JPS60227695A - 生物活性因子を検出するための装置および方法 - Google Patents

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】 本発明は一般に生物活性を検出するだめの方法および装
部に関する。より詳細には本発明は微生物などの存在が
疑われる試料を特定容器中で培養し、容器のヘッドスＲ
−スガスの試料を容器の外にある試料セル中で赤外線分
析することにより迅速分析する方法に関する。

たとえば細菌が炭素源（たとえばグルコース）を含む適
切な培地中で培養される場合、炭素源は細菌の増殖およ
び代謝に際して分解されてＣ０２を生成する。

多くの分野の試みにおいて、物質が生物活性をもつ因子
、たとえば細菌などによって汚染されているか否かを判
定しうろことは重要である。このような分野は医療の分
野、良品加工工業、医薬品工業、化粧品工業および公衆
衛生の分野である。

生物活性の存在につき試験すべき材料の試料を−ｓ　）
　ＩＪ皿に入れた半固体栄養培地に乗せ、存在する場合
には生じる微生物の増殖を視覚的に観察することが、長
い間標準的に行われてきた方法であった。同様な方法は
、疑わしい材料と共に液体栄養培地を含む滅菌したバイ
アルまたはびんをインキユベートシ、この場合も次いで
増＠を視覚的に検出するものである。このような方法は
緩慢でかつ労力を要するだけでなく、これらは個々の観
察者の主観的判定に依存しているため肖られる結果は均
一な信頼性をもつものではない。

試験すべき試料を放射性同位元素で標識した培地を含む
閉鎖容器中でインキュイードし２次いで培地上方の容器
内大気を監視することによシ放射性ガスが産生されたか
否かを判定する細菌検出法も開発された。このようなシ
ステムは米国特許第３、６７６．６７９号および第３．
９３５．０７３号明細書に示されている。このようなシ
ステムは迅速であり信頼性があるが、主として放射性物
質を用いることにより生じる多数の欠点をもつ。放射性
同位元素で標識された物質は高価であり、かつ保存。

使用および廃棄に際して特別な取扱いを必要とする。さ
らにこのようなシステムを使用する際に遭遇する放射能
の水準はきわめて低いものであるが。

使用者は放射能に対する個人的恐怖によりためらうであ
ろう。

放射能を全く使用する必要のないシステムが報告されて
いる。米国特許第４．１８２．６５６号明細書には、安
定々Ｃ−１，３を多量゛に含む基質の使用に基づく生物
活性原因因子の検出法が記載されている。この方法では
検出システムにおける放射性同位元素の必要性は除かれ
るが、Ｃ−１３を多量に含む栄養素はそれらの放射性標
識された対応物質よりも入手し難く、か々り高価である
。１３ＣＯ２は最も一般的な同位元素の形の二酸化炭素
である１２ＣＯ２とほとんど等しい分子特性をもつため
、また１３Ｃは環境中の全炭素の１％以上を占めるため
、１３Ｃ二酸化炭素を優先的に検出し１周囲の二酸化炭
素を無視するためには特別な注意を払わなければならな
い。安定り位元素の相対量の変化を検出するためには質
量分析が一般に用いられ、上記特許の開発にも採用され
ている。質量分析は比較的複雑な高真空の装置を必要と
するため、一般の微生物学研究室で用いるのに適した検
出手段ではない。

米国特許第４．０７３．６９１号明細書には、密閉した
バイアル系に含まれる液体増殖培地の上方に存在するガ
スの性質における何らかの変化を検出することによシ生
物活性原因因子を検出するだめの、放射分析法でない手
段が示されている。ガスの特性の変化はバイアルが細菌
の増殖を助成する条件下に置かれる前後に行ったバイア
ル測定に際して存在する、不活性参照ガスに対する選ば
れた物質の比率を測定することによって判定される。

比較の測定のだめ不活性参照ガスを含有させるには検出
システムが代謝の結果放出されたＣＯ２に対しても不活
性の参照ガスに対しても反応性でなければならず、これ
はこのような測定に必要な装置を複雑にする。このよう
なシステムに用いられる培養ガス中に存在する不活性ガ
スの濃度は既知であシかつ培養ガスのロット毎に再現性
のあるものでなければならず、これにより検出システム
全体がさらに複雑になる。

代謝により産生される少量のガスを検出するためには放
射性同位元素の使用もしくは安定同位元素の使用、また
は不活性参照ガスの使用が一般に必要であると考えられ
てきた。細菌の代謝により産生される各種のガスのうち
二酸化炭素は細菌、酵母その他の原始生物の各種の属に
より最も一般的に産生されるガスである。従って細菌な
どを検出するためには、栄養素に同位元素を増量もしく
は標識する必要がなく、また培養バイアルに何らかの不
活性参照ガスを添加することに依存しない。

代謝により産生される二酸化炭素の測定装置系が要求さ
れている。

従って本発明の目的は、生物活性原因因子の存否を判定
するだめの迅速法を提供するととである。

本発明の他の目的は、比較的安価な材料を比較的簡単で
直接的な計測と組合せて使用して生物活性原因因子の存
否を判定するための方法を提供することである。

本発明の他の目的は、主観的解釈にとられれずに生物活
性原因因子の存否を判定するための計測法を提供するこ
とである。

本発明の他の目的は、同位元素により増量もしくは標識
した栄養素を使用すること、捷たけ濃度差測定のだめの
参照として用いられる不活性物質を添加することが避け
られる。生物活性因子の存否を判定するだめの計測シス
テムを提供することである。

本発明のさらに他の目的は、作成された培養容器のへッ
ドスＲ−ス内二酸化炭素含量を、試験、検量線作成およ
びパージの目的で計測器に供給された外部「培養ガス」
と調和させることにより最高の検出感度を提供する、生
物活性原因因子の検出のために赤外線分析を採用した計
測システムを提供することである。

これらおよび他の本発明の目的は、下記の工程からなる
。生物活性原因因子の存在を検出するための方法を提供
することにより達成される。

無菌の非同位体系培地を入れた密封可能な無菌容器（通
常とこては“バイアル１という）を用意する。培地は既
知濃度の溶存二酸化炭素を含む。

培地上方のへッドスば一スガスは培地と平衡状態にある
二酸化炭素を含む。容器ヘッドスＲ−スの二酸化炭素濃
度と計測器試験用に供給された充填ガス中の二酸化炭素
濃度とは、一定の培地ｐＨおよび希望するインキュベー
ション温度においては実質的に等しい。各種の計測試験
機能のために供給される充填ガスをここでは「培養ガス
（ｃｕｌｔｕｒｅｇａｓ）Ｊという。

生物活性につき試験すべき物質の試料を容器に導入し、
容器を密封する。次いで容器を、導入された試料内に細
菌が存在する場合には培地中の各種炭素源の代謝によシ
二酸化炭素ガスを産生させるのに十分な期間、正常な代
謝過程が行われる条件下に置く。

次いでバイアルのヘッドスペースガスをバイアルから取
出し、赤外線検知システムの試料室を循環サセて容器ヘ
ッドスペース内の二酸化炭素濃度を測定する。容器ヘッ
ドスペースガス中のＣＯ２濃度が充填された培養ガス中
に存在するＣＯ２濃度よりも有意に高くなったことは、
生物活性を証明するものである。それに限定されるもの
ではないが、本発明方法は医学上重要々細菌の検出に特
に利用できる。

被験試料が一定水準の代謝活性（たとえば新鮮な全面に
おける代謝活性）をバックグランドとして生じる場合に
は、培養ガスのＣＯ２濃度を血液その他の材料が添加さ
れた後生ずるインキュベーション温度において現われる
バイアルヘット９スペースガスのＣＯ２濃度と一致させ
ることができる。試料中の細菌、酵母などの存在は、次
いで培養ガスのＣＯ２濃度を調整されたこの正常水準よ
シもバイアルヘットゝスペースＣＯ□濃度が高くなるこ
とによシ検知される。

本発明には上記方法を実施するための装置も含まれる。

この装置には、生物活性につき分析すべき材料ならびに
正常な代謝過程（その結果の１つが二酸化炭素の産生で
ある）を支持しうる各棟炭素源を含む増殖培地を受容す
るために調整された容器が含まれる。この容器のヘッド
スペースガスをザンブリングするだめの手段も備えられ
ている。

一定量のガス中に存在するＣＯ２の濃度を赤外線分析に
より測定する手段も備えられている。サンプリング手段
と測定手段は空送システムにより相互に連絡している。

ヘッドスペースガスを容器からＣＯ２検出システムを経
て再び容器へと循環させるポンプ送シ手段が備えられて
いる。ガスを扱うシステムを充填培養ガスで・ξ−ジし
て循環および測定システムからの残存試料ガスを除くだ
めの手段、ならびに循環ポンプの適正な操作、適正な培
養ガス供給圧力、空気による容器ガスサンプリンダ手段
の適正な誘導、赤外線検知システムの適正な操作、およ
び培養ガスの適正なＣＯ２含量を確保するための手段も
備えられている。

この装置には、生物活性につき試験する材料の別個の試
料をそれぞれ入れた多数の試験容器を迅速にかつ順次分
析するための手段が備えられていることが好ましい。好
寸しい形態の容器においては、容器が目的に応じて設計
されたトレーにより長方形の配列で固定保持されている
。ヘッドス投−スガスサンプリング用アセンブリーを、
容器配列の列上を一方向に沿って移動させるための手段
が備えられている。トレーを長方形配列の上記第１方向
と直角な方向に沿って移動させ、ガスサンプリング手段
がトレーの各行に達するようにするための追加手段も備
えられている。ある行の列にあるすべてのバイアルにつ
いて順次容器分析が行われたのち、トレーを試験のため
次の行へ移動させる。

装置制御およびデータ処理の手段は、リードオンリーメ
モリー（ＲＯＭ）Ｋおけるプログラム記憶およびランダ
ムアクセスメモリー（ＲＡＭ）におけるデータ記憶を備
えたマイクロプロセッサ−に基づくシステムにより与え
られる。オペレーターインターフェイスｌ、まＲ８−２
３２０連続通信プロトコールによりこのシステムに接続
された標準コンピュータ一端末機により与えられる。外
部データンステムと通信するために同様なＲ３−２３２
０ポートが備えられている。

計測器のソフトウェアにより、使用者に計測器の操作パ
ラメーターを設定し、それに基づいてプラスの結果を定
める検出基準を設定し、検体容器をシステムに記録し、
被検検体についての結果の記録をめ、新たなプラスの結
果のリストをめ。

自動的プロトコールを除く検体容器の手動試験を行い、
そして使用者によるこのシステムの日常的保全を行うこ
とができる。

第１図は本発明の実施に用いられる装置を図示したもの
である。

第２図は上記の装ｂ１を構成する主な部品の略図である
。

第３図は上記の装置に用いられる空気圧移送システムの
略図である、 第４図は上記空気圧移送システムのプレフラツンユサイ
クルを表わす調時ダイヤグラムである。

第５図は上記空気圧移送システムの容器試験サブサイク
ルを表わす調時ダイヤグラムである。

第６図は装置のエレクトロニクス系統の簡略化したブロ
ック図である。

第７〜１２図のそれぞれにおいて実線で記されたプロッ
トは接種された試料９個または１０個の平均を表わし１
点線で記されたプロットは接種されていない対照血液試
料４０個の平均を表わす。

第７図は好気的に試験された、培養条件の難しい微生物
である髄膜炎菌（Ｎｅｉｅｓｅｒｉａ　ｍｅｎｉｎｇｉ
−ｔｉｄｉｓ）について行った赤外線検出試験の結果を
表わすグラフである。

第８図は好気的に試験された。培養条件の難しい微生物
であるストレプトコッカス・ニューモニア（Ｓｔｒｅｐ
ｔｏｃｏｃｃｕｓ　ｐｎｅｕｍｏｎｉａｅ）について行
った赤外線検出試験の結果を表わすグラフである、第９
図は好気的に試験された。培養条件の難しい微生物であ
るインフルエンザ菌（Ｈａθｍｏｐｈｉ］−ｕｓｉｎｆ
ｌｕθｎｚａｅ）について行った赤外線検出試験の結果
を表わすグラフである。

第１０図は嫌気的に試験された。培養条件の難しい微生
物であるストレプトコッカス・ニューモニアについて行
った赤外線検出試験の結果を表わすグラフである□ 第１１図は嫌気的に試験された培養条件の列「シい微生
物であるバクテロイデス・フラジリス（Ｂａｃｔｅｒｏ
ｉｄｅｓ　ｆｒａｇｉｌｉｓ）について行った赤外線検
出試験の結果を表わすグラフである。

第１２図は培養条件の＠ｌい微生物であるバクテロイデ
スープルガータス（Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓｖｕｌｇａ
、ｔｕｓ）　について行った赤外線検出試験の結果を表
わすグラフである。

第１３〜２６図において黒丸の点で示したプロットは１
本発明の赤外線法により検出した。接種された試別８個
の平均を表わす。黒い三角形の点で示したプロットは、
市販品による放射分析検出法によって検出した。＠押さ
れた試別８個の平均を表わす。白丸および白い三角形の
点で示したプロットは、それぞれ赤外線法および放射測
定法により検出した、接種されていない対照面液試料８
個の平均である。→は陽性の検出域値を示す。

第１３図は、好気的に試験された微生物大腸菌（Ｅｓｃ
ｈθｒｉｃｈｉａ　ｃｏｌｉ）に関するインキュベーシ
ョン時間の関数として、赤外線検出反応を一般の放射線
分析検出システムのものと比較した動的検出試験の結果
を表わすグラフである。

第１４図は、好気的に試験された微生物肺炎桿菌（Ｋｌ
ｅｂｓｉｅｌｌａ　ｐｎｅｕｍｏｎｉａｅ）　に関する
インキュベーション時間の関数として、赤外線検出反応
を一般の放射分析検出システムのものと比較した動的検
出試験の結果を表わすグラフである。

第１５図は、好気的に試験された微生物緑膿菌（Ｐｓｅ
ｕｄｏｍｏｎａｓ　ａｅｒｕｇｊ、ｎｏｓａ）に関する
インキュベーション時間の関数として、赤外線検出反応
を一般の放射分析検出システムのものと比較した動的検
出試験の結果を表わすグラフである。

第１６図は、好気的に試験された微生物黄色ブト９つ球
菌（Ｓｔａｐｈ、ｙｌｏｃｏｃｃｕ、ｓ　ａｕｒｅｕｓ
）　に関するインキュベーション時間の関数として、赤
外線検出反応を一般の放射分析検出システムのものと比
較した動的検出試験の結果を表わすグラフである。

第１７図は、好気的に試験された微生物表皮ブト８つ球
菌（Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ　ｅｐｉｄｅｒｍｉ
ｄｉｓ）　に関するインキュば一ジョン時間の関数とし
て、赤外線検出反応を一般の放射分析検出システムのも
のと比較した動的検出試験の結果を表わすグラフである
。

第１８図は、好気的に試験された微生物大便連鎖球菌（
Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ　ｆａｅｃａｌｉｓ）に関
するインキュば一ジョン時間の関数として、赤外線検出
反応を一般の放射測定検出システムのものノと比較した
動的検出試験の結果を表わすグラフである。

第１９図は、好気的に試験された微生物ストレプトコッ
カス・ニューモニアに関するインキュイージョン時間の
関数として、赤外線検出反応を一般の放射分析検出シス
テムのものと比較した動的検出試験の結果を表わすグラ
フである。

第２０図は、好気的に試験された微生物インフルエンザ
菌に関するインキュイージョン時間ノ関数として、赤外
線検出反応を一般の放射分析検出システムのものと比較
した動的検出試験の結果を表わすグラフである。

第２１図は、好気的に試験された微生物が（鵞）口倫菌
（Ｃａｎｄｉｄａ　ａｌｂｉｃａｎｓ）に関するインキ
ュベーション時間の関数として、赤外線検出反応を一般
の放射分析検出システムのものと比較した動的検出試験
の結果を表わすグラフである。

第２２図は、好気的に試験された微生物髄膜炎菌に関す
るインキュベーション時間の関数として。

赤外線検出反応を一般の放射分析検出ラステムのものと
比較した動的検出試験の結果を表わすグラフである。

第２３図は、嫌気的に試験された微生物クロストリジウ
ム・ノビイ（ＣｌｏＳｔｒｉｄｉｕｍ　ｎｏｖｙｉｉ）
に関するインキュベーション時間の関数として、赤外線
検出反応を一般の放射分析検出ラステムのものと比較し
た動的検出試験の結果を表わすグラフである。

第２４図は、嫌気的に試験された微生物ウエルチ菌（Ｃ
ｌｏＳｔｒｉｄｉｕｍ　ｐｅｒｆｒｉ’ｎｇｅｎｓ）に
関するインキュベーション時間の関数として、赤外線検
出反応を一般の放射分析検出ラステムのものと比較した
動的検出試験の結果を表わすグラフである。

第２５図は、嫌気的に試験された微生物バクテロイデス
・フラジリスに関するインキュベーション時間の関数と
して、赤外線検出反応を一般の放射分析検出／ステムの
ものと比較した動的検出試験の結果を表わすグラフであ
る。

第２６図は、嫌気的に試験された微生物バクテロイデス
・ブルガータスに関するインキュベーション時間の関数
として、赤外線検出反応を一般の放射分析検出システム
のものと比較した動的検出試験の結果を表わすグラフで
ある。

第２７図は、赤外線検出システムを一般の放射分析シス
テムのものと比較するために動力学的に試験された。調
和された容器対間の時間−検出差を表わす棒グラフ（全
微生物の８計）である。結果は両システム間の試験時間
差で示されている。

試験条件：　５　ｍｌ保存面一００５％ＳＰＳ接種１ｏ
ｏｃＦＵ／バイヤル７　Ｃ＋５ＢＭ培地 第２８図は、使用した装置内培養ガスが二酸化炭素を含
量ない場合の嫌気性微生物バクテロイデス・フラジリス
の赤外線による増殖反応を無菌の対照の反応と比較して
示したものである。

試験条件：培養ガス　０％ＣＯ２ ５％Ｈ２ 残Ｎ２ ７Ｃ培地 全バイアル：保存血５　ｍｌ含有 第２９図は、使用した装置内培養ガスが２％の二酸化炭
素を含む場合の嫌気性微生物バクテロイデス・フラジリ
スの赤外線による増殖反応を無菌の対照の反応と比較し
て示したものである。

試験条件：培養ガス　２％ＣＯ２ ５％Ｈ２ 残Ｎ２ ７Ｃ培地 全バイアル：保存血５ｍｌ含有 第３０図は、使用した装置内培養ガスが５％の二酸化炭
素を含む場合の嫌気性微生物バクテロイデス・フラジリ
スの赤外線による増殖反応を無菌の対照の反応と比較し
て示したものである。

試験条件：培養ガス　５％ＣＯ２ ５％Ｈ２ 残Ｎ２ ７Ｃ培地 全バイアル：保存血５＋＋＋ｌ含有 第３１図は、使用した装置内培養ガスが１０％の二酸化
炭素を含む場合の嫌気性微生物ノリテロイデス・フラジ
リスの赤外線による増殖反応を無菌の対照の反応と比較
して示したものである。

試験条件：培養ガス　１０％ＣＯ２ ５％Ｈ２ 残Ｎ２ ７Ｃ培地 全バイアル：保存血５ｍｌを含有 第３２図は、炭酸水素塩を供給した嫌気性培地からの二
酸化炭素の放出を塩酸添加量の関数として示すグラフで
ある。

第３３図は、培地に炭酸水素塩を添加して、および添加
せずに試験された微生物バクテロイデス・フラジリスに
関する。インキュベーション時間の関数としての赤外線
検出反応のグラフである。

本発明の原理および概念を具体的に示す検出装置をおお
まかに第１図に示す。生物活性につき試験すべき容器１
を、試験台上に配置した長方形のトレー２中に保持、配
列させる。ヒンジ伺きの透明なダストカバー３は試験中
の容器を外部汚染から保護し、作業者に作業面を提供す
る。使用者が点検するためのカバー５の後方に位置する
テストヘッドアセンブリー４はトレーのＹ軸を横切って
、順次配列した各容器をヘッドス〆−スガスの二酸化炭
素含量につき一試験する。各列の容器の試験が終了する
と、トレーはテストヘッド下で割送りされて１次の段の
試験容器を整列させる。この装置はマイクロプロセッサ
−によるものであり、すべての操作制御および使用者の
インターフエニスをＣＲＴ端末機６により与える。試験
結果その他のオパレーターに関心のある情報は外部プリ
ンター（図示されていない）上にも寿られる。

この装置は、血液、尿、髄液、水の試料などの材料中の
医学上重要な大部分の細菌の存在を早ルＩに検出する際
に特に有用である。炭素源捷たけ代謝されてＣＯ２を産
生ずる供給源を含有する増泊培地に分析すべき材料を入
れ、この試料を含有する培地を次いでインキュベートし
た場合に発生するＣＯ２の量を測定することによシ、と
の棟の細菌の存在が直ちに検出される。培地の上方から
取出されたヘッドスＲ−スガス試和のＣＯ２濃度が選ば
れた培養ガス中に存在するものよりも有意に高いことは
、もとの材料の試料中に微生物が存在することを示す。

第２図は上記装置の主要な部分を概略的に示す。

分析すべき材料（たとえば血液または尿など）を。

セルフシールのイム膜およびアルミニウム製クロージヤ
ーを備えた無菌の培養容器１に入れる。容器内には、希
望するｐＨを維持しかつ培地上方のヘット゛スペース３
に希望するＣＯ２濃度を与えるために緩衝化された適切
な培地２が存在する。次いで生物活性を増進する条件下
で容器をインキュイードする。適切々間隔で針セット４
が下方へ駆動されて、適所にあるバイアルの膜を２本の
中空ステンレス銅製ペンシルポイント針５，６が貫通す
る。ポンプ１１を含む空気圧系統１０が容器のヘット゛
スペースガスを、針５を経由し、サブミクロンフィルタ
ー７を経由し、赤外線ＣＯ２分析器１３の測定試料セル
１２を経由して循環させ、ガスをサブミクロンフィルタ
ー８おまひ針６を経てバイアルに戻す。潜られたＣＯ２
の読みはデータンステム／制御器１４によシデジタル化
され、記録される。結果はこのデータンステム／制御器
に接続されたＣＲＴ端末機１５またはプリンター１６に
より提示される。

各試験ののち針セットは容器から抜き出され、外部供給
源１７からの好気酌量たは嫌気的培養ガスを用いて針セ
ット、空気圧系統、および赤外線試料セル１２から試験
の結果測定ラステム内に残キレタヘッドスペースガスを
・ξ−ジする。次いで針ヒーター９を針５および６が内
辺される位檻へ移動させ、いずれかの針の内側または外
側に滞在する生存可能な微生物が後続の容器に移されて
交叉汚染を生じる機会を大幅に減らすのに十分な温度に
加熱する。多数の容器を自動的に試験することは、多数
の容器を長方形の配列で含むように加工したトレー１８
を設けることによって行われる。

トレーを装置の試験台のＹ軸に沿って動かすように始動
させ、かつ検出する要素を設ける。要素４〜９はテスト
ヘッドアセンブリー１９を構成し。

これにはアセンツリーを１つのユニット、として試験台
のＸ軸に沿って移動させるための検出および起動要素が
含まれる。

インキュベーション温度で無菌〜ミイアル中に存在する
、ラドスペースガスのＣＯ２濃度は培地の調製および容
器の充填に際して加工中に確立される化学平衡によって
制御されるので１寸だ外部の培養ガスのＣＯ２濃度は無
菌容器のヘッドスペース中に存在するＣＯ２の平衡濃度
に実質的に等しくなるように選ばれるので、ヘッドスペ
ースＣＯ□濃度に関する補正は培養ガスに関して測定し
た値を差し引くことにより行える。こうして、無菌材料
を入れ、インキュベートおよび試験された容器はほとん
ど０に近い補正済みのＣＯ３の読みをもつであろう。

−古生物活性を示す容器はゼロよりも統計的に有意な量
だけ太き々補正済みの読みをもつであろう。

ベクトン・デイツキンソン・アント９・カンパニー、ジ
ョンソン・ラボラトリーズ部門（マリーランド州コツ力
イスビレ）から市販される放射′６′１１ｉ定装置ＢＡ
ＣＴＥＣを用いて潜られる読みに似せて目盛られたこの
補正済みの読みの檗位を”増順値単位”（Ｇｒｏｗｔｈ
　Ｖａｌｕｅ’Ｕｎｉｔｓ、　ＧＶと略記）と呼ばれて
いる。

装置の空気圧移送系統を第３図に詳述する。好気性培地
の容器を試験するための外部の圧力調整された供給源か
らの培養ガスが粒子フィルターＦ３で沖過され１次いで
電気的に操作される電磁弁■３を介してこの系統の残部
に供給される。嫌気性培養物を含む容器の試験に用いら
れる嫌気性培養ガスも同様に供給され、Ｒ４により濾過
され、電磁弁■４により制御される。空気圧抵抗Ｒ１お
よびＲ２は空気圧回路のそれぞれの脚に流量依存性の圧
力降下を生じる。圧力変換器ＰＴ□　およびＰＴ２　を
用いて空気圧回路のそれぞれの脚における操作圧を感知
する。操作サイクルの棟々の部分で碍だ読みを用いて装
置の適正な操作を確保し。

漏れ、目詰り、またはポンプの故障が起こった場合に障
害を適切に検知する。電磁弁■１および■２はヘッドス
ペースガスサンプリング用回路をシステムの残部から隔
離する役割ケもつ。ダイヤフラムポンプＰは試験中にヘ
ッドスペースガスをサンプリング用回路の周りに循環さ
せ、この系統のパー、ジおよび性能試験に必要な圧力差
を与える役割をもつ。

容器ヲヘッドスペースＣＯ３含量につき試験する際には
、針Ｎ１およびＮ２が培養容器（ＣＣ）のエラストマー
シールを刺し貫く。ヘッドスペースガスはポンプＰの作
用により針Ｎ１を経由し、滅菌／液滴フィルターｌＥｉ
″１を経由し１次いで非分散性の赤外線分析器の測定セ
ルＳＣを経て吸引される。ヘッドスペースガスはフィル
ターＰ２およびアセンブリーＮＨ（針ヒーター）を経由
して容器に戻される。針ヒーターはプラスの培養物のヘ
ッドスペースサンプリング、測定系統の機能に関する性
能試験、または装置が遊びの状態にある期間中に周囲の
大気中に針アセンブリーか暴露されることの結果として
サンプリング針の内側または外側に集積する滅菌されて
いない異物のため後続の培養容器が生物学的に汚染され
るのを防止する役割をもつ。空気圧移送系統が非分散性
の赤外線ＣＯ３分析器と共にこの装置の測定系統を構成
する。

適切な非分散性赤外線分析器はシリーズ■−Ｃ○２・Ｉ
Ｒ分析器（センサーズ社、サリン　Ｍ　１４８１．７６
　）である。適切な電磁弁は工ＴＴゼネラル・コントロ
ール社（クレンデール・ＣＡ　９１２０１）　Ｋより供
給されろ。圧力測定（対照に対する）に適した圧力変換
器はハニーウェル・コーポレーション（フリーボード、
■Ｌ　６１０３２）から碍られる。空気圧移送系統に用
いるのに適したダイヤフラムポンプはＰ／Ｎ　ＤＢ３１
Ｄ−１２モーター（イースタン・エア・デバイセズ社、
ド−ハー、ＮＨ０３８２０）と連結したポンプヘット９
ＮＯ５型（ＫＮＦ　ノイバーガー社、プリンストン、Ｎ
Ｊ　０８５４０）からなる。ここに記載した測定系統を
構成する要素の選択および配列が本発明の実施に適して
いるが、当業者がなしうるように他の要素および配列を
採用することもでとる。

ここに記載した方法により教示されるように１列の試料
容器を生物活性につき完全に試験することは（性能試験
および加熱を含む）、測定系統にヨリ達成されかつデー
タシステムにより制御される。装置の１試験サイクルを
構成する。完全な試験サイクルは試験すべき容器の各列
につき設矩される予備フラッシュのサブサイクル、およ
びその列の各容器を個々に試験するために始動される容
器試験のサブサイクルからなる。装置の試験サイクルの
特性は測定系統の構成要素の選択、および装置制御用ソ
フトウェアの構成に大幅に依存するので、本方法の実施
に必要な各種の装置の機能の一例として、上記装置の原
型を用いて実施された下記の試験サイクル機能について
の考察を示す。

空気圧移送系統およびＩＲ分析器の各種の操作性能試験
は、データシステム／制御器の指示下に。

試験サイクル活動中に行われる。測定系統の関連要素す
べてを試験しうろことが、ヘットゝスペースガスサンプ
リングループに含まれる構成要素（第３図のＮｌ、Ｆｌ
、ＳＣ，Ｐ、Ｆ’２．Ｎ２）よりも空気圧移送系統の方
が相対的に複雑である原因である。

予備フラッシュのサブサイクルは第４図に示される調時
ダイヤグラムを第５図の空気圧系統のダイヤグラムと関
連づけて参照することにより最も良く理解される。試験
サイクルの開始時には、予備フラッシュのサブサイクル
は試験ヘット８および関連の針アセンブリーを上げた状
態で、従って周囲の室内の空気に暴露された状態で開始
される。

電磁弁はすべて閉じられている。好気性容器が試験され
ると仮定すると、培養ガスは必要に応じ■３を介して供
給されるであろう。ポンプＰは短期間始動して、工Ｒ分
析器の試料セルＳＣに針Ｎ１およびＮ２を貫通すること
により室内の空気を満たす。針ヒーターアセンブリーＮ
’　）ｉもこの時、ヒーターアセンブリーを後続の試験
のために予侃加熱し、かつ露出した針に沈積する可能性
のある物質によりとの系統が生物学的に汚染されるのを
防ぐために始動する。分析器には安定させるための短か
い期間が与えられ、この間に針ヒーターは広がって針ア
センブリーを取り囲む。

安定期間の終了時に分析器の出力を読み、データシステ
ムに記憶された周囲空気のＣＯ２の上限および下限の値
と比較する。出力が正常な場合には試験は続行される。

値が異常な場合は試験が中断され、オペレーターに工Ｒ
分析器の零点調整・を点検するようにというメツセージ
が発せられる。

弁■３がこの時短期間開き、圧力変換器ＰＴＩ　および
ＰＴ２　が読み取られ、記憶されたパラメーターとシし
較されて、培養ガスが適切な供給圧力で存在するかが確
認され、かつ圧力変換器の機能が適正であるかが検査さ
れる。変換器出力の差が記憶された定数と比較され％記
憶された値を超過した場合には圧力変換器を修復するよ
うにという警告メツセージが発せられる。次いてＰＴＩ
　の出力が上限および下限に関する第２対の定数と比較
され。

出力が限界内に入らない場合は培養ガス圧が高い、およ
び低いという警告メツセージが発せられる。

いずれの場合も試験は中断される。

次いで、針ブロック温度を希望する値に高めるのに十分
な期間針の加熱が続けられる間、■３は閉じて培養ガス
を保持する。次いで針の加熱が止まり、ヒーターアセン
ブリーの収縮が開始し、ポンプＰが始動し、弁■１、■
２および■３が開いて培養ガスを空気圧系統に貫流させ
、工Ｒ試料セルＳＣおよびポンプＰ１を培養ガスで満た
す、、トの系統をパージし、培養ガスで満たすのを保証
するため、数秒間ガスを循環させる。次いで変換器ＰＴ
ＩおよびＰＴ２を読み取り、これらのそれぞれの読みの
差を先きに記憶された限界値と比較し。

適正なポンプ操作を確保する。差が正常な場合には試験
が続行される。差が異常な場合には試験が中断され、ポ
ンプおよび接続管を点検するようにという警告メツセー
ジが発せられる。次いでポンプＰが停止し１次いで弁Ｖ
ｌ、ｖ２および■３が閉じる。

ＩＲ分析器には安定化する時間が与えられる。

次いで工Ｒ分析器の出力が読み取られ、先きに記憶され
た、周囲の空気に関する読みが差引かれ。

結果が選ばれた培養ガスに関する屯営限界値と比較され
ろ。限界値間の結果が正常であると、試験は続行される
。結果が異常であると試験が中断され、培養ガスのＣＯ
２濃度の上限もしくは下限について点検するかまたは測
定系統を点検するようにという警告メツセージが発せら
れる。培養ガスのＣＯ２含量の読みもデータシステムに
より記憶され。

ここに記載する方法により教示されるように、測定され
たヘット９スは−スガスバイアル試験の読みを補正する
のに用いられる。

次いで■２を閉じた状態でポンプＰならびに弁■１およ
び■３が始動し、培養ガスを針Ｎ１およびＮ２から出す
。次いで変換器ＰＴ２を読み、先きに記憶された上限お
よび下限と比較して、培養ガスが高すぎもせず低すぎも
しないことが確認される。試験値が異常であると試験が
中断され、外部の培養ガス供給源の圧力が高すぎるかま
たは低すぎるかを点検するようにという警告メツセージ
が発せられる。次いでポンプが停止し、この系統の２本
の脚の間がそれ以」＝連絡するのが防がれ。

弁■２が開く。そこでＶｌ、、Ｖ２および■３が開いた
状態で培養ガスは空気圧系統のそれぞれの脚を貫流し、
針Ｎ１およびＮ２から出る。次いで変換器ＰＴ１および
ＰＴ２が再び読み取られ、記憶された値と個々に比較さ
れ、それぞれの針およびフィルターを通過する際の圧力
降下が許容される限界内にあることが確認される。試験
が成功しなかった場合、後続の試験が中断され、針およ
びフィルターの閉塞につき点検しく高圧）、あるいは管
の接続をすべて点検する（低圧）ようにという警告メツ
セージが発せられる。次いで弁Ｖｌ、ｖ２および■３が
閉じ、予備フラッシュのサブサイクルが終了する。

容器試験サブサイクルは予備フラッシュサブサイクルの
後に行われ、試験される各容器に関して繰返される。試
験サブサイクル中の装置の調時を第５図に示す（第３図
に示す空気圧系統を参照）。

このサブサイクルはすべての弁を閉じ、針ヒーターを活
動停止した状態で始まる。針Ｎ１およびＮ２、試料セル
ＳＣ１ならびに接続管を含む測定糸は、予備フラッシュ
活動の結果純粋な培養ガスを含む。トレーおよび試験ヘ
ッドの動きが活動し始め、第２図に概略的に示したよう
に試験すべき第１の容器をテストヘッドの下に運ぶ。適
正なバイアルの位置はデータシステムによる制御下に各
種の光学センサー（図示されていない）により定められ
る。適正なＸ、Ｙの位置が試験サメサイクルに関するゼ
ロ時間を定める。あらかじめ選ばれた培養ガス源が好気
性もしくは嫌気性試験に用いられ、記号化された容器ト
レーと比較され、適切な培養ガスか選ばれていることが
確認される。一致した場合は試験？Ｊ″−続行され、不
一致の場合は試験が中断され、培養ガスの選択に関する
警告が発せられる。

弁■３が始動して培養ガスをこの系統に導入し。

変換器ＰＴＩおよびＰＴ２が読みとられ、それらの読み
の差が出される。読みの差が先きに記憶された限界値を
越えると、圧力変換器を修復するようにという警告メツ
セージが発せられる。一方ＰＴ１の読みが指示された上
限値および下限値の範囲外にあると、高いかまたは低い
培養ガス圧を点検するようにというメツセージが発せら
れる。

次いで弁３が閉じられる。次いで試験ヘッドアセンブリ
ーが下方へ駆動され、針Ｎ１およびＮ２を容器のエラス
トマーシールに貫通させて容器のへッドス深−スに到達
させる。次いでポンプＰが始動し、ヘッドスペースガス
を空気圧系統のサンプリング用ループに移す。

ヘッドスペースガス循環は閉ループ性であるためヘッド
スペースガスは容器のヘットゝスペースの相対容積に応
じた量だけ培養ガスにより希釈され、そこでサンプリン
グ用ループは測定されたＣＯ２含量をサンプリング前の
へッドスＲ−ス中に存在するＣＯ２濃度と異なるものに
する、この試験法の性能を保持するためには、との避け
られない希釈を最小限に抑えなげればならない。理想的
にはサンプリング用ループの容積は容器ヘッドス啄−ス
の容積に比べて小さく、従ってサンプリング用ループを
循環する際のへッドス啄−スガスの希釈が無視できる。

実用性を考慮して、潜られる最小希釈は約５０％である
ことが指示される。これは空気圧系統の接続管を慎重に
最小限に抑え、ポンプおよび電磁弁をむだな空間が最小
限になるように慎重に選ぶことなどによって初めて鍔ら
れる数値である。

測定の偏りを最小限に抑え、かつ生物活性によるヘッド
スＲ−スＣ○２濃度の上昇に対する試験感度を最大限に
するためには、被験試料を導入する前ニインキュイーシ
ョン温度において外側の培養ガスのＣＯ２濃度を無菌バ
イアルのヘッドス投−スＣＯ２濃度と実質的に等しくす
ることが本発明の重要な要件である。この要件は本発明
方法を実施する際に重要である。

培養ガス中の二酸化炭素濃度は、試料の導入およヒイン
キュベーションの前の密封バイアルのヘットゝスば一ス
ガス中の二酸化炭素濃度と実質的に等しくなるように選
ばれる。一般に嫌気性培養ガスは二酸化炭素約１〜約１
０％、水素約Ｏ〜約１０％を含み、残りが窒素であろう
。一般に好気性培養ガスは二酸化炭素約１〜約１０％を
含み、残りが空気であろう。無菌バイアルのヘッドスペ
ース中のＣＯ２濃度はバイアルに培地を添加する条件、
ならびに増殖培地の組成および量の関数である。本発明
の好ましい一形態においては、嫌気性培地３０ｍ、１．
を充填した６０ｍ１容のバイアルについてのヘッドスペ
ースガスのＣＯ３濃度は約３〜約５％であろう。ここに
示す％はすべて特に指示しない限り容量％である。好気
性培地３０ｍ１１！を充填しり同一バイアルは、ヘッド
スペースガス中のＣＯ２濃度約２〜約３％をもつであろ
う。

針ヒーターアセンツリー　ＮＨを始動させ、サンプリン
グ用ループおよび培養器内の培養ガスとヘッドスば一ス
ガスを確実に十分に混和するのに十分な期間ポンプを作
動させる。次いでポンプを停止させ、試験ヘッドが上げ
られる間ＩＲ分析器を安定化させ、針を培養器から引出
す。次いで■Ｒ分析器の出力が読み取られ、データシス
テムにより処理され、記憶される。次いで弁ｖ　１　、
’　ｖ　２および■３を閉じ、そこであらかじめ始動し
ていた針ヒーターアセンブＩＪ−Ｎ’ｌ（を針の周りに
配置させ、ポンプを始動させてサンプリング用ループに
室内の空気を循環させる。次いでポンプを短期間停止さ
せ、その間針の加熱を続けて針の内側または外側に存在
する生物活性物質を除くのを補助する。

針の加熱を停止する直前にポンプを再び始動させ、次い
で■１および■３を開く。次いで圧力変換器ＰＴ２が読
み取られ、先きに記憶された限界値と比較して、適旧な
培養ガス圧が確保される。

正常な読みについては試験が続行される。設定された限
界よりも高いかまたは低い異常な値の場合は試験が中断
され、高いかまたは低いガス圧を適宜点検するようにと
いう警告メツセージが発せられる。次いで弁■２が開か
れ、その間■１および■３は開いたままであり、ポンプ
は作動し続ける。

培養ガスは針Ｎ１およびＮ２から排出される。再び変換
器ＰＴｌおよびＰＴ２が読み取られ、それらの圧力差が
記憶された値と比較される。記憶された定数よりも試験
値が低いと試験が中断され、ポンプおよび関連する配管
を点検するようにという警告メツセージが発せられる。

ＰＴＩおよびＰＴ２の圧力の読みが調べられ、これらの
値が先きに記憶された読みと比較され、管の接続が安全
であり、針およびフィルターに目詰りがないことが確認
される。値が異常であると試験が中断され。

いずれかの変換器により記録された圧力が低い場合は管
の接続を調べ、圧力が高い場合は目詰りを点検するよう
にという警告メッセッジが発せられる。

次いで■２が開かれ、ポンプが停止され、培養ガスが空
気圧移送系統の両脚に入る。、ＰＴｌおよびＰＴ２が再
び読み取られ、記憶された値と［比較され、それぞれの
針および付随するフィルターにおける圧力降下が許容さ
れる範囲内にあることが確認される。結果が異常である
と容器試験が中１功され、いずれかの変換器により感知
された圧力が低い場合にはすべての管の接続を調べるよ
うに。

また圧力が高いという結果が潜られた場合には針および
フィルターの目詰りを点検するようにという警告メツセ
ージが発せられる。次いですべての弁が閉じ、試料交換
器が始動してテストヘッドおよび／またはトレーを次ぎ
の容器の試験のため順次配置させ、こうして容器試験の
サブサイクルが再び開始される。

測定系統、トレーの動き、ならびに試験ヘッドの動きお
よび機能の制御は、第６図に概略的に示すように付随す
るエレクトロニクスと接続したデータシステム／制御器
により行われる。幹縄電力はフィルター１により調整さ
れ、自国および外国のラジオ周波数妨害規定に適合され
る。フィルター調整された１　２０ＶＡＣの電力が主電
源２゜ＡＣ駆動回路部品３．および針ヒーター電源４に
分配される。フィルター調整された１２０■八Ｃ電力に
は、外部ＣＲＴ端末機およびプリンターに電力を供給す
るための適宜な引出口も備えられている。データシステ
ム／制御器５から１尋られる理論水準の信号がＡＣ駆動
板上のソリッドステートスイッチを介してへ〇型モータ
ー、測定系統６に付随する電磁弁、トレー移動アセンブ
リー７、およびテストヘット″′８を始動させる。

加熱要素は老化のため抵抗が増すので、針ヒーターへの
電力供給は針を加熱する効率の低下を防ぐために一定の
電力で操作される。ヒーターのオン／オフ制御は制御器
により与えられる。これはヒーター電源により発せられ
る誤りの信号をも監視して、ヒーターの適正な操作を確
保する。電磁弁の順序およびサンプリングポンプの循環
も同様に制御器により指示され、これは圧力変換器およ
びＩＲ分析器からのアナログな読みも前記のように受信
する。アナログな読みはすべて信号処理の前に多重通信
用の１０ビットアナログ−ディジタル変換器により処理
される。トレーの動きも、トレー割送り位置およびトレ
ーコード証明を判定して試験のため挿入されたトレーに
対し選ばれる好気性培養ガスまたは嫌気性培養ガスが正
しいことを確認する光学センサーにより制御される。バ
イアルのキャップの照射に用いられる紫外線ランプもプ
ロセッサーにより制御され、トレーの試験が進行してい
る場合にのみ、不都合な紫外線照射からオＲレータ−を
保護するために適宜な点検蓋を閉じた状態で反復する。

工Ｒ分析器の生のデータ（ＣＯ２吸収領域における赤外
線透過率に比例する）はアナログな形でデータシステム
／制御器に送られ、ディジタル化され、次いでこのシス
テムのソフトウェア中にある検索テーブルにより二酸化
炭素濃度を反映する直線で表わされる。曲線で表わされ
たデー□りは次いでオパレーターの精査のために妥当な
０から２００〜３００任意単位（増埴値ＧＶと呼ぶ）の
範囲の数値を与えるように目盛られる。この目盛られた
データの最大値は好気性または嫌気性のいずれの培養ガ
スを使用しているか、またＩＲ分析器の運動範囲のうち
培養ガス中の００２の存在により使われる割合に依存す
る。たとえば嫌気性培養を試験している場合、嫌気性培
養ガス中に存在するＣＯ２の濃度が高まるため、比較的
低い最大増殖値が寿られる。

操作システムのソフトウェアはすべてリードオンリーメ
モリー（ＲＯＭＩ　で記憶され、一方システムのスクラ
ッチ−パッドメモリーおよびデータの記憶はランダムア
クセスメモリー（ＲＡＭ）を占める。システムの操作は
、試料試験プロトコールの調時および試験を制御するた
めに実時間時計と接続して断続駆動される。緊急時のデ
ータおよびシステムメモリーの量ならびに実時間時計の
機能は、ニッケルーカドミウム電池の予備により少なく
とも１週間の停電に対して維持される。電力が遮断され
た場合装置を整然と停止させることを保証するために電
力を切り、再始動させる回路部品が備えられている。緊
急時のシステムおよびプロセツザ一定数が電力遮断の検
知に対して記憶され、幹線電力が戻った場合にシステム
を再始動させるのに用いられる。

使用者と装置の相互作用はメニュー駆動式スクリーン表
示を介した外部ＣＲＴ端末機による。ディスプレーの選
択、操作パラメーターの設定、プラスのバイアル検出基
準の選定、システム上への検体容器の配置、過去に測定
された増埴値に関する好気性／嫌気性・ぐイアル対の記
録を浸ること、それ以前の器機の読み以後プラスと検知
された培養物の報告、培養容器トレーの手動試験の手順
、および毎日の装置保全の手順につき個々のメニュース
クリーンが与えられる。

装置を臨床上の用途における操作明細に確実に適合させ
るために、操作ソフトウェアには自己試験手段も含まれ
ており、これにはＲＯＭ、Ｒ４Ｍ。

中枢プロセッサー（ＣＰＵ）、電源の電圧水準。

および予備電池の条件を調べるための自動的自己試験ル
ーチンが含まれる。これらのルーチンは装置が容器試験
間にアイト９リングしている間に行われる。システム操
作の操作点検は光学センサー。

モーター、針ヒーター電源／針ヒーター、および測定系
統についても行われる。制御器、測定系統。

電源、光学センサーおよび各種モーターの詳細な点検を
行う、使用者による毎日の保全プロトコールの一部とし
て実施すべく、毎日の迅速処置も設けられている。前記
の使用者による保全処置によれば、故障が装置の副集成
部品にまで至るのが遮断される。

本発明方法の実施に関して先きに述べた装置と共に用い
ら″れる増殖培地は、好気性１通性および嫌気性の微生
物の増殖および検出に適した特性に調合されろ。酸素は
厳密に好気性微生物の培養には供給されなげればならず
、厳密な嫌気性微生物の培養を希望する場合には十分に
最小限に抑えなげればならないことは十分に理解される
であろう。

光反応性または光毒性微生物に関心がある場合には、そ
れに応じて光を供給するかまたは遮断すべぎである。

一般的な培地には一般に水、炭素源および窒素源が含ま
れる。炭素源はたとえば炭水化物、アミノ酸、モノ−１
もしくはカルボン酸またはそれらの塩、多価アルコール
、ヒドロキシ酸、二酸化炭素／炭酸水素塩、あるいは他
の代謝可能な炭素化合物または二酸化炭素化合物である
。ある種の微生物は増殖中に二酸化炭素を同化する、こ
れらの微生物のうちあるものは、二酸化炭素に対する微
生物の親和性が低いため培地中に比較的高濃度の二酸化
炭素を要求する。通常、炭素源は少なくとも１種の糖、
たとえばグルコース、ショ糖、フルクトース、キシロー
ス、マルトース、−ｙクト−スなどからなるであろう。

アミノ酸、たとえばリシン、タリシン、アラニン、チロ
シン、スレオニン、ヒスチジン、ロイシンなどもしばし
ば培地の炭素源の一部を構成する。窒素源は硝酸塩（エ
ステル）、亜硝酸塩（エステル）、アンモニア、尿累、
または他の同化可能な有機もしくは無機の窒素源である
。アミノ酸またはそれらの混合物は炭素源および窒素源
の双方として役立つであろう。細胞の増殖および複製が
行われるために十分な窒素が存在しなげればならない。

各種のカルシウム塩、カリウム塩およびマグネシウム塩
を培地中に用いるととがでと、これには塩化物、硫酸塩
、リン酸塩などが含まれる。またリン酸イオウおよび硫
酸イオンは種々の塩として供給することがでとる。これ
らの物質は微生物用培地に一般に用いられるので、個々
の物質の選択およびそれらの割合は当業者が容易になし
うるものである。

痕跡量存在するいわゆる微量元素には一般にマンガン、
鉄、亜鉛、コバルトおよびその他が含まれる。

本発明に使用でとる周知の培地の例は投ブトン肉汁培地
、トリプシン分解大豆培地、栄養寒天培地、チオグリコ
レ−１・肉汁培地、および脳／心臓浸出物培地である。

トリプシン分解大豆培地（６Ｂおよび７Ｃ培地（それぞ
れ好気性培養および嫌気性培養用）′）ヨンストン・ラ
ボラトリーズ、ＢＢＬマイクロバイオロジー・システム
ズ部門。

ＢＤ、タウソン、ＭＤ　２１２０４より販売）が良好な
作用を示すととが認められた。

大部分の生物活性種は強い酸性または強いアルカリ性の
培地中では機能でとないことは十分に理解されている。

また本発明の方法および装置が微生物の代謝（培養器ヘ
ッドス４−スガスのＣＯ２含量の増大として表わされる
）の結果として産生される二酸化炭素を検出するために
有効に機能するためには、疑わしい試料を接種する前に
培地中に適切な二酸化炭素／炭酸水素塩の平衡を確実に
確立し、維持するために培地のｐＨを緩衝化しかつ慎重
に制御することが好ましい。至適なものよりも高いｐＨ
値の場合液体培地からのＣＯ２の放出が乏しく、一方至
適なものよりも低いｐＨ値をもつ培地がヘッドスば一ス
ガス中に存在すると１代謝により産生されろ二酸化炭素
が穏されろ。適切′ｌ【緩衝剤、たとえばリン酸カリウ
ムもしくはリン酸アンモニウム、クエン酸ナトリウムな
どをｐＩ−１調整のために用いることもできるが、一方
各種の炭酸塩および炭酸水素塩、ならびに充填済培養バ
イアルの製造中にヘッドスＲ−スに添加されるＣＯ□ガ
スも、検出のために最も有利な化学平衡を確立するため
に用いることができるう多くの細菌種（嫌気性菌に含ま
れるものが最も著名である）が至適増殖のために培地中
に著しい濃度の溶存二酸化炭素を必要とするので、上記
のようにｐＨ調整および二酸化炭素平衡の双方に対して
注意を払うことは、増殖および検出の双方に同時に役立
つ。

必ずしもすべての微生物が増殖培地中に存在する炭水化
物および／またはアミノ酸などの基質を代謝して本発明
方法により検出するのに十分な量の二酸化炭素を産生ず
るわけではないことを理解すべきである。特定の嫌気性
微生物、最も著名なものはバクテロイド９属に含まれる
もの、たとえばバクテロイデス・フラジリスがそうであ
る。しかしこれらの微生物のうち大部分がかなりの量の
各種揮発性および不揮発性有機酸を基質の代謝により産
生ずる。

本方法によれば、炭酸／炭酸水素塩平衡が同時に移行す
る（必然的ＫｐＨの変化がこれに伴う）ことに基づいて
容器のヘッドス深−スＣＯ２含量が増加することにより
間接的に測定された酸産生の結果起こる増殖培地のｐＨ
の低下を検出することによって、これらの微生物を検出
することかできる。このように間接的に代謝を検出する
ことは。

ヘッドスペースガス中に二酸化炭素が代謝産生されるこ
とによ、り広範な微生物および代謝パターンの検出を可
能にする。従って本発明の方法および装置に対する培地
の基礎的貢献は炭酸水素塩濃度の慎重な選択により寿ら
れ、これによりそれに対する栄養要求をもつ微生物の増
殖を促進し、かつ二酸化炭素をほとんどまたは全く産生
じない酸産生微生物を検出することができる。いずれの
適切な緩衝系を用いると、この添加された炭酸水素塩は
、ツｌ−゛スＲ−ス中の二酸化炭素濃度を上昇させ、こ
れに対応して培養ガス中の二酸化炭素濃度を高める必要
がある。これらの濃度の上昇に伴い、代謝により産生さ
れる二酸化炭素の検出感度は低下する。

２つの原因が感度の低下に関与する。培地中のＣＯ２／
炭酸水素塩濃度がより高いと、培養ガスの二酸化炭素濃
度とヘッドスペースの初期の二酸化炭素濃度との差はよ
り高い絶対値をもつ傾向がある。培養ガスとへッドスば
一スガスの間には最高２０％に及ぶ二酸化炭素の差があ
る。このように比較的高い濃度を採用するためには、二
酸化炭素分析器は比較的大ぎな全規模範囲をもたなけれ
ばならず、従って二酸化炭素ａ度における比較的大ぎな
絶対誤差に対応する誤差を生じる傾向を示すであろう。

従って希望するスＲクトルの微生物につと増殖培地にお
ける炭酸水素塩の至適濃度は、競合的に増殖を支持しか
つ上記の酸生成物質を検出する最低濃度である。これら
の選択が本発明の好ましい実施態様に関して述べたよ５
になされた場合、血液培養物中に通常見られる病原性細
菌をすべて直ちに検出することができ、さらに増殖培地
中に炭酸水素塩をより少量含むかまたは含まない場合に
検出される細菌について検出時間が大幅に増すわけでは
ない。

一般に、同化しうる二酸化炭素を供給し、また酸産生微
生物の検出に十分な二酸化炭素を供給するのに適した培
地は、材料の試料中に存在する微生物の代謝により二酸
化炭素を産生しうる二酸化炭素分析器質を有効量含有す
る。前、駆物質は酸産生微生物の代謝に際して酸の産生
により活性化される。前駆物質は培地１．８当たり約０
５〜約２００ミリモル当量の炭酸水素塩、好ましくは培
地１１当たり約１０〜１００ミリモル当量の炭酸水素地
の水準で存在する。適切な前駆物質には炭酸水先ナトリ
ウム、溶存二酸化炭素、炭酸ナトリウム、および他の炭
酸水素塩が含まれる。

本方法の開始時に、増殖培地に被験材料の試料を接種し
、その間培地のｐＨを約６５〜８０．望ましくは約７２
〜７５に保つ。ヘッドス啄−スガスのＣＯ２濃度は前記
のよつ［化学平衡、容積および温度の拘束に従って、好
気性培地については約２０〜３０％、嫌気性培地につい
ては約３０〜５０％である。用いる試料の量は広範に変
えられるが、好ましくは増殖培地の約１０〜２００容量
％とすべきである。短かい遅れののち、培地中に存在す
る生存可能な微生物はいずれも増殖し、複製し１次いで
増殖速度が低下するであろう。さらにＣＯ□の発生速度
は栄養素の組成、ｐＨ１温度、接種割合、および存在す
る微生物の種類に応じて異なるであろう。

大部分の細菌の有効な代謝のためには、試料を含む培地
の温度を約３５〜約３７℃に保持する。

ある種の微生物は２０℃以下の温度で最適な増殖を示し
、一方性のものは４５℃以上で至適増殖を示す場合があ
る。希望する温度に保たれた容器のヘットゝス啄−スガ
ス中に存在するＣＯ２の濃度、およびヘッドスは−スガ
ス濃度に実用上可能な限り調和させるように調節した、
付随する培養ガスのＣＯ２濃度に注意が払われる限り、
本発明には特定の環境に最も良く適合させたいかなる湿
度を用いてもよい。通常は接種された培養容器を攪拌す
ることなく満足すべき微生物の増殖を達成することがで
きるが、培地からのＣＯ２の適度な発生を保証するのに
有効な能動的振とう、攪拌などにより代謝が好ましい状
態で行われる。好ましい一実施態様においては、液体培
地中に渦を生じる回転振と５手段により外部攪拌を行う
。

ここで第１図に示す装置を用いて行う方法の実施につい
て再び詳述すると、培養容器１は好ましくは総容積３０
〜１５０ｍ１’をもち、このうち２〜１’　ＯＯｍｌが
培地および被験試料によって占められる。血液もしくは
尿または他の試料の容積はたとえば０１〜１００ｍ１で
あろう。好ましい一実施態様においては、培養容器は約
６０ｍ１のオーバーフロー容積をもち、培地３０ｍ１が
入れられ、試料３〜５ｍｌを受容することがでとる。従
ってベッドスペースガスは総容器の容積の約５０％を占
める。

容器のヘッドス啄−スが総容器容積の約３０〜約６０％
からなることが好ましい。測定系統の検出感度を維持す
るためには、前記の点を考慮して容器ヘッドスＲ−ス容
積対測定系統の容積の比を可能な限り大きく維持するこ
とがよりいっそう重要である。

模擬血液培養における生物活性の存在を培養容器ヘット
゛スＲ−スガスの分析により検出するために本発明の装
部および方法を使用できる可能性を判定するために、第
１図に示す装置の本質的特色をもつ研究用原型計測器を
作成した。使用した空気圧システムは第１２図に記載し
たものと本質的に等しかった。市販のＩＲ分析器（ＡＲ
５００Ｒ型赤外線ガス分析器、アナラド社、サンタ・バ
ーバラ、ＣＡ　９３］、０５）をＣＯ２の検出に使用し
、一方容器試験は市販の２２５型ＥＡＣＴＥＣ計測器（
：、＞ヨンストン・ラボラトリーズ）改造品により行っ
た。このシステムはクロメンコ（Ｃｒｏｍｅｍｃｏ）シ
ステムスリーマイクロコン上０ニーター（クロメンコ社
、マウンテン・ビュー、ＣＡ　９４０４０）により制御
された。計測器の機能および試験の順序は本質的に前記
の記述と等しかった。

臨床血液培養に見られる低い接種水準を模倣し、なおか
つ満足すべぎ有意の結果を浸るために、容器当たり約１
００コロニー形成単位（ｃｏｌｏｎｙｆｏｒｍｉｎｇ　
ｕｎｉｔ、　ＣＦ’Ｕ）　［おいて模擬血液培養実験を
行った。試験用の微生物は寒天培地または肉汁培地での
一夜培養物からｍだ。標準化のため一寒天平板からの数
個のコロニーを１６Ｘ：１２５．。

のスクリューキャップチューブ中で嫌気性菌用のチオグ
リコレート肉汁培地、または好気性菌用のトリゾシン処
理大豆培地（双方ともＢＢ’Ｌマイクロバイオロジー・
システムより、コツ力イスビレ。

ＭＤ２１０３０）５．０ｍ１Ｋ懸濁し、６００　ｎｍ　
Ｋ調節した分光光度計スｄクトロニック８８（バラシュ
・アント９・ロム・ロチュスター、ＮＹ　１４６２５）
により混濁度を透過率５７〜６３％に調整した。

アルいハＢ　Ａ　ＣＴ　Ｅ　Ｃバイアル（ジョンストン
・ラボラトリーズ）からの混濁した肉汁培地約０７ｍ１
を肉汁培地５．　Ｑ　ｍｌに配合し、上記のように混濁
度を調整した。この標準化された肉汁培地を同様な肉汁
培地に１：１００に３倍希釈し、最終希釈液０．５　ｍ
ｌ　（約１００ＣＦ’Ｕ）を荒模型上ノ被験バイアルそ
れぞれに添加した。接種水準を平板計数により確認した
。

動的増殖試験に用いる血液はコミユニティ−・ブラッド
・アント９・プラズマ・サービス（バルチモア、ＭＤ　
２１２３１）より寿だ。この血液（ここでは時に１保存
血”と呼ぶ）は、抗凝血薬としてのポリアネトール硫酸
ナトリウム（ｓｐｓ）を入れた特製バッグに注文により
入れられた、髄膜炎菌に関する動的試験は髄膜炎菌の増
殖がＳＰＳにより抑制される可能性があるため、新鮮面
を用いて行われた。培養条件の難しい他の微生物の増殖
試験も同様に新鮮全面を用いて行った。

以下の実施例に用いた増殖培地はすべてジョンストン・
ラボラトリーズから帰られた。嫌気性微生物は７０ＢＡ
Ｃ’Ｉ”ＥＣ嫌気性培地中で増涌させ。

試験中に嫌気性培養ガスをフラッシュしたが、振とうし
なかった。このガスは二酸化炭素２％、水素５％からな
り、残りは窒素であった。好気性微生物は５ＢＭ培地（
攪拌用磁石を加えた６Ｂ培坤）中で増殖され１原型機器
上で磁気攪拌された。好気性培養ガスは二酸化炭素２５
％からなり、残りは空気であった。すべての実験につき
インキュベーション温度を３５〜３７℃に調節した。

実施例１ 増殖が遅く、培養条件の離しい微生物５棟を血液補充培
地中で試験した。容器に各微生物／肉汁の組合せを接種
した。各バイアルは異なる個体からの新鮮全面を含んで
いた。接種量は８〜１５０ＣＦ’Ｕ／容器であった。対
照容器は微生物の接種を行わずに新鮮全面を用いて調製
された。対照容器の結果を総計し、平均および標準偏差
のデータを導いた。容器を接種後およびその後１日１回
検査した。検出の域値ば、最悪の血液代謝バックグラウ
ンドを測定するための実験に基づいて、好気性培養につ
いて’ｔ′ｉ］　９　Ｇ　Ｖ　（増殖値）、嫌気性培養
については３４ＧＶに選定された。以下の図面に示ず誤
差線（Ｐ３ｒｒＯｒ　ｂａｒ）は試験データおよび対照
データ双方の組についての平均＋１７−２　標準偏差（
ＳＤ）に対応する。

第７図ｊは微生物髄膜炎菌につぎ試験時間の関数として
測定された増殖値を示す。ＣＯ２発生による検出は試験
の２日目に起こることが認められる。

試験の残りの部分については＋／−２ＳＤに基づき試験
データと対照データ％’！−十分に離れている。スタフ
ィロコッカス・ニューモニアに関する同様な結果を第８
図に示す。アンプルの検出１は接種の２４時間後に達成
された。インフルエンザ菌についての結果１は第９図に
示す。どの微生物は二酸化炭素の産生が少ない菌である
が、検出は試験２日目に達成サレタ。ストレフトコツカ
ス・ニューモニアについての増殖の結果を第１０図に表
わす。ピークをもつ比較的弱い反応が認められたが、こ
の微生物１．ま試験２日目に明瞭に検出することができ
た。

培養条件の難しい嫌気性微生物についても同様に試験し
た。、コミクチロイデス・フラジリスについて出た結果
を第１１図に示す。検出は試験２日目に達成された。バ
クテロイデス・ノルガータスについての検出結果はかな
りの分散を示したが、試験した試料すべてにつき第１２
図に示すよウニ５日目までに検出できた。

実施例２ １組の臨床的に重要な微生物につき、１絹の容器対を原
型のＩＲ計測器および同様な改造されていないＢＡＣＴ
ＥＣ２２５型放射分析装置で試験することにより動的増
殖試験を行った。動的試験に関する実験パラメーターを
表１に示す。髄膜炎菌（新たに採取した血液を用いた）
を除いてすべての微生物につき、００５％ＳＰＳを含む
保存血を用いた。後記の図に示す各データ点は３７℃に
おけるインキュベーション時間の関数としてプロットさ
れた多数回の試験操作により碍だ平均値である。矢印は
各種実験についてのプラスの検出域値を示す。接種され
ていない血液補充培地に関するデータも多数回の操作の
平均値として示す。

試験は微生物を接種した白液補充培地の場合と同じ時間
的間隔で行われた。容器は増殖の速かな微生物について
は２時間毎に、増殖の遅い微生物については５時間毎に
試験された。

表１ 赤外線検出可能性試験 動的増殖試験に関する実験・ぐラメーター増朧培地　５
ＢＭ　７ｃ （磁気攪拌） 培養ガス　２５％ＣＯ２，残部：空気　２％Ｃ○２，５
％■２残部：Ｎ２ 試験間隔　増殖の速かなもの：２時間増殖の速かなもの
：２時間条件の難しいもの：３時間増増殖遅いもの：５
時間試験期間　増殖の速かなもの：　増殖の速かなもの
：１８−２４時間　１８時間 条件の離しいもの：　増殖の遅いもの：３６−４５時間
　７０時間 プラスの検出　１９　３４ 域値（ＩＲ） プラスの検出域値　２０　２゜ （ＢＡＣＴＥＣ） すべての試験 面ｇｌ：　保有面５．０ｍｌ、５Ｐ８０．０５％を含む
。

インキュベーション 温度：　３５−３７℃ 接種量：　約５０〜］、００ＣＦＵ／バイアル。分光光
度計により標準化したもの；実際の数は平板計数により
測定。

微生物太陽菌に関してＩＲ検出法を放射分析検出法と比
較して記録した動的データを第１３図にグラフで示す。

検出時間は本質的には両方法とも等しかった。肺炎桿菌
に関して同様な結果を第１４図に示す。この場合もＩＲ
法と一般の放射分析法の検出時間は本ａ的に等しいこと
が示された。

放射分析（ＢＡＣＴＥＣ）データに関して示された反応
の頂部が平らであるのは、計器の読みが全規模であるこ
とを示ず。緑膿菌は第１５図に示すように本発明方法に
よる方が若干遅く検出され、放射分析法による反応の方
がより強くかつより速かであることが認められた。放射
分析データに関して認められる頂点の平らな反応は、計
器の読みが全規模であることを表わす。黄色ブｌ−゛つ
球菌に関して認められた反応を第１６図に示す。検出は
これらのシステム間で本質的に等しいが、ＩＲ検出法に
ついていっそう強い反応が認められた。同様な挙動が第
１７図に示すように表皮ブトつ球菌についても認められ
た。この場合ＩＲ検検出性放射分析法よ゛りも速かな検
出およびより強いプラスの反応を与えた。微生物、大便
連鎖味についても同様に調べ、第１８図に示す結果を寿
だ。この微生物についてもＩＲ検出法の方が放射分析法
よりも速かでありかつ優れていた。スタフィロコッカス
・ニューモニアに関する比較データを第１９図に示す。

本発明のＩＲ法により鍔られる検出上の利点が明らかに
証明された。インフルエンザ菌について調べたところ第
２０図に示す反応が帰られた。

この微生物は放射分析法による域値よりも上方で検出さ
れ、ＩＲ法を用いて峙たよりもわずかに良好に反応し、
より速かに反応した。酵母が口疹アルビカンスは放射分
析により調べた場合わずかに速かに検出され、全規模の
反応が寿られた。この微生物の検ｄ暑ま第２１図に示す
ように両方の系において本質的に等しかった。髄膜炎菌
は比較部１究した場合第２２図に示す反応を与えた。両
システムにより適切に検出されたが、ＢＡＣＩ’ＥＣ法
の方がわずかに速かにかつより強い陽性の検出を与えた
。

嫌気的に培養した微生物も検出の動力学に関して試験し
た。微生物ノービ菌は第２３図に示すようにいずれのシ
ステムにおいても同様に良好に検出された。第２４図に
示すようにウエルチ菌についても同様な結果が肖られた
。ＩＲ検出法による方が若干の検出時間上の利点が鍔ら
れた。バクテロイデス・フラジリスは第２５図に示す反
応を与えた。ＢＡＣＴＥＣ検出法の場検出力がより速か
な検出および反応の大きさにおける利点が認められた。

第２６図に示すように、バクテロイデス・フルガータス
についても同様であった。

動的試験の結果を表２に示す。調和したバイアル対の動
的試験に基づけば、工Ｒ検出法は選ばれた潜在的に病原
性の微生物を本質的に同等に検出することができた。こ
れらの動的データを平均した結果ではなく各微生物につ
いての個々の容器の結果に基づいてさらに分析したとこ
ろ、試験の７２％において本発明のＩＲ法により寿だ検
出時間は一般のＢＡＣＴＥＣ放射分析システムと等しい
かまたはより良好であることが証明された。約９３％の
試験が１回のＢＡＣＴＥＣ試験期間内に、またはより良
好に検出された。試験期間は速かに増殖する微生物につ
いての２時間から緩慢に増殖するものに関する５時間ま
で変動した。動的データを検出時間に関して第２７図に
示す。

表２ 各種微生物に関するＩＲ検出法とＢＡＣＴＥＣ検出法の
比較−調和させたバイアル対 保存血液−０５％ｓｐｓ ノ（ルｈ菌　８　（２晰旬）６２−７１　１０　１０　
０肺炎桿菌　８　６２−７４　１０　１０　０緑膿附　
１．４　５３−６７　１５　１４　−１黄色ブトつ球菌
　１．５　４−１６９　１２　１３　＋１表皮ノド９つ
球菌　４　１−５７　１６　１８　＋２犬便連鎖味菌　
８　７５−８７　１２　１２　＋１インフルエンザ菌　
１．０　−２５０　２０　１．７　−３１１　４−１９
　３１．　３３　＋２ 骨６刃メ炎菌　８　８２１９１９０ 嫌気性微生物−７０培地 ウエルチ菌　９（２時間）　２５　１．０　１．２　＋
２ノービ菌　８　２１　１０　１０　０ １　＋の値−工Ｒの方が良好 −の値−ＢＡＴＥＣの方が良好 ２　検出域値： 工Ｒ（好気性）−１９ 工Ｒ（嫌気性）−３４ ＢＡＣＴＥＣ＝２０（両方） 実施例３ 装置内培養ガスのＣＯ３濃度を、希望するインキュベー
ション温ＵＫ保持された無菌の非接種容器のヘット９ス
ペースガス中のＣＯ２濃度と調和させることにより潜ら
れる検出感度上の利点を証明するために、７Ｃ培地（ジ
ョンストン・ラボラトリーズ）中で微生物バクテロイデ
ス・フラジリスを用いて一連の実験を行った。保存血５
．　Ｑ　ｍｉを含む対照容器および試験容器を用意した
。試験容器には前記の各実施例と同様に調製され、希釈
され、ル−ト計数法により標準化された被験微生物約１
．０ＯＣＦＵも入れた。二酸化炭素濃度Ｏ％、２％、５
％および１０％をもち、水素５％が存在し。

残りが窒素である装置内培養ガスを用いた。それぞれ試
料容器および対照容器につき６対のバイアルを、嫌気的
にＩＲ原型アセンブリーで各実験につき、また試験した
培養ガス混合物それぞれにつき４８時間、３５℃でのイ
ンキュイージョンニヨり試験した。

二酸化炭素を含まない培養ガスを用いて碍られた結果を
第２８図に示す。読みは容器ヘッドスペースガスのＣＯ
２濃度と培養ガスにおけるＣＯ２濃度との差として記録
されたので、すべての読みにつきプラスの偏りが認めら
れた。これは必然的に検出域値を増大させ、試験感度を
低下させる。培養ガスのＣ０２ａ度をヘッドスペースガ
ス濃度に調和させると、第２９図に示すようにベースラ
インの対照値はもはや上昇せず、最適な検出が達成され
る。５％ＣＯ２混合物を用いて鍔だ結果を第３０図に示
す。最初にみられる大幅なマイナスの偏りは、速かに増
殖する微生物の検出を妨げるであろう。

さらにヘット９スペースガスのＣＯ２濃度を培養ガスの
ＣＯ２濃度と平衡化させるためには、約１５時間のイン
キュイージョンおよびこれに伴う反復試験が必要であっ
た。試料容器と対照容器の間で僻られた増殖値の差の低
下が明らかに認められた。第３１図は培養ガスが１０％
の二酸化炭素を含む場合に寿られた結果を示す。最初の
マイナスの偏りはこの場合大幅に増大し、検出感度は大
幅に低下した。さらにヘッドスＲ−スガスＣＯ２濃度を
培養ガスと平衡化させるために約３６時間の試験期間お
よび多数回の反復試験−を必要とした。

本発明方法が適正に機能するためには、装置内培養ガス
のＣＯ３濃度を装置に連結して用いる無菌の未接種容器
のヘッドス投−スＣＯ２含量にできる限り近似して調和
させることが好ましい。この最適な状況により最適な検
出が行われ、培養器のヘッドスペースガスが装置内培養
ガスと平衡に達するのに必要な時間が最小限に抑えられ
ろｎメースラインの読みはインキュベーション期間中安
定ニ保たれ１時間に依存した検出域値を選ぶことができ
た。

実施例４ ある種の臨床的に重要な微生物（最も顕著には嫌気性菌
に含まれるもの）が基質代謝の結果はとんど二酸化炭素
を産生じないことは周知である。

しかしこれらの微生物のうち大部分はかなりの量の揮発
性および不揮発性の有機酸を産生し、これが培地中へ排
出されて培地のｐｌ−１を低下させる傾向を示す。従っ
て培地のｐＨの低下により化学平衡が変移するのに伴っ
て増殖培地から放出される二酸化炭素によってこれらの
微生物を検出するのに二酸化炭素／炭酸水素塩平衡を利
用できるか否かについて実験を行った。まず炭酸水素ナ
トリウム］、６．６ｍＭを添加した７Ｃ培地において間
接的なＣ○２放出を調べた。培地十炭酸水素塩を入れた
試験バイアル、および培地のみを入れた対照バイアルに
双方とも０．５Ｍ−ＨＯ２を０．１　ｍｌずつ増量して
添加した。あるバイアルにはＱ、　］、　ｍ、ｌ　、次
ぎには０．２ｍＡ、などを添加した。ｐＨ測定用にも同
様なバイアル対を用意した。バイアル対をブレッドボー
ド計測器で読み取り、放出されたＣＯ２を第３２図に示
すように酸添加量の関数としてプロットした。化学的に
放出された二酸化炭素は試験バイアルと対照バイアルの
増殖値の読みを比較することによって明らかに示される
。初期のヘツｌ’ス投−スＣＯ２濃度の増加よりも、ｐ
ｎが低下するのに伴って認められる反応の方がはるかに
優勢であった。

次いで１代謝の結果有意量の二酸化炭素を産生しないこ
とが知られている微生物バクテロイデス・フラジリスの
菌株を用いて間接的な検出システムにつき試験を行った
。７Ｃ培地（ジョンストン・ラボラトリーズ）Ｋ炭酸水
素塩］、　６．６　ｍＭを追加した。炭酸水素塩を含ま
ない同様な対照容詣も用意した。前記の保存血５．　Ｑ
　ｒｄを各バイアルに添加した５試験バイアルに約１０
０ＣＦ’Ｕの微生物を接種した。試験結果を第３３図に
示す。炭酸水素塩を追加した培地については微生物の検
出が大幅に高められることが認められた。血液のバソク
クラウンド゛の読みは若干高かったが、二酸化炭素が追
加されることの利点は容易に認められる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施に用いられる装置を図示したもの
である。 第２図は上記の装置を構成する主な部品の略図である。 第３図は上記の装置に用いられる空気圧移送システムの
略図である。 第４１シ１は」＝記空気圧移送システムのプレフラッシ
ュサイクルを表わす調時ダイヤグラムである。 椿５図は上記空気圧移送システムの容器試験サブサイク
ルを表わす調時ダイヤグラムである。 第６図は装置のエレクトロニクス系統の簡略化したフロ
ック図で゛ある。 第７〜１２図のそれぞれにおいて実線で記されたプロッ
トは接種された試料９個または１０個の平均を表わし、
点線で記されたプロットは接種されていない対照血液試
料４０個の平均を表わす。 第７図は好気的に試験された。培養条件の難しい微生物
である髄膜炎菌（Ｎｅｉｓｓｅｒ：Ｌａ　ｍｅｎｉｎｇ
ｉ−ｔｉｄｉｓ）　Ｅついて行った赤外線検出試験の結
果を表わすグラフである。 第８図は好気的に試験された。培養条件の難しい微生物
であるストレプトコッカス・ニューモニア（Ｓｔｒｅｐ
ｔｏｃｏｃｃｕｓ　ｐｎｅｕｍｏｎｉａｅ）　ｔＬつい
て行った赤外線検出試験の結果を表わすグラフである。 第９図は好気的に試験された。培養条件の難しい微生物
であるインフルエンザ菌（ｌ［（ａθｍｏｐｈｉｌｕｅ
ｉｎｆｌｕｅｎｚａｅ）　ＶＣついて行った赤外線検出
試験の結果を表わすグラフである。 第１０図は嫌気的に試験された、培養条件の難しい微生
物であるストレプトコッカス・ニューモニアについて行
った赤外線検出試験の結果を表わすグラフである。 第１１図は嫌気的に試験された、培養条件の難しい微生
物であるバクテロイデス・フラジリス（Ｂａｃｔｅｒｏ
ｉｄｅｓ　ｆｒａｇｉｌｉｓ）について行った赤外線検
出試験の結果を表わすグラフである。 第１２図は培養条件の難しい微生物であるバクテロイデ
ス・プルガータス（Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ　ｖｕｌ−
ｇａｔｕｓ）について行った赤外線検出試験の結果を表
わすグラフである。 第１３〜２６図において黒丸の点で示したプロットは１
本発明の赤外線法により検出した。接種された試料８個
の平均を表わす。黒い三角形の点で示したプロットは、
市販品による放射分析検出法によって検出した。接種さ
れた試料８個の平均を表わす。白丸および白い三角形の
点で示したプロットは、それぞれ赤外線法および放射測
定法により検出した。接種されていない対照血液試料８
個の平均である。→は陽性の検出域値を示す。 第１３図は、好気的に試験された微生物大腸菌（Ｅｓｃ
ｈｅｒｉｃｈｉａ　ｃｏｌｉ）に関するインキユバ−ジ
ョン時間の関数として、赤外線検出反応を一般の放射分
析検出システムのものと比較した動的検出試験の結果を
表わすグラフである。 第１４図は、好気的に試験された微生物肺炎桿菌（Ｋ：
ｈｅｂｓｉｅ：ｈｌａ　ｐｎｅｕｍｏｎｉａｅ）　に関
するインキュベーション時間の関数として、赤外線検出
反応を一般の放射分析検出システムのものと比較した動
的検出試験の結果を表わすグラフである。 第１５図は、好気的に試験された微生物緑膿菌（Ｐｓｅ
ｕｄｏｍｏｎａｓ　ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ）に関するイ
ンキュベーション時間の関数として、赤外線検出反応を
一般の放射分析検出システムのものと比較した動的検出
試験の結果を表わすグラフである。 第１６図は、好気的に試験された微生物黄色ブト９つ球
菌（Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ　ａｕｒｅｕｓ）　
Ｅ関するインキュベーション時間の関数として、赤外線
検出反応を一般の放射分析検出システムのものと比較し
た動的検出結果を表わすグラフである。 第１７図は、好気的に試験された微生物表皮ブトゝつ球
菌（Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ　ｅｐｉｄｅｒｍｉ
ｄｉｅ）　ｒｆｃ関するインキュイージョン時間の関数
として、赤外線検出反応を一般の放射分析検出ラステム
のものと比較した動的検出試験の結果を表わすグラフで
・ある。 第１８図は、好気的に試験された微生物大便連鎖球菌（
Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ　ｆａｅｃａｌｉ、ｅ）に
関するインキュば一ジョン時間の関数として、赤外線検
出反応を一般の放射測定検出システムのものと比較した
動的検出試験の結果を表わすグラフである。 第１９図は、好気的に試験された微生物ストレプトコッ
カス・ニューモニア［関するインキュベーション時間の
関数として、赤外線検出反応を一般の放射分析検出シス
テムのものと比較した動的検出試験の結果を表わすグラ
フである。 第２０図は、好気的に試験された微生物インフルエンサ
菌ニ関するインキュば一ジョン時間の関数として、赤外
線検出方法を一般の放射分析検出システムのものと比較
した動的検出試験の結果を表わすグラフである。 第２１図は、好気的に試験された微生物が（鵞）口唐ア
ルビカンス（Ｃａｎｃｌｉｄａ　ａｌｂｉｃａｎｓ）に
関するインキュベーション時間の関数として、赤外線検
出反応を一般の放射分析検出システムのものと比較した
動的検出試験の結果を表わすグラフである。 第２２図は、好気的に試験された微生物髄膜炎菌に関す
るインキュ又−ション時間の関数として、赤外線検出反
応を一般の放射分析検出システムのものと比較した動的
検出試験の結果を表わすグラフである。 第２３図は、嫌気的に試験された微生物ノービ菌（Ｃｌ
ｏｓｔｒｉａｉｕｍ　ｎｏｖｙｉｉ）　Ｉｃ関するイン
キュベーション時間の関数として、赤外線検出反応を一
般の放射分析検出システムのものと比較した動的検出試
験の結果を表わすグラフである。 第２４図は、嫌気的に試験された微生物ウエルチ菌（Ｃ
ｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ　ｐｅｒｆｒｉｎｇｅｎｓ）　Ｋ
関するインキュイージョン時間の関数として、赤外線検
出反応を一般の放射分析検出システムのものと比較した
動的検出試験の結果を表わすグラフである。 第２５図は、嫌気的に試験された微生物バクテロイデス
・フラジリスに関するインキュベーション時間の関数と
して、赤外線検出反応を一般の放射分析検出ラステムの
ものと比較した動的検出試験の結果を表わすグラフであ
る。 第２６図は、嫌気的に試験された微生物ノミクテロロイ
デス・プルガータスに関するインキュベーション時間の
関数として、赤外線検出反応を一般の放射分析検出ラス
テムのものと比較した動的検出試験の結果を表わすグラ
フである。 第２７図は、赤外線検出ラステムを一般の放射分析シス
テムのものと比較するため（（動力学的に試験された、
調和させた容器対間の時間−検出差を表わす棒グラフで
ある。結果は両システム間の試験時間差で示されている
。 第２８図は、使用した装置内培養ガスが二酸化炭素を含
まない場合の嫌気性微生物・ミクテロイデス・フラジリ
スの赤外線による増鵠反応を無菌の対照の反応と比較し
て示したものである。 第２９図は、使用した装置内培養ガスが２％の二酸化炭
素を含む場合の嫌気性微生物・ミクテロイデス・フラジ
リスの赤外線による増殖反応を無菌の対照の反応と比較
して示したものである。 第３０図１ｃ主、使用した装置内培養ガスが５％の二酸
化炭素を含む場合の嫌気性微生物バクテロイデス・フラ
ジリスの赤外線による増殖反応を無菌の対照の反応と比
較して示したものである。 第３１図は、使用した装置内培養ガスが１０％の二酸化
炭素を含む場合の嫌気性微生物バクテロイデス・フラジ
リスの赤外線による増殖反応を無菌の対照の反応と比較
して示したものである。 第３２図は、炭酸水素塩を供給した嫌気性培地からの二
酸化炭素の放出を塩酸添加量の関数として示すグラフで
ある。 第３３図１．ま、培地に炭酸水素塩を添加して、および
添加せずに試験された微生物バクテロイデス・フラジリ
スに関する、インキュベーション時間の関数としての赤
外線検出反応のグラフである。 各図面において記号は下記のものを表わす。 第１図 ］：（試験）容器；　２：トレー ３：ダストカバー；　４：テストヘッドアセンブリー５
：点検用カバー；　６：端末機 第２図 １：（培養）容器；　２：培地 ３：ヘッドスば一ス；　４：針セット ５．６二針；　７，８：フィルター ９：針ヒーター；　１０：空気圧系統 １１：ポンブ；　１２：試料セル １３：赤外線ＣＯ２分析器；　１４：データンステム／
制御器１５　：　ＣＲＴ端末機；　１６：プリンター］
７：培養ガス供給源；　１８：）シー１９：テストヘツ
ト９アセンブリー 第３図 Ｆ“１〜Ｆ４：フィルター；　■１〜■４：電磁弁Ｒ１
，Ｒ２ｍ空気圧抵抗；　ＰＴＩ、ＰＴ２：圧力変換器Ｎ
ｌ、Ｎ２：針；　Ｐ：ポンプ ＳＣ：試料セル；　ＮＨ：針ヒーターアセンブリー第１
６図 １：フィルター　２：主電源 ３：ＡＣ駆動回路部品　４：針ヒーター電源５：データ
システム／制御器；　６：測定系統７：トレー郡動アセ
ンブリー；　８：テストヘット９ＦＩＧ、８ ＠Ｗρ驚 麩ト！Ｑ軍■ 姿誓ρ寧 ＦＩＧ　、　３１ ０　、ｉ　、２　．４　．８　１．６　３．２０．５Ｍ
　Ｈｃｉ　：象がａ＋　（ｒｎｌンム・”７Ｃ″　（７
６，６ｍＭ４杓曽プトリウム准有）・＝’７Ｃ”（人懐
、に奔温員場記） ＦＩＧ、３２ 第１頁の続き ０発　明　者　マーク・エル・スース　アメリカ合衆国
メマン　ニュー　２１０４ ０発　明　者　グレゴリ−・チース　アメリカ合衆国メ
コート　３ −　ｔ【ク

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）試料中に存在する微生物の代謝により二酸化炭素
   を生成しうる炭素源を含む微生物用増殖培地を入れた密
   閉容器を用意し。 該密閉容器が培地上部に平衡濃度の二酸化炭素を含むヘ
   ッドスペースガスにより占められたヘッドスペースをも
   ち。 微生物の存在につき分析すべき試料を該容器に導入し、 該密閉容器中の試料を含む培地を、該微生物による培地
   の代謝によって二酸化炭素を産生させかつヘッドスペー
   スガスの二酸化炭素濃度を平衡濃度よりも高めるのに十
   分な期間、正常な代謝過程が行われる条件下に置き、 該代謝過程が行われたのちヘッドスは−スガスの試料を
   ヘッドスは−スから取り出し。 該ヘット９スペースガスに料を、ヘット９スペースガス
   の二酸化炭素の平衡濃度と実質的に同一濃度の二酸化炭
   素を含むガス雰囲気をもつ試料セル中へ導入し、そして 該ヘッドスペースガス試料を該試料セルに導入したのち
   試料セル中におけるガス雰囲気の赤外線吸収を測定する
   ことにより、試料セル中のヘッドスペースガスの二酸化
   炭素濃度の増加の有無により試料中の微生物の存否を判
   定する。 ことより々る、試料中の生物活性の存在を分析する方法
   。 （２）ヘッドスペースガスの試料を導入する時点におけ
   る試料セル内のガス雰囲気が約１〜１０％の二酸化炭素
   濃度をもつ、特許請求の範囲第１項に記載の方法。 （３）ヘッドスペースガスの試料を導入する時点におけ
   る試料セル内のガス雰囲気が約２〜約５％の二酸化炭素
   濃度をもつ、特許請求の範囲第１項に記載の方法。 （４）　容器の刺通可能な密閉蓋を貫通し、試料セルと
   の間に流体流通性の連絡を与えて、ヘッドスペースガス
   がヘッドスペースカラ前記試料セルへ移動しそして前記
   ヘラｌ−”スペースへ帰るだめの流通回路を提供する一
   対の針によシヘッドスペースガスの試料を取り出しを行
   なう、特許請求の範囲第１項記載の方法。 （５）針を刺通可能な密閉蓋中へ挿入する前に回路を培
   養ガスで充満させる１％許請求の範囲第４項に記載の方
   法。 （６）培養ガスが約１〜約］Ｏ％の二酸化炭素濃度をも
   つ、特許請求の範囲第５項に記載の方法。 （７）培養ガスが約２〜約５％の二酸化炭素濃度をもつ
   、特許請求の範囲第５項に記載の方法。 （８）培養ガスが約２〜約３％の二酸化炭素濃度をもつ
   、特許請求の範囲第５項に記載の方法。 （９）培養ガスが約３〜約５％の二酸化炭素濃度をもつ
   、特許請求の範囲第５項に記載の方法。 （１０）試料中に存在する微生物の代謝により二酸化炭
   素を生成しつる炭素源を含む微生物用堆層培地を内部に
   有し、かつ平衡濃度の二酸化炭素を営むヘット゛スペー
   スガスにより占められた増殖試料を該容器に導入するた
   めの手段。 試料および培地を含む容器を、試料中に存在する微生物
   の正常な代謝過程が行われる条件下に置き、これにより
   ヘッドスペースガスの二酸化炭素濃度を該ヘッドスペー
   スガスの平衡濃度よりも高めるだめの手段、 ヘッドスペースガスの試料を取シ出し、かつ該試料を試
   料セルに導入するだめの手段、および 赤外線を発生する手段、および該試料セル中のヘッドス
   ペースガスの赤外線吸収を検出するだめの赤外線検出手
   段。 からなる、赤外線吸収により生物活性の存在を分析する
   だめの装置。 （１１）密閉容器が刺通可能な密閉差を備えている。 特許請求の範囲第１０項に記載の装置。 、（］　２１　ヘッドスペースガスの試料を取り出しか
   つ該試料を試料セル中へ導入するだめの手段が、試料セ
   ルへの入口との流体連絡を与える第１針。 および該試料セルからの出口との流体連絡を与える第２
   針からなる。！許請求の範囲第１０項に記載の装置。 Ｃ１３）第１針および第２針を刺通可能な密閉蓋を通し
   て挿入してヘッドスペースガスを循環させるだめの閉回
   路を与える手段が備えられている。 特許請求の範囲第１１項または第１２項に記載の装置。 １１４）ヘッドスば一スガスの循環のだめのポンプ手段
   を含む１％許請求の範囲第１３項に記載の装置。 （１５１第１針および第２針を刺通可能な密閉蓋内へ挿
   入する前に「培養ガス」を閉回路内へ導入する手段を含
   む、特許請求の範囲第１３項に記載の装置。 （１６）　Ｉｆ養ガス」がヘット９スＲ−スガス中の二
   酸化炭素の平衡濃度と実質的に等しい二酸化炭素濃度を
   もつ１％許請求の範囲第１５項記載の装置。 （Ｉ７）細菌学的栄養素、および試料中に存在する微生
   物の代謝によシ二酸化炭素を生成しうる二酸化炭素前駆
   物質の有効量からなる。特許請求の範囲第１０項に記載
   の赤外線分析装置に使用するための微生物用増殖培地で
   あって、該前駆物質が増殖培地中に導入される試料中に
   存在する微生物の代謝に際して酸の生成により活性化さ
   れる増殖培地。 ０８）前駆物質が堆層培地のリットル当だシ約０５〜約
   ２０ミリモル当量の炭質゛水素塩を供給するのに十分な
   水準で存在する。特許請求の範囲第１７項記載の増殖培
   地。 θ９）前駆物質が増殖培地のリットル当たり約１〜約１
   ０ミリモル当量の炭酸水素塩を供給するのに十分な水準
   で存在する、特許請求の範囲第１７項記載の増殖培地。 （２０）前駆物質が炭酸水素ナトリウム、溶存二酸化炭
   素、炭酸ナトリウムおよび他の炭酸水素塩からなる群か
   ら選ばれる、特許請求の範囲第１７ないし１９項のいず
   れか一項記載の増殖培地。 （２１）前駆物質が炭酸水素ナトリウムである。特許請
   求の範囲第２０項に記載の堆層培地。 （２２）前駆物質が溶存二酸化炭素である、特許請求の
   範囲第２０項に記載の増殖培地。