JPH0862138A - 微生物の生長を検出する装置 - Google Patents
微生物の生長を検出する装置Info
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- JPH0862138A JPH0862138A JP7197625A JP19762595A JPH0862138A JP H0862138 A JPH0862138 A JP H0862138A JP 7197625 A JP7197625 A JP 7197625A JP 19762595 A JP19762595 A JP 19762595A JP H0862138 A JPH0862138 A JP H0862138A
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- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
- G01N21/6408—Fluorescence; Phosphorescence with measurement of decay time, time resolved fluorescence
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- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 蛍光強度上の限度を排除する時間分解蛍光測
定に基づく光学式血液培養センサを用いて血液培養バイ
アル内の生物学的活動を安定して、非侵襲的に検出する
装置を提供する。 【解決手段】 培養媒体と血液試料とが頭隙ガス混合物
４を有するシール可能のバイアル１に導入され、二種類
の蛍光センサ材料の混合物３からなる、バイアル中の化
学的に感応する材料によってガス混合物の成分の変化を
監視できる。第１のセンサ材料は例えば酸素濃度のよう
な、第１の化学的パラメータによって変わる長い蛍光減
衰時間及び／又は蛍光強度を示す。第２のセンサ材料
は、例えばｐＨあるいは二酸化炭素濃度のような第２の
化学的パラメータによって変わる蛍光強度を示し、第２
のセンサ材料の蛍光減衰時間は極めて短い。
定に基づく光学式血液培養センサを用いて血液培養バイ
アル内の生物学的活動を安定して、非侵襲的に検出する
装置を提供する。 【解決手段】 培養媒体と血液試料とが頭隙ガス混合物
４を有するシール可能のバイアル１に導入され、二種類
の蛍光センサ材料の混合物３からなる、バイアル中の化
学的に感応する材料によってガス混合物の成分の変化を
監視できる。第１のセンサ材料は例えば酸素濃度のよう
な、第１の化学的パラメータによって変わる長い蛍光減
衰時間及び／又は蛍光強度を示す。第２のセンサ材料
は、例えばｐＨあるいは二酸化炭素濃度のような第２の
化学的パラメータによって変わる蛍光強度を示し、第２
のセンサ材料の蛍光減衰時間は極めて短い。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、液体試料と培養媒
体とが密封可能な容器中へ導入され、当該試料中に微生
物が存在する中で各種の代謝的、物理的および化学的変
化が起りうるようにする状態に曝されるような、例えば
血液、尿あるいは痰のような液体試料における生物学的
活動を検出するための非侵襲性の方法と装置とに関す
る。生物学的活動は蛍光寿命及び／又は強度の変化に基
づく各種の化学的センサによって検出される。
体とが密封可能な容器中へ導入され、当該試料中に微生
物が存在する中で各種の代謝的、物理的および化学的変
化が起りうるようにする状態に曝されるような、例えば
血液、尿あるいは痰のような液体試料における生物学的
活動を検出するための非侵襲性の方法と装置とに関す
る。生物学的活動は蛍光寿命及び／又は強度の変化に基
づく各種の化学的センサによって検出される。
【０００２】通常、患者の体液、特に血液中におけるバ
クテリヤのような微生物の存在は血液培養バイアルを用
いて検出される。少量の血液が密封ゴム隔膜を通して、
培養媒体を入れた無菌バイアル中へ注入される。バイア
ルは、例えば３７℃のバクテリヤの生長を促す温度で培
養され、バクテリヤの生長が監視される。
クテリヤのような微生物の存在は血液培養バイアルを用
いて検出される。少量の血液が密封ゴム隔膜を通して、
培養媒体を入れた無菌バイアル中へ注入される。バイア
ルは、例えば３７℃のバクテリヤの生長を促す温度で培
養され、バクテリヤの生長が監視される。
【０００３】通常の可視検査では液状懸濁物の濁り度を
監視することを含む。公知の器具による方法は、バクテ
リヤ生長の代謝副産物である、培養瓶の頭隙におけるＣ
Ｏ2含有量の変化を検出する。ＣＯ2含有量の監視は、Ｃ
Ｏ2スペクトル線における放射化学的赤外線吸収あるい
は圧力／真空測定を含む従来の方法によって達成するこ
とができる。しかしながら、これらの方法は侵襲的方法
を必要とし、これはバイアル間の相互汚染を起因しう
る。
監視することを含む。公知の器具による方法は、バクテ
リヤ生長の代謝副産物である、培養瓶の頭隙におけるＣ
Ｏ2含有量の変化を検出する。ＣＯ2含有量の監視は、Ｃ
Ｏ2スペクトル線における放射化学的赤外線吸収あるい
は圧力／真空測定を含む従来の方法によって達成するこ
とができる。しかしながら、これらの方法は侵襲的方法
を必要とし、これはバイアル間の相互汚染を起因しう
る。
【０００４】最近、バイアル内で化学センサを用いる新
規な非侵襲性方法が開発された。そのようなセンサは、
その色を変えることにより、あるいはその蛍光強度を変
えることによりＣＯ2濃度の変化に度々応答する（例え
ば米国特許第４，９４５，０６０号参照）。これらのセ
ンサからの出力は光線強度の測定に基づいている。この
ことは、特にセンサを励起するために使用される光源あ
るいは強度を監視するために用いる光検出器が経年老化
作用を示す場合、エラーが発生しうることを意味する。
規な非侵襲性方法が開発された。そのようなセンサは、
その色を変えることにより、あるいはその蛍光強度を変
えることによりＣＯ2濃度の変化に度々応答する（例え
ば米国特許第４，９４５，０６０号参照）。これらのセ
ンサからの出力は光線強度の測定に基づいている。この
ことは、特にセンサを励起するために使用される光源あ
るいは強度を監視するために用いる光検出器が経年老化
作用を示す場合、エラーが発生しうることを意味する。
【０００５】公知の自動化した非侵襲性の血液培養装置
においては、個々の光源、個々のスペクトル励起および
放射フィルタ、および個々の光検出器が各バイアルに隣
接配置されている。そのような配置により一方のバイア
ルから次のバイアルに対してある種のステーションとし
ての感度の変動が発生する。殆んどの公知の血液培養セ
ンサはバクテリヤ生長の間測定された光電流において極
く中庸のコントラスト比を発生するという事実のため、
これら装置を作動させる上で、高価で、かつ時間のかか
る較正手順と複雑な検出アルゴリズムが必要とされる。
さらに、極めて狭い仕様公差の光源、スペクトルフィル
タおよび光検出器を用いる必要がある。
においては、個々の光源、個々のスペクトル励起および
放射フィルタ、および個々の光検出器が各バイアルに隣
接配置されている。そのような配置により一方のバイア
ルから次のバイアルに対してある種のステーションとし
ての感度の変動が発生する。殆んどの公知の血液培養セ
ンサはバクテリヤ生長の間測定された光電流において極
く中庸のコントラスト比を発生するという事実のため、
これら装置を作動させる上で、高価で、かつ時間のかか
る較正手順と複雑な検出アルゴリズムが必要とされる。
さらに、極めて狭い仕様公差の光源、スペクトルフィル
タおよび光検出器を用いる必要がある。
【０００６】全てのバイアルステーションを均等化する
ことがたとえ可能であるとしても、バイアルの形状のあ
る程度の変動が依然とし避けられず、測定された蛍光光
電流に作用する。蛍光強度に基づいたセンサ装置におい
ては、励起光源の強度の何らかのドリフト、光検出器の
感度の何らかの変動あるいは光学面上の何らかのダスト
による汚染がまた、光電流測定の変動を起因しうる。従
って、そのような器具は長時間の安定性が劣り、頻繁に
較正し直すことを要する。
ことがたとえ可能であるとしても、バイアルの形状のあ
る程度の変動が依然とし避けられず、測定された蛍光光
電流に作用する。蛍光強度に基づいたセンサ装置におい
ては、励起光源の強度の何らかのドリフト、光検出器の
感度の何らかの変動あるいは光学面上の何らかのダスト
による汚染がまた、光電流測定の変動を起因しうる。従
って、そのような器具は長時間の安定性が劣り、頻繁に
較正し直すことを要する。
【０００７】強度に基づくセンサ装置の欠点は蛍光寿命
を変える蛍光センサを用いることにより、克服すること
ができ、ここでは強度測定が時間パラメータ測定に代替
され、強度変化はセンサの出力信号に何ら影響しない。
酸素濃度、ｐＨ、二酸化炭素濃度あるいはその他の化学
的パラメータの変動に伴い蛍光寿命が変動する多くの化
学的センサ材料が知られている（例えば、英国特許第
２，１３２，３４８号を参照）。
を変える蛍光センサを用いることにより、克服すること
ができ、ここでは強度測定が時間パラメータ測定に代替
され、強度変化はセンサの出力信号に何ら影響しない。
酸素濃度、ｐＨ、二酸化炭素濃度あるいはその他の化学
的パラメータの変動に伴い蛍光寿命が変動する多くの化
学的センサ材料が知られている（例えば、英国特許第
２，１３２，３４８号を参照）。
【０００８】センサの蛍光寿命の変動は、通常、励起光
が強度変調される周知の位相シフト法を用いることによ
り監視される（例えば、米国特許第５，０３０，４２０
号を参照）。この方法では励起位相に対して位相シフト
される強度変調の蛍光放射を発生させる。位相シフト角
θは下式により蛍光寿命τに左右される。
が強度変調される周知の位相シフト法を用いることによ
り監視される（例えば、米国特許第５，０３０，４２０
号を参照）。この方法では励起位相に対して位相シフト
される強度変調の蛍光放射を発生させる。位相シフト角
θは下式により蛍光寿命τに左右される。
【０００９】
【数１】 ｔａｎθ＝ωτ （１） 但し、ω＝２πｆは光変調角周波数である。
【００１０】式（１）を検討すると、位相シフト法ωτ
＝１の条件下で最大分解能ｄθ／ｄτを可能とする。残
念ながら、殆んど全ての公知のｐＨあるいは二酸化炭素
に感応する蛍光体は５ｎｓから５００ｐｓの範囲の減衰
時間を有する。換言すれば、３２ＭＨｚから３２０ＭＨ
ｚまでの範囲における光変調周波数ｆ＝１／（２πτ）
が必要とされる。
＝１の条件下で最大分解能ｄθ／ｄτを可能とする。残
念ながら、殆んど全ての公知のｐＨあるいは二酸化炭素
に感応する蛍光体は５ｎｓから５００ｐｓの範囲の減衰
時間を有する。換言すれば、３２ＭＨｚから３２０ＭＨ
ｚまでの範囲における光変調周波数ｆ＝１／（２πτ）
が必要とされる。
【００１１】しかしながら、そのような高周波数におい
て光強度変調を達成することはできるが、音響−光学あ
るいは電気−光学変調器を要し、これはレーザと組み合
わせて初めて効率的となる。さらに、変調された蛍光を
検出することは、可成り高価であるマイクロチャンネル
−プレート式光電子倍増管のような高感度の高速光検出
器を必要とする。その結果、全ての商業的な自動化した
血液培養装置は強度を監視することに基づき、時間分解
（ｔｉｍｅ−ｒｅｓｏｌｖｅｄ）蛍光二酸化炭素センサ
を用いたものは何もない。
て光強度変調を達成することはできるが、音響−光学あ
るいは電気−光学変調器を要し、これはレーザと組み合
わせて初めて効率的となる。さらに、変調された蛍光を
検出することは、可成り高価であるマイクロチャンネル
−プレート式光電子倍増管のような高感度の高速光検出
器を必要とする。その結果、全ての商業的な自動化した
血液培養装置は強度を監視することに基づき、時間分解
（ｔｉｍｅ−ｒｅｓｏｌｖｅｄ）蛍光二酸化炭素センサ
を用いたものは何もない。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前述した蛍
光強度上の限度を排除する時間分解蛍光測定に基づく光
学的血液培養センサを用いて血液培養バイアルにおける
生物学的活動を安定して、かつ非侵襲的に検出する方法
と装置とを提供することにより当該技術分野で確認され
た問題を克服する。
光強度上の限度を排除する時間分解蛍光測定に基づく光
学的血液培養センサを用いて血液培養バイアルにおける
生物学的活動を安定して、かつ非侵襲的に検出する方法
と装置とを提供することにより当該技術分野で確認され
た問題を克服する。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、培養媒
体と血液の試料が頭隙にガス混合物を有する密封可能バ
イアル中へ導入されることにより、ガス混合物の成分変
動がバイアル中の化学的に感応する合成材料によって監
視しうる。化学的に感応しうる合成材料は二種類の蛍光
センサ材料の混合物からなる。第１のセンサ材料は、例
えば酸素濃度のような第１の化学的パラメータによって
左右される長期の蛍光減衰時間及び／又は蛍光強度とを
表示する。第２のセンサ材料は、例えばｐＨあるいは二
酸化炭素濃度のような第２の化学的パラメータによって
左右される蛍光強度を示し、第２のセンサ材料の蛍光減
衰時間は、第１のセンサ材料の蛍光減衰時間より少なく
とも１オーダの大きさ（ｏｎｅ ｏｒｄｅｒ ｏｆ ｍ
ａｇｎｉｔｕｄｅ）短い。
体と血液の試料が頭隙にガス混合物を有する密封可能バ
イアル中へ導入されることにより、ガス混合物の成分変
動がバイアル中の化学的に感応する合成材料によって監
視しうる。化学的に感応しうる合成材料は二種類の蛍光
センサ材料の混合物からなる。第１のセンサ材料は、例
えば酸素濃度のような第１の化学的パラメータによって
左右される長期の蛍光減衰時間及び／又は蛍光強度とを
表示する。第２のセンサ材料は、例えばｐＨあるいは二
酸化炭素濃度のような第２の化学的パラメータによって
左右される蛍光強度を示し、第２のセンサ材料の蛍光減
衰時間は、第１のセンサ材料の蛍光減衰時間より少なく
とも１オーダの大きさ（ｏｎｅ ｏｒｄｅｒ ｏｆ ｍ
ａｇｎｉｔｕｄｅ）短い。
【００１４】第１と第２のセンサ材料は、同じセンサマ
トリックスに混合され、強度変調された励起光によって
照射される。変調周波数は、蛍光寿命が最小値であると
きωτ≒１の条件が第１のセンサ材料に対して通用する
ように選択される。合成センサが放射する蛍光は、１個
のみの光検出器を用いて監視される。光検出器からの蛍
光光電流はＡＣ成分とＤＣ成分とに分けられ、個別に測
定される。次に、測定されたＡＣ成分を測定されたＤＣ
成分で割ることによりセンサ出力信号を発生する。
トリックスに混合され、強度変調された励起光によって
照射される。変調周波数は、蛍光寿命が最小値であると
きωτ≒１の条件が第１のセンサ材料に対して通用する
ように選択される。合成センサが放射する蛍光は、１個
のみの光検出器を用いて監視される。光検出器からの蛍
光光電流はＡＣ成分とＤＣ成分とに分けられ、個別に測
定される。次に、測定されたＡＣ成分を測定されたＤＣ
成分で割ることによりセンサ出力信号を発生する。
【００１５】本発明は、双方のセンサ材料が時間分解の
モードで作用しうるようにする。従って、第２のセンサ
材料の減衰時間が極めて短いにもかかわらず、比較的低
い１つの光変調周波数のみが必要とされる。従って、低
コストの発光ダイオード（ＬＥＤ）を励起源として用い
ることができる。時間分割の作用モードにより、光源の
老化、光検出器の感度の変化、光学面のダストによる汚
染、バイアルの小さな変形及び／又はずれによる全ての
ドリフト作用を消去する。従って、本発明は、自動化さ
れた血液培養器具を極めて長期にわたり安定化させる。
モードで作用しうるようにする。従って、第２のセンサ
材料の減衰時間が極めて短いにもかかわらず、比較的低
い１つの光変調周波数のみが必要とされる。従って、低
コストの発光ダイオード（ＬＥＤ）を励起源として用い
ることができる。時間分割の作用モードにより、光源の
老化、光検出器の感度の変化、光学面のダストによる汚
染、バイアルの小さな変形及び／又はずれによる全ての
ドリフト作用を消去する。従って、本発明は、自動化さ
れた血液培養器具を極めて長期にわたり安定化させる。
【００１６】センサ出力信号の変動は、２種類の化学的
パラメータに対して同じ、あるいは異なる極性を示しう
る。第１のセンサ材料の長い減衰時間が増大する場合、
ＡＣ／ＤＣ比は減少する。例えばバクテリヤ生長の間第
２のセンサ材料の強度が増す場合、ＡＣ／ＤＣ比も再び
増加する。従って、２種類の化学的パラメータに関する
変動を識別することができる。さらに、そのような血液
培養装置においては、酸素消費と二酸化炭素生成との間
の度合い、速度および相対的な時間の遅れについての情
報を得ることができる。次いで、この情報は、生長して
いる微生物を部分的に識別するために使用することがで
きる。
パラメータに対して同じ、あるいは異なる極性を示しう
る。第１のセンサ材料の長い減衰時間が増大する場合、
ＡＣ／ＤＣ比は減少する。例えばバクテリヤ生長の間第
２のセンサ材料の強度が増す場合、ＡＣ／ＤＣ比も再び
増加する。従って、２種類の化学的パラメータに関する
変動を識別することができる。さらに、そのような血液
培養装置においては、酸素消費と二酸化炭素生成との間
の度合い、速度および相対的な時間の遅れについての情
報を得ることができる。次いで、この情報は、生長して
いる微生物を部分的に識別するために使用することがで
きる。
【００１７】本発明によれば、化学的センサ材料の混合
物が、ガラスバイアルの内壁あるいは内底部に配置さ
れ、励起光源、好ましくは青色ＬＥＤによって照射され
る。ＬＥＤは、ＤＣバイアスおよび高周波数変調電圧と
を提供する電子信号源に接続されている。信号源には、
出力電力制御装置がコンピュータに接続されるようにす
る制御入力が備えられている。
物が、ガラスバイアルの内壁あるいは内底部に配置さ
れ、励起光源、好ましくは青色ＬＥＤによって照射され
る。ＬＥＤは、ＤＣバイアスおよび高周波数変調電圧と
を提供する電子信号源に接続されている。信号源には、
出力電力制御装置がコンピュータに接続されるようにす
る制御入力が備えられている。
【００１８】センサ材料混合物から再出現する蛍光は、
例えば光電子増倍管のような高感度の光検出器によって
検出される。放射フィルタが、センサ材料および光検出
器との間に配設され後方散乱励起光を拒絶する。光検出
器の信号出力が、次いで第１のパワースプリッタまで送
られ、該パワースプリッタの一方の出力は第１の低域通
過フィルタの入力に接続され、次いでコンピュータまで
送られる。第１のパワースプリッタの他方の出力は第１
の帯域通過フィルタの入力に送られ、該第１の帯域通過
フィルタの出力は第１の高周波数電圧計を介してコンピ
ュータに接続されている。該コンピュータはデータディ
スプレイユニットを備えている。
例えば光電子増倍管のような高感度の光検出器によって
検出される。放射フィルタが、センサ材料および光検出
器との間に配設され後方散乱励起光を拒絶する。光検出
器の信号出力が、次いで第１のパワースプリッタまで送
られ、該パワースプリッタの一方の出力は第１の低域通
過フィルタの入力に接続され、次いでコンピュータまで
送られる。第１のパワースプリッタの他方の出力は第１
の帯域通過フィルタの入力に送られ、該第１の帯域通過
フィルタの出力は第１の高周波数電圧計を介してコンピ
ュータに接続されている。該コンピュータはデータディ
スプレイユニットを備えている。
【００１９】ＬＥＤによって放射される励起光の一部
は、光ファイバの入力に結合され、該光ファイバの出力
は、光源モニタとして作用するフォトダイオードの前方
に配置されている。光源モニタフォトダイオードの信号
出力は次に第２のパワースプリッタに送られ、該第２の
パワースプリッタの一方の出力は第２の低域通過フィル
タの入力に接続され、次いでコンピュータに送られる。
第２のパワースプリッタの他方の出力は第２の帯域通過
フィルタの入力に送られ、該第２の帯域通過フィルタの
出力は第２の高周波数電圧計を介してコンピュータに接
続されている。
は、光ファイバの入力に結合され、該光ファイバの出力
は、光源モニタとして作用するフォトダイオードの前方
に配置されている。光源モニタフォトダイオードの信号
出力は次に第２のパワースプリッタに送られ、該第２の
パワースプリッタの一方の出力は第２の低域通過フィル
タの入力に接続され、次いでコンピュータに送られる。
第２のパワースプリッタの他方の出力は第２の帯域通過
フィルタの入力に送られ、該第２の帯域通過フィルタの
出力は第２の高周波数電圧計を介してコンピュータに接
続されている。
【００２０】作動時、光源は強度変調された励起光で化
学的センサ材料を照射する。蛍光光電流を高周波数成分
とＤＣ成分とに分割し、これらの成分を個別に測定し、
かつコンピュータ内で２つの成分の比を計算することに
より、センサ出力信号が発生され、該信号は２個のセン
サ材料の種々の化学的パラメータに対する応答性に係わ
る情報を運ぶ。
学的センサ材料を照射する。蛍光光電流を高周波数成分
とＤＣ成分とに分割し、これらの成分を個別に測定し、
かつコンピュータ内で２つの成分の比を計算することに
より、センサ出力信号が発生され、該信号は２個のセン
サ材料の種々の化学的パラメータに対する応答性に係わ
る情報を運ぶ。
【００２１】本発明のこれら、およびその他の特徴、目
的、利点および有利さとは、同一参照号が対応する要素
を識別する図面と関連した特許請求の範囲と共に、好適
実施形態についての以下の詳細説明を読めば明らかとな
る。
的、利点および有利さとは、同一参照号が対応する要素
を識別する図面と関連した特許請求の範囲と共に、好適
実施形態についての以下の詳細説明を読めば明らかとな
る。
【００２２】
【発明の実施の形態】本発明の原理と概念とを実施した
複合光学血液培養センサ装置の好適実施形態が図１に概
略図示されている。本装置において、試料と培養媒体と
の混合物４が、キャップ２によってシールされている光
学的に透明の容器１中へ導入される。化学的センサ材料
の混合物３が容器１の内壁２８あるいは内底面２１に配
置される。混合物３は、電子信号源６に接続された青色
ＬＥＤが好ましい励起光源５によって照射される。信号
源６は、ＤＣバイアスと高周波数変調電圧とをライン３
０を介して光源５に供給する。該信号源６はまた、ライ
ン３１によってコンピュータ１１に接続されているパワ
ー制御入力２５を備えている。
複合光学血液培養センサ装置の好適実施形態が図１に概
略図示されている。本装置において、試料と培養媒体と
の混合物４が、キャップ２によってシールされている光
学的に透明の容器１中へ導入される。化学的センサ材料
の混合物３が容器１の内壁２８あるいは内底面２１に配
置される。混合物３は、電子信号源６に接続された青色
ＬＥＤが好ましい励起光源５によって照射される。信号
源６は、ＤＣバイアスと高周波数変調電圧とをライン３
０を介して光源５に供給する。該信号源６はまた、ライ
ン３１によってコンピュータ１１に接続されているパワ
ー制御入力２５を備えている。
【００２３】センサ材料の混合物３は、第１のセンサ材
料と第２センサ材料との混合物からなり、第１のセンサ
材料は、例えば酸素濃度のような第１の化学的パラメー
タによって左右される蛍光減衰時間及び／又は蛍光強度
とを示す。しかしながら、第２のセンサ材料は、例えば
二酸化炭素濃度のような第２の化学的パラメータによっ
て左右される蛍光強度を示す。第１のセンサ材料は、
０．１〜１０００μｓｅｃの範囲の蛍光減衰時間やさら
に１〜１００ｎｓｅｃの範囲の蛍光減衰時間を有するこ
とすらあり、第２のセンサ材料の蛍光減衰時間は、第１
の材料の蛍光減衰時間より少なくとも１オーダの大きさ
短い。その結果、本発明は、双方のセンサ材料が時間分
解モードで作用できるようにし、かつ第２のセンサ材料
の減衰時間が極めて短いものの、比較的低い１つの光変
調周波数が必要とされるだけである。従って、光源５と
して低コストのＬＥＤを使用できる。時間分解作用モー
ドにより、光源の老化、光検出器の感度の変化およびバ
イアルの小さい変形及び／又はずれによるドリフト効果
を消去しうる。
料と第２センサ材料との混合物からなり、第１のセンサ
材料は、例えば酸素濃度のような第１の化学的パラメー
タによって左右される蛍光減衰時間及び／又は蛍光強度
とを示す。しかしながら、第２のセンサ材料は、例えば
二酸化炭素濃度のような第２の化学的パラメータによっ
て左右される蛍光強度を示す。第１のセンサ材料は、
０．１〜１０００μｓｅｃの範囲の蛍光減衰時間やさら
に１〜１００ｎｓｅｃの範囲の蛍光減衰時間を有するこ
とすらあり、第２のセンサ材料の蛍光減衰時間は、第１
の材料の蛍光減衰時間より少なくとも１オーダの大きさ
短い。その結果、本発明は、双方のセンサ材料が時間分
解モードで作用できるようにし、かつ第２のセンサ材料
の減衰時間が極めて短いものの、比較的低い１つの光変
調周波数が必要とされるだけである。従って、光源５と
して低コストのＬＥＤを使用できる。時間分解作用モー
ドにより、光源の老化、光検出器の感度の変化およびバ
イアルの小さい変形及び／又はずれによるドリフト効果
を消去しうる。
【００２４】センサ材料の混合物３から再出現する蛍光
は、光検出器８、例えば光電子倍増管によって検出され
る。放射フィルタ７が、混合物３と光検出器８との間に
配置され、光源５からの励起光が光検出器８に到達しな
いようにする。光検出器８は、ライン３５上に出力信号
を発生し、該信号は第１のパワースプリッタ９に送られ
る。次に第１のパワースプリッタ９は２つの出力信号を
発生し、その一方はライン４０によって、コンピュータ
１１に直接接続された第１の低域通過フィルタ１０の入
力に接続される。第１のパワースプリッタ９の他方の出
力信号は、ライン４５によって、高周波数電圧計１３を
介してコンピュータ１１に接続された第１の帯域通過フ
ィルタ１２の入力に送られる。コンピュータ１１は、デ
ータディスプレイユニット１４に接続され情報を表示す
る。
は、光検出器８、例えば光電子倍増管によって検出され
る。放射フィルタ７が、混合物３と光検出器８との間に
配置され、光源５からの励起光が光検出器８に到達しな
いようにする。光検出器８は、ライン３５上に出力信号
を発生し、該信号は第１のパワースプリッタ９に送られ
る。次に第１のパワースプリッタ９は２つの出力信号を
発生し、その一方はライン４０によって、コンピュータ
１１に直接接続された第１の低域通過フィルタ１０の入
力に接続される。第１のパワースプリッタ９の他方の出
力信号は、ライン４５によって、高周波数電圧計１３を
介してコンピュータ１１に接続された第１の帯域通過フ
ィルタ１２の入力に送られる。コンピュータ１１は、デ
ータディスプレイユニット１４に接続され情報を表示す
る。
【００２５】光源５から放射された励起光の一部はま
た、光源モニタとして作用するフォトダイオード１６の
前方に配置された光ファイバ１５の入力に結合される。
次に、光源モニタフォトダイオード１６は出力信号を発
生し、該信号はライン５０を介して第２のパワースプリ
ッタ１７に送られる。次に、パワースプリッタ１７は２
個の出力信号を発生し、その中の一方はライン５５によ
って、コンピュータ１１に直接接続されている第２の低
域通過フィルタ１８の入力に接続される。第２のパワー
スプリッタ１７の他方の出力信号は、第２の高周波数電
圧計２０を介してコンピュータ１１に接続されている第
２の帯域通過フィルタ１９にライン６０によって送られ
る。
た、光源モニタとして作用するフォトダイオード１６の
前方に配置された光ファイバ１５の入力に結合される。
次に、光源モニタフォトダイオード１６は出力信号を発
生し、該信号はライン５０を介して第２のパワースプリ
ッタ１７に送られる。次に、パワースプリッタ１７は２
個の出力信号を発生し、その中の一方はライン５５によ
って、コンピュータ１１に直接接続されている第２の低
域通過フィルタ１８の入力に接続される。第２のパワー
スプリッタ１７の他方の出力信号は、第２の高周波数電
圧計２０を介してコンピュータ１１に接続されている第
２の帯域通過フィルタ１９にライン６０によって送られ
る。
【００２６】作動時、光源５は、変調度ｍを有する変調
角周波数ωにおいて強度変調されている励起光でセンサ
材の混合物３を照射する。励起光の強度変調は、種々の
波形を用いて達成することができるが、光源は周期的に
変調することが有利である。特に、励起光は正弦波変
調、方形波変調、あるいは周期的パルス化が可能であ
る。前記混合物３における第１のセンサ材料の放射され
た蛍光強度は下式により表わすことができる。
角周波数ωにおいて強度変調されている励起光でセンサ
材の混合物３を照射する。励起光の強度変調は、種々の
波形を用いて達成することができるが、光源は周期的に
変調することが有利である。特に、励起光は正弦波変
調、方形波変調、あるいは周期的パルス化が可能であ
る。前記混合物３における第１のセンサ材料の放射され
た蛍光強度は下式により表わすことができる。
【００２７】
【数２】 但し、Ｆ01は平均蛍光強度であり、次の式で示されるθ
は励起変調位相に対する蛍光位相シフトである。
は励起変調位相に対する蛍光位相シフトである。
【００２８】
【数３】 θ＝ａｒｃｔａｎ（ωτ） （３） 蛍光寿命τは次式によれば時間ｔによって左右されう
る。
る。
【００２９】
【数４】 τ（ｔ）＝ｋ×ｈ（ｔ） （４） 但し、ｋは定数で、ｈ（ｔ）は微生物の生長の間酸素が
消費される結果、第１の低レベルから第２の高レベルま
で上昇する時間依存の関数である。
消費される結果、第１の低レベルから第２の高レベルま
で上昇する時間依存の関数である。
【００３０】変調角周波数ωは、第１のセンサ材料が最
小のτ値を有する場合、ωτ≒１の条件が当該材料に対
して有効であるように選択される。図２は、好気性バイ
アルにおける第１のセンサ材料に対する周波数と寿命の
積ωτ対時間を示す。
小のτ値を有する場合、ωτ≒１の条件が当該材料に対
して有効であるように選択される。図２は、好気性バイ
アルにおける第１のセンサ材料に対する周波数と寿命の
積ωτ対時間を示す。
【００３１】平均蛍光強度Ｆ01は、次式に従って時間ｔ
によって変りうる。
によって変りうる。
【００３２】
【数５】 Ｆ01（ｔ）＝ｋ′×ｈ′（ｔ） （４Ａ） ここで、ｋ′は別の定数であり、ｈ′（ｔ）は、これも
微生物生長の間の酸素の消費の結果として第１の低レベ
ルから第２の高レベルに上昇する別の時間依存の関数で
ある。
微生物生長の間の酸素の消費の結果として第１の低レベ
ルから第２の高レベルに上昇する別の時間依存の関数で
ある。
【００３３】混合物３における第２のセンサ材料が放射
する蛍光放射は次式により表わすことができる。
する蛍光放射は次式により表わすことができる。
【００３４】
【数６】 Ｆ2（ｔ）＝Ｆ02［１＋ｍ×ｓｉｎ（ωｔ）］ （５） 但し、Ｆ02は第２のセンサ材料の平均蛍光強度である。
式（５）においては、条件ωｔ≪１が有効であるために
第２のセンサ材料の蛍光減衰時間が極めて短いことを考
慮している。従って、蛍光変調度は励起変調度ｍと同一
であって、蛍光位相シフトはそれを無視しうるほど小さ
い。
式（５）においては、条件ωｔ≪１が有効であるために
第２のセンサ材料の蛍光減衰時間が極めて短いことを考
慮している。従って、蛍光変調度は励起変調度ｍと同一
であって、蛍光位相シフトはそれを無視しうるほど小さ
い。
【００３５】第２のセンサ材料の平均蛍光強度Ｆ02は、
次式に従って時間ｔによって左右されうる。
次式に従って時間ｔによって左右されうる。
【００３６】
【数７】 Ｆ02（ｔ）＝ｃ×ｇ（ｔ） （６） 但し、ｃは定数で、ｇ（ｔ）は時間依存の関数である。
関数ｇ（ｔ）は、微生物の生長の間二酸化炭素が生成さ
れる結果第１の低レベルから第２の高レベルまで上昇し
うる。図３は、時間に対する第２のセンサ材料の平均蛍
光強度を示す。この場合は、微生物は強力に二酸化炭素
生成を行う。関数ｇ（ｔ）は、後述のように第１の高レ
ベルから第２の低レベルまで低減しうる。
関数ｇ（ｔ）は、微生物の生長の間二酸化炭素が生成さ
れる結果第１の低レベルから第２の高レベルまで上昇し
うる。図３は、時間に対する第２のセンサ材料の平均蛍
光強度を示す。この場合は、微生物は強力に二酸化炭素
生成を行う。関数ｇ（ｔ）は、後述のように第１の高レ
ベルから第２の低レベルまで低減しうる。
【００３７】本発明による光学的な血液培養センサ装置
においては、蛍光光電流Ｉ（ｔ）は下式によって与えら
れる。
においては、蛍光光電流Ｉ（ｔ）は下式によって与えら
れる。
【００３８】
【数８】 Ｉ（ｔ）＝Ｋ（ｒ，ｄ，ｖ）×［Ｆ1（ｔ）＋Ｆ2（ｔ）］ （７） 但し、Ｋ（ｒ，ｄ，ｖ）は光検出器の応答感度（ｒｅｓ
ｐｏｎｓｉｖｉｔｙ）ｒ、ダスト汚染作用を示す種々の
光学面での透過率ｄおよび正確なバイアルの形状ｖとに
よって変わる関数である。
ｐｏｎｓｉｖｉｔｙ）ｒ、ダスト汚染作用を示す種々の
光学面での透過率ｄおよび正確なバイアルの形状ｖとに
よって変わる関数である。
【００３９】全体の光電流Ｉ（ｔ）は、ＡＣ成分とＤＣ
成分とに分けられ、各成分は個別に測定され、ＡＣ／Ｄ
Ｃの比はコンピュータ１１内で計算される。このことに
基づいて、下記のセンサ出力信号ＡＣ／ＤＣが得られ
る。
成分とに分けられ、各成分は個別に測定され、ＡＣ／Ｄ
Ｃの比はコンピュータ１１内で計算される。このことに
基づいて、下記のセンサ出力信号ＡＣ／ＤＣが得られ
る。
【００４０】
【数９】 式（８）から判るように、関数Ｋ（ｒ，ｄ，ｖ）は消去
される。さらに、平均的な蛍光強度Ｆ01（ｔ）およびＦ
02（ｔ）は全て励起光源の強度に比例し、ＬＥＤの老化
作用も消去される。変調度ｍの変化が発生するというあ
りそうにない場合のエラーを排除するために、センサ装
置にはＬＥＤ変調を監視し、かつ制御する手段が設けら
れている。このことは光源モニタフォトダイオード１６
と第２のパワースプリッタ１７によって達成される。
される。さらに、平均的な蛍光強度Ｆ01（ｔ）およびＦ
02（ｔ）は全て励起光源の強度に比例し、ＬＥＤの老化
作用も消去される。変調度ｍの変化が発生するというあ
りそうにない場合のエラーを排除するために、センサ装
置にはＬＥＤ変調を監視し、かつ制御する手段が設けら
れている。このことは光源モニタフォトダイオード１６
と第２のパワースプリッタ１７によって達成される。
【００４１】図４は、コンピュータ１１内で計算され、
センサ出力信号を表わす組み合わされた蛍光放射の変調
度を示す。この場合、酸素消費によって出力信号を低減
させる。ある時間の遅延の後、二酸化炭素の生成がその
後出力信号を増大させる。第２図から第４図までにおい
ては、微生物は強力に二酸化炭素を生成するものと想定
している。第５図から第７図までは、二酸化炭素の生成
の弱いものに対する想定信号を示す。最後に、図８から
図１０までは、微生物の生長の間酸素変化の何ら起らな
い場合の嫌気性バイアルに対して想定される信号を示
す。
センサ出力信号を表わす組み合わされた蛍光放射の変調
度を示す。この場合、酸素消費によって出力信号を低減
させる。ある時間の遅延の後、二酸化炭素の生成がその
後出力信号を増大させる。第２図から第４図までにおい
ては、微生物は強力に二酸化炭素を生成するものと想定
している。第５図から第７図までは、二酸化炭素の生成
の弱いものに対する想定信号を示す。最後に、図８から
図１０までは、微生物の生長の間酸素変化の何ら起らな
い場合の嫌気性バイアルに対して想定される信号を示
す。
【００４２】二酸化炭素生成の間混合物３における第１
のセンサ材料と第２のセンサ材料との混合比を正確に保
つにはどうすればよいか人は尋ねるかも知れない。図１
１は、混合物３内の第２のセンサ材料が極めて低い濃度
である可能最悪の場合を示す。二酸化炭素に係わる信号
の増加は酸素関連の信号の低下の場合よりはるかに弱い
ことが判る。図１２は、最適な第２のセンサ材料濃度の
場合のセンサ挙動を示す。ここでは、酸素関連の低下と
二酸化炭素関連の増大の双方が顕著である。図１３は、
混合物内の第２のセンサ材料の濃度が極めて高い場合の
別の可能な最悪の場合を示し、酸素関連の低下と二酸化
炭素関連の増大の双方共弱い。
のセンサ材料と第２のセンサ材料との混合比を正確に保
つにはどうすればよいか人は尋ねるかも知れない。図１
１は、混合物３内の第２のセンサ材料が極めて低い濃度
である可能最悪の場合を示す。二酸化炭素に係わる信号
の増加は酸素関連の信号の低下の場合よりはるかに弱い
ことが判る。図１２は、最適な第２のセンサ材料濃度の
場合のセンサ挙動を示す。ここでは、酸素関連の低下と
二酸化炭素関連の増大の双方が顕著である。図１３は、
混合物内の第２のセンサ材料の濃度が極めて高い場合の
別の可能な最悪の場合を示し、酸素関連の低下と二酸化
炭素関連の増大の双方共弱い。
【００４３】図１４および図１５には、最適混合比から
のセンサ材料混合比の生成関連の導関数の作用を示す。
図１４は、第２のセンサ材料濃度における２０％のピー
ク対ピーク（ｐｅａｋ−ｔｏ−ｐｅａｋ）変動により生
長曲線が影響を受ける態様を示す。図１５は、第２のセ
ンサ材料濃度における２０％のピーク対ピーク変動に対
する測定された変調度の％表示の相対エラーを示す。実
際には、混合比は１％以下の精度で容易に制御しうる。
すなわち、測定された生長曲線上の混合比の生成関連の
変動の想定されるインパクトは１％よりはるかに下であ
る。
のセンサ材料混合比の生成関連の導関数の作用を示す。
図１４は、第２のセンサ材料濃度における２０％のピー
ク対ピーク（ｐｅａｋ−ｔｏ−ｐｅａｋ）変動により生
長曲線が影響を受ける態様を示す。図１５は、第２のセ
ンサ材料濃度における２０％のピーク対ピーク変動に対
する測定された変調度の％表示の相対エラーを示す。実
際には、混合比は１％以下の精度で容易に制御しうる。
すなわち、測定された生長曲線上の混合比の生成関連の
変動の想定されるインパクトは１％よりはるかに下であ
る。
【００４４】図４、図７および図１０から図１４までに
示す想定される生長曲線は、第２のセンサ材料の平均蛍
光強度Ｆ02（ｔ）が微生物の生長の間の二酸化炭素の生
成の結果として増大するとの想定に基づいている。この
結果、酸素の消費及び二酸化炭素の生成のそれぞれに対
する応答においてセンサ出力信号変動に対して異なる極
性を起因する。このことは特に利点であるが、もし酸素
消費および二酸化炭素生成が同時に発生する場合は信号
を部分的に相殺してしまう可能性がある。
示す想定される生長曲線は、第２のセンサ材料の平均蛍
光強度Ｆ02（ｔ）が微生物の生長の間の二酸化炭素の生
成の結果として増大するとの想定に基づいている。この
結果、酸素の消費及び二酸化炭素の生成のそれぞれに対
する応答においてセンサ出力信号変動に対して異なる極
性を起因する。このことは特に利点であるが、もし酸素
消費および二酸化炭素生成が同時に発生する場合は信号
を部分的に相殺してしまう可能性がある。
【００４５】二酸化炭素生成に応答して強度を低下させ
る第２のセンサ材料を選択することによりいずれの信号
相殺も排除することができる。この場合、図４に示す、
想定される生長曲線は図１７に示す生長曲線に変化す
る。従って、酸素消費と二酸化炭素生成の双方は変調度
を低下させ、すなわち同じ極性を有するセンサ出力信号
変化を発生させる。
る第２のセンサ材料を選択することによりいずれの信号
相殺も排除することができる。この場合、図４に示す、
想定される生長曲線は図１７に示す生長曲線に変化す
る。従って、酸素消費と二酸化炭素生成の双方は変調度
を低下させ、すなわち同じ極性を有するセンサ出力信号
変化を発生させる。
【００４６】図１６、図１７および図１８に示すプロッ
トは、図１１、図１２および図１３に示すプロットに対
応し、第２のセンサ材料が蛍光強度の低下を示す場合の
二種類のセンサ材料に対する混合比の変動作用を示す。
図１９と図２０とは、それぞれ図１４と図１５とに対応
し、第２のセンサ材料の濃度の２０％のピーク対ピーク
変動によって作用される態様を示す。結論は、第２のセ
ンサ材料が蛍光強度の増加を示す場合と同じである。
トは、図１１、図１２および図１３に示すプロットに対
応し、第２のセンサ材料が蛍光強度の低下を示す場合の
二種類のセンサ材料に対する混合比の変動作用を示す。
図１９と図２０とは、それぞれ図１４と図１５とに対応
し、第２のセンサ材料の濃度の２０％のピーク対ピーク
変動によって作用される態様を示す。結論は、第２のセ
ンサ材料が蛍光強度の増加を示す場合と同じである。
【００４７】図２１の（Ａ１）及び（Ｂ１）に好気性試
料バイアルに対する２種類の生長曲線を示す。（Ａ１）
に示す曲線は二酸化炭素を強く生成する場合に対応し、
（Ｂ１）に示す曲線はそれが弱い場合に対応する。図２
１の（Ａ２）及び（Ｂ２）には、それぞれ（Ａ１）と
（Ｂ１）とに対応する生長曲線の１次導関数を示す。種
々の生物は、微生物識別を推定するために使用しうる種
々のパターンを生成しうる。図２２は、識別アルゴリズ
ムを実行するために特徴として抽出しうる１次導関数プ
ロットの可能パラメータを示す。
料バイアルに対する２種類の生長曲線を示す。（Ａ１）
に示す曲線は二酸化炭素を強く生成する場合に対応し、
（Ｂ１）に示す曲線はそれが弱い場合に対応する。図２
１の（Ａ２）及び（Ｂ２）には、それぞれ（Ａ１）と
（Ｂ１）とに対応する生長曲線の１次導関数を示す。種
々の生物は、微生物識別を推定するために使用しうる種
々のパターンを生成しうる。図２２は、識別アルゴリズ
ムを実行するために特徴として抽出しうる１次導関数プ
ロットの可能パラメータを示す。
【００４８】前述のように、蛍光分析は光電流のＡＣ成
分およびＤＣ成分を測定し、かつ蛍光変調度に対応する
ＡＣ／ＤＣ比を計算することによって実行することがで
きる。時間分解蛍光分析のその他の方法を適用すること
も可能である。
分およびＤＣ成分を測定し、かつ蛍光変調度に対応する
ＡＣ／ＤＣ比を計算することによって実行することがで
きる。時間分解蛍光分析のその他の方法を適用すること
も可能である。
【００４９】第１の変調周波数を用いて蛍光変調を測定
し、同じ手順を繰り返し、かつ別の変調周波数あるいは
その他の変調周波数を適用することにより本発明の別の
変更を行うことが可能である。種々の周波数において得
られたデータを分析することにより、たとえ第１と第２
の化学的パラメータの変動が同時に起ったとしてもこれ
らのパラメータの変動を分離することができる。第１と
第２の化学的パラメータの変動による作用を分離するこ
とによって、異なる種は２個の化学的パラメータに関し
て異なる時間パターンを発生するので、微生物を識別す
ることができる。
し、同じ手順を繰り返し、かつ別の変調周波数あるいは
その他の変調周波数を適用することにより本発明の別の
変更を行うことが可能である。種々の周波数において得
られたデータを分析することにより、たとえ第１と第２
の化学的パラメータの変動が同時に起ったとしてもこれ
らのパラメータの変動を分離することができる。第１と
第２の化学的パラメータの変動による作用を分離するこ
とによって、異なる種は２個の化学的パラメータに関し
て異なる時間パターンを発生するので、微生物を識別す
ることができる。
【００５０】要約すれば、本発明による光学的血液培養
センサは、励起光源の強度、光検出器の感度、光学フィ
ルタ透過性およびバイアルの形状における変動による影
響を消去する。さらに、２個のセンサの一定混合比を保
つ必要性は極めて低い。
センサは、励起光源の強度、光検出器の感度、光学フィ
ルタ透過性およびバイアルの形状における変動による影
響を消去する。さらに、２個のセンサの一定混合比を保
つ必要性は極めて低い。
【００５１】前述の実施形態は、本発明の原理と概念と
を実施する装置および方法を単に例示するものであるこ
とを理解すべきである。勿論、前述した装置や方法に対
してその他の適当な変更や修正を行うことができ、しか
も本発明の範囲に入る。
を実施する装置および方法を単に例示するものであるこ
とを理解すべきである。勿論、前述した装置や方法に対
してその他の適当な変更や修正を行うことができ、しか
も本発明の範囲に入る。
【図１】本発明による光学式血液培養センサ装置の概略
図。
図。
【図２】好気性バイアルにおける第１のセンサ材料に対
する周波数と寿命の積ωτ対時間を示すプロットをした
図。
する周波数と寿命の積ωτ対時間を示すプロットをした
図。
【図３】強力に二酸化炭素を生成する微生物に対する第
２のセンサ材料の蛍光強度対時間を示すプロットをした
図。
２のセンサ材料の蛍光強度対時間を示すプロットをした
図。
【図４】図２および図３に示す個々のセンサ信号に基づ
く、組み合わされた蛍光放射の変調度ＡＣ／ＤＣ対時間
を示すプロットをした図。
く、組み合わされた蛍光放射の変調度ＡＣ／ＤＣ対時間
を示すプロットをした図。
【図５】好気性バイアルにおける第１のセンサ材料に対
する周波数と寿命の積ωτ対時間を示すプロットをした
図。
する周波数と寿命の積ωτ対時間を示すプロットをした
図。
【図６】二酸化炭素生成の弱い微生物に対する第２のセ
ンサ材料の蛍光強度対時間を示すプロットをした図。
ンサ材料の蛍光強度対時間を示すプロットをした図。
【図７】図５および図６に示す個々のセンサ信号に基づ
く、組み合わされた蛍光放射の変調度ＡＣ／ＤＣ対時間
を示すプロットをした図。
く、組み合わされた蛍光放射の変調度ＡＣ／ＤＣ対時間
を示すプロットをした図。
【図８】嫌気性バイアルの第１のセンサ材料に対する周
波数と寿命の積ωτ対時間を示すプロットをした図。
波数と寿命の積ωτ対時間を示すプロットをした図。
【図９】強力に二酸化炭素を生成する微生物に対する第
２のセンサ材料の蛍光強度対時間を示すプロットをした
図。
２のセンサ材料の蛍光強度対時間を示すプロットをした
図。
【図１０】図８および図９に示す個々のセンサ信号に基
づく、組み合わされた蛍光放射の変調度ＡＣ／ＤＣ対時
間を示すプロットをした図。
づく、組み合わされた蛍光放射の変調度ＡＣ／ＤＣ対時
間を示すプロットをした図。
【図１１】第２のセンサ材料に対して極めて低い濃度を
想定した、組み合わされた蛍光放射の変調度ＡＣ／ＤＣ
対時間を示すプロットをした図。
想定した、組み合わされた蛍光放射の変調度ＡＣ／ＤＣ
対時間を示すプロットをした図。
【図１２】第２のセンサ材料に対して最適濃度を想定し
た、組み合わされた蛍光放射の変調度ＡＣ／ＤＣ対時間
を示すプロットをした図。
た、組み合わされた蛍光放射の変調度ＡＣ／ＤＣ対時間
を示すプロットをした図。
【図１３】第２のセンサ材料に対して極めて高い濃度を
想定した、組み合わされた蛍光放射の変調度ＡＣ／ＤＣ
対時間を示すプロットをした図。
想定した、組み合わされた蛍光放射の変調度ＡＣ／ＤＣ
対時間を示すプロットをした図。
【図１４】第２のセンサ材料濃度における２０％のピー
ク対ピーク変動によって起因した微生物生長曲線に対す
る作用を示すプロットをした図。
ク対ピーク変動によって起因した微生物生長曲線に対す
る作用を示すプロットをした図。
【図１５】第２のセンサ材料濃度における２０％のピー
ク対ピーク変動を想定した、測定された変調度ＡＣ／Ｄ
Ｃの％表示の相対エラーを示すプロットをした図。
ク対ピーク変動を想定した、測定された変調度ＡＣ／Ｄ
Ｃの％表示の相対エラーを示すプロットをした図。
【図１６】二酸化炭素の生成に応答して蛍光強度が低下
する場合の第２のセンサ材料の極めて低い濃度を想定し
た、組み合わせた蛍光放射の変調度ＡＣ／ＤＣ対時間を
示すプロットをした図。
する場合の第２のセンサ材料の極めて低い濃度を想定し
た、組み合わせた蛍光放射の変調度ＡＣ／ＤＣ対時間を
示すプロットをした図。
【図１７】二酸化炭素の生成に応答して蛍光強度が低下
する場合の第２のセンサ材料の最適濃度を想定した、組
み合わせた蛍光放射の変調度ＡＣ／ＤＣ対時間を示すプ
ロットをした図。
する場合の第２のセンサ材料の最適濃度を想定した、組
み合わせた蛍光放射の変調度ＡＣ／ＤＣ対時間を示すプ
ロットをした図。
【図１８】二酸化炭素の生成に応答して蛍光強度が低下
する場合の第２のセンサ材料の極めて高い濃度を想定し
た、組み合わせた蛍光放射の変調度ＡＣ／ＤＣ対時間を
示すプロットをした図。
する場合の第２のセンサ材料の極めて高い濃度を想定し
た、組み合わせた蛍光放射の変調度ＡＣ／ＤＣ対時間を
示すプロットをした図。
【図１９】二酸化炭素生成に応答して蛍光強度が低下す
る第２のセンサ材料を想定した、第２のセンサ材料濃度
の２０％ピーク対ピーク変動によって起因する微生物生
長曲線に対する作用を示すプロットをした図。
る第２のセンサ材料を想定した、第２のセンサ材料濃度
の２０％ピーク対ピーク変動によって起因する微生物生
長曲線に対する作用を示すプロットをした図。
【図２０】第２のセンサ材料濃度の２０％のピーク対ピ
ーク変動を想定し、かつ二酸化炭素の生成に応答して蛍
光強度が低下する第２のセンサ材料を想定した、測定さ
れた変調度ＡＣ／ＤＣの％表示の相対エラーを示すプロ
ットをした図。
ーク変動を想定し、かつ二酸化炭素の生成に応答して蛍
光強度が低下する第２のセンサ材料を想定した、測定さ
れた変調度ＡＣ／ＤＣの％表示の相対エラーを示すプロ
ットをした図。
【図２１】（Ａ１）に示す曲線が二酸化炭素を強く生成
するものに対応し、（Ｂ１）に示す曲線が二酸化炭素生
成の弱いものに対応する、好気性試料バイアルに対する
２種類の生長曲線と、（Ａ２）と（Ｂ２）とはそれぞれ
（Ａ１）と（Ｂ１）とに対応してそれらの１次導関数を
示す図。
するものに対応し、（Ｂ１）に示す曲線が二酸化炭素生
成の弱いものに対応する、好気性試料バイアルに対する
２種類の生長曲線と、（Ａ２）と（Ｂ２）とはそれぞれ
（Ａ１）と（Ｂ１）とに対応してそれらの１次導関数を
示す図。
【図２２】識別アルゴリズムを実行するために特徴とし
て抽出しうる１次導関数プロットの可能パラメータを示
す図。
て抽出しうる１次導関数プロットの可能パラメータを示
す図。
１：容器 ２：キャップ ３：化学的センサ材料の混合物 ４：試料と培養媒体の混合物 ５：励起光源 ６：信号源 ７：放射フィルタ ８：光検出器 ９、１７：パワースプリッタ １１：コンピュータ １０、１８：低域通過フィルタ １２、１９：帯域通過フィルタ １３、２０：高周波電圧計 １４：ディスプレイ １６：光源モニタフォトダイオード
Claims (10)
- 【請求項１】 培養媒体と、血液の試料と、ある濃度の
ガスを有する頭隙とを含む容器と、 強度変調された光で照射されるとき前記容器内の微生物
の生長を検出するために前記容器に入れた化学的に感応
する複合材料であって、第１の蛍光材料と第２の蛍光材
料とからなる化学的に感応する複合材料と、を備え、 前記第１の蛍光材料が、前記ガスの第１の化学的パラメ
ータによって左右される蛍光減衰時間を示し、 前記第２の蛍光材料が、前記ガスの第２の化学的パラメ
ータによって左右される蛍光強度を示し、且つ前記第１
の蛍光材料の蛍光減衰時間より少なくとも１オーダの大
きさ短い蛍光減衰時間を有し、 前記の化学的に感応する複合材料から放射された蛍光を
検出し分析する手段と、 第１と第２の化学的パラメータの変化に応答して分析さ
れた蛍光の変化に基づき前記容器において微生物の生長
が行われていることを決定する手段と、を更に備える微
生物の生長を検出する装置。 - 【請求項２】 前記ガスの前記第１の化学的パラメータ
が酸素濃度であり、前記ガスの前記第２の化学的パラメ
ータが二酸化炭素の濃度である、請求項１記載の装置。 - 【請求項３】 前記強度変調された光が周期的に変調さ
れる、請求項１記載の装置。 - 【請求項４】 前記強度変調された光が正弦波変調され
る、請求項１記載の装置。 - 【請求項５】 前記強度変調された光が方形波変調され
る、請求項１記載の装置。 - 【請求項６】 前記強度変調された光が周期的にパルス
化される、請求項１記載の装置。 - 【請求項７】 第１の蛍光材料が、０．１〜１０００μ
ｓｅｃの範囲の蛍光減衰時間を有している、請求項１に
記載の装置。 - 【請求項８】 前記第１の蛍光材料が、１〜１００ｎｓ
ｅｃの範囲の蛍光減衰時間を有している、請求項１記載
の装置。 - 【請求項９】 化学的に感応する複合材料から放射した
蛍光を検出し分析する前記手段が、時間分解蛍光分析を
実行する、請求項１記載の装置。 - 【請求項１０】 時間分解蛍光分析が、２つ以上の変調
周波数で実行される、請求項１記載の装置。
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|---|---|---|---|
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|---|---|
| JPH0862138A true JPH0862138A (ja) | 1996-03-08 |
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|---|---|
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- 1995-08-08 EP EP95305527A patent/EP0697460B1/en not_active Expired - Lifetime
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