KR970003150B1 - 미생물 검출 장치 및 기기 - Google Patents
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Abstract
내용없음
Description
본 발명은 샘플을 제조하고 용기를 밀폐시킨 후, 용기내에 관입시키지 않고서도 성장 배지 및 밀폐된 용기를 이용하여 시료의 pH 또는 CO2변화를 연속적으로 점검할 수 있는 기기 및 장치에 관한 것이다. 또 다른 이점으로서, 본 발명은 시료내의 구성 성분들이 비색정량에 영향을 미치지 않도록 하며, 아울러 시료내의 pH 또는 CO2농도를 거의 연속적으로 점검할 수 있는 수단을 제공한다.
임상 시료의 미생물에 의한 오염 여부는 종래 영양소 존재하에 시료를 배양하고, 일정한 시간 경과후에 시료내의 변화 또는 시료위의 대기의 변화를 통해 미생물 활성을 검출하므로써 측정된다. 예를 들면, 아아넬(Ahnell) 등에게 허여된 미합중국 특허 제4,182,656호에서는 C13-표지된 발효성 기질을 함유하는 배양 배지를 보유한 용기내에 샘플을 넣는다. 용기를 밀폐한 후, 생물학적 활성에 도움이 되는 조건들에 시료를 적용시키고, 시료 상부 대기중의 C13과 C12의 비를 측정하여 초기 정량과 비교한다. 미합중국 특허 제4,152,213호는 용기내의 기체 압력을 점검하면서 시료 상부 대기중의 산소 감소량을 검출함으로써 시료내 산소 소모성 박테리아의 존재를 밀폐된 용기내에서 측정하는 방법에 관한 것이다. 미합중국 특허 제4,073,691호는 일정 시간 경과후 시료 상부 기체 대기의 특성의 변화를 측정하므로써 배양 배지를 함유하는 밀폐된 용기 내에서 박테리아를 비롯한 생물학적 활성 제제의 존재를 측정하는 방법에 관하여 기술하고 있다. 기체 대기의 CO2변화의 비-관입 검출 방법을 서프만(Suppman)등이 1984년 4월 4일 공개된 유럽 특허 출원 제83108468.6호에서 교수한 바 있다. 상기 및 기타 다른 공보들에 발표된 방법 및 장치들은 모두 방사 측정법 또는 배양후 기체 대기의 변화를 측정하기 위한 목적으로 밀폐된 용기의 관입을 요구하거나, 또는 적외선 투과가 허용되는 특수한 재료를 필요로 한다.
시료, 특히 혈액 배양물의 미생물 오염을 측정하기 위한 기타 다른 공지의 방법들로서는 온도, pH, 혼탁도, 색상, 생물 발광 및 임피던스에 있어서의 미소한 변화를 측정하는 것들이 있다. 일반적으로, 상술한 방법들은 박테리아 대사 부산물들을 검출함으로써 미생물에 의한 오염을 측정한다. 미생물 오염은 또한 2차 배양 및/또는 염색을 이용하여 평가할 수도 있다. 상술한 방법들중 임피던스, 방사 측정법 및 적외선 분광 측정법은 임상 시료를 자동 처리할 수 있는 가능성을 제공한다. 임피던스 및 적외선 측정법을 제외하고, 나머지 다른 방법들에서도 또한 액체 시료 또는 시료 상부 기체 대기에 대한 측정을 실시하기 위해서 용기내에 관입시킬 것이 요구된다. 오염 가능성 및 시료 상부 대기의 성분 변화 가능성의 발생외에도 이들 방법들은 매측정시마다 오랜기간 동안 짧은 시간 간격으로 연속적으로 또는 반복하여 측정을 실시하는 것을 허용하지 않는다. 이는 오염 유기체의 성장률이 원샘플중의 유기체 및 그의 수에 따라 다르기 때문에 상당히 불리하며, 그리하여 대기 또는 유체 샘플중의 검출 가능한 변화가 오염된 시료에 의해 제공되는 것을 예전 할수 없다.유사한 문제점으로서, 액체 샘플중의 pH 변화를 이용하여 오염을 측정하는 경우, 각종 대사 생성물들이 샘플의 pH에 대하여 서로 다르게 영향을 미친다. 예를 들면, 암모니아의 생성은 pH를 상승시키는 반면, CO2의 생성은 그를 하강시킨다. 상이한 오염 유기체들의 서로 다른 성장률은 어떤 경우에는 pH 상승, 및 또 다른 경우에 있어서는 pH 하강을 초래하며, 이것은 넓은 시간 간격으로 pH를 측정한다면, 검출되지 않는다. 전체 혈액 샘플중의 pH를 측정하여 변화를 점검하고자 하는 경우, 특히 지시 염료가 pH 측정용 수단인 경우에 있어서 착오가 야기될 수 있는 또 다른 원인은 염색 색상이 혈구들의 존재에 의해 영향을 받거나 분명치 않게 될 가능성이 존재한다는 것이다. 비색 측정 지시제는 시료의 특성에 의해 야기된 착오가 염색 색상에 영향을 미치지 않는 경우에 있어서만 효과적으로 이용할 수 있다.
본 발명은 밀폐시킨 투명한 멸균 용기내에서 시료를 멸균시킨 성장 배지와 함께 배양하므로써 혈액 또는 기타 다른 체액과 같은 임상 시료중의 미생물들의 존재를 검출하는 장치 및 기기를 제공한다. 상술한 미생물의 존재는 용기의 내부 표면에 부착된 마음대로 조작할 수 있는 센서를 이용하여 시료의 pH 변화 또는 시료내의 CO2생산을 검출 또는 측정하므로써 측정된다.
본 발명에 따르면, 고농도의 적혈구와 같은 방해 물질 존재하에 비-방사 측정 및 비-관입 수단을 이용하여 미생물들을 검출할 수 있다.
이하에서는 첨부하는 도면들에 관하여 설명하고자 한다.
제1도는 혈액 배양 기계를 도시한 것으로, 이 도면은 기계의 기능부와, (1) 용기(vessel), (2) 센서, (3) 배양 배지, (4) 광원, (5) 광검출기가 장치된 검출 조립체와, 그리고 관련 전자 부품들, 즉 (16) 전류원, (7) 전류, 전압 변환기 및 (8) 저투과 필터의 총체적인 외관을 나타낸다.
각각의 검출 조립체는 원추형 구멍내의 광전 다이오우드 및 광선이 검출기 자체상에 직접 투사되는 것이 아니라 관찰하고자 하는 표면상에 떨어지도록 배열된 1개 이상의 LED로 구성되는 것이 바람직하다. 제1도로서 도시한 구체예내의 전자 회로는 검출기로부터의 신호를 조절할 수 있는 증폭기 및 필터, 이용 가능한 신호들을 선별할 수 있는 다중 교환 장치, 및 조명기용의 일정한 전류원을 포함한다.
기기 전체를 37℃ 인큐베이터 내부의 교반기상에 올려놓은 후, 미생물 생장에 적합한 환경을 제공하고 광검출기에 실광이 들어가지 않도록 차단시킨다.
제2도는 pH 감수성을 도시한 것으로서, 각종 색상의 병들을 사용하여 주관적으로 기계를 시험하는 것외에, pH 민감성 막 병을 사용하여 시험한 결과이다. 본 도면은 pH 5.8-8.2 범위의 각종 완충액을 사용하여 센서를 평형시킨 후, 7개의 다른 검출기로부터 얻은 평균 전압을 나타낸다. 상세한 조사 결과, 계가 pH 6.0-7.5 범위에 걸쳐서 0.1 pH 단위의 변화를 신뢰할만하게 구별할 수 있는 것으로 나타났다.
제3도는 미생물 성장에 따른 pH 및 CO2의 변화를 도시한 것으로서, 기계를 이용하여 pH 변화 및 CO2생산에 의해 미생물 성장을 검출하였다. 본 도면은 대장균의 성장으로부터 야기되는 pH 및 CO2변화를 나타낸다.
제4도는 본 발명의 장치를 이용한 각종 미생물을 검출한 결과를 도시한 것으로서, 거의 모든 유기체들은 자체의 대사중에 CO2를 방출한다. 따라서, 그와 같은 계를 이용하여 극히 광범위한 미생물들의 성장을 검출할 수 있다.
본 도면은 그람 음성균인 대장균; 그람 양성균인 화농 연쇄상구균; 그람 음성 비-발효균인 녹농균; 혐기성균인 비.프라길리스; 및 효모의 일종인 아구창 칸디다가 성장하는 동안 생성된 CO2의 검출을 나타낸다. 단위는 분석 초기의 CO2농도를 기준으로 하여 배지내의 상대 CO2농도를 나타낸다. 샘플 용기 및 배지가 실온(약 20℃) 조건이고, 분석하는 동안 용기 및 시료를 37℃에서 항온 배양하므로, 온도가 상승함에 따라 CO2의 용해도가 저하됨에 기인하여 처음 2-4시간 동안에는 CO2가 액체 샘플 및 배지위의 공간으로 방출된다. 샘플을 도입하고 기체를 장치시키기 전에 용기와 배지의 온도를 37℃로 유지시키지 않은 경우, 통상적으로 처음 2-4시간 이내에 최소 CO2농도가 형성될 때까지는 미생물의 존재를 확실하게 지시하는 측정을 행할 수가 없다.
본 발명에 따른 장치 및 기기는 미생물들에 의해 생산된 대사 생성물의 증가를 측정함으로서 혈액 샘플 또는 다른 체액과 같은 임상 시료내에 존재하는 미생물을 검출할 수 있는 비-관입 수단을 제공한다. 특정한 미생물의 대사 생성물 생산을 강화시키는 특수하게 조제된 배지에 시료를 첨가하고, 배양병의 바닥에 위치한, 독특하게 마음대로 조작할 수 있는 센서를 이용하여 검출을 실시한다. 상기 센서는 자체의 내부 또는 위에 고정시킨 지시 매질과 더불어 고체 조성물 또는 막으로 구성되며, 이들을 부착 또는 지지체 매질로 칭하기로 한다. 상기 센서는 지시 매질을 외부에서 육안 관찰할 수 있도록 용기 내표면에 대하여 같은 평면으로 위치시키고, 세포, 단백질, 기타 다른 고체 또는 다른 불투명한 또는 유색 성분들이 센서와 용기 표면 사이에 끼지않도록 밀폐시킨다. 특정한 구체예에서는, 기체 분자들의 통과는 허용하되 이온의 통과는 방지하는 막 또는 고체층을 이용하여 센서를 시료 및 그의 성장 배지로부터 분리시킨다. 단위 밀리리터당 1개 정도로, 매우 적은 유기체를 함유하는, 혈액과 같은 체액 시료중의 미생물들을 본 발명에 의해 검출할 수 있게 되었다. 그와 같은 시료는 유기체들의 수가 임계 수준에 도달되기까지 7일 정도 항온 배양할 것이 요구되며, 임계 수준에서 대사 생성물의 증가를 측정할 수 있다. 본 발명자들은 특정한 종류의 유기체에 있어서 106CFU/ml의 농도에서 pH 또는 CO2의 측정 가능한 변화가 나타난다는 것을 밝혀냈다. 모든 유기체들이 107-108CFU/ml 농도에서 측정 가능한 결과들을 나타냈다.
본 발명은 여러 면들에 있어서 독특한 이점을 제공한다;
1) 미생물 대사 생성물이 시료 상부의 대기중이 아닌 배양병의 액상중에서 측정된다;
2) 마음대로 조작할 수 있는 독특한 센서가 병의 내표면에 부착되어 있기 때문에, 온전한 병을 부수거나 흠을 냄이 없이도 병의 투명한 벽 외부에서 측정할 수 있다;
3) 육안으로 관찰하거나 또는 반사율 측정 기계를 사용하여 외부에서 측정할 수 있다;
4) 시료내의 불투명 또느 유색 성분들이 센서의 변화 검출 능력 또는 그러한 변화들의 측정을 방해하지 않는다; 또한
5) 고 농도의 지시제 분자를 작은 부피내에, 즉 막상에 유지시켜 색상 변화를 용이하게 관찰할 수 있다.
복잡한 미생물 배지를 구성하는 영양 성분들이 미생물들에 의해 사용되는 대사경로에 영향을 미친다. 유기산류, 염기류 및 각종 기체들이 사용하는 영양소에 좌우되어 비례적으로 생산된다. 이들 생성물들은 또한 미생물들의 종(species)에 따라서도 다르다. 액체 배지중에 상기 생성물들이 존재할 경우 자체의 pH를 변화시킬 수 있다. 본 발명에서 사용하는 센서는 환경중의 pH 변화에 대응하여 측정 가능한 변화를 나타내는 pH 민감성 지시제를 함유한다. pH 센서를 기체 투과성, 이온-불투과성 막으로 피복시키는 구체예에 있어서는 CO2또는 암모니아와 같은, 지시제의 pH에 영향을 미치는 기체의 존재 여부가 측정된다. 따라서, 액체 배양 배지의 pH 변화를 이용하거나 또는 미생물들에 의해 생산되어 배지중에 용해된 기체를 측정함으로써 미생물 성장을 검출할 수 있다. 이산화탄소는 모든 유기체에 의해 생산되는 공통적인 대사물이므로, 미생물 생장을 검출하기에 바림직한 대사물이다.
CO2및 pH 센서는 pH 지시제 및 부착/지지체 매질로서 유용한 2가지 공통된 성분들인 분자종을 공유한다. pH 지시제는 지지체 매질과 공유 결합 또는 비-공유 결합을 형성할 수 있다. 또는, 상기 지시제는 경화에 앞서 중합체 매트릭스 내부에 유화시킨 pH지시제와 같은, 기체 투과성 중합체 매트릭스 내부에 캡슐화될 수도 있다. CO2센서는 세번째 성분인, 시료와 성장 배지로부터 지시제 막을 완전히 분리시키는 반-투과성 물질을 갖는다. 이들 센서는 알맞은 접착제를 사용하여 적당항 투명 용기 내부에 부착된다.
각종 상이한 형광 물질 및 육안 관찰 가능한 pH 지시제를 pH 또는 CO2센서내의 활성 분자종으로 사용할 수 있다. 일반적으로 지시제 선택에 수반되는 유일한 제한은 기존의 전면 형광 또는 반사율 기술을 이용하여 용이하게 검출할 수 있는, 수용 가능한 역동적 pH 범위 및 파장 변화를 갖는 요건들이다.
본 발명에 따른 배양 배지내의 pH 변화를 검출하기 위한 센서는 약 5.0-약 8.0 범위의 pH에 걸쳐서 육안 관찰이 가능한 색상 변화 또는 형광 강도의 변화를 나타내어야 한다.
CO2센서용 지시제가 CO2농도 변화를 검출하기 위해서는 pH 약 10-약 6의 범위내에서 형광 강도 및 육안 관찰 가능한 색상 변화를 나타내어야 한다.
특정한 pH 지시제 분자들만이 지지체 매질과 공유 결합 또는 비-공유 결합을 형성하고, 자체의 pH지시 특성을 유지할 수 있다. 크산텐, 페노프탈레인 및 페놀술폰프탈레인 군에 속하는 지시제들이 유용한 것으로 밝혀졌으며, 그의 예로서는 플루오레세인, 쿠마린, 페놀프탈레인, 티몰프탈레인, 브로모티몰 블루, 크실레놀 블루 및 α-나프톨 벤제인을 들 수 있다.
부착/지지체 매질은 유기 반응을 이용하여 pH 지시제와 공유 결합을 일으킬 수 있는, 셀롤로오스와 같은 물질이다. 양 또는 음의 제타(zeta) 전위를 갖는 나일론 막과 같은 이온계 지지체 물질을 이용하여 pH-지지세의 비-공유적 부착을 달성할 수 있다. 사용 가능한 다른 이온계 지지체 물질로서는 디에틸 아미노에틸(DEAE) 수지 또는 DEAE 셀룰로오스와 같은 양 또는 음 전하를 띤 이온계 수지를 들 수 있다. 지시제 막을 미생물 성장 배지와 직접 접촉시키고자 하는 경우에 있어서는 지지체 물질을 단백질로 예비 처리할 것이 요구되기도 한다.
pH지시 센서는 미생물 성장 배지의 pH 환경에 기인된 pH 변화를 곧바로 검출한다. 그러나, 이들 센서를 기체의 확산을 선택적으로 허용하면서 이온의 통과를 억제하는 능력을 특징으로 하는 실리콘, 라텍스, 테플론 또는 각종 플라스틱류와 같은 선택적 반-투과성 조성물 또는 막으로 피복하여 액체 성장 배지내의 기체(예; 이산화탄소, 암모니아)와 센서들이 선택적으로 반응하도록 할 수도 있다. 중합체 매트릭스내에 캡슐화된 지시제로 구성된 센서에 있어서는, 매트릭스를 형성하는 중합체가 기체를 통과시키고 이온은 통과시키지 않는 반-투과성 차단체로서의 역할을 할 수 있다.
캡슐화시킨 지시제 구체예에 있어서, CO2센서는 4가지 성분들로 구성된다. 첫번째 성분은 육안 관찰가능한 또는 형광 pH지시제로서, pH-6-10의 범위에서 반응성을 갖는다. 이러한 기준에 부합되는 지시제의 예로서는 브로모티몰 블루, 크실레놀 블루, 페놀 프탈레인, 쿠마린 및 플루오레세인을 들 수 있다. 두번째 성분은 수산화나트륨 또는 그와 대등한 염기로서, 선택된 pH 지시제를 이용하여 CO2를 검출할 수 있는 최적 pH 환경을 유지시킨다.
세 번째 성분은 글리세롤 또는 그와 대등한 유화제로서, 경화시키지 않은 중합체 내부에 유화된 지시제 용액의 마이셀을 생성할 수 있다. 네 번째 성분은 실은 가황(RTV) 백색 실리콘과 같은 경화시키지 않은 중합체로서, 지시제에 대하여 적합한 환경을 유지시킨다. 상기 중합체로서는 기체는 투과시키되 이온은 통과시키지 않고, 또한 오토클레이브 공정을 이용하여 멸균 처리를 수행할 경우 자체의 특성들이 변화되지 않는 한, 자체의 화학적 또는 물리적 성질 또는 경화 요건이 지시제의 화학적 활성에 영향을 미치지 않는 모든 중합체를 사용할 수 있다. 고온, 촉매 활성, 또는 자외선 가황을 이용하여 경화시킨 다른 실리콘 중합체들도 또한 만족스럽다. 상술한 4가지 성분들로부터 에멀젼이 제조되며, 이어서 중합체를 경화시켜 액체 미생물 성장 배지로부터 CO2및 기타 다른 기체의 선택적 확산을 허용함으로써 지시제내의 측정 가능한 변화를 일으키는, pH 지시제의 마이셀 주변에 반투과성 매트릭스를 형성한다. 센서를 별도로 모울드내에서 제조하여 경화시킨 후, 이어서 실리콘 접착제와 같은 적당한 접착제을 사용하여 배양병에 부착시킬 수도 있다. 또는, 센서를 병의 바닥상에 형성시켜 즉석에서 경화시킬 수도 있으며, 이것이 바람직하다. 경화후, 센서가 부착된 병을 오토클레이브 방법 등으로 멸균 처리한다.
이하에서 구체적인 pH 및 CO2센서의 예들을 예시하여 본 발명을 설명하고자 하며, 단 이들 예들이 본 발명의 특허 청구 범위를 제한하지는 않는다는 것을 밝혀두는 바이다.
실시예 1
형광 pH 센서의 제조
셀룰로오스 투석 류빙(Spectrapor 분자량 12,000-14,000, 0.001인치, 건조 두께)을 아아치 펀치를 갖는 5/1 6인치 원형으로 절단하였다. 상기 원형 셀룰로오스(1.2g)을 증류수중에 30분간 침지시키고, 탈수시킨후, 이어서 무수 이소프로판올 (12ml)중에 10분간 침지시켰다. 상기 막을 탈수시킨 후, 교반-막대기가 장치된 100ml 둥근 바닥 플라스크내에 넣었다. 상기 플라스크에 무수 이소프로판올(50ml) 및 트리에틸아민(5ml)을 가하고, 생성된 혼합물에 75mg의 FITC(플루오레세인 이소티오시아네이트)를 용해시켰다. 혼합물을 천천히 교반하면서 5시간 동안 환류시켰다.
셀룰로오스 막을 냉각, 탈수 시킨후, 이어서 100ml 씩의 증류수로 10회 세정하였다. 포화 상태의 셀룰로오스 막을 실리콘 접착제(GE 2501 실리콘 시일런트, 투명함)를 사용하여 적당한 유리병의 바닥에 부착시켰다. 경화시킨 후, 성장 배지를 가하고 밀폐시킨 병을 121℃, 15psi에서 15분간 오토클레이브 처리하여 멸균시켰다.
실시예 2
비-형광 지시 pH 센서의 제조
양의 제타 전위를 갖도록 변형시킨 나일론 막(제타 프로브, 바이오래드)을 트립틱 소이 브로쓰의 3% 용액중에 넣고, 회전 진탕기상에서 부드럽게 진탕하면서 실온에서 1시간 동안 침지시켰다. 탈 이온수를 사용하여 과량의 트립틱 소이 브로쓰를 나일론 막으로부터 철저히 세정하고, 세정한 막을 0.1N NaOH 중에 용해시킨 pH 지시제(브로모티몰 블루)의 0.0001-0.1% 용액중에 넣었다. 부드럽게 진탕하며 막을 실온에서 1시간 동안 반응시켰다. 막으로부터 더 이상 세정할 지시제가 나타나지 않을 때까지 탈이온수로 철저히 세정하여 막으로부터 과량의 지시제 용액을 제거하였다. pH 지시제 막을 공기중에서 24시간 동안 건조시키고, 이어서 막으로부터 11/16인치의 원형으로 뚫었다.
상기 pH 지시 막을 실리콘 접착제(GE 2501, 실리콘 시일런트, 투명함)를 사용하여 유리 용기의 바닥에 부착시킨다. 이들 병에 미생물 성장 배지를 충전하고, 이어서 오토클레이브 처리하여 멸균시켰다.
실시예 3
비-형광 지시 CO2센서의 제조
양의 제타 전위를 갖도록 변형시킨 나일론 막(제타 프로브, 바이오래드)을 0.1N NaOH 중에 용해시킨 0.001-0.1% 크실레놀 블루와 0.0001-0.1% 브로모티몰 블루를 함유하는 지시제 용액중에 침지시켰다. 상기 막을 부드럽게 진탕하며 실온에서 1시간 동안 반응시켰다. 지시제 용액과 반은시킨 후, 막을 탈 이온수로 충분히 세정하여 과량의 지시제를 제거하였다. 지시제 막을 24시간 동안 공기 건조시킨 후, 생성된 막으로부터 11/16인치의 원형으로 뚫었다. 이어서 상기 지시제 막을 실리콘 접착제(GE 2501, 실리콘 시일런트 Ⅱ, 투명함)를 사용하여 투명한 유리병의 바닥 내부 표면에 부착시키고, 제2의 실리콘 접착제층을 지시제 막상부에 위치시켜 나일론 지시제 막을 완전히 밀폐시켰다. 이들 병을 미생물 성장 배지로 충전시키고, 오토 크렐이브로 멸균시켰다.
배양 배지 조제
pH 변화를 이용하여 미생물을 검출할 수 있는 배지는 3% 트립틱 소이 브로쓰(디프코), 0.5% 프로테오스 펩톤(디프코) #3 1.25% D-글루코오스 및 1% L-아르기닌을 함유하였다. 다른 성분들은 환원제(0.01% L-시스테인) 및 항응고제(0.05% SPS 소듐 폴리-술포네이트)였다. 상기 배지는 완충 기능이 낮으므로 pH에 영향을 미치는 모든 대사 생성물들이 배지의 pH를 용이하게 변화시킨다.
글루코오스는 미생물들에 의해 대사될 경우 pH 감소를 일으키는 유기산류를 생성시키는 발효성 탄수화물이다. 통상적으로 글루코오스를 대사시키지 못하는 비-발효 미생물(즉, 녹농균)에 대하여서는 기질로서 아르기닌을 첨가한다. 이와 같이 아르기닌을 첨가할 경우 배지의 pH를 증가시키는 염기성 대사물의 방출이 초래된다. 녹농균에 의한 CO2발생을 측정하고자 하는 경우에 있어서는, 아르기닌을 가하지 않는다. 다른 탄수화물 또는 아미노산들을 배지에 배합하여 다른 종의 미생물들을 이용하여 대사시키는 때에 있어서의 pH 변화를 유도할 수도 있다.
미생물 오염 자동 검출 장치
이하에 기술하는 기계를 이용하여 미생물 성장에 기인된 pH 변화 및 CO2생산을 둘다 검출 및 측정할 수 있다.
이 기계에 의해 점검되는 센서는 성장 또는 대사 미생물이 존재하는 경우 색상을 변화시키는 지시제를 함유한다. 색상 변화를 육안으로 명확히 관찰할 수 있다 하더라도, 이 기계를 사용함으로써 측정의 객관성, 민감성 및 연속성의 이점이 제공된다. 바람직한 구체예에 있어서 기계는 주로 센서의 색상 변화를 점검하는 가시광선 반사율 측정계이다. 모든 샘플을 연속적으로 점검하기 위해서는 각각의 샘플에 대한 검출기를 갖는 것이 바람직하다.
그밖에, 시료 용기가 1개 이상의 고정 검출기를 통과하여 이동하도록 하거나, 또는 1개 이상의 검출기가 고정시킨 시료들을 지나치며 이동하도록 하는 종래의 수단들과 같은 또 다른 방법들은 본 발명이 속하는 당해 기술 분야에 숙련된 이들에게 주지되어 있다.
바람직한 구체예에 있어서는, 고체 상태의 조명기 및 검출기를 사용한다. 거울, 렌즈, 광섬유 및 센서에 빛을 집중시키기 위한 기타 다른 수단과 병행시켜 백열 및 아아크 등 광원을 또한 이용할 수도 있다.
본 발명을 이용하여 이하의 표 1에 나열한 각종 미생물들이 검출되엇다. 이들 결과로부터 본 발명을 이용하여 표 1의 미생물 및 동일한 유형의 다른 유기체, 및 액체 배지의 pH 에 영향을 미치는 검출 가능한 기체 또는 다른 생성물들을 생산하는 모든 유기체를 검출할 수 있다는 것을 알 수 있다.
실시예 4
캡슐화 지시제 센서의 제조
25-75% 글리세롤을 함유하는 0.0005-0.5N NaOH 중에 0.1-1.0% 중에 페놀프탈레인, 크실레놀 블루 또는 브로모티몰 블루를 용해시켜 스톡 용액을 제조하였다. 0.1-0.5ml의 스톡 지시제-NaOH-글리세롤을 경화시키지 않은 RTV 백색 실리콘(GE 실리콘 Ⅱ, 백색)에 가하고, 미세한 에멀젼이 수득될 때까지 혼합하였다. 실리콘-지시제 에멀젼을 주사 투약기내에 넣고 주사투약기 바닥내로 0.1-0.2ml를 투여한 후, 에멀젼을 유리 용기의 바닥에 고르게 분포시켰다. 지시제-실리콘 에멀젼 센서를 주위 온도 및 50% 이하의 상대습도를 갖는 대기중에서 최소 24시간 동안 경화시켰다. 경화시킨 후, CO2센서가 장치된 용기에 미생물 성장 배지를 충전하고, 오토클레이브 처리하여 멸균시켰다.
표1
장내균과(Enterobacteriaceae)
대장균(Escherichia coli)
포도상구균종(Staphylococcus spp.)
응고촉진효소-음성 포도상구균(Coagulase-negative staphylococcus)
황색 포도상구균(S. aureus)
연쇄상 구균종(Streptococcus spp.)
에스. 뉴모니아(S. pneumoniae)
A군
B군
엔테로코씨(Enterococci)
효모
아구창 칸디다(Candida albicans)
효모증의 병원군(Cryptococcus neoformans)
토룰로프시스 글라브라타(Torulopsis glabrata)
비발효균(Nonfermentors)
녹농균(Pseudomonas aeruginosa)
아시네박터 칼코아세티쿠스(Acinebacter calcoaceticus)
혐기성균(Anaerobes)
박테로이데스 프라길리스(Bacteroides fragilis)
웰치균(Clostridium perfringens)
푸조박테리움 네크로포룸(Fusobacterium necrophorum)
혐기성 연쇄상구균(Peptostreptococcus anaerobius)
기타 다른 미생물
인플루엔자륜(Haemophilus influenzae)
수막염균(Neisseria meningitidis)
제1도는 혈액 배양 기계를 도시한 것이고;
제2도는 pH 감수성을 도시한 것이며;
제3도는 미생물 성장에 따른 pH 및 CO2변화를 도시한 것이고, 또한
제4도는 본 발명의 장치를 이용하여 각종 미생물들을 검출한 결과를 도시한 것이다.
Claims (10)
- 시료내 미생물의 오염 여부를 검출할 수 있도록 시료와 멸균 배양 배지를 함께 배양할 수 있는 내실을 가지며, 또한 용기의 벽에 적어도 일부분의 투명한 단면을 갖는 밀폐시킬 수 있고, 멸균 처리 가능한 시료 용기와, 상기 용기의 벽 내부 표면에 부착된 센서 수단으로 구성되어 상기 용기의 외부에서 상기 투명한 단면을 통해서 센서 수단에 나타나는 변화를 검출할 수 있으며, 상기 센서 수단은 고정시킨 지시제 매질을 포함하고, 이 지시제 매질은 유기체의 대사 활성 생성물들에 노출시킬 경우 검출 가능한 변화를 나타내는 자체의 능력에 따라 선택되며, 상기 지시제 매질이 지시제를 지지체 매질과 결합시키거나 또는 지시제를 중합체 매트릭스 내부에 캡슐화시키는 방법에 의해 고정되어 있는, 시료내 미생물의 검출 장치.
- 제1항에 있어서, 지시제 매질이 pH에 대하여 반응하는 분자종인 장치.
- 제1항에 있어서, 센서수단이 전하를 띤 막을 포함하는 장치.
- 제1항에 있어서, 센서 수단의 막이 상기 용기의 내부 표면에 결합되어 있는 장치.
- 제4항에 있어서, 센서 수단의 막을 용기의 내부 표면에 적어도 원주상으로 결합시킴으로써 시료 및 배양 배지 둘다 막과 용기 표면 사이를 통과할 수 없도록 한 장치.
- 제1항에 있어서, 반투과성 막을 이용하여 상기 용기내 시료로부터 센서 수단을 분리시킨 장치.
- 제6항에 있어서, 반투과성 막이 즉석에서 형성된 막을 포함하는 장치.
- 제1항에 있어서, 센서 수단이 중합체 매트릭스 내부에 고정시킨 지시제 매질의 마이셀들을 포함하는 장치.
- 제8항에 있어서, 지시제 용액을 경화시키지 않은 중합체 내부에 유화시키고, 이어서 중합체를 경화시키는 방법으로 지시제 매질의 마이셀들을 중합체 매트릭스 내부에 형성시킨 장치.
- 자체의 벽에 적어도 일부분의 투명한 단면, 및 상기 투명한 단면 부분내의 용기의 벽의 내부 표면에 부착된, 유기체들의 대사 활성에 의한 기체 생성물들에 노출시킬 경우 검출 가능한 변화를 나타내는 지시제 매질을 함유하는 센서 수단을 갖는 멸균시킨 시료 용기내로 멸균 조건들하에서 시료를 도입하는 단계; 센서 수단이 시료 및 성장 배지 하부에 완전히 침지되도록 하는 위치로 시료 용기를 배향시킨 상태에서, 시료 용기내의 시료를 미생물 성장 배지와 함께 항온 배양하는 단계; 및 시료 및 성장 배지로부터 센서 수단으로 통과하는 기체 생성물들에 의해 센서 수단의 지시제 매질에 나타나는 변화를 검출함으로써, 온전한 용기를 손상시킴이 없이 용기의 외부에서 자체의 투명한 단면을 통해서 유기체들이 대사활성에 기인된 기체 생성물들의 생산을 점검하는 단계들로 구성되는, 시료내 미생물의 검출방법.
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