KR20190019161A - 미생물들의 군집을 샘플링하기 위한 엔드 피팅 및 장치, 및 이를 이용한 샘플링 공정 - Google Patents

미생물들의 군집을 샘플링하기 위한 엔드 피팅 및 장치, 및 이를 이용한 샘플링 공정 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 미생물 유래의 생물학적 물질을 샘플링하기 위한 수동 장치 또는 자동화 장치의 본체에 피팅될 수 있는 엔드 피팅에 관한 것으로, 이 엔드 피팅은:
a) 미생물 유래의 생물학적 물질을 샘플링하는 수단을 포함하는 원위 자유 단부,
b) 샘플링 장치의 본체와 접촉하여 상기 본체에 상기 엔드 피팅이 부착될 수 있게 하는 근위 자유 단부를 포함하며,
상기 원위 자유 단부의 전부 또는 일부는 적어도 30%의 공극률을 갖는 섬유 재료로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

미생물들의 군집을 샘플링하기 위한 엔드 피팅 및 장치, 및 이를 이용한 샘플링 공정
본 발명의 기술 분야는 분석을 위해 겔로스 배양 배지(gelose culture medium) 상에 미생물들의 군집들을 샘플링하기 위한 장치들의 기술 분야이다. 본 발명은 보다 구체적으로 그의 원위 부분(distal part)에 폴리머 재료 샘플링 팁을 갖는 샘플링 엔드 피팅(sampling end fitting)에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이러한 종류의 엔드 피팅을 포함하는 샘플링 장치, 및 이를 이용한 샘플링 공정에 관한 것이다.
현재, 페트리 접시의 겔로스 배양 배지 상에서, 또는 임의의 다른 배지 상에서 배양된 미생물들(박테리아, 곰팡이, 효모 등)의 군집(colony)은 오스들(oeses)(또한 루프들(loops)이라고도 함), 스틱들, 튜브들, 또는 콘들과 같은 소독되거나 일회용인 도구들을 사용하여 샘플링된다.
그러나, 이러한 도구들은 모든 유형들의 미생물들을 안정적이며 효율적으로 샘플링할 수 없으며, 이는 상기 미생물들이 매우 다양한 형태들, 크기들, 견실성들(consistencies), 구조들, 또는 외관들을 가질 수 있기 때문이다.
또한, 이러한 소모품들은 MALDI-TOF 유형 질량 분석법용 플레이트들과 같은 분석 배지들 상에 샘플링된 생물학적 물질의 최적 침착을 용이하게 할 수 없다. 또한, 군집 아래의 배양 배지를 샘플링하지 않으면서 박테리아의 군집 또는 그 샘플의 일부를 샘플링할 수 있는 것이 매우 중요하다. 실제로, 이는 후속 분석들의 결과들을 변조시킬 수 있다.
분석 결과들의 품질은 채취한 샘플로부터 형성된, 생물학적 물질의 침착물(deposit)의 농도, 및 그 상에 침착된 배지에서의 균질성(homogeneity)에 달려 있다. 이는 MALDI-TOF 미생물 분석들의 경우 특히 그러하며, 이러한 분석들에서 샘플은 최적의 분석이 가능하도록 얇고 균일한 층을 형성해야 한다.
일회용이거나 불꽃에 의해 소독될 수 있는 오스들(Oeses)은 페트리 접시 상의 미생물들의 군집을 샘플링하고, MALDI-TOF 플레이트 상에 생물학적 물질을 침착시키는 데 통상적으로 사용된다. 이러한 작업은 쉽지 않으며, 약간의 손재주를 필요로 한다. 엄지 손가락과 집게 손가락 사이에 이런 종류의 도구를 파지할 때 근골격 문제들이 발생할 수 있다. 오스(oese)는 일반적으로 그의 단부로부터 멀리서 쥐어지며, 이로써 작업자의 손이 샘플을 오염시키지 않으나, 특히 몇 mm2의 크기의 작은 영역에 걸쳐 얇고 균일한 증착물을 생산해야 할 때 손의 이러한 위치는 오스(oese)의 단부에서의 움직임의 정확성을 더욱 어렵게 한다. 최종적으로, 조정된(calibrated) 주어진 양의 미생물들(일반적으로 1μL 내지 10μL)을 샘플링하도록 설계된 오스(oese)는 그의 원위에 일반적으로 1mm보다 큰 직경을 갖는 금속 또는 플라스틱 루프를 포함한다. 이러한 팁은 증착물이 형성될 표면보다 클 수 있다. 또한, (금속 또는 플라스틱) 오스(oese)의 단단한 특성은 단단한 표면 상의 얇은 균일한 층에 미생물들의 군집을 퍼뜨리는 데에 특히 적합하지 않다.
면봉들(swabs), 나무 스틱들(wooden sticks), 마이크로피펫 엔드 피팅들과 같은 다른 소모품들을 사용할 수도 있다.
따라서, 미국 특허 제 9,181,522 호는 생물학적 물질들의 무균 반송(aseptic transfer)을 위한 공정 및 장치를 기재한다. 상기 장치는 헤드 단부에 볼(ball)을 갖는 단일 크기의 하우징 엔드 피팅들용 이중-벽 챔버로 구성되며, 생물학적 물질들을 한 장소로부터 또 다른 장소로 무균 방식으로 반송하는 것을 목적으로 한다. 이러한 종류의 장치의 첫 번째 단점은 엔드 피팅들의 UV 소독을 위한 일체형 시스템, 그의 이중-벽 구조, 및 엔드 피팅들의 내부 적재 및 토출(ejection) 시스템이 비교적 복잡하게 설계되어 있다는 점이다. 이러한 복잡성은 의심의 여지없이 단위 비용, 및 그러므로 판매 가격에 영향을 미친다. 또한, 일회용 엔드 피팅의 헤드 단부에 존재하는 볼을 만드는 데 사용되는 재료는 금속 또는 폴리프로필렌 유형의 경질 재료로 만들어지며, 이는 샘플링 공정에는 적합하지 않으며, 무엇보다도 박테리아의 군집과 같은 생물학적 물질을 특히 MALDI-TOF 형 질량 분광계 분석 플레이트 상에 침작하는 데에 있어 적합하지 않다.
FR 2 668 495 문헌은 박테리아학적 사용을 위한 무균 샘플링 콘(sterile sampling cone)을 기재한다. 상기 콘은 그의 원위 부분에, 콘의 길이방향 축에 대해 축을 벗어난, 약간 절두원추형(frustoconical)인 솔리드 돌출부를 갖는다. 이러한 돌출부는 생물학적 물질의 샘플링을 가능하게 한다. 이를 위해, 하나의 특정 실시예에서, 상기 콘은 선택적 루프를 포함할 수 있다. 특정 구조의 경우에도 불구하고, 상기 문헌에 기술된 콘은 여전히 이러한 종류의 제품에 통상적으로 사용되는 재료로 이루어진다. 즉, 생물학적 물질들을 샘플링하고 침착시키는 데 적합하지 않은 단단하고 부드러운 플라스틱 물질로 이루어진다. 또한, 그의 특별한 형상은 MALDI-TOF 질량 분광계 분석 플레이트와 같은 매우 작은 영역에 걸친 박테리아의 군집과 같은, 생물학적 물질을 침착시키는 데 사용하기가 용이하지 않다.
본 출원인은 터미널 단부가 제공된 프로브를 사용하는 겔로스 배양 배지와 접촉하여 성장한 생물학적 물질 샘플의 전부 또는 일부를 샘플링하는 공정을 제안함으로써, 상기 언급된 모든 단점들의 전부 또는 일부를 이미 해결했다. 상기 샘플링 공정은 본질적으로 상기 프로브의 터미널 단부를 냉각시키는 것에 기초하며, 생물학적 물질의 샘플의 터미널 단부와의 접촉에 의해, 또는 터미널 단부에 의해 생물학적 물질 상에 가해진 압력의 인가에 의해 샘플링될 생물학적 물질의 샘플의 전부 또는 일부의 부착을 가능하게 하며, 그 뒤 프로브의 터미널 단부를 가열함으로써 생물학적 물질의 샘플의 전부 또는 일부를 방출한다. 이러한 공정은 특허 출원 WO 2012/004545에 기술되어 있다.
이러한 공정의 주된 단점은 프로브를 냉각시키기 위해 상대적으로 부피가 큰 장비를 필요로 한다는 것이며, 이는 에너지를 소비하고 높은 재정적 비용을 나타낸다.
종래 기술의 분석 결과, 사용하기 쉽고, 단순한 설계를 가지며, 샘플링 뿐만 아니라 박테리아의 군집과 같은 생물학적 물질의 침착에 또한 최적화된 물리적 특성들을 갖는 일회용 샘플링 엔드 피팅을 사용하는 생물학적 물질을 샘플링하기 위한 시스템이 존재하지 않는다.
따라서, 본 발명의 목적은, 상기한 단점들을 극복하여, 단순한 설계를 가지면서 생산하기 쉬운 생물학적 물질을 샘플링하기 위한 장치, 특히 MALDI-TOF 유형 질량 분광기 분석 플레이트 상에 놓일 때, 생물학적 물질의 정확한 샘플링 및 침착을 가능하게 하는 엔드 피팅을 제공하는 것이다.
이러한 목적은, 무엇보다도, 미생물 유래의 생물학적 물질을 샘플링하기 위해 수동 장치 또는 자동화 장치의 본체에 고정될 수 있는 엔드 피팅(end fitting)에 관한 것으로서, 상기 엔드 피팅은:
a) 상기 미생물 유래의 생물학적 물질을 샘플링하기 위한 수단을 포함하는 원위 단부(distal end); 및
b) 상기 샘플링 장치의 본체와 접촉하여 상기 본체에 상기 엔드 피팅이 부착될 수 있게 하는 근위 자유 단부(proximal free end)를 포함하며,
상기 자유 단부의 전부 또는 일부는 적어도 30%의 공극률(porosity)을 갖는 섬유 재료로 구성된다.
미생물 유래의 생물학적 물질은 기본적으로 박테리아, 효모, 또는 곰팡이로 구성된 생물학적 물질을 의미한다.
하나의 유리한 실시형태에서, 본 발명에 따른 엔드 피팅은 상기 적어도 30%의 공극률을 갖는 섬유 재료로 전체적으로 구성된다.
상기 섬유 재료는 50% 초과, 바람직하게는 70% 초과의 공극률을 갖는다.
상기 섬유 재료는 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), PET 및 폴리에틸렌 공중합체, PET/PET 폴리아미드 공중합체, 면(cotton)을 포함하는 군으로부터 선택된다.
상기 샘플링 엔드 피팅은 실질적으로 원추형 또는 절두 원추형(frustoconical)의 전체 형상을 갖는다.
그의 부분을 위해, 상기 샘플링 수단은 유리하게는 전체적으로 원통형, 절두 원추형, 또는 구형의 전체 형상을 갖는다.
본 발명의 또 다른 목적은 미생물 유래의 생물학적 물질을 샘플링하기 위한 장치에 관한 것으로, 상기 장치는:
본 발명에 따른 엔드 피팅; 및
본체(body)를 포함하며,
상기 본체는 적어도:
적어도 부분적으로 상기 장치를 파지하기 위한 영역으로서 작용하는 근위 부분(proximal part); 및
상기 엔드 피팅이 부착되는 자유 단부를 갖는 원위 부분(distal part)을 포함한다.
이러한 장치는 엔드 피팅을 토출하기 위한 시스템을 더 포함한다. 상기 토출 시스템(ejection system)은 상기 본체 내부에 배치되고, 병진 이동 가능한 로드(rod)를 포함한다.
하나의 특정 실시형태에서, 상기 로드는 푸시 버튼에 의해 병진 이동 가능하다.
본 발명의 또 다른 목적은 다음 단계를 포함하는 미생물 유래의 생물학적 물질을 샘플링하는 방법으로서, 상기 방법은:
a) 본 발명에 따른 엔드 피팅을 상기 샘플링 장치의 원위 부분 상에 위치시키는 단계;
b) 상기 엔드 피팅의 샘플링 수단을 상기 생물학적 물질과 접촉시키기 위해 배양 배지(culture medium) 상에 존재하는 상기 미생물 유래의 생물학적 물질의 군집 부근에 상기 샘플링 장치를 위치시키는 단계; 및
c) 상기 샘플링 장치를 사용하여 상기 생물학적 물질의 전체 또는 일부를 샘플링하여 상기 샘플링된 생물학적 물질이 상기 샘플링 수단에 부착되는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 목적은 생물학적 물질의 샘플로부터 MALDI-TOF형 질량 분광계 미생물 분석용 분석 플레이트를 제조하기 위한 방법으로서, 상기 방법은:
a) 본 발명에 따른 샘플링 장치의 원위 부분 상에 엔드 피팅을 위치시키는 단계;
b) 상기 엔드 피팅의 샘플링 수단을 상기 생물학적 물질과 접촉시키기 위해 배양 배지 상에 존재하는 미생물 유래의 생물학적 물질의 군집 부근에 상기 샘플링 장치를 위치시키는 단계;
c) 상기 샘플링 장치를 사용하여, 상기 생물학적 물질의 전체 또는 일부를 샘플링하여 상기 샘플링된 생물학적 물질이 상기 샘플링 수단에 부착되는 단계; 및
d) 상기 샘플링 수단을 상기 적어도 하나의 분석 영역의 표면과 접촉시킴으로써 상기 샘플링된 생물학적 물질을 MALDI-TOF형 질량 분광계 분석 플레이트의 적어도 하나의 분석 영역 상에 균일하게 침착시키는 단계를 포함한다.
미생물학적 분석은 본질적으로, 박테리아 또는 효모와 같은 미생물을 식별할 수 있을 뿐만 아니라, 임의의 항균성 마커, 독성 인자의 상기 미생물에 의한 타이핑 또는 발형의 임의의 특성을 강조할 수 있는 임의의 분석을 의미한다.
본 발명의 또 다른 목적은 미생물 유래의 생물학적 물질을 겔로스(gelose) 배양 배지 상에서 분리하는 방법으로서, 상기 방법은:
a) 본 발명에 따른 샘플링 장치의 상기 엔드 피팅의 샘플링 수단과 접촉하는 상기 생물학적 물질의 샘플을 획득하는 단계;
b) 상기 샘플링 장치를 상기 겔로스 배양 배지의 표면 부근에 위치시켜 상기 샘플링 수단이 상기 표면과 접촉하는 단계;
c) 상기 샘플링 장치를 이동시켜 샘플 샘플링 수단이 상기 배양 배지와의 접촉을 유지하면서, 상기 배양 배지의 표면 위로 이동되며, 이로써 상기 배양 배지의 상기 표면 상의 상기 샘플링 수단과 접촉하는 상기 생물학적 물질의 상기 샘플의 전부 또는 일부를 토출하는 단계를 포함한다.
하나의 특정 실시형태에서, 상기한 모든 방법들은 상기 샘플링 엔드 피팅을 방출하는 최종 단계를 더 포함한다.
상기 생물학적 물질의 샘플은 전술된 샘플링 공정에 의해 생물학적 물질의 군집으로부터 얻어질 수 있다.
대안으로, 상기 생물학적 물질의 샘플은 생물학적 물질의 현탁액으로부터 수득될 수 있다. 이러한 종류의 현탁액은 생물학적 물질의 하나 이상의 군집들을 식염수에 현탁시킴으로써 통상적으로 얻어진다. 이러한 대안에 따라, 샘플링 엔드 피팅은 상기 샘플링 수단을 구성하는 섬유 재료의 흡수력 덕분에, 상기 샘플링 수단에 의한 액체의 흡수를 가능하게 하기 위해 현탁액의 일부분에 침지된다. 상기 생물학적 물질은 상기 샘플링 수단과 접촉한다. 상기 박테리아 현탁액의 농도는 관련된 미생물의 성장 특성에 따라 당업자에 의해 결정된다. 이것은 일반적인 배경 지식의 일부이다. 마찬가지로, 생물학적 물질로 엔드 피팅을 충진하는 데 사용되는 현탁액 분획(suspension fraction)도 계획적으로 결정된다. 유리하게는 수 마이크로 리터 내지 수십 마이크로 리터이다.
본 발명의 목적들 및 이점들은 도면들을 참조하여 주어진 본 발명의 이하의 상세하며 비제한적인 설명에 비추어 보다 잘 이해될 것이다:
도 1a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 샘플링 엔드 피팅의 사시도를 나타낸다.
도 1b는 도 1a에 나타낸 엔드 피팅의 측면도를 나타낸다.
도 1c는 제 2 실시예에 따른 샘플링 엔드 피팅의 사시도를 나타낸다.
도 2a는 제 1 실시예에 따른 생물학적 물질 샘플링 장치의 측면도를 나타낸다.
도 2b는 도 2a에 나타낸 생물학적 물질 샘플링 장치의 분해된 측면도를 나타낸다.
도 2c는 도 2a에 나타낸 생물학적 물질 샘플링 장치의 본체의 사시도이다.
도 2d는 샘플링 엔드 피팅을 토출하기 위한 그의 구성에서의 도 2a에 나타낸 생물학적 물질 샘플링 장치의 측면도를 나타낸다.
도 3a는 제 2 실시예에 따른 생물학적 물질 샘플링 장치의 측면도를 나타낸다.
도 3b는 도 3a에 나타낸 생물학적 물질 샘플링 장치의 분해된 측면도를 나타낸다.
도 3c는 도 3a에 나타낸 샘플링 장치의 로드 상에 푸셔-링을 고정하기 위한 시스템의 더 큰 규모의 분해 사시도이다.
도 4a는 제 3 실시예에 따른 생물학적 물질 샘플링 장치의 측면도를 나타낸다.
도 4b는 도 4a에 나타낸 생물학적 물질 샘플링 장치의 분해 측면도이다.
도 4c는 도 4a에 나타낸 샘플링 장치의 엔드 피팅을 토출하기 위한 더 큰 규모의 메커니즘에 대한 도면이다.
도 5a는 제 4 실시예에 따른 생물학적 물질 샘플링 장치의 사시도이다.
도 5b는 도 5a에 나타낸 생물학적 물질 샘플링 장치의 분해 사시도이다.
도 5c는 샘플링 엔드 피팅을 토출하기 위한 구성에서의 도 5a에 나타낸 생물학적 물질 샘플링 장치의 사시도를 나타낸다.
도 1a에서, 제 1 실시예에 따른 엔드 피팅(end fitting)(10)이 사시도로 나타난다. 상기 엔드 피팅(10)은 도 1b의 측면도로 나타난다. 이러한 실시예에 따르면, 엔드 피팅(10)은 절두 원추형(frustoconical)의 전반적인 형상이다. 그럼에도 불구하고, 본 발명에 따른 엔드 피팅(10)은 상이한 형상으로 완전히 실현가능하다. 상기 엔드 피팅(10)은 세 부분들로 구성된다. 첫째, 실질적으로 절두원추형 형상인 원위 부분(distal part)(12). 이러한 원위 부분(12)는 샘플링 수단(14)을 수용하는 부분을 구성한다. 이를 위해, 원위 부분(12)는 샘플링 수단(14)이 위치되는 블라인드 캐비티(blind cavity)(18)가 형성되는 자유 단부(16)를 갖는다. 이를 위해, 캐비티(18)의 형상 및 샘플링 수단(14)의 형상은 상보적이어야 한다. 이상적으로, 샘플링 수단(14)의 치수들은 그의 삽입을 가능하게 하기 위해 캐비티(18)의 치수들보다 약간 작아야만 한다. 그러나, 샘플링 수단이 캐비티로부터 토출되는 것을 방지하기 위해 이들을 비교적 가깝게 하는 것이 바람직하다. 엔드 피팅(10)은 또한 절두원추형 형상이나, 원위 부분(12)보다 더 짧고 더 넓은 근위 부분(proximal part)(20)를 더 포함한다. 근위 부분(20)의 단부(22)는 자유 단부이며, 샘플링 장치의 원위 부분이 수납되는 블라인드 캐비티(24)를 포함한다.
엔드 피팅(10)은 일반적으로 피펫 엔드 피팅들을 성형하는 데 사용되는 재료들로 성형될 수 있다. 상기 물질은 예를 들어 폴리올레핀 유형의 중합체일 수 있다. 이러한 유형의 재료는 일반적으로 저렴하며, 살균될 수 있으며, 일회용 제품들의 생산에 적합하다.
샘플링 수단(14)과 관련하여, 후자를 구성하는 재료는 매우 중요하다. 실제로, 샘플링 수단은 박테리아의 군집(colony)과 같은 생물학적 물질을 샘플링하는 것뿐만 아니라 질량 분광계 분석 플레이트(mass spectrometry analysis plate)와 같은 분석 장치 상에 상기 생물학적 물질이 침착될 때 상기 생물학적 물질을 방출해야 한다는 2중의 기술적 제약이 있다. 따라서, 본 발명자들은 샘플링 수단(14)을 제조하는 데 사용된 재료의 공극률이 생물학적 물질의 샘플링 및 방출의 측면에서 우수한 성능을 달성할 수 있게 하는 필수적인 특징임을 발견했다.
더욱이, 샘플링 수단의 고유한 특징들 이상으로, 샘플링될 생물학적 물질이 박테리아의 군집일 때, 샘플링 또는 침착 도중 박테리아의 군집이 어떻게 행동하는가는 박테리아 공간마다 다를 수 있음을 명심하는 것이 중요하다. 실제로 박테리아의 군집들은 관련된 박테리아 공간에 따라 거의 응집하며(consistent), 거의 점성이 있으며(viscous), 거의 실모양(thread-like)이다. 그러므로 그의 특성들이 어떠하든지 임의의 유형의 박테리아의 군집을 조작할 수 있는 샘플링 수단을 갖추는 것이 무엇보다 중요하다.
따라서, 발명자들은 요구되는 특성들을 획득하기 위해 적어도 30%의 공극률(porosity)이 필요하다는 것을 확증했다. 이상적으로 적어도 70% 이상의 공극률은 최상의 결과들을 획득할 수 있게 한다.
물질의 공극률은 유체(액체 또는 기체)로 충진될 수 있는 고체 물질의 모든 공동들(voids)(공극들(pores))을 의미한다. 또한 공동들의 체적과 관련된 공극률 매질의 총 체적 간의 비(ratio)로 규정되는 물리적 파라미터를 공극률로 의미한다.
재료의 공극률은 다음과 같은 방식으로 측정된다:
건조한 섬유 재료 샘플이 채취된다.
샘플의 무게가 처음 측정된다.
샘플을 완전히 침지하기에 충분하도록 길게 샘플이 물 속에 침지된다.
침지된 샘플의 무게가 다시 측정된다.
물질 내에 갇혀 있는 물의 질량은 침지된 물질의 질량과 건조한 물질의 질량 간의 차를 계산하여 추론된다.
물의 단위 부피당 질량은 1에 가깝고, 이로부터 갇혀 있는 물의 체적, 및 다라서 물질의 공극들의 체적이 추론된다.
그 다음, 침지된 샘플의 체적이 측정된다.
상기에서 획득된 물질의 샘플에서 공동들에 대한 값을 침지된 샘플의 측정된 체적으로 나눔으로써 물질의 공극률의 값이 획득될 수 있다.
샘플링 수단을 제조하는 데 특히 적합한 재료들은 섬유 재료들일 수 있다. 이러한 재료들 중에는 폴리에틸렌들, 폴리에스테르들, 폴리아미드들과 같은 합성 재료들이 인용될 수 있다. 폴리에스테르들로는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)를 들 수 있다. 상기 재료들은 폴리에틸렌/PET 공중합체, 또는 다시 PET/PET 공중합체와 같은, 폴리에틸렌/폴리에스테르 공중합체들과 같은 공중합체들일 수도 있다. 상기 재료가 섬유 재료일 때, 섬유들은 단일-성분(mono-component), 또는 이중-성분(bi-component) 물질로 구성될 수 있다. 이중-성분 섬유는 예를 들어 PET 코어, 및 폴리에틸렌 외장(sheath)으로 이루어질 수 있다. 천연 섬유 재료들이 동일하게 사용될 수 있다. 이는 특히 목화 섬유들의 경우이다.
엔드 피팅의 제 2 실시예가 도 1c에 도시되어 있다. 이러한 엔드 피팅(11)은 실질적으로 원통형이거나 절두원추형인 근위 부분(13)의 세 부분들로 구성된다. 제 1 실시예와는 대조적으로, 근위 부분(13)의 자유 단부(15)는 블라인드 캐비티가 없고 막혀 있다(plugged). 실제로, 이러한 실시예에 따르면, 샘플링 장치의 원위 부분은 엔드 피팅(11) 내에 삽입되지 않게 된다. 이와는 대조적으로, 샘플링 장치의 근위 단부, 더 정확하게는 그의 근위 단부(15) 내에 삽입되는 엔드 피팅(11)이 있다. 물론, 이를 수행하기 위해, 샘플링 장치는 엔드 피팅(11)을 수용할 수 있는 자유 원위 부분을 구비해야 한다. 따라서, 샘플링 장치는 엔드 피팅(11)을 수용하기 위한 캐비티를 포함해야 하며, 그의 치수들은 근위 부분(13)의 치수들보다 약간 더 커야만 한다. 엔드 피팅(11)은 사용 후에 상기 엔드 피팅의 토출(ejection)을 가능하게 하는 플랜지(17)를 포함한다. 엔드 피팅(11)이 샘플링 장치 내에 삽입될 때, 이는 또한 어 버트먼트(abutment)로서 작용할 수 있다. 마지막으로, 엔드 피팅(11)은 제 1 실시예에 따른 엔드 피팅(10)의 경우에서와 같이 샘플링 수단(14)을 수용하기 위한 원위 부분(19)를 포함한다. 이를 위해, 단부(19)는 샘플링 수단(14)이 그 안에 위치되는 블라인드 캐비티(23)가 형성된 자유 단부(21)를 갖는다.
샘플링 엔드 피팅(11)의 변형된 실시예에 따르면, 근위 단부(13)는 원위 부분과 근위 단부 사이를 통과하는 구멍이 생성될 수 있게 하는 오리피스를 포함할 수 있다. 그런 다음, 관통-구멍 내에 위치되며, 근위 단부, 또는 심지어 양 단부들에서 오리피스의 높이에서, 엔드 피팅에 고정되는, 더 긴 샘플링 수단을 사용할 수 있다. 이러한 유형의 변형은 보다 단순한 설계로, 제조 비용이 저렴하다.
도 1a 내지 도 1c에 나타낸 샘플링 수단(14)은 원통형 형상이다. 그럼에도 불구하고, 샘플링 수단(14)은 상이한 형상일 수 있다. 따라서, 샘플링 수단의 자유 단부는 예를 들어 샘플링 및 생물학적 물질의 침착의 정확도를 더욱 향상시키기 위해 원추형일 수 있다. 또한, 엔드 피팅(14)의 자유 단부는 생물학적 물질을 샘플링하기에 적합한 임의의 다른 형상을 가질 수 있다.
본 발명의 일 변형에 따르면, 전체적으로 다공성 재료로 구성된 샘플링 엔드 피팅이 고려될 수 있다. 이러한 변형 실시예에 따르면, 샘플링 엔드 피팅은 또한 샘플링 수단을 구성한다.
본 발명의 또 다른 변형에 따라, 샘플링 수단, 샘플링 엔드 피팅, 및 샘플링 장치는 하나로 동일할 수 있다. 실제로, 다공성 샘플링 엔드 피팅이 고정되는 일회용 샘플링 장치가 고려될 수 있다. 선택적으로, 샘플링 장치는 전체적으로 다공성 재료로 이루어질 수 있다. 이를 위해, 샘플링 수단의 치수들은 용이한 파지 및 조작을 가능하게 해야 한다.
샘플링 수단과 결합된 샘플링 엔드 피팅, 또는 샘플링 수단 단독은, 샘플링 엔드 피팅과 일체형인 경우, 생물학적 물질을 샘플링하기 위한 자동화된 시스템에 사용되도록 조정될 수 있다. 이러한 유형의 시스템은 예를 들어 페트리 접시들 상에 박테리아의 군집들을 자동으로 샘플링하고, 질량 분광계 분석 플레이트들을 준비할 수 있다.
도 2a에는 제 1 실시예에 따른 샘플링 장치(30)가 도시되어 있다. 이러한 샘플링 장치(30)는 원위 부분(32), 중간 부분(34), 및 근위 부분(36)을 포함한다. 실질적으로 절두원추형인 근위 부분(32)의 기능은 본 발명에 따른 샘플링 엔드 피팅(10)을 지니는(carry) 것이다. 또한 원통형인 중간 부분(34)의 기능은 그의 사용자에 의한 샘플링 장치(30)의 파지를 가능하게 하는 것이다. 마지막으로, 근위 부분(36)은 버킷(bucket)의 일반적인 형상을 가지며, 그의 내경은 중간 부분(34)의 외경보다 약간 크고, 이로써 근위 부분은 중간 부분의 근위 단부를 부분적으로 덮을 수 있다.
도 2b는 이러한 장치의 각 구성요소가 개별적으로 나타나는 분해도로 샘플링 장치(30)를 나타낸다. 따라서, 원위 부분(32) 및 중간 부분(34)은 실제로 샘플링 장치의 본체를 구성하는 하나의 동일한 구성요소(38) 인 것으로 보인다.
도 2c에 나타낸 바와 같이, 이러한 실질적으로 원통형인 본체(38)는 중심 개구(384)와 함께 통과하는 길이방향 및 주변부 개구(382)를 갖는다. 개구들(382)은 각각 도 2b에 나타난 바와 같이 로드(rod)(40)의 블레이드(blade)(401)를 수용하도록 배열된다. 개구(384)에 관해서는, 도 2b에 나타난 바와 같이 코일 스프링(42)을 수용하도록 되어 있다. 따라서, 로드(40)는 3개의 블레이드들(401)로 주로 구성되며, 그의 베이스는 링-받침대(ring-abutment)(402)에 고정된다. 원위 부분(32)이 상기 링-받침대(402)의 개구를 통과하게 되는 동안, 링-받침대(402)가 중간 부분(34)의 원위 부분에 맞닿아 지지될 때까지 블레이드들(401)의 자유 단부들을 개구들(382) 내로 도입할 때 로드(40)는 장치(38)의 본체 내부에 위치하게 된다. 본체(38)를 덮기 위한 코일 스프링(42)의 상단이 샘플링 장치의 근위 단부(36)의 내면에 접촉하여 위치되는 동안, 본체(38)의 반대편 단부에는 코일 스프링(42)의 하단이 개구(384) 내에 수납된다. 이러한 근위 부분은, 샘플링 엔드 피팅(10)이 사용될 때, 샘플링 엔드 피팅(10)을 토출할 때 푸셔 부재로서 작용한다. 블레이드들(401)은 중간 부분(34)보다 길어서, 로드(40)가 본체(38)의 내부에 위치될 때 블레이드들(401)의 자유 상단 단부들이 개구들(382)로부터 나온다. 이러한 자유 단부들은 스프링이 제 위치에 있을 때 푸셔 부재(36)에 고정된다. 이러한 체결은 기계적일 수 있다. 따라서, 가압 부재(36)의 내벽에 형성된 개구들 내에 수납될 블레이드들(401)의 자유 단부 부근에 반경방향으로 돌출된 러그들(lugs)을 배치하는 것이 고려될 수 있다. 대안적으로, 화학 결합에 의해 블레이드들(401)의 자유 단부들을 푸셔 부재(36)의 내면에 고정시킬 수 있다.
도 2d에 나타난 바와 같이, 압력이 샘플링 장치의 길이방향 축을 따라 푸셔 부재(36) 상에 가해지면, 푸셔 부재는 본체(38) 상에서 미끄러진다. 이러한 슬라이딩 작용은 푸셔 부재(36)에 고정되고, 본체(38) 내에서 미끄러지는 로드(40)에 전달된다. 이러한 미끄러짐은 링-푸셔 부재(402)의 병진 운동에 의해 샘플링 장치의 원위 부분에서 나타난다. 링-푸셔 부재(402)가 엔드 피팅(10)의 근위 단부에 맞닿아 지지되면, 링-푸셔 부재(402)는 상기 엔드 피팅을 병진 운동으로 구동하여 샘플링 장치(30)의 원위 부분(32)으로부터 분리된다. 푸셔 부재(36)에 의해 코일 스프링(42) 상에 가해지는 압력은 코일 스프링(42)의 압축을 야기한다. 이러한 압축은 전술된 바와 같이 미끄러지는 로드(40)로 전달된다. 근위 부분(36) 상의 압력이 해제되면, 스프링(42)은 더 이상 로드(40)를 가압하지 않는 휴지 위치(rest position)로 복귀하는 경향이 있다. 이어서, 로드(40)는 또 다른 샘플링 엔드 피팅을 수용할 수 있는 원위 부분(32)을 자유롭게 하며, 병진 운동의 역방향 운동에 의해 그의 초기 위치로 돌아간다.
샘플링 장치(30)를 샘플링 엔드 피팅(10)과 함께 사용하기 위한 공정의 다양한 단계들은 다음과 같이 요약될 수 있다:
엔드 피팅(10)은 샘플링 장치의 자유 단부(32) 상에 위치된다. 이러한 단계는 적절한 지지대 상에 일반적으로 위치된 소독된 엔드 피팅에 장치를 수직으로 위치시킴으로써 일반적으로 수행된다. 그 다음, 샘플링 장치의 원위 부분(32)의 단부는 캐비티(24)의 바닥 상에 접할 때까지 엔드 피팅(10)의 근위 부분(20)의 캐비티(24) 내로 삽입된다.
미생물들의 군집과 같은 생물학적 물질을 겔로스 배지 상에 샘플링하기 위해, 샘플링 장치는 엔드 피팅의 샘플링 수단이 미생물들의 군집과 접촉하도록 배치된다. 군집의 전체 또는 일부가 샘플링된다.
샘플링된 생물학적 물질의 전부 또는 일부를 MALDI-TOF 질량 분광계 분석 플레이트의 표면과 같은 표면 상에 침착시키기 위해, 샘플링 장치는 상기 표면을 향하여 이동되어, 생물학적 물질을 담고 있는 샘플링 수단의 단부가 표면과 접촉하게 된다. 그 다음, 샘플링 장치로 작은 원형 움직임들을 수행하여 상기 표면 상에 생물학적 물질의 층을 침착시킨다.
침착물이 인가되면, 샘플링 엔드 피팅은 토출 수단(ejection means)을 작동시켜 토출되며, 빈(bin) 내에 던져진다. 도 3 내지 도 5에 나타낸 바와 같은 샘플링 장치의 경우에, 토출은 근위 부분(36) 상에 압력을 가함에 의해 수행된다.
샘플링 장치의 제 2 실시예가 도 3a 내지 도 3c에 도시되어 있다. 이러한 샘플링 장치(50)는 실질적으로 원통형인 중공체(52)로 구성된다. 이러한 본체(52)는 그의 단부에 샘플링 엔드 피팅(10)을 지니도록 의도된 실질적으로 절두원추형 형상의 자유 단부(521)를 갖는다. 이러한 자유 단부(521)는 3개의 간극 공간들(interstitial spaces)을 구획하는 3개의 핀들(도시되지 않음)에 의해 본체(52)에 고정된다. 또한, 본체(52)는 샘플링 장치가 예를 들어 펜과 같이 의복의 포켓에 부착될 수 있게 하는 부착 시스템 또는 클립(522)을 포함한다. 마지막으로, 도 3a에서, 본체(52)의 근위 단부를 빠져나가는 푸시 버튼(54)이 또한 보인다. 도 3b에서 알 수 있는 바와 같이, 푸시 버튼(54)은 본체(52) 내부에 배치된 로드(56)에 고정된다. 이러한 실질적으로 원통형인 로드(56)는 큰 스케일의 도 3c에서 클로즈업된 3개의 부착 러그들(561)로 그 단부에서 끝난다. 상기 부착 러그들(561) 사이의 중앙 공간은 도 3b에 도시된 바와 같이 코일 스프링(58)을 수용하기 위한 것이다.
로드(56)는 본체(52)의 근위 단부를 통해 본체(52) 내에 삽입되며, 코일 스프링(58)이 먼저 삽입된다. 상기 코일 스프링(58)은 핀들 및 원위 부분(521)의 상측 부분에 지지될 수 있도록 위치된다. 일단 삽입되면, 로드(56)는 스프링을 가로지르도록(straddles) 배치되어, 부착 러그들(561)이 핀들 사이에 구획된 간극 공간들을 가로질러 자유 단부(521) 둘레의 본체(52)의 베이스에 나타난다. 링(60)은 자유 단부(521) 둘레에 끼워진다. 이러한 링(60)은 부착 러그들(561)의 단부를 수용하기 위한 3개의 개구들(601)을 갖는다. 부착 러그들은 그들의 단부에 반경방향 탭들(radial tabs)(5611)을 가지며, 일단 러그들이 링(60)의 내부에 위치되면, 개구들(601) 내로 고정되어 링(60)과 로드(56)를 함께 체결하게 된다. 또는, 메커니즘을 단순화하려는 목적으로, 이러한 기계식 고정 시스템을 링에 탭이 붙어 있지 않은 러그들을 포함하는 시스템으로 대체하는 것이 전적으로 가능하다. 도 3a에 나타낸 바와 같이, 본체(52)의 상측 부분을 향하여 반발력을 로드(56) 상에 가하는 코일 스프링(58)의 작용에 의해 자유 단부(521)의 상측 부분의 높이에서 링(60)은 본체(52)에 맞닿아 지지된다.
샘플링 장치(30)의 제 1 실시예에서와 같이, 샘플링 장치의 길이방향 축을 따른 압력이 푸시 버튼(54) 상에 가해지면, 이러한 압력은 푸시 버튼(54)에 고정된 로드(56)에 전달된다. 푸시 버튼(54)은 본체(52) 내에서 미끄러져, 코일 스프링(58)을 압축시킨다. 이러한 미끄러짐은 링(60)의 병진 이동에 의해 샘플링 장치의 원위 부분에서 나타나며, 이로써 링(60)은 엔드 피팅(10)의 근위 단부 상에 지지되며, 링(60)이 샘플링 장치(50)의 원위 부분(521)으로부터 분리될 때까지 링(60)은 병진 구동된다. 로드(56)에 의해 코일 스프링(58) 상에 작용되는 압력이 해제되면, 푸시 버튼(54) 상의 압력이 해제되기 때문에, 코일 스프링(58)은 그의 휴지 위치로 다시 돌아간다. 로드(56)는 링(60)이 본체(52)에 맞닿아 지지될 때까지 스프링의 압력에 의해 역 병진 방향(reverse translation)으로 구동되어, 근위 부분(521)이 다시 접근가능되어서 또 다른 샘플링 엔드 피팅(10)을 수용할 수 있게 된다.
샘플링 장치의 제 3 실시예가 도 4a 내지 도 4c에 도시되어 있다. 이러한 샘플링 장치(70)는 실질적으로 원통형인 중공체(72)로 구성된다. 이러한 본체(72)는 그의 원위 부분에 샘플링 엔드 피팅(10)을 지니도록 의도된 실질적으로 절두원추형 형상의 자유 단부(721)를 갖는다. 이러한 자유 단부(721)는 3개의 간극 공간들을 구획하는 3개의 핀들(도시되지 않음)에 의해 본체(72)에 고정된다. 또한, 도 4b에서 볼 수 있는 바와 같이, 본체(72)의 측벽에 형성된 개구(722) 내에 삽입되게 되는 본체(72) 상에 측방향으로 위치된 푸시 버튼(74)이 도시되어 있다. 또한, 그의 상단부에서 본체(72) 내에 삽입되는 로드(76)를 포함한다. 이러한 로드(76)는 실질적으로 직사각형 단면의 일체형 근위 부분(761), 및 3개의 부착 러그들(762)로 이루어진 근위 단부로 구성된다. 원위 부분과의 계면에서, 근위 단부(761)는 푸시 버튼(74)과 연동되도록 의도된 경사진 숄더(7611)를 이러한 2개의 반대편 면들 상에 갖는다. 로드(76)는 샘플링 장치(70)의 근위 단부를 통해 샘플링 장치(70)의 본체(72) 내에 삽입된다. 일단 로드(76)가 삽입되면, 부착 러그들(762)은 자유 단부(721)를 보유하는 핀들 사이에 구획된 간극 공간들을 가로질러 상기 자유 단부(721) 둘레의 본체(72)의 베이스에서 토출된다. 링(78)은 자유 단부(721) 둘레 내로 삽입된다. 이러한 링(78)은 전술된 링(60)과 유사하며, 부착 러그들(762)의 단부들을 수용하기 위한 3개의 개구들을 포함하며, 또한 반경방향 탭들(7621)을 구비하며, 도 4c에 도시된 바와 같이 개구들과 연동되어 로드(76)를 링(78)에 고정시킨다.
푸시 버튼(74)은, 특히 경사진 숄더들(7611)의 높이에서, 로드(76)의 근위 부분(761) 둘레에 위치되고 근위 부분(761)을 가로지를 수 있도록 의도된 뒤집힌 "U"자형 단면을 갖는다. 푸시 버튼(74)은, 일단 하우징(727) 내에 위치되면, 푸시 버튼(74)이 이탈하는 것을 방지하기 위한 3개의 러그들(741)을 이러한 2개의 측방향 면들의 각각 상에 갖는다. 로드(76) 및 푸시 버튼(74)이 샘플링 장치(70)의 본체(72) 내에 위치될 때, 푸시 버튼(74)은 경사진 숄더들(7611)에 대하여 그의 원위 부분의 높이에서 지지되며, 로드(76)가 이탈하는 것을 방지한다. 푸시 버튼과 경사진 숄더들(7611) 간의 상호작용은 휴지 위치와 샘플링 엔드 피팅(10)을 토출하기 위한 위치 사이에서 로드(76)의 이동을 가능하게 한다. 실제로, 엔드 피팅(10)이 샘플링 장치(70)의 근위 단부(721) 상에 위치될 때, 샘플링 장치(70)는 링(78)에 맞닿아 지지된다. 그 후, 링(78)은 도 4a에 도시된 바와 같이 본체(72)에 대해 높은 위치에 위치된다. 그 후, 로드는 휴지 위치에 있게 되고, 푸시 버튼(74)은 다시 높은 위치에 있게 된다.
샘플링 장치(70)의 사용자가 샘플링 엔드 피팅(10)을 토출하고자 할 때, 사용자는 푸시 버튼(74) 상에 압력을 가한다. 이러한 압력은 푸시 버튼이 하우징(722) 내에서 함몰된 상태가 되도록 유도하며, 그 후 푸시 버튼은 경사진 숄더들(7611) 상에서 미끄러진다. 푸시 버튼은 측방향으로 움직일 수 없으며, 푸시 버튼이 경사진 숄더들(7611) 상에서 미끄러지는 것은 로드(76)의 본체(72)의 근위 단부를 향한 수평 병진 운동을 유도한다. 그 후, 로드는 그의 휴지 위치로부터 엔드 피팅을 토출하기 위한 그의 위치로 이동하며, 여기서 토출 링(78)은 엔드 피팅 상에 압력을 가한 후 다시 낮은 위치에 있게 되며, 이는 도 4c에 나타난 바와 같이 엔드 피팅의 토출로 이어진다.
제 4 실시예는 도 5a 내지 도 5c에 나타난다. 이러한 실시예는 샘플링 장치의 동작이 관련된 제 3 실시예와 매우 유사하다. 실제로, 도 5a 내지 도 5c에 나타낸 샘플링 장치(80)는 실질적으로 원통형인 중공체(82)로 구성된다. 이러한 본체(82)는 일체형이며, 그의 근위 부분에 실질적으로 전두원추형 형상의 자유 단부(821)를 갖는다. 이러한 단부(821)는 원형 오리피스(822)에 의해 관통된다. 이러한 오리피스는 도 1c를 참조하여 기술된 바와 같이 샘플링 엔드 피팅(11)의 인접 부분(13)을 수용하기 위한 것이다. 이러한 구성에서, 샘플링 엔드 피팅(11)은 엔드 피팅(11)의 플랜지(17)가 본체(82)의 단부(821)에 맞닿아 지지될 때까지 샘플링 장치(80)의 본체 내에서 함몰된다. 본체(82)는 또한 본체(82) 상의 측벽에 형성된 하우징(823) 내에 삽입되도록 본체(82) 상에 측방향으로 위치된 푸시 버튼(84)을 포함한다. 본체(82)는 최종적으로는 그의 상단부에 의해 본체(82) 내에 삽입되는 로드(86)를 포함한다. 이러한 로드(86)는 실질적으로 직사각형 단면의 일체형 근위 부분(861), 니플(nipple)(863)에서 끝나는 실질적으로 둥근 단면의 일체형 근위 부분(862)을 포함한다. 근위 부분(861)과 원위 부분(862) 사이의 계면에는 2개의 경사진 숄더들(8611)이 근위 부분(861)의 반대편 측면들 상에 형성된다. 이러한 숄더들(8611) 및 푸시 버튼(84)은 도 4a 내지 도 4c에 나타낸 샘플링 장치(70)를 참조하여 전술된 것과 동일한 메커니즘을 통해 연동하게 되고, 이로써 사용자가 푸시 버튼(84)을 누를 때, 사용자는 본체(82) 내의 개구 내의 로드(86)의 본체(82)의 원위 부분을 향한 병진 운동을 트리거한다. 그 다음, 니플(863)은 엔드 피팅(11)의 근위 단부(13)의 자유 단부(15)에 맞닿아 지지되게 되며, 엔드 피팅(11) 상에 압력을 가하여, 엔드 피팅(11)이 병진 운동에 의해 샘플링 장치(80)로부터 토출되게 된다. 이는 도 5c에 명확하게 도시되어 있다. 새로운 피팅(11)을 샘플링 장치(80) 상에 위치시킬 때, 오리피스(822)를 통해 본체(82) 내의 개구 내로 관통하는 근위 단부(13)는 로드(86)를 반대 방향으로 가압하게 되고, 푸시 버튼(84)은 푸시 버튼(84)과 연동하는 경사진 숄더들(8611) 덕분에 수직 병진 운동시의 움직임에 의해 상승하게 된다.
샘플링 장치의 다른 실시예들이 고려될 수 있다. 따라서, 하나의 가능한 다른 실시예에서, 엔드 피팅을 토출하도록 상기 엔드 피팅과 맞닿게 되도록 의도된 기계적 시스템이, 원위 부분에 그러나, 본체의 외측 부분 상에, 위치된다. 예를 들어, 샘플링 장치의 본체 상에서 병진 운동할 수 있는 슬리브가 샘플링 엔드 피팅과 접촉할 수 있으며, 슬리브가 사용자에 의해 이동될 때 엔드 피팅이 토출될 수 있게 한다.
샘플링 장치를 사용하여 분석할 목적으로 생물학적 물질의 샘플들을 준비하기 위한 다른 프로토콜들이 고려될 수 있다. 따라서, 일단 생물학적 물질이 샘플링되면, 생리 식염수와 같은 특수 용액(ad hoc solution)에서 생물학적 물질의 현탁액(suspension)을 제조할 수 있다. 이를 위해, 생물학적 물질을 담고 있는 샘플링 엔드 피팅을 다량의 현탁액 상태의 용액을 함유하는 튜브 내로 직접 방출할 수 있다. 그 다음, 엔드 피팅을 포함하는 튜브의 와류 교반(vortex agitation)은 섬유 물질 상에 보유된 생물학적 물질의 방출을 가능하게 할 것이다.
샘플링 장치는 또한 겔로스 배양 배지 상에서 분리(isolation)를 수행하는 데 사용될 수 있다. 이러한 분리는 본 발명에 따른 샘플링 장치로 샘플링된 군집들로부터 직접 수행될 수 있고, 이어서 겔로스 배양 배지 상에서 직접 자생(reseeded)할 수 있다. 이는 전술된 바와 같이 샘플링 장치를 사용하여 생성된 생물학적 물질의 현탁액들로부터 동일하게 제조될 수 있다.
샘플링 장치가 분리를 수행하는 데 사용될 때, 샘플링 수단은 구형 단부를 가지며, 겔로스 배양 배지에 손상을 가하게 되는 젤라틴 배양 배지에 대한 샘플링 수단의 압박을 방지하기 위해 그의 단부에서 충분한 직경을 가지는 것이 바람직하다. 적합한 직경은 예를 들어 2 내지 7 밀리미터(mm)이고, 유리하게는 2 내지 4 mm이다.
분리는, 농도가 예를 들어 107 CFU(Colony Forming Units)/mL(밀리리터)인 박테리아의 현탁액으로부터 수행될 수 있다. 이러한 농도로, 샘플링 수단을 사용하여 5 마이크로리터(㎕)의 현탁액 샘플을 사용하면 겔로스 배지 상에서 좋은 품질의 분리를 얻을 수 있다. 현탁액 5㎕는 샘플링 수단을 구성하는 물질에 의해 흡인된다. 현탁액으로 충진된 상기 샘플링 수단은, 이어서 상기 샘플링 수단이 겔로스 배양 배지에 적용될 때 상기 현탁액의 점진적인 방출을 가능하게 할 수 있다. 이러한 점진적인 방출은 샘플링 수단을 구성하는 재료의 흡수 특성으로 인해 가능하다. 결과적으로 분리 품질이 향상된다.
분리는 소위 "다이얼(dial)" 기술 또는 소위 "나선형(spiral)" 기술과 같은 전통적인 기술들에 따라 수행될 수 있다.
예:
예 1: MALDI-TOF 분석을 위한 플레이트의 준비를 위한 샘플링 엔드 피팅들이 있는 샘플링 장치의 사용
이러한 예에서 사용된 샘플링 장치는 도 2a 내지 도 2d에 나타나며, 전술되었다.
샘플링 엔드 피팅은 일회용 피펫 엔드 피팅들을 생산하기 위해 통상적으로 사용되는 플라스틱 재료로 이루어진다. 이는 2mm 직경과 6mm 길이의 원통형 샘플링 수단을 포함한다. 이는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)/PET 공중합체의 섬유들로 구성되어 있으며, Porex 사가 참조 번호 PSU-832로 시판하는 재료이다.
샘플링 장치의 본체는 폴리프로필렌으로 사출 성형된다. 샘플링 장치의 본체는 길이가 120mm이고 육각형의 반대편 면들 사이에 8.2mm 인 육각형 형상의 단면을 가지며, 이는 근골격 문제들의 위험이 없는 연필처럼 쉽게 파지할 수 있다.
샘플링 장치는 상이한 종류들의 박테리아의 군집들을 샘플링하는 데 사용되며, 이러한 군집들은 참조 번호 43041로 본 출원인에 의해 시판된 Columbia agar +5% 양 혈액(COS 세포주(COS cell line)) 배양 배지 상에서 자랐다.
샘플링된 군집들은 참조 번호 410893으로 본 출원인에 의해 시판된 일회용 MALDI-TOF 분석 플레이트 상에 48개 위치들에서 침착된다.
선택된 종들의 일부는 샘플링이 어려운 군집들을 형성하는 것으로 알려져 있다. 이는 예를 들어, Bacillus lichenformis, Klebsiella pneumoniae, Proteus mirabilis, 또는 다시 Nocardia asteroides의 경우들이다.
상기 공정은 다음 단계들에 따라 수행된다:
1. 샘플링 엔드 피팅은 샘플링 장치 상에 위치된다.
2. 샘플링 엔드 피팅에 의해 담겨진 섬유 재료로 이루어진 샘플링 수단을 군집과 접촉시킴으로써, 샘플링 장치를 사용하여, COS 세포주 유형 배양 배지 상에 박테리아의 군집이 샘플링된다.
3. 박테리아 샘플을 담고 있는 샘플링 수단을 MALDI-TOF 플레이트와 접촉시켜, 압력을 가하고, 샘플을 퍼지게 함으로써, 박테리아 샘플은 MALDI-TOF 분석 플레이트 상에 이러한 목적을 위해 제공된 48개 위치들 중 하나에서 침착된다. 샘플링 수단의 섬유 재료 상에 가해진 압력은 상기 섬유 재료 상에 잉여 샘플을 보유할 수 있게 한다. 분석을 반복하고자 할 때 분석 플레이트의 상이한 위치들에 연속 침착들을 수행하는 것이 가능하다. 이러한 다른 침착물들은 동일한 엔드 피팅을 사용하여 침착될 수 있다.
4. 모든 침착물들이 침착되면, 샘플링 엔드 피팅은 전술된 바와 같이 푸시 버튼 상에 압력을 가함으로써 빈(bin)으로 배출된다.
5. 마이크로피펫(micropipette)을 이용하여 1μL의 기질(matrix)(사용 준비가 끝난 알파시아노 4-히드록시시나믹 산(alpha cyano 4-hydroxycinnamic acid), bioMerieux 참조 번호 411071)이 생물학적 물질의 각 침착물 상에 침착된다.
6. 단계 1 내지 단계 5가 분석되고자 하는 각 군집에 대하여 반복된다,
7. 캘리브레이션 대조군(calibration control) 및 양성 대조군(positive control)으로서 사용된 E. 콜라이 ATCC 8739 균주도 단계 1 내지 단계 5에 따라 침착된다.
8. 분석 플레이트는 기질이 건조되는 데 필요한 시간 동안 저장된다.
9. 플레이트가 완전히 건조되면, 본 출원인에 의해 시판된 MALDI-TOF VITEK® MS 질량 분석기 내로 도입되고 질량 스펙트럼이 획득된다.
10. 전문가 시스템과 VITEK® MS 데이터베이스를 사용하여 스펙트럼 분석에 의해 미생물들을 확인한다.
박테리아의 동일한 군집들은 오스(oese)를 사용하여 당업자에게 잘 공지된 MALDI-TOF 분석 플레이트 제조를 위한 일반적인 방법을 사용하여 분석된다.
2개의 분석 플레이트 제조 방법들로 얻은 결과들을 표 1에 기재하고 비교하였다.
기호 "O는 양호한 품질이며, 종들(species)의 예상되는 식별을 가능하게 하는 스펙트럼을 나타낸다.
기호 "X"는 스펙트럼이 종들의 식별을 가능하게 하는 데 충분한 품질이 아니라는 것을 의미한다.
종들(Species) 오스(oese)를 사용한 참조 프로토콜 본 발명에 따른 장치를 사용한 프로토콜
B.라이케니포미스(B. lichenformis)(균주 API 0608016) X O
E. 에어로게네스(E. aerogenes)(균주 ATCC 13048) O O
E. 콜라이 (E. coli)(균주 ATCC 25922) X O
E. 페칼리스(E. faecalis)(균주 API 1006023) O O
K. 옥시토카(K. oxytoca) (균주 API 1006024) X O
K. 뉴모니애(K. pneumoniae)(균주 ATCC 13883) X O
K. 뉴모니아 오자에나에(K. pneumoniae ssp ozaenae)(균주 API 1006025) X O
N. 아스테로이테스(N. asteroids)(균주 API 1201096) O O
N. 파르시니카(N. farcinica)(균주 API 1201094) X O
P. 애루지노사(P. aeruginosa)(균주 ATCC 27853) O O
P. 미라빌리스(P. mirabilis)(균주 ATCC 12453) X O
S. 아우레우스(S. aureus)(균주 ATCC 29213) O O
S. 에피더미디스(S. epidermidis)(균주 ATCC 12228) O O
샘플들을 샘플링하고 침착하는 데 필요한 시간 16 분 12 분
표 1의 분석으로부터, 본 발명에 따른 샘플링 장치를 사용하는 프로토콜을 사용하면, 분석된 모든 종들은 VITEK® MS를 사용하여 질량 분석법으로 정확하게 확인된다.
박테리아의 군집들을 샘플링하기 위해 오스(oese)를 사용하는 종래의 프로토콜과 비교하면, 분석된 13종 중 6종만 정확하게 식별된다. 식별되지 않은 종들 중에서 대다수는 조작하기 어려운 군집들을 형성하는 것으로 알려져 있다.
특히 유리한 방식으로, 따라서 본 발명을 위한 공정은 비정형 일관성(atypical consistency)을 갖는 군집들을 형성하는 박테리아 종들의 샘플링 및 침착을 가능하게 한다.
따라서, B. 라이케니포미스(B. lichenformis) 또는 N. (farcinica)와 같은 분말형 및 크러스트-포밍(crust-forming) 종들, K. 뉴모니애(K. pneumoniae)와 같은 접착성 종들, 및 P. 미라빌리스(P. mirabilis)와 같은 겔로스(gelose) 상에서 확산되는 종들의 MALDI-TOF 질량 분석 결과들에 의해 우수한 식별을 용이하게 획득할 수 있다.
또한, 48개의 샘플들을 침착시키는 데 필요한 시간은 본 발명에 따른 샘플링 장치를 이용할 때(12 분)가 오스를 이용할 때(16 분)보다 짧다는 것이 밝혀졌다.
따라서, 본 발명을 위한 공정은 보다 인체 공학적(ergonimic)이고, 사용하기 쉽고, 더 빠르며, 종래 기술의 기준 공정보다 더 나은 결과들을 얻을 수 있게 한다.
예 2: 상이한 섬유 재료들을 사용하는 질량 분광계 분석에 의한 박테리아의 상이한 군집들의 식별 성능 비교
본 예에서, 상이한 공극률들을 갖는 복수의 섬유 재료들이, 특히 박테리아의 상이한 종들의 군집들로부터 유래하는 생물학적 물질들의 효과적인 샘플링을 가능하게 하는 성능에 대하여 테스트되었으나, MALDI-TOF 분석 플레이트 상에 균질한 침착물을 생성하는 성능에도 똑같이 적용된다. 실제로, MALDI-TOF 질량 분석법에 의한 박테리아 종들의 식별 성능은 재료의 양 또는 침착물의 균질성이 무엇이든 간에 분석 플레이트 상의 생물학적 물질의 침착물의 품질과 직접 관련이 있다.
따라서 다양한 종들을 확인하기 위해 MALDI-TOF 질량 분석이 실시되었다.
분석 프로토콜은 샘플링 장치를 포함하여, 예 1에서 기재된 것과 같다.
테스트된 재료들은 하기 표 2에 제시되어 있다:
직경
mm		 길이
mm		 건조 중량
mg		 중량 (mg)
물+재료		 V1
air mm3 		V2
tot mm3 		공극률
면(Cotton) 28 36 2412 24160 21748 22156 98%
PET/PET
copolymer PSU892
 2.5 5.9 6.1 27 21 29 74%
XA-20521-PSPE 2.1 13.4 33.9 52 18 46 39%
표 2에는 사용된 재료들의 샘플들의 치수들이 표시되어 있다. 또한, 전술된 방법에 의한 공극률의 산출을 가능하게 하는 값들도 기재되어 있다.
재료 PSU892는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 외장과 폴리에스테르 코어로 구성된 2-성분 섬유들로부터 획득된 재료이다. 이러한 종류의 재료는 POREX®사에 의해 시판된다. 또한, 특허 출원 WO-A-03/080904에 기술되어 있다.
재료 XA-20521-PS는 폴리에틸렌을 기반으로 한 재료이다. 이러한 종류의 재료는 POREX®사에 의해 NIBS라는 상품명으로 시판되고 있다.
테스트들을 수행하기 위해, 3가지의 상이한 종들의 박테리아가 사용되었다:
· 스타필로코코스 에피더미디스(Staphylococcus epidermidis)(균주ATCC 12228)
· 크렙시엘라 뉴모니애(Klebsiella pneumoniae)(균주 ATCC 13883)
· 에세리치아 콜라이(Escherichia coli)(균주ATCC 25922)
이러한 종들은 참조 번호 43041로 본 출원인에 의해 판매된 5%의 양의 혈액(COS)을 함유하는 콜롬비아 겔로스 배양 배지 상에 각각 놓였다(seeded).
각각의 종들에 대하여, 군집은 본 발명에 따른 샘플링 장치로 샘플링되고, 4가지 침착물들이 MALDI-TOF 분석 플레이트의 4개의 인접한 위치들에서 제조된다.
결과들은 하기 표 3에 제시되어 있다:
재료 종들 분석 결과 식별 퍼센테이지
PSU 892 스타필로코코스 에피더미디스(Staphylococcus epidermidis) 100 100%
100
100
100
크렙시엘라 뉴모니애(Klebsiella pneumoniae) 99.99
99.99
99.99
99.99
에세리치아 콜라이(Escherichia coli) 99.99
99.99
89.43
95.14
면 스타필로코코스 에피더미디스(Staphylococcus epidermidis) 99.99 100%
99.99
99.99
99.99
크렙시엘라 뉴모니애(Klebsiella pneumoniae) 99.99
99.99
99.99
99.99
에세리치아 콜라이(Escherichia coli) 99.48
98.41
99.76
99.91 83.33%
XA-20521-PS 스타필로코코스 에피더미디스(Staphylococcus epidermidis) 99.99
99.99
99.99
99.99
크렙시엘라 뉴모니애(Klebsiella pneumoniae) 99.99
99.99
99.99
99.99
에세리치아 콜라이(Escherichia coli) -
97.53
-
80.23
높은 공극률 값(70% 초과)을 갖는 재료들의 경우, 모든 종들이 정확하게 식별된다는 점에서 식별 성능이 우수하다는 것을 알 수 있다. 이것은 면 또는 재료 PSU 892의 경우이다.
반면에, 보다 낮은 공극률 값들을 갖는 재료들이 사용되면, 식별 성능에 영향이 있는 것으로 밝혀진다. 따라서, 39%의 공극률을 갖는 XA-20521-PS 재료의 경우, 4개의 에세리치아 콜라이의 침착물들 중 2개가 이러한 박테리아들의 식별을 가능하게 하지 않는다는 것을 알 수 있다. 따라서 식별율은 83.3%에 불과하다.

Claims (14)

  1. 미생물 유래의 생물학적 물질을 샘플링하기 위한 수동 장치 또는 자동화 장치의 본체에 피팅될 수 있는 엔드 피팅(end fitting)으로서,
    a) 미생물 유래의 생물학적 물질을 샘플링하기 위한 수단을 포함하는 원위 자유 단부(distal free end); 및
    b) 샘플링 장치의 본체와 접촉하여 상기 본체에 상기 엔드 피팅이 부착될 수 있게 하는 근위 자유 단부(proximal free end);를 포함하며,
    상기 원위 자유 단부의 전부 또는 일부는 적어도 30%의 공극률(porosity)을 갖는 섬유 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 엔드 피팅.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 30%의 공극률을 갖는 섬유 재료로 전체적으로 구성되는, 엔드 피팅.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 섬유 재료는 50% 초과, 바람직하게는 70% 초과의 공극률을 갖는, 엔드 피팅.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 섬유 재료는, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), PET 및 폴리에틸렌 공중합체, PET/PET 폴리아미드 공중합체, 면(cotton)을 포함하는 군으로부터 선택되는, 엔드 피팅.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    실질적으로 원추형 또는 절두 원추형(frustoconical)의 전체 형상을 갖는, 엔드 피팅.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    샘플링 수단은 전체적으로 원통형, 절두 원추형, 또는 구형의 형상을 갖는, 엔드 피팅.
  7. 미생물 유래의 생물학적 물질을 샘플링하는 장치로서,
    · 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 엔드 피팅; 및
    · 본체(body);를 포함하며,
    상기 본체는 적어도:
    o 적어도 부분적으로 상기 장치를 파지하기 위한 영역으로서 작용하는 근위 부분, 및
    o 상기 엔드 피팅이 부착되는 자유 단부를 갖는 원위 부분을 포함하는, 샘플링 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 엔드 피팅을 토출하기 위한 시스템을 더 포함하는, 샘플링 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    토출 시스템(ejection system)은, 상기 본체 내부에 배치되고 병진 이동 가능한 로드(rod)를 포함하는, 샘플링 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 로드는 푸시 버튼에 의해 병진 이동 가능한, 샘플링 장치.
  11. 미생물 유래의 생물학적 물질을 샘플링하는 방법으로서,
    a) 제 1 항 내지 제 6 항에 따른 엔드 피팅을, 제 7 항 또는 제 8 항에 따른 샘플링 장치의 원위 부분 상에 위치시키는 단계;
    b) 상기 엔드 피팅의 샘플링 수단을 상기 생물학적 물질과 접촉시키기 위해 배양 배지(culture medium) 상에 존재하는 상기 미생물 유래의 생물학적 물질의 군집 부근에 상기 샘플링 장치를 위치시키는 단계; 및
    c) 상기 샘플링 장치를 사용하여 상기 생물학적 물질의 전체 또는 일부를 샘플링하여 상기 샘플링된 생물학적 물질이 상기 샘플링 수단에 부착되는 단계;를 포함하는, 샘플링 방법.
  12. 생물학적 물질의 샘플로부터 MALDI-TOF형 질량 분광계 미생물 분석용 분석 플레이트를 제조하는 방법으로서,
    a) 제 1 항 내지 제 5 항에 따른 엔드 피팅을, 제 6 항 또는 제 7 항에 따른 샘플링 장치의 원위 부분 상에 위치시키는 단계;
    b) 상기 엔드 피팅의 샘플링 수단을 상기 생물학적 물질과 접촉시키기 위해 배양 배지 상에 존재하는 상기 미생물 유래의 생물학적 물질의 군집 부근에 상기 샘플링 장치를 위치시키는 단계;
    c) 상기 샘플링 장치를 사용하여 상기 생물학적 물질의 전체 또는 일부를 샘플링하여 상기 샘플링된 생물학적 물질이 상기 샘플링 수단에 부착되는 단계; 및
    d) 상기 샘플링 수단을 상기 적어도 하나의 분석 영역의 표면과 접촉시킴으로써, 상기 샘플링된 생물학적 물질을 MALDI-TOF형 질량 분광계 분석 플레이트의 적어도 하나의 분석 영역 상에 균일하게 침착시키는 단계;를 포함하는, 제조 방법.
  13. 미생물 유래의 생물학적 물질을 겔로스(gelose) 배양 배지 상에서 분리하는 방법으로서,
    a) 제 6 항 또는 제 7 항에 따른 샘플링 장치의 엔드 피팅의 샘플링 수단과 접촉하는 생물학적 물질의 샘플을 획득하는 단계;
    b) 상기 샘플링 장치를 상기 겔로스 배양 배지의 표면 부근에 위치시켜, 상기 샘플링 수단이 상기 표면과 접촉하도록 하는 단계;
    c) 상기 샘플링 장치를 이동시켜, 상기 샘플링 수단이 상기 배양 배지와의 접촉을 유지하면서 배양 배지의 표면 위로 이동되도록 하여, 상기 배양 배지의 표면 상의 샘플링 수단과 접촉하는 생물학적 물질의 샘플의 전부 또는 일부를 방출하는 단계;를 포함하는, 분리 방법.
  14. 제 11 항, 제 12 항, 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 샘플링 엔드 피팅을 토출하는 최종 단계를 더 포함하는, 제조 방법.
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