JP2696078B2 - 小型血液培養装置 - Google Patents

小型血液培養装置

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JP2696078B2
JP2696078B2 JP7140559A JP14055995A JP2696078B2 JP 2696078 B2 JP2696078 B2 JP 2696078B2 JP 7140559 A JP7140559 A JP 7140559A JP 14055995 A JP14055995 A JP 14055995A JP 2696078 B2 JP2696078 B2 JP 2696078B2
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クラウス・ヴェー・ベルント
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ベクトン・ディッキンソン・アンド・カンパニー
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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
生物学的活性を検出するための非侵入型装置に関し、試
料及び培地を密封可能な多数の容器に入れ、次いで、試
料中に微生物が存在する状態で、種々の代謝変化、物理
的変化、及び化学的変化を引き起こすことのできる状態
に露呈する。
【０００２】
【従来の技術】バクテリアのような生物学的に活性の作
用因子が患者の体液内に、特に血液中に存在すること
は、一般的には、血液培養バイアルを使用して決定され
る。培地が入った無菌バイアル内にゴム製の封入隔膜を
通して少量の血液を注入し、次いで、これを３７0Cで培
養し、微生物の成長について観察する。
【０００３】微生物の存在を検出するのに使用される技
術の一つには、視覚的検査がある。一般的には、視覚的
検査には、血液及び培地からなる懸濁液の混濁又は最終
的な色彩変化を観察することが含まれる。器具を用いた
周知の方法は、バクテリアの成長の代謝副生物である培
地壜内の二酸化炭素含有量の変化を検出する。二酸化炭
素含有量の観察は、二酸化炭素のスペクトル線での放射
化学吸収又は赤外線吸収といった当該技術分野で確立し
た方法によって行われる。これまで、こうした方法は侵
入プロセス（試料内へ侵入する必要がある過程）を必要
とした。こうした手順では、周知の相互汚染の問題点
が、異なるバイアル間で生じる。更に、圧力の正の変化
及び／又は負の変化を観察することによって密封容器内
での微生物の成長を検出することが提案されてきた。
【０００４】最近、化学センサをバイアルの内側に配置
することによる非侵入型の検査方法が開発された。これ
らのセンサは、二酸化炭素の変化に応答して、その色彩
を変化させ、又はその螢光の強さを変化させる。周知の
非侵入型血液培養システムでは、個々の光源、スペクト
ル励起／放射フィルタ、及び光検出器が各バイアルと隣
接して配置されている。この結果、ステーションでは、
バイアル毎に感度が異なる。従って、このようなシステ
ムを作動させるには、綿密な時間のかかる構成手順が必
要となる。更に、個々の光源及び検出器を器具の残りの
部分に接続するために可撓性の電線が必要である。代表
的には、２４０個又はそれ以上の多数の光源が器具毎に
設けられているため、個々の光源が壊れ始めた場合、保
守が非常に煩わしく、費用がかかる。
【０００５】周知の測色器具又は螢光器具では、個々の
光源として発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用する。これ
らの光源は、光出力が比較的小さい。従って、バイアル
センサの発光を観察するには、高い測光検出感度が必要
とされる。このため、各光検出器に追加の更に複雑な前
段の電子装置が必要となり、そのため、製造費用が高く
なる。機器の価格及び複雑さを小さくするため、器具の
センサの出力光線を中央光検出器に供給する光ファイバ
を各バイアルで使用することが提案された。この方法の
欠点は、長さの異なる比較的長い多数のファイバを器具
内に配置する必要があるということである。
【０００６】更に、光検出手段及びバーコードラベルを
持つ密封可能なガラスバイアルの各々に培地−血液試料
を導入することが提案された。多数のこれらのバイアル
を培養器内の回転ドラム上に半径方向に配置し、ドラム
の回転中、個々のバイアルがセンサステーション上を各
々通過するように、センサステーションをドラムから所
定の距離のところで器具に取り付ける。この種のシステ
ムでは、各バイアルの底の内側は螢光化学センサによっ
て覆われており、真っ直ぐなバーコードラベルが各バイ
アルの一方の側に取り付けられている。次いで、バイア
ルを培養器内の回転ドラム上に半径方向に配置する。こ
れは、各バイアルのネック部がドラムの軸線に向かって
配向され且つ全てのバイアルがディスク状セグメント上
に群をなして配置され、走査を行うためにバーコードラ
ベルに近づけるように各バイアルがドラム内にほんの部
分的に延びるようにして行われる。
【０００７】しかしながら、この装置の装荷及び取り出
しを行うには、使用者が各バイアルの基部を把持し、ネ
ック部を先にしてドラムに供給しなければならない。周
知の自動式非侵入型血液培養システムでは、バイアルは
直立した配向で自動式血液培養装置に一緒に輸送され、
従って、各バイアルを装填前に２回把持しなければなら
ない。各バイアルをネック部を先にしてドラムに装填す
るのに２回把持する必要があるため、追加の作業が必要
となる。微生物学研究所の研究員は、バイアルをネック
部で把持することに慣れているため、血液培養バイアル
をシステム内にネック部を先にして供給する慣れない状
況を克服する必要がある。更に、この装置にはバイアル
を一度に装填しなければならず、これもまた非常に時間
のかかる作業であった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上述
の問題点を解決することであり、多数の血液培養バイア
ル内の生物学的に活性の作用因子を検出するための簡単
であり且つ非常に低価格で製造できる小型血液培養装置
を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この装置は、個々のバイ
アルを識別でき、単一の器具内に一つ以上の微生物検出
方法を適用できる。この装置は、ステーション毎のシス
テム感度の変動が小さく、電子部品、光電子部品、電
線、又は光ファイバを移動ダイヤルラックに設ける必要
がない。これらの幾つかの利点の結果、本装置は、作動
中、長期に亘って信頼性がある。
【００１０】更に、本発明では、研究員は、装填中及び
取り出し中に各バイアルをネック部のところで把持で
き、装填中及び取り出し中に多数のバイアルに近づくこ
とができ、更に、高さを高くすることなく平面投影面積
を現存の血液培養システムと比べて小さくする。
【００１１】本発明によれば、光学的検出手段が入って
おり且つ関連した個々のバイアルを識別するバーコード
パターンを備えた密封可能なガラスバイアルに培地−血
液試料を導入する。微生物の成長を促すのに使用される
培養器内の回転自在のドラム上に多数のこのようなバイ
アルを半径方向に配置する。血液培養装置の主フレーム
には、ドラムの回転中に個々のバイアルがセンサステー
ション上を通過する所定距離だけドラムから間隔を隔て
られたところで、センサステーションが取り付けられて
いる。
【００１２】本発明による装置の第１実施例では、バイ
アルは、培養器内の回転自在のドラム上に半径方向に配
置されている。回転自在のドラムのシャフト又は軸線は
水平方向に配向されており、培養器の前面に対して垂直
である。各バイアルをドラムに装荷するため、及びドラ
ムから取り出すため、培養器の前面の下側に扉が設けら
ている。ドラムでのバイアルの好ましい配置は、ディス
ク状セグメントを使用し、バイアル用の開口部を備えた
円弧形状の引出しを支持する多数の同じ大きさの分割区
分でバイアルを、軸線を中心として群にすることであ
る。
【００１３】各ディスク状セグメント即ち引出しは、ド
ラムの軸線と平行に配向されたレール上に取り付けられ
る。装荷作業中及び取り出し作業中、一つの引出しが培
養器の前面の扉のところに配置されるまでドラムを回転
させる。次いで、ドラムを停止させ、扉を開き、対応す
るバイアル引出しをレール上で扉を通して培養器の外に
移動させる。例えば、ドラムが、バイアルを各々３０個
有する８個のディスク状セグメントを含み、各ディスク
状セグメントが５つの分割区分にセグメント化されてい
る場合には、一つの引出しに４８本の血液培養バイアル
を受け入れる４８個の開口部が設けられている。扉が下
ドラム領域に配置されているため、各バイアルは、直立
状態で引出しの上に装填され、引出しから取り出され
る。勿論、残りのバイアル引出しに近づくため、第１引
出しをレール上で培養器内に戻し、扉を閉鎖し、ドラム
を７２°回転させ、扉を再び開放し、次の引出しをレー
ル上で培養器の外に出す。
【００１４】本発明の別の実施例は、内部に８０個のバ
イアルステーションを持つ自動化された引出しを三つだ
け使用する。従って、使用者は８０個のバイアルステー
ションに近付くことができ、全装荷及び／又は取り出し
作業に三工程しか必要としないため、研究員は装置の装
荷及び取り出しを更に容易に行うことができる。
【００１５】本発明のこれらの及び他の特徴及び利点
は、以下の詳細な説明を添付図面を参照して読むことに
よって明らかになるであろう。
【００１６】
【実施例】本発明の原理及び概念を具体化した小型血液
培養装置２０を図１に概略に示す。装置２０は、複数の
ガラスバイアル２２を収容するドラム４０を有する。各
ガラスバイアルは隔膜２４で密封されており、培地／血
液混合物２６が入っている。各バイアル２２は螢光化学
センサ２８を有し、このセンサは、底面３０の内側に配
置されている。更に、バーコードラベル（図示せず）が
底面３０上に配置されている。
【００１７】一つの好ましい実施例では、ドラムシャフ
ト４４が装置２０の前面に関して水平方向に配向されて
おり、バイアル２２は、それらのネック部４６をドラム
シャフト４４に向けて配向されている。このようにし
て、ドラム４０の回転時に重力が培地／血液混合物２６
を効率的に攪拌する。勿論、本発明は、このような配向
を持つ装置に限定されない。
【００１８】ドラム４０は、歯付き駆動プーリ５０及び
５２、及び歯付き駆動ベルト５４でドラム４０に連結さ
れたステッパモータ４８によって回転される。ドラム４
０は、バイアル２２内での微生物の成長を促すため、図
２に示す培養器８２内に配置されている。次いで、シャ
フト４４に取り付けられた角度エンコーダ５６のような
位置決め器を使用することによって、ドラム４０の実際
の配向を監視する。
【００１９】複数のセンサステーション６０が、ドラム
４０の回転中に個々のバイアル２２がこれらのセンサス
テーション６０の上を通過するような所定距離のところ
で、装置２０の一部に固定されている。図１に示す好ま
しい実施例では、少なくとも８個のセンサステーション
６０が使用されており、これらのセンサステーション６
０は、各バイアル２２がセンサステーション６０上を通
過するときに各バイアル２２を二酸化炭素ガスの濃度に
ついて試験する。好ましくは、各センサステーション６
０は、光を発生してこれを各バイアル２２内の螢光化学
センサ２８に向かって差し向ける光源を有する。このと
き、センサ２８は、検出した二酸化炭素の量に応じた種
々の光量を放射する。例えば、バイアル２２内の二酸化
炭素が多ければ多い程、より多くの光がセンサ２８から
放射される。次いで、放出された光をセンサステーショ
ン６０が受け取り、このステーションは、次いで、バク
テリアのような生物学的に活性の作用因子が各バイアル
２２内に存在するか或いは存在しないかについての信号
データを図３に示すディスプレー３１に送る。勿論、バ
イアル２２内の二酸化炭素の検出に例えば散乱光子マイ
グレーション（ＳＰＭ）技術のような他の非侵入手段を
使用できるため、本発明を実施する上で二酸化炭素セン
サを使用することは必ずしも必要とされないということ
を理解しなければならない。更に、二つ又はそれ以上の
検出原理を適用できるが、これには、各引出し３８に更
に多くのセンサステーション６０を設けることが必要と
される。
【００２０】以下に更に詳細に論じるように、引出し３
８には電子部品や光電子部品が設けられておらず、可撓
性の電線又は光ファイバを必要としない。従って、本発
明による装置は、現存の血液培養器具と比べて低価格で
製造できる。ドラムを使用するため、特にネック部４６
をドラム４０内に配置した状態で高密度でパッケージン
グできる。本発明者は、この構成によりパッケージング
密度が従来技術の装置と比べて約２．５倍になると判断
した。従って、更に小型の器具を製造でき、引出し３８
の数を変えることによって、バイアルの数が少ない器
具、中程度の器具、又は多い器具を提供できる。
【００２１】図２は、血液培養装置２０の内部を示す断
面図である。装置２０は五つの引出し３８を有し、これ
らの引出しは、装填中及び取り出しの際に、レール１８
上を滑らせて図３に示す扉８４を通して装置２０に入れ
たりこれから出したりできる。各引出し３８は、６行×
８列のマトリックス状の開口部内に４８本のバイアル２
２を保持する。従って、装置２０は、一杯に装填したと
き、２４０本のバイアル２２を保持できる。
【００２２】更に、図２は、各センサステーション６０
のバーコード読取機８６をも示す。ドラムの回転中、全
てのバイアル２２が夫々のバーコード読取機８６のそば
を通過し、これによって、各バイアル２２のバーコード
ラベルを走査して各バイアル２２を特定することができ
る。各バイアル２２の一部、特定的には底部９９がビー
ム９２を通過するとき、各センサステーション６０と関
連した補助的な光電センサ９８が光パルスを受け取る。
このようにして、センサステーション６０上に配置され
た開口部のところにバイアル２２が存在することを確か
めることができる。更に、図１にドラム４０用の位置決
め器として示すエンコーダ５６の補助装置として又はこ
のエンコーダの代わりに補助的な光電センサ９８及びバ
ーコード読取機８６を使用できる。バイアル２２がセン
サステーション６０上に位置したとき、バイアル２２内
での微生物の成長を検出するプロセスがセンサステーシ
ョン６０によって行われ、その結果は、図３に示すディ
スプレー３１上に表示される。
【００２３】このような構成では、装置２０内の各バイ
アル２２をバーコードラベルによって個々に特定でき、
装置２０内で一つ以上の微生物検出方法を行うことがで
きる。更に、バイアル２２毎の感度の変化が小さく、バ
イアル引出し３８に電子部品又は光電子部品を設ける必
要がない。更に、本発明は、バイアルの底部を把持し、
これをネック部を先にしてシステムに供給する場合に生
じる人間と機械とのかかわり合いの問題点を解決する。
更に、本発明では、装填中及び取り出し中に引出し３８
内の４８本のバイアル全てに同時にアクセスすることが
できる。更に、図４に示すように、新規の２４０本バイ
アルシステムの平面投影面積は、高さを増す必要なく、
現在、ベクトン−ディキンソン商会が販売しているＢＡ
ＣＴＥＣ９２４０（これは登録商標である）よりも４１
％小さいが、これについては以下に論じる。
【００２４】図３は、血液培養装置２０の正面図であ
り、４８本のバイアル２２を収容した各引出し３８を受
け入れる扉８４を更に明瞭に示す。更に、図３は、装置
２０の制御に使用される制御盤３２及び装置２０の作動
についての情報を表示するためのディスプレー３１を示
す。制御盤及びディスプレーは、血液培養装置２０の前
面５０に設けられている。図４は、現在入手できるＢＡ
ＣＴＥＣ９２４０システムと本発明の装置２０との間の
相違を示し、更に詳細には、装置２０の長さが７６．２
cm（３０インチ）であり、現在入手できるＢＡＣＴＥＣ
９２４０システムの長さ即ち１２９．５４cm（５１イン
チ）よりも小さいということを示す。従って、本発明
は、全平面投影面積が小さいが、それでも２４０本のバ
イアル２２を培養する。
【００２５】図５は、本発明の別の実施例による血液培
養装置７０を示し、この図では、装置２０の構成要素と
同じ構成要素には同じ参照番号が附してある。血液培養
装置７０は、対応するバイアルにバクテリアがいるかど
うかを示す装填／取り出しインジケータの役目を果たす
照明光源として４８個のＬＥＤ７９を備えた追加の下引
出し８０を有する。下引出し８０は、出し入れ作業中に
培養器８２の扉８４の外に上自動引出し７８とともに移
動する。
【００２６】図６は、扉８４を通して培養器８２の外に
移動させたバイアル引出し７８の平面図である。図６に
示すように、各バイアルステーション１００には、対応
するＬＥＤ７９によって下方から照明できるプラスチッ
ク製のライトガイド１０５が装着されている。ＬＥＤ７
９の定常光は、ステーション１００が装荷の準備ができ
ていることを示すのに使用される。従って、ＬＥＤ７９
の点滅光は、ステーション１００を取り出さなければな
らないことを示すのに使用される。更に、バイアル２２
内でバクテリアが成長していないことを示すのに長い点
滅間隔が使用され、バイアル２２が陽性であることを示
すのに短い点滅間隔が使用される。
【００２７】図７は、引出し２３８を三つ有する更に別
の実施例の血液培養装置２００を示す。各引出し２３８
は、１０行×８列の行列をなした８０本のバイアル２２
を保持するための８０個の開口部２５０を有する。他の
実施例におけるのと同様に、各引出し２３８は、扉８４
を通して出し入れできる。図８は装置２００の正面図で
あり、扉８４及び装填した引出し２３８を示す。
【００２８】以上の議論から、上述の実施例は本発明の
実施するための好ましい装置の単なる例示であって、こ
れらの実施例に他の適当な変形及び変更を行うことがで
き、これらの変形及び変更は本発明の範囲内にあるとい
うことが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】バイアルを各々３０個有する８個のディスク状
ドラムセグメントを有する、本発明の一実施例による、
微生物を検出するための小型血液培養装置の内部の側面
図である。
【図２】図１に示す装置を正面から見た断面図である。
【図３】図１及び図２に示す装置の正面図である。
【図４】図１に示す本発明による２４０バイアル血液培
養装置と従来技術の２４０バイアル血液培養装置（現
在、ベクトン−ディキンソン商会が販売しているＢＡＣ
ＴＥＣ９２４０血液培養システム）とを比較する正面図
である。
【図５】４８個の装填／取り出しインジケータ用の照明
光源であるＬＥＤを４８個有する下自動引出しを持つ本
発明による小型血液培養装置の変形例の図である。
【図６】図５に示す装置のファイル引出しを示す概略図
である。
【図７】三つの引出しからなるドラムを有する小型血液
培養装置の別の実施例の正断面図である。
【図８】図７に示す装置の正面図である。
【符号の説明】
２０ 血液培養装置 ２２ ガラスバイ
アル ２４ 隔膜 ２６ 培地／血液
混合物 ２８ 螢光化学センサ ３０ 内底面 ３１ ディスプレー ３２ 制御盤 ３８ バイアル引出し ４０ ドラム ４４ ドラムシャフト ４６ ネック部 ４９ ステッパモータ ５０、５２ 歯付
き駆動プーリ ５４ 歯付き駆動ベルト ５６ 角度エンコ
ーダ ６０ センサステーション ７０ 血液培養装
置 ７９ ＬＥＤ ８０ 下引き出し ８２ 培養器 ８４ 扉 ８６ バーコード読取器 ９２ ビーム ９８ 補助光電センサ ９９ 底部 １００ バイアルステーション １０５ ライトガ
イド ２００ 血液培養装置 ２３８ 引出し ２５０ 開口部
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−341175（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−267263（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−335897（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−343454（ＪＰ，Ａ) 実開 平５−95300（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−2500（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭31−17196（ＪＰ，Ｙ１)

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 小型血液培養装置において、 複数のバイアルを受け入れるための複数の開口部が各々
    の上面に設けられた複数の引出しを有する、水平方向軸
    線を中心として回転自在のドラムと、 前記ドラムを前記軸線を中心として回転させるための機
    構と、 前記ドラム内に受け入れられた複数のバイアル内の微生
    物を検出するための少なくとも一つのセンサステーショ
    ンと、 前記複数の引出しの一つが予め決定された取り出し位置
    に来たことを判断するための手段と、 前記予め決定された取り出し位置にある前記引出しを前
    記ドラムの外に取り出し、この取り出された引出しの前
    記上面の複数の開口部に前記複数のバイアルを装填した
    りこれから取り出したりするための手段とを有する、小
    型血液培養装置。
  2. 【請求項２】 前記複数のバイアルの各々が基部及びネ
    ック部を有し、 前記取り出された引出しには、各バイアルの前記基部が
    前記取り出された引出し内にあり且つ各バイアルの前記
    ネック部が前記上面から延びた状態で装填されており、
    そのため、前記取り出された引出しを前記ドラムに戻し
    たとき、前記ネック部が前記ドラムの前記軸線に最も近
    くなるようになされた、請求項１に記載の小型血液培養
    装置。
  3. 【請求項３】 前記取り出し手段は一対のレールを有
    し、前記ドラムからの取り出し中、前記取り出された引
    出しが前記レール上を摺動する、請求項１に記載の小型
    血液培養装置。
  4. 【請求項４】 使用時には閉じて前記装置を密封し且つ
    前記取り出された引出しを前記ドラムから取り出すた
    め、前記一対のレール上で摺動できるように開放する扉
    を、前記予め決定された取り出し位置に有する、請求項
    ３に記載の小型血液培養装置。
  5. 【請求項５】 対応するバイアルが陽性であるかどうか
    を示す装填／取り出しインジケータの役目を果たす多数
    の照光源を備えた追加の下引出しを有し、該下引出し
    は、装荷中及び取り出し中に対応する上引出しとともに
    移動する、請求項１に記載の小型血液培養装置。
  6. 【請求項６】 各照明光源は、その対応する開口部が前
    記複数のバイアルのうちの一つのバイアルが入っている
    かどうかを示す、請求項５に記載の小型血液培養装置。
  7. 【請求項７】 前記ドラムは三つの円弧状の引出しを含
    む、請求項１に記載の小型血液培養装置。
  8. 【請求項８】 前記円弧形状の引出しの各々が、複数の
    行及び複数の列を持つ複数のマトリックス状の開口部を
    含み、前記複数の行のうちの一つの行が前記少なくとも
    一つのセンサステーションに対応しており、同センサス
    テーションは、該一つの行内の複数のバイアルの各々が
    前記少なくとも一つのセンサステーションの上を通過す
    るときに前記一つの行の前記複数のバイアル内の微生物
    を検出する、請求項７に記載の小型血液培養装置。
  9. 【請求項９】 前記複数のバイアルの各々が基部及びネ
    ック部を有し、 前記取り出された引出しには、各バイアルの前記基部が
    前記取り出された引出し内にあり且つ各バイアルの前記
    ネック部が前記上面から延びた状態で装填されており、
    そのため、前記取り出された引出しを前記ドラムに戻し
    たとき、前記ネック部が前記ドラムの前記軸線に最も近
    くなる、請求項８に記載の小型血液培養装置。
  10. 【請求項１０】 基部及びネック部を各々有する複数の
    バイアルを受け入れるための複数の開口部が各々の上面
    に設けられた複数の円弧状形状の引出しを有する、水平
    方向軸線を中心として回転自在のドラムと、 前記ドラムを前記軸線を中心として回転させるための機
    構と、 前記ドラム内に受け入れられた複数のバイアル内の微生
    物を検出するための少なくとも一つのセンサステーショ
    ンと、 前記複数の円弧状の引出しの一つが予め決定された取り
    出し位置に来たことを判断するための手段と、 前記予め決定された取り出し位置にある前記円弧状の引
    出しを前記ドラムの外に取り出し、この取り出された引
    出しの前記上面の複数の開口部に前記複数のバイアルを
    入れるための手段とを有し、これによって、前記取り出
    しされた引出しには、各バイアルの前記基部が前記取り
    出された引出し内にあり且つ各バイアルの前記ネック部
    が前記上面から延びた状態で装填されており、そのた
    め、前記取り出された引出しを前記ドラムに戻したと
    き、前記ネック部が前記ドラムの前記軸線に最も近くな
    る、小型血液培養装置。
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