JP2010534462A - 微生物を検出するためのモジュール式システム及び方法 - Google Patents

微生物を検出するためのモジュール式システム及び方法 Download PDF

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Abstract

サンプル処理のための及び/又は微生物の検出のためのモジュール式自動システム(10)が、提供される。本モジュール式システムは、培養デバイス内の微生物を検出するプロセスにおいて、例えば複数のサンプルの収集、サンプルのローディング、サンプルの調製、サンプルのインキュベーション及びサンプル内の微生物の検出などの少なくとも1つの機能を実施するモジュール(40a、14、40b、50、55)を含む。モジュール式サンプル処理及び/又は検出システムの代表的な実施形態は、自動ローディングモジュール、液体処理モジュール、モジュール式インキュベータ、第2自動ローディングモジュール、読取器モジュール及び収集器を含むことができる。

Description

(関連出願の相互参照)
本出願は、米国特許仮出願第61/018,669号(2008年1月2日出願)及び同第60/948,687号(2007年7月9日出願)の利益を主張し、それらの全体が参照により本明細書に組み込まれる。
生物学的安全性は、現代社会において重要な懸案事項である。食物又は他の材料内の生物学的汚染の検査は、食品の開発者及び販売者にとって重要かつ、しばしば必須の要求事項となってきている。生物学的検査は、細菌又は、例えば、医療患者から取り出された血液サンプル、実験用目的のために開発された実験サンプル及び他のタイプの生物学的サンプルなどの実験サンプル内の他の病原体を同定するためにも使用される。生物学的検査を改善するために、並びに生物学的検査プロセスを効率化し、規格化するために様々な技法及びデバイスを利用することができる。
幅広い種類の培養デバイス(例えば、寒天培地を含有するペトリ皿)が開発されている。一実施例として、薄型フィルム培養デバイスは、ミネソタ州セントポール(St. Paul)の3M社(3M Company)(以下、「3M」とする)によって開発されている。薄型フィルムの培養デバイスは、3Mにより商品名ペトリフィルム(PETRIFILM)プレートで販売されている。薄型フィルム培養デバイスは、例えば、好気性細菌、大腸菌(E.Coli)、大腸菌群(coliform)、腸内細菌、酵母、かび、黄色ブドウ球菌、リステリア、カンピロバクター菌等が挙げられる細菌又は他の生物学的病原体の急速な増殖を促進するために利用することができる。ペトリフィルム(PETRIFILM)プレート又は他の増殖培地の使用は、食物サンプルの細菌検査を簡略化することができる。
(食物検査の場合には)是正措置が実施できるように又は(医療用の使用の場合には)正しい診断ができるように、細菌の存在を列挙する又は同定するために培養デバイスを使用することができる。他の用途において、培養デバイスは、例えば、実験用目的のために、実験室サンプル内の細菌又は他の生物学的病原体を急速に増殖させるために使用されてもよい。
自動計数システムもまた既知である。それらは、2つの基本的なカテゴリーに分類することができる。第1カテゴリーには、ペトリ皿内のコロニーの数を計数するために、配線で接続された回路か、又はデジタルコンピュータと連結しているカメラ若しくはビデオ機器を使用するそれらのシステムが挙げられる。かかるシステムの実施例は、欧州特許公開第0 301 600号、米国特許第3,811,036号(ペリー(Perry))及び仏国特許公開第2 602 074号に記載されている。
ビデオベースのシステムには、多くの不利な点がある。主な不利な点は、ビデオカメラによって作られた未加工のピクセル画像を処理するために、かかるシステム内で使用される、高価で洗練された機器である。同じコロニーの多重計数を避けるために、かかるシステムは、一般的に、許容可能な時間内にコロニーの数を正確に計数するための比較的強力なコンピュータシステムを必要とする、プロセス集中型(processing-intensive)のラベリング技法を含む。
更なる不利な点は、これらビデオベースのシステムの多くが、それらの底面を通り抜けて照明されるペトリ皿を必要とし、この底面は正確な計数を確実にするために光透過性である基材を必要とする。他のシステムにおいては、例えば、欧州特許第0 301 600号などにおいて記載されているように、光の吸収率及び透過率は、コロニーを検出するために使用される。
自動計数システムの第2カテゴリーは典型的に、計数プロセスを実施するために、光検出器と、配線で接続された回路とのアレイを使用する。ビデオベースのシステムの大半と同様に、正確な計数を出すために、光検出器を使用する計数システムは、ペトリ皿がその基材を通って照明されるという必要条件によっても制限される。結果として、コロニーがその上に含有される基材は、光透過性でなければならず、これは、例えば、ペトリフィルム(PETRIFILM)などの、使い捨て培養デバイスに関して特別な問題である。かかるシステムの実施例は、米国特許第3,493,772号(ドーターズII(Daughters II)、及び同第3,736,432号(スイート(Sweet))に開示されている。
米国特許出願公開第2005/0053265号(グレイスル(Graessle))ら及び米国特許第5,403,722号(フローダー(Floeder)ら)は、例えば、ペトリフィルム(PETRIFILM.)などの培養デバイス上に存在する微生物のコロニーの数を計数する方法及び装置を記載している。
微生物の検出のための培養デバイスの使用における柔軟性及び自動化に対する必要性が依然として存在する。
本発明は、サンプルを処理して微生物を検出するために使用できるモジュール式サンプル処理及び/又は検出システムに関する。本明細書に記載されているシステムは、例えば、複数のサンプルの収集、サンプルのローディング、サンプルの調製、サンプルのインキュベーション及びサンプル内の微生物の検出などの、培養デバイス内の微生物の検出に関連する労働集約型の工程の多くを自動化するためのモジュール式アプローチを提供する。培養デバイス内の微生物の検出のための自動モジュール式統合システムの使用は、サンプルプロトコルの一貫した利用を容易にし、培養デバイスの意図しない調製及び使用を抑制し、培養デバイスを使用する微生物の処理及び検出中の、ユーザーのサンプルとのやりとりを簡略化する。本明細書で使用されるとき、「モジュール式システム」は、2つ以上の自蔵型ユニット又は区分(例えば、プロセスモジュール)を含むシステムを意味し、そこで各プロセスモジュールは、培養デバイス内の微生物の検出に関する少なくとも1つの工程又は機能、例えば、多数のサンプルの収集、サンプルのローディング、サンプルの調製(サンプルの希釈を含む)、サンプルのインキュベーション及びサンプル内の微生物の検出などを実施する。
本明細書に記載されているモジュール式サンプル処理及び/又は検出システムは、様々な要因を考慮してモジュール式システムをカスタマイズするための柔軟性をユーザーに提供できる。一般に、モジュール式サンプル処理及び/又は検出システムは、少なくとも2つのプロセスモジュールを含む。モジュールは、モジュール間で材料(例えば、サンプル又は培養デバイス)の移動をもたらすよう整列されている。好ましい実施形態において、モジュールは、モジュールの位置合わせを確実にし、ユーザーによる処理エラーを最小化する、連動する機構を含む。
本発明の潜在的な利点の1つは、顧客が所定のシステム内で異なるプロセスモジュールを組み立てることができることである。異なるプロセスモジュールは、同一のサンプル材料又は様々なサンプル材料上で異なる機能を実施するための異なるモジュールを含むことができる。結果として、単一のモジュール式サンプル処理及び/又は検出システムは様々な異なる検査を実施するために使用することができ、並びにモジュールシステムを使用して、プロセス実行の精度に関してフィードバックをユーザーに提供することができる品質管理モジュールを含むことができる。
更に、必要とされるプロセスモジュールのみが使用されてもよく、ユーザーにとって著しい節約をもたらす可能性があり、特にプロセスモジュールが、従来のデバイスにおいて提供された場合、無駄になることも考えられる材料で予めロードされている場合、著しい節約をもたらす可能性がある。より少ないプロセスモジュールが、所定のサンプルの調製及び/又は検出システムに対して要求される場合、モジュールの残りは、ユーザーによって所望されている最小限の数のモジュールのみを使用するために取り外されてもよい。
本明細書に記載されているモジュール式サンプル処理及び/又は検出システムは、液体、固体若しくは気体の形態で化学的及び/若しくは生物学的混合物を含むサンプル材料を処理するために設計することができる。
一態様において、微生物を検出するためのモジュール式システムが提供され、本システムは、少なくとも2つのモジュールであって、各モジュールは、微生物を検出するプロセスにおいて少なくとも1つの工程を実施する、モジュールと、培養デバイスと、を含み、このモジュールは、1つのモジュールから別のモジュールへと培養デバイスを移動させるよう整列されている。
別の態様において、微生物を検出するためのモジュール式システムが提供され、本システムは、少なくとも2つのモジュールであって、各モジュールは、微生物を検出するプロセスにおいて少なくとも1つの工程を実施する、モジュールと、培養デバイスと、1つのモジュールから別のモジュールへと培養デバイスの移動のためにモジュールを整列させるための連動する機構と、を含む。
更なる態様において、微生物を検出するためのモジュール式システムが提供され、本システムは、少なくとも2つのモジュールであって、各モジュールは、微生物を検出するプロセスにおいて少なくとも1つの工程を実施する、モジュールと、複数の培養デバイスと、を含み、少なくとも1つのモジュールは、培養デバイス上の微生物を検出する手段を含み、かつ少なくとも1つのモジュールは、複数の培養デバイスを収集するための手段を含む。
微生物を処理する及び/又は検出するためのモジュールも提供され、本モジュールは、ハウジング、培養デバイスを受容するためにハウジングの第1側面内に形成された第1スロット、モジュール内で処理する工程の実施に続いて、培養デバイスを排出するためにハウジングの第2側面内に形成された第2スロット及びモジュールを別のモジュールと整列させるための連動する機構を含む。
別の態様において、微生物を検出するための方法が提供され、本方法は、少なくとも2つのモジュールを提供する工程であって、このモジュールは、ハウジング、培養デバイスを受容するためにハウジングの第1側面内に形成された第1スロット、モジュール内で処理する工程の実施に続いて、培養デバイスを排出するためにハウジングの第2側面内に形成された第2スロット及びモジュールを別のモジュールと整列させるための連動する機構を含む、工程と、培養デバイスをモジュールの少なくとも1つの中に送る工程と、モジュールの少なくとも1つ内の培養デバイス内の微生物を検出する工程と、を含む。
別の態様において、サンプル内の微生物を検出するためのモジュール式システムが提供され、本システムは、第1モジュールから第2モジュールへと液体サンプルを移動させるよう整列されている第1及び第2モジュールと、液体サンプルと、少なくとも1つのサンプルリザーバユニットと、培養デバイスと、を含む。第1及び第2モジュールのそれぞれは、微生物を検出するために、サンプルを調製するプロセスにおいて少なくとも1つの工程を実施する。第1モジュールは、少なくとも2つのサンプルリザーバユニットを保持するよう構成されている。第2モジュールは、少なくとも1つのサンプルリザーバユニットから培養デバイスへと液体サンプルを移動するよう構成されている。
別の態様において、サンプル内の微生物を検出するためのモジュール式システムが提供され、本システムは、培養デバイスと、1つ以上の条件が培養デバイス内に存在するかどうかを決定するために、分析情報を使用するデータプロセッサと、データプロセッサのための分析情報を提供するためのモジュールと、を含む。このモジュールは、培養デバイスを分析するための、及び(データプロセッサのために)分析情報を提供するための検出器を含むハウジング、培養デバイスを受容するためにハウジングの第1側面内に形成された第1スロット、培養デバイス内に1つ以上の条件が存在するとき、ハウジングから培養デバイスを排出するためにハウジング内に形成された第2スロット及び培養デバイス内に1つ以上の条件が存在しないとき、ハウジングから培養デバイスを排出するためにハウジング内に形成された第3スロットを含む。
別の態様において、サンプル内の微生物を処理する、及び/又は検出するためのモジュール式システムが提供され、本システムは、培養デバイスと、液体サンプルを含むサンプルリザーバユニットを保持するよう構成された第1モジュールと、液体サンプルを培養デバイスに移動するよう構成された第2モジュールと、ハウジング及び検出器を含む第3モジュールと、前述の2つ以上のモジュールを整列させるための連動する機構と、を含む。第3モジュールは、培養デバイスを受容するためにハウジング内に形成された第1スロット及び培養デバイスをハウジングから排出するためにハウジング内に形成された第2スロットを含む。
別の態様において、微生物を検出するための方法が提供され、本方法は、培養デバイスと、液体サンプルと、少なくとも2つのサンプルリザーバユニットを保持するよう構成された第1モジュール、液体サンプルを培養デバイスへ移動するよう構成された第2モジュール、ハウジング及び検出器を含む第3モジュールから選択される少なくとも2つのモジュールと、を提供する工程を含む。第3モジュールは、培養デバイスを受容するためにハウジング内に形成されている第1スロット及び培養デバイスをハウジングから排出するためにハウジング内に形成されている第2スロットを更に含む。本方法は、モジュールの少なくとも1つ内の培養デバイス内の微生物を検出する工程を更に含む。
別の態様において、微生物を検出するための方法が提供され、本方法は、培養デバイス、液体サンプル、1つ以上の条件が存在するかどうかを決定するための分析情報を使用するデータプロセッサ及び少なくとも2つのモジュールを提供する工程を含む。第1モジュールは、培養デバイスを分析するための及び分析情報を提供するための検出器を含む。ハウジングは、ハウジング内に培養デバイスを受容するために形成された第1スロットと、1つ以上の条件が存在する場合、培養デバイスをハウジングから排出するためにハウジング内に形成された第2スロットと、1つ以上の条件が存在しない場合、培養デバイスをハウジングから排出するためにハウジング内に形成された第3スロットと、を含む。本方法は、培養デバイス内の微生物を検出する工程と、1つ以上の条件が培養デバイス内に存在するかどうかを決定するためにデータプロセッサを使用する工程と、1つ以上の条件が存在する場合、培養デバイスを第2スロットから排出する工程と、を更に含む。所望により、本方法は、1つ以上の条件が存在しない場合、培養デバイスを第3スロットから排出する工程を更に含む。
用語「好ましい」及び「好ましくは」は、特定の環境において特定の利益を供する可能性がある発明の実施形態を示す。しかしながら、同様又は他の環境において、他の実施形態が好ましい可能性もある。更に、1つ以上の好ましい実施形態の詳細説明は、他の実施形態が有用でないことを示すものではなく、かつ本発明の範囲内から他の実施形態を排除することを意図するものではない。
用語「含む」及びこの変形は、明細書及び請求項内でこれらの用語が現れる箇所で、限定的な意味を有さない。
本明細書で使用するとき、「1つの(a)」、「1つの(an)」、「その(the)」、「少なくとも1つの」及び「1つ以上」は交換可能に使用される。よって、例えば「1つの(an)」内部プロセッサを含む読取器は、読取器は「1つ以上の」内部プロセッサを含むことができるということを意味すると解釈できる。
用語「及び/又は」は、列挙された要素の1つ若しくは全て又は列挙された要素の任意の2つ以上の組み合わせを意味する。
また、本明細書において、端点による数の範囲の列挙には、その範囲内に含まれる全ての数(例えば、1〜5には、1、1.5、2、2.75、3、3.80、4、5、等)を含む。
本発明の上記の「課題を解決するための手段」は、本発明の全ての各開示された実施形態又は全ての実施を説明することを意図したものではない。以下の説明は、例示的な実施形態をより具体的に実証する。本明細書にわたっていくつかの箇所で、実施例の一覧を通してガイダンスを提供するが、実施例は様々な組合せにおいて使用できる。それぞれの事例において、列挙された一覧は、代表的な群としてのみ役目を果たすのであって、排他的な一覧として解釈されるべきではない。
本発明は、以下に列挙される図面を参照して更に説明され、類似構造は、いくつかの図にわたって、類似番号によって参照される。
本発明の1つの実施形態による、自動モジュール式装置及びシステムの分解斜視図。 図1Aの組み立てられたモジュール式システムの斜視図。 外部コンピュータに連結されたモジュール式システムを含む、代表的なモジュール式システムのブロック図。 外部コンピュータに連結されたモジュール式システムを含む、別の代表的なモジュール式システムのブロック図。 外部コンピュータに連結されたモジュール式システムを含む、別の代表的なモジュール式システムのブロック図。 本発明の1つの実施形態による、自動モジュール式装置及びシステムの斜視図。 サンプル内の微生物の検出のために使用できる代表的なプロセスのブロック図。 図4のモジュール式装置及びシステムのサンプルリザーバモジュール及び液体処理モジュールの斜視図。 図6のサンプルリザーバモジュールの平面図。 図6の液体処理モジュールの複数のチャンバーの断面図。 図6の液体処理モジュールの複数のチャンバーの断面図。 図6の液体処理モジュールの複数のチャンバーの断面図。 図6の液体処理モジュールの複数のチャンバーの断面図。 図6の液体処理モジュールの複数のチャンバーの断面図。 図6の液体処理モジュールの複数のチャンバーの断面図。 モジュール式装置のスタッキングモジュール及び図6のシステムの斜視図。 図4のスタッキングモジュールによる、スタッキングトレイの正面図。 読取器モジュール及びモジュール式装置のモニター並びに図4のシステムの斜視図。 培養デバイス内で条件が存在するかどうかを決定するための代表的なプロセスのブロック図。
本発明の代表的な実施形態に関する以下の説明において、その一部を形成する添付図面の図が参照され、本発明が実施され得る特定の実施形態が実例として示されている。本発明の範囲から逸脱することなく他の実施形態が利用されてもよく、並びに構造的変更が行われてもよいことは理解されるであろう。
本発明と関連して、「上側」、「下側」、「上」、「下」などの相対位置の用語が使用されることがあるが、これらの用語は、その相対的な意味でのみ使用されていると理解されるべきである。例えば、本発明の装置と関連して使用されるとき、「上側」及び「下側」は、装置及びそれらのモジュールの対向する主要な側面を示すために使用することができる。実際の使用では、「上側」又は「下側」として記載される要素は、任意の方向又は位置において見出されてもよく、装置及び方法をいずれか特定の方向又は位置に限定するものとして考えられるべきではない。例えば、サンプル処理及び/又は検出モジュールの上面は、操作中は実際に、サンプル処理及び/又は検出モジュールの底面の下に配置されてもよい(しかし、上面はなお、底面からはサンプル処理及び/又は検出モジュールの対向する側上に見出されるだろう)。
本発明の好ましい実施形態は、例えば、ペトリフィルム(PETRIFILM)などの、培養デバイス上の微生物の検出のための具体的なプロセスを実施する、機能的モジュールの相互接続したモジュール式で、かつ拡張性のあるチェーンを含む。本明細書に記載されるモジュール式システムは、ユーザーが、自動化されるべきサンプルプロトコルの機能的な工程を選ぶことを可能にする。この判断は、サンプルのスループット、1検査当たりの費用、プロトコルの複雑性及び不変性並びにスペースなど、いくつかの要因に基づいて下すことができる。各モジュールが、容易に操作できる望ましいサイズであるので、モジュールの組立及び交換は、当該分野のユーザーによって実施することができる。
本発明の様々な態様は、多くの利点をもたらすことができる。例えば、本発明は、培養デバイスが、培養デバイス内の対象とする微生物のためのサンプルの分析において、それぞれのモジュールが機能を実施する複数のモジュールの中に、確実に挿入できるようにしてもいい。1つ以上のサンプルが収集されて、分析のために調製されて、インキュベートされて、生物学的病原体の量を特定するため又は数えるために撮像され、ないしは別の方法でスキャンされ、次いで、自動化された方法で並べられてもよい。特に、本明細書に記載されているモジュールの構成は、サンプルの、信頼性のある処理が確実に実施され得る方法で、培養デバイスの挿入及び位置決めを自動化することができ、それによって、かかる培養デバイスの自動スキャンの整合性を改善する。スキャンの自動化は、ユーザーのためにプロセスを簡略化することもできる。
本発明の様々な態様は、様々な培養デバイスで有用であってもよい。例えば、本発明は、増殖する生物学的病原体に対して、病原体の検出及び/又は算出を可能にするための種々のプレート様デバイス、例えば、薄型フィルム培養プレートデバイス、ペトリ皿培養プレートデバイス等と共に有用であり得る。したがって、用語「培養デバイス」は、本明細書において、生物学的病原体の検出及び/又は算出を可能にするのに適した培地を示すために広く使用される。多くのタイプの培地もまた、本発明に従って使用することができる。
モジュール式システム
モジュール式サンプル処理及び/又は検出システム10の一実施形態は、図1A及び1Bにおいて示されている。図1Aは、本発明の一実施形態による、モジュール式システム10の分解斜視図である。例示されているように、モジュール式システム10は、第1自動ローディングモジュール40aと、モジュール式インキュベータ14と、第2自動ローディングモジュール40bと、自動読取器50と、照合機55と、を含む。
一実施形態において、培養デバイス70の処理及び分析を容易にするために、複数の培養装置をローディングするためのモジュールが提供されている。培養デバイス70は、栄養培地72を含んでもよく、その中では特定の微生物が増殖することができ、これは図1Aにおいて、概して円形の領域として示されている。自動ローディングモジュール40aは、複数の培養デバイス70を収集し、かつ培地を自動ローディングモジュール40aと整列された次のモジュールの中にロードするよう構成されている。図1において、自動ローディングモジュール40aは、培養デバイスと整列され、この培養デバイスをモジュール式インキュベータ14の中にロードする。あるいは、自動ローディングモジュール40aは、培養デバイスを別のモジュール、例えば読取器50などの中に連続してロードしてもよい。
好ましい実施形態において、自動ローディングモジュール40aは、スタック76を形成するために、ユーザーによって複数の培養デバイス70がロードされるのを容認する。自動ローディングモジュール40aは、最大スループットを維持するために、要求された時間で、自動システムにより個々の培養デバイス70を送る。自動ローディングモジュール40aは、ユーザーの活動を自動モジュール式システム10の活動から一時的に隔離する。所望により、自動ローディングモジュール40aは、正確な方向並びに、モジュール式システム10の他のモジュールの中への培養デバイス70の挿入に関する一貫性を確実にする。
自動ローディングモジュール40aは、ユーザーに、1つ以上の下流のモジュールにおけるサンプル処理及び/又は検出工程の下流の自動化を中断させることなく、追加の培養デバイス70をロードさせる。実例として、自動ローディングモジュール40aは、上側でロードし(top load)、下側で送る(bottom feed)垂直方向にスタックされるモジュールとして機能することができる。
代替の実施形態において、生物スタック(biological stack)は、複数の培養デバイス70を保持するカートリッジ(図示せず)としてロードすることができる。カートリッジは、送る工程、インキュベートする工程、又は他のプロセスモジュールに対して、培養デバイス70の自動化を更に容易にすることができる。カートリッジの代表的な説明は、例えば、米国特許第5,573,950号及び同第5,744,322号を参照のこと。
自動ローディングモジュール40aは、ハウジング及び、培養デバイス70をローディングするための投入スロット15を含む。図1Aに示されるように、各モジュールは、培養デバイス70を受容するための投入スロット15を画定するハウジングを含む。ガイド機構もまた、各モジュール内で、培養デバイス70のモジュールの中への挿入及びモジュール間での移動を補助するために形成されてもよい。モジュールは、排出スロット(図示せず)も含み、それを介して培養デバイス70は、別のモジュールの中に排出されるか、又はモジュール式システム10の外へ排出される。例えば、様々な電動式ローラーは、培養デバイスを把持し、培養デバイスを様々なモジュールの中へと引き込むことができる。しかしながら、ローラーの代わりに、他のタイプの移送機構もまた使用することができる。
モジュールのハウジングは、任意の好適な材料(単数)又は材料(複数)で作製されてもよいということは理解されるべきである。好適な材料の例には、例えば、ポリマー材料(例えば、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリエチレン等)、金属(例えば、金属箔)等を挙げることができる。モジュールのハウジングのために選択される材料は、選択された環境条件に対して、例えば、空気、水及び/又は他の微生物等への曝露の防止などの良好なバリア特性を示すことが好ましい場合もある。本発明のプロセスモジュールに関連して、使用に適用できる好適な製造技法/材料の他の実施例は、例えば、米国特許第7,298,885号、米国特許出願公開第2005/0053265号(グレイスル(Graessle)ら)、同第2006/0285539号(エデン(Eden))及び米国特許第5,403,722号に記載されていることがある。
図1A及び1Bに示されているように、自動ローディングモジュール40aは、培養デバイス70をモジュール式インキュベータ14の中に送る。培養デバイス70は、自動ローディングモジュール40aから下側投入スロット15を通って、モジュール式インキュベータ14の中に送られる。モジュール式インキュベータ14は、十分な生物学的増殖のために好適な培養デバイス70のインキュベーションを、所望によりモジュール式インキュベータ14内の独立した、温度管理された1つ以上のコンパートメントで共に実施する。
図1Aで示されているように、モジュール式インキュベータ14は、培養デバイス70を第2自動ローディングモジュール40bの中へ分配する。第2自動ローディングモジュール40bは、自動ローディングモジュール40aと同一であることができ、かつ自動ローディングモジュール40aと同様な機能を実施することができる。あるいは、モジュール式インキュベータ14は、以下に記載されている読取器50など、別のモジュールの中に培養デバイス70を送ることができる。
第2自動ローディングモジュール40bは、培養デバイス70内の微生物を検出するために、培養デバイス70を読取器50に送る。好ましい実施形態において、読取器50は、ハウジング及び、培養デバイスがハウジング内にあるとき、培養デバイス70内に存在した場合、微生物を検出するための検出デバイスを含む。読取器は、培養デバイス70を読取器50の中に引き込むための電動ローラーなどの移送機構及び、培養デバイスが読取器50内の検出位置に引き込まれたときに検出するための1つ以上のセンサを更に含んでもよい。センサは読取器50を介して処理フローを制御することができる。センサは光学センサ又は増殖プレートを検出することができる、任意の他のタイプのセンサを含んでもよい。読取器50内のセンサは、例えば、グレイスル(Graessle)らによる米国特許出願公開第2005/0053265号に記載されているスキャン位置など、培養デバイス70の異なる部分をスキャンするために複数の位置で培養デバイスの検出及び位置決めを容易にするために、更に配置することができる。
培養デバイス70の検出及び位置決めを容易にするために、読取器50内に又は他のモジュール内にセンサを配置することができる。例えば、センサは、バーコードなどの表示の画像を培地上に生成又は記録するために検出されてもよい。適切なスキャン及び画像処理ルーチンが選択できるように、表示は、プレート若しくはプレートのタイプ、サンプルのタイプ及び/又はサンプルの他の表示を識別してもよい。例えば、表示に基づいて、培養デバイス70上の生物学的増殖(例えば、微生物のコロニー)を計数するために、異なる処理ルーチンが実施されてもよい。
好ましい実施形態において、読取器50は、挿入された培養デバイス70の1つ以上の画像を生成するための二次元単色カメラなど、撮像装置を格納する。更に、読取器50は、撮像中に培養デバイス70の前側及び後側を照明するための様々な照明器を格納してもよい。照明器は、1つ以上の色で培養デバイス70を照明することができ、培養デバイス70の1つ以上の画像が生成され、次いで分析されて、例えば、米国特許第7,298,885号及び米国特許出願公開第2005/0053265号(グレイスル(Graessle)ら)に記載のように、栄養培地72上の細菌計数を決定することができる。いくつかの実施形態において、読取器50は、米国特許第7,298,885号及び米国特許出願公開第2005/0053265号(グレイスル(Graessle)ら)に記載のように、異なる画像処理プロファイルに従って、異なる培養デバイスの画像を処理してもよい。
例として、培養デバイス70は、3Mによって販売されている商品名ペトリフィルム(PETRIFILM)プレートのような特定のタイプの栄養培地72を含んでもよい。培地72は、例えば、好気性細菌、大腸菌、大腸菌群、腸内細菌、酵母、かび、黄色ブドウ球菌、リステリア、カンピロバクター菌等を含む、一般に食物汚染に関連する、細菌又は他の生物学的病原体の急速な増殖及び検出を容易にするために利用することができる。
読取器50は、培養デバイスの分析の進捗又は結果をユーザーに表示するためのディスプレイスクリーン(図示せず)など、他の機能を含んでもよい。他の機能は、例えば、各モジュールへのアクセスを容易にすることができる、ヒンジで連結されたドアを含んでもよい。
いくつかの実施形態において、読取器50は、培養デバイス70の検出結果を分析するための内部プロセッサを含む。他の実施形態において、しかしながら、画像の処理は、読取器50の外部で、例えば、デスクトップ・コンピュータ、ワークステーション又は図2、3A及び3Bを参照して、以下に更に記載されているようなもの等で生じる。後者の場合、読取器50は、読取器50を別のコンピュータに通信可能(communicatively)に連結させるインターフェースを含んでもよい。
図1A及び1Bを再び参照すると、読取器50内で検出工程が完了したとき、読取器50は、培養デバイス70を照合機55の中に送る。読取器50など、その機能のために設けられた1つ以上のモジュール内で、検出工程が実施された後、照合機55は培養デバイス70を整理する。ユーザーは、培養デバイス70の照合のために、照合されたスタック76の中への分類基準を設定することができる。分類基準の例は、サンプルの由来、培地プレートのタイプ、CFU列挙範囲、検査日、培地の数等であってもよい。
モジュール間の培養デバイスの移動において、モジュール間の移動を容易にするための及び/又は望ましくない環境条件から培養デバイス70の完全性を維持するための機能が含まれてもよい。図1に示されているような好ましい実施形態において、モジュールは連動する機構82と共に設計されている。連動する機構82は、機械的、電気的、又は光学的であってもよい。好ましくは、連動する機構82は、使用中にモジュールの誤った整列を防止する、ユーザーがモジュールを連動するための、具体的な配置をもたらす。
例として、連動する機構82には、モジュールハウジングの表面から突き出て、別のモジュール内で適合する形状の対応する凹部と共に整列するよう設計された、形成された凸部が挙げられる。図1A及び1Bにおいて三角形、六角形及び円形の凸部として示されているが、当業者は対応する分離したモジュールの凹部と嵌合する形状をもたらすことができる、任意の形状を凸部上に使用することができる。代替の実施形態において、連動する機構は特定の光学的又は電気的信号の認識によって嵌合してもよい。
連動する機構82は、培養デバイスの、適合するモジュールの接続、整列及び移動を容易にする。好ましい実施形態において、連動する機構は、使用に関して所定の連続的な順序でモジュールを整列させ、サンプルの処理又は検出を阻止するか又は抑制するモジュールをユーザーが設定するのを防止する。例示として、図1Bは、自動ローディングモジュール40a、モジュール式インキュベータ14、第2自動ローディングモジュール40b、自動読取器50及び、対応するモジュール間の連動する機構82と整列された照合機55を有する、図1におけるモジュール式システム10の斜視図である。
本明細書において記載のように、プロセスモジュールのそれぞれは、好ましくは、サンプル材料上で又はサンプル材料を使用して、1つ以上のプロセスが実施されている間、培養デバイス70を保持するように適合されているプロセスチャンバーを含む。実施されてもよい、いくつかの可能性のあるプロセスの例には、複数のサンプルの収集、サンプルのローディング、サンプルの調製、サンプルのインキュベーション及びサンプル内の微生物の検出が挙げられる。
場合によっては、モジュールは、異なるプロセスモジュールで再使用するために設計されてもよい。他の場合には、モジュールは、1回の使用後に廃棄するために設計されてもよい。プロセスモジュールの取り付けは、場合によっては、恒久的であってもよく、すなわち、プロセスモジュールをこれを使用後に分離するために、プロセスモジュールのある部分、例えば、連動する機構82などを破壊する必要がある。
図2は、自動送り機モジュール202、モジュール式ラベル機204、サンプル調製モジュール206、インキュベーションモジュール208、自動読取器モジュール210及びスタッカー/照合機212を含む、代表的なモジュール式システム200のブロック図である。送り機モジュール202は、図1A及び1Bの自動ローディングモジュール40aに関して上記のように機能することができる。同様に、全ては図1A及び1B内において、インキュベーションモジュールは、モジュールインキュベータ14に関して上記ように機能することができ、自動読取器モジュール210は、読取器50に関して上記のように機能することができ、スタッカー/照合機212は、照合機55に関して上記のように機能することができる。
図2は、培養デバイス70に付加されるか、あるいは培養デバイス70上でモジュール式システム200に提供される表示を読み取り、付加し、ないしは別の方法で処理することができるモジュール式ラベル機204を更に含む。
サンプル調製モジュール206もまた設けられる。サンプル調製モジュールは、培養デバイス70上に栄養培地72を調製するために機能することができる。サンプル調製のための機能には、サンプルを組み合わせること及び操作すること、並びに栄養培地72上のサンプルの接種及び分配を含む。サンプル調製モジュール内でもたらされた機能は、培養デバイス70上の微生物の検出を実施するために必要な具体的な準備工程に合わせることができる。サンプル溶液は、使用される培養デバイスに準じて沈殿及び分散することができる。
図2は、1つ以上のモジュール内の処理工程の管理及び/又は自動読取器モジュール210によって生成された検出データの分析を実施する外部コンピュータ214を更に含む。外部コンピュータ214は、例えば、培養デバイス70の画像分析のためにプログラムされたマイクロプロセッサを含んでもよい。外部コンピュータ214は、パーソナルコンピュータ(PC)、デスクトップ・コンピュータ、ラップトップコンピュータ、携帯用コンピュータ、ワークステーション等を含んでもよい。外部コンピュータ214は、システム構成の維持、パフォーマンスログ及び、より高度なシステム通信などの機能を実施することができる。
システム200は、インターフェース216/218を介して外部コンピュータ214に連結されている。インターフェース216/218は、例えば、ユニバーサル・シリアル・バス(USB)インターフェース、ユニバーサル・シリアル・バス2(USB2)インターフェース、IEEE 1394ファイヤーワイヤー(Fire Wire)インターフェース、スモール・コンピュータ・システム(Small Computer System)インターフェース、アドバンス・テクノロジー・アタッチメント(Advance Technology Attachment)(ATA)インターフェース、シリアルATAインターフェース、ペリフェラルコンポーネントインターコネクト(PCI)インターフェース、従来のシリアル若しくはパラレルインターフェース等を含んでもよい。好ましい実施形態において、図2に示されるように、システム200は培養デバイスのモジュール間の移動など、スピードが重視される事象並びにホストコンピュータからのコマンド及びデータバス216の作動を調整するために、リアルタイムローカルコミュニケーションバス218上で通信し、自己同定する。
図3A及び3Bは、別の代表的なモジュール式システム300のブロック図である。図3Aにおいて、モジュール式システム300は、自動送り機モジュール302、モジュール式ラベル機304、インキュベーションモジュール308、バイオセンシング読取器モジュール310及びスタッカー/照合機312を含む。自動送り機モジュール302は、図1A及び1Bの自動ローディングモジュール40aに関して上記のように機能することができる。同様に、全ては図1A及び1B内において、インキュベーションモジュールは、モジュールインキュベータ14に関して上記のように、機能することができ、自動読取器モジュール302は、読取器50に関して上記のように機能することができ、スタッカー/照合機212は、照合機55に関して上記のように機能することができる。
図3Aは、培養デバイス70に付加されるか、あるいはモジュール式システム300内で処理された培養デバイス70上に提供される表示を読み取り、付加し、ないしは別の方法で処理することができるモジュール式ラベル機204を更に含む。図3Bは、自動送り機モジュール302及びバイオセンシング読取器モジュール310のみを含む、最小限のモジュールを有する、代替のモジュール式システム300を示す。
図3A及び3Bは、1つ以上のモジュール内で、処理プロセスの管理及び/又は読取器モジュール310によって生成された検出データの分析を実施する外部コンピュータ314を更に含む。外部コンピュータ314は、例えば、培養デバイス70の画像分析のためにプログラムされたマイクロプロセッサを含んでもよい。外部コンピュータ314は、パーソナルコンピュータ(PC)、デスクトップ・コンピュータ、ラップトップコンピュータ、携帯用コンピュータ、ワークステーション等を含んでもよい。外部コンピュータ314は、システム構成の維持、パフォーマンスログ及び、より高度なシステム通信などの機能を実施することができる。パフォーマンス機能のためのソフトウェアは、ユーザーのソフトウェア320、システム制御ソフトウェア322、被検査サンプル表示ソフトウェア(例えば、サンプルの源を認識する、ないしは別の方法で示すための)などの外部コンピュータ314上にロードすることができ、これは所望により、被検査サンプル表示読器330によって外部システム300に読み取ることができる。培養デバイス及び検出プロセスによって、外部コンピュータ314は、データベース・ソフトウェア326及び列挙ソフトウェア324を含むことができる。
システム300は、インターフェース316/318を介して外部コンピュータ314に連結されている。インターフェース316/318は、例えば、ユニバーサル・シリアル・バス(USB)インターフェース、ユニバーサル・シリアル・バス2(USB2)インターフェース、IEEE 1394ファイヤーワイヤー(Fire Wire)インターフェース、スモール・コンピュータ・システム・インターフェース(Small Computer System Interface)(SCSI)、アドバンス・テクノロジー・アタッチメント(Advance Technology Attachment)(ATA)インターフェース、シリアルATAインターフェース、ペリフェラルコンポーネントインターコネクト(PCI)インターフェース、従来のシリアル若しくはパラレルインターフェース等を含んでもよい。好ましい実施形態において、図3A及び3Bに示されるように、システム300は培養デバイス70のモジュール間の移動など、スピードが重視される事象並びにホストコンピュータからのコマンド及びデータバス316の作動を調整するために、リアルタイムローカルコミュニケーションバス318上で通信し、自己同定する。
図3A及び3Bに示されているように、ネットワークサーバー334へのインターネットの接続性332は、顧客利用状況ソフトウェア338で、遠隔サービス、サービス費用の縮小及び顧客の使用傾向(例えば、プレートタイプ、使用パターン及び意図せぬ反応など)のモニタリングのために使用することができる。遠隔診断336は、構成要素の不具合及び、洗浄などの定期的なメンテナンスを予測するためにシステムのパフォーマンスが遠隔的にモニターできるので、更にサービス費用を抑えるために使用することができる。ソフトウェア更新などの操作変更は、遠隔的になすこともできる(例えば、ファームウェアのリフラッシュ(reflash))。
システム300は、制限された分散人工モデル(limited distributed intelligence model)に基づくことができる。システム300の十分な管理は、ローカルな機能を確実にするための対応のモジュールに、ローカル的に分担することができる。階層的管理は、ホストアプリケーション及びグラフィカル・ユーザー・インターフェースを実行する外部コンピュータ314及び/又はネットワークサーバー334から行うことができる。これらのアプリケーションは様々な既知のオペレーティングシステムによって(例えばdll、ウィンドウズ等)によってリンクできる。
本開示は、サンプル内の微生物を検出するためのモジュール式システムを提供する。本モジュール式システムは、その中に少なくとも2つのモジュール、少なくとも3つのモジュール又は少なくとも4つのモジュールが、サンプルを処理し、微生物を検出するために組み合わされてもよいシステムを形成することができる、個々のモジュールを含む。任意の所定のモジュールが、サンプルを処理する及び/又は微生物を検出するためのシステムを提供するために、任意の他のモジュール(単数)若しくはモジュール(複数)と組み合わされてもよい。
モジュール式サンプル処理及び/又は検出システム10の実施形態は、図4に示されている。図4は、本発明の実施形態による、モジュール式システム10の斜視図である。例示されているように、モジュール式システム10は、サンプルリザーバモジュール20、液体処理モジュール30、自動ローディングモジュール40、読取器モジュール50及び任意のディスプレイ60を含む。モジュール式システム10と共に使用される培養デバイス70もまた、図4に示されている。
図4に示されているモジュール式システム10などのモジュール式システムは、サンプルを調製する及び/又はサンプル内の微生物を検出するプロセスにおいて多くの工程を実施するために使用することができる。図5は、微生物の存在のためにサンプルを調製し、分析するための代表的なプロセスのブロック図を示す。プロセス工程は、a)サンプルリザーバのためのラベルを印刷すること、b)所望によりサンプルを希釈すること、c)サンプル又は希釈されたサンプルで培養デバイスを接種すること、d)培養デバイスにラベルすること、e)培養デバイスをスタッキングトレイに移動すること、f)スタッキングトレイをインキュベータに移動すること、g)スタッキングトレイを読取器に取り付けること、h)培養デバイスをスタッキングトレイから自動読取器に送ること、i)培養デバイスを読み取ること及び/又は培養デバイス内のコロニーを計数すること、j)自動読取器からのデータを入力し、データ保存デバイスの中に保存すること、並びに、k)培養デバイスが自動読取器から排出されたとき、培養デバイスを分類すること、を含むことができる。本発明のモジュール式システムは、前述のプロセス工程の少なくとも2つ、少なくとも3つ、少なくとも4つ、少なくとも5つ、少なくとも6つ、少なくとも7つ、少なくとも8つ又は少なくとも9つを実施することができる。図4のモジュール式システムは、図5内で点線によって示されている2つの箱内に包囲される最小限のプロセス工程で実施することができる。
モジュール間の培養デバイス70の移動において、機能(例えば、保護カバー、陽圧、エアーカーテン)は、望ましくない環境的な状態からモジュール及び/又は培養デバイス70を保護するために含まれてもよい。上記のようにモジュールは連動する機構と共に設計することができる。連動する機構は、機械的、電気的又は光学的であってもよい。好ましくは、連動する機構は、使用中にモジュールの誤った整列を防止する、ユーザーがモジュールを連動するための、具体的な配置9をもたらす。
例として、機械的な連動する機構には、モジュールハウジングの表面から突き出て、別のモジュール内で適合する形状の対応する凹部と共に整列されるよう設計された、形成された凸部が挙げられる。図1A及び1Bにおいて三角形、六角形及び円形の凸部として示されているが、当業者は、対応する分離したモジュールの凹部と嵌合する形状をもたらすことができる任意の形状を凸部上に使用することができる。代替の実施形態において、連動する機構は特定の光学的又は電気的信号の認識によって嵌合してもよい。
連動する機構は、培養デバイスの、適合するモジュールの接続、整列及び移動を容易にする。好ましい実施形態において、連動する機構は、使用に関して所定の連続的な順序でモジュールを整列させ、サンプルの処理又は検出を阻止するか又は抑制するモジュールをユーザーが設定するのを防止する。
本明細書において記載のように、プロセスモジュールのそれぞれは、好ましくは、培養デバイス70を、かかるデバイス上で1つ以上のプロセスが実施されている間、保持するよう適合されているプロセスチャンバー及び/又は表面を含む。実施されてもよいいくつかの可能性のあるプロセスの例は、複数のサンプルの収集、サンプルのローディング、サンプルの調製、サンプルのインキュベーション及びサンプル内の微生物の検出が挙げられる。
場合によっては、モジュールは、異なるプロセスモジュールで再使用するために設計されてもよい。他の場合には、モジュールは、1回の使用後に廃棄するように設計されてもよい。プロセスモジュールの取り付けは、場合によっては、恒久的であってもよく、すなわち、プロセスモジュールをこれを使用後に分離するために、プロセスモジュールのある部分、連動する機構などを破壊する必要がある。
特定の実施形態において、流体サンプルは食物又は飲料を含む。微生物分析のための食物サンプルの調製方法は既知である。既知の、多量の食物材料(例えば、25グラム)を比較的多い容量の希釈剤(例えば、225ミリリットル)内に懸濁させることを含む、食物サンプルのためのサンプルの調製方法のいくつかは既知である。サンプルは、ブレンド又は攪拌(stomaching)など激しい混合プロセスを実施し、比較的均一な懸濁液を形成する。サンプルはしばしば、ストマックカーバックと呼ばれる、プラスチックのサンプルリザーバ内で処理される。本開示のデバイスは、懸濁した微粒子の量又はサンプルの粘度が、液体の移動及び/又は微生物の検出プロセスを大きく阻害しないという条件で、食物又は飲料の液体サンプルを分析する方法を提供する。微生物に関して定期的に検査されている食物の非限定的な例には、肉(例えば、ひき肉、鶏肉、魚、魚介類)、生の又は加工された農産物(例えば、果物、野菜)、乳製品(例えば、牛乳又は乳製品、乳清、チーズ)並びに飲料(例えば、牛乳、水、果汁、野菜ジュース、お茶)が挙げられる。
いくつかの実施形態において、処理されるべき、及び分析されるべきサンプルは、水体からのサンプルを含む。かかる水体の非限定的な例には、表面水、ヒト若しくは動物が消費するための水並びに工業プロセスのために使用される水が挙げられる。表面水には、海、湖、川、用水路、池、貯水池、水路等が挙げられる。プロセス水には、地方自治体又は工業目的で使用される水、例えば、洗浄、洗浄、すすぎ、冷却塔、水処理汚水槽等が挙げられる。代表的な洗浄プロセスは、ヒト若しくは動物消費用の肉又は農産物の洗浄、すすぎ及び殺菌などの食物加工プロセスが挙げられる。
他の実施形態において、本発明のデバイス及び方法は、例えば、溶液、混合物、ホモジネート又は食品の液体懸濁液、飲料及び薬用製品など、処理及び微生物検出が可能である、任意の液体サンプルを収集し、分析するために使用される。特定の実施形態において、液体サンプルは、砂糖、塩又はタンパク質など、1つ以上の溶解溶質を含む。他の実施形態において、液体サンプルは、アルコール又は界面活性剤などの、1つ以上の溶媒を含む。溶媒又は界面活性剤と共にサンプルは、溶媒若しくは界面活性剤が、液体の移動及び/又は微生物の検出を大きく損なわない条件で、本発明に従って使用することができる。好ましくは、サンプルには、例えば、ピペットチップなど、サンプル処理機器を詰まらせる可能性のある、比較的大きな粒子材料(例えば、約1mmを超える直径)が実質的にない。
いくつかの実施形態において、本開示のデバイス及び方法は、環境又は臨床サンプル内の微生物を処理する、及び検出するために使用することができる。典型的に、環境又は医療サンプルは、微生物で汚染される恐れがある表面(例えば、カウンター(countertop)、床、皮膚、傷口)から残留物を収集するために、スワブ、スポンジ、ワイプ等を使用して収集される。収集デバイスは、ストマックバックなどのサンプルリザーバに移され、溶媒(例えば、標準方法緩衝剤(Standard Methods Buffer)、緩衝ペプトン水、緩衝食塩水若しくは蒸留水)と混合されるか、又は均質化され、微生物を溶媒の中に放出することができる。その後、溶媒は微生物の存在に関して分析することができる。
個々の液体サンプルは、ほとんど任意の数及び種類の微生物を含有してもよい。液体サンプル内の微生物の数は、殺菌状況にさらされたサンプルにおける1ミリリットル当たり0の生物体から、高度に汚染されたサンプルにおける1ミリリットル当たり約10までの生物体の範囲であってもよい。本発明のデバイス及び方法は、多種多様な細菌濃度を含有する液体サンプルの分析を提供する。
サンプルリザーバモジュール
図6は、本発明による、サンプルリザーバモジュール20の一実施形態を示す。サンプルリザーバモジュール20は、そこに支持ロッド22が旋回可能に取り付け可能である基部21を含むことができる。支持ロッド22は、当該技術分野において既知の(例えば、ベルト駆動、チェーン駆動、歯車駆動、若しくはねじ駆動、又は液体若しくはガス駆動インペラー)の多くの駆動機構(図示せず)のいずれかと直接的又は間接的に取り付けることができ、これは、支持ロッド22が軸Zの周りを旋回するための原動力を提供することができ、これによって、サンプルリザーバ27の相対位置を変える。代替の実施形態において、支持ロッド22は、基部21に固定して取り付けることができ、基部21は、駆動機構(図示せず)に直接的若しくは間接的に取り付けることができ、これは基部21が軸Zの周りを旋回させるための原動力を提供し、これによってサンプルリザーバ27の相対位置を変える。
サンプルリザーバモジュール20は、サンプルリザーバ27を支持するための任意のプラットフォーム25を含むことができる。プラットフォーム25は、サンプルリザーバ27の重量に耐える表面を提供することができ、サンプルリザーバ27が、比較的重いサンプル及び/又は比較的多い容量のサンプル懸濁溶液でロードされたときに伸縮できる材料から作製された場合、特に有用であり得る。
図7は、サンプルリザーバモジュール20の代替の実施形態の平面図を示す。この例示された実施形態は、任意のスペーサ23bを更に含み、これはサンプルリザーバ27を互いに間隔を空けた状態に維持することができ、プラットフォーム25に加えて、サンプルリザーバ27の容積及び/又は重量を更に支持することができる。図7は、プラットフォーム25、支持ロッド22、スペーサ23b及びクリップ23aも示し、これはサンプルリザーバ27を把持する。クリップ23aは、サンプルリザーバ27を、通常の使用中にクリップ23aからサンプルリザーバ27が予期せず開放するのを防ぐのに十分しっかりと、開放可能に把持すべきである。
図6の例示された実施形態において、サンプルリザーバ27は、ストマッカーバックなどのプラスチックバックを含む。サンプルリザーバ27は、図7に示されたクリップ23aなど、多くの様々な取り付け手段を介して指示ロッド22に取り外し可能に取り付けることができる。いくつかの実施形態において、各サンプルリザーバ27は、個々の取り付け手段を介して支持ロッド22に取り外し可能に取り付けることができる。代替の実施形態において、複数のサンプルリザーバ27は、単一の取り付け手段を介して支持ロッド22に取り外し可能に取り付けることができる。取り付け手段23aは、様々な構造体を含むことができ、そこからサンプルリザーバ28を支持ロッド22に固定することができる。取り付け手段23aの非限定的な実施例には、クランプ、クリップ、バネクリップ、フック、バネ、磁石及び真空源が挙げられる。また、図6には、サンプルリザーバ27に取り付けられているサンプル表示48が示されている。サンプル表示48は、自動表示読取器39によって読み取ることができる認証イベントを生成することができ、例えば、光(例えば、紫外線、可視線又は赤外線波長)で照明されたとき、観察する又は画像化することができる印刷された表示(例えば、接着性ラベル、バーコードラベル又はサンプルリザーバ27の上に直接印刷されたラベル)、エンボス加工された表示又は無線周波数表示(例えば、RFID)など多くの種々の形態で作製することができる。いくつかの実施形態において、異なるプロセスルーチン(例えば、希釈技法、1つのサンプル当たりの反復検査の数、使用された希釈剤、使用された培養デバイス70のタイプ等)は、表示読取器39によって培養デバイス70上に検出された表示48によって提供される情報に基づいて、培養デバイス70上の生物増殖を計数するために実施されてもよい。
サンプルリザーバモジュール20の要素は、任意の好適な材料(単数)又は材料(複数)で製造されてもよいということは理解されるべきである。好適な材料の例には、例えば、ポリマー系材料(例えば、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリエチレン等)、金属(例えば、金属箔)等が挙げられる。モジュールの要素のために選択される材料が、空気、水及び/若しくは他の微生物等への曝露による劣化又は汚染への耐性など、選択された環境条件に対して、良好なバリア特性を示すことが好ましい場合がある。可動部分のために選択される材料は、摩擦及び劣化を抑制するための潤滑剤に良好な耐性能及び/又は適合性を示すということが好ましい場合がある。基部21及び/又は支持ロッド22を旋回させるための駆動機構は(存在する場合は)、サンプルリザーバ27を処理するときに発生し得る水分又は汚染への曝露から保護されることが可能である。特定の好ましい実施形態において、基部21、支持ロッド22、取り付け手段23a、プラットフォーム25及び/又はスペーサ23bのために選択された材料は、耐性特性、抗菌特性又は抗微生物特性を有することができるか、あるいは、抗微生物及び/又は、蒸気消毒、70%のイソプロピルアルコールの溶液若しくは次亜塩素酸ナトリウムの溶液など、例えば、微生物汚染除去のために使用される材料又はプロセスによる劣化に対して耐性があるコーティングを有することができる。
液体処理モジュール
図6は、代表的な液体処理モジュール30も示す。液体処理モジュール30は、ハウジング31、エレベータ32、プロセスプラットフォーム33、カバー・リフター37、任意の廃棄物リザーバ38及び表示読取器39を含む。例示されている実施形態は、プロセスプラットフォーム33に取り付けられた表示読取器39を示す。代替の実施形態において、表示読取器39は、サンプルリザーバ27上に配置されたサンプル表示48を検出するために使用することができる、モジュール上の任意の位置(例えば、ハウジング31)で取り付けることができる。
プロセスプラットフォーム33は、その中に液体サンプル、希釈された液体サンプル及び/又は液体希釈剤を移動することができる複数のチャンバー34を含むことができる。特定の実施形態において、プロセスプラットフォーム33は、単一のチャンバー34を含むことができる。外部導管35は、液体(例えば、サンプル、希釈剤及び/又は試薬)、ガス(例えば、圧縮空気又は窒素)又は真空をプロセスプラットフォーム33に提供するために使用されてもよい。代替の実施形態において、前述の液体、ガス及び/又は真空は、ハウジング31から、プロセスプラットフォーム33を通って、チャンバー34の1つ以上の中に内部導管(図示せず)を通って通過するプロセスプラットフォームに提供されてもよい。図6には培養デバイス70(A)も示されている。
図6において、プロセスプラットフォーム33は、1つ以上の方向において、チャンバー34、表示読取器39及び/又はチップ36の動きをもたらように製造することができる。実験室のロボット、例えば、米国特許第5,646,069号及び同第6,027,691号に記載のタイプなどは、プロセスプラットフォーム33のために三次元の動きをもたらす代表的な機構を教示し、これらは本明細書において参照によりそれらの全体が組み込まれる。いくつかの実施形態において、エレベータ32は、プロセスプラットフォーム33の垂直運動をもたらすことができる。他の実施形態において、エレベータ32は、ハウジングの面31(ここから処理プラットフォーム33が延在する)に平行である垂直運動及び/又は水平運動をもたらすことができる。プロセスプラットフォーム33の動きは、例えば、サンプル表示48をスキャンすること、サンプルリザーバ27から液体サンプルを入手すること、使用済みのチップ36若しくはチャンバー34を廃棄物リザーバ38の中に廃棄すること及び/又は新しいチップ36又はチャンバー34を入手することを容易にすることができる。
チャンバー34は、上方端34U及び下方端34Uを有し、少なくとも2つの異なった開口部を備える中空体を含む。チャンバー34は、様々な寸法及び形状、例えば、図7に示されている円筒形状のチャンバーなどに形成することができる。図6におけるチャンバー34は、上方端34Uで開口部を有し、これは導管35と流体連通する。本明細書で使用するとき、用語「流体連通する」は、液体及び/又は気体などの流体が、例えば、真空又は空気(若しくは気体)若しくは圧縮空気(若しくは気体)のチャンバー34の中への導入を形成してチャンバー34の内容物を追い出すために、チャンバー34から一部又は全ての空気の一時的な除去を行いながら、チャンバー34と導管35との間のいずれかの方向に通過してもよいということを意味する。チャンバー34は、下方端部34Lで、そこから液体を導入及び/又は放出することができる開口部を有することができる。いくつかの実施形態において、チップ36(例えば、ピペットチップ)は、チャンバー34の下方端部34L内の開口部と流体連通して取り付けることができる。代替の実施形態において、チップ36は、チャンバー34の一体部分であってもよい。チャンバー34は、様々な液体容量を有してもよい。例えば、チャンバー34は、約0.1ミリリットル、約0.5ミリリットル、約1ミリリットル、約2ミリリットル、約5ミリリットル、約10ミリリットル、約25ミリリットル、約50ミリリットル又は約100ミリリットルの液体容量を有してもよい。
いくつかの実施形態において、プロセスプラットフォーム33は、1つのチャンバー34から他へ液体を通過させる流体の導管(図示せず)を含んでもよい。かかる流体の移動要素は、例えば、米国特許第5,646,069号及び同第6,027,691号に記載されている。よって、複数のチャンバー34を備えた液体処理モジュール30の流体要素は、サンプルの連続希釈を実施することができ、これによって、例えば、希釈されていないサンプル、al:10倍希釈サンプル及びal:100倍希釈サンプルをそれぞれ含む別個のチャンバーを提供する。
図(8)は、チャンバー34a〜34cの一実施形態及び液体処理(例えば、液体移動、希釈、試薬添加等)をもたらすマイクロ流体要素の断面の概略図である。図8のパネルAは、チャンバー34a〜34cの他の機能を可視化させるために、並びに、チャンバーの中への及びチャンバーの外への液体移動を可視化させるために、パネルB〜Fに含まれていない及び/又はラベルされていない詳細な要素を示す。
パネルA(図8)は、液体サンプル、チップ36、チェックバルブ3404を含む取水導管3402、チェックバルブ3408を含む移送導管3406、チェックバルブ3410を含む取水導管3412、チェックバルブ3416を含む通気孔3414、チェックバルブ3426を含む移送導管3428、チェックバルブ3424を含む取水導管3418及びチェックバルブ3422を含む通気孔3420を含む、サンプルリザーバ27を示す。取水導管3412及び3418は、少なくとも1つの液体リザーバ(図示せず)、圧縮空気若しくはガス源(図示せず)及び真空源(図示せず)と流体連通することができる。
図8のパネルAにおいて、液体サンプルは、チップ36を液体サンプルの中に挿入し、チェックバルブ3404、3408及び3410が開いており、かつチェックバルブ3416及び3426が閉じている間に、取水導管3412を介して、真空引きすることによって、チャンバー34aの中へ(矢印A1を参照)引きこまれる。例示されている実施形態において、チャンバー34aは、サンプルの10ミリリットルを保持するように構成されており、真空源は、サンプルリザーバ27からサンプル容量の21ミリリットルを引くよう制御されている。よって、サンプルの余剰の11ミリリットルは、移送導管3406を通って、チャンバー34bの中へ引きこまれる(矢印A2を参照)。
図8のパネルBに示されているように、チップ36はチャンバー34aに取り付けられている。チェックバルブ3408、3410及び3430は開けられており、チェックバルブ3404、3416及び3426は閉じられている。圧縮空気又は気体は、陽圧をもたらし、液体の容積(例えば1ミリリットル)をチャンバー34aから培養デバイス70の中へ放出する(矢印B1を参照)ために、取水導管3412を通って提供される。
次の工程において、図8のパネルCに示されているように、チェックバルブ3408は閉じられおり、チェックバルブ3410、3426及び3422は開けられている。99ミリリットルの希釈剤が取水導管3412を通って搬送され(矢印C1を参照)、チャンバー34b内のサンプルと混合され、これは99ミリリットルの容積を有する。したがって、余剰の11ミリリットルは、移送導管3428を通ってチャンバー34cの中へ移送される(矢印C2を参照)。
図8のパネルDに示されているように、チップ36はチャンバー34bに取り付けられている。チェックバルブ3410及び3432は開けられており、チェックバルブ3408及び3416は閉じられている。圧縮空気又は気体は、陽圧をもたらし液体の容積(例えば、1ミリリットル)をチャンバー34aから培養デバイス70の中へ放出する(矢印D1を参照)ために、取水導管3412を通って提供される。
次の工程において、図8のパネルEに示されているように、チェックバルブ3426は閉じられおり、チェックバルブ3424及び3422は開けられている。99ミリリットルの希釈剤が取水管3418を通ってチャンバー34cの中に移送され(矢印E1を参照)、そこで希釈剤は液体サンプルと混合される。
図8のパネルFに示されているように、チップ36はチャンバー34cに取り付けられている。この実施例において、チェックバルブ3426及び3422は閉じられ、チェックバルブ3424及び3434は開けられるだろう。圧縮空気又は気体は、陽圧をもたらし、液体の容積(例えば、1ミリリットル)をチャンバー34cから培養デバイス70の中へ放出する(矢印F1を参照)ために、取水導管3418を通って提供することができる。
前述の希釈プロセスにおいて記載されている流体要素及び容量は、液体処理モジュール30内で実施することができる、多くの様々な液体処理工程の一例を示しているということは理解されるべきである。他の実施形態において、搬送された液体の容積は、更に小さくできる(例えば、一桁分小さい)。他の実施形態において、搬送される液体の容量は、更に大きくすることができる。代替の実施形態は、希釈していないサンプルをチャンバー34a〜34cに搬送することを含むことができ、これによって、複数の培養デバイス70に、反復した希釈していないサンプルを搬送する能力をもたらすことができるということもまた理解されるべきである。取水導管3402、3412及び3418は、試薬、例えば栄養素、表示器、染色剤等を含有する液体をチャンバー34a〜34cに搬送し、サンプルと混合するために使用することができるということも理解されるべきである。
図6に戻って参照すると、液体サンプルがチャンバー34に搬送された(並びに所望により希釈された)後、全体の液体サンプル(又はその一部)は、チャンバー34から培養デバイス70へ分配することができる(すなわち、培養デバイス70は接種される)。カバー・リフター37は、液体サンプルを培養デバイスの内部に移送させるために、培養デバイス70を開けるのに使用することができる。カバー・リフター37は、様々な機構によって培養デバイス70のカバー70Aを持ち上げることができる。特定の実施形態において、カバー・リフター37は真空源(図示せず)を含んでもよく、これは、起動されたとき、カバー70Aをカバー・リフター37に可逆的に取り付けることができる。カバー・リフター37はその後、カバー70Aを持ち上げるために上昇することができ、これによって培養デバイス70の内部を露出させる。液体サンプルが培養デバイス70に分配された後、カバー70Aは下降することができ、真空を開放することができる。
代替の実施形態において、カバー・リフター37は、接着性チップ(図示せず)を含むことができ、これはカバー70Aと接触させたとき、カバー70Aに可逆的に取り付けることができる。カバー・リフター37はその後、上昇させることができ、これによって培養デバイス70の内部を露出させる。液体サンプルが培養デバイス70の中に分配された後、カバー・リフター37は、カバー70Aとの接着結合が破壊される点まで上昇させることができる。この実施形態において、カバー70Aからのカバー・リフター37の分離を容易にするために、培養デバイス70を液体処理モジュール30に固定することが好ましいであろう(例えば、真空によって)。カバー・リフター37は、機械的な電機子(図示せず)も含んでもよく、これは、カバー70Aを上昇させたり、下降させるプロセス中、カバー・リフター37を位置決めするのに使用することができる。
スタッキングトレイローディングモジュール
図9は、複数の培養デバイス70の処理及び分析を容易にするための自動ローディングモジュール40の一実施形態を示す。自動ローディングモジュール40は、複数の培養デバイス70を収集し、培養デバイス70をスタッキングトレイ42の中にロードするよう構成されている。自動ローディングモジュール40は、ハウジング41、スタッキングトレイ42、エレベータ44に取り付けられてもよいスタッカープラットフォーム43並びに、散布機47、ラベル機46及び/若しくは表示読取器49を含む場合があるスタッカープロセッサ45を含むことができる。いくつかの実施形態において、スタッカープラットフォーム43は、エレベータ44に取り付けることができる。
スタッカープラットフォーム43は、接種工程中に培養デバイス70を保持するために、液体処理モジュール30(図6)と連結して使用することができる。例えば、液体サンプルが液体処理モジュール30内のペトリフィルム(PETRIFILM)タイプの培養デバイス70の中に堆積された後、スタッカープラットフォーム43は、培養デバイス70をスタッカープロセッサ45の下に配置することができ、散布機47は接種を完了するために培養デバイス70と接触させることができる。スタッカープラットフォーム43はその後、ラベル機46に近接して動かすことができ、そこではサンプル表示48を培養デバイス70の上に貼り付ける、印刷する又はエンボス加工することができる。表示48は、自動表示読取器49によって読み取ることができる認証イベントを生成することができ、光(例えば、紫外線、可視線又は赤外線波長)で照明されたとき、観察されるか、又は画像化されることができる、例えば、印刷された表示(例えば、接着ラベル、バーコードラベル又は培養デバイス70の上に直接印刷されたラベル)、エンボス加工された表示又は無線周波数表示(例えば、RFID)などの多くの異なる形態で作製されてもよい。特定の実施形態において、培養デバイス70上の表示48は、例えば、サンプルタイプ、希釈剤、希釈係数、接種の日付及び時間、培養デバイス70のタイプ(例えば、総好気性細菌数、大腸菌群数、大腸菌数等)、作業者に関する情報並びに/又は、サンプル、検査、機器、培養デバイス70若しくは検査設備に関する任意の他の情報を含んでもよい。いくつかの実施形態において、異なる処理ルーチンは、表示読取器49によって培養デバイス70上に検出された表示48によって提供される情報に基づいて、培養デバイス70上の生物増殖を計数するために実施されてもよい。
培養デバイス70がラベルされた後、培養デバイス70上の表示48は、スタッキングトレイ42の中に培養デバイスを移動する前に、表示読取器49によって読み取られることが可能である。いくつかの実施形態において、培養デバイス70がスタッカープラットフォーム43からスタッキングトレイ42の中に移動されるとき、培養デバイス70上の表示48は、表示読取器49によってスキャンされる。培養デバイス70の移動は、その上に培養デバイス70が位置決めすることができるスタッカープラットフォーム43の移動によって完了させることができる。スタッカープラットフォーム43の移動は、当該技術分野において既知の多くの機械的駆動、例えば、歯車駆動、チェーン駆動、ベルト駆動、ネジ駆動等によって完了することができる。かかる移動の原動力は、例えば、ハウジング41内に配置されたモーター(図示せず)によって提供されてもよい。好ましくは、スタッカープラットフォーム43は、自動ローディングモジュール40内のモジュール式システム及び/又はスタッキングトレイ42の他のモジュール(例えば、サンプル処理モジュール)内の培養デバイスの正しい方向及び配置若しくは位置決めの一貫性を確実にする。
自動ローディングモジュール40は、ユーザーに、1つ以上の下流のモジュールにおけるサンプルの処理及び/又は検出の工程の上流の自動化を中断させることなく、追加の培養デバイス70をロードさせる。図のように、自動ローディングモジュール40のスタッカープラットフォーム43は、上側から送られる(top-fed)か、あるいは下側から送られる(bottom-fed)新しい培養デバイス70を含む新しい(すなわち、接種されていない)培養デバイス70又はカートリッジ送りシステム(例えば、米国特許第5,573,950号及び同第5,744,322号に記載のシステム)を受け入れることができる。新しい培養デバイス70を受容した後、スタッカープラットフォーム43は、接種のために培養デバイス70を、例えば、図6の液体処理モジュール30によって位置決めすることができる。
ハウジング41及び自動ローディングモジュール40の他の要素は、任意の好適な材料(単数)又は材料(複数)で作製されてもよいことは理解されるべきである。好適な材料の例には、例えば、ポリマー材料(例えば、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリエチレン等)、金属(例えば、ステンレス鋼、アルミニウム金属箔)等を挙げることができる。ハウジングのために選択される材料が、空気、水及び/若しくは他の微生物等への曝露の防止など、選択された環境条件に対して、良好なバリア特性を示すことが好ましい場合がある。可動部分のために選択される材料は、摩擦及び劣化を抑制するための潤滑剤に良好な耐性能及び/又は適合性を示すということが好ましい場合がある。本発明のプロセスモジュールと関連して、使用のために適用されてもよい好適な構造技術/材料の他の実施例は、例えば、米国特許第7,298,885号、米国特許出願公開第2005/0053265号(グレイスル(Graessle)ら)、同第2006/0285539号(エデン(Eden))及び米国特許第5,403,722号に記載されていてることがある。スタッカープラットフォーム43、エレベータ44及び/又はスタッカープロセッサ45の動きをもたらす駆動機構は、サンプルリザーバ27を処理するときに発生し得る、水分又は汚染への曝露からシールドされてもよい。特定の好ましい実施形態において、ハウジング41、スタッカープラットフォーム43、スタッカープロセッサ45及び/又はスタッキングトレイ42のために選択された材料は、耐性特性を有することができるか、あるいは微生物汚染除去のために使用される材料又はプロセス、例えば、蒸気、イソプロピルアルコール70%の溶液若しくは次亜塩素酸ナトリウムの溶液などによる劣化に対して耐性であるコーティングを有することができる。
図10はスタッキングトレイ42の一実施形態の正面図である。示されているように、スタッキングトレイ42は、少なくとも1つの棚及び、好ましくは、その上に培養デバイス70が配置できる複数の棚を所有することができる。この実施形態において、下側棚42Aは、培養デバイス70の全体幅にわたって連続した接触をもたらすことができる。あるいは、棚は、図10内の棚42Bによって示されているように、培養デバイス70の幅にわたって部分的な接触をもたらすことができる。棚42Aは、少なくとも1つ、少なくとも2つ、少なくとも3つ、少なくとも4つ、少なくとも5つ、少なくとも10、少なくとも15又は少なくとも20の培養デバイス70を保持するために、間隔を空けることができる。有利なことに、棚42Aは、培養デバイス70間若しくは培養デバイス70のスタック間で空間を提供することができ、これはスタッキングトレイ42がインキュベータの中に配置されたとき、熱伝達及び急速な温度平衡を促進することができる。特定の実施形態において、培養デバイス70の急速な温度平衡を更に促進するために、スタッキングトレイ42は、熱伝導性材料、例えば、アルミニウムなどから製造されてもよい。
センサ(図示せず)は、培養デバイス70の検出及び位置決めを容易にするために、液体処理モジュール30、自動ローディングモジュール40又は他のモジュール内に配置することができる。例えば、センサは表示の画像(例えば、バーコードなど)を媒体上に生成するか、又は記録するために使用されてもよい。
読取器モジュール
図11は、任意のディスプレイ60(例えば、モニター)の一実施形態と共に、読取器モジュール50の一実施形態の斜視図を示す。読取器モジュール50は、検出器(図示せず)ハウジング51、スロット53及び54並びに照合機55を含む。また、図11に示されているのは、矢印Aによって示されている方向に、ハウジング51の中に送られるスタッキングトレイ42及び、矢印Bによって示される方向にハウジング51から照合機55の中に排出される培養デバイス70である。
好ましい実施形態において、モジュール50は、挿入された培養デバイス70の1つ以上の画像を生成するための二次元単色カメラなどの撮像装置(検出器)を格納する。更に、読取器モジュール50は、撮像中に培養デバイス70の前側及び後側を照明するための様々な照明器を格納してもよい。照明器は、1つ以上の色で培養デバイス70を照明することができ、培養デバイス70の1つ以上の画像が、生成され、次いで分析されて、例えば、米国特許第7,298,885号及び米国特許出願公開第2005/0053265号(グレイスル(Graessle)ら)に記載されているように、培養デバイス70上の細菌計数を決定することができる。いくつかの実施形態において、読取器モジュール50は、米国特許第7,298,885号及び米国特許出願公開第2005/0053265号(グレイスル(Graessle)ら)に記載のように、異なる画像処理プロファイルに従って、異なる培養デバイス70の画像を処理することができる。検出器は、モジュール式システムの別の部分、例えば、実行可能なアルゴリズムを含むことができるデータプロセッサなどによって使用できる分析データを提供する。
例として、培養デバイス70は、3Mによって商品名ペトリフィルム(PETRIFILM)プレートで販売されている培養デバイスを含んでもよい。培養デバイス70は、例えば、好気性細菌、大腸菌、大腸菌群、腸内細菌、酵母、かび、黄色ブドウ球菌、リステリア、カンピロバクター菌等を含む、一般に食物汚染に関連する、細菌又は他の生物学的病原体の急速な増殖及び検出を容易にするために利用することができる。読取器モジュール50は、培養デバイス70の分析の進捗又は結果をユーザーに表示するためのディスプレイ60など、アクセサリ機能を含んでもよい。他の機能は、例えば、各モジュールへのアクセスを容易にするためのヒンジで連結されたドアを含んでもよい。
いくつかの実施形態において、読取器モジュール50は、培養デバイス70の検出結果を分析するための内部プロセッサを含む。他の実施形態において、しかしながら、画像の処理は、読取器モジュール50の外部で、例えば、デスクトップ・コンピュータ、ワークステーション等で生じる。後者の場合、読取器モジュール50は、読取器モジュール50を別のコンピュータと通信的に連結させるためのインターフェースを含んでもよい。
図11を再度参照すると、読取器モジュール50は、読取器モジュール50に関連した検出工程が完了したとき、培養デバイス70を照合機55の中に排出する。読取器モジュール50などの、その機能のために提供された1つ以上のモジュール内で、検出工程が実施された後、照合機55は培養デバイス70を整理する。培養デバイス70は、内部又は外部プロセッサによって実施された分析に従って、照合機55内で分別することができる。ユーザーは、培養デバイス70が少なくとも1つ以上のスタックの中へ順に並べられることができるように、プロセッサによって使用される少なくとも1つの基準を確立することができる。分別基準の例は、サンプルの由来、培地プレートタイプ、CFU列挙範囲、検査日、培地の数、検査結果条件(例えば合格、不合格、検査エラー、解釈不可能な結果又は再検査)であってもよい。
プロセッサは(例えば、アルゴリズムと共に)、条件が培養培地70内に存在するかどうかを決定するために使用することができる。条件は少なくとも1つの基準、例えば、サンプル識別子、検査識別子(例えば、検査のタイプ、検査サンプルの数、培養デバイス70内の培地のタイプ等)又は検査結果などによって決定されてもよい。図12は、どのようにプロセッサが、1つ又は恐らく1つ以上の条件が培養デバイス内に存在するかどうかを決定するために分析情報を使用することができるか、ということを示す代表的な実施形態のブロック図を示す。この実施例において、プロセッサは、検査結果のための条件を確定する予め設定した基準(例えば、培養デバイス内の20以下のコロニー形成単位(CFU))でプログラムすることができる。工程90において、培養デバイスは検出器によってスキャンされ、検出器は、プロセッサのための分析情報(例えば、CFU/培養デバイス)を提供する。工程91において、プロセッサは、分析情報を予め設定した基準と比較し、決定92がなされる。培養デバイスは、20 CFU以下を含有し、次いで、条件が存在し、培養デバイスは、読取器モジュール93のスロットAから排出される。培養デバイスが20超過のCFUを含有する場合は、条件は存在せず、培養デバイスは、読取器モジュール94のスロットBから排出される。
条件が存在するかどうかを決定するために、1超過の基準が使用されてもよいことが予想される。例えば、1つ目の基準は、培養デバイス内の混合された培養内の特定のタイプの細菌、例えば大腸菌(Escherichia coli)に基づいてもよく、2つ目の基準は、存在する大腸菌(E. coli)コロニーの数に基づいてもよい。条件を定義するために、組み合わせて使用されてもよい2つのほかの基準には、特定の細菌の存在及び特定のサンプルタイプ(例えば、乳製品、肉等)の存在が挙げられる。条件が存在するかどうかを決定するために、3つの基準、4つの基準又は5つの基準が使用されてもよいことも予想される。1を超える条件、例えば、少なくとも2つ条件、少なくとも3つの条件、少なくとも4つの条件若しくは少なくとも5つの条件が存在するかどうかを決定するために、1を超える基準が使用されてもよいということも予想される。
他のシステム要素
モジュール式サンプルプロセス及び/又は検出システムは、1つ以上のモジュール内での処理工程の管理及び/又は本明細書に記載のように、読取器モジュールによって生成された検出データの分析を実施する外部コンピュータを含むことができる。外部コンピュータは、例えば、培養デバイスの画像分析のためにプログラムされたマイクロプロセッサを含んでもよい。外部コンピュータは、パーソナルコンピュータ(PC)、デスクトップ・コンピュータ、ラップトップコンピュータ、携帯用コンピュータ、ワークステーション等を含むことができ、システム構成の維持、パフォーマンスログ及び高度なシステム通信などの機能を実施することができる。
モジュール式システムは、インターフェース、例えば、ユニバーサル・シリアル・バス(USB)インターフェース、ユニバーサル・シリアル・バス2(USB2)インターフェース、IEEE 1394ファイヤーワイヤー(Fire Wire)インターフェース、スモール・コンピュータ・システム・インターフェース(Small Computer System Interface)(SCSI)、アドバンス・テクノロジー・アタッチメント(Advance Technology Attachment)(ATA)インターフェース、シリアルATAインターフェース、ペリフェラルコンポーネントインターコネクト(PCI)インターフェース、従来のシリアル若しくはパラレルインターフェース等を介して外部コンピュータに連結することができる。好ましい実施形態において、モジュール式システムは、培養デバイスのモジュール内の位置決め及び/又は培養デバイスのモジュール間の移動並びにホストコンピュータからのコマンド及びデータバスオペレーティングなど、スピードが重視される事象を調整するために、リアルタイムローカルコミュニケーションバス上で通信し、自己同定する。
外部コンピュータは、1つ以上のモジュール内の処理工程の管理及び/又は読取器モジュールによって生成された検出データの分析を実施できる。パフォーマンス機能のためのソフトウェアは、ユーザーのソフトウェア、システム制御ソフトウェア、被検査サンプル表示ソフトウェア(例えば、サンプルの源を認識する、ないしは示す)などの外部コンピュータ上にロードすることができ、これは所望により、表示読取器の下でサンプルによって読み取ることができる。培養デバイス及び検出プロセスに応じて、外部コンピュータは、データベース・ソフトウェア及び列挙ソフトウェアも含むことができる。
モジュール式サンプルプロセス及び/又は検出システムは、インターネットに又は、サーバー若しくはリモートサーバーを介してインターネットにリンクさせることができる。このタイプのリンケージは、リモートサービス、サービスコストの低減及び顧客の使用の傾向(例えば、プレートのタイプ、使用パターン及び予期せぬ行動等)を顧客利用状況ソフトウェアでモニタリングするために使用することができる。遠隔診断は、要素の不具合及び洗浄などの定期的なメンテナンスを予測するために、システムの性能が遠隔でモニターできるため、サービスコストを更に抑えるために使用することができる。ソフトウェアの更新を含む操作的な変更もまた、遠隔でなすことができる(例えば、ファームウェアのリフラッシュ)。
モジュール式サンプルプロセス及び/又は検出システムは、制限された分散人工モデル(limited distributed intelligence model)に基づくことができる。システムの十分な管理は、ローカルな機能を確実にするための対応のモジュールにローカル的に取り付けることができる。階層的管理は、ホストアプリケーション及びグラフィカル・ユーザー・インターフェースを実行する外部コンピュータ及び/又はネットワークサーバーから行うことができる。これらのアプリケーションは様々な既知のオペレーティングシステムによって(例えば、dll、ウィンドウズ等)によってリンクできる。
方法
本発明のモジュール、モジュール式システム及び装置は、サンプル内の微生物を検出するための方法に使用することができる。本方法は、微生物を検出するためにサンプルを調製するための工程と、微生物を検出するための工程と、培養デバイス内に条件が存在するかどうかを決定するための工程と、を含むことができる。培養デバイス内に存在する条件は、サンプル内に存在する条件(すなわち、微生物汚染)の表示であってもよい。
一実施形態において、本方法は、培養デバイスと、液体サンプルと、1つ以上の条件が存在するかどうかを決定するために分析情報を使用するデータプロセッサと、少なくとも2つのモジュールと、を提供する工程を含む。少なくとも1つのモジュールは、培養デバイスを分析するための及び分析情報を提供するための検出器を含むことができる。検出器を含むモジュールは、その中にスロットが形成されるハウジングを更に含むことができる。第1スロットは、培養デバイスを受容するために形成されることができ、第2スロットは、1つ以上の条件が存在する場合、培養デバイスをハウジングから排出するために形成され得、第3スロットは、1つ以上の条件が存在しない場合、培養デバイスをハウジングから排出するために形成することができる。本方法は、培養デバイスを少なくとも1つのモジュールの中に送る工程と、培養デバイスを分析するために検出器を使用して、データプロセッサのために分析情報を提供する工程と、培養デバイス内に1つ以上の条件が存在するかどうかを決定する工程と、を更に含むことができる。本方法は、サンプルリザーバモジュールを提供し、その上にサンプルリザーバを保持する工程と、液体プロセス処理モジュールを提供し、その中に液体サンプルを移送する工程と、又はスタッキングトレイローダーモジュールを提供し、培養デバイスをその中のスタッキングトレイに移送する工程と、を更に含んでもよい。
モジュールの多くの実施形態が記載されている。それでも、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、様々な修正がなされてもよい。例えば、本明細書に記載されている1つ以上の特長が、他の記載されている特長と共に、若しくは特長なしで使用されてもよい。例えば、モジュールの1つ以上が削除されてもよい。これら及び他の実施形態は、以下の請求項の範囲内である。
本明細書で引用された全ての参照及び公開は、本明細書において、参照によりその全体において本開示の中に明確に組み込まれる。本発明の代表的な実施形態が記載され、参照は本発明の範囲内のいくつかの可能性のある変形になされる。本発明内のこれら及び他の変形及び修正は、本発明の範囲から逸脱することなく当業者に明らかであり、本発明は本明細書に説明される代表的な実施形態に限られないということは理解されるべきである。したがって、本発明は、以下に提供されている請求項及びその同等物によってのみ制限されるべきである。
実施形態
1.微生物を検出するためのモジュール式システムであって、このシステムは、
少なくとも2つのモジュールであって、各モジュールが、微生物を検出するプロセスにおいて少なくとも1つの工程を実施する、モジュールと、
培養デバイスと、を含み、
モジュールが、1つのモジュールから別のモジュールへと培養デバイスを移動させるよう整列されている、モジュール式システム。
2.微生物を検出するためのモジュール式システムであって、本システムは、
少なくとも2つのモジュールであって、各モジュールが、微生物を検出するプロセスにおいて少なくとも1つの工程を実施する、モジュールと、
培養デバイスと、
モジュールが、1つのモジュールから別のモジュールへと培養デバイスの移動を可能にするよう整列されている、連動する機構と、を含む、モジュール式システム。
3.微生物を検出するためのモジュール式システムであって、本システムは、
少なくとも2つのモジュールであって、各モジュールが、微生物を検出するプロセスにおいて少なくとも1つの工程を実施する、モジュールと、
複数の培養デバイスと、を含み、
少なくとも1つのモジュールが、培養デバイス上で微生物を検出するための手段を含み、かつ少なくとも1つのモジュールが、複数の培養デバイスを収集するための手段を含む、モジュール式システム。
4.連動する機構が、所定の連続的な順序にモジュールを整列させる、実施形態2に記載のシステム。
5.連動する機構が、機械的である、実施形態2に記載のシステム。
6.連動する機構が、電気的である、実施形態2に記載のシステム。
7.連動する機構が、光学的である、実施形態2に記載のシステム。
8.システムが、ホストコンピュータを更に含む、実施形態1〜3のいずれか1つに記載のシステム。
9.培養デバイス内で検出された生物学的病原体を定量化するプロセッサを更に含む、実施形態1又は2に記載のシステム。
10.モジュールの少なくとも1つが、培養デバイス内の生物学的病原体を撮像装置で読み取る読取器である、実施形態1又は2に記載のシステム。
11.撮像装置が、カメラを含む、実施形態10に記載のシステム。
12.サンプル内の微生物を検出するためのモジュール式システムであって、本システムは、
第1及び第2モジュールであって、各モジュールが、微生物を検出するために、サンプルを調整するプロセスにおいて少なくとも1つの工程を実施する、モジュールと、
少なくとも1つのサンプルリザーバユニットと、
培養デバイスと、を含み、
第1モジュールが、少なくとも2つのサンプルリザーバユニットを保持するよう構成されており、各ユニットが液体サンプルを含み、
第2モジュールが、液体サンプルを少なくとも1つのサンプルリザーバユニットから培養デバイス移動するよう構成されており、
モジュールが、第1モジュールから第2モジュールへと液体サンプルを移動させるよう整列されている、モジュール式システム。
13.サンプル内の微生物を検出するためのモジュール式システムであって、本システムは、
培養デバイスと、
1つ以上の条件が培養デバイス内に存在するかどうか決定するために、分析情報を使用するデータプロセッサと、
分析情報を提供するためのモジュールと、を含み、このモジュールは、
ハウジング、
培養デバイスを受容するためにハウジングの第1側面内に形成された第1スロット、
培養デバイス内に1つ以上の条件が存在するとき、ハウジングから培養デバイスを排出するためにハウジング内に形成された第2スロット、
培養デバイス内に1つ以上の条件が存在しないとき、ハウジングから培養デバイスを排出するためにハウジング内に形成された第2スロット及び
培養デバイスを分析するための検出器を含む、モジュール式システム。
14.微生物を処理する及び/又は検出するためのモジュール式システムであって、本システムは、
培養デバイスと、
液体サンプルを含むサンプルリザーバユニットを保持するよう構成された第1モジュールと、
液体サンプルを培養デバイスに移動するよう構成された第2モジュールと、
ハウジング及び検出器を含む第3モジュールであって、第1スロットが、培養デバイスを受容するためにハウジング内に形成されており、第2スロットが、培養デバイスをハウジングから排出するためにハウジング内に形成されている、第3モジュールと、
2つ以上の前述のモジュールを整列させるための連動する機構と、を含む、モジュール式システム。
15.培養デバイス内に1つ以上の条件が存在するかどうかを決定するために、少なくとも1つの予め設定した基準を使用するデータプロセッサを更に含む、実施形態14に記載のシステム。
16.第3モジュールが、培養デバイスをハウジングから排出するためにハウジング内に形成された第3スロットを更に含む、実施形態15に記載のシステム。
17.1つ以上の条件が存在するとき、培養デバイスが、ハウジングの第2スロットから排出される、実施形態15に記載のシステム。
18.1つ以上の条件が存在しないとき、培養デバイスが、ハウジングの第3スロットから排出される、実施形態15に記載のシステム。
19.システムが、ホストコンピュータを更に含む、実施形態12〜18のいずれか1つに記載のシステム。
20.少なくとも2つのモジュールを整列させるための連動する機構を更に含む、実施形態12〜19のいずれか1つに記載のシステム。
21.連動する機構が、可逆的に連動している、実施形態20に記載のシステム。
22.連動する機構が所定の連続的な順序にモジュールを整列させる、実施形態20に記載のシステム。
23.連動する機構が、機械的である、実施形態20に記載のシステム。
24.連動する機構が、電気的である、実施形態20に記載のシステム。
25.連動する機構が、光学的である、実施形態20に記載のシステム。
26.サンプルリザーバユニットが、表示を更に含む、実施形態12又は14に記載のシステム。
27.第1モジュールが、表示読取器を更に含む、実施形態12〜26のいずれか1つに記載のシステム。
28.第2モジュールが、サンプル分配器を含む、実施形態12又は14に記載のシステム。
29.サンプル分配器が、少なくとも1つの液体リザーバを更に含む、実施形態28に記載のシステム。
30.第2モジュールが、培養デバイス開封器、表示読取器、培養デバイス保管ユニット、培養デバイスラベル機、培養デバイスコンベヤー及び任意の2つ以上の前述の組合せからなる群から選択される要素を更に含む、実施形態12又は14に記載のシステム。
31.培養デバイス開封器が、真空源を含む、実施形態28に記載のシステム。
32.廃棄ステーションを更に含む、実施形態12又は実施形態14に記載のシステム。
33.第2スロット又は第3スロットが、ハウジングの第2側上に配置されている、実施形態13又は実施形態17に記載のシステム。
34.第2スロット及び第3スロットが、ハウジングの第2側上に配置されている、実施形態13又は実施形態17に記載のシステム。
35.微生物を処理する及び/又は検出するためのモジュールであって、このモジュールは、
ハウジング、
培養デバイスを受容するためにハウジングの第1側面内に形成された第1スロット、
モジュール内で処理工程の実施に続いて、培養デバイスを排出するために、ハウジングの第2側面内に形成された第2スロット及び
モジュールを別のモジュールと整列させるための連動する機構を含む、モジュール。
36.微生物を検出するための方法であって、本方法は、
実施形態35の少なくとも2つのモジュールを提供する工程と、
培養デバイスをモジュールの少なくとも1つの中に送る工程と、
モジュールの少なくとも1つ内の培養デバイス内の微生物を検出する工程と、を含む、方法。
37.微生物を検出するための方法であって、この方法は、
培養デバイス、液体サンプル、1つ以上の条件が存在するかどうかを決定するために分析情報を使用するデータプロセッサ及び少なくとも2つのモジュールを提供する工程であって、
第1モジュールは、
培養デバイスを分析するための及びデータプロセッサのために分析情報を提供するための検出器及び
ハウジングであって、培養デバイスを受容するためにハウジング内に形成された第1スロットと、1つ以上の条件が存在する場合、培養デバイスをハウジングから排出するためにハウジング内に形成された第2スロットと、1つ以上の条件が存在しない場合、培養デバイスをハウジングから排出するためにハウジング内に形成された第3スロットと、を含む、ハウジング、を含む、工程と、
培養デバイスをモジュールの少なくとも1つの中に送る工程と、
培養デバイスを分析するために検出器を使用して、データプロセッサのために分析情報を提供する工程と、
1つ以上の条件が培養デバイス内に存在するかどうかを決定するためにデータプロセッサを使用する工程と、を含む、方法。
38.サンプルリザーバモジュールを提供する工程と、その上にサンプルリザーバを保持する工程と、を更に含む、実施形態37に記載の方法。
39.液体処理モジュールを提供する工程と、その中の液体サンプルを移動する工程と、を更に含む、実施形態37又は38に記載の方法。
40.スタッキングトレイローディングモジュールを提供する工程と、その中に培養デバイスを移送する工程を更に含む、実施形態37〜39のいずれか1つに記載の方法。
モジュールの多くの実施形態が記載されている。それでも、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、様々な修正がなされてもよい。例えば、本明細書に記載されている1つ以上の機能が、他の記載されている機能と共に若しくは機能なしで使用されてもよい。例えば、モジュールの1つ以上が削除されてもよい。これら及び他の実施形態は、以下の請求項の範囲内である。
本明細書で引用された全ての参考文献及び公報は、参照によりその全体が本明細書に明示的に組み込まれる本発明の代表的な実施形態が論じられ、そして本発明の範囲内で可能ないくつかの変形が参照されている。本発明内のこれら及び他の変形及び修正は、本発明の範囲から逸脱することなく当業者に明らかであり、本発明は本明細書に説明される代表的な実施形態に限られないということは理解されるべきである。したがって、本発明は、以下に提供される特許請求の範囲及びその同価物によってのみ制限される。

Claims (35)

  1. 微生物を検出するためのモジュール式システムであって、前記システムは、
    少なくとも2つのモジュールであって、各モジュールが、前記微生物を検出するプロセスにおいて少なくとも1つの工程を実施する、モジュールと、
    培養デバイスと、を含み、
    前記モジュールが、1つのモジュールから別のモジュールへと前記培養デバイスを移動できるよう整列されている、モジュール式システム。
  2. 微生物を検出するためのモジュール式システムであって、前記システムは、
    少なくとも2つのモジュールであって、各モジュールが、前記微生物を検出するプロセスにおいて少なくとも1つの工程を実施する、モジュールと、
    複数の培養デバイスと、を含み、
    少なくとも1つのモジュールが、前記培養デバイス上の前記微生物を検出するための手段を含み、かつ少なくとも1つのモジュールが、前記複数の培養デバイスを収集するための手段を含む、モジュール式システム。
  3. 前記モジュールの少なくとも1つが、前記培養デバイス内の前記生物学的病原体を撮像装置で読み取る読取器である、請求項1に記載のシステム。
  4. 前記撮像装置が、カメラを含む、請求項3に記載のシステム。
  5. 前記培養デバイス内で検出された生物学的病原体を定量化するプロセッサを更に含む、請求項1又は2に記載のシステム。
  6. サンプル内の微生物を検出するためのモジュール式システムであって、前記システムは、
    第1及び第2モジュールであって、各モジュールが、前記微生物を検出するために、前記サンプルを調製するプロセスにおいて少なくとも1つの工程を実施する、モジュールと、
    少なくとも1つのサンプルリザーバユニットと、
    培養デバイスと、を含み、
    前記第1モジュールが、少なくとも2つのサンプルリザーバユニットを保持するよう構成されており、各ユニットが液体サンプルを含み、
    前記第2モジュールが、前記液体サンプルを前記少なくとも1つのサンプルリザーバユニットから前記培養デバイスへと移動するよう構成されており、
    前記モジュールが、前記第1モジュールから前記第2モジュールへと前記液体サンプルを移動させるよう整列されている、モジュール式システム。
  7. サンプル内の微生物を検出するためのモジュール式システムであって、前記システムは、
    培養デバイスと、
    1つ以上の条件が前記培養デバイス内に存在するかどうか判定するために、分析情報を使用するデータプロセッサと、
    前記分析情報を提供するためのモジュールと、を含み、前記モジュールが、
    ハウジング、
    前記培養デバイスを受容するために前記ハウジングの第1側面内に形成された第1スロット、
    前記培養デバイス内に前記1つ以上の条件が存在するとき、前記ハウジングから前記培養デバイスを排出するために前記ハウジング内に形成された第2スロット、
    前記培養デバイス内に前記1つ以上の条件が存在しないとき、前記ハウジングから前記培養デバイスを排出するために前記ハウジング内に形成された第3スロット、及び
    前記培養デバイスを分析するための検出器を含む、モジュール式システム。
  8. 微生物を処理する、及び/又は検出するためのモジュール式システムであって、前記システムは、
    培養デバイスと、
    液体サンプルを含むサンプルリザーバユニットを保持するよう構成された第1モジュールと、
    前記液体サンプルを前記培養デバイスに移動するよう構成された第2モジュールと、
    ハウジング及び検出器を含む第3モジュールであって、第1スロットが、前記培養デバイスを受容するために前記ハウジング内に形成されており、第2スロットが、前記培養デバイスを前記ハウジングから排出するために前記ハウジング内に形成されている、第3モジュールと、
    2つ以上の前述のモジュールを整列させるために連動する機構と、を含む、モジュール式システム。
  9. 前記培養デバイス内に1つ以上の条件が存在するかどうかを決定するために、少なくとも1つの予め設定した基準を使用するデータプロセッサを更に含む、請求項8に記載のシステム。
  10. 前記第3モジュールが、前記培養デバイスを前記ハウジングから排出するために前記ハウジング内に形成された第3スロットを更に含む、請求項9に記載のシステム。
  11. 前記1つ以上の条件が存在するとき、前記培養デバイスが、前記ハウジングの前記第2スロットから排出される、請求項9に記載のシステム。
  12. 前記1つ以上の条件が存在しないとき、前記培養デバイスが、前記ハウジングの前記第3スロットから排出される、請求項9に記載のシステム。
  13. ホストコンピュータを更に含む、請求項1〜12のいずれか一項に記載のシステム。
  14. 少なくとも2つのモジュールを整列させるために連動する機構を更に含む、請求項1〜13のいずれか一項に記載のシステム。
  15. 前記連動する機構が、可逆的に連動している、請求項14に記載のシステム。
  16. 前記連動する機構が、所定の連続的な順序で前記モジュールを整列させる、請求項14に記載のシステム。
  17. 前記連動する機構が、機械的である、請求項14に記載のシステム。
  18. 前記連動する機構が、電気的である、請求項14に記載のシステム。
  19. 前記連動する機構が、光学的である、請求項14に記載のシステム。
  20. 前記サンプルリザーバユニットが、表示を更に含む、請求項6又は7に記載のシステム。
  21. 前記第1モジュールが、表示読取器を更に含む、請求項6〜20のいずれか一項に記載のシステム。
  22. 前記第2モジュールが、サンプル分配器を含む、請求項6又は8に記載のシステム。
  23. 前記サンプル分配器が、少なくとも1つの液体リザーバを更に含む、請求項22に記載のシステム。
  24. 前記第2モジュールが、培養デバイス開封器を更に含む、請求項6又は8に記載のシステム。
  25. 前記第2モジュールが、表示読取器を更に含む、請求項6又は8に記載のシステム。
  26. 前記第2モジュールが、培養デバイス保管ユニットを更に含む、請求項6又は8に記載のシステム。
  27. 前記培養デバイス開封器が、真空源を含む、請求項23に記載のシステム。
  28. 廃棄ステーションを更に含む、請求項6又は請求項8に記載のシステム。
  29. 前記第2スロット又は第3スロットが、前記ハウジングの第2側面上に配置されている、請求項7又は請求項11に記載のシステム。
  30. 前記第2スロット及び第3スロットが、前記ハウジングの第2側面上に配置されている、請求項7又は請求項11に記載のシステム。
  31. 微生物を処理する及び/又は検出するためのモジュールであって、前記モジュールは、
    ハウジング、
    培養デバイスを受容するために前記ハウジングの第1側面内に形成された第1スロット、
    前記モジュール内で処理する工程の実施に続いて、前記培養デバイスを排出するために、前記ハウジングの第2側面内に形成された第2スロット及び
    前記モジュールを別のモジュールと整列させるための連動する機構を含む、モジュール。
  32. 微生物を検出するための方法であって、前記方法は、
    請求項31に記載の少なくとも2つのモジュールを提供する工程と、
    培養デバイスを前記モジュールの少なくとも1つの中に送る工程と、
    前記モジュールの少なくとも1つの内の前記培養デバイス内の前記微生物を検出する工程と、を含む、方法。
  33. 微生物を検出するための方法であって、前記方法は、
    培養デバイス、液体サンプル、1つ以上の条件が存在するかどうかを決定するために分析情報を使用するデータプロセッサ及び少なくとも2つのモジュールを提供する工程であって、
    第1モジュールは、
    前記培養デバイスを分析するための、及び前記データプロセッサのために分析情報を提供するための検出器、及び
    ハウジングであって、前記培養デバイスを受容するために前記ハウジング内に形成された第1スロットと、1つ以上の条件が存在する場合、前記培養デバイスを前記ハウジングから排出するために前記ハウジング内に形成された第2スロットと、1つ以上の条件が存在しない場合、前記培養デバイスを前記ハウジングから排出するために前記ハウジング内に形成された第3スロットと、を含むハウジング、を含む、工程と、
    前記培養デバイスを前記モジュールの少なくとも1つの中に送る工程と、
    前記培養デバイスを分析するために検出器を使用して、前記データプロセッサのために分析情報を提供する工程と、
    1つ以上の条件が前記培養デバイス内に存在するかどうかを決定するために前記データプロセッサを使用する工程と、を含む、方法。
  34. サンプルリザーバモジュールを提供する工程と、その上にサンプルリザーバを保持する工程と、を更に含む、請求項33に記載の方法。
  35. 液体処理モジュールを提供する工程と、その中に液体サンプルを移動する工程と、を更に含む、請求項33又は34に記載の方法。
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