JP2005528907A - 液体試料の実地検査のための微生物用キットおよび方法 - Google Patents

液体試料の実地検査のための微生物用キットおよび方法 Download PDF

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Abstract

液体試料中の微生物濃度を現場で迅速に測定するためのキットおよび方法を提供する。キットは、液体流れから微生物を捕捉するフィルタを含む濾過デバイスを備える。第1の試薬を加えて微生物細胞を溶解し、次いで第2の試薬を加えて(同時に加えてもよい)、ルシフェリンおよびルシフェラーゼ、放射性標識または1つまたは複数のPNA標識などによって当該細胞を検出する手段を提供する。次いで、第2の試薬と溶解細胞との反応による信号をルミノメータの如き適切に選択したセンサによって検出する。

Description

本発明は、迅速な液体の微生物検査を現場(on−site)で行うためのキットおよび方法に関する。
現在、微生物量について、食品、飲料および化粧品の如き材料の調製に利用される装置を試験することが必要とされている。該装置を利用して所望の製品を調製し、それを停止し、CIP(clean−in−place)洗浄し、次いで残留微生物量について装置を試験してから次の処理バッチを開始するのが現行の慣わしである。最初に、装置を洗剤、高温水、苛性アルカリ、酵素の如き適切な洗浄剤で洗浄し、次いで低温の洗浄水で一回または数回水洗することによって仕上げをする。1つの現行の方法において、洗浄水の放出流を処理装置から採取し、微生物を保持するフィルタを介して処理する。次いで、膜に回収された微生物を培養し、測定する。好適な微生物量を求めた後に、その情報を典型的には遡及的に傾向分析に用いる。一般に、微生物測定処理に使用される膜濾過法は、処理地域から離れた実験室環境で実施される。残念なことに、処理熟練要件、施設要件および時間対結果は時間を要し、試験結果が得られる前に食品処理装置が使用される。
よって、微生物を増殖する工程を必要としない食品、飲料または化粧品処理装置あるいは任意の他の処理装置の如き材料処理装置を微生物含有量について試験するための方法を提供することが望まれることになる。加えて、処理装置の部位で行うことができる当該方法を提供することが望まれる。当該方法は、装置における微生物量を正確に測定する迅速かつ便利な手段を提供することになる。
本発明は、食品処理装置の如き材料処理装置を、装置を介して材料を処理する前に微生物接触について試験するためのキットおよび方法を提供する。
キットは、真空ポンプを必要とせずに、液体、例えば滅菌水を材料処理装置から除去するとともに、微生物を保持するフィルタを介して除去液を濾過するためのデバイスおよびサンプリングポートを備える。濾過液の単位体積あたりの微生物の数を後で求めることができるように濾過液の体積を測定する。濾過体積を変更することによって分析の感度を調整することができる。デバイスが、試料体積の極めて大きな変化(フィルタの詰まりが生じなければミリリットルから1平方メートルまでの変化)に適するように、フィルタより下流で濾過液の体積を測定する。濾過に続いて、細胞を溶解することが可能で、溶解細胞成分と反応して、蛍光の如き可測放射エネルギーを生成するための試薬をデバイスに加えて、フィルタ上に単離された微生物と接触、反応させる。反応に続いて、溶解細胞から放射された放射エネルギーを測定するために、デバイスを放射エネルギー測定装置内に配置する。次いで、この測定値を、試料中の微生物濃度を求めるために、微生物濃度の関数としての放射エネルギーの測度を示す既に作成した標準と比較する。測定値が小さくて許容可能である場合に、材料処理装置の使用を再開する。模範的な試薬は、ルスフェリンとルシフェラーゼの混合物を含み、模範的な放射エネルギー測定デバイスはルミノメータである。
本発明は、試料中の微生物濃度を求めるためのキットおよび方法を提供する。キットは、微生物試料を回収、保持するためのデバイス、ならびに回収した微生物の細胞を溶解するとともに、溶解細胞と反応して、蛍光の如きエネルギー信号を生成する試薬組成物を備える。キットは、ルミノメータの如き液体試料からの放射エネルギーを検出、測定することができるデバイスとともに利用される。
微生物試料を回収、保持するとともに、微生物試料を液体試薬組成物と反応させるための好適なデバイスは、米国マサチューセッツ州Billericaのミリポアコーポレーションから入手可能なMicroPreSure(商標)濾過デバイスで、国際出願第PCT/IBOO/01908号に記載され、国際公開第01/48142 A1号パンフレットとして公表されている。濾過によって液体試料から微生物を回収するのに適し、反応の度合を測定できる液体試料との続く反応を可能にするデバイスはいずれも本発明に適することを理解すべきである。一般に、当該デバイスは、多孔質基板に支持されたフィルタと、フィルタ用筐体と、筐体への流体入口と、筐体からの流体出口とを含む。
本発明のキットの試薬組成物は、回収した微生物細胞を溶解し、溶解細胞の1つまたは複数の組成物と反応して、目視または機械によって検出できる放射エネルギーを生成する。細胞を溶解するための好適な試薬組成物としては、洗剤、アルコール、エステル、エーテル、ならびにメタン、エタン、メチレンおよびエチレンのハロゲン化誘導体、ならびにアセトニトリル、トリメチルアミンおよび他の当該知られた溶解剤が挙げられるが、それらに限定されない。メタノールおよびエタノールは、本発明に有用な当該溶解剤の2つの例である。蛍光誘導試薬としては、溶解細胞のADPおよび/またはATPと反応して、蛍光信号を生成するルシフェリンおよびルシフェラーゼ(特開平7−213297号公報参照)、または微生物のDNAまたはRNAと反応して、検出できる放射信号を供給する放射性標識およびペプチド核酸(PNA)標識(米国特許5,773,571号明細書および国際公開第02/27036A2号パンフレット参照)が挙げられるが、それらに限定されず、微生物の存在および/または存在する微生物の種類を示すための他の知られた放射エネルギー検出システムも本発明に使用できる。既存の細胞AMPを、後にルシフェリン/ルシフェラーゼとの反応によって検出されるATPに変換するピルベートオルトホスフェートジキナーゼ(PPDK)(英国特許出願第2317892A号明細書参照)、細胞ADPを、後に蛍光試薬で検出されるATPに変換するアデニル酸キナーゼ(英国特許出願第2304892号明細書参照)、あるいは細胞ATP信号のみが検出されるように細胞の溶解前に溶液またはフィルタからあらゆる非微生物ATPを削除するATPヒドロラーゼ(米国特許第5,908,751号明細書参照)またはアデノシンホスフェートデアミナーゼ(米国特許第5,891,702号明細書参照)等の、システムのバックグラウンドノイズを低減する試薬の如き他の試薬もこのシステムに使用できる。
図面、特に図1および図2に明確に示される、加圧下で液体の試料の微生物検査を行うためのデバイス1は、一般的に中心軸を中心とした回転の対称性を有する。デバイス1は、吸入体2と、排出体3と、濾過膜4とを含む。
吸入体2は、液溜め5と、液溜め5に外部から接続されるスカート6と、スカート6から軸方向に突出する4つのラッチングタブ7とを含む。
液溜め5は、透明な端壁8と側壁9を有する。
図5を参照しながら以下に説明するように、直径に沿う1つの導管10が、スカート6の上方で側壁9から外方向に突出し、内部で雄型ルアーコネクタを受けるように構成された雌型ルアーコネクタを構成し、導管10の内部の通路が壁9内に設けられた開口11によって持続され、この開口は端壁8に隣接している。
後に図2、図3および図6を用いてより詳細に説明するように、側壁9は、封止部13の一部を形成する縁における端壁8と反対側の末端で終端し、溝14がこの効果により壁9の硬質部分に設けられている。
スカート6は、溝14と導管10の間の液面位置において、側壁9の外側により液溜め5に接続されている。スカート6は、円錐台形の壁15と円筒形の壁16とを有し、壁15の小径端によって壁9に接続されている。壁15と16の接続は、壁15の大径端によってなされる。
各々のラッチングタブ7は、軸方向に関して対称的な台形の形の概観を有し、タブ7の自由端18を形成する側面が、このタブをスカート6に接続させる側面、より厳密には壁16の縁に平行し、タブ7は、スカート6との接続部とその自由端との間で徐々に狭まっている。
各タブ7のいずれの側面にも、縁からの特定の距離にわたって、ノッチ17が壁16内に設けられている。
各タブ7は、その自由端18から、真直の、いわゆる軸方向に平行な内面19を、面19がそこから内方向および壁16の方向に傾斜する上反角20まで有している。
各タブ16の外面21は、外方向および壁16の方向に傾斜している。面21は、面18と、面21と、その面22が縁を構成する外部ショルダ24と、面21に対して内方向に傾いた面25との間に位置する溝23とを接続する横方向配向面22との間に伸びる。面25は、壁16の外面の連続体を含む。
図4を見ればより明確に理解できるように、排出体3は、円形テーブル30と、テーブル30のまわりのステップに配置されたスカート31とを有する。
後者は、主部は平坦であるが、外側に向くわずかな斜面を有する面44によってスカート31から反対側で区切られた環状の側壁32を有する。
壁32の内周は、主部が凹状で、面32に対して、スカート31の方へ軸方向に傾いた面35によって、面33側で区切られた壁34に接続され、面35の周囲と面33の内周とがわずかに円錐台形の面36によって接続されている。
壁34は、その内部通路が出口開口38によって壁34内に伸びる導管37に中央接続されている。同心排出管38が、面35から壁34内に配置されている。半径方向に配向した管(不図示)が管39と同じ深さで設けられ、これらの管は勿論出口開口38内に開き、面35に対して開けられた壁34に設けられた管によって排出される液体がそこを流れる。
壁32と34の間の接続部に環状リブ40が配置されている。リブ40は、スカート31の側で、壁32および34に対して突出している。リブは、V形の輪郭においてその自由端に向かって先細りになるため、この末端が鋭縁を構成する。
テーブル30は、一端によって壁32に接続される環状の側壁41を有し、他端がスカート31に接続される。スカート31は、横方向に配向した環状の壁42と、軸方向に配向した円筒状の壁43とを有し、壁42は、その末端の1つによって壁41に接続され、他端によって壁43に接続される。
壁42では、壁41の近隣に、4つの開口部44が設けられ、それらの間にラッチングタブ7の間の空間と同じ角度の空間を有し、すなわち互いに90°の角度を隔てて配置されている。開口部44は、タブ7の最大の輪郭に対応する輪郭を有するため、タブ7はそれぞれの開口部44を通ることができる。
各開口部44は、反対側をテーブル30から突出する軸方向に配向した歯45によって外側で仕切られている。各々の歯45は、溝23の深さに対応する高さに突出し、その厚さは溝23の幅より小さく、壁43から各々の歯45を隔てる距離は、ショルダ24の厚さより大きい(図5を参照)。
各開口部44の液面において、壁43は、壁43の高さのおよそ3分の2の高さに伸び、ラッチングタブ7の幅のおよそ2倍の幅に伸びる、角が丸まった長方形の全体形状を有するノッチ48を有する。
壁43は、それぞれが2つの連続的なノッチ46の間の中間に配置された4つのノッチ47をも有し、ノッチ47は、その最大高さが壁43の高さの3分の1にほぼ相当する丸形を有する。
排出体3は、一定の厚さを有し、2つの対向面が面35と同じ形で、その直径および厚さが面36の直径および厚さと同じである多孔質パッド48をも有する(図4に示されていない)。
図1および図2に明確に示されているように、濾過体2と排出体3と膜4を集成するときは、膜4を吸入体2の液溜め5の側壁9の縁と、排出体3の円形テーブル30の壁32の面33との間に保持する。濾過体2と排出体3をラッチングタブ7およびスカート31によって互いに固定し、図5からより具体的にわかるように相互に配置させる。
壁42の歯45はタブ7の溝23に嵌まり、このタブのショルダ24は、壁43と歯45の間に位置する空間に嵌まるため、ショルダ24と歯45の協働によってスカート31におけるタブ7の固定が極めて強くなり、濾過体2と排出体3を互いに引き離そうとする比較的大きな力に耐えることが可能である。
タブ7の末端18は壁43の自由端に対して窪んでいるため、排出体3を下にしてデバイス1を面に置いたときに、そのスカート31によってデバイス1がこの面に支えられ、このためタブ7に力が加わらないため、タブ7が偶発的に壊れる危険性がない。
図2に見られるように、デバイス1を組み立てるときに、封止部13、より具体的にはそのクッションが、図6に示されるこの封止部のオフロード形態に比べて、強く圧縮される。封止部13はT形の全体的な輪郭を有し、その縦方向の枝が、溝14に挿入されるように設計されたリブ50を形成し、その横方向の枝が、膜4と接触するように設計されたクッション51を形成する。クッション51の自由端は、2つの環状縁53を解放することを可能にする中央溝穴52を有し、クッション51と膜4の最良の協働を可能にする。リブ50とクッション51の接続は、内側の真直面によってなされ、外側には斜面54が存在する。斜面54は、壁9の硬質部分の末端の外周の面取り縁55に対応し、この面取り縁は、クッション51を、主に内側、すなわち膜4および液溜め5によって区切られた室に向かって流れるように水平方向に含有することを可能にする。
吸入体2は、封止部13を除き、比較的硬質で透明なプラスチックの成形によって得られ、次いでこの部分にエラストマーで構成された封止部13を成形するが、この重ね成形は、ここに示される例では二重射出によって行われる。図4に示されている排出体3のこの部分は多孔質パッド48を含む。
デバイス1を組み立てるために、排出体3と膜4を同心配置する。吸入体2は、ラッチングタブ7と開口部44の位置を合わせて、排出体3に直面している。タブ7が、傾斜路として作用する傾斜面21によってわずかに屈曲する開口部44に嵌め合わされるように、吸入体2は排出体3の方へ強く押される。加えられた力は、ショルダ24の面22が、タブ7のバネによって、移動に際する押し込みの最後に歯45に重なることを可能にする。タブ7とスカート31の間の遊びが完全に吸収されるように、封止部13が緩む。次いで、封止部13の弾力を圧縮し、それにより確保された固定を維持する。封止部を圧縮状態に維持することによって、膜4と壁9の縁との間に優れた密封性が提供され、膜4と面33の反応によってさらに優れた密封性が提供される。
壁16の内面は、壁41の外面に接触する追加的な厚さ(図3)の局所的領域を有し、壁41はこれらの面の間に横方向のくさび割を提供し、これらの面は類似の形を有し、より一般的には吸入体2と排出体3の間に位置する。このようにしてデバイス1を組み立てると、それを梱包し、酸化エチレンの如き気体、または放射線照射によって滅菌することが可能である。組み立てたデバイス1を梱包し、滅菌する前に、導管10および37のそれぞれに栓を装備する。
デバイス1を使用するときは、導管10を遮断する栓および導管37を遮断する栓40aを除去し、次いで例えば、図7に示すように、雄型ルアーチップ61を有するサンプリングコネクタ60を使用して、導管10を加圧下で液体源に接続する。チップ61を導管10の通路に挿入し、コネクタ60のバルブ62を操作することで、液溜め5および膜4によって形成された室を大気圧と装置内部の液圧との中間の圧力(液体を槽の底からサンプリングする場合の数psiから、液体を加圧管からサンプリングする場合の数バールまで)、例えば3バールに加圧する。コネクタ60は、食品処理導管の如き導管60aと流体連通する。膜4を通ることによって液溜め5に入る液体は、多孔質パッド48上に支えられる。膜4を通った液体は、管39によって開口38に導かれる。液体は導管37によりデバイス1から出る。試料に必要な体積が膜4を通ったときを判断するために、導管37から液体を回収するために、目盛容器71をデバイス1の下に配置するのが好ましい。
所望の測定体積に達すると、バルブ62を閉鎖し、デバイス1をコネクタ60から取り外す。次いで、デバイスの下で密封可能なシリンジまたはハンド真空ポンプまたは他の真空生成装備品を排出ユニットの下の所定の位置に配置する。次に、出口開口38を介する吸入によって、液溜め5にまだはっきりと存在する液体を排出する。
壁43に設けられたノッチ47は、そのうちの2つが図8に示されている互いに90度隔てた4つの位置において、デバイス1に対してポンプまたはシリンジ64を正確に配置することを可能にする。
図8に示されるように、サンプリング後にデバイス1に残留する液体を真空フラスコで除去することもできる。例示される真空フラスコ71は、首の高さにおいて図示されていない方法で真空ポンプに接続された管73を有し、首の最上部において、中央開口75が設けられた軟質の栓74を有するガラス体72を有し、フラスコ71は、実際に広く認められるタイプのものである。デバイス1を単に栓74の上に置き、管37を開口75に嵌め合わせ、リブ40を栓74の最上部で支持する。リブ40の先細りの輪郭を考慮すれば、後者は栓74を局所的に変形させ、密封性を与えて、残留する液体を吸い出すことを可能にする。
デバイス1に残留する液体がそこから除かれると、液体をフラスコ71から除去し、導管37を栓40aで密栓する。上述のように細胞を溶解し、溶解細胞と反応することが可能な試薬76をアンプル77に封入する。中空チップ78を壊して、導管10に挿入する。アンプル77を重力で支えるのではなく、圧搾して、試薬76を容器5に供給して、その存在により所望の反応を行うのが好ましい。次いで、ルミノメータなどの透明な面8を介して、反応によって生成された放射エネルギー(蛍光)を測定する。
微生物細胞を保持するのに使用できるフィルタは、単に目的などに応じて業界で広く使用されているフィルタである。典型的には、公称孔径が0.2μmと1.2μmの間の任意のフィルタが本発明に有用である。しかし、十分な流速を維持したいときは、公称孔径が約0.45ミクロンのフィルタが好ましい。これらは、セルロースエステル、再生セルロース、PVDF、PES、ナイロン等を含むが、それらに限定される様々な材料で構成されうる。当該フィルタは、Durapore(登録商標)PVDFフィルタ、S−Pak(商標)HA、HC、AOおよびSO混合セルロースエステルフィルタおよびExpress(登録商標)およびExpress(登録商標)Plus PES非対称フィルタの如き様々な商品名で、マサチューセッツ州Billericaのミリポアコーポレーションから市販されている。
システムに対するさらなる有用なパラメータは、システムの様々な成分から発生し、例えばルミノメータによる溶解細胞の読取り値に干渉しうるバックグラウンド蛍光またはノイズのレベルを最小にするように、蛍光の小さいデバイスまたはフィルタ用材料を選択することを含む。
上述したように、ATP、DNAのような試薬と競合する非微生物細胞および/またはそれらの成分を除去するための試薬を加えることも有用である。例えば、哺乳動物の細胞を選択し、溶解し、酵素で処理して、アデノシントリホスファターゼを含むが、それに限定されない酵素を加水分解するATPの如き、それらの細胞内のATPを分解または除去し、次いでフィルタを洗浄工程にかけてから、微生物細胞を溶解することが、非微生物細胞汚染が把握されるか、または疑われるときに本発明に有用であり、より真実性のある結果を導く方法である、米国特許第6,465,201号明細書を参照されたい。
フィルタと照明センサの間の距離を最小にすることは、システムの光学的検出を最大にするため好ましい。同様に、照明センサと同一または同様の表面積および構成の濾過領域を有することは、フィルタの領域上に存在するが、センサの検出領域内に存在しない微生物によるあらゆる損失信号の可能性を低減または排除するため好ましい。
本発明に有用なデバイスを示す正面図である。 図1のデバイスを示す断面正面図である。 図1および図2と類似の図であるが、吸入体のみを示す図である。 図1および図2と類似の図であるが、排出体のみを示す図である。 図2の右下に位置する部分を示す拡大図である。 図1のデバイスの封止部を示す部分断面図である。 本発明に利用されるサンプリングデバイスを、検査対象液をサンプリングするのに使用する方法を示す断面正面図である。 本発明の使用形態を示す部分断面図である。

Claims (14)

  1. 放射エネルギー検出器と併用して液体試料中の微生物濃度を迅速に測定する、現場で使用するキットであって、
    (a)加圧下での大量試料の連続濾過に好適な装置であって、入口と、出口と、前記入口と前記出口の間に配置された膜フィルタを支持する手段と、微生物を保持するためのフィルタを支持する手段に取りつけられたフィルタと、透明な上面と、筐体を周囲の大気から密封する手段とを有する筐体を備えた装置と、
    (b)微生物細胞を溶解するための第1の反応物と、溶解細胞と反応して放射エネルギーを生成するための第2の反応物とを含む試薬組成物を収容するための少なくとも1つの容器と、
    (c)フィルタ装置を試薬に接触させる時間の測定、全反応時間の測定、ならびに予め設定した許容値と比較して放射エネルギーを表し、読取り時に環境の放射線による読取り汚染から濾過デバイスを保護する手段を含む、放射エネルギーの検出および測定を行う携帯式装置とを備えたキット。
  2. 前記第1の反応物および前記第2の反応物を収容する2つの容器を含む請求項1に記載のキット。
  3. 前記フィルタは、多孔質パッドに支持されている請求項1に記載のキット。
  4. 前記フィルタは多孔質パッドに支持され、前記筐体は前記多孔質パッドの下に排出管を含み、前記排出管は前記出口に開く請求項1に記載のキット。
  5. 前記第1の反応物は、洗剤、アルコール、エステル、エーテルと、メタン、エタン、メチレンおよびエチレンのハロゲン化誘導体と、アセトニトリル、トリメチルアミンと、ならびにそれらの混合物よりなる群から選択され、前記第2の反応物は、ルシフェリンおよびルシフェラーゼ、放射性標識および1つまたは複数のPNA標識よりなる群から選択される請求項1に記載のキット。
  6. 前記第1の反応物は、洗剤、メタノールおよびエタノールよりなる群から選択され、前記第2の反応物は、ルシフェリンおよびルシフェラーゼである請求項1に記載のキット。
  7. 前記第1の反応物は、洗剤、メタノールおよびエタノールよりなる群から選択され、前記第2の反応物は、1つまたは複数のPNA標識である請求項1に記載のキット。
  8. 液体試料中の微生物濃度を測定する方法であって、
    入口と、出口と、前記入口と前記出口の間に配置された膜フィルタを支持する手段と、膜フィルタを支持する前記手段に取りつけられた膜フィルタと、透明な上面と、筐体を周囲の大気から密封し、前記液体試料中の微生物を前記膜フィルタ上に隔離する手段とを有する筐体を備えた装置に液体試料を通すこと、
    微生物細胞を溶解するための第1の反応物と、溶解細胞と反応して、放射エネルギーを生成するための第2の反応物とを備えた試薬組成物を導入すること、および
    第1の反応物および第2の反応物を含む前記筐体、前記大気を密封し、前記筐体からの放射エネルギーを測定することを含む方法。
  9. 前記第1の反応物は、洗剤、アルコール、エステル、エーテルと、メタン、エタン、メチレンおよびエチレンのハロゲン化誘導体と、アセトニトリル、トリメチルアミンと、ならびにそれらの混合物よりなる群から選択され、前記第2の反応物は、ルシフェリンおよびルシフェラーゼ、放射性標識および1つまたは複数のPNA標識よりなる群から選択される請求項8に記載の方法。
  10. フィルタは、センサの活性検出面とほぼ同じ大きさおよび構成を有する請求項1に記載のデバイス。
  11. 微生物細胞を溶解する前に微生物細胞以外のあらゆる細胞を除去することをさらに含む請求項8に記載の方法。
  12. 微生物細胞以外のあらゆる細胞を選択的に溶解し、酵素でその内容物を分解し、フィルタを洗浄して分解内容物を除去することによって、微生物細胞を溶解する前に微生物細胞以外のあらゆる細胞を除去することをさらに含む請求項8に記載の方法。
  13. 装置は低レベルの蛍光を有する請求項1に記載のデバイス。
  14. 装置は、第2の試薬と反応することが可能な低レベルの物質を有する請求項1に記載のデバイス。
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