JP2003130827A - サンプルの増殖を検出するために、光熱分光学を用いて、サンプルバイアル内の気体の濃度を光学的にモニターするシステムおよび方法 - Google Patents
サンプルの増殖を検出するために、光熱分光学を用いて、サンプルバイアル内の気体の濃度を光学的にモニターするシステムおよび方法Info
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- JP2003130827A JP2003130827A JP2002186919A JP2002186919A JP2003130827A JP 2003130827 A JP2003130827 A JP 2003130827A JP 2002186919 A JP2002186919 A JP 2002186919A JP 2002186919 A JP2002186919 A JP 2002186919A JP 2003130827 A JP2003130827 A JP 2003130827A
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- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/171—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated with calorimetric detection, e.g. with thermal lens detection
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- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
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- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 光熱分光学を用いて、少なくとも１つの容器
内の媒体の濃度をモニターするシステムおよび方法。 【解決手段】 システムおよび方法のそれぞれは、容器
内の場所に向けて第１のエネルギー信号を放出するよう
に構成される。第１のエネルギー信号は、媒体が第１の
エネルギー信号を吸収して、第１のエネルギー信号の吸
収が媒体の一部の屈折率を変える波長にほぼ等しい波長
を有する。システムおよび方法のそれぞれはまた、第２
のエネルギー信号を媒体の一部に向けて放出して、第１
のエネルギー信号によって、前記一部の屈折率が変わる
ように構成された第２のエネルギー放出装置と、媒体の
一部を通過する第２のエネルギー信号の一部を検出する
ように構成された検出器とを使用する。さらに、第２の
エネルギー信号の検出された一部を分析して、容器内の
媒体の濃度に基づいて、容器内のサンプルの量を判定す
るように構成された信号分析器を使用する。
内の媒体の濃度をモニターするシステムおよび方法。 【解決手段】 システムおよび方法のそれぞれは、容器
内の場所に向けて第１のエネルギー信号を放出するよう
に構成される。第１のエネルギー信号は、媒体が第１の
エネルギー信号を吸収して、第１のエネルギー信号の吸
収が媒体の一部の屈折率を変える波長にほぼ等しい波長
を有する。システムおよび方法のそれぞれはまた、第２
のエネルギー信号を媒体の一部に向けて放出して、第１
のエネルギー信号によって、前記一部の屈折率が変わる
ように構成された第２のエネルギー放出装置と、媒体の
一部を通過する第２のエネルギー信号の一部を検出する
ように構成された検出器とを使用する。さらに、第２の
エネルギー信号の検出された一部を分析して、容器内の
媒体の濃度に基づいて、容器内のサンプルの量を判定す
るように構成された信号分析器を使用する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、サンプルの増殖の
有無を検出するために、光熱分光学（ｐｈｏｔｏｔｈｅ
ｒｍａｌ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）を用いて、サン
プルバイアル内の気体濃度を光学的にモニターするため
のシステムおよび方法に関する。より詳細には、本発明
は、二酸化炭素などの気体を、サンプルバイアル内で励
起して、サンプルバイアル内に気体レンズを生成するた
めに使用されるダイオードレーザなどの励起源、および
光が気体レンズによって屈折する程度を計測する検出器
に気体レンズを通して光を放射し、サンプルバイアル内
の微生物の増加を表わすサンプルバイアル内の気体濃度
を判定する、別のダイオードレーザなどのインタロゲー
ション源（ｉｎｔｅｒｒｏｇａｔｉｏｎ ｓｏｕｒｃ
ｅ）とを使用するシステムおよび方法に関する。
有無を検出するために、光熱分光学（ｐｈｏｔｏｔｈｅ
ｒｍａｌ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）を用いて、サン
プルバイアル内の気体濃度を光学的にモニターするため
のシステムおよび方法に関する。より詳細には、本発明
は、二酸化炭素などの気体を、サンプルバイアル内で励
起して、サンプルバイアル内に気体レンズを生成するた
めに使用されるダイオードレーザなどの励起源、および
光が気体レンズによって屈折する程度を計測する検出器
に気体レンズを通して光を放射し、サンプルバイアル内
の微生物の増加を表わすサンプルバイアル内の気体濃度
を判定する、別のダイオードレーザなどのインタロゲー
ション源（ｉｎｔｅｒｒｏｇａｔｉｏｎ ｓｏｕｒｃ
ｅ）とを使用するシステムおよび方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】多くの医療診断は、血液サンプルなどの
体液サンプルが、患者から採取され、増殖培地で培養さ
れ、その後、患者の病気の原因であると考えられている
病原体の存在が調べられることを必要とする。増殖培地
は、細菌、ウィルス、マイコバクテリア、哺乳類の細胞
または同様なものなどの病原体が、その存在が検出でき
るような十分な数に増殖可能な栄養を提供する。
体液サンプルが、患者から採取され、増殖培地で培養さ
れ、その後、患者の病気の原因であると考えられている
病原体の存在が調べられることを必要とする。増殖培地
は、細菌、ウィルス、マイコバクテリア、哺乳類の細胞
または同様なものなどの病原体が、その存在が検出でき
るような十分な数に増殖可能な栄養を提供する。
【０００３】病原体は、十分に多くの数に増殖して、視
覚的に検出できる場合もある。例えば、培養の一部は、
顕微鏡スライド上に置かれ、関心のある病原体の存在を
検出するために視覚的に調べられる。
覚的に検出できる場合もある。例えば、培養の一部は、
顕微鏡スライド上に置かれ、関心のある病原体の存在を
検出するために視覚的に調べられる。
【０００４】別法として、病原体または他の有機体（ｏ
ｒｇａｎｉｓｍ）の存在は、増殖中の微生物によって発
せられる副産物の存在を検出することによって、間接的
に検出できる。例えば、哺乳類の細胞、昆虫の細胞、バ
クテリア、ウィルス、マイコバクテリアおよび菌など
の、ある微生物は、増殖およびライフサイクル（ｌｉｆ
ｅ ｃｙｃｌｅ）中に酸素を消費する。微生物の数が、
サンプル培養において増えるにつれ、微生物は当然より
多くの酸素を消費する。さらに、これら酸素を消費する
有機体は、通常、代謝副産物として二酸化炭素を放出す
る。したがって、存在する有機体の数が増えるにつれ
て、有機体が集合的に放出する二酸化炭素の量が同様に
増加する。
ｒｇａｎｉｓｍ）の存在は、増殖中の微生物によって発
せられる副産物の存在を検出することによって、間接的
に検出できる。例えば、哺乳類の細胞、昆虫の細胞、バ
クテリア、ウィルス、マイコバクテリアおよび菌など
の、ある微生物は、増殖およびライフサイクル（ｌｉｆ
ｅ ｃｙｃｌｅ）中に酸素を消費する。微生物の数が、
サンプル培養において増えるにつれ、微生物は当然より
多くの酸素を消費する。さらに、これら酸素を消費する
有機体は、通常、代謝副産物として二酸化炭素を放出す
る。したがって、存在する有機体の数が増えるにつれ
て、有機体が集合的に放出する二酸化炭素の量が同様に
増加する。
【０００５】有機体がサンプル内に存在するかどうかを
判定するために、サンプル内の二酸化炭素の存在を検出
するいくつかの方法が存在する。例えば、Ｂｅｃｔｏｎ
Ｄｉｃｋｉｎｓｏｎ ａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙ製のＢ
ａｃｔｅｃ（登録商標）９０５０として公知の装置は、
二酸化炭素がサンプル内に存在するかどうかを判定する
ために、指示薬の色の変化を検出する。すなわち、各サ
ンプルは、二酸化炭素の存在下で反応して色を変える化
学物質を有する指示薬媒体を含む各サンプルバイアル内
に収集される。サンプルバイアルが装置内に装填される
と、光センサは、サンプルバイアル内の指示薬媒体の色
を検出する。サンプルが二酸化炭素を放出する有機体を
含む場合、指示薬媒体の反射強度、または、蛍光強度
は、二酸化炭素の存在に応じて変化する。したがって、
光センサは、この強度の変化を検出し、その後、装置
は、サンプルバイアル内に含まれるサンプルに有機物が
存在することを操作者に示す。サンプル内の二酸化炭素
の変化を検出することによって、サンプル内の有機物の
存在を検出するための装置の他の例は、米国特許第４，
９４５，０６０号、第５，１６４，７９６号、第５，０
９４，９５５号および第５，２１７，８７６号に記載さ
れており、これら特許のそれぞれの全内容を参照により
本明細書に組み込む。
判定するために、サンプル内の二酸化炭素の存在を検出
するいくつかの方法が存在する。例えば、Ｂｅｃｔｏｎ
Ｄｉｃｋｉｎｓｏｎ ａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙ製のＢ
ａｃｔｅｃ（登録商標）９０５０として公知の装置は、
二酸化炭素がサンプル内に存在するかどうかを判定する
ために、指示薬の色の変化を検出する。すなわち、各サ
ンプルは、二酸化炭素の存在下で反応して色を変える化
学物質を有する指示薬媒体を含む各サンプルバイアル内
に収集される。サンプルバイアルが装置内に装填される
と、光センサは、サンプルバイアル内の指示薬媒体の色
を検出する。サンプルが二酸化炭素を放出する有機体を
含む場合、指示薬媒体の反射強度、または、蛍光強度
は、二酸化炭素の存在に応じて変化する。したがって、
光センサは、この強度の変化を検出し、その後、装置
は、サンプルバイアル内に含まれるサンプルに有機物が
存在することを操作者に示す。サンプル内の二酸化炭素
の変化を検出することによって、サンプル内の有機物の
存在を検出するための装置の他の例は、米国特許第４，
９４５，０６０号、第５，１６４，７９６号、第５，０
９４，９５５号および第５，２１７，８７６号に記載さ
れており、これら特許のそれぞれの全内容を参照により
本明細書に組み込む。
【０００６】別法として、酸素を消費する微生物の存在
を検出するために、二酸化炭素の存在を検出する代わり
に、関心のあるサンプルにおける酸素濃度の消耗を検出
することが可能である。こうしたシステムにおいて、サ
ンプルバイアルは、バイアル内の酸素濃度が変わる時に
その色または蛍光が変わる指示薬を含む。この色または
蛍光の変化は、サンプル内の酸素を消費する有機体によ
って、サンプル内の酸素が消耗されつつあることの指標
を技師に提示する装置によって検出できる。この酸素検
出技術を使用する装置は、米国特許第５，５６７，５９
８号に記載されており、その全内容を参照により本明細
書に組み込む。
を検出するために、二酸化炭素の存在を検出する代わり
に、関心のあるサンプルにおける酸素濃度の消耗を検出
することが可能である。こうしたシステムにおいて、サ
ンプルバイアルは、バイアル内の酸素濃度が変わる時に
その色または蛍光が変わる指示薬を含む。この色または
蛍光の変化は、サンプル内の酸素を消費する有機体によ
って、サンプル内の酸素が消耗されつつあることの指標
を技師に提示する装置によって検出できる。この酸素検
出技術を使用する装置は、米国特許第５，５６７，５９
８号に記載されており、その全内容を参照により本明細
書に組み込む。
【０００７】酸素を消費する有機体の存在はまた、関心
のあるサンプルを含む密封されたサンプルバイアル内の
圧力の変化を検出することによっても検出できる。すな
わち、閉じられたサンプルバイアル内の酸素が、酸素を
消費する有機体によって消耗される時、密封されたサン
プルバイアル内の圧力が変化する。さらに、圧力は、有
機体が二酸化炭素を放出する時にサンプルバイアルにお
いて変化する。したがって、こうした有機体の存在は、
閉じられたサンプルバイアル内の圧力変化を監視するこ
とによって、検出できる。サンプルバイアル内の圧力変
化を検出することのできる装置は、米国特許第４，１５
２，２１３号、第５，３１０，６５８号、第５，８５
６，１７５号、第５，８６３，７５２号に記載されてお
り、これら特許のそれぞれの全内容を参照により本明細
書に組み込む。
のあるサンプルを含む密封されたサンプルバイアル内の
圧力の変化を検出することによっても検出できる。すな
わち、閉じられたサンプルバイアル内の酸素が、酸素を
消費する有機体によって消耗される時、密封されたサン
プルバイアル内の圧力が変化する。さらに、圧力は、有
機体が二酸化炭素を放出する時にサンプルバイアルにお
いて変化する。したがって、こうした有機体の存在は、
閉じられたサンプルバイアル内の圧力変化を監視するこ
とによって、検出できる。サンプルバイアル内の圧力変
化を検出することのできる装置は、米国特許第４，１５
２，２１３号、第５，３１０，６５８号、第５，８５
６，１７５号、第５，８６３，７５２号に記載されてお
り、これら特許のそれぞれの全内容を参照により本明細
書に組み込む。
【０００８】上述した技術はそれぞれ、酸素または二酸
化炭素自体のほかに指示薬の状態または条件の変化を検
出することによって、サンプルバイアル内の酸素または
二酸化炭素の存在を検出することに留意されたい。例え
ば、ある技術は、指示薬の色の変化を検出し、一方、他
のものは、圧力変化を示す隔壁の移動などの物理的な変
化を検出する。したがって、これらの技術は、例えば、
指示薬自体が不正確である場合に、誤った結果を受けや
すい可能性がある。
化炭素自体のほかに指示薬の状態または条件の変化を検
出することによって、サンプルバイアル内の酸素または
二酸化炭素の存在を検出することに留意されたい。例え
ば、ある技術は、指示薬の色の変化を検出し、一方、他
のものは、圧力変化を示す隔壁の移動などの物理的な変
化を検出する。したがって、これらの技術は、例えば、
指示薬自体が不正確である場合に、誤った結果を受けや
すい可能性がある。
【０００９】したがって、こうした誤りを避けるため
に、検出プローブまたはセンサを、直接、サンプルバイ
アル内に挿入し、二酸化炭素または酸素の存在を直接検
出することが可能である。サンプル内の二酸化炭素の存
在を直接検出する装置は、米国特許第４，９７１，９０
０号に記載されており、その全内容を参照により本明細
書に組み込む。しかし、このプローブ技術は、センサま
たはプローブがサンプルを含んだサンプルバイアル内に
直接挿入されることを必要とする侵襲的な（ｉｎｖａｓ
ｉｖｅ）技術である。この技術は、プローブがサンプル
内に存在する有機体によって汚染されうるために、有害
である可能性がある。さらに、プローブがバイアルに対
して挿入されるか、または、除去される時、有害となる
可能性のある有機物が大気中に逃げ、これにより、通
常、装置の周辺にいる技師または他の者を危険にさらす
可能性がある。
に、検出プローブまたはセンサを、直接、サンプルバイ
アル内に挿入し、二酸化炭素または酸素の存在を直接検
出することが可能である。サンプル内の二酸化炭素の存
在を直接検出する装置は、米国特許第４，９７１，９０
０号に記載されており、その全内容を参照により本明細
書に組み込む。しかし、このプローブ技術は、センサま
たはプローブがサンプルを含んだサンプルバイアル内に
直接挿入されることを必要とする侵襲的な（ｉｎｖａｓ
ｉｖｅ）技術である。この技術は、プローブがサンプル
内に存在する有機体によって汚染されうるために、有害
である可能性がある。さらに、プローブがバイアルに対
して挿入されるか、または、除去される時、有害となる
可能性のある有機物が大気中に逃げ、これにより、通
常、装置の周辺にいる技師または他の者を危険にさらす
可能性がある。
【００１０】したがって、指示薬の状態の変化を検出す
ることを必要とせずに、また、侵襲的な検出器またはプ
ローブを使用することなく、例えば、二酸化炭素の存在
を検出できる技術が開発されてきた。ある技術において
は、赤外光が、関心のあるサンプルを含んだサンプルバ
イアルを通して照射される。サンプルバイアルを通過す
る赤外光は、赤外線検出器によって検出される。二酸化
炭素は、ある波長範囲内の赤外光を吸収するため、サン
プルバイアル内にいくらかの二酸化炭素が存在する場
合、その特定の波長範囲内の赤外光が二酸化炭素によっ
て吸収され、これにより、赤外線検出器によって検出さ
れない。赤外線検出器からの信号を分析して、サンプル
バイアル内に放出された赤外光の一部が吸収され、これ
により赤外線検出器によって検出されないかどうかを判
定する。いくらかの吸収が起こった場合、該装置は二酸
化炭素がサンプルバイアル内に存在していること、した
がって、二酸化炭素を生成する有機体が存在しているら
しいことの指標を提供する。このタイプの技術を実施す
る装置の例は、米国特許第５，１５５，０１９号、第
５，４８２，８４２号および第５，４２７，９２０号に
記載されており、それぞれの全内容を参照により本明細
書に組み込む。
ることを必要とせずに、また、侵襲的な検出器またはプ
ローブを使用することなく、例えば、二酸化炭素の存在
を検出できる技術が開発されてきた。ある技術において
は、赤外光が、関心のあるサンプルを含んだサンプルバ
イアルを通して照射される。サンプルバイアルを通過す
る赤外光は、赤外線検出器によって検出される。二酸化
炭素は、ある波長範囲内の赤外光を吸収するため、サン
プルバイアル内にいくらかの二酸化炭素が存在する場
合、その特定の波長範囲内の赤外光が二酸化炭素によっ
て吸収され、これにより、赤外線検出器によって検出さ
れない。赤外線検出器からの信号を分析して、サンプル
バイアル内に放出された赤外光の一部が吸収され、これ
により赤外線検出器によって検出されないかどうかを判
定する。いくらかの吸収が起こった場合、該装置は二酸
化炭素がサンプルバイアル内に存在していること、した
がって、二酸化炭素を生成する有機体が存在しているら
しいことの指標を提供する。このタイプの技術を実施す
る装置の例は、米国特許第５，１５５，０１９号、第
５，４８２，８４２号および第５，４２７，９２０号に
記載されており、それぞれの全内容を参照により本明細
書に組み込む。
【００１１】赤外光検出技術は、汚染の可能性を減ずる
ために、侵襲的な検出器またはプローブを使用する上述
の技術と比較して利点を有する。さらに、赤外光技術
は、指示薬の変化を検出する代わりに二酸化炭素の存在
を直接検出するために、より正確な結果が得られる。し
かし、赤外光技術はある欠点を有する。例えば、二酸化
炭素は、ある広い範囲の波長の赤外光を吸収し、その赤
外光はまた、他の気体によって吸収される可能性があ
る。したがって、バイアル内の二酸化炭素以外の気体が
赤外光のいくらかを吸収する場合、装置は、二酸化炭素
が存在することの誤った指示を提供する可能性がある。
したがって、これまで参照した特許に記載されている赤
外光技術の正確さは、いくぶん制限される。
ために、侵襲的な検出器またはプローブを使用する上述
の技術と比較して利点を有する。さらに、赤外光技術
は、指示薬の変化を検出する代わりに二酸化炭素の存在
を直接検出するために、より正確な結果が得られる。し
かし、赤外光技術はある欠点を有する。例えば、二酸化
炭素は、ある広い範囲の波長の赤外光を吸収し、その赤
外光はまた、他の気体によって吸収される可能性があ
る。したがって、バイアル内の二酸化炭素以外の気体が
赤外光のいくらかを吸収する場合、装置は、二酸化炭素
が存在することの誤った指示を提供する可能性がある。
したがって、これまで参照した特許に記載されている赤
外光技術の正確さは、いくぶん制限される。
【００１２】したがって、培養サンプル内の酸素または
二酸化炭素の存在を検出し、これにより、サンプル内の
酸素を消費する、または、二酸化炭素を生成する有機物
の存在を検出するための、改良された非侵襲システムお
よび方法に対する必要性が存在する。
二酸化炭素の存在を検出し、これにより、サンプル内の
酸素を消費する、または、二酸化炭素を生成する有機物
の存在を検出するための、改良された非侵襲システムお
よび方法に対する必要性が存在する。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、サン
プルの増殖の存在を検出するためにサンプルバイアル内
の気体の濃度を光学的にモニターする、改良されたシス
テムおよび方法を提供することである。
プルの増殖の存在を検出するためにサンプルバイアル内
の気体の濃度を光学的にモニターする、改良されたシス
テムおよび方法を提供することである。
【００１４】本発明の別の目的は、光熱分光学を用い
て、サンプルバイアル内の酸素または二酸化炭素などの
気体の濃度あるいは液体または固体の濃度をモニター
し、これにより、モニターされた濃度に基づいてサンプ
ルバイアル内の微生物増殖を検出するシステムおよび方
法を提供することである。
て、サンプルバイアル内の酸素または二酸化炭素などの
気体の濃度あるいは液体または固体の濃度をモニター
し、これにより、モニターされた濃度に基づいてサンプ
ルバイアル内の微生物増殖を検出するシステムおよび方
法を提供することである。
【００１５】本発明の別の目的は、各サンプルを含む多
数のサンプルバイアルを収容し、培養し、光熱分光学に
よって、サンプルバイアルのそれぞれの媒体の濃度を光
学的にモニターして、それぞれのモニターされた濃度に
基づいてバイアル内のサンプル増殖の存在を検出するこ
とができるシステムおよび方法を提供することである。
数のサンプルバイアルを収容し、培養し、光熱分光学に
よって、サンプルバイアルのそれぞれの媒体の濃度を光
学的にモニターして、それぞれのモニターされた濃度に
基づいてバイアル内のサンプル増殖の存在を検出するこ
とができるシステムおよび方法を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】これら、および他の目的
は、少なくとも１つの容器内の媒体の濃度をモニターす
るシステムおよび方法を提供することによって実質的に
達成される。媒体は、酸素または二酸化炭素などの気体
あるいは固体または液体であってもよい。システムおよ
び方法のそれぞれは、容器内の場所に向けて第１のエネ
ルギー信号を放射するように構成されたレーザまたは任
意の他の適切なタイプの光放射装置などのエネルギー放
射装置を使用する。第１のエネルギー信号は、媒体が第
１のエネルギー信号を吸収して、第１のエネルギー信号
の吸収が媒体の一部の屈折率を変えるような波長とほぼ
等しい波長を有する。
は、少なくとも１つの容器内の媒体の濃度をモニターす
るシステムおよび方法を提供することによって実質的に
達成される。媒体は、酸素または二酸化炭素などの気体
あるいは固体または液体であってもよい。システムおよ
び方法のそれぞれは、容器内の場所に向けて第１のエネ
ルギー信号を放射するように構成されたレーザまたは任
意の他の適切なタイプの光放射装置などのエネルギー放
射装置を使用する。第１のエネルギー信号は、媒体が第
１のエネルギー信号を吸収して、第１のエネルギー信号
の吸収が媒体の一部の屈折率を変えるような波長とほぼ
等しい波長を有する。
【００１７】システムおよび方法のそれぞれはまた、媒
体または隣接する媒体の一部の屈折率が第１のエネルギ
ー信号によって変わるときに、媒体の一部に向けて第２
のエネルギー信号を放出するように構成された第２のエ
ネルギー放出装置、ならびに媒体または隣接する媒体の
一部を通過する第２のエネルギー信号の一部を検出する
ように構成された検出器を使用する。システムおよび方
法のそれぞれは、さらに、容器内の媒体の濃度に基づい
て容器内のサンプルの量を決定するために、第２のエネ
ルギー信号の検出部分を分析するように構成された信号
分析器を使用する。特に、信号分析器は、第２のエネル
ギー信号の検出部分を分析して、サンプルが媒体を消費
または放出する有機物を含むかどうかを判定することが
できる。
体または隣接する媒体の一部の屈折率が第１のエネルギ
ー信号によって変わるときに、媒体の一部に向けて第２
のエネルギー信号を放出するように構成された第２のエ
ネルギー放出装置、ならびに媒体または隣接する媒体の
一部を通過する第２のエネルギー信号の一部を検出する
ように構成された検出器を使用する。システムおよび方
法のそれぞれは、さらに、容器内の媒体の濃度に基づい
て容器内のサンプルの量を決定するために、第２のエネ
ルギー信号の検出部分を分析するように構成された信号
分析器を使用する。特に、信号分析器は、第２のエネル
ギー信号の検出部分を分析して、サンプルが媒体を消費
または放出する有機物を含むかどうかを判定することが
できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態による、サンプ
ル培養における微生物の増殖を検出するシステム１００
を図１に示す。図示のように、システム１００は、中央
コンピュータ１０４に接続される複数の培養および計測
モジュール１０２を含む。中央コンピュータ１０４は、
モジュール１０２によって行われる計測のタイミングと
同様に培養温度および時間を制御でき、モジュール１０
２によって得られるデータの読取り値を収集し、また、
分類できる。システム１００はまた、中央コンピュータ
１０４によって制御することができ、培養および計測モ
ジュール１０２によって得られるデータの読取り値を印
刷するための、プリンタ１０６のようなデータ出力装置
を含むことができる。
ル培養における微生物の増殖を検出するシステム１００
を図１に示す。図示のように、システム１００は、中央
コンピュータ１０４に接続される複数の培養および計測
モジュール１０２を含む。中央コンピュータ１０４は、
モジュール１０２によって行われる計測のタイミングと
同様に培養温度および時間を制御でき、モジュール１０
２によって得られるデータの読取り値を収集し、また、
分類できる。システム１００はまた、中央コンピュータ
１０４によって制御することができ、培養および計測モ
ジュール１０２によって得られるデータの読取り値を印
刷するための、プリンタ１０６のようなデータ出力装置
を含むことができる。
【００１９】培養および計測モジュール１０２のさらに
詳細は、図２および図３に示される。図示のように、こ
の例における各培養および計測モジュール１０２は、ハ
ウジング１０８および矢印Ａに沿う方向へ、ハウジング
１０８の内部または外部へスライドできる２つの棚１１
０を含む。各棚１１０は、複数の開孔１１２を含み、開
孔のそれぞれは、サンプルバイアル１１４を収容するよ
うに構成されている。開孔１１２は、図示するように、
複数の行および列に配置され、各棚１１０は、任意の実
用的な数の開孔を有することができる。例えば、開孔１
１２は、９つの行に配置され、各行に９つの列を有し、
したがって、全部で棚１１０当たり８１の開孔１１２と
することができる。
詳細は、図２および図３に示される。図示のように、こ
の例における各培養および計測モジュール１０２は、ハ
ウジング１０８および矢印Ａに沿う方向へ、ハウジング
１０８の内部または外部へスライドできる２つの棚１１
０を含む。各棚１１０は、複数の開孔１１２を含み、開
孔のそれぞれは、サンプルバイアル１１４を収容するよ
うに構成されている。開孔１１２は、図示するように、
複数の行および列に配置され、各棚１１０は、任意の実
用的な数の開孔を有することができる。例えば、開孔１
１２は、９つの行に配置され、各行に９つの列を有し、
したがって、全部で棚１１０当たり８１の開孔１１２と
することができる。
【００２０】培養サンプルが培養および計測モジュール
１０２によって分析される時、培養サンプルは、サンプ
ルバイアル１１４内に配置され、サンプルバイアル１１
４は、培養および計測モジュール１０２の各開孔１１２
に装填される。サンプルバイアル１１４は、この例にお
いては閉じられたサンプルバイアルである。培養および
計測モジュール１０２は、さらに、キーボード、バーコ
ードリーダ、あるいは技師が培養および計測モジュール
１０２、中央コンピュータ１０４、またはその両方内の
メモリに格納されているデータベースにサンプルに関連
する情報を入力することを可能にする任意の他の適切な
インタフェースを含むことができる。情報は、例えば、
患者情報、サンプルタイプ、サンプルバイアル１１４が
装填される開孔１１２の行および列などを含むことがで
きる。
１０２によって分析される時、培養サンプルは、サンプ
ルバイアル１１４内に配置され、サンプルバイアル１１
４は、培養および計測モジュール１０２の各開孔１１２
に装填される。サンプルバイアル１１４は、この例にお
いては閉じられたサンプルバイアルである。培養および
計測モジュール１０２は、さらに、キーボード、バーコ
ードリーダ、あるいは技師が培養および計測モジュール
１０２、中央コンピュータ１０４、またはその両方内の
メモリに格納されているデータベースにサンプルに関連
する情報を入力することを可能にする任意の他の適切な
インタフェースを含むことができる。情報は、例えば、
患者情報、サンプルタイプ、サンプルバイアル１１４が
装填される開孔１１２の行および列などを含むことがで
きる。
【００２１】各培養および計測モジュール１０２は、さ
らに移動可能なモニターアセンブリ１１６を含み、移動
可能なモニターアセンブリは、光熱分光学として公知の
技術を使用して、サンプルバイアル１１４内の媒体の内
容物をモニターできる。光熱分光学の原理は、「Ｐｈｏ
ｔｏｔｈｅｒｍａｌ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ Ｍｅ
ｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ａｎａｌｙｓ
ｉｓ」（Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ，Ｉｎ
ｃ．、１９９６）と題するＳｔｅｐｈｅｎ Ｅ．Ｂｉａ
ｌｋｏｗｓｋｉによる刊行物に概ね記載されており、そ
の全内容を参照により本明細書に組み込む。
らに移動可能なモニターアセンブリ１１６を含み、移動
可能なモニターアセンブリは、光熱分光学として公知の
技術を使用して、サンプルバイアル１１４内の媒体の内
容物をモニターできる。光熱分光学の原理は、「Ｐｈｏ
ｔｏｔｈｅｒｍａｌ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ Ｍｅ
ｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ａｎａｌｙｓ
ｉｓ」（Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ，Ｉｎ
ｃ．、１９９６）と題するＳｔｅｐｈｅｎ Ｅ．Ｂｉａ
ｌｋｏｗｓｋｉによる刊行物に概ね記載されており、そ
の全内容を参照により本明細書に組み込む。
【００２２】移動可能なモニターアセンブリ１１６の詳
細を、図４〜９を参照して以下に説明する。図示のよう
に、モニターアセンブリ１１６は、センサヘッドハウジ
ング１１８を含み、ハウジング１１８は、複数のレーザ
１２２と１２４および検出器１２６を含むセンサアセン
ブリ１２０を収容し、その詳細は、以下で説明される。
細を、図４〜９を参照して以下に説明する。図示のよう
に、モニターアセンブリ１１６は、センサヘッドハウジ
ング１１８を含み、ハウジング１１８は、複数のレーザ
１２２と１２４および検出器１２６を含むセンサアセン
ブリ１２０を収容し、その詳細は、以下で説明される。
【００２３】センサヘッドハウジング１１８は、垂直軸
１２８に移動可能に取り付けられ、当業者によって理解
されるように、例えば、モータおよびプーリ機構（図示
せず）または任意の他のタイプの機構によって、垂直軸
１２８に沿って「Ｙ」方向に移動可能である。さらに図
示するように、垂直軸１２８は、水平軸１３０に移動可
能に取り付けられ、当業者によって理解されるように、
例えば、モータおよびプーリ機構（図示せず）または任
意の他のタイプの機構によって、水平軸１３０に沿って
「Ｚ」方向に移動可能である。図３に示されるように、
モニターアセンブリ１１６は、２つの棚１１０の間のモ
ジュール１０２に取り付けることができ、センサアセン
ブリ１２０は、さらに詳細に以下で説明されるように、
両方の棚１１０のサンプルバイアル１１４から読取り値
を取得できる。
１２８に移動可能に取り付けられ、当業者によって理解
されるように、例えば、モータおよびプーリ機構（図示
せず）または任意の他のタイプの機構によって、垂直軸
１２８に沿って「Ｙ」方向に移動可能である。さらに図
示するように、垂直軸１２８は、水平軸１３０に移動可
能に取り付けられ、当業者によって理解されるように、
例えば、モータおよびプーリ機構（図示せず）または任
意の他のタイプの機構によって、水平軸１３０に沿って
「Ｚ」方向に移動可能である。図３に示されるように、
モニターアセンブリ１１６は、２つの棚１１０の間のモ
ジュール１０２に取り付けることができ、センサアセン
ブリ１２０は、さらに詳細に以下で説明されるように、
両方の棚１１０のサンプルバイアル１１４から読取り値
を取得できる。
【００２４】図７および図８でさらに詳細に示されるよ
うに、センサアセンブリ１２０は、センサヘッドハウジ
ング１１８に、移動可能に取り付けられ、センサアセン
ブリ１２０は、当業者によって理解されるように、モー
タおよびギアまたはプーリ機構（図示せず）あるいは任
意の他のタイプの機構によって、「Ｘ」軸に沿ってセン
サヘッドハウジング１１８内に引き込むことができる。
図８に示されるように、センサアセンブリ１２０は、さ
らに、センサヘッドハウジング１１８の別の側から延在
するように、「Ｘ」方向に沿って移動できる。
うに、センサアセンブリ１２０は、センサヘッドハウジ
ング１１８に、移動可能に取り付けられ、センサアセン
ブリ１２０は、当業者によって理解されるように、モー
タおよびギアまたはプーリ機構（図示せず）あるいは任
意の他のタイプの機構によって、「Ｘ」軸に沿ってセン
サヘッドハウジング１１８内に引き込むことができる。
図８に示されるように、センサアセンブリ１２０は、さ
らに、センサヘッドハウジング１１８の別の側から延在
するように、「Ｘ」方向に沿って移動できる。
【００２５】モニターアセンブリ１１６の動作は、以下
に図３〜９を参照して説明する。これまでに簡潔に説明
したように、中央制御器１０４（図１を参照）またはモ
ジュール１０２内の制御器（図示せず）は、センサアセ
ンブリ１２０の延伸と同様にセンサヘッドハウジング１
１８および垂直軸１２８の動きを制御できるため、一対
のレーザ１２２と１２４および１つの検出器１２６は、
図９に概念的に示すように、棚１１０の１つの開孔１１
２内に装填された、関心のあるサンプルバイアル１１４
の首部の両側に配置される。この例では、レーザ１２２
は、二酸化炭素の吸収波長帯域である２００４ｎｍ、ま
たは約２００４ｎｍの波長を有する光子を発するダイオ
ードレーザ（励起レーザビーム）である。レーザ１２２
は、例えば、中央制御器１０４またはモジュール１０２
内の制御器の制御下で、図示のように、基準電圧源１３
２および交流電圧源１３４によって励起される。
に図３〜９を参照して説明する。これまでに簡潔に説明
したように、中央制御器１０４（図１を参照）またはモ
ジュール１０２内の制御器（図示せず）は、センサアセ
ンブリ１２０の延伸と同様にセンサヘッドハウジング１
１８および垂直軸１２８の動きを制御できるため、一対
のレーザ１２２と１２４および１つの検出器１２６は、
図９に概念的に示すように、棚１１０の１つの開孔１１
２内に装填された、関心のあるサンプルバイアル１１４
の首部の両側に配置される。この例では、レーザ１２２
は、二酸化炭素の吸収波長帯域である２００４ｎｍ、ま
たは約２００４ｎｍの波長を有する光子を発するダイオ
ードレーザ（励起レーザビーム）である。レーザ１２２
は、例えば、中央制御器１０４またはモジュール１０２
内の制御器の制御下で、図示のように、基準電圧源１３
２および交流電圧源１３４によって励起される。
【００２６】レーザ１２２から放出される光子が二酸化
炭素分子に当たり、二酸化炭素分子によって吸収される
時、熱エネルギーがバイアル１１４の周囲の雰囲気へ放
出される。熱エネルギーは、二酸化炭素分子の付近の気
体分子を加熱し、局所空気密度が減少する。この密度が
減少すると、結果として、バイアル１１４内の大気の屈
折率ｎＤが減少する。バイアル１１４の首部の大気の屈
折率ｎＤのこの局所的な減少によって、光を屈折させる
ことができる気体レンズ１３６が生成される。
炭素分子に当たり、二酸化炭素分子によって吸収される
時、熱エネルギーがバイアル１１４の周囲の雰囲気へ放
出される。熱エネルギーは、二酸化炭素分子の付近の気
体分子を加熱し、局所空気密度が減少する。この密度が
減少すると、結果として、バイアル１１４内の大気の屈
折率ｎＤが減少する。バイアル１１４の首部の大気の屈
折率ｎＤのこの局所的な減少によって、光を屈折させる
ことができる気体レンズ１３６が生成される。
【００２７】レーザ１２２が励起されて、バイアル１１
４の首部に気体レンズ１３６を形成する一方、第２のレ
ーザ１２４が、例えば、中央制御器１０４またはモジュ
ール１０２内の制御器の制御下で、電圧源１３８によっ
て励起される。この実施例において、レーザ１２４は、
６５０ｎｍ、または約６５０ｎｍの波長で光子（インタ
ロゲーションレーザビーム：ａｎ ｉｎｔｅｒｒｏｇａ
ｔｉｏｎ ｌａｓｅｒｂｅａｍ）を放出するダイオード
レーザである。光子は、図示のように、励起レーザ１２
２から放出された励起レーザビームとバイアル１１４の
首部に含まれる気体の交点に向けられる。レーザ１２４
から放出されるインタロゲーションレーザビームは、上
述した光熱作用によって形成された気体レンズ１３６に
当たるため、インタロゲーションレーザビームは、気体
レンズ１３６によって焦点がぼけるか、または、屈折す
る。気体混合物内の二酸化炭素濃度が増加すると、形成
された気体レンズ１３６は、インタロゲーションレーザ
ビームに対してより大きな屈折作用を及ぼすであろうこ
とに留意されたい。すなわち、低い濃度の二酸化炭素
は、より小さな屈折作用を有するレンズ１３６を形成す
る。したがって、インタロゲーションレーザビームは、
より小さく屈折する。しかし、高い濃度の二酸化炭素
は、より大きな屈折作用を有するレンズ１３６を形成す
る。したがって、インタロゲーションレーザビームは、
より大きく屈折する。光学レンズまたは空間フィルタリ
ングなどの、図示しないインタロゲーションビーム経路
に対する改良は、気体レンズの屈折作用の大きさを増す
ために適用されてもよい。
４の首部に気体レンズ１３６を形成する一方、第２のレ
ーザ１２４が、例えば、中央制御器１０４またはモジュ
ール１０２内の制御器の制御下で、電圧源１３８によっ
て励起される。この実施例において、レーザ１２４は、
６５０ｎｍ、または約６５０ｎｍの波長で光子（インタ
ロゲーションレーザビーム：ａｎ ｉｎｔｅｒｒｏｇａ
ｔｉｏｎ ｌａｓｅｒｂｅａｍ）を放出するダイオード
レーザである。光子は、図示のように、励起レーザ１２
２から放出された励起レーザビームとバイアル１１４の
首部に含まれる気体の交点に向けられる。レーザ１２４
から放出されるインタロゲーションレーザビームは、上
述した光熱作用によって形成された気体レンズ１３６に
当たるため、インタロゲーションレーザビームは、気体
レンズ１３６によって焦点がぼけるか、または、屈折す
る。気体混合物内の二酸化炭素濃度が増加すると、形成
された気体レンズ１３６は、インタロゲーションレーザ
ビームに対してより大きな屈折作用を及ぼすであろうこ
とに留意されたい。すなわち、低い濃度の二酸化炭素
は、より小さな屈折作用を有するレンズ１３６を形成す
る。したがって、インタロゲーションレーザビームは、
より小さく屈折する。しかし、高い濃度の二酸化炭素
は、より大きな屈折作用を有するレンズ１３６を形成す
る。したがって、インタロゲーションレーザビームは、
より大きく屈折する。光学レンズまたは空間フィルタリ
ングなどの、図示しないインタロゲーションビーム経路
に対する改良は、気体レンズの屈折作用の大きさを増す
ために適用されてもよい。
【００２８】さらに図９に示されるように、検出器１２
６、この実施例の場合、シリコン光検出器は、気体レン
ズ１３６を通過した、屈折した、インタロゲーションレ
ーザビームを受信する。検出器１２６によって出力され
た光電流は、トランスインピーダンス（ｔｒａｎｓｉｍ
ｐｅｄｅｎｃｅ）増幅器１４０に入力され、増幅器１４
０の出力は、ロックイン（ｌｏｃｋ−ｉｎ）増幅器１４
２に入力される。励起レーザ１２２の変調波形を表す、
基準電圧源１３２によって供給される基準電圧もまた、
ロックイン増幅器１４２に入力され、ロックイン増幅器
は、検出された、屈折したインタロゲーションレーザビ
ームに対して、比較的劣悪な信号対雑音比を受け入れる
ことができる。ロックイン増幅器１４２の出力は、ディ
スプレイ１４４に提示され、ディスプレイは、バイアル
１１４内の二酸化炭素の濃度を表す波形を表示すること
ができる。さらに、波形は分析され、この実施例におい
ては、バイアル１１４内の二酸化炭素の濃度に比例する
バイアル１１４内のサンプル増殖の量を判定することが
できる。また、弁別回路、比検出器、位相シフト復調器
などを使用するような他の信号処理技術が、検出器１２
６によって出力された光電流を処理するために使用でき
ることに留意されたい。
６、この実施例の場合、シリコン光検出器は、気体レン
ズ１３６を通過した、屈折した、インタロゲーションレ
ーザビームを受信する。検出器１２６によって出力され
た光電流は、トランスインピーダンス（ｔｒａｎｓｉｍ
ｐｅｄｅｎｃｅ）増幅器１４０に入力され、増幅器１４
０の出力は、ロックイン（ｌｏｃｋ−ｉｎ）増幅器１４
２に入力される。励起レーザ１２２の変調波形を表す、
基準電圧源１３２によって供給される基準電圧もまた、
ロックイン増幅器１４２に入力され、ロックイン増幅器
は、検出された、屈折したインタロゲーションレーザビ
ームに対して、比較的劣悪な信号対雑音比を受け入れる
ことができる。ロックイン増幅器１４２の出力は、ディ
スプレイ１４４に提示され、ディスプレイは、バイアル
１１４内の二酸化炭素の濃度を表す波形を表示すること
ができる。さらに、波形は分析され、この実施例におい
ては、バイアル１１４内の二酸化炭素の濃度に比例する
バイアル１１４内のサンプル増殖の量を判定することが
できる。また、弁別回路、比検出器、位相シフト復調器
などを使用するような他の信号処理技術が、検出器１２
６によって出力された光電流を処理するために使用でき
ることに留意されたい。
【００２９】その後、センサヘッドハウジング１１８
は、上述したように、その列のサンプルバイアル１１４
の測定を行うために、「Ｙ」方向に沿って移動すること
ができる。センサアセンブリ１２０は、その後、図７に
示されるように、センサヘッドハウジング１１８内に引
き込まれ、垂直軸１２８およびセンサヘッドハウジング
１１８は、別の列のサンプルバイアル１１４に位置合せ
するために、「Ｚ」方向に移動することができる。読取
り工程は、その後、その列のサンプルバイアル１１４か
ら読取り値を取得するために繰り返すことができ、引き
込み、移動および読取り工程は、すべての列のサンプル
バイアル１１４に対して繰り返すことができる。
は、上述したように、その列のサンプルバイアル１１４
の測定を行うために、「Ｙ」方向に沿って移動すること
ができる。センサアセンブリ１２０は、その後、図７に
示されるように、センサヘッドハウジング１１８内に引
き込まれ、垂直軸１２８およびセンサヘッドハウジング
１１８は、別の列のサンプルバイアル１１４に位置合せ
するために、「Ｚ」方向に移動することができる。読取
り工程は、その後、その列のサンプルバイアル１１４か
ら読取り値を取得するために繰り返すことができ、引き
込み、移動および読取り工程は、すべての列のサンプル
バイアル１１４に対して繰り返すことができる。
【００３０】棚１１０のすべて列のサンプルバイアル１
１４のすべてから読取り値が取得されると、例えば、中
央制御器１０４またはモジュール１０２内の制御器は、
モニターアセンブリ１１６を制御し、同様な方法で、対
向する棚１１０のサンプルバイアル１１４から読取り値
を取得することができる。このようにして、中央制御器
１０４または他の制御器は、モニターアセンブリ１１６
を制御して、その棚１１０の、ある列のサンプルバイア
ル１１４を読み取るためにセンサヘッドハウジング１１
８を位置決めする。センサヘッドハウジング１１８が適
切に位置決めされると、センサヘッドハウジング１１８
は、図８に示されるように、センサヘッドハウジング１
１８の反対端からセンサアセンブリ１２０を延伸するよ
うに制御される。中央制御器１０２または他の制御器
は、その後、センサヘッドハウジング１１８を制御し
て、垂直軸１２８に沿って移動させ、センサアセンブリ
１２０は、上述したのと同じ方法で、その列のサンプル
バイアル１１４のすべてから読取り値を取得できる。
１４のすべてから読取り値が取得されると、例えば、中
央制御器１０４またはモジュール１０２内の制御器は、
モニターアセンブリ１１６を制御し、同様な方法で、対
向する棚１１０のサンプルバイアル１１４から読取り値
を取得することができる。このようにして、中央制御器
１０４または他の制御器は、モニターアセンブリ１１６
を制御して、その棚１１０の、ある列のサンプルバイア
ル１１４を読み取るためにセンサヘッドハウジング１１
８を位置決めする。センサヘッドハウジング１１８が適
切に位置決めされると、センサヘッドハウジング１１８
は、図８に示されるように、センサヘッドハウジング１
１８の反対端からセンサアセンブリ１２０を延伸するよ
うに制御される。中央制御器１０２または他の制御器
は、その後、センサヘッドハウジング１１８を制御し
て、垂直軸１２８に沿って移動させ、センサアセンブリ
１２０は、上述したのと同じ方法で、その列のサンプル
バイアル１１４のすべてから読取り値を取得できる。
【００３１】その列のサンプルバイアル１１４のすべて
が読み取られると、センサヘッドハウジング１１８は、
図７に示されるように、センサアセンブリ１２０を引き
込むように制御される。中央制御器１０４または他の制
御器は、その後、垂直軸１２８およびセンサヘッドハウ
ジング１１８の水平軸１３０に沿った「Ｚ」方向の動き
を制御し、センサヘッドハウジング１１８は、別の列の
サンプルバイアル１１４を読み取るために位置決めされ
る。センサヘッドハウジング１１８は、その後、サンプ
ルバイアル１１４の列を占めるサンプルバイアル１１４
から読取り値を取得するために適切なように、垂直軸１
２８に沿って「Ｙ」方向に移動する。その後、その第２
の棚１１０の列のすべてのサンプルバイアル１１４から
読取り値が取得されるまで、工程は繰り返される。読取
り値のすべてが取得されると、すなわち、それと同時期
に、上述したように、データは、処理され、表示され、
また、分析され得る。
が読み取られると、センサヘッドハウジング１１８は、
図７に示されるように、センサアセンブリ１２０を引き
込むように制御される。中央制御器１０４または他の制
御器は、その後、垂直軸１２８およびセンサヘッドハウ
ジング１１８の水平軸１３０に沿った「Ｚ」方向の動き
を制御し、センサヘッドハウジング１１８は、別の列の
サンプルバイアル１１４を読み取るために位置決めされ
る。センサヘッドハウジング１１８は、その後、サンプ
ルバイアル１１４の列を占めるサンプルバイアル１１４
から読取り値を取得するために適切なように、垂直軸１
２８に沿って「Ｙ」方向に移動する。その後、その第２
の棚１１０の列のすべてのサンプルバイアル１１４から
読取り値が取得されるまで、工程は繰り返される。読取
り値のすべてが取得されると、すなわち、それと同時期
に、上述したように、データは、処理され、表示され、
また、分析され得る。
【００３２】上述した光熱分光学技術は、サンプル増殖
の指標として気体の代謝産物をモニターするのに使用さ
れる、他のタイプの分光学技術に比べていくつかの利点
を有する。例えば、上述した光熱分光学技術は、気体吸
収分光学の感度の１０００から１０，０００倍の感度を
有する。また、光熱分光学技術によって、サンプル気体
の容積が減ると、計測感度が増大する傾向にある。逆
に、気体吸収分光学技術によれば、計測感度は、気体容
積が増えると増加し、気体容積が減ると減少する。した
がって、光熱分光学技術は、小さな容積の代謝産物を生
成するサンプルをモニターする時に使用するのがより望
ましい。
の指標として気体の代謝産物をモニターするのに使用さ
れる、他のタイプの分光学技術に比べていくつかの利点
を有する。例えば、上述した光熱分光学技術は、気体吸
収分光学の感度の１０００から１０，０００倍の感度を
有する。また、光熱分光学技術によって、サンプル気体
の容積が減ると、計測感度が増大する傾向にある。逆
に、気体吸収分光学技術によれば、計測感度は、気体容
積が増えると増加し、気体容積が減ると減少する。した
がって、光熱分光学技術は、小さな容積の代謝産物を生
成するサンプルをモニターする時に使用するのがより望
ましい。
【００３３】さらに、上述した光熱分光学技術は、励起
レーザ１２２およびインタロゲーションレーザ（ｉｎｔ
ｅｒｒｏｇａｔｉｏｎ ｌａｓｅｒ）１２４および検出
器１２６を用いて、液体および固体を調べる（ｉｎｔｅ
ｒｒｏｇａｔｅ）のに使用することができ、調べられる
材料（ｔｈｅ ｍａｔｅｒｉａｌ ｂｅｉｎｇ ｉｎｔ
ｅｒｒｏｇａｔｅｄ）は、透明である必要はない。さら
に、励起レーザ１２２は、レーザである必要はなくて、
むしろ、分析される気体（例えば、二酸化炭素）の吸収
帯域に制限された波長を有する光を放出することができ
る、任意のタイプの光源であり得る。しかし、光源は、
分析される気体が存在する雰囲気中に存在するかもしれ
ない、他の気体の吸収帯域内の波長を有する光を放出し
てはならない。言い換えれば、上述した実施例に対し
て、励起光源１２２は、バイアル１１４の首部に同じよ
うに存在するかもしれない二酸化炭素以外の任意の気体
の吸収帯域内にある波長を有する光を放出してはならな
い。例えば、光源１２２は、分析される気体（例えば、
二酸化炭素）の吸収スペクトルにわたって光を生成する
ＬＥＤとすることができる。別法として、ストロボラン
プは、狭帯域吸収フィルタとともに使用することがで
き、このフィルタは、サンプルバイアル１１４の首部に
入射する光の波長を、二酸化炭素または任意の他の気体
または分析される媒体の吸収帯域に限定する。また、同
調可能な帯域フィルタが励起光源１２２から発せられる
励起光の経路に適用され、広い波長範囲にわたって多く
の異なる種類の検体を高速に走査することが可能にな
る。
レーザ１２２およびインタロゲーションレーザ（ｉｎｔ
ｅｒｒｏｇａｔｉｏｎ ｌａｓｅｒ）１２４および検出
器１２６を用いて、液体および固体を調べる（ｉｎｔｅ
ｒｒｏｇａｔｅ）のに使用することができ、調べられる
材料（ｔｈｅ ｍａｔｅｒｉａｌ ｂｅｉｎｇ ｉｎｔ
ｅｒｒｏｇａｔｅｄ）は、透明である必要はない。さら
に、励起レーザ１２２は、レーザである必要はなくて、
むしろ、分析される気体（例えば、二酸化炭素）の吸収
帯域に制限された波長を有する光を放出することができ
る、任意のタイプの光源であり得る。しかし、光源は、
分析される気体が存在する雰囲気中に存在するかもしれ
ない、他の気体の吸収帯域内の波長を有する光を放出し
てはならない。言い換えれば、上述した実施例に対し
て、励起光源１２２は、バイアル１１４の首部に同じよ
うに存在するかもしれない二酸化炭素以外の任意の気体
の吸収帯域内にある波長を有する光を放出してはならな
い。例えば、光源１２２は、分析される気体（例えば、
二酸化炭素）の吸収スペクトルにわたって光を生成する
ＬＥＤとすることができる。別法として、ストロボラン
プは、狭帯域吸収フィルタとともに使用することがで
き、このフィルタは、サンプルバイアル１１４の首部に
入射する光の波長を、二酸化炭素または任意の他の気体
または分析される媒体の吸収帯域に限定する。また、同
調可能な帯域フィルタが励起光源１２２から発せられる
励起光の経路に適用され、広い波長範囲にわたって多く
の異なる種類の検体を高速に走査することが可能にな
る。
【００３４】インタロゲーションレーザ１２４は、レー
ザポインタで使用されるタイプのような、低価格タイプ
のレーザとすることができることにも留意されたい。さ
らに、検出器１２６は、通常、中間赤外（ｍｉｄ−Ｉ
Ｒ）範囲の光を検出するのに使用される、例えば、高価
なアルミニウムガリウムヒ素リン検出器よりむしろ可視
波長範囲の光を検出できる低価格のシリコン材料を用い
たフォトダイオード検出器とすることができる。
ザポインタで使用されるタイプのような、低価格タイプ
のレーザとすることができることにも留意されたい。さ
らに、検出器１２６は、通常、中間赤外（ｍｉｄ−Ｉ
Ｒ）範囲の光を検出するのに使用される、例えば、高価
なアルミニウムガリウムヒ素リン検出器よりむしろ可視
波長範囲の光を検出できる低価格のシリコン材料を用い
たフォトダイオード検出器とすることができる。
【００３５】上述した光熱分光学技術は、二酸化炭素以
外の分子を分析するのに使用できることにさらに留意さ
れたい。例えば、モニターアセンブリ１１６は、微生物
の代謝活動を検出するために、サンプルバイアル１１４
内の液体増殖培地上の頭隙（ｈｅａｄ ｓｐａｃｅ）内
の酸素（Ｏ２）、ＮＨ３、Ｈ２Ｓ、ＣＨ４またはＳＯ ２
の濃度をモニターするのに使用できる。しかし、これら
の異なる分子を検出するために、励起レーザまたは光源
１２２は、関心のある分子の吸収帯域内の光を放出する
ように構成される必要がある。例えば、ＮＨ３を検出す
るために、１９９７ｎｍ帯域（ｂａｎｄ）の光を放射す
るレーザ１２２が使用される。Ｈ２Ｓを検出するため
に、１５７０ｎｍ帯域の光を放射するレーザ１２２が使
用され、ＣＨ４を検出するために、１６５０ｎｍ帯域の
光を放射するレーザ１２２が使用され、ＳＯ２を検出す
るために、７２８０ｎｍ帯域の光を放射するレーザが使
用される。モニターアセンブリ１１６は、また、グルコ
ース、クレアチンキナーゼ−ＭＢなどのような他の分子
の濃度をモニターするのに使用できる。
外の分子を分析するのに使用できることにさらに留意さ
れたい。例えば、モニターアセンブリ１１６は、微生物
の代謝活動を検出するために、サンプルバイアル１１４
内の液体増殖培地上の頭隙（ｈｅａｄ ｓｐａｃｅ）内
の酸素（Ｏ２）、ＮＨ３、Ｈ２Ｓ、ＣＨ４またはＳＯ ２
の濃度をモニターするのに使用できる。しかし、これら
の異なる分子を検出するために、励起レーザまたは光源
１２２は、関心のある分子の吸収帯域内の光を放出する
ように構成される必要がある。例えば、ＮＨ３を検出す
るために、１９９７ｎｍ帯域（ｂａｎｄ）の光を放射す
るレーザ１２２が使用される。Ｈ２Ｓを検出するため
に、１５７０ｎｍ帯域の光を放射するレーザ１２２が使
用され、ＣＨ４を検出するために、１６５０ｎｍ帯域の
光を放射するレーザ１２２が使用され、ＳＯ２を検出す
るために、７２８０ｎｍ帯域の光を放射するレーザが使
用される。モニターアセンブリ１１６は、また、グルコ
ース、クレアチンキナーゼ−ＭＢなどのような他の分子
の濃度をモニターするのに使用できる。
【００３６】さらに、モニターアセンブリ１１６は、異
なる構成を有することができる。例えば、図１０〜１２
に示されるように、培養および計測モジュール１０２
は、複数のモニターアセンブリ１５０を含むように構成
され、モニターアセンブリは、培養および計測モジュー
ル１０２内に配置され、サンプルバイアル１１４からの
読取り値を得ることができる。図１０および図１１に示
す実施例において、各モニターアセンブリ１５０は、２
列の開孔１１２に挿入されたサンプルバイアル１１４か
ら計測値を得るように構成される。しかし、モニターア
センブリ１５０は、所望の、任意の数の列の開孔１１２
のサンプルバイアル１１４からの読取り値を得るように
構成することができる。
なる構成を有することができる。例えば、図１０〜１２
に示されるように、培養および計測モジュール１０２
は、複数のモニターアセンブリ１５０を含むように構成
され、モニターアセンブリは、培養および計測モジュー
ル１０２内に配置され、サンプルバイアル１１４からの
読取り値を得ることができる。図１０および図１１に示
す実施例において、各モニターアセンブリ１５０は、２
列の開孔１１２に挿入されたサンプルバイアル１１４か
ら計測値を得るように構成される。しかし、モニターア
センブリ１５０は、所望の、任意の数の列の開孔１１２
のサンプルバイアル１１４からの読取り値を得るように
構成することができる。
【００３７】モニターアセンブリ１５０は、移動可能な
アセンブリ１５２を含み、移動可能なアセンブリは、本
実施例において、棚１１０の上部に固定して結合された
レールアセンブリ１５４に摺動可能に結合される。モー
タおよびプーリアセンブリ１５６は、Ｄ．Ｃ．サーボモ
ータのようなモータ１５８と、モータ１５８によって駆
動されるプーリ機構１６０を備え、レールアセンブリ１
５４および移動可能なアセンブリ１５２に結合される。
モータ１５８は、例えば、中央コンピュータ１０４また
は培養および計測モジュール１０２内のコンピュータに
よって制御され、プーリ機構１６０を駆動し、プーリ機
構は、これに応じて、移動可能なアセンブリ１５２を駆
動して、図１０の矢印Ｂで示されるサンプルバイアル読
取り方向に、レールアセンブリ１５４に沿って摺動させ
る。
アセンブリ１５２を含み、移動可能なアセンブリは、本
実施例において、棚１１０の上部に固定して結合された
レールアセンブリ１５４に摺動可能に結合される。モー
タおよびプーリアセンブリ１５６は、Ｄ．Ｃ．サーボモ
ータのようなモータ１５８と、モータ１５８によって駆
動されるプーリ機構１６０を備え、レールアセンブリ１
５４および移動可能なアセンブリ１５２に結合される。
モータ１５８は、例えば、中央コンピュータ１０４また
は培養および計測モジュール１０２内のコンピュータに
よって制御され、プーリ機構１６０を駆動し、プーリ機
構は、これに応じて、移動可能なアセンブリ１５２を駆
動して、図１０の矢印Ｂで示されるサンプルバイアル読
取り方向に、レールアセンブリ１５４に沿って摺動させ
る。
【００３８】移動可能なアセンブリ１５２はまた、セン
サ１６４を含み、センサは、レールアセンブリ１５４の
レール１７０の両側に配置された光放出装置１６６と検
出器１６８とを含む。モータおよびプーリアセンブリ１
５６が移動可能なアセンブリ１５２をレールアセンブリ
１５４に沿って駆動すると、センサ１６４は、レール１
７０の開孔１７２を検出し、この検出を示す信号を中央
コンピュータ１０４または培養および計測モジュール１
０２内のコンピュータに提供する。中央コンピュータ１
０４または培養および計測モジュール１０２内のコンピ
ュータは、この検出信号を使用して、移動可能なアセン
ブリ１５２のレールアセンブリ１５４に沿った位置をモ
ニターする。また、各開孔１７２は、棚１１０の開孔１
１２の各列に対応するため、コンピュータは、どのサン
プルバイアル１１４が、モニターアセンブリ１５０の移
動可能なアセンブリ１５２の検出器によって読み取られ
ているかを判断できる。
サ１６４を含み、センサは、レールアセンブリ１５４の
レール１７０の両側に配置された光放出装置１６６と検
出器１６８とを含む。モータおよびプーリアセンブリ１
５６が移動可能なアセンブリ１５２をレールアセンブリ
１５４に沿って駆動すると、センサ１６４は、レール１
７０の開孔１７２を検出し、この検出を示す信号を中央
コンピュータ１０４または培養および計測モジュール１
０２内のコンピュータに提供する。中央コンピュータ１
０４または培養および計測モジュール１０２内のコンピ
ュータは、この検出信号を使用して、移動可能なアセン
ブリ１５２のレールアセンブリ１５４に沿った位置をモ
ニターする。また、各開孔１７２は、棚１１０の開孔１
１２の各列に対応するため、コンピュータは、どのサン
プルバイアル１１４が、モニターアセンブリ１５０の移
動可能なアセンブリ１５２の検出器によって読み取られ
ているかを判断できる。
【００３９】移動可能なアセンブリ１５２は、複数のセ
ンサアセンブリ１７４をさらに含み、その数は、モニタ
ーアセンブリ１５０が読み取るように構成される、サン
プルバイアル１１４の行の数に対応する。すなわち、モ
ニターアセンブリ１５０がサンプルバイアル１１４の２
行を読み取るように構成される場合、移動可能なアセン
ブリ１５２は、２つのセンサアセンブリ１７４を含むで
あろう。例示の目的で、図１０および図１１は、１つの
センサアセンブリ１７４のみを示す。上述したセンサア
センブリ１１８と同様に、各センサアセンブリ１７４
は、上述したように、励起レーザまたは光放出装置１２
２およびインタロゲーションレーザまたは光放出装置１
２４を含む。レーザ１２２は、レーザアセンブリ１７６
に結合され、レーザアセンブリは、レーザ１２２を冷却
または加熱してレーザ１２２によって放出されている光
の周波数を調整することができる冷却および加熱装置１
７８を含む。換言すれば、レーザ１２２は単一周波数を
有する光を放出するため、中央コンピュータ１０４また
は別の制御器は、冷却および加熱装置１７８を制御し、
これらの周波数を変更し、したがって、レーザ１２２が
ある範囲の周波数を走査することを可能にする。レーザ
アセンブリ１７６は、さらに、冷却および加熱装置１７
８から熱を放散できるヒートシンク１８０を含み、した
がって、レーザ１２２の温度を制御することを助ける。
同様にして構成された冷却および加熱装置１７８、およ
びヒートシンク１８０は、上述したレーザアセンブリ１
２０（図４〜８を参照）で使用でき、そのレーザアセン
ブリのレーザ１２２を望むように加熱および冷却でき
る。
ンサアセンブリ１７４をさらに含み、その数は、モニタ
ーアセンブリ１５０が読み取るように構成される、サン
プルバイアル１１４の行の数に対応する。すなわち、モ
ニターアセンブリ１５０がサンプルバイアル１１４の２
行を読み取るように構成される場合、移動可能なアセン
ブリ１５２は、２つのセンサアセンブリ１７４を含むで
あろう。例示の目的で、図１０および図１１は、１つの
センサアセンブリ１７４のみを示す。上述したセンサア
センブリ１１８と同様に、各センサアセンブリ１７４
は、上述したように、励起レーザまたは光放出装置１２
２およびインタロゲーションレーザまたは光放出装置１
２４を含む。レーザ１２２は、レーザアセンブリ１７６
に結合され、レーザアセンブリは、レーザ１２２を冷却
または加熱してレーザ１２２によって放出されている光
の周波数を調整することができる冷却および加熱装置１
７８を含む。換言すれば、レーザ１２２は単一周波数を
有する光を放出するため、中央コンピュータ１０４また
は別の制御器は、冷却および加熱装置１７８を制御し、
これらの周波数を変更し、したがって、レーザ１２２が
ある範囲の周波数を走査することを可能にする。レーザ
アセンブリ１７６は、さらに、冷却および加熱装置１７
８から熱を放散できるヒートシンク１８０を含み、した
がって、レーザ１２２の温度を制御することを助ける。
同様にして構成された冷却および加熱装置１７８、およ
びヒートシンク１８０は、上述したレーザアセンブリ１
２０（図４〜８を参照）で使用でき、そのレーザアセン
ブリのレーザ１２２を望むように加熱および冷却でき
る。
【００４０】さらに図示するように、各センサアセンブ
リ１７４は、検出器１２６を含み、検出器１２６は、上
述したように、励起レーザ１２２からの光によって生成
された気体レンズ１３６を通過したレーザ１２４によっ
て放出されるレーザ光を受けるために取り付けられる。
レーザ１２２および１２４、レーザアセンブリ１７６、
ならびに検出器１２６は、レーザおよび検出器取付ブラ
ケット１８２に結合され、ブラケットは、さらに、移動
可能な取り付けブラケット１８４に結合される。移動可
能な取り付けブラケット１８４は、摺動レール１８６に
沿って固定された取り付けブラケット１８８に結合さ
れ、ブラケット１８８は、モータおよびプーリアセンブ
リ１５６によってレールアセンブリ１５４に沿って移動
するように、レールアセンブリ１５４に結合される。モ
ータ１９０は、移動可能な取り付けブラケット１８４に
結合され、中央コンピュータ１０４または培養および計
測モジュール１０２内のコンピュータによって制御さ
れ、図１１に示されるように、矢印Ｃに沿った方向に、
移動可能な取り付けブラケット１８４を動かす。したが
って、モータ１９０は、最も正確な読取り値を得るため
に、サンプルバイアル１１４の首部に沿った適切な場所
にレーザ１２２および１２４および検出器１２６を位置
決めできる。また、上述の説明から理解できるように、
固定された取り付けブラケット１８８をレールアセンブ
リ１５４に沿って移動させることによって、モータおよ
びプーリアセンブリ１５６は、レーザ１２２および１２
４および検出器１２６を含む全体で移動可能なアセンブ
リ１５２を図１０の矢印Ｂに沿って移動させる。したが
って、この移動によって、レーザ１２２および１２４お
よび検出器１２６が、サンプルバイアル１１４の列にあ
るサンプルバイアル１１４の首部に位置決めされ、列の
すべてのサンプルバイアル１１４から読取り値を取得す
ることができる。
リ１７４は、検出器１２６を含み、検出器１２６は、上
述したように、励起レーザ１２２からの光によって生成
された気体レンズ１３６を通過したレーザ１２４によっ
て放出されるレーザ光を受けるために取り付けられる。
レーザ１２２および１２４、レーザアセンブリ１７６、
ならびに検出器１２６は、レーザおよび検出器取付ブラ
ケット１８２に結合され、ブラケットは、さらに、移動
可能な取り付けブラケット１８４に結合される。移動可
能な取り付けブラケット１８４は、摺動レール１８６に
沿って固定された取り付けブラケット１８８に結合さ
れ、ブラケット１８８は、モータおよびプーリアセンブ
リ１５６によってレールアセンブリ１５４に沿って移動
するように、レールアセンブリ１５４に結合される。モ
ータ１９０は、移動可能な取り付けブラケット１８４に
結合され、中央コンピュータ１０４または培養および計
測モジュール１０２内のコンピュータによって制御さ
れ、図１１に示されるように、矢印Ｃに沿った方向に、
移動可能な取り付けブラケット１８４を動かす。したが
って、モータ１９０は、最も正確な読取り値を得るため
に、サンプルバイアル１１４の首部に沿った適切な場所
にレーザ１２２および１２４および検出器１２６を位置
決めできる。また、上述の説明から理解できるように、
固定された取り付けブラケット１８８をレールアセンブ
リ１５４に沿って移動させることによって、モータおよ
びプーリアセンブリ１５６は、レーザ１２２および１２
４および検出器１２６を含む全体で移動可能なアセンブ
リ１５２を図１０の矢印Ｂに沿って移動させる。したが
って、この移動によって、レーザ１２２および１２４お
よび検出器１２６が、サンプルバイアル１１４の列にあ
るサンプルバイアル１１４の首部に位置決めされ、列の
すべてのサンプルバイアル１１４から読取り値を取得す
ることができる。
【００４１】上述した技術は、サンプルバイアルの特定
のタイプについての使用に限定されないことにさらに留
意されたい。むしろ、サンプルバイアル１１４は、増殖
培地を含むことができる種々のタイプの培養容器とする
ことができる。サンプルバイアル１１４はまた、種々の
タイプの増殖培地を使用して、哺乳類の細胞、昆虫の細
胞、バクテリア、ウィルス、マイコバクテリア、菌、お
よびその増殖およびライフサイクルの一部として気体を
生成または消費する他の有機体の増殖の検出および観察
を可能にする。サンプルバイアル１１４は、気体透過性
膜、スラグ、部分標本、または気体信号の光学的インタ
ロゲーション（ｏｐｔｉｃａｌ ｉｎｔｅｒｒｏｇａｔ
ｉｏｎ）を可能にし、液体または固体への介入を排除す
るターゲット（ｔａｒｇｅｔ）を含む。
のタイプについての使用に限定されないことにさらに留
意されたい。むしろ、サンプルバイアル１１４は、増殖
培地を含むことができる種々のタイプの培養容器とする
ことができる。サンプルバイアル１１４はまた、種々の
タイプの増殖培地を使用して、哺乳類の細胞、昆虫の細
胞、バクテリア、ウィルス、マイコバクテリア、菌、お
よびその増殖およびライフサイクルの一部として気体を
生成または消費する他の有機体の増殖の検出および観察
を可能にする。サンプルバイアル１１４は、気体透過性
膜、スラグ、部分標本、または気体信号の光学的インタ
ロゲーション（ｏｐｔｉｃａｌ ｉｎｔｅｒｒｏｇａｔ
ｉｏｎ）を可能にし、液体または固体への介入を排除す
るターゲット（ｔａｒｇｅｔ）を含む。
【００４２】上述した二酸化炭素、酸素および他の気体
検出技術はまた、無菌である（ｓｔｅｒｉｌｅ）ように
設計されている材料が、実際に上で挙げた有機体の任意
のものによる汚染または感染がないかをテストするのに
使用することができる。テストされる可能性のある材料
の例は、加工処理された食物、貯蔵された人の血液、哺
乳類の細胞系および調合された注射可能物質などの生物
学的調製品を含む。
検出技術はまた、無菌である（ｓｔｅｒｉｌｅ）ように
設計されている材料が、実際に上で挙げた有機体の任意
のものによる汚染または感染がないかをテストするのに
使用することができる。テストされる可能性のある材料
の例は、加工処理された食物、貯蔵された人の血液、哺
乳類の細胞系および調合された注射可能物質などの生物
学的調製品を含む。
【００４３】他の気体と同様に、二酸化炭素および酸素
を検出するための、上述の光熱分光学はまた、増殖の検
出を高め、予定の種形成（ｐｒｅｓｕｍｐｔｉｖｅ ｓ
ｐｅｃｉａｔｉｏｎ）を提供し、また、血液細胞によっ
て引き起こされるような背景代謝をバクテリアまたは他
の細胞から分離するのに使用することができる。上述し
た技術はまた、製品の貯蔵寿命または品質を維持するた
め、または、例えば、生産供給ライン（ｐｒｏｄｕｃｔ
ｉｏｎ ｓｕｐｐｌｙ ｌｉｎｅ）で使用される気体流
内の気体濃度を即座に検出するために、保存剤または安
定剤として、密封された容器内にフラッシング（ｆｌｕ
ｓｈ）される酸素、二酸化炭素気体または他の気体の量
を決定するのに使用できる。
を検出するための、上述の光熱分光学はまた、増殖の検
出を高め、予定の種形成（ｐｒｅｓｕｍｐｔｉｖｅ ｓ
ｐｅｃｉａｔｉｏｎ）を提供し、また、血液細胞によっ
て引き起こされるような背景代謝をバクテリアまたは他
の細胞から分離するのに使用することができる。上述し
た技術はまた、製品の貯蔵寿命または品質を維持するた
め、または、例えば、生産供給ライン（ｐｒｏｄｕｃｔ
ｉｏｎ ｓｕｐｐｌｙ ｌｉｎｅ）で使用される気体流
内の気体濃度を即座に検出するために、保存剤または安
定剤として、密封された容器内にフラッシング（ｆｌｕ
ｓｈ）される酸素、二酸化炭素気体または他の気体の量
を決定するのに使用できる。
【００４４】上述した機構において、光放出装置および
センサは、容器に関連して移動する。しかし、装置は、
容器がロータ、ドラム、コンベヤまたは同様なものの中
に収容され、固定されている光放出装置およびセンサを
通過するように制御されるよう構成し得ることに留意さ
れたい。この機構において、したがって、容器は、光放
出装置とセンサとの間を移動する時に検知され、容器の
内容物を表す、取得される読取り値が上述した方法で評
価される。
センサは、容器に関連して移動する。しかし、装置は、
容器がロータ、ドラム、コンベヤまたは同様なものの中
に収容され、固定されている光放出装置およびセンサを
通過するように制御されるよう構成し得ることに留意さ
れたい。この機構において、したがって、容器は、光放
出装置とセンサとの間を移動する時に検知され、容器の
内容物を表す、取得される読取り値が上述した方法で評
価される。
【００４５】すなわち、図１３〜１７に示されるよう
に、装置２００は、以下で説明するように、固定したモ
ニターアセンブリを使用することができる。特に、装置
２００は、ハウジング２０２およびヒンジ２０６によっ
てハウジング２０２に連結されたドア２０４とハウジン
グ２０２の内部チャンバへのアクセスを提供するピスト
ン機構２０８を含む。モジュール１０２に関して上述し
たように、装置２００は、サンプルバイヤル１１４内に
格納されたサンプルを培養するための培養チャンバの役
目を果たすことができる。
に、装置２００は、以下で説明するように、固定したモ
ニターアセンブリを使用することができる。特に、装置
２００は、ハウジング２０２およびヒンジ２０６によっ
てハウジング２０２に連結されたドア２０４とハウジン
グ２０２の内部チャンバへのアクセスを提供するピスト
ン機構２０８を含む。モジュール１０２に関して上述し
たように、装置２００は、サンプルバイヤル１１４内に
格納されたサンプルを培養するための培養チャンバの役
目を果たすことができる。
【００４６】図１４〜１６に示されるように、サンプル
バイヤル１１４は、回転式コンベヤ２１２の開孔２１０
に装填される。回転式コンベヤ２１２は、回転式コンベ
ヤ台２１４に回転可能に取り付けられ、その両方がハウ
ジング２０２の内部チャンバ内に収容される。回転式コ
ンベヤは、上述したタイプの制御器などの制御器（図示
せず）の制御下で、モータ２１６によって動作可能で、
所望のように、時計回り、または、反時計回りに回転す
る。装置２００は、さらに、操作者が、培養温度、回転
式コンベヤ２１２の回転速度などの装置２００のパラメ
ータを設定することを可能にする制御パネル２１８を含
む。
バイヤル１１４は、回転式コンベヤ２１２の開孔２１０
に装填される。回転式コンベヤ２１２は、回転式コンベ
ヤ台２１４に回転可能に取り付けられ、その両方がハウ
ジング２０２の内部チャンバ内に収容される。回転式コ
ンベヤは、上述したタイプの制御器などの制御器（図示
せず）の制御下で、モータ２１６によって動作可能で、
所望のように、時計回り、または、反時計回りに回転す
る。装置２００は、さらに、操作者が、培養温度、回転
式コンベヤ２１２の回転速度などの装置２００のパラメ
ータを設定することを可能にする制御パネル２１８を含
む。
【００４７】図１４〜１７にさらに示されるように、装
置２００は、回転式コンベヤ台２１４に取り付けられ、
上述したのと同じ方法でサンプルバイアル１１４内のサ
ンプルをモニターするのに使用される、固定したモニタ
ーアセンブリ２２０を含む。しかし、サンプルバイアル
１１４に関してモニターアセンブリ２２０が動く代わり
に、回転式コンベヤ２１２がレーザ１２２および１２４
および検出器１２６の各セットを通過してサンプルバイ
ヤル１１４を回転させるため、レーザ１２２および１２
４が、サンプルバイアル１１４の各首部を通して上述し
たようにレーザ光を放出できる。レーザ１２２、１２４
および検出器１２６は、例えば、図９で示し、また、上
述したタイプの回路に結合される。したがって、回転式
コンベヤ２１２が、各レーザ１２２および１２４および
検出器１２６を通過してサンプルバイアル１１４を移動
させるよう回転すると、上述した光熱分光学技術が実施
され、サンプルバイアル内の酸素や二酸化炭素などの気
体の濃度、あるいは液体または固体の濃度がモニターさ
れ、したがって、モニターされた濃度に基づいてサンプ
ルバイアル内の微生物の増殖が検出される。
置２００は、回転式コンベヤ台２１４に取り付けられ、
上述したのと同じ方法でサンプルバイアル１１４内のサ
ンプルをモニターするのに使用される、固定したモニタ
ーアセンブリ２２０を含む。しかし、サンプルバイアル
１１４に関してモニターアセンブリ２２０が動く代わり
に、回転式コンベヤ２１２がレーザ１２２および１２４
および検出器１２６の各セットを通過してサンプルバイ
ヤル１１４を回転させるため、レーザ１２２および１２
４が、サンプルバイアル１１４の各首部を通して上述し
たようにレーザ光を放出できる。レーザ１２２、１２４
および検出器１２６は、例えば、図９で示し、また、上
述したタイプの回路に結合される。したがって、回転式
コンベヤ２１２が、各レーザ１２２および１２４および
検出器１２６を通過してサンプルバイアル１１４を移動
させるよう回転すると、上述した光熱分光学技術が実施
され、サンプルバイアル内の酸素や二酸化炭素などの気
体の濃度、あるいは液体または固体の濃度がモニターさ
れ、したがって、モニターされた濃度に基づいてサンプ
ルバイアル内の微生物の増殖が検出される。
【００４８】以上、本発明の少数の例示的な実施形態に
ついて詳しく説明したが、本発明の新規な教示および利
点から実質的に逸脱することなく、例示的な実施形態の
中で多くの修正が可能であることを、当業者なら容易に
理解するであろう。したがって、すべてのこうした修正
は、特許請求の範囲で規定される本発明の範囲に含まれ
るものとする。
ついて詳しく説明したが、本発明の新規な教示および利
点から実質的に逸脱することなく、例示的な実施形態の
中で多くの修正が可能であることを、当業者なら容易に
理解するであろう。したがって、すべてのこうした修正
は、特許請求の範囲で規定される本発明の範囲に含まれ
るものとする。
【図１】それぞれが、光熱分光学を用いて、サンプルバ
イアル内の酸素や二酸化炭素などの気体の濃度をモニタ
ーし、これにより、サンプルバイアル内の微生物の増殖
を検出する、本発明の実施形態による、多数の培養およ
び計測装置を使用するシステムのブロック図である。
イアル内の酸素や二酸化炭素などの気体の濃度をモニタ
ーし、これにより、サンプルバイアル内の微生物の増殖
を検出する、本発明の実施形態による、多数の培養およ
び計測装置を使用するシステムのブロック図である。
【図２】図１に示されるシステムに使用される装置の詳
細図である。
細図である。
【図３】図２に示される装置の上面図である。
【図４】光熱分光学技術を用いて、サンプルバイアル内
の気体の濃度をモニターする、図１〜３に示される装置
に使用される移動可能なモニターアセンブリの例の詳細
図である。
の気体の濃度をモニターする、図１〜３に示される装置
に使用される移動可能なモニターアセンブリの例の詳細
図である。
【図５】図４に示されるモニターアセンブリの別の図で
ある。
ある。
【図６】図４および図５に示されるモニターアセンブリ
に使用されるセンサヘッドアセンブリの例の詳細図であ
る。
に使用されるセンサヘッドアセンブリの例の詳細図であ
る。
【図７】図４および図５に示される移動可能なモニター
アセンブリのセンサヘッドハウジング内に引き込まれ
た、図６に示されるセンサヘッドアセンブリを示す詳細
図である。
アセンブリのセンサヘッドハウジング内に引き込まれ
た、図６に示されるセンサヘッドアセンブリを示す詳細
図である。
【図８】図４および図５に示されるモニターアセンブリ
のセンサヘッドハウジングの別の端から延びた、図６に
示されるセンサヘッドアセンブリを示す詳細図である。
のセンサヘッドハウジングの別の端から延びた、図６に
示されるセンサヘッドアセンブリを示す詳細図である。
【図９】サンプルバイアル内の１つまたは複数の気体の
濃度をモニターするためのモニターアセンブリによって
使用される電子構成部品の例の概念ブロック図である。
濃度をモニターするためのモニターアセンブリによって
使用される電子構成部品の例の概念ブロック図である。
【図１０】図２および図３に示される装置で使用するこ
とができる別のタイプのモニターアセンブリの例のブロ
ック図である。
とができる別のタイプのモニターアセンブリの例のブロ
ック図である。
【図１１】図１０に示されるモニターアセンブリの別の
ブロック図である。
ブロック図である。
【図１２】図１０および図１１に示されるモンターアセ
ンブリを含む、図２に示される装置の上面図である。
ンブリを含む、図２に示される装置の上面図である。
【図１３】本発明の別の実施形態によって、赤外レーザ
分光法および二波長変調技術を用いて、サンプルバイア
ル内の気体の濃度またはその圧力をモニターする、検出
器アセンブリの別の実施形態を使用する別のタイプの装
置の側面図である。
分光法および二波長変調技術を用いて、サンプルバイア
ル内の気体の濃度またはその圧力をモニターする、検出
器アセンブリの別の実施形態を使用する別のタイプの装
置の側面図である。
【図１４】図１３に示される装置の正面図である。
【図１５】図１３および図１４に示される装置における
回転式コンベヤおよび検出器アセンブリ構成の詳細斜視
図である。
回転式コンベヤおよび検出器アセンブリ構成の詳細斜視
図である。
【図１６】図１５に示される回転式コンベヤおよび検出
器ヘッド構成の側面図である。
器ヘッド構成の側面図である。
【図１７】図１５および図１６に示される検出器アセン
ブリ構成の詳細図である。
ブリ構成の詳細図である。
１００ システム
１０２ 培養および計測モジュール
１０４ 中央コンピュータ、中央制御器
１０６ プリンタ
１０８ ハウジング
１１０ 棚
１１２ 開孔
１１４ サンプルバイアル
１１６ 移動可能なモニターアセンブリ
１１８ センサヘッドハウジング
１２０ センサアセンブリ
１２２ 励起レーザ
１２４ インタロゲーションレーザ
１２６ 検出器
１２８ 垂直軸
１３０ 水平軸
１３２ 基準電圧源
１３４ 交流電圧源
１３６ 気体レンズ
１３８ 電圧源
１４０ トランスインピーダンス増幅器
１４２ ロックイン増幅器
１４４ ディスプレイ
１５０ モニターアセンブリ
１５２ 移動可能なアセンブリ
１５４ レールアセンブリ
１５６ モータおよびプーリアセンブリ
１５８ モータ
１６０ プーリアセンブリ
１６４ センサ
１６６ 光放出装置
１６８ 検出器
１７０ レール
１７２ 開孔
１７４ センサアセンブリ
１７６ レーザアセンブリ
１７８ 冷却および加熱装置
１８０ ヒートシンク
１８２ レーザおよび検出器取付ブラケット
１８４ 移動可能な取付ブラケット
１８６ 摺動レール
１８８ 固定された取付ブラケット
１９０ モータ
２００ 装置
２０２ ハウジング
２０４ ドア
２０６ ヒンジ
２０８ ピストン機構
２１０ 開孔
２１２ 回転式コンベヤ
２１４ 回転式コンベヤ台
２１６ モータ
２１８ 制御パネル
２２０ 固定したモニターアセンブリ
フロントページの続き
(71)出願人 595117091
１ ＢＥＣＴＯＮ ＤＲＩＶＥ， ＦＲＡ
ＮＫＬＩＮ ＬＡＫＥＳ， ＮＥＷ ＪＥ
ＲＳＥＹ 07417−1880， ＵＮＩＴＥＤ
ＳＴＡＴＥＳ ＯＦ ＡＭＥＲＩＣＡ
(72)発明者 ニコラス ロバート バッハウア ジュニ
ア
アメリカ合衆国 21111 メリーランド州
モンクトン モンクトン ロード 750
Ｆターム(参考） 2G040 AA03 AB07 BA23 BA24 BA25
BB01 CA12 CA23 CB03 EA06
EB02
2G059 AA01 BB01 BB04 BB08 BB12
CC04 CC05 CC06 CC07 DD01
EE02 FF11 GG01 HH02 KK01
PP01
4B029 AA08 BB01 CC01 GA02 GB01
GB06
4B063 QA01 QA20 QQ05 QQ61 QQ89
QQ90 QR69 QS24 QS36 QS39
QX01 QX10
Claims (10)
- 【請求項１】 少なくとも１つの容器内で媒体の濃度を
モニタリングするシステムであって、 前記容器内の場所に向かって第１のエネルギー信号を放
出するように構成され、前記第１のエネルギー信号は、
前記媒体が前記第１のエネルギー信号を吸収し、前記第
１のエネルギー信号の吸収が前記媒体または隣接する媒
体の一部の屈折率を変化させるような波長にほぼ等しい
波長を有する、エネルギー放出装置と、 前記媒体の前記一部の前記屈折率が前記第１のエネルギ
ー信号によって変化するときに、第２のエネルギー信号
を前記媒体の前記一部に向けて放出するように構成され
た、第２のエネルギー放出装置と、 前記媒体の前記一部を通過する前記第２のエネルギー信
号の一部を検出するように構成された検出器とを備え、
必要に応じてさらに、 前記容器内の前記媒体の濃度に基づいて、前記容器のサ
ンプルの量を決定するために、前記第２のエネルギー信
号の前記検出された一部を分析するように構成された信
号分析器を備えることを特徴とするシステム。 - 【請求項２】 前記媒体または隣接する媒体は、気体、
液体または固体を含み、前記第１のエネルギー放出装置
は、前記気体、液体または固体が前記第１のエネルギー
信号を吸収する前記波長で前記第１のエネルギー信号を
放出するように構成されていることを特徴とする請求項
１に記載のシステム。 - 【請求項３】 前記媒体は、Ｏ２、ＣＯ２、ＮＨ３、Ｈ
２Ｓ、ＣＨ４またはＳＯ２のうちの１つを含み、前記第
１のエネルギー放出装置は、前記Ｏ２、ＣＯ ２、Ｎ
Ｈ３、Ｈ２Ｓ、ＣＨ４またはＳＯ２のうちの１つが前記
第１のエネルギー信号を吸収する前記波長で前記第１の
エネルギー信号を放出するように構成されていることを
特徴とする請求項１に記載のシステム。 - 【請求項４】 前記第１のエネルギー放出装置が、前記
第１のエネルギー信号としてレーザ光を放出するように
構成されたレーザを含むか、または、前記第２のエネル
ギー放出装置が、前記第２のエネルギー信号としてレー
ザ光を放出するように構成されたレーザを含むことを特
徴とする請求項１に記載のシステム。 - 【請求項５】 前記第１および第２のエネルギー放出装
置および前記検出器を収容するように構成されたハウジ
ングをさらに備え、前記ハウジングは、前記第１および
第２のエネルギー放出装置および前記検出器を、適宜の
異なる時期に前記容器のそれぞれに近接して位置決めす
るように移動可能であり、それにより、前記第１および
第２のエネルギー放出装置は、前記第１および第２のエ
ネルギー信号のそれぞれを、前記各容器に向けて放出す
るように構成され、前記検出器は、前記各容器のそれぞ
れの中の前記媒体の前記各一部のそれぞれを通過する前
記各第２のエネルギー信号のそれぞれの各前記一部のそ
れぞれを検出するように構成され、必要に応じてさら
に、 前記各容器のそれぞれの中の前記各媒体の各濃度に基づ
いて、前記各容器それぞれの中の各サンプルの各量を決
定するために、前記第２のエネルギー信号の前記各検出
された一部のそれぞれを分析するように構成された信号
分析器を備えることを特徴とする請求項１に記載のシス
テム。 - 【請求項６】 少なくとも１つの容器内の媒体の濃度を
モニタリングする方法であって、 第１のエネルギー信号を前記容器内の場所に向けて放出
し、前記第１のエネルギー信号は、前記媒体が前記第１
のエネルギー信号を吸収し、前記第１のエネルギー信号
の吸収が前記媒体または隣接する媒体の一部の屈折率を
変化させるような波長にほぼ等しい波長を有し、 前記媒体の前記一部の前記屈折率が前記第１のエネルギ
ー信号によって変化するときに、第２のエネルギー信号
を、前記媒体または隣接する媒体の前記一部に向けて放
出し、また、 前記媒体または隣接する媒体の前記一部を通過する前記
第２のエネルギー信号の一部を検出することを含み、必
要に応じてさらに、 前記容器内の前記媒体の濃度に基づいて、前記容器のサ
ンプルの量を決定するために、前記第２のエネルギー信
号の前記検出された一部を分析することを含むことを特
徴とする方法。 - 【請求項７】 前記媒体は、気体、液体または固体を含
み、前記第１のエネルギー信号は、前記気体が前記第１
のエネルギー信号を吸収する前記波長で放出されること
を特徴とする請求項６に記載の方法。 - 【請求項８】 前記媒体は、Ｏ２、ＣＯ２、ＮＨ３、Ｈ
２Ｓ、ＣＨ４またはＳＯ２のうちの１つを含み、前記第
１のエネルギー信号は、前記Ｏ２、ＣＯ２、ＮＨ３、Ｈ
２Ｓ、ＣＨ４またはＳＯ２のうちの１つが前記第１のエ
ネルギー信号を吸収する前記波長で放出されることを特
徴とする請求項６に記載の方法。 - 【請求項９】 前記第１のエネルギー放出ステップは、
前記第１のエネルギー信号としてレーザ光を放出するた
めにレーザを励起することを含むか、または、前記第２
のエネルギー放出ステップは、前記第２のエネルギー信
号としてレーザ光を放出するためにレーザを励起するこ
とを含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。 - 【請求項１０】 必要に応じてさらに、前記第１および
第２のエネルギー信号を複数の前記容器のそれぞれに向
けて適宜の各時期に放出し、 適宜の前記各時期に、各前記それぞれの容器内の前記媒
体または隣接する媒体の各前記それぞれの一部を通過す
る前記各第２のエネルギー信号のそれぞれの前記一部の
それぞれを検出し、また、 前記各容器のそれぞれの中の前記各媒体の各濃度に基づ
いて、前記各容器のそれぞれの各サンプルの各量を決定
するために、前記第２のエネルギー信号の前記各検出さ
れた一部のそれぞれを必要に応じて分析することを備
え、必要に応じてさらに、 その中に複数の開孔を有し、前記開孔のそれぞれが各容
器をその中に収容するように構成されたハウジングであ
って、前記ハウジングは、適宜の異なる時期に前記容器
のそれぞれを前記第１および第２のエネルギー放出装置
および前記検出器に近接して位置決めするように移動可
能であり、それにより、前記第１および第２のエネルギ
ー放出装置が、前記第１および第２のエネルギー信号の
それぞれを、前記容器のそれぞれに向けて放出するよう
に構成され、前記検出器が、各前記それぞれの容器内の
前記媒体の各前記それぞれの一部を通過する各前記それ
ぞれの第２のエネルギー信号の前記一部のそれぞれを検
出するように構成された、 ハウジングを備え、必要に応じてさらに、 前記各容器のそれぞれの中の前記各媒体の各濃度に基づ
いて、前記各容器のそれぞれの中の各サンプルの各量を
決定するために、前記第２のエネルギー信号の前記各検
出された一部のそれぞれを分析するように構成された信
号分析器を備えることを特徴とする請求項６に記載の方
法。
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| US09/892,012 | 2001-06-26 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003130827A true JP2003130827A (ja) | 2003-05-08 |
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| US (2) | US6709857B2 (ja) |
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