KR100592745B1 - 용기 홀더의 반사성 플랙 - Google Patents

Abstract

병 유지 기구(10)는, 배양병(1)을 교반하고 배양병(1)내의 미생물의 성장을 검출하는 배양 기구의 셀 내에 적소에 위치한 배양병(1)을 유지하는 것이다. 병(1)이 상기 장치의 셀에 존재하지 않을 때, 병 유지 기구는 병(1)이 있는 경우에 그 병에서 반사되는 빛의 양보다 더 많은 양으로 상기 발광기로부터의 빛을 광 검출기로 반사시켜, 병(1)이 병 홀더(3)의 공동에 존재하지 않는 다는 것을 나타내게 되는 위치로 이동한다. 또, 병 유지 기구(10)/반사성 플랙(20)은 자동 교정을 위한 기준 신호를 제공하는데 이용될 수 있다.

Description

용기 홀더의 반사성 플랙{CONTAINER HOLDER REFLECTANCE FLAG}

미생물의 배양과 검출 분야에서, 시료에 미생물이 존재하는지 여부를 검출하는 데에 특화된 배양병과 그 배양병 유지용 장치가 사용된다.

미국 특허 제4,945,060호, 제5,094,955호 및 제5,162,229호에 기재된 것과 같은 병에는, 그 안에 있는 미생물의 성장에 기인하는 검출 가능한 변화를 겪게 되는 센서와 배지(culture medium)가 내부에 마련된다. 센서에서의 변화는, 예를 들어 미국 특허 제5,164,796호와 제5,217,876호에 기재된 바와 같이 발광기와 광 검출기와 같은 것에 의해 배양병의 투명벽을 통하여 외부에서 모니터된다. 대개의 분석 시험에 있어서, 최선의 결과를 얻기 위해서는 배양병을 교반하여야 한다. 미국 특허 제5,074,505호에 기재된 것과 같은 클립은 교반중 배양 기계에서 적소에 배양병을 유지할 수 있다. 전술한 모든 특허는 그 내용 전체가 참고로서 본 명세서에 인용된다.

본 발명에서, 배양 기구 내의 셀에는 배양병을 적소에 유지시키기 위하여 병 유지 기구가 제공된다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "병"이라는 단어는 임의의 종류의 용기를 의미하며, 바람직한 실시예에서는 미생물 배양에 이용될 수 있는 모든 종류의 용기를 의미한다. 장치 내의 개별적인 병 홀더에 병이 있지 않는 경우에, 병 유지 기구는, 병이 있는 경우에 그 병에서 반사되는 빛의 양보다 더 많은 양으로 발광기로부터의 빛이 검출기로 반사될 수 있게 해주는 위치로 이동한다. 이와 같이, 병 유지 기구는 반사성 플랙(reflectance flag)으로서 작용하여, 배양 장치 내의 병을 수용하는 공동에 병이 있지 않는다는 것을 표시하게 된다.

반사성 플랙은 자동 교정(calibration)을 위한 기준 신호도 제공할 수 있다. 병이 있지 않을 때에 셀에서 병 유지 기구/반사성 플랙으로부터 광 검출기로 반사되는 빛의 양은 셀에서의 변화를 검출하도록 모니터 될 수 있다. 비어있는 셀에서의 그러한 변화를 모니터링함으로써, 최초의 셀의 교정 상태로부터의 편차를 측정할 수 있다.

변화가 작은 경우에는 보정이 이루어 질 수 있는 반면, 변화가 큰 경우에는 그 셀이 반드시 교체되어야 한다는 것을 나타낼 수 있다.

도 1은 배양병을 수용하는 병 홀더를 갖춘 래크(rack)의 도면이다.

도 2는 2개의 병이 수용된 병 홀더의 도면이다.

도 3은 도 2의 병 홀더 일부의 분해도이다.

도 4는 병이 있는 상태의 병 홀더의 단면도이다.

도 5는 병이 없는 상태의 병 홀더의 단면도이다.

도 6은 광 검출기 및 발광기와 함께 병 저부를 나타낸 도면이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.

도 1은 복수 개의 배양병을 수용하기 위한 래크(rack)의 도면이다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 배양병을 수용하도록 내부에 긴 공동(7)이 마련된 복수 개의 병 홀더(3)가 장착된 래크(2)가 제공된다. 병 홀더(3)는, 예를 들어 나사(4)에 의해 래크(2)에 유지되어 있다. 예를 들어, 나사(6)에 의해 상판(5)이 복수 개의 병 홀더(3) 상부에 장착되어 있다. 배양병(1)은 하나의 병 홀더에서의 공동 중 하나에 수용된 상태로 도시되어 있다.

도 2에서 도시된 바와 같이, 한 가지 예의 병 홀더에는 2개의 배양병(1)을 수용할 수 있다. 병 홀더에는 병 홀더를 래크에 고정시키기 위한 적어도 1개의 저부 나사 구멍(11)이 마련되어 있다. 병 홀더에는 또한 덮개판 부착용으로 적어도 1개의 상부 나사 구멍(12)이 마련되어 있다. 물론, 부품 상호간의 용접/마찰 용접법, 클립, 연결봉(tie), 클램프 등 그 밖의 수많은 부착 기구가 사용될 수 있다. 또한, 도시된 병 홀더(3)는 2개의 병을 수용하는 것일 뿐이지만, 병 홀더는 하나의 병 또는 2개보다 많은 병을 수용하도록 구성되거나, 래크 및/또는 상판과 완전히 일체 구조로서 구성될 수도 있다.

도 2의 분해도인 도 3에 도시된 바와 같이, 병 홀더(3)의 공동(7)의 내부에는 병을 적소에 유지하기 위한 유지 클립(10)이 마련되어 있다. 검출 대상 미생물의 종류에 따라, 래크는 미생물의 성장을 촉진하도록 배양병 안의 배지(media)를 교반하기 위하여 배양 장치 내에서 전후로 움직일 수 있다. 이러한 이유에서 교반 중에 병을 적소에 유지하기 위하여 병 홀더 내에 각종 형태의 유지 기구가 구비되는 것이 좋다. 도 3에서 도시된 바와 같이, 한 실시예로서 유지 클립(10)에는 병 홀더 상부(16) 위에 끼워 맞추는 상부 U자형 부분(15)이 마련되어 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 유지 클립(10)에는 병 홀더의 벽에 끼워 맞추어지는 상부 U자형 부분(15)이 마련되어 있다. 상부 벽 부분(16)의 돌출부(17)는 유지 클립의 구멍(도 3의 18)을 통하여 끼워져 있다. 물론, 유지 클립은 접착, 용접, 나사 등과 같은 당업자에게 공지된 방법으로 병 홀더에 장착될 수 있다. 반사용 다리부(20)도 역시 도 4에 도시되어 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 병이 병 홀더에 수용되어 있지 않을 때, 병 유지 기구는 내벽으로부터 공동(7)의 중심부를 향하여 튀어 나온다. 이 위치에서, 반사용 다리부(20)는 병 홀더 저부의 구멍(21)의 중앙에 있게 된다.

도 4에서와 같이, 병이 제 자리에 있을 때, 발광기로부터의 빛은 구멍(21)에 의해 병 저부의 센서 표면에서 반사되고, 반사광은 광 검출기에 의해 검출된다.

이러한 구조는 도 6에서 더 잘 도시되어 있는데, 여기서 병(1)에는 투명한 저면(31)과, 이 투명한 저면에 인접하여 병 내부에 센서가 갖추어져 있다. 발광기(35)는 병 저면에 빛을 비추고, 센서(32)로부터의 반사광(37)은 광 검출기(39)에 도달하게 된다. 그러나, 도 5에 도시된 바와 같이, 병 홀더에 병이 없는 경우에는 광 검출기로부터의 광은 그 대신에 유지 클립(10)의 광 반사용 다리부(20)(반사성 플랙)로부터 반사되어 광 검출기(39)에 의하여 검출된다.

작동에 있어, 유지 클립/반사성 플랙은 배양병으로부터 반사되는 빛의 양보다 더 많은 양의 빛을 반사할 수 있는 반사면이 구비되어 있다. 따라서, 광 검출기에서 검출되는 빛의 양이 미리 설정되어 있는 한계값보다 더 큰 값을 갖게 된다면, 이는 병 홀더의 공동이 비었다는 것을 나타낸다. 본 발명에서, 유지 클립/반사성 플랙의 반사면은 배양 장치에서 쓰일 수 있는 가장 잘 반사되는 병의 경우보다 더 큰 신호를 일관되게 보내 주어야 한다. 그리고, 유지 클립은 반드시 배양장치에서 교반이 진행되는 동안 배양병을 적절히 유지할 수 있어야 한다.

선택적으로, 유지 클립의 "반사" 부분에는 광 흡수성 물질이 제공될 수 있다. 이러한 실시예에서, 반사면으로부터 반사되는 빛의 양은 항상 빛이 가장 적게 반사되는 병의 경우보다 적어야 한다. 따라서, 광 검출기에서 검출되는 빛의 양이 미리 설정되어 있는 특정 한계값보다 더 작다면, 이는 병 홀더의 공동이 비었다는 것을 나타낸다. 또한, 유지 클립의 반사면은 발광기로부터의 빛이 유지 클립에 부딪칠때 형광을 발하는 형광 물질이 제공될 수 있다. 이러한 구조는 형광 센서가 구비된 배양병과 함께 사용될 수 있다. 유지 클립의 형광량은 병의 센서에서의 형광량보다 항상 크거나 항상 작도록 설정된다.

유지 클립은, 병 홀더의 공동에 병이 존재하지 않을 때에 발광다이오드의 휘도 및/또는 광전지(photocell)의 감도의 변화를 검출(자동 품질 관리)하는 데 사용될 수 있는 신호를 보내는 부가의 기능을 갖출수 있다. 빈 셀(cell)에서의 반사율의 변화를 모니터링함으로써, 셀의 교정 상태에 대한 변화를 측정할 수 있다. 작은 변화가 있는 경우에는 보정할 수 있으나, 큰 변화가 있는 경우에는 표준 상태로 교정될 때까지 이 셀(cell)은 사용할 수 없다. 발광다이오드의 휘도 및/또는 광전지의 감도의 변화를 결정하는 데에는, 모토롤라 688H11, 또는 그와 유사한 16비트 프로세서 등의 마이크로프로세서가 쓰일 수 있다.

종래의 교정/품질 관리에는 장치 내의 셀이 여전히 교정 상태에 있다는 것을 확인하기 위하여 주기적으로 교정 표준(calibration standards)을 기입하는 작업이 수반된다. 하나의 배양/미생물 검출 장치는 각각 개별적인 배양병을 유지하는 수백 개의 셀을 구비할 수 있으므로, 이러한 경우의 교정은 상당한 시간이 소비되는 작업이 된다. 이러한 이유에서, 본 발명의 자동 품질 관리는 매우 바람직하다.

광원에서의 발광다이오드는, 예를 들어 4000mcd를 공급할 수 있는 AND180CRP일 수 있다. 발광다이오드에 흐르는 전류는 래크 콘트롤러 마이크로프로세서(rack controller microprocessor)에 의하여 조절된다. 초기의 현장 교정(initial factory calibration)은 교정 표준을 이용하여 실행된다. 빈 셀에 대하여 몇 가지의 반사율 레벨에 대한 발광다이오드 전류 대 아날로그/디지탈 계수(A/D count)의 테이블이 생성된다. 예를 들어, 만약 8.4mA의 발광다이오드 전류를 사용하여 셀의 교정이 이루어졌다고 가정한다면, 자동 교정과 검사에 이용하도록 몇 개의 반사율 값이 선택될 수 있다. 교정 표준의 반사율 값을 선택 할 수 있다. 그러면, 반사율에 관련된 아날로그/디지탈 계수가 결정되며, 원하는 아날로그/디지탈 계수를 얻도록 발광다이오드 전류가 변화된다. 아날로그/디지탈 계수와 발광다이오드 전류 측정치는 자동 교정과 확인을 위하여 저장된다.

래크 콘트롤러는 주기적으로 빈 셀에 대한 각각의 값으로 발광다이오드 전류를 설정한다. 측정된 아날로그/디지탈 계수는 테이블의 계수와 비교된다. 셀의 모든 변화(발광다이오드의 광출력과 검출회로의 감도 모두)가 아날로그/디지탈 계수의 변화에 의하여 검출된다. 조그만 변화들은 통상의 기법을 이용하여 보정될 수 있다. 이로써, 교정 표준에 대해 주기적으로 검증할 필요가 없게 된다. 미리 설정되어 있는 한계값을 초과하는 변화는 그 셀을 사용할 수 없다는 것을 나타낸다. 그 셀을 다시 사용하기 전에 표준에 따른 교정이 요구된다.

유지 클립에 쓰일 수 있는 소재는 적절한 범위내의 강성/유연성이 있고, 배양/검출 장치에 쓰이는 대부분의 반사성 병보다 반사율이 큰것이라면 그 어떤 것이라도 된다. 그 예로서, 렉산, 스티렌, 테프론과 스텐레스 강, 그밖의 수많은 중합체, 그리고 금속 및 그 밖의 소재들이 쓰일 수 있다. 또한 선택적으로, 제2 반사물질( 예를 들어, 반사 테잎, 백색 무광택 도트, 페인팅된 면, 거울 등)이 반사율이 더 낮은 반사성 유지 클립의 하부면에 배치될 수 있다.

물론, 전술한 예에 대한 변형례를 고려할 수 있다. 예를 들어, 발광기로부터의 광 비임의 반사 평면 위치까지 연장되는 코일 스프링이 이용될 수 있다. 또는, 병이 없는 경우에는 광 비임과 교차하도록 수평으로 연장되나, 병이 병 홀더에 삽입된 경우에는 경로에서 벗어나 휘어지는 신축성의 판상(板狀) 요소가 사용될 수 있다. 실제로, 일단 병이 병 홀더에서 제거되면 광비임의 표적이 되는 고정식 반사성 소재가 배치될 수 있다.

당업자라면 전술한 본 발명의 교시에 따라, 본 발명에 대한 다양한 변형이 가능할 것이다. 그러한 변형 및 그 밖의 것들은 특허청구범위에 설정된 본 발명의 범위내에 드는 것이다.

본 발명은 미생물의 효율적인 배양과 검출을 위한 배양병과 배양병의 유지 장치에 적용될 수 있다.

Claims (17)

1. 발광기와,

   광 검출기와,

   내부에 용기를 수용하는 용기 홀더와,

   반사성 또는 형광성 표면

   을 포함하며, 상기 발광기는 상기 용기 홀더의 저부를 향해 있음으로써, 용기가 상기 용기 홀더에 존재할 때, 상기 발광기로부터의 빛은 용기의 반사면에서 반사되거나 용기의 형광면에서 형광을 발하게 하고, 이어서 상기 광 검출기에 의해 수신되어 검출되며,

   용기가 상기 용기 홀더에 존재하지 않을 때에만, 상기 발광기로부터의 빛은 반사성 표면에서 반사되거나 형광성 표면에서 형광을 발하게 되고, 이어서 상기 광 검출기에 의해 수신되어 검출되는 것인 장치.
2. 청구항 1에 있어서, 용기 내부에 마련된 센서를 더 포함하고, 상기 반사성 또는 형광성 표면은 상기 용기에 있는 센서보다 반사성 또는 형광성이 커서, 상기 용기 홀더에 용기가 존재하지 않을 때에 더 많은 양의 빛이 상기 광 검출기에 수신되어 검출되는 것인 장치.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 반사성 또는 형광성 표면은, 상기 용기 홀더내에 용기가 존재할 때에 용기를 적소에 유지시키는 작용을 하는 편향 및 이동가능한 기구인 것인 장치.
4. 청구항 3에 있어서, 상기 반사성 또는 형광성 표면은, 용기 홀더에 용기가 존재하지 않을 때에 상기 광 검출기로부터의 빛에 의해 빛을 반사하거나 형광을 발하게 되는 위치로 이동하도록 구성되는 것인 장치.
5. 청구항 4에 있어서,상기 반사성 또는 형광성 표면은 상기 용기 홀더의 상부에 부착된 판 스프링인 것인 장치.
6. 병을 수용하며 벽에 구멍이 있는 병 홀더와,

   상기 병 홀더 내의 병 유지 기구

   를 포함하며, 상기 병 홀더에 병이 존재하는 때에 상기 병 유지 기구는 병 홀더 내에서 병을 유지시키고, 상기 병 홀더에 병이 존재하지 않을 때에 상기 병 유지 기구는 적어도 일부가 상기 병 홀더의 상기 구멍에 근접하는 위치로 이동하는 것인 장치.
7. 청구항 6에 있어서, 상기 병 유지 기구는 그것의 적어도 1개의 벽에 반사성 또는 형광성 표면을 구비하는 것인 장치.
8. 청구항 7에 있어서, 상기 병 유지 기구의 상기 반사성 또는 형광성 표면은, 상기 병 홀더에 병이 존재하지 않을 때에는 상기 병 홀더의 구멍에 바로 근접하도록 배치되는 것인 장치.
9. 청구항 6에 있어서, 상기 병 홀더는 복수 개의 병을 수용하기 위한 복수개의 공동을 포함하고, 각각의 공동에는 그 내에 적어도 1개의 구멍과 병 유지 기구가 구비되는 것인 장치.
10. 적어도 1개의 검출 셀을 구비하는 장치로서,

    발광기와,

    광 검출기와,

    반사기를 구비하며 내부에 병을 수용하는 병 홀더

    를 포함하며, 상기 발광기는 이 발광기로부터의 빛이 상기 반사기로부터 반사되어 상기 광 검출기에 의해 수신되고 검출되도록 상기 병 홀더를 향해 있고, 상기 반사기에서 반사되어 상기 광 검출기에서 검출되는 빛의 양의 변화는 상기 장치의 교정에 이용되는 것인 장치.
11. 청구항 10에 있어서, 상기 반사기로부터의 빛의 양의 변화가 미리 설정된 양보다 작으면 상기 장치가 교정 상태로 되돌려지도록 보정되지만, 미리 설정된 양보다 큰 변화의 경우에는 상기 장치는 더 이상 사용할 수 없게 되는 것인 장치.
12. 청구항 10에 있어서, 상기 반사기는 상기 병 홀더의 공동내에 배치되며, 상기 병 홀더에 병이 없을 때에는 상기 광 검출기로 빛을 반사시키는 것인 장치.
13. 청구항 10에 있어서, 상기 반사기는 상기 병 홀더 내에 병이 있을 때, 그 병을 적소에 유지시키는 작용을 하도록 구성되는 것인 장치.
14. 내부에 용기가 수용되는 용기 홀더와,

    상기 용기 홀더를 향해 빛을 지향시키는 발광기와,

    상기 용기 홀더내의 용기에서 반사되는 빛이나 발하여진 형광을 검출하는 광 검출기와,

    상기 용기 홀더내에 상기 용기를 유지하는 용기 유지 기구로서, 상기 광 검출기에 의해 검출될 빛이 반사되거나 형광을 발하도록 구성되는 용기 유지 기구 및,

    상기 용기 및/또는 상기 용기 유지 기구로부터의 빛을 처리하는 프로세서

    를 포함하는 장치.
15. 청구항 14에 있어서, 상기 용기 홀더에 용기가 없을 때, 상기 용기 유지 기구에서 빛이 반사되거나 형광을 발하게 되어 상기 광 검출기에 의해 검출되고, 상기 프로세서는 수신된 빛을 처리하여 상기 장치가 교정 상태에서 벗어났는 지의 여부를 결정하는 것인 장치.
16. 청구항 14에 있어서, 상기 용기는 이 용기의 투명벽에 인접하여 비색 센서 및/또는 형광 센서를 구비한 배양병이고, 상기 프로세서는 상기 용기내의 배지에서 미생물이 성장하는 경우에 상기 센서에서의 변화를 처리하는 것인 장치.
17. 청구항 14에 있어서, 상기 발광기로부터의 빛은 적외선 또는 가시광선 또는 자외선인 것인 장치.

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