KR20160034396A - 플레이트를 갖춘 부유세균 샘플러 - Google Patents

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파티클 머슈어링 시스템즈, 인크.
카파소, 클라우디오
파티클 메저링 시스템즈 에스.알.엘.
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Abstract

본 발명은 입자를 샘플링, 검출 및/또는 미생물 등의 살아 있는 생물학적 입자를 포집, 성장 및 분석하는 과정을 거쳐 동정하는 장치 및 방법을 제공한다. 본 발명의 장치 및 방법에는 낮은 레벨의 입자 수준이 요구되는 생산 환경에서 생물학적 입자를 포집 및/또는 분석하는 입자 샘플러 및 임팩터가 포함된다. 상기 생산 환경에는 전자 제품 생산을 위한 청정실, 의약품 및 의료 장비 생산을 위한 무균실 등이 있다. 본 발명의 장치 및 방법에는 입자의 샘플링, 성장 또는 분석 과정에서 충돌 표면의 오염으로 인해 발생 되는 위양성과 같은 사용자의 핸들링과 관련된 위험을 최소화 또는 완전히 제거하기 위하여 통합 샘플러 및 성장 배지가 포함된 리시빙 표면과 같은 충돌 표면이 포함된다.

Description

플레이트를 갖춘 부유세균 샘플러{MICROBIAL AIR SAMPLER WITH PLATE}
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 2013년 7월 23일자로 출원된 이탈리아 출원 제RM2013U000128 및 미국 가특허 출원 제61/953,128에 따른 우선권을 주장하며, 이러한 문헌은 본원에 참고로 인용된다.
본 발명은 입자 샘플링, 포집 및 분석 분야에 관한 것이다. 본 발명은 일반적으로는 청정실 및 제조 환경의 범위 내에서 오염 물질의 평가를 포함한 적용을 위해서 공기 및 공정 화학 물질을 포함하는 유체 (예를 들면, 기체 및 액체) 중의 입자를 포집하고 특징짓는 장치 및 방법에 관한 것이다.
청정실 및 청정 지역은 반도체 생산 시설 및 제약 시설에 보편적으로 사용되고 있다. 반도체 산업에서, 공중 부유 입자 농도의 증가는 반도체 웨이퍼 상에 내려앉은 입자들이 작은길이 규모의 제조 공정에 영향을 주고 간섭을 일으킴으로 인하여 제조 효율의 저하를 초래할 수 있다. 효율적인 피드백이 실시간으로 이루어지기 어려운 제약 산업에서는 부유 입자 및 생물학적 오염원에 의한 오염은 제약 제품이 미국 식품 의약청 (FDA) 및 다른 외국 및 국제적 건강 규제 기관에 의해 마련된 청결 기준에 미달하는 결과를 초래한다.
청정실 입자 수준에 대한 기준과 그 준수를 위한 시험 및 모니터링 기준이 ISO14664-1과 14664-2에 의해 제공되었다. 에어로졸 광학 입자 계수기가 청정실 및 청정 지역에서의 부유 입자 오염 수준을 측정하는 데 사용되며, 액중 입자 계수기는 공정 유체 내에서의 입자 오염 수준을 광학적으로 측정하는데 사용된다. 미생물 입자가 특히 문제가 되는 제약 업계에서 부유 입자의 정량화는 중요하지만 미생물 입자의 생존 능력 및 식별 또한 중요하다. ISO 14698-1 및 14698-2에 의해 청정실 및 청정 지역에 대한 생물학적 오염원의 평가 기준이 마련되었다.
생물학적 입자의 포집 및 분석은 낙하 세균 측정, 접촉 세균 측정, 면봉으로 표면 문지르기, 손가락을 이용한 샘플링 및 충돌에 기반한 부유 세균 샘플링 등 다양한 기법에 의해 이루어진다. 접시, 연락처 번호판, 표면 보라고, 손가락 샘플링 및 충돌-기반 활성 공기 시료를 정착 등 기법을 사용하여 일반적으로 달성된다. 일반적으로 입자의 포집과 크기 결정에는 캐스케이드 임팩터(cascade impactor)가 사용되어 왔다. 이러한 장치에서, 일련의 가속 및 관성 충돌이 유체 흐름에서 더 작은 입자들을 연속적으로 제거한다. 관성 임팩터의 각 단계는 공기 중에 떠다니는 입자들은 입자를 포함하는 기류의 방향을 급격히 바꾸어 포집할 수 있다는 원리에 기반하여 작동된다. 이때, 입자의 관성이 유선형 기류로부터 그 입자가 분리되어 표면에 충돌하도록 한다. 비스와스 등은 고속 관성 임팩터를 이용한 입자 포집의 효율성에 관해 기술하였다 (Environ. Sci. Technol., 1984, 18(8), 611-616).
일부 청정실 환경에서는 입자 임팩터를 이용한 크기 정보 검색이 항상 필요하지는 않다. 이러한 경우, 단일 단계 활성 공기 샘플링 임팩터 시스템은 후속 탐지 및 분석에 필요한 생물학적 입자 농도 포집에 충분하다. 생물학적 입자의 포집을 위해 사용되는, 충돌을 기반으로 한 활성 공기 샘플러에는 충돌/포집 표면에 다른 생물학적 입자 포집 기술에도 사용되는 아가 플레이트와 같은 성장 배지를 일반적으로 구비하고 있다. 입자들이 성장 배지 표면에 포집되면 그 생물학적 입자들은 상기 배지에서 증식하게 된다. 입자들이 성장하여 충분한 크기의 집락이 되면 현미경 이미징, 형광법, 염색 또는 다른 여러 기법을 이용하거나 또는 단순히 육안으로 관찰 또는 이미지 분석 기법을 사용하여 동정하고 특징지을 수 있다.
이러한 유형의 생물학적 입자 포집 및 분석을 위해서는 효율적인 포집, 탐색 및 분석을 보장하는 다양한 관리적 측면이 중요하다. 예를 들어, 청정실 공기 중에 존재하는 생물학적 입자들의 탐지에 실패할 경우 탐지된 정도의 오염보다 더 높은 정도로 오염이 되어 있을 수 있기에 포집 효율은 매우 중요하다. 실제보다 적게 계수되는 경우 이러한 환경에서 생산된 제약 제품은 요구되는 기준에 미달할 수 있으며 잠재적으로 리콜 대상이 될 수 있다. 이와 유사하게, 포집된 생물학적 입자들의 생존 능력이 포집 과정 중에도 유지된다는 사실을 간과할 경우에도 실제보다 적게 계수할 수 있다. 상기와 같은 경우 포집된 생물학적 입자들이 파괴되거나, 손상을 입었거나, 또는 성장 배지에서 생존하지 못 하게 되면 포집된 입자들은 배양 과정 중에 복제가 불가능 해 지므로 따라서 동정도 불가능해 진다.
반대로, 생물학적 입자의 농도를 위양성 (false positives) 으로 인해 과대평가할 수도 있다. 이러한 과대평가는 생물학적 입자가 청정실 공기 중에서 포집되지 않고 성장 배지와의 접촉에 의해 포집된 경우에 나타난다. 이 경우 상기 생물학적 입자는 배양 과정 중에 복제되어 동정 과정에서 상기 입자가 청정실 공기 중에서 포집된 것으로 잘못된 동정을 하도록 유도한다. 위양성을 유발하는 상황에는 입자 포집 전 배양 배지 및 포집 시스템의 멸균이 잘못된 경우와 배양 배지를 입자 포집 시스템에 설치하거나 또는 배양 배지를 입자 포집 시스템으로부터 분리하여 배양기에 넣는 과정에서 핸들링을 잘못 하였을 경우 등이 있다. 이러한 경우, 생산된 제약 제품은 요구되는 기준에 미치지 못하게 된다. 위양성을 확인하기 위한 충분한 측정이 결여되는 경우, 생산된 제약 제품이 요구되는 기준에 충족될 수도 있지만 청정실 공기 중의 생물학적 입자 농도의 과대평가로 인해 생산된 제품을 폐기하는 경우가 생기게 되고 이는 실제로는 그 기준에 맞지 않는다는 것이다. 생물학적 입자의 샘플링을 효율적으로 수행하기 위해서는 입자 포집 시스템에 몇 가지 필요한 사항이 있다. 예를 들어 청정실 및 생산에 적용하기 위한 생산입자 포집 시스템은 높은 입자 포집 효율을 필요로 하며 포집된 생물학적 입자들의 생존 능력도 유지되어야 한다. 또한 청정실 및 생산에 적용하기 위한 생산입자 포집 시스템은 위양성의 발생 확률이 낮아야 한다.
본 발명은 입자를 샘플링, 검출 및/또는 미생물 등의 생물학적 입자를 포집, 성장 및 분석하는 과정을 거쳐 동정하는 장치 및 방법을 제공한다. 본 발명의 장치 및 방법에는 낮은 레벨의 입자 수준이 요구되는 생산 환경에서 생물학적 입자를 포집 및/또는 분석하는 입자 샘플러 및 임팩터가 포함된다. 상기 생산 환경에는 전자 제품 생산을 위한 청정실, 의약품 및 의료 장비 생산을 위한 무균실 등이 있다. 본 발명의 장치 및 방법에는 입자의 샘플링, 성장 또는 분석 과정에서 충돌 표면의 오염으로 인해 발생 되는 위양성과 같은 사용자의 핸들링과 관련된 위험을 최소화 또는 완전히 제거하기 위하여 통합 샘플러 및 성장 배지가 포함된 리시빙 표면과 같은 충돌 표면이 포함된다.
본 발명은 일회용으로 고안된 통합 샘플러 및 내장된 충돌 표면을 구비한 입자 충돌 장치를 제공한다. 따라서 재사용시 발생할 수 있는 오염과 비용 문제를 해결하였다. 통합 샘플러 및 내장된 충돌 표면을 구비하고 있는 본 발명의 입자 충돌 장치는 사용시 발생할 수 있는 오염을 최소화하고 효율적인 샘플링 및 생물학적 입자의 성장을 가능하게 한다. 또한 통합 샘플러 및 내장된 충돌 표면을 구비하고 있는 본 발명의 입자 충돌 장치는 충돌 표면이 설치된 상태에서 효과적인 살균이 가능하므로 입자를 샘플링하기 전에 사용자가 충돌 표면을 조작할 필요가 없으므로 오염 가능성을 최소화한다. 본 발명은 또한 살아있는 생물학적 입자와 같은 입자들의 분석을 물리적 접근 없이 즉 입자의 샘플링, 성장 및 광학적 동정 과정에서 충돌 표면의 핸들링 없이 즉석에서(in situ) 가능하도록 한다.
본 발명은 또한 하기와 같은 구조물로 이루어진 임팩터를 제공한다: (i) 생물학적 입자들을 포함하고 있는 유체 흐름(fluid flow)의 샘플링을 위한 하나 또는 그 이상의 흡입구들(intake apertures)로 구성된 샘플링 헤드; 및 (ii) 상기 샘플링 헤드로부터 유체 흐름의 적어도 일부를 전달받도록 작동 가능하게 연결된 임팩터 받침. 상기 임팩터 받침은 유체 흐름 속에 포함된 생물학적 입자들의 적어도 일부를 전달받기 위한 충돌 표면 및 상기 유체 흐름의 배출을 위한 아웃렛으로 구성된다. 이때, 상기 샘플링 헤드 및 임팩터 받침은 상기 충돌 표면의 내장을 위해 통합되어 있다. 본 발명의 장치는 생물학적 입자들의 샘플링 및 충돌 표면에 전달받은 상기 생물학적 입자들의 성장 과정을 상기 샘플링 헤드와 임팩터 받침의 분리 없이 수행할 수 있다.
본 발명은 또한 하기와 같은 구조물로 이루어진 임팩터를 제공한다: (i) 입자들을 포함하고 있는 유체 흐름(fluid flow)의 샘플링을 위한 하나 또는 그 이상의 흡입구들(intake apertures)로 구성된 샘플링 헤드; 및 (ii) 상기 샘플링 헤드로부터 유체 흐름의 적어도 일부를 전달받도록 작동 가능하게 연결된 임팩터 받침. 상기 임팩터 받침은 유체 흐름 속에 포함된 입자들의 적어도 일부를 전달받기 위한 충돌 표면 및 상기 유체 흐름의 배출을 위한 아웃렛으로 구성된다. 이때, 상기 샘플링 헤드 및 임팩터 받침은 상기 충돌 표면의 내장을 위해 통합되어 있다. 본 발명의 장치는 상기 충돌 표면이 상기 샘플링 헤드와 임팩터 받침에 내장된 완전하게 조립된 상태로 멸균이 가능하다.
본 발명의 임팩터 장치는 일회용 장치 및/또는 사용 후 폐기하는 장치를 포함한다. 본 발명의 임팩터는 청정실, 무균실 또는 의료 환경에서 생물학적 입자들의 모니터링에 유용하게 사용될 수 있다. 본 발명의 임팩터는 또한 제조 현장에서 공기 또는 하나 이상의 공정 가스들을 포함하는 유체로부터 입자들을 샘플링 하는데에도 유용하게 사용될 수 있다. 본 발명의 임팩터는 또한 살아 있는 미생물을 포함하는 생물학적 입자들의 샘플링, 성장 및 분석에도 유용하게 사용될 수 있다.
본 발명의 한 구현예에서, 상기 임팩터 받침은 유체 흐름에 포함된 입자들을 전달받도록 위치한 성장 배지를 더 포함한다. 이때 상기 충돌 표면은 상기 성장 배지의 리시빙 표면이다. 사용 가능한 성장 배지의 예로는 아가, 브로스 및 필터와 같은 기질 등이 있다. 한 구현예에서, 상기 성장 배지는 상기 임팩터 받침의 한 통합성분으로 포함되는 페트리 디시 안에 제공된다. 상기 페트리 디시는 임팩터 받침의 일부로 주조된다. 예를 들면, 상기 페트리 디시와 임팩터 받침은 싱글 캐스트 중합체 구조를 포함하는 단일 구성품과 같은 하나의 통합된 성분으로 구성된다. 한 구현예에서, 상기 성장 배지는 아가 플레이트이다. 한 구현예에서, 상기 샘플링 헤드와 임팩터 받침은 상기 충돌 표면을 완전히 포함하도록 구성되어 있다. 예를 들어, 유체가 오직 흡입구들을 통해서만 통과하여 상기 충돌 표면과 반응할 수 있도록 상기 충돌 표면 주변은 공기가 통하지 않도록 밀폐되어 있다.
한 구현예에서, 상기 임팩터는 상기 흡입구들을 덮을 수 있는 선택적으로 제거가 가능한 덮개를 더 포함한다. 덮개를 포함함으로써 입자들을 포함한 유체 흐름의 샘플링 전에 상기 성장 배지를 무균적으로 유지할 수 있고, 또는 입자들을 포함한 유체 흐름의 샘플링 후에라도 상기 성장 배지를 밀봉 차단할 수 있다. 한 구현예에서, 상기 임팩터 받침 및 샘플링 헤드는 광학적으로 투명하여 상기 성장 배지에 물리적으로 접근하지 않아도 입자들의 가시화, 광학적 탐지 및 이미징이 가능하다.
한 구현예에서, 상기 샘플링 헤드 및 임팩터 받침은 각각 독립적으로 금형 또는 주조된 구조를 포함한다. 상기 샘플링 헤드는 유체를 상기 임팩터 받침을 통해 층류 (laminar flow) 로 제공한다. 한 구현예에서, 상기 샘플링 헤드의 흡입구들은 미리 정해진 형태로 제공되는 복수의 슬릿들 또는 구멍들로 구성된다. 한 구현예에서, 상기 샘플링 헤드 및 임팩터 받침은 샘플링 헤드의 흡입구들로부터 미리 정해진 거리만큼 떨어진 충돌 표면을 제공하도록 연결되어 있다. 이렇게 함으로써, 0.5 mm와 같거나 그 이상의 단면 치수(cross sectional dimension)를 가진 입자들의 적어도 50%를 포집할 수 있다. 한 구현예에서, 상기 샘플링 헤드 및 임팩터 받침은 공기가 통하지 않도록 밀봉되어 있다. 한 구현예에서, 상기 샘플링 헤드 및 임팩터 받침은 선택적으로 제거가 가능한 연동 연결(interlocking connection)로 구성되어 있다. 한 구현예에서, 상기 샘플링 헤드 및 임팩터 받침은 샘플링 헤드의 바닥 표면과 임팩터 받침의 탑 표면 사이에 O-링 연결로 구성되어 있다.
본 발명의 임팩터는 유용한 다양한 물질들로 구성되어 있다. 예를 들어 한 구현예에서 상기 샘플링 헤드 및 임팩터 받침은 각각 독립적으로 합성 혹은 천연 고분자 물질로 이루어져 있다. 한 구현예에서 상기 샘플링 헤드 및 임팩터 받침은 각각 독립적으로 살균된 물질로 이루어져 있다.
한 구현예에서, 상기 임팩터 받침의 아웃렛은 유체가 흡입구를 통과한 후 임팩터를 통한 유체 흐름의 방향을 변화시키기 위한 팬 또는 펌프와 연결되어 있다. 한 구현예에서, 흡입구를 통과한 후 상기 유체 흐름의 방향은 20도 이상 또는 40도 이상 변화될 수 있다. 흡입구를 통과한 후 유체 흐름의 방향의 변화는 미리 정해진 단면 치수 즉 역치값과 동등하거나 그 이상의 직경을 가진 입자들을 효과적으로 포집하는데 필요하다.
본 발명은 광학적으로 투명한 구성 성분들로 구성된 완전히 조립된 상태의 임팩터를 포함한다. 한 구현예에서, 상기 임팩터 받침, 샘플링 헤드 또는 두 가지 다의 적어도 일부분은 광학적으로 투명하여 샘플링 헤드와 임팩터 받침의 분리 없이도 충돌 표면상의 입자들을 동정할 수 있게 해 준다. 한 구현예에서, 상기 임팩터 받침, 샘플링 헤드 또는 두 가지 다는 광학적으로 투명하여 400 nm ~ 800 nm 의 파장을 가진 입사 광선의 50% 또는 그 이상을 투과할 수 있다. 한 구현예에서, 상기 임팩터 받침, 샘플링 헤드 또는 두 가지 다는 광학적으로 투명하여 샘플링 헤드와 임팩터 받침의 분리 없이도 충돌 표면상의 입자들의 가시화, 광학적 검출 또는 이미징을 가능하게 한다. 한 구현예에서, 상기 임팩터 받침, 샘플링 헤드 또는 두 가지 다는 광학적으로 투명하여 충돌 표면상의 살아 있는 생물학적 입자들의 양을 결정할 수 있다. 예를 들어 상기 임팩터 받침, 샘플링 헤드 또는 두 가지 다는 광학적으로 투명하여 충돌 표면상의 살아 있는 생물학적 입자들의 속(genus) 또는 종(species)을 결정할 수 있다.
본 발명의 임팩터는 효과적인 사용을 가능하게 하고 오염을 방지하기 위한 다양한 부가적 구조물을 포함한다. 한 구현예에서, 상기 임팩터 받침은 사용자가 임팩터를 효과적으로 핸들링하게 하기 위하여 외부 표면에 복수의 홈(grooves)을 가진다. 이러한 외부 표면은 사용자가 상기 장치를 샘플링 환경으로 운반하는데 용이하게 해 준다. 한 구현예에서, 상기 임팩터 받침은 여러 개의 임팩터를 효과적으로 쌓아 놓을 수 있도록 하나 또는 그 이상의 오목한 구조물을 가진다. 이렇게 함으로써 쌓아 놓은 임팩터들이 무너져서 손상을 입거나 운반 중에 오염되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명은 또한 하기의 단계로 이루어진, 유체 흐름으로부터 생물학적 입자를 샘플링하는 방법을 제공한다: (i) 임팩터를 이용하여 유체 흐름을 샘플링하는 단계; 이때 샘플러는 하기의 성분으로 구성되어 있다: (1) 생물학적 입자들을 포함하는 유체 흐름의 샘플링을 위한 하나 또는 그 이상의 흡입구들로 구성된 샘플링 헤드; (2) 상기 샘플링 헤드로부터 유체 흐름의 적어도 일부를 전달받도록 작동 가능하게 연결된 임팩터 받침; 상기 임팩터 받침은 유체 흐름 속에 포함된 생물학적 입자들의 적어도 일부를 전달받기 위한 충돌 표면 및 상기 유체 흐름의 배출을 위한 아웃렛으로 구성된다. 이때, 상기 샘플링 헤드 및 임팩터 받침은 상기 충돌 표면의 내장을 위해 통합되어 있다; 및 (ii) 상기 충돌 표면에 전달된 생물학적 입자들의 적어도 일부를 성장시키는 단계; 이때 상기 성장 단계는 샘플링 헤드와 임팩터 받침의 분리 과정 없이도 수행이 가능하다. 본 발명의 방법은 살아 있는 생물학적 입자들의 성장, 예를 들어 배양과 같은 성장 배지에서의 증식 과정을 포함할 수 있다. 본 발명은 본 명세서에서 설명된 장치들 중 하나를 사용하여 수행되는 입자의 샘플링, 포집 및 검출 방법을 포함한다.
본 발명은 또한 하기의 단계로 이루어진, 유체 흐름으로부터 생물학적 입자를 샘플링하는 방법을 제공한다: (i) 하기의 구성 성분으로 이루어진 임팩터를 제공하는 단계: (1) 생물학적 입자들을 포함하는 유체 흐름의 샘플링을 위한 하나 또는 그 이상의 흡입구들로 구성된 샘플링 헤드; (2) 상기 샘플링 헤드로부터 유체 흐름의 적어도 일부를 전달받도록 작동 가능하게 연결된 임팩터 받침; 상기 임팩터 받침은 유체 흐름 속에 포함된 생물학적 입자들의 적어도 일부를 전달받기 위한 충돌 표면 및 상기 유체 흐름의 배출을 위한 아웃렛으로 구성된다. 이때, 상기 샘플링 헤드 및 임팩터 받침은 상기 충돌 표면의 내장을 위해 통합되어 있다; (ii) 상기 임팩터를 완전하게 조립된 상태에서 멸균하는 단계. 이때 상기 충돌 표면은 멸균 과정 중에도 상기 샘플링 헤드 및 임팩터 받침과 통합된 상태로 유지된다; 본 발명의 장치는 상기 충돌 표면이 상기 샘플링 헤드와 임팩터 받침에 내장된 로 멸균이 가능하다; (iii) 상기 임팩터를 이용하여 유체 흐름을 샘플링하는 단계. 이때 유체 속의 입자들은 상기 충돌 표면으로 전달된다; 및 (iv) 상기 충돌 표면으로 전달된 생물학적 입자들의 적어도 일부분을 성장시키는 단계; 상기 성장 단계는 상기 샘플링 헤드 및 임팩터 받침의 분리 없이 수행될 수 있다.
본 발명의 방법은 상기 충돌 표면에 전달된 살아 있는 생물학적 입자들을 검출하는 단계를 더 포함할 수 있다. 한 구현예에서, 상기 임팩터 받침, 샘플링 헤드 또는 두 가지 다의 적어도 일부는 광학적으로 투명하므로, 상기 방법은 상기 샘플링 헤드 및 임팩터 받침의 분리 없이 입자들의 적어도 일부를 광학적으로 동정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이때 상기 광학적 동정은 상기 입자들의 가시화, 광학적 검출 또는 이미징을 통해 수행할 수 있다. 한 구현예에서, 상기 임팩터 받침은 유체 흐름 속의 입자들을 전달받을 수 있도록 위치한 성장 배지를 더 포함할 수 있다. 여기서 상기 충돌 표면은 상기 성장 배지의 전달 표면이 된다. 한 구현예에서, 상기 성장 단계는 미생물을 포함하는 생물학적 입자들이 육안으로 보일 때까지 혹은 광학 검출기 또는 이미징 장치로 검출 가능할 때까지 성장시키는 단계이다.
본 발명의 방법 및 장치는 멸균 후 사용자가 충돌표면에 물리적으로 접근할 필요를 최소화 또는 완전히 배제하는 이점을 가진다. 한 구현예에서, 상기 방법은 입자들이 상기 성장 배지에 접촉된 이후 사용자가 상기 성장 배지에 물리적으로 접촉하는 과정을 포함하지 않는다. 한 구현예에서 본 발명의 방법은 흡입구들을 덮기 위한 샘플링 헤드 덮개를 구비하는 단계를 더 포함한다. 이렇게 함으로써 상기 샘플링 단계 이후 상기 장치의 성장 배지를 밀봉할 수 있다.
본 발명은 또한 사용 후 폐기하는 일회용 임팩터를 이용하여 입자들을 포함하는 유체를 샘플링하는 방법을 제공한다. 한 구현예에서, 본 발명은 청정실 또는 무균환경에서 생물학적 입자들을 모니터링하는 방법을 제공한다. 한 구현예에서, 본 발명은 공기 또는 하나 이상의 공정 가스에서 생물학적 입자들을 모니터링하는 방법을 제공한다. 한 구현예에서 본 발명은 새로운 샘플러를 이용하여 상기 단계를 반복하는 과정을 더 포함한다.
한 구현예에서, 본 발명은 하기의 단계로 이루어진 임팩터 제조 방법을 제공한다: (i) 생물학적 입자들을 포함하는 유체 흐름의 샘플링을 위한 하나 또는 그 이상의 흡입구들로 구성된 샘플링 헤드를 준비하는 단계; (ii) 상기 샘플링 헤드로부터 유체 흐름의 적어도 일부를 전달받도록 작동 가능하게 연결된 임팩터 받침을 준비하는 단계; 상기 임팩터 받침은 유체 흐름 속에 포함된 생물학적 입자들의 적어도 일부를 전달받기 위한 충돌 표면 및 상기 유체 흐름의 배출을 위한 아웃렛으로 구성된다; 및 (iii) 상기 임팩터를 완전하게 조립된 상태에서 멸균하는 단계. 이때 상기 충돌 표면은 상기 샘플링 헤드 및 임팩터 받침에 내장된 상태로 유지된다.
본 발명은 또한 하기의 단계로 이루어진 임팩터 제조 방법을 제공한다: (i) 독립적인 측면 치수 및 두께 치수를 갖는 하나 또는 그 이상의 흡입구들로 구성된 샘플링 헤드를 몰딩(molding)하는 단계; (ii) 성장 배지 저장소 및 아웃렛으로 구성된 임팩터 받침을 몰딩하는 단계, 여기서 상기 샘플링 헤드와 임팩터 받침은 상기 성장 배지 저장소를 내장하도록 디자인 되었다; 및 (iii) 상기 몰딩된 시제품 헤드의 흡입구들의 물리적 치수가 하나 이상의 미리 정해진 내성 범위에 부합되는지를 광학적으로 검사하는 단계. 한 구현예에서, 상기 흡입구들은 슬릿의 형태이며, 상기 광학적 검사 단계는 각 흡입구의 측면 치수가 하나 이상의 미리 정해진 내성 범위에 부합되는지를 확인하는 과정을 포함한다. 한 구현예에서, 상기 검사는 각 슬릿의 세 개 이상의 구멍 치수들(opening dimensions)을 확인하는 과정을 포함한다. 한 구현예에서, 상기 몰딩된 시제품 헤드에 대한 광학적 검사는 샘플링 헤드의 흡입구들을 영상화하기 위해 자동화된 고속 카메라를 이용하여 수행된다.
본 발명의 방법은 상기 샘플링 헤드와 임팩터 받침 사이를 실링하기 위해 샘플링 헤드 또는 임팩터 받침 위에 O-링을 준비하는 단계를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 방법은 또한 배치 샘플링 검사를 통해 상기 몰딩된 임팩터 받침을 검사하는 단계를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 방법은 상기 성장 배지 저장소에 성장 배지를 준비하는 단계를 더 포함할 수 있다. 따라서 상기 샘플링 헤드와 임팩터 받침은 성장 배지를 포함하는 성장 배지 저장소를 내장하게 된다. 본 발명의 방법은 상기 샘플링 헤드와 임팩터 받침을 taufrbs하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 장치 및 방법은 입자의 샘플링, 모니터링 및 분석에 다용도로 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 장치 및 방법은 멸균된 약학적 또는 생물학적 제제, 약학적 또는 생물학적 용기, 약학적 또는 생물학적 이송 장치, 삽입형 장비를 포함하는 의료 기기, 혈액, 세포, 및 조직 등의 제조, 핸들링, 생산, 보관, 이송, 채움 및/또는 마감 등에 이용할 수 있다. 또한, 본 발명의 장치 및 방법은 병원, 수술실, 그리고 조제 약국 등의 의료 환경에 존재하는 생물학적 입자들을 모니터링하고 동정하는데 사용할 수 있다. 본 발명의 장치 및 방법은 또한 화장품, 신체 수발 제품 (personal care products), 음식 및 음료 등의 제조, 생산, 보관, 이송 또는 가공 등에 이용할 수 있다.
본 발명에서 밝히고자 하는 장치들과 방법들에 관한 중요한 원리에 대한 이해와 믿음에 대해 어떤 특정한 이론에 얽매이지 않는 한 자유로운 논의가 가능하다. 본 발명의 구현예는 기계적 설명이나 가설에 대하여 궁극적으로 세밀한 수정 없이도 작동될 수 있고 유용하다.
도 1A는 일반적인 입자 임팩터를 제조하는 과정을 보여주는 모식도이고, 도 1B는 입자 임팩터의 작동 원리를 보여주기 위한 상기 입자 임팩터의 확장된 그림이다.
도 2는 본 발명의 임팩터의 투시도이다.
도 3은 상기 도 2의 임팩터의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 임팩터의 분해 조립도 이다. 여기서 상기 장치의 구성 부품들을 공간적으로 분리하여 명확하게 보여준다.
도 5는 본 발명의 임팩터의 투시도이다.
도 6은 본 발명의 임팩터를 제작하는 방법을 보여주는 작업 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 임팩터의 임팩터 받침에 대한 평면도 및 횡단면도를 보여주는 모식도이다.
도 8은 본 발명의 임팩터의 샘플링 헤드에 대한 평면도 및 횡단면도를 보여주는 모식도이다.
도 9는 본 발명의 임팩터의 샘플링 헤드에 있는 흡기구들을 덮는 덮개에 대한 평면도 및 횡단면도를 보여주는 모식도이다.
도 10A는 조립된 상태의 본 발명의 임팩터에 대한 횡단면도이고, 도 10B는 본 발명의 임팩터들 2개가 쌓여 있는 모습을 보여 주는 횡단면도이다.
도 11은 본 발명의 임팩터의 확대도 (아래) 및 조립도 (위) 이다.
도 12는 유체 흐름으로부터 생물학적 입자들을 샘플링하는 방법을 보여주는 흐름도이다.
일반적으로, 본 명세서에 사용된 용어들이나 문장들은 기술적인 의미를 가지고 있는데 이러한 의미는 당 업자에게 잘 알려져 있는 표준 교재, 잡지 문헌 및 문맥을(contexts) 참조하여 발견할 수 있다. 하기의 정의들은 본 발명의 문맥상에서 특정하게 사용되는 것을 명확히 보여준다.
용어 "입자"는 작은 물체를 의미하며 이는 종종 오염원으로 간주된다. 입자는 마찰에 의해 생성되는 어떤 물질일 수 있는데, 예를 들어, 두 표면이 기계적으로 접촉하게 되면 기계적 움직임이 발생하게 된다. 입자들은 어떤 물질 예를 들면 먼지, 흙먼지, 연기, 재, 수분, 그을음, 금속, 미네랄, 또는 상기 물질들의 조합 또는 오염원 등의 응집체로 구성되어 있다. "입자들"은 또한 생물학적 입자들을 의미하는데 상기 생물학적 입자의 예로는 바이러스, 포자, 그리고 세균, 곰팡이, 고세균, 원생생물, 다른 단일 세포 미생물을 포함하는 미생물 등이 있다. 생물학적 입자들은 크기가 0.1 ~ 20 um 인 미생물을 포함하지만 여기에 한정되는 것은 아니다. 생물학적 입자들은 성장 배지에서 배양시 증식이 가능한 살아 있는 생물학적 입자들이다. 입자는 빛을 흡수 또는 산란시키는 작은 물체이므로 광학 입자 계수기로 검출이 가능하다. 본 명세서에서 사용된 용어 "입자"는 담체 유체 예를 들어 공기에 존재하는 가스 또는 공정 가스의 원자 또는 분자 (즉 산소 분자, 질소 분자, 아르곤 분자 등) 는 포함하지 않는다. 본 발명의 구현예에서, 크기가 50 nm, 100 nm, 1 um 이상, 또는 10 um 이상 되는 물질의 응집체로 구성된 입자들을 샘플링하고, 포집하고, 검출하고, 크기를 결정하고, 및/또는 계수하였다. 특별한 입자들은 크기가 50 nm ~ 50 um, 100 nm ~ 10 um, 또는 500 nm ~ 5 um 인 입자들을 포함한다.
"입자의 샘플링"이라는 표현은 유체 흐름, 예를 들어 모니터링 중인 환경으로부터 입자들을 포집하는 것을 의미한다. 샘플링은 또한 유체 흐름으로부터 성장 배지의 수신 표면으로의 입자들의 이송을 포함한다. 본 명세서에서 샘플링은 또한 유체 흐름 속의 입자들의 충돌 표면, 예를 들어 성장 배지의 수신 표면으로의 이송을 포함한다. 또는 상기 샘플링은 유체 속의 입자들을 분석 영역, 예를 들면 광학 검출 및/또는 동정을 위한 영역으로 전달시키는 것을 의미하기도 한다. 샘플링은 하나 이상의 미리 정해진 특징, 예를 들면 크기 (즉 직경, 유효 직경 등의 횡단면 치수), 입자의 종류 (생물학적 또는 비생물학적 입자, 살아 있는 입자 또는 살아 있지 않은 입자 등), 또는 입자의 조성 등, 을 가진 입자들의 포집을 의미한다. 샘플링은 또한 포집된 입자들의 분석, 예를 들어 광학적 분석, 이미징 분석, 또는 시각적 분석 등, 을 포함하기도 한다. 샘플링은 살아 있는 생물학적 입자들의 성장을 포함하기도 한다. 이때 성장이란 상기 입자들을 성장 배지에서 배양하는 과정을 의미한다.
"임팩터"는 입자들을 샘플링하는 장치를 의미한다. 본 발명의 몇몇 구현예에서, 임팩터는 입자들을 포함하는 유체 흐름의 샘플링을 위한 하나 또는 그 이상의 흡입구들로 구성된 샘플링 헤드를 포함한다. 샘플링 헤드를 통해서 입자들의 적어도 일부가 포집을 위한 충돌 표면, 즉 성장 배지 (e.g., 아가, 브로스 등의 배양 배지) 의 수신 표면 또는 필터와 같은 기질로 전달된다. 본 발명의 구현예에서, 임팩터는 유체가 흡입구를 통과한 후 그 흐름을 변화시킬 수 있다. 이때 미리 정해진 특징 (e.g., 역치값보다 큰 크기) 을 갖는 입자들은 그 흐름의 방향이 변하지 않아 충돌 표면으로 전달된다.
"입자의 검출"이란 표현은 광의로 보면 입자의 존재를 감지하고, 동정 및/또는 특징짓는 것을 의미한다. 본 발명의 몇몇 구현예에서, 입자의 검출은 입자들을 계수하는 것을 의미한다. 입자의 검출은 또한, 직경, 횡단면 치수, 형태, 공기 역학적 크기, 또는 이들의 어떠한 조합 등의 입자의 물리적 특성을 동정 및/또는 측정하는 것을 의미하기도 한다. 입자 계수기는 유체 또는 VOF (volume of fluid) 내에 있는 입자들의 수를 측정하는 장치로서, 입자들의 특성, 예를 들면 크기 (즉 직경, 유효 직경 등의 횡단면 치수), 입자의 종류 (즉 생물학적 또는 비생물학적 입자), 또는 입자의 조성 등을 동정하는데 사용된다. 광학적 입자 계수기는 입자들에 의한 빛의 분산, 방출, 또는 흡수 등을 측정하여 입자들을 검출하는 장치이다.
"흐름의 방향"은 유체가 흐를 때 평행축에 대해 유체의 대부분이 이동하는 방향을 의미한다. 직선의 흐름셀을 통해 흐르는 유체의 경우 그 흐름 방향은 유체의 대부분이 취하고 있는 경로와 평행하다. 곡선의 흐름셀을 통해 흐르는 유체의 경우 그 흐름 방향은 유체의 대부분이 취하고 있는 경로와 접선 방향이다.
"광학적 커뮤니케이션"은 빛 또는 전자기 방사선이 구성 성분 간에 전달되도록 배열된 구성 성분들의 방향을 의미한다.
"유체 커뮤니케이션"은 유체가 지나가거나 또는 한 물체에서 다른 물체로 이동되는 두 개 또는 그 이상의 물체들의 배열을 의미한다. 예를 들어 본 발명의 몇몇 구현예에서, 유체 흐름이 두 물체 간에 직접적으로 지나가는 경우 두 물체는 유체 커뮤니케이션을 이루도록 서로 연결되어 있다. 또한, 유체 흐름이 두 물체 간에 직접적으로 지나가지 않는 경우, 예를 들어 하나 이상의 다른 물체들이 그 경로 상에 포함되어 있는 경우에도 두 물체는 유체 커뮤니케이션을 이루도록 서로 연결되어 있다. 예를 들면, 본 발명의 한 구현예에서 하기 입자 임팩터의 구성 성분들은 서로 유체 커뮤니케이션을 이루도록 연결되어 있다: 하나 또는 그 이상의 흡기구들, 충돌 표면, 유체 아웃렛, 흐름 억제부, 압력 감지기, 및 흐름 생성기. 본 발명의 한 구현예에서, 유체가 첫 번째 물체에서 두 번째 물체로 흐르거나 지나가지 않는다면 두 물체는 흐름 커뮤니케이션을 이루도록 연결되지 않아도 된다.
"유량"은 입자 임팩터의 흡입구 또는 유체 아웃렛과 같은 특정 지점 혹은 특정 지역을 통과해 흐르는 유체의 양을 의미한다. 본 발명의 한 구현예에서, 유량은 질량 유량, 즉 특정 지점 혹은 특정 지역을 통과해 흐르는 유체의 질량을 의미한다. 한 구현예에서, 유량은 또한 부피 유량, 즉 특정 지점 혹은 특정 지역을 통과해 흐르는 유체의 부피를 의미하기도 한다.
"압력"은 단위 면적당 가해지는 힘을 의미한다. 본 발명의 한 구현예에서, 압력은 단위 면적당 가해지는 가스 혹은 유체의 힘을 의미한다. "절대 압력"은 단위 면적당 가해지는 힘이 제로인 진공 상태를 기준으로 한 단위 면적당 가해지는 가스 혹은 유체의 압력을 의미한다. 절대 압력은 주위 압력 또는 대기압과 같은 두 번째 압력에 더해서 단위 면적당 가해지는 힘의 상대적 변화 또는 차이를 의미하는 "차압 (differential pressure)" 또는 "게이지 압력"과 구별된다.
"중합체"는 공유 결합으로 연결되는 반복된 단위 구조 또는 하나 이상의 단량체들의 중합 산물로 이루어진 거대 분자를 의미하며, 종종 높은 분자량을 가지는 것을 그 특징으로 한다. 상기 중합체는 동종 중합체 즉 반복되는 단일 서브유닛으로 이루어진 중합체를 포함한다. 상기 중합체는 또한 공중합체 즉 둘 이상의 필수적인 단량체 서브유닛으로 이루어진 중합체를 포함한다. 상기 공중합체의 예로는 랜덤 공중합체, 블록 공중합체, 교대 공중합체, 부분 공중합체, 그래프트 공중합체, 테이퍼드 공중합체 및 다른 공중합체 등이 있다. 사용 가능한 중합체로는 유기 중합체 또는 무기 중합체를 포함하며 이들은 무정형, 반무정형, 결정형, 또는 부분 결정형의 형태를 가질 수 있다. 결합된 단량체 사슬을 가진 교차 결합 중합체는 몇몇 분야에 특히 유용하게 사용될 수 있다. 본 발명의 방법, 장치 및 구성 성분에 사용되는 중합체의 예로는 플라스틱, 탄성 중합체 (elastomers), 열가소성 탄성 중합체, 탄성 플라스틱 (elastoplastics), 및 아크릴레이트 등이 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 중합체의 예로는 또한 아세탈 중합체, 생분해성 중합체, 셀룰로직 중합체, 플루오로폴리머, 나일론, 폴리아크릴로니트릴 중합체, 폴리아마이드-이미드 중합체, 폴리미드, 폴리아릴레이트, 폴리벤즈이미다졸, 폴리부틸렌, 폴리카르보네이트, 폴리에스터, 폴리에테르이미드, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌 공중합체 및 변형된 폴리에틸렌, 폴리케톤, 폴리(메틸 메타크릴레이트), 폴리메틸펜텐, 폴리페닐렌 옥사이드 및 폴리페닐렌 설파이드, 풀리프탈아마이드, 폴리프로필렌, 폴리우레탄, 스티레닉 레진, 설폰 레진, 비닐 레진, 고무 (천연고무, 스티렌 부타디엔, 폴리부타디엔, 네오프렌, 에틸렌 프로필렌, 부틸, 니트릴, 실리콘 등을 포함), 아크릴, 나일론, 폴리카르보네이트, 폴리에스터, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐 클로라이드, 폴리올레핀 및 상기 물질들의 조합 등을 들 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1A는 일반적인 입자 임팩터를 제조하는 과정을 보여주는 모식도이고, 도 1B는 입자 임팩터의 작동 원리를 보여주기 위한 상기 입자 임팩터의 확장된 그림이다. 상기 도면에서 보는 바와 같이, 가스 흐름은 샘플링 헤드 100 의 흡기구 110 를 통과하면서 여기에서 가속되어 충돌 표면 130 으로 향한다. 여기서 가스의 방향이 급격히 바뀌어 흐름 경로를 따라가게 된다. 이러한 과정에서 가스 흐름에 동반된 입자들 140 은 그 방향을 급격히 바꾸지 못하므로 충돌 표면 130 에 충돌하게 된다. 도 1A 및 도 1B에서 보는 바와 같이, 충돌 표면 130 은 임팩터 받침 150 에 의해 지지되고 있다. 상기 충돌 표면 130 은 성장 배지 용기 또는 페트리 디시에 포함된 아가와 같은 성장 배지의 수신 표면으로 이루어져 있다. 충돌 표면에 포집된 살아 있는 생물학적 입자들은 성장 배지에서 증식하여 유체 흐름의 조성을 분석할 수 있도록 해 준다. 충돌 표면에 생물학적 입자들을 포집하기 위해서는 충돌 표면과 흡기구 출구 사이의 거리를 조절하는 것이 중요하다. 상기 거리가 너무 멀면 입자들은 유체를 따라 충분히 움직이지 않으므로 충돌 표면에 충돌이 잘 이루어 지지 않는다. 반대로, 상기 거리가 너무 가까우면 입자들이 충돌 표면에 너무 세게 충돌함으로 인해 생존이 불가능해 지고 따라서 이후의 과정이 불가능해 진다.
본 발명은 무균 생산 시설과 같은 환경에서 살아 있는 생물학적 입자들의 분석을 위한 임팩터를 포함하는 에어 샘플러를 제공한다. 본 발명의 임팩터 장치는 아가 배지 플레이트와 에어 샘플러가 일회용 패키지로 통합되어 있다. 본 발명의 임팩터는 청정실 환경, 특히 의료용품 (e.g., 약학 제제, 생물학적 제제, 진단 시약, 의료용 기구, 의학적 삽입물 등) 제조를 위한 무균 환경에서 사용할 수 있도록 고안되었다. 한 구현예에서, 상기 임팩터의 한 측면에 있는 연결 장치가 진공 소스 (e.g., 펌프 또는 팬과 같은 휴대용 진공 소스 또는 진공 라인) 와의 연결을 지지해 준다. 상기 진공 소스가 공기를 슬릿형 공기 흡입구(e.g., 20 슬릿, 0.1 mm 공칭 너비)로 끌어당겨서 입자들이 계속적으로 아가 배지와 같은 성장 배지의 수신 표면상에 충돌하도록 한다. 청정실 공기가 샘플링된 후, 상기 장치는 실험실로 이송되어 살아 있는 미생물들의 성장을 위해 며칠 동안 배양된다. 그 후 실험실 요원들은 CFU (colony forming units; 집락 형성 단위) 의 수를 계수하고, 그 미생물의 속 또는 종을 동정한다.
본 발명의 임팩터는 하기에 기재된 기술적 이점들을 제공한다.
오염의 가양성 (false positive) 방지
부유 미생물을 샘플링하는 종래의 방법에서는 작업자가 스테인리스 스틸 재질의 샘플링 헤드에 아가 플레이트를 직접 장착해야 했다. 이 과정에서 작업자는 아가 플레이트의 장착 및 분리 과정에서 상기 플레이트를 직접 접촉하게 된다. 이러한 과정을 주의 깊게 그리고 적절하게 수행해야 배지의 오염을 피할 수 있다. 그러나, 작업자에 의한 플레이트의 오염은 빈번히 발생하며 이것이 "가양성 (false positive)"의 원인이 된다 (i.e. 미생물의 성장에 있어 상기 미생물은 생산 배치 환경에서 유래한 것이 아니고 생산 배치 전 또는 후에 작업자의 핸들링에서 유래한 것이다).
미생물의 성장이 양성으로 나타나면, 생산자의 품질 관리 부서에서는 완제 약품에 미칠 위험성 정도를 조사하여 상기 완제 약품의 배치를 폐기할 것인지 아니면 출하할 것인지를 결정하게 된다. 이러한 조사는 매우 철저하게 이루어져야 하며 비용도 많이 들게 된다 (e.g., 이러한 품질 조사는 조사 건당 미화 5,000 달러에서 18,000 달러 정도의 비용이 든다). 상기 배치를 폐기하게 되면 그 비용 손실은 그 제품의 생산 비용과 시장 가치에 따라 수천 달러에서 수백만 달러에 이르게 된다. 게다가, 가양성은 최종적으로 환자를 위험에 빠트릴 수도 있다. 어떤 조사에서도 인간의 실수는 일어나게 마련이다. 때때로 제조사의 품질 관리 부서에서 실제로 오염인 경우라도 그 오염이 가양성 때문이라고 결론 내릴 수 있는데 이런 경우 완제 약품의 순도를 잘못 평가함으로써 소비자/환자를 위험에 심지어 죽음에 이르게 할 수도 있다.
본 발명의 장치는 작업자의 핸들링으로 인한 오염의 가양성 가능성을 줄여주거나 배제할 수 있도록 해 준다. 본 발명의 일회용 임팩터 장치에 있어서 배지 플레이트는 멸균, 샘플링, 배양 및 분석 과정 중에도 상기 장치 내에 보호된 상태로 존재한다. 배지 플레이트가 항상 샘플러 내에 있으므로 배지 플레이트의 장착 및 탈착 과정이 필요 없다. 따라서 작업자는 장치 바깥 부분에만 접촉하여 핸들링함으로 상기 배지 플레이트와 사용자의 물리적 접촉은 일어나지 않는다.
또한, 작업자가 종래의 샘플러에 아가 플레이트를 장착/탈착하는 경우 상기 배지는 샘플링 과정 전 또는 후에 공기 중에 일시적으로 완전히 노출된다 (e.g., 제약 제품이 생산되기 전에). 이러한 경우에도 가양성이 나타날 수 있다. 상기 "완전한 노출"은 90 mm 직경을 가진 배지 플레이트 전체 (6362mm2 표면적) 가 노출되었다는 것을 의미한다. 이는 본 발명의 일회용 임팩터에 있어서 0.1 mm 넓이의 20 슬릿 에서 일어나는 배지의 사소한 노출과는 반대되는 의미이다.
본 발명의 임팩터를 사용하여 샘플링을 하는 경우 상기 임팩터 장치를 열지 않고도 (샘플링 과정에서 위쪽 덮개를 제거하거나 교체할 때를 제외하고. 이러한 경우에도 플레이트 자체는 안쪽에 내장된 상태를 유지한다) 실험실에서 분석이 가능하다. 본 발명의 한 구현예에서, 상기 장치의 플라스틱 재질은 광학적으로 투명하므로 플레이트를 헤드 위쪽으로 분리하지 않고도 미생물 성장에 따른 CFU를 아래에서 관찰하고 계수할 수 있다. 미생물이 성장하여 CFU가 관찰될 경우, 테크니션은 그 미생물의 타입을 동정하고, 윗부분을 제거하여 아가 배지를 염색하거나 다른 동정 기법을 더 수행한다. 그러나 대부분 중요한 무균 지역에서의 결과는 0 혹은 1 CFU (동정을 필요로 하지 않는 허용치 내) 로 나타난다 .
멸균 비용 및 위험성 제거
종래의 에어 샘플링 과정에서는 상기 아가 플레이트가 재사용을 위한 스테인리스 스틸 재질의 샘플링 장치에 장착되어 있다. 이러한 스테인리스 재질의 샘플러는 소독이 필수적이고 (소독제를 분무하거나 소독제로 닦아 낸다) 이후 오토클레이브 (오토클레이브는 고압, 고온의 증기 멸균 챔버이다) 로 옮겨서 멸균 과정을 거친다. 이렇게 함으로써 재사용시 오염의 위험을 크게 줄일 수 있다. 그러나 이 과정에서 소독제, 천, 오토클레이브 전력 및 장치, 그리고 작업 시간 및 생산을 위한 시간의 손해 등 많은 비용이 요구된다. 이러한 소독 및 멸균 과정은 일회용 장치를 사용함으로써 배제시킬 수 있다. 또한, 상기 스테인리스 재질의 샘플러를 오토클레이브로부터 생산 시설의 바닥으로 옮기는 과정에서도 교차 감염 및 핸들링 상의 위험이 존재한다. 상기 샘플러는 멸균 과정을 거친 후에도 청정실로 이송하는 과정 및 핸들링 과정에서 다시 오염될 수 있다 (가양성의 또 다른 잠재적 원인이다).
생물학적 입자들을 샘플링하는 데 있어 이러한 위험성 및 비용 문제는 본 발명의 일회용 장치를 사용함으로써 배제시킬 수 있다.
향상된 인체 공학, 노동 위생 및 안전성
스테인리스 스틸은 치밀하고 무거운 재질이고, 종래의 아가 플레이트를 상기 장치에 장착 및 탈착하는 과정에서 상기 스테인리스 스틸 재질의 샘플러를 회전시키거나 들어올리거나 이동시키는 것이 필요하다. 상기 스테인리스 스틸 샘플러는 한 손으로 핸들링할 수 있을 정도의 무게이지만 반복적 작업으로 인한 직업적 부상의 위험이 있으며 플레이트의 장착/탈착 또는 오토클레이브로 이동시키거나 꺼내올 때 스테인리스 스틸을 작업자의 발 또는 다른 신체 부위에 떨어트릴 위험성이 있다. 상기와 같은 작업에 필요한 이동은 스테인리스 스틸 헤드를 사람의 개입을 최소화하도록 고안되어 있으며 벽에 있는 글러브 포트를 통해서만 접근이 가능하도록 만들어진 (아이솔레이터 글러브 박스 등) 무균 생산 장비 내에서 다룰 때 특히 곤란하다.
본 발명의 일회용 샘플링 장치는 플라스틱으로 만들어져 있으며 스테인리스 재질의 헤드에 비해 훨씬 가볍다. 덮개를 제거할 필요가 없으며 따라서 작업자의 반복적 행위를 크게 줄여 준다. 본 발명의 일회용 샘플링 장치를 사용시에는 단순히 진공 포트에 플러그를 꼽거나 뽑기만 하면 된다.
본 발명의 일회용 샘플링 장치의 밑 부분에는 "홈들(grroves)" 이 있어서 샘플러의 장착 및 탈착 과정에서 작업자가 쉽게 잡을 수 있도록 고안되어 있다. 상기 홈들은 다양한 크기의 손 및 손가락 공간에 맞도록 위치하고 있다.
청정실에서 실험실로 샘플의 안정적이고 안전한 이송
종래의 아가 배지 플레이트를 사용하는 경우 샘플링이 완료된 후 플레이트의 덮개를 덮은 후 상기 플레이트들을 카트에 쌓아 청정실에서 실험실로 이송한다. 때때로 쌓아 올린 플레이트들이 무너져서 카트 바깥으로 떨어져 흔들리거나 카트 바퀴에 걸리거나 다른 물체와 부딪치는 경우가 생긴다. 샘플링 후에 이렇게 플레이트들이 무너져서 카트 바깥으로 떨어지는 경우 그 결과의 신뢰성에 문제가 생기게 된다. 이러한 경우 가양성의 또 다른 잠재적 원인이 되며, 위에서 설명한 바와 같이 생산자에 있어 (환자에게 있어서도) 뒤이은 부정적인 결과를 가져오게 된다. 된다.
본 발명의 일회용 임팩터 장치는 바닥/받침 면에 원형의 톱니 모양 자국이 있다. 이러한 톱니 모양 자국은 장치의 상부에 있는 덮개와 같은 직경을 가지고 있어서 플레이트들을 쌓을 때 위 아래의 장치들이 서로 "교합 (interlocking)" 되도록 한다. 이렇게 함으로써 상기 장치들이 카트 바깥으로 떨어질 위험성을 완전히는 아니라도 현저히 감소시킬 수 있다.
높은 물리적 및 생물학적 포집 효율
미생물학적 에어 샘플러에 있어서 중요한 요소 중 하나는 목표로 하는 입자크기 범위에 대해 높은 물리적 및 생물학적 포집 효율을 가져야 한다는 것이다. 물리적 포집 효율은 배지에 물리적으로 포집되는 (충돌하는) 특정 크기의 입자들의 퍼센트를 의미한다. 생물학적 포집 효율은 배지에 충돌할 뿐 아니라 배지에서 성장하여 계수 및 동정이 가능한 살아 있는 생물학적 입자들의 퍼센트를 의미한다. 공기가 상기 샘플링 장치의 인렛으로 들어올 때, 각 인렛은 노즐처럼 작용하여 입자들이 배지로 이동하는 것을 촉진시킨다.
입자들이 챔버로 들어오는 속도 (상기 장치를 통과하는 공기의 흐름 속도, 인렛 구멍의 크기 및 형태에 의한다) 는 포집 효율에 있어서 하나의 중요한 요소이다. 또 다른 중요한 요소가 인렛에서 아가 배지 표면까지의 거리이다 (e.g., 아가 배지 및 인렛으로 슬릿을 사용하는 경우 슬릿-아가 거리라고 표현한다). 이러한 슬릿-아가 거리는 포집 효율에 있어서 중요한데 그 이유는 이 거리가 너무 멀 경우 목표로 하는 입자들이 배지와 충돌하지 않고 떠돌다가 진공 포트를 통해 사라지게 되고, 반대로 이 거리가 너무 가까우면 물리적 포집 효율은 높아질 수 있지만 입자들의 충돌 속도가 너무 빨라서 생물학적 포집 효율은 낮아지기 때문이다. 따라서, 부유 미생물 샘플러의 디자인에서 이상적인 슬릿-아가 거리는 매우 중요하며, 상기 슬릿-아가 거리는 공기 샘플러의 치수 및 디자인뿐 아니라 상기 샘플러에 장착되는 아가 배지 플레이트의 치수, 디자인 및 거기에 포함되는 아가의 부피 등에 의해서 결정되어야 한다. 종래의 샘플링에 있어서, 아가 배지 플레이트는 스테인리스 재질의 샘플러 내부에 위치하며 인렛으로부터 상기 배지 표면까지는 상당한 거리가 있다. 상기 배지 플레이트들은 종종 샘플러 제작사와는 다른 제작사에서 만들어지며 따라서 상기 스테인리스 스틸 샘플러는 다양한 치수 및 타입의 배지 플레이트를 사용할 수 있도록 디자인되어 있다 (샘플러 자체의 사용을 최대화시킬 수 있도록). 그 결과 인렛으로부터 아가 표면까지의 거리가 상당히 떨어져 있으며 목표로 하는 입자들이 제대로 포집되지 않는 원인이 된다.
본 발명의 일회용 샘플링 장치는 상기 슬릿-아가 거리가 높은 물리적 및 생물학적 포집 효율을 갖도록 정해져 있다. 배지 플레이트는 상기 장치에 통합되어 있으므로 아가의 부피가 변하지 않는 한 (아가를 채우는 과정에서 조절된다.) 상기 슬릿-아가 거리는 변하지 않는다. 이는 높은 포집 효율을 가져다줄 뿐 아니라 샘플 간의 격차도 줄여주는 효과가 있다.
실시예 1: 부유 미생물 샘플링 장치
본 발명은 부유 미생물 샘플링을 위한 일회용 장치에 관한 것이다. 무균 작업 환경에서 미생물 감염의 조절은 매우 중요하지만 이것이 의약품 등의 제조에 있어서 유일한 양상은 아니다.
미생물에 의한 공기 오염을 조절 및/또는 정량하는 데 있어 몇 가지 알려져 있는 방법 및 장치가 있다. 그 중에는 페트리 디시를 포함하는 격납 헤드로 구성된 충돌 장치 혹은 "임팩터"가 포함된다. 상기 임팩터는 분석하고자 하는 공기를 흡인 펌프를 이용하여 강제적으로 샘플링 헤드를 통해 이동시켜 페트리 디시 상의 배양 배지에 충돌시켜 공기 중의 입자들을 상기 배지에 증착시키는 원리로 구성되어 있다. 몇몇 장치에서 상기 페트리 디시는 임팩터 내에 위치하고 있어 공기 오염 측정에 사용할 때마다 샘플링 후 탈착하여 미생물 성장에 적합한 환경에서 배양하여야 한다. 배양 후 눈으로 확인 가능한 집락을 계수하여 오염을 평가하는데 공기 중의 집락 형성 단위 (CFU) 를 계수하여 평가한다.
이러한 장치는 매우 유용하지만 몇 가지 단점도 있다. 사실, 단점 중 하나는 상기 페트리 디시를 공기 오염을 분석할 때마다 장착 및 탈착하여야 한다는 것이다. 이 과정에서 배양 배지의 오염 위험성이 증가한다. 작업자가 상기 장치를 조작할 때 하기와 같은 단계를 수행하여야 한다: 샘플링 헤드를 열고, 플레이트를 장착하고, 보호 덮개를 제거하여 배양 배지를 공기에 노출시킨 후 샘플링 헤드를 닫는다. 또한, 샘플링이 끝나면 상기 페트리 디시를 임팩터로부터 탈착하여야 한다. 이러한 탈착 과정은 다음과 같다: 샘플링 헤드를 열고, 상기 페트리 디시를 탈착하고, 상기 페트리 디시를 보호 덮개로 덮어서 배지상에 증착된 입자들을 보호하고, 배양기 내로 이동시킨다.
공기의 샘플링을 위해 상기에서 설명된 장치를 사용하는 경우 작업자에 의한 계속적 영향을 받게 됨으로 배양 배지의 오염 위험성이 증가한다. 이러한 경우 포집된 공기 시료의 오염을 평가할 때 가양성의 위험성이 증가한다.
현재 시판중인 임팩터들은 상기에서 설명한 바와 같이 많은 단점이 있으므로 신뢰성에 문제가 있다. 본 발명의 목적은 종래 기술에서 문제가 되는 상기 단점들에 대한 새롭고 독창적인 해결책을 제공하는 것이다.
본 발명은 샘플링 과정 중 작업자에 의한 조작을 최소화시킨 것을 특징으로 하는 부유 미생물의 샘플링을 위한 장치에 관한 것이다. 다시 말하면, 본 발명은 작업자가 취해야 했던 하기의 과정들 (샘플링 헤드를 열고, 임팩터 하단에 페트리 디시를 장착하고, 페트리 디시의 덮개를 제거하고, 샘플링 헤드를 닫는 등) 이 필요 없음으로 인해 오염에 대해 안전한 핸들링을 보장하는 장치에 관한 것이다.
본 발명의 장치의 이점 중 하나는 종래의 장치들과 비교하여 무균 환경에서 오염을 효율적으로 조절할 수 잇다는 것이다. 사실 작업자에 의한 장치의 조작을 줄이는 것만으로도 공기 시료의 분석 과정에서 나타날 수 있는 가양성을 현저히 감소시킬 수 있다. 또한 본 발명의 장치는 일회용이므로 종래의 임팩터들의 세척 과정에서 나타날 수 있는 문제점들을 제거할 수 있다. 본 발명의 장치는 새로운 샘플링 때마다 장치 전체를 교환함으로써 다른 시점에서 샘플링된 시료들 사이의 간섭을 최소화하여 부가적인 안전성을 제공한다.
번 발명의 다른 이점들은 본 발명의 장치의 특징 및 방식과 함께 하기에 설명되었으며 실시예에서 본 발명의 특정 구현예들을 참조 도면과 함께 기술하였으나 여기에 한정되는 것은 아니다.
도 2는 본 발명의 임팩터의 투시도이다.
도 3은 상기 도 2의 임팩터의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 임팩터의 분해 조립도 이다. 여기서 상기 장치의 구성 부품들을 공간적으로 분리하여 명확하게 보여준다.
도 5는 본 발명의 임팩터의 투시도이다.
도 2 ~ 도 5에서 보는 바와 같이, 본 발명의 한 구현예에서 부유 미생물의 샘플링을 위한 장치는 일반적으로 1로 나타낸다.
장치 1은 받침 부위 2, 분배 부위 5, 및 보호 부위 7로 구성된다. 장치 1은 전체가 일회용이며 따라서 분석하고자 하는 공기의 일 회 샘플링에만 사용된다. 받침 부위 2는 미생물의 성장을 위한 배양 배지 3을 포함하기 적합한 받침대 2A를 포함한다. 상기 받침대 2A는 페트리 디시인 것이 바람직하다. 본 발명의 바람직한 한 구현예에서 상기 받침대 2A는 받침 부위 2의 높이 h1 및 넓이 A1보다 낮은 높이 h 및 좁은 넓이 A 를 가진다.
상기 받침대 2A의 높이 h 는 17 mm ~ 19 mm, 넓이 A는 5,930 mm2 ~ 5,940 mm2 인 것이 바람직하나 여기에 한정되는 것은 아니다. 상기 받침 부위 2 의 높이 h1 은 22 mm ~ 24 mm, 넓이 A1 은 10,730 mm2 ~ 10,760 mm2 인 것이 바람직하다.
집락 형성 단위 (CFU) 성장에 적합한 온도 및 O2/CO2 조건에 장치 1을 위치시켰을 때 받침대 2A는 미생물의 성장을 위한 배양 배지 3을 포함하기 적합하도록 고안되었다. 분석하고자 하는 공기 중에 존재하는 미생물의 종류에 따라 테크니션은 그의/그녀의 기본 지식을 사용하여 알려져 있는 배지들 중 그의/그녀의 필요에 가장 적합한 배지를 선택할 수 있다. 예를 들어 배양 배지 3은 TSA (트립톤 소이 아가) 또는 SDA (사브로 덱스트로스 아가) 일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 목적을 위해 받침대 2A에 포함되는 상기 배양 배지 3의 양은 배지상에 미생물 집락이 자랄 수 있는 정도면 충분하다. 바람직하게는 상기 받침대 2A는 20 ~ 40 ml 의 배지를 포함할 수 있다.
받침 부위 2는 도 2 ~ 도 5에서 보듯이 상기 받침 부위 2의 안과 바깥을 연결하는 유체의 흐름을 위한 도관 4를 포함한다. 상기 도관은 에어 샘플링을 수행하지 않을 때 즉 상기 장치를 보관하거나 이송중인 경우에는 그 도관의 끝을 캡으로 덮어 닫는 것이 바람직하다. 반대로 에어 샘플링을 수행하는 경우에는 하기에 설명된 바와 같이 상기 도관은 진공 소스에 연결하여 공기 시료에 존재하는 미생물들이 배양 배지 3 상에 증착하는 것을 돕는다.
장치 1의 분배 부위 5는 부유 미생물이 상기 배양 배지 3 으로 이동할 수 있도록 하는 하나 또는 그 이상의 구멍들 6 로 구성되어 있다. 도 3 및 도 4에서 보듯이 분배 부위 5가 받침 부위 2와 연결되어 있는 경우 상기 하나 이상의 구멍들 6 은 배양 배지 3 에 인접하여 위치해 있다. 상기 하나 이상의 구멍들 6은 본 발명의 목적에 따라 다양한 형태를 가질 수 있다. 바람직하게는 상기 구멍들 6은 직사각형의 형태를 가질 수 있으며 상기 받침대 2A 전 지역 (A) 에 존재할 수 있다. 한 구현예에서, 상기 하나 이상의 구멍들 6은 상기 받침대 2A 전 지역 (A) 에 걸쳐 일정한 배열로 존재할 수 있다. 도 2 ~ 도 5에서 보듯이 상기 일정한 배열은 방사상 패턴일 수 있다. 미생물은 배양 배지 상에 일정하게 분포하지 않으며 배양 배지 전체에서 검출되므로 구멍들 6이 배양 배지 위에 일정한 배열로 존재하는 것은 공기 시료의 오염을 평가하는 과정에서 가양성을 인지하는데 유리하다.
위에서 설명하였듯이, 장치 1은 부유 미생물의 샘플링을 위한 임팩터와 유사하게 작동한다. 따라서, 상기 하나 이상의 구멍들 6 및 상기 도관 4 사이는 유체 즉 공기의 연결 통로 형태로 만들어 진다.
미생물이 상기 구멍들 6 로만 이동하도록 하기 위하여 상기 분배 부위 5 및 받침 부위 2 는 교합 메카니즘에 의해 서로 연결되어 있다.
장치 1 은 또한 보호 부위 7 를 포함하는데 이는 상기 분배 부위 5 위에 위치하여 상기 장치가 에어 샘플링에 사용되지 않을 경우 상기 하나 이상의 구멍들 6 을 가리는 역할을 한다.
본 발명의 한 구현예에서, 상기 보호 부위 7, 받침 부위 2, 및/또는 분배 부위 5는 투명한 재질로 만들어져 있다. 바람직하게는 상기 투명 재질은 플라스틱 및/또는 유리이다. 상기 장치 1에 있어서 분배 부위 5, 보호 부위 7 및/또는 받침 2가 투명한 재질로 만들어졌다는 것은 많은 이점을 가진다. 상기 장치 1이 미생물의 성장에 적합한 온도 및 O2 또는 CO2 조건에 설치되면, 배양 배지 3에 접근하기 위해 상기 분배 부위 5, 보호 부위 7 및/또는 받침 2를 제거할 필요가 없이 집락 형성 단위의 계수를 수행할 수 있다. 상기 배양 배지 3 의 집락 형성 단위를 계수함으로써 공기 시료 즉 측정하고자 하는 환경의 공기 오염을 정량적으로 평가할 수 있다.
장치 1은 상기 구멍들 6을 통해 배양 배지 3에 충돌함으로써 샘플링된 공기 중의 미생물들이 배양 배지에서 증착하도록 조작된다.
다른 많은 구현예들이 있을 수 있으나 그 핵심은 본 발명과 동일하며, 본 발명의 보호되는 청구항들의 범주에 속한다. 본 발명의 특정한 구현예들을 하기에서 설명한다.
본 발명은 부유 미생물 샘플링을 위한 장치(1)를 제공한다. 상기 장치는 미생물의 성장을 위한 배양 배지(3)를 장착할 수 있는 받침(2A) 및 유체가 상기 받침 부위(2)의 내부와 외부로 연결될 수 있도록 해 주는 도관(4)으로 구성된 받침 부위(2); 상기 배양 배지(3)와 인접하며 상기 받침 부위(2)와 연결되어 공기 중의 미생물들이 배양 배지(3)로 이동할 수 있도록 디자인된 하나 이상의 구멍들(6)로 구성된 분배 부위(5); 및 상기 분배 부위(5) 위쪽에 위치하여 상기 하나 이상의 구멍들(6)을 덮을 수 있도록 고안된 보호 부위(7)로 구성되어 있다. 상기 장치(1)는 상기 하나 이상의 구멍들(6)과 도관(4) 사이로 유체가 이동할 수 있는 형태로 만들어져 있으며, 일회용이다.
본 발명의 바람직한 한 구현예에서 상기 받침대(2A)는 받침 부위(2)의 높이(h1) 및 넓이(A1) 보다 낮은 높이(h) 및 좁은 넓이(A)를 가진다. 상기 받침대(2A)의 높이(h)는 17 mm ~ 19 mm, 넓이(A)는 5,930 mm2 ~ 5,940 mm2 인 것이 바람직하다. 상기 받침 부위(2)의 높이(h1)는 22 mm ~ 24 mm, 넓이(A1) 은 10,730 mm2 ~ 10,760 mm2 인 것이 바람직하다. 한 구현예에서, 상기 받침(2A)은 20 ~ 40 ml의 배양 배지를 포함할 수 있도록 만들어져 있다. 상기 하나 이상의 구멍들(6)은 상기 받침대(2A) 전 지역(A)에 걸쳐 일정한 배열로 존재할 수 있다. 상기 하나 이상의 구멍들(6)은 직사각형 형태인 것이 바람직하다. 한 구현예에서 상기 분배 부위(5) 및 받침 부위(2)는 서로 밀폐된 상태로 연결되어 있는데 바람직하게는 교합의 형태로 연결되어 있다. 한 구현예에서, 상기 보호 부위(7), 받침 부위(2) 및/또는 분배 부위(5)는 투명한 재질로 이루어져 있다. 상기 투명한 재질은 예를 들어 플라스틱 및/또는 유리이다. 한 구현예에서 상기 도관(4)은 진공 소스에 연결하여 공기 시료에 존재하는 미생물들이 배양 배지(3) 상에 증착하는 것을 돕는다.
실시예 2: 일회용 임팩터의 제작 과정
도 6은 본 발명의 임팩터를 제작하는 방법을 보여주는 작업 흐름도이다. 도 6 에서 보듯이 윗부분(e.g., 샘플링 헤드)은 몰딩 공정을 이용하여 제작되며 카메라를 이용한 이미징을 통해 검사하고, O-링 실이 제공된다. 도 6에서 보듯이 아래 부분(e.g., 임팩터 받침) 역시 몰딩 공정을 이용하여 제작되며 배치 샘플링을 통해 검사한다. 윗부분과 아랫부분의 제작이 끝나면 이들을 각각 베타선에 노출시켜 멸균한다. 다음으로, 아가와 같은 성장 배지를 상기 임팩터 받침 내부의 성장 배지 용기에 넣고, 상기 윗부분과 아랫부분을 O-링 실을 이용하여 조립한다. 조립된 완성품을 포장하고 다시 베타선 조사를 통해 멸균한다. 상기 제작 과정은 경우에 따라 멸균 상태의 확인을 위해 성장 배지에 대한 품질 검사 즉 배치 샘플링 등의 단계를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 방법은 종래의 아가 플레이트 제조에 필요한 공정 즉 몰딩된 윗부분에 대한 광학적 검사, O-링 장착, 및 조립된 완성품에 대한 방사선 조사 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예 3: 생물학적 입자들의 샘플링을 위한 임팩터 장치
도 7 ~ 도 11은 생물학적 입자들의 샘플링을 위한 본 발명의 임팩터 장치를 설명해 주는 추가적인 모식도들이다. 상기 도면들은 상기 장치의 구성 부품들의 물리적 치수(밀리미터), 기하학적 형상 및 상대적 방향 등을 보여준다. 도 7 ~ 도 11에서 보이는 특정 파라미터들은 단지 본보기일 뿐이며 본 발명의 장치 및 방법의 범주를 제한하는 것은 아니다. 본 발명의 장치는 다양한 물리적 치수, 기하학적 형상, 방향성, 및 변형이 있을 수 있다는 것은 당업자에게는 자명하다.
도 7은 본 발명의 임팩터의 임팩터 받침에 대한 평면도 및 횡단면도를 보여주는 모식도이다. 상기 도면에서 보듯이, 임팩터 받침 500 은 아웃렛 520 및 배양 배지 530 를 담을 수 있는 용기 510 로 구성되어 있다. 몇몇 구현예에서, 상기 용기 510 는 아가 배양 배지 530 를 담을 수 있는 페트리 디시이다. 도 7에서 보듯이 용기 510 속에 들어 있는 배양 배지 530 의 노출된 표면 531 은 살아 있는 생물학적 입자들을 포함하는 입자들에 대한 충돌 표면으로 작용한다. 아웃렛 520 은 시설 내 진공 라인 또는 펌프와 같은 진공 소스와 연결되어 임팩터를 통한 유체의 이동을 가능하게 한다. 임팩터 받침 500 은 홈과 같은 평면적 표면 요소를 가지고 있어 상기 임팩터 장치의 이동이나 핸들링을 용이하게 한다. 임팩터 받침 500 은 또한 상기 임팩터 장치들을 쌓아 올리거나 이동을 용이하게 해 주는 하나 이상의 볼록한 또는 오목한 구조물들 535 을 더 포함할 수 있다. 상기 구조물은 입술 형태 536 ㅇ일 수 있으며 두 임팩터들을 교합의 형태로 쌓는 것을 가능하게 한다.
도 8은 본 발명의 임팩터의 샘플링 헤드에 대한 평면도 및 횡단면도를 보여주는 모식도이다. 상기 도면에서 보듯이, 샘플링 헤드 600 는 생물학적 입자들을 포함하는 유체 흐름의 샘플링을 위한 흡입구들 610 로 이루어져 있다. 이 그림에서 보면, 이 특정 구현예를 위해 상기 흡입구들 610 은 원형으로 배열되어 있는 다수의 슬릿들로 구성되어 있다. 본 발명의 장치에서 상기 흡입구들이 다양한 형태 예를 들어 원형, 사각형, 정사각형, 삼각형, 타원형, 및 이들의 조합의 형태를 가질 수 있다는 것은 당업자에게 자명하다. O-링 실 620 을 통해 샘플링 헤드 600 와 임팩터 받침 500 을 공기 샐 틈 없이 봉합하여 결합시킨다. 이러한 형태에서, 임팩터 받침 500 은 밀폐된 환경에서 O-링 실 620 과 접촉되는 수신 지형(e.g., 홈 또는 플랜지 표면)을 구비하고 있다. 상기 도면에서 보듯이, 샘플링 헤드 600 는 덮개 700 를 적용할 수 있는 원형의 볼록한 구조물 615 을 가지고 있어 입자들의 샘플링 전, 후에 상기 흡입구들 610 을 폐쇄할 수 있다. 경우에 따라 상기 샘플링 헤드 600 는 핸들링을 용이하게 하기 위해 탭 625 을 더 포함할 수 있는데, 이렇게 함으로써 배양 배지 530 의 오염 가능성을 최소화하는 방법으로 샘플링 헤드 600 및 임팩터 받침 500 을 분리할 수 있다.
도 9는 본 발명의 임팩터의 샘플링 헤드 600 에 연결된 덮개 700 의 평면도 및 횡단면도를 보여주는 모식도이다. 여기에서, 상기 덮개는 입자들의 샘플링 전 또는 후에 흡입구들을 덮기 위한 것이다. 한 구현예에서, 상기 덮개 700 는 샘플링 헤드 600 에 있는 원형의 볼록한 구조물 615 과 연결되어서 밀폐가 가능하도록, 예들 들어 양면 혹은 가역 밀봉이 가능하도록, 장치되어 있다. 본 발명의 장치에서 상기 덮개 700 는 다양한 형태 예를 들어 원형, 직사각형, 삼각형 등의 형태를 가질 수 있다는 것은 당업자에게 자명하다.
도 10A는 조립된 상태의 본 발명의 임팩터에 대한 횡단면도를 보여준다. 도 10A 에서 보듯이, 샘플링 헤드 600 와 임팩터 받침 500 은 성장 배지 530 의 충돌 표면을 밀폐하기 위해 연결되어 있다. 예를 들어, 생물학적 입자들의 샘플링과 성장이 성장 배지의 탈착 없이 이루어지도록 배치되어 있다. 한 구현예에서, 상기 샘플링 헤드 600 와 임팩터 받침 500 은 O-링 실에 의해 공기가 통하지 않도록 밀봉되어 있다. 예를 들면, 상기 샘플링 헤드 600 와 임팩터 받침 500 은 상기 배양 배지 530 의 충돌 표면을 밀폐시켜 상기 임팩터가 완전히 조립된 상태에서 멸균될 수 있도록 구성되어 있다. 도 10B는 본 발명의 임팩터들 2개가 쌓여 있는 모습을 보여 주는 횡단면도이다. 도 11은 본 발명의 임팩터의 확대도 (아래) 및 조립도 (위) 이다.
도 12는 공기 또는 하나 이상의 공정 가스들과 같은 유체 흐름으로부터 생물학적 입자들을 샘플링하는 방법을 보여주는 흐름도 1000 이다. 상기 방법은 생물학적 입자들을 포함하는 유체 흐름을 샘플링하기 위한 하나 이상의 흡입구들을 가지고 있는 샘플링 헤드 및 샘플링 헤드로부터 유체 흐름의 적어도 일부를 받을 수 있도록 작동 가능하게 연결된 임팩터 받침으로 구성된 임팩터를 제공하는 단계 1002 를 포함한다. 상기 임팩터 받침은 유체 흐름 속에 포함된 생물학적 입자들의 적어도 일부를 전달받기 위한 충돌 표면 및 상기 유체 흐름의 배출을 위한 아웃렛으로 구성된다. 이때, 상기 샘플링 헤드 및 임팩터 받침은 상기 충돌 표면의 내장을 위해 통합되어 있다. 본 발명의 한 구현예에서, 아가나 필터와 같은 성장 배지는 충돌 표면을 제공하기 위해 샘플링 헤드와 연결되기 전에 임팩터 받침에 제공된다. 일례에 따르면, 성장 배지는 성장 배지 용기에 넣은 채로 제공되는데 이 용기는 통합부품인 페트리 디시와 같이 임팩터 받침의 한 구성 요소이다. 추가적인 단계 1004 에서, 성장 배지를 포함하는 임팩터는 완전히 조립된 상태로 멸균되는데 이 멸균 과정 동안 충돌 표면은 샘플링 헤드와 임팩터 받침에 의해 밀폐된 채 남아있게 된다. 멸균은 여러 과정 및 기술로 진행될 수 있는데 예를 들면, 방사선에 노출시키는 것이 한 방법이며 구체적으로는 베타선에 노출시키거나 온도를 높이는 방법 등이 있다. 단계 1006 에서, 유체 흐름이 임팩터에 의해 샘플링되면 그 속의 입자들은 충돌 표면으로 모인다. 한 구현예에서, 샘플링 헤드는 운동량에 따른 크기 선별에 의거하여 원하는 크기 분포 내에 있는 입자들을 (e.g., 한계값의 크기보다 크거나 같은 크기) 충돌 표면으로 보낼 수 있도록 설정된다. 결과적으로 단계 1008 에서는, 충돌 표면으로 보내진 생물학적 입자들 중 적어도 일부가 성장하고 있음을 보여준다. 이때 성장은 상기 샘플링 헤드와 임팩터 받침의 분리 없이 이루어진다. 본 발명의 한 구현예에 따르면, 생물학적 입자들의 성장은 일정한 배양시간 동안의 배양을 통해 이루어진다. 한 구현예에서, 본 발명의 장치를 통해 유체 흐름이 생성된 후 흡입구들을 밀폐하기 위해 샘플링 헤드에 덮개를 덮는다. 이렇게 함으로써 샘플링 기간이 지난 후에 충돌 표면으로 생물학적 입자들이 추가적으로 와서 붙는 것을 방지할 수 있다. 선택적으로 취할 수 있는 단계들 1010 및 1012 에서는 충돌 표면에 와서 붙은 살아 있는 생물학적 입자들이 검출되고 또한 선택적으로 적어도 이들 입자들 중 일부가 샘플링 헤드와 임팩터 받침의 분리 없이 광학적으로 동정된다 (e.g. 집락 형성 단위의 수, 미생물들의 형태 및/또는 종, 등등). 한 구현예에서, 상기 임팩터는 일회용 장비이며 따라서 충돌 표면에 모인 생물학적 입자들을 검출하고 동정한 후에는 폐기한다. 본 발명의 한 구현예에서, 본 발명의 방법은 처음의 임팩터를 폐기한 후 추가적인 입자 모니터링을 위해서 추가적인 임팩터를 제공하고 이 추가된 임팩터를 이용해서 상기의 단계를 반복 수행하는 과정을 더 포함할 수 있다.
참조 및 변형에 의한 포합에 관한 서술
본 명세서에 인용되는 모든 참고자료들, 예를 들어 발행되거나 특허를 받은 혹은 그와 유사한 특허 문헌; 특허 출원 공보들; 및 비-특허 논문 자료들 혹은 다른 원자료들을 포함하는 특허 문헌들은 각각이 참고 문헌으로 포함되어 있지만 그들 전체가 불가분으로 본 발명의 참고문헌으로 포함된다. 각 참고 문헌은 본 출원 발명과 적어도 일부분은 항상 일치하고 있는 부분이 있고(예를 들어, 부분적으로 일치하지 않는 참고 문헌은 그 참고 문헌의 부분적으로 일치하지 않는 부분을 제외하고 나머지 일치하는 부분이 참고문헌으로 포함된다).
본 명세서에서 사용하고 있는 용어들이나 표현들은 본 발명을 설명하기 위한 용어들이며 이들이 본 발명을 제한하지 않으며 본 발명의 그림에서 보여지거나 설명되어있는 것들 혹 그들의 일부분과 상응하는 것들을 제외하기 위한 의도가 전혀 없다. 하지만, 이들이 본 발명의 범주 내에서 여러가지로 수정이 가능하다는 것은 쉽게 이해할 수 있다. 따라서, 비록 본 발명이 구현예들로 특별히 설명되고 밝혀지고 있기는 해도 본 명세서에서 제시하고 있는 예시들이나 선택 사양들, 개념들의 수정 및 변경은 모두 당업자에게는 자명하다. 모든 수정이나 변경은 본 발명에 첨부된 청구항들에서 규정하고 있는 바와 같이 본 발명의 범주 내에 포함된다. 여기에서 제시하고 있는 특정 예들은 본 발명의 유용한 구현예들의 예이며 당업자에게는 본 발명의 장비, 부품들, 그리고 본 발명에서 설정한 단계들을 포함하는 방법들의 많은 수정이 가능함을 쉽게 알 수 있다. 다시 말해, 본 발명에서 사용된 기술들, 방법들, 그리고 장비들은 많은 수의 선택 사항들과 공정 요소들 그리고 단계들을 포함할 수 있음은 당업자에게는 자명한 일이다.
본 발명에서 치환예들이 주어질 때, 이들 치환 그룹의 모든 개개의 멤버들과 모든 서브 그룹 멤버들이 따로 독립적으로 제시되고 있음을 볼 수 있다. 마쿠시 그룹이나 다른 그룹화가 사용될 때, 그 그룹에 속한 모든 멤버들과 모든 조합들 그리고 부조합들이 이 발명에 독립적으로 포함될 수 있다.
주목해야 할 것은, 본 명세서 및 첨부된 청구항에서 보여 주듯이, 모든 단수 형태의 말들 즉 "a", "an", 그리고 "the"는 문맥에서 분명히 달리 언급하지 않는 한 모든 복수 형태의 내용을 포함한다. 따라서, 예를 들어, 용어 "a cell"은 그 세포 및 그와 상응하는 복수의 세포들을 포함한다는 것은 당업자에게는 자명하다. 마찬가지로 용어 "a"(또는 "an") 이나 "하나 혹은 그 이상" 그리고 "적어도 하나" 라는 용어는 모두 교차 사용이 가능하다. 또한 주목할 것은 다음의 용어들, 즉 "구성되는", "포함하는", 그리고 "가지는" 등은 모두 서로 바꾸어 사용할 수 있다. "청구항 XX-YY 중 어느 하나의" (이때, XX 와 YY는 청구항 번호를 뜻한다) 라는 표현은 대체 가능한 형식에서 다수의 종속항들을 제공하고자 함이며, 또한 "청구항 XX-YY 중 어느 하나에서"로 서로 바꾸어 사용하기도 한다.
달리 언급이 없는 한, 본 명세서에서 사용하고 있는 모든 기술적, 과학적 용어들은 일반적으로 이 발명이 속한 분야의 보통의 기술을 가진 사람이라면 쉽게 이해하는 보통 사용되는 뜻을 가지고 있다. 비록 본 발명에서 설명하고 있는 것과 유사하거나 동일한 방법이나 재료들을 사용하여 본 발명을 테스트하거나 실행할 수 있기는 하지만 보다 선호되는 방법들이나 재료들을 여기서 설명하고자 한다. 선행 발명 때문에 본 발명이 그 발명에서 밝히고 있는 것을 앞설 수 없다는 것은 인정하지 않는다.
본 명세서에서 설명되거나 예시된 모든 조합들이나 구성 요소들은, 달리 언급이 없는 한, 본 발명을 실행하기 위해 사용될 수 있다.
특별히 범위가 주어진다면, 예를 들어 정수의 범위나 온도의 범위 혹은 시간이나 구성 요소들의 범위 혹은 농도 범위, 모든 중간 범위들이나 부 범위, 그리고 이 범위들에서 모든 개개의 요소들의 가치가 본 발명에 포함된다. 본 발명에서는, 범위들은 특별히 그 범위의 종점값들로 제공되는 값을 포함한다. 본 발명에서는 범위들은 특히 그 범위의 종점값들을 포함한다. 예를 들어, 범위가 1 ~ 100 이면, 이는 특히 종점값들이 1 과 100 임을 뜻한다. 본 발명에 포함된 어떤 부 범위나 혹은 어떤 범위나 부 범위의 각각의 값은 본 명세서에 제외될 수 있음은 이해할 수 있는 일이다.
본 명세서에서 언급된 모든 특허 문헌이나 발행된 논문들은 당업자의 기술 수준을 나타내주고 있다. 본 발명에서 인용된 참고문헌들은 그들의 발행 혹은 출원일 현재 최첨단의 기술임을 나타내기 위해 그들 전부가 참고문헌으로 본 발명에 포함되며 그 포함된 정보가 본 발명에서 사용될 수 있다. 필요하다면, 종래 기술에 나타난 예들은 제외될 수 있다. 예를 들어, 어떤 문제의 구성요소들이 특허 청구될 때, 그 출원자의 이전 발명에서 알려지고 이용된 요소들이라면 본 발명에서 인용된 참고문헌들에서 그 구성요소들을 위해 설명을 제공하고 있다 해도, 이때 다시 본 문제의 구성요소들로 포함되지 않아도 됨을 이해해야 한다.
본 발명에서 사용된 용어 "구성되는"은 "포함하는" "함유하는", 혹은 "특징으로 하는" 라는 말과 동의어이며 추가적인 그리고 본 발명에서 인용되지 않은 요소들이나 방법들, 단계들을 배제하지 않고 내포하고 그 의미와 범위의 한계를 열어놓고 있다. 본 발명에서 사용된 "근본적으로 ~으로 이루어진" 이란 용어는 본 발명 청구의 기본이나 새로 밝혀진 특성들에 물리적으로 영향을 미치지 않는 방법들이나 재료들을 제외하지 않는다. 각각의 경우에 있어서, "구성되는" 이나 "근본적으로 ~으로 이루어진", 그리고 "~으로 구성된" 등의 용어들은 서로 대체되어 사용될 수 있다. 본 명세서에서 그림을 곁들여 설명하고 있는 본 발명은 하나 혹은 그 이상의 어떤 요소들이 없이도 실행될 수 있고, 본 발명에서 특별히 명시하지 않은 제한이나 한계들에 상관없이 실행될 수 있다.
본 발명의 분야에서는 출발 물질들, 생물학적 물질들, 시약들, 합성 방법들, 정제 방법들, 분석 방법들, 시험법들, 및 기타 특별히 예시하지 않는 일반적인 생물학적 방법들은 이들을 설명하기 위한 불필요한 실험을 하지 않고 바로 사용될 수 있다. 본 분야에서 잘 알려진 기능적으로 동일한 것이면 어떤 물질이나 방법이나 본 발명에 포함된다. 본 발명에서 사용된 용어들이나 표현들은 설명을 위한 것으로, 본 발명을 제한하지 않는다. 이들 용어들이나 표현들을 사용함에 있어서 그림으로 보여지거나 설명되거나 혹 그 일부분이라도 동등한 양상을 제외시킬 의도는 없으나 다양한 형태의 수정이 본 발명의 청구 범위 내에서 가능함은 분명하다. 따라서, 본 발명이 비록 선호되는 구현예들이나 몇몇 선택적 예들로 설명되고 있다 하더라도 콘셉트의 수정 및 변경이 가능함은 당업자에게는 자명하다. 또한, 그와 같은 수정 및 변경들은 첨부된 청구항의 규정에 의거하여 본 발명의 범주에 포함됨은 분명한 사실이다.

Claims (52)

  1. 하기의 구조물로 이루어진 임팩터:
    생물학적 입자들을 포함하고 있는 유체 흐름(fluid flow)의 샘플링을 위한 하나 또는 그 이상의 흡입구들(intake apertures)로 구성된 샘플링 헤드; 및
    상기 샘플링 헤드로부터 유체 흐름의 적어도 일부를 전달받도록 작동 가능하게 연결된 임팩터 받침; 상기 임팩터 받침은 유체 흐름 속에 포함된 생물학적 입자들의 적어도 일부를 전달받기 위한 충돌 표면 및 상기 유체 흐름의 배출을 위한 아웃렛으로 구성되며;
    이때, 상기 샘플링 헤드 및 임팩터 받침은 상기 충돌 표면의 내장을 위해 통합되어 있고; 상기 임팩터는 생물학적 입자들의 샘플링 및 충돌 표면에 전달받은 상기 생물학적 입자들의 성장 과정을 상기 샘플링 헤드와 임팩터 받침의 분리 없이 수행할 수 있음.
  2. 하기의 구조물로 이루어진 임팩터:
    입자들을 포함하고 있는 유체 흐름의 샘플링을 위한 하나 또는 그 이상의 흡입구들로 구성된 샘플링 헤드; 및
    상기 샘플링 헤드로부터 유체 흐름의 적어도 일부를 전달받도록 작동 가능하게 연결된 임팩터 받침; 상기 임팩터 받침은 유체 흐름 속에 포함된 입자들의 적어도 일부를 전달받기 위한 충돌 표면 및 상기 유체 흐름의 배출을 위한 아웃렛으로 구성되며;
    이때, 상기 샘플링 헤드 및 임팩터 받침은 상기 충돌 표면의 내장을 위해 통합되어 있고, 본 발명의 장치는 상기 충돌 표면이 상기 샘플링 헤드와 임팩터 받침에 내장된 완전하게 조립된 상태로 멸균이 가능함.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 임팩터는 일회용으로 사용 후 폐기하는 것을 특징으로 하는 임팩터.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 임팩터는 청정실, 무균실 또는 의료 환경에서 생물학적 입자들을 모니터링 하는데 사용하는 것을 특징으로 하는 임팩터.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 유체는 공기 또는 하나 이상의 공정 가스들인 것을 특징으로 하는 임팩터.
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 입자는 미생물인 것을 특징으로 하는 임팩터.
  7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 충돌 표면은 상기 성장 배지의 리시빙 표면이고, 상기 임팩터 받침은 유체 흐름에 포함된 입자들을 전달받도록 위치한 성장 배지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 임팩터.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 성장 배지는 상기 임팩터 받침의 한 통합 성분으로 포함되는 페트리 디시 안에 제공되는 것을 특징으로 하는 임팩터.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 페트리 디시는 임팩터 받침과 하나의 부분으로 주조되는 것을 특징으로 하는 임팩터.
  10. 제 7항에 있어서, 상기 성장 배지는 아가 플레이트로 구성되는 것을 특징으로 하는 임팩터.
  11. 제 7항에 있어서, 상기 샘플링 헤드와 임팩터 받침은 상기 충돌 표면을 완전히 포함하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 임팩터.
  12. 제 7항에 있어서, 상기 임팩터는 샘플링 헤드 위에 상기 흡입구들을 덮을 수 있는 선택적으로 제거가 가능한 덮개를 더 포함하고, 덮개를 포함함으로써 입자들을 포함한 유체 흐름의 샘플링 전에 상기 성장 배지를 무균적으로 유지할 수 있고, 또는 입자들을 포함한 유체 흐름의 샘플링 후에라도 상기 성장 배지를 밀봉 차단할 수 있는 것을 특징으로 하는 임팩터.
  13. 제 7항에 있어서, 상기 임팩터 받침 및 샘플링 헤드는 광학적으로 투명하여 상기 성장 배지에 물리적으로 접근하지 않아도 입자들의 가시화, 광학적 탐지 및 이미징이 가능한 것을 특징으로 하는 임팩터.
  14. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 샘플링 헤드 및 임팩터 받침은 각각 독립적으로 금형 또는 주조된 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 임팩터.
  15. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 샘플링 헤드는 유체를 상기 임팩터 받침을 통해 층류 (laminar flow) 로 제공하는 것을 특징으로 하는 임팩터.
  16. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 샘플링 헤드의 흡입구들은 미리 정해진 형태로 제공되는 복수의 슬릿들 또는 구멍들로 구성되는 것을 특징으로 하는 임팩터.
  17. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 샘플링 헤드 및 임팩터 받침은 샘플링 헤드의 흡입구들로부터 미리 정해진 거리만큼 떨어진 충돌 표면을 제공하도록 연결되어 0.5 mm와 같거나 그 이상의 단면 치수(cross sectional dimension)를 가진 입자들의 적어도 50%를 포집할 수 있도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 임팩터.
  18. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 샘플링 헤드 및 임팩터 받침은 공기가 통하지 않도록 밀봉되어 있는 것을 특징으로 하는 임팩터.
  19. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 샘플링 헤드 및 임팩터 받침은 선택적으로 제거가 가능한 연동 연결(interlocking connection)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 임팩터.
  20. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 샘플링 헤드 및 임팩터 받침은 O-링 연결로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 임팩터.
  21. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 샘플링 헤드 및 임팩터 받침은 각각 독립적으로 고분자 물질로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 임팩터.
  22. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 샘플링 헤드 및 임팩터 받침은 각각 독립적으로 살균된 물질로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 임팩터.
  23. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 임팩터 받침의 아웃렛은 유체가 흡입구를 통과한 후 임팩터를 통한 유체 흐름의 방향을 변화시키기 위한 팬 또는 펌프와 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 임팩터.
  24. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 임팩터 받침, 샘플링 헤드 또는 두 가지 다의 적어도 일부분은 광학적으로 투명하여 샘플링 헤드와 임팩터 받침의 분리 없이도 충돌 표면상의 입자들을 동정할 수 있게 해 주는 것을 특징으로 하는 임팩터.
  25. 제 24항에 있어서, 상기 임팩터 받침, 샘플링 헤드 또는 두 가지 다는 광학적으로 투명하여 400 nm ~ 800 nm 의 파장을 가진 입사 광선의 50% 또는 그 이상을 투과할 수 있도록 해 주는 것을 특징으로 하는 임팩터.
  26. 제 24항에 있어서, 상기 임팩터 받침, 샘플링 헤드 또는 두 가지 다는 광학적으로 투명하여 샘플링 헤드와 임팩터 받침의 분리 없이도 충돌 표면상의 입자들의 가시화, 광학적 검출 또는 이미징을 가능하게 해 주는 것을 특징으로 하는 임팩터.
  27. 제 24항에 있어서, 상기 임팩터 받침, 샘플링 헤드 또는 두 가지 다는 광학적으로 투명하여 충돌 표면상의 살아 있는 생물학적 입자들의 양을 결정할 수 있도록 해 주는 것을 특징으로 하는 임팩터.
  28. 제 24항에 있어서, 상기 임팩터 받침, 샘플링 헤드 또는 두 가지 다는 광학적으로 투명하여 충돌 표면상의 살아 있는 생물학적 입자들의 속(genus) 또는 종(species)을 결정할 수 있도록 해 주는 것을 특징으로 하는 임팩터.
  29. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 임팩터 받침은 사용자가 임팩터를 효과적으로 핸들링하게 하기 위하여 외부 표면에 복수의 홈(grooves)을 가지는 것을 특징으로 하는 임팩터.
  30. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 임팩터 받침은 여러 개의 임팩터를 효과적으로 쌓아 놓을 수 있도록 하나 또는 그 이상의 오목한 구조물을 가지는 것을 특징으로 하는 임팩터.
  31. 하기의 단계로 이루어진, 유체 흐름으로부터 생물학적 입자를 샘플링하는 방법:
    임팩터를 이용하여 유체 흐름을 샘플링하는 단계; 이때 임팩터는 하기의 성분으로 구성되되며;
    생물학적 입자들을 포함하는 유체 흐름의 샘플링을 위한 하나 또는 그 이상의 흡입구들로 구성된 샘플링 헤드;
    상기 샘플링 헤드로부터 유체 흐름의 적어도 일부를 전달받도록 작동 가능하게 연결된 임팩터 받침; 상기 임팩터 받침은 유체 흐름 속에 포함된 생물학적 입자들의 적어도 일부를 전달받기 위한 충돌 표면 및 상기 유체 흐름의 배출을 위한 아웃렛으로 구성되고, 이때, 상기 샘플링 헤드 및 임팩터 받침은 상기 충돌 표면의 내장을 위해 통합되어 있으며; 및
    상기 충돌 표면에 전달된 생물학적 입자들의 적어도 일부를 성장시키는 단계; 이때 상기 성장 단계는 샘플링 헤드와 임팩터 받침의 분리 과정 없이도 수행이 가능함.
  32. 하기의 단계로 이루어진, 유체 흐름으로부터 생물학적 입자를 샘플링하는 방법:
    하기의 구성 성분으로 이루어진 임팩터를 제공하는 단계: 생물학적 입자들을 포함하는 유체 흐름의 샘플링을 위한 하나 또는 그 이상의 흡입구들로 구성된 샘플링 헤드; 및
    상기 샘플링 헤드로부터 유체 흐름의 적어도 일부를 전달받도록 작동 가능하게 연결된 임팩터 받침; 상기 임팩터 받침은 유체 흐름 속에 포함된 생물학적 입자들의 적어도 일부를 전달받기 위한 충돌 표면 및 상기 유체 흐름의 배출을 위한 아웃렛으로 구성된되고, 이때, 상기 샘플링 헤드 및 임팩터 받침은 상기 충돌 표면의 내장을 위해 통합되어 있으며;
    상기 임팩터를 완전하게 조립된 상태에서 멸균하는 단계. 이때 상기 충돌 표면은 멸균 과정 중에도 상기 샘플링 헤드 및 임팩터 받침과 통합된 상태로 유지된다; 본 발명의 장치는 상기 충돌 표면이 상기 샘플링 헤드와 임팩터 받침에 내장된 로 멸균이 가능하고;
    상기 임팩터를 이용하여 유체 흐름을 샘플링하는 단계. 이때 유체 속의 입자들은 상기 충돌 표면으로 전달된며; 및
    상기 충돌 표면으로 전달된 생물학적 입자들의 적어도 일부분을 성장시키는 단계; 상기 성장 단계는 상기 샘플링 헤드 및 임팩터 받침의 분리 없이 수행될 수 있음.
  33. 제 31항 또는 제 32항의 방법에 있어서, 상기 충돌 표면에 전달된 살아 있는 생물학적 입자들을 검출하는 단계를 더 포함할 수 있는 방법.
  34. 제 33항의 방법에 있어서, 상기 임팩터 받침, 샘플링 헤드 또는 두 가지 다의 적어도 일부는 광학적으로 투명하므로, 상기 샘플링 헤드 및 임팩터 받침의 분리 없이 입자들의 적어도 일부를 광학적으로 동정하는 단계를 더 포함할 수 있는 방법.
  35. 제 34항의 방법에 있어서, 상기 광학적 동정은 상기 입자들의 가시화, 광학적 검출 또는 이미징을 통해 수행할 수 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  36. 제 31항 또는 제 32항의 방법에 있어서, 상기 임팩터 받침은 유체 흐름 속의 입자들을 전달받을 수 있도록 위치한 성장 배지를 더 포함할 수 있고, 여기서 상기 충돌 표면은 상기 성장 배지의 전달 표면이 되는 것을 특징으로 하는 방법.
  37. 제 31항 또는 제 32항의 방법에 있어서, 상기 성장 단계는 미생물을 포함하는 생물학적 입자들이 육안으로 보일 때까지 혹은 광학 검출기 또는 이미징 장치로 검출 가능할 때까지 성장시키는 단계인 것을 특징으로 하는 방법.
  38. 제 31항 또는 제 32항의 방법에 있어서, 상기 성장 배지에 입자들이 접촉된 이후에는 사용자가 상기 성장 배지에 물리적으로 접촉하는 과정을 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 방법.
  39. 제 31항 또는 제 32항의 방법에 있어서, 샘플링 단계 이후 성장 배지를 밀봉할 수 있도록 흡입구들을 덮기 위한 샘플링 헤드 덮개를 구비하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  40. 제 31항 또는 제 32항의 방법에 있어서, 사용 후 폐기하는 일회용 임팩터를 이용하여 입자들을 포함하는 유체를 샘플링하는 것을 특징으로 하는 방법.
  41. 제 31항 또는 제 32항의 방법에 있어서, 청정실 또는 무균환경에서 생물학적 입자들을 모니터링하는 것을 특징으로 하는 방법.
  42. 제 31항 또는 제 32항의 방법에 있어서, 공기 또는 하나 이상의 공정 가스에서 생물학적 입자들을 모니터링하는 것을 특징으로 하는 방법.
  43. 제 31항 또는 제 32항의 방법에 있어서, 새로운 샘플러를 이용하여 상기 단계를 반복하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  44. 하기의 단계로 이루어진 임팩터 제조 방법:
    생물학적 입자들을 포함하는 유체 흐름의 샘플링을 위한 하나 또는 그 이상의 흡입구들로 구성된 샘플링 헤드를 준비하는 단계;
    상기 샘플링 헤드로부터 유체 흐름의 적어도 일부를 전달받도록 작동 가능하게 연결된 임팩터 받침을 준비하는 단계; 상기 임팩터 받침은 유체 흐름 속에 포함된 생물학적 입자들의 적어도 일부를 전달받기 위한 충돌 표면 및 상기 유체 흐름의 배출을 위한 아웃렛으로 구성되며, 이때 상기 샘플링 헤드 및 임팩터 받침은 상기 충돌 표면을 밀폐시킨 형태로 통합되어 있고; 및
    상기 임팩터를 완전하게 조립된 상태에서 멸균하는 단계. 이때 상기 충돌 표면은 상기 샘플링 헤드 및 임팩터 받침에 내장된 상태로 유지.
  45. 하기의 단계로 이루어진 임팩터 제조 방법:
    독립적인 측면 치수 및 두께 치수를 갖는 하나 또는 그 이상의 흡입구들로 구성된 샘플링 헤드를 몰딩(molding)하는 단계;
    성장 배지 저장소 및 아웃렛으로 구성된 임팩터 받침을 몰딩하는 단계, 여기서 상기 샘플링 헤드와 임팩터 받침은 상기 성장 배지 저장소를 내장하도록 디자인 되었으며; 및
    상기 몰딩된 시제품 헤드의 흡입구들의 물리적 치수가 하나 이상의 미리 정해진 내성 범위에 부합되는지를 광학적으로 검사하는 단계.
  46. 제 44항 또는 제 45항의 방법에 있어서, 상기 흡입구들은 슬릿의 형태인 것을 특징으로 하는 방법.
  47. 제 46항의 방법에 있어서, 상기 광학적 검사 단계는 각 흡입구의 측면 치수가 하나 이상의 미리 정해진 내성 범위에 부합되는지를 확인하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  48. 제 46항의 방법에 있어서, 상기 몰딩된 시제품 헤드에 대한 광학적 검사는 샘플링 헤드의 흡입구들을 영상화하기 위해 자동화된 고속 카메라를 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  49. 제 44항 또는 제 45항의 방법에 있어서, 상기 샘플링 헤드와 임팩터 받침 사이를 실링하기 위해 샘플링 헤드 또는 임팩터 받침 위에 O-링을 준비하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  50. 제 44항 또는 제 45항의 방법에 있어서, 배치 샘플링 검사를 통해 상기 몰딩된 임팩터 받침을 검사하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  51. 제 44항 또는 제 45항의 방법에 있어서, 상기 샘플링 헤드와 임팩터 받침에 성장 배지를 포함하는 성장 배지 저장소를 내장시키기 위하여 상기 성장 배지 저장소에 성장 배지를 준비하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  52. 제 45항의 방법에 있어서, 상기 샘플링 헤드와 임팩터 받침을 멸균하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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