JPH09508536A - コンパクトな血液培養装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、複数の血液培養容器（２０）内の生物学的活性を検知するための装置（１）を記載している。これらの容器は、中心軸線を中心に回転せしめられるターンテーブル上に同心列（３６，３７，３８）に配列された複数のウエル（３５）内に配置される。各ウエルは、基部を下にして挿入された複数の密閉可能な容器のうちの１つを収容し且つ保持するように設計されており、各容器は、その中の微生物を検知するための光学的な検知手段と、容器を特定するために取り付けられたバーコードパターンと、を有する。各ウエルは、センサーステーションが各容器内の蛍光化学センサ（２７）を監視して、容器内に微生物の成長が生じているか否かを測定するのを可能にするために基部（４０）に孔（３９）を有する。各容器をターンテーブル上のウエル内に挿入する前に、容器内に培養基と血液試料とが導入され且つ容器を特定するためにバーコードが走査される。容器がターンテーブル上で回転せしめられると、これらの容器は、試料内に微生物が存在するときに種々の代謝変化、物理学的変化及び化学的変化を起こさせるような条件にさらされる。この装置はまたドアをも有し、全ての容器に同時にアクセスできるターンテーブルを、ドアを開いて装置の前面から装荷及び取り外しできる。

Description

【発明の詳細な説明】 コンパクトな血液培養装置 １．発明の分野 本発明は、血液のような試料内の生物学的活性を検知するための非侵入型の装置 に関する。この装置は、複数の密閉可能な容器を収容し、保持し且つ回転させる ための複数の同心状のウエルを有するターンテーブルを含んでいる。容器がター ンテーブル上で回転されると、これらの容器が、種々の代謝変化、物理学的な変 化及び化学的変化が試料内の微生物の存在下で起こるのを可能にする条件にさら され且つ試料内での微生物の成長を監視する１つ以上のセンサーステーションに よって回転せしめられる。 ２．背景技術の説明 患者の体液内における微生物のような生物学的に活性な物質の存在は、一般的 に、血液培養容器を使用して検査される。少量の血液がゴム製の封止隔膜を介し て培養基を含む殺菌された容器内に注入され、この容器は、次いで、３７°Ｃに て培養され、微生物の成長が監視される。微生物の存在を検知するために使用さ れる技術のうちの一つとして、目視による検査がある。一般的に、目視による検 査は、血液と培養基との懸濁液の濁り又は結果として起こる色の変化を監視する ことを含む。器械を使用する公知の方法は、培養ボトル内における、微生物の成 長による代謝副産物である二酸化炭素成分の変化を検知する。二酸化炭素成分の 監視は、二酸化炭素スペクトル線における放射化学吸収又は赤外線吸収のような 当該技術分野において確立された方法によって行うことができる。今日までは、 これらの方法は侵入による行程を必要とし、これは、異なる容器間での相互汚染 という公知の問題を生じる。正及び／又は負の圧力変化を監視することによって 密閉可能な容器内での微生物の成長を検知することも提案されている。 最近、容器の内側に配設された化学センサを含む非侵入方法が開発された。こ れらのセンサは、二酸化炭素濃度の変化に応答してその色及び蛍光強度が変わる 。公知の自動化された非侵入型の血液培養装置においては、独立した光源、スペ クトルによる励起／放射フィルタ、及び光検知器が、各容器に隣接して配置され ている。このことにより、一つの容器から次の容器に移る際にステーションの感 度 変化が生じる。従って、このような装置を作動させるためには、広範囲に亙り且 つ時間がかかる校正行程が必要とされる。更に、個々の光源及び検知器を装置の 残りの部分に接続するために可撓性の電気ケーブルが必要とされる。たくさんの 光源、典型的には一つの装置に対して２４０個以上の光源を備えている場合には 、個々の光源が故障し始めると、これらのメンテナンスは極めて繁雑で且つ費用 がかかる。 公知の色の変化による又は蛍光による装置においては、発光ダイオード（ＬＥ Ｄ）が個々の光源として使用される。これらの光源は比較的低い光学的出力を有 するだけである。従って、容器のセンサによる発光を監視するためには、高い光 度検知感度が必要とされる。このことは、各光検知器に対して付加的で且つより 複雑な前段電子部品が必要となり、製品のコストが高くなる。装置のコスト及び 複雑さを低減するために、各装置センサの出力光を集中光検知器に給送する光フ ァイバを各容器に使用することが提案された。この方法の不利な点は、装置内に 異なる長さの比較的長いファイバをたくさん配置する必要があることである。 光学的検知手段及びバーコードを有する各密閉可能なガラス製の容器内に培養 基と血液試料とを導入することもまた提案されてきた。培養装置内で回転するド ラム上にたくさんの数のこれらの容器が径方向に配列され、ドラムが回転する間 に個々の容器がセンサーステーション上を通り過ぎるようにドラムから所定の距 離のところで装置にセンサーステーションが取り付けられる。このタイプの装置 においては、各容器の内側底部が蛍光化学センサによって覆われ、各容器の一方 の側面に直線状のバーコードが取り付けられる。これらの容器は、次いで、各容 器の首部をドラムの軸の方向に向けられ、全ての容器がディスク状の部分上にグ ループ化して配置され、走査のためにバーコードラベルに接近できるように、各 容器は部分的にのみドラム内に到達するように、培養装置内の回転ドラム上に径 方向に配列される。 しかしながら、この装置を装荷したり取り外したりするためには、ユーザーは 各容器の基部を把持し首部を下にしてドラムへと送り込まなければならない。公 知の自動化された非侵入型の血液培養装置においては、容器は、通常は、直立す る向きにして自動化された血液培養装置へと送られ、従って、各容器は装荷され る前に２回把持されなければならない。各容器を２回把持して首部を下にしてド ラム内に装荷しなければならないことは、付加的な動作を必要とする。微生物学 の労働者は容器を首部で把持することに慣らされているので、血液培養容器を首 を下にして装置内へ送り込む通常の状況を克服する必要がある。更に、容器は一 時に装置内に装荷しなければならず、このこともまた極めて時間がかかる。最後 に、ドラムが容器の装荷及び取り外しのために停止すると、容器の一部のみが一 時にアクセス可能である。 発明の概要 本発明は、上記の問題点を解決するものであり、簡素で極めて低コストで製造 することができる、たくさんの血液培養容器内の生物学的物質を検知するための コンパクトな血液培養装置である。この装置は、中心軸線を中心とした同心円内 に配置された複数のウエルを有するターンテーブルであって、各ウエルが、基部 を下にして挿入された複数の密閉可能な容器のうちの一つを収容するようになさ れたターンテーブルを使用している。 本発明に従って、各容器は、微生物と試料を特定するためのバーコードパター ンとを検知するための光学的検知装置を含んでいる。各容器をターンテーブル上 のウエル内に挿入する前に、培養基と血液試料とが容器内に導入され、バーコー ドが走査されて容器が特定される。次いで、容器がターンテーブル上で回転され ると、これらの容器は、試料内に微生物が存在する場合に起こる代謝変化、物理 学的変化及び化学的変化を起し得る条件にさらされ且つ容器内の光学的検知手段 を監視する１以上のセンサステーションによって回転されて、容器内において微 生物の成長が起こっているか否かが判断される。 このような装置は、一つの容器から次の容器に移る際における装置の感度の変 動が低く、移動するラック上に電子若しくは光電子部品、電気ケーブル、又は光 ファイバを必要としない。これらのいくつかの利点の結果として、作動中におけ る長時間の信頼性が提供される。更に、本発明は、作業者が装荷又は取り外しの 際に各容器を首部によって把持することを許容し、装荷又は取り外しの際にたく さんの容器に同時にアクセスすることができ、現存の血液培養装置と比較すると 、高さが増加することなく足跡をより小さくすることができる。 本発明の以上の及びこの他の利点は、添付図面と関連した以下の詳細な説明に よって明らかとなるであろう。 図面の説明 第１図は、本発明による微生物の検知のためのコンパクトな血液培養装置の斜 視図であり、 第２図は、第１図に示された装置において使用されている密閉可能な容器の斜 視図であり、 第３図は、第１図に示された装置の断面図であり、 第４図は、第３図に示された装置におけるターンテーブルの平面図であり、 第５図は、本発明による装置において使用するための別のターンテーブルの斜 視図である。 詳細な説明 本発明の原理及び概念を実施化したコンパクトな血液培養装置１の斜視図が第 １図に示されている。第２図に示されたものと類似の複数の容器２０が装置に包 囲されており且つ装置の前面に設けられたヒンジ付きのドア２によって、試験中 において外界及び雰囲気の光から保護されている。ドア２が閉止位置にあるとき に、微生物の代謝に導く温度で容器を培養するために、加熱装置（図示せず）が 装置に設けられている。 第１図における装置の前面には、装置の作動状態を指示するためにディスプレ イ３が設けられており、制御パネル４が、手動によって試験し、装置１をオン及 びオフし、及び装置１の動作全体を制御するために、複数のスイッチを提供する 。装置１の前面には、データ及びプログラムを装置１内へ装荷し或は装置１から 取り外すために、一般的なコンピュータディスクドライブ５が設けられており、 また、装置１の前面には、装置１に装荷されつつある各容器２０上のバーコード を走査して各容器２０を特定するためにバーコードリーダー６が設けられている 。 本発明と共に使用するための好ましい容器２０の斜視図が第２図に示されてい る。容器２０は、首部２１と基部２２とを含み、首部２１は、基部２２よりも直 径が小さい。キャップ２３は、首部２１の上方開口端部を密閉し且つ針が容器２ ０に挿入されて容器２０内に流体試料を注入し、次いで、針が引き抜かれたとき に容器２０の開口端部を密閉するのを可能にする隔膜２４を含んでいる。容器２ ０は、容器２０が培養され且つ撹拌されたときに容器２０内に注入された流体内 に存在するかもしれない微生物の成長を励起する成長培養基／血液混合物２６を 含むものとして示されている。更に、各容器２０が側壁２９の外側に別個で且つ 明確なバーコードラベル２５を含んでいて、各容器の効率的な追跡と報告間違い を最少にすることが好ましい。 ここに記載されている実施形態においては、蛍光化学センサ２７が基部２２の 底部に取り付けられていて、容器２０内の酸素又はＣＯ₂のような気体の濃度又 はｐＨのようなパラメータを試料内に侵入せずに監視することができる。隔膜２ ４を介して容器２０内に注入された流体試料内の微生物が成長培養基／血液混合 物２６内で成長すると、微生物代謝によってＣＯ₂が発生する。従って、容器２ ０内のＣＯ₂がセンサ２７によって検知されて、試料と共に容器内に注入された かもしれない抗生物質又は薬剤を吸収するための任意的な合成媒基２８を含んで いる。 各容器２０内に注入される流体試料が血液である場合には、本発明による装置 は、定期的に且つ同時に容器を撹はんし且つ培養する非侵入型の血液培養システ ムを提供する。各容器２０は、容器２０内の血液培養を連続的に監視する蛍光化 学センサ２７を含んでいるので、以下に記載する装置に基づいた血液培養システ ムは、各容器２０内の微生物の成長の最も早期の検知を提供する。更に、このシ ステムは、連続して記憶され且つ分析することができる各容器２０内の血液培養 内の微生物の成長に関する定期的なデータの連続的な供給源を提供する。従って 、本装置は、各容器内の微生物の成長のための理想的な環境を提供するために、 閉塞された環境内にある容器の全てを同時に撹拌及び培養することができる。 第３図は、第１図に示した装置の断面図であり、ターンテーブル３０が示され ており、当該ターンテーブルの前方からアクセス可能な複数のウエル３５を含ん でいる。第４図に示すように、３つの同心円３６，３７，３８内に複数のウエル ３５が配列されており、各ウエル３５は、容器の基部２０を最初に収容するよう な形状になされている。各ウエル３５はまた、目で確認しながらターンテーブル ３０の後方から各蛍光化学センサ２７にアクセスできるように基部４０に孔３９ を備えている。ターンテーブル３０はシャフト３１に取り付けられており、シャ フト３１は、装置１内の取り付けプレート４５上に取り付けられた支持アセンブ リ３２内で回転でき且つ容器２０がその首部２１が装置１のドア２の方を向き且 つ水平面から離れるように配向されるように傾けられている。このような構造に おいては、ターンテーブル３０が回転するときに、重力が培養基／血液混合物２ ６を効率良く撹拌する。ターンテーブル３０はまた、第３図に示された培養装置 ３４内で、容器２０内の微生物の成長を促進するように配置されている。もちろ ん、本発明は、第３図にしめされた配置の装置に限定されるわけではない。 第４図に示すように、ターンテーブル３０の回転は、駆動ホイール４３によっ て外周３３がターンテーブル３０に結合されているモーター４２によってなされ る。もちろん、第３図及び第４図に示された構造は単なる例示であり、ターンテ ーブル３０を回転させるための他の手段も使用することができ、これも本発明の 範囲に含まれる。 装置１内の取り付けプレート４５には複数のセンサーステーション４１が固定 されており、これらのセンサーステーションは、ターンテーブルの回転中に容器 ２０を保持している個々のウエル２５がセンサーステーション４１上を通過する ようなターンテーブル３０からの距離のところに固定されていて、その結果、各 蛍光化学センサ２７がターンテーブル３０の後方から孔３９を介して視認するこ とができる。図３に示した好ましい実施形態においては、少なくとも３つのセン サーステーション４１が使用されており、１つのセンサーステーション４１が同 心円３６，３７又は３８内にある各容器２０を試験して、その円内にある容器２ ０がセンサーステーション４１の上を通過するときに、１種類以上の気体の濃度 又はｐＨのようなパラメータを測定する。各センサーステーション４１は、光を 発し且つ各容器２０内の蛍光化学センサ２７に向けて孔３９からウエル３５内へ 光を導く光源を含むのが好ましい。センサ２７は、次いで、センサ２７によって 検知されるＣＯ₂、酸素又はその他の気体の量又はｐＨ値に依存する光の量の違 いを発する。例えば、容器２０内の気体又はｐＨが増加すればする程、センサ２ ７からより多くの光が発せられる。放射された光は、次いで、センサーステーシ ョン４１によって受け取られ、センサーステーション４１は、次いで、各容器２ ０ 内の微生物のような生物学的に活性な物質の有無に関する信号データを図１に示 されたディスプレイ３及びデスクドライブ５に送る。容器２０内の気体を監視す るためには、他の非侵入型の手段、例えば散乱光子侵入（ＳＰＭ）技術を使用す ることができるので、蛍光化学センサの使用は、本発明の実施に必要とされない ことは理解されるべきである。更に、２つ以上の検知原理を同時に適用すること もでき、各同心円３６，３７，３８に対してより多くのセンサーステーション４ １を必要とするかもしれない。ターンテーブル３０は、電子又は光電子要素を含 んでおらず、可撓性の電気ケーブル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、現存の血液培養装置と比較して低コストで製造することがで きる。ターンテーブルという概念はまた、高密度の装荷をも可能にする。 図４は、装置１において使用するための好ましいターンテーブル３０の平面図 であり、２４個のウエル３５を含む外側同心円３６、１８個のウエルを含む中間 の同心円、及び１１個のウエル３５を含む内側の同心円３８を示している。各同 心円３６，３７及び３８内の１つのウエル４６、４７及び４８は、各々、底部に 校正部材を含む培養バイアル又は容器５０のために割り当てられており、この校 正部材は、同心円３６、３７又は３８に割り当てられたセンサーステーション４ １を校正するために使用される。従って、ターンテーブル３０は、一杯に装荷さ れると、５０個の容器２０と３つの培養容器５０とを保持する。もちろん、ウエ ル３５の他の配列及び数を使用することもでき、それも本発明の範囲に包含され る。例えば、図５には別の形態のターンテーブル１００が示されており、このタ ーンテーブルは、平面よりもむしろ凹状であり、回転されると、各容器２０内に 付加的な撹拌を提供する。 上記したように、ターンテーブル３０は、停止することなく回転され、蛍光化 学センサ２７は、１以上のセンサーステーション４１によって回転されると、“ 進行中であること（ｏｎ ｔｈｅ ｆｌｙ）”が読み取られる。しかしながら、 センサーステーション４１において蛍光化学センサ２７を読み取るときにターン テーブル３０を停止させることも本発明の範囲内である。 本発明はまた、容器が底部を把持し且つ首部を下にして装置内へ送り込まなけ ればならないときに生じる人間と機械との間の干渉という問題を解決し且つ装荷 及び取り出しの際に５０個の容器全てに対する同時アクセスを提供する。本発明 による装置はまた、作動中に決してさかさまの向きにならないという利点を有す る。このことは、隔膜２４内における漏れの可能性に鑑みると、極めて重要な安 全性である。更に、本発明による装置は、内部コンピュータを備えるか外部コン ピュータに接続することができる。 既に述べたように、ターンテーブル３０は、電子又は光電子要素を含んでおら ず且つ電気ケーブル又は光ファイバを収容しない。このことにより、全ての化学 センサ２７が読み取られた後に、装荷したターンテーブルを取り外すことができ る。装置から取り外されたターンテーブルは、次いで、ゆっくりと回転している シャフト上の簡単な培養器内に貯蔵することができる。とかくするうちに、他の 容器２０が装荷された一連の付加的なターンテーブル３０を装置内に挿入して読 み取ることができる。この付加的な機能により、もし必要とされる場合には、最 小のコストで装置の一定時間内に処理される有効処理量の増大が十分に可能とな る。取り外し及び再挿入を容易にするために、ターンテーブル３０に図３に示す ように迅速取り外し装置４９が備えられている。 本発明の付加的な迅速取り外し装置は、特に、通常は小容量で低コストの装置 のみを必要とする遠隔地の病院にとって有利である。しかしながら、試料の数が 季節に関係して増加した場合には、特定の状況に応じて容量を拡張することがで きる。この付加的な装置もまた、微生物の存在を検知するのに有利であるかもし れない。この場合には、読み取りの頻度は、血液培養と比較してはるかに低い。 従って、読み取りのために一日に１回又は２回、各ターンテーブルを装置内に挿 入することは許容可能であることがわかる。 上記の説明において、上記した実施形態は、本発明を実施するための好ましい 装置の単なる例示であり、これらの実施形態に他の適当な変形及び変更を施すこ とができ、これらも本発明の範囲に含まれることは理解されるべきである。

───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】 る。この装置はまたドアをも有し、全ての容器に同時に アクセスできるターンテーブルを、ドアを開いて装置の 前面から装荷及び取り外しできる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．コンパクトな血液培養装置であって、 軸線を中心に回転可能であり、複数の容器を受け入れるために、頂面に複数の ウエルを有するターンテーブルと、 前記ターンテーブルを前記軸線を中心に回転させるための機構と、 前記ターンテーブルが前記軸線を中心に回転されたときに、各容器内の微生物 の成長を検知するための少なくとも１つのセンサーステーションと、 を含む装置。 ２．前記ターンテーブルが、前記ウエルからなる複数の同心円列を含み、 同同心円列の各々は、前記１つの列内の複数の容器の各々が前記少なくとも１ つのセンサーステーションを通過するときに、前記１つの列内に含まれる前記複 数の容器内の微生物の成長を検知するために、前記少なくとも１つのセンサース テーションと対応している、請求項１に記載の血液培養装置。 ３．前記複数の容器の各々が基部と首部とを含み、同基部が、前記ターンテー ブルの前記頂面に設けられた前記ウエルのうちの１つに収容される、請求項１に 記載の血液培養装置。 ４．前記ターンテーブルが、同ターンテーブルの外周に取り付けられたモータ ーによって回転せしめられる、請求項１に記載の血液培養装置。 ５．前記複数のウエルのうちの１つが、前記センサーステーションを校正する ための校正容器を含む、請求項１に記載の血液培養装置。 ６．前記ターンテーブルが、迅速取り外し装置を使用して前記軸線上に取り付 けられており、同迅速取り外し装置は、前記ターンテーブルが前記装置から取り 外され且つ別のターンテーブルと交換できるのを可能にする、請求項１に記載の 血液培養装置。 ７．前記ターンテーブルの回転が前記機構によって定期的に停止せしめられ、 その結果、各容器が少なくとも１つのセンサーステーションに位置決めされて、 前記容器内の微生物の成長が検知される、請求項１に記載の検知培養装置。 ８．前記ターンテーブルが前記回転させるための機構によって前記軸線を中心 に回転せしめられるときに、各容器が、少なくとも１つのセンサーステーション を通過して、同容器内の微生物の成長が検知される、請求項１に記載の血液培養 装置。 ９．前記複数のウエルの各々が、前記ターンテーブルの底部を貫通している孔 を有して、前記少なくとも１つのセンサーステーションによる前記容器への視認 可能なアクセスを提供する、請求項１に記載の血液培養装置。