JP2007510156A - 試験試料を処理する小型一体型システム - Google Patents
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Abstract
Description
(発明の分野)
本発明は生物学、微生物学、化学、または他のタイプの試料を試験する試験装置、関連する器具、およびシステムに関する。
生物学および他のタイプの試料は、反応させ、透過率および/または蛍光光学分析を含む様々な技術を使用して、化学または光学分析を行うことができる。分析の目的は、試料中の知られていない生物剤または目標物を特定する、試料中の物質の濃度を決定する、または生物剤が特定の抗生物質に敏感であるかどうかと、生物剤によって起こる感染を治療するのに効果的である抗生物質の濃度を決定することであってもよい。
第1の態様では、複数の試験試料、および試験試料を受け取る試験試料装置を処理する、一体型システムが説明されている。試験試料は、個別の流体レセプタクル内に受け取られる。器具は、複数の個別の流体レセプタクル、および複数の試験試料装置を担持する担体を備えている。試験試料装置はそれぞれ、個別の流体レセプタクルの一つに格納された試験試料と流体連通して配置されている。器具はさらに、担体を真空ステーション内に手動で挿入し、担体を真空ステーションから手動で取り除くようになっているドアを有する真空ステーションを備えている。真空ステーションはさらに、真空源を備えている。真空源は、試験試料を個別の流体レセプタクルからそれぞれの試験試料装置内に装填するように制御される。
(システム概要)
次に試験試料を処理する小型の高スループット器具の現在好ましい実施形態の概要を、図1〜5と合わせて説明する。器具の構成および動作の詳細は、図6〜34と合わせて後に説明する。
最初に図1〜3Bを参照すると、器具10は内部試料処理装置を覆う一式のパネル12を備えている。内部処理装置が、図16以下に、より詳細に説明されている。パネル12は、器具内の真空装填システム300の一部である真空チャンバ304へのアクセスを提供する、ヒンジ付真空ドア302を備えている。ユーザは、完全にまたは部分的に装填されたカセット200(図7に示すように、運搬管102を介して関連する試験管106にそれぞれ連結された、一式の最大10個の試験試料カード100)を図3Bに示す方法で真空チャンバ304内に配置し、真空ドア302を閉じる。チャンバ304内に真空が引かれ、真空の解放により試験試料カード100のウェル内に流体試料を装填する。図4に示すように、真空システム300はさらに、真空チャンバ304に真空を供給する真空ポンプアセンブリ306を備えている。
例示した実施形態は、多ウェル試験試料カードの形の試験試料装置を処理するように設計されている。当業者は、器具およびその構成部品を、他のタイプの試験試料装置を処理するように構成することができ、本発明は試験試料装置のあらゆる特定の形式または設計に限られるものではないことが分かるだろう。
次に図7〜15を参照すると、担体200またはカセットは、一式の試験試料カード100および関連する試験管106を保持する成形プラスチック構成部品である。例示した実施形態では、担体200は特別に合わせたスロット202内に最大10個の試験カードを保持する。カセット200の前部204は、各試験管106用の試験管スロット206を有する。スロットは、識別する目的で、カセットの前部にわたって1〜10と番号が付けられている。右側のハンドル208により、片手で運ぶことが可能になる。取外し可能なバーコードラベル210が、平面パネル部215内で担体200の反対側に付けられている(図7および14参照)。バーコード210は、器具10内のバーコード読取装置によって読み取られた場合に、カセットの識別を行う。各試験試料カードには、図7に示すように、バーコード120が付けられている。
図1〜4および7を参照すると、ユーザは図7に示すような試験試料カード100および試験管106が装填された担体200を図3Aの真空チャンバ304内に配置し、ドア302を閉じる。真空過程が、ユーザインターフェース22のキーパッドにより作動される。真空チャンバのドア302上のシリコンシール306は、前部パネル表面308に対して押し付け、真空チャンバ304を密封する。真空ポンプアセンブリ306内の真空ポンプ(図4、17)は、チャンバ304から空気を引き始める。空気は、カード経路およびウェルから運搬管を介して、試験管106内の懸濁液または流体試料を通して上に逃げる。各カード内の経路およびウェルはここでは真空である。
次に、担体200および試験装置100は真空ステーション300内で処理され、担体200はここで装填ステーション16内に配置されるように準備され、本明細書では担体および試験試料装置処理サブシステム50と総称して呼ばれる、残りの器具のサブシステムによって処理される。この群の構成部品は、運搬システム1000と、密封ステーション400と、カード自動装填装置サブアセンブリ500と、培養ステーション600と、カード運搬サブシステム700と、光学読取ステーション800と、処分システム900とを含む。これらの特性を、この項目において、さらに詳細に説明する。
装填/脱装填ステーション16は、オペレータが充填されたカードの担体を手動で装填して、密封、培養、および読取過程を開始するところである。装填/脱装填ドア14(図1)は、ユーザが担体を装填または脱装填する準備ができない限り、常に係止されたままである。ドア14は図では、装填/脱装填ステーション16をよりよく図示するように、図16の器具から取り除かれる。
バーコード読取装置ステーション60(図4、5)は、普通は読取ステーション800の下で器具10内に位置決めされる。ステーション60は、ステーションを通過するときに、各担体200および担体200内の試験カード(図7参照)に関するバーコード情報を自動的に走査する。バーコード読取装置ステーション60は、バーコードスキャナ62(図20)およびカードセンサ1042からなる(図17)。カードセンサ1042は、できるだけカセット内のカードの近くで培養アセンブリ600のハウジング上に配置される。カードセンサ1042は、担体200内のカード100の存在およびスロットの位置を確認する。担体の底部のスロット212により、運搬システム1000が各カードをバーコードスキャナ62内に位置決めすることが可能である。
図4、6、7、および17〜24を参照すると、試験カード100を培養および読み取ることができる前に、試験試料カードのウェル104を外部環境から密封しなければならない。シーラステーション400は、一つずつ担体200内に装填されるすべてのカードにこの機能を提供する。シーラステーション400は、収縮式加熱ニクロムワイヤ402を使用して運搬管102を溶融および密封し、それによってカードを密封する。次にこの動作をより詳細に説明する。
次に図20および25〜28を参照すると、器具10はさらに、密封されたカード100を培養ステーション600内に装填するカード自動装填装置ステーション500を備えている。カードが密封された後、担体200は自動装填装置ステーション500に移動される。担体200の底部のスロット212(図8)により、図28によく示すように、運搬システム1000は各カードを培養装置600の入口スロット610のすぐ前に位置決めすることが可能になる。担体内のスロットは、器具の内部マイクロコントローラによって自動的に決まり、追跡される。
器具10内の培養ステーション600を次に、図16〜20、35〜38と合わせて説明する。培養ステーションは円形のコンベヤ604(図35)を備えている。コンベヤは培養エンクロージャを形成する一組の取外し可能なアクセスカバー630によって覆われている。コンベヤは、図18に示すモータ632によって回転される。培養ステーション600およびその関連する円形コンベヤの構造および動作は基本的に、特許文献に記載されたものと同じである。本明細書に参照として援用する、米国特許第6,024,921号、第6,136,270号、および第6,155,565号を参照のこと。また、米国特許第5,762,873号を参照のこと。したがって、培養ステーション600の構成の詳細な説明は簡潔にするために省略する。
図16、17および20によく示すように、器具はカード100内のウェル104を読み取るために、光学読取ステーション800を通して培養ステーション600からカードを運ぶカード運搬システム700を備えている。カード運搬システム700は基本的に、本明細書に参照として援用される、従来技術の米国特許第5,798,085号、第5,853,666号、および第5,888,455号に記載されたものと同じである。したがって、簡潔にするためより詳細な説明は省略する。基本的に、カードはベルト704と棚702の間に垂直な姿勢で保持され、ベルト704を前後に駆動するモータによって右から左に、および左から右に移動される。棚は、ベルトが棚を前後に駆動すると、カードを垂直位置に保持するスロット機構を備えている。カードが透過性光学素子ヘッドを通して移動されると、カードは、ウェルの幅にわたって多数の位置でカード内の各ウェルに対する透過率測定を得るため、以下に説明する正確な方法で移動される。カードは、光学システム内にウェルを正確に位置決めするように、内蔵位置合わせセンサ止め具孔130(図6)を備えている。
カードがカード運搬システム700内に配置されると、読取ステーション800を通して移動される。読取ステーションは、カードの内のウェルの列と同じ方向に垂直に向けられた二つの透過性光学素子モジュール802(図16および17参照)を備えている。各モジュール802は、1列のウェルから測定を得る。併せて、モジュール802は、カードのウェルの透過性測定を2列のウェルについて同時に得る。光学読取装置ステーション800の動作の構成および方法は基本的に、従来技術の米国特許第5,798,085号、第5,853,666号、および第5,888,455号に記載されたものと同じであり、したがって、簡潔にするために一般的な概要および議論のみを本明細書に記載する。これらの特許と異なり、例示した実施形態は透過性測定のみを提供するが、三つのモジュールを提供するようにモジュール802の一つを蛍光モジュール(米国特許第5,925,884号参照)と交換する、または蛍光モジュールを追加することによって、もちろん蛍光測定をこれらの特許で記載されたように行うことができる。追加のモジュールをもちろん、提供することができる。
試験試料カード100の培養および光学試験が完了すると、カードは培養ステーション600内の円形コンベヤから自動的に取り除かれ、読取装置ステーション800を通過し、処分システム900に運ばれる。処分システムは、廃棄物容器906を保持する処分エンクロージャ904と、カードをカード運搬システム700の縁部から廃棄物容器906のすぐ上に位置決めされたシュート910内に導くランプ908とを備えている。廃棄物容器は、器具10から取外し可能であり、図1に示すドア902を介してアクセスされる。カードは、単に運搬システム700内のベルトを左側に操作して、左手側の棚702の縁部を通してカードを担持することによって、ランプ908に運ばれる。
器具10は、担体および試験装置処理サブシステム50を通して装填および脱装填ステーション16から担体200を運ぶシステム1000を備えている。運搬システム1000は図では、システムの構成部品をよりよく図示するように、図29〜33では隔離されている。器具10内の様々なモジュールとの相互関係は、残りの図、例えば図17、19、および20の検討、および以下の議論により分かるであろう。
器具10は、器具の様々なモジュールおよびサブシステムの動作を制御する制御電子部品およびファームウェアを備えている。制御電子部品は従来のものである。このような電子部品およびファームウェアは、当業界の現在の状況を考えて、本開示から当業者によって通常の努力で開発することができる。
器具10のワークフローおよび処理ステップを次に、他の図と共に図34と合わせて説明する。ステップ1100では、ユーザは試料接種材料をオフラインで準備し、流体試料を試験管に装填し、カード100上のバーコードを走査し、カード100および試験管を担体(カセット)200内に装填する。バーコードは、別個のバーコードスキャナでオフラインで走査することができる。走査ステップは、試験される試料、使用されるカード上のバーコードの走査、および担体バーコードの走査に関する情報を受け取るようにプログラミングされたワークステーションまたはコンピュータを有する別個の識別ステーションで行うことができる。
Claims (25)
- 個別の流体レセプタクル内に受け取られる試験試料を受け取るように、複数の試験試料および試験試料装置を処理する一体型システムであって、
複数の前記個別の流体レセプタクル、および複数の前記試験試料装置を担持する担体であって、前記試験試料装置はそれぞれ、前記個別の流体レセプタクルの一つに格納された試験試料と流体連通して配置されている担体と、
前記担体を真空ステーション内に手動で挿入し、前記担体を真空ステーションから手動で取り除くようになっていると共に、さらに前記試験試料を前記個別の流体レセプタクルからそれぞれの試験試料装置内に装填するように制御された真空源を備えた真空ステーションと、
前記試験試料装置の光学測定を行うモジュールを含む、前記担体および試験試料装置を処理するモジュールを備えた、前記真空ステーションから離れた担体および試験装置処理サブシステムとを備えたシステムであって、
前記担体および試験装置処理サブシステムと、前記真空ステーションは単一の器具に一体化され、前記担体は前記試験試料の真空装填の完了後に、前記担体および試験装置処理サブシステム内に手動で装填されるシステム。 - 前記担体および試験装置処理サブシステムは、前記担体が受け取られる装填ステーションと前記モジュールの間で単一の長手軸に沿って前記担体を移動させる運搬システムを備える、請求項1に記載のシステム。
- 前記モジュールはさらに、前記試験試料装置を密封する密封ステーションを備える、請求項2に記載のシステム。
- 前記モジュールはさらに、培養ステーションと、前記試験試料装置が前記担体から自動的に取り除かれ、前記培養ステーション内に挿入される自動装填ステーションとを備える、請求項3に記載のシステム。
- 前記担体および試験装置処理サブシステムは、
1)前記真空ステーションから離れた担体装填および脱装填ステーションと、
2)前記担体を前記装填および脱装填ステーションから前記担体および試験装置処理サブシステムを通して運ぶ運搬システムと、
3)前記試験試料装置を密封する密封システムと、
4)前記試験試料装置を培養する培養ステーションと、
5)前記試験試料装置を前記担体から前記培養ステーション内に移動させる自動装填ステーションと、
6)前記試験試料装置を読み取る読取ステーションと、
7)前記試験試料装置の読取の完了後に、前記試験試料装置を受け取る処分システムとを備える、請求項1に記載のシステム。 - a)前記担体、およびb)前記試験試料装置に付けられた機械読取可能な印を読み取る少なくとも一つの読取装置を有する担体読取ステーションをさらに備える、請求項1に記載のシステム。
- 前記試験試料装置は、多ウェル試験試料カードを備える、請求項1に記載のシステム。
- 前記運搬システムは、前記担体と係合するようになっている担体係合部材を備え、前記運搬システムは、前記担体装填および脱装填ステーション、前記密封ステーション、および前記自動装填ステーションの間で単一の長手軸に沿って前記担体を前後に移動させるように構成および配置されている、請求項5に記載のシステム。
- 前記器具を覆い、さらに前記器具の前部を形成する一式のパネルと、
前記システム用ユーザインターフェースと、
前記担体を前記真空ステーション内に装填するようにアクセスを与える第1のドアと、
前記担体を前記担体および試験装置処理サブシステム内に装填するようにアクセスを与える第2のドアと、
前記モジュールによって前記試験装置の処理の完了後に、前記試験装置を受け取る処分システムへのアクセスを与える第3のドアとをさらに備える、請求項1に記載のシステム。 - 個別の流体レセプタクルに受け取られる試験試料を受け取るように、複数の試験試料および試験試料装置を処理し、前記複数の流体レセプタクル、および前記複数の試験試料装置を間隔を置いた関係で保持する担体で使用される一体型システムにおいて、前記試験試料装置はそれぞれ、前記試験試料装置と前記担体内に受け取られた前記流体レセプタクルの一つの間を流体連通する運搬管を有するシステムであって、
前記担体を真空ステーション内に手動で挿入し、前記担体を真空ステーションから取り除くようになっていると共に、さらに前記試験試料を前記個別の流体レセプタクルからそれぞれの試験試料装置内に装填するように制御された真空源を備えた真空ステーションと、
前記真空ステーションへのアクセスを与える第1のドアと、
前記試験装置を密封し、前記試験装置を培養し、前記試験装置を読み取る装置を備える、前記真空ステーションから離れた担体および試験装置処理サブシステムと、
前記担体に前記担体および試験装置処理サブシステムへのアクセスを与える第2のドアとを備えるシステム。 - 前記担体および試験装置処理サブシステムは、
1)前記担体を前記担体および試験装置処理サブシステムに手動で挿入し、前記担体を前記担体および試験装置処理サブシステムから取り除くようになっている、前記真空ステーションから離れた担体装填および脱装填ステーションと、
2)前記担体を前記装填および脱装填ステーションから前記担体および試験装置処理サブシステムを通して運ぶ運搬サブアセンブリと、
3)前記運搬管を切断し、前記試験試料装置を密封する密封システムと、
4)前記試験試料装置を培養する培養ステーションと、
5)試験試料装置を前記担体から前記培養ステーション内に移動させる自動装填ステーションと、
6)前記試験試料装置を読み取る読取ステーションと、
7)前記試験試料装置の読取の完了後に、前記試験試料装置を受け取る処分システムとを備える、請求項10に記載のシステム。 - 前記運搬サブアセンブリは、前記担体と係合するようになっている担体係合部材を備え、前記運搬サブアセンブリは、前記担体装填および脱装填ステーション、前記密封ステーション、および前記自動装填ステーションの間で単一の長手軸に沿って前記担体を前後に移動させるように構成および配置されている、請求項11に記載のシステム。
- 前記処分システムへのアクセスを与える第3のドアをさらに備える、請求項10に記載のシステム。
- 開口レセプタクル内に入れられた複数の試験試料を試験試料装置で処理する方法において、前記レセプタクルおよび試験試料装置は担体によって担持され、前記試験試料装置はそれぞれ、前記試験試料装置と前記担体内に受け取られた前記流体レセプタクルの一つの間を流体連通させる運搬管を有する方法であって、
チャンバを有する真空ステーション内に前記担体を手動で配置し、前記真空ステーションのチャンバを真空にし、それによって前記試験試料を一括して前記試験試料装置内に運ぶステップと、
前記運搬が完了した後に、前記真空ステーションのチャンバから前記担体を手動で取り除くステップと、
前記真空ステーションから離れた自動担体および試験装置処理サブシステム内に前記担体を手動で配置するステップと、
前記担体および試験装置処理サブシステム内の運搬システムで、自動的にa)前記試験試料装置を密封し、b)前記試験試料装置を培養し、c)前記試験試料装置を読み取るモジュールまで前記担体を自動的に移動させるステップとを含む方法であって、
前記真空ステーションと、前記担体および試験装置処理サブシステムは、単一の試験試料処理器具に一体化される方法。 - 前記担体および試験装置処理サブシステムはさらに、
1)前記担体を前記担体および試験装置処理サブシステムに手動で挿入し、前記担体を前記担体および試験装置処理サブシステムから手動で取り除くようになっている担体装填および脱装填ステーションと、
2)前記担体を前記装填および脱装填ステーションから前記担体および試験装置処理サブシステムを通して運ぶ運搬サブアセンブリと、
3)前記試験試料装置を密封する密封システムと、
4)前記試験試料装置を培養する培養ステーションと、
5)試験試料装置を前記担体から前記培養ステーション内に移動させる自動装填ステーションと、
6)前記試験試料装置を読み取る読取ステーションと、
7)前記試験試料装置の読取の完了後に、前記試験試料装置を受け取る処分システムと、
8)バーコード読取ステーションと、
9)担体および試験試料装置検出ステーションとを備える、請求項14に記載の方法。 - 前記運搬サブアセンブリは、前記担体と係合するようになっている担体係合部材を備え、前記運搬サブアセンブリは、前記担体装填および脱装填ステーション、前記密封ステーション、および前記自動装填ステーションの間で単一の長手方向に沿って前記担体を前後に移動させるように構成および配置されている、請求項15に記載の方法。
- 前記試験試料装置は、多ウェル試験試料カードを備える、請求項14に記載の方法。
- 前記培養ステーションの温度を測定し、前記培養ステーションの内側の即時温度を視覚的に示す温度計へのアクセスを与えるカバーパネルを有する培養ステーションをさらに備える、請求項1に記載のシステム。
- 前記培養ステーションはさらに、円形コンベヤと、空気がそれを通して前記円形コンベヤに供給される空気分配チャンバとを備え、前記温度計は前記空気分配チャンバの温度をモニターする、請求項18に記載のシステム。
- 前記培養ステーションの温度を測定し、前記培養ステーションの内側の即時温度を視覚的に示す温度計へのアクセスを与えるカバーパネルを有する培養ステーションをさらに備える、請求項10に記載のシステム。
- 前記培養ステーションはさらに、円形コンベヤと、空気がそれを通して前記円形コンベヤに供給される空気分配チャンバとを備え、前記温度計は前記空気分配チャンバの温度をモニターする、請求項20に記載のシステム。
- 器具エンクロージャへのユーザアクセスを制御およびモニターするセンサおよびロックのシステムをさらに備える、請求項1に記載のシステム。
- 前記担体および前記試験試料装置上のバーコードを読み取るバーコード読取ステーションをさらに備える、請求項10に記載のシステム。
- 前記担体の存在、および前記担体内の前記試験試料装置の存在および位置を判断するセンサステーションをさらに備える、請求項10に記載のシステム。
- バーコード読取ステーションと、前記担体の存在および前記担体内の前記試験試料装置の存在および位置を判断するステーションに前記担体を移動させるステップをさらに含む、請求項14に記載の方法。
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