JPH06509720A - ヒト組織中の細菌を培養し検出するための装置 - Google Patents

ヒト組織中の細菌を培養し検出するための装置

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ヒト組織中の細菌を培養し検出するための装置発明の分野 本発明は、一般的に、ヒト組織中の細菌の存在を検出するための分析装置に関し 、そして特に、ヒト血液標本中の生育力のある細菌の培養及び検出のための自動 化された装置に向けられている。
発明の背景 菌血症−血中における生育力のある一種又はより多くの細菌の長期間の存在−は 、重篤な且つ生命を脅かす感染である。菌血症の最も普通の症状は、未知の原因 による発熱である。従って、病院は、この症状を呈する患者が菌血症を有してい ないかどうかを判定するために、非常に多数の試験を日常的に行っている。現在 、決定的な診断を行うことのできる唯一の方法は、いわゆる「血液培養」によっ て血中の細菌を単離することによるものである。菌血症は生命を脅かすものであ るから、患者が正しい抗生物質で治療されることができるよう、陽性の標本は可 能な限り迅速に検出されなければならない。
現在、陽性の血液培養物を検出するための数種類の方法がある。
慣用の人力による方法は、生育培地を含んだ瓶に血液標本を接種することを伴う 。生育培地は、細菌の生育のための栄養素を提供するように処方されている。瓶 は、細菌の生育の明白な兆候の有無につき毎日検査される。陽性と疑われる瓶か らのサンプルは、次いて同定することのできる単離された細菌コロニーを得るた めに、更に培61.4は次のように述へている 「ラジオアイソトープ標識され た材とすることから、非常に労働集約的且つコスト高である。
慣用の人力による方法を改善するために、種々の試みがなされてきた。例えば、 固形培地を収容した追加の付属品を備えた培養瓶が作られてきた。使用者は、瓶 を毎日倒置させ、それによって固形培地に接種し、単離された細菌コロニーの生 育を可能にし、ついでそれを同定することができる。別の改善された方法は、瓶 のヘットスペース中におけるガスの蓄積を検出する「生育インジケーター」を使 用する。第3の方法は、遠心によって標本中の微生物を濃縮し、次いてこの濃縮 された細菌を固形培地上で培養することである。そのような各改善にもかかわら ず、これらの方法は、依然として非常に労働集約的であるという欠点を有してい る。
血液標本を培養する方法を自動化する試みもまた行われてきた。
大半の自動化された方法は、炭素源(例えばブドウ糖のような)を含有する培地 中て培養された細菌は通常の生育及び代謝の一部としてその炭素源を分解してC O□を形成するという事実に基づいている。自動化における初期の努力は、放射 性同位元素標識された培地を含有する瓶を使用した。血液標本は瓶内に接種され る。細菌は、もしも標本中に存在するなら、培地中の炭素含有化合物を代謝し、 老廃物の一つとして放射性標識CO2を与える。瓶のヘッドスペース中のガスは 、針で瓶の上端のシールを破ってガスの一部分を取り除くことによってサンプル される。放射性C○2は、次いて慣用の放射線測定法によって検出することかで きる。
そのようなシステムについて、非常に多くの欠点が報告されている。例えば、1 985年lO月16日に刊行されたEPO特許出願第853022料は高価であ り、且つ、貯蔵、使用及び廃棄に際して特別の取扱を必要とする。更に、そのよ うなシステムの使用に際して出会う放射性のレベルは非常に低いものではあるが 、将来使用者となり得べき者も、放射能に対する個人的恐怖によって思い止まる こととなるがも知れない。」更に、放射性測定法による検出システムが、他の方 法に比へて正確でなく一層多くの偽の陽性読み取り値をもたらすと示唆している 研究もある。
第2に、そのようなシステムは、「侵襲的」である。すなわち、それらは、試験 用のガスを得るために瓶シールを破るための針を使用する必要がある。サンプル ガスを瓶から実際に取り除かなければならないことから、そのガスを取扱いそし てそれを瓶に戻すためのかなり複雑な空気システムが必要である。更には、もし も針が適正に滅菌されていないと、針上の細菌によって標本が汚染されるおそれ があり、「偽の陽性」読み取りの潜在的可能性を高める。加えて、瓶のサンプル リングと読み取りが侵襲的に行われるため、「インキュベーション」ステーショ ン(そこで瓶が細菌の生育のための適当な条件に維持されている)から、「読み 取り」ステーション(そこでヘッドスペースのガスがサンプルされ読み取られる )へと瓶を機械的に運ばなければならないことから、自動化された装置は一般に 機械的に一層複雑である。最も重要なことに、定期的試験のために針を取り扱わ ねばならないことは、労働集約的であり、また、培養瓶が血液を含有しているこ とから針刺し等による病気の伝染の危険を高める。
EPO出願第83108468.6 (1983年8月27日刊行)は、侵襲的 方法に対する非侵襲的サンプリングの相対的利点を要約している。すなわち。
[バイアル隔壁の針やプローブによる刺通によって引き起こされる汚染の可能性 がないこと、 針を担持するヘッドアセンブリーその他の侵襲的サンプリング装置を用意する必 要がないという点において、自動化された装置の設計が簡単になること、 流し出されたヘットスペースのガスを無菌の培養ガスで置き換える必要が除去さ れること、 特別の培養ガスの使用が必要でないこと、バイアルの位置決めのみを伴うに過ぎ ないことから、より迅速なバイアルサンプリングが可能であること、垂直のヘッ ド移動が不要であること、 いかなる放射性標識された基質も含まないため、培養培地原料のコストが低減さ れること、及び 全ての放射性同位元素が除去されており、そのことは、低レベルのラジオアイソ ト−プの出荷、取扱及び貯蔵の問題を除去すること0 」 (EPO特許出願第83108468.5、第8−9頁を参照のこと。)自動化 された装置を改良するための初期の試みは、検出システムの改良に焦点を当てて いた。こうして、EPO出願85302261.4は、ラジオアイソトープ標識 が、赤外線分光測定法によるヘットスペースのガス中の非放射性CO2の直接測 定によって置き換えられているものであるシステムを記述している。これは放射 性測定法的検出に関連した問題を軽減したが、侵襲的サンプリングの欠点は残っ ている。加えて、赤外分光測定法の使用は、培養瓶が特別の材料で作られるべき ことを要求する。
EPO出願第83108468.8は、培養瓶を直接通して(すなわち非侵襲的 に)赤外読み取りを行うことによりヘッドスペースのガス中のCO□レベルを検 出するシステムを開示している。しかしながら、開示されている該装置は、単一 の光源及び検出器をそなえているだけである。これは、今度は、読み取りのため に培養瓶が検出器を通過して周期的に循環されることを必要とし、こうして装置 の機械的複雑さを増し、装置が迅速に処理することのできるサンプルの数を制限 する。最後に、読み取らねばならない多数の瓶に対してその赤外分光測定器を較 正する際に問題が生じ得る。
より最近では、非侵襲的サンプリングシステムを備えた改良された装置が開発さ れてきている。これらのシステムにおいては、培養瓶は、装置内の同じ位置にお いてインキュベートされ且つ読み取られる。ボトルは各々、インキュベーション ・チャンバー内部のラックに保持されている。ボトルは、約35°Cにてインキ ュベ−1・されながら、周期的に揺り動かされる(Co□の拡散を高めそれによ って検出時間を短縮するために)。
1989年9月20日に刊行されたEPO特許出願第89200554.7号は 、そのような装置において使用される検出システムを記述している。
比色法センサー(pHインジケーター)が、各組の底の内面に接着されている。
該センサーは、培地中のCO2レベルが増大すると緑色から黄色になる。個々の 光学的ユニットが各組に備えられている。これらの光学的ユニットは、センサー を照らすための発光ダイオード(LED)、光検出器、及び関連した電子装置及 び信号調整装置を含む。該装置は、特定波長におけるセンサーの透過性の変化を モニターするために、反射光を用いて周期的に各センサーを「読む」。細菌の生 育に合致するCO2レベルが達成されたとき、装置は、陽性血液培養について使 用者に警告を発する。
これらの改善されたシステムは慣用の血液培養装置の幾つかの問題点を軽減した が、数種の欠点が依然残っている。第1に、これらの装置は、囲い込まれた、「 オーブン様の」インキュベーション・チャンバーを備えていた。これは、今度は 、病院の試験室で典型的に処理されている数の培養瓶を収容するためには、装置 がかなり大きい(特に高さカリものであることを必要とする。これは多くの試験 室において著しい不利益である。床とベンチスペースは、典型的には貴重なもの だからである。この配列はまた、使用者の観点からも望ましくない。装置が試験 室のベンチ上に設置されているときには最上部の瓶に手が届かなくなる場合もあ り得るからである。
第2に、検出システムがセンサーの光透過性の変化に基ついていることから、セ ンサーを照らす光がセンサーから反射する光と同波長である。これは、センサー の変化を示すものでない光(例えば、ガラス又はプラスチックの培養瓶の底、並 びに他の反射性表面から反射された光)か検出器に到達することを可能にする。
センサーがら反射された光とそのような望まない「ノイズ」とを検出システムか 識別しないため、検出のダイナミックレンジが一般に一層限定される。加えて、 照らしている光源を検出器から物理的に分離することが非常に重要となり、それ は光学系の構成について設計上の更なる束縛を与える。
従って、血液標本を正しい条件でインキュベートできるかしがしコンパクトな設 計を有し、それによってそれが占有する試験室の床スペースを減少し且つ試験室 の医療技術者による使用を一層便利にするものである、自動化された血液培養装 置に対する需要が存在する。更に、非侵襲的サンプリング及び非放射性測定的な 検出法を使用するがしかし単色光の透過性の変化の測定に基づくものでない、高 度に正確で高感度の検出システムを有する装置に対する需要が存在する。
発明の要約 従って、本発明の一目的は、ヒト組織(特に血液)中の細菌を培養し検出するた めの、コンパクトな設計を有し、それによって機械的な複雑さ並びにそれが占有 する試験室の床スペース量を最小にする、自動化された装置を提供することであ る。
本発明の更なる一目的は、取扱の単純化のために、試験室技術者に容易に手が届 く範囲に血液標本瓶が保持されるものである、血液培養装置を提供することであ る。
度条件に維持するための手段を備えるが、しかしコンパクトな設計及び減少され た「足跡」を有する、血液培養装置を提供することである。
本発明の更なる一目的は、放射性測定法に基づくものでない、高度に正確である が非侵襲的な検出システムを備えた血液培養装置を提供することである。
本発明の更なる一目的は、検出器がセンサーを照らす光から「スペクトル的に隔 離され」ており、それによって光学的検出の信頼性と感度とを改善するものであ る、改善された光学的検出システムを提供することである。
本発明の更なる一目的は、単純で比較的廉価ではあるが、しかしヒト組織中の細 菌の存在を検出するのに使用するために要求される正確さと感度とを提供する、 改善された光学的検出システムを提供することである。
これらの及びその他の目的は、ハウジングと、該ハウジング内にスライド可能に 受入れられた1つ又はより多くの引出しとを含む、ヒト組織中の微生物の存在を 検出するための装置を提供することを伴う。該引出しは、複数の標本含有容器を 保持するための手段を含む。該引出しは、第1の閉じた配II(そこでは、該容 器保持手段は実質的にハウソング内に囲い込まれている)と、第2の開いた配置 (そこでは、該容器保持手段は実質的にハウジングの外側に位置している)との 間で動くことができる。こうすることにより、インキ1ペーシヨン(加温、動揺 、及び細菌生育の測定を含む)のため装置内部に多数の標本含有容器が貯蔵でき る一方、引出しを開けたときには装置の操作者にとって依然アクセスが容易であ る。そのような配列は、多数の瓶が貯蔵されることを許容する一方、装置の全体 寸法及び「足跡」を大きく減少させる。引出しが閉じられているときに引出し内 部を微生物の生育を促進させるに適した高められた温度へと加温するために、独 特の加温システム(好ましくは引出し内の強制的空気対流を利用する)が、使用 される。
本発明の別の一面は、標本中の細菌生育の有無を検出するための独特の光学的検 出システムを有する装置である。このシステムは、放射波長範囲内に入る励起光 を放射するための光放射手段を含む。
該システムは、励起光が装置内に保持された標本含有容器に、より具体的には、 該容器内部に配置されたセンサーにあたるよう構成されている。センサー(それ は好ましくは光放射蛍光体を含む)から発する光は、光検出手段によって検出さ れ、これはセンサーによって発生された光エネルギーを検出可能な信号に変換す る。特に重要なのは、光学的に光源と検出器との間に置かれたフィルタ一手段の 使用である。該フィルターは、励起光とセンサーから発する光との間の実質的な スペクトル分離を達成するよう設計されている。この方法により、放射波長範囲 内に入る実質的に全ての光は、検出器に達するのか阻止され、こうして検出手段 を、放射波長範囲内に入る光に対して実質的に「盲目」にする。そのような配列 が装置の全体的感度を改善することが見出されている。
本発明の尚も更なる一面は、装置内に保持されている間標本を含有する容器を揺 り動かすための、独特の動揺システムを有する装置である。この動揺システムは 、ある固定された参照点からの移動距離が実質的に正弦波的に増減するような仕 方で該容器保持手段を揺り動かすよう設計された、機械的配列を利用している。
運動のこの正弦波的パターンは、動揺を一層容易に開始及び停止させることを可 能にし、そうして、単純化し且つ装置を製作するのに使用する構成成分のコスト を引き下げるのを助ける。
本発明の尚も更なる一面は、装置内の標本含有容器を把持するための独特の手段 を有する装置である。この把持手段は、容器受は入れ開口内に所定の、実質的に 一定の深さに、容器を取り除き可能に且つ反復可能に保持するよう設計されてい る。この配列は、光学的検出ユニットに対して容器が正しく且つ一貫して配置さ れることを保証する助けとなる。把持手段はまた、該開口内に容器が正しく挿入 されたときに操作者に可聴の又は触知てきるフィードバックを提供するよう適合 させである。そのようなフィードバックは、操作者か容器を開口内に正しく挿入 することを保証する助けとなる。
本発明の上記の特徴及び利点は、添付の図面と組み合わせて以下の詳細な記述を 考察することによって一層容易に理解されよう。
図面の簡単な説明 図1は、本発明に従って作った自動化された血液培養装置の透視図であり、 図2は、該装置の側面図であって、開いた配置における標本保持引出しの一つを 示しており、 図3は、該標本保持引出し内の空気の加熱及び循環のためのシステムを見せるた めに標本保持アセンブリーの各部が除去されている状態の、幾分概念的な形式の 図2と同様の図であり、図4は、最も低い動揺配置にある標本収容ラックを示す 、本発明の一4体例において使用される標本動揺アセンブリーの側面図であり、 図5は、最も高い動揺配置にある標本収容ラックを示す、図4ど類似の図であり 、 図6は、図1の線6−6に沿って取った標本収容引出しの一つのL面図であり、 図7は、個別の標本ホルダーの一つの正面図であり、図8は、図7の線7−7に 沿って取った断面図であり、図9は、瓶保持ラック内に培養瓶を保持するための 代わりの瓶把持配列の側面図であり、 図10は、閉鎖配置と開放配置との間で標本引出しを移動させるだめのアセンブ リーの透視図であり、 図11は、標本収容ラックを揺り動かすためのアセンブリーの透視図であり、 図12は、幾つかの動揺周期の間の標本収容ラックの相対的配置をグラフの形で 示すドウエルチャートであり、図13は、励起光並びに蛍光センサーによって放 射される光の光学的性質を概念的に示す、波長の関数としての強度のグラフであ り、そして 図14は、標本収容ラックを動揺させるのに使用し得る代わりのアセンブリーの 側面図である。
詳細な説明 図1及び2は、本発明に従って作られた装置1oの一般的配列を示す。この明細 書は、本発明の好ましい形態を記述し、それにおいて、装置は、ヒト組織、特に ヒト血液中の細菌を培養しそして検出するために使用される。しかしながら、該 装置は血液中の微生物又は細菌を検出するために使用されるものとして記述され ているとはいうものの、該装置が、尿、脳を髄液、前液その他のいがなる組織中 ての微生物生育をも検出するために使用できるものであることは、理解されよう 。
図1は、本発明の装置を一般的に示す。装置1oは、使用者からの入力に応して 一定の標本取扱いプロトコールに従うよう予めプログラムされたマイクロコンピ ュータ−14の制御下にある、標本取扱いモジュール12を含む。そのようなプ ロトコールを実施させるためにマイクロコンピュータ−をプログラムするために 使用できる一般的タイブのソフトウェアコマンドと処理ステップの詳細な記述は 、ここに付録として添付する。
示した具体例においては、各標本取扱いモジュール12は、ハウジング32及び 二つのスライド式引出し16.18を含み、それらの各々は、複数のラック20 .22.24.26.28.3oを含み、それは標本保持容量又は瓶を処理のた めに保持する。図1において、引出し16は、開放配置において示されており、 一方引出し18は、閉鎖配置において示されている。
以下に一層詳細に示すように、スライド式引出し16.18の各々には、引出し を細菌生育に適した温度に加温し、その温度に実質的に維持するよう設計された 加熱システム(図3を参照)が備えられている。引出し16.18の各々にはま た、瓶を周期的に動揺させるための機械的動揺システム(図4及び5を参照)が 備えられている。そのような動揺は、瓶内の細菌によって発生されたCO2を蛍 光センサー(それは好ましくは、瓶内の底に固定されている)へと一層迅速に拡 散させることによって、検出のための時間を短縮することが知られている。最後 に、引出し16.18にはまた、培養瓶の各々にある蛍光センサーを光学的に検 査することによってC02産生をモニターするものである、複数の光学的ユニッ ト(図7及び8を参照)を含む光学的検出システムも備えられている。茶瓶の光 学的読み取り値は、データリンク(示さず)を介してマイクロコンピュータ−1 4へと転送され、そこにおいてそれは後の検索及び使用のために記憶される。
図1及び図2に最もよく示されているように、好ましい具体例においては、血液 培養装置モジュールは、処理の間血液標本含容器又は瓶を保持するための、ハウ ジング32内にスライド可能に受けられている少なくとも一つの、そして好まし くは二つ又はより多くの、スライド式引出し16.18を含む。本発明に従って 装置をこのような仕方で構成することによって、その装置は、大半の使用者に望 ましい、コンパクトなサイズ及び小さい「足跡」を維持しつつ、病院の試験室で の使用に十分な瓶保持容量を有する。これは、容易に利用できる状態にそして引 出しを開けたとき試験室技術者の手が容易に届く範囲に瓶を依然保持する一方、 瓶が処理段階の間のほとんどにおいて装置内に保持されることができることによ る。本発明に従って作られた装置のコンパクトなサイズは、大半の状況、特に病 院において、重要な利点の一つである。なぜなら、典型的な微生物学試験室内に 収容されている非常に多くの機器及び装置のために、試験室のスペースは一般に 限定されているからである。
図1を参照して、各引出しの正面は、その引出し内に保持されている標本に関す る情報を表示するための、及び、その引出しに関して使用者が特定の機能を制御 することを可能にするための、情報パネル/使用者インターフェースを含んでい る。(図1において、引出し16のための情報パネルは、参照番号17によって 示されている。)例えばLED又は液晶ディスプレイ装置(LCD)によって情 報パネル上に表示される情報は、引出し内の温度、「陽性」と読み取られた標本 瓶の本数、追加の標本瓶のための利用できる配置の数を含む。使用者によって制 御され得る機能には、引出しの開放及び閉鎖や、並びに、例えば引出し内の陽性 の読み取りを知らせるよう設計された警報の不能化が含まれる。しかしながら、 他のタイプの情報もパネル上に表示できること及びそして他のコマンドも同様に 使用者インターフェースから所望により入力できることは理解されよう。
本発明のシステムは、好ましくは、多数の標本取扱いモジュールが単一のマイク ロコンピュータ−とインターフェースするように設計される。この方法により、 所望のように、システムの標本保持容量が実質的に増大する。モジュールはまた 、好ましくは、システムが占有するスペース量を最小にするために、望むならば 、互いに積み重ねられるように設計される。
再び図1を参照して、引出し16は、スライド可能にハウジング32内に受け入 れられている。好ましい配列においては、一対の一体をなすスライド延長部34 a、34bが、ネジ、ボルトその他によって、引出しの最上部に隣接した位置に おいて引出し16に固く固定されている。スライド延長部は、軌道36a、36 b内にスライド可能に受け入れられている。軌道36a、36bは、それら自身 、ハウジング32の内部に固く取り付けられた受け入れガイド(示さず)内に、 スライド可能に受け入れられている。慣用のボール軸受はアセンブリー(示さず )は、スライド延長部34a、34bが軌道36a、36b内を自由にスライド すること、及び、軌道36a、36bが受け入れガイド内を自由にスライドする ことを許容する。スライド延長部34a、34b、軌道36a、36b及び受け 入れガイドは、引出し16がハウジング32にスライドして出入りすることを許 容するものである三部分ポール軸受はスライドの形で商業的に入手てきる。Ba rnes Engineering Company、 Anaheim、 C a1iforniaによって製作された 三部分ポール軸受はスライドモデルN o、 ESBBで成功した。好ましくは、該スライドは、引出し内において一般 的である温度条件下に耐食性を維持しながら、引出し16.18を適切に支える よう、電気メッキされた焼入れ鋼で作られている。
図10は、引出し16の底がスライド可能にハウジング内に取り付けられている 仕方を示す。単一の三部分ボール軸受はスライドが、平らに横たえて配置されて (すなわち、図1に示した三部分スライドのスライド延長部34a、34bに関 して時計方向に900回されて)、ハウジング内で片側から片側へと引出しが「 ぐらっ(」のを阻止している。スライド延長部(示さず)は、引出し16の長さ だけ実質的に延びる長手方向の窪み150内において引出し16の下側に固く取 り付けられている。この延長部は軌道152内に受け入れられており、この軌道 は、今度は、引出しハウジングの内部に取り付けられた受け入れガイド154内 に受け入れられている。
引出しの最上部を取り付けるに際して、ボール軸受はアセンブリーは、延長部が 軌道152内を自由にスライドでき、そして軌道152が受け入れガイド154 内を自由にスライドできるようにするた図1及び10は、三部分ポール軸受はス ライドを用いて引出しをハウジング32にスライド可能に取り付ける一つの方法 を示すが、引出しは、例えば慣用のスライド、舌及び溝よりなる構成その他のよ うないかなる適当な手段を用いてハウジングにスライド可能に取り付けられても よいものである、ということは理解されよう。
やはり図10に示した好ましい−の配列において、第1の、閉鎖した配置(そこ では引出し及びその内容物は実質的にハウジング32内に囲い込まれている)と 、第2の、開放した配置(そこでは、引出し及びその内容物は実質的にハウジン グ32の外側にある)との間て引出し16を動力で動かすだめの手段も提供され ている。引出しは、例えばマイクロコンピュータ−14から又は図1の情報ディ スプレイ装置/使用者インターフェース17から入力される使用者のコマンドに 応答して動かされる。図10に示したように、モーターMは、マイクロコンピュ ータ−の制御の下に、関連するベルト伝動装置156に動力を供給する。ベルト 伝動装置156は、今度は、ネジ山つき引出し突出部160とかみ合うスクリュ ー駆動装置+58を回転させる。引出し突出部+60は、引出し16の下側かと に隣接して固く取り付けられている。モーターMが駆動すると、回転するスクリ ュー駆動装置が引出しを動力で、所望により双頭の矢印の方向にハウシングに出 入りさせる。引出し16が一旦その開放又は閉鎖配置に達すると、適当なフラッ グが、モーターMを停止させるようマイクロコンピュータ−に信号を送るために 使用される本発明を実施するに際して、ハウジングに引出しを機械的に出入りさ せるための他の手段、例えばベルト伝動装置、ギアアセンブリーその他を使用し てもよいこともまた理解されよう。
今や図2を参照して、引出し16はまた、複数の標本含有容器を保持するための 手段をも含む。この容器保持手段は、処理に際して標本瓶を保持するよう適合さ せた複数のラック20.22.24.26.28.30の形をとってよい。各ラ ックは、標本瓶を収容するよう寸法を与えらfまた複数の瓶受は入れ開口38を 有する。以下に一層詳細に記述するように、各瓶受は入れ開口38の底には、瓶 の内部の底に固定されたセンサーの光学的読み取りを行うための光7的ユニット 46がある。図2においては、瓶受は入れ開口は、一般的に円柱上の標本瓶を収 容するよう円形として描かれているが、種々の形状(例えば、長方形、三角形、 又は多角形)を有する開口もまた適当な状況においては使用できるものであるこ とは理解されよう。加えて、引出し16は各10本の瓶を収容した6個のラック を備えて描かれているが、他の量がラック内に保持されてもよいということは理 解されよう。実際、各モジュールの容量を最大にするためには、各引出しが可能 な限り多くの瓶を収容することが好ましい。
引出しが閉鎖配置にあるときには、容器保持手段は、実質的にハウジング内に、 すなわちそれに覆われていなければならない。容器が実質的にハウジング内に配 置されそれによって装置が占有するスペース量が減少する限り、容器保持手段が ハウジングに完全に囲い込まれている必要のないことは理解されよう。同様に、 引出しが開放配置にあるとき、容器保持手段は、実質的にハウジングの外側に、 すなわち装置の操作者によって容器が容易にアクセス又は除去できる配置に、な ければならない。
図面に示されているように、ラックが一体のアセンブリーを形成するために一緒 に固定されていても、又は引出し16内に取り除き可能に取り付けることのでき る個別のユニットとして製作されていてもよいことは理解されよう。ある状況に おいては、離れた場所で標本瓶を挿入でき次いてその後ラックを装置内へ再挿入 できるよう、個々のラックが除去できることが望ましい。これが、ラックを取外 し可能に取り付けることのできる枠を引出し内に備えることを含む、いかなる方 法でも達成できる、ということは理解されよう。
各瓶保持ラックの面には、LED(発光ダイオード)パネル15が備えられてお り、これは発光ダイオード19の配列を含み、それらのうち2個は各瓶受は入れ 開口38に関連付けられている。各間[1に関連付けられたLEDは、使用者に 、その開口内に収容されている瓶についての光学的読み取りの状態に関する情報 を提供する。
例えば、赤いLEDは、瓶試験「陽性」を示し、一方縁のLEDは今のところは まだ「陰性」と試験されている瓶を示す。パネル15は、瓶収容開口の全てのた めのLED配列並びにマイクロコンピュータ−の制御の下にLEDへオン/オフ 情報と電力を伝達するための関連する回路とを含んだ、プリントされた回路板の 形をとってもよい。パネル15は、次いてVelcro■ファスナー又は類似の 手段によって、ラックに取り除き可能に取り付けられてよい。
図7は、瓶底保持ラックの一つの一部分を一層詳細に描く。各瓶受は入れ開口に 隣接して、開口内において所定の実質的に一定の深さに繰り返し保持されるよう 、取り除き可能に標本含有容器を把持するよう適合させた把持手段がある。この 深さは、予め決定されており、光学的ユニットが標本含有容器に固定されたセン サーを、十分規定された再現性ある位置から検査することを許容し、それによっ て、容器か取り除かれ次いて再挿入されたときでも一層正確な光学的読み取りを 保証するよう、実質的に一定である。把持手段は、開口のりL周に隣接して配置 された、一つ又はより多くの可撓性の腕を含んでなるものであってよい。把持手 段は、一つ又はより多くの腕の形を取ることができる。図7において、把持手段 は、ラック内の瓶を繰り返し配置し支持するために各円筒形の開口38の外周の 周りに配置された、3つの外方へ延びる指40a、40b、40cを含む。これ らの指は、開口に隣接して上方へ突き出すよう、ラックの基部に固定されるか( 図9に示した)又はそれと一体に形成されていてよい。本発明の−の形態におい ては、指40a、40b、40cは、各ラックの基部と共に、アクリロニトリル −ブタジェン−スチレン(ABS)樹脂又はアセタール樹脂(例えば、Delr in。
E、 1. DuPont de Nemours & Co、の登録商標)の ような、適当な熱可塑性樹脂より一体成形されている。好ましくは、指40a、 40b、40cは、開口の外周の周りに約120’の均一な間隔をあけて配され ている。指40a、40b、40cの各々は、標本瓶の外表面のかみ合い領域と かみ合うよう形状の与えらた、後退した部分41a、41c(指40bの後退し た部分は図7では見えない)を含む。各指のフランジのある末端42a、42b 、42cは、開口38内に挿入された培養瓶の肩とかみ合うよう設計されている 。
好ましくは、指40a、40b、40cは、培養瓶の直径より小さい開口を形成 するように配置されている。その場合、指40a、40b、40cは、瓶を受け 入れるよう、そして瓶が開口内に一旦所定の深さまで挿入されたとき、フランジ のある末端42a、42b、42cと協力して培養瓶の肩と[スナツプフィツト できる」機構的配列でかみ合うよう、外方へ撓み又は変形することもできなけれ ばならない。そのような配列は、幾つかの利点を有する。第1に、それは、正確 且つ一貫した光学的読み取りを保証するために、瓶の底を(及び、その結果、瓶 に固定されたセンサーを)確実に且つ再現性をもって光学的ユニット46に対し て正しく位置決めすることを助ける。第2に、そのような配列は、開口内に瓶が 正しく納まっているとき好ましくは装置の操作者に触知し得る及び/又は可聴の フィードバックを与え、瓶を装填し位置決めするに際した誤差を減少させるのを 助ける。そのような触知し得るフィードバックがない場合には、操作者は、瓶を 開口内にいろいろな程度に挿入することがあり得、それは光学的読み取りにおけ る不正確さと一貫性のなさとをもたらすであろう。
瓶受は入れ開口内の瓶の把持ための代わりの一手段が、図9に示されており、図 は瓶保持ラックのうちの一つの一部分を示す。この具体例においては、瓶把持手 段は、バネステンレス鋼のような弾性金属より形成されたバネ53を含む。再び 、各組のために少なくとも三つの、そして好ましくは四つのバネ53が備えられ ること、及びそれらが開口の周りに等しく間隔を開けられていることが好ましい 。しかしながら、二つ又は一つのバネさえも使用できるということは理解されよ う。バネ53は、底板57(それは、この具体例においては、アルミニウム又は 他の適当な金属から作られている)に、リヘノト止め、溶接その他慣用的な手段 により取り付けられている。底板57は、瓶120の内部に固定されたセンサー (示さず)が光学的ユニット46によって光学的に検査されることができるよう 、そこに形成された複数の開口を有する。各バネ53は、瓶120を把持するた めに一端に屈曲部55を有する。屈曲部55は、瓶120の湾入部又は滑り止め 47の形態をなす対応するかみ合い領域とかみ合うよう、形状が与えられている 。バネは、可撓性であり、瓶120か瓶受は入れ開口に挿入されたとき、瓶12 0を受け入れるためにバネ53が外方へ弾性的に変形するよう、弾性変形可能で ある。開口内において正しい深さに瓶が一旦完全に納まると、バネ52は、実質 的にその元来の位置に復帰して、瓶120の滑り止め47とかみ合う。このこと は、瓶がバネ53と固い、機械的かみ合いへと「スナツプフィツト」したときに 与えられる触知てきる及び可聴のフィードバックによって、操作者に明らかであ る。
取り除き可能にラック内に瓶を保持する他の類似の方法、例えば瓶の滑り止めに かみ合うよう設計されたボール・スプリング・プランジャー、瓶を把持するよう 瓶受は入れ開口内に配列された複数のバネ、変形可能なプラスチック又はゴムの O−リング、又はカム及び梃子把持配列等もまた使用できることは、当業者に理 解されよう。同様に、瓶のかみ合い領域は、瓶の全外周を取り巻く連続的な滑り 止め(図8に示したような)又はより局部的な領域のような、いかなる形状をも とることができる。この点、上述のように、このような配列の目的が(1)光学 的読み取りにおける一層大きな正確さと予測性を保証することを助けるために、 培養瓶の底を光学的ユニットに隣接した、そして実質的にこれに対して心合わせ された所定の配置に確実に保持すること、(2)瓶がラック内に一旦正しく納ま ったとき操作者に何らかの形の触知できる及び/又は可聴のフィードバックを提 供すること、及び(3)操作者がラック内に瓶を再現性ある且つ反復可能な仕方 で配置することを助けること、であることを銘記することが重要である。
図9はまた、光学的ユニットと関係回路が瓶保持ラックの底板57に取り付けら れる仕方を示す。複数のPEMファスナー59が、底板57にその長手方向にそ って間隔を空けて固く固定される。各PEMファスナーは、その反対端に隣接し て環状の基部54及び複数のプロング56を有している。複数の光学的ユニット 46−各瓶受は入れ開口に一つ−が、プリント回路板(PCB)41の長手方向 に沿って取り付けられている。PCB41には、光学的ユニットに電力を提供す るため、及び光学的読み取り値(これは、以下に一層詳細に説明されるように、 光学的ユニットによって電圧に変換される)を記憶と後の使用のためにマイクロ コンピュータ−へ転送するために、必要な回路が備えられている。PCB41は また、その長手方向に沿って形成された複数の穴を有する。PCB41をその瓶 保持ラックに取り付けるためには、PCBか環状の基部54と係合するまてPE Mファスナー59上のプロング56がPCB41上の穴に挿入される。プロング 56は、PCB41の穴を通過てきるように内方へ変形し、次いてPCBを環状 の基部54と係合して保持するよう元の配置にバネのように戻る。この方法によ り、PCB41は、瓶保持ラックに容易に取り付けられ、修理又は取替えのため に容易に取り除くことができる。
図1及び2に最もよく示されているように、各引出しの内側には、好ましくは、 7字型溝164(それは、引出し16を横断して長手方向に延びる)内の中心に 配置されたバーコードリーダー162が備えられている。溝164は、瓶受は入 れ開口38の一つに挿入されようとしている標本瓶を収容できるように寸法が与 えられている。好ましくは、バーコードラベルは、標本の採取された患者を同定 するため各標本瓶の側面に付されている。多くの病院が今日、患者の詳細な情報 かその患者の特有のバーコードに関連つけられているものであるシステムを採用 していることは理解されよう。そのハーフ−1・を含むラベルは、次いてその患 者に関する治療及び手順を追跡しそして同定するのに使用される。本発明の装置 か、病院のバーコードシステムと、可能ならば、インターフェースできるもので あることが意図されている。代わりに、バーコードラベルは、標本を追跡し、そ れらを特定の患者から来たものと同定するため、本発明の装置と共に使用するた めのみに作り出すことができる。
使用者が標本瓶を引出しに挿入したいと思うとき、彼又は彼女はバーコードラベ ルを担持した標本瓶の領域を7字型溝164内に置き、そして患者情報を走査し てマイクロコンピュータ−に入れるように、瓶をバーコードリーダー162を横 切るように引く。システムは、患者情報がその瓶の光学的読み取り値と関連づけ られることができるように、該瓶が引出しのとこに置かれているかを自動的に検 出する。光学的読み取り値及び関連した患者情報は、後の検索及び使用のために 記憶される。
図1及び2にやはり見られるように、引出しの内面には第2の使用者インターフ ェース/情報パネル−166が備えられている。この使用者インターフェースは 、使用者が一定の追加の操作を行うことを可能にし、利用できる瓶受は入れ開口 内へ新たな瓶を挿入するための指示のような、追加の情報を提供する。
本発明の別の重要な特徴は、スライド式引出し内に標本瓶が保持されている間、 瓶の温度を制御し維持するためのシステムである。
多くの細菌の生育を促進するための最適温度は約35乃至37°C1より好まし くは、約35°Cであるから、多くの血液培養適用には、標本中のいかなる細菌 もてきるだけ迅速に増殖しそれにより陽性培養を検出するに要する時間を短縮さ せるよう、瓶をこの温度に又はその近くに維持することが重要である。従って、 本発明は、(1)微生物の生育を促進するに適した高められた温度へと引出しの 内部を加温し、そして(2)引出しが閉鎖配置にあるときには引出しの内部をそ の高められた温度に又はその近くに維持するための、スライド式引出しと操作上 関連した手段を含む。好ましい一形態においては、そのような手段は、今や詳細 に記述される強制的空気対流システムを含んでなる。
図3は、瓶保持ラックを取り除いた状態のスライド式引出し16の一つの内部を 示す。引出し16の内部正面末端に隣接して、引出し16内に垂直に配置された 前方ダクト60かある。前方ダクト60は、実質的に中空であり側面61におい て開いており、該側面は引出し16の内部に面している。前方ダクト60は、基 部において底板62に取り付けられており、底板は、引出し16の内部底に隣接 して前方ダクト60に対し°にれを横切る方向に配置されている。引出し16の 内部後方端に隣接して、垂直に配置された後方ダクト64があり、これは引出し 16の内部に面した側面63において開いており、やはり底板62に取り付けら れている。好ましくは、ダクトは、次いて曲げそして溶接されるか又は他の慣用 の金属成形方法によって、押し抜きされた金属シートより形成されている。しか しながら、ダクトが、成形されたプラスチックのような他の材料より形成されて もよく且つ種々の形状及び構成に形成されてもよいことは理解されよう。
標本取扱いモジュール内において引出し16が閉鎖配置にあるとき、垂直に延び ている前方及び後方ダクト62.64の上側開口63.65は、次の仕方でモジ ュール内に配置されている上側ダクト66の対応する開口と一致する。上側ダク ト66は、通常倒置されたU字型の通路を形成する。引出し16が閉しられてい るとき、この逆U字型の通路は、引出し16内に配置された前方及び後方ダクト の上、側聞口63.65と一致し、それにより空気はこの上側通路から前方及び 後方ダクト60.62内へ循環することができる。
上側ダクト66内に配置されて、送風機ファン68及び加熱コイル70がある。
マイクロコンピュータ−からの指令に応答して、ファン68がエネルギー供給さ れ、図3の矢印の方向に空気を押しやる。空気は加熱コイル70上を通過し、そ こで温められる。加熱された空気は矢印の方向へと下方へ通過し、引出し16内 に配置された後方ダクト64の上側開口65を通って引出し16の内部へ入る。
後方ダクト64には、複数の羽根72か備えられており、それらは、加熱された 空気を導いてラック内に保持された培養瓶を越えて、回って、及び横切って流す ために、傾斜している。羽根72の間の開口は、瓶保持ラックの位置と一般に一 致している。(図3において、一つの代表的な瓶が、保持ラックなしに、参照番 号76で示されている。) 図7に示したように、羽根はまた、後方ダクト64の最上部から底部へとサイズ (そして特に輻)が増大している。空気の流れはファン68からの距離が増すほ と減少することから、この構成は、引出し内に保持されている各組に、加熱され た空気を実質的に均一な仕方で分配することを助ける。
組上を通過しそれによってその中に含まれている標本及び培地を加温しつつ、加 熱された空気が閉じた引出し内を循環した後、それはファン68の力の下に通過 して前方ダクト60内へと入る。空気は、次いて、上方へと(図3の最も左の矢 印の方向に)、空気温度をモニターする温度プローブ67を通って通過する。温 度情報はマイクロコンピュータ−へと移送されるが、マイクロコンピュータ−は 、標本瓶中の細菌の生育を促進するため引出し内部の温度を約35乃至37°C 及び、より好ましくは、約35+2/−1″Cに維持するために、ファン68及 び加熱コイル70に必要なときにエネルギー供給するようにプログラムされてい る。これは殆どの微生物にとって好ましい温度であるが、他の適切な温度範囲に 内部温度を維持するように装置を設計することも可能であることは理解されよう 。
例えば、多くのタイプの真菌を培養するための好ましい温度は、約3ビCである 。一般に、装置は、検出すべき特定のタイプの微生物に最適な温度を維持するよ う設計されなければならない。培養瓶の温度が微生物の生育を促進するための許 容できる限界内に維持される限り、引出し内部の温度のいくらかの揺らぎが許容 できることもまた理解されよう。
加熱された空気が実質的な量として引出しから逃げそれによって瓶が許容できな いほど冷えるのを防止するために、一旦引出しか閉鎖配置に入ったとき過剰な空 気漏出から実質的に引出しをシールするための方法もまた備えられている。この シール手段は、図6に示されており、該図は、図1の線6−6に沿って取った標 本取扱いモジュール12の上面図である。モジュールが隔壁78を含むことがわ かるであろう。隔壁78は、アルミニウム又は他の適当な材料で作られており、 ゴムパッドのような遮断材料でライニングされていてよい。隔壁78の各末端は 、設置ネジ84によってモジュールハカンング内の対応する指示柱82に取り付 けられた隣接した延長部80を有する。各設置ネジ84は、延長部80にある細 長いスロット(消さず)を通過して、対応する柱82にあるのネジ山つき受け入 れ開口(示さず)内・\と通っている。この方法により、隔壁78は、スライド して引出し受け入れ領域86に出入りする引出し16の方へ又はこれから離れる 方へと、各末端において調節されることができる。
図1及び6を同時に参照して、隔壁78が機能する仕方を見ることができる。引 出し領域86へと内方へ動かすよう隔壁78を調節することにより、引出し16 が引出し受け入れ領域86内へと内方へ動かされるとき、一方の、前方及び後方 ダクト60,64の面、及び底板62と、他方の、隔壁78との間にシールが創 り出される。隔壁78は各末端のスロットに沿って移動することから、引出し  。
16が引出し受け入れ領域86内へと垂直方向に正確に移動しないときてさえ、 又は取付は公差その他のために前方及び後方ダクトが上側ダクトと正確に位置合 わせされていないときでさえも、それはシールを最適にするよう調節されること ができる。
引出し18に、図1において引出しの最も左の側に近接して類似のシール配列が 同様に備えられていることもまた理解されよう。その結果は、瓶ラックを取り囲 む引出しの内部に実質的に漏れのないチャンバーが創り出されることである。こ うして、加熱コイル゛TOによって発生された熱は、瓶が保持されている引出し の内部に実質的に閉し込められることができ、この瓶保持引出しから逃げ出すこ とがない。しかしながら、加熱された空気が実質的に引出しの内部に閉し込めら れている限りシールが完全に気密的である必要はないということは認識しなけれ ばならない。この点、一旦瓶が適切な温度まで加熱されれば、熱の多(は瓶内の 液体培地に保持されることか見出された。こうして、一旦培地が適切な温度にま で加熱されると、幾らかの量の空気漏出は許容できる。同様に、引出しは、不当 な熱損失なしに瓶の追加及び取り除きのために定期的に開かれてよい。実際、あ る例においては、少量の空気漏出は、温度が適正範囲を越えて上昇したとき、引 出し内の温度を急速に低下させるのに役立つことができる。
瓶を加温するために好ましい加熱システムが上述のように強制的な空気対流を利 用している一方、引出し内部を加温する(及び/又は直接的に標本瓶を加温する )ための他の手段もまた使用してよい。例えば、加温手段は、瓶保持ラックを直 接に加温する加熱要素を含んでなることもできよう。熱は、次いで、間接的に標 本保持瓶及び引出し内部を温めるであろう。加熱手段はまた、ラジェータータイ プのシステムを含んでなることもできよう。その場合、加熱された水が引出し内 の導管を通され、それによって標本瓶及び引出し内部を間接的に加温する。
装置にはまた、瓶がラック内に保持されている間に定期的に及び周期的に瓶を揺 する又は動揺させるための手段が備えられている。
そのような動揺は、微生物によって産生されたCO2が培地全体に拡散しそれに よって、瓶の底に固定されたセンサーと迅速に接触することを保証することによ って、瓶内の微生物を一層迅速に検出することの助けとなることが知られている 。(図8を参照して、センサーは参照番号100によって示されている。)先ず 図4及び5を参照して、動揺システムが今や詳細に記述されよう。図4及び5は 、動揺サイクル内の三つの瓶保持ラック2o、22.24を示す。ラック20. 22.24は、各々第1の一対の振り支持体102aS 102bに回動可能に 取り付けられている。
ラック20を個別に取り出すと、回動ピン106及び軸受け(示さず)が、ラッ ク20の後側109に隣接した位置においてラック20の片側に第1の振り支持 体102aを回動可能に取り付けるために使用されている。第2の回動ピン及び 軸受けは、同様の仕方でラック20の反対側に振り支持体102bを回動可能に 取り付けるために使用されている。ラックが静電気(それは潜在的に光学的ユニ ットのための回路に干渉する)を蓄積するのを防止するために、焼結された金属 のような導電性の材料で作られた軸受けが好ましい。
このようにして、光学的ユニットのための電気回路に電気接地への通路が備えら れる。
ラック20はまた、ラック2oの瓶受は入れ面116に隣接した位置において、 一対の駆動支持体112a、112bに取り付けられてもいる。振り支持体10 2aS 102bの場合のように、駆動支持体112a、112bの回動的取付 けは、回動瓶及び軸受けが伴っている。他のラック22.24の各々は同様に、 振り支持体102a、102b及び駆動支持体112aS 112bに類似の仕 方で取り付けられている。
以下に詳細に記述した駆動機構によって、駆動支持体112bは、交互に且つ周 期的に、上の方向(図5において矢印によって示されている)へそして下の方向 (図4において矢印によって示されている)へと駆動され、それによって、取り 付けられたラック2o、22.24を、一般的に水平な配置(図4に示されてい る)と上方へ傾斜した配置(図5に示されている)との間で動がす。この動揺運 動は、細菌によって産生されたCO2の培養瓶全体への及び、特に瓶の底に固定 されたセンサーへの拡散を容易にさせるよう、瓶及びそれらの内容物を動揺する 。
今や図11を参照して、動揺駆動機構が詳細に記述される。モーターMは、軸1 70を回転させるが、これは軸受け172a、172b、+72c上に支持され ている。可撓性の継ぎ手174が、モーターMに対する軸170の位置合わせの ズレによる如何なる衝撃をも吸収する。円形カム176が、軸170の末端に取 り付けられている。カムフォロアー178が、カムにカム176の外周に隣接し た位置に固く取り付けられている。カムフォロアー178は、今度は、腕182 にある長円形のスロット180内にスライド可能に受け入れられている。腕18 2は、駆動支持体112bに固く取り付けられておりこれに力を伝える。モータ ーMが作動するとき、軸+70、カム176、及びカムフォロアー178は、回 転される。
カムフォロアー178が長円形のスロット180の右側に到達したとき、それは アーム182に、及びそれにより駆動支持体112bに下方への運動を与える。
(下方へ変位したアーム182が図11において点線で示されている。)同様に 、カムフォロアー178かアーム182の長円形のスロット180の左側に到達 したとき、それはアーム182に、及びそれにより駆動支持体112bに上方へ の運動を与える。軸+70の連続回転は、それによって、ラックに、図4及び5 に示した周期的揺動運動をさせる。所望のときに、この周期的揺動を停止させる ために、容器保持手段と(直接に又はモーター若しくは軸170上に作用するこ とによって)操作上結合している慣用のブレーキアセンブリーの形態のブレーキ 手段が使用される。
図12に示されたように、本発明の重要な特徴の一つは、腕182、駆動支持体 112b、及びラック20.22.24に与えられる、周期的揺動運動である。
図12は、ラック20上に位置する点Pの、固定された参照点からの距離を示す ドウエルチャートである。この固定された参照点は、ラック2oが最下位の位置 にあるときの点Pの位置として選ばれる。軸170が回転するとき、本発明の駆 動機構は、固定された参照点からの点Pの移動距離を、実質的に正弦波的な様式 で増減させる。
点Pの実質的に最大の及び最小の移動に近い点(図12において括弧で示した) において、正弦曲線の勾配は相対的に小さい。曲線の勾配は点Pの速度に(及び 、従って、瓶保持ラックの速度に)比例することから、ラックの速度は移動の最 大点及び最小点付近において相対的に小さい。
これは、装置の作動にとって重要な結果を有する。光学的読み取りは、(光学的 読み取りに際してセンサーが完全に液体で覆われていることを保証するために) ラックが休止状態にあり且つ傾斜した配置のときになされなければならないこと がら、瓶が傾斜した配置にあるときに、瓶を定期的に停止させる必要がある。ラ ックの速度は、それらが傾斜した配置に(すなわち、最高移動点に)あるときに 最低であることから、これは、不当な応力をブレーキアセンブリーに加えること なく回転軸を(及び、従ってラックを)停止させる便利な点を提供する。同様に 、培養瓶の除去及び追加のために操作者がランクに容易にアクセスすることを許 容するためには、ラックか最低配置に(すなわち、水平線に最も近い配置に)あ るときにラックを停止させることが望ましい。再び、ラックの速度はまた、それ らか最低配置にあるとき(すなわち、実質的に移動点の最小距離にあるとき)に 、最も小さく、これは、回転軸を停止させるためのもう一つの便利な点である。
これらの停止位置から軸の回転を再開させることがまた望ましい。これがモータ ーにかかる応力を最小にするからである。
そのような配列はまた、本発明の実施において使用し得るモーター及びブレーキ 手段のコストを低減させる、という重要な利点を有する。特に、与えられた軸の 角運動のためのラック移動の距離が、ランクの移動の最大及び最小距離の付近の 位置では小さいことから、軸の回転を停止させるに際してこれらの点において一 層大きい余裕が許容される。回転が厳格な公差で運動を停止される必要がないこ とから、比較的安価なモーター及びブレーキシステムを使用してよく、こうして 装置の総コストが低減される。
図14は、実質的に正弦波パターンの運動を瓶保持ラックに与えるための、代わ りの機械的配列を示す。この配列においては、回動腕190が、カム176の回 転運動を駆動支持体112bへ伝達するために使用される。回動腕190の第1 の末端は、回動点192にて、カム176にその外周付近の位置において回動可 能に取り付けられている。第2の、回動腕190の反対端は、駆動支持体112 bに回動点194において回動可能に取り付けられている。図14における矢印 の方向へのカム176が回転するとき、正弦波パターンの運動が駆動支持体+1 2b及び、最終的に、瓶保持ラックに与えられる。(カム176の約180°の 回転の後の回動腕190の配置が、図14に点線で示されている。)実質的に正 弦波の運動パターンを与えるために、ギア・アセンブリーその他のような種々の 他のシステムもまた使用できるであろうということは、理解されよう。
本発明の別の重要な特徴は、C02センサーにおける変化を機械的に関知するた めの光学システムである。図8に最もよ(示されているように、センサー100 は、培養瓶120の底壁の内側に固定されている。好ましい形態においては、セ ンサーは、同時継続している1988年8月31日提出の米国特許出願第238 710号及び/又は1990年11月5日提出の米国特許出願第609278号 (これらのいずれも、“Measurement of Co1or Reac tions by Monitoring a Change of Flu。
reSCenCe”と題されており、本出願の所有者に譲渡されている。これら はいずれもここに参照により導入され、本発明の一部をなす。
)の開示に従って作られる。
米国特許出願第609278号に開示されているように、センサーは、好ましく は、発色体層122を含んでなり、これはシリコンのようなガス透過性、水素イ オン不透過性マトリックス内にカプセル化されたpH感受性発色体よりなる。発 色体層122に隣接して、蛍光体層124がある。蛍光体層124は、アクリル ポリマーのような水及びガス不透過性のポリマー内にカプセル化された蛍光色素 よりなる。瓶120がまっすぐ立った配置のときは、蛍光体層124は、好まし くは、発色体層122の上に配置される。瓶取扱いラックにある開口内に納めら れたとき(図7を参照)、発色体層122は、それによって、光学的ユニット4 6と蛍光体層124との間に配置される(すなわち挟み込まれる)。図8に示し た形態においては、蛍光体層124は、複数の放射状の切り抜き121を有し、 それらは蛍光体層124の中心付近からその外周へと延びる。(これらの切り抜 き121は、上から見たとき、蛍光体層124に[ヒトデJの外観に類似の外観 を与えている。)切り抜き121は、発色体層122の一層多くの表面積を瓶内 の液体に暴露させ、それによって、瓶内の微生物によって産生されたC02が発 色体@122へと一層迅速に拡散するのを許容する。
図7及び8は、光学的ユニットを詳細に示す。該ユニットは、少なくとも一つの 、及び好ましくは一つより多くの、光源の形の光放射手段を含む。複数の光源が 好ましい。これは、培養瓶上のセンサーの配置に変動かある場合でも、励起光が センサーの配置された瓶の領域にあたるのを助けるからである。図7及び8にお いては、四つの発光ダイオード(LED)+26が、光源として働いている。
図8において最もよく示されているように、各LED 126は、LEDによっ て放射された光の円錐を規定するプラスチックレンズ127を有している。でき るだけ多くの光が瓶120のセンサー+00が配置されている領域に導かれるこ とが望ましいということは理解されよう。すなわち、プラスチックレンズ127 は、LEDによって放射された光の円錐をセンサーの近くに導いて迷光を最小に するのを助ける。Marktech International、 Mena nds、 New Yorkにより製造された、MT 350 AK−[JGの 製品番号名を付されたL E Dを用し)で成功している。これらのLEDは、 超高輝度GaP緑色光放射を有し、そしてT−13/4ウニオータークリア・レ ンズを使用している。製造業者によれば、これらのLEDは次の最大性能を有す る(Ta=25°C)。すなわち、順電流、25mA;逆電圧、5V、電力損失 、105mW、ピークパルス電流、150mA;作動温度範囲、−50乃至約1 00°C1貯蔵温度範囲、−50乃至約100°C0製造業各によれば、これら のL E Dはまた、電気光学的特性をも有する(Ta=25°C)。すなわち 、順電圧、典型(2,2VL最大(2,5V):逆電流、最大(10μA):発 光強度、最低(100/200mod)、最大(200/300mod);ピー ク波長、典型(565nm);視角、典型(30°);スペクトル半値幅、典型 (30nm)。
LED 126は、中心に配置された光検出器モジュール128の周囲に配置さ れており、モジュールは以下に詳細に記述されている。LED + 26は、そ れらが、開口38内に置かれた培養瓶120の底内側に固定されたセンサー10 0を完全に照らすように配置されている。好ましくは、LEDはまた、ハウジン グ130内にも保持されているが、ハウジングは、適当なプラスチックで成形さ れるか又は他の慣用の手段によって作られることができる。
光学的システム作動は、図8を参照することによって、最もよく理解される。L ED l 26は、それらが、発光波長範囲に入る光を、そして好ましくは、一 般に、蛍光体lit 24中の蛍光体を励起する波長範囲に入る単色光を発する よう選択される。例えば、上記に同定した商業的に入手できるLEDは、一般に 、565nmのピーク波長と約30nmのスペクトル線半値幅を有する単色光を 発する。これらの特性を有する光は、蛍光体であるオキサジン1.7、〇−過塩 素酸塩及びオキサジン4−過塩素酸塩(これらは、本発明発明の実施における好 ましい蛍光体である。)を励起するのによく適している。
LEDからの光は標本瓶に(そして瓶を通過した後、センサーに)衝突し、蛍光 体層+24内にカプセル化された蛍光体を励起させて、蛍光を発生させる、すな わち、より高い電子順位からより低い電子順位へと移る際に放射線を発生させる 。検出すべき光は、標本瓶内の蛍光体から発する。センサーから発するセンサー 発光は、励起光と異なるスペクトル特性を有している。すなわち、それは異なる ピーク波長を有する。好ましい蛍光体は約580乃至650nrnのピーク波長 の光を放射する。
瓶120内の培地132中で培養されたいかなる微生物もCO2を産生じ、それ はガス透過性の発色体層122内へと拡散し、それによって発色体層122内の pH変化を起こさせる。このpH変化は、今度は、発色体の吸収スペクトルの変 化を引き起こす。微生物の有意な生育は、追加のCO2産生をもたらし、それは 発色体の吸収を更に変化させる。同時継続の米国特許出願第609278に開示 されているように、発色体は、好ましくは、その吸収スペクトルが蛍光体層12 4中の蛍光体の励起及び放射スペクトルと重なるように選択される。この方法に より、発色体の吸収スペクトルの変化−これは微生物の生育によって起こされる −は、蛍光体に到達する励起光並びに蛍光体から放射されるセンサー光を調節す る(好ましい形においては、弱める)であろう。蛍光体に到達する励起光と蛍光 体から放射される放射光との双方におけるこの減弱は、測定可能であり、光学モ ジュール128によってモニターできる。結果は、瓶120内における微生物の 生育は、蛍光体の励起及び放射の測定可能な減弱に相関つけることができる、と いうことである。
本発明の光学的検出システムの成功に寄与する重要な特徴は、光学的検出ユニッ ト!28の独特の構成である。検出ユニット128は、標本瓶内のセンサーから 発せられた光エネルギーを、検出可能な信号へと変換するための、光検出手段を 含む。好ましい形態においては、光検出手段は、光検出器(示さず)の形をとり 、これは光エネルギーを電流へと変換する。Llnited Detector  Technology、 Hawthorn、 Ca1iforniaによっ て製造された、HDT 455の商品名の付された光ダイオードを用いて成功し ている。この光ダイオードによって発生された電流は、慣用のトランス・インピ ーダンス増幅器によって電圧へと変換される。この電圧(これは瓶内の細菌生育 量に相関付けることができる)は、次いで、周知の手段により測定される重要な ことに、検出ユニット128にはまた、LEDから放射される波長範囲に入る実 質的に全ての光の、光検出器への到達を阻止するために、LED光源と光検出器 との間に光学的に挿入されたフィルタ一手段が備えられている。このフィルタ一 手段は、励起光のスペクトルと蛍光体の放射光スペクトルとの間の実質的な分離 を得るために、注意深く選択される。このスペクトル分離は、図13(これは、 LEDによって放射された光のスペクトルと蛍光体の放射スペクトルとの双方を 概念的に示すグラフである。)を参照することにより最もよく理解される。LE Dにより放射された光のスペクトルは、蛍光体により放射されたセンサー光より 短いピーク波長を有する。しかしながら、励起光と放射光の双方があるハンド幅 を有することから、両スペクトルの幾らかの重なりがある。この重なり領域(大 きく誇張しである)は、図13において単一ハツチを入れた領域によって表され ている。フィルタ一手段は、光検出器が十分な強さの蛍光信号を受け取るが、し かし励起光のスペクトルと蛍光放射光のスペクトルとの重なり量が最小となる( 好ましくは完全に除去される)、ように選択される。図13において、交差ハツ チをいれた領域に入る波長を有する光のみが光検出器に到達することが許される 。フィルタ一手段は、他の如何なる光が光検出器に到達することをも阻止する。
この方法により、蛍光放射の領域は、励起光と放射光との重なり(図13におい て交差する領域raJによって表される)が最小であるように選択される。その ような重なりの量は全体の信号の20%未満であることが好ましく、より好まし くは5%未満、そして更に好ましくは1乃至2%又はそれ未満である。
一般に、実質的なスペクトル分離を達成するためには、励起光と蛍光放射との間 でのピーク波長の差が、少な(とも約10乃至15nmそして、好ましくは25 乃至80nm又はこれをより大きいものでなければならない。蛍光放射のみが測 定されるように、いかなる少量の重なりも光学的信号から電子的に「引き去る」 ということもまた好ましい。
フィルタ一手段は、蛍光体によって放射される光の波長以外の波長を有する光□ LED 126によって放射された励起光の実質的に全てを含む□が光検出器に 入るのを実質的に阻止することを目的として選択されることが分かるであろう。
この方法により、検出システムは、蛍光を発する蛍光体によって放射された光以 外の波長を有する光(LED126によって放射された励起光を含む)に対して 、可能な限り高度に、光学的には実質的に「盲目」である。
好ましい具体例において、光学的フィルタ一手段は、特定の選択された値より短 い波長を有する光が光検出器に入るのを阻止するロングパスフィルターよりなる 。蛍光体層124のために選択された蛍光体かオキサジン1. 7. 0−過塩 素酸塩又はオキサジン4−過塩素酸塩であるときは、このロングパスフィルター は、約645nmより短い波長を有する光が光検出器に入るのを阻止するよう選 択される。この方法により、蛍光体により放射された光は光検出器に検出される が、しかし645nmより短い波長を有する光(約565nmにピーク波長を有 する、LEDによって放射される実質的に全ての励起光をも含む)は検出されな い。5chott Glass、 Duryea。
Penn5ylvaniaにより製造された、製品名RG 645の付されたガ ラス・ロングパスフィルターを用いて成功した。このフィルターは、本発明の実 施における使用のための光学的特性を有する一体化されたユニットを形勢するた めに、商業的に入手できる上述の光ダイオードに取り付けることができる。
そのような光学的配列は、微生物のための検出システムにおいて使用するための 重要な利点を有する。この光学的配列は、励起光と蛍光体により放射された光と の実質的に完全な光学的分離を許容し、それにより背景ノイズを有意に減少させ る。センサーによって透過した単色光を直接的にモニタリングすることに基づく 比較し得る諸システムは、光源からの光が装置内の他の光学的表面(瓶の底を含 む)から反射されて光学的システムに直接到達するために、有意にノイズが多い 。全く対照的に、本発明の検出システムは、励起光に対して実質的に光学的に「 盲目」であるため、蛍光体を励起光によって一杯に満たすことができ、それによ って、検出システムに影響するノイズを実質的に増大させることなく例外的に強 い蛍光信号を生み出すことかできる。これは、システムの感度を増大させる助け となる。
光学的ユニットが各々の瓶受は入れ開口について備えられていることから、単一 の検出ユニットを較正する際に見られる問題は大幅に減る。これは、発生したシ グナルに影響を与える変数を読み取り前に読み取り、次いて続く読み取りか行わ れるときに信号から「引き去る」ことができるという点において、各ユニットが 効果的に「自己較正」しているからである。
特定の光学的配列がここに開示されたが、蛍光体によって放射された光以外の光 に対して検出器が実質的に「盲目」にされる限り、他の配列も採用できるという ことは理解されよう。例えば、光検出器に対する励起光源の位置及び幾何は、実 質的に全ての励起光の光検出器への到達を阻止するよう、変更できよう。同様に 、他のタイプの光学的装置及びフィルター(干渉フィルター及びガラス以外の材 料で作られたフィルターを含む)もまた使用できよう。
以下は、ヒト血液中の細菌の存在の検出に際して本発明の装置を使用できる方法 を更に描いた、サンプルプロトコールである。このプロトコールにおいて装置に より実施される諸機能をモニターし制御するようマイクロコンピュータ−をプロ グラムするために使用してよいソフトウェアプログラムの詳細な説明は、これの 「付録」見出される。
サンプル装置プロトコール 画面症の症状を呈している患者から血液が抜取られ、病院の微生物試験室に持ち 込まれ、そこでそれは細菌の生育を誘導する培地を含有する培養瓶に接種され、 そしてサンプルを患者とリンクする情報を含んだバーコードを貼付される。モジ ュールの引出しの一つの正面にある使用者インターフェースにより、機器の操作 者はマイクロコンピュータ−への引出しを開けるためのコマンドを開始する。
もしもその時瓶保持ランクが動揺されつつあるのならば、瓶保持ラックがその最 低の動揺配置の付近にある時に動揺を停止させるためにコマンドが送られる。代 わりに、もしもその時光学的読み取りが行われつつあるのならば、読み取りは引 出しが開かれる前に完了される。システムは、好ましくは、引出しが開いている ときには動揺、加熱、そして光学的読み取り機能が働かない(そして再始動でき ない)ようプログラムされている。
マイクロコンピュータ−は、次いで、引出しを開けるために引出し開放モーター の作動を信号する。一旦引出しが開くと、操作者は、引出しの内側に配置された V字型溝及びバーコードリーダーを横切るように培養瓶上のバーコードを引き、 バーコード情報を走査してシステムに取り込む。この情報は、マイクロコンピュ ータ−に転送され、これは内側情報パネルへ、操作者に瓶を開いている瓶受は入 れ開口内に入れるよう促す信号を送る。操作者は、瓶を適当な開口内に、それが 「スナツプフィツト」して瓶保持手段とかみ合うまで挿入する。その後は、瓶の 光学的読み取りは、操作されてシステムに取り込まれた患者情報と関連付けられ る。
図3に示された温度制御システムによって、引出し内の温度及び。マイクロコン ピュータ−は、その温度を規定の限界内に維持するために、ファン及び加熱要素 の作動を必要に応して信号する。定期的に、一定の間隔て、マイクロコンピュー タ−は、図4.5、及び11に示したシステムを用いて、瓶を動揺するよう動揺 モーターに信号を送る。やはり一定の間隔て、瓶か最も高い動揺配置にあるとき に、瓶保持ラックの動揺が停止される。ラックがこの配置にある間、光学的読み 取りが行われる。システムは、空の開口と瓶を収容した開口とを光学的信号の性 質により識別する能力を有する。光学的読み取り値は、マイクロコンピュータ− に転送され、そこでそれらは患者情報と関連づけられ、後の検索及び使用のため に記憶される。
もしも特定の標本の光学的読み取りが所定の閾値を超えているならば、マイクロ コンピュータ−はそのサンプルを「陽性」として処理し、その情報を装置に転送 する。試験室にいる者に対してこの情報を通報するために、可聴の警報が作動さ れる。マイクロコンピュータ−はまた、操作者のために陽性培養を同定するため 、その瓶に隣接した適切なLEDを照らすコマンドも送る。その瓶は、次いて取 り除かれることができ、感染している細菌か同定できそして適切な治療法(適切 な抗菌剤を含む)がその患者に対して処方されることができるよう、再培養され ることができる。
マイクロコンピュータ−はまた、該標本に関するデータを記憶しそして操作する ようプログラムされていることから、そのデータのプリン1〜アウトを、表、グ ラフその他を含む種々の様式で作ることちまた可能である。
本発明は、特定の目下好ましい構成要素及び配列との関連において記述されたが 、当業者は、構造、配列、部分、要素、材料、段階及び構成要素について、本発 明の原理から外れることなく本発明の実施に際して使用できる多くの修正を認識 するであろう。
付録 使用されている術語 次の各術語は、この文書を通して使用されている。それらを、参考のため以下に 提示する。
プールの 2つの可能な状態を有する一2値の。
コマンド ホストPCから機器へ送られるメツセージであり、それは機器にある動作を実施 するよう、あるデータを返すよう、あるパラメーターを設定するよう、等の命令 をする。
コマンドーブOセッサー コマンドを受け取り(ホスト又は他のモジュールから)そしてそれらのコマンド に従って動作するか又はそれらを他のモジュールへ動作のために中継するソフト ウェアモジュール。
文脈 参照の枠。マルチタスク・システムにおいては、文脈は、与えられたタスクに「 属するJメモリー(コード、データー、スタック)及びプロセッサー状態(すな わちレジスター内容)である。
文脈スイッチ 状態図におけるエツジの名称。イベントは、状態変化を起こさせる。
メッセージ タスク間で受け渡されるひと塊の情報。この場合、メツセージは、MMXによっ てタスク間に発せられる。ホストからのコマンド及びホストへの応答は、特別ク ラスのメツセージである。
MMX タスク間でメツセージを中継する、オペレーティングシステム・ソフトウェアの 構成要素。
モジュール ′ソフトウェアの論理的に−グループをなす部分。一般に、モジュールは、単一 のコンパイレーション・ユニット内に収容されており、ソフトウェアシステムの ための要件の特定の一部を実行機能及びデータを含む。
擬似コード プログラム・コーディングの、正式でない造られた英語表現。
応答 先のコマンドの結果を中継する、装置からホストへと送られたメ独立した一連の 実行。オペレーティング・システムは、多数のタスクが同時に実行されているよ うに見せる便宜を与える。
変数 一片のデータ。
メンセージ受渡し基本事項 血液培養操作システム、及び特にMMX、は、独立のタスク間にメツセージを転 送するための機構を提供する。MMXは、多対率メツセージシステムとして記述 できるものを提供する。このことは、多くのタスクが特定のメツセージを送るこ とができ、そして多くのタスクが特定のメツセージを受け取ることができること を意味するメツセージの受け渡しは、MMX中における(少なくとも)3つのス テップを伴う 先ず、タスク、はとのメツセージを受け取るのに「関心がある」 かを宣言しなければならない。メツセージを送るために、タスクは、そのメツセ ージをMMXに「投函」しなければならず、MMXは、次いで、それをそのメツ セージを受け取る意図を宣言している他の全てのタスクに届ける。メツセージを 受け取るために、タスクは、メツセージを「待っ」。そのタスクの実行は、その タスクについてメツセージが入手できるまでは停止されている。
上に概略を描いた基本例についての変更には、「時間切れを伴う待ち」 (待っ ているとき、タスクが停止を維持する時間の量を限定する)を含む。他のメツセ ージが受け渡されることを許容する一方で、メツセージが、「保持され」−受は 取りが後まで延期されてよい。保持されていたメツセージは、最終的に「放出」 されて受け取られなければならない。
システム概要 Rel Ierオペレーティングシステムは、先に行った血液培養システム設計 レヴユーにおいて記述したソフトウェア成分で構築されよう。このオペレーティ ングシステムは、システムのオペレーションにおいて中心的役割を演するが、こ の文書では広範囲に論することはしない。代わりに、この文書は、一般的に「ア プリケーション」と呼ばれているソフトウェア成分に焦点をあてよう。ソフトウ ェア成分はいずれも装置の全体的機能性に寄与している一方、ホストコンピュー ターにとって、そして結果としてユーザーにとって、最も重要であるそれらの機 能を実施するのはアプリケーションである。要するに、アプリケーションは、本 血液培養装置を、一台の血液培養装置にする成分である。
アプリケーションは、7つのモジュール及び10のタスクより構成される。すな わち、アプリケーションの立ち上げ及びタイム・マーキングを引き受けるコーデ ィネータ−タスク;タスクのために標準コマンドプロセッサー・インターフェー ス及び応答パスを提供することを引き受けるホストコミュニケーションタスク、 ユーザーを引出し内にアクセスさせるために必要な動作を取り扱うアクセスタス ク、アナログ読み取りのだめのハードウェアを管理するアナログ読み取りタスク 、瓶の読み取りのタイミングと貯蔵とを取り扱うことを引き受ける2つの瓶読み 取りタスク:引出し内の温度を制御する2つの温度制御タスク、そして最後は、 引出し内の瓶の動揺のタイミングと開始とを引き受ける2つの動揺タスクである 。瓶読み取り、温度制御、及び動揺タスクは、主要コート本体が再入可能である よう、独立のデータセグメントをもって書かれよう。
全体的な諸要件 * 各版につき、機械は、引出しが開いておりそ且っ動揺が進行していることを 条件として、定期的に瓶中のセンサーを読み、情報を記憶しなければならない。
* 機械は、との引出しく但し、ただ一つの引出し)へのユーザーのアクセスを も、いっでも許容しなければならない。アクセス時間回数及び長さは記憶されな ければならない。
* 機械は、何らかの定期的ベースで温度を維持しそして記録しなければならな い。
* 機械は、記憶したデータをホストコンピューターに対して、要求があれば報 告しなければならない。
* ユーザーのアクセスの時間、及び引出しの開放の時間的長さは、記録されよ う。
* 各引出し内の温度は、記録されよう。
* 全ての瓶読み取り値は、記録されよう。
* ICAACへ送られる光ボードは、ロック・イン検出器を加えた光システム を含んでなる。
* 我々はGarrand CPUを使用する。I10アーキテクチャ−は、本 日付現在のバージョンから有意に変更していない。
* ヒーターは各引出し内に取り付けられ、ソフトウェアはそれらを制御するよ う期待されるであろう。
* 新たなモーターが、動揺と引出し移動を制御するために取り付けられよう。
これらのモーターについては粗い制御のみ(すなわち、モーターの作動及び方向 )があるであ°ろう。
* オプトは再配置され、引出し閉鎖、引出し開放についてのフィードバックを 提供するであろう。所望により、引出しが留まっている(ずっと閉鎖している) ことを示すために、第3のオプトが備えられよう。
* 動揺ホームオプトの機能性は不変であろう。
本 コミュニケーションは未だ決定されていないPCとのシリアルR3−232 であろう。
文書を通して使用される約束単項 殆どのモジュールは以下のフォーマットを用いて記述される。
開始 TaskNameの概要 要件− TaskNameの設計要件。
タスク設計に際して使用される暗黙の、又は実際的設計仮定。
支持されたコマンド− コマンド機能名(パラメーター)。
理想流れ− [造られたj英語 イベント− EventName : し 擬似コード。 −コメント コ 〈非MMX発生イベント〉 [ 擬似コード。
] (イベントに基づかないコードブロック) :[ 擬似コード。
] 終了 一機能名(TaskName) − 上に例示のタスクにおいて、「支持されたコマンド−」は、その機能が、モジュ ールのコマンドプロセッサーによって提供されるであろうことを示す。(コマン ドプロセッサー擬似コードは、この文書には記述されていない。) 「理想流れ−」モジュール記述の部分は、「造られた英語」で、モジュールの主 要な機能要件のためのオペレーションの理想的なシーケンスを記述するであろう 。
最後に、「イベント−」部分は、システム内に特定のイベントが生じたとき各タ スクが実施する機能を記述する。
コマンドプロセッサーでなく、また支持するシステムイベントにも直接関係しな い特別のコートブロックは、 ()で示した。
アイデンティファイア−中にアスタリスク(r*J)が現れるところては、アス タリスクステム又は「L」のいずれかで置き換えることができる。アスタリスク は、ある特定の引出しへ向かうタスクのために使用されている。
動揺制御タスクは、設定された動揺周期に可能な限り接近して、「その」引出し 内の瓶を動揺させるよう試みる。
要件− 動揺は、 * 定期的に行われ、 * 一定の時間行われ、 * 進行中の読み取りに干渉せず、 * 動揺中は読み取りが行われることを禁止し、* 瓶読み取りより高い開始優 先性を有する、ものでなければならない。
仮定− * 動揺周期又は時間は変化できる。
* 5秒間毎に増大するマーキング時間が、動揺サイクルを開始するために十分 な時間的分解である。
支持されたコマンド− 動揺周期を設定せよ1時間(5秒の増大)。
動揺周期を得よ。
動揺時間を設定せよ・時間(5秒の増大)。
動揺時間を得よ。
動揺を可能にせよ。
動揺を不能にせよ。
動揺開始を強制せよ。
動揺停止を強制せよ。
理想流れ− 初期化。
For forever do: 動揺周期後5秒の時間間隔が経過、 次いでこの引出しの瓶読み取りを停止せよ(Read[nhibit” )。
瓶読み取りが停止した後(Readlnhibited ” )、動揺モーター を始動せよ。
もし、動揺中に、AgInhibit”が受け取られたなら、動揺を停止させよ 。
さもなければ AgDurat ionの間、動揺を続けよ。
動揺を停止させよ。
AgPeriodカウンターをリセットせよ。
AgPeriod :各動揺開始の間のFiveSecTicksの数。
AgDuration :瓶を動揺させるためのFiveSecTicksの数 。
AgitatingFIag :動揺が行われていることを示すプール。
Ag[nhibit :非ゼロが動揺を停止させねばならず、且つ動揺を開始し てはならないことを示す、整数。
TimeCounte :次の動揺相(オン又はオフ)を開始するまでに進むへ き時間チック周期の数。
イベント− AgEnable” : 動揺を再度可能にせよ。
[ もしAg[nhibitedフラッグく〉0ならば、そのときは[ Ag[nhibited 7ラツグを減うセ。
イベント 動揺が可能になる(デバッグ、時間、引出し)。
コ Ag[n1b1【 0 動揺を不能しなければならない何かがシステム内に起ころうとしている。もし我 々が動揺させているならば、我々は停止しよう。
我々はいかなる更なる動揺をも阻止しよう。
[ もしもAgitatingFlagが設定されているならば、そのときは、 [ 動揺を停止させ、そして動揺装置を元に戻せ。
AgitatingFlagを消去せよ。
ReadEnable”を送れ。
PeriodCounterをAgPeriodをにリセットせよ。
コ イベント、動揺が阻止される(デバッグ、時間、引出し)。
Ag[nhibitedフラッグを増やせ。
Ag[nhibited ”を送れ。
時間切れなしに待て。
] FiveSecTick 標準システム時間間隔が満了した。我々は、動揺サイクルを開始すべき時か否か を見る必要がある。
[ もしTimeCounter < > Oならば、そのときはTimeCoun terを減らせ。
もしTimeCounter == 0ならば、そのときはもしAgitati ngFlagが設定されているなら、そのときは、[ 動揺を停止させ、動揺装置を元に戻せ。
ReadEnable”を送れ。
TimeCounterに再ロードせよ(AgPeriod−AgDurati on)。
] さもなければ [ AgitatingFlagを設定せよ。
Readln旧bit ”を送れ。
コ 〕 Readlnhibited ” もしRead[nhibited ”が受け取られたら、我々はReadlnh ibit ”メツセージをBottle”に送った。それは、我々が動揺を開始 させようとしており、今やこのメツセージを受け取ったことによりそうすること に踏み切ったことを意味する。
[ もしAgitatingFlagが −Ag[nhibit ”が入り込んだか ?そのどきは、 −ノー。前進に躊躇なし。
[ イベント:動揺が開始される(イベント、時間、引出し)。
動揺を開始させよ。
TimeCounter I:AgDurationを再ロードせよ。
コ ] 終了 開始 引出し内の温度を維持せよ。
要件−m− * 引出し内の温度は1°Cの精度で制御されなければならない。
(これはこの文書ては述へられていない。)* ヒーターのデユーティ−サイク ルは定期的に調整されなければならない。
* Time/Drawerスタンプされた温度読み取りは、定期的に記憶され なければならない。
*温度制御は、時々不可能にされるであろう。
仮定−m− 木 制御アルゴリズムは、読み取りと制御情報との双方を時間正規化することが できる。
* 温度読み取り値を得るに必要な時間は、ゆっくりロック・インするために必 要な時間の長さに依存する。
支持されたコマンドーー一 温度目標を設定せよ、 目標 温度目標を得よ: 目標 現在の温度を得よ。(両引出しが報告される。)加熱可能にせよ。
加熱不能にせよ。
次の温度読み取り値を取ってこい: 数値温度読み取りカウントを取ってこい。
理想流れ一一一 1秒ごとの間隔て、この引出しから温度読み取り値を要求することを試みよ。
アナログ読み取り装置タスクが応答するのを待て。
アナログ読み取り装置が応答したとき、新たなヒーター・デユーティ−サイクル を算出し、それをヒーター[31?に連絡せよ。
もし読み取りを行わなかったなら、バッファー中の温度を記憶せよ。
変数−m− 5kipCounter :読み取りを循環バッファーに入れる前に、読み飛ば すべき温度読み取りの回数 t(eatPeriod :引出しヒーターの全制御期間DutyCycle  :ヒーターの現在意図されているデユーティ−サイクル TickCounter :現在のヒーター状態に維持するための主要クロ・ツ クチックの数。
HeatDisable 非ゼロは、ヒーターが作動されないであろうことを意 味する。
イベントーーー 0neSecTick : 我々は、毎秒温度を読み取ることを試みるであろう。
[ もしTemp [nProgressが設定されていないならば、そのときはR eadAnalog (tempereture ” )を送れ0] ”DrawerChannelRead :l 温度読み取りが完了した。
[ 5kipCounterを減らせ。
もし5kipCounter =ならば、そのときは[ 温度読み取り、引出し、時間を記憶せよ。
5kipCounterをリセットせよ。
] 新たなヒーターデユーティ−サイクルを計算せよ。
デユーティ−サイクルを更新せよ。
] DrawerOpen” : [ HeatDiSableフラッグを設定せよ。
ヒーターを消せ。
] DrawerClose ” : [ HeatDisableフラッグを消去せよ。
] ([SR1主VRTXクロックISR内に連結) 。
[ もしHeatDiSableフラッグが見えないならば、そのときは[ TickCounterを減らせ。
もしTickCounter = Oなら、そのときは[ もしヒーターがオンならば、そのときは[ ヒーターを消せ。
TickCounterをリセットせよ(HeatPeriod−DutyCy cle)。
] さもなければ [ ヒーターを消せ。
TickCounterをDutyCycleでリセ・ソトせよ。
コ ] ] コ 終了 開始 引出し内の瓶を読め。
要件−m− * 各組につき読み取りは定期的(こ行わな1すれ(よならなLs。
* 瓶の読み取りは時々行うのが望まし0゜* Time/Ce1l スタンプ された読み取り(よ、記憶されよう。
? 読み取りは、データーをホストコンピューター(=オフロートすることなく システムが作動できる時間量を最大(こするミステリー・フォーマット中に記憶 されよう。
仮定−m− * 較正(セル標準化)は、手動のプロセスであろう。
水 瓶読み取りタスクは、ホストコマンドを介して、どの瓶かを告げられるであ ろう。
本 読み取り正規化は、ホスト上において行われるであろう。
作動仮定−−− * 較正されていないセルは、割り当てられないであろう。
支持されたコマンドーーー セルを可能にせよ(セル番号)。
セルを不能にせよ(セル番号)。
読み取りの数を得よ。
次の読み取りを得よ。
理想流れ一一一 5秒ごとの間隔て、動作する瓶の表が確認される。
もし動作する瓶があれば、それについての読み取り期間が満了したか否かを判定 するために確認される。
もし読み取りが要求されるなら、読み取りはアナログ読み取りタスクから要求さ れる。
アナログ読み取り装置が応答するのを待て。
アナログ読み取りタスクが読み取りをもって応答したとき、その読みは循環バッ ファーに記憶される。
変数−m− Read[nProgress :瓶読み取りが進行中であることを示すフラッ グ。
NoReads :読み取りが開始されてはならないことを示すフラッグ。
Bottle 、記録の配列(引出し内の瓶の数)。
Active 、このセルが規則的にサンプルされな(すれ1よならないことを 示すフラッグ。
PeriodCount :次の読み取りまでに残ってU)る時間の数。
イベントーー− Read[nhibit ” : [ NoReadsフラッグを立てよ。
もしReadlnProgressフラッグが見えなければ、そのとき(よRe ad[nhibited ”を送れ。
] ReadEnable” : [ NoReadsフラッグを消去せよ。
] BottleRead’ : [ 時間、セル、瓶読み取りを、循mi”y)了−(こ記憶せよ。
瓶(セル) PeriodCountをReadPeriodにリセ・ノドせよ 。
もいoReadフラッグが設定されているなら、そのとき(よReadlnhi bited ”を送れ。
〕 FiveSecTick : し マキ門/7′鎗工酌りん栄強ナス+−a7.臣か仝ての鴻イ乍を宙施せよ−イン デックス−最少瓶番号(この引出し)反復 瓶(インデックス)について行え [ もしくACtiveフラッグが立てられており)及びPeriodCountが ゼロでないならば、そのときはPeriodCountを判定せよ。
もしくBottlePeriod= 0 )且ツ(NoRead7う・ソゲが立 てられていない)ならば、そのときは [ Read lnProgressフラッグを立てよ。
ReadBottle” (インデックス)を送れ。
] コ インデックスを増せ。
] (インデックス=(最大組番号(この引出し)+1)又(よ(Read [ nProgressフラ・ソゲが立てられてし為る)まで。
] 終了 利得をセ、ソ卜せよ(利得)、 rアロソ坑つ駅りτ夫肥9’)L!Z”女I泳土(V)啄1ト′C六肥μ60要 件−−− * アナログ読み取り回路の利用可能性は最大にしなければならない。
* いかなるアナログ測定に関するオペレーションも、相互に干渉することを許 容してはならない。
仮定−m= * 一つの■COがある。■CO測定は何時でも開始してよい。
* 二つの引出しがある。特定の引出し内においては、一度にただ一つのアナロ グ測定しか行ってはならない。
* ただ一つのスローロック・インアンプがある。この口・ツク・インアンプて アナログ測定を実施することは、長時間を要する。
水 引出しからのアナログ読み取りは、この口・ツク・イン検出をを行うか又は 行わない。
支持されたコマンドーーー セル(セル番号、引出し番号)を読め。 −スローロ・ツク・インアンプを使用 する。
引出しチャンネル(セル番号、引出し)を読め。−DCのみを読む。
利得(セル番号、引出し、利得)をもって引出しチャンネルを読め− DC”利得 MUXチャンネルを読め。 −Muxチャンネルを読め。
Xスイッチをセットせよ(方向)。
muxをセットせよ(n1ux)。
■COを読め(時間)。
全■COを読め。−VCOカウンターを満たすために時間を戻す。
理想流れ一一一 ■CO読み取りのため。
MUXが選択される。
DCが時間を設定するのを待て。
VCOタイマーカウンターをセットせよ。
積分せよ。
積分後、■COカウンターを読め。
VCO読み取りに2.5及びO,OVの参照を提供せよ。
引出しチャンネル読み取りのために。
引出しチャンネルを選択せよ。
適切な引出しに向けMtJXのスイッチを入れよ。
DCが時間を設定するのを待て。
vCOタイマーカウンターをセットせよ。
積分せよ。
積分後、■COカウンターを読め。
vCO読み取りに2.5及び0.0■の参照を提供せよ。
瓶読み取りのために: 引出しチャンネルを選択せよ。
利得を設定せよ。
X−スイッチを適切にセットせよ(スローロック・イン検出のプこめ(こ) 。
スローロック・インを待て。
スローロック・インに向けてMUXのスイッチを入れよ。
DCが時間を設定するのを待て。
vCOタイマーカウンターをセットせよ。
積分せよ。
積分後、VCOカウンターを読め。
VCO読み取りに25及び0.0■の参照を提供せよ。
変数−m− Delay:遅らせるべきVRTXt 1cks数。
Delay [nProgress 遅延が進行中である。よりよい名称は、r  LocklnlnProgressJであろう。
LaSttime ・我々が待ちを開始した最後の時(VRTXtimeにおい て) (待ちルーチン) このタスクにおいては、ロック・インが進行中であるか否かに依存して、時間切 れを伴って待つものである、単一の待ち点がある。
もしもロック・インが開始されていても、我々は、非競合的要求を提供できるこ とを望み、従って我々はここでそれを待つ。もし要求か受け取られるなら、我々 はそれを提供し、次いでここに戻し、ロック・インの残り時間を判断し、そして その値を時間切れを伴って待ってあろう。
[ もしDelaylnProgressフラッグが立てられているならば、そのと きは [ Delayを((現在のVRTXチック時間)−Lasttime)に設定せよ 。
もしDelay≦0ならば、そのときは[ Delay[nProgressフラッグをリセットせよ。
Delayを0にリセットせよ。
〈時間切れ〉の実行に行け。
] コ さもなければもしDelay < > 0であるならば[ DelaylnProgressフラッグを立てよ。
もしDelay < > Oであるならば、[ 現在のVRTXチック時間をLastTimeとしてセーブせよ。
時間切れを伴ってDelayを待て。
] さもなければ 時間切れなしに待て。
m−待ちが行われる。
もし待ちが時間切れとなったならば、そのときは[ De lay InProgressフラッグをリセットせよ。
MUXを右の引出しのチャンネルにセットせよ。
最低5ms遅らせよ。
■COカウンターをセットせよ。
VCO読み取りを行え。
RDrawerChRead (vco読み取り)を送れ。
] ReadLDrawerCh(チャンネル)[ 左の引出し内のチャンネルを選択せよ。
MUXを左の引出しのチャンネルにセットせよ。
最低5ms遅らせよ。
VCOカウンターをセットせよ。
VCO読み取りを行え。
LDrawerChRead (vco読み取り)を送れ。
コ ReadAnalog (チャンネル)[ MUXをチャンネルにセットせよ。
最低5ms遅らせよ。
■COカウンターをセットせよ。
VCO読み取りを行え。
AnalogRead (vco読み取り、計算値)を送れ。
[ 終了 開始 まだ記録されていない設計。
アクセスタスクは、基本的に二つの主要なオペレーションを引き受ける。
(1)特定の引出しが開かれようとしていることを瓶読み取りタスク及び動揺タ スクに通報すること、及び(2)全ての適切な引出しの収納及び移動を取り扱う こと。
終了 FIG、 6 FIG、8 FIG、9 時間(秒) ドウエルチャート FIG、12 部へ 堺− FIG、14 国際調青報告 国際調査報告 フロントページの続き (72)発明者 リヒテンシュタイン、ドナルドアメリカ合衆国95662カリ フォルニア、オレンジヴエール、ダーボイウエイ 6021(72)発明者 モ リス、ロジャー、ジェーアメリカ合衆国95815カリフォルニア、サクラメン ト、エルカミノ 534

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.ヒト組織中の微生物の存在を検出するための装置であって、ハウジングと、 該ハウジングにスライド可能に受け入れられた引出しであって、複数の標本含有 容器を保持するための手段であり且つ第1の、閉鎖配置(そこでは該保持手段は 実質的に該ハウジングに囲い込まれている)と、第2の、開放配置(そこでは該 保持手段は該ハウジングの実質的に外側に位置する)との間で動くことのできる ものである保持手段を含むものである引出しと、該引出しがその第1の、閉鎖配 置にあるときに、微生物の生育を促進するに適した高められた温度にまで該引出 しの内部を加温するための、該引出しと動作的に連結した手段と、を含んでなる ものである装置。
  2. 2.前記加温手段が、加熱された空気が該閉鎖された引出し内で循環することを 許容するためのダクト手段を含むものである、請求項1の装置。
  3. 3.前記ダクト手段が第1のダクトと第2のダクトとを含み、前記容器保持手段 が前記第1及び第2のダクトの間に配置されており、そして前記第1のダクト及 び第2のダクトが、加熱された空気が前記容器保持手段内に配置されている標本 容器を超えて通過することを許容するよう構成されているものである、請求項2 に記載の装置。
  4. 4.ヒト組織中の微生物の存在を検出するための装置であって、一つ又はより多 くの標本含有容器を保持するための、手段と、ある放射波長範囲内に入る励起光 を放射する光放射手段であって、該容器保持手段内に保持された標本含有容器に 励起光があたることを許容するよう構成されているものである光放射手段と、該 容器保持手段内に保持された標本含有容器が放射する光エネルギーを、検出可能 な信号へと変換するための光検出手段と、該放射波長範囲内に入る実質的に全て の光の該光検出手段への到達を阻止するために、該光放射手段と該光検出手段と の間に光学的に挿入されたフィルター手段であって、それによって該放射波長範 囲内に入る光に対して該検出手段を実質的に盲目にするものであるフィルター手 段と、 を含んでなるものである装置。
  5. 5.該光放射手段が、実質的に単色の励起光を放射するよう設計された一つ又は より多くの発光ダイオード(LED)を含むものである、請求項4に記載の装置 。
  6. 6.該容器保持手段内に保持され標本保持容器の一領域を照らすよう複数の発光 ダイオードが配置されているものである、請求項5に記載の装置。
  7. 7.前記フィルター手段が該放射波長範囲に入る実質的に全ての光を吸収する光 学的フィルターを含んでなるものである、請求項4に記載の装置。
  8. 8.前記光放射手段が蛍光体を励起させることのできる励起光を放射し、そして 前記フィルター手段が、前記蛍光体からの蛍光放射の少なくとも一部分が該光検 出手段に到達することを許容するものである、請求項4に記載の装置。
  9. 9.ヒト組織中の微生物の存在を検出するための装置であって、一つ又はより多 くの標本含有容器を保持するための、手段と、光源放射波長範囲内に入る励起光 を放射することのできる複数の光源であって、該容器保持手段内に保持された標 本含有容器に固定されたセンサー上に各光源からの励起光があたることを許容す るようそしてそれによって該センサーにセンサー放射光を放射させるよう構成さ れているものである光源と、センサー発光を検出可能なシグナルに変換すること を許容するよう構成された光検出手段と、 センサー放射光の少なくともいくらかが前記光検出手段に到達することを許容す る一方で、該光源放射波長範囲内に入る実質的に全ての光の該光検出手段への到 達を阻止しそれによって該光学的フィルターが該放射波長範囲に入る光に対して 該検出手段を案質的に盲目にするよう、該光源と該光検出手段との間に光学的に 挿入された光学的フィルターと、 を含んでなるものである装置。
  10. 10.ヒト組織中の微生物の存在を検出するための装置であって、一つ又はより 多くの標本含有容器を保持するための、手段と、該保持手段を周期的に揺り動か すための、該保持手段と結合された動揺手段であって、ある固定された参照点か らの該保持手段の移動距離が実質的に正弦波的に増減する仕方で該保持手段を揺 り動かすよう構成された動揺手段と、 を含んでなる装置。
  11. 11.該保持手段の該周期的な動揺を該固定された参照点から該保持手段の実質 的に最大の移動距離において停止させるための、該保持手段と動作的に結合され たブレーキ手段を更に含んでなる、請求項10の装置。
  12. 12.該保持手段の該周期的な動揺を該固定された参照点から該保持手段の実質 的に最小の移動距離において停止させるための、該保持手段と動作的に結合され たブレーキ手段を更に含んでなる、請求項10の装置。
  13. 13.該動揺手段が、 該保持手段に動力を伝えるために該保持手段に固く固定された腕手段であって、 その長手方向にそって実質的に長円形の開口を有するものである手段と、 該腕手段を往復運動させるための駆動手段であって、該腕手段中の該長円形の開 口内において移動するよう適合させた駆動要素を含むものである駆動手段と、 を含んでなるものである、請求項10に記載の装置。
  14. 14.ヒト組織中の微生物の存在を検出するための装置であって、標本含有容器 を保持するための手段であって、標本含有容器を収容するよう寸法が与えられて いる開口を備えた手段と、標本含有容器を取り除き可能に把持するためのそして 該開口内に予め規定された実質的に一定の深さに標本含有容器を反復可能に保持 するための、前記開口に隣接した把持手段であって、操作者が該瓶を該開口内へ 前記予め規定された実質的に一定の深さまで挿入するとき操作者に可聴の又は触 知し得るフィードバックを与えるよう適合させてあるものである把持手段と、を 含んでなるものである装置。
  15. 15.該把持手段が、前記開口に隣接した可撓性の腕であって該標本含有容器を 受け入れるために外方へ変形可能である腕を含んでなるものである、請求項14 に記載の装置。
  16. 16.該可撓性の腕が、該標本含有容器のかみ合い領域とかみ合うよう適合させ てある把持部材を含むものである、請求項15に記載の装置。
  17. 17.該可撓性の腕が可撓性の金属でできており且つ該把持手段が該可撓性の腕 の屈曲部であり、該屈曲部が該標本含有容器にある湾入部にかみ合うよう適合さ せてある、請求項16の装置。
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