる実施形態に限定されない。本明細書で使用される場合、「または」という用語は、包括的な「または」という演算子であり、「ＡまたはＢ、またはその両方」または「ＡまたはＢまたはＣ、またはそれらの任意の組み合わせ」という語句と等しく、追加の要素を含むリストと同様に扱われる。「に基づいて」という用語は排他的ではなく、前後関係が別段であると明確に言及していない限り、説明されていない付加的な機構、機能、態様、または制限に基づくことが可能である。さらに、本明細書全体を通して、「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」の意味には、単数と複数の言及が含まれる。
【００３４】
本開示では、科学的表記法を使用していくつかの数値を表している。本開示にける混乱を取り去るために、指数が後続である場合に、アルファベットの文字「ｅ」を使用して、「１０の累乗」を表している。例えば、１，０００，０００という値は、１ｅ６、１．０ｅ６、または１×１０６として表され得る。これらの方針に沿って、８０，４５０という値は８．０４５ｅ４として表されてもよく、０．０００００８０４５という値は８．０４５ｅ−６として表されてもよい。これらの方針に沿って、対数の用語も使用することができ、これらの場合、本明細書で使用される各対数は、１０の固定した底で適用される。対数は、べき乗の逆演算である。したがって、所与の数の対数、または本明細書で使用され得る用語としての「ＬＯＧ」は、所与の数を求めるために固定の底１０をべき乗しなければならない指数である。例えば、「１０」の「７」乗（すなわち１０７）という数は、７ＬＯＧとも呼ばれ得る。
【００３５】
消毒のプロセスとは、ターゲット領域内の１つまたは複数の生存可能な病原体の存在を、許容可能な最小許容負荷量以下に減少させるものであり、この場合「生存可能な」病原体は、再生できると考えられるものである。対照的に、生存不可能な病原体は、物理的に除去、死滅、破壊、再生不能化、または他の何らかの方法で安全とみなされる状態にされたものである。滅菌のプロセスは、標的領域内の１つまたは複数の病原体の存在を、所与の病原体のコロニー形成単位（ＣＦＵ）が検出されない点まで下げ、そのため、病原体が存在しないことが認められるものである。したがって、滅菌は、生存可能な病原体が残っていない点までの、継続したより強力な消毒の限界的な条件として、そのように説明することができる。例えば、患者に免疫応答を引き起こす可能性のある発熱物質（すなわち、細胞壁）またはその他の潜在的な生物活性物質が残っていないように、すべての残留生物物質を除去する必要があり得る場合があり得る。医療機器を生物学的に「安全」な状態にするために、高レベルの病原体除去および／または不活性化が行われた場合、滅菌プロセスとも呼ばれ得る消毒プロセスが使用される。消毒および滅菌という用語は、それらの統語論的な前後関係のすべてにおいて、そのように使用することが本開示の発明の教示と一貫性がない場合、本明細書で交換可能に使用され得る。
【００３６】
「試験物」という用語は、電磁放射、または１つまたは複数の他の滅菌プロセスの滅菌の効力を試験するための少なくとも１つの基準面を含む品目を示す。試験物、または試験物の少なくとも基準面は、限定されないが、鋼、セラミック、ガラス、石油系材料、植物系材料、哺乳類の組織、糸または織物、またはその他の材料などの１つまたは複数の異なる種類の材料で作ることができる。試験物は、実質的に平面（例えば、平坦）であり、一般に二次元であってもよく、いくつかの実施形態では、基準の面積は約８平方センチメートル（８ｃｍ２）である。試験物は、角、曲線、輪郭、谷、隆起、図柄、凸面、凹面などを有する三次元のものであってもよい。試験物の１つの非限定的、非網羅的な例は、超音波プローブである。試験物の別の非限定的、非網羅的な例は、少なくとも１つの実質的に円筒形の表面を有する。試験物のさらにもう１つの非限定的かつ非網羅的な例は、亀裂、裂け目、および閉塞が実質的にないことである。
【００３７】
「試験病原体」という用語は、疾患を惹起する病原体などの試験物に堆積する病原体を示す。前記試験物は、電磁放射線の消毒または滅菌の有効性、または１つまたは複数の他の消毒または滅菌プロセスに対する試験のためのものである。試験病原体の例には、ウイルス、細菌、真菌、酵母カビ、胞子、化学療法剤、化学毒性剤、化学物質、その他の有毒物質、または何らかの種類の生物活性があると予想されるその他の物質が含まれるが、これらに限定されない。
【００３８】
試験病原体は、場合によっては、液体、ゲル、または他の何らかの懸濁剤または調合物にて懸濁して、試験病原体の混合物を形成してもよい。場合によっては、懸濁剤は水系懸濁剤であり、試験病原体の混合物の９０〜９５質量％であり得る。場合によっては、細菌、ウイルス、真菌の胞子、カビ／酵母、または他の病原体は、試験病原体の混合物の質量の１質量パーセント（％）以下である。他の場合では、試験病原体の濃度が異なることがある。
【００３９】
ｐＨ制御剤または緩衝剤、分散剤、安定剤、または試験病原体の混合物に利益をもたらす他の要素など、他の要素も試験病原体の混合物に存在していてよい。場合によっては、安定性、分散、懸濁液、均一性、またはその他の物理的または化学的特性を増強するために、試験病原体の混合物に要素が含まれている。場合によっては、消毒剤またはプロセスの有効性に対する天然の生物学的材料の潜在的な影響をシミュレートするために、試験病原体の混合物に、干渉性の要素を含めることができる。これらの要素の非限定的、非網羅的なリストには、ウシ／ヒト血清アルブミン（ＢＳＡ／ＨＳＡ）、ウシ胎児血清（ＦＣＳ）、および金属塩（例えばカリウム、ナトリウム、カルシウム、マグネシウム塩など）が含まれる。これらの他の非病原体要素のいずれかの包含または除外は、本開示では詳細に説明されていない。
【００４０】
「試験病原体の混合物」という用語は、試験物の少なくとも１つの基準面上に堆積されるべきサンプルを示す。試験病原体の混合物は、試験病原体自体、または本明細書に記載の他の液体または物質と一緒にされる試験病原体の組み合わせを含んでもよい。例えば、試験病原体の混合物は、試験病原体と他の液体、固体、気体、ゲル、または他の材料との懸濁液、溶液、調合物、または他の組み合わせであってもよい。いくつかの実施形態では、前後関係が別段であると明確に言及していない限り、試験病原体および試験病原体の混合物という用語は互換的に使用され得る。
【００４１】
試験病原体の混合物を試験物の上に堆積させる行為は、「表面に接種材料を接種する」とも呼ばれ得る。これらの場合もその他の場合も、「スパイク」という用語が使用される場合がある。この状況では、スパイクとは、１つまたは複数の指定された要素を、既存の混合物に追加することを意味する。それは、多くの場合液体である。
【００４２】
いくつかの実施形態における目的は、試験物の処理領域の８平方センチメートル（８ｃｍ２）あたり１０７（すなわち、７ＬＯＧ）の桁の試験病原体を付与することである。場合によっては、１つ以上の試験物の処理領域（すなわち、基準領域）は、約４平方センチメートル（４ｃｍ２）から約１２平方センチメートル（１２ｃｍ２）またはそれ以上の範囲に及ぶ。いくつかの実施形態において、試験病原体の濃度は、堆積させる懸濁液材料の総体積に応じて調整することができる。例えば、選択された体積の微小液滴サイズは、堆積される多数の微小液滴によって数学的に組み合わされ（例えば、乗算され）得る。場合によっては、７５〜１００マイクロリットル（μｌ）の体積の試験病原体の混合物が、約１００滴として８ｃｍ２の基準領域に堆積する。各液滴の体積は、０．７５〜１．０μｌである。これらの実施形態および他の実施形態において、試験病原体の混合物は、ミリリットル当たり１．５ｅ８〜５．０ｅ８コロニー形成単位（ＣＦＵ／ｍｌ）の試験病原体濃度を有し得る。したがって、これらの実施形態および他の実施形態では、約１００個の液滴により、試験物ごとに１．３〜２．７ｅ６ＣＦＵが生じる可能性がある。
【００４３】
特定の高レベル消毒（ＨＬＤ）プロセスが、試験病原体の６ＬＯＧの減少を実証している。したがって、許容可能に作製された試験物は、その量の約１．５倍から１０倍の病原体で形成される。試験環境で実施された１つのケースでは、８４０の液滴、つまり「ドット」が８ｃｍ２の試験領域に分配された。この試験の場合には、各ドットは、６３μｌの懸濁液の総分配体積に対して約０．０７５μｌ（つまり、７５ナノリットル（ｎｌ））の体積で形成され、８ｃｍ２の試験領域に千鳥格子状のパターンで均等に分配された。出発懸濁液は約１．０ｅ８ＣＦＵ／ｍｌで、これには８ｃｍ２の試験領域に分配される約６．３ｅ６の生存可能な病原体が含まれており、そのため、８ｃｍ２の試験領域に分配される病原体は、１ｃｍ２当たり約８．５ｅ７であった。他の試験病原体濃度も当然企図される。
【００４４】
標的領域を「濡らす」には、受け入れ可能な十分な程度にその局所的な表面領域全体に広がる、堆積したばかりの試験混合物の液滴の概念が含まれる。本明細書に記載の実施形態では、試験病原体の液滴は、試験物表面の基準領域が試験混合物によって実質的に湿潤されるように、試験物表面の大部分または基準領域全体にさえ、均一に分配することが望ましい。病原体の集中が小さな領域であり、基準領域のかなりの部分、または限定的な場合には基準領域全体を利用していないことは、しばしば望ましくない。実際の使用で汚染された医療機器は、通常、極端に高いまたは著しく不連続な病原体の局所的な領域の集中を示さないため、このような集中は、使用中に医療機器が汚染される可能性のあるインビボの条件においてエミュレートしない。代わりに、医療機器が実際の使用で汚染された場合、病原体は表面全体にわたってよりスムーズに分布または「塗布」される傾向があり、一般的に極めて局所的に集中しない。したがって、汚染された表面と医療機器の接触を反映しない試験物を作製することは望ましくない。場合によっては、試験病原体の集中が適度に均一であることが望ましい。場合によっては、処理された表面全体の総病原体負荷量またはエリア計数密度（ＡＣＤ）が減少し、適度に空間的に均一になるように、試験病原体の集中が適度に低いことが望ましい。これらの場合の多くでは、試験病原体の混合物の隣接する液滴は、接触していないか、一緒になっていないことが好ましい。分散された均一な病原体密度は、内因性の現実世界の汚染をよりよくエミュレートし、また本明細書で説明されているように完全に浸漬されたペニシリンダーの表面に病原体を均一に分配する従来の手順をよりよくエミュレートすることが認識されている。そのような均一な病原体密度は、本明細書に記載の接種ブロスまたは懸濁液に完全に浸漬されたペニシリンダーの表面上または表面全体に、病原体のより均一な分配をもたらす従来の手順をよりよくエミュレートするという追加の利点も有する。
【００４５】
ペニシリンダーに関しては、例えば、本明細書に記載のペニシリンは、約５平方センチメートル（５ｃｍ２）のおおよその表面積を備え、内側と外側に、完全なペニシリンダーを含む。本明細書に記載されるように従来の方法で使用される場合（すなわち、ペニシリンダーが「浸される」場合）、ペニシリンダーの表面は、懸濁液に含まれる病原体によって完全にまたは少なくとも実質的に均一に覆われる。したがって、ペニシリンダーの表面全体に病原体が実質的に完全に接種される。ペニシリンダーの表面積の範囲を考慮して、本明細書に記載の少なくともいくつかの試験物の実施形態は、約２ｃｍ×６ｃｍの寸法に形成される。これらの場合、対象の試験物の約６ｃｍ２〜８ｃｍ２の基準領域が接種される。少なくともいくつかの実施形態では、接種された領域（すなわち、対象の試験物の約６ｃｍ２〜８ｃｍ２）は、紫外線（例えばＵＶＣ）などの消毒様式に後にさらされる試験物の領域である。これらの場合の少なくとも一部では、接種される基準領域は、試験物の表面積全体よりも小さく、これらの場合の少なくとも一部では、試験物が取り付ける穴がある試験物の上部は、接種されない。場合によっては、試験物の周囲のマージン（例えば、約２ｍｍ）が接種されないため、接種される基準領域の範囲は内側にある。
【００４６】
隣接する液滴が単一の液滴に再結合（すなわち「ブリーディング（にじむ）」）することを回避し、その後、乾燥して局所ＡＣＤを増加させることが望ましい。ブリーディングは、１つまたは複数の液体の前部がその意図的された境界から離れて表面に沿って前進、吸上げ、または移動する、意図的または非意図的な作用とみなされる場合がある。場合によっては、ブリーディングは、ある液体が移動して別の液体に融合することを含み、これは移動している場合と移動していない場合がある。特定の担体表面、特に疎水性表面に試験混合物を分配することを含む重要な試験が実施された。これらの場合、水ベースの溶液、懸濁液、および混合物などの低粘度流体が分配されると、分配された試験混合物は、均一に平らにして完全に基準領域の表面を濡らすのではなく、基準領域の表面にほぼ半球状の液滴を形成することが認識されている。ほぼ半球形の液滴を形成する方向への偏りは、表面エネルギーと、液滴が基準領域の試験物の固体表面と接触する液滴の気液界面の接触角に実質的に依存する。また、低粘度の液体は、きれいなガラスの表面の方が測定可能なように湿潤する傾向があり、その結果、液滴の湿潤直径が大きくなり、劣った半球状の付着性液滴が認識されている。したがって、表面特性と懸濁液の挙動に応じて、個々の試験病原体堆積物の間の特定の間隔を選択的に大きくして、隣接する堆積部位への「ブリードオーバー」を確実に防ぎ、選択した乾燥時間を隣接する堆積物間で利用することができ、そのため、以前に堆積した液滴は、別のものが隣接して配置される前に乾燥することができる。
【００４７】
本明細書に記載の実施形態において、懸濁試験病原体は、実質的に均一に懸濁液相全体に分布し、それらの密度が液相の密度に非常に近いため、沈降またはクリーム化しない。病原体は、分配中に懸濁液の集中が有意に変化するように、いずれの大きさの量でも、分配機構の内面に凝集、集合、または付着しない。したがって、いくつかの実施形態では、「適度な」時間、場合によっては約６０分以下にわたって、試験病原体が堆積のために調製されると、かき混ぜ、撹拌は行われない。それにもかかわらず、他のいくつかの実施形態では、試験病原体リザーバは、１つまたは複数の方法での堆積の最中に、定期的に撹拌または混合されてもよい。
【００４８】
懸濁液の微小液滴の乾燥を経ることは、試験病原体が一般に、乾燥微小液滴の気液界面に向かって移動する傾向があることを示してきた。この効果は、乾燥中にその中の液体が蒸発するときに、液滴の縮小／収縮する壁によって「捕らえられる」試験病原体によって引き起こされる可能性がある。異なる表面の様々な懸濁液（水溶液など）に由来する堆積後に得られる病原体の正確な面積密度分布は、徹底的に研究されてはいない。ただし、本開示の初期の観察と初期の近似では、ＡＣＤ（つまり、単位面積あたりの病原体の数）は、処理された領域全体を考慮すると、微小液滴が乾燥するにつれて縮小するため、容認できる程度に一貫していると仮定している。濃度は、試験病原体の混合物の乾燥する「水たまり（ｐｕｄｄｌｅ）」の実際の形状によって影響を受ける、または大幅に強い影響を受ける可能性があり、そのため、一定のサイズと形状を有する微小液滴または他の試験病原体の混合物の形状を堆積させ、微小液滴内での試験病原体の移動の可能性を減らすことが望ましい。そのような移動は、懸濁剤（例えば、水）が蒸発する際に生じ得る対流および他の濃度勾配および拡散に関連した力によって引き起こされる場合がある。乾燥後の試験病原体残留物の外側のリングの局所ＡＣＤは、試験病原体残留物の中心のそれよりも高くても低くてもよいと考えられる。場合によってドットを十分に小さくすること、またそれら同士を近くに堆積させることにより、非常に大きなドットが試験病原体残留物の厚くて別個の異なる層を形成する影響が回避される。
【００４９】
試験のデータのセットを表１に示す。表１では、最初の列は、試験病原体サンプルの特定の体積の液滴を表す。２番目の列は、液滴または「ドット」の直径に近似している。３番目の列は、試験病原体ディスペンサの実施形態の試験オリフィス先端ゲージを示し、４番目の列は、試験病原体の混合物の１０μｌの用量を達成するために分配される液滴の数に近似する。
【００５０】
【表１】
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【００５１】
少なくとも１つの実施形態では、２センチメートル×４センチメートル、全体で約８平方センチメートル（８ｃｍ２）である基準面積を有する試験物当たりの液滴の所望の数は２００〜１０００である。いくつかの実施形態では、液滴堆積密度は、平方センチメートルあたり少なくとも５０滴である。自動試験病原体堆積システムの１つ以上の物理的または動作上の制限により、特定の単位領域にいくつの液滴を付与できるかが決まり得る。例えば、自動試験病原体堆積システムが２００ミクロンの最小のアドレス可能ピッチを有する場合、特定の８ｃｍ２の試験物のラインに沿って、最大約５滴／ｍｍを堆積させることができる。この状況では、合計５×４０＝２００個の液滴が特定のラインに沿って堆積し得る。１ｍｍ当たり同じ５本のラインで隣接するラインの間をステッピングすると、合計で約２０×２００＝４，０００滴になる。１ミリメートルの境界が試験物に配置されている場合、液滴の総数は約３，４２０に減少する可能性がある。他の場合、自動試験病原体堆積システムは、５００ミクロン、７５０ミクロン、またはその他の何らかの寸法の異なるアドレス可能なピッチを有する。
【００５２】
場合によっては、干渉剤を試験病原体の混合物に添加してインサイチュでヒトタンパク質の存在をシミュレートすることもあり、これは、消毒をより困難にし得る。そのような場合、干渉剤の質量は、試験病原体の混合物の質量の５パーセント（５％）以下であることがよくある。米国および欧州当局により推奨されるかような干渉剤の１つは、ヒト血清アルブミン（ＨＳＡ）である。別のかような干渉剤は、模擬膣液（ＳＶＦ）である。他の干渉剤も考えられる。干渉剤は、水中の実際または模擬の懸濁液に配置することができる。干渉剤は、混合物の物理的特性に有意な様式での影響を与えない非常に少ない量で存在するため、場合によっては、模擬された病原体は必要としない。
【００５３】
場合によっては、試験病原体の混合物の粘度は蒸留水の粘度に近いか、わずかに大きくなる。例えば、最大１０％増加する。
【００５４】
試験病原体の混合物は、一般に、本明細書に開示される試験病原体堆積システムの実施形態の流体経路内のバルブまたは他の可動部分に追加の機械的摩耗リスクを与えない。特定の洗浄手順を使用して、いずれかの病原体、干渉剤、界面活性剤、洗剤、または流体経路の使い捨てではない部品あるいは部分（例えば、バルブ、チューブの壁、リザーバなど）に付着する他の材料を除去することができる。特定の洗浄手順は、熱、化学、電磁気、またはその他の滅菌手段を含むことができる。異なる病原体を含む試験病原体の混合物が、本明細書に開示される試験病原体堆積システムの実施形態の別個の実施動作で付与される場合、特定の洗浄手順は、変更または増強され得、交差汚染の可能性を低減する。少なくともいくつかの実施形態では、洗浄、および関連する汚染のリスクは、一度使用した後に廃棄され得る湿潤性構成要素を使用することにより回避される。例えば、使い捨てリザーバ、分配針／カニューレセット、およびチューブまたはバルブ要素などの関連する流体経路要素のいずれか１つまたは複数を実装することができる。
【００５５】
「試験病原体パターン」という用語は、試験物上の試験病原体または試験病原体の混合物の実質的に均一な分配を示す。例えば、アレイ、複数の実質的に同心の円、シート、ライン、複数のライン、複数の個々の液滴、複数の層、マトリックス、指定および規定された領域内のランダムな分布、基準領域の決定された部分（例えば、乾燥の前、または後、または前後の決定された長さおよび規定された厚さの決定された幅）にわたる連続フィルム、などを、試験病原体パターンは含み得るが、それらに限定されない。実質的に均一な分配は、同じサイズ、同じ形状、同じ表面の種類、および／または他のいくつかの同一の特徴を有する試験物の２つ以上の領域という状況で理解され得る。複数の２つ以上の領域が試験病原体または試験病原体の混合物で処理される場合、体積、間隔、乾燥後に残る残留病原体の質量、および／または試験物の２つ以上の領域の１つの試験病原体の分布のその他のいくつかの特徴は、試験物の２つ以上の領域の異なるものの１つの７５％、８５％、９５％、またはそれ以上の何らかの割合の範囲内にある。
【００５６】
本発明は、本発明の好ましい実施形態の以下の詳細な説明を参照することにより、いっそう容易に理解され得る。本明細書で使用される用語は、特定の実施形態のみを説明するためのものであり、限定することは意図されないことを理解されたい。本明細書で具体的に定義されない限り、本明細書で使用される用語には、関連技術で知られているその伝統的な意味が与えられることをさらに理解されたい。
【００５７】
図１Ａ〜図１Ｄは、自動試験病原体堆積システム１００の例示的な例の様々な図を示す。図１Ａは、自動試験病原体堆積システム１００の例示的な例の斜視図を示す。図１Ｂ、図１Ｃ、および図１Ｄは、それぞれ、図１Ａに示される自動試験病原体堆積システム１００の例示的な例の上面図、正面図、および側面図を示す。
【００５８】
システム１００は、ベース１０４、ガントリ１０２、および試験病原体ディスペンサ１０６を含む。試験病原体ディスペンサ１０６がベース１０４の上面１０５に対してｘ軸方向に水平に、またｚ軸方向に垂直に移動できるように、試験病原体ディスペンサ１０６が構成され、ガントリ１０２に移動可能に取り付けられる。ガントリ１０２および試験病原体ディスペンサ１０６がベース１０４の上面１０５に対してｙ軸で水平に移動できるように、ガントリ１０２が、構成され、ベース１０４に移動可能に取り付けられる。
【００５９】
ベース１０４は、図１Ａ〜図１Ｄではベース１０４の上面１０５に配置された保持機構１１５を含むように構成されている。他の実施形態では、保持機構１１５は、異なる場所または向きに配置されてもよい。保持機構１１５は、試験物１１２の基準面１１３を、試験病原体ディスペンサ１０６からの試験病原体の混合物を受容する位置において維持しながら、試験物１１２をベース１０４などのシステム１００の一部に取り外し可能に固定するように構成される。図１Ａ〜図１Ｄは、単一の試験物１１２を保持する保持機構１１５を示しているが、実施形態はそれに限定されず、他の実施形態では、保持機構１１５は、複数の接合された試験物または複数の別個で異なる試験物を取り外し可能に固定するように構成されてもよい。
【００６０】
試験病原体ディスペンサ１０６は、試験物１１２の基準面１１３上に試験病原体パターンで試験病原体を堆積させるように構成され、基準面１１３にわたる試験病原体の混合物の均一かつ反復可能な分配を提供する。システム１００は、既知の濃度または体積の試験病原体の種の集団の中から、試験病原体の混合物の既知のまたは他の規定された量を堆積させる。本明細書で言及される場合、試験病原体は、液体緩衝液、混合物、または他の何らかの配合物（例えば、水ベースの液体）に懸濁されるか、さもなければ組み合わされてもよい。少なくとも１つのこのような実施形態では、試験病原体は５％以下の試験病原体の混合物を含み、試験病原体の追跡可能な量は０％より大きい。いくつかの実施形態では、試験病原体の混合物は、少なくとも１つの公的な公認分析化学者協会（ＡＯＡＣ）の国際的な手法に従って特定され得る。いくつかの実施形態において、試験病原体の混合物はまた、病原体の状態または電磁放射線（ＥＭＲ）に対する感受性を強化しまたは妨害するために、または単にＥＭＲの一部を遮断することによって、他の緩衝液、金属塩などのミネラル、および生体物質、例えばアルブミン（例えばヒトアルブミンまたはウシアルブミン）、粘液、血清、胎児ウシ血清、およびインビボの状態をシミュレートするように作用する可能性がある他の生体物質（例えばタンパク質、ペプチド、または酵素）を含み得る。
【００６１】
いくつかの実施形態において、試験病原体ディスペンサ１０６は、懸濁液リザーバ１０８およびディスペンサ先端部１１０を含む。懸濁液リザーバ１０８は、試験病原体ディスペンサ１０６からディスペンサ先端部１１０へ、および試験物１１２の基準面１１３への試験病原体の混合物の流れを、供給または制御するように構成される。典型的なサスペンションリザーバ１０８の体積は、３立方センチメートル（３ｃｃ）、５立方センチメートル（５ｃｃ）、１０ｃｃ、３０ｃｃ、または他の何らかの体積であり得る。試験物１１２ごとに公称１０μｌの総量の試験病原体の混合物が堆積された場合、１００個の試験物１１２の処理で、１立方センチメートル（１ｃｃ）である合計１ミリリットル（１ｍｌ）が消費される。複数の試験物１１２に接種するための運転中の空気の体積−圧力（例えば、重力供給システム）の変化の影響を低減するために、より大きな体積のリザーバが選択されてもよく、消費されるより大幅に多くの試験病原体の混合物を装填されてもよい。
【００６２】
ディスペンサ先端部１１０は、試験病原体の混合物（例えば、試験病原体の接種液懸濁液）を基準面１１３に送達するように構成される。試験物１１２への試験病原体の混合物および選択された試験病原体パターンの付与に応じて、ディスペンサ先端部１１０は、液体供給ローラー（例えば、所定の体積の試験病原体の混合物を貯めるための空洞、およびそこから試験病原体の混合物を堆積させる少なくとも１つのオリフィスを有するローラー）、液体供給または充填ブラシ（例えば、毛細管供給送達システム）、圧力供給スロットまたはオリフィス、液体充填スクリーン印刷、カニューレ、針、またはその他の何らかの流体輸送および堆積機構であってもよい。少なくとも１つの実施形態では、円錐形、実質的な円筒形、実質的なカニューレ形、または試験病原体の混合物が基準面１１３上に堆積されるための内側の径が約０．０５〜１．０ミリメートルになる出口オリフィスを有する何らかの他の形状を、ディスペンサ先端部１１０は有してもよい。少なくとも１つの他の実施形態において、ディスペンサは、選択された画像パターンでエッチングされた柔軟な順応性表面（例えば、シリコーン）である「プリントパッド」として構成される。この場合、プリントパッドは最初に試験病原体の混合物で処理され、次にプリントパッドは試験物１１２と連通（例えば押し付けられる）させて、試験病原体の混合物が基準面１１３上に堆積するようにする。試験病原体懸濁液ペイロードを投与する際の柔軟なプリントパッドのコンプライアンス（ｃｏｍｐｌｉａｎｃｅ）は、不規則または歪んですらいる基準面１１３との良好な接触および試験病原体送達の可能性を高める。
【００６３】
他の実施形態では、ディスペンサ先端部１１０は、試験病原体ディスペンサ１０６が試験物１１２の基準面１１３上の試験病原体の混合物を「噴霧」するように、機械的に、デジタル処理で、手動的に、および／または自動的に、制御された霧化ヘッドを、含んでもよい。ディスペンサ先端部１１０から基準面１１３までのある距離を横断する浮遊液滴として、液体（例えば、霧化）病原体懸濁液を放出する１つまたは複数のノズルまたは他の開口部を、この様式の試験病原体ディスペンサ１０６は含んでもよい。エレクトロスプレー、サーマルインクジェット、振動メッシュアトマイザ、または圧力波（例えば超音波）駆動素子などの単一のエミッタまたはマルチヘッドアレイまたは他の液体噴霧器を有する１つ以上の圧電駆動スプレーヤーを、そのような装置は含む場合がある。
【００６４】
いくつかの実施形態では、試験病原体ディスペンサ１０６は、試験病原体ディスペンサ１０６を約０．１〜１０ＰＳＩ（例えば、少なくとも１つの実施形態では約２ＰＳＩ）の範囲で加圧するように構成された圧力源を含み得る。これは、本明細書に説明されるように、ディスペンサ先端部１１０の出口オリフィスで所与の体積の試験病原体の混合物の液滴を成長させるために、懸濁液リザーバ１０８を加圧することを含む場合がある。加圧機構は、タイマー、圧力センサ、または他の何らかの圧力制御機構に応じて作動してもよい。局所的に、加圧システムは、圧電クリスタルポンプで高圧（例えば、最大約１０，０００ＰＳＩ）を加えるように構成されてもよい。加圧は、圧縮空気、窒素、または別の媒体を使用して実行できる。少なくとも１つの実施形態では、懸濁液リザーバ１０８とディスペンサ先端部１１０との間に挿入された流体ポンプ（例えば、ピストン／シリンジ、蠕動式装置、または別のそのような装置などの機械的容量ポンプ）を、試験病原体ディスペンサ１０６は含み得る。他の実施形態では、ロードセルを利用して試験病原体ディスペンサ１０６を経続的に計量し、試験病原体の混合物の液滴が基準面１１３の上に堆積する際の流体の質量の損失を追跡することができる。電気流体技術または静電容量測定システムなどの他の技術は使用されることがあり、堆積された液滴の質量、体積、または他の測定可能な特徴を評価することもできる。
【００６５】
図１Ａの実施形態では、試験病原体ディスペンサ１０６および懸濁液リザーバ１０８は、試験物１１２の上方に非限定的な向きで示されている。試験病原体ディスペンサ１０６、懸濁液リザーバ１０８、ディスペンサ先端部１１０、試験物１１２、および自動試験病原体配置システム１００の他の部分の他の向きを有する実施形態が企図されている。例えば、あるケース（図示せず）では、懸濁液リザーバが試験物の下方に配置される。この場合、ディスペンサ先端部は、試験物の基準領域と懸濁液リザーバの間に配置された液体供給ローラーとして配置することができる。この場合、ローラーは試験病原体懸濁液リザーバを通過し、一方の側で液体を選び、もう一方の側に回転し、試験品と接触するように回転する。
【００６６】
場合によっては、ディスペンサ先端部１１０は、バルブ（図示せず）と協働するように構成されてもよい。バルブは、最大６００Ｈｚでサイクルし、例えば１〜６ポンド／平方インチ（１〜６ＰＳＩ）の低い空気圧で動作するように構成できる。他の実施形態では、バルブは、より高い空気圧、例えば最大１００ＰＳＩ（例えば、６．９バール）で動作するように構成されてもよい。
【００６７】
上述のように、試験病原体ディスペンサ１０６は、制御された量の試験病原体の混合物を試験物１１２の基準面１１３に堆積させるように構成されている。試験病原体ディスペンサ１０６は、基準面１１３の周りに試験病原体の混合物の実質的に正確な体積を導入するように構成された微小液滴ディスペンサを含んでもよい。試験病原体の混合物の堆積は、所望のパターンで行われる。いくつかの実施形態では、試験病原体ディスペンサ１０６は、試験病原体の混合物の１つ以上の連続したラインまたはビーズ状の試験病原体パターンを堆積させる。他の実施形態において、試験病原体ディスペンサ１０６は、試験病原体の混合物の複数の別個の液滴または「ドット」１２０を堆積させ、各液滴は、隣接する液滴とは別個に堆積される。試験病原体ディスペンサ１０６は、各ラインに沿った、または各液滴位置での試験病原体の混合物の既知の（例えば、固定された）または選択された体積または病原体密度（すなわち、単位面積当たりの集団の計数、またはここでは例えばＣＦＵ／ｍｍ２と呼ばれるコロニー形成単位／単位面積）を堆積する。例えば、いくつかの実施形態では、各液滴は約０．００１μｌから０．１ｍｌの間であり得るが、より少ないまたはより多い量も利用され得る。液滴に含まれるＣＦＵの数は、濃度および分配される体積によって決定でき、濃度は体積カウント密度（ＶＣＤ）と呼ばれることもある。図１Ａ〜図１Ｄは単一のディスペンサ先端部１１０のみを示しているが、他の実施形態は、試験病原体の混合物の複数の液滴またはラインを試験物１１２の上に同時に堆積させる複数のディスペンサ先端部を含んでもよい。
【００６８】
表面全体に分配する「用量」に等しい所定のエリア計数密度（ＡＣＤ）でカバーされる総面積を増やすため、またはその他の理由で、液滴の試験病原体パターンは、複数の行または列を含む場合がある。いくつかの実施形態では、図２Ａに示すように、液滴の行および列を互いに整列させることができる。他の実施形態において、各行または列は、図２Ｂに示されるように、それぞれの隣接する行または列に対して少なくとも部分的にオフセットされてもよい。他の試験病原体パターンも使用できることを理解すべきである。また、液滴は、液滴間の距離、各液滴のサイズ、または他の試験パラメータに応じて、異なる順序で基準面１１３上に堆積させることができる。図３Ａ〜図３Ｂおよび図４Ａ〜図４Ｂは、２つの非限定的な試験病原体パターン、およびパターン内の各試験病原体の混合物の液滴が堆積される順序を示す。
【００６９】
試験病原体ディスペンサ１０６、懸濁液リザーバ１０８、またはディスペンサ先端部１１０の様々な構成要素は、試験されている試験病原体の種類に応じて、および１種類の試験病原体から別の病原体を試験するまでの交差汚染の許容できるレベルまたは確率に応じて、再利用可能、または単回使用の構成要素であり得る。例えば、場合によっては、リザーバ１０８、ポンプシステム、および／またはディスペンサ先端部１１０のすべてまたは一部が使い捨て可能であってもよい。場合によっては、リザーバ１０８および／またはディスペンサ先端部１１０のすべてまたは一部は、除去および滅菌または他の洗浄のために配置されることができる。場合によっては、リザーバ１０８および／またはディスペンサ先端部１１０は、使い捨てポンプシステムおよび／または使い捨てライナー、ブラダー、コンテナ、容器、または使い捨てである他の何らかの貯蔵所（図示せず）を含むことができる。
【００７０】
いくつかの実施形態では、システム１００はまた、試験物１１２および試験物１１２の基準面１１３に最も近いディスペンサ先端部１１０の端部間の距離を判定するためのセンサ１１４（例えば、距離センサ、近接センサ、力センサ、または別の種類の距離センサ）も含み得る。いくつかの実施形態では、センサ１１４は、反射音または光、または静電容量、または他の磁気または電気光学装置を利用して、この距離を判定することができる。いくつかの実施形態では、センサ１１４はまた、試験病原体の混合物が基準面１１３に適切に堆積されたことを確認するために利用され得る。この確認は、試験病原体の混合物が堆積された位置で同じ距離を判定することにより実施され得る。試験病原体の混合物が適切に堆積した場合、距離は試験病原体の混合物がない場合よりも短くなるが、試験病原体の混合物の許容できる正確な堆積のために事前に決定された閾値範囲内である。
【００７１】
試験病原体ディスペンサ１０６または試験物１１２は、互いに対して並進することを理解されたい。図示のように、試験物１１２は、ベース１０４に取り外し可能に取り付けられてもよく、ガントリ１０２および試験病原体ディスペンサ１０６は、ベース１０４および静止試験物１１２に対して移動してもよい。他の実施形態では、試験病原体ディスペンサ１０６またはガントリ１０２、またはその両方は、ベース１０４に対して静止していてもよく、ベース１０４は、静止試験病原体ディスペンサ１０６に対して試験物１１２を動かす機構（図示せず）を含んでもよい。さらに他の実施形態では、システム１００は、試験病原体ディスペンサ１０６と試験物１１２の両方が互いに対して移動できるように構成されてもよい。
【００７２】
さらに、試験病原体ディスペンサ１０６は、ベース１０４の上面１０５に対して垂直方向（ｚ軸）に移動するように構成されてもよい。このようにすると、試験病原体ディスペンサ１０６は、試験物１１２の基準面１１３上に試験病原体の混合物を堆積させるために試験物１１２に向かって接近し、次いで試験物１１２から離れてさらに遠ざかり、試験病原体ディスペンサ１０６が、以前に堆積した試験病原体の混合物を乱すことなく、基準面の周りの別の位置（例えば、ｙ軸）に再配置可能であってもよい。
【００７３】
図１Ａ〜図１Ｄは、実質的に平面または平坦である場合の基準面１１３を示しているが、実施形態はそのように限定されない。むしろ、基準面１１３は、凸面、凹面、平面、他の形状の表面、不規則な表面、またはそれらの何らかの組み合わせであってもよい。これらの種類の湾曲した、多重構造の、または変化する輪郭の基準面では、システム１００は、試験病原体ディスペンサ１０６が試験物１１２に適切に向けられて整列され、試験物１１２の基準面１１３に試験病原体を堆積させることができるように、１つ、２つまたは３つの追加の回転軸を含むことができる。また、接種を達成するために、単独で、または病原体ディスペンサ１０６の動きと連動して、試験物は、平行移動されることもでき、回転されることもでき、および他の方法で操作されることもできる。いくつかの実施形態では、基準面は、亀裂、裂け目、および閉塞が実質的にない場合がある。
【００７４】
試験物１１２の基準面１１３は、試験物１１２を消毒または滅菌するために行われる電磁放射プロセスの有効性を試験するために、試験病原体混合物の十分な量を受け入れるのに適したサイズの領域を有してもよい。例えば、いくつかの実施形態では、基準面１１３の基準面積は、長さが約１０〜２５センチメートルであり、幅が２〜１０センチメートルであってもよい。他の実施形態では、基準面積は、４〜２５０平方センチメートルの間であり得る。さらに他の実施形態では、基準面積は、１０平方ミリメートルから２０平方センチメートルの間であり得る。しかし、基準領域の他のサイズまたは形状（例えば、ディスクまたは正方形、ペトリ皿の表面、またはコンプライアンス特性の材料（ｃｏｍｐｌｉａｎｔ  ｍａｔｅｒｉａｌ）または膜）も使用され得る。
【００７５】
上記のように、システムは、試験病原体の混合物を実質的に任意の試験病原体パターンで試験物に堆積させることができる。図２Ａ〜図２Ｂは、２つの異なる試験病原体パターンの例示的な例を示す。
【００７６】
図２Ａでは、試験パターン２００Ａは、試験物１１２の基準面１１３における行１３１および列１３２の均一な格子のパターンである複数の試験病原体の混合物の液滴１３０を含む。この図示の例では、各列１３２の液滴１３０の数は、行の総数に等しく、各行１３１と各列１３２が互いに直角になっている。
【００７７】
図２Ａの拡大部分１３３は、「ウェット」状態の液滴および「ドライ」状態の対応する液滴の非限定的な一実施形態を示す。非限定的な例のために、基準面１１３は、等しいサイズの「正方形」の格子に分割されるが、他の任意の形状も選択され得、簡略化のために拡大部分１３３には４つの正方形のみが示される。正方形の格子に関して、基準面１１３全体の各微分要素（すなわち、各正方形）には、指定された体積（例えば、０．０１〜１．０μｌの範囲の体積）の液滴が接種される。各液滴は、干渉剤などの他のいずれかの要素を含む、病原体または病原体混合物のＣＦＵの集団を含むように形成される。液滴の液体（すなわち「ウェット」）相は、多くの場合実質的に水であり、蒸発して、結果として生じる概ね円形の「ドット」（すなわち「ドライ」）が残る。
【００７８】
拡大部分１３３において、「ウェット」状態の液滴の直径は、対象の正方形の辺の長さよりも大きい場合があることが認識される。その後、蒸発により円形の液滴のサイズが縮小すると、病原体が混入した残留物が小さくなり、次いで微分正方形要素の境界内に含まれる。そのような認識は、ある場合には、乾燥する速度または所定の液滴の時間と調整される液滴の堆積のパターンをもたらし得る。
【００７９】
図２Ａのいくつかの実施形態では、ＣＦＵ／ドットの目標範囲は、約１．０ｅ０２ＣＦＵ／ドットから１００ｅ０３ＣＦＵ／ドットの間である。場合によっては、自動試験病原体堆積システム１００は、５．０〜２０ＣＦＵ／ドットの目標範囲の液滴を生成するように構成されている。例えば、１つの手法では、システム１００を構成して、ドットあたり７，５００ＣＦＵを形成し、８ｃｍ２の基準面に８４０ドットを堆積する。この場合、微分正方形領域には、１．０ｍｍから０．１ｍｍまで、または１センチ当たり１０〜１００のインターレースのない辺が含まれる。通常、１ｍｍの正方形、または１平方センチメートル当たり１００×１ｍｍ２（インターレースなし）のランディングスポットは、８ｃｍ２の領域にわたる８００個の正方形として配置される。
【００８０】
図２Ａと図２Ｂのパターンの間に示されているように、インターレースしているパターンで液滴を堆積させることにより、ドットの密度を高めることができる。他のパターンも、他の方法でドットの密度を変更するために選択され得る。また、所定の堆積量のＣＦＵの数は様々であり得る。これらの特徴を考慮して、本明細書で企図されるシステム１００は、許容可能な精度で再現可能な広範囲の局所ＡＣＤを可能にするように柔軟に構成される。この柔軟性により、特定の病原体が特定の消毒手順に対してどの程度感受性があるかなど、特定の試験のユースケースに対して任意の数の試験項目を作成できるようにする。細菌はウイルスの１００倍大きい場合があるが、ウイルスは特定の消毒手順に対してより感受性が高いことがある。システム１００は非常に柔軟であるため、液滴は、広範囲の濃度（例えば、ＣＦＵ／ドット）で、多種多様なサイズおよびパターン（例えば、インターレース、インターレースなし、層状、ロール状、ストライプ状など）で形成されていてもよい。
【００８１】
図２Ｂの試験パターン２００Ｂは、試験物１１２の基準面１１３における行１４１および列１４２のオフセットされたインターレースのパターンである複数の試験病原体の混合物の液滴１４０を含む。この図示された例では、所与の行１４１の液滴１４０が隣接する行１４１の液滴１４０の同じ列１４２にないように、各行１４１はその隣接する行１４１からオフセットされる。このようにすると、液滴１４０は互いにオフセットされ、これにより、液滴１４０を図２Ａに示された格子のパターンの場合よりも、互いに近づけることができる。
【００８２】
図３Ａ〜図３Ｂは、試験病原体の混合物の液滴を試験病原体パターンに堆積させるシーケンス３００の例示的な例を示す。本明細書に記載の実施形態を採用すると、試験病原体の混合物の液滴を試験物１１２の基準面１１３の上に堆積させることができる。図３Ａの図解では、シーケンス３００は、試験病原体の混合物の液滴１５１を基準面１１３の上に堆積させることにより開始する。シーケンス３００は、次に、試験病原体の混合物の液滴１５１に隣接する試験病原体の混合物の液滴１５２を堆積させ、次いで、試験病原体の混合物の液滴１５２に隣接する試験病原体の混合物の液滴１５３を堆積させる、などするように進行する。図示されているように、試験物１１２の基準面１１３に離散的に連続する液滴の列が形成される。本明細書に記載の実施形態を採用することにより、基準面１１３の上に許容可能な速度で液滴を経続的に堆積させることができる。
【００８３】
試験病原体の混合物の液滴の列１５５（図３Ｂ）が基準面１１３の上に堆積されると、図３Ｂに示すように、試験病原体の混合物の液滴１５４を基準面１１３の上に堆積することにより、試験病原体の混合物の液滴の新しい列１５６を開始するように、シーケンス３００は進行する。シーケンス３００は、試験病原体パターンのすべての試験病原体の混合物の液滴が試験物１１２の基準面１１３の上に堆積されるまで、１つ以上の列に対して連続的に液滴を堆積し続ける。
【００８４】
基準面１１３の上に堆積された試験病原体の混合物の液滴は、０．５μｌ以下のオーダーであり得る（ただし、他の量が利用され得る）。上述のように、液滴は、液体（例えば、水）と試験病原体種自体の懸濁液であってもよい。それらのサイズに起因して、液滴は、その中に含まれる流体の急速な蒸発によって影響を受ける場合がある。液体が蒸発した後、残っているのはペイロード試験病原体と、存在する場合懸濁液のその他の不揮発性成分とを含むフィルムである。この「残留物」は、液滴が元来接触していた基準面の領域内に含まれている。
【００８５】
基準面全体にわたる試験病原体のより均一な分配を促進するために、ある試験病原体の混合物の液滴が基準面１１３の上の別の隣接する液滴に触れて「ブリーディングする」のを防ぐことが望ましい場合がある（図２Ａ）。いくつかの実施形態では、これは、隣接する液滴が堆積される際の距離を単に増加させることにより達成され得る。他の実施形態では、間隔を空けた液滴のアレイを最初に堆積させてもよく、次に十分な時間が経過した後（例えば、少なくとも１０ミリ秒、少なくとも１００ミリ秒、少なくとも５００ミリ秒）、例えば乾燥を可能にし、したがって収縮または液滴の何らかの他の望ましい進化を可能にし、試験病原体ディスペンサ１０６は、図４Ａ〜図４Ｂにさらに示すように、初期のアレイに戻って間入して追加の液滴を堆積させることができる。このようにすると、試験病原体の均一な分配は、試験病原体の混合物の液滴の複数の非接触のアレイによって形成され得る。
【００８６】
図４Ａ〜図４Ｂは、試験病原体の混合物の液滴を試験病原体パターンに堆積させるシーケンス４００の別の例示的な例を示す。図４Ａの図解では、シーケンス４００は、列１６７における試験病原体の混合物の液滴１６１および１６２を、試験物１１２の基準面１１３の上に堆積させることにより開始する。シーケンス４００は、図３Ａ〜図３Ｂのシーケンス３００に関連して上述した方針に沿って、追加の試験病原体の混合物の液滴を列１６７に、次いで列１６８に堆積させるように進行する。しかし、この例では、最初の一連の液滴堆積の最中に、試験病原体の混合物の液滴（例えば、試験病原体の混合物の液滴１６１および１６２）と列（例えば、列１６７および１６８）を、シーケンス４００はより離して離間させる。このようにすると、選択された時間（例えば、試験病原体の混合物の第１の一連の液滴の行と列を堆積する時間）の後、シーケンス４００は、以前に堆積された試験病原体の混合物の液滴の間に、第２の一連の試験病原体の混合物の液滴を堆積することができる。例えば、試験病原体の混合物の液滴１６３は、試験病原体の混合物の液滴１６１と１６２との間に堆積される。やはり、シーケンス４００は、上述したものの方針に沿って中間的な液滴を堆積させるように進行する。
【００８７】
試験病原体の混合物の液滴の複数の列が基準面１１３の上に堆積されると、シーケンス４００は、図４Ｂに示されるように、以前に堆積された液滴の間に、追加の液滴の列を堆積することにより、第３の一連の液滴の堆積に進む。この図では、試験病原体の混合物の液滴の列１６９が、以前に堆積された列１６７と１６８の間に堆積される。この例では、これらの追加の試験病原体の混合物の液滴は、以前に堆積された試験病原体の混合物の液滴からオフセットされている（例えば、実質的に等距離である）。したがって、試験病原体の混合物の液滴１６４は列１６９にあり、列１６７にある試験病原体の混合物の液滴１６１および１６３からオフセットされている。やはり、シーケンス４００は、この第３のシリーズの間に、中間の試験病原体の混合物の液滴を飛ばして堆積させないことが可能である。これは、列１６９において、試験病原体の混合物の液滴１６４と１６５の間に試験病原体の混合物の液滴が存在しないことによって示されている。次に、シーケンス４００は、以前に堆積された第３の一連の液滴堆積物では堆積されなかった中間の液滴を堆積するように、第４の一連の液滴の堆積を進めることができる。図示のように、試験病原体の混合物の液滴１６６は、列１６９の試験病原体の混合物の液滴１６４と１６５の間に堆積し、一方で列１６７の試験病原体の混合物の液滴１６３と１６２との間でオフセットされ、結果として図２Ｂに示されているものと類似する試験病原体パターンをもたらす。
【００８８】
図３Ａ〜図３Ｂおよび図４Ａ〜図４Ｂのアレイの位置を変えた付与は、初期の液滴が境界領域から蒸発し、したがって後続のパスで堆積する液滴と結合する可能性がはるかに低いため、ブリーディングオーバーを低減しながら試験病原体の局所面積密度を増加させることができる。したがって、１つまたは複数のパスが１つまたは複数のディスペンサ先端部とともに利用されて、隣接部位へのブリーディングオーバーなしで、また試験病原体ディスペンサ１０６の移行時間を短縮し、試験物１１２基準面１１３にわたり連接させながら、許容可能な密度が高く一貫した試験病原体の堆積を提供することができる。
【００８９】
場合によっては、異なるサイズまたは異なる構成の液滴が堆積する場合がある。例えば、図２Ａ〜図２Ｂ、図３Ａ〜図３Ｂ、および図４Ａ〜図４Ｂの各実施形態では、個々に分配された液滴の間で認識可能なスペースが認められる。そのような間隔は非限定的であり、本明細書で説明されるシステムおよび方法の特定の特徴を伝えるために示されている。それにもかかわらず、湿潤されていない基準面のスペースに追加の液滴が付与される場合があることが認識されている。これらの間隙のスペースは、より小さい液滴、より大きい液滴、または同じサイズの液滴で満たされ、下にある基準面１１３の充填および全体的な被覆を増加させることができる。異なる液滴はまた、異なる濃度、密度を有していても、他の何らかの方法で異なっていてもよい。ここで説明したこれらのようないくつかの実施形態では、ある液滴が別の隣接する液滴にブリーディングオーバーすることさえ許容され得る。例えば、ある場合には、特定の領域に４つの「角」の液滴が配置され、乾燥することが許容される。四隅の液滴が乾燥した後、四隅の液滴の間の空間に、より大きくても、より小さくても、同じサイズでもよい５番目の液滴が堆積される。場合によっては、角の液滴が乾いた後に、中心の液滴が堆積されると、ブリーディングオーバーが減少される。
【００９０】
様々な実施形態において、システム１００は、本明細書に記載されるように、試験病原体の混合物の別個かつ離散した液滴を試験物１１２の上に堆積させる。これらの液滴のいずれか１つまたは複数のサイズは、多くの異なる要因のために制御可能に変化する可能性がある。例えば、１つの制御可能な因子は、試験病原体ディスペンサ１０６のディスペンサ先端部１１０と試験物１１２の基準面１１３との間の距離であってもよい。ディスペンサ先端部１１０と基準面１１３との間のこの空隙は、試験病原体パターンの生成中に正確に確立および維持され、それにより、試験病原体の混合物（例えば、試験病原体を含む接種する液体懸濁液）の制御されたまたはそうでなければ容認できる既知の体積がそれぞれの液滴の位置に堆積される確実性を、向上させる。ギャップの制御をさらに強化し、それによって、精度と正確性をさらに改善させるように、高さセンサと位置（例えば、サーボ）コントローラが使用されてもよい。
【００９１】
図３Ａ〜図３Ｂおよび図４Ａ〜図４Ｂは、本明細書に記載の実施形態による所定の試験病原体パターンに対して試験病原体の混合物の液滴を堆積させる２つのシーケンスを示しているが、他の実施形態はそのように限定されず、他のシーケンスおよびパターンを利用してもよい。例えば、いくつかの実施形態では、システムは、試験物の基準面にヘビ状のパターンまたはラスターパターンで試験病原体の混合物の１つまたは複数のラインを連続的に堆積させることができる。そのようなパターンは、液体接種混合物の別の部分を付与するためにディスペンサが戻る前に残留物が形成されるように、所望の程度の乾燥時間が経過することを可能にするように決定され得る。
【００９２】
さらに、図３Ａ〜図３Ｂおよび図４Ａ〜図４Ｂは、互いに独立しており、接触または交差していない別個の試験病原体の混合物の液滴を堆積させる２つのシーケンスの例を示している。他の実施形態はそのように限定されず、いくつかの実施形態では、複数の一連のまたはシーケンスの試験病原体の混合物の液滴またはラインは、液滴またはラインが接触、交差、重なり、または他の方法で試験病原体の１つ以上の層を作製するように、基準面１１３の上に堆積され得る。
【００９３】
図５Ａは、距離測定位置１７２を内部に含んだ試験物１１２の液滴または「ドット」１７０の試験病原体パターン５００を示す。図示された例は、試験物１１２の基準面１１３の複数の距離測定位置１７２を含む。様々な実施形態において、基準面１１３の各距離測定位置１７２の位置は予め決められている。距離測定位置１７２は、互いに等距離に離れていてもよいし、基準面１１３の輪郭の変化などの他の条件に基づいて配置されていてもよい。さらに、システム１００は、基準面１１３を横切る１つまたは複数の距離測定位置１７２を利用してもよい。他の実施形態では、図５Ａに示されるもの以外の、基準面１１３のより多くのまたはより少ない距離測定位置１７２、または距離測定位置１７２の異なる配置が利用されてもよい。
【００９４】
いくつかの実施形態では、任意の試験病原体の混合物または液滴が距離測定位置１７２に入る可能性を低減するように、距離測定位置１７２は、真空リザーバ、隆起、または何らかの他の構造形成物であってよい。他の実施形態では、隣接する試験病原体の混合物の液滴が互いにブリーディングする可能性を低減するように、距離測定位置１７２は試験病原体の混合物の液滴間の距離がより大きい場所であってもよい。このようにすると、基準面１１３とその位置での試験物ディスペンサ１０６のディスペンサ先端部１１０との間の距離を判定するための基準位置として使用され得る、１つ以上の病原体のない領域を、基準面１１３は維持する。基準面１１３とディスペンサ先端部１１０との間の距離を知ることにより、システム１００は、基準面１１３上に均一な試験病原体の混合物の液滴またはラインを、より正確に堆積させることができる。
【００９５】
いくつかの実施形態では、システム１００は、試験病原体ディスペンサ１０６のディスペンサ先端部またはその上に形成された液滴が基準面１１３に接触する（例えば触れる）ときを検出するフォースフィードバックセンサを含むことができる。システム１００は、基準面にいずれかの試験病原体の混合物を実際に堆積させる前に、まず基準面の標的領域の周りの様々な局所的な点（すなわち、距離測定位置１７２）に触れる、または「触診」し、次いでその標的領域に試験病原体の混合物の液滴を堆積させる前にその表面がどこにあるかの数学的モデルを作製することができる。これにより、システム１００は、標的領域内のディスペンサ先端部１１０と基準面１１３との間のギャップに対する許容できるほど密接な制御を維持することができ、これにより、局所的に傾斜または非平面（例えば、湾曲）である表面への適応が可能になる。標的領域は、基準面１１３全体であってもよいし、基準面１１３全体よりも小さい基準面１１３のほんの一部であってもよい。したがって、システム１００は、基準面１１３の上への試験病原体の混合物の堆積の前または最中に、基準面１１３の１つ以上の異なる標的領域を決定し得る。
【００９６】
他の実施形態では、最初の触診の代わりに、試験病原体の混合物の液滴の堆積中に、ディスペンサ先端部を基準面と接触させてもよい。フォースフィードバックセンサは、ディスペンサ先端部またはその上に形成された液滴が基準面１１３に接触していることを検出し、このことが使用されて試験病原体ディスペンサ１０６の降下を終了させることができる。次いで、システム１００は、試験病原体ディスペンサ１０６が引き抜かれ、ディスペンサ先端部１１０が基準面１１３から引き離されると、基準面１１３で試験病原体の混合物の液滴を「成長」させることが可能であり、それはディスペンサ先端部１１０での試験病原体の混合物の蓄積を低減するのを促すことができる。
【００９７】
さらに他の実施形態では、基準面の上方のディスペンサ先端部１１０の高さを決定する非接触の方法を採用することができる。例えば、それぞれのセンサから基準面１１３までの距離を計算するように、電磁、音響、容量性、光ベース、または他の遠隔測定的なシステムまたはセンサを利用することができる。センサとディスペンサ先端部１１０との間の距離を事前に決定することにより、ディスペンサ先端部１１０と基準面１１３との間の距離を判定することができる。
【００９８】
図５Ｂは、複数の試験物１１２Ａ〜１１２Ｈを取り外し可能に受容するように構成された取付け固定具５００Ａの実施形態を示している。場合によっては、図１Ａ〜図１Ｄの自動化された試験病原体堆積システム１００の保持機構１１５は、取付け固定具５００Ａを取り外し可能に固定するように構成される。これらの実施形態では、同じまたは異なる試験病原体の混合物を有する同じまたは異なる試験病原体パターンを、複数の試験物１１２Ａ〜１１２Ｈのいずれか１つまたは複数の基準面１１３Ａ〜１１３Ｈに堆積させることができる。
【００９９】
図５Ｂの実施形態では、取付け固定具５００Ａは、約１１ｃｍ×１３ｃｍのサイズを有する。場合によっては、取付け固定具５００Ａは、自動試験病原体堆積システム１００のプラテン（図示せず）にさらに取り付けられてもよい。場合によっては、そのようなプラテンは、おおよそ２０ｃｍ×２０ｃｍのサイズを有する。他のサイズの取り付け器具およびプラテンが考えられる。連続供給ベルト、水平回転ダイヤル、それに沿って１つ以上の担体を取り付けることができるシリンダー、および１つ以上の試験物手段に試験病原体分配手段を適切に配置する他のシステムを含むが、これらに限定されない他の構成も構成される。
【０１００】
図５Ｂの試験物１１２Ａ〜１１２Ｈは、理解を容易にするために、すべてが同じまたはほぼ同じサイズ、形状、および向きを有するものとして示されている。他の実施形態における試験物１１２Ａ〜１１２Ｈのうちの１つ以上は、異なるサイズ、形状、厚さ、材料の組成、配向、または他の特徴を有し得る。図５Ｂの実施形態では、各試験物１１２Ａ〜１１２Ｈは長方形であり、８平方センチメートル（８ｃｍ２）のおおよその面積に対して約２センチメートル（２ｃｍ）×４センチメートル（４ｃｍ）の大きさである。
【０１０１】
図５Ｂの実施形態では、各試験物１１２Ａ〜１１２Ｈは２ミリメートル〜３ミリメートル（２〜３ｍｍ）の厚さを有し、各試験物１１２Ａ〜１１２Ｈは同様の「平坦度」を有し、それぞれの試験物１１２Ａ〜１１２Ｈの表面にわたり最大約０．５ミリメートル（０．５ｍｍ）変動し得る。場合によっては、試験物１１２Ａ〜１１２Ｈ間の平坦度の変動は、洗浄、滅菌、またはその他のプロセスによって引き起こされる可能性があり、ある程度の歪みまたは反りを引き起こす可能性がある。
【０１０２】
そのように配置されると、各試験物１１２Ａ〜１１２Ｈは、試験物１１２Ａ〜１１２Ｈの各縁部の内側約１ミリメートル（１ｍｍ）で始まるそれぞれの基準領域１１３Ａ〜１１３Ｈを有する。この構成では、各試験物１１２Ａ〜１１２Ｈの堆積標的領域（すなわち、基準領域１１３Ａ〜１１３Ｈ）は、試験物１１２Ａ〜１１２Ｈの各縁部の内側１ミリメートル（１ｍｍ）の領域に、試験病原体の混合物を、１．８ｃｍ×３．８ｃｍの実際の処理領域において有する。これは約６．８４ｃｍ２の合計領域である。この配置により、試験物１１２Ａ〜１１２Ｈの周りに病原体のない境界領域をもたらし、交差汚染のリスクを低減しながら、それぞれの試験物をその側で把持することが可能になる。
【０１０３】
磁器セラミック、シリコンゴム、ショット型実験用ガラス、ステンレス鋼（例えば、一般にグレード３０４）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリカーボネート、ナイロン、その他医療機器業界で使用されているプラスチック、またはその他の何らかの材料または材料の組み合わせで、試験物１１２Ａ〜１１２Ｈは形成され得る。この実施形態では、上面（すなわち、基準領域１１３Ａ〜１１３Ｈ）のみが処理され、試験物１１２Ａ〜１１２Ｈの他の表面は処理されない。試験病原体の混合物が試験病原体パターンで試験物１１２Ａ〜１１２Ｈの１つ以上に堆積された後、基準領域１１３Ａ〜１１３Ｈは堆積後に空気乾燥される。
【０１０４】
試験病原体の混合物の堆積プロセスを実行する際に、速度スループットを上げ、取り扱いのリスクを減らし、他の利点を達成することが望ましい場合がある。図５Ｂの実施形態は、複数の試験物１１２Ａ〜１１２Ｈを同じ動作で処理できるようにすることにより、これらの目標を前進させる。この実施形態では、各試験物１１２Ａ〜１１２Ｈは、１つ以上の位置決め機能部（図示せず）を含み得る。位置決め機能部には、マーキング、または他の同様のしるし、突起、穴、または特定の位置に合わせるように配置された他の機能部が含まれてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、位置決め機能部は、傾斜した表面または複数の表面と嵌合する先細の「ピン」などの基準面を含むまたは提供する。他の実施形態では、協働する位置決め機能部は、一対の合わせ面を一緒にバイアスして、よく制御された相対的な位置を確立する。他の位置決め機能部が考えられる。位置決め機能部は、取付け固定具５００Ａおよび試験物１１２Ａ〜１１２Ｈのいずれか１つ以上に配置されてもよい。
【０１０５】
場合によっては、真空構造（図示せず）を使用して、取付け固定具５００Ａおよび試験物１１２Ａ〜１１２Ｈの１つまたは複数を維持および保持する。真空構造は、ＨＥＰＡフィルターを含んでもよい。他の実施形態では、取付け固定具５００Ａおよび試験物１１２Ａ〜１１２Ｈのうちの１つまたは複数を自動試験病原体堆積システム１００に取り外し可能に取り付けるように、異なる様式の構造が配置される。
【０１０６】
いくつかの実施形態では、自動化された試験病原体堆積システム１００から取付け固定具５００Ａを容易かつ迅速な取り付けおよび取り外しするように、取付け固定具５００Ａは構成される。このような取り付けまたは取り外しは、１人の人物により、または自動的に実行することもできる。場合によっては、２つ以上の取付け固定具５００Ａをわずか数秒、またはそれより短い時間でさえも、取り付けまたは取り外しできる。
【０１０７】
場合によっては、取付け固定具５００Ａ、プラテン、または１つ以上の他の構造は、層流フード、別の開閉汚染封じ込めシステム、または使い捨てまたは滅菌可能なシュラウド（図示せず）で覆うように配置される。そのようなシュラウドは、ＴＹＶＥＫ、ポリエチレンシート、または他の何らかの適切なシュラウド材料で形成されてもよい。シュラウドは、特定の領域および構造の望ましくない汚染の可能性を減らすと同時に、１つまたは複数の試験物１１２Ａ〜１１２Ｈの同時接種を可能にするように、病原体混合物堆積手順で使用されてもよい。このようなフード、シュラウド、または他の封じ込めシステムは、一度接種されると、外部起源の病原体による試験物の汚染を低減または防止するように機能する。
【０１０８】
図６は、システム１００を制御して試験病原体の混合物を試験物１１２の基準面１１３の上に堆積させるコンピューティングシステム６００のシステム図である。試験病原体堆積システム１００の一部であり得るシステム６００は、試験病原体コンピューティングシステム６０２、複数のコントローラ６１０〜６１５、および１つ以上の任意の距離センサ６１６を含む。
【０１０９】
試験病原体コンピューティングシステム６０２は、プロセッサ６０４、メモリ６０６、および入出力インターフェース６０８を含む。プロセッサ６０４は、試験物１１２への試験病原体の堆積を制御するために本明細書に記載の実施形態を実行するアクションを含む、アクションを実行する命令を実行する１つ以上の処理ユニット（例えば、中央処理ユニット）を含む。
【０１１０】
システム６０２は、試験病原体ディスペンサ１０６、試験物１１２、またはそれらの何らかの組み合わせの１つ以上の部分を移動させる１つ以上の制御信号を生成および配信するように構成される。また、これらのラインに沿って、１つ以上の制御信号が生成されて、試験病原体の混合物の実質的に正確な体積（例えば、量、質量など）を形成、放出（例えば、噴霧、堆積など）、または形成および放出できる。制御信号は、機械的入力、電子的入力、１つまたは複数のコンピュータプログラム、またはそれらの組み合わせに基づいて生成および適用することができる。
【０１１１】
メモリ６０６は、１つまたは複数の種類の不揮発性および／または揮発性記憶技術を含む。メモリ６０６の例には、フラッシュメモリ、ハードディスクドライブ、光学ドライブ、ソリッドステートドライブ、様々な種類のランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、様々な種類の読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、プロセッサ可読記憶媒体とも呼ばれる場合があるその他の一時的および／または非一時的コンピュータ可読記憶媒体、または他のメモリ技術、またはそれらの任意の組み合わせが含まれるが、これらに限定されない。メモリ６０６は、情報、例えばプロセッサ６０４によって実行されるコンピュータ可読命令およびその他の情報、例えば試験病原体パターン、基準面の輪郭、またはそのような情報、または試験病原体を試験物１１２に堆積させるために利用される他の情報を格納する１つまたは複数のデータ構造を格納するために利用することができる。
【０１１２】
これらまたは他の場合、少なくとも１つのセンサ（例えば、フォースフィードバックセンサ）は、基準領域の接触点の複数の三次元位置に関連するデータを提供するように構成される。試験病原体コンピューティングシステム６０２は、暴露された試験物１１２の基準領域の位置を表す少なくとも１つのデータ構造、暴露された試験物１１２の基準領域の形状を表す少なくとも１つのデータ構造、暴露された試験物１１２の基準領域のモデルを表す少なくとも１つのデータ構造、または対象の基準領域の他の何らかの描写を生成することができる。このようにすると、基準領域の周りを移動し、基準領域を調査し、モデルの点になるデータポイントを記録する学習メカニズムとして、試験病原体コンピューティングシステム６０２は動作されることができる。続いて、モデルのデータが、試験病原体コンピューティングシステム６０２によって使用され、さもなければ適用され、基準領域に関連付けられた記録データポイントに基づいて試験病原体の分配のパターンを表す少なくとも１つのデータ構造を生成し、試験病原体ディスペンサ１０６の少なくとも１つのオリフィスを繰り返し配置する。
【０１１３】
入出力インターフェース６０８は、試験病原体コンピューティングシステム６０２と複数の他の構成要素との間の通信インターフェースを提供する。例えば、試験病原体コンピューティングシステム６０２は、入出力インターフェース６０８を介してコントローラ６１０〜６１５に情報を提供し、任意の距離センサ６１６から情報を受信する。
【０１１４】
試験病原体ディスペンサコントローラ６１０は、試験物１１２の基準面１１３上への試験病原体の混合物の液滴またはラインの形成または放出を制御するために利用される。ｘ軸コントローラ６１１は、試験物１１２に対してｘ軸方向（図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃ）に試験病原体ディスペンサ１０６を動かす１つ以上のモータ、アクチュエータ、または他の機械装置を制御する。ｙ軸コントローラ６１２は、試験物１１２に対してｙ軸方向（図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｄ）に試験病原体ディスペンサ１０６を動かす１つ以上のモータ、アクチュエータ、または他の機械装置を制御する。ｚ軸コントローラ６１３は、試験物１１２に対してｚ軸方向（図１Ａ、図１Ｃ、図１Ｄ）に試験病原体ディスペンサ１０６を動かす１つ以上のモータ、アクチュエータ、または他の機械装置を、制御する。
【０１１５】
任意の他の軸コントローラ６１４は、試験病原体ディスペンサ１０６を試験物１１２に対して追加の軸で動かして、付加的な自由度を試験病原体ディスペンサ１０６の回転および位置決めに追加する１つ以上のモータ、アクチュエータ、または他の機械の装置を制御する。いくつかの実施形態では、これらの他の軸コントローラ６１４は任意選択であってもよく、利用されなくてもよい。いくつかの実施形態では、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸コントローラ、および任意選択のその他の軸コントローラ６１１〜６１４のうちの１つまたは複数を、単一のコントローラアーキテクチャに組み合わせることができる。円形または円筒形などの他の座標系の手法を使用し、且つ並進と回転を組み合わせて外部基準フレームおよび互いに対して試験物とディスペンサの両方を移動させる「多軸」手法などの追加の自由度を使用する、他の堆積システムもまた考えられる。
【０１１６】
本明細書に記載されるように、試験病原体ディスペンサ１０６、または試験物１１２、またはそれらの組み合わせは、互いに対して移動され得る。したがって、コントローラ６１１〜６１４は、試験病原体ディスペンサ１０６の動き、試験物１１２の動き、またはそれらの組み合わせを制御することができる。
【０１１７】
試験病原体ディスペンサ１０６のディスペンサ先端部１１０に振動または他の方法で摂動を強いるまたは誘導する１つ以上のモータ、アクチュエータ、または他の機械的または音響的装置を、任意選択の振動コントローラ６１５は制御する。振動または摂動が、ディスペンサ先端部１１０からの試験病原体の混合物の液滴の分離を促進するように構成される。いくつかの実施形態では、振動コントローラ６１５は任意選択であってよく、利用されない場合があってよい。例えば静電荷発生装置（例えば、ディスペンサ先端部１１０の開口部で液滴に静電荷を誘導する）、ポンプ、ヒーター、エアレーター、またはその他の何らかの装置などの他の種類のシステムも、ディスペンサ先端部１１０から試験病原体の混合物の液滴を分離するのを補助するために利用できる。
【０１１８】
１つ以上の任意の距離センサ６１６は、ディスペンサ先端部１１０と試験物１１２の基準面１１３との間の距離を検出するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、これらのセンサは、光または音声ベースの遠隔測定センサおよびシステムなどの非接触センサであってもよい。他の実施形態では、センサは、ターゲット周辺の距離または運動範囲の評価を可能にするために、ＬＩＤＡＲ、ＲＡＤＡＲ、電場または磁場、感知する静電容量、インダクタンス、または他の何らかの電磁現象に基づいてもよい。
【０１１９】
光ベースのセンサは、少なくとも１つの発光源（例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）または可視または不可視の電磁（ＥＭ）放射などを放射するレーザー）および発光源からの光の反射を検出するための少なくとも１つの光検出器を含み得る。音ベースまたは音響ベースのセンサは、少なくとも１つのオーディオ供給源と少なくとも１つのオーディオ検出器を含んでもよい。他の実施形態では、これらのセンサは、ディスペンサ先端部１１０が基準面１１３に接触したときに圧縮力に反応する１つ以上のタッチセンシティブセンサまたはフォースフィードバックセンサを含んでもよい。
【０１２０】
任意の距離センサ６１６からの測定値を利用して、ディスペンサ先端部１１０と基準面１１３との間の距離を判定し、試験病原体コンピューティングシステム６０２は、次に、試験病原体ディスペンサコントローラ６１０を介して基準面１１３への試験病原体の混合物の堆積を調整するため、または軸コントローラ６１１〜６１４の１つ以上を介して試験病原体ディスペンサ１０６の位置を調整するために使用される。距離センサ６１６は、試験病原体の混合物が堆積されるべき試験物１１２の基準面１１３の領域のサイズ、形状、輪郭、または三次元（３Ｄ）モデルを決定するために利用することもできる。例えば、基準領域を横断してモデルのポイントになるデータポイントを記録する学習メカニズムとして、センサは利用できる。ある場合には、少なくとも１つのフォースフィードバックセンサが、基準領域の接触点の３次元位置に関連するデータポイントを提供するように構成されている。次いで、これらのデータポイントは、本明細書に記載されるように、試験病原体ディスペンサ１０６のディスペンサ先端部１１０を繰り返し位置決めするために、試験病原体コンピューティングシステム６０２によって使用または適用され得る。
【０１２１】
本開示の特定の態様の動作について、これより図７に関して説明する。様々な実施形態の少なくとも１つでは、図７に関連して説明したプロセス７００は、試験病原体コンピューティングシステム６０２などの１つまたは複数の計算装置によって実施または実行することができる。
【０１２２】
図７は、試験病原体パターンで試験物１１２の上に試験病原体を堆積させるプロセス７００の一実施形態を一般的に示す論理フロー図である。プロセス７００は、開始ブロックの後に始まる。ブロック７０２で、試験病原体パターンが決定される。いくつかの実施形態では、使用者は所望の試験病原体パターンを入力する。他の実施形態では、以前に使用された試験病原体パターンなどの試験病原体パターンを、決定または選択することができる。様々な実施形態において、試験病原体パターンは、異なる可能性があり、したがって、試験物１１２の種類、試験物１１２の基準面１１３の輪郭、基準面１１３の材料、利用されている試験病原体の種類、または他の検査パラメータに基づいて決定される。
【０１２３】
プロセス７００はブロック７０４に進み、ここで、試験病原体ディスペンサ１０６が試験病原体パターンに従って配置される。本明細書に記載されるように、試験病原体ディスペンサ１０６は、試験病原体パターンで一度に１つ以上の試験病原体ラインまたは液滴を体系的に堆積させることができる。最初に、試験病原体ディスペンサ１０６は、試験病原体の混合物を試験物１１２の基準面１１３の上に堆積させる試験病原体パターンの第１の位置に配置される。
【０１２４】
プロセス７００はブロック７０６に続き、ここで、試験病原体ディスペンサ１０６のディスペンサ先端部１１０から試験物１１２の基準面１１３までの距離が判定される。一部の実施形態では、ブロック７０４における試験病原体ディスペンサ１０６の位置決めの前に、基準面１１３の輪郭または３次元（３Ｄ）モデル、または基準面１１３の試験領域を最初に決定することができる。そのような一実施形態では、ディスペンサ先端部１１０から基準面までの距離は、基準面１１３の所定の輪郭に基づいて、試験病原体ディスペンサ１０６の現在の位置で決定することができる。ここで、垂直のｚ軸の使用が採用されてもよい。他の実施形態において、ディスペンサ先端部１１０と基準面１１３との間の距離は、試験病原体の混合物が基準面１１３の上に堆積される各位置または複数の位置について判定され得る。
【０１２５】
プロセス７００はブロック７０８に進み、ここで、試験病原体の混合物が試験物１１２の基準面１１３の上に堆積される。本明細書に記載されるように、試験病原体の混合物は、１つ以上のラインまたは１つ以上の液滴として基準面１１３に付与されてもよい。同様に、試験病原体ラインまたは液滴の別のセットを堆積する前に、１つまたは複数の試験病原体ラインまたは液滴を同時に堆積してもよい。あるいは、試験物１１２の第１の局所領域が処置され、次いで、ディスペンサ先端部１１０が第２の局所領域に移行した後に第２の局所領域が処置されてもよい。このようにすると、試験病原体の混合物の付与は、複数の小領域の部分的な処理の多くの戻って繰り返すことを含むことがあり、これらの複数の繰り返しは、同じ領域への２、３、およびより多くの「被覆」（すなわち、試験病原体混合物の付与）を繰り返し戻すことを含み得る。
【０１２６】
試験病原体の混合物の液滴が基準面１１３上に堆積される少なくとも１つの実施形態では、試験病原体の混合物の固定された実質的に正確な体積がディスペンサ先端部１１０の先端から出て「成長」する（例えば、ディスペンサ先端部１１０はカニューレまたは針である）。いくつかの実施形態では、試験病原体ディスペンサ１０６が、堆積されたばかりの部位、堆積される試験病原体の混合物の液滴部位の位置、または他の何らかの場所で静止しているときに、試験病原体の混合物の液滴を成長させるこのプロセスは実行される。他の実施形態では、試験病原体の混合物の液滴を成長させるこのプロセスは、試験病原体ディスペンサ１０６がその初期位置から、またはある液滴の位置から次の位置へ移動する前または間に開始できる。例えば、液滴の形成は、ディスペンサ先端部１１０が前の所でまだ横方向に静止しているが、装置がその軸の１つ以上に沿って後退している間に始まり得る。次に、液滴は、ディスペンサ先端部１１０が新しい場所に移動するとき、成長し続ける場合がある。液滴形成は、ディスペンサ先端部１１０が下降して基準面１１３に接触する前に終了してもよい。あるいは、液滴が基準面１１３に「成長」されるように、ディスペンサ先端部１１０がその所望のｚ軸位置にある間に、液滴形成がその成長を完了してもよい。
【０１２７】
様々な実施形態では、装置を利用して、ディスペンサ先端部１１０のオリフィスで試験病原体の混合物の液滴を成長させて形成するために陽圧を供給し、ディスペンサ先端部１１０のオリフィスで試験病原体の混合物の液滴を保持するために陰圧を供給することができる。
【０１２８】
試験病原体の混合物の液滴の体積が小さいことに起因して、液滴の質量が小さいので、液滴に作用する流体の表面力は、液滴に作用する重力よりも強い場合がある。したがって、いくつかの実施形態では、試験病原体の混合物液滴は、それが生成されたディスペンサ先端部１１０の先端部／オリフィスと接触したまま（または「ぶら下がって」）でもよい。試験病原体ディスペンサ１０６またはディスペンサ先端部１１０は、試験病原体の混合物の液滴が基準面１１３と接触するように移動してもよい。この接触により、「濡らす」力が作用して液滴が引っ張られ、その結果、試験病原体の混合物の液滴が分離または他の方法でディスペンサ先端部１１０から切り離され、基準面１１３の上に「タッチオフ」される。いくつかの実施形態では、試験病原体ディスペンサ１０６またはディスペンサ先端部１１０を基準面１１３から遠ざけて、試験病原体の混合物の液滴を迅速に引き伸ばし、「スナップオフ」して、液滴がディスペンサ先端部１１０から自由になるようにしてもよい。
【０１２９】
様々な他の技術、方法、およびメカニズムを使用して、試験病原体の混合物の液滴をディスペンサ先端部１１０から分離させ、基準面１１３に付着させることを含むことができる。また、そのような技術は、ディスペンサ先端部１１０の上に残る病原体混合残留物の量を減らすように構成または選択されてもよい。
【０１３０】
例えば、いくつかの実施形態では、機械的振動エネルギーがディスペンサ先端部１１０に印加されてもよい。他の実施形態では、ディスペンサ先端部１１０は、試験病原体の混合物の液滴の接種流体に対して低い表面エネルギーを有するポリマーまたは他の化学物質で処理されてもよい。さらに他の実施形態では、ディスペンサ先端部１１０は、懸濁した試験病原体の混合物の液滴との表面積接触を減らすように設計されてもよい。さらに他の場合には、付属装置（図示せず）がディスペンサ先端部１１０の近くに配置され、試験病原体の混合物の液滴を堆積する前に特定の標的位置を処理するように構成してもよい。これらの場合、付属装置は、コロナ放電または液体湿潤剤を、例えば特定の標的表面に付与して、親水性を一時的に増加させることができる。これらの他の手法はそれぞれ、湿潤性を増加させて、ディスペンサ先端部１１０から液滴を押し進め、そうでなければ引っ張り、試験病原体の混合物の液滴とディスペンサ先端部１１０との間の表面張力を減少させ得るか、そうでなければ制御可能に液滴の基準面１１３への相対的なバイアスを増加させることができ、これにより、試験病原体の混合物の液滴が基準面１１３に付着する能力が高まる。
【０１３１】
さらに他の実施形態では、基準面１１３を化学物質（例えば、界面活性剤、洗剤など）で処理して、その湿潤または接着特性を高め、試験病原体の混合物の液滴と基準面１１３との間の張力を高めてもよい。これはまた、試験病原体の混合物の液滴が基準面１１３に付着する能力を高めることができる。しかし、いくつかの実施形態では、非化学湿潤剤（例えばコロナ放電）が望ましい場合がある。
【０１３２】
いくつかの実施形態において、少なくとも１つの乾燥構造は、自動試験病原体堆積システム１００と統合されるか、そうでなければ関連付けられる。乾燥構造は、システム１００のベース１０４、ガントリ１０２、または他の何らかの部分と一体化することができる。乾燥構造は、液滴の蒸発を促進し、それによりスループットを向上させるか、他の望ましい結果を達成するために使用されることがある。乾燥構造は、基準面１１３上に、それに対して、それを過ぎて、またはその他の近傍に、向けられる加熱または非加熱の空気を含んでもよい。乾燥構造では、周囲のろ過された空気、または別の乾燥ガスを使用できる。乾燥ガスは、ある割合の水、有機溶媒の溶解蒸気（エタノール、アセトンなど）、または乾燥剤として機能する別の物質など、別の物質を含むことがある。基準面１１３を通過する空気は除湿されてもよい。場合によっては、乾燥構造は、下から、上から、任意の側面から、またはそれらの何らかの組み合わせから、基準面１１３に熱を提供し得る。熱は、伝導、対流、または別の方法によって基準面１１３に伝達され得る。熱源は、任意の望ましい技術（例えば、抵抗性、赤外線など）のものであり得る。熱源は、他の領域ではなく、基準面１１３の１つ以上の特定の領域に向けて熱を向けるか、さもなければ集束させることができる。特定の病原体を殺菌するには、長い波長の電磁放射が効果的でない場合があることが認識されている。場合によっては、試験病原体を劣化させる可能性のある基準面の過熱を回避するように、乾燥供給源に１つまたは複数の温度センサと制御ロジックが含まれる。
【０１３３】
本明細書に記載されるように、ディスペンサ先端部１１０の一例は、分配カニューレまたは針であり得る。いくつかの実施形態では、針を基準面１１３まで垂直に下方に並進させて（すなわち、ディスペンサ先端部１１０を往復運動させてもよい）、各試験病原体の混合物の液滴を堆積させることができる。ディスペンサ先端部１１０は、そのｚ軸に沿って、ディスペンサ先端部１１０と基準面１１３との間に所望のギャップを配置するように構成することができ、液滴が基準面１１３にタッチオフすることができるが、ディスペンサ先端部１１０は、基準面１１３に物理的に接触しない。他の実施形態では、複数のディスペンサ先端部は、中心軸の周りを回転できる自転車の車輪のスポークと同様に中心軸の周りに放射状に構成されてもよい。各試験病原体の混合物の液滴が基準面１１３に接触するように、次にこの回転により各ディスペンサ先端部１１０が基準面１１３から離れ、ディスペンサ先端部１１０からそれぞれの試験病原体の混合物の液滴を分離するように、この回転により、基準面の近くで移動される各ディスペンサ先端部１１０の同様の動きをもたらすことができる。このようにすると、各ディスペンサ先端部１１０は、いずれの往復運動をも行わない場合があり、これにより、速度またはサイクル時間が改善される可能性がある。さらに他の実施形態では、複数のディスペンサ先端部を一列、アレイ、または他の何らかのクラスターに形成することができる。
【０１３４】
本明細書に記載されるように、試験病原体ディスペンサ１０６または試験物１１２、または両方は、互いに対して移動され得る。したがって、他のいくつかの実施形態では、試験物１１２の基準面１１３が、固定された分配針に向けられるように、試験物１１２が移動されることができる。
【０１３５】
プロセス７００は決定ブロック７１０に続き、試験病原体パターンが完全であるかどうかの決定が行われる。いくつかの実施形態では、この決定は、試験病原体の混合物が、試験病原体パターンによって識別される各位置で基準面上に堆積されたかどうかに基づいている。試験病原体パターンが完全でない場合、プロセス７００はブロック７０４に戻り、試験病原体ディスペンサの位置を調整して、試験病原体の混合物を試験病原体パターンの別の場所に堆積させる。そうでない場合、プロセス７００は終了する。
【０１３６】
本開示に記載される試験物は、選択された材料から形成され、選択された寸法を有し得る。ただし、場合によっては、試験物には、膣および直腸の超音波プローブ、気管内プローブ、および同様のサイズと構造のその他の内腔（すなわち、内腔）超音波プローブなどの特定の医療機器も含まれる場合がある。これらの装置は、均一または不均一な形状、寸法、構成材料、およびその他の特徴を備えている場合がある。本明細書に記載の試験病原体の混合物は、「ドット」として堆積させるか、「シート」として、伸ばすまたは塗るか、印刷用パッドで付与するか、または他の方法で付与することができる。例えば、丸い部分を有する膣超音波プローブ上で、自動試験病原体堆積システム１００は、連続ライン、またはプローブが回転している間に線状のパターンに従う液滴のラインを分配するように構成されてもよい。そのような場合、試験物プローブまたは他の装置は、試験病原体ディスペンサ１０６の速度と同期した回転を有する。
【０１３７】
場合によっては、本明細書に記載の試験物は、２０〜３０ｃｍまたはそれより長い少なくとも１つの寸法を有してもよい。これらの場合、試験物の一部は自動化された試験病原体堆積システム１００から伸張することがある。また、いくつかの実施形態では、取付け固定具５００Ａ（図５Ｂ）またはプラテン（図示せず）は、１つ、２つ、または３つの直交方向に移動するように配置されてもよい。
【０１３８】
場合によっては、本明細書に記載の試験物は、３０ｃｍをも超える少なくとも１つの寸法を有する場合がある。これらの場合、試験物は、最初に、試験病原体が連続プロセスで付与される伸長された長さまたはロールとして形成されてもよい。その後、後のプロセスは、最初に形成された試験物を複数の最終試験物に、分離することができる（例えば、切断、挟み込み、引き裂き）または他の方法で作り替えることができる。
【０１３９】
場合によっては、膣内腔プローブは、プローブの長さに沿って、所定の直径にわたって２〜４センチメートル（２〜４ｃｍ）程度である。少なくともいくつかの場合では、これらのプローブには、試験病原体の混合物を堆積させるための十分に大きな「平らな」箇所がない。それにもかかわらず、三次元で制御可能に移動される試験病原体ディスペンサ１０６を介して自動試験病原体堆積システム１００を使用して、プローブを依然として適切に接種することができる。
【０１４０】
上述の様々な実施形態を組み合わせて、さらなる実施形態を提供することができる。上記の詳細な説明に照らして、これらおよび他の変更を実施形態に加えることができる。一般に、以下の特許請求の範囲において、使用される用語は、特許請求の範囲を、明細書および特許請求の範囲に開示された特定の実施形態に限定するものと解釈されるべきではなく、可能なすべての実施形態と、そのような特許請求の範囲が権利を有する同等物の全範囲を含むと解釈されるべきである。したがって、特許請求の範囲は本開示によって限定されない。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【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６】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年6月19日(2020.6.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
いくつかの第１の実施形態による装置は、基準領域に近接する複数の決定された位置に分配機構を繰り返し移動させる自動位置決めシステム、および基準領域の表面の周りに試験病原体の混合物の部分を繰り返し導入するように分配機構に指示する自動分配システムを含む。これらの場合の一部では、自動位置決めシステムが少なくとも二次元で分配機構の動きを制御し、これらの場合も他の場合も、自動位置決めシステムは少なくとも三次元で分配機構の動きを制御する。場合によっては、自動位置決めシステムは、基準領域から所定の距離で分配機構の少なくとも１つのオリフィスを繰り返し可能に位置決めするように構成される。ここでは、自動位置決めシステムは、分配機構と基準領域の表面との間の距離を判定する少なくとも１つの距離センサを含んでもよい。また、ここでは、自動位置決めシステムの少なくとも１つの距離センサが、試験病原体の少なくとも一部の分配を確認するために使用される場合があり得る。追加または代替として、自動位置決めシステムの少なくとも１つの距離センサは、少なくとも１つのフォースフィードバックセンサを含んでもよい。いくつかの実施形態では、自動位置決めシステムは、暴露された試験物の基準領域の複数の輪郭を表す少なくとも１つのデータ構造を生成する制御システムを含む。
【国際調査報告】
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