JP2004520081A - 流体伝播病原体を濃縮するための方法および装置 - Google Patents

Abstract

血液ではなく流体から病原体を濃縮し、そして回収するための方法および装置が、開示される。この方法は、１つ以上の可撓性チャンバを通して流体を連続的に供給することによって、流体中に含まれる病原体を濃縮する工程、およびこのチャンバを遠心力に供する工程を包含する。この濃縮した病原体は、チャンバを振盪させることによって再懸濁され得る。この可撓性チャンバはまた、伸縮し得、このチャンバの空隙は、調節され得る。これを行うことにより、適切な剪断応力を誘導し、そして制御し得る。このことは、手動または自動により行われ得る。

Description

【０００１】
本発明は、流体伝播（ｆｌｕｉｄ−ｂｏｒｎｅ）病原体を潜在的に含む流体からこのような病原体を濃縮するための方法および装置に関する。より詳細には、本発明は、遠心分離チャンバ内で病原体を濃縮し、かつそれらを再懸濁して、試験、定量化などのために、濃縮した病原体をこのチャンバから回収するのを可能にするための方法および装置に関する。
【０００２】
水および食物の伝播微生物、特に病原体（クロストリジウム属、連鎖球菌属、赤痢菌属、サルモネラ属、ならびに米国特許第５，９６１，８４６号；同第５，８５８，２５１号；および同第５，８４６，４３９号（これら全ては、本明細書中で参考として援用される）に示されるような他の種を含む）を濃縮するための遠心分離機の使用が知られている。これらの特許は、多量の水または流動食物を、血液遠心分離機（例えば、ＩＢＭ Ｍｏｄｅｌ ２９９７またはＣｏｂｅ Ｓｐｅｃｔｒａ遠心分離機）中の半剛性（ｓｅｍｉ−ｒｉｇｉｄ）ベルトチャネルを通して流動させて、流体に含まれる任意の微生物を濃縮するための技術を開示する。
【０００３】
これらの遠心分離機は、使い捨て可能な環状または周辺を取り巻く分離チャンバを用い、このチャンバは、再利用可能なハードウェアプラットフォームに取り付けられている。この遠心分離機は、流体がチャネルを通って流動する際に分離チャネルを回転させ、このチャネル内に微生物を濃縮する。プロセスの終わりに、このチャネルに濃縮された任意の病原体または他の微生物を試験、同定さもなければ評価するために、使い捨て可能なチャネルを遠心分離デバイスから取り出して、そこに含まれる任意の病原体または他の微生物を、このチャネルから流し出さなければならない。
【０００４】
遠心分離機は、流体伝播微生物を濃縮するために、満足に作動し得るが、再懸濁工程および濃縮した病原体を遠心分離チャネルからから取り除く工程には、いくつかの難点が存在し、そして上記で確認された特許は、遠心分離プロセスが終了した後にチャネル含有量を回収するための比較的複雑な技術を記載する。第一に、’４３９号の特許に従って、分離チャネルは、界面活性剤を含む水で満たされ、収集後の物質の取り出しが向上される。さらに、遠心分離を完了し、分離チャネルの含有量をビーカーに排出した後、次いで、このチャネルは半分に切断され、そして界面活性剤の溶液で満たされる。この切断端部は、Ｖｉｓｅ−Ｇｒｉｐ（登録商標）プライヤーでクランプされ、そしてこのチャネルは激しく振盪され、研究室のボルテックスに配置されて、病原体（これは、チャネルの内壁に付着し得る）が取り外される。このリンス手順が数回行われ、そして濃縮物と全てのリンスが合わされる。
【０００５】
ＩＢＭ ２９９７およびＣＯＢＥ Ｓｐｅｃｔｒａ遠心分離機において使用される使い捨て可能な遠心分離チャネルは、半剛性で、いくらか脆性のプラスチック材料（これは、反復屈曲部（ｒｅｐｅａｔｅｄ ｆｌｅｘｉｎｇ）に導電しない）などから作製される。これは、濃縮した病原体をチャネルから取り出す際、ならびに、濃縮した微生物を取り出すのを補助する界面活性剤、Ｖｉｓｅ−Ｇｒｉｐ（登録商標）プライヤーおよび研究室のボルテックスの使用が必要とされる際の難点に寄与し得る。また、チャネル内での他の残渣の存在が、微生物の取り出しをより困難にさせ得る。本発明は、従来のデバイスおよび方法に付随した１つ以上の欠点を克服することが意図される。以下の明細書および特許請求の範囲において使用される場合、「流体」（およびその形成）は、血液、血球、血漿または他の血液成分を除く、連続的な遠心分離プロセシングのために十分に流動する、任意の液体を意味し、「病原体」および「病原性微生物」（およびそれらの形成）は、疾患を引き起こす生物体または異常性を引き起こす生物体を意味するが、少なくとも、赤血球、白血球および血小板のような血球を含まない。
【０００６】
（要旨）
本発明は、一般に、流体が連続的に流動する可撓性遠心分離チャンバを使用することによって、流体から病原体を濃縮し、そして回収するための方法および装置を具体化する。この可撓性遠心分離チャンバに、回転軸の周りでチャンバを回転させることによって遠心力を与える一方で、それを通して流体が供給され、この流体中に含まれ得る病原体をチャンバ中で濃縮する。本発明に従って、このチャンバの可撓性は、その中で濃縮される病原体の再懸濁を増強し、そしてこの病原体は、可撓性チャンバをその中に含まれる流体と共に振盪することによって再懸濁され得る。この容器を往復により激しく振盪することによって、容器中の流体は、チャンバの可撓性により端から端まで掻き混ぜられ得る。これは、高い剪断応力を誘導し、そして病原体の再懸濁を促進する。この可撓性チャンバはまた、伸縮し得、このチャンバの空隙は、調節され得る。これを行うことにより、適切な剪断応力を誘導し、そして制御し得る。このことは、手動または自動により行われ得る。
【０００７】
このチャンバを振盪する工程は、手動または自動により実施され得、そしてこのチャンバを圧迫しそして／または湾曲して、この流体を往復により掻き混ぜる工程を含み得る。
【０００８】
この可撓性遠心分離チャンバは、延び得、そして流体は、実質的に一方の末端においてこのチャンバに導入され得、そして実質的にこのチャンバの他方の末端において取り出され得る。あるいはまたはさらに、このチャンバは、直列の相互に連結された流動チャネルセグメントに細分され得、その結果、流体は、その流体がそこを通過するときに、このコネクターの長さまたは幅を実質的に繰り返し横断し、これにより、このチャンバの停滞領域または不灌流領域を減少させ、そして遠心領域中により均一な流動領域を生じ、従って、このチャンバにおける病原体の濃縮を増強する。他のヘビ状の流路配置はまた、可撓性チャンバ中で使用され得る。
【０００９】
本発明に従って、単一の遠心分離チャンバは、濃縮手順において使用され得る。また、複数のチャンバ（個々のチャンバから全体的に形成されるか、または単一の使い捨て可能なユニットもしくは２つ以上のサブチャンバに細分されたチャンバから形成される）は、より高い流体処理速度または回収効率のために使用され得る。例えば、個々の容器またはサブチャンバを流体供給源と並列に接続された個々の入口と共に使用することにより、より高い処理速度を可能にし得る。なぜならば、流体は、２つのチャンバを介して同時に処理されるからである。
【００１０】
また、個々のチャンバまたはサブチャンバは、改善された効率のために直列的に接続され得る。第２のチャンバは、流体からの病原体のより特異的な回収のために使用され得る。言い換えれば、第１段階からの上澄みは、第２チャンバまたは第２段階において濃縮され得る標的病原体の多くを含む。特に小さな病原体のために、親和性因子のような沈降増強剤（例えば、化学的な酵素）を、この第１のチャンバからの上澄みに添加し、その中に含まれる病原体生物の沈降を増強し得る。
【００１１】
複数の段階または複数のチャンバ分離において、直列のこの第１のチャンバは、大容量の沈降物の回収のために、単純なＵ字型流路または他の流路を有するか、または有さない、単純なプラスチックのポーチであり得る。第２の容器は、図４ａまたは４ｂに示されるように、同一の流路またはより長い流路を使用し得る。並列的配置または直列的配置のいずれかにおいて、一方のチャンバ（容器）は、病原対を試験、同定または定量するために直ちに使用され得、そして他方のチャンバは、所望の場合、さらなる試験または参照のための保管物（ａｒｃｈｉｖｅ）として、分離され、封着され、そして保存され得る。さらなるチャンバ（２つ以上）はまた、本発明のこの局面に従って、並行的にまたは直列的に使用され得る。また、直列配置において、この第１のチャンバは、断続的なバイアスまたは連続的なバイアス上に、濃縮した粒子（この粒子は、病原体のうちのいくつかを含み得る）を取り出すための経路を含み得る。
【００１２】
この可撓性遠心分離チャンバは、本発明から逸脱することなく、種々の異なる様式で形成され得る。１つの好ましい実施形態において、このチャンバは、互いに封着される可撓性プラスチックフィルムの一対の面するシート（ｆａｃｉｎｇ ｓｈｅｅｔ）によって規定され、この面するシートは、遠心流体処理用に内部チャンバを規定するために少なくとも周囲領域に沿って、熱または溶媒によって一緒に封着される。目的の結果が再懸濁のために容易に変形され得る可撓性遠心分離チャンバであるという条件で、他の形成技術もまた使用され得る。例えば、剛性チャンバまたは半剛性チャンバは、可撓性ライナーと共に使用され得る。この剛性容器または半剛性容器は、遠心分離目的のための所望の形状、および容易な再懸濁のために遠心分離後に取り除かれる可撓性ライナーを提供し得る。また、このチャンバは、部分的に、剛性または半剛性であり、そして部分的に可撓性である。この病原体が濃縮するチャンバの領域は、可撓性となり得、そしてこのチャンバまたは容器の残りは、剛性または半剛性であり得、これにより、振盪するのがより容易になり得る。
【００１３】
周囲の封着に加えて、他のシールラインが、面するプラスチックシートの間に提供され得、細長い流路またはヘビ状の流路を規定するか、またはチャンバ内に複数の相互接続された流動チャネルセグメントを規定し、このチャンバを通過する流体の流動領域の均一性を強力に改善し、そして回収効率を増強する。これらのさらなるシールラインは、面するプラスチックシートを一緒に接着することによって（例えば、熱接着または溶媒接着によって）、永久的に提供され得るか、または所望の位置にプラスチックシートを一緒に加圧し、遠心分離中に所望される流路配置を形成することによって、そして遠心分離が完了した後、フィルムを分離して単一のチャンバを形成することによって、一時的に提供され得る。しかし、これらは、以下のより詳細な説明に見出される本発明の特徴のうちの少しである。
【００１４】
（詳細な説明）
図１は、本発明の方法を実施するのに使用され得る、遠心分離システムの一つの型を例示する。具体的には、図１は、Ｆｅｎｗａｌ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｏｆ Ｂａｘｔｅｒ Ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｄｅｅｒｆｉｅｌｄ，Ｉｌｌｉｎｏｉｓ）によって長い間製造販売されている型のＣＳ−３０００（登録商標）遠心分離機２０を示す。図１のＣＳ−３０００遠心分離システムは、再利用可能なハードウェア部分２２および使い捨て可能なチュービングセットまたは流体回路２４を備える。
【００１５】
この遠心分離ハードウェア部分は、ベース２６（このベース２６に遠心分離の回転部分が配置されている）、コントロールパネル２８（ポンプ３０、バルブおよび検出器（示さず）を備える）、ならびに遠心分離操作の使用者の制御のためのユーザーディスプレイおよびインプットセクション３２を備える。米国特許第４，５２５，５１５号（これは、本明細書中で参考として援用されている）により詳細に説明されるように、使い捨て可能な流体回路は、コントロールハウジングまたはモニターボックス３４を備え、これを介して、流体チュービングが定められる。このモニターボックスは、単純化された設置用のチュービングを組織し、そしてセンサ、バルブおよびコントロールパネル上の関連するデバイスが取り付けてある。流体流動チュービングは、ハウジング３４から延び、そしてこのハウジングに戻り、チュービングセット２４を介して流体を移動させるために、図１に示されるように、一対の蠕動ポンプ３０と適合するように改造された外部チュービングループ３５を形成する。
【００１６】
次に、図３を参照して、図１の遠心分離機は、一対の対向したクランプ３６を使用し、これらのクランプは、回転軸の周りを回る（ｏｒｂｉｔｅｄ）かまたは回転（ｒｏｔａｔｅｄ）する。各々のクランプは、可撓性プラスチックバック３８を保持し、このバックは、遠心分離チャンバを形成し、使い捨て可能な流体回路の一部である。使い捨て可能なチュービングセットは、２つのこのような遠心分離バックを有し、各々のクランプにつき１つである。
【００１７】
バックは、代表的に、流体回路において直列の配置であり、そして流体は、図２に図示されるように、バックを通って流動する。そこで示されるように、おそらく病原体を混入し得る流体は、流体供給源からチュービングを通ってバック３８から形成される可撓性遠心分離チャンバの第１のものに流動する。流体は、そのチャンバから出て、そして第２可撓性遠心分離チャンバに向けられ、次いで、そこから、その流体は、供給源に戻るためにまたは廃棄設備（例えば、ドレインなど）に出る。
【００１８】
遠心分離容器を通る流体の流速は、蠕動ポンプ３０によって制御される。２つのポンプが示されるが、直列の配置の場合に、１つの遠心分離ポンプのみを使用して、流体を供給源から両方の遠心分離チャンバを通してポンピングすることがよりありそうである。あるいは、このバックは、並列に配置され得、そして各々のポンプが、流体供給源から流体を引き込み、そしてその流体を病原体濃縮のためのバックの１つを通して方向付ける。このような並列処理配置は、所与の量の供給源流体についての処理時間を実質的に減少させ得る。
【００１９】
ＣＳ−３０００遠心分離機において、各々のバック３８は、それが取り付けられるそれぞれのクランプによって、所望の遠心分離チャンバ形状に規定される。各々のクランプは、圧盤（ｐｌａｔｅｎ）４０を受容し、この圧盤４０は、バック３８の片面を押して、バックを選択された形状に形成するために設計された、高くされた表面を有する。所望のチャンバ構成に依存して、各々のクランプにおいて同じかまたは異なる圧盤が使用され得る。
【００２０】
例えば、図３に図示されるように、可撓性遠心分離チャンバを形成するバック３８は、一般的に、２つの面するプラスチックシートを一緒に周辺で封着することによって形成される、平坦ポーチの形状のバックである。このバックは、クランプ３６の蝶番付きプレート４２の間に配置される。所望の構成の高くされた表面を有する圧盤４０はまた、クランプ３６の蝶番付きプレートの間に配置される。クランプが閉じられる場合、圧盤は、バック３８をクランプの片面に押し付け、選択された位置に一緒にバックの面するシートを圧縮して、遠心分離チャンバに対する所望の構成を形成する。
【００２１】
このようなチャンバ構成の例は、図４ａに示される。ここで、バック３８の面するシートは、垂直ライン４４（上側周辺シールから、下側周辺シールから間隔をあけた位置へ伸びる）に沿って一緒に押される。これは、遠心分離チャンバ内にほぼＵ字型の流路を形成し、この流路は、２つの垂直流路セグメント４５によって規定され、このセグメントは、バックの長さにわたり、そしてシールライン４４とバックの周辺縁との間の底部空隙で相互接続される。
【００２２】
本発明のさらなる代替に従って、圧盤およびクランプは、図４ｂに示されるように、直列のこのような垂直シールライン４４を提供するために形付けられ得、これらのラインは、上側周辺シールおよび下側周辺シールから交互に伸長して、６つの垂直流路セグメント４５によって規定されるより長い長さの細長ヘビ状流路を規定し、これによって、流路の長さを増加し、そしてより均一な灌流を導入することによってそこを通って循環する流体からの病原体の除去を潜在的に向上させる。
【００２３】
また、流路の形状および方向は、本発明から逸脱することなしに変更され得る。流路セグメントは、例えば、水平に伸長し得るか、または流路は、所望の流路の長さを増加するために、螺旋配置または円形配置のような他の形状を取り得る。
【００２４】
濃縮手順が完了した後に、バック３８は、クランプから取り除かれ得る。クランピング圧力がないときに、バックは、垂直ラインまたは他のラインの圧縮なしに、その元のポーチ状の構成に戻り、容器に濃縮された病原体の改善された再懸濁のために、バックが激しく振盪され得る。
【００２５】
図５は、本発明とともに使用され得る、別の型の遠心分離機を図示する。ここに示される遠心分離機４６は、Ａｍｉｃｕｓ（登録商標）遠心分離機であり、Ｉｌｌｉｎｏｉｓ、ＤｅｅｒｆｉｅｌｄのＢａｘｔｅｒ Ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによって作製され、そして販売される。Ａｍｉｃｕｓ遠心分離機４６はまた、再使用可能なハードウェア部分４８（図５に示される）および使い捨て可能なチュービングセットまたは流体回路４８（その適切な部分が図６に示される）を使用する。
【００２６】
再使用可能なハードウェア部分４８は、ベース５２（遠心分離機の回転部分が含まれる）、ならびに遠心分離操作のオペレーター制御のための上昇制御スクリーンおよびユーザ入力パネル５４を有する。ベースは、使い捨て可能な回路を通る流体流動を制御するためのチュービングセットと協同する流動制御カセットならびに種々のセンサおよび弁を受容するように適合された、１つ以上のポンピングステーション５６を含む。
【００２７】
Ａｍｉｃｕｓ遠心分離機は、元来、血液および血液成分の分離のために設計され、そして流体回路を通る異なる流体（例えば、生理食塩水、抗凝固剤、全血、および血液成分）の流動を制御するための３つのポンピングステーションを使用した。１つまたは２つのみのポンピングステーションが、本発明に関連してＡｍｉｃｕｓ遠心分離機の使用のために必要とされるが、さらなるポンピングステーションについての利用可能性は、現時点では企図され得ない将来の適用のための柔軟性を加えることが企図される。Ａｍｉｃｕｓ遠心分離機および関連する使い捨て可能な流体回路は、米国特許第５，５４７，４５３号（これは、本明細書中に参考として援用される）にさらに詳細に記載される。
【００２８】
上記特許にさらに十分に記載されるように、Ａｍｉｃｕｓ遠心分離機は、内側スプール５８が外側遠心分離ボール６０内に配置され、そして可撓性遠心分離チャンバ（細長ポーチまたはベルト６２の形態）が、スプールとボールとの間に配置される、スプールおよびボールの配置を使用する。図６は、可撓性遠心分離チャンバの取り付けを図示し、これは、可撓性プラスチックベルトの形態であり、スプール５８の外側の周りにある。可撓性ベルトがスプールに取り付けられた後に、スプールおよびベルトは、外側遠心分離ボール６０内に配置される。スプールおよびボールは、遠心分離器内で操作する場合、図６に示されるように、逆の位置である。
【００２９】
流体は、可撓性遠心分離チャンバに導入され、そしてそこから可撓性アンビリカス（ｕｍｂｉｌｉｃｕｓ）６４（使い捨て可能な遠心分離チャンバを遠心分離機の据え付け部分に接続する）を通って回収される。上で同定される特許および米国特許第４，７３４，０８９号（これもまた、本明細書中で参考として援用される）にさらに十分に記載されるように、ＣＳ−３０００遠心分離機およびＡｍｉｃｕｓ遠心分離機の両方は、回転遠心分離チャンバと遠心分離デバイスの外部との間にシールレス（ｓｅａｌ−ｌｅｓｓ）な接続を提供するために１ｗ−２ｗ原理を使用する。シールレスな接続は、回転シール、回転シール潤滑、ならびに高速遠心分離における回転シールに関連する他の類別される保護手段および操作限界についての必要性を避ける。
【００３０】
Ａｍｉｃｕｓ遠心分離機における可撓性遠心分離チャンバを規定するために使用され得るバックの種々の例は、図８〜１０に示される。図８に示されるように、チャンバは、例えば、医療工業におけるこのような容器を製造するために通常使用される熱または溶媒接着によって、周辺を一緒に封着した２つの可撓性プラスチックシートまたはフィルムによって形成された、プラスチックウェブまたはベルトによって規定される。垂直シールライン６６は、得られたポーチを２つのサブチャンバまたはサブポーチ（これらは、同じサイズでも異なるサイズでも良い）に分ける。各々のサブポーチの内側シールライン７０は、流体が流動しなければならない各々のサブポーチに第１流動セグメント７２および第２流動セグメント７４を形成する。Ａｍｉｃｕｓ遠心分離機において、シールラインは、代表的に永久であり、そして２つの面するプラスチックシートの熱または超音波接着によって形成される。
【００３１】
容器（バックまたはベルト）は、好ましくは、再懸濁の間に、容器内で掻き混ざる（ｓｌｏｓｈｉｎｇ）流体による容器壁の容易な曲げを可能にするように、十分に薄い壁を有し、そして十分に柔軟な材料から作製される。このような材料の１つの例は、選択された量の可塑剤（例えば、ＤＥＨＰまたはクエン酸エステル）で可塑化された、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）である。また、ベルトを形成する、面するシートの内側表面は、わずかに粗い表面を提供するためにエンボス加工され得る。これは、シートが一緒に付着することを妨げるのに役立ち、そして流体が導入される場合に、シートの分離を可能にする。さらに、粗くされた表面は、非常に小さな病原体を捕捉するのに役立ち得、そして容器の表面に沿ったそれらの動きそして最終的に、チャンバを通って循環する流体への再捕捉を遅くし得る、多くの微視的な障壁を作製する。この結果は、病原体捕捉および濃縮効率を増加し得る。
【００３２】
図８に示されるように、シールライン７０は、Ｌ字型であり、そして垂直部分および実質的に水平部分を有し、この垂直部分は、シールライン６６にほぼ平行に伸長し、この水平部分は、ベルトの下側縁から間隔をあけて配置され、そして流動セグメントを相互接続し、そして流体が流動し得るようにベルトの端部壁にほんの短く終結する。このように、流体は、各々のサブポーチ内の入口６４に流動し、第１セグメント７２を通り、水平シールラインの端部の周りに流動し、第２セグメント７４へと流動しそしてそこを通り、そして出口７６を通って流動する。この配置において、流体は、実質的に、サブチャンバの長さに沿って２回流動しなければならず、そして流体は、入口と出口との間の「ショートカット」（これは、遠心分離領域の滞留時間および濃縮効率を減少する）をし得ない。
【００３３】
ＣＳ−３０００遠心分離機に使用される分離バックとともに先に考察されるように、Ａｍｉｃｕｓ使い捨て可能なベルトのサブチャンバは、並列または直列で接続され得、同じサイズまたは異なるサイズであり得る。サブチャンバは、いかなる内側シールもなくて良いか、またはさらなるラインを使用して、１つまたは両方の流動チャンバ内により均一な流路または領域、あるいはこれらの任意の組み合わせを作製し得る。
【００３４】
図９は、一端で入口８０であり、そして他端で出口８２である、ほぼ矩型形状の細長の可撓性プラスチックベルト７８によって規定される、代替の遠心分離チャンバである。
【００３５】
図１０は、プラスチックバックまたはベルト８４によって規定される可撓性の遠心分離チャンバのなおさらなる実施形態を示し、ここで、入口８６および出口８８の両方は、可撓性のプラスチック容器の同じ端にあり、かつ中間水平シールライン９０が、容器の片方の端から、もう一方の端から空間を空けられた位置まで延びて、第１流動相互接続流動セグメントおよび第２流動相互接続流動セグメントに容器を形成し、その結果、流体が、出口を通って出て行く前に、容器の２倍の長さを横切らなければならない。ＣＳ３０００中に記載される実施形態を用いる場合、追加の中間シールラインが提供されて、任意の所望の数の追加の相互接続流路セグメントを規定し、その結果、バックを通過する流体は、バックの少なくとも４倍およびおそらく８倍以上の長さまたは幅を横切ることが必要とされる。
【００３６】
図１１は、Ａｍｉｃｕｓ遠心分離機における、図１０の容器の概略図である。ここで示されるように、容器８４は、図７に最もよく示されるような、内壁（スプール５８によって規定される）と外壁（ボウル６０によって規定される）との間に配置される。これらは回転軸の周りを共に回転し、バックおよびその内容物を遠心領域に供し、流体中の病原性生物を含む粒子に、それらが濃縮され得る容器の最も外側の壁に向かって力をかける傾向がある。
【００３７】
本手順の方法によれば、潜在的に汚染された流体は、遠心分離機中に配置される可撓性の遠心分離チャンバー（複数または単数）を通って連続的に流動する。図示された実施例から明らかなように、遠心分離チャンバは、単一のチャンバであり得、別個のチャンバであり得、あるいは、サブチャンバまたはサブポーチに分割される単一のチャンバであり得る。流体は、チャンバの入口から出口まで直接に流動し得るか、または例えば曲がりくねったチャネルを、より長く流動し得、流体はチャンバの２倍またはそれ以上の長さまたは幅を流動する必要がある。
【００３８】
選択される遠心領域または遠心力は、使用者が選択し得る。しかし、代表的には、回転軸から約１〜６インチの半径で配置される遠心分離チャンバを用いた１０００〜６０００ｒｐｍの回転によって生成される遠心領域が、十分な遠心力を提供して流体内に含まれ得る病原性生物の濃縮を生じ得ると考えられている。
【００３９】
選択された量の流体が遠心分離チャンバを通って処理された後に、このチャンバ（すなわち、バック、ベルトまたはポーチ）は、遠心分離機から除去され、好ましくは、必ずしもではないが、その中に含まれるある量の流体と共に除去される。次いで、チャンバは、前後に激しく振盪され、チャンバ中で濃縮された任意の病原性生物を流体内に再懸濁させる。ＣＳ３０００およびＡｍｉｃｕｓ遠心分離機の両方で使用される高度に可撓性でかつ変形可能な容器は、流体を容器中で、効果的に端から端まで前後に掻き混ぜることが可能で、従って、高い剪断応力を生じて、チャンバ内で濃縮された病原体を再懸濁するのに役立ち得る。従来技術のＩＢＭ ２９９７およびＣｏｂｅ Ｓｐｅｃｔｒａ遠心分離機の半硬質チャンバとは異なり、Ｖｉｓｅ−Ｇｒｉｐプライヤーを遠心分離チャンバに適用すること、またはチャンバを固有かつ時間のかかる手順に供して容器内で濃縮された病原体を再懸濁することは不必要である。
【００４０】
図１２に示されるように、容器の振盪は、手動で行われ得、そして、容器をねじる工程を含み得る。再懸濁の間、チャンバー（ベルトまたはバック）は、両端を保持され、そして、前後に（長手方向に）激しく振盪される。例えば、ベルトまたはバックを前後に振盪することは、ベルトまたはバックをその端でつかんで（一般的には、図１２に図示されるように）、チャンバを端から端まで振盪するか、または垂直位置でチャンバを保持し、そして上下に振盪することによって達成され得る。水平に振盪するか、垂直に振盪するか、あるいは別の方向に振盪するかは（「前後に」は、これらの任意のものを含む）、チャンバ内に含まれる流体の慣性が、図１２の可撓性の容器の壁が膨らむことによって示されるように、流体が中心部分またはボーラスに集中する傾向があり、バックの壁が動いたとき本質的に固定されたままで、それによって、高い剪断応力が病原体上にかかり、病原体を表面から除去するのを補助する。チャンバに対して、流体は、一方の端から他方の端まで前後に掻き混ざると思われる。高い剪断応力が確立されることに加えて、明らかな掻き混ざり（ｓｌｏｓｈｉｎｇ）は、可撓性のチャンバを各振盪サイクルで可撓性に変形させ得、そしてさらに病原体を除去するのに役立ち得る。先行技術の硬質容器または半硬質容器は、流体が、中心部分へと組込まれるほど十分に変形せず、従って、本明細書で使用される可撓性のチャンバ中に誘導される高い流体応力を確立し得ない。
【００４１】
振盪はまた、自動で実行され、そして異なるチャンバ形状が、振盪するために使用される。例えば、遠心分離機自体は、チャンバを形成するバックまたはベルトを振盪するために使用されるか、または外部のデバイスが使用され得る。遠心分離機自体が、再懸濁の目的のためにバックを「振盪」するために使用される場合（病原体の濃縮手順が完結した後）、遠心分離機は、空気式デバイスを使用してベルト壁を繰り返し放射方向に押し、ベルト内で流体を前後に掻き混ぜる。説明のために、これは、空気式デバイスまたはバルーンあるいはＡｍｉｃｕｓ遠心分離機中のボールの内表面の周りに配置される直列のこのようなデバイスまたはバルーンであり得、これらは、迅速に繰り返しベルトの壁に対して膨張し、内部の流体を掻き混ぜて、病原体を自動的に再懸濁する。これはまた、遠心分離機の振動の動きと組み合わせて、必ずしもではないが回転軸に沿って、再懸濁を補助する。
【００４２】
振盪の後、容器の内容物は、ビーカーまたは他の容器へと排出される。その後、リンス溶液（例えば、蒸留水）が、容器に添加され、そして、振盪段階を繰り返して、再懸濁された病原性生物が完全に容器から流されるように確実にする。あるいは、蒸留水は、容器に添加され得、その後に、最初に振盪して容器中に濃縮された任意の病原体を再懸濁する。
【００４３】
以前に述べたように、別個の処理チャンバまたはサブチャンバは、よりよい流速および／または効率、ならびに追加の特徴を提供するために、連続または並列に接続され得る。この点について、直列の第１の容器は、単一のポーチであり得るか、または単一のＵ字型流路などを使用し得、そして、第２の容器は、同じまたはより長い流路を使用し得る（例えば、図４ｂに示されるように）。この配置における第１の容器（いくつかの濃縮された病原体を含み得る）はまた、流体回路から分離され、所望ならば将来の参照のためのアーカイブとして密閉されそして貯蔵される。別個の回収経路は、第１の容器内で濃縮された粒子（これは、いくらかの病原体を含み得る）を回収するために第１の容器中に提供され得る。このような実施形態において、アンビリカス６４は、追加の経路を含み、そしてポンピングステーション（ｐｕｍｐｉｎｇ ｓｔａｔｉｏｎｓ）５６の１つは、容器から粒子を回収するために用いられる。
【００４４】
チャンバまたはサブチャンバが流体回路に並列な配置で接続される場合、所定の量の流体の処理時間は、直列または単一のチャンバ配置より顕著に低減され得る。この並列な配置はまた、即時の検査のための１つのチャンバ、および分離され、将来の試験、検証または他の目的のために密閉されて貯蔵され得る第２チャンバの利点を提供する。
【００４５】
直列配置は、小さな病原体を分離することにおいて、さらに利点を有し得る。図２に示されるように、第１チャンバの後、沈降または分離向上剤、例えば、親和性薬剤（例えば、化学酵素）は、第１チャンバからの上清（これは、潜在的に、使用者が濃縮したい病原体を含む）に添加されて、第２チャンバまたは第２段階における処理中に病原性生物の沈降を促進し得る。このような親和性薬剤は、流体流動チュービングが、容器と第１および第２のチャンバまたは段階の間の流体流路との間を連通する使い捨て可能な流体回路の一部として予め取り付けられた容器中に提供され得るか、または使い捨て可能な流体回路は、注入部などの設備を有し、使用者は流路への選択された親和性薬剤の添加をし得る。複数のポンプまたはポンピングステーションを有する遠心分離機は、可撓性を有し、予め選択されたかまたは使用者が選択した流速に従って、ポンプの１つを、このような親和性薬剤の第２チャンバへの流速またはこのような親和性薬剤の第２チャンバの上清流路上流への流速を自動制御するために使用し得る。
【００４６】
本発明は、その好ましい実施形態および代替の実施形態において記載したが、さらなる代替は、本明細書を読んだ当業者には明らかであり、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲に規定される範囲であり、添付の特許請求の範囲によって明白に必要とされなければ、図示された実施形態の特徴または詳細に限定されるものではないことが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１は、本発明の方法において使用され得る遠心分離機の斜視図である。
【図２】
図２は、直列配置で接続された容器を有する、濃縮手順の間に、図１の遠心分離機を通過する流体の流動を例示する、フローダイヤグラムである。
【図３】
図３は、選択された配置の遠心分離チャンバを一時的に規定するために、使い捨て可能な可撓性容器と協同する、図１に示された遠心分離機において使用される型のクランプ配置およびプラテン配置の斜視図である。
【図４ａ】
図４ａは、クランプおよびプラテンによって規定されるような、チャンバの１つの配置を例示する、図３に示される容器の平面図であり、ここで、このチャンバを通過する流体流路は、ほぼＵ字形である。
【図４ｂ】
図４ｂは、クランプおよびプラテンによって規定され得るような、チャンバの別の配置を例示する、図３に示される容器の平面図であり、ここで、このチャンバを通過する流体流路は、ほぼヘビ状であり、容器中で縦方向に延びる、直列の相互に連結された流路セグメントによって作製される。
【図５】
図５は、本発明に従って使用され得る、別の遠心分離機の斜視図である。
【図６】
図６は、図５の遠心分離機内に装着される、中心スプールまたはコア上の可撓性遠心分離容器のアセンブリを例示する斜視図である。
【図７】
図７は、図５に例示される遠心分離機の断面図であり、そして遠心分離機内での回転のために外側ボール内に装着された、可撓性容器および中心スプールを示す。
【図８】
図８は、図５に示される遠心分離機と接続して使用され得る可撓性遠心分離チャンバの平面図である。
【図９】
図９は、図５の遠心分離機と共に使用され得る代替の可撓性遠心分離チャンバの斜視図である。
【図１０】
図１０は、図５の遠心分離機と組み合わせて使用され得る、別の代替の可撓性遠心分離チャンバの斜視図である。
【図１１】
図１１は、一般に、図５に示される型の遠心分離機中での可撓性遠心分離チャンバの回転を示す、線図である。
【図１２】
図１２は、可撓性遠心分離チャンバ中で濃縮される病原体を再懸濁するために、本発明の処理において使用され得る往復振盪または縦振盪を例示する斜視図である。

Claims (22)

1. 流体から病原体を濃縮し、そして回収するための方法であって、該方法は、以下の工程：
   可撓性遠心分離チャンバを通して、該流体を連続的に供給する工程、
   回転軸の周りで該チャンバを回転させることによって、該遠心分離チャンバを遠心力に供し、一方で、流体が、該流体中に含まれる病原体を該チャンバ内に濃縮するように、それを通して供給される、工程、および、
   該チャンバを振盪させて、該チャンバ内に濃縮された病原体を再懸濁する工程、
   を包含する、方法。
2. 前記チャンバを湾曲させる工程を包含する、請求項１に記載の方法。
3. 前記振盪させる工程が、手動で行われる、請求項１に記載の方法。
4. 前記可撓性遠心分離チャンバが細長であり、流体が、その実質的に一方の端部において該チャンバに導入され、そしてその実質的に他方の端部において回収される、請求項１に記載の方法。
5. 前記可撓性遠心分離チャンバが細長であり、流体が、その実質的に一方の端部において該チャンバに導入され、そして少なくとも約２回、容器長を横断した後に、その実質的に同じ端部において回収される、請求項１に記載の方法。
6. 前記チャンバが細長であり、かつ横断シールラインおよびセグメント規定シールラインを備え、該横断シールラインは、該チャンバを少なくとも２つのサブチャンバに分割し、各サブチャンバは、該横断シールラインに対してほぼ近位に入口および出口を備え、そして該セグメント規定シールラインは、該入口と該出口とを分離し、かつ該サブチャンバを通過する流体のための、第一流路セグメントおよび第二流路セグメントを規定する、請求項１に記載の方法。
7. 前記チャンバが、面するプラスチックシートの対によって規定され、これらの各々が、周辺縁領域を有し、該シートが少なくとも該周辺領域に沿って共に封着されている、請求項１に記載の方法。
8. 前記流体が水である、請求項１に記載の方法。
9. 流体から病原体を濃縮し、そして回収するための方法であって、該方法は、以下の工程：
   複数の可撓性遠心分離チャンバを通して、該流体を連続的に供給する工程、
   回転軸の周りで該チャンバを回転させることによって、該遠心分離チャンバを遠心力に供し、一方で、流体が、該流体中に含まれる病原体を該チャンバ内に濃縮するように、それを通して供給される、工程、および、
   少なくとも１つの該チャンバを振盪させて、該チャンバ内に濃縮された病原体を再懸濁する工程、
   を包含する、方法。
10. チャンバを通すプロセスの後に、前記流体に沈降増強剤を添加する工程を包含する、請求項９に記載の方法。
11. 一方および他方の容器の各々が、流路を備え、該流路を通って、前記流体が供給され、該他方のチャンバにおける流路が、該一方のチャンバにおける流路よりも長い、請求項９に記載の方法。
12. 前記チャンバの１つを封着および格納する工程をさらに包含する、請求項９に記載の方法。
13. 流体から病原体を濃縮し、そして回収するための方法であって、該方法は、以下の工程：
    可撓性遠心分離チャンバを通して、該流体を連続的に供給する工程、
    回転軸の周りで該チャンバを回転させることによって、該遠心分離チャンバを遠心力に供し、一方で、流体が、該流体中に含まれる病原体を該チャンバ内に濃縮するように、それを通して供給される、工程、および、
    該チャンバを往復振盪させて、該チャンバ内の流体のボーラスを前後に動かし、該チャンバ内に増加した剪断力を起こし、そして該流体のボーラスが前後に動かされるにつれて、該チャンバが外向きに曲がり、該チャンバ内に濃縮された病原体を再懸濁する工程、
    を包含する、方法。
14. 前記チャンバから濃縮粒子を取り出す工程を包含する、請求項１３に記載の方法。
15. 前記流体が、その後に、別のチャンバを通って供給され、それと同時に病原体を濃縮する、請求項１３に記載の方法。
16. 遠心分離において使用するための使い捨て可能な流体回路であって、該回路が、回転可能な遠心分離プラットフォームと共同して適用される複数の可撓性プラスチック分離チャンバを備え、該チャンバが、該回路において、並列の流体流動連絡である、使い捨て可能な流体回路。
17. 流体から病原体を濃縮するための遠心分離において使用するための使い捨て流体回路であって、該回路が、回転可能な遠心分離プラットフォームと共同して適用される少なくとも第一可撓性プラスチック分離チャンバおよび第二可撓性プラスチック分離チャンバを備え、該チャンバが、該回路において、直列の流体流動連絡であり、該チャンバの各々が、該チャンバを通る流体流動についてここで規定された流路を有し、該第一チャンバが、ここで濃縮された粒子を取り出すための流路を備え、そして該第二チャンバが、該第一チャンバから、プロセスした流体を受容するために適用され、かつ実質的に均一な流体流動を規定するために、そこに流路を有する、使い捨て流体回路。
18. 各チャンバが、別個の可撓性プラスチック容器を備える、請求項１７に記載の流体回路。
19. 各チャンバが、単一統合可撓性プラスチック容器のサブチャンバを備える、請求項１７に記載の体回路。
20. 流体から病原体を濃縮するための遠心分離において使用するための使い捨て流体回路であって、該回路は、回転可能な遠心分離プラットフォームと共同して適用される少なくとも第一可撓性プラスチック分離チャンバおよび第二可撓性プラスチック分離チャンバを備え、該チャンバが、該回路において、直列の流体流動連絡であり、該チャンバの各々が、該チャンバを通る流体流動についてここで規定された流路を有し、該第一チャンバが、該流体において第一分離プロセスを行うために適用され、そして該第二チャンバが、該第一チャンバから、プロセスした流体を受容しかつこのようにプロセスした流体に含まれる病原体を濃縮するために適用され、該流体回路が、沈降増強剤の供給源および試薬流路を備え、該試薬流路が、該薬剤供給源と該プロセスした流体に加えるための該流体回路の流入部位との間を連絡している、使い捨て流体回路。
21. 前記流入部位が、前記第一チャンバと前記第二チャンバとの間を連絡する流体流路内にある、請求項２０に記載の使い捨て流体回路。
22. 前記流入部位が該第二チャンバ内にある、請求項２０に記載の使い捨て流体回路。

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