JP2009136286A - 発光培養物連続試料を作る装置と方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光培養物連続試料を作る装置であって、発光培養物を成長させる容器602と、該容器に第一の流量で培養基を供給する供給装置と、前記容器内の培養物のルミネセンスの測定値を示すルミネセンス信号を生成させる装置と、前記容器内の培養物の濁り度の測定値を示す濁り度信号を生成させる装置と、前記容器から第二の流量で培養物を輸送する輸送装置と、前記ルミネセンスおよび濁り度信号に応じて前記第一の流量を比例的に制御する制御器621と、を有することを特徴とする装置。
【選択図】図6
Description
化学的、生物学的、または生化学的試料を電磁波に暴露するための装置であって、
液相または気相の試料を、試料路上を運ぶための試料通路、
電磁波を発生させて、該電磁波で前記試料路を照射するための少なくとも一つの発生器または発生源、
前記試料路上の少なくとも一つの位置からの反射、放射、および透過電磁波のうち少なくとも一つを検出するための少なくとも一つの検出器、
前記発生器または発生源と前記検出器とのうち少なくとも一つを制御するための制御器、
を有することを特徴とする装置、
を提供する。
化学的、生物学的、または生化学的試料のマイクロ波に対する応答を決定するために該試料を分析する方法であって、
気相または液相の前記試料を試料通路内の試料路上を通過させ、
前記試料を電磁波で照射し、
前記試料路上の少なくとも一つの位置における前記試料からの反射、放射、および透過電磁波のうち少なくとも一つを検出し、
それによって、前記試料の電磁波に対する応答を決定する、
ことを含むことを特徴とする方法、
を提供する。
化学的、生物学的、または生化学的試料を電磁波に暴露するための装置であって、
液相または気相の試料を、試料路上を運ぶための試料通路、
電磁波で前記試料路を照射するための一つ以上の電磁波発生器または発生源、
試料内の発光物質によって放射される電磁波を検出するための検出器、
少なくとも一つの前記発生器または発生源と前記検出器とを制御するための制御器、
を有することを特徴とする装置、
を提供する。
化学的、生物学的、または生化学的試料のマイクロ波に対する応答を決定するために該試料を分析する方法であって、
気相または液相の前記試料を試料通路内の試料路上を通過させ、
前記試料を電磁波で照射し、
電磁波への暴露後に試料内の発光物質によって放射される電磁波を検出する、
ことを含むことを特徴とする方法、
を提供する。
実質的に上で定義されたような装置に遠隔アクセスする方法であって、
実験パラメータに関するデータを通信ネットワークを通じて送信し、
送信されたパラメータにしたがって実験を実施し、
該実験の結果に関するデータを前記通信ネットワークを通じて送信する、
各ステップを含むことを特徴とする方法、
を提供する。
化学的、生物学的、または生化学的試料の活性の指標(measure)を与える装置であって、
試料の一つ以上の性質を測定し、
試料を電磁波に暴露し、
暴露試料の前記一つ以上の性質のうち少なくとも一つを測定し、
暴露試料の一つ以上の測定値の非暴露試料の一つ以上の測定値からのずれにもとづいて試料の生物学的活性の指標を計算する、
各ステップを含むことを特徴とする装置、
を提供する。
試料の特性を決定する方法であって、
試料を電磁波に暴露し、
該暴露後、複数の時間間隔で透過、反射、および/または放射電磁波を測定し、
それから、該測定ステップの少なくとも一つにもとづいて前記試料の特性を決定する、
ことから成ることを特徴とする方法、
が提供される。
発光培養物連続試料を作る装置であって、
発光培養物を成長させる容器、
該容器に第一の流量で培養基を供給する供給装置、
前記容器内の培養物のルミネセンスの測定値を示すルミネセンス信号を生成させる装置、
前記容器内の培養物の濁り度の測定値を示す濁り度信号を生成させる装置、
前記容器から第二の流量で培養物を輸送する輸送装置、
前記ルミネセンスおよび濁り度信号に応じて前記第一の流量を制御する制御器、
を有することを特徴とする装置、
が提供される。
発光培養物連続試料を作る方法であって、
成長のための容器に培養基を第一の流量で供給し、
前記容器内の培養物のルミネセンスの測定値を示すルミネセンス信号を生成させ、
前記容器内の培養物の濁り度の測定値を示す濁り度信号を生成させ、
前記容器から第二の流量で培養物を輸送し、
このとき、前記ルミネセンスおよび濁り度信号に応じて前記第一の流量が制御される、
各ステップを含むことを特徴とする方法、
が提供される。
化学物質の毒性または影響を検出する方法であって、
発光有機体を化学物質に暴露し、
該発光有機体を電磁波に暴露し、
該暴露発光有機体からの反射、透過、および放射電磁波のうち少なくとも一つを測定し、
該測定値を一つ以上の基準測定値と比較する、
各ステップを含むことを特徴とする方法、
が提供される。
培養物製造装置504は、単独または組合せで、ケモスタット、タービドスタット(turbidostat)、またはバクテリア生物ルミネセンスが制御変数となる"バイオルミノスタット(bioluminostat)"として構成することができる。長時間(たとえば、1週間)にわたってなされる実験において、ここでの発見によれば、ルミネセンスを所定値から5%以内に維持することができるが、場合によっては、非生物発光"変異体"が支配的になり、その場合には、光放射が不可逆的に失われる。この連続培養システムは、ルシフェラーゼを構成的に発現するか、またはストレスプロモーターの作用に応答してルシフェラーゼを発現する組換え型の微生物の成長にも適当である。二重設定点制御器は、重要な研究および産業用途を有し、たとえば即時工程制御、またはバイオマス生成物収率を最適化するための推定法に使用することができる。
F Marincs、Appl.Microbiol.Biotechnol.53、536(2000)は、構成的生物ルミネセンスのために作られたEscherichia coliの菌株を使用する、バッチ培養物の成長のオンラインモニターについて述べている。この論文が示唆するところでは、生物ルミネセンスを測定することにより、生存能力、成長、および代謝活性の間接測定を行うことができる。この方法によらない場合、これらの測定は、複雑な試料作製技術たとえばフローサイトメトリーを必要としうる。これは、さらに、ルシフェラーゼ活性がPseudomonas fluorescensの成長しつつあるバクテリア成員のバイオマスに比例することが示されているということによっても支持される。発酵プロセスにおける共通の問題は、大きなバイオマスの蓄積ということであるが、最適量よりも少ない生成物収量の場合でも、生物ルミネセンスのオンラインモニターによってこの問題を除去することができる。さらに、外来遺伝子がいろいろなプロモーターの使用によって発現させられている系の場合、これらのプロモーターに融合させたラクシャリー遺伝子(lux genes)からの光放射を測定することにより、更なる最適化を行うことができる。
(National Instruments 6023E、アメリカ合衆国)を用いて、実行させることができる。管内の試料の所望の長さと間隙/試料比とは、ステンレス鋼管が培養基内または混合タンク空気スペース内にあるようにするソフトウェアタイマーによって制御することができる。ロボット514から暴露セル516まで延びる管には中断がないようにすることができる。
Photobacterium phosphoreum 844を使用した。このバクテリアは、すでに毒性検出システムのために使用されたものである。このプロトタイプを、環境毒性監視で普通に使用されるタイプのバクテリア生物ルミネセンスにもとづくレポーターシステムを用いて試験した。
12 滅菌キュベット
14 ネットワーク分析装置
16 同軸導波管アダプター
40 マイクロ波生化学分析装置
42 試料管
44 流れ制御装置
46 電磁波検出器
46A 温度プローブ
46B 温度制御装置
48 電磁波発生源
48A 超音波発生源
50 導波管ブロック
52 マイクロ波発生源
54 マイクロ波検出器
56 ポンプ輸送機構
58 自動制御器
501 試料調製要素
502 分析装置
504 培養物連続製造装置
506 培養基供給要素
508 緩衝液供給要素
510 混合室
512 廃棄物捕集器
514 分割流ロボット
514A ポンプ輸送手段
514B 管
516 暴露セル
518 等温区画室
519 ポンプ
520 ベクトルネットワーク分析装置
522 ミューメタルシート
524 冷却システム
602 培養容器
602A 培養容器ホルダー
603 あふれ管
604 培養基供給ポンプ
605 乾燥管
606 電磁撹拌器
612 混合容器
614 ぜん動ポンプ
616 ポンプ
617 撹拌器
618 あふれ管
621 制御器
623 LED
624 光検出器
625 光検出器
626 ADコンバータ
628 デジタル低域フィルター
802 導波管直線部
804 試料管
806 導波空洞
808 生物発光セグメント
809 照射帯域
810 一連のコリメータチャンネル
810A 暴露前検出器
811 808の中央領域
Claims (17)
- 発光培養物連続試料を作る装置であって、
発光培養物を成長させる容器(602)と、
該容器に第一の流量で培養基を供給する供給装置(602)と、
前記容器内の培養物のルミネセンスの測定値を示すルミネセンス信号を生成させる装置(624)と、
前記容器内の培養物の濁り度の測定値を示す濁り度信号を生成させる装置(624)と、
前記容器から第二の流量で培養物を輸送する輸送装置(614)と、
前記ルミネセンスおよび濁り度信号に応じて前記第一の流量を比例的に制御する制御器(621)と、
を有することを特徴とする装置。 - 前記制御器(621)が比例積分導関数(PID)制御器を用いて第一の流量を制御することを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記容器(602)が撹拌装置(606)および/または空気出口(605)を有することを特徴とする請求項1または2に記載の装置。
- さらに、前記輸送装置(614)が培養物を送り込む第二の容器(612)を有し、該培養物が該第二の容器内で他の物質と混合されることを特徴とする請求項1から3までのいずれか1つに記載の装置。
- 前記他の物質が、緩衝液、毒物、新鮮培養基、その他の物質であることを特徴とする請求項4に記載の装置。
- ルミネセンスを測定する装置が光検出器(624)を有することを特徴とする請求項1から5までのいずれか1つに記載の装置。
- 濁り度を測定する装置が光源(623)と光検出器(624)とを有し、該光検出器が培養物を通過する光を測定するように配置されることを特徴とする請求項1から6までのいずれか1つに記載の装置。
- 前記光源(623)が所定の時間間隔でオン・オフされることを特徴とする請求項7に記載の装置。
- 前記光源(623)が50%デューティサイクルに設定されたLEDを有することを特徴とする請求項8に記載の装置。
- 前記光源(623)の強度が実質的に培養物のルミネセンスに等しいことを特徴とする請求項7から9までのいずれか1つに記載の装置。
- 前記ルミネセンスおよび濁り度信号が一つの複合信号として出力され、制御器(621)によって復号されることを特徴とする請求項1から10までのいずれか1つに記載の装置。
- 光検出器(625)が、第二の容器(612)内の培養物の濁り度を測定するように、配置されることを特徴とする請求項7に記載の装置。
- 供給装置(604)および/または輸送装置(614)がポンプを有することを特徴とする請求項1から12までのいずれか1つに記載の装置。
- 光の入らない区画室(601)内に収容されていることを特徴とする請求項1から13までのいずれか1つに記載の装置。
- 請求項14に記載の装置であって、さらに、該装置内の温度を制御するシステム(524)を有することを特徴とする装置。
- 請求項14または15に記載の装置であって、さらに、該装置のための電磁遮蔽(522)を有することを特徴とする装置。
- 発光培養物連続試料を作る方法であって、
成長のための容器に培養基を第一の流量で供給し、
前記容器内の培養物のルミネセンスの測定値を示すルミネセンス信号を生成させ、
前記容器内の培養物の濁り度の測定値を示す濁り度信号を生成させ、
前記容器から第二の流量で培養物を輸送し、
このとき、前記ルミネセンスおよび濁り度信号に応じて前記第一の流量が比例的に制御される、
各ステップを含むことを特徴とする方法。
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