KR19990022328A - 미생물 검출 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 시험체 내에서의 미생물의 존재를 검출하는 방법 및 이를 위한 밀폐 가능하고, 살균 가능한 용기(36)에 관한 것으로서, 상기 용기는 지시약 매질을 갖는 액체 배양 배지 및 센서(37)를 포함한다. 기체 불투과성 제거가능한 밀폐부(32)를 갖는 기체 투과성 막(31)은 용기의 벽에 제공된다. 검출하고자 하는 미생물이 혐기성 생물인 경우, 기체 불투과성 밀폐부(32)를 적소에 둔다. 검출하고자 하는 미생물이 호기성인 경우, 기체 불투과성 밀폐부(32)를 떼어내어 용기로 산소를 통과시킨다. 바람직한 실시태양에 있어서, 기체 투과성 막(31)은 용기에 산소를 통과시키며, 용기의 외부로 이산화탄소가 통과되는 것을 적어도 부분적으로 제한한다. 배지내의 기체(CO2, NH2, H2S 등) 생성, 휘발성 산 생성 또는 배지내의 pH 농도의 변화로 생성된 지시약 배지의 변화는 용기의 외부로부터 검출된다.

Description

미생물 검출 장치 및 방법
임상적 시험체 내에서의 미생물의 존재는 시험체 내에서 또는 일정 기간 경과후 시험체상의 대기에서 영양분의 존재하에 시험체를 배양하고, 시험체 내에서의 미생물 활성을 검출하여 통상적으로 결정된다. 예를 들면, 아넬 일동의 미국 특허 제 4,182,656 호에서, 탄소 13이 표지된 발효가능한 기재를 포함하는 배양 배지가 구비된 용기에 샘플을 넣는다. 용기를 밀폐하고, 생물학적 활성에 기여하는 조건으로 시험체를 처리한 후, 시험체상에서의 기체성 대기내의 탄소 13 대 탄소 12 의 비를 측정하고, 초기 비와 비교했다. 미국 특허 제 4,152,213 호에는 시험체상의 대기내의 산소 함량 감소를 용기내의 기체의 압력을 모니터하여 검출함으로써 밀폐된 용기 내에서 시험체에서의 산소 소모 박테리아의 존재를 결정하는 방법이 기재되어 있다. 미국 특허 제 4,073,691 호에는 일정 기간 경과 후 시험체상에서의 기체성 대기의 특성 변화를 측정함으로써 배양 배지를 포함한 밀폐된 용기내에서 박테리아를 비롯한 생물학적 활성 제제의 존재를 결정하기 위한 방법이 기재되어 있다. 섭맨 일동의 1984년 4월 4 일자로 발행된 EPO 출원 83108468.6 에는 기체성 대기 내에서의 CO2변화의 비-침입적 검출 방법이 개시되어 있다. 상기의 문헌 및 기타의 문헌에 기재된 방법 및 장치는 모두 배양후 기체성 대기 내에서의 변화를 측정하거나 적외선 광이 통과되는 특정 물질을 필요로 하는 밀폐된 용기의 침입 또는 방사 분석 방법을 필요로 하고 있다.
시험체, 특히 혈액 배양물내의 미생물의 존재를 측정하기 위한 다른 공지된 방법의 예는 온도, pH, 혼탁도, 색상, 생물발광 및 임피던스의 미세한 변화를 측정하는 것을 포함한다. 일반적으로, 이러한 방법은 박테리아 대사 부산물을 검출하여 미생물의 존재 또는 성장을 검출한다. 미생물의 존재는 계대배양 및/또는 염색에 의해 평가될 수 있다. 이러한 방법에서, 임피던스, 방사 분석 및 적외선 분광학만이 임상적 시험체의 자동화된 처리 가능성을 제공한다. 그리고, 임피던스 및 적외선 측정을 제외하고, 이러한 절차들은 액체 시험체 또는 시험체상의 기체성 대기에서의 측정을 가능케 하기 위해 용기 유입을 필요로 한다.
오염의 가능성 및 측정이 이루어지는 매 시간마다 시험체상에서 대기의 성분을 변화시키는 가능성을 형성하는 것 이외에, 이들 방법은 장시간동안 짧은 시간 간격에 걸쳐서 연속적으로 또는 반복적으로 측정을 할 수는 없다. 이는 생물의 성장 속도가 원래의 샘플내의 생물 및 생물의 수에 따라 달라지고, 그리하여 대기 또는 액체 샘플내의 검출가능한 변화가 언제 나타나는지를 예상할 수 없는 커다란 단점이 되고 있다. 이와 관련된 문제점으로서, 생물 성장이 액체 샘플내의 pH 변화에 의해 측정되는 경우, 다양한 대사 생성물이 샘플의 pH 에 다르게 영향을 미치게 된다. 예를 들면, 암모니아의 생성은 CO2의 생성이 감소하면서 pH 가 증가하게 된다. 여러가지 생물의 여러가지 성장 속도로 인해서 pH 가 한때 증가했다가 감소하게 되며, 이는 넓게 이격된 시간 간격에서 pH 를 측정하는 경우 검출하지 못하게 된다. 전혈 샘플내에서, 특히 지시약 염료가 pH 를 검출하기 위한 것일 때 pH 측정에 의해 변화를 검출하는 경우 오차의 다른 원인은 염료의 존재가 혈액 세포의 존재에 의해 영향을 받거나 또는 모호해지기는 가능성이 있을 수 있다. 시험체의 특성으로 야기되는 오차가 염료의 출현에 의해 영향 받을 수 있는 것을 방지할 수 있을 경우 비색계 지시약만이 효율적으로 사용될 수 있다.
생물학적 활성 제제가 호기성 생물인 경우, 시스템은 생물학적 활성이 발생할 수 있도록 용기내에서 충분한 산소를 제공하도록 해야만 한다. 용기에 산소를 제공하는 방법의 하나는 용기의 제조시에 배양 배지를 포함하고 있는 용기내의 대기에 산소를 가하는 것이다. 그리하여, 시험체를 용기 사용자가 용기에 가하는 경우, 산소는 용기내에서 이미 존재하게 된다. (그러나, 이 방법이 갖는 문제점은 미리 가해진 산소 및 배양 배지를 포함하는 용기의 저장 수명이 짧아진다는 것이다.)
미생물이 호기성 생물인 경우, 용기에 산소를 제공하는 다른 방법은 생물 배양시에 용기를 스파이크 처리하는 것이다. 흔히, 용기의 스토퍼에 바늘 또는 캐뉼라를 뚫어 배양동안 용기에 산소를 자유롭게 흐르도록 한다. 그러나, 이와 관련된 문제점은 부가의 단계, 사용자가 용기에 구멍을 뚫는 기술 및, 시험체의 오염 또는 사용자가 바늘로 찔리는 위험이 따르게 된다. 또한, 배양 방법이 배양 배지를 더 잘 산소화시키도록 하기 위해 교반을 필요로 하는 경우, 액체 배양 배지가 바늘을 통해 용기 밖으로 새지 않도록 주위를 기울여야만 한다. 또한, 구멍이 뚫린 용기는 용기 외부로부터 이산화탄소의 통과 조절을 가능하지 않게 한다(용기내의 이산화탄소의 변화는 특정 미생물의 존재를 나타내는데 바람직하기 때문이다).
발명의 요약
본 발명은 기체 투과성 막을 갖는 투명한 무균 용기내의 무균 성장 배지로 시험체를 배양하여 혈액 또는 기타 체액과 같은 임상적 시험체내의 미생물의 존재를 검출하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 미생물의 존재는 용기의 내부면에 부착된 1회용 센서를 사용하여 용기내의 기체(예, CO2) 또는 휘발성 산의 생성 또는 시험체의 pH 변화를 검출 또는 측정하여 결정된다. 본 발명에 의하면, 미생물은 비-침투성 수단을 통해 고 농도의 적혈구 세포와 같은 방해 물질의 존재를 검출할 수 있다.
본 발명에 있어서, 용기를 호기성 생물의 배양에 사용하고자 하는 경우, 기체 불침투성 밀폐부는 기체 침투성 막으로부터 제거될 수 있다. 그렇지 않을 경우, 밀폐부가 적소에 남아 있게 되는 경우, 용기는 혐기성 생물의 배양에 사용될 수 있다. 기체 투과성 막은 용기로의 산소 통과를 가능하게 하며, 바람직하게는 용기를 오토클레이브 및 교반하는 동안 조차도 높은 양 또는 음의 압력을 견디게 되며, 용기의 외부로 이산화탄소가 통과하는 것을 충분한 정도로 제한하고, 용기의 외부로 액체 배지가 통과하는 것을 완전 제한하게 된다.
관련 출원에 대한 참고 문헌
본 출원은 1995년 3월 24일자로 출원된 출원 일련번호 제 08/410,374 호의 일부 계속 출원이다. 또한, 이는 본 명세서에 참고로 인용하는 터너 일동의 미국 특허 제 5,217,876 호(1993년 6월 8일 발행); 캘런드라 일동의 미국 특허 제 5,094,955 호(1992년 3월 10일 발행); 토프 일동의 미국 특허 제 5,314,855 호(1994년 5월 24일 발행); 디기세피 일동의 미국 특허 제 5,164,796 호(1992년 11월 17일 발행); 및 터너 일동의 미국 특허 제 4,945,060 호(1990년 7월 31일 발행)에 관한 것이다.
본 발명은 샘플을 준비하고 용기에 가한 후 용기 유입 없이 성장 배지 및 밀폐된 용기를 사용하여 시험체의 pH, 기체 생성물(CO2, NH3, H2S 등) 또는 휘발성 산 생성의 변화를 검출/모니터하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 부가의 잇점으로서, 기체 불투과성 제거가능한 밀폐부를 갖는 기체 투과성 막이 용기의 벽에 제공된다. 검출하고자 하는 미생물이 혐기성 생물인 경우, 기체 불투과성 밀폐부를 적소에 둔다. 검출하고자 하는 미생물이 호기성 생물인 경우, 기체 불투과성 밀폐부를 제거하여 용기로 산소가 통과하게 한다. 바람직한 실시태양에 있어서, 기체 투과성 막은 용기내의 높은 양 또는 음의 압력을 견디고 및/또는 용기의 외부로 이산화탄소가 통과하는 것을 적어도 부분적으로 제한하면서 용기로 산소가 통과하도록 구조된다. 용기내(예, 용기내의 배지내)에서의 기체, 휘발성 산의 농도 및/또는 pH 의 차이에 따라 변화되는 센서가 구비된다.
도면은 하기와 같이 구성된다.
도 1 - 혈액 배양 장치
도 1 은 장치, 검출기 집합체의 작용 부분의 전체 외관으로서 용기(1), 센서(2), 배양 배지(3), 광원(4), 광검출기(5) 및, 전류 원(6), 전압 변환기로의 전류(7) 및 저 통과 필터(8)를 구비한 관련 전자 부품을 나타낸다.
한 실시태양에 있어서, 각각의 검출기 집합체는 광이 도시된 표면상으로 도달하지만 검출기 자체상에는 직접 도달하지 않도록 배열된 원추형 구멍내의 광다이오드 및 하나이상의 LED 로 구성된다. 본 실시태양에 있어서의 전자 회로는 검출기로부터의 신호를 조절하는 증폭기 및 필터, 이용가능한 신호중에서 선택되는 다중 채널 및, 발광체에 대한 불변 전류원을 포함한다.
조작시에, 전체 장치는 배양기의 내부 교반기상에 배치되며, 이는 미생물 성장에 적절한 환경을 제공하며, 광검출기로부터의 실내 광을 배제시킨다.
도 2 - pH 감도
다양하게 채색된 병을 사용하여 주관적으로 장치를 테스트는 것을 제외하고, pH 민감 막 병을 사용하여 테스트했다. 도 2 는 5.8∼8.2 범위내의 pH 상에서 다양한 완충액으로 센서의 평형을 이룬 후, 7가지의 다른 검출기의 평균 전압 출력을 나타낸다. 상세히 논해 보면, 시스템은 6.0∼7.5 범위내의 pH 상에서 0.1 pH 단위의 변화를 확실하게 식별할 수 있다는 것을 나타낸다.
도 3 - 미생물 성장에 따른 pH 및 대기의 변화
장치를 사용하여 pH 의 변화 및 기체 또는 휘발성 생성물 모두에 의한 미생물의 성장을 검출했다. 도 3 은 박테리아, 이. 콜리의 성장으로부터 생성된 pH 및 CO2의 변화를 나타낸다.
도 4 - 다양한 미생물의 검출
주로 모든 생물은 이의 대사 과정에서 기체 또는 휘발성 산을 방출한다. 그래서, 이러한 시스템은 광범위한 범위의 미생물의 성장을 검출하는데 사용할 수 있다. 도 4 는 이. 콜리, 그램 음성 박테리아; 에스. 피오게네스, 그램 양성 박테리아; 피. 아에루기노사, 그램 음성 비발효 박테리아; 비. 프라질리스, 혐기성 박테리아; 및 씨. 알비칸스, 효모의 성장동안 생성된 기체(CO2) 및/또는 휘발성 산의 검출을 나타낸다. 이러한 단위는 분석 개시시에 CO2농도를 기준으로 한 배지에서의 상대적인 기체 농도를 나타낸다. 샘플 용기 및 배지가 실온(약 20℃)이고, 용기 및 샘플을 분석동안 37℃에서 배양하기 때문에, 온도가 증가될수록 액체내의 CO2의 용해도가 감소하기 때문에 CO2가 처음 2 내지 4 시간동안 액체 샘플 및 배지 위의 공간으로 방출된다. 용기 및 배지가 샘플의 투입 및 장치내로의 배치 이전에 고온으로 유지되지 않는다면, 대개 처음 2∼4 시간동안 최소한의 CO2농도가 통과되고 나서야 미생물의 존재를 신뢰성있게 측정할 수 있다.
도 5A - 5D
도 5A - 5D 는 투과성 막의 한 실시태양을 예시하며, 투과성 막은 내부에 장착된 센서를 갖는 병 스토퍼의 공동 내부에 배치된다.
도 6
도 6 은 특정 투과성 막 및 지지 그리드를 갖는 스토퍼의 단면도이다.
도 7A 및 7B
도 7A 는 투과성 막에 대한 지지 그리드 중 하나의 상면도이며, 도 7B 는 막 지지의 파단도이다.
도 8A - 8C
도 8A - 8C 는 O-링으로 성형된 막을 지지하기 위한 막 지지 그리드의 도면이다.
도 9
도 9 는 내부에 센서 및 투과성 막을 갖는 본 발명의 배양 병의 단면도이다.
도 10A 및 10B
도 10A 는 병 마개의 중앙에서 병 개구를 갖는 배양 병을 예시하며, 도 10B 는 중앙에서 벗어난 병 근접 개구를 예시한다.
도 11
도 11 은 내부에 센서를 갖는 본 발명의 배양 병 뿐 아니라, 기체 투과성 막 및 불투과성 제거가능한 밀폐부를 예시한다.
도 12A - 12C
도 12A -12C 는 배양 병 뚜껑내의 기체 투과성 막의 부가의 실시양태를 예시한다.
도 13A 및 13B
도 13A 및 13B 는 그리드 및 투과성 막이 C-자 형태를 갖는 본 발명의 실시태양을 예시한다.
도 14
도 14 는 투과성 막에 대한 링을 보유하는 배양 병 뚜껑 특정 형태의 단면도이다.
도 15A 및 15B
도 15A 및 15B 는 투과성 막에 고정된 링의 부가의 실시태양의 단면 예시도이다.
도 16
도 16 은 전체 배양 병의 예시를 나타낸다.
바람직한 실시태양의 설명
본 발명의 장치는 미생물에 의해 생성된 대사 산물의 증가를 측정하여 혈액 샘플 또는 기타 체액과 같은 임상학적 시험체 또는 비임상학적 시험체에서 미생물의 존재를 검출하기 위한 비침입성 수단을 제공하기 위한 것이다. 특정 미생물 대사 산물의 생성을 증진시키는 특별 제제 배지에 시험체를 첨가하고 이는 배양 용기의 하부에서 또는 용기의 밀폐 수단내에 위치하는 단독 1회용 센서에 의해 검출된다. 센서는 부착 또는 지지 배지로 불리우는 고형 조성물 또는 막 및, 상부에 부동화되거나 또는 이의 내부에서 부동화되어 있는 지시약 배지를 포함하고 있다. 센서는 용기의 내부면에 인접 배치되어 있으며, 용기를 밀폐시키는데 사용되거나 또는 밀폐 수단에 부착된 밀폐 수단에서, 지시약 배지는 외부에서 볼 수 있다. 세포, 단백질, 기타 고형 또는 기타 불투명 또는 착색된 성분이 이들 및 용기 사이에 있게 되는 것을 방지하도록 용기에 부착될 수 있다. 특정 실시태양에 있어서, 센서는 기체 분자의 통과를 허용하며 이온의 통과를 방해하도록 막 또는 고형 층에 의해 이의 성장 배지 및 시험체로부터 분리되어 있다.
본 발명의 한 실시태양은 투명할 수 있거나 또는 투명 섹션을 포함할 수 있는 뚜껑과 같은 밀폐 수단을 포함한다. 센서는 투명 뚜껑 또는 뚜껑의 섹션에 인접 배치될 수 있거나 또는 뚜껑의 일부로서 제조될 수 있다. 뚜껑이 용기를 밀폐시키는데 사용되는 경우, 지시약에서의 변화는 투명 밀폐 수단을 통해 판독된다. 본 실시태양에서 명백한 잇점은 대량으로 용기를 형성하는 가장 경제적인 방법이 될 수 있다.
또한, 밀폐 수단은 중합체와 같은 물질로 제조될 수 있으며, 이는 캡슐화된 지시약 마이셀로 제조될 수 있다. 물질이 미생물의 대사 산물에 대해 투과성을 지니며 지시약에서의 변화가 밀폐 수단의 표면상에서 가시적인 한 용기 또는 밀폐 수단에서의 투명 섹션은 필요하지 않다.
1㎖ 당 1개 생물 정도로 낮게 함유하는 혈액과 같은 체액의 시험체내의 미생물은 본 발명을 이용하여 검출할 수 있다. 이와같은 시험체는 생물의 모집단이 임계 수치에 도달하기 전 및 대사 산물의 증가를 측정할 수 있는 7일 이하의 배양이 필요할 수 있다. 본 출원인은 특정 유형의 생물에 대해 106CFU/㎖의 농도가 pH 또는 CO2에서의 측정가능한 변화를 제공한다는 것을 알아냈다. 모든 생물은 107∼108CFU/㎖의 농도에서 측정가능한 결과를 나타낸다.
센서는
1) 미생물 대사 산물이 시험체에 대해 대기내에서보다 배양 병의 액체 상내에서 측정되는 경우,
2) 단독 1회용 센서가 병의 내부 면에 부착되거나 또는 클로저 또는 밀폐 수단의 외부를 통해 부착되기 때문에, 병의 일체성을 깨뜨리지 않고 병의 투명 벽 또는 밀폐 수단의 외부에서 측정을 실시할 수 있는 경우,
3) 육안 검사에 의해 또는 반사율을 측정하는 장치를 사용하여 외부 측정을 실시하는 경우,
4) 시험체내의 불투명 또는 착색된 성분이 변화 또는 이들 변화의 측정을 검출하는 센서의 능력을 방해하지 않는 경우, 및
5) 센서내의 작은 용적내에서, 즉, 중합체 유탁액내에서 또는 막위에서 지시약 분자의 고 농도를 유지하여 색상 변화를 용이하게 검출할 수 있는 경우
에 있어서 유용하다.
복합 미생물 배지를 구성하는 영양 성분은 미생물에 의해 사용된 대사 경로에 영향을 준다. 유기 산, 염기 및 다양한 기체는 이용가능한 영양원에 의해 달라지는 비율로 생성된다. 이러한 생성물은 미생물의 종에 따라 달라진다. 액체 배지내의 이러한 산물의 존재는 이의 pH 를 변화시킬 수 있다. 본 발명에 사용된 센서는 환경 내에서의 pH 변화에 반응하는 측정가능한 변화를 제공하는 pH 민감 지시약을 포함한다. pH 센서가 기체-투과성 이온-불투과성 막에 의해 도포되는 실시태양에 있어서, 지시약의 pH 에 영향을 주는 기체, 예를 들면, CO2의 존재를 측정한다. 그래서, 미생물의 성장은 액체 배양 배지의 pH 변화에 의해 또는 배지내에 용해된 기체의 측정에 의해 측정될 수 있으며, 이 모두는 미생물에 의해 생성된 대사 기체성 생성물에 의해 야기된다. 이산화탄소는 대부분의 생물에 의해 생성된 생성된 통상의 대사산물이며, 그리하여 미생물 성장을 검출하기에 바람직한 대사산물이 된다.
CO2및 pH 센서는 pH 지시약 및 부착/지지 배지로서 유용한 두가지 통상의 성분, 분자 종을 공유한다. pH 지시약은 지지 배지에 공유 또는 비공유 부착될 있다. 또한, 지시약은 경화 이전에 중합체 매트릭스내에서 유화되는 것과 같은 중합체 매트릭스내에서 캡슐화될 수 있다. pH 센서로서 실시하기 위해, 지시약은 액체 배지와 접촉되어야만 한다. CO2센서는 지시약 막을 시험체 및 성장 배지와 완전 분리하는 반투과성 물질인 제 3 성분을 포함한다. 반투과성 층은 별도의 막이 될 수 있으며, 또한 시험체 및 성장 배지에 이웃한 경화된 중합체는 일체형 반투과성 막을 형성할 수 있다. 이러한 센서는 적절한 접착제를 포함하는 적절한 투명 용기 또는 투명 밀폐 수단의 내부에 부착되어 있다. 이들은 또한 밀폐 수단의 일체형 부분을 포함하거나 또는 현장에서 경화된 중합체 매트릭스내에서 유화되는 지시약로서 용기내에 또는 밀폐 수단에 부착될 수 있다. 이들은 또한 미생물의 대사 산물 또는 센서와 접촉하는 시험체를 포함하는 성장 배지를 제공하도록 하는 방법이 제공되는 한, 용기의 외부에 배치될 수 있다.
다양하게 다른 형광 및 가시 pH 지시약은 pH 또는 CO2센서 내에서의 활성 분자 종으로서 사용될 수 있다. 일반적으로, 지시약의 선택에 대한 제한만이 현존하는 전면 형광 또는 반사 기술에 의해 용이하게 검출가능한 허용가능한 동적 pH 범위 및 파장 범위를 갖는 요건이 된다.
본 발명에 의해 배양 배지내의 pH 변화를 검출하기 위한 센서는 약 5.0∼약 8.0 범위내의 pH 에서 형광 강도 또는 가시 색상의 변화를 나타내는 것이 바람직하다.
CO2센서에 대한 지시약은 바람직하게는 약 pH 13∼5, 가장 바람직하게는 약 pH 13∼약 9의 형광 강도 또는 가시 색상의 변화를 제공하여 CO2농도에서의 변화를 검출해야만 한다.
특정 pH 지시약 분자만이 지지 배지에 공유 또는 비공유 결합하고 이의 pH 지시 특성을 보유할 수 있다. 크산텐, 페놀프탈레인 및 페놀설폰프탈레인 기에 속하는 지시약이 유용하다. 이들의 예로는 형광, 쿠마린, 페놀프탈레인, 티몰프탈레인, 브로모티몰 블루, 티몰 블루, 크실레놀 블루 및 α-나프톨 벤제인이 있다.
부착/지지 배지는 유기 반응을 이용하여 pH 지시약이 공유 결합될 수 있는 셀룰로즈와 같은 물질이 될 수 있다. pH 지시약의 비-공유 부착은 이온성 지지 물질, 예를 들면, 양 또는 음의 ζ 전위를 갖는 나일론 막을 이용하여 이루어질 수 있다. 사용될 수 있는 기타 이온성 지지 물질은 양 또는 음으로 하전된 이온 수지, 예를 들면, 디에틸아미노 에틸(DEAE) 수지 또는 DEAE 셀룰로스가 사용될 수 있다. 지지 물질을 단백질로 예비처리하는 것은 지시약 막이 미생물 성장 배지와 직접 접촉하게 되는 경우에 필요할 수 있다.
pH 지시약 센서는 미생물 성장 배지의 pH 환경으로 인한 pH 변화를 직접 검출한다. 그러나, 이들 센서는 실리콘, 라텍스, 테플론 또는, 이온의 통과를 방지하면서 기체의 확산을 선택적으로 허용하는 능력의 특징을 갖는 다양한 플라스틱과 같은 선택적 반투과성 조성물 또는 막으로 이들을 도포하여 액체 성장 배지내에서 기체(예, 이산화탄소, 암모니아)에 선택적으로 반응하게 될 수 있다. 중합체 매트릭스내에서 캡슐화된 지시약을 포함하는 센서의 경우, 매트릭스를 형성하는 중합체는 기체는 통과시키지만 이온은 통과시키지 않는 반투과성 차단물로서 작용할 수 있다.
한 실시태양에 있어서, CO2센서는 4가지 성분으로 구성된다. 제 1 성분은 pH 6∼10 범위내에서 반응하는 가시 또는 형광 pH 지시약이다. 이러한 기준을 충족하는 지시약의 예로는 브로모티몰 블루, 티몰 블루, 크실레놀 블루, 페놀프탈레인, 쿠마린 및 형광이 있다. 제 2 성분은 수산화 나트륨 또는 등가 염기가 되며, 이들은 소정의 pH 지시약에 의해 CO2를 검출하도록 최적의 pH 환경을 유지한다. 제 3 성분은 비경화된 중합체내에서 유화된 지시약 용액 몇 방울을 형성할 수 있는 글리세롤 또는 등가의 유화제이다. 제 4 성분은 지시약에 대해 적절한 환경을 유지하는 실리콘과 같은 비경화된 중합체이다. 기체에 대해서는 투과성을 갖지만 이온은 투과되지 않고 살균 처리시에 이러한 특성이 변화되지 않을 때까지 경화에 대한 이의 화학적 또는 물리적 특성 또는 이의 요건으로부터 지시약의 화학적 활성에 영향을 미치지 않는 임의의 중합체를 사용할 수 있다. 또한 만족스러운 기타 실리콘 중합체는 고온, 촉매 활성 또는 자외선 경화에 의해 경화되는 것들이다. 에멀젼은 이러한 4가지 성분으로부터 제조되며, 중합체는 경화되어 pH 지시약 방울의 주위에서 반투과성 매트릭스를 형성하며, 지시약 내에서의 측정가능한 변화를 형성하는 액체 미생물 성장 배지로부터의 CO2및 기타 기체의 선택적 확산을 가능케 한다. 센서는 형내에서 선택적으로 제조되고, 경화된 후 실리콘 접착제와 같은 적절한 접착제로 배양 병에 부착된다. 또한 센서는 병의 하부상에서 형성되어 현장에서 경화되는 것이 바람직하다. 센서를 포함하는 병을 경화시킨 후, 예를 들면 오토클레이브에 의해서 살균시킨다. 성장 배지는 오토클레이브 전에 병으로 간편하게 투입할 수 있으며, 또한 이는 상기 방법에 의해 살균될 수 있다.
호기성 미생물의 배양은 배양 병내의 산소 공급을 필요로 한다. 현재 자동화, 반자동화 및 수동 배양 병은 통풍 장치(예, 통풍 스파이크 또는 바늘)의 삽입 및 제거, 뚜껑의 풀림 및/또는 교환 또는 병으로부터 기체를 기계적으로 제거 및 병으로 다시 기체를 가하는 것과 같은 방법으로 일시적으로 통기될 수 있다. 몇몇의 비-교반 수동 시스템은 테스트 기간동안 적소에서 유지되는 내재하는 통기 장치를 사용한다.
그러나, 본 발명에서, 선택적인 소수성 차단물이 병에 제공되며, 이는 배양 병으로 주위 대기를 통과시키면서 배지 및 시험체를 병 밖으로 누출시키는 것을 방지하게 된다. 본 발명의 투과성 차단물은 오염물, 예컨대, 오염 생물이 병으로 유입되는 것을 방지할 뿐 아니라, 병으로부터 이산화탄소를 통과시키는 것을 억제하는 것이 바람직하다. 투과성 막/소수성 차단물에 대한 바람직한 물질의 예로는 실리콘, 폴리프로필렌, 불소화 에틸렌 프로필렌, 저 밀도 폴리에틸렌, 포렉스, 폴리테트라플루오로에틸렌 및 폴리메틸펜텐 막 및 선택적 차단물과 같은 물질(무시할 수 있는 정도의 CO2투과성 및 높은 O2투과성을 갖는 폴리메틸펜텐--270(㏄-m)/초-㎠-㎝Hg×10-10)이 있다. 또한 기타 투과성 막은 산소에 대한 충분한 투과성을 지니는 경우, 바람직하게는 막이 병으로부터 이산화탄소의 통과를 억제하는 경우, 물질이 오토클레이브 가능하고, 가압하에 누출이 방지되는 경우, 실시가능하다. 하기에 기재된 바와같이, 충분한 강도가 부족한 물질은 투과성 막과 일체성을 갖는 지지 구조를 형성하거나 또는 지지 수단상에 또는 지지 수단사이에 투과성 막이 배치되어 보강될 수 있다.
접착제는 지지 물질에 투과성 막을 고정시키기 위한 본 발명의 몇몇 실시태양에서 사용될 수 있다. 엘머 스틱스-얼과 같은 접착제는 스토퍼내에서 안정하게 포렉스 플러그를 밀폐시키는데 사용될 수 있다. 밀폐부를 제공하기에 충분하지 않은 애드케어 접착제는 기체에 투과성을 지니며, 샌드위치형 구조로 포렉스 플러그에 막을 접착시키는데 사용될 수 있다.
상기 병을 배양에 사용하기 전에 배양 병으로 산소 통과를 방해하기 위해서 기체 투과성 막을 덮기 위한 밀폐부가 제공된다. 불투과성 밀폐부는 병의 제조, 기체 발생, 오토클레이브 및 저장동안 투과성 막을 덮고 밀폐시킨다. 병 주입시에 (미생물이 호기성인 경우) 밀폐부를 제거하여 배지 병의 배양동안 기체를 교환한다. 투과성 막이 배치되는 물질이 어떠한 것이냐에 따라 달라질 수 있을지라도, 플라스틱 코팅된 알루미늄이 대개 적절하다.
부가로, 기체 투과성 막에 대해서, 0.2미크론 이하의 공극 크기가 막을 통한 기체의 전달동안 주위 생물에 의한 배지의 오염을 방지하는데 바람직하다. 기체 투과성 막을 고정시키기 위한 지지 시스템이 적소에 필요하며, 동일하거나 또는 별도의 지지 구조물은 필요한 경우, 오토클레이브로 인한 내부 압력 및 진공 효과에 대해 기체 투과성 막을 지지시켜야만 한다. 내부 폴리프로필렌 지지 그리드를 포함하는 PTFE 는 기체 투과성 막으로서 사용하기에 특히 유용하다.
본 발명의 한 실시태양은 도 5A∼5D 에 예시되어 있다. 도 5A 에 예시된 바와같은 스토퍼(10)에는 도 5B 에 예시된 바와 같은 내부 공동(12)이 구비되어 있다. 필터(14)는 스토퍼의 공동내에 배치되며, 기체 불투과성 제거가능한 밀폐부(16)는 필터(14)에 이웃하게 배치된다(도 5C 참조). 도 5D 에 도시된 바와같이, 제거가능한 불투과성 밀폐물(16)이 제거되는 경우, 스토퍼(10)는 기체 투과성 막(14)을 경유하여 기체에 대해 투과성을 갖는다. 기체 투과성 막(14)은 예를 들면 포렉스 필터가 될 수 있다.
도 6 에 예시된 바와같이, 본 발명의 스토퍼의 여러가지 실시태양에 있어서, 기체 불투과성 밀폐부(16)는 이들 사이의 기체 투과성 막(22)을 갖는 두개의 지지물(20,21)의 상부에 제공된다. 도 7A 및 도 7B 에서 더 잘 알 수 있는 바와같이, 지지 그리드(25)는 상부 지지물(20) 및 하부 지지물(21) 모두에 제공된다. 두 개의 지지물(20,21)이 함께 맞물릴 경우, 기체 투과성 막(22)은 이들 사이에서 강하게 유지될 수 있다. 도 8A∼8C 에서 알 수 있는 바와같은 기체 투과성 막에 대한 지지물의 다른 실시태양으로서, 지지물(20) 및 지지물(21)사이에 유지된 막(28)은 O-링 밀폐부(29)로 성형되어 배양 병으로부터의 액체 통과에 대한 막의 불투과성을 향상시킬 수 있다. 물론, 이들 사이의 지지물 및 막은 스토퍼내에서 제공되며, 마찬가지로 본 발명의 센서를 포함하는 배양 병에 구비된다.
본 발명의 다른 실시태양에 있어서, 기체 투과성 막이 스토퍼에는 제공되지 않지만, 배양 병의 상부 부분내의 스토퍼에 이웃하게 제공된다. 도 9 에서 알 수 있는 바와 같이, 기체 투과성 막(31)은 호일 밀폐부(32)와 같은 기체 불투과성 제거가능한 밀폐부 아래에 제공된다. 20㎜ 스토퍼와 같은 스토퍼(23) 뿐 아니라, 금속 밀폐부(34) 및 플립 상부(35)가 제공된다. 병(36)은 상기에 논의된 바와같이 이의 하부에 배치된 센서(37) 및 막(38)이 구비된 플라스틱 병이 될 수 있다. 도 10A 에서 알 수 있는 바와 같이, 12㎜ 스토퍼가 될 수 있는 스토퍼(33)는 병(36)상의 플라스틱 뚜껑(30)의 중앙 부위에 배치된다. 또한, 도 10B 에서 알 수 있는 바와 같이, 스토퍼는 뚜껑상에서 중심으로부터 벗어나 제공될 수 있다.
도 11 에 예시된 바와 같이, 막(31)의 상부에는 호일 밀폐부(32)가 배치되어 있다. 밀폐부(32)는 플라스틱 코팅된 알루미늄이 될 수 있다. 물론 제거가능한 밀폐부에 대한 기타의 물질은 충분한 불투과성 및 배양시에 병으로부터의 제거 용이성을 갖는 것으로 간주될 수 있다. 도 11에서 알 수 있는 바와같이, 병에 부착되지 않은 탭(39)은 잡기 및 밀폐부의 제거 용이를 위해 밀폐부(32)의 일부로서 제공된다.
도 12A∼12C에 예시한 바와같은 본 발명의 부가의 실시태양에 있어서, 그리드(40)는 병 뚜껑 자체내에서 형성된다. 한 실시태양에 있어서, 다수의 구멍(41)이 병 뚜껑을 통해 형성된다. 도 12B 및 12C에서 알 수 있는 바와같이, 포렉스 층(43)은 기체 투과성 막(45)에 이웃하게 배치될 수 있으며, 링(42)의 유지로 적소에서 지지될 수 있다. 도 12B 에서 알 수 있는 바와같은 이러한 집합체는 병 뚜껑의 그리드(40) 아래에 배치된다.
그리드는 도 13A 및 13B 에 예시된 그리드(47)와 같은 것이 될 수 있으며, 이때, 다수의 구멍(41)은 중앙의 스토퍼(33) 주위로 C-자형이 된다. 이러한 방법으로, 그리드의 하부에 배치된 기체 투과성 막(48)의 표면적은 증가될 수 있다.
본 발명의 배양 병은 여러가지 방법으로 제조할 수 있다. 바람직한 실시태양에 있어서, 배양 병 및 배양 병 뚜껑을 별도로 제조한 후, 이어서 병에 뚜껑을 풀칠로 접착시키는 것과 같이 이들을 접착시킨다. 병 상부와 병을 접착시키는 다른 방법은 스핀 용접에 의한 것이며, 이때, 병 상부 및 하부는 서로에 대해 회전하여 생성된 마찰로 플라스틱을 용융시, 상부와 병을 재고화시켜 용접시킨다.
도 14에서 알 수 있는 바와 같이, 병 뚜껑(59)에는 각각이 서로 다른 외부 직경을 갖는 외부면(50, 51 및 52)이 제공된다. 면(52)은 병의 외부 원주 면과 인접하도록 하는 치수를 갖는다. 가장 작은 외부 직경을 갖는 면(50)은 병내에서 꼭 맞춰져서 병의 내부 직경 및 면(50)에 의해 형성된 외부 직경이 거의 동일하게 된다. 면(51)은 병의 내부 직경보다 큰 외부 직경을 갖는다. 이와 같이, 스핀 용접동안 병의 내부 직경보다 더 큰 직경을 갖는 면(51)은 병 뚜껑이 회전하고 병으로 가압될 때 더 높은 마찰을 생성한다. 이와 같은 방법에서, 병 뚜껑 및 병은 서로에 대해 단단하게 접착된다. 도 14에 도시된 바와같이, 보유된 링 및 막 둘레로 유체 흐름에 대한 개선된 불투과성을 위한 돌출부(56)를 갖는 고리(54)를 보유함으로써 적소에서 막(58)이 유지된다.
병 뚜껑을 병에 접착시키는 다른 방법은 초음파 용접이다. 기체 투과성 막을 적소에 유지하기 위한 보유 고리는 초음파 용접에 의해 접착될 수 있다. 도 15A 및 15B에서 알 수 있는 바와같이, 단면이 도시된 보유 고리(54)에는 환형 피이크(60)가 제공된다. 초음파 에너지가 피이크(60) 아래에 직접 점(65)에 가해지는 경우, 보유 고리(54)는 적소에서 용접될 수 있다. 도 15B에서 알 수 있는 바와같이, 경사진 내부 면(66)이 제공되어 병을 교반하는 동안 보유 고리내에 포획된 액체의 존재를 감소시킬 수 있다.
도 16에 예시된 바와같이, 센서(37)는 배양 병의 하부에 배치되며, 막(58)은 보유 고리(54)에 의해 적소에서 유지된다. 또한, 면(51)의 용융으로 인해 병에 뚜껑을 스핀 용접시키는 동안 생성된 과량의 용융된 플라스틱에 대한 환형 함몰부(70)가 도시되어 있다(도 14를 참조). 환형 함몰부(70)로 인해서, 용융된 플라스틱은 병 뚜껑 또는 병의 외부 면으로 흐르지 않게 된다.
본 발명의 한 실시양태에서의 센서의 이산화탄소 또는 pH 에 대한 반응으로 인해서, 기체 투과성 막이 (병으로부터 배출되는) 이산화탄소보다 (병으로 유입되는) 산소에 대한 투과성이 더 큰 것이 바람직하다. 이산화탄소에 대해 적어도 부분적으로 블투과성을 갖는 막은 센서에 대해 더 큰 민감도를 갖게 된다. 그러나, 이산화탄소보다 산소에 대해 투과성이 더 큰 막은 본 발명에서는 필요치 않다. 초기에는 이산화탄소 자유 유동이 병의 외부로부터 가능할 뿐 아니라, (예를 들면 미생물의 존재를 나타내도록 하기 위해) 이의 내부에 센서를 변형시켜 배양 병이 작동되지 않도록 하는 것으로 알려졌었다. 놀랍게도, 센서는 병 내부에서 이산화탄소가 가라앉는 일종의 형태로서 작용하여 센서가 병의 일부분으로서 기체 투과성 막과 함께라도 미생물의 존재를 적절하게 나타내도록 한다는 것을 알았다.
혈액 기체 변화에 의한 투과성 (표 1)
병을 준비하고, 100% 질소로 채웠다. 표본 병에서 열 밀폐물을 제거하여 개방시키고, 실온에서 1 시간동안 회전 교반기상에서 교반시켰다. 종반에서, pO2를 혈액 기체 장치상에서 측정하고, 판독치를 투과성 막을 포함하지 않는 대조용 병 및 20∼30㎜Hg의 소정의 pO2(이전의 테스트에서 100% 질소로 충전된 병을 나타남)와 비교했다. 대조용 및 기준치와의 비교로서 pO2에서의 증가는 1시간동안 산소에 대한 물질의 투과성을 나타낸다.
오토클레이브성(표 1)
선택된 테스트 물질을 121℃, 15psi에서 12분동안 급속 배기로 오토클레이브 처리했다. 그후, 물질을 융점 또는 변형과 같은 가시 변형에 대해 조사했다.
내압성(표 1)
열 밀폐없이 상기 기재된 바와같이 테스트 물질과 함께 스토퍼를 준비하고, 물을 포함하는 병에 크림프 밀폐시켰다. 60㏄의 주사기에 16g의 바늘을 끼우고, 플런저를 50㏄ 표시까지 잡아당기고, 스토퍼에 바늘을 삽입했다. 그후, 상기 물질을 통해 새는 것이 발생할 때까지 플런저에 압력을 가했다. 누출이 발생하면, 플런저 위치에서 50을 빼서 필요한 힘의 양을 측정했다.
막의 물리적 특성 테스트
테스트 물질 오토클레이브성 내압성 1시간에서의 pO2 판정
막없음스토퍼내의 구멍밀폐됨 81.4㎜Hg 음성 대조군
막없음스토퍼내의 구멍밀폐되지 않음 167.7㎜Hg 음성 대조군
포렉스 X4709 있음 5psi 155.4㎜Hg 허용가능하지 않음
X4709에 부착된 PTFE 있음 17∼20psi 117.8㎜Hg 허용가능함
0.005밀 에어로러버 있음 17∼20psi 37.7㎜Hg 허용가능하지 않음
성장 실시에 의한 투과성(표 2)
표본 병을 접종했다. 병을 상기 기재된 바와같이 준비했다. 표본 병을 표준 성장 실시 프로토콜을 이용하여 테스트 물질당 2개의 병으로 하여 씨. 알비칸스, 피. 아에루기노사 및 엠. 루테우스로 접종했다. 음성 대조 병은 질소내의 5% 이산화탄소 대기로 준비했다. 이들 병을 일시적으로 통기시키지 않고, 이는 투과성 막을 포함하지 않는다. 양성 대조군은 통기를 하거나 또는 표준 호기성 성체 병인 것을 제외하고, 동일한 방법으로 준비했다. 접종 병을 BTA내에서 3일동안 방치하고, 판독치를 그래프로 나타냈다. 그래프의 비교에 의하면, 엠. 루테우스가 성장을 억제하지 않는 속도로 병에 산소 투과하는 것에 대한 지시약으로서 최상의 것이라는 것이 결정되었다. 또한, 이는 이산화탄소 생성이 낮은 생물이기 때문에, 이산화탄소 확산 효과를 관찰했다.
엠. 루테우스의 성장 실시에 의한 막의 투과성
테스트 물질 총 판독 변화 검출 시간
표준 호기성 성체 병통기시킴 1057RU 31.5시간
표준 호기성 성체 병통기시키지 않음 161RU 성장 없음
질소내의 5% 이산화탄소를 포함하는 통기시키지 않은 병 230RU 성장 없음
0.005 밀에어로러버 막 166RU 성장 없음
PTFE 막 535RU 31.0시간
열 밀폐 투과성(표 3)
중공 펀치를 이용하여, 표준 톰프킨 스토퍼에 구멍을 뚫었다. 테스트 열 밀폐 물질을 구멍상에서 밀폐시켰다. 병에 40㎖의 배지를 채우고, 열 밀폐 스토퍼로 덮고, 100% 질소를 충전시키고, 12분동안 121℃에서 15psi 로 오토클레이브시켰다. 최소 24시간동안 평형화시킨 후, 표본 병의 pO2를 표준 프로토콜을 이용하여 노바 스태트 3 상에서 측정했다. 나머지 병을 실온에서 일정 시간동안 방치하여 열 밀봉이 병으로 산소를 누출시키는지에 대해 측정했다. 초기 pO2대 코어 처리된 스토퍼를 포함하지 않은 대조용 병 대 유지 시간후의 최종 pO2의 비교로 산소에 대해 상기 물질이 투과성을 지니는지를 측정했다.
열 밀폐 투과성 테스트
테스트 물질 오토클레이브성 초기 pO2 실온에서 2주후의 pO2 판정
지프 록 A-라인 파우치 있음 29.0 25.7 허용가능함
마일라 파우치 없음 허용가능하지 않음
MPFL랩스, 인코오포레이티드 있음 29.2 26.9 허용가능함
PPFL랩스, 인코오포레이티드 없음 허용가능하지 않음
여러가지 방법이 본 발명의 배양 병을 제조하는데 사용할 수 있을지라도, 기체 투과성 막 재료는 열 밀폐에 의해 병의 뚜껑에 부착된다. 제거가능한 밀폐부를 병 밖에서 투과성 물질상에 부착시킨다. 뚜껑을 병의 적소에 용접시킨다. 별도의 포트에서, 센서를 가하고, 열 경화시킨다. 이어서, 배지를 병에 가하고, 병의 상부공간을 배기시키고, 적절한 기체 혼합물로 대체했다. 잔류 진공을 가할 수 있다. 스토퍼를 적소에 밀폐부로 고정시키고, 그후, 처리된 병을 오토클레이브 처리했다.
오토클레이브동안, 병의 내부 압력은 15psi를 초과할 수 있다. 이와같이 하여, 본 발명의 한 실시태양에 있어서, 기체 투과성 막 구조물 뿐 아니라, 기체 불투과성 제거가능한 밀폐부를 5∼30psi 이상의 압력에 견디도록 구조시켰다. 투과성 막 구조물 및 제거가능한 밀폐물은 15psi 이상의 압력을 견딜 수 있는 것이 바람직하다. 그리고, 생물의 성장으로부터의 압력은 25psi 이하에 달하기 때문에, 기체 투과성 막 구조물 및 제거가능한 밀폐물은 각각 15∼25psi의 압력을 견딜 수 있도록 구조되며, 한 바람직한 실시태양에 있어서, 막 및 밀폐물은 25psi 이상의 압력을 견디도록 구조된다. 오토클레이브 후, 병을 냉각시키고, 포장 및 선적을 위해 라벨을 붙일 수 있다.
병을 이용하기 위한 한 방법으로서, 진공용기 어댑터에 고정시킨 튜브를 갖는 나비형 바늘을 이용하여 혈액 샘플을 환자에게서 채취한다. 스토퍼가 달린 포트의 상부를 정화시키고 어댑터를 포트에 끼운다. 그후, 병에 적절한 양의 샘플을 넣는다. 일단 접종시키면, 병을 식별할 수 있도록 하고, 배양을 위해 준비해 둔다. 병을 호기성 배양에 대해 사용하고자 하는 경우, 제거가능한 밀폐부를 박리제거하고, 기체 투과성 막을 노출시키고, 병에 산소의 출입을 자유로이 하도록 한다. 병을 오가논 테크니카의 BacT/Alert 장치와 같은 자동화 배양 장치에 넣는다. 병을 35∼37℃의 온도에서 배양시킨다.
여러가지 배양 방법에 있어서, 배양동안 배양 병을 교반시키는 것이 바람직하다. 본 발명의 배양 병은 특히 배양동안 교반시키는 것이 바람직한데, 이는 기체 투과성 막이 배양 병으로는 산소를 자유롭게 유동시키지만, 동시에 병으로부터의 유체의 흐름은 제한한다. 사실상, 본 발명은 격렬한 교반 뿐 아니라, 직립 및 역전 위치사이에서 배양물을 교반하는 것이 바람직하다. 종래의 스파이크 처리된 병은 누출될 수 있으며, 이와 같은 방법으로 교반시키거나 또는 요동시킬 수가 없다.
본 발명의 원리, 바람직한 실시태양 및 작동 유형은 상기의 부분에 기재되어 있다. 그러나, 본 명세서에서 보호하고자 하는 발명은 개시된 특정 형태로 제한되는 것이 아닌데, 이는 특정 개시된 형태가 제한의 목적이 아니라, 예시의 목적으로 간주되기 때문이다. 다양한 변형예 및 수정예는 본 발명의 정신 및 범주에서 벗어남이 없이 당업자에 의해 이루어질 수 있다. 예를 들면, 센서 및 투과성 막 모두는 개시된 것 이외에 배양 병의 다른 부분에 의해서도 제공된 수 있다. 예를 들면, 투과성 막은 병의 측면 벽에 배치될 수도 있거나 또는 센서는 병의 뚜껑내에 배치될 수도 있다. 또한, 다수개의 센서 또는 막이 제공될 수도 있다. 게다가, 투과성 막의 지지 그리드 및 크기에 대한 다른 배열도 본 발명의 범주내에 포함된다. 물론, 투과성 및 불투과성 제거가능한 밀폐부에 대한 기타의 물질도 본 발명의 범주내에 포함된다.

Claims (41)

  1. 미생물의 존재 또는 부재에 대해 분석하고자 하는 샘플을 수용하기 위한 용기,
    미생물의 성장을 지지하기 위한 용기내의 성장 배지,
    상기 성장 배지와는 별도의 용기내의 센서(이때, 상기 센서는 상기 용기내에서 미생물의 성장으로 인한 기체 성분의 농도 변화에 대해 반응하여 샘플내의 미생물의 존재 또는 부재를 나타낼 수 있음) 및
    장치를 사용하는 동안 기체를 통과시키기 위한 용기 벽내의 기체 투과성 막을 포함하는, 미생물을 검출하기 위한 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 기체 성분은 샘플내의 미생물의 대사 산물인 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 센서는 샘플내의 미생물의 기체 대사 산물로 인한 pH 변화에 반응하는 장치.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 대사 산물은 이산화탄소이며, 상기 센서는 이산화탄소의 증가에 대해 반응하는 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 센서는 용기 부분의 내부면에 부착되어 있으며, 상기 용기 부분은 거의 투명한 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 기체 투과성 막은 용기내에서 샘플을 포함하기 위한 소수성 차단물인 장치.
  7. 제 7 항에 있어서, 상기 기체 투과성 막은 5∼약 30psi 압력을 견디도록 구조된 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 투과성 막은 15psi 이상의 압력을 견디도록 구조된 장치.
  9. 제 9 항에 있어서, 상기 투과성 막은 25psi 이상의 압력을 견디도록 구조된 장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 기체 투과성 막은 실리콘, 폴리프로필렌, 아크릴 공중합체, 플루오르화 에틸렌 프로필렌, 저 밀도 폴리에틸렌, 폴리테트라플루오로에틸렌 및 폴리메틸펜텐에서 선택되는 하나이상의 물질로 형성된 장치.
  11. 제 7 항에 있어서, 상기 기체 투과성 막을 덮는 밀폐 기체 불투과성 제거가능한 밀폐부를 추가로 포함하는 장치.
  12. 제 12 항에 있어서, 상기 제거가능한 밀폐부가 플라스틱 코팅된 알루미늄으로 구성된 장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 기체 투과성 막은 공극 크기가 0.2미크론 이하인 장치.
  14. 제 8 항에 있어서, 가압시에 기체 투과성 막에 대한 지지물을 제공하기 위해 기체 투과성 막내에 또는 막에 근접하게 보강 수단이 제공되는 장치.
  15. 제 12 항에 있어서, 가압시에 기체 투과성 막에 대한 지지물을 제공하기 위해 기체 투과성 막내에 또는 막에 근접하게 보강 수단이 제공되는 장치.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 기체 투과성 막은 폴리테트라플루오로에틸렌으로 구성되며, 상기 보강 수단은 상기 기체 투과성 막내에서 폴리프로필렌 지지물 그리드인 장치.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 보강 수단은 기체 투과성 막의 양면상에 배치된 두 개의 지지물 그리드를 포함하는 장치.
  18. 제 15 항에 있어서, 상기 기체 투과성 막의 주변에 이웃하게 배치된 O-링을 추가로 포함하는 장치.
  19. 제 12 항에 있어서, 상기 용기는 병이며, 상기 기체 투과성 막 및 불투과성 밀폐부는 상기 병에 설치하기 위한 병 뚜껑내에 배치되는 장치.
  20. 제 16 항에 있어서, 상기 용기는 병이며, 상기 기체 투과성 막 및 불투과성 밀폐부는 상기 병에 설치하기 위한 병 뚜껑내에 배치되며, 상기 보강 수단은 상기 기체 투과성 막이 병 뚜껑내에 배치된 것에 이웃한 병 뚜껑내의 다수의 틈을 포함하는 장치.
  21. 제 21 항에 있어서, 상기 기체 투과성 막 및, 병 뚜껑내의 틈의 배열은 C 자형인 장치.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 센서는 상기 병 뚜껑내에 배치되는 장치.
  23. 제 21 항에 있어서, 상기 센서는 상기 병의 하부 부분내에 배치되는 장치.
  24. 제 1 항에 있어서, 상기 기체 투과성 막은 이산화탄소보다 산소를 더 잘 투과하는 장치.
  25. 제 25 항에 있어서, 상기 기체 투과성 막은 폴리메틸펜텐으로 구성되는 장치.
  26. 제 1 항에 있어서, 장치내에서 미생물의 성장을 보조하기 위한 유체 배지를 추가로 포함하는 장치.
  27. 제 27 항에 있어서, 상기 기체 투과성 막에 이웃하게 배치된 제거가능한 기체 불투과성 밀폐부를 추가로 포함하는 장치.
  28. 제 28 항에 있어서, 상기 용기내에 불활성 기체를 추가로 포함하는 장치.
  29. 제 29 항에 있어서, 상기 기체는 질소 및/또는 CO2인 장치.
  30. 테스트하고자 하는 샘플을 제 27 항의 장치에 가하고;
    소정의 온도에서 장치를 배양시키고;
    배양동안 상기 장치를 교반시키고;
    (이때, 상기 장치의 기체 투과성 막은 유체 배지 및 샘플이 장치의 외부로 통과되는 것을 제한하고, 동시에 장치에 산소가 통과되도록 함);
    상기 장치내의 센서에서 임의의 변화를 검출하여 장치내의 미생물의 존재 또는 부재를 검출하는 것을 포함하는 미생물의 존재 또는 부재에 대해 샘플을 분석하는 방법.
  31. 제 31 항에 있어서, 상기 장치내의 유체 배지 및 샘플이 기체 투과성 막을 통해 누출되지 않은채 기체 투과성 막에 대해 세척되는 정도로 장치를 교반시키는 방법.
  32. 제 32 항에 있어서, 미생물이 테스트하고자 하는 샘플내에 존재하는 경우, 상기 미생물은 성장에 상기 유체 배지를 이용하고, 상기 미생물 성장으로 상기 장치내의 압력을 형성하는 기체성 대사 산물을 생성하며, 상기 기체 투과성 막은 상기 장치내에서 형성된 압력을 견디도록 구조된 방법.
  33. 제 33 항에 있어서, 상기 기체 투과성 막은 5∼30psi 의 압력을 견딜 수 있는 방법.
  34. 제 33 항에 있어서, 상기 기체 투과성 막은 15psi 이상의 압력을 견딜 수 있는 방법.
  35. 제 33 항에 있어서, 상기 기체 투과성 막은 25psi 이상의 압력을 견딜 수 있는 방법.
  36. 제 32 항에 있어서, 상기 교반하는 동안, 상기 장치를 수직 및 역전 위치사이로 앞뒤로 흔드는 방법.
  37. 제 31 항에 있어서, 상기 테스트하고자 하는 샘플은 혈액 샘플, 무균 체액 샘플 또는 음식물 샘플인 방법.
  38. 제 38 항에 있어서, 상기 미생물은 씨. 알비칸스, 피. 아에루기노사 또는 엠. 루테우스인 방법.
  39. 제 38 항에 있어서, 상기 미생물인 미코박테리아인 방법.
  40. 제 31 항에 있어서, 배양 및 교반동안, 상기 기체 투과성 막을 통해 상기 장치내로 통과되는 이산화탄소보다 더 많은 양의 산소가 상기 기체 투과성 막을 통해 상기 장치내로 통과되는 방법.
  41. 제 28 항의 장치를 준비하고;
    상기 장치로부터 기체 투과성 밀폐부를 벗겨내고;
    상기 장치에 테스트하고자 하는 샘플을 가하고;
    소정의 온도에서 샘플과 함께 장치를 배양시키고;
    적어도 배양동안 장치를 교반하고;
    (이때, 상기 장치의 기체 투과성 막은 유체 배지 및 샘플이 장치의 외부로 통과되는 것을 제한하고, 동시에 장치로 산소가 통과되도록 함);
    상기 장치내의 센서에서 임의의 변화를 검출하여 테스트하고자 하는 샘플내의 미생물의 존재 또는 부재를 검출하는 것을 포함하는, 미생물의 존재 또는 부재에 대해 샘플을 분석하는 방법.
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