JP2018503842A - 回転木馬式流体サンプル配置を呈するレーザ散乱計測器具 - Google Patents

Abstract

複数個の流体サンプルにおけるバクテリアの濃度を測定するための器具であり、ハウジング、可回動プラットフォーム、複数個の流体コンテナ、光源、センサ及びモータを備える。可回動プラットフォームはハウジング内にある。流体コンテナは可回動プラットフォーム上に所在する。各流体コンテナは複数個の流体サンプルのうち対応する１個を保持し、また入射窓及び出射窓を有する。光源は、それら流体コンテナの入射窓内への及び上記対応する流体サンプル内での伝送用に入射ビームを供給する。入射ビームはバクテリアの濃度に関連する前方散乱信号を発生させる。モータは、各流体サンプル内を入射ビームが順繰りによぎるよう可回動プラットフォームを回動させる。ハウジング内のセンサは、その入射ビームを受け取る流体サンプルに関連しており出射窓から出てくる前方散乱信号を検出する。

Description

（関連出願）
本願は、「培養手段を有する複数サンプルレーザ散乱計測器具」(Multi-Sample Laser-Scatter Measurement Instrument with Incubation Feature)と題する２０１５年１月２６日付米国暫定特許出願第６２／１０７９３１号に基づく優先権を主張する出願であり、この参照により当該暫定特許出願の全容を本願に繰り入れることとする。

（著作権）
本件特許文書による開示の一部分に、著作権保護の対象たる叙述が含まれている可能性がある。本件著作権保持者は、米国特許商標庁の特許包袋又は記録に現れる限りにおいて、いずれの者による本件特許出願の複製にも不服ではないが、それ以外ではあらゆる著作権を完全に保持するものである。

（発明の分野）
本発明は総じて生物学的液状サンプル計測の分野に関する。具体的には、本発明は、液状サンプル内にバクテリアが存在するか否かを判別し、存在している場合にはその液状サンプル内のバクテリアに対するケモエフェクタの効果を判別するシステム及び方法に関する。

分析研究及び臨床試験の分野では多くの用途で液状サンプル分析法が利用される。それら分析法のうち光学計測は吸光度、濁度、蛍光／発光及び光散乱を計測するものである。光学レーザ散乱は最も高感度な方法の一つだがその実行が非常に困難な場合があり、特に媒質中の懸濁粒子が比較的透明な生物学的サンプルを分析する際がそうである。

しばしば液中での評価が必要になる粒子の一つがバクテリアである。バクテリアの存在はしばしば生体液例えば尿、羊水、胸膜液、腹膜液及び脊髄液で以てチェックされる。一般的な分析法では、バクテリアの培養に時間がかかる可能性があり、またバクテリア成長プレートを培養器内に配置して使用することが必要となる。通常、被験液がバクテリアで以て汚染されているか否か及びバクテリアの種類を検査成績で以て特定するには、１日又は数日がかかりうる。

バクテリア、イーストその他の流体内有機体の定量は医療診断、薬品開発、産業衛生、食品安全性その他の多くの分野にとり有用たりうる。サンプルにおける光散乱及び吸収の計測は有機体濃度を近似的に求めうる既知方法である。例えば、共に本願出願人を特許権者とし且つこの参照を以てその全容が本願に繰り入れられるところの特許文献１及び２には、バクテリアを検出及び計数する技術が概述されている。

米国特許第７９６１３１１号明細書 米国特許第８３３９６０１号明細書

従って、流体サンプル内にバクテリアが存在するか否かを迅速に判別し且つ流体サンプルに対するケモエフェクタの影響を判別する改良型システム及び方法への需要がある。バクテリアの存在が特定された後にバクテリアの種類をより迅速に特定する改良型システム及び方法への需要もある。

本発明は、複数個の流体サンプルにおける又は単一の流体サンプルにおける有機体濃度の計測を行う器具であり微生物学用産生ツールたるものを指向している。本器具により、複数個の個別装荷された独立な流体サンプルを保持し、前方散乱信号を媒介に各サンプルのバクテリア濃度を測定することができる。或いは、本器具により、複数個の縦孔内で単一の流体サンプルを保持し、その縦孔内にある一種類又は複数種類のケモエフェクタをその単一流体に作用させることができる。即ち、各流体サンプルにおけるバクテリア濃度へのケモエフェクタ（又はケモエフェクタの濃度）の影響を、ある期間に亘る流体サンプルの前方散乱信号により基礎付けることができる。

ある態様に係る器具は、複数個の流体サンプルにおけるバクテリアの濃度を測定する器具であり、ハウジング、可回動プラットフォーム、複数個の流体コンテナ、光源、センサ及びモータを備える。可回動プラットフォームはハウジング内にある。複数個ある流体コンテナそれぞれが可回動プラットフォームと結合する。各流体コンテナが複数個の流体サンプルのうち対応する１個を保持する。各流体コンテナが入射窓及び出射窓を有する。ハウジング内にある光源が入射ビームを供給し、その入射ビームが流体コンテナの入射窓内へと伝送され、更に対応する流体サンプル内で伝送される。入射ビームは、バクテリアの濃度に関連する前方散乱信号を発生させる。モータは、複数個ある流体サンプルそれぞれを入射ビームが順繰りによぎるよう可回動プラットフォームを回動させる。ハウジング内にある少なくとも１個のセンサが、入射ビームを受け取った流体サンプルに関連しており出射窓から出射されてくる前方散乱信号を検出する。

本発明の他の態様は、複数個の流体サンプルにおけるバクテリアの濃度を測定する方法である。本方法は、キュベット内に所在する複数個の流体チャンバのうち対応する１個の中に各流体サンプルを配置するステップを有する。各流体チャンバには、入射ビームを受け取るための第１窓及びその入射ビームにより生成された前方散乱信号を送り出すための第２窓を設けておく。本方法は、更に、光学計測器具に係る可回動プラットフォーム上でキュベットを位置合わせするステップと、入射ビームが各流体サンプル内を順繰りによぎるよう可回動プラットフォームを漸次回動させるステップと、各流体サンプル内を入射ビームが通過するのに応じ各流体サンプルに係る第１前方散乱信号を計測するステップと、を有する。

或いは、本発明は、流体サンプルにおけるバクテリアの濃度を測定するための光学計測器具とされる。本器具はハウジング、ドア、光源及び可回動プラットフォームを備える。ドアはハウジングに結合される。ドアは、自ドアが閉状態に位置しているときにハウジング内に向かい内方に食い入るドアプラットフォームを有する。光源及びセンサは流体サンプルからくる光学信号を計測する。その光学散乱信号はバクテリアの濃度に関連する。可回動プラットフォームはドアプラットフォームに結合される。可回動プラットフォームは、流体サンプルを保持する１個又は複数個のキュベットを受け入れる。可回動プラットフォームは、光源及びセンサを使用しての計測のため各流体サンプルを順繰りに試験ポジションへと移動させる。

本発明の更に他の態様は、複数個の流体サンプルにおけるバクテリアの濃度を測定するための光学計測器具である。本器具はキュベット、第１光源、第１センサ、第２光源及び第２センサを有する。キュベットは、複数個の流体サンプルのうち対応する１個を受け入れる光学チャンバを複数個有する。各光学チャンバは、少なくとも部分的に、各流体サンプル内での入射ビームの伝送を可能化する進入窓、並びに各流体サンプル内のバクテリアにより生成された光学信号を送り出すための退出窓、により形成される。第１群の光学チャンバ内には第１群の流体サンプルが収容される。第２群の光学チャンバ内には第２群の流体サンプルが収容される。第１群の光学チャンバは第１半径を有する第１軌跡上に所在し、第２群の光学チャンバは第２半径を有する第２軌跡上に所在する。第１半径は第２半径と異なる。第１光源は第１入射ビームを供給する。第１センサは、第１入射ビーム及び流体サンプルにおけるバクテリア濃度に応じた第１光学信号を受け取る。第１光源及び第１センサは、第１群の流体サンプルを構成する流体サンプルそれぞれにおけるバクテリアの濃度を測定するのに使用される、第１列の光学信号を発現させる。第２光源は第２入射ビームを供給する。第２センサは、第２入射ビーム及び流体サンプルにおけるバクテリア濃度に応じた第２光学信号を受け取る。第２光源及び第２センサは、第２群の流体サンプルを構成する流体サンプルそれぞれにおけるバクテリアの濃度を測定するのに使用される、第２列の光学信号を発現させる。

本発明の他の態様は、複数個の流体サンプルの特性を測定するための光学計測器具にて使用されるキュベットである。本キュベットは、複数個の流体サンプルのうち対応する１個を受け入れる光学チャンバを複数個有する。各光学チャンバが、各流体サンプル内での入射ビームの伝送を可能化する進入窓と、各流体サンプルにより生成された光学信号を送り出すための退出窓と、を有する。第１群の光学チャンバは第１半径を有する第１軌跡上に所在し、第２群の光学チャンバは第２半径を有する第２軌跡上に所在する。第１半径は第２半径と異なる。

本発明の更なる態様については、本件技術分野に習熟した者（いわゆる当業者）には、その簡単な説明が以下に提示されている図面を参照しての諸実施形態の詳細な記述から、明らかとなろう。

回動プラットフォーム上で流体サンプルを試験することが可能な光学計測器具を模式的に示す図である。 回動プラットフォームを用いる図１の光学計測器具のある詳細実施形態を示す図である。 図２の器具に備わるドアプラットフォームの下斜視図である。 図２の器具、特にハウジングの一部分が除去されドアが開かれていて回動プラットフォームが装填ポジションをとっている器具の前斜視図である。 図２の器具、特にハウジングの一部分が除去されそのドア及び回動プラットフォームが動作又は閉鎖ポジションをとっている器具の後斜視図である。 図１〜図５の器具の回動プラットフォーム上にフィットするキュベットアセンブリの斜視図である。 図６Ａのキュベットアセンブリに備わる単体キュベットの分解斜視図である。 図６Ｂの単体キュベットの本体の部分断面図である。 図１〜図５の器具の回動プラットフォーム上にフィットする別のキュベットアセンブリの本体を通る断面図である。 図６Ｄの別様キュベットと併用されるバルク流体装填マニフォルドの断面図である。 図１〜図５の器具用のシステム制御ダイアグラムである。 図１〜図５の器具の回動プラットフォーム上にフィットする別のキュベットアセンブリの本体及び差し向かいにある２個の流体チャンバを通る断面図である。

本発明が様々な変形及び代替形態を許容するものであるところ、具体的実施形態を図面に例示し本明細書中で詳細に記述することにする。とはいえ、ご理解頂けるように、本発明は開示されている特定の形態に限定される趣旨のものではない。寧ろ、本発明は、添付する特許請求の範囲により定義される本発明の神髄及び技術的範囲内に収まる全ての変形物、等価物及び代替物をカバーする趣旨のものである。

図面については、その開示内容が本発明の諸原理の例証と見なされるべきであり図示実施形態に本発明の広義な態様を限定する趣旨のものではないとの理解で以て、本明細書中で詳細に記述するものとする。以下の詳細記述の都合上、（具体的に除外しない限りは）単数形は複数形をまた複数形は単数形を包含するものとし、語「及び」及び「又は」は共に結合的及び離接的たるべきものとし、語「全て」は「任意且つ全て」を意味し、語「任意の」は「任意且つ全て」を意味し、且つ語「有する」は「有するが限定されない」を意味するものとする。

図１にその全体的機能表現を示す光学計測器具１０では、備わる１本又は複数本の光入射ビームが位置的に固定されている。複数個のサンプルチャンバ（例．キュベット）が可回動プラットフォーム１３により保持され、その可回動プラットフォーム１３により、各サンプルが、本光学計測器具１０内で光入射ビームが辿る経路上へと動かされる。その光は、光源例えばレーザ２０によりもたらされ、方向転換ミラー２１により適宜反射された上で、キュベット１２内サンプル内の流体サンプル内に送り込まれる。その光学信号（例．前方散乱信号）をセンサ２２により受光し次いで処理／分析することで、バクテリアの存在及び／又はある期間に亘るバクテリアの成長が判別・特定される。本光学計測器具１０に伝導加除熱か光源又は赤外線源からの輻射加熱を組み入れ、それにより流体サンプルの温度を制御することで、適正な培養を行うことができる。以下、こうした特徴事項について図２〜図７を参照し詳述する。

図２に示す通り、本器具１０はハウジング２５を有しており、そのハウジング２５の一端にて開閉するドア２７を伴っている。このドア２７は、本器具１０についての種々の情報断片を表示するディスプレイデバイス２８を有している。そのディスプレイデバイス２８により、試験状態（例．本器具１０内の現在温度又は試験の残り分数）に関する情報、流体サンプルに関する情報、及び／又は、それら流体サンプル向けに使用される試験プロトコル（例．時間及び温度）に関する情報を、提供することができる。好ましくは、ディスプレイデバイス２８にタッチスクリーン入力を付随させ（或いはもう一組の入力ボタンを設け）、ユーザが本器具１０の基本機能のうち幾つか、例えば電源オンオフ機能、ドア開閉機能、温度昇降機能等々を利用できるようにしてもよい。

ドア２７は可回動プラットフォーム１３を支持するドアプラットフォーム２９を有している；この可回動プラットフォーム１３は、複数個の個別キュベット１２を受け入れ、或いは複数個のキュベットを備えるキュベットアセンブリ（例．図６Ａ〜図６Ｃに示すキュベットアセンブリ９０）を受け入れる。そのため、可回動プラットフォーム１３は回転木馬状構造とされている；レーザ（群）２０から来る入射ビームの反復伝送を伴う試験プロトコルに従い各個的、個別的な流体サンプルを、その回転木馬状構造により輸送することができるので、ある期間に亘り前方散乱信号を計測し、バクテリア濃度の変化をモニタすることができる。流体サンプルを固定的な向きで保持するため、可回動プラットフォーム１３は、自可回動プラットフォーム１３上でキュベットを位置合わせする複数本の位置合わせポスト３２を有している。更に、可回動プラットフォーム１３は複数個の開口を有しており、これをキュベットに対し整列させることで試験に係る光入射ビームの伝送が可能になる。回転木馬位置センサ３３は、可回動プラットフォーム１３の周沿い位置を検知すべくドアプラットフォーム２９上又はその内部に配置されている。ドア２７の周縁にシール及び／又はガスケットがあり、本器具１０ではそれによりライトタイトな（光を通さない）筐体が形成されているので、センサ２２による適正な信号検出を確と行うことができる。

図３にドアプラットフォーム２９の下方外観を示す。ドアプラットフォーム２９の下方には、可回動プラットフォーム１３を回動させるためのステッパモータ３１が配置及び装着されている。このステッパモータ３１は、ドアプラットフォーム２９を貫通するシャフトを媒介にして、可回動プラットフォーム１３に回転木馬状運動を行わせる。ドアプラットフォーム２９は更に開口３５を複数個有しており、これらは幾通りかの目的で役立つ。例えば、一部の開口３５ｂ、３５ｃ及び３５ｅは熱エネルギを受け取るためのものであり、その熱により可回動プラットフォーム１３が所望温度に保たれバクテリア培養が促進される。図４を参照して後に議論する通り、この熱エネルギを可回動プレート１３へと送ってくる複数個のランプ４４が、本器具１０の下部、ハウジング２５内に所在している。他の１個の開口３５ｄは、可回動プラットフォーム１３からの赤外輻射を、本器具１０の下部に所在する温度センサへと伝えるためのものである。２個の開口３５ａ及び３５ｆはセンサ２２に前方散乱信号、即ち入射ビームレーザ２０が流体サンプル内に送られるのに応じその流体サンプルにおけるバクテリア濃度により生成される前方散乱信号を、伝えるためのものである。ドアプラットフォーム２９が有する開口３５はより多数又は少数でもよく、これはそのドアプラットフォーム２９の下側で必要とされる機能の多寡に左右される。

図４及び図５に本器具１０の内部部材の配置を示す。第１レーザ２０ａは第１群の流体サンプル向けに入射エネルギを供給するよう設計されており、第２レーザ２０ｂは第２群の流体サンプル向けに入射エネルギを供給するよう設計されている。第１レーザ２０ａからの入射エネルギは第１ミラー２１ａにて反射され、第１センサ２２ａに向かい下方に送られる。第２レーザ２０ｂからの入射エネルギは第２ミラー２１ｂにて反射され、第２センサ２２ｂに向かい下方に送られる。流体サンプル内エネルギ伝送の詳細については後に詳述する。

レーザ２０及びセンサ２２はミラー２１を介しある固定的な向きで光学的に結合されている。ある実施形態におけるレーザ（群）２０は可視波長平行光化レーザダイオードである。他の実施形態におけるレーザ（群）２０は光ファイバからレーザビームを供給する。更に他の実施形態におけるレーザ（群）２０は平行光化レーザダイオードからなる複数個の波長源を有し、幾つかある相応なビーム結合方法のうち一つに従いそれらが単一の共照準ビームの態に結合される。更に他の例では、非コヒーレント狭波長源例えばアルゴンガス白熱灯を有する光源が使用され、その光を１個又は複数個のピンホールを介し伝送させることで指向性ビームが供給されよう。各センサ２２は１個又は複数個の後掲デバイス、即ちカメラ、イメージャ、熱量計、熱電対列又は固体検出器アレイを有するものにすることができる。

図４及び図５には、培養機能を提供する器具１０用熱制御システムも示されている。ドアプラットフォーム２９の下側には赤外線センサ４２、即ち可回動プラットフォーム１３の温度をドアプラットフォーム２９側の開口３５ｄを介し計測するセンサが所在している。本器具１０の基礎構造上には１個又は複数個のランプヒータ４４が所在している。ヒータ４４により生成されたエネルギが上方に伝達され、可回動プラットフォーム１３の下側がそれにより暖められることで、キュベット内でのバクテリア成長が促進される。そのエネルギはドアプラットフォーム２９の開口３５ｂ、３５ｃ及び３５ｅを介し伝達され、可回動プラットフォーム１３例えばエネルギ吸収用の暗い下面を有するそれにより吸収される。

本器具１０の諸態様の制御には、図７との関連で後により詳述するプロセッサ５０が使用されている。本器具１０は外部システムインタフェース７０を有しており、これにより本器具１０を外部システムに接続することができる。その外部システムインタフェース７０に係るポート８０を専用コンピュータに直結し、その専用コンピュータを使用して本器具１０を制御すること及び流体サンプルの試験に発する情報／データを受信することができる。本器具１０は、本器具１０側に所在するディスプレイ２８（並びに好ましくは本器具１０上の入力ボタン及び／又はタッチスクリーン）に加え、通信先の外部デバイス例えば汎用コンピュータに接続されているであろう大画面ディスプレイに、表形式又は図画形式で試験結果を表示させる。本器具１０は、本器具１０の動作を制御する外部デバイスから命令を受信することができる。本器具１０は、ポート３０からデータ（例．前方散乱信号データ、試験プロトコルデータ、図５に示すコード６２から導出されたキュベットアセンブリデータ、診断データ等々）を送信することもできる。本器具１０は電源入力ポートも有しており、その電力（例．Ａ／Ｃ電力）はＤＣ電力へと変換された上でモータ、レーザ、センサ及びディスプレイ等々により使用される。

図４及び図５には、可回動プラットフォーム１３の隣にあり個別キュベット又はキュベットアセンブリ９０から情報を読み取れるリーダ６０も示されている。キュベットアセンブリ９０は様々な用途で使用されうるので、キュベットアセンブリ９０にコード６２（例．ＱＲコード（登録商標）若しくはバーコードによるもの）又はＲＦＩＤタグを具備させ、その特定のキュベットアセンブリ９０によりサポートされている試験の種類並びに他の採取対象計測データを識別できるようにするとよい。本器具１０では、好ましいことに、そのＲＦＩＤ又はバーコードを読み取り、メモリデバイス５５（図７）に格納されているソフトウェアプログラムを選択することで、キュベットアセンブリ９０上で適切な光学計測試験を実行することができる。従って、好ましいことに、キュベットアセンブリ９０に識別ラベルを具備させ、その識別ラベルに１個又は複数個のバーコード及び／又はＱＲコード（登録商標）を具備させることで、自キュベットアセンブリ９０に必要な符号化情報を提供することができる。他のコードも遜色なく使用できる。

バクテリアが液状サンプル内チェック対象粒子である場合、コード６２のうち１個により試験プロトコル（例．試験継続時間に対する温度プロファイル、光学計測の頻度、試験継続期間等々）を提示し、メモリ５５（図７）からの命令であってその試験プロトコルに対応しているものをプロセッサ５０に実行させることができる。それらコードのうち他の１個をその液状サンプルの採取元患者（群）についての情報に関連付け、それにある強度の暗号化を組み込んで患者データを確と秘密保全させることができる。他の１個のコードにより、品質保証チェック用にキュベットアセンブリ９０の部品番号又はシリアル番号を提示し、不適正なキュベットが試験されないようそのキュベットアセンブリ９０が真正且つ適正な部品であることを確認することができる。その品質保証チェック用コードにより、１回限りの使用が想定されているキュベットアセンブリ９０が（恐らくはある種の洗浄の後に）再び試験されることを防ぐこともできる。やはり、本器具１０に備わる装置（群）６０（例えばイメージセンサ、バーコードリーダ／センサ、又はＱＲコード（登録商標）リーダ／センサ）でアセンブリ９０上のコード６２を読み取ることができる。また、アセンブリ９０が可回動プラットフォーム１３上に載置されている状態（図５）でラベル上のコード６０をスキャンすることで、ドア２７が閉ざされる前に必要な情報を得ることができる。

図５には、ドア２７が開いている状態で可回動プラットフォーム１３上に装荷された後、動作ポジションにされたキュベットアセンブリ９０も示されている。図６Ａ、図６Ｂ及び図６Ｃにそのキュベットアセンブリ９０の詳細を示す。このキュベットアセンブリ９０は、２個の円状（又は弧状）構成をなすよう配列された複数個の流体／光学チャンバを有している。外側の円状構成は、略円形軌跡上に位置する内側流体チャンバ９２を有している。キュベットアセンブリ９０は略円形軌跡上に位置する外側流体チャンバ９４を有しており、その略円形軌跡は内側流体チャンバ９２の略円形軌跡より大きな半径を有している。図示の通り、キュベットアセンブリ９０は７個の個別キュベット９１（図６Ａには６個のみ示す）で構成されており、それらは好ましいことにディスポーザブルであり１回のみ使用することができる。また、キュベットアセンブリ９０を一元的環状構造で構成することや２個の１８０°キュベットで構成することができる。

個々の個別キュベット９１の隅部に窪み９５があるので、それらの窪み９５を位置合わせポスト３２と係合させること（図５参照）により、可回動プレート１３上の適正な位置に、それら個別キュベット９１ひいてはキュベットアセンブリ９０を位置合わせすることができる。他種の物理的位置合わせ特徴、即ち恐らくは磁性要素を使用し、可回動プレート１３上でキュベットアセンブリ９０を位置合わせしてもよい。可回動プラットフォーム１３上でのキュベットアセンブリ９０の位置合わせにより、内側流体チャンバ９２及び外側流体チャンバ９４を位置合わせプラットフォーム１３の開口に対し確と整列させることができる。従って、モータ３１の動力下で位置合わせプラットフォーム１３に回転木馬状運動を行わせると、位置合わせプラットフォーム１３の内側径方向開口及び内側流体チャンバ９２が一組ずつドアプラットフォーム２９の開口３５ｆの上方に来ると共に、位置合わせプラットフォーム１３の外側径方向開口及び外側流体チャンバ９４が一組ずつドアプラットフォーム２９の開口３５ａの上方に来る。それら開口３５ａ及び３５ｆ（並びにミラー２１及びセンサ２２）は、モータ３１が停止して外側流体チャンバ９４のうちあるものが開口３５ａの上方に重なるたびに、概ね逆側の内側流体チャンバ９２が開口３５ｆの上方に確と重なるよう、幾何学的に配列されている。とはいえ、内側流体チャンバ９２より多数の外側流体チャンバ９４があるため、キュベットアセンブリ９０の周上にある流体チャンバ９２，９４の試験の３６０°サイクル１回の間に、内側流体チャンバ９２の試験を外側流体チャンバ９４より少ない回数しか行う必要がない（即ちレーザ２０ａからの順次入射が少ない回数で済む）。言い換えれば、図示実施形態では、可回動プラットフォーム１３が３６０°回動する間にレーザ２０ｂの動作で４２個の外側流体チャンバ９４が４２回試験される一方で、可回動プラットフォーム１３が同じく３６０°回動する間にレーザ２０ａの動作で３５個の内側流体チャンバ９２が３５回試験される。

図６Ｂ及び図６Ｃに最もよく示されているように、各流体チャンバ９２及び９４の上端及び下端は上窓９３ａ及び下窓９３ｂによりそれぞれ閉ざされる。上窓９３ａは、キュベット９１の本体９７上にはめ込まれる上カバー９６上に形成されている。上窓９３ａは、その流体チャンバ内の流体サンプルに接するよう流体チャンバ内に向かい下方に延びている。下窓９３ｂは薄層（好ましくは光学グレードプラスチック製のそれ）であり、本体９７の下部に装着されている。下窓９３ｂは流体チャンバの底部を形成している。

各流体チャンバ９２及び９４は複数個の部分を有している。小さい方の部分９８はより大きな部分９９内に通じている。使用時には、各流体チャンバ９２及び９４に流体サンプルを充填してから上カバー９６を装着する。各流体チャンバ９２及び９４には、上カバー９６を本体９７に装着すると上窓９３ａが流体チャンバ内に向かい下方に張り出し流体に接しその流体が変位するよう、ひいては小部分９８を定める面に沿いその流体が上方に動きうる形態にて、ある既知量の流体を入れる。即ち、上カバー９６が下方に動き上窓９３ａが流体に当たったときに生じる流体変位を吸収する空間容積を、各流体チャンバの小部分９８により提供させる。動作中には、入射ビームが大部分９９に入射し、その部分９９が光学チャンバとして振る舞い、そして帰結たる前方散乱信号が下窓９３ｂから出射される。不要粒子が概ねフィルタリングされ、バクテリアのみが（或いは主にバクテリアのみが）残るよう、各流体サンプルをある種のキュベットアセンブリ９０（図示せず）内及び／又はキュベットアセンブリ９０外フィルタリングに供するとよい。

動作モードでは、可回動プラットフォーム１３上でキュベットアセンブリ９０を順繰りに動かすためモータ３１を回転木馬状様式にて漸次前進させることで、レーザ２０ｂからの入射エネルギが入り前方散乱信号が生じるよう、外側流体チャンバ９４のうち１個をミラー２１ｂの下方且つセンサ２２ｂの上方に揃える。そして、外側流体チャンバ９４のうち１個がそのように揃えられたときには、内側流体チャンバ９２のうち対応する１個即ちキュベット９０の概ね逆側にあるそれが、レーザ２０ａからの入射エネルギが入りうる態でミラー２１ａの下方且つセンサ２２ａの上方に揃う。そのため、キュベットアセンブリ９０上で差し向かいにある２個の流体サンプルを、同時に又は順繰りに（即ちレーザ２０ａ及び２０ｂの順次発光間時間差がほぼ又は全くなしで）試験しそれらに対応する前方散乱信号を媒介にしてモニタすることができる。隣り合う外側流体チャンバ９４間及び内側流体チャンバ９２間の周沿い間隔は、モータ３１の回動角増分の所定個数分に相当する既知の周沿い距離になるよう選択する。言い換えれば、例えばモータ３１のシャフトから外側流体チャンバ９４の中心点までを測った半径にて、モータ３１の回動角増分４個により２ｃｍの弧長が生じることがわかっているのであれば、隣り合う外側流体チャンバ９４間の遷移にモータ３１の動作角増分４個を必須にするとの想定で、２個の隣り合う外側流体チャンバ９４毎の中心点をキュベット９０の設計時に２ｃｍで設定するとよい。

ドアプラットフォーム２９内に所在する回転木馬位置センサ３３（図３）は、可回動プラットフォーム１３ひいてはキュベットアセンブリ９０の所在を感知するのに使用される。この回転木馬位置センサ３３にエンコーダを組み込み、そのエンコーダを使用して、レーザ２０の入射ビームに対し内側及び外側流体チャンバ９２，９４それぞれの位置を合わせるようにしてもよい。或いは、可回動プラットフォーム１３の開口のうち幾つかが開けっ放しであり（即ちキュベットにより覆われておらず）、センサ（群）２２にて受け取りうるある種の信号が供給されうるようそのサイズが設定されているのなら、レーザ（群）２０及びセンサ（群）２２をキュベット姿勢決め目的で使用することができる。可回動プラットフォーム１３が回転木馬状運動に供されて動作モードが始まり、試験が必要な第１流体チャンバが位置合わせされたときには、回動している可回動プラットフォーム１３のまさに未使用で様々なサイズの開口を識別することにより、レーザ２０及び対応するセンサ２２でその第１流体チャンバの周沿い位置を識別することができる。プロセッサ５０は、センサ２２から出力される信号を受信したときモータ３１を選択的に制御し、ミラー２１ａ又は２１ｂから反射されてくる入射ビームのうち１本の下方にある適切な周沿い位置に試験対象第１流体チャンバを配置させる。

図６Ｄに示されているのは他の実施形態に係るキュベット１３０であり、これは、キュベットアセンブリ９０のように環状にすることも、或いは図６Ａ〜図６Ｃの個別キュベット９１のように弧状にすることもできよう。本体１３１内を通り１個の内側流体チャンバ１３２及び１個の外側流体チャンバ１３４が存する付近での断面によりキュベット１３０を示したが、キュベット１３０は多数の内側流体チャンバ１３２及び外側流体チャンバ１３４（例．４２個の外側流体チャンバ１３４及び３５個の内側流体チャンバ１３２）を有することとなろう。上窓１３３ａが外側流体チャンバ１３４付近で本体１３１に装着される一方、上窓１３３ｂは内側流体チャンバ１３２付近で本体１３１に装着されている。上側にある各進入窓１３３ａ及び１３３ｂは、キュベット１３０の周全体（又は一部）にフィットするよう環状（又は弧状）にするとよい（例．窓１３３ａを全ての外側流体チャンバ１３４を覆う光学グレードプラスチック製単一片とし、窓１３３ｂを全ての内側流体チャンバ１３２を覆う僅かに小径な別の光学グレードプラスチック製単一片とする）。下側にある退出窓１３５も図示の通り本体１３１に装着されており、全ての内側流体チャンバ１３２及び外側流体チャンバ１３４の底部を覆う光学グレードプラスチック製単一片とされている。個々の進入窓１３３及び退出窓１３５は同様に使用することができる。図中のキュベット１３０は可回動プラットフォーム１３上に座しており、その可回動プラットフォーム１３の開口が、図６Ａ〜図６Ｃとの関連で上述した通り全ての内側流体チャンバ１３２及び外側流体チャンバ１３４と揃っている。

内側流体チャンバ１３２及び外側流体チャンバ１３４はそれぞれ主容積１３６を有しており、レーザ２０からの入射ビームをミラー２１で反射させ流体サンプル内を伝送させることで前方散乱信号を発生させセンサ２２に受光させる試験では、その流体サンプルがその主容積１３６により保持される。主容積１３６のすぐ隣には、主容積１３６の全高を超え上方に延びる流体進入ポート１３７があるので、各流体チャンバに入っているサンプル流体を、上窓１３３の下面に確と当接させることができる。即ち、流体進入ポート１３７を（重力勾配を基準にして）上窓１３３の上方に所在させることにより、動作上問題となりうる発泡を伴わずに重力下で、主容積１３６が流体サンプルで以て完全に満たされることとなろう。動作中には、入射ビームが主容積１３６に入射し、その主容積１３６が光学チャンバとして振る舞い、そしてバクテリア濃度（又は他の流体内粒子のそれ）に関連して生じた前方散乱信号が下窓１３５から出射され、その前方散乱信号が可回動テーブル１３の開口内を通っていく。キュベット１３０が更にキャップ１４０を有し、そのキャップ１４０が弾性のある下部ボスを有していて、内側流体チャンバ１３２及び外側流体チャンバ１３４が満たされた後にその弾性下部ボスをそれらチャンバ内にフィットさせることでキュベット１３０が封止されるようにしてもよい。このキャップ１４０はキュベット１３０の全体形状に応じ環状にも弧状にもすることができる。

図６Ｅに、それを用い全ての内側流体チャンバ１３２及び外側流体チャンバ１３４に一種類の流体サンプルを同時充填できる流体進入マニフォルド１５０の一例を示す。流体進入マニフォルド１５０は一列の内側流体チャネル１５２及び一列の外側流体チャネル１５４を有している。内側流体チャネル１５２は、内側流体チャンバ１３２の流体進入ポート１３７内にフィットするよう設計されている。外側流体チャネル１５４は、外側流体チャンバ１３４に係る流体進入ポート１３７内にフィットするよう設計されている。流体進入マニフォルド１５０をキュベット１３０上に実装し終えた後に、キュベット１３０の全ての内側流体チャンバ１３２及び外側流体チャンバ１３４への一括充填に必要な既知量の流体をマニフォルド１５０の上部に充填することで、キュベット１３０の内側流体チャンバ１３２及び外側流体チャンバ１３４それぞれにサンプル流体を同時充填することができる。流体量が確と各流体進入ポート１３７の上部まで高まらないようにするため、各内側流体チャネル１５２及び１５４（流体進入ポート１３７内に延びているそれ）の生成に使用される素材の量を、既知の非流体容積が各流体進入ポート１３７内に生じるように誂えるとよい。充填プロセスの完遂後にキュベット１３０からマニフォルド１５０を除去すると、サンプル流体を受け入れうる付加的な容積が各流体進入ポート１３７内に生じ、その結果、各内側進入ポート１３７内のサンプル流体の上面が本体１３１の上面より下方に下落する。その後は、図６Ｄを参照して上述した通り、各流体進入ポート１３７の上側にキャップ１４０を載置することができる。マニフォルド１５０が、既知容積の流体を受け入れうるニードルフリースワバブルポート弁を伴う閉止トップを有していてもよい。この配置では、キュベット１３０の内側流体チャンバ１３２及び外側流体チャンバ１３４に個別に装荷することや（例．多種類の流体サンプルを試験する際）、マニフォルド１５０を使用し単一の流体サンプルで以てそれらに“バルク”装荷することができる。

図７に、一実施形態に係り本器具１０内に所在する制御システムを示す。本器具１０は１枚又は複数枚の印刷回路基板を有しており、それ又はそれらは少なくとも１個のプロセッサ５０（恐らくは数個のプロセッサ）及び少なくとも１個のメモリデバイス５５を有している。プロセッサ５０はメモリデバイス５５、即ちモータ（群）、レーザ、センサ、加熱システム、基本演算機能、診断等々を動作させるための種々のプログラムが存するメモリデバイスと通信する。プロセッサ５０は本器具１０の機能部材、例えば（１）前方散乱信号（或いは他の光学信号例えば蛍光信号）を感知する光学センサ２２ａ及び２２ｂ、（２）キュベット内に送られる光ビームを生成するレーザ２０その他の光源、（３）可回動プレート１３の又はハウジング２５内の温度（或いはキュベットの表面に係る温度）を測定する温度センサ（群）４２、（４）ヒータランプ及び／又はその他の加熱素子を有する加熱システム４４、（５）プラットフォーム１３を回動させるのに使用されるモータ３１、（６）本器具１０のドア２７の前側にあるディスプレイ（群）２８、（７）各種のユーザ入力デバイス６６（機械式ボタン又はタッチスクリーン）、（８）本器具１０のオペレータに特定の条件又は事象を警報する（例．１個又は複数個のサンプルがある試験条件例えば高バクテリア濃度に達していること、バクテリア成長曲線にある勾配が発現していること、或いはある前方散乱信号がある値を上回っていることを指し示す）音響アラーム６８、（９）ドアプラットフォーム２９上の回転木馬位置センサ３３、並びに（１０）キュベット、試験プロトコル等々に関する情報を提供するコードを読み取るキュベットリーダ６０と通信する。

プロセッサ５０は、本器具１０上の出力ポート８０と連携する外部システムインタフェース７０、例えばインタフェースモジュールとも通信する。器具１０内プロセッサ（群）５０の主要機能は、（ｉ）温度センサ４２及び加熱システム４４を使用し本器具１０の内容物を適切な温度プロファイル（温度対時刻）に保つこと、（ｉｉ）レーザ２０ａ及び２０ｂを順繰りに作動させることでキュベットアセンブリ９０内のサンプル内へと必要な入射ビームを供給すること、（ｉｉｉ）モータ３１及び回転木馬位置センサ３３を媒介にしてプラットフォーム１３を可制御的に回動させることで入射ビームと流体サンプルが入っているチャンバとを確と適正整列させること、（ｉｖ）センサ２２ａ及び２２ｂから光学（例．前方散乱）信号に係るデータを受信しメモリデバイス５５内に格納／送信すること、並びに（ｖ）適うならその前方散乱信号を分析してバクテリア濃度を測定することである。これに代え、本器具１０を制御する制御システム又はコンピュータモジュールを部分的に本器具１０外に所在させてもよい。例えば、本器具１０内に所在する第１プロセッサによりレーザ、モータ及び加熱システムを動作させる一方で、本器具１０外の第２プロセッサが、センサ２２ａ及び２２ｂにより受信された前方散乱信号についてのデータ処理／分析を取り扱い、それによりバクテリア濃度を測定するようにしてもよい。本器具１０由来のデータ及び試験結果（例．バクテリア濃度指示値）は、器具ディスプレイ２８上で通知することができ、及び／又は、ＵＳＢ、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ、ＷｉＦｉ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）その他の通信リンクにより本器具１０内の外部システムインタフェース７０から外部システムへと送信しそこで更なる分析、通知、アーカイブ化又は他のネットワーク内データとの統合に供することができる。ある好適実施形態では、中央データベースにて複数個の遠隔所在器具１０から試験結果及びデータを受信し、その試験データ及び結果（匿名データ／結果）を使用し分析法に従いトレンドを判別することができ、更にそれを使用して本器具１０用のより良好且つロバストな演算プログラムを導出すること（例．試験１回当たりの時間を短縮することや、低めの培養温度を使用して試験のエネルギを低減すること）ができる。

図１〜図７の器具１０ではレーザ散乱技術が使用されているので、０．５ｍｌ未満、好ましくは約０．１ｍｌの流体サンプルサイズにてバクテリア成長を定量することができる。各流体チャンバ１３２，１３４により十分な鉛直高（例．約１０ｍｍ〜１２ｍｍ）を提供することで、バクテリアに対するレーザビームの望ましい相互作用を引き起こし、前方散乱信号を発生させることができる。上側の進入窓は、通常は１ｍｍ未満、好ましくは約０．５ｍｍ〜０．７５ｍｍである入射ビーム直径の２倍以上にするのが望ましい。即ち、上窓の直径を約２ｍｍ〜２．５ｍｍの範囲内とする。流体サンプル内を通過する際の入射ビームの発散を中心軸から測って約８°以内とするなら、通常、退出窓の直径は約４ｍｍ〜５ｍｍの範囲内となる。流体チャンバの容積及び形状も発泡が最小化されるよう構成する。特に、本器具１０では各レーザ２０ａ，２０ｂからのビームが流体サンプル内を伝わり、その流体サンプル内のバクテリアにて生成された散乱信号が、好ましくは前方散乱計測技術を媒介にしてセンサ２２ａ，２２ｂにて計測される。流体サンプル温度は、加熱システム４４及び温度センサ４２を媒介にしたオンボード培養により、室温〜４２℃（或いはそれ以上）の範囲内とされる。本器具１０では、ある期間（例．１〜６時間）に亘りある範囲の光学計測間隔について、培養中の液状サンプルにおけるバクテリアの成長及び濃度を判別・測定することができる。本光学計測器具１０では、共に本願出願人を特許権者としこの参照を以てその全容が本願にくり胃入れられるところの特許文献１及び２に概述されている、様々な技術によりバクテリアを検出及び計数することができる。

本器具１０内に培養手段が備わっているため、キュベットアセンブリ９０を巡る必須環境を管制してバクテリアの成長を促進すること、ひいてはレーザ２０ａ及び２０ｂとセンサ２２ａ及び２２ｂの組合せにより後続の光学計測を実行しバクテリア濃度の上昇を示す強めの前方散乱信号を得ることができる。本器具１０には、（ｉ）流体サンプルを巡る環境を管制し、且つ（ｉｉ）光学計測間の時間間隔及び／又は時刻を指令することでバクテリアが成長したか否かを判別し、もしそうならバクテリアの濃度がどの程度増加したのかを判別する、内部プログラムが組み込まれている。本器具１０からのリアルタイム出力を、ポート８０に結合された別体のディスプレイ上で看取することができる。

本器具１０のある動作モードでは、キュベットアセンブリ９０内（又は個々の個別キュベット９１内）の流体サンプルが単一のサンプルに由来するもの（例．１人の患者からのもの）とされる。各流体チャンバ９２及び９４には、ある種のケモエフェクタ（様々な種類があり種類毎に量が違う）、例えば薬品、抗菌物質、栄養素、化学タグ又は着色剤を事前装荷しておくことができよう。その上で、各光学チャンバを、１本又は複数本の光ビームラインで以て、或いはミラー２２の下方でその入射ビームラインをよぎり流体サンプルを動かすことにより、順繰りに計測する。個々の個別光学チャンバ内に別々のケモエフェクタ（例．別量の抗生物質）があるのなら、当該別々のケモエフェクタの影響を単一の流体サンプルを対象にて経時的にモニタすることができる。即ち、キュベットアセンブリ９０（又は個別キュベット９１）に１人の患者からのサンプルが装荷されているがそれらチャンバ内に入っているケモエフェクタが別々である場合、本器具１０を使用し、単一のサンプルに対するケモエフェクタ（薬品、抗菌物質、栄養素、化学タグ又は着色剤）の影響を識別することができる。この流れによれば、本器具１０により、１人の患者のサンプルを複数種類のケモエフェクタに照らし試験することができる。即ち、キュベット（例えばキュベットアセンブリ９０又は個別キュベット９１）に単一のサンプル（例．１人の患者からのもの）が装荷されているがそれら光学チャンバ内に入っているケモエフェクタが別々である場合（或いはキュベットアセンブリ９０に７個備わるキュベット９１それぞれが正確性／再現性に鑑み１１個の流体チャンバ９２，９４で一種類のケモエフェクタを１１回試験しうるよう設計されている場合）、本計測器具１０とキュベットアセンブリ９０の併用により、単一のサンプルに対するケモエフェクタ（例．薬品、抗菌物質、栄養素、化学タグ又は着色剤）の影響を判別することができる。アセンブリ９０のキュベット９１上にあるラベル上のコード６２により、各キュベット９１内でどのケモエフェクタが試験されるのかを識別することができる。

図８に示す本器具１０用の別の可回動キュベットアセンブリ１９０では、組み合わされ混合された一種類又は複数種類の液及び／又は乾質素材によって単一のサンプルが組成されている。キュベットアセンブリ１９０は、それら素材の追加用のポート１９６と、素材混合用の中心チャンバ１９４とを有している。フィルタ１９７を使用することで、中心混合チャンバ１９４内に輸送される粒子を最小化することができる。可回動キュベットアセンブリ１９０は中心チャンバ１９４の周りに構成された複数個の計測チャンバ１９２（例．キュベット）の配列を有しており、それら計測チャンバ１９２は、中心混合チャンバ１９０から周辺計測チャンバ１９２へと液を通わせうるよう壁１９８により形成された通路又はチャネル１９５を伴っている。キュベット１９０は、レーザ２０ａ及び２０ｂとセンサ２２ａ及び２２ｂの双方を使用しうる形態で中心チャンバ１９４を巡り配列された、幾つかの周辺計測チャンバ１９２（例．３０個又は４０個）を有するものとすることができる。通路１９５は、中心混合チャンバ１９４の想定充填レベルより上に構成するとよく、またアセンブリ１９０の回動により液が遠心力を受け通路１９５へ更には周辺計測チャンバ１９２内へと追いやられるよう傾斜させることができよう。これに代え又は加え、成功裏な混合が完遂されるまで計測チャンバへの流れを阻止するよう、通路１９５内で弁又は封止材を構成することができよう。ポート１９６をニードルフリースワブル進入弁１９９に結合させることで、キュベットアセンブリ１９０を装荷する際のサンプル流体のしたたりを排除又は阻止するようにしてもよい。

中心混合チャンバ１９４及び周辺計測チャンバ１９２は、単一のサンプルに限り使用できるよう、ディスポーザブルなプラスチック素材で製作することができる。同様に、通路１９８を画定する壁１９５を同様のプラスチック素材で製作することができる。ある実施形態では、ある単体のディスポーザブルユニットが蜘蛛の巣状構成を有し、その蜘蛛の巣状構成が中心チャンバ、通路／チャネル及び周辺計測チャンバを有し、それらが全て、本器具１０の可回動プラットフォーム１３に備わる相応な構造（例．位置合わせポスト３２）内へとはめ込まれ（又はその構造内にフィットされ）、その可回動プラットフォーム１３により回動及び光学センシングが担われることとなろう。

他の実施形態では、各周辺計測チャンバ１９２に、ケモエフェクタ例えば薬品、抗菌物質、栄養素、化学タグ又は着色剤を事前装荷できよう。単一の流体サンプルを中心チャンバ１９４内で組成し、そのチャンバの回動で（恐らくは中心チャンバ内のパドル又はベーンにより支援して）混合し、そしてアセンブリ１９０の回転により遠心力で周辺計測チャンバ１９２へと配分することができる。その後は、アセンブリ１９０の回動によって、レーザ２０（又はミラー２１）・センサ２２間に形成される１本又は複数本の光ビームラインの位置まで各計測チャンバ１９０を動かし、各周辺計測チャンバ１９２を順繰りに計測する。或いは、別の器具によりサンプルアセンブリ１９０を巡りビームラインを動かしてもよい。各計測チャンバ内に別々のケモエフェクタ（例．別量の抗生物質）がある場合、個別のケモエフェクタの影響を経時的にモニタすることができる。

流体サンプルに混合又は攪拌が必要な限りではあるが、可回動プラットフォーム１３に振動発生機構を装備させ、その助力によりキュベットアセンブリ９０内でサンプルを攪拌するようにしてもよい。例えば、キュベットアセンブリ９０を反復的に前後動させるモードでモータ３１を動作させることにより、必要な混合を実行することができる。

本器具１０の更に他の実施形態では、光源２０及びセンサ２２が固定され、複数個のサンプルチャンバも同様に固定される。その許でも、電気機械アクチュエータに載せ光学素子例えばミラーやプリズムを使用することによって、計測チャンバから計測チャンバへと各サンプル内で光ビームを動かすことができる。即ち、電気機械アクチュエータ及び恐らくはモータを使用して光ビームが動かされる一方、光源、センサ（群）及び複数個のサンプルチャンバが固定される。単一の光ビーム源から複数本の入射ビームを分岐させミラー２２ａ及び２２ｂで以て使用することもできる。

バクテリアの計測に関して言えば、本器具１０では、好ましいことに、総じて０．１〜１０μｍの範囲内のバクテリアその他の有機体が、１０％の計測再現性で以て計測される。本器具１０によれば、１×１０⁴ｃｆｕ／ｍｌなる低濃度を計測することができ（濾過塩中のＥ−ｃｏｌｉに基づく）、１×１０⁹ｃｆｕ／ｍｌ超の成長を指し示す連続的な計測結果を提供することができる。本器具１０には、一般的な有機体のほぼ正確な定量が可能な工場設定版の校正ファクタをロードすることができる。更に、ユーザは、あまり一般的でない有機体又はプロセスで以て使用するため特定の試験プロトコルと共にカスタム版の校正ファクタをロードすることができる。

流体内粒子（特にバクテリア）が動きうることからすれば、どの所与試験サンプル上でも大規模クラスタが前方散乱信号に影響する可能性がある。そのため、ある好適実施形態では、流体サンプル毎に複数個の相連続する試験データポイントを平均することで、粒子の大規模クラスタを伴う単一の前方散乱信号又は少数粒子にしか対応していない単一の前方散乱信号が試験結果全体に影響することを、回避できるようにする。ある例では、５個の相連続する前方散乱信号試験データポイントを移動平均法に従い平均することで、単一の平均信号が導出される。即ち、各サンプルについて新たなデータポイントを採取するたびに、それを４個の先行するデータポイントと併用することで新たな平均が導出される。５個より多い個数又は少ない個数のデータポイントを用いこうした移動平均を行ってもよい。更に、計算方法を、諸種アルゴリズムを用い強い信号及び弱い信号（或いはある種の非常に強い信号及び非常に弱い信号）を除去してから平均を求める方法としてもよい。或いは、計算方法が、あるデータセットの数学的メディアンを選択するといった単純なものであってもよい。最終的には、本器具１０からの前方散乱信号により、相応な培養温度にてある期間に亘りある勾配を呈するバクテリア成長曲線がもたらされることとなろう。

一般に、成長曲線は、初期濃度、所定期間に亘る百分比成長率、並びに成長濃度の変化を判別・測定すべく、数値的にフィルタリング及び分析される。バクテリアが存在していないこと或いは所定のしきい値を上回るバクテリアが存在していることの判別は、バクテリアの成長及び塩の結晶化／分解動態を特徴付けるそれらしきい値付パラメタの組合せをもとに行われる。ある基本例では、勾配が所定値超である場合に、患者のサンプルが汚染されている（感染している）とされる。或いは、汚染・感染の存在を示す勾配を、期間毎に違えることもできよう（例．Ｔ＝０〜３０分ではＳｌｏｐｅ_infection＞Ｘ、Ｔ＝３０〜６０分ではＳｌｏｐｅ_infection＞１．５Ｘ、等々）。

周囲媒質と異なる屈折率を有する粒子が光を散乱させるので、得られる散乱強度／角度分布は、その粒子サイズ、屈折率及び形状に左右されることとなろう。入射光が複数回散乱された上でサンプルから出射される状況（いわゆる多重散乱）では、散乱が粒子の濃度にも左右される。通常、バクテリアは水のそれに近い屈折率を有しており、このことは、バクテリアが比較的透明であること及び入射部分の小部分を主として前方に散乱させることを表している。本器具１０内の光学手段によれば、バクテリアにより散乱された光が入射ビーム又は他のノイズ信号（例．キュベット窓からの散乱）で以て阻害されることなく、最小約２°に及ぶ散乱角を観望することができる。前方散乱及び光学密度の同時計測により計測を最小１０^-5まで拡張しうるので、１０³ｃｆｕ／ｍｌ未満の低濃度でも正確な計測が可能である。

得られる光学密度に散乱粒子のサイズが大きく影響することから、光学密度計測では、サンプル濃度が正確ではないが測定されるものと想定される。同様の光学密度が、少数の大型バクテリアを有するサンプルでもより高濃度の小型バクテリアサンプルでも得られるのである。更に、バクテリア成長プロセス中にサイズが変化するため、光学密度の濃度への付加的校正でもより正確な結果は得られない。

本器具１０を使用し流体サンプル内のバクテリアの個数を計測することもできる。球状粒子向けミー散乱モデル及び光散乱のＴマトリクス法を、多重散乱を考慮に入れたモンテカルロレイトレーシング計算と組み合わせて使用することで、光学密度及び散乱光角度分布の計測結果からバクテリアの個数及びそれらのサイズを評定することができる。

その結果は、個別的な粒子形状とはほぼ独立であり且つバクテリアのサイズ分散に弱く依存するので、平均サイズに小幅で一定なシフトが現れる。即ち、バクテリアの濃度及びサイズ双方が、バクテリア種毎の校正により測定されるバクテリアの屈折率を除きどのような自由パラメタもなしで、ある第１原理モデルにより計測済パラメタから評定される。要するに、本器具１０を使用し検出される前方散乱信号が、散乱強度及び角度分布（例．５°未満の角度例えば約２°までの角度についてのもの）だけでなくその流体サンプルの光学密度にも対応しているので、それらを評定してバクテリアの個数及びサイズ（並びにある期間に亘るバクテリアの個数及びサイズの変化）を測定することができる。

図１〜図８に係るシステム及び方法には様々な用法及び用途がある。例えば研究の分野では、（ｉ）微生物濃度及び成長の分析、（ｉｉ）抗菌物質、抗生物質及び環境影響の定量並びに（ｉｉｉ）抗生剤開発及び臨床試験登録にそれを使用することができる。衛生及び安全性の分野では、（ｉｖ）抗菌物質及び抗生物質の品質保証試験、（ｖ）処理及び飲用水試験並びに（ｖｉ）表面、ワイプ及びスワブ微生物試験にそれを使用することができる。人間及び動物を対象とする臨床微生物の分野では、（ｖｉｉ）感染の速やかな検出及び定量、（ｖｉｉｉ）迅速な抗生物質感受性試験（ＡＳＴ）、（ｉｘ）薬品試験及び計測並びに（ｘ）品質制御用抗生物質感度試験にそれを使用することができる。

図１〜図８に係る本発明では、流体サンプル内に存在するバクテリアの種類の識別（又は部分識別）も想定されている。例えばある種の流体がある限られた種類数のバクテリアを含むことが判明している場合、ある種類のバクテリアがある培養温度にて他のバクテリアに比し高速で成長することが明らかなら、それは成長曲線上の急勾配につながろう。ある種類のバクテリアがある培養温度にて他のバクテリアに比し低速で成長することが明らかなら、それは成長曲線上の緩勾配につながろう。或いは、ある一群のバクテリアがある成長曲線群を呈することが明らかなら、それはその流体サンプル内に潜在的に存在可能な他種バクテリアを排除することによる部分識別につながろう。複数個の器具１０を同じセットの流体サンプルで以て但し培養温度を違えて使用する（例．同じサンプルを３個の器具１０内で３８℃、４０℃及び４２℃にする）ことで別々のバクテリア成長曲線を得ることができ、ひいてはバクテリアの種類（或いは少なくともバクテリアの種）を相互識別することができる。更に、あるバクテリア（又はバクテリアの種）がある温度より上で死滅することが判明している場合、それらサンプルを試験し終えた後に本器具１０にて温度を上昇させ、いずれかのサンプルに係る成長曲線が平坦化するか否かを観察することにより、その動作温度より上で死滅することがわかっているバクテリアによってそのサンプルが汚染されている可能性を、指し示すことができる。

更なる例は複雑な人体内ＵＴＩ事案であり、既知の通りこれにはグラム陽性菌及びグラム陰性菌双方が関わってくる。クリスタルバイオレットはグラム陽性菌の粗な表面に付着する染料であり、プロセス中にその面上にある孔を“詰まらせて”グラム陽性菌を殺してしまう。従って、キュベットアセンブリ９０に備わる１個又は複数個の流体チャンバ９２，９４にクリスタルバイオレットを入れる一方、キュベットアセンブリ９０に備わる他のチャンバには入れないことで、ＵＴＩ感染種別の識別が可能になる。両チャンバでバクテリア成長曲線が同様に持続しているのであれば、その患者のサンプルは恐らくグラム陰性菌でしか汚染されていない。逆に、クリスタルバイオレットが入っているチャンバにおけるバクテリア成長曲線が顕著な低勾配を呈しているのであれば、恐らくグラム陽性菌が汚染に含まれている。少なくともバクテリアの部分識別が達成されるのはそのためである。この場合のケモエフェクタは有機体の成長挙動に影響を及ぼす不活性な化学物質（クリスタルバイオレット）であり、制御との比較によりそのバクテリアに係る幾ばくかの識別情報を得ることができる。

これらの実施形態及びその自明なバリエーションは、いずれも、後掲の特許請求の範囲にて記述される本発明の神髄及び技術的範囲内に収まるものと認められる。更に、本発明の概念には、明らかに、上述の要素及び態様の任意且つ全ての組合せ及びサブコンビネーションが包含される。

Claims (33)

1. 複数個の流体サンプルにおけるバクテリアの濃度を測定するための光学計測器具であって、
   ハウジングと、
   ハウジング内にある可回動プラットフォームと、
   可回動プラットフォームに結合された複数個の流体コンテナであり、各流体コンテナが上記複数個の流体サンプルのうち対応する１個を保持し、各流体コンテナが入射窓及び出射窓を有する、複数個の流体コンテナと、
   ハウジング内にある光源であり、流体コンテナの入射窓内への及び上記対応する流体サンプル内での伝送用に入射ビームを供給し、その入射ビームによりバクテリアの濃度に関連する前方散乱信号を発生させる光源と、
   入射ビームが上記複数個の流体サンプルそれぞれを順繰りによぎるよう可回動プラットフォームを回動させるモータと、
   ハウジング内にある少なくとも１個のセンサであり、入射ビームを受け取った流体サンプルに関連しており出射窓から出射される前方散乱信号を検出する、少なくとも１個のセンサと、
   を備える光学計測器具。
2. 請求項１の光学計測器具であって、更に、流体サンプルを所望温度に保つことである期間に亘りその流体サンプルにおけるバクテリア成長を促進するため、ハウジング内に加熱システムを有する光学計測器具。
3. 請求項２の光学計測器具であって、加熱システムが、可回動プラットフォームの下面にエネルギを供給する複数個の加熱ランプを有し、その可回動プラットフォームの上面に上記複数個の流体コンテナを受け入れる光学計測器具。
4. 請求項１の光学計測器具であって、上記複数個の流体コンテナがキュベットの一部分であり、そのキュベットが、弧状形状を有し且つ可回動プラットフォーム上で位置合わせされている光学計測器具。
5. 請求項４の光学計測器具であって、入射窓及び出射窓が鉛直方向に並び、それらの間に流体サンプルが所在し、センサが上記可回動プレートより下方にある光学計測器具。
6. 請求項５の光学計測器具であって、上記可回動プレートが、キュベットの出射窓に対し整列された複数個の開口を有する光学計測器具。
7. 請求項１の光学計測器具であって、上記複数個の流体コンテナ内に、（ｉ）濃度違いの一種類のケモエフェクタ及び（ｉｉ）種類違いのケモエフェクタのうち少なくとも一方があり、上記複数個の流体サンプルが、各流体サンプルのバクテリア濃度に対するそのケモエフェクタの影響を特定すべく同じ流体サンプル源から導出されたものである光学計測器具。
8. 請求項１の光学計測器具であって、更に、流体コンテナの入射窓内への及び上記対応する流体サンプル内での伝送用に第２入射ビームを供給しその第２入射ビームによりバクテリアの濃度に関連する前方散乱信号を発生させる第２光源を、ハウジング内に備え、上記光源で以て第１群の流体サンプルを計測し且つ上記第２光源で以て第２群の流体サンプルを計測する光学計測器具。
9. 請求項８の光学計測器具であって、上記複数個の流体コンテナがキュベット内にあり、上記第１群の流体サンプルがキュベット内の第１軌跡上に所在し、それが第１半径を有し、上記第２群の流体サンプルがキュベット内の第２軌跡上に所在し、それが第２半径を有し、第１半径が第２半径と異なる光学計測器具。
10. 複数個の流体サンプルにおけるバクテリアの濃度を測定する方法であって、
    キュベット内に所在し、入射ビームを受け取るための第１窓及びその入射ビームにより生成された前方散乱信号を送り出すための第２窓を各々有する複数個の流体チャンバのうち、対応する１個の中に各流体サンプルを配置するステップと、
    光学計測器具に係る可回動プラットフォーム上でキュベットを位置合わせするステップと、
    入射ビームが各流体サンプルを順繰りによぎるよう可回動プラットフォームを漸次回動させるステップと、
    入射ビームが各流体サンプルをよぎるのに応じ各流体サンプルに係る第１前方散乱信号を計測するステップと、
    を有する方法。
11. 請求項１０の方法であって、更に、
    第１前方散乱信号の計測前後に光学計測器具内で流体サンプルを培養するステップと、
    ある期間の後、入射ビームに各流体サンプル内を順繰りによぎらせて各流体サンプルに係る第２前方散乱信号を計測するステップと、
    を有し、各流体サンプルに係る第１前方散乱信号・第２前方散乱信号間差異によりバクテリアの濃度の変化が示される方法。
12. 請求項１１の方法であって、更に、少なくとも１個の流体サンプルがある濃度のバクテリアを含んでいることを第１前方散乱信号・第２前方散乱信号間差異に応じ判別するステップを有する方法。
13. 請求項１０の方法であって、上記複数個の流体コンテナ内に、（ｉ）濃度違いの一種類のケモエフェクタ及び（ｉｉ）種類違いのケモエフェクタのうち少なくとも一方があり、上記複数個の流体サンプルが同じ流体サンプル源から導出されたものであり、更に、ケモエフェクタの濃度差又はケモエフェクタの種類の影響を第１前方散乱信号の上記計測に部分的に依拠し判別するステップを有する方法。
14. 流体サンプルにおけるバクテリアの濃度を測定するための光学計測器具であって、
    ハウジングと、
    ハウジングに結合されたドアであり、自ドアが閉状態に位置しているときにそのハウジング内に向かい内方に食い入るドアプラットフォームを有するドアと、
    流体サンプル内での光学信号であり、バクテリアの濃度に関連している光学散乱信号を、計測するための光源及びセンサと、
    ドアプラットフォームに結合された可回動プラットフォームであり、流体サンプルを保持する１個又は複数個のキュベットを受け入れる可回動プラットフォームであり、光源及びセンサを使用しての計測に備え各流体サンプルを順繰りに試験ポジションへと移動させる可回動プラットフォームと、
    を備える光学計測器具。
15. 請求項１４の光学計測器具であって、更に、可回動プラットフォームを回動させるモータを有し、そのモータがドアプラットフォームに結合されている光学計測器具。
16. 請求項１４の光学計測器具であって、更に、流体サンプルの制御下培養を可能化することでバクテリア成長を促進する加熱システムを有する光学計測器具。
17. 請求項１６の光学計測器具であって、加熱システムが、可回動プラットフォームを加熱する複数個の加熱ランプを有する光学計測器具。
18. 請求項１６の光学計測器具であって、キュベットが、単一の流体サンプルを受け入れる中心チャンバと、その中心チャンバからその単一の流体サンプルを受け入れる複数個の周辺計測チャンバと、を有し、それら周辺計測チャンバのうち少なくとも１個が、上記単一の流体サンプルと混合すべくその中に配置されたケモエフェクタを有する光学計測器具。
19. 複数個の流体サンプルにおけるバクテリアの濃度を測定するための光学計測器具であって、
    上記複数個の流体サンプルのうち対応する１個を受け入れる複数個の光学チャンバを有するキュベットであり、各光学チャンバが、少なくとも部分的に、各流体サンプル内での入射ビームの伝送を可能化する進入窓、並びに各流体サンプル内のバクテリアにより生成された光学信号を送り出すための退出窓、により形成されており、第１群の光学チャンバ内に第１群の流体サンプルを収容し、第２群の光学チャンバ内に第２群の流体サンプルを収容し、第１群の光学チャンバが第１軌跡上に所在し、それが第１半径を有し、第２群の光学チャンバが第２軌跡上に所在し、それが第２半径を有し、第１半径が第２半径と異なるキュベットと、
    第１光源及び第１センサであり、第１光源が第１入射ビームを供給し、第１センサがその第１入射ビーム及び流体サンプルにおけるバクテリア濃度に応じた第１光学信号を受け取り、第１群の流体サンプルを構成する流体サンプルそれぞれにおけるバクテリアの濃度を測定するのに使用される第１列の光学信号を発現させる第１光源及び第１センサと、
    第２光源及び第２センサであり、第２光源が第２入射ビームを供給し、第２センサがその第２入射ビーム及び流体サンプルにおけるバクテリア濃度に応じた第２光学信号を受け取り、第２群の流体サンプルを構成する流体サンプルそれぞれにおけるバクテリアの濃度を測定するのに使用される第２列の光学信号を発現させる第２光源及び第２センサと、
    を備える光学計測器具。
20. 請求項１９の光学計測器具であって、更に、キュベットを受け入れる可回動プラットフォームを有し、その可回動プラットフォームが、進入窓及び退出窓のうち少なくとも１個に対し整列された開口を有する光学計測器具。
21. 請求項２０の光学計測器具であって、更に、第１入射ビームを上記第１光学チャンバ方向に方向転換させる第１ミラーと、第２入射ビームを上記第２光学チャンバ方向に方向転換させる第２ミラーと、を有する光学計測器具。
22. 請求項１９の光学計測器具であって、キュベットが、上記複数個の光学チャンバに充填するための複数個の流体進入ポートを有し、各流体進入ポートが、重力を基準にして、各光学チャンバに係る進入窓及び退出窓の上方に位置する開口を有する光学計測器具。
23. 請求項１９の光学計測器具であって、第１光源及び第２光源が、それら第１光源及び第２光源へと分岐される出射ビームを供給する共通光源から生成されている光学計測器具。
24. 複数個の流体サンプルの特性を測定するための光学計測器具にて使用されるキュベットであって、
    上記複数個の流体サンプルのうち対応する１個を受け入れる複数個の光学チャンバであり、各光学チャンバが、各流体サンプル内での入射ビームの伝送を可能化する進入窓、並びに各流体サンプルにより生成された光学信号を送り出すための退出窓、を有し、第１群の光学チャンバが第１半径を有する第１軌跡上に所在し、第２群の光学チャンバが第２半径を有する第２軌跡上に所在し、第１半径が第２半径と異なる複数個の光学チャンバを、備えるキュベット。
25. 請求項２４のキュベットであって、更に、上記複数個の光学チャンバに充填するための複数個の流体進入ポートを有し、各流体進入ポートが、重力を基準にして、各光学チャンバに係る進入窓及び退出窓の上方に位置する開口を有するキュベット。
26. 請求項２４のキュベットであって、本体及び上カバーを有し、上記複数個の光学チャンバそれぞれに係る進入窓がその上カバー上に所在し、光学チャンバが本体内に所在し、上記光学的空洞が上記複数個の流体サンプルで以て充填されうるよう上カバーが初期的に本体から取り外されており、光学チャンバのうち対応する１個の中に上記複数個の流体サンプルが充填された後にその上カバーを本体に装着可能なキュベット。
27. 請求項１乃至２６のうちいずれか一項に係る装置又は方法であって、流体サンプルを受け入れる上記チャンバそれぞれが０．５ｍｌ未満の流体を保持する装置又は方法。
28. 請求項２７に係る装置又は方法であって、流体サンプルを受け入れる上記チャンバそれぞれが０．１ｍｌ未満の流体を保持する装置又は方法。
29. 請求項１乃至２８のうちいずれか一項に係る装置又は方法であって、流体サンプルを受け入れる上記チャンバが、約１０ｍｍ〜１２ｍｍの範囲に属する窓間高さ方向距離を有する装置又は方法。
30. 請求項１乃至２９のうちいずれか一項に係る装置又は方法であって、上記流体チャンバに係る上側の入射窓が、約２ｍｍ〜２．５ｍｍの範囲に属する直径を有する装置又は方法。
31. 請求項１乃至３０のうちいずれか一項に係る装置又は方法であって、上記流体チャンバに係る上側の入射窓が、約４ｍｍ〜５ｍｍの範囲に属する直径を有する装置又は方法。
32. 請求項１乃至３１のうちいずれか一項に係る装置又は方法であって、上記器具が、更に、その器具内に装荷されたキュベット及び／又は流体サンプルについての情報をもたらすコードを読み取る光学リーダを有する装置又は方法。
33. 請求項１乃至３２のうちいずれか一項に係る装置又は方法であって、上記器具が、更に、入射ビームに対する流体チャンバの角度位置を測定するためのプラットフォーム位置リーダを有する装置又は方法。