JP7209374B2 - フィルタを通して廃棄流体を除去するための方法および装置を含むプロセッサフィルタ配置 - Google Patents

Description

本出願は、２０１７年８月２日に出願された米国仮出願第６２／５４０，３５７号および２０１７年８月１８日に出願された米国仮出願第６２／５４７，３５９号の利益を主張する。これらの各文書の開示は、参照によってそのまま本願に援用される。

本発明は、生体試料において発見されたバクテリアなどの微生物の同定および定量化を行うためのシステムおよび工程、および当該システムで使用されるフィルタの洗浄サイクルがいつ終了され得るかを決定するための装置および方法に関する。

概して、微生物を同定するための現行の慣習は、微生物研究室で微生物を同定および特定するための複雑で長々しく高価な工程を伴う。図１に示すように、１．流体中に懸濁した生体試料が容器に提供される。２．当該試料が、溶液中に粒子を濃縮するように処理され、３．その後、当該溶液中の当該粒子に光学分析を行って当該粒子を同定する。米国特許第８，８０４，１１４号（以下、「前記‘１１４特許」）は本出願人に譲渡されており、参照によってそのまま本願に援用され、この手順を行うシステムを開示している。

本出願の図２から図４は、前記‘１１４特許からの図面である。分かり易いように、当該特許からの参照番号は取り除かれて、論述中の本図面に見られる参照番号と取り替えられている。図２から図４は先行技術のシステム１０を示し、マガジン１２が複数のカートリッジ１３を収容し、各カートリッジ１３が、ピペットチップ１５、試料供給容器１６、および、図示のように光学カップとすることができるキュベット１８を収容している。上記試料供給容器１６は生体試料を含有している。当該試料は、上記ピペットチップ１５を用いて上記容器１６から抽出され、その後、遠心分離機２０にかけられ、前記粒子が濃縮され、その後、同じまたは別のピペットチップ１５を用いて、光学分析のために上記キュベット１８に堆積される。

図２から図４の配置は微生物を識別および定量化するために使用され得るが、このような識別および定量化のためにはより効率的に微生物を処理するシステムが必要である。

米国特許出願公開第２０１５／０１５１２５３号（以下、「前記‘２５３出願」）は本出願人に譲渡されており、参照によってそのまま本願に援用される。前記’２５３出願からの図面が図６および図７として含まれており、参照番号は取り除かれて、本出願に見られかつ論述される参照番号と取り替えられている。

図６は、試料入口２７および濃縮粒子出口３０を有するフィルタカセット２５を示す。当該フィルタカセット２５は、前記‘２５３出願に記載の前記粒子の濾過に使用される二つの別々のフィルタ３５Ａ、３５Ｂを含む。複数のポート４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、および４０Ｄが、前記’２５３出願に記載の濾過工程を実現するために、洗浄流体および吸引とともに、上記フィルタ上の溶出流体の接線流に使用される溶出流体を供給するために設けられている。

簡潔に言えば、流体と粒子の混合物が前記試料入口２７を通して導入され、フィルタカセット２５の第一のフィルタ３５Ａの上面に堆積される。洗浄流体がポート４０Ｂを通して導入され、上記フィルタ３５Ａを通過して上記フィルタ３５Ａの上記上面から小径粒子を洗い落とす。その後、溶出流体がポート４０Ｂから導入されて、上記フィルタ３５Ａの上記上面から粒子を接線方向に拭い去る。これらの粒子は、次に、上記カセット２５内の第二のフィルタ３５Ｂの上面に堆積される。洗浄流体がポート４０Ｃを通して導入され、上記フィルタ３５Ｂを通過して、上記フィルタ３５Ｂの上記上面から小径粒子を洗い落とす。その後、溶出流体がポート４０Ｃから導入されて、上記第二のフィルタ３５Ｂの上記上面から粒子を接線方向に拭い去り、前記濾過工程が終了する。

この工程において特に関心があるのは、前記フィルタを通る洗浄流体の適切な投与量である。各フィルタによって堰き止められる前記粒子によっては、前記フィルタが程度の差はあれ詰まることによって、通過し得る洗浄流体の量を制限する可能性がある。このため、前記フィルタを通る流れの体積は、流下時間に基づいて測定することができず、前記フィルタを通過した流体の体積に基づかなければならない。

図６は、前記フィルタカセット２５を通る試料の前記濾過中に利用される複数のステップを実施するための、内部にスロット４４を備える前記カセット２５のスライド弁４２を示す。

米国特許第８８０４１１４号明細書 米国特許出願公開第２０１５／０１５１２５３号明細書

これらのフィルタカセットを利用して光学分析のために生体試料を処理するための装置および方法が必要とされている。また、前記フィルタの各々に前記洗浄流体を適切に投与するための装置および方法が必要とされている。

一実施形態において、光学分析のために生体試料を処理するためのシステムは複数のカートリッジを有し、各カートリッジが、流体と粒子の混合物を受容するための試料供給容器を有し、かつ各カートリッジが、上記流体と粒子の混合物から濾過された粒子を受容するためのキュベットを有する。上記システムは、上記複数のカートリッジを保持するためのレシーバを備えるカートリッジマガジンと、複数のスロットが貫通したカセットファンであって、各スロットが、フィルタカセットを保持するように適応され、当該カセットファンが、選択されたカートリッジと整列する第一の位置から当該カートリッジから離れる第二の位置まで移動可能であるカセットファンと、を有する。上記システムは、上記ファン内に各フィルタカセットを固定するようにかつ当該フィルタカセットを作動させるように適応させた、上記カセットファンの上方に配置されるカセットクランプをさらに有する。

別の実施形態において、光学分析のために生体試料を処理するための方法は、カートリッジマガジンのレシーバ内に複数のカートリッジを保持するステップであって、各カートリッジが、流体と粒子の混合物を受容するための試料供給容器を有し、かつ各カートリッジが、上記流体と粒子の混合物から濾過された粒子を受容するためのキュベットを有する、ステップ、を含む。複数のスロットが貫通しているカセットファンであって、各スロットがフィルタカセットを保持するように適応させるカセットファンを用いて、当該カセットファンは、上記マガジンにおける選択されたカートリッジと整列する第一の位置に移動される。カセットクランプが上記カセットファンの上方に配置され、かつ当該カセットクランプを用いて上記ファン内に各フィルタカセットを固定し、かつ当該フィルタカセットを操作する。

さらに別の実施形態においては、フィルタ要素を通して小径粒子を洗浄するための装置であって、粒子が堆積される上記フィルタ要素の上面と、上記フィルタ要素の上記上面を通して洗浄流体を提供して、当該フィルタ要素を通して小径粒子を排除するための洗浄流体源であって、その後、使用済みの洗浄流体が廃棄流体になる、洗浄流体源と、を含む装置を対象とする。槽が、上記廃棄流体を回収するために上記フィルタ要素と流体接続している。測定デバイスが、上記槽内の廃棄流体の量を測定し、所定量の廃棄流体に到達したら、洗浄工程を中止する。溶出流体源が、上記フィルタから粒子を接線方向に拭い去るために上記記フィルタ要素の上記上面と流体連通している。

さらに別の実施形態においては、フィルタ要素を使用する方法であって、当該方法が、当該フィルタ要素から粒子を接線方向に拭い去る量の溶出流体を投与するためのものであり、
ａ）上記フィルタ要素の上面上に粒子を堆積させるステップ、
ｂ）上記フィルタ要素の上記上面を通して洗浄流体を提供して、上記フィルタ要素を通して小径粒子を排除するステップであって、その後、使用済みの洗浄流体が廃棄流体になる、ステップ、
ｃ）槽に上記廃棄流体を回収するステップ、
ｄ）上記槽における廃棄流体の量を測定し、所定量の廃棄流体に到達すると、洗浄を中止するステップ、および
ｅ）上記槽における廃棄流体の量が上記所定量の廃棄流体未満であれば、ステップｂ）からステップｄ）を繰り返すステップ
を含む方法を対象とする。

本発明の前記好適な実施形態の利点および特徴の一部は、本願の上記に要約されている。これらの実施形態は、前記デバイスおよび方法の他の潜在的な実施形態とともに、下記の図面を、これらの実施形態が当該図面に関するときに詳細な説明と併せて参照するときに、当業者に明らかになるだろう。
概略図であり、光学分析に備えて生体試料を処理する先行技術のステップを示す。 遠心分離機を用いて分析のために生体試料を処理する先行技術のシステムを示す。 内部に試料供給容器およびキュベットを含有する先行技術のカートリッジを示す。 図３における前記先行技術のカートリッジの断面を示す。 本発明で利用されることになるカートリッジの断面を示す。 流体中に濃縮した生体粒子を提供するために前記遠心分離機の代わりに使用される先行技術のフィルタカセットを示す。 スライダ弁を示すための断面図における図６の前記先行技術のフィルタカセットである。 試料が本発明に従って処理されるステップを示すスケッチである。 試料が本発明に従って処理されるステップを示すスケッチである。 試料が本発明に従って処理されるステップを示すスケッチである。 試料が本発明に従って処理されるステップを示すスケッチである。 処理のためにフィルタカセットの下方に隣接カートリッジを配置するためのカートリッジとマガジンの組立体の進行を示す。 前記フィルタカセットの下方にカートリッジの新しいサブセットを配置するための前記カートリッジとマガジンの組立体の進行を示す。 本発明に係る処理システムの斜視図である。 カセットファンの下側の斜視図である。 カセットクランプを図示した前記処理システムの斜視図である。 図９に示す前記カセットファンおよび前記カートリッジとマガジンの組立体の上面図である。 前記カートリッジを示した図１０の一部の図である。 前記キュベットおよび前記試料供給容器のみを示すためにカートリッジシェルを取り除いた図１２の前記図である。 図１３の図に類似の図であるが、動作要素を示すために前記フィルタカセットのカバーが取り除かれている。 図１１における矢印１５‐１５に沿う側面図である。 図１１における矢印１６‐１６に沿う図である。 図１１における矢印１７‐１７に沿う図である。 前記カセットクランプおよび関連する機器を取り除いた前記処理システムの斜視図である。 図１８の配置の正面図であるが、前記カセットクランプを示し、当該カセットクランプが前記フィルタカセットの挿入および取り外しのために上昇位置にある。 図１９の正面図と類似の正面図であるが、前記カセットクランプが係合し、前記カセットファンに対して前記フィルタカセットを固定している。 図１９の斜視図である。 カセットフィルタに関連させる単一のフィルタ要素の概略図である。 ロードセルを含有するモジュールの斜視図である。 ロードセルを含有するモジュールの斜視図である。 図２２および図２３における前記ロードセルの横断面図である。 図２２および図２３における前記ロードセルの横断面図である。 静電容量式液体レベルセンサを利用する測定技術の概略図である。 廃棄流体の体積を決定するために静電容量式液体レベルセンサを利用する装置の一実施形態の正面の斜視図である。 図２７に示す前記装置の背面の斜視図である。 図２７における線２８‐２８に沿う断面図である。 超音波センサを利用する液体測定技術の概略図である。 圧力センサを利用する測定技術の概略図である。 レーダセンサを用いる測定技術の概略図である。

以下の説明のため、空間定位用語が使用されている場合は、参照される実施形態が添付の図面において方向付けられている場合または下記の詳細な説明に記載される場合の当該実施形態に関するものとする。しかしながら、以下に記載される前記実施形態は、多くの代替的な変形および実施形態をとり得ると理解すべきである。また、前記添付の図面に示されかつ本願に記載される特定のデバイスは例示的なものであって、制限的なものとみなされるべきであると理解すべきである。

図２は、遠心分離機を用いて粒子を濃縮し、その後、当該粒子を光学分析にかけるシステムを示しているが、本発明は、図６から図７に示す前記先行技術のフィルタカセット２５を利用して粒子が濃縮される仕方を対象とする。図５は、本発明のシステムにおいて使用され得るカートリッジ１４の横断面図を示す。当該カートリッジ１４は、図３から図４に示す前記カートリッジ１３と類似である。しかしながら、図５の上記カートリッジ１４は、試料供給容器１６およびキュベット１８のみを含む。本発明に係る上記システムでは、ピペットチップは必要とされない。上記フィルタカセット２５の設計により、複数のフィルタカセット２５が、マガジン１２内に搭載された複数のカートリッジ１４を用いて同時に作動されることができる。

特に、図８Ａから図８Ｄは、前記マガジン１２内に搭載された複数のカートリッジ１４Ａから１４Ｈが処理される工程を示すスケッチである。上記カートリッジ１４と上記マガジン１２は併せてカートリッジとマガジンの組立体１７と呼ぶ。利便性のため、上記カートリッジ１４は互いに同一であり、上述の工程における各カートリッジ１４の位置的関係をより明解にするために、上記マガジン１２は十六個のカートリッジに制限されないという理解のもと、本願における上記カートリッジは１４Ａから１４Ｑと呼ぶ。単一のカートリッジマガジン１２は、例えば、四十個のカートリッジ１４を保持し得る。

図８Ｂに注目すると、カセットファン５０が前記カートリッジとマガジンの組立体１７に近接して配置されている。スロット５２、５４、５６、５８が上記ファン５０を貫通している。前記フィルタカセット２５Ａから２５Ｄは、図８Ｃのように上記ファン５０の上記スロット５２、５４、５６、５８内に搭載される。

図８Ｃにさらに示すように、前記ファン５０は、当該ファン５０を貫通するスロット５２、５４、５６、５８がカートリッジ１４Ｂ、１４Ｄ、１４Ｆ、１４Ｈと整列するように前記カートリッジとマガジンの組立体１７の上方に配置される。図８Ｄに示すように、カセットクランプ６０が前記フィルタカセット２５Ａから２５Ｄの上方に設置され、このとき、各フィルタカセット２５Ａから２５Ｄは、前記それぞれのカートリッジ１４Ｂ、１４Ｄ、１４Ｆ、１４Ｈ内の前記試料供給容器から流体中に懸濁した粒子を抽出する。前記流体中に懸濁した粒子は、次に、前記フィルタカセット２５Ａから２５Ｄを用いて濾過および濃縮される。一旦前記粒子が濃縮されると、次に、当該粒子は、さらなる光学分析のために前記カートリッジ１４Ｂ、１４Ｄ、１４Ｆ、１４Ｈの各々の前記キュベット１８（図４）に堆積される。

なお、前記フィルタカセット２５Ａから２５Ｄは、カートリッジ１４Ｂ、１４Ｄ、１４Ｆ、１４Ｈに関連させている。これらのカートリッジの各々は、一つのカートリッジによって互いに離間している。前記フィルタカセットの各々、例えば、２５Ｂと２５Ｄの間には機器があり、隣接し合うフィルタカセット間の間隔を制限し得る。図８Ａから図８Ｄは、各フィルタカセット２５Ａから２５Ｄ間に一つのフィルタカセット１４Ａ、１４Ｃ、１４Ｅ、１４Ｇを示しているが、本発明の別の実施形態は、各フィルタカートリッジ間に二つのフィルタカセットを有する。特に、図１９は一つのそのような実施形態を示す。

適当なときに、前記カセットファン５０およびカルーセル６２（図１０）は、使用済みのフィルタカセット２５Ａから２５Ｄを取り除き、かつ前記カセットファン５０内の新たに搭載されたフィルタカセット２５Ｅから２５Ｈを前記マガジン１２における異なるカートリッジと整列させるために割り出しされ得る。特に、図８Ｅに注目すると、前記カートリッジとマガジンの組立体１７は、矢印Ａ１によって示すように左に割り出しされて、隣接カートリッジ１４Ｃ、１４Ｅ、１４Ｇ、１４Ｉのセットを、記載の処理のために上記新たなフィルタカセット２５Ｅから２５Ｈと整列させる。一旦これらのカートリッジの処理が完了すると、次に、前記組立体１７は、前記隣接し合うカートリッジが一つを除いて全て既に処理されているため、一つのカートリッジだけでは方向Ａ１に割り出しされることができない。したがって、図８Ｆに示すように、カートリッジ１４Ｊから１４Ｐの新しいサブセットの全体は、当該カセット１４Ｊから１４Ｐが新しいフィルタカセット２５Ｉから２５Ｌのさらに別のセットと整列して処理されるように割り出しされる。その後、前記組立体１７が割り出しされて、処理のためにカセット１４Ｋ、１４Ｍ、１４Ｏ、および１４Ｑを整列させる。この手順は、前記マガジン１２におけるカセットの全ての在庫が処理されるまで繰り返され得る。

以下の論述は、これらの作業を実現する実際の機器を対象とする。

図９Ａは、前記カートリッジとマガジンの組立体１７、前記カートリッジ１４Ａから１４Ｈ、前記カセットファン５０、フィルタカセット２５Ａから２５Ｄ、および前記カセットクランプ６０を含む前記システム全体の斜視図である。図９Ｂは、前記カセットクランプ６０の下側６１を示す。前記クランプは、前記フィルタカセット２５Ａから２５Ｄの各々の前記ポート４０Ａから４０Ｄと各々が係合する接続部６４Ａから６４Ｄのセットを有する。前記カセットクランプ６０は、上記接続部６４Ａから６４Ｄのセットを通して、前記フィルタカセット２５Ａから２５Ｄの前記適切なポート４０Ａから４０Ｄ（図５）に溶出流体、洗浄流体および真空を提供し、前記カセットクランプ６０上にあるモータ６３Ａから６３Ｄは、チャネル４４（図６）が、前記フィルタカセット２５Ａから２５Ｄ内で異なる濾過段階を得るための流体通路を開設するように、適切な位置に各フィルタカセット２５Ａから２５Ｄの前記スライド弁４２（図６）を配置する。

図１０は、前記カートリッジとマガジンの組立体１７が前記カルーセル６２に固定される前記システムの一実施形態の斜視図を示す。分かり易いように、同じ論述が複数の関連するフィルタカセットとともに前記複数のカートリッジの各々に当てはまるという理解のもと、単一のカートリッジ１４Ｄおよび単一のフィルタカセット２５Ｄのみを説明する。カセットファン５０は、当該カセットファン５０のスロット５８内に固定された上記フィルタカセット２５Ｄが、前記マガジン１２内に固定された上記カートリッジ１４Ｄの真上に配置されるように、前記カルーセル６２の上方に配置される。

図１１は、前記カセットファン５０が、四つのフィルタカセット（図示せず）を収容するための四つのスロット５２、５４、５６、５８を含む図１０の配置の上面図を示す。

図１２は、前記カセットファン５０が前記カートリッジ１４Ｈの上方に配置された状態の前記マガジン１２上に配置されたカートリッジ１４Ｈを示す。

図１３は、図１２に類似の斜視図であり、前記カセットファン５０が前記カートリッジとマガジンの組立体１７の上方に配置されている。しかしながら、図解のため、前記カートリッジ１４Ｈ（図１２）のシェル１３Ａは、前記試料供給容器１６および前記キュベット１８のみを示すために取り除かれている。

前記フィルタカセット２５Ｄは入口チューブ２８を有し、一旦前記フィルタカセット２５Ｄが前記試料供給容器１６および前記キュベット１８を備える前記組立体１７の上方に適切に配置されると、前記粒子を有する生体試料が、前記試料供給容器１６から抽出され、かつ前記フィルタカセット２５Ｄを通して処理され得て、当該生体試料は、前記粒子出口３０を通して排出される。

前記フィルタカセット２５Ｄの前記粒子出口３０は、濾過後、前記流体中に懸濁した濃縮粒子が、前記フィルタカセット２５Ｄから前記粒子出口３０を通って前記キュベット１８に直接堆積され得るように、前記キュベット１８の真上に配置される。

図１４に示す前記フィルタカセット２５Ｄは、前記入口チューブ２８の形状である前記試料入口２７を露出させるためにカバーが取り除かれている。一旦前記フィルタカセット２５Ｄが前記カセットファン５０（図示せず）によって前記カートリッジ１４Ｈの上方に適切に配置されると、前記入口チューブ２８は、モータ駆動式の歯車機構６８によって作動されるピンチローラ６５、６６によって前進させられる。このようにして、フィルタカセット２５Ｄは、前記カートリッジ１４Ｈに近接し得て、前記入口チューブ２８は、濾過のために前記生体試料を抽出するべく前記試料供給容器１６内に前進させられ得る。その後、前記チューブ２８は、前記試料供給容器１６から退却させられ得る。前記濾過工程は、次に、前記フィルタカセット２５Ｄを用いて継続する。

図１５は、図１１の矢印１５‐１５に沿う側面図であり、図１６は、図１１の矢印１６‐１６に沿う側面図であり、図１７は、図１１の矢印１７‐１７に沿う側面図である。

図１８は、図９Ａと類似であるが、前記カセットクランプ６０が、前記カセットファン５０の細部を示すために取り除かれている。

図１９および図２０は、前記カセットクランプ６０が、前記フィルタカセット２５Ａから２５Ｄの上方の退却位置にある状態（図１９）および前記フィルタカセット２５Ａから２５Ｄと係合するように下降した状態（図２０）の前記システム１１０を示す。前記カセットクランプ６０は、各カセット２５Ａから２５Ｄを固定するだけでなく、前記クランプ６０は、各フィルタカセット２５Ａから２５Ｄを作動させるためにも利用される。図２１は、前記カセットクランプ６０が前記フィルタカセット２５Ａから２５Ｄから退却した状態（図２０）の前記システム１１０の斜視図を示す。前記カセットファン５０は、図示のように、四つのフィルタカセット２５Ａから２５Ｄを支持しているが、前記カセットファン５０は、任意数のフィルタカセットを収容するように修正されてよい。

図１８は、フィルタカセット供給マガジン７５およびフィルタカセット保管マガジン７７を見やすいように前記ファン５０および前記関連の機器が取り除かれた前記処理システム１１０を示す。図１１に示すように、前記ファン５０は、当該ファン５０の各スロット５２、５４、５６、５８が上記供給マガジン７５内の前記カセット２５と平行な位置まで回転されるように、中心軸周りに回転する。機械アーム（図示せず）が、上記供給マガジン７５からフィルタカセット２５を抜き取り、当該フィルタカセット２５を前記ファン５０の空のスロットに設置する。前記ファン５０は、次に、隣の空のスロットが前記カセット２５と平行になり、当該カセットが抜き取られて当該スロットに設置されるように割り出しされる。

前記ファン５０は、次に、前記新しく搭載されたフィルタカセット２５がそれぞれのカートリッジ１４と整列するように回転および割り出しされる。図２１に示すように、前記フィルタカセット２５が前記ファン５０から交換されるとき、前記クランプ６０は、クリアランスを提供するように垂直に変位される。しかしながら、図２０に示すように、その後、前記クランプ６０は、前記ポート４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄ（図５）が処理のために前記クランプ６０における対応するコネクタに取り付けられるように下降される。

処理後、前記クランプ６０は、前記上昇位置（図２１）まで再び移動され、前記ファン５０が割り出しされ、前記使用済みフィルタカセット２５が前記ファン５０から取り除かれて、前記フィルタカセット保管マガジン７７（図１８）内に設置される。

その後、前記ファン５０は、新しいフィルタカセットが再び装着され、処理のために他のカートリッジと整列するように割り出しされる。

個別のカートリッジ１４およびこれらの関連のフィルタカセット２５に関連する前記濾過工程は、分析されている前記生体試料によって、完了までにかかる時間が変動し得る。したがって、カートリッジ１４とフィルタカセット２５の各ペアは、他のカートリッジ１４とフィルタカセット２５のペアとは独立して作動する。

概して、光学分析のために生体試料を処理するためのシステム１１０は複数のカートリッジ１４を有し、各カートリッジ１４は、流体と粒子の混合物を受容するための試料供給容器１６を有し、かつ各カートリッジは、当該流体と粒子の混合物から濾過された粒子を受容するためのキュベット１８を有する。カートリッジマガジン１７は、上記複数のカートリッジ１４を保持するためのレシーバを有する。カセットファン５０は、複数のスロット５２、５４、５６、５８が貫通しており、各スロットは、フィルタカセット２５を保持するように適応させる。上記カセットファン５０は、前記マガジン１２内の選択されたカートリッジ１４と整列する第一の位置から、当該カートリッジ１４から離れる第二の位置まで移動可能である。上記カセットファン５０の上方に配置されたカセットクランプ６０は、前記ファン５０内の各フィルタカセット１４Ａから１４Ｄを固定しかつ当該フィルタカセット１４Ａから１４Ｄを作動させるように適応させる。

さらに、光学分析のために生体試料を処理するための方法は、カートリッジマガジン１２のレシーバ内に複数のカートリッジ１４を保持するステップを含み得て、各カートリッジ１４は、流体と粒子の混合物を受容するための試料供給容器１６を有し、かつ各カートリッジ１４は、当該流体と粒子の混合物から濾過された粒子を受容するためのキュベット１８を有する。カセットファン５０は、複数のスロット５２、５４、５６、５８が貫通し、各スロットは、フィルタカセット２５Ａから２５Ｄを保持するように適応させる。上記ファン５０は、当該カセットファン５０を、上記マガジン１２における選択されたカートリッジと整列する第一の位置まで移動させる。カセットクランプ６０は、上記カセットファン５０の上方に配置され、上記ファン５０内の各フィルタカセット２５Ａから２５Ｄを固定し、各フィルタカセット２５Ａから２５Ｄを作動させる。

一旦各キュベット１８が流体中の濃縮粒子で満たされると、次に、本願で先に論述した前記‘１１４特許に記載の前記技術を用いて前記試料に光学分析が行われ得る。

概要として、前記濾過工程は以下の通りである。３００として概略的に示す各フィルタカセットの内側には、頂側要素３１５、底側要素３２０、およびこれらの間のフィルタ要素３２５がある。流体粒子混合物は、上記フィルタ要素３２５の上面３４５上に堆積される。その後、入口３３０からの洗浄流体を、上記フィルタ要素３２５の上記上面３４５に通して、上記フィルタ表面３４５から小径粒子を除去する。上記洗浄流体を上記フィルタ要素３２５に通した後、当該洗浄流体は廃棄流体となり、コレクタに堆積される。上記フィルタ要素３２５の上記上面３４５は、次に、さらなる処理のために前記堆積した粒子を排除するために溶出流体によって接線方向に洗浄される。

しかしながら、各フィルタを通る洗浄流体の流量は、各フィルタにおいて前記粒子によって生じる詰まりの量によって変わる。各フィルタにて均一な濾過工程を提供するためには、各フィルタを通過する比較的均一な体積流量を実現する必要がある。各フィルタを通る流量が変動することから、この作業は、各フィルタにつき一定期間前記流れを作用させることでは実現することができない。本発明者は、様々な時間に依存しない技術を用いて各フィルタを通過する流れの体積流量を測定することができることを発見した。特に、当該体積流量は、前記洗浄流体が上記フィルタを通過した後で、当該流体の重量または体積に基づいて測定される。一実施形態において、前記廃棄流体はロードセルの上方に設置された槽に溜められ、当該溜められた流体の重量が、所定の重量に達するまで測定される。このとき、前記洗浄流体の流れは、当該フィルタに関して中止される。次に、前記溶出流体による接線方向のワイピングが開始され、その後、前記特定のカートリッジ１４とフィルタカセット２５のペアに関連する前記濾過手続きが停止される。

単一のカートリッジからの試料の前記洗浄は、前記フィルタ要素２５を通過した洗浄流体である前記廃棄流体が、質量または体積で測定される特定の量に達するまで続く。一実施形態において、これは、前記洗浄流体の重量を決定するためのロードセルを用いて達成される。図２２および図２３は、ロードセル８４Ａから８４Ｄを備える四つの槽８２Ａから８２Ｄを有するモジュール８０の斜視図を示す。各槽８２Ａから８２Ｄは、新しいフィルタカセット２５がカートリッジ１４の前記試料供給容器１６からの前記試料を処理するために使用されるときに、当該フィルタカセットを通過する廃棄流体の量が所定の閾値に到達するまで上記ロードセルによって測定されるように、フィルタカセットに関連させる。このとき、前記洗浄は停止し、前記廃棄流体が上記ロードセルから排出される。図２４および図２５は、前記槽８２Ａから８２Ｄの横断面図を示す。

図２４は、四つの槽８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃおよび８２Ｄが各々別々のフィルタカセットに関連させた質量計８０の細部を示す。残りの槽が同一であるという理解のもと、槽８２Ａに注目すると、槽８２Ａは、圧電トランスデューサなどのロードセル８４上に載置されている。上記槽８２Ａ内の前記流体の重量は、このロードセル８４を用いて決定され得る。このようにして、各フィルタを通って移動する流体の体積の正確な推定は、直接的な体積測定デバイスを使用する必要がなく、当該フィルタに関連させた上記槽８２Ａ内の前記流体の重量によって提供される。そのような直接的な体積測定デバイスは、部分的に詰まり得るフィルタを通る流れなどの可変流には理想的ではなく、かつ比較的高価である。

流体重量を論述したが、前記フィルタを通過する廃棄流体の量を測定するにはいくつかの他の技術が存在する。本願における図２２から図２５に示す前記ロードセルは、図解のために円筒形の槽であるが、他の測定技術を図解しながら示される容器は矩形になるだろう。

静電容量式液体レベルセンサを用いる直接的なレベルセンサが利用され得る。例えば、図１は、内部に流体Ｆを有する容器２００を示す。静電容量式レベルセンサは、当業者に既知であり、互いに電気的に絶縁された二つの電極２０５、２１０を含む。上記容器２００内の上記液体が上昇するにつれて、前記二つの電極間の誘電体が、本質的に空気から液体へと変わり、その結果、静電容量が変化する。この静電容量の変化を測定することにより、前記液体レベルを決定することができる。

この作業を実現するための機器が図２７から図２９に示されており、四つの別々の容器２００Ａから２００Ｄが示されている。図２９に示すように、各々が二つの離間した電気的に絶縁された電極（図示せず）からなる外部センサ２１３Ａから２１３Ｄが、容器２００Ａから２００Ｄに関連させられて、各容器２００Ａから２００Ｄにおける廃棄流体のレベルを検出する。

図３０は、超音波センサ２１５の使用を示し、当該超音波センサ２１５は、前記容器の側部に設置され、前記流体Ｆが所定の高さに到達するときを検知し、このときに前記工程が終了し得る。このようなセンサは当業者にはよく知られている。上記センサ２１５は、当該センサの超音波が前記流体の境界まで上方または下方に移動するように、前記容器の底部または頂部に配置することも可能である。このようにして、前記容器中の流体の高さが決定され得る。

図３１は、液体レベルが上昇するにつれて所定の水中点における水圧が増大するという知識により前記容器２００内の前記流体Ｆの圧力が測定され得る配置を示す。図３に示すように、チューブ２２０が、液体Ｌにて圧力センサＰによって前記圧力が測定され得るように、前記容器２００の前記側部を貫通している。このようにして、所定の圧力にて、前記洗浄工程が終了することが可能である。前記センサと前記槽の間に膜を導入して、前記流体によって当該膜上にかかる圧力を検知することもできる。

図４は、前記流体Ｆを測定するためのさらに別の技術を示す。特に、レーダセンサＲが前記容器２００の前記頂部に設置され得て、当該レーダセンサＲと前記流体Ｆの前記頂部の間の距離を測定することによって、前記流体レベルは、この場合も同様に、所定のレベルにて、前記洗浄工程が終了され得るように決定され得る。

本発明の特定の実施形態が前記添付の図面に示され、かつ本願において上記に詳細に記載されているが、他の実施形態は、本発明の範囲および精神から逸脱することなく、当業者には明白になり、容易に作製されるだろう。例えば、本開示は、可能な限り、任意の実施形態の一つ以上の特徴をその他の実施形態の一つ以上の特徴と組み合わせることができると考えていると理解すべきである。したがって、上述の説明は、説明的であるというよりもむしろ例示的であることが意図されている。

Claims (20)

1. 光学分析のために生体試料を処理するためのシステムであって、
   ａ）複数のカートリッジであって、各カートリッジが、流体と粒子の混合物を受容するための試料供給容器を有し、かつ各カートリッジが、前記流体と粒子の混合物から濾過された粒子を受容するためのキュベットを有する、複数のカートリッジ、
   ｂ）前記複数のカートリッジを保持するためのレシーバを備えるカートリッジマガジン、
   ｃ）複数のスロットが貫通したカセットファンであって、各スロットは、フィルタカセットを保持するように適応させ、該カセットファンが、選択されたカートリッジと整列する第一の位置から該カートリッジから離れる第二の位置まで移動可能である、カセットファン、および
   ｄ）前記ファン内に各フィルタカセットを固定するようにかつ該フィルタカセットを作動させるように適応させた、前記カセットファンの上方に配置されるカセットクランプ
   を含むシステム。
2. 複数のフィルタカセットをさらに含み、各フィルタカセットが、一つのカートリッジにおける試料供給容器から流体と粒子の混合物を受容するための入口と、前記流体から前記粒子を濾過するための配置と、濾過された前記粒子を同カートリッジにおけるキュベットへ排出するための出口とを有する、請求項１に記載のシステム。
3. 各フィルタカセットが、各フィルタカセット内の複数のステップの濾過工程を実行するためのスライド弁を有する、請求項２に記載のシステム。
4. 内部に搭載したフィルタカセットのスライド弁を作動させるための前記カセットクランプ上に搭載されたモータをさらに含む請求項３に記載のシステム。
5. 第一の位置における前記カセットファンが、内部にフィルタカセットを有し、各フィルタカセットに関して、前記入口が、カートリッジの前記試料供給容器と整列され、前記出口が、同カートリッジの前記キュベットと整列される、請求項２に記載のシステム。
6. クランプ第一位置において、前記カセットクランプが、各フィルタカセットに対して固定されて、前記カセットファン内に該フィルタカセットを固定する、請求項５に記載のシステム。
7. 前記カセットクランプは、前記クランプ第一位置において、前記フィルタカセットが前記流体と粒子の混合物を濾過するように作動されるように、各フィルタカセットの制御ポートに流体接続される、請求項６に記載のシステム。
8. 洗浄流体が、前記フィルタカセットにおけるフィルタを洗浄するために使用され、使用される洗浄流体の量を測定しかつ所定量の洗浄流体が使用されたときに洗浄サイクルを停止するための測定デバイスをさらに含む、請求項７に記載のシステム。
9. 前記測定デバイスが、静電容量式液体センサ、超音波センサ、および水圧センサのうちの一つから選択される、請求項８に記載のシステム。
10. 第二の位置における前記カセットファンが、前記カートリッジマガジンから離れる装填／取出領域において内部にフィルタカセットを有する、請求項２に記載のシステム。
11. 前記カセットファンにおける空のスロットに未使用のフィルタカセットを移す機械アーム上に未使用のフィルタカセットの在庫を提供するためのフィルタカセット供給マガジン、および使用済みフィルタカセットのための保管場所を提供するためのフィルタカセット保管マガジンをさらに含み、前記機械アームは、前記カセットファンから前記フィルタカセット保管マガジンに使用済みフィルタカセットを移すように適応させる、請求項１０に記載のシステム。
12. 前記カセットファンおよび前記カートリッジマガジンは、該カセットファンが該カートリッジマガジンに対して特定の位置に割り出しされ得るように、互いに独立して移動する、請求項１に記載のシステム。
13. 前記カセットファンおよび前記カートリッジマガジンが共通の軸周りに回転する、請求項１２に記載のシステム。
14. 前記カートリッジマガジンにおけるレシーバの数が前記カセットファンにおけるスロットの数よりも多い、請求項１に記載のシステム。
15. 光学分析のために生体試料を処理するための方法であって、
    ａ）カートリッジマガジンのレシーバ内に複数のカートリッジを保持するステップであって、各カートリッジが、流体と粒子の混合物を受容するための試料供給容器を有し、かつ各カートリッジが、前記流体と粒子の混合物から濾過された粒子を受容するためのキュベットを有する、ステップ、
    ｂ）複数のスロットが貫通しているカセットファンであって、各スロットは、フィルタカセットを保持するように適応させるカセットファンを用いて、該カセットファンを前記マガジンにおける選択されたカートリッジと整列する第一の位置に移動させるステップ、および
    ｃ）前記カセットファンの上方にカセットクランプを配置し、かつ該カセットクランプを用いて前記ファン内に各フィルタカセットを固定し、かつ該フィルタカセットを作動させるステップ
    を含む方法。
16. 前記カセットクランプを配置して前記カセットを固定しかつ該フィルタカセットを作動させた後、各使用済みのフィルタカセットを解放し、かつ使用済みのフィルタカセットを取り出して前記カセットファン内に新しいフィルタカセットを再装填するために前記マガジンから離れる第二の位置まで該カセットファンを移動させるステップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
17. フィルタ要素が夫々設けられた複数のフィルタカセットと、各前記フィルタ要素の上面を通して小径粒子を洗浄するための装置と、を更に備え、
    前記装置は、
    ａ）前記フィルタ要素の前記上面を通して洗浄流体を提供して、該フィルタ要素を通して小径粒子を排除するための洗浄流体源であって、その後、使用済みの前記洗浄流体が廃棄流体になる、洗浄流体源、
    ｂ）前記廃棄流体を回収するために前記フィルタ要素と流体接続している槽、
    ｃ）前記槽における廃棄流体の量を測定し、所定量の廃棄流体に到達したら、洗浄を中止するための測定デバイス、および
    ｄ）前記フィルタ要素から粒子を接線方向に拭い去るために前記フィルタ要素の前記上面と流体連通している溶出流体源
    を含む、請求項１に記載のシステム。
18. 前記測定デバイスが、静電容量式液体センサ、超音波センサ、および水圧センサからの一つである、請求項１７に記載のシステム。
19. ａ）各前記フィルタカセットに設けられたフィルタ要素の上面上に粒子を堆積させるステップ、
    ｂ）前記フィルタ要素の前記上面を通して洗浄流体を提供して、前記フィルタ要素を通して小径粒子を排除するステップであって、その後、使用済みの前記洗浄流体が廃棄流体になる、ステップ、
    ｃ）槽に前記廃棄流体を回収するステップ、
    ｄ）前記槽における廃棄流体の量を測定し、所定量の廃棄流体に到達すると、洗浄を中止するステップ、および
    ｅ）前記槽における廃棄流体の量が前記所定量の廃棄流体未満であれば、ステップｂ）からステップｄ）を繰り返すステップ
    をさらに含む、請求項１５に記載の方法。
20. 前記廃棄流体の量が前記所定量以上になった後、溶出流体を用いて前記フィルタ要素の上面を接線方向に拭って前記堆積させた粒子を排除するステップをさらに含む、請求項１９に記載の方法。

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