KR20100044202A

KR20100044202A - 미생물을 검출하기 위한 모듈형 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20100044202A
Application number: KR1020107002599A
Authority: KR
Inventors: 필립 에이 볼레아; 존 에이 키르쉬호퍼
Original assignee: 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
Priority date: 2007-07-09
Filing date: 2008-07-09
Publication date: 2010-04-29
Also published as: EP2173852A2; ZA201000922B; EP2597145B1; WO2009009570A3; US9834748B2; US20110151501A1; EP2597146A1; CN101796180B; AU2008275188B2; WO2009009570A2; KR20150028322A; EP2597147A1; BRPI0812626B1; KR101596649B1; JP5174162B2; CN101796180A; US10190089B2; KR101536016B1; JP2010534462A; BRPI0812626A2

Abstract

샘플 처리 및/또는 미생물의 검출을 위한 모듈형 자동화 시스템(10)이 제공된다. 모듈형 시스템은 다수의 샘플의 수집, 샘플 로딩, 샘플 준비, 샘플 배양, 및 샘플 내의 미생물의 검출과 같이, 배양 장치 내의 미생물을 검출하는 과정에서 적어도 하나의 기능을 수행하는 모듈(40a, 14, 40b, 50, 55)을 포함한다. 모듈형 샘플 처리 및/또는 검출 시스템의 예시적인 실시예는 자동화 로딩 모듈, 액체 처리 모듈, 모듈형 배양기, 제2 자동화 로딩 모듈, 판독기 모듈, 및 수집기를 포함할 수 있다.

Description

미생물을 검출하기 위한 모듈형 시스템 및 방법{MODULAR SYSTEM AND METHOD FOR DETECTING MICROORGANISMS}

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된, 2008년 1월 2일자로 출원된 미국 가특허 출원 제61/018,669호 및 2007년 7월 9일자로 출원된 미국 가특허 출원 제60/948,687호의 이득을 주장한다.

생물학적 안전성은 현대 사회에서 주요한 관심사이다. 음식 또는 다른 재료 내에서의 생물학적 오염에 대한 시험이 식품의 개발자 및 유통업자에 대한 중요하고 흔히 필수적인 요건이 되었다. 생물학적 시험은 또한 환자로부터 채취된 혈액 샘플과 같은 실험실 샘플, 실험 목적으로 개발된 실험실 샘플, 및 다른 유형의 생물학적 샘플 내의 박테리아 또는 다른 개체를 식별하기 위해 사용된다. 다양한 기술 및 장치가 생물학적 시험을 개선하고, 생물학적 시험 과정을 능률화 및 표준화하기 위해 이용될 수 있다.

매우 다양한 배양 장치(예컨대, 한천 배지를 포함하는 페트리 접시(petri dish))가 개발되었다. 일례로서, 박막 배양 장치가 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니(3M Company)(이하 "쓰리엠")에 의해 개발되었다. 박막 배양 장치는 쓰리엠에 의해 페트리필름(PETRIFILM) 플레이트라는 상표명으로 판매된다. 박막 배양 장치는, 예를 들어 호기성 세균, 대장균(E. coli), 대장균군(coliform), 장내세균과(enterobacteriaceae), 효모균, 사상균, 황색포도상구균(Staphylococcus aureus), 리스테리아(Listeria), 캄필로박터(Campylobacter) 등을 포함하는 박테리아 또는 기타 생물학적 개체의 신속한 성장 및 검출을 용이하게 하도록 이용될 수 있다. 페트리필름 플레이트 또는 다른 성장 배지의 사용은 음식 샘플의 박테리아 시험을 단순화할 수 있다.

배양 장치는 (음식 시험의 경우에) 정확한 측정이 수행될 수 있거나 (의료 용도의 경우에) 적절한 진단이 이루어질 수 있도록, 박테리아를 계수하거나 그 존재를 식별하도록 사용될 수 있다. 다른 응용에서, 배양 장치는, 예컨대 실험 목적으로 실험실 샘플 내의 박테리아 또는 기타 생물학적 개체를 신속하게 성장시키기 위해 사용될 수 있다.

자동화된 카운팅 시스템이 또한 공지되어 있다. 이들은 2가지 기본 카테고리로 분류될 수 있다. 제1 카테고리는 페트리 접시 내의 집락의 개수를 카운팅하기 위해 하드 와이어드 회로(hard-wired circuit) 또는 디지털 컴퓨터와 함께 카메라 또는 비디오 장비를 채용하는 시스템을 포함한다. 그러한 시스템의 예는 유럽 특허 공보 제0 301 600호; 페리(Perry)의 미국 특허 제3,811,036호; 및 프랑스 특허 공보 제2 602 074호에 설명되어 있다.

비디오 기반 시스템은 다수의 단점이 있다. 1차적인 단점은 비디오 카메라에 의해 생성되는 로 화소 이미지(raw pixel image)를 처리하기 위해 그러한 시스템 내에서 사용되는 고가의 복잡한 장비이다. 동일한 집락의 다중 카운팅을 방지하기 위해, 그러한 시스템은 전형적으로 허용가능한 시간 내에 집락의 개수를 정확하게 카운팅하기 위해 상대적으로 강력한 컴퓨터 시스템을 요구하는 처리 집약적 라벨링 계획(processing-intensive labeling scheme)을 포함한다.

추가의 단점은 이들 비디오 기반 시스템 중 많은 것이 페트리 접시가 정확한 카운팅을 보장하기 위해 광 투과성인 기판을 요구하는 그의 하부 표면을 통해 조명될 것을 요구하는 것이다. 유럽 특허 제0 301 600호에 설명되어 있는 것과 같은 다른 시스템에서, 광의 흡수율 및 투과율이 집락을 검출하기 위해 사용된다.

자동화된 카운팅 시스템의 제2 카테고리는 전형적으로 카운팅 과정을 수행하기 위해 하드 와이어드 회로 및 광 검출기들의 어레이를 사용한다. 대부분의 비디오 기반 시스템에서와 같이, 광 검출기를 사용하는 카운팅 시스템은 또한 페트리 접시가 정확한 총수를 산출하기 위해 그의 기판을 통해 조명되는 요건에 의해 제한된다. 결과적으로, 집락이 포함되어 있는 기판은 광 투과성이어야 하고, 이는 페트리필름과 같은 일회용 배양 장치에서 특히 문제가 된다. 그러한 시스템의 예는 도터스 2세(Doughters II) 등의 미국 특허 제3,493,772호, 및 스위트(Sweet)의 미국 특허 제3,736,432호에 개시되어 있다.

그래슬레(Graessle) 등의 미국 특허 출원 공개 제2005/0053265호 및 플뢰더(Floeder) 등의 미국 특허 제5,403,722호는 페트리필름과 같은 배양 장치 상에 존재하는 미생물 집락의 개수를 카운팅하기 위한 방법 및 장치를 설명한다.

미생물의 검출을 위한 배양 장치의 사용에 있어서 유연성 및 자동화에 대한 요구가 여전히 존재한다.

본 발명은 미생물을 검출하기 위해 샘플을 처리하는 데 사용될 수 있는 모듈형 샘플 처리 및/또는 검출 시스템에 관한 것이다. 본 명세서에 설명되는 시스템은 다수의 샘플의 수집, 샘플 로딩, 샘플 준비, 샘플 배양, 및 샘플 내의 미생물의 검출과 같은, 배양 장치 내의 미생물의 검출과 관련된 노동 집약적인 단계들 중 많은 것을 자동화하기 위한 모듈형 접근을 제공한다. 배양 장치 내의 미생물의 검출 위한 자동화된 모듈형 통합 시스템의 사용은 샘플 프로토콜의 일관된 적용을 용이하게 하고, 배양 장치의 의도하지 않은 준비 및 사용을 억제하며, 배양 장치를 사용한 미생물의 처리 및 검출 중에 샘플과의 사용자 상호작용을 단순화한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "모듈형 시스템"은 2개 이상의 자급식(self-contained) 유닛 또는 섹션(예컨대, 처리 모듈)을 포함하는 시스템을 의미하고, 여기서 각각의 처리 모듈은 다수의 샘플의 수집, 샘플 로딩, (샘플 희석을 포함한) 샘플 준비, 샘플 배양, 및 샘플 내의 미생물의 검출과 같은, 배양 장치 내의 미생물의 검출과 관련된 적어도 하나의 단계 또는 기능을 수행한다.

본 명세서에 설명되는 모듈형 샘플 처리 및/또는 검출 시스템은 모듈형 시스템을 다양한 인자의 관점에 맞추기 위한 유연성을 사용자에게 제공할 수 있다. 일반적으로, 모듈형 샘플 처리 및/또는 검출 시스템은 적어도 2개의 처리 모듈을 포함한다. 모듈들은 모듈들 사이에서 재료(예컨대, 샘플 또는 배양 장치)의 전달을 제공하도록 정렬된다. 바람직한 실시예에서, 모듈은 모듈들의 정렬을 보장하고 사용자에 의한 처리 오류를 최소화하는 연동 특징부(interlocking feature)를 포함한다.

본 발명의 잠재적인 이점 중에는, 주어진 시스템 내에서 상이한 처리 모듈들을 조립하는 소비자의 능력이 있다. 상이한 처리 모듈들은 동일한 샘플 재료 또는 다양한 샘플 재료들에 대해 상이한 기능들을 수행하기 위한 상이한 모듈들을 포함할 수 있다. 결과적으로, 단일 모듈형 샘플 처리 및/또는 검출 시스템이 다양한 상이한 시험을 수행하는 데 사용될 수 있고, 모듈 시스템을 사용하여 실행되는 처리의 정확성에 관해 사용자에게 피드백을 제공할 수 있는 품질 제어 모듈을 포함할 수 있다.

또한, 필요한 처리 모듈만이 사용될 수 있어서, 특히 처리 모듈들이 다른 경우에 종래의 장치 내에 제공되었다면 낭비되었을 재료로 미리로딩될 경우, 사용자에게 잠재적으로 상당한 절약을 제공한다. 더 적은 처리 모듈들이 주어진 샘플 준비 및/또는 검출 시스템에 대해 필요하다면, 나머지 모듈들은 제거되어 사용자가 원하는 최소 개수의 모듈만을 사용할 수 있다.

본 명세서에서 설명되는 모듈형 샘플 처리 및/또는 검출 시스템은 액체, 고체, 또는 기체 형태의 화학적 및/또는 생물학적 혼합물을 포함하는 샘플 재료를 처리하기 위해 설계될 수 있다.

일 태양에서, 미생물을 검출하기 위한 모듈형 시스템이 제공되며, 시스템은 미생물을 검출하는 과정에서 적어도 하나의 단계를 각각 수행하는 적어도 2개의 모듈, 및 배양 장치를 포함하고, 모듈들은 하나의 모듈로부터 다른 모듈로의 배양 장치의 전달을 가능하게 하도록 정렬된다.

다른 태양에서, 미생물을 검출하기 위한 모듈형 시스템이 제공되며, 시스템은 미생물을 검출하는 과정에서 적어도 하나의 단계를 각각 수행하는 적어도 2개의 모듈, 배양 장치, 및 하나의 모듈로부터 다른 모듈로의 배양 장치의 전달을 위해 모듈들을 정렬시키기 위한 연동 특징부를 포함한다.

추가의 태양에서, 미생물을 검출하기 위한 모듈형 시스템이 제공되며, 시스템은 미생물을 검출하는 과정에서 적어도 하나의 단계를 각각 수행하는 적어도 2개의 모듈, 및 복수의 배양 장치를 포함하고, 적어도 하나의 모듈은 배양 장치 상의 미생물을 검출하기 위한 수단을 포함하며, 적어도 하나의 모듈은 복수의 배양 장치를 수집하기 위한 수단을 포함한다.

미생물을 처리 및/또는 검출하기 위한 모듈이 또한 제공되며, 모듈은 하우징, 배양 장치를 수납하기 위해 하우징의 제1 면 내에 형성된 제1 슬롯, 모듈 내에서의 처리 단계의 수행에 이어서 배양 장치를 방출하기 위해 하우징의 제2 면 내에 형성된 제2 슬롯, 및 모듈을 다른 모듈과 정렬시키기 위한 연동 특징부를 포함한다.

다른 태양에서, 미생물을 검출하기 위한 방법이 제공되며, 방법은 적어도 2개의 모듈을 제공하는 단계 - 모듈은 하우징, 배양 장치를 수납하기 위해 하우징의 제1 면 내에 형성된 제1 슬롯, 모듈 내에서의 처리 단계의 수행에 이어서 배양 장치를 방출하기 위해 하우징의 제2 면 내에 형성된 제2 슬롯, 및 모듈을 다른 모듈과 정렬시키기 위한 연동 특징부를 포함함 - , 모듈들 중 적어도 하나 내로 배양 장치를 공급하는 단계, 및 모듈들 중 적어도 하나 내에서 배양 장치 내의 미생물을 검출하는 단계를 포함한다.

다른 태양에서, 샘플 내의 미생물을 검출하기 위한 모듈형 시스템이 제공되며, 시스템은 제1 모듈로부터 제2 모듈로의 액체 샘플의 전달을 가능하게 하도록 정렬된 제1 및 제2 모듈, 액체 샘플, 적어도 하나의 샘플 저장소 유닛, 및 배양 장치를 포함한다. 제1 및 제2 모듈 각각은 미생물을 검출하기 위해 샘플을 준비하는 과정에서 적어도 하나의 단계를 수행한다. 제1 모듈은 적어도 2개의 샘플 저장소 유닛을 보유하도록 구성된다. 제2 모듈은 적어도 하나의 샘플 저장소 유닛으로부터 배양 장치로 액체 샘플을 전달하도록 구성된다.

다른 태양에서, 샘플 내의 미생물을 검출하기 위한 모듈형 시스템이 제공되며, 시스템은 배양 장치, 하나 이상의 상태가 배양 장치 내에 존재하는지를 결정하기 위한 분석 정보를 사용하기 위한 데이터 프로세서, 및 데이터 프로세서에 대해 분석 정보를 제공하기 위한 모듈을 포함한다. 모듈은 하우징을 포함하며, 하우징은 배양 장치를 분석하고 (데이터 프로세서에 대해) 분석 정보를 제공하기 위한 검출기, 배양 장치를 수납하기 위해 하우징의 제1 면 내에 형성된 제1 슬롯, 하나 이상의 상태가 배양 장치 내에 존재할 때 하우징으로부터 배양 장치를 방출하기 위해 하우징 내에 형성된 제2 슬롯, 및 하나 이상의 상태가 배양 장치 내에 존재하지 않을 때 하우징으로부터 배양 장치를 방출하기 위해 하우징 내에 형성된 제3 슬롯을 포함한다.

다른 태양에서, 샘플 내의 미생물을 처리 및/또는 검출하기 위한 모듈형 시스템이 제공되며, 시스템은 배양 장치, 액체 샘플을 포함하는 샘플 저장소 유닛을 보유하도록 구성된 제1 모듈, 배양 장치에 액체 샘플을 전달하도록 구성된 제2 모듈, 하우징 및 검출기를 포함하는 제3 모듈, 및 상기 모듈들 중 2개 이상을 정렬시키기 위한 연동 특징부를 포함한다. 제3 모듈은 배양 장치를 수납하기 위해 하우징 내에 형성된 제1 슬롯, 및 하우징으로부터 배양 장치를 방출하기 위해 하우징 내에 형성된 제2 슬롯을 포함한다.

다른 태양에서, 미생물을 검출하기 위한 방법이 제공되며, 방법은 배양 장치, 액체 샘플, 및 적어도 2개의 샘플 저장소 유닛을 보유하도록 구성된 제1 모듈, 배양 장치에 액체 샘플을 전달하도록 구성된 제2 모듈, 및 하우징 및 검출기를 포함하는 제3 모듈로부터 선택된 적어도 2개의 모듈을 제공하는 단계를 포함한다. 제3 모듈은 배양 장치를 수납하기 위해 하우징 내에 형성된 제1 슬롯, 및 하우징으로부터 배양 장치를 방출하기 위해 하우징 내에 형성된 제2 슬롯을 추가로 포함한다. 방법은 모듈들 중 적어도 하나 내에서 배양 장치 내의 미생물을 검출하는 단계를 추가로 포함한다.

다른 태양에서, 미생물을 검출하기 위한 방법이 제공되며, 방법은 배양 장치, 액체 샘플, 하나 이상의 상태가 존재하는지를 결정하기 위한 분석 정보를 사용하는 데이터 프로세서, 및 적어도 2개의 모듈을 제공하는 단계를 포함한다. 제1 모듈은 배양 장치를 분석하고 분석 정보를 제공하기 위한 검출기를 포함한다. 하우징은 배양 장치를 수납하기 위해 하우징 내에 형성된 제1 슬롯, 하나 이상의 상태가 존재할 경우 하우징으로부터 배양 장치를 방출하기 위해 하우징 내에 형성된 제2 슬롯, 및 하나 이상의 상태가 존재하지 않을 경우 하우징으로부터 배양 장치를 방출하기 위해 하우징 내에 형성된 제3 슬롯을 포함한다. 방법은 배양 장치 내의 미생물을 검출하는 단계, 하나 이상의 상태가 배양 장치 내에 존재하는지를 결정하기 위해 데이터 프로세서를 사용하는 단계, 및 하나 이상의 상태가 존재할 경우 제2 슬롯으로부터 배양 장치를 방출하는 단계를 추가로 포함한다. 선택적으로, 방법은 하나 이상의 상태가 존재하지 않을 경우 제3 슬롯으로부터 배양 장치를 방출하는 단계를 추가로 포함한다.

"바람직한" 및 "바람직하게는"이라는 단어는 소정의 상황 하에서 소정의 이점을 제공할 수 있는 본 발명의 실시예를 지칭한다. 그러나, 동일한 또는 다른 상황 하에서 다른 실시예가 또한 바람직할 수 있다. 또한, 하나 이상의 바람직한 실시예의 설명은 다른 실시예가 유용하지 않다는 것을 의미하지 않으며, 본 발명의 범주로부터 다른 실시예를 배제하고자 하는 것은 아니다.

"포함하는" 및 그의 변형 용어는 이들 용어가 상세한 설명 및 특허청구범위에서 나타나는 경우 제한적 의미를 갖지 않는다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, 단수형 용어, "적어도 하나" 및 "하나 이상"은 서로 바꾸어서 사용될 수 있다. 따라서 예를 들어, "하나의" 내부 프로세서를 포함하는 판독기는 판독기가 "하나 이상의" 내부 프로세서를 포함할 수 있는 것을 의미하는 것으로 해석될 수 있다.

"및/또는"이라는 용어는 열거된 요소 중 하나 또는 전부, 또는 열거된 요소의 임의의 둘 이상의 조합을 의미한다.

또한, 본 명세서에서 종점(endpoint)에 의한 수치 범위의 설명은 그 범위 이내에 포함된 모든 수를 포함한다(예를 들어, 1 내지 5는 1, 1.5, 2, 2.75, 3, 3.80, 4, 5 등을 포함함).

본 발명의 상기 개요는 본 발명의 모든 구현예 및 각각 개시된 실시예를 기술하도록 의도된 것은 아니다. 이하의 기재는 더 구체적으로 예시적인 실시예를 예시한다. 본 출원 전체에 걸쳐 여러 곳에서, 예들의 목록을 통해 지침이 제공되며, 이들 예는 다양한 조합으로 사용될 수 있다. 각각의 경우, 열거된 목록은 단지 대표적인 군으로서의 역할을 하며, 배타적인 목록으로 해석되어서는 안 된다.

아래에 열거된 도면을 참조하여 본 발명이 추가로 설명될 것이며, 유사한 구성은 여러 도면에 걸쳐 유사한 도면 부호로 참조된다.
도 1A는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동화된 모듈형 장치 및 시스템의 분해 사시도.
도 1B는 도 1A의 조립된 모듈형 시스템의 사시도.
도 2는 외부 컴퓨터에 결합된 모듈형 시스템을 포함하는 예시적인 모듈형 시스템의 블록 다이어그램.
도 3A는 외부 컴퓨터에 결합된 모듈형 시스템을 포함하는 다른 예시적인 모듈형 시스템의 블록 다이어그램.
도 3B는 외부 컴퓨터에 결합된 모듈형 시스템을 포함하는 다른 예시적인 모듈형 시스템의 블록 다이어그램.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동화된 모듈형 장치 및 시스템의 사시도.
도 5는 샘플 내의 미생물의 검출을 위해 사용될 수 있는 예시적인 과정의 블록 다이어그램.
도 6은 도 4의 모듈형 장치 및 시스템의 샘플 저장소 모듈 및 액체 처리 모듈의 사시도.
도 7은 도 6의 샘플 저장소 모듈의 평면도.
도 8A 내지 F는 도 6의 액체 처리 모듈의 복수의 챔버의 단면도.
도 9는 도 6의 모듈형 장치 및 시스템의 적층 모듈의 사시도.
도 10은 도 4의 적층 모듈에 따른 적층 트레이의 정면도.
도 11은 도 4의 모듈형 장치 및 시스템의 판독기 모듈 및 모니터의 사시도.
도 12는 일정 상태가 배양 장치 내에 존재하는지를 결정하기 위한 예시적인 과정의 블록 다이어그램.

본 발명의 예시적인 실시예의 다음의 설명에서, 본 명세서의 일부를 형성하며 본 발명을 실시할 수 있는 구체적인 실시예가 예시적으로 도시되어 있는 첨부된 도면을 참조한다. 다른 실시예가 이용될 수 있고 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이 구조적 변화가 행해질 수 있음을 이해해야 한다.

"상부", "하부", "위", "아래" 등과 같은 상대적인 위치 용어가 본 발명과 관련하여 사용될 수 있지만, 그러한 용어들은 그들의 상대적인 의미로만 사용된다는 것을 이해하여야 한다. 예를 들어, 본 발명의 장치와 관련하여 사용될 때, "상부" 및 "하부"는 장치 및 그의 모듈의 대향하는 주요 면들을 나타내도록 사용될 수 있다. 실제 사용 시에, "상부" 또는 "하부"로서 설명되는 요소들은 임의의 배향 또는 위치에서 발견될 수 있고, 장치 및 방법을 임의의 특정한 배향 또는 위치로 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다. 예를 들어, 샘플 처리 및/또는 검출 모듈의 상부 표면은 실제로는 작업 중에 샘플 처리 및/또는 검출 모듈의 하부 표면 아래에 위치될 수 있다(하지만, 상부 표면은 여전히 샘플 처리 및/또는 검출 모듈의 하부 표면으로부터의 대향 면 상에서 발견될 것임).

본 발명의 바람직한 실시예는 페트리필름과 같은, 배양 장치 상의 미생물의 검출을 위한 특정한 과정을 수행하는 기능 모듈들의 상호연결된, 모듈형의 확장가능한 체인을 포함한다. 본 명세서에서 설명되는 모듈형 시스템은 사용자가 자동화될 샘플 프로토콜의 기능 단계들을 선택하도록 허용한다. 이러한 결정은 샘플 처리량, 시험당 비용, 프로토콜 복잡성 및 일관성, 및 공간과 같은 여러 인자에 기초하여 이루어질 수 있다. 모듈의 조립 및 교체는 각각의 모듈이 쉽게 조작될 수 있는 바람직한 크기이므로, 현장에서 사용자에 의해 수행될 수 있다.

본 발명의 다양한 태양이 다수의 이점을 제공할 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 배양 장치가 배양 장치 내의 관심 미생물에 대한 샘플을 분석하는 데 있어서 기능을 각각 수행하는 다수의 모듈 내로 삽입될 수 있도록 보장할 수 있다. 하나 이상의 샘플이 수집되고, 분석을 위해 준비되며, 배양되고, 생물학적 개체를 식별하거나 그 양을 계수하기 위해 이미지화되거나 달리 스캐닝되고, 그 다음 자동화된 방식으로 병합될 수 있다. 특히, 본 명세서에서 설명되는 모듈형 구성은 샘플의 신뢰성 있는 처리가 이루어질 수 있도록 보장하는 방식으로 배양 장치의 삽입 및 위치설정을 자동화하며, 그럼으로써 그러한 배양 장치의 자동화된 스캐닝의 무결성을 개선할 수 있다. 장치의 자동화는 또한 사용자를 위해 과정을 단순화할 수 있다.

본 발명의 다양한 태양은 다양한 배양 장치에서 유용할 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 박막 배양 플레이트 장치, 페트리 접시 배양 플레이트 장치 등과 같은, 개체의 검출 및/또는 계수를 가능하게 하기 위해 생물학적 개체를 성장시키기 위한 상이한 플레이트형 장치들에서 유용할 수 있다. 그러므로, "배양 장치"라는 용어는 본 명세서에서 생물학적 개체의 검출 및/또는 계수를 가능하게 하기에 적합한 배지를 지칭하도록 폭 넓게 사용될 것이다. 많은 유형의 배지가 또한 본 발명에 따라 사용될 수 있다.

모듈형 시스템

모듈형 샘플 처리 및/또는 검출 시스템(10)의 일 실시예가 도 1A 및 도 1B에 도시되어 있다. 도 1A는 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 시스템(10)의 분해 사시도이다. 도시된 바와 같이, 모듈형 시스템(10)은 제1 자동화 로딩 모듈(40a), 모듈형 배양기(14), 제2 자동화 로딩 모듈(40b), 자동화 판독기(50), 및 병합기(55)를 포함한다.

일 실시예에서, 다수의 배양 장치를 로딩하기 위한 모듈이 제공되어, 배양 장치(70)의 처리 및 분석을 용이하게 한다. 배양 장치(70)는 소정의 미생물이 성장할 수 있으며 도 1A에서 대체로 원형 영역으로서 도시되어 있는 영양 배지(72)를 포함할 수 있다. 자동화 로딩 모듈(40a)은 다수의 배양 장치(70)를 수집하고 자동화 로딩 모듈(40a)과 정렬되는 후속 모듈 내로 배지를 로딩하도록 구성된다. 도 1에서, 자동화 로딩 모듈(40a)은 모듈형 배양기(14)와 정렬되어, 배양 장치를 모듈형 배양기 내로 로딩한다. 대안적으로, 자동화 로딩 모듈(40a)은 배양 장치들을 판독기(50)와 같은 다른 모듈 내로 순차적으로 로딩할 수 있다.

바람직한 실시예에서, 자동화 로딩 모듈(40a)은 사용자에 의해 로딩된 복수의 배양 장치(70)가 스택(76)을 형성하게 한다. 자동화 로딩 모듈(40a)은 최대 처리량을 유지하기 위해 자동화 시스템에 의해 요구되는 시간에 개별 배양 장치(70)를 공급한다. 자동화 로딩 모듈(40a)은 사용자의 활동을 자동화 모듈형 시스템(10) 활동으로부터 일시적으로 격리시킨다. 최적으로는, 자동화 로딩 모듈(40a)은 배양 장치(70)의 모듈형 시스템(10)의 다른 모듈 내로의 삽입에 대해 정확한 배향 및 일관성을 보장한다.

자동화 로딩 모듈(40a)은 사용자가 하나 이상의 하류 모듈 내에서 샘플 처리 및/또는 검출 단계의 하류 자동화를 방해하지 않으면서 추가의 배양 장치(70)를 로딩하도록 허용한다. 예로서, 자동화 로딩 모듈(40a)은 상부 로딩식, 하부 공급식, 수직 적층형 모듈로서 기능할 수 있다.

대안적인 실시예에서, 생물학적 스택이 다수의 배양 장치(70)를 유지하는 카트리지(도시 안됨)로서 로딩될 수 있다. 카트리지는 공급, 배양, 또는 다른 처리 모듈에 대해 배양 장치(70)의 자동화를 추가로 용이하게 할 수 있다. 카트리지의 예시적인 설명에 대해서는, 예컨대 미국 특허 제5,573,950호 및 제5,744,322호를 참조한다.

자동화 로딩 모듈(40a)은 하우징, 및 배양 장치(70)를 로딩하기 위한 입력 슬롯(15)을 포함한다. 도 1A에 도시된 바와 같이, 각각의 모듈은 배양 장치(70)를 수납하기 위한 입력 슬롯(15)을 형성하는 하우징을 포함한다. 안내 메커니즘이 또한 각각의 모듈 내에 형성되어, 배양 장치(70)의 모듈 내로의 삽입 및 모듈들 사이에서의 전달을 보조할 수 있다. 모듈은 또한 방출 슬롯(도시 안됨)을 포함하고, 이를 통해 배양 장치(70)가 다른 모듈 내로 또는 모듈형 시스템(10) 외부로 방출된다. 예를 들어, 다양한 전동 롤러가 배양 장치를 파지하고 배양 장치를 다양한 모듈 내로 당길 수 있다. 그러나, 다른 유형의 이송 메커니즘이 또한 롤러 대신에 사용될 수 있다.

모듈의 하우징은 임의의 적합한 재료 또는 재료들로 제조될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 적합한 재료의 예는, 예컨대 중합체 재료(예컨대, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리카르보네이트, 폴리에틸렌 등), 금속(예컨대, 금속 포일) 등을 포함할 수 있다. 모듈의 하우징을 위해 선택되는 재료는 공기, 물, 및/또는 다른 미생물 등에 대한 노출의 방지와 같은, 선택된 환경 조건에 대한 우수한 장벽 특성을 보이는 것이 바람직할 수 있다. 본 발명의 처리 모듈과 관련하여 사용하도록 구성될 수 있는 적합한 구성 기술/재료의 다른 예는, 예컨대 미국 특허 제7,298,885호; 미국 특허 출원 공개 제2005/0053265호(그래슬레 등); 미국 특허 출원 공개 제2006/0285539호(에덴(Eden)); 및 미국 특허 제 5,403,722호에서 설명될 수 있다.

도1 A 및 도 1B에 도시된 바와 같이, 자동화 로딩 모듈(40a)은 배양 장치(70)를 모듈형 배양기(14) 내로 공급한다. 배양 장치(70)는 하부 입력 슬롯(15)을 통해 자동화 로딩 모듈(40a)로부터 모듈형 배양기(14) 내로 공급된다. 모듈형 배양기(14)는 최적으로는 모듈형 배양기(14) 내의 하나 이상의 격리된 온도 제어식 격실에서, 효율적인 생물학적 성장에 적합한 배양 장치(70)의 배양을 수행한다.

도 1A에 도시된 바와 같이, 모듈형 배양기(14)는 배양 장치(70)를 제2 자동화 로딩 모듈(40b) 내로 분배한다. 제2 자동화 로딩 모듈(40b)은 자동화 로딩 모듈(40a)과 동일하며 그와 동일한 기능을 수행할 수 있다. 대안적으로, 모듈형 배양기(14)는 배양 장치(70)를 후술하는 판독기(50)와 같은 다른 모듈 내로 공급할 수 있다.

제2 자동화 로딩 모듈(40b)은 배양 장치(70) 내의 미생물을 검출하기 위해 배양 장치(70)를 판독기(50)로 공급한다. 바람직한 실시예에서, 판독기(50)는 하우징, 및 배양 장치가 하우징 내에 있을 때 배양 장치(70) 내에 미생물이 존재할 경우 이를 검출하기 위한 검출 장치를 포함한다. 판독기는 배양 장치(70)를 판독기(50) 내로 당기기 위한 전동 롤러와 같은 이송 메커니즘, 및 배양 장치가 판독기(50) 내의 검출 위치로 언제 당겨지는지를 검출하기 위한 하나 이상의 센서를 추가로 포함할 수 있다. 센서는 판독기(50)를 통한 처리 흐름을 제어할 수 있다. 센서는 광학 센서, 또는 성장 플레이트를 감지할 수 있는 임의의 다른 유형의 센서를 포함할 수 있다. 판독기(50) 내의 센서는 또한 그래슬레 등의 미국 특허 출원 공개 제2005/0053265호에 설명되어 있는 스캐닝 위치와 같이, 배양 장치(70)의 상이한 부분들을 스캐닝하기 위해 배양 장치의 복수의 위치에서의 감지 및 위치설정을 용이하게 하도록 배열될 수 있다.

센서는 배양 장치(70)의 감지 및 위치설정을 용이하게 하도록 판독기(50) 또는 다른 모듈 내에 배열될 수 있다. 예를 들어, 센서는 배지 상에 바코드와 같은 표식의 이미지를 생성하거나 기록하도록 감지될 수 있다. 표식은 플레이트 또는 플레이트의 유형, 샘플의 유형, 및/또는 샘플의 다른 표식을 식별할 수 있어서, 적절한 스캐닝 및 이미지 처리 루틴이 선택될 수 있다. 예를 들어, 상이한 처리 루틴들이 표식에 기초하여 배양 장치(70) 상의 생물학적 성장(예컨대, 미생물의 집락)을 카운팅하도록 수행될 수 있다.

바람직한 실시예에서, 판독기(50)는 삽입된 배양 장치(70)의 하나 이상의 이미지를 생성하기 위한, 2차원 단색 카메라와 같은 이미징 장치를 내장한다. 또한, 판독기(50)는 이미징 중에 배양 장치(70)의 전방 및 후방을 조명하기 위한 다양한 조명기를 내장할 수 있다. 조명기는 하나 이상의 색으로 배양 장치(70)를 조명할 수 있고, 배양 장치(70)의 하나 이상의 이미지가 생성되고 그 후 분석되어, 예컨대 미국 특허 제7,298,885호 및 미국 특허 출원 공개 제2005/0053265호(그래슬레 등)에 설명되어 있는 바와 같이 영양 배지(72) 상의 박테리아 총수를 결정할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 판독기(50)는 미국 특허 제7,298,885호 및 미국 특허 출원 공개 제2005/0053265(그래슬레 등)에 설명되어 있는 바와 같이 상이한 이미지 처리 프로파일에 따라 상이한 배양 장치들의 이미지를 처리할 수 있다.

예로서, 배양 장치(70)는 쓰리엠에 의해 페트리필름 플레이트라는 상표명으로 판매되는 것과 같은, 소정 유형의 영양 배지(72)를 포함할 수 있다. 배지(72)는, 예를 들어, 호기성 세균, 대장균, 대장균군, 장내세균과, 효모균, 사상균, 황색포도상구균, 리스테리아, 캄필로박터 등을 포함하는, 통상 음식 오염과 관련된 박테리아 또는 기타 생물학적 개체의 신속한 성장 및 검출을 용이하게 하도록 이용될 수 있다.

판독기(50)는 배양 장치의 분석의 진행 상황 또는 결과를 사용자에게 표시하기 위한 디스플레이 스크린(도시 안됨)과 같은, 다른 특징부를 또한 포함할 수 있다. 다른 특징부는, 예를 들어 각각의 모듈에 대한 접근을 용이하게 할 수 있는 힌지식 도어(hinged door)를 포함할 수 있다.

몇몇 실시예에서, 판독기(50)는 배양 장치(70)의 검출 결과를 분석하기 위한 내부 프로세서를 포함한다. 그러나, 다른 실시예에서, 이미지의 처리는 판독기(50) 외부에서, 예컨대 도 2, 도 3A 및 도 3B를 참조하여 하기에서 상세하게 설명하는 바와 같이 데스크탑 컴퓨터, 워크스테이션 등에서 이루어진다.

후자의 경우에, 판독기(50)는 판독기(50)가 다른 컴퓨터에 통신 결합되게 하기 위한 인터페이스를 포함할 수 있다.

다시 도 1A 및 도 1B를 참조하면, 판독기(50)는 판독기(50) 내에서의 검출 단계가 완료될 때 배양 장치(70)를 병합기(55) 내로 공급한다. 병합기(55)는 검출 단계가 그러한 기능을 위해 제공된 판독기(50)와 같은 하나 이상의 모듈 내에서 수행된 후에 배양 장치(70)를 정리한다. 사용자는 배양 장치(70)를 병합된 스택(76)으로 병합하기 위한 분류 기준을 설정할 수 있다. 분류 기준의 예는 샘플의 기원, 배지 플레이트 유형, CFU 계수 범위, 시험 일자, 배지의 번호 등일 수 있다.

모듈들 사이에서의 배양 장치의 전달 시에, 모듈들 사이에서의 전달을 용이하게 하고 그리고/또는 바람직하지 않은 환경 조건으로부터 배양 장치(70)의 무결성을 유지하기 위한 특징부들이 포함될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같은 바람직한 실시예에서, 모듈들은 연동 특징부(82)를 구비하여 설계된다. 연동 특징부(82)는 기계식, 전기식, 또는 광학식일 수 있다. 바람직하게는, 연동 특징부(82)는 사용자가 사용 중에 모듈들을 연동시켜서 모듈들의 잘못된 정렬을 방지하는 특정한 구성을 제공한다.

예로서, 기계식 연동 특징부(82)는 다른 모듈 내의 정합 형상의 대응하는 만입부와 정렬되도록 설계된, 모듈 하우징의 표면으로부터 돌출하여 형성된 돌출부를 포함한다. 도 1A 및 도 1B에서 삼각형, 육각형, 또는 원형 돌출부로서 도시되어 있지만, 당업자는 대응하는 독립적인 모듈의 만입부와 정합하는 형상을 제공할 수 있는 돌출부 상의 임의의 형태를 사용할 수 있다. 대안적인 실시예에서, 연동 특징부들은 특정한 광학 또는 전기 신호의 인식에 의해 정합할 수 있다.

연동 특징부(82)는 양립가능한 모듈들의 연결, 정렬, 및 배양 장치의 이송을 용이하게 한다. 바람직한 실시예에서, 연동 특징부들은 모듈들을 사용을 위한 미리설정된 순차적 순서로 정렬시켜서, 사용자가 샘플 처리 또는 검출을 방지하거나 억제하는 모듈들을 구성하는 것을 방지한다. 예로서, 도 1B는 자동화 로딩 모듈(40a), 모듈형 배양기(14), 제2 자동화 로딩 모듈(40b), 자동화 판독기(50), 및 병합기(55)가 각각의 모듈들 사이의 연동 특징부(82)와 정렬되어 있는, 도 1의 모듈형 시스템(10)의 사시도이다.

본 명세서에서 논의되는 바와 같이, 처리 모듈들 각각은 바람직하게는 하나 이상의 과정이 샘플 재료들 상에서 또는 샘플 재료들을 사용하여 수행되는 동안, 배양 장치(70)를 보유하도록 된 처리 챔버를 포함한다. 수행될 수 있는 몇몇 잠재적인 과정의 예는 다수의 샘플의 수집, 샘플 로딩, 샘플 준비, 샘플 배양, 및 샘플 내의 미생물의 검출을 포함한다.

몇몇 경우에, 모듈은 상이한 처리 모듈들에서 재사용되도록 설계될 수 있다. 다른 경우에, 모듈은 1회 사용 후에 폐기되도록 설계될 수 있다. 처리 모듈의 부착은 몇몇 경우에 영구적일 수 있는데, 즉 연동 특징부(82)와 같이 사용 후에 처리 모듈을 분리하기 위해 처리 모듈의 일정 부분의 파괴를 요구할 수 있다.

도 2는 자동화 공급기 모듈(202), 모듈형 라벨기(204), 샘플 준비 모듈(206), 배양 모듈(208), 자동화 판독기 모듈(210), 및 적층기/병합기(212)를 포함하는 예시적인 모듈형 시스템(200)의 블록 다이어그램이다. 공급기 모듈(202)은 도 1A 및 도 1B의 자동화 로딩 모듈(40a)을 참조하여 전술한 바와 같이 기능할 수 있다. 유사하게, 배양 모듈은 모듈 배양기(14)를 참조하여 전술한 바와 같이 기능할 수 있고, 자동화 판독기 모듈(210)은 판독기(50)를 참조하여 전술한 바와 같이 기능할 수 있으며, 적층기/병합기(212)는 병합기(55)를 참조하여 전술한 바와 같이 기능할 수 있고, 이들은 모두 도 1A 및 도 1B에 도시되어 있다.

도 2는 배양 장치(70)에 추가되거나, 배양 장치(70) 상에 제공된 표식을 판독하거나, 추가하거나, 달리 처리할 수 있는 모듈형 라벨기(204)를 모듈형 시스템(200)에 추가로 포함한다.

샘플 준비 모듈(206)이 또한 제공된다. 샘플 준비 모듈은 배양 장치(70) 상에 영양 배지(72)를 준비하도록 기능할 수 있다. 샘플 준비를 위한 기능들은 샘플을 조합 및 조작하는 것과, 영양 배지(72) 상의 샘플의 주입 및 분포를 포함한다. 샘플 준비 모듈 내에 제공된 기능들은 배양 장치(70) 상의 미생물의 검출을 수행하기 위해 필요한 특정한 준비 단계들에 대해 맞춰질 수 있다. 샘플 용액이 사용되는 배양 장치에 따라 침착 및 확산될 수 있다.

도 2는 하나 이상의 모듈 내에서의 처리 단계들의 제어 및/또는 자동화 판독기 모듈(210)에 의해 생성된 검출 데이터의 분석을 수행하는 외부 컴퓨터(214)를 추가로 포함한다. 외부 컴퓨터(214)는, 예를 들어 배양 장치(70)의 이미지 분석을 위해 프로그램된 마이크로프로세서를 포함할 수 있다. 외부 컴퓨터(214)는 개인용 컴퓨터(PC), 데스크탑 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 휴대형 컴퓨터, 워크스테이션 등을 포함할 수 있다. 외부 컴퓨터(214)는 시스템 구성, 작업 로그(log), 및 상위 시스템 통신을 유지하는 것과 같은 기능을 수행할 수 있다.

시스템(200)은 인터페이스(216/218)를 거쳐 외부 컴퓨터(214)에 결합된다. 인터페이스(216/218)는, 예를 들어 범용 직렬 버스(Universal Serial Bus, USB) 인터페이스, 범용 직렬 버스 2(USB2) 인터페이스, IEEE 1394 파이어 와이어(Fire Wire) 인터페이스, 소형 컴퓨터 시스템 인터페이스(Small Computer System Interface, SCSI) 인터페이스, 어드밴스 테크놀러지 어태치먼트(Advance Technology Attachment, ATA) 인터페이스, 직렬 ATA 인터페이스, 페리페럴 컴포넌트 인터커넥트(Peripheral Component Interconnect, PCI) 인터페이스, 종래의 직렬 또는 병렬 인터페이스 등을 포함할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 시스템(200)은 배양 장치의 모듈간 이송과 같은 시간 임계 이벤트(time critical event)를 조정하기 위한 실시간 로컬 통신 버스(218), 및 호스트 컴퓨터로부터 동작하는 명령 및 데이터 버스(216) 상에서 통신하며 자가 식별한다.

도 3A 및 도 3B는 다른 예시적인 모듈형 시스템(300)의 블록 다이어그램이다. 도 3A 에서, 모듈형 시스템(300)은 자동화 공급기 모듈(302), 모듈형 라벨기(304), 배양 모듈(308), 바이오센싱 판독기 모듈(310), 및 적층기/병합기(312)를 포함한다. 자동화 공급기 모듈(302)은 도 1A 및 도 1B의 자동화 로딩 모듈(40a)을 참조하여 전술한 바와 같이 기능할 수 있다. 유사하게, 배양 모듈은 모듈 배양기(14)를 참조하여 전술한 바와 같이 기능할 수 있고, 자동화 판독기 모듈(302)은 판독기(50)를 참조하여 전술한 바와 같이 기능할 수 있으며, 적층기/병합기(212)는 병합기(55)를 참조하여 전술한 바와 같이 기능할 수 있고, 이들은 모두 도 1A 및 도 1B에 도시되어 있다.

도 3A는 배양 장치(70)에 추가되거나, 모듈형 시스템(300) 내에서 처리되는 배양 장치(70) 상에 제공된 표식을 판독, 추가, 또는 달리 처리할 수 있는 모듈형 라벨기(204)를 추가로 포함한다. 도 3B는 자동화 공급기 모듈(302) 및 바이오센싱 판독기 모듈(310)만을 포함하는, 최소 개수의 모듈을 구비한 대안적인 모듈형 시스템(300)을 예시한다.

도 3A 및 도 3B는 하나 이상의 모듈 내에서의 처리 단계들의 제어 및/또는 판독기 모듈(310)에 의해 생성된 검출 데이터의 분석을 수행하는 외부 컴퓨터(314)를 추가로 포함한다. 외부 컴퓨터(314)는, 예를 들어 배양 장치(70)의 이미지 분석을 위해 프로그램된 마이크로프로세서를 포함할 수 있다. 외부 컴퓨터(314)는 개인용 컴퓨터(PC), 데스크탑 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 휴대형 컴퓨터, 워크스테이션 등을 포함할 수 있다. 외부 컴퓨터(314)는 시스템 구성, 작업 로그, 및 상위 시스템 통신을 유지하는 것과 같은 기능을 수행할 수 있다. 사용자 소프트웨어(320), 시스템 제어 소프트웨어(322), 시스템(300) 외부의 피시험 샘플 표식 판독기(330)에 의해 선택적으로 판독될 수 있는 (예컨대, 샘플의 공급원을 인식하거나 달리 표시하기 위한) 피시험 샘플 표식 소프트웨어와 같은, 작업 기능을 위한 소프트웨어가 외부 컴퓨터(314) 상에 로딩될 수 있다. 배양 장치 및 검출 과정에 의존하여, 외부 컴퓨터(314)는 데이터베이스 소프트웨어(326) 및 계수 소프트웨어(324)를 또한 포함할 수 있다.

시스템(300)은 인터페이스(316/318)를 거쳐 외부 컴퓨터(314)에 결합된다. 인터페이스(316/318)는, 예를 들어, 범용 직렬 버스(USB) 인터페이스, 범용 직렬 버스 2(USB2) 인터페이스, IEEE 1394 파이어 와이어 인터페이스, 소형 컴퓨터 시스템 인터페이스(SCSI) 인터페이스, 어드밴스 테크놀러지 어태치먼트(ATA) 인터페이스, 직렬 ATA 인터페이스, 페리페럴 컴포넌트 인터커넥트(PCI) 인터페이스, 종래의 직렬 또는 병렬 인터페이스 등을 포함할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 도 3A 및 도 3B에 도시된 바와 같이, 시스템(300)은 배양 장치(70)의 모듈간 이송과 같은 시간 임계 이벤트를 조정하기 위한 실시간 로컬 통신 버스(318), 및 호스트 컴퓨터로부터 동작하는 명령 및 데이터 버스(316) 상에서 통신하며 자가 식별한다.

도 3A 및 도 3B에 도시된 바와 같이, 네트워크 서버(334)에 대한 인터넷 연결부(332)가 소비자 사용 소프트웨어(338)에 의해 원격 서비스, 서비스 비용 절감, 및 소비자 사용 경향(예를 들어, 플레이트 유형, 사용 패턴, 및 의도하지 않은 거동 검출 등)의 모니터링을 위해 사용될 수 있다. 원격 진단(336)은 시스템의 작업이 부품 고장 및 세척과 같은 주기적인 유지보수를 예측하기 위해 원격으로 모니터링될 수 있으므로, 서비스 비용을 추가로 제어하기 위해 사용될 수 있다. 소프트웨어 업데이트를 포함하는 동작 변경이 또한 원격으로 이루어질 수 있다(예를 들어, 펌웨어 리플래쉬(reflash)).

시스템(300)은 제한 분배형 지능 모델에 기초할 수 있다. 시스템(300)의 충분한 제어는 로컬 기능을 가능하게 하기 위해 각각의 모듈에 대해 국부적으로 상주할 수 있다. 계층형 제어가 호스팅 어플리케이션 및 그래픽 사용자 인터페이스를 실행하는 외부 컴퓨터(314) 및/또는 네트워크 서버(334)로부터 있을 수 있다. 이러한 어플리케이션은 다양한 공지된 운영 체제(예컨대, dll, 윈도우즈 등)에 의해 연결될 수 있다.

본 발명은 샘플 내의 미생물을 검출하기 위한 모듈형 시스템을 제공한다. 모듈형 시스템은 적어도 2개의 모듈, 적어도 3개의 모듈, 또는 적어도 4개의 모듈이 샘플을 처리하고 미생물을 검출하도록 조합될 수 있는 시스템을 형성할 수 있는 개별 모듈들을 포함한다. 임의의 주어진 모듈이 샘플을 처리하고 그리고/또는 미생물을 검출하기 위한 시스템을 제공하도록 임의의 다른 모듈 또는 모듈들과 조합될 수 있다.

모듈형 샘플 처리 및/또는 검출 시스템(10)의 일 실시예가 도 4에 도시되어 있다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 시스템(10)의 사시도이다. 도시된 바와 같이, 모듈형 시스템(10)은 샘플 저장소 모듈(20), 액체 처리 모듈(30), 자동화 로딩 모듈(40), 판독기 모듈(50), 및 선택적인 디스플레이(60)를 포함한다. 모듈형 시스템(10)과 함께 사용되는 배양 장치(70)가 또한 도 4에 도시되어 있다.

도 4에 도시된 모듈형 시스템(10)과 같은 모듈형 시스템은 샘플을 준비하고 그리고/또는 샘플 내의 미생물을 검출하는 과정에서 많은 단계들을 수행하도록 사용될 수 있다. 도 5는 샘플을 준비하고 미생물의 존재에 대해 샘플을 분석하기 위한 예시적인 과정의 블록 다이어그램을 도시한다. 처리 단계들은 a) 샘플 저장소에 대한 라벨을 인쇄하는 단계, b) 선택적으로 샘플을 희석하는 단계, c) 배양 장치에 샘플 또는 희석된 샘플을 주입하는 단계, d) 배양 장치를 라벨링하는 단계, e) 배양 장치를 적층 트레이로 이동시키는 단계, f) 적층 트레이를 배양기로 이동시키는 단계, g) 적층 트레이를 판독기에 부착하는 단계, h) 배양 장치를 적층 트레이로부터 자동 판독기로 공급하는 단계, i) 배양 장치를 판독하고 그리고/또는 배양 장치 내의 집락을 카운팅하는 단계, j) 자동 판독기로부터 데이터 저장 장치 내로 데이터를 입력하고 저장하는 단계, 및 k) 배양 장치가 자동 판독기로부터 방출될 때 배양 장치를 분류하는 단계를 포함할 수 있다. 본 발명의 모듈형 시스템은 상기 처리 단계들 중 적어도 2개, 적어도 3개, 적어도 4개, 적어도 5개, 적어도 6개, 적어도 7개, 적어도 8개, 또는 적어도 9개를 수행할 수 있다. 도 4의 모듈형 시스템은 최소한 도 5에서 점선에 의해 도시된 2개의 박스 내에 포함된 처리 단계들을 수행할 수 있다.

모듈들 사이에서의 배양 장치(70)의 전달 시에, 특징부(예컨대, 보호 커버, 양압, 공기 커튼)가 모듈 및/또는 배양 장치(70)를 바람직하지 않은 환경 조건으로부터 보호하기 위해 포함될 수 있다. 전술한 바와 같이, 모듈은 연동 특징부를 구비하여 설계될 수 있다. 연동 특징부는 기계식, 전기식, 또는 광학식일 수 있다. 바람직하게는, 연동 특징부는 사용자가 사용 중에 모듈들을 연동시켜서 모듈들의 잘못된 정렬을 방지하는 특정한 구성을 제공한다.

예로서, 기계식 연동 특징부는 다른 모듈 내의 정합 형상의 대응하는 만입부와 정렬되도록 설계된, 모듈 하우징의 표면으로부터 돌출하여 형성된 돌출부를 포함한다. 도 1A 및 도 1B에서 삼각형, 육각형, 또는 원형 돌출부로서 도시되어 있지만, 당업자는 대응하는 독립적인 모듈의 만입부와 정합하는 형상을 제공할 수 있는 돌출부 상의 임의의 형태를 사용할 수 있다. 대안적인 실시예에서, 연동 특징부들은 특정한 광학 또는 전기 신호의 인식에 의해 정합할 수 있다.

연동 특징부는 양립가능한 모듈들의 연결, 정렬, 및 배양 장치의 이송을 용이하게 한다. 바람직한 실시예에서, 연동 특징부들은 모듈들을 사용을 위한 미리설정된 순차적 순서로 정렬시켜서, 사용자가 샘플 처리 또는 검출을 방지하거나 억제하는 모듈들을 구성하는 것을 방지한다.

본 명세서에서 논의되는 바와 같이, 처리 모듈들 각각은 바람직하게는 하나 이상의 과정이 그러한 장치 상에서 수행되는 동안, 배양 장치(70)를 보유하도록 된 처리 챔버 및/또는 표면을 포함한다. 수행될 수 있는 몇몇 잠재적인 과정의 예는 다수의 샘플의 수집, 샘플 로딩, 샘플 준비, 샘플 배양, 및 샘플 내의 미생물의 검출을 포함한다.

몇몇 경우에, 모듈은 상이한 처리 모듈들에서 재사용되도록 설계될 수 있다. 다른 경우에, 모듈은 1회 사용 후에 폐기되도록 설계될 수 있다. 처리 모듈의 부착은 몇몇 경우에 영구적일 수 있는데, 즉 연동 특징부와 같이 사용 후에 처리 모듈을 분리하기 위해 처리 모듈의 일정 부분의 파괴를 요구할 수 있다.

샘플

소정 실시예에서, 유체 샘플은 음식 또는 음료를 포함한다. 미생물학적 분석을 위한 음식 샘플의 준비 방법은 잘 알려져 있다. 음식 샘플을 위한 샘플 준비 방법 중 일부는 알려진 양의 음식 재료(예를 들어, 25 그램)를 상대적으로 큰 체적의 희석제(예를 들어, 225 밀리리터)에 현탁시키는 것을 포함한다. 샘플은 블렌딩 또는 스토마킹(stomaching)과 같은 격렬한 혼합 과정을 거쳐, 상대적으로 균질의 액체 현탁액을 생성한다. 샘플은 빈번하게 스토마커 백(stomacher bag)으로 불리는 플라스틱 샘플 저장소 내에서 처리된다. 본 발명의 장치는 현탁된 입자의 양 또는 샘플의 점도가 액체 전달 및/또는 미생물 검출 과정을 현저하게 방해하지 않는다면, 음식 또는 음료 액체 샘플을 분석하기 위한 방법을 제공한다. 미생물에 대해 일상적으로 시험되는 음식의 비제한적인 예는 육류(예컨대, 분쇄육, 축산물, 생선, 해산물), 생 또는 가공 농산물(예컨대, 과일, 채소), 낙농 제품(예컨대, 우유 또는 유제품, 유청, 치즈), 및 음료(예컨대, 우유, 물, 과일 주스, 야채 주스, 다류)를 포함한다.

몇몇 실시예에서, 처리되고 분석될 샘플은 수역으로부터의 샘플을 포함한다. 그러한 수역의 비제한적인 예는 지표수, 사람 또는 동물이 소비하기 위한 물, 및 공업 공정용으로 사용되는 물을 포함한다. 지표수는 바다, 호수, 강, 운하, 연못, 저수지, 시내 등을 포함한다. 공정 용수는 세정, 세척, 헹굼, 냉각 타워, 수처리 보유 탱크 등과 같이 도시 또는 공업용 목적에 사용되는 물을 포함한다. 예시적인 세정 과정은 세척, 헹굼, 및 사람이나 동물 소비용 육류 또는 농산물의 소독과 같은 음식 처리 과정을 포함한다.

다른 실시예에서, 본 발명의 장치 및 방법은, 예를 들어 식료품, 음료 및 제약품의 용액, 혼합물, 균질 현탁액, 또는 액체 현탁액과 같은 처리 및 미생물 검출될 수 있는 임의의 액체 샘플을 수집 및 분석하기 위해 사용된다. 소정 실시예에서, 액체 샘플은 하나 이상의 용해된 용질, 예컨대 설탕, 소금 또는 단백질을 포함한다. 다른 실시예에서, 액체 샘플은 하나 이상의 용제, 예컨대 알콜 또는 계면활성제를 포함한다. 용제 또는 계면활성제를 갖는 샘플은, 용제 또는 계면활성제가 액체 전달 및/또는 미생물 검출을 현저하게 손상시키지 않는다면, 본 발명에 따라 사용될 수 있다. 바람직하게는, 샘플에는 피펫 팁과 같은, 샘플 처리 장비를 막히게 할 수 있는 비교적 큰(예컨대, 약 1 ㎜ 초과의 직경) 미립자 재료가 실질적으로 없다.

몇몇 실시예에서, 본 발명의 장치 및 방법은 환경 또는 임상 샘플 내의 미생물을 처리하고 검출하기 위해 사용될 수 있다. 전형적으로, 환경 또는 임상 샘플은 미생물로 오염될 수 있는 표면(예컨대, 주방용 조리대, 바닥, 피부, 환부)으로부터 잔류 재료를 수집하기 위해 면봉, 스펀지, 와이프(wipe) 등을 사용하여 수집된다. 수집 장치는 스토마커 백과 같은 샘플 저장소로 전달되어, 용제(예컨대, 표준 방법 완충액(Standard Methods Buffer), 완충 펩톤수(buffered peptone water), 완충 식염수, 또는 증류수)와 혼합되거나 균질화되어 미생물을 용제 내로 해리시킬 수 있다. 후속하여, 용제는 미생물의 존재에 대해 분석될 수 있다.

개별 액체 샘플은 거의 임의의 개수 및 종류의 미생물을 포함할 수 있다. 액체 샘플 내의 미생물의 개수는 살균 상태를 거친 샘플에서 밀리리터당 0개의 유기체에서부터 많이 오염된 샘플에서 최대 밀리리터당 대략 10⁹개 이상의 유기체까지의 범위일 수 있다. 본 발명의 장치 및 방법은 매우 다양한 박테리아 농도를 함유하는 액체 샘플의 분석을 제공한다.

샘플 저장소 모듈

도 6은 본 발명에 따른 샘플 저장소 모듈(20)의 일 실시예를 도시한다. 샘플 저장소 모듈(20)은 기부(21)를 포함할 수 있고, 여기에 지지 로드(22)가 피봇가능하게 부착될 수 있다. 지지 로드(22)는, 축(Z)에 대해 지지 로드(22)를 피봇시키고 그럼으로써 샘플 저장소(27)들의 상대 위치를 변경시키기 위한 기동력을 제공할 수 있는, 당업계에 공지된 다수의 구동 메커니즘(도시 안됨) 중 임의의 것(예컨대, 벨트 구동부, 체인 구동부, 기어 구동부, 또는 스크루 구동부, 또는 액체 또는 기체 구동식 임펠러)에 직접 또는 간접적으로 부착될 수 있다. 대안적인 실시예에서, 지지 로드(22)는 기부(21)에 고정식으로 부착될 수 있고, 기부(21)는, 축(Z)을 중심으로 기부(21)를 피봇시키고 그럼으로써 샘플 저장소(27)들의 상대 위치를 변경시키기 위한 기동력을 제공하는 구동 메커니즘(도시 안됨)에 직접 또는 간접적으로 부착될 수 있다.

샘플 저장소 모듈(20)은 샘플 저장소(27)를 지지하기 위한 선택적인 플랫폼(25)을 포함할 수 있다. 플랫폼(25)은 샘플 저장소(27)의 중량을 지탱하는 표면을 제공할 수 있고, 샘플 저장소(27)가 비교적 무거운 샘플 및/또는 비교적 큰 체적의 샘플 현탁 용액으로 로딩될 때 신장될 수 있는 재료로부터 구성될 때 특히 유용할 수 있다.

도 7은 샘플 저장소 모듈(20)의 대안적인 실시예의 평면도를 도시한다. 이러한 도시된 실시예는 선택적인 스페이서(23b)를 추가로 포함하고, 스페이서는 샘플 저장소(27)들을 서로로부터 이격되게 유지할 수 있으며, 플랫폼(25)에 추가하여, 샘플 저장소(27)의 용적 및/또는 중량을 추가로 지지할 수 있다. 도 7은 또한 플랫폼(25), 지지 로드(22), 스페이서(23b), 및 샘플 저장소(27)를 파지하는 클립(23a)을 도시한다. 클립(23a)은 정상 사용 중에 샘플 저장소(27)의 클립(23a)으로부터의 우발적인 해제를 방지하기에 충분히 견고하게 샘플 저장소(27)를 해제가능하게 파지해야 한다.

도 6의 도시된 실시예에서, 샘플 저장소(27)는 스토마커 백과 같은 플라스틱 백을 포함한다. 샘플 저장소(27)는 도 7에 도시된 클립(23a)과 같은 다수의 다양한 부착 수단에 의해 지지 로드(22)에 탈착가능하게 부착될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 각각의 샘플 저장소(27)는 개별 부착 수단에 의해 지지 로드(22)에 탈착가능하게 부착될 수 있다. 대안적인 실시예에서, 복수의 샘플 저장소(27)가 단일 부착 수단에 의해 지지 로드(22)에 탈착가능하게 부착될 수 있다. 부착 수단(23a)은 샘플 저장소(28)를 지지 로드(22)에 고정시킬 수 있는 다양한 구조를 포함할 수 있다. 부착 수단(23a)의 비제한적인 예는 클램프, 클립, 스프링 클립, 후크, 스프링, 자석, 및 진공 공급원을 포함한다. 또한, 샘플 저장소(27)에 부착되는 샘플 표식(48)이 도 6에 도시되어 있다. 샘플 표식(48)은 자동화 표식 판독기(39)에 의해 판독될 수 있는 인식 이벤트를 생성할 수 있고, 예를 들어 광(예컨대, 자외선, 기사광선, 또는 적외선 파장)으로 조명될 때 관찰 또는 이미지화될 수 있는 인쇄된 표식(예컨대, 접착 라벨, 바코드 라벨, 또는 샘플 저장소(27) 상으로 직접 인쇄된 라벨), 엠보싱된 표식, 또는 무선 주파수 표식(예컨대, RFID)과 같은 다수의 상이한 형태로 제조될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 상이한 처리 루틴(예컨대, 희석 계획, 샘플당 복제 시험 횟수, 사용되는 희석제, 사용되는 배양 장치(70)의 유형 등)이 표식 판독기(39)에 의해 배양 장치(70) 상에서 검출된 표식(48)에 의해 제공된 정보에 기초하여 배양 장치(70) 상의 생물학적 성장을 카운팅하도록 수행될 수 있다.

샘플 저장소 모듈(20)의 구성요소들은 임의의 적합한 재료 또는 재료들로 제조될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 적합한 재료의 예는, 예컨대 중합체 재료(예컨대, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리카르보네이트, 폴리에틸렌 등), 금속(예컨대, 금속 포일) 등을 포함할 수 있다. 모듈의 구성요소에 대해 선택된 재료는 공기, 물, 및/또는 다른 미생물 등에 대한 노출로 인한 분해 또는 오염에 대한 저항성과 같은, 선택된 환경 조건에 대한 우수한 장벽 특성을 보이는 것이 바람직할 수 있다. 가동 부품에 대해 선택된 재료는 마찰 및 열화를 감소시키기 위한 윤활제와의 양립성 및/또는 우수한 내구 특성을 보이는 것이 바람직할 수 있다. 기부(21) 및/또는 지지 로드(22)를 피봇시키기 위한 구동 메커니즘은 존재할 경우, 샘플 저장소(27)를 처리할 때 발생할 수 있는 수분 또는 오염물에 대한 노출로부터 차폐될 수 있다. 소정의 바람직한 실시예에서, 기부(21), 지지 로드(22), 부착 수단(23a), 플랫폼(25), 및/또는 스페이서(23b)에 대해 선택된 재료는, 예를 들어 증기 살균, 70% 아이소프로필 알콜 용액, 또는 아염소산나트륨 용액과 같은 미생물 오염 제거를 위해 사용되는 재료 또는 과정에 의한 열화에 대해 저항 특성, 항미생물 특성을 갖거나, 항미생물성이고 그리고/또는 저항성인 코팅을 가질 수 있다.

액체 처리 모듈

도 6은 또한 예시적인 액체 처리 모듈(30)을 도시한다. 액체 처리 모듈(30)은 하우징(31), 엘리베이터(32), 처리 플랫폼(33), 커버 리프터(cover lifter)(37), 선택적인 폐기물 용기(38), 및 표식 판독기(39)를 포함한다. 도시된 실시예는 처리 플랫폼(33)에 부착된 표식 판독기(39)를 도시한다. 대안적인 실시예에서, 표식 판독기(39)는 샘플 저장소(27) 상에 위치된 샘플 표식(48)을 검출하기 위해 사용될 수 있는 모듈 상의 임의의 위치(예컨대, 하우징(31))에 부착될 수 있다.

처리 플랫폼(33)은 액체 샘플, 희석된 액체 샘플, 및/또는 액체 희석제가 전달될 수 있는 복수의 챔버(34)를 포함할 수 있다. 소정의 실시예에서, 처리 플랫폼(33)은 단일 챔버(34)를 포함할 수 있다. 외부 도관(35)이 액체(예컨대, 샘플, 희석제, 및/또는 시약), 기체(예컨대, 압축 공기 또는 질소), 또는 진공을 처리 플랫폼(33)에 제공하도록 사용될 수 있다. 대안적인 실시예에서, 상기 액체, 기체, 및/또는 진공은 하우징(31)으로부터 처리 플랫폼(33)을 통해 챔버(34)들 중 하나 이상으로 통과하는 내부 도관(도시 안됨)을 통해 처리 플랫폼으로 제공될 수 있다. 또한, 배양 장치(70(A))가 도 6에 도시되어 있다.

도 6에서, 처리 플랫폼(33)은 챔버(34), 표식 판독기(39), 및/또는 팁(36)의 하나 이상의 방향으로의 이동을 제공하도록 구성될 수 있다. 본 명세서에 전체적으로 참고로 포함된 미국 특허 제5,646,069호 및 제6,027,691호에 설명되어 있는 유형과 같은 실험실 로봇이 처리 플랫폼(33)에 대해 3차원 이동을 제공하기 위한 예시적인 메커니즘을 교시한다. 몇몇 실시예에서, 엘리베이터(32)는 처리 플랫폼(33)의 수직 이동을 제공할 수 있다. 다른 실시예에서, 엘리베이터(32)는 수직 이동 및/또는 처리 플랫폼(33)이 연장하는 하우징(31)의 면에 대해 평행한 수평 이동을 제공할 수 있다. 처리 플랫폼(33)의 이동은, 예를 들어 샘플 표식(48)을 스캐닝하고, 샘플 저장소(27)로부터 액체 샘플을 획득하고, 사용된 팁(36) 또는 챔버(34)를 폐기물 용기(38) 내로 넣고, 그리고/또는 새로운 팁(36) 또는 챔버(34)를 획득하는 것을 용이하게 할 수 있다.

챔버(34)는 적어도 2개의 개별 개방부를 구비한, 상단부(34U) 및 하단부(34L)를 갖는 중공 본체를 포함한다. 챔버(34)는 도 7에 도시된 원통형 챔버와 같이, 다양한 크기 및 형상으로 형성될 수 있다. 도 6의 챔버(34)는 도관(35)과 유체 연통하는 상단부(34U)에서 개방부를 갖는다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "유체 연통"이라는 용어는 액체 및/또는 기체와 같은 유체가 예를 들어 챔버(34)의 내용물을 배출하기 위해 진공, 또는 챔버(34) 내로의 공기(또는 기체) 또는 가압 공기(또는 기체)의 도입을 생성하기 위한 챔버(34)로부터의 공기의 일부 또는 전부의 일시적인 제거를 포함하여, 챔버(34)와 도관(35) 사이에서 각 방향으로 통과할 수 있는 것을 의미한다. 챔버(34)는 하단부(34L)에서 액체가 도입 및/또는 배출될 수 있는 개방부를 가질 수 있다. 몇몇 실시예에서, 팁(36)(예컨대, 피펫 팁)이 챔버(34)의 하단부(34L) 내의 개방부와 유체 연통하도록 부착될 수 있다. 대안적인 실시예에서, 팁(36)은 챔버(34)의 일체형 부분일 수 있다. 챔버(34)는 다양한 액체 용량을 가질 수 있다. 예를 들어, 챔버(34)는 약 0.1 밀리리터, 약 0.5 밀리리터, 약 1 밀리리터, 약 2 밀리리터, 약 5 밀리리터, 약 10 밀리리터, 약 25 밀리리터, 약 50 밀리리터, 또는 약 100 밀리리터의 액체 용량을 가질 수 있다.

몇몇 실시예에서, 처리 플랫폼(33)은 하나의 챔버(34)로부터 다른 챔버로의 액체의 통과를 허용하는 유체 도관(도시 안됨)을 포함할 수 있다. 그러한 유체 전달 구성요소는, 예를 들어 미국 특허 제5,646,069호 및 제6,027,691호에 설명되어 있다. 따라서, 복수의 챔버(34)를 구비한 액체 처리 모듈(30)의 유체 구성요소들은 샘플의 순차적인 희석을 수행하고, 그럼으로써 예를 들어 비희석 샘플, 1:10 희석 샘플, 및 1:100 희석 샘플을 각각 함유하는 독립적인 챔버들을 제공할 수 있다.

도 8은 액체 처리(예컨대, 액체 전달, 희석, 시약 첨가 등)를 제공하기 위한 챔버(34a 내지 34c) 및 미세유체 구성요소의 일 실시예의 개략적인 단면도를 도시한다. 도 8의 패널 A는 챔버(34a 내지 34c)의 다른 특징부들을 보이게 하고 챔버 내부로 그리고 챔버 외부로의 액체 전달을 보이게 하기 위해, 패널 B 내지 F에 포함되지 않고 그리고/또는 라벨링되지 않은 상세한 구성요소들을 도시한다.

패널 A(도 8)는 액체 샘플을 포함하는 샘플 저장소(27), 팁(36), 체크 밸브(3404)를 포함하는 흡입 도관(3402), 체크 밸브(3408)를 포함하는 전달 도관(3406), 체크 밸브(3410)를 포함하는 흡입 도관(3412), 체크 밸브(3416)를 포함하는 통기구(3414), 체크 밸브(3426)를 포함하는 전달 도관(3428), 체크 밸브(3424)를 포함하는 흡입 도관(3418), 및 체크 밸브(3422)를 포함하는 통기구(3420)를 도시한다. 흡입 도관(3412, 3418)은 적어도 하나의 액체 저장소(도시 안됨), 압축 공기 또는 기체 공급원(도시 안됨), 및 진공 공급원(도시 안됨)과 유체 연통할 수 있다.

도 8의 패널 A에서, 액체 샘플은 체크 밸브(3404, 3408, 3410)가 개방되고 체크 밸브(3416, 3426)가 폐쇄된 동안, 팁(36)을 액체 샘플 내로 삽입하고 흡입 도관(3412)을 통해 진공을 인가함으로써, 챔버(34a) 내로 흡인된다(화살표 A1 참조). 도시된 실시예에서, 챔버(34a)는 10 밀리리터의 샘플을 보유하도록 구성되고, 진공 공급원은 샘플 저장소(27)로부터 21 밀리리터의 샘플 체적을 추출하도록 제어된다. 따라서, 과잉의 11 밀리리터의 샘플은 전달 도관(3406)을 통해 챔버(34b) 내로 흡인된다(화살표 A2 참조).

도 8의 패널 B에 도시된 바와 같이, 팁(36)이 챔버(34a)에 부착된다. 체크 밸브(3408, 3410, 3430)가 개방되고, 체크 밸브(3404, 3416, 3426)가 폐쇄된다. 압축 공기 또는 기체가 일정 체적의 액체(예컨대, 1 밀리리터)를 챔버(34a)로부터 배양 장치(70) 내로 배출하기 위한 양압을 제공하도록 흡입 도관(3412)을 통해 송출된다(화살표 B1 참조).

도 8의 패널 C에 도시된 다음 단계에서, 체크 밸브(3408)가 폐쇄되고, 체크 밸브(3410, 3426, 3422)가 개방된다. 99 밀리리터 체적의 액체 희석제가 흡입 도관(3412)을 통해 송출되어(화살표 C1 참조), 99 밀리리터의 체적 용량을 갖는 챔버(34b) 내에서 샘플과 혼합된다. 따라서, 과잉의 11 밀리리터는 전달 도관(3428)을 통해 챔버(34c) 내로 전달된다(화살표 C2 참조).

도 8의 패널 D에 도시된 바와 같이, 팁(36)이 챔버(34b)에 부착된다. 체크 밸브(3410, 3432)가 개방되고, 체크 밸브(3408, 3416)가 폐쇄된다. 압축 공기 또는 기체가 일정 체적(예컨대, 1 밀리리터)의 액체를 챔버(34a)로부터 배양 장치(70) 내로 배출하기 위한 양압을 제공하도록 흡입 도관(3412)을 통해 송출된다(화살표 D1 참조).

도 8의 패널 E에 도시된 다음 단계에서, 체크 밸브(3426)가 폐쇄되고, 체크 밸브(3424, 3422)가 개방된다. 99 밀리리터 체적의 희석제가 흡입 도관(3418)을 통해 챔버(34c) 내로 전달되어(화살표 E1 참조), 액체 샘플과 혼합된다.

도 8의 패널 F에 도시된 바와 같이, 팁(36)이 챔버(34c)에 부착된다. 이러한 예에서, 체크 밸브(3426, 3422)가 폐쇄될 것이고, 체크 밸브(3424, 3434)가 개방될 것이다. 압축 공기 또는 기체가 일정 체적(예컨대, 1 밀리리터)의 액체를 챔버(34c)로부터 배양 장치(70) 내로 배출하기 위한 양압을 제공하도록 흡입 도관(3418)을 통해 송출될 수 있다(화살표 F1 참조).

전술한 희석 과정에서 설명된 유체 구성요소 및 체적은 액체 취급 모듈(30) 내에서 수행될 수 있는 많은 다양한 액체 취급 절차의 일례를 나타낸다는 것을 인식하여야 한다. 다른 실시예에서, 전달되는 액체의 체적은 (예컨대, 자릿수가 더 작게) 더 작을 수 있다. 다른 실시예에서, 전달되는 액체의 체적은 더 클 수 있다. 대안적인 실시예가 비희석 샘플을 챔버(34a 내지 34c)로 전달하고 그럼으로써 복제된 비희석 샘플을 복수의 배양 장치(70)로 송출하는 능력을 제공하는 것을 포함할 수 있다는 것을 또한 인식하여야 한다. 흡입 도관(3402, 3412, 3418)이 영양액, 표지자, 착색제 등과 같은 시약을 함유하는 액체를 챔버(34a 내지 34c) 내로 전달하여 샘플과 혼합하도록 사용될 수 있다는 것을 또한 인식하여야 한다.

다시 도 6을 참조하면, 액체 샘플이 챔버(34)로 전달된(그리고, 선택적으로 희석된) 후에, 전체 액체 샘플(또는 그의 일부)은 챔버(34)로부터 배양 장치(70)로 분배될 수 있다(즉, 배양 장치(70)에 주입됨). 커버 리프터(37)는 액체 샘플이 배양 장치의 내부로 전달되도록 하기 위해 배양 장치(70)를 개방하도록 사용될 수 있다. 커버 리프터(37)는 다양한 메커니즘에 의해 배양 장치(70)의 커버(70A)를 들어 올릴 수 있다. 소정의 실시예에서, 커버 리프터(37)는 작동될 때, 커버(70A)를 커버 리프터(37)에 가역적으로 부착할 수 있는 진공 공급원(도시 안됨)을 포함할 수 있다. 커버 리프터(37)는 후속하여 상승되어 커버(70A)를 들어 올리고 그럼으로써 배양 장치(70)의 내부를 노출시킬 수 있다. 액체 샘플이 배양 장치(70)로 분배된 후에, 커버(70A)가 하강될 수 있고, 진공이 해제될 수 있다.

대안적인 실시예에서, 커버 리프터(37)는 커버(70A)와 접촉될 때, 커버(70A)에 가역적으로 부착될 수 있는 접착 팁(도시 안됨)을 포함할 수 있다. 커버 리프터(37)는 후속하여 상승되고 그럼으로써 배양 장치(70)의 내부를 노출시킬 수 있다. 액체 샘플이 배양 장치(70) 내로 분배된 후에, 커버 리프터(37)는 커버(70A)와의 접착 결합이 파괴되는 지점으로 상승될 수 있다. 이러한 실시예에서, 커버 리프터(37)의 커버(70A)로부터의 분리를 용이하게 하기 위해 (예컨대, 진공에 의해) 배양 장치(70)를 액체 처리 모듈(30)에 고정시키는 것이 바람직할 수 있다. 커버 리프터(37)는 커버(70A)를 상승 및 하강시키는 과정 중에 커버 리프터(37)를 위치설정하는 데 사용될 수 있는 기계식 아마추어(mechanical armature)(도시 안됨)를 또한 포함할 수 있다.

적층 트레이 로딩 모듈

도 9는 복수의 배양 장치(70)의 처리 및 분석을 용이하게 하기 위한 자동화 로딩 모듈(40)의 일 실시예를 도시한다. 자동화 로딩 모듈(40)은 다수의 배양 장치(70)를 수집하고 배양 장치(70)를 적층 트레이(42) 내로 로딩하도록 구성된다. 자동화 로딩 모듈(40)은 하우징(41), 적층 트레이(42), 엘리베이터(44)에 부착될 수 있는 적층기 플랫폼(43), 및 스프레더(spreader)(47), 라벨기(46) 및/또는 표식 판독기(49)를 포함할 수 있는 적층기 프로세서(45)를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 적층기 플랫폼(43)은 엘리베이터(44)에 부착될 수 있다.

적층기 플랫폼(43)은 주입 단계 중에 배양 장치(70)를 유지하기 위해 액체 처리 모듈(30)(도 6)과 관련하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 액체 샘플이 액체 처리 모듈(30) 내의 페트리필름형 배양 장치(70) 내로 침착된 후에, 적층기 플랫폼(43)은 배양 장치(70)를 적층기 프로세서(45) 아래에 위치시킬 수 있고, 스프레더(47)는 주입을 완료하기 위해 배양 장치(70)와 접촉될 수 있다. 적층기 플랫폼(43)은 후속하여 라벨기(46)에 근접하게 이동될 수 있고, 여기서 샘플 표식(48)이 배양 장치(70) 상으로 적용, 인쇄, 또는 엠보싱될 수 있다. 표식(48)은 자동화 표식 판독기(49)에 의해 판독될 수 있는 인식 이벤트를 생성할 수 있고, 예를 들어 광(예컨대, 자외선, 가시광선, 또는 적외선 파장)으로 조명될 때 관찰 또는 이미지화될 수 있는 인쇄된 표식(예컨대, 접착 라벨, 바코드 라벨, 또는 배양 장치(70) 상으로 직접 인쇄된 라벨), 엠보싱된 표식, 또는 무선 주파수 표식(예컨대, RFID)과 같은 다수의 상이한 형태로 제조될 수 있다. 소정의 실시예에서, 배양 장치(70) 상의 표식(48)은, 예를 들어 샘플 유형, 희석제, 희석률, 주입 일자 및 시간, 배양 장치(70)의 유형(예컨대, 총 호기균 총수, 대장균군 총수, 대장균 총수 등), 작업자에 관련된 정보, 및/또는 샘플, 시험, 장비, 배양 장치(70), 또는 시험 설비에 관련된 임의의 다른 정보를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 상이한 처리 루틴들이 표식 판독기(49)에 의해 배양 장치(70) 상에서 검출된 표식(48)에 의해 제공된 정보에 기초하여 배양 장치(70) 상의 생물학적 성장을 카운팅하도록 수행될 수 있다.

배양 장치(70)가 라벨링된 후에, 배양 장치(70) 상의 표식(48)은 배양 장치를 적층 트레이(42) 내로 이동시키기 전에 표식 판독기(49)에 의해 판독될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 배양 장치(70) 상의 표식(48)은 배양 장치(70)가 적층기 플랫폼(43)으로부터 적층 트레이(42) 내로 이동될 때 표식 판독기(49)에 의해 스캐닝된다. 배양 장치(70)의 이동은 배양 장치(70)가 위치될 수 있는 적층기 플랫폼(43)의 이동에 의해 달성될 수 있다. 적층 플랫폼(43)의 이동은 기어 구동부, 체인 구동부, 벨트 구동부, 스크루 구동부 등과 같은, 당업계에 공지된 다수의 기계식 구동 메커니즘에 의해 달성될 수 있다. 그러한 이동을 위한 기동력은, 예를 들어 하우징(41) 내에 위치된 모터(도시 안됨)에 의해 제공될 수 있다. 최적으로는, 적층기 플랫폼(43)은 모듈형 시스템의 다른 모듈(예컨대, 샘플 처리 모듈) 내에서의 배양 장치(70) 및/또는 자동화 로딩 모듈(40) 내에서의 적층 트레이(42)의 정확한 배향 및 배치 또는 위치설정의 일관성을 보장한다.

자동화 로딩 모듈(40)은 하나 이상의 하류 모듈에서 샘플 처리 및/또는 검출 단계들의 상류 자동화를 방해하지 않으면서 사용자가 추가의 배양 장치(70)를 모듈 내로 로딩하도록 허용한다. 예로서, 자동화 로딩 모듈(40)의 적층기 플랫폼(43)은 새로운 배양 장치(70)를 포함하는 상부 공급식 또는 하부 공급식 로딩 장치(도시 안됨) 또는 카트리지 공급식 시스템, 예를 들어 미국 특허 제5,573,950호 및 제5,744,322호에 설명되어 있는 시스템으로부터 새로운 (즉, 미주입된) 배양 장치(70)를 수용할 수 있다. 새로운 배양 장치(70)를 수납한 후에, 적층기 플랫폼(43)은, 예를 들어 도 6의 액체 처리 모듈(30)에 의한 주입을 위해 배양 장치(70)를 위치시킬 수 있다.

자동화 로딩 모듈(40)의 하우징(41) 및 다른 구성요소들은 임의의 적합한 재료 또는 재료들로 제조될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 적합한 재료의 예는, 예컨대 중합체 재료(예컨대, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리카르보네이트, 폴리에틸렌 등), 금속(예컨대, 스테인레스강, 알루미늄, 금속 포일) 등을 포함할 수 있다. 모듈의 하우징에 대해 선택된 재료는 공기, 물, 및/또는 다른 미생물 등에 대한 노출의 방지와 같은, 선택된 환경 조건에 대한 우수한 장벽 특성을 보이는 것이 바람직할 수 있다. 가동 부품에 대해 선택된 재료는 마찰 및 열화를 감소시키기 위한 윤활제와의 양립성 및/또는 우수한 내구 특성을 보이는 것이 바람직할 수 있다. 본 발명의 처리 모듈과 관련하여 사용하도록 구성될 수 있는 적합한 구성 기술/재료의 다른 예는, 예컨대 미국 특허 제7,298,885호; 미국 특허 출원 공개 제 2005/0053265호(그래슬레 등); 미국 특허 출원 공개 제 2006/0285539호(에덴); 및 미국 특허 제5,403,722에서 설명될 수 있다. 적층기 플랫폼(43), 엘리베이터(44), 및/또는 적층기 프로세서(45)의 이동을 제공하기 위한 구동 메커니즘이 샘플 저장소(27)를 처리할 때 발생할 수 있는 수분 또는 오염물에 대한 노출로부터 차폐될 수 있다. 소정의 바람직한 실시예에서, 하우징(41), 적층기 플랫폼(43), 적층기 프로세서(45), 및/또는 적층 트레이(42)에 대해 선택된 재료는, 예를 들어 증기, 70% 아이소프로필 알콜 용액, 또는 아염소산나트륨 용액과 같은 미생물 오염 제거를 위해 사용되는 재료 또는 과정에 의한 열화에 대해 저항 특성을 갖거나 저항성인 코팅을 가질 수 있다.

도 10은 적층 트레이(42)의 일 실시예의 정면도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 적층 트레이(42)는 배양 장치(70)가 위치될 수 있는, 적어도 하나의 선반, 바람직하게는 복수의 선반을 지닐 수 있다. 이러한 실시예에서, 하부 선반(42A)은 배양 장치(70)의 전체 폭을 가로질러 연속적인 접촉을 제공할 수 있다. 대안적으로, 선반은 도 10의 선반(42B)에 의해 도시된 바와 같이, 배양 장치(70)의 폭을 가로질러 부분적인 접촉을 제공할 수 있다. 선반(42A)들은 적어도 1개, 적어도 2개, 적어도 3개, 적어도 4개, 적어도 5개, 적어도 10개, 적어도 15개, 또는 적어도 20개의 배양 장치(70)를 유지하도록 이격될 수 있다. 유리하게는, 선반(42A)들은 배양 장치(70)들 또는 배양 장치(70)들의 스택들 사이에 공기 공간을 제공할 수 있고, 이는 적층 트레이(42)가 배양기 내로 위치될 때 열 전달 및 신속한 온도 평형을 용이하게 할 수 있다. 소정의 실시예에서, 적층 트레이(42)는 배양 장치(70)의 신속한 온도 평형을 더욱 용이하게 하기 위해, 알루미늄과 같은 열 전도성 재료로부터 구성될 수 있다.

센서(도시 안됨)가 액체 처리 모듈(30), 자동화 로딩 모듈(40), 또는 다른 모듈 내에 배열되어, 배양 장치(70)의 감지 및 위치설정을 용이하게 할 수 있다. 예를 들어, 센서는 배지 상의 바코드와 같은 표식의 이미지를 생성하거나 기록하도록 사용될 수 있다.

판독기 모듈

도 11은 선택적인 디스플레이(60)(예컨대, 모니터)의 일 실시예를 구비한 판독기 모듈(50)의 일 실시예의 사시도를 도시한다. 판독기 모듈(50)은 검출기(도시 안됨) 하우징(51), 슬롯(53, 54), 및 병합기(55)를 포함한다. 또한, 화살표 A에 의해 표시된 방향으로 하우징(51) 내로 공급되는 적층 트레이(42), 및 화살표 B에 의해 표시된 방향으로 하우징(51)으로부터 병합기(55) 내로 방출되는 배양 장치(70)가 도 11에 도시되어 있다.

바람직한 실시예에서, 판독기 모듈(50)은 삽입된 배양 장치(70)의 하나 이상의 이미지를 생성하기 위한 2차원 단색 카메라와 같은, 이미징 장치(검출기)를 내장한다. 또한, 판독기 모듈(50)은 이미징 중에 배양 장치(70)의 전방 및 후방을 조명하기 위한 다양한 조명기를 내장할 수 있다. 조명기는 하나 이상의 색으로 배양 장치(70)를 조명할 수 있고, 배양 장치(70)의 하나 이상의 이미지가 생성되고 그 후 분석되어, 예컨대 미국 특허 제7,298,885호 및 미국 특허 출원 공개 제2005/0053265호(그래슬레 등)에 설명되어 있는 바와 같이 배양 장치(70) 상의 박테리아 총수를 결정할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 판독기 모듈(50)은 미국 특허 제7,298,885호 및 미국 특허 출원 공개 제2005/0053265호(그래슬레 등)에 설명되어 있는 바와 같이 상이한 이미지 처리 프로파일에 따라 상이한 배양 장치(70)들의 이미지를 처리할 수 있다. 검출기는, 예를 들어 실행가능한 알고리즘을 포함할 수 있는 데이터 프로세서와 같은, 모듈형 시스템의 다른 부분에 의해 사용될 수 있는 분석 데이터를 제공한다.

예로서, 배양 장치(70)는 쓰리엠에 의해 페트리필름 플레이트라는 상표명으로 판매되는 배양 장치를 포함할 수 있다. 배양 장치(70)는, 예를 들어 호기성 세균, 대장균, 대장균군, 장내세균과, 효모균, 사상균, 황색포도상구균, 리스테리아, 캄필로박터 등을 포함하는, 통상 음식 오염과 관련된 박테리아 또는 기타 생물학적 개체의 신속한 성장 및 검출을 용이하게 하도록 이용될 수 있다. 판독기 모듈(50)은 배양 장치(70)의 분석의 진행 상황 또는 결과를 사용자에게 표시하기 위한 디스플레이(60)와 같은, 부속 특징부를 또한 포함할 수 있다. 다른 특징부는, 예를 들어 각각의 모듈에 대한 접근을 용이하게 하는 힌지식 도어를 포함할 수 있다.

몇몇 실시예에서, 판독기 모듈(50)은 배양 장치(70)의 검출 결과를 분석하기 위한 내부 프로세서를 포함한다. 그러나, 다른 실시예에서, 이미지의 처리는 판독기 모듈(50) 외부에서, 예컨대 데스크탑 컴퓨터, 워크스테이션 등에서 이루어진다. 후자의 경우에, 판독기 모듈(50)은 판독기 모듈(50)이 다른 컴퓨터에 통신 결합되게 하기 위한 인터페이스를 포함할 수 있다.

다시 도 11을 참조하면, 판독기 모듈(50)은 판독기 모듈(50)과 관련된 검출 단계가 완료될 때 배양 장치(70)를 병합기(55) 내로 방출한다. 병합기(55)는 검출 단계가 그러한 기능을 위해 제공된 판독기 모듈(50)과 같은 하나 이상의 모듈 내에서 수행된 후에 배양 장치(70)를 정리한다. 배양 장치(70)는 내부 또는 외부 프로세서에 의해 수행되는 분석에 따라 병합기(55) 내에서 분류될 수 있다. 사용자는 배양 장치(70)가 적어도 하나 이상의 스택으로 병합될 수 있도록 프로세서에 의해 사용되는 적어도 하나의 기준을 확립할 수 있다. 분류 기준의 예는 샘플의 기원, 배지 플레이트 유형, CFU 계수 범위, 시험 일자, 배지의 번호, 시험 결과 상태(예컨대, 합격, 불합격, 시험 오류, 해석 불가능한 결과, 또는 재시험) 등일 수 있다.

프로세서는 일정 상태가 배지(70) 내에 존재하는지를 결정하기 위해 (예컨대, 알고리즘을 구비하여) 사용될 수 있다. 상태는, 예를 들어 샘플 식별기, 시험 식별기(예컨대, 시험 유형, 시험 샘플의 번호, 배양 장치(70) 내의 배지의 유형 등), 또는 시험 결과와 같은 적어도 하나의 기준에 의해 결정될 수 있다. 도 12는 프로세서가 하나 또는 가능하게는 하나를 초과하는 상태가 배양 장치 내에 존재하는지를 결정하기 위해 분석 정보를 어떻게 사용할 수 있는지를 도시하는 예시적인 실시예의 블록 다이어그램을 도시한다. 이러한 예에서, 프로세서는 시험 결과에 대한 상태를 확립하는 사전설정된 기준(예컨대, 배양 장치 내의 20개 이하의 집락 형성 단위(CFU))으로 프로그램될 수 있다. 단계(90)에서, 배양 장치는 검출기에 의해 스캐닝되고, 검출기는 프로세서에 대해 분석 정보(예컨대, CFU/배양 장치)를 제공한다. 단계(91)에서, 프로세서는 분석 정보를 사전설정된 기준에 대해 비교하고, 결정(92)이 이루어진다. 배양 장치가 20개 이하의 CFU를 포함하면, 상태가 존재하고 배양 장치는 판독기 모듈(93)의 슬롯(A)으로부터 방출된다. 배양 장치가 20개 초과의 CFU를 포함하면, 상태가 존재하지 않고 배양 장치는 판독기 모듈(94)의 슬롯(B)으로부터 방출된다.

하나 초과의 기준이 일정 상태가 존재하는지를 결정하기 위해 사용될 수 있는 것으로 예상된다. 예를 들어, 하나의 기준은 배양 장치 내의 혼합 배양액 내의 대장균과 같은 소정 유형의 유기체의 존재에 기초할 수 있고, 제2 기준은 존재하는 대장균 집락의 개수에 기초할 수 있다. 상태를 정의하기 위해 조합하여 사용될 수 있는 2개의 다른 기준은 소정 유기체의 존재 및 특정 샘플 유형(예컨대, 낙농 제품, 육류 등)을 포함할 수 있다. 3개의 기준, 4개의 기준, 또는 5개의 기준이 일정 상태가 존재하는지를 결정하기 위해 사용될 수 있는 것으로 또는 예상된다. 하나 초과의 기준이 하나 초과의 상태가 존재하는지, 예컨대 적어도 제2 상태, 적어도 제3 상태, 적어도 제4 상태, 또는 적어도 제5 상태가 존재할 수 있는지를 결정하기 위해 사용될 수 있는 것으로 또한 예상된다.

다른 시스템 구성요소

모듈형 샘플 처리 및/또는 검출 시스템은 본 명세서에서 설명되는 바와 같이, 하나의 이상의 모듈 내의 처리 단계들의 제어 및/또는 판독기 모듈에 의해 생성되는 검출 데이터의 분석을 수행하는 외부 컴퓨터를 포함할 수 있다. 외부 컴퓨터는, 예를 들어, 배양 장치의 이미지 분석을 위해 프로그램된 마이크로프로세서를 포함할 수 있다. 외부 컴퓨터는 개인용 컴퓨터(PC), 데스크탑 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 휴대형 컴퓨터, 워크스테이션 등을 포함할 수 있고, 시스템 구성, 작업 로그, 및 상위 시스템 통신을 유지하는 것과 같은 기능을 수행할 수 있다.

모듈형 시스템은 범용 직렬 버스(USB) 인터페이스, 범용 직렬 버스 2(USB2) 인터페이스, IEEE 1394 파이어 와이어 인터페이스, 소형 컴퓨터 시스템 인터페이스(SCSI) 인터페이스, 어드밴스 테크놀러지 어태치먼트(ATA) 인터페이스, 직렬 ATA 인터페이스, 페리페럴 컴포넌트 인터커넥트(PCI) 인터페이스, 종래의 직렬 또는 병렬 인터페이스 등과 같은 인터페이스를 거쳐 외부 컴퓨터에 결합될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 모듈형 시스템은 모듈 내에서의 배양 장치의 위치설정 및/또는 배양 장치의 모듈간 이송과 같은 시간 임계 이벤트를 조정하기 위한 실시간 로컬 통신 버스, 및 호스트 컴퓨터로부터 동작하는 명령 및 데이터 버스 상에서 통신하고 자가 식별한다.

외부 컴퓨터는 하나 이상의 모듈 내의 처리 단계의 제어 및/또는 판독기 모듈에 의해 생성된 검출 데이터의 분석을 수행할 수 있다. 사용자 소프트웨어, 시스템 제어 소프트웨어, 표식 판독기 하에서 샘플에 의해 선택적으로 판독될 수 있는 (예컨대, 샘플의 공급원을 인식하거나 달리 표시하기 위한) 피시험 샘플 표식 소프트웨어와 같은 작업 기능을 위한 소프트웨어가 외부 컴퓨터 상에 로딩될 수 있다. 배양 장치 및 검출 처리에 의존하여, 외부 컴퓨터는 데이터베이스 소프트웨어 및 계수 소프트웨어를 또한 포함할 수 있다.

모듈형 샘플 처리 및/또는 검출 시스템은 서버 또는 원격 서버를 거쳐 인터넷 또는 인트라넷에 연결될 수 있다. 이러한 유형의 연결은 소비자 사용 소프트웨어에 의해 원격 서비스, 서비스 비용 절감, 및 소비자 사용 경향(예를 들어, 플레이트 유형, 사용 패턴, 및 의도하지 않은 거동의 검출 등)의 모니터링을 위해 사용될 수 있다. 원격 진단은 시스템의 작업이 부품 고장 및 세척과 같은 주기적인 유지보수를 예측하기 위해 원격으로 모니터링될 수 있으므로, 서비스 비용을 추가로 제어하기 위해 사용될 수 있다. 소프트웨어 업데이트를 포함하는 동작 변경이 또한 원격으로 이루어질 수 있다(예를 들어, 펌웨어 리플래쉬).

모듈형 샘플 처리 및/또는 검출 시스템은 제한 분배형 지능 모델에 기초할 수 있다. 시스템의 충분한 제어는 로컬 기능을 가능하게 하기 위해 각각의 모듈에 대해 국부적으로 상주할 수 있다. 계층형 제어가 호스팅 어플리케이션 및 그래픽 사용자 인터페이스를 실행하는 외부 컴퓨터 및/또는 네트워크 서버로부터 있을 수 있다. 이러한 어플리케이션은 다양한 공지된 운영 체제(예컨대, dll, 윈도우즈 등)에 의해 연결될 수 있다.

방법

본 발명의 모듈, 모듈형 시스템 및 장치는 샘플 내의 미생물을 검출하기 위한 방법에서 사용될 수 있다. 방법은 미생물을 검출하기 위한 샘플을 준비하는 단계, 미생물을 검출하는 단계, 및 일정 상태가 배양 장치 내에 존재하는지를 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 배양 장치 내에 존재하는 상태는 샘플 내에 존재하는 상태(즉, 미생물 오염)를 표시할 수 있다.

일 실시예에서, 방법은 배양 장치, 액체 샘플, 하나 이상의 상태가 존재하는지를 결정하기 위해 분석 정보를 사용하는 데이터 프로세서, 및 적어도 2개의 모듈을 제공하는 단계를 포함한다. 적어도 하나의 모듈은 배양 장치를 분석하고 분석 정보를 제공하기 위한 검출기를 포함할 수 있다. 검출기를 포함하는 모듈은 슬롯이 형성되어 있는 하우징을 추가로 포함할 수 있다. 제1 슬롯이 배양 장치를 수납하기 위해 형성될 수 있고, 제2 슬롯이 하나 이상의 상태가 존재하는 경우 하우징으로부터 배양 장치를 방출하기 위해 형성될 수 있으며, 제3 슬롯이 하나 이상의 상태가 존재하지 않는 경우 하우징으로부터 배양 장치를 방출하기 위해 형성될 수 있다. 방법은 배양 장치를 모듈들 중 적어도 하나 내로 공급하는 단계, 데이터 프로세서에 대해 분석 정보를 제공하기 위해 배양 장치를 분석하기 위한 검출기를 사용하는 단계, 및 하나 이상의 상태가 배양 장치 내에 존재하는지를 결정하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 방법은 샘플 저장소 모듈을 제공하고 그 상에 샘플 저장소를 유지하는 단계, 액체 처리 모듈을 제공하고 그 내부로 액체 샘플을 전달하는 단계, 또는 적층 트레이 로딩기 모듈을 제공하고 그 내의 적층 트레이로 배양 장치를 전달하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.

모듈의 다수의 실시예가 설명되었다. 그럼에도 불구하고, 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어남이 없이 다양한 변경이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에 설명된 하나 이상의 특징부는 다른 설명된 특징부와 함께 또는 다른 설명된 특징부 없이 사용될 수 있다. 예를 들어, 모듈들 중 하나 이상이 제거될 수 있다. 이들 및 다른 실시예는 이하의 특허청구범위의 범주 내에 속한다.

본 명세서에 인용된 모든 참고 문헌 및 간행물은 전체적으로 본 발명에 참고되어 본 명세서에 명백하게 포함된다. 본 발명의 예시적인 실시예가 논의되어 있으며, 본 발명의 범주 내에서의 일부 가능한 변경을 참조하였다. 본 발명에서의 이들 및 다른 변경 및 수정은 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이 당업자에게 명백할 것이며, 본 발명은 본 명세서에 기술된 예시적인 실시예로 제한되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 따라서, 본 발명은 이하에 제공되는 특허청구범위 및 그 등가물에 의해서만 제한되어야 한다.

<실시예>

1. 미생물을 검출하기 위한 모듈형 시스템(modular system)으로서,

미생물을 검출하는 과정에서 적어도 하나의 단계를 각각 수행하는 적어도 2개의 모듈, 및

배양 장치

를 포함하며,

모듈들은 하나의 모듈로부터 다른 모듈로의 배양 장치의 전달을 가능하게 하도록 정렬되는 시스템.

2. 미생물을 검출하기 위한 모듈형 시스템으로서,

미생물을 검출하는 과정에서 적어도 하나의 단계를 각각 수행하는 적어도 2개의 모듈,

배양 장치, 및

하나의 모듈로부터 다른 모듈로의 배양 장치의 전달을 위해 모듈들을 정렬시키기 위한 연동 특징부(interlocking feature)

를 포함하는 시스템.

3. 미생물을 검출하기 위한 모듈형 시스템으로서,

복수의 배양 장치

를 포함하며,

적어도 하나의 모듈은 배양 장치 상의 미생물을 검출하기 위한 수단을 포함하고, 적어도 하나의 모듈은 복수의 배양 장치를 수집하기 위한 수단을 포함하는 시스템.

4. 연동 특징부는 모듈들을 미리설정된 순차적 순서로 정렬시키는 실시예 2의 시스템.

5. 연동 특징부는 기계식인 실시예 2의 시스템.

6. 연동 특징부는 전기식인 실시예 2의 시스템.

7. 연동 특징부는 광학식인 실시예 2의 시스템.

8. 호스트 컴퓨터를 추가로 포함하는 실시예 1 내지 실시예 3 중 어느 한 실시예의 시스템.

9. 배양 장치 내에서 검출된 생물학적 개체를 정량하는 프로세서를 추가로 포함하는 실시예 1 또는 실시예 2의 시스템.

10. 모듈들 중 적어도 하나는 이미징 장치(imaging device)에 의해 배양 장치 내의 생물학적 개체를 판독하는 판독기인 실시예 1 또는 실시예 2의 시스템.

11. 이미징 장치는 카메라를 포함하는 실시예 10의 시스템.

12. 샘플 내의 미생물을 검출하기 위한 모듈형 시스템으로서,

미생물을 검출하기 위해 샘플을 준비하는 과정에서 적어도 하나의 단계를 각각 수행하는 제1 및 제2 모듈,

적어도 하나의 샘플 저장소 유닛, 및

배양 장치

를 포함하며,

제1 모듈은 액체 샘플을 각각 포함하는 적어도 2개의 샘플 저장소 유닛을 보유하도록 구성되고,

제2 모듈은 적어도 하나의 샘플 저장소 유닛으로부터 배양 장치로 액체 샘플을 전달하도록 구성되며,

모듈들은 제1 모듈로부터 제2 모듈로의 액체 샘플의 전달을 가능하게 하도록 정렬되는 시스템.

13. 샘플 내의 미생물을 검출하기 위한 모듈형 시스템으로서,

배양 장치,

하나 이상의 상태가 배양 장치 내에 존재하는지를 결정하기 위해 분석 정보를 사용하는 데이터 프로세서, 및

분석 정보를 제공하기 위한 모듈

을 포함하며,

상기 모듈은,

하우징,

배양 장치를 수납하기 위해 하우징의 제1 면 내에 형성된 제1 슬롯,

하나 이상의 상태가 배양 장치 내에 존재할 때 하우징으로부터 배양 장치를 방출하기 위해 하우징 내에 형성된 제2 슬롯,

하나 이상의 상태가 배양 장치 내에 존재하지 않을 때 하우징으로부터 배양 장치를 방출하기 위해 하우징 내에 형성된 제3 슬롯, 및

배양 장치를 분석하기 위한 검출기

를 포함하는 시스템.

14. 미생물을 처리 및/또는 검출하기 위한 모듈형 시스템으로서,

배양 장치,

액체 샘플을 포함하는 샘플 저장소 유닛을 보유하도록 구성된 제1 모듈,

액체 샘플을 배양 장치로 전달하도록 구성된 제2 모듈,

하우징 및 검출기를 포함하는 제3 모듈 - 여기서, 제1 슬롯이 배양 장치를 수납하기 위해 하우징 내에 형성되고, 제2 슬롯이 하우징으로부터 배양 장치를 방출하기 위해 하우징 내에 형성됨 - , 및

상기 모듈들 중 2개 이상을 정렬시키기 위한 연동 특징부

를 포함하는 시스템.

15. 하나 이상의 상태가 배양 장치 내에 존재하는지를 결정하기 위해 적어도 하나의 사전설정된 기준을 사용하는 데이터 프로세서를 추가로 포함하는 실시예 14의 시스템.

16. 제3 모듈은 하우징으로부터 배양 장치를 방출하기 위해 하우징 내에 형성된 제3 슬롯을 추가로 포함하는 실시예 15의 시스템.

17. 배양 장치는 하나 이상의 상태가 존재할 때 하우징의 제2 슬롯으로부터 방출되는 실시예 15의 시스템.

18. 배양 장치는 하나 이상의 상태가 존재하지 않을 때 하우징의 제3 슬롯으로부터 방출되는 실시예 15의 시스템.

19. 호스트 컴퓨터를 추가로 포함하는 실시예 12 내지 실시예 18 중 어느 한 실시예의 시스템.

20. 적어도 2개의 모듈을 정렬시키기 위한 연동 특징부를 추가로 포함하는 실시예 12 내지 실시예 19 중 어느 한 실시예의 시스템.

21. 연동 특징부는 가역적으로 연동시키는 실시예 20의 시스템.

22. 연동 특징부는 모듈들을 미리설정된 순차적 순서로 정렬시키는 실시예 20의 시스템.

23. 연동 특징부는 기계식인 실시예 20의 시스템.

24. 연동 특징부는 전기식인 실시예 20의 시스템.

25. 연동 특징부는 광학식인 실시예 20의 시스템.

26. 샘플 저장소 유닛은 표식(indicium)을 추가로 포함하는 실시예 12 또는 실시예 14의 시스템.

27. 제1 모듈은 표식 판독기를 추가로 포함하는 실시예 12 내지 실시예 26 중 어느 한 실시예의 시스템.

28. 제2 모듈은 샘플 분배기를 포함하는 실시예 12 또는 실시예 14의 시스템.

29. 샘플 분배기는 적어도 하나의 액체 저장소를 추가로 포함하는 실시예 28의 시스템.

30. 제2 모듈은 배양 장치 개방기, 표식 판독기, 배양 장치 저장 유닛, 배양 장치 라벨기, 배양 장치 컨베이어, 및 상기한 것들 중 임의의 2개 이상의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 구성요소를 추가로 포함하는 실시예 12 또는 실시예 14의 시스템.

31. 배양 장치 개방기는 진공 공급원을 포함하는 실시예 28의 시스템.

32. 폐기 스테이션(disposal station)을 추가로 포함하는 실시예 12 또는 실시예 14의 시스템.

33. 제2 슬롯 또는 제3 슬롯은 하우징의 제2 면 상에 위치되는 실시예 13 또는 실시예 17의 시스템.

34. 제2 슬롯 및 제3 슬롯은 하우징의 제2 면 상에 위치되는 실시예 13 또는 실시예 17의 시스템.

35. 미생물을 처리 및/또는 검출하기 위한 모듈로서,

하우징,

모듈 내에서의 처리 단계의 수행에 이어서 배양 장치를 방출하기 위해 하우징의 제2 면 내에 형성된 제2 슬롯, 및

모듈을 다른 모듈과 정렬시키기 위한 연동 특징부

를 포함하는 모듈.

36. 미생물을 검출하기 위한 방법으로서,

실시예 35의 적어도 2개의 모듈을 제공하는 단계,

모듈들 중 적어도 하나 내로 배양 장치를 공급하는 단계, 및

모듈들 중 적어도 하나 내에서 배양 장치 내의 미생물을 검출하는 단계

를 포함하는 방법.

37. 미생물을 검출하기 위한 방법으로서,

배양 장치, 액체 샘플, 하나 이상의 상태가 존재하는지를 결정하기 위해 분석 정보를 사용하는 데이터 프로세서, 및 적어도 2개의 모듈을 제공하는 단계 -

여기서, 제1 모듈은,

배양 장치를 분석하고 데이터 프로세서에 대해 분석 정보를 제공하기 위한 검출기, 및

하우징

을 포함하며,

상기 하우징은 배양 장치를 수납하기 위해 하우징 내에 형성된 제1 슬롯, 하나 이상의 상태가 존재할 경우 하우징으로부터 배양 장치를 방출하기 위해 하우징 내에 형성된 제2 슬롯, 및 하나 이상의 상태가 존재하지 않을 경우 하우징으로부터 배양 장치를 방출하기 위해 하우징 내에 형성된 제3 슬롯을 포함함 - ,

모듈들 중 적어도 하나 내로 배양 장치를 공급하는 단계,

데이터 프로세서에 대해 분석 정보를 제공하기 위해 배양 장치를 분석하기 위한 검출기를 사용하는 단계, 및

하나 이상의 상태가 배양 장치 내에 존재하는지를 결정하기 위해 데이터 프로세서를 사용하는 단계

를 포함하는 방법.

38. 샘플 저장소 모듈을 제공하고 그 상에 샘플 저장소를 보유하는 단계를 추가로 포함하는 실시예 37의 방법.

39. 액체 처리 모듈을 제공하고 그 내부로 액체 샘플을 전달하는 단계를 추가로 포함하는 실시예 37 또는 실시예 38의 방법.

40. 적층 트레이 로딩 모듈을 제공하고 그 내부로 배양 장치를 전달하는 단계를 추가로 포함하는 실시예 37 내지 실시예 39 중 어느 한 실시예의 방법.

모듈의 다수의 실시예가 설명되었다. 그럼에도 불구하고, 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어남이 없이 다양한 변경이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에 설명된 하나 이상의 특징부는 다른 설명된 특징부와 함께 또는 다른 설명된 특징부 없이 사용될 수 있다. 예를 들어, 모듈들 중 하나 이상이 제거될 수 있다. 이들 및 다른 실시예들은 이하의 특허청구범위의 범주 내에 속한다.

Claims

미생물을 검출하기 위한 모듈형 시스템(modular system)으로서,
미생물을 검출하는 과정에서 적어도 하나의 단계를 각각 수행하는 적어도 2개의 모듈; 및
배양 장치
를 포함하며,
모듈들은 하나의 모듈로부터 다른 모듈로의 배양 장치의 전달을 가능하게 하도록 정렬되는 시스템.
미생물을 검출하기 위한 모듈형 시스템으로서,
미생물을 검출하는 과정에서 적어도 하나의 단계를 각각 수행하는 적어도 2개의 모듈; 및
복수의 배양 장치
를 포함하며,
적어도 하나의 모듈은 배양 장치 상의 미생물을 검출하기 위한 수단을 포함하고, 적어도 하나의 모듈은 복수의 배양 장치를 수집하기 위한 수단을 포함하는 시스템.
제1항에 있어서, 모듈들 중 적어도 하나는 이미징 장치(imaging device)에 의해 배양 장치 내의 생물학적 개체를 판독하는 판독기인 시스템.
제3항에 있어서, 이미징 장치는 카메라를 포함하는 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서, 배양 장치 내에서 검출된 생물학적 개체를 정량하는 프로세서를 추가로 포함하는 시스템.
샘플 내의 미생물을 검출하기 위한 모듈형 시스템으로서,
미생물을 검출하기 위해 샘플을 준비하는 과정에서 적어도 하나의 단계를 각각 수행하는 제1 및 제2 모듈;
적어도 하나의 샘플 저장소 유닛; 및
배양 장치
를 포함하며,
제1 모듈은 액체 샘플을 각각 포함하는 적어도 2개의 샘플 저장소 유닛을 보유하도록 구성되고,
제2 모듈은 적어도 하나의 샘플 저장소 유닛으로부터 배양 장치로 액체 샘플을 전달하도록 구성되며,
모듈들은 제1 모듈로부터 제2 모듈로의 액체 샘플의 전달을 가능하게 하도록 정렬되는 시스템.
샘플 내의 미생물을 검출하기 위한 모듈형 시스템으로서,
배양 장치;
하나 이상의 상태가 배양 장치 내에 존재하는지를 결정하기 위해 분석 정보를 사용하는 데이터 프로세서; 및
분석 정보를 제공하기 위한 모듈
을 포함하며,
상기 모듈은,
하우징;
배양 장치를 수납하기 위해 하우징의 제1 면 내에 형성된 제1 슬롯;
하나 이상의 상태가 배양 장치 내에 존재할 때 하우징으로부터 배양 장치를 방출하기 위해 하우징 내에 형성된 제2 슬롯;
하나 이상의 상태가 배양 장치 내에 존재하지 않을 때 하우징으로부터 배양 장치를 방출하기 위해 하우징 내에 형성된 제3 슬롯; 및
배양 장치를 분석하기 위한 검출기
를 포함하는 시스템.
미생물을 처리 및/또는 검출하기 위한 모듈형 시스템으로서,
배양 장치;
액체 샘플을 포함하는 샘플 저장소 유닛을 보유하도록 구성된 제1 모듈;
액체 샘플을 배양 장치로 전달하도록 구성된 제2 모듈;
하우징 및 검출기를 포함하는 제3 모듈 - 여기서, 제1 슬롯이 배양 장치를 수납하기 위해 하우징 내에 형성되고, 제2 슬롯이 하우징으로부터 배양 장치를 방출하기 위해 하우징 내에 형성됨 - ; 및
상기 모듈들 중 2개 이상을 정렬시키기 위한 연동 특징부
를 포함하는 시스템.
제8항에 있어서, 하나 이상의 상태가 배양 장치 내에 존재하는지를 결정하기 위해 적어도 하나의 사전설정된 기준을 사용하는 데이터 프로세서를 추가로 포함하는 시스템.
제9항에 있어서, 제3 모듈은 하우징으로부터 배양 장치를 방출하기 위해 하우징 내에 형성된 제3 슬롯을 추가로 포함하는 시스템.
제9항에 있어서, 배양 장치는 하나 이상의 상태가 존재할 때 하우징의 제2 슬롯으로부터 방출되는 시스템.
제9항에 있어서, 배양 장치는 하나 이상의 상태가 존재하지 않을 때 하우징의 제3 슬롯으로부터 방출되는 시스템.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 호스트 컴퓨터를 추가로 포함하는 시스템.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 2개의 모듈을 정렬시키기 위한 연동 특징부를 추가로 포함하는 시스템.
제14항에 있어서, 연동 특징부는 가역적으로 연동시키는 시스템.
제14항에 있어서, 연동 특징부는 모듈들을 미리설정된 순차적 순서로 정렬시키는 시스템.
제14항에 있어서, 연동 특징부는 기계식인 시스템.
제14항에 있어서, 연동 특징부는 전기식인 시스템.
제14항에 있어서, 연동 특징부는 광학식인 시스템.
제6항 또는 제7항에 있어서, 샘플 저장소 유닛은 표식(indicium)을 추가로 포함하는 시스템.
제6항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 모듈은 표식 판독기를 추가로 포함하는 시스템.
제6항 또는 제8항에 있어서, 제2 모듈은 샘플 분배기를 포함하는 시스템.
제22항에 있어서, 샘플 분배기는 적어도 하나의 액체 저장소를 추가로 포함하는 시스템.
제6항 또는 제8항에 있어서, 제2 모듈은 배양 장치 개방기를 추가로 포함하는 시스템.
제6항 또는 제8항에 있어서, 제2 모듈은 표식 판독기를 추가로 포함하는 시스템.
제6항 또는 제8항에 있어서, 제2 모듈은 배양 장치 저장 유닛을 추가로 포함하는 시스템.
제23항에 있어서, 배양 장치 개방기는 진공 공급원을 포함하는 시스템.
제6항 또는 제8항에 있어서, 폐기 스테이션(disposal station)을 추가로 포함하는 시스템.
제7항 또는 제11항에 있어서, 제2 슬롯 또는 제3 슬롯은 하우징의 제2 면 상에 위치되는 시스템.
제7항 또는 제11항에 있어서, 제2 슬롯 및 제3 슬롯은 하우징의 제2 면 상에 위치되는 시스템.
미생물을 처리 및/또는 검출하기 위한 모듈로서,
하우징;
배양 장치를 수납하기 위해 하우징의 제1 면 내에 형성된 제1 슬롯;
모듈 내에서의 처리 단계의 수행에 이어서 배양 장치를 방출하기 위해 하우징의 제2 면 내에 형성된 제2 슬롯; 및
모듈을 다른 모듈과 정렬시키기 위한 연동 특징부
를 포함하는 모듈.
미생물을 검출하기 위한 방법으로서,
제31항의 적어도 2개의 모듈을 제공하는 단계;
모듈들 중 적어도 하나 내로 배양 장치를 공급하는 단계; 및
모듈들 중 적어도 하나 내에서 배양 장치 내의 미생물을 검출하는 단계
를 포함하는 방법.
미생물을 검출하기 위한 방법으로서,
배양 장치, 액체 샘플, 하나 이상의 상태가 존재하는지를 결정하기 위해 분석 정보를 사용하는 데이터 프로세서, 및 적어도 2개의 모듈을 제공하는 단계 -
여기서, 제1 모듈은,
배양 장치를 분석하고 데이터 프로세서에 대해 분석 정보를 제공하기 위한 검출기; 및
하우징
을 포함하며,
상기 하우징은 배양 장치를 수납하기 위해 하우징 내에 형성된 제1 슬롯, 하나 이상의 상태가 존재할 경우 하우징으로부터 배양 장치를 방출하기 위해 하우징 내에 형성된 제2 슬롯, 및 하나 이상의 상태가 존재하지 않을 경우 하우징으로부터 배양 장치를 방출하기 위해 하우징 내에 형성된 제3 슬롯을 포함함 - ;
모듈들 중 적어도 하나 내로 배양 장치를 공급하는 단계;
데이터 프로세서에 대해 분석 정보를 제공하기 위해 배양 장치를 분석하기 위한 검출기를 사용하는 단계; 및
하나 이상의 상태가 배양 장치 내에 존재하는지를 결정하기 위해 데이터 프로세서를 사용하는 단계
를 포함하는 방법.
제33항에 있어서, 샘플 저장소 모듈을 제공하고 그 상에 샘플 저장소를 보유하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
제33항 또는 제34항에 있어서, 액체 처리 모듈을 제공하고 그 내부로 액체 샘플을 전달하는 단계를 추가로 포함하는 방법.