JP6722687B2 - 微生物を増殖又は貯蔵するためのデバイス及びキット、並びにその製造及び使用方法 - Google Patents

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Description

本開示は、水膨潤性ゲル化剤を含む、微生物の増殖及び検出に有用なデバイスに関する。本開示は、上記デバイスの製造方法、キット、及びデバイスを使用して微生物を増殖又は貯蔵する方法にも関する。
グアーガム又はその他の天然ガムを低温可溶性ゲル化剤として使用する脱水微生物培養デバイスが知られている。天然ガムは、ほとんどの用途で良好に作用し、他の低温可溶性ポリマーと比較して優れたゲル化特性を有する。天然ガム使用の欠点として、一部の生物が天然ガムの糖鎖を代謝することができ、プレートの少なくとも一部の液化を生じることが挙げられる。更に、天然ガムは、プレートを除染又は滅菌するために一般的に使用されるレベルの電離放射線の下で分解する傾向がある。
それ故、微生物代謝、電離放射線等に対する耐性増大のような特徴を提供する微生物の増殖又は貯蔵のためのデバイスが依然として必要とされている。
微生物の増殖又は貯蔵のためのデバイス及び方法が提供される。第1の態様では、デバイスが提供される。より具体的には、第1層の表面の第1部分を有する第1層を含むデバイスが提供され、当該部分に第1の粘土を含む第1の水膨潤性ゲル化剤が固着されている。このデバイスは、第1層から分離可能で、第2層の表面の第1部分を有する第2層を更に含み、当該部分に第2の水膨潤性ゲル化剤が固着されている。
第2の態様では、デバイスの製造方法を提供する。当該方法は、表面を有する第1層を提供する工程と、第1の粘土を含む第1の水膨潤性ゲル化剤を第1層の表面の第1部分に固着する工程と、表面を有する第2層を提供する工程と、第2の水膨潤性ゲル化剤を第2層の表面の第1部分に固着する工程と、を含む。この方法は、第1層を第2層に積層する工程を更に含み、その際第1の水膨潤性ゲル化剤は、少なくとも部分的に第2の水膨潤性ゲル化剤と接触する。任意に、デバイスは、電離放射線を用いて除染又は滅菌される。
第3の態様において、試料中の少なくとも1種の微生物を検出及び計数する方法が提供される。当該方法は、第1の態様によるデバイスを提供する工程、第1層を第2層から分離する工程、少なくとも1種の微生物を含有する試料のアリコートを第1又は第2の水膨潤性ゲル化剤上に添加して、接種されたデバイスを形成する工程、第1層を第2層に再度積層する工程、及び接種されたデバイスをインキュベートする工程を含む。
第4の態様では、キットが提供される。キットは、第1の態様による少なくとも1つのデバイス並びに当該デバイス(複数可)を使用した少なくとも1種の微生物の検出及び計数に関する説明書を含む。
当該デバイス及び方法は、微生物の簡便かつ迅速な検出を可能にする。
微生物増殖デバイスの代表的な実施形態の上面斜視図(部分的に断面図)である。 微生物増殖デバイスの代表的な実施形態の上面斜視図(部分的に断面図)である。 図1のデバイスの断面図である。 基材層上に印刷された格子パターンを示す図2のデバイスの平面図である。 微生物増殖デバイスの層の代表的な実施形態の上面斜視図である。 ゲル化したヘクトライト粘土の構造の概略図である。 微生物増殖デバイスの層の代表的な実施形態の平面図(部分的に断面図)である。 微生物増殖デバイスの代表的な実施形態の断面概略図である。 微生物増殖デバイスの別の代表的な実施形態の断面概略図である。 微生物増殖デバイスの更なる代表的な実施形態の断面概略図である。 微生物増殖デバイスのなお更なる代表的な実施形態の断面概略図である。 上で識別された図面は、原寸大で描写されていない場合があるが、本開示の様々な実施形態を示している。また、[発明を実施するための形態]で言及されるように、他の実施形態も検討され得る。
微生物を増殖又は貯蔵するためのデバイス及び方法、並びにキット及びデバイスの製造方法が提供される。
端点によるいずれの数値範囲の列挙も、その範囲の端点、その範囲内の全ての数、及び述べられた範囲内のいずれのより狭い範囲をも含むことが意図される(例えば、1〜5は、1、1.5、2、2.75、3、3.8、4、及び5を含む)。本明細書及び実施形態で使用される量又は成分、特性の測定値などを表す全ての数は、別途記載のない限り、全ての場合において「約」という用語によって修正されることを理解されたい。したがって、特に指示がない限り、前述の明細書及び添付の実施形態の列挙において示す数値パラメータは、本開示の教示を利用して当業者が得ようとする所望の特性に依存して変化しうる。最低でも、請求項記載の実施形態の範囲への均等論の適用を限定する試みとしてではなく、報告される有効桁の数に照らして、通常の四捨五入を適用することにより、各数値パラメータは少なくとも解釈されるべきである。
以下の用語集の定義された用語について、特許請求の範囲又は明細書の他の箇所で異なる定義が提供されない限り、これらの定義が本出願全体に適用されるものとする。
用語集
明細書及び特許請求の範囲の全体を通して特定の用語が使用されており、大部分は周知であるが、いくらか説明を必要とするものもある。本明細書で使用されるとき、以下のとおりであると理解すべきである。
用語「1つの(a)」、「1つの(an)」、及び「その(the)」は、「少なくとも1つの」と同義に使用され、記載される要素のうちの1つ以上を意味する。
用語「及び/又は(and/or)」は、一方又は両方を意味する。例えば、表現「A及び/又はB」は、A、B、又はAとBとの組み合わせを意味する。
「集塊した」とは、通常、電荷又は極性により互いに保持し合っている一次粒子又は凝集粒子の弱い結び付きを指す。集塊粒子は、通常、例えば、液体中の集塊粒子の分散中に遭遇したせん断力によって、より小さな存在物に分解され得る。用語「凝集した」及び「凝集体」とは、例えば、化学的残基処理、化学的共有結合、又は化学的イオン結合によって共に結合し合うことの多い、一次粒子の強い結び付きを指す。凝集体をより小さな単位へ更に分解することは、達成するのが非常に困難である。
「冷水溶解性」とは、室温(すなわち、約25℃)で水溶液を形成する物質である。
「疎水性」は、その表面上において、90°以上の水接触角を示す材料を指す。
「不透明」とは、最大10%の光透過率を有する基材を指す。
「粉末」は、0.1マイクロメートルから最大400マイクロメートルの範囲の平均直径を有する超微粒子状物質を指す。
「透明」とは、少なくとも90%の光透過率を有する基材を指す。
生物代謝(例えば、液化細菌)、及び除染又は滅菌のための電離放射線(例えば、ガンマ線、電子線)に対する耐性の増大のような有利な特徴を有する、微生物の増殖及び/又は貯蔵のためのデバイスが提供される。
第1の態様では、デバイスが提供される。より具体的には、第1層の表面の第1部分を有する第1層を含むデバイスが提供され、当該部分に第1の粘土を含む第1の水膨潤性ゲル化剤が固着されている。このデバイスは、第1層から分離可能で、第2層の表面の第1部分を有する第2層を更に含み、当該部分に第2の水膨潤性ゲル化剤が固着されている。
図1は、微生物の増殖デバイスの例示的な実施形態を示す。デバイス10は、上面12a及び下面12bを有する第1層(例えば、基材)12を含む本体部材11を含む。第1層は、典型的には自己支持型耐水性基材である。いくつかの実施形態では、第1層12は、水を吸着しないか又は他の方法で水による影響を受けない、ポリエステル、ポリプロピレン、シリコーン、又はポリスチレン等の材料の比較的剛性のフィルムである。約100マイクロメートル〜約178マイクロメートルの厚さを有するポリエステルフィルム、及び約100マイクロメートル〜約200マイクロメートルの厚さを有するポリプロピレンフィルム、並びに約380マイクロメートルの厚さを有するポリスチレンフィルムは、それぞれ、第1層12に好適であることが見出されている。他の好適な基材には、ポリエチレン又は他の耐水性コーティングを有する紙が挙げられる。好適なポリエチレンコーティング紙基材の例は、「Schoeller Type MIL」写真印画紙(Schoeller Pulaski(New York)から市販)である。第1層12は、使用者が細菌のコロニーを基材を介して見ることを望むか否かにより、透明又は不透明のどちらでもよい。図4に示す例示的な実施形態では、第1層12は、細菌コロニーの計数を容易にするために下面12b上に印刷された正方形格子パターンを有する。
上面12aは第1部分17を備え、当該部分に粘土を含む第1の水膨潤性ゲル化剤16が固着されている。粘土は、典型的には、上面12aの第1部分17に、水和し易いように均一層状に、接着剤14の層を用いて固着されている。第1の水膨潤性ゲル化剤16は、粘土及び任意に微生物増殖栄養素を含む(かつ、その他の添加剤を含んでもよい)。多くの実施形態において、第1の水膨潤性ゲル化剤は、粉末の形態で提供される。接着剤14の層は、非水溶性であり、微生物の増殖を阻害しない。いくつかの実施形態では、接着剤14は、接着剤でコーティングされたフィルムを通して細菌コロニーを見ることができるように濡れたとき十分に透明である。いくつかの実施形態では、接着剤14は感圧性接着剤である。いくつかの他の実施形態では、より融点の低い物質がより融点の高い基材上にコーティングされている熱活性化接着剤を用いてもよい。ゴム糊等の水活性化接着剤も有用である場合がある。
粉末16の均一層は、水和のために露出される十分な表面積を有することが望ましい。典型的に、約5マイクロメートル〜約50マイクロメートルの厚さの接着剤層が好適である。
好適な接着剤は、水で濡らしたとき透明である。好適な接着剤の例としては、モル比94:6又は95:5のイソオクチルアクリレート/アクリルアミドのコポリマーのような感圧性接着剤が挙げられる。好適な接着剤には、米国特許第4,565,783号、同第5,089,413号、同第5,681,712号、及び同第5,232,838号に記載のものが挙げられる。いくつかの他の実施形態では、例えば、米国特許第7,695,818号及び同第7,371,464号に記載されているものなどのシリコーン感圧性接着剤を用いてもよい。
特定の実施形態では、例えば図1に示すように、第1層の上面の本質的に全てが接着剤でコーティングされる。他の実施形態では、第1層の第1部分は接着剤でコーティングされ、第1層の表面の第2部分は接着剤を本質的に含まない。図5を参照すると、第1層12の上面12aの第1部分17を有する例示的な第1層12が提供される。第1層12の上面12aの第2部分19は、少なくとも部分的に第1部分17を囲む。第1層12は、第1層の4つの縁部(縁部12c、縁部12d、縁部12e、及び縁部12f)によって形成される外辺部を含む。この代表的な実施形態において、第1部分17は、3辺を第2部分19によって囲まれており、それ故第2部分19は第1層12の外辺部のうちの少なくともいくつか、すなわち、縁部12d、12e、及び12fと接触する。接着剤14は、接着剤のパターンコーティングのような技法を用いて、第1部分17上にコーティングされるが第2部分19上にコーティングされないようにすることができる。接着剤のパターンコーティングは、例えば、PCT国際公開第96/15715号(Yasis et al.)に記載のような、当該技術分野において既知のように実施されてもよい。特定の実施形態において、第1層の第2部分は、第1層の第1部分を実質的に囲む。例えば、第1部分は任意に、第1層の全外辺部と接触する第2部分に全体が収容された円、四辺形等のような(規則的又は不規則的)形状を有する。これは、例えば、図1に例示される。
再度図1を参照すると、デバイス10は、第1層12の上面12aの1つの縁部に取り外し可能に接着された第2層22(例えば、カバーシート)を更に含む。本開示では、第2層22は、通常、微生物コロニーの計数を容易にするために透明であるように選択され、典型的にはまた、細菌を透過せず、低い水蒸気透過速度を有するように選択される(すなわち、第2層22は、デバイスの輸送、保管及び使用中の脱水培地の望ましくない汚染を防ぎ、インキュベーション期間中の微生物の増殖を支える環境を提供する)。いくつかの実施形態では、第2層22は、第1層12と同じ特性(例えば、剛性)を有するが、同様の剛性である必要はない。第2層22は、増殖することが所望される微生物の種類に必要な酸素透過量を提供するように、選択することができる。例えば、いくつかのポリエステルフィルムは、低い酸素透過性を有し(厚さ25マイクロメートル当たり5g/645cm/24時間未満)、嫌気性細菌を増殖させるのに好適である。他方、いくつかのポリエチレンは、高い酸素透過性を有し(例えば、厚さ25マイクロメートル当たり約500g/645cm/24時間)、好気性生物に好適である。第2層22に好適な材料としては、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリエチレン、ポリスチレン、又はシリコーンが挙げられる。特定の実施形態では、第2層22は、2軸配向ポリプロピレンのような配向ポリプロピレンを含み、これはいくつかの代表的な実施形態において、約40マイクロメートルの厚さを有する。
図7を参照すると、第1層12と同様に、第2層22は、第1部分27を備える上面22aを含み、当該部分に、粘土を含む第2の水膨潤性ゲル化剤26が固着されている。粘土は、典型的には、上面22aの第1部分27に、水和し易いように均一層状に、接着剤24の層を用いて固着されている。第2の水膨潤性ゲル化剤26は、粘土及び任意に微生物増殖栄養素を含む(かつ、その他の添加剤を含んでもよい)。多くの実施形態において、第2の水膨潤性ゲル化剤は、粉末の形態で提供される。接着剤24の層は、非水溶性であり、微生物の増殖を阻害しない。接着剤24は、接着剤14に関して上で論じられた好適な接着剤のいずれかである。接着剤24は、典型的には、水膨潤性ゲル化剤26の粒子が接着剤に完全に埋まることなく当該粒子を層に接着するように、第2の水膨潤性ゲル化剤26の粒子の直径未満の厚さで第2層22上にコーティングされている。水膨潤性ゲル化剤26の均一層は、水和のために露出される十分な表面積を有することが望ましい。
いくつかの実施形態では、第2層22の上面22aの本質的に全てが接着剤でコーティングされている。他の実施形態では、第2層22の第1部分27は接着剤でコーティングされ、第1層の表面の第2部分29は接着剤を本質的に含まない。接着剤24が第1部分27上にコーティングされるが第2部分29上にコーティングされない場合、これは接着剤のパターンコーティングのような技法を用いて達成できる。特定の実施形態では、第1層の第2部分は、第1層の第1部分を実質的に囲む。
第1層12及び第2層22のそれぞれについて、水膨潤性ゲル化剤16、26の層は、それぞれ接着剤層14、24に均一に接着される。水膨潤性ゲル化剤16、26は、粘土と、任意に、当該粘土に混合された微生物を増殖するための1種以上の微生物増殖栄養素と、を含む。特定の実施形態において、第1のゲル化剤16は第2のゲル化剤26と同じ粘土を含むのに対し、他の実施形態では、第2のゲル化剤26は、第1のゲル化剤16中の第1の粘土とは異なる第2の粘土を含む。本開示のデバイスで使用される水膨潤性ゲル化剤の冷水溶解性は、例えば、これら粉末に適切な粘土が含まれることに起因する場合がある。水膨潤性粉末16に含まれる好適な粘土としては、室温で混合を必要とせずに水溶液を形成する天然及び合成の粘土が挙げられる。多くの実施形態において、粘土の粒子は、一般的に平坦な相対する主表面をもたらす1つ以上の積み重ねられた層を含む小板形状を有し、上記層はそれぞれ主に楕円形を有する。
合成及び天然ヘクトライトのような粘土は室温で水溶液を形成し、水膨潤性の粉末の提供に適したゲル化剤である。ヘクトライトはスメクタイト族に属し、式Na0.3(Mg,Li)Si10(OH)を有する。いくつかの実施形態において、水膨潤性ゲル化剤16は、未変性ヘクトライト及び/又は有機変性ヘクトライトを含み、これらのゲル化剤は個々に又は互いとの組み合わせで有用である。いくつかの好適な市販のヘクトライト粘土としては、全てBYK−Chemie社(Wesel,Germany)より入手可能な、LAPONITE EPの商標名で入手可能な有機変性ヘクトライト、並びにLAPONITE RD及びLAPONITE XLGの商標名で入手可能な未変性合成ヘクトライトが挙げられる。多くの実施形態において、粘土はサブミクロンサイズの粒子を含む。より具体的には、サブミクロンサイズの粒子は、平均粒径(粒子の最大寸法の平均を指す)が、1000ナノメートル以下、500ナノメートル以下、200ナノメートル以下、100ナノメートル以下、75ナノメートル以下、又は50ナノメートル以下の粒子でありうる。平均粒径は、多くの場合、透過型電子顕微鏡を使用して求められるが、様々な光散乱法(例えば、レーザー回折法)も使用することができる。平均粒径は、典型的には、非集塊及び/又は非凝集の単一の粘土粒子の平均寸法を指す。
いくつかの実施形態において、水膨潤性ゲル化剤は粘土ゲル化剤のみを含んでもよい。製造時、デバイスが粘土ゲル化剤のみを含む粉末を含有する場合、エンドユーザは、典型的には、増殖させる微生物の種類に合った特別な栄養素を添加する。例えば、乾燥粉末栄養素を、エタノール等の迅速に蒸発する液体に懸濁させてもよい。他の例では、乾燥粉末栄養素は、水溶液に懸濁又は溶解していてもよい。液体のアリコートは、接着剤及びゲル化剤で予めコーティングされた第1層12又は第2層22の表面に添加される。次いで、液体を蒸発させ、ゲル化剤と共に十分な栄養素を残す。別の実施形態において、水膨潤性ゲル化剤16、26はデバイス内の微生物増殖に適した栄養素を含み、それは室温で水溶液を形成してもよい。
粘土鉱物(例えば、層状ケイ酸塩鉱物)は、粘土が流体(例えば、水)と十分にブレンドされてスラリーを形成し、オートクレーブ処理された後、ペトリ皿、試験管、又はその他の微生物培養に適した容器に注入された、培養デバイスに用いられる。(例えば、米国特許第1,520,217号の記載による)。粘土粒子がゲルに分散するために必要な時間は粘土によって異なる。ヘクトライト粒子は、粒子が「ハウス・オブ・カード(house of cards)」型構造を形成するように配置されたときにゲルを形成する。ヘクトライトの一般的なゲル構造の概略図を図6に示す。図中、1つの粒子の短辺はちょうど別の粒子の主表面上にあり、複数の粒子が集合的に、隣接する粒子の主表面間に空間を有する構造を形成する。本開示によるデバイスにおいて、基材に固着された特定の粘土は、水和されたときにゲルを形成し、水和後に粒子のゲル形成を誘発するたのいかなる混合又はその他の物理的分散(例えば、延展)も必要としないことが明らかとなった。対照的に、上記の本開示による基材に固着された特定のその他の粘土、例えば、モンモリロナイト、有機変性ベントナイト、又は無機変性合成ヘクトライトは、水和されたときにゲルを形成しない。
水和すると、粘土を含む水膨潤性ゲル化剤は、それが固着された基材の外辺部に向かって濡れ広がる(wick out)。粘土が、基材外辺部を超えて、デバイスの外で水和するのを最小限に抑えるため、多くの実施形態において、基材層の第2部分は水和粘土よりも疎水性の高い材料を含む。第2部分は、任意に、当該層自体の材料、層上の接着剤、剥離ライナー、ダム、又はこれらの組み合わせである。
図1に示す代表的な実施形態において、本体部材11は、第1層12の上面12aに適用された疎水性ダム18を含む。疎水性ダム18は、第1層12の上面12aの第1部分17上の第1の水膨潤性ゲル化剤16を露出させるために、その中心を通って切断された円形開口部20を有する。開口部20及び第1部分17は、第1層12の上面12a上で実質的に一致する。開口部20の壁は、水和後に培地を封じ込めるための所定の寸法及び形状の領域を提供し、それによって、水和したゲル化剤の第1層の外辺部以遠への濡れ広がりを低減又は防止する。ダム18は、所望の体積(例えば、1ミリリットル又は2ミリリットル)のウェルを形成するのに十分な厚さとすることができる。独立気泡ポリエチレン発泡体、ポリエチレン、ポリジメチルシロキサン(PDMS)、又はポリスチレンが、典型的に、疎水性ダム18に使用されるが、疎水性(すなわち、非水湿潤性)であり、微生物に対して不活性であり、かつ滅菌に耐えることができる任意の材料を使用してもよい。好適な別の疎水性材料は、ライナーであり、これは、デバイス内にウェルを提供せず、典型的には熱可塑性材料又は疎水性コーティング、例えば、シリコーン、フルオロシリコーン、PTFE、若しくはその他の代表的な剥離コーティングを有する紙でできている。
図1では、第2層22は、その主表面に、接着剤24の層及びコーティング組成物26の層がコーティングされている。コーティング組成物26の層を有する第2層22の主表面は、基材12の上面12aに面している。接着剤24の層は、非水溶性であり、微生物の増殖を阻害せず、濡れたときに、接着剤でコーティングされたフィルムを通して気泡又は微生物コロニーを見ることができるように十分に透明である。いくつかの実施形態では、接着剤24の層は、感圧性接着剤を含む。コーティング組成物26の均一層は、水和のために十分な、露出した表面積を有することが望ましい。
図7を参照すると、代表的な実施形態において、疎水性ダム28は第2層22の上面22aに適用され、疎水性ダム28は、第2層22の上面22aの第1部分27上の第2の水膨潤性ゲル化剤26を露出するために、その中心を通って切り抜かれた円形開口部30を有する。開口部30及び第1部分27は、第2層22の上面22a上で実質的に一致する。開口部30の壁は、水和後に培地を封じ込めるための所定の寸法及び形状の領域を提供し、それによって、水和したゲル化剤の第2層の外辺部以遠への濡れ広がりを低減又は防止する。あるいは、疎水性ダム28の代わりに剥離ライナーを使用できる。ダム及び剥離ライナーは、典型的には、第1層と共に使用されるダム及び剥離ライナーに関して上に開示された材料を含む。
特定の実施形態では、水膨潤性ゲル化剤は、粘土を唯一の水膨潤性ゲル化剤として含有するのに対し、他の実施形態では、水膨潤性ゲル化剤は、グアーガム、キサンタンガム、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリアクリルアミド、ローカストビーンガム及びアルギンのような1種以上の有機冷水溶解性剤を含有する。かかる有機冷水溶解性剤は、室温で水溶液を形成し、粘土と共に第1の水膨潤性ゲル化剤に含めるのに適したゲル化剤である。いくつかの実施形態では、有機冷水溶解性剤はグアーガム及びキサンタンガムであり、これらゲル化剤は、個別に又は互いとの組合せで、粘土と混合して有用である。いくつかの実施形態において、粉末化されたゲル化剤は、最大75重量%の追加の水膨潤剤及び/又は有機冷水溶解性ゲル化剤、又は最大50重量%、又は最大25重量%の、追加の水膨潤剤及び/又は有機冷水溶解性ゲル化剤;例えば、1重量%〜75重量%の追加の水膨潤剤及び/又は有機冷水溶解性ゲル化剤、又は50重量%〜75重量%、又は10重量%〜50重量%の追加の水膨潤剤及び/又は有機冷水溶解性ゲル化剤を含む。任意に、粉末化された水膨潤性ゲル化剤は、誘導物質、指示薬、又はこれらの組み合わせを更に含んでもよい。
本開示のデバイス内での微生物の増殖を維持するための栄養素、追加のゲル化剤、及びこれらの混合物の非限定例としては、米国特許第4,565,783号、同第5,089,413号、同第5,232,838号、同第5,364,766号、同第5,443,963号、同第5,462,860号、同第5,601,998号、同第5,635,367号及び同第5,681,712号に記載のものが挙げられ、上記の参照は、指示薬(例えば、検出試薬)及び誘導物質の、限定のない例示を含む。例えば、1つの好適な指示薬は、塩化トリフェニルテトラゾリウム(TTC)である。ヘクトライト粘土はTTCを吸着することが発見されており、そのため、高濃度のTTCを、一般的に微生物に有害又は致死的な濃度、例えば、固着されている基材部分の1平方cmにつき少なくとも0.5mgの量で、指示薬として使用することができる。
したがって、特定の実施形態において、デバイス10は、第1層12の表面12aの第1部分17を有する第1層12を含み、当該部分に第1の粘土を含む第1の水膨潤性ゲル化剤16が固着されている。デバイス10は、第1層から分離可能で、第2層22の表面22aの第1部分27を有する第2層22を更に含み、当該部分に第2の水膨潤性ゲル化剤26が固着されている。
本開示によるデバイスの利点は、粘土が高エネルギー放射による損傷に耐え、それ故、デバイスを容易に除染又は滅菌できることである。特定の実施形態では、デバイスは電子線又はガンマ線のような電離放射線によって除染又は滅菌される。より具体的には、デバイスは、少なくとも10キログレイ(kgy)、又は少なくとも20kgy、又は少なくとも30kgy、又は少なくとも40kgy、又は10kgy〜50kgy、又は20kgy〜50kgy、又は最大50kgyの線量の電離放射線に曝すことによって除染又は滅菌されてもよい。
第2の態様では、微生物の増殖又は貯蔵のためのデバイスを製造する方法が提供される。デバイスを製造する方法は、表面を有する第1層を提供する工程と、第1の粘土を含む第1の水膨潤性ゲル化剤を第1層の表面の第1部分に固着する工程と、表面を有する第2層を提供する工程と、第2の水膨潤性ゲル化剤を第2層の表面の第1部分に固着する工程と、を含む。この方法は、第1層を第2層に積層する工程を更に含み、その際第1の水膨潤性ゲル化剤は、少なくとも部分的に第2の水膨潤性ゲル化剤と接触する。
水膨潤性ゲル化剤は、任意の好適な方法によって、第1層及び第2層のそれぞれに固着される。いくつかの実施形態では、(第1又は第2の)水膨潤性ゲル化剤を(それぞれ、第1又は第2の)層に固着する工程は、接着剤の層を層の表面に配置すること、第1の粘土よりも疎水性の高い材料を層の第2部分を覆って配置すること、及び接着剤層を水膨潤性ゲル化剤でコーティングすることを含む。上記材料は、それ故、層の第2部分上への水膨潤性ゲル化剤のコーティングを防止するマスクとして作用する。この方法は、多くの場合、第1層を第2層に積層する前に、層の第2部分から材料を除去する工程を更に含むが、材料はデバイス内の第1層と第2層との間に残されてもよい。いくつかの実施形態では、(第1又は第2の)水膨潤性ゲル化剤を(それぞれ、第1又は第2の)層に固着する工程は、接着剤の層を当該層の表面の第1部分上に配置すること、及び接着剤層を水膨潤性ゲル化剤でコーティングすることを含む。この方法は、通常、層の表面の第2部分上に配置された水膨潤性ゲル化剤のうちの少なくともいくらかを除去する工程を更に含む。第2部分上に配置された水膨潤性ゲル化剤は、典型的には、第2部分上に接着剤がないために層の表面に固着されない。
第2の態様の方法によって作製されたデバイスは、有利には、水和したゲル化剤のデバイス縁部以遠への濡れ広がりを最小限に抑えるため、2つの基材層のうちの少なくとも1つの第2部分上に/として、疎水性材料を有するであろう。第1の態様に関して上に詳細に記載された材料、構成等は、第2の態様の方法によって作製されたデバイスにも好適である。
第3の態様では、試料中の少なくとも1種の微生物を検出及び計数する方法が提供される。当該方法は、第1の態様によるデバイスを提供する工程、第1層を第2層から分離する工程、少なくとも1種の微生物を含有する試料のアリコートを第1又は第2の水膨潤性ゲル化剤上に添加して、接種されたデバイスを形成する工程、第1層を第2層に再度積層する工程、及び接種されたデバイスをインキュベートする工程を含む。第1の態様に関して上に詳細に記載されたデバイスのいずれも、第3の態様の方法への使用に好適である。
例えば、微生物の検出及び計数のための本発明のデバイスの使用を、図1及び3のデバイスを具体的に参照して論じることができる。特定の実施形態では、第2層22はカバーシートとして作用し、引き剥がされ、その後、所定の量の水又は水性試験試料を本体部材11の第1層12上に置く。接着剤14によって第1層12に接着されているゲル化剤16の粒子は、速やかに水和又は溶解されて、ゲルが形成される。次いで、第2層22を、気泡の封入を最小限に抑えるため、慎重に第1層12上に再配置する。次いで、所定の時間デバイスをインキュベートする。接種されたデバイスは、典型的には、約48時間まで、又は約24時間まで、又は更には約14時間までのインキュベートを含む。培地中で増殖する任意の細菌コロニーを、透明なカバーフィルムを通して検出し、任意に計数(例えば、カウント)することができる。いくつかの実施形態では、自動コロニーカウンターのような、自動化システムを用いて微生物をカウントすることができる。
一般的に、試料の1つのアリコートを第1の水膨潤性ゲル化剤又は第2の水膨潤性ゲル化剤に添加するが、必要であれば、1つを超えるアリコートを添加することが可能である。多くの実施形態において、ゲル化剤は、有利には、アリコートの添加後、第1層を第2層に再度積層する前に、混合されない。上記のように、粘土は、水和後に混合又は延展を必要とすることなくゲル化するように選択される。
第4の態様では、キットが提供される。キットは、第1の態様による少なくとも1つのデバイス並びに当該デバイス(複数可)を使用した少なくとも1種の微生物の検出及び計数に関する説明書を含む。第1の態様に関して上に詳細に記載されたデバイスのいずれも、第4の態様のキットへの使用に好適である。キットは、任意に、ユーザーがデバイスと共に使用するための、水又は緩衝溶液のような水性流体を更に含む。更に、キットは、1種以上の微生物増殖栄養素(複数可)、指示薬(複数可)、誘導物質(複数可)、又はこれらの組み合わせも含んでもよい。特に、ユーザーが、特定の微生物に合わせて微生物増殖栄養素を調整したい場合、例えば、微生物増殖栄養素をデバイスとは別にキットに提供することが簡便となり得る。
デバイス、キット、デバイスの製造方法、又は微生物を検出及び計数する方法である、種々の実施形態を記載する。
実施形態1は、微生物の増殖又は貯蔵のためのデバイスである。デバイスは、a)第1層の表面の第1部分を含む第1層であって、当該部分に第1の粘土を含む第1の水膨潤性ゲル化剤が固着されている、第1層を含む。デバイスは、b)第1層から分離可能であり、第2層の表面の第1部分を含む、第2層であって、当該部分に第2の水膨潤性ゲル化剤が固着されている、第2層を更に含む。
実施形態2は、第1層が、表面の第2部分を更に含む、実施形態1に記載のデバイスである。
実施形態3は、第2層が、表面の第2部分を更に含む、実施形態1又は実施形態2に記載のデバイスである。
実施形態4は、第2の水膨潤性ゲル化剤が第2の粘土を含む、実施形態1〜3のいずれかに記載のデバイスである。
実施形態5は、第1の粘土と第2の粘土が同じ粘土である、実施形態4に記載のデバイスである。
実施形態6は、第1の粘土と第2の粘土とが異なる粘土である、実施形態4に記載のデバイスである。
実施形態7は、第1の粘土が、サブミクロンサイズの粒子を含む、実施形態1〜6のいずれかに記載のデバイスである。
実施形態8は、第1の粘土が、少なくとも1種の小板形状を備える、実施形態1〜7のいずれかに記載のデバイスである。
実施形態9は、第1のゲル化剤が、微生物増殖栄養素を更に含む、実施形態1〜8のいずれかに記載のデバイスである。
実施形態10は、デバイスが除染される、実施形態1〜9のいずれかに記載のデバイスである。
実施形態11は、デバイスが滅菌される、実施形態1〜10のいずれかに記載のデバイスである。
実施形態12は、デバイスが電離放射線で滅菌される、実施形態1〜11のいずれかに記載のデバイスである。
実施形態13は、デバイスがガンマ線又は電子線で滅菌される、実施形態12に記載のデバイスである。
実施形態14は、第1層、第2層、又はその両方の上に配置された指示薬を更に含む、実施形態1〜13のいずれかに記載のデバイスである。
実施形態15は、上記指示薬が、塩化トリフェニルテトラゾリウム(TTC)を少なくとも0.5mg/cmの量で含む、実施形態14に記載のデバイスである。
実施形態16は、第1層、第2層、又はその両方の上に配置された誘導物質を更に含む、実施形態1〜15のいずれかに記載のデバイスである。
実施形態17は、第1の水膨潤性ゲル化剤が、接着剤によって第1層に固着されている、実施形態1〜16のいずれかに記載のデバイスである。
実施形態18は、第1の水膨潤性ゲル化剤が、感圧性接着剤によって第1層に固着されている、実施形態1〜17のいずれかに記載のデバイスである。
実施形態19は、接着剤が、第1層の表面の第1部分のみに配置されている、実施形態17又は実施形態18に記載のデバイスである。
実施形態20は、第1層の第2部分が、第1の粘土よりも疎水性の高い材料を含む、実施形態2〜19のいずれかに記載のデバイスである。
実施形態21は、第1層の第2部分が、第1層、接着剤、剥離ライナー、ダム、又はこれらの組合せを含む、実施形態2〜20のいずれかに記載のデバイスである。
実施形態22は、第2の水膨潤性ゲル化剤が、接着剤によって第2層に固着されている、実施形態1〜21のいずれかに記載のデバイスである。
実施形態23は、第2の水膨潤性ゲル化剤が、感圧性接着剤によって第2層に固着されている、実施形態1〜22のいずれかに記載のデバイスである。
実施形態24は、接着剤が、第2層の表面の第1部分のみに配置されている、実施形態22又は実施形態23に記載のデバイスである。
実施形態25は、第2層の第2部分が、第2層、接着剤、剥離ライナー、ダム、又はこれらの組合せを含む、実施形態3〜24のいずれかに記載のデバイスである。
実施形態26は、ダムが、ポリエチレン、ポリジメチルシロキサン(PDMS)、又はポリスチレンを含む、実施形態21又は実施形態25に記載のデバイスである。
実施形態27は、第1層が、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリスチレン、又はポリエチレンコート紙を含む、実施形態1〜26のいずれかに記載のデバイスである。
実施形態28は、第1層が、ポリエチレンコート紙を含む、実施形態27に記載のデバイスである。
実施形態29は、第2層が、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリエチレン、ポリスチレン、又はシリコーンを含む、実施形態1〜28のいずれかに記載のデバイスである。
実施形態30は、第2層が、配向ポリプロピレンを含む、実施形態29に記載のデバイスである。
実施形態31は、第2層に固着された第2の水膨潤性ゲル化剤が、微生物増殖栄養素を更に含む、実施形態1〜30のいずれかに記載のデバイスである。
実施形態32は、第1層が外辺部を更に含み、表面の第2部分が上記第1層の外辺部の少なくとも一部と接触する、実施形態2〜31のいずれかに記載のデバイスである。
実施形態33は、第1層の第2部分が第1層の第1部分を実質的に囲む、実施形態32に記載のデバイスである。
実施形態34は、第2層が外辺部を更に含み、表面の第2部分が上記第2層の外辺部の少なくとも一部と接触する、実施形態3〜33のいずれかに記載のデバイスである。
実施形態35は、第2層の第2部分が第2層の第1部分を実質的に囲む、実施形態34に記載のデバイスである。
実施形態36は、第1の粘土が、合成ヘクトライトを含む、実施形態1〜35のいずれかに記載のデバイスである。
実施形態37は、第1の粘土が、未変性ヘクトライト、有機変性ヘクトライト、又はこれらの組み合わせを含む、実施形態1〜36のいずれかに記載のデバイスである。
実施形態38は、第1の水膨潤性ゲル化剤、第2の水膨潤性ゲル化剤、又はその両方が、最大75重量%の追加の水膨潤剤及び/又は冷水溶解性ゲル化剤を含む、実施形態1〜37のいずれかに記載のデバイスである。
実施形態39は、第1の水膨潤性ゲル化剤、第2の水膨潤性ゲル化剤、又はその両方が、最大50重量%の追加の水膨潤剤及び/又は有機冷水溶解性ゲル化剤を含む、実施形態1〜38のいずれかに記載のデバイスである。
実施形態40は、第1の水膨潤性ゲル化剤、第2の水膨潤性ゲル化剤、又はその両方が、最大25重量%の追加の水膨潤剤及び/又は有機冷水溶解性ゲル化剤を含む、実施形態1〜39のいずれかに記載のデバイスである。
実施形態41は、第1の水膨潤性ゲル化剤、第2の水膨潤性ゲル化剤、又はその両方が、1重量%〜75重量%の追加の水膨潤剤及び/又は有機冷水溶解性ゲル化剤を含む、実施形態1〜38のいずれかに記載のデバイスである。
実施形態42は、第1の水膨潤性ゲル化剤、第2の水膨潤性ゲル化剤、又はその両方が、50重量%〜75重量%の追加の水膨潤剤及び/又は有機冷水溶解性ゲル化剤を含む、実施形態1〜38のいずれかに記載のデバイスである。
実施形態43は、第1の水膨潤性ゲル化剤、第2の水膨潤性ゲル化剤、又はその両方が、10重量%〜50重量%の追加の水膨潤剤及び/又は有機冷水溶解性ゲル化剤を含む、実施形態1〜38のいずれかに記載のデバイスである。
実施形態44は、微生物の増殖又は貯蔵のためのデバイスを製造する方法である。当該方法は、表面を備える第1層を提供する工程と、第1の粘土を含む第1の水膨潤性ゲル化剤を第1層の表面の第1部分に固着する工程と、表面を備える第2層を提供する工程と、第2の水膨潤性ゲル化剤を第2層の表面の第1部分に固着する工程と、を含む。上記方法は、第1層を第2層に積層する工程を更に含み、その際第1の水膨潤性ゲル化剤は、少なくとも部分的に第2の水膨潤性ゲル化剤と接触する。
実施形態45は、第1の水膨潤性ゲル化剤を第1層に固着する工程が、接着剤の層を第1層の表面上に配置すること、第1の粘土より疎水性の高い材料を層の第1層の第2部分を覆って配置すること、及び接着剤層を第1の水膨潤性ゲル化剤でコーティングすること、を含む、実施形態44に記載の方法である。
実施形態46は、第1層を第2層に積層する前に、第1層の第2部分から材料を除去する工程を更に含む、実施形態45に記載の方法である。
実施形態47は、第1の水膨潤性ゲル化剤を第1層に固着する工程が、接着剤の層を第1層の表面の第1部分上に配置すること、及び接着剤層を第1の水膨潤性ゲル化剤でコーティングすること、を含む、実施形態44に記載の方法である。
実施形態48は、第1層の表面の第2部分上に配置された第1の水膨潤性ゲル化剤のうちの少なくともいくらかを除去する工程を更に含む、実施形態47に記載の方法である。
実施形態49は、第2の水膨潤性ゲル化剤を第2層に固着する工程が、接着剤の層を第2層の表面上に配置すること、第1の粘土よりも疎水性の高い材料を層の第2層の第2部分を覆って配置すること、及び接着剤層を第1の水膨潤性ゲル化剤でコーティングすること、を含む、実施形態44〜48のいずれかに記載の方法である。
実施形態50は、第1層を第2層に積層する前に、第2層の第2部分から材料を除去する工程を更に含む、実施形態49に記載の方法である。
実施形態51は、第2の水膨潤性ゲル化剤を第2層に固着する工程が、接着剤の層を第2層の表面の第1部分上に配置すること、及び接着剤層を第2の水膨潤性ゲル化剤でコーティングすることを含む、実施形態44〜50のいずれかに記載の方法である。
実施形態52は、第2層の表面の第2部分上に配置された水膨潤性ゲル化剤のうちの少なくともいくらかを除去する工程を更に含む、実施形態51に記載の方法である。
実施形態53は、デバイスを除染する工程を更に含む、実施形態44〜52のいずれかに記載の方法である。
実施形態54は、デバイスを滅菌する工程を更に含む、実施形態44〜52のいずれかに記載の方法である。
実施形態55は、除染又は滅菌する工程が、電離放射線への曝露を含む、実施形態53又は実施形態54に記載の方法である。
実施形態56は、除染又は滅菌する工程が、ガンマ線又は電子線放射を含む、実施形態53〜55のいずれかに記載の方法である。
実施形態57は、除染又は滅菌する工程が、少なくとも10キログレイ(kgy)の線量の電離放射線への曝露を含む、実施形態53〜56のいずれかに記載の方法である。
実施形態58は、除染又は滅菌する工程が、少なくとも20kgyの線量の電離放射線への曝露を含む、実施形態53〜57のいずれかに記載の方法である。
実施形態59は、除染又は滅菌する工程が、10kgy〜50kgyの線量の電離放射線への曝露を含む、実施形態53〜57のいずれかに記載の方法である。
実施形態60は、除染又は滅菌する工程が、最大50kgyの線量の電離放射線への曝露を含む、実施形態53〜59のいずれかに記載の方法である。
実施形態61は、第2の水膨潤性ゲル化剤が、第2の粘土を含む、実施形態44〜59のいずれかに記載の方法である。
実施形態62は、第1の粘土と第2の粘土とが同じ粘土である、実施形態61に記載の方法である。
実施形態63は、第1の粘土と第2の粘土とが異なる粘土である、実施形態61に記載の方法である。
実施形態64は、第1の粘土が、サブミクロンサイズの粒子を含む、実施形態44〜63のいずれかに記載の方法である。
実施形態65は、第1の粘土が、少なくとも1種の小板形状を備える、実施形態39〜59のいずれかに記載の方法である。
実施形態66は、第1層の第2部分が、第1層、接着剤、剥離ライナー、ダム、又はこれらの組合せを含む、実施形態45、46、又は48のいずれかに記載の方法である。
実施形態67は、第2層の第2部分が、第2層、接着剤、剥離ライナー、ダム、又はこれらの組合せを含む、実施形態49、50、又は52のいずれかに記載の方法である。
実施形態68は、ダムが、ポリエチレン、ポリジメチルシロキサン(PDMS)、又はポリスチレンを含む、実施形態66又は実施形態67に記載の方法である。
実施形態69は、第1層が外辺部を更に含み、表面の第2部分が上記第1層の外辺部の少なくとも一部と接触する、実施形態66又は68に記載の方法である。
実施形態70は、第1層の第2部分が第1層の第1部分を実質的に囲む、実施形態69に記載の方法である。
実施形態71は、第2層が外辺部を更に含み、表面の第2部分が上記第2層の外辺部の少なくとも一部と接触する、実施形態67又は実施形態68に記載の方法である。
実施形態72は、第2層の第2部分が第2層の第1部分を実質的に囲む、実施形態71に記載の方法である。
実施形態73は、第1のゲル化剤が、微生物増殖栄養素を更に含む、実施形態44〜67のいずれかに記載の方法である。
実施形態74は、デバイスが、第1層、第2層、又はその両方の上に配置された指示薬を更に含む、実施形態44〜68のいずれかに記載の方法である。
実施形態75は、上記指示薬が、塩化トリフェニルテトラゾリウム(TTC)を少なくとも0.5mg/cmの量で含む、実施形態74に記載の方法である。
実施形態76は、第1層、第2層、又はその両方の上に配置された誘導物質を更に含む、実施形態44〜75のいずれかに記載の方法である。
実施形態77は、第1層が、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリスチレン、又はポリエチレンコート紙を含む、実施形態44〜76のいずれかに記載の方法である。
実施形態78は、第1層が、ポリエチレンコート紙を含む、実施形態77に記載の方法である。
実施形態79は、第2層が、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリエチレン、ポリスチレン、又はシリコーンを含む、実施形態44〜78のいずれかに記載の方法である。
実施形態80は、第2層が、配向ポリプロピレンを含む、実施形態79に記載の方法である。
実施形態81は、第2層に固着された第2の水膨潤性ゲル化剤が、微生物増殖栄養素を更に含む、実施形態44〜80のいずれかに記載の方法である。
実施形態82は、第1の粘土が、合成ヘクトライトを含む、実施形態44〜81のいずれかに記載の方法である。
実施形態83は、第1の粘土が、未変性ヘクトライト、有機変性ヘクトライト、又はこれらの組み合わせを含む、実施形態44〜82のいずれかに記載の方法である。
実施形態84は、第1の水膨潤性ゲル化剤、第2の水膨潤性ゲル化剤、又はその両方が、最大75重量%の追加の水膨潤剤及び/又は有機冷水溶解性ゲル化剤を含む、実施形態44〜83のいずれかに記載の方法である。
実施形態85は、第1の水膨潤性ゲル化剤、第2の水膨潤性ゲル化剤、又はその両方が、最大50重量%の追加の水膨潤剤及び/又は有機冷水溶解性ゲル化剤を含む、実施形態44〜84のいずれかに記載の方法である。
実施形態86は、第1の水膨潤性ゲル化剤、第2の水膨潤性ゲル化剤、又はその両方が、最大25重量%の追加の水膨潤剤及び/又は有機冷水溶解性ゲル化剤を含む、実施形態44〜85のいずれかに記載の方法である。
実施形態87は、第1の水膨潤性ゲル化剤、第2の水膨潤性ゲル化剤、又はその両方が、1重量%〜75重量%の追加の水膨潤剤及び/又は有機冷水溶解性ゲル化剤を含む、実施形態44〜84のいずれかに記載の方法である。
実施形態88は、第1の水膨潤性ゲル化剤、第2の水膨潤性ゲル化剤、又はその両方が、50重量%〜75重量%の追加の水膨潤剤及び/又は有機冷水溶解性ゲル化剤を含む、実施形態44〜84のいずれかに記載の方法である。
実施形態89は、第1の水膨潤性ゲル化剤、第2の水膨潤性ゲル化剤、又はその両方が、10重量%〜50重量%の追加の水膨潤剤及び/又は有機冷水溶解性ゲル化剤を含む、実施形態44〜84のいずれかに記載の方法である。
実施形態90は、実施形態1〜43のいずれかによるデバイスを提供する工程と、第1層を第2層から分離する工程と、少なくとも1種の微生物を含有する試料のアリコートを第1の水膨潤性ゲル化剤又は第2の水膨潤性ゲル化剤に添加して、接種されたデバイスを形成する工程と、第1層を第2層に再度積層する工程と、接種されたデバイスをインキュベートする工程と、を含む、試料中の少なくとも1種の微生物を検出及び計数する方法である。
実施形態91は、接種されたデバイスをインキュベートする工程が、最長で約48時間インキュベートすることを含む、実施形態90に記載の方法である。
実施形態92は、接種されたデバイスをインキュベートする工程が、最長で約24時間インキュベートすることを含む、実施形態90又は実施形態91に記載の方法である。
実施形態93は、接種されたデバイスをインキュベートする工程が、最長で約14時間インキュベートすることを含む、実施形態90〜92のいずれかに記載の方法である。
実施形態94は、接種されたデバイス内の微生物コロニーを検出する工程を更に含む、実施形態90〜93のいずれかに記載の方法である。
実施形態95は、接種されたデバイスをインキュベートした後に接種されたデバイス内に存在する微生物コロニーを計数する工程を更に含む、実施形態90〜94のいずれかに記載の方法である。
実施形態96は、アリコートの添加後、第1層を第2層に再度積層する前に、第1のゲル化剤が混合されない、実施形態90〜95のいずれかに記載の方法である。
実施形態97は、アリコートの添加後、第1層を第2層に再度積層する前に、第2のゲル化剤が混合されない、実施形態90〜96のいずれかに記載の方法である。
実施形態98は、試料の1つのアリコートが第1の水膨潤性ゲル化剤又は第2の水膨潤性ゲル化剤に添加される、実施形態90〜97のいずれかに記載の方法である。
実施形態99は、実施形態1〜43のいずれかによる少なくとも1つのデバイスと、上記少なくとも1つのデバイスを使用して試料中の少なくとも1種の微生物を検出及び計数するための説明書と、を含むキットである。
実施形態100は、水性流体を更に含む、実施形態99に記載のキットである。
実施形態101は、水性流体が水又は緩衝溶液を含む、実施形態100に記載のキットである。
実施形態102は、微生物増殖栄養素、指示薬、誘導物質、又はこれらの組み合わせを更に含む、実施形態99〜101のいずれかに記載のキットである。
実施形態103は、第1の水膨潤性ゲル化剤、第2の水膨潤性ゲル化剤、又はその両方が、粉末の形態で存在する、実施形態1〜38のいずれかに記載のデバイスである。
実施形態104は、第1の水膨潤性ゲル化剤、第2の水膨潤性ゲル化剤、又はその両方が、粉末の形態で存在する、実施形態44〜98のいずれかに記載の方法である。
本発明の目的及び利点は、以下の実施例によって更に例示されるが、これらの実施例において列挙された特定の材料及びその量は、他の諸条件及び詳細と同様に、本発明を過度に制限するものと解釈されるべきではない。これらの実施例はあくまで説明を目的としたものであって、添付の特許請求の範囲を限定するためのものではない。
材料
特に記載のない限り、実施例及び本明細書の残りの部分における全ての部、百分率、及び比率などは、重量による。特に記載のない限り、全ての化学物質は、Sigma−Aldrich Chemical Company(St.Louis,MO)などの化学物質供給業者から入手可能である。
実施例1:デバイス構造
図8A〜8Cを参照すると、塩化トリフェニルテトラゾリウム(TTC)を含有するイソオクチルアクリレート/アクリルアミド感圧性接着剤(PSA)14、24がコーティングされた1.6milの2軸配向ポリプロピレン(BOPP)フィルム12、22を、米国特許第5,409,838号の実施例1に記載のように作製した。直径6cmの円を取り除いたシリコーンコート紙剥離ライナー(例えば、D#63 BL KFT H/O 548440/000;Loprex GmbH(Stuttgart,Germany))を使用して、それぞれ第1層12及び第2層22のシート上の接着剤14、24を覆った。露出した接着剤に、粘土(例えば、LAPONITE EP、BYK Additives Inc.(Gonzales,TX))16、26を粉末コーティングした。粉末を均一に塗布し、余分な粉末を、フィルムを手で振盪することによって接着剤層から除去し、続いて剥離ライナーを除去した。図8Aのデバイスに関しては、それ以上何も行わなかった。8Bのデバイスでは、直径61mmの円形開口部を有する発泡体スペーサ(ポリスチレンフォーム;幅76mm×長さ102mm×厚さ0.57mm)18を、第1層12の接着剤コーティング側に接着積層し、8Cのデバイスでは、直径61mmの円形開口部を有する新しいシリコーンコート紙剥離ライナー(例えば、D#63 BL KFT H/O 548440/000;Loprex GmbH(Stuttgart,Germany))13を、剥離側を外にして第1の接着剤被覆層12の上に配置した。上記の構造のそれぞれにおいて、デバイスの縁部に向かう試料の濡れ広がりは、第2のフィルム22上の露出された疎水性接着剤24によって停止され、発泡体ダム18(図8B)又は剥離ライナー13(図8C)によっても停止される。図8Dは、図8A〜8Cと同じフィルム(1.6milのBOPP)12、22及び接着剤(イソオクチルアクリレート/アクリルアミドPSA)14、24を使用して作製した、パターンコーティングされた接着剤層を図示する。次いで、パターンコーティングされた接着剤14、24に、ゲル化剤(LAPONITE EP、BYK Additives Inc.(Gonzales,TX))16、26を粉末コーティングした。接着剤のない領域上の粉末を、ブラシで払い取った。図8Dの構造は、発泡体ダム又は剥離ライナーを用いた複雑な構造を必要としない。
実施例2 LAPONITEデバイスでの微生物の増殖及び検出
LAPONITEをベースとした培養デバイスを、図8Aのように構築した。黄色ブドウ球菌(Staphylococcus aureus)(Xen29、パーキンエルマー)を、37℃で振盪しながらTSB(バクトトリプチックソイブロス、Becton,Dickinson and Company(New Jersey))中で一晩増殖させた。TSBで10倍段階希釈を実施し、各希釈液1mLを、別々のLAPONITEをベースとする培養デバイスに入れた。37℃で24時間のインキュベーション後、細菌によるTTCの還元によって生じる赤色のコロニーは認められなかった。更に詳しく調べると、黄色ブドウ球菌(S. aureus)のコロニーは、小さなクリーム色〜黄色の不規則な円として肉眼で見ることができ、これらはTTCを転換しなかった。実験を、大腸菌(Escherichia coli)ATCC#25922(EZ−CFU,Microbiologics(St.Cloud,Minnesota))増殖を用いて繰り返し、黄色ブドウ球菌(S. auresus)と同様に希釈及び接種し、希釈液に40ug/mLのTTC(Sigma−Aldrich Chemical Company(St.Louis,MO))を添加した。赤色のコロニー(TTC還元)は、この場合も認められず、大腸菌(E.coli)のコロニーを肉眼ではっきりと見ることができた。所要の希釈液におけるコロニー数は、黄色ブドウ球菌(S. aureus)及び大腸菌(E. coli)の両方について、1mLの希釈液を生菌数測定用(Aerobic Count、AC)ペトリフィルム(3M company(St.Paul,MN))に接種することによって得られた数とほぼ同じであった。実施例2は、本開示によるデバイスによって微生物が増殖及び検出され得ることを実証する。
実施例3 薄膜培養デバイスにおけるゲル化剤としての種々の粘土の試験
LAPONITEベースの培養デバイスを、多くの種類の市販の粘土(表1)を使用して図8Cのように構築し、本用途に好適な粘土組成物を決定した。各デバイスの上部シートを下部シートから剥がし、1mLのTSB(バクトトリプチックソイブロス、Becton,Dickinson and Company(New Jersey))を下部シートの円の中央にアプライした。次いで、上部シートを下部シートを覆う位置に戻した。湿潤性を評価し、「優良な湿潤性」は、追加の外力、例えば、プラスチック製の延展デバイス(ペトリフィルムカビ・酵母測定用プレートスプレッダー、3M Company(St.Paul,Minnesota))を必要とすることなく、粘土表面を完全に被覆することとして定義した。被覆所要時間は測定しなかったが、速度に注意した。ゲル化時間は、接種したデバイスを5分間静置した後、シートの縁部を持ち上げ、水が粘土領域から流れ出るか否かを確認することによって評価した。「優良なゲル化時間」は、粘土表面から流れる水が認められないこととして定義した。後剥離は、いったん形成されたゲルスラブの一体性を決定するために、調査した。上部シートを再度下部から剥離することによって、粘土表面が目に見えて乱れない場合、その後剥離は優良と定義した。
Figure 0006722687
実施例4 インドキシルベースの指示薬を使用したLAPONITEデバイスにおける微生物の増殖及び検出
LAPONITE培養デバイスは、(1)下部フィルム12を疎水性の紙(耐水性ポリマー層でコーティングした漂白クラフト紙)に置き換えたこと、及び(2)粘土粉末コートが16.6重量%の粉末微生物栄養素(好適な配合物は、米国同時係属出願第61/949631号の表7に見ることができる)を含有したこと、を除いて、図8Cのように構築した。大腸菌(Escherichia coli)ATCC #25922(EZ−CFU,Microbiologics(St.Cloud,Minnesota))を、37℃で振盪しながらTSB(バクトトリプチックソイブロス、Becton,Dickinson and Company(New Jersey))中で一晩増殖させた。大腸菌(E. coli)の10倍段階希釈を、バターフィールド緩衝液(3M Company(St.Paul,MN))の9mL管で実施し、そこに40ug/mLの5−ブロモ−4−クロロ−3−インドリル−β−D−ガラクトピラノシド(X−gal,Sigma−Aldrich Chemical Company(St.Louis,MO))を添加した。各希釈液1mLをLAPONITEデバイスに接種し、1mLを従来の生菌数測定用(AC)PETRIFILM(3M Company(St.Paul,MN))に接種し、37℃で24時間インキュベートした。コロニーは淡青〜暗青色の斑点(X−gal転換の代謝産物)としてはっきりと見ることができ、所与の希釈液のコロニー数は、LAPONITEデバイスとAC PETRIFILMとの間でほぼ同じであった。次いで、上記の実験を、黄色ブドウ球菌(Staphylococcus aureus)株15981(Valle J et al. Mol Microbiol.2003 May;48(4)1075−87)を使用し、X−galを100ug/mLの5−ブロモ−4−クロロ−3−インドリル−アセテート(Biosynth(Staad,Switzerland))で置き換えたことを除いて、まったく同様に繰り返した。上記のように、コロニーは淡青〜暗青色の斑点としてはっきりと見ることができ、所与の希釈液のコロニー数は、LAPONITEデバイスとAC PETRIFILMとの間でほぼ同じであった。
実施例5 蛍光指示薬を使用したLAPONITE培養デバイスにおける微生物の増殖及び検出
LAPONITE培養デバイスは、粉末微生物栄養素を添加せずに、実施例4のように構築した。大腸菌(Escherichia coli)ATCC #25922(EZ−CFU,Microbiologics(St.Cloud,Minnesota))を、37℃で振盪しながらTSB(バクトトリプチックソイブロス、Becton,Dickinson and Company(New Jersey))中で一晩増殖させた。大腸菌(E. coli)の10倍段階希釈を、大腸菌(E. Coli)用蛍光指示薬(4−メチルウンベリフェリル−β−D−グルクロニド、濃度は機密)を含有する細菌用培地であるColilert(IDEXX laboratories(Westbrook,Maine))で実施した。各希釈液1mLをLAPONITEデバイスに接種し、約14時間後、実体顕微鏡(Zeiss Luminar.V12にAxiocam MRc5を使用)を365nmの励起線及び400nmのロングパスフィルタ−と共に使用してプレートを画像化した。コロニーは、大量の蛍光が中心に隔離された個別のゾーンとして見ることができた。4−メチルウンベリフェリル−β−D−グルクロニドの細菌転換の蛍光生成物(4−メチルウンベリフェロン)は、可溶性であり、プレート全体に自由に拡散することから、明白に画定された中心を有する個別の蛍光ゾーンが可視化されたことは、意外であった。
実施例6 電離放射線処理後のLAPONITE培養デバイスの機能
天然ガムは、製造物品を滅菌するために必要なレベルの電離放射線(例えば、ガンマ線又は電子線[電子ビーム])に曝露すると分解することが知られている。照射された天然ガムは、鎖切断を起こし、水和したときに所与の粘土のゲルを形成する能力を失う。粘土は、他方、電離放射線に非常に耐性があることが知られている。培養デバイスを、実施例5のように構築し、ホイルパウチに封入して、ガンマ線(10、20、30、40、及び50kgy)に曝露した。大腸菌(Escherichia coli)ATCC #25922(EZ−CFU,Microbiologics(St.Cloud,Minnesota))を、37℃で振盪しながらTSB(バクトトリプチックソイブロス、Becton,Dickinson and Company(New Jersey))中で一晩増殖させた。大腸菌(E. coli)の10倍段階希釈を、TSB(バクトトリプチックソイブロス、Becton,Dickinson and Company(New Jersey))の9mL管で実施し、そこに100ug/mLの5−ブロモ−4−クロロ−3−インドリル−β−D−グルクロニド(X−glus(Staad,Switzerland))を添加した。各希釈液1mLをLAPONITEデバイスに接種し、1mLを従来の生菌数測定用(AC)PETRIFILM(3M Company(St.Paul,MN))に接種し、37℃で24時間インキュベートした。コロニーは淡青〜暗青色の斑点(X−gal転換の代謝産物)としてはっきりと見ることができ、所与の希釈液のコロニー数は、LAPONITEデバイスとAC PETRIFILMとの間でほぼ同じであった。LAPONITEベースの培養デバイスのゲル化は、50kgy以下のガンマ線量によって影響を受けなかった。
実施例7 高レベルのTTCを使用したLAPONITE培養デバイスにおける微生物培養の検出
コーティング後に接着剤が1.59mg/inを含有するように、大量のTTCを添加したことを除き、米国特許第5,409,838号の実施例1のように、疎水性の紙(耐水性ポリマー層がコーティングされた漂白クラフト紙)を塩化トリフェニルテトラゾリウム(TTC)を含有するイソオクチルアクリレート/アクリルアミド感圧性接着剤(PSA)でコーティングすることによって、下部フィルムを作製した。下部フィルムを、次に、グアーガム(Sigma Aldrich(St.Louis,MO))と16.6重量%の粉末微生物栄養素(好適な配合物は、米国同時係属出願第61/949631号の表7に見ることができる)との混合物でコーティングした。粉末コーティングの前に、接着剤上にマスクを置かなかった。上部フィルムを、図8A〜Cの上部フィルムのように構築し、100%のLAPONITE EP(BYK Additives(Wesel,Germany))でコーティングした。粉末コーティングの前に、接着剤上にマスクを置かなかった。この構造では、下部フィルムにコーティングされたグアーが、試料を培養デバイス内に維持するのに十分なほど試料濡れ広がりを遅くすることから、円内の粉末コーティングと接着剤をマスクする必要はない。大腸菌(Escherichia coli)ATCC #25922及び黄色ブドウ球菌(Staphylococcus aureus)ATCC #25923(EZ−CFU,Microbiologics(St.Cloud,Minnesota))を、37℃で振盪しながらTSB(バクトトリプチックソイブロス、Becton,Dickinson and Company(New Jersey))中で一晩増殖させた。各生物の10倍段階希釈を、バターフィールド緩衝液(3M Company(St.Paul,MN))の9mL管で実施し、各希釈液1mLをLAPONITEデバイスに接種し、上部フィルムを単純に閉じ、スプレッダーは使用しなかった。比較のため、複製試料を、生菌数測定用(AC)PETRIFILM(3M Company(St.Paul,MN))に接種した。プレートを、37℃で24時間培養した。高レベルのTTCを用いたLAPONITEデバイスで得られたコロニー数は、生菌数測定用(AC)PETRIFILM(3M Company(St.Paul,MN))のコロニー数とほぼ同じであった。図7は、ヘクトライト粘土がTTCを吸収し、そのため、高濃度のTTCを、微生物に有害又は致死的となると一般的に考えられる濃度で指示薬として使用できるという驚くべき結果を示す。
本明細書では、特定の例示的実施形態が詳細に説明されてきたが、当業者には、上述の説明を理解した上で、これらの実施形態の代替物、変更物、及び等価物を容易に想起することができる点が、理解されるであろう。更には、本明細書で参照される全ての刊行物及び特許は、個々の刊行物又は特許を参照により組み込むことが、詳細かつ個別に指示されている場合と同じ程度で、それらの全容が参照により組み込まれる。様々な例示的実施形態が説明されてきた。これらの実施形態及び他の実施形態は、以下の特許請求の範囲に含まれるものである。

Claims (13)

  1. 微生物の増殖又は貯蔵のためのデバイスであって、
    a)第1層の表面の第1部分を含む第1層であって、前記部分に第1の粘土を含む第1の水膨潤性ゲル化剤が固着されており、前記第1の粘土は未変性ヘクトライト、有機変性ヘクトライト、又はこれらの組み合わせを含む、第1層と、
    b)前記第1層から分離可能であり、第2層の表面の第1部分を含む、第2層であって、前記部分に第2の水膨潤性ゲル化剤が固着されている、第2層と、を含む、デバイス。
  2. 前記第1層が、前記表面の第2部分を更に含み、前記第1層の前記第2部分が、第1層、接着剤、剥離ライナー、ダム、又はこれらの組み合わせを含む、請求項1に記載のデバイス。
  3. 前記第2の水膨潤性ゲル化剤が第2の粘土を含む、請求項1又は請求項2に記載のデバイス。
  4. 前記第1の粘土が、少なくとも1種の小板形状を備える、請求項1〜3のいずれか一項に記載のデバイス。
  5. 前記第1の水膨潤性ゲル化剤が接着剤によって前記第1層に固着され、前記接着剤は前記第1層の表面の第1部分のみに配置されている、請求項1〜4のいずれか一項に記載のデバイス。
  6. 前記第1の粘土が、有機変性ヘクトライトを含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載のデバイス。
  7. 第1層、第2層、又はその両方の上に配置された指示薬を更に含み、上記指示薬が、塩化トリフェニルテトラゾリウム(TTC)を少なくとも0.5mg/cmの量で含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載のデバイス。
  8. 微生物の増殖又は貯蔵のためのデバイスを製造する方法であって、
    表面を備える第1層を提供する工程と、
    第1の粘土を含む第1の水膨潤性ゲル化剤を前記第1層の表面の第1部分に固着する工程と、
    表面を備える第2層を提供する工程と、
    第2の水膨潤性ゲル化剤を前記第2層の表面の第1部分に固着する工程と、
    前記第1層を前記第2層に積層する工程と、を含み、前記第1の水膨潤性ゲル化剤は、少なくとも部分的に前記第2の水膨潤性ゲル化剤と接触
    前記第1の粘土は未変性ヘクトライト、有機変性ヘクトライト、又はこれらの組み合わせを含む、方法。
  9. 前記第1の水膨潤性ゲル化剤を前記第1層に固着する工程が、接着剤の層を前記第1層の表面上に配置することと、前記第1の粘土より疎水性の高い材料を前記第1層の第2部分を覆って配置することと、前記接着剤層を前記第1の水膨潤性ゲル化剤でコーティングすることと、を含む、請求項8に記載の方法。
  10. 前記第1の水膨潤性ゲル化剤を前記第1層に固着する工程が、接着剤の層を前記第1層の表面の前記第1部分上に配置することと、前記接着剤層を前記第1の水膨潤性ゲル化剤でコーティングすることと、を含み、
    前記第1層の表面の第2部分上に配置された前記第1の水膨潤性ゲル化剤のうちの少なくともいくらかを除去する工程を更に含む、請求項8に記載の方法。
  11. 前記デバイスを除染又は滅菌する工程を更に含み、前記除染又は滅菌する工程が、10kgy〜50kgyの線量の電離放射線への曝露を含む、請求項8〜10のいずれか一項に記載の方法。
  12. 試料中の少なくとも1種の微生物を検出及び計数する方法であって、
    請求項1〜7のいずれか一項に記載のデバイスを提供する工程と、
    前記第1層を前記第2層から分離する工程と、
    少なくとも1種の微生物を含有する試料のアリコートを前記第1の水膨潤性ゲル化剤又は前記第2の水膨潤性ゲル化剤に添加して、接種されたデバイスを形成する工程と、
    前記第1層を前記第2層に再度積層する工程と、
    前記接種されたデバイスをインキュベートする工程と、を含む、方法。
  13. 前記アリコートの添加後、前記第1層を前記第2層に再度積層する前に、前記第1のゲル化剤が混合されない、請求項12に記載の方法。
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