JP2650843B2 - コンパクトな血液培養装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、血液のような試料中の
生物活性を検出する非侵入型（non-invasive）装置であ
って、試料及び培地が密封可能な多数の容器内に導入さ
れ、次に、微生物の存在下、試料中に各種の代謝的、物
理的及び化学的変化を生じさせる状態に露呈されるよう
にした装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】患者の体液、特に、血液中に微生物のよ
うな生物学的に活性な物質が存在するか否かの測定は、
一般に、血液培養バイアルを使用して行われる。包み込
むゴム製の隔膜を通じて、少量の血液が培地を保持する
滅菌バイアル内に注入される。このバイアルは、37°Ｃ
で保温培養されて微生物の成長が監視される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】微生物の存在を検出す
るのに使用される方法の一つとして目視検査法がある。
一般に、この目視検査は、血液及び培地の液状懸濁物の
濁り度、又は最終的な色変化を測定する段階を含む。公
知の測定方法は、細菌の成長による代謝副産物である培
養容器の二酸化炭素成分の変化を検出する方法である。
二酸化炭素成分の測定は、二酸化炭素のスペクトル線に
て放射化学法、又は赤外線吸収法のような当該技術分野
で確立された方法によって行うことが出来る。今日迄、
こうした方法は、バイアル内に侵入する型式の方法を必
要とし、このため、異なるバイアル同士での相互汚染と
いう周知の問題点が生じていた。

【０００４】また、正圧及び／又は負圧の変化を監視す
ることにより、密封可能な容器中の微生物の成長を検出
することも提案されている。

【０００５】近年、化学的センサをバイアル内に配置さ
せた非侵入的方法が開発されている。これらのセンサ
は、二酸化炭素の濃度の変化に応答してその色が変化
し、又は蛍光強度が変化する（例えば、1990年7月のJ.
Clinc. Microbiol）pp.1608−12のトーペ（Thorpe）等
による 「自動化した比色法による微生物検出装置（An
Automated Colorimetric Microbial Detection Syste
m）」、及びその開示内容を引用して本明細書の一部に
含めた、ターナー（Turner）等の米国特許第4,945,060
号参照）。公知の自動非侵入式血液培養装置において
は、個々の光源、スペクトル励起／放出フィルタ及び光
検出器が、各バイアルに隣接して配置されている。その
結果、ステーションの感度は、一つのバイアルとその次
のバイアルとで異なる。このため、かかる装置を操作す
るためには、広範囲に亙り且つ時間のかかる較正手順が
必要とされる。更に、個々の光源及び検出器を装置の他
の部分に接続するため、可撓性の電気ケーブルが必要で
ある。一つの装置当たり、典型的に240以上に及ぶ多数
の光源があるため、個々の光源が良好に始動しなかった
とき、その修理は、極めて手間がかかり且つコストも嵩
む。

【０００６】公知の比色法、又は蛍光測定法の測定器に
おいて、個々の発光源として発光ダイオード（「ＬＥＤ
ｓ」）が使用される。これらの光源は、光出力が極めて
小さい。このため、バイアルセンサからの放射光を監視
するためには、光検出感度が大きくなければならない。
その結果、各光検出器のための電子部品は、益々、複雑
化し、製造コストが増す。装置のコスト及び複雑さを軽
減するため、各バイアルに光ファイバを使用して、装置
内のセンサの出力光を中央光検出器に送ることが提案さ
れている。この方法の一つの欠点は、長さの異なる比較
的長いファイバを多数、測定器内に配置しなければなら
ないことである。

【０００７】公知の自動非侵入型血液培養装置におい
て、測定器具内にバイアル識別手段は、設けられていな
い。その代わり、各バイアルを手動で操作するため、微
生物実験要員が必要とされる。この方法は、時間がかか
ることに加えて、誤りを生じる可能性がある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、多数の血液培
養バイアル中の生物活性を検出する、簡単で且つ極めて
低廉に製造することの出来るコンパクトな血液培養装置
に関するものである。該培養装置は、個々のバイアル識
別手段を備え、また、単一の測定装置で複数の微生物検
出方法を適用することが出来る。この本発明による装置
は、一つのバイアルと次のバイアルとの間で測定装置の
感度の変動が少なく、移動するバイアルラック上に電子
又は光電子構成要素、電線、又は光ファイバを必要とし
ない。これらの幾つかの利点により、この装置は、長時
間に亙る作動の信頼性が確保出来る。

【０００９】培地及び血液標本は、個々のバイアルを識
別するために、光検出手段及びバーコードパターンを有
する密封可能なガラスバイアル内に導入される。かかる
多数のバイアルが、微生物の成長を促進するのに使用さ
れる培養器内で回転ドラム上に放射状に配置される。セ
ンサステーションは、ドラムが回転する間に、個々のバ
イアルが一つのセンサステーションを通過するような距
離だけドラムから離れた位置で血液培養装置の主フレー
ムに取り付けられる。

【００１０】本発明のよる装置の第一の実施例におい
て、各バイアルの底部内面は、蛍光性化学センサを備え
ており、直線状バーコードラベルがその片側に取り付け
られている。バイアルは、培養器内で回転ドラム上に放
射状に配置され、バイアルのネック部分は、ドラムの回
転軸線の方向に向けられる。ドラムの上におけるバイア
ルの好適な配置は、円盤状部分を使用してバイアルを群
に分けることである。この方法は、バイアルの挿入及び
取り外しを容易にする。各バイアルの下方部分は、ドラ
ムの外周面から半径方向外方に伸長し、バーコードラベ
ルは、スキャンを容易にすべくこの下方部分上に位置決
めされている。

【００１１】各円盤状部分について、少なくとも一つの
センサステーションが必要とされる。二以上の検出原理
が適用されるならば、一つの部分に対して二以上のセン
サステーションが必要とされる。センサステーションに
加えて、測定器は、一つの部分当たり一つのバーコード
読み取り装置を備えている。

【００１２】ドラムは、測定器の主フレームに取り付け
られたステッパモータによって駆動される。このモータ
及びドラムは、歯付き駆動ベルトを介して接続される。
一つの好適な実施例において、ドラムの実際の方向は、
角度検出器によって監視される。

【００１３】使用可能である第一の検出原理は、各バイ
アルの底部内面に沿って配置された蛍光化学センサから
の蛍光の強度の変化を検出することを含む。各蛍光セン
サステーションは、励起光源と、その励起光源を二つの
成分に分割する光ディバイダと、励起光、又は形成され
る蛍光を検出するために複数のレンズから成る光学的集
光系と、光源モニターと、蛍光集光器と、を備えてい
る。励起光の第一の成分は、光源モニターに向けられる
一方、第二の成分は、蛍光化学センサに向けられる。全
ての蛍光センサステーションからの蛍光は、中央光電子
増倍管に送られる。

【００１４】第二の、又は別の検出原理として、散乱光
子泳動（scattered photon migration「ＳＰＭ」）法が
使用される場合、各ＳＰＭセンサステーションは、励起
光源と、ビームスプリッタと、モニターフォトダイオー
ドと、集光プリズムと、及び集光ファイバと、を備えて
いる。該ビームスプリッタは、励起光を二つの成分に分
割する。その一方の成分は、バイアル側に向けられる一
方、もう一方の成分は、モニターフォトダイオードに向
けられる。バイアルの反対側から再度、放出されるＳＰ
Ｍ光は、集光プリズムによって集光ファイバに向けて偏
向される。全てのＳＰＭセンサステーションの集光ファ
イバは、第二の光電子増倍管に送られる。蛍光化学セン
サの放出が好適なＳＰＭ波長に近い波長で生ずる場合、
全てのＳＰＭセンサステーションの集光ファイバは、中
央蛍光光電子増倍管に送ることが出来る。

【００１５】バーコードラベルを読み取るためには、部
分当たり一つのダイオードレーザを主フレームに取り付
ける。レーザビームは、集光距離の長い光学系によって
バイアルのバーコードラベル上に集束される。この好適
な入射角度は、約４５°である。このバーコードラベル
から後方に散乱されたレーザ光は、光検出器によって検
出される。ドラムの回転中、円盤状部分の全てのバイア
ルは、集束されたレーザビームを通過し、これにより、
バーコードの読み取りを許容する。

【００１６】本発明による装置の好適な実施例におい
て、ドラムの軸線は、略水平に方向決めされており、こ
のため、ドラムが回転するときに、重力を利用して培地
／血液の混合体を撹拌することが出来る。その結果、別
個の撹拌機構は、一切不要である。

【００１７】バイアルをドラム上に配置した結果、空間
的実装密度が向上する。従って、本発明による装置は、
既存の血液培養装置と比較して、コンパクトで且つより
小さい寸法で構成することが出来る。このことは、病院
内での実験室スペースが重要な問題であるときに、特に
有利なことである。

【００１８】

【実施例】本発明の各種の特徴は、対応する構成要素は
同一の参照符号で表示する添付図面と共に、以下の好適
な実施例の説明及び特許請求の範囲の記載を読むことに
より明らかになるであろう。

【００１９】本発明の原理及び思想を具体化するコンパ
クトな血液培養装置２０は、図１に概略図で示してあ
る。該血液培養装置２０は、その各々が隔膜２４によっ
て密封され、培地／血液の混合体２６を保持する複数の
ガラスバイアル２２を備えている。ガラスバイアル２２
の各々は、底部内面３０の上に配置された蛍光化学セン
サ２８と、下方部分３４の上に配置された直線状バーコ
ードラベル３２と、を有する。該下方部分３４は、ドラ
ム４０の円盤状部分３８の外周面３６から半径方向外方
に伸長し、各ラベル３２の走査を容易にする。該円盤状
部分３８は、スペーサ４２によって分離され、シャフト
４４に取り付けられる。

【００２０】一つの好適な実施例において、該シャフト
４４は、水平に方向決めされている。バイアル２２は、
そのネック部分４６がシャフト４４で示したドラムの軸
線に向けて方向決めされている。このようにして、ドラ
ム４０が回転するとき、重力が培地／血液の混合体２６
を効果的に撹拌する。しかし、本発明は、かかる方向に
配置された装置にのみ限定されるものではない。例え
ば、シャフト４４は、水平線に対して45°の角度で方向
決めすることが出来る。この場合、バイアル２２は、シ
ャフト４４に対して45°の角度に配置することが有利で
ある。その効果は、バイアルが上下逆さに方向決めされ
ることがないということである。個々のバイアルは、水
平方向と垂直方向との間で変位する。

【００２１】また、ドラムをその軸線が垂直方向を向く
ように取り付けることも可能である。しかし、重力作用
が失われるため、更に撹拌する必要がある。血液培養装
置２０の機械的不安定という問題を回避するため、ドラ
ムを部分毎に撹拌し、又はその部分の全体を撹拌するこ
とが可能である。

【００２２】ドラム４０の回転は、歯付き駆動プーリー
５０、５２及び歯付き駆動ベルト５４を介してドラムに
接続されたステッパモータ４８によって行われる。ドラ
ム４０は、図２に示すように、培養器８２内に配置され
て、バイアル２２内での微生物の成長を促進させる。ド
ラム４０の実際の方向は、シャフト４４に取り付けた角
度エンコーダ５６のような位置決め装置を使用して監視
される。

【００２３】ドラムの回転中、個々のバイアル２２がセ
ンサステーション６０を通過するような、ドラム４０か
らの距離において複数のセンサステーション６０が血液
培養装置２０の一部に固着される。各円盤状部分３８に
対して、少なくとも一つのセンサステーション６０が必
要とされる。二以上の検査原理が適用される場合、部分
３８当たり二以上のセンサステーションが必要である。

【００２４】以下に更に説明するように、部分３８は、
電子、又は光電子構成要素を含まず、従って、可撓性の
電気ケーブル又は光ファイバは不要である。故に、本発
明による血液培養装置は、既存の血液培養器具と比較し
て安価に製造することが出来る。ドラムを使用するとい
う構成によって、特に、ネック部４６が部分３８内に配
置された高密度の実装が可能になる。本発明者は、この
構成は、従来技術の装置と比較して実装密度を約2.5
倍、高めることが分かった。故に、より小型の器具の製
造が可能となる。円盤状ドラム部分３８の数を変えるこ
とにより、バイアル数がより少数、普通の数、又はより
多数である測定器具の製造が可能となる。

【００２５】図２には、本発明によるコンパクトな血液
培養装置７０が示してある。該血液培養装置７０は、各
部分３８に16個のバイアル２２と、各部分当たり三つの
センサステーション７２、７４、７６と、を備えてい
る。これらのセンサステーション７２、７４、７６は、
共通の基板７８に取り付けられる一方、該共通の基板７
８は、血液培養装置７０の主フレーム８０に固着されて
いる。このことによって、センサの交換が可能になる。
このように、開示した血液培養装置は、別の検出原理の
適用に関する自由度が大きい。センサステーションブロ
ックの全体を新しいブロックと交換するだけで、高性能
化が容易に達成される。

【００２６】ステッパモータ４８、回転するドラム４０
及びセンサステーションを有する基板７８は、培養器８
２内に配置される。バイアルの取り付け及び取り出し
は、扉８４を介して行われる。

【００２７】図３には、各部分３８用のバーコード読み
取り装置８６を備える血液培養装置７０が示してある。
ラベル３２を読み取るためには、ダイオードレーザ８８
が板９０に取り付けられる一方、該板９０は、主フレー
ム８０に取り付けられる。これによって、構成要素の挿
入及び交換が容易になる。レーザビーム９２は、焦点距
離の長い光学系９４によってバイアル２２のバーコード
ラベル３２の上に集束される。最適な入射角度は、約45
°である。ラベル３２によって散乱されたレーザ光は、
光検出器９６によって検出される。ドラムの回転中、円
盤状部分３８の全てのバイアル２２は、集束されたダイ
オードレーザビーム９２の脇を通り、バーコードの読み
取りが可能である。板９０に取り付けられた補助的光検
出器９８は、バイアル２２の一部、特に、その底部９９
がビーム９２を横断する毎に光パルスを受け取る。この
ようにして、ステーション内のバイアルの存在を確認す
ることが出来る。また、バーコード読み取り装置８６を
備える補助的光検出器９８は、ドラム４０の位置決め装
置として、図１に示すエンコーダ５６の補助として、又
は該エンコーダ５６に代えて使用することが可能であ
る。

【００２８】図４は、非侵入型蛍光センサステーション
１００の作用を示す概略図である。培地／血液の混合体
２６を有するバイアル２２は、矢印Ａで示した方向に移
動する。蛍光センサステーション１００は、緑光である
ことが最も望ましい励起光源１０２を備えている。セン
サ２８は、緑光に対して特に鋭感であることが望まし
い。光源１０２は、ブロック部分１０７、１０７′を備
えるブロック１０６内に保持された光遮蔽可能なシリン
ダ１０４内に取り付けられる。ブロック部分１０７、１
０７′は、ステーション１００の組立て、分解を可能に
する。励起光１０８は、励起フィルタ１１０を通って集
光系１１１に入る。緑色ＬＥＤは、黄色及び赤色の長波
長部分を有するので、励起光用フィルタ１１０が使用さ
れる。センサ２８は、微生物の成長による二酸化炭素を
検出すると、これと同一種類の光を放出する。フィルタ
１１０を使用しない場合、望ましくない散乱光が生じ、
その結果、センサの精度が低下する。

【００２９】集光系１１１は、光学集光レンズ１１２
と、ビームスプリッタ１１４と、を備えている。ビーム
スプリッタ１１４は、スペクトル選択特性を備えない単
なるガラス板でよい。かかるビームスプリッタを使用す
る場合、励起光１０８の約95％の成分１１６が光学集光
レンズ１１７によりバイアル２２の底部９９に集束され
る。ビームスプリッタ１１４は、また、励起光１０８の
一つの成分１１８を光学集光レンズ１２０を通じて第二
の光遮蔽シリンダ１２４内に取り付けられたフォトダイ
オード１２２のような光源モニターに向ける。該第二の
光遮蔽シリンダ１２４もブロック１０６内に保持されて
いる。光源は、時間の経過に伴い強度を失う。フォトダ
イオード１２２のような光源モニターがこの強度の低下
を測定し、このデータを利用して蛍光１２６と励起光１
０８との正確な対応関係を計算することが出来る。底部
９９にて化学的蛍光センサ２８から再度、放出される蛍
光１２６の一部は、クランプ１３０により所定の位置に
保持された集光ファイバ１２８を含む蛍光集光器１２７
により集められる。

【００３０】図５に図示するように、全ての蛍光センサ
ステーション１００の集光ファイバ１２８は、光陰極１
３４の正面に配置された放出光用フィルタ１３２を有す
る中央光電子増倍管１３０に送られる。これらのファイ
バを使用して蛍光を光電子増倍管に伝達する。実際に
は、典型的に、一度に一つの光源１０２しか励起されな
い。中央光電子増倍管を使用することにより、幾つかの
利点が得られる。第一に、多数のバイアルと共に使用さ
れるため、高品質の光電子増倍管が経済的に実現可能に
なる。更に、複数の放出光用フィルタ、又は光電子増倍
管を使用する場合、これらのフィルタ及び光電子増倍管
が互いに同一であることはないため、誤差は増えるが、
本発明による装置においては、一つの装置を較正するだ
けでよいから、定量的分析の品質は、著しく向上する。

【００３１】図６には、散乱光子泳動（「ＳＰＭ」）を
測定する非侵入式センサステーション１４０が示してあ
る。この場合にも、培地／血液の混合体２６を有するバ
イアル２２は、矢印Ａで示した方向に移動する。ＳＰＭ
センサステーション１４０の各々は、望ましくは、赤色
ＬＥＤである励起光源１４２を備えている。また、ＳＰ
Ｍセンサステーション１４０は、ビームスプリッタ１４
４と、監視用フォトダイオード１４６と、を備えてい
る。これらのビームスプリッタ及びフォトダイオード
は、蛍光ステーション１００に関して上述したのと略同
一の機能を果たす。構成要素１４２、１４４、１４６
は、大型のブロック１５０に固定された小型のブロック
１４８内に取り付けられる。光源１４２からの励起光１
５２は、成分１５４、１５６に分割される。成分１５４
は、監視用フォトダイオード１４６に向けられ且つ該監
視用フォトダイオード１４６により測定される一方、成
分１５６は、ビームスプリッタ１４４により培地／血液
混合体２６に向けられる。

【００３２】バイアルの小型ブロック１４８に対向する
側１５８から再放出されるＳＰＭ光は、集光装置１５９
に向けて偏向される。該ＳＰＭ光は、集光プリズム１６
２を使用して集束され且つ集光ファイバに再度向け直さ
れて集光ファイバ１６０を使用して伝達される。プリズ
ム１６２は大型ブロック１５０に取り付けられた大きな
板１６６の開口部１６４内に配置される。小型ブロック
１４８、及び大きい板１６６は、その間を丁度、バイア
ル２２が通り得るように配置される。全てのＳＰＭセン
サステーション１４０の集光ファイバ１６０は、第二の
中央光電子増倍管１６８に送られる。図４に示した蛍光
化学センサ１００の放出が好適なＳＰＭ波長に近い波長
で行われる場合、図５に示した中央蛍光光電子増倍管１
３０に全てのＳＰＭセンサステーションの集光ファイバ
１６０を送ることが出来る。従って、典型的には、一つ
の光電子増倍管があればよい。

【００３３】図７には、バイアル２２をドラム４０の円
盤状部分３８内に配置する着脱コネクタ１６９の一つの
好適な実施例が図示されている。バイアル２２は、部分
３８に形成された円錐形孔１７０内に選択的に挿入され
る。一体の掛止め１７４を有するばねクリップ１７２
は、バイアルの容易なスナップ式操作を可能にする。ば
ねクリップ１７２は、ねじ１７６のような適当な取り付
け手段により孔１７０に隣接して固着される。ばねクリ
ップ１７２は、部分３８から外方に伸長し、一体の掛止
め１７４がバイアル２２の底部外面９９に係合し得るよ
うにしてある。作用時、ばねクリップ１７２は、バイア
ル２２に向けて付勢可能に偏倚される。ばねクリップの
部分３８への取り付け箇所を中心として掛止め１７４を
枢動させることにより、掛止め１７４は、底部外面９９
に離脱可能に係合し、バイアルの挿入及び取り外しを許
容する。

【００３４】本発明の好適な実施例は、図３に図示した
ラベル読み取り装置８６を使用してバイアル２２を特定
するために、バイアルを好適な方向に配置するためのキ
ー止め機構１７７を備えている。バイアル２２は、無光
沢の白色プラスチックで形成することが望ましい厚い材
料から成る直線状バーコードラベル１７８を含むことが
出来る。該ラベル１７８は、ばねクリップ１７２と反対
側のドラム部分３８の適当な開口部１８０内に嵌まる。
これにより、バイアル２２は、一つの角度方向にしか孔
１７０に嵌まらない。このように、ラベル１７８は、ラ
ベルがバーコード読み取り装置によって読み取ることが
出来るようにバイアルが適正に挿入されることを確実に
するキーとして機能する。しかし、適当な開口部と組み
合わせてバイアルの略任意の突起を使用することを含む
各種のキー止め機構の採用が可能であることを認識すべ
きである。

【００３５】図８には、蛍光センサステーション２００
の第二の実施例が示してある。蛍光センサステーション
２００は、図４に示したセンサステーション１００と同
様である。ビームスプリッタ１１４で示した光ディバイ
ダに代えて、45°のビーム入射に好適である広帯域の干
渉フィルタ２０２が使用されている。該干渉フィルタ２
０２は、光源１０２により放出されることが望ましい緑
色のような波長の短い励起放射線しか伝達しないから、
励起光用フィルタに代わり得べきものである。干渉フィ
ルタ２０２は、その他の波長では反射器として機能す
る。このようにして、光源１０２からの励起光１０８の
殆どは、バイアル２２の底部内面３０の化学的蛍光セン
サ２８に達する。励起光１０８の極く一部、即ち、光１
１８は、レンズ１２０に向けて反射され、該レンズ１２
０は、その光を図９により詳細に示した光源モニター２
０３に集束させる。該モニター２０３は、集光ファイバ
２０４を備えている。緑色ＬＥＤを使用する場合、励起
光の一部もまた反射されるが、この光は概して黄色及び
赤色波長領域にある。

【００３６】図９に図示するように、各蛍光センサステ
ーション２００用のモニター２０３の集光ファイバ２０
４は、光陰極２１０の正面に配置された励起光用フィル
タ２０８を有する単一の中央光源モニター光電子増倍管
２０６に送られる。励起光用フィルタ２０８は、フィル
タ２０２により反射された赤色光及び黄色光を遮断する
のに使用され、その結果、同様に干渉フィルタ２０２に
より反射された緑色光の一部を正確に測定することが可
能となる。このようにして、光源の強度の低下をより正
確に測定することが出来る。

【００３７】次に、図８を参照すると、センサ２８から
再放出される蛍光１１６の相当部分は、レンズ１７によ
って集光され、次に、干渉フィルタ２０２によってレン
ズ２１２に向けて反射され、該レンズ２１２は、光１２
６を蛍光集光器２１３内に集光させ、該集光器２１３
は、光遮蔽可能なシリンダ２１６内に取り付けられた集
光ファイバ２１４を備えている。この光は、上述のよう
に、黄色及び赤色波長範囲であるため、干渉フィルタ２
０２によって反射される。図５に示した蛍光センサステ
ーション１００の実施例におけるように、全ての蛍光セ
ンサステーション２００の集光ファイバ２１４は、光陰
極１３４の正面に配置された放出光用フィルタ１３２を
有する中央蛍光モニター光電子増倍管１３０に送られ
る。

【００３８】図１０には、蛍光センサステーション２２
０の第三の実施例が示してある。該蛍光センサステーシ
ョン２２０は、図４に示したセンサステーション１００
及び図８に示したセンサステーション２００と同様であ
る。

【００３９】軸方向の孔２２４を有するレンズ２２２
は、センサステーション２００のレンズ１１７に代えて
使用されている。図１０のレンズ２２６は、図８のレン
ズ２１２と同様であるが、焦点距離が短く、広帯域の干
渉フィルタ２０２からより離して配置される。集光ファ
イバ２１４は、バイアル２２の底部における照射部分２
２８がファイバ２１４の端面２３０上に結像されるよう
に配置される。図４に示したようなフォトダイオード１
２２を使用して、光源１０２から放出された光出力を監
視する。

【００４０】作用について説明すると、照射部分２２８
は、蛍光１２６がレンズ２２２の他の部分と相互作用せ
ずに孔２２４を通り且つ干渉フィルタ２０２によって偏
向されレンズ２２６を通って集光ファイバ２１４上に結
像される。照射された蛍光センサ２８と集光レンズ２２
６との間の距離を広げることは、レンズ２２６の焦点距
離が短いことと相俟って、端面２３０における集光ファ
イバの入力側にて像が顕著に小さくなるという結果を生
じる。この結像状態下にて、中央検出器の蛍光出力の光
電流Ｉは、次式で表される。

【００４１】 式（１）において、Ｃは、光源の強度、フィルタの透過
率、又は光検出器の感度のようなパラメータを考慮に入
れた定数である。量Ａは、レンズ２２６の集光面積であ
り、ｒは、照射された蛍光センサ２８と集光レンズ２２
６との間の距離である。

【００４２】図１０に示したセンサ機構の主な利点は、
光電流Ｉが従来のセンサ機構と比較してバイアルの変位
に対してはるかに感度が低い点である。これは、センサ
と検出器との間の距離ｒの変化drに起因する光電流Ｉの
相対的誤差ｄＩ／Ｉを計算することによって求めること
が出来る。等式（１）から次の等式が得られる。

【００４３】 従来のセンサ機構において、ｒは、その典型的な値が１
ｃｍである。バイアル間の距離の変化drが１ｍｍである
と仮定した場合、これに起因する光電流Ｉの誤差は、20
％となる。本発明によりバイアル間の距離を広げ、例え
ば、ｒ＝12ｃｍとすることにより、Ｉの誤差は、僅か1.
7％に軽減される。従って、従来のセンサ機構における
バイアルの変位が２ｍｍである場合、Ｉの誤差は40％で
ある一方、本発明によるセンサ機構で同一の変位が生じ
た場合、開示した実施例において、Ｉの誤差は、僅か3.
4％にしか過ぎない。

【００４４】図１０によるセンサ機構は、光電子増倍管
のような高感度の光検出器を必要とする。個々の光源及
び個々の光検出器を備える公知の自動血液培養装置にお
いて、コスト及び較正誤差の点で光電子増倍管を使用す
ることは実用的でない。従って、センサと検出器との間
の距離は、典型的に約１ｃｍ程度の短さに維持すること
を要する。経験上、この結果、バイアルの変位、バイア
ルの形状の変化又は検出器の変位に起因して光電流が顕
著に変動する。これに対し、本発明による装置において
は、一つの中央光電子増倍管があれば十分である。従っ
て、図１０のセンサ機構は、問題なく使用することが出
来る。

【００４５】

【発明の効果】センサと検出器との間の距離を12倍も広
げることは、一般常識に反すると考えられるかもしれな
い。しかし、バイアルを正確に位置決めする必要性を軽
減する結果、二つの顕著な利点が得られる。第一に、バ
イアルの位置の変化に起因する光電流誤差を解消するこ
とにより、測定器の性能を向上させることが出来る。第
二に、位置決め精度条件が緩和される結果、測定装置を
より低コストで製造することが可能となる。

【００４６】図１１には、センサと検出器との間の距離
を増した図１０によるセンサ機構の利点が示してある。
従来のセンサと検出器との間の距離が１ｃｍの場合、バ
イアルが１ｍｍ変位すると、光電流の誤差は20％である
が、その距離を12ｃｍに広げた場合、その誤差は、僅か
1.7％にしか過ぎない。従来のセンサと検出器との間の
距離が１ｃｍの場合、バイアルが２ｍｍ変位したなら
ば、光電流の誤差は、40％であるが、その距離を12ｃｍ
に広げた場合、誤差は、僅か3.4％にしか過ぎない。

【００４７】このように、本発明の当業者が本発明の装
置を実施し得るよう本発明の好適な実施例について説明
したが、特許請求の範囲に記載した本発明の思想から逸
脱せずに、その変形例及び応用例が採用可能であること
を理解すべきである。従って、上記の説明は、単に一例
にしか過ぎず、本発明の範囲を限定することを意図する
ものであると解釈されるべきではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】８つの円盤状ドラム部分を備える実施例におけ
る、本発明による微生物を検出するためのコンパクトな
血液培養装置の概略図的な正面図である。

【図２】円盤状ドラム部分に１６個のバイアルを備え、
部分当たり３つのセンサを備える、本発明によるコンパ
クトな血液培養装置の側面図である。

【図３】部分当たり一つのバーコード読み取り装置を備
える、図２の実施例によるコンパクトな血液培養装置の
側面図である。

【図４】蛍光センサステーシヨンの第一の実施例を示す
概略図である。

【図５】複数のセンサステーシヨンに単一の光電子増倍
管を使用する状態を示す概略図である。

【図６】散乱光子泳動法用のセンサステーションを示す
概略図である。

【図７】ドラムの円盤状部分内にバイアルを配置する一
つの実施例を示す図である。

【図８】蛍光センサステーションの第二の実施例を示す
概略図である。

【図９】図８の実施例による光モニターを備える複数の
センサステーションに単一の光電子増倍管を使用する状
態を示す図である。

【図１０】蛍光センサステーションの第三の実施例を示
す概略図である。

【図１１】センサと検出器との間の距離が測定された蛍
光電流に及ぼす影響を示すグラフであり、計算値のプロ
ットは、センサ−検出器間の距離に対する光電流変化を
示す。

【符号の説明】

２０、７０ 血液培養装置 ２２ バイアル ２４ 隔膜 ２６ 培地／血
液の混合体 ２８ 蛍光化学センサ ３０ バイアル
の底面内面 ３２ バーコードラベル ３４ バイアル
の下方部分 ３６ 円盤状部分の外周面 ３８ ドラムの
円盤状部分 ４０ ドラム ４２ スペーサ ４４ シャフト ４６ バイアル
のネック部分 ４８ ステッパモータ ５０ 歯付き駆
動プーリ ５２ 歯付き駆動プーリ ５４ 歯付き駆
動ベルト ５６ エンコーダ ６０ センサス
テーション ８２ 培養器 ８６ バーコー
ド読み取り装置

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−335897（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−297728（ＪＰ，Ａ) 米国特許3614434（ＵＳ，Ａ)

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コンパクトな血液培養装置にして、 バイアルを受け入れる複数の孔を有し、軸線を中心とし
   て回転可能であるドラムと、 前記ドラムを前記軸線を中心として回転させる機構と、 前記ドラム内に受け入れられた複数のバイアル内で微生
   物を成長させて同微生物を検出する少なくとも一つのセ
   ンサステーションと、 バイアル識別手段と、 前記ドラムの向きを設定する位置決め手段と、 重力に対してある角度で配置された前記軸線を中心とし
   て前記ドラムを回転させることを含む撹拌手段と、を備
   え、 前記ドラムが、前記軸線を中心として配置された複数の
   円盤状部分を備え、同円盤状部分の各々が複数のバイア
   ルを受け入れ得るようにした ことを特徴とする血液培養
   装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の血液培養装置にして、 前記軸線が前記重力に対して略直角であることを特徴と
   する血液培養装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の血液培養装置にして、 前記ドラムが、前記円盤部分同士を分離させ得るよう
   に、同円盤部分のうちの二つの間に配置されたスペーサ
   を更に備えることを特徴とする血液培養装置。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の血液培養装置にして、
   前記バイアルの識別手段が、 前記バイアルの各々の外面に固着されたバーコードラベ
   ルと、 放射線ビームを投影し得るようにしたレーザと、 前記ビームを集束する光学系と、 前記ラベルによって散乱された前記放射線の一部を集め
   得るようにした光検出器と、を備えることを特徴とする
   血液培養装置。
5. 【請求項５】 請求項１に記載の血液培養装置にして、
   前記位置決め手段が、前記バイアルの各々の一部が前記
   ビームを横断するとき、前記放射線を受け取 るように配
   置された補助的光検出器を備えることを特徴とする血液
   培養装置。
6. 【請求項６】 請求項１に記載の血液培養装置にして、
   前記位置決め手段が、前記軸線の周りに配置された角度
   読み取り装置を備えることを特徴とする血液培養装置。
7. 【請求項７】 請求項１に記載の血液培養装置にして、
   前記孔の各々が前記バイアルのうちの一つのバイアルの
   ネック部分を受け入れ得る形状であることを特徴とする
   血液培養装置。
8. 【請求項８】 請求項１に記載の血液培養装置にして、
   前記バイアルの各々を識別に好適な方向に配置するキー
   止め機構を更に備えることを特徴とする血液培養装置。
9. 【請求項９】 請求項８に記載の血液培養装置にして、
   前記キー止め機構が、 前記バイアルの各々の外面に設けられた突起を含み、該
   突起が、前記ドラムに形成された対応する開口部内に受
   け入れられることを特徴とする血液培養装置。