(57)【要約】【課題】多重ウェル試験パネル上での比色定量型試験と蛍光比色型試験の両方を同時に実行する。【解決手段】微生物同定（ＩＤ）および抗菌感受性定量（ＡＳＴ）を行う診断微生物学的試験システム。このシステムは、同じ試験パネル上でＩＤ試験およびＡＳＴ試験を行うことのできる多重ウェル試験パネルを含む。各試験パネルに試薬、すなわち、ブイヨン中に懸濁された有機体を接種し、試験パネルを計器システム内に配置する。この計器システムは、インキュベーションおよび位置合わせ用の回転カルーセルと、各光源が様々な波長の光を放出する複数の光源と、精密比色定量および蛍光比色検出、バーコード試験パネル追跡と、測定された試験データに基づいて判定を下す制御プロセッサとを含む。１つの光源は、線形アレイ状に配置された複数のＬＥＤを含む。各ＬＥＤの接合電流は、所定の照度プロファイルを生成するように制御することができる。【選択図】図１
2010044085.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各ウェルが、試験接種物流体を受容する、複数のウェルを有する試験パネルを含む光学系であって、
様々な波長の光を生成することのできる可視光源と、
前記可視光源と試験パネルとの間に位置決めされたディヒューザと、
ＵＶ光源と、
前記ＵＶ光源と試験パネルとの間に位置決めされた励起フィルタとを備え、
前記光およびＵＶ光によって、ウェルに試験接種物流体の試験反応に基づいて光を放出または吸収させ、前記光学系がさらに、
ウェルから放出されるか、あるいはウェルによって吸収された光からＵＶ光を除外するために試験パネルと対物レンズとの間に位置決めされた放出フィルタとを備え、
前記対物レンズが、前記放出フィルタと検出器との間に位置決めされ、フィルタを通過するか、あるいは放出または吸収された光を前記検出器上に合焦させることを特徴とする光学系。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微生物学的試験の分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
患者の診察および治療に関する微生物サンプルを試験する多数の従来型システムが存在する。微生物サンプルは、感染した創傷、性器感染、脳脊髄液、血液、膿瘍を含む様々なサンプル源から得ることができる。これらの微生物サンプルから所定の濃度の細菌懸濁液または細胞懸濁液を生成する従来型の手順に従って、接種物が調製される。懸濁液のさらなる処理は、使用される試験方法に依存することがある。このようなシステムは、たとえば患者のサンプルにどの微生物が存在するかの同定に使用される。通常、このようなシステムでは、活発に発育する微生物の培地が存在するときに色が変化する試薬が同定トレイのコップまたは試験ウェルに配置される。微生物は、色が変化すること、あるいは変化がないことに基づいて、基準表を使用することによって同定することができる。
【０００３】
微生物の感受性試験に関する他のシステムが開発されている。このようなシステムは、サンプル中の微生物の、抗生物質など様々な治療薬剤に対する感受性を判定するために使用される。このような試験結果に基づいて、医師は、たとえば首尾良く微生物を死滅させるか、あるいは阻止する抗菌生成物を処方することができる。具体的には、定性的感受性試験は、ある微生物が特定の抗生物質に対する耐性を有するかどうか、それともそのような物質に対する感受性が高いかどうかを示すが、この微生物の感受性または耐性の程度は示さない。一方、定量的感受性試験は、微生物の発育を阻止するのに必要な抗菌薬剤の濃度を示す。最小発育阻止濃度（ＭＩＣ）の用語は、微生物の発育を阻止するのに必要な抗菌薬剤の最小濃度を指すために使用される。
【０００４】
このようなシステムはある欠点を有する。たとえば、同定感受性試験を実施する際、試験トレイは、長期間にわたって、制御された温度でインキュベートされる。試験トレイのウェルは、色の変化を示すかどうか、あるいは他の試験基準について所定の時間間隔で個別に試験される。これは、技師によって手動で行われる場合、時間のかかる面倒なプロセスである。また、同定感受性試験トレイのインキュベーション時間は様々であり、あるいは試験トレイから得られる試験結果を読み取るのに最適な時間を事前に知ることはできない。したがって、技師は、場合によってはかなり離れたいくつかの異なる時間に標本の結果を読み取り記録する必要があり、そのため、割当てエラーまたは相関エラーが起こる恐れがある。
【０００５】
このような試験を実施する際、技師の処理時間を最小限に抑えると共に、人間のエラーの可能性を最小限に抑えるには、自動化システムが望ましい。また、結果を高速にかつ正確に得る自動化システムが好ましい。
【０００６】
このような自動化システムについては、微生物試験トレイの自動インキュベーションおよび読取りを行う微生物学的試験装置が知られている。この装置の試験トレイは、試験すべきサンプルまたは薬剤を含む複数のウェルを有する。まず、トレイを所定の時間にわたってインキュベータ内に配置する。次いで、試験トレイを検査システムに移動させる。トレイの上方に光源を配設し、トレイの下方の検査ステーションに一対のビデオカメラを配設する。各ビデオカメラは、トレイ全体のビデオ画像を撮影する。トレイ全体のビデオ画像信号は、画像プロセッサに送られ分析される。
【０００７】
画像プロセッサは、検査ステーションの上方の一様な照明を必要とする。したがって、プロセッサは、光源の変動を考慮するためにトレイの各ウェルに対応する当該領域内の各画素の背景光レベルを記録する。画像プロセッサは、トレイのビデオ画像を処理し、特定のウェルについて、強度がこの当該領域に関する所定のしきい値を超えた画素の数を求める。画素の数が所定の数を超えた場合、そのウェルに陽性結果が割り当てられる。画像プロセッサは、ウェルから得られたバイナリ部分結果を分析し、微生物を同定する。微生物を同定するバイナリ部分結果は、各試験トレイタイプごとに、事前に記録された結果パターンと比較され、当該サンプルが同定される。
【０００８】
反応薬剤と、検出、感受性、および同定試験用のサンプルとの相互作用の結果として得られる蛍光放出反応の存在を検出する微生物学的試験装置が知られている。この装置では、複数の試験チャンバを有する複数のトレイがカルーセル内に含まれる。このカルーセルが回転され、検出領域の近傍にある１つのトレイが移動される。次いで、位置決め機構がこのトレイを半径方向にカルーセルから検出領域内に移動させる。このように位置決めされたトレイの近傍に高エネルギー光源が配設される。この光源は、試験チャンバ内の反応によって放出蛍光を生じさせるのに十分な狭帯域光を生成し、この蛍光が、光源に対向する、位置決めされたトレイの後方の位置に配設されたビデオ機構によって検出される。ビデオ機構は、放出波長に基づいて画像を生成する。
【０００９】
複数のセルを有する平板培地内に配置された標本から反射した単色光の強度に基づく信号を使用して細菌を同定する他の試験システムが知られている。６つの干渉フィルタを含む回転ディスクが、ランプと一群の光ファイバとの間に挿入される。ランプからの光は、特定の干渉フィルタを通過し、ある波長の単色光を生成する。フィルタを通過した単色光は、平板培地のそれぞれのセルに入射するように光ファイバによって案内される。ディスクは、６つの異なる波長の単色光が順次セルに入射するように回転される。標本から反射した光は、他の光ファイバによって、対応するフォトトランジスタに案内される。反射した単色光の強度に基づいて、各標本について信号が得られる。次いで、このような信号が分析され、信号同士の間の差または比を算出し、この結果を基準値と比較することによって、標本が同定される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、前述の装置は、完全自動化微生物学的試験システムのすべての基準に対処することはできない。特に、このような装置は、より正確な試験結果を得るのに必要な多重ウェル試験パネル上での比色定量型試験と蛍光比色型試験の両方を同時に実行することはできない。さらに、このような装置は一般に、複数の多重ウェル試験パネルから試験データを高速にかつ信頼できる方法で連続的に収集するようには設計されていない。さらに、このようなシステムの自動化処理は制限されている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、前述の問題を解消するシステムを提供する。特に、本発明は、試験プロセス中の人間の介入を最小限に抑えながら、複数の多重ウェル試験パネルを同定および感受性について試験する自動化微生物学的試験システムを提供する。
【００１２】
また、このシステムは比色定量型試験と蛍光比色型試験の両方を実施する。さらに、このシステムは、収集された試験データを高速に分析し、正確な同定試験結果および／または感受性試験結果を生成する。
【００１３】
具体的には、本発明の一態様は、複数の試験パネルが取り付けられたカルーセルアセンブリを有する診断微生物学的試験装置に関する。各試験パネルは複数のウェルを有し、各ウェルに、反応を起こす試験接種物流体が接種される。複数の光源は、所定範囲の波長の光を試験パネルのウェルの方へ送り、試験接種物流体の反応に基づいて、ウェルに光を放出または吸収させる。線形ＣＣＤを含むことのできる光検出ユニットが光源の反対側に配設され、光源と光検出ユニットとの間に少なくとも１つの試験パネルが位置決めされる。カルーセルアセンブリがこの試験パネルを光源と光検出ユニットとの間で連続的に回転させ、各試験パネルのウェルから放出されるか、あるいはウェルによって吸収された光を光検出ユニットによって検出することを可能にすると、光検出ユニットは、試験パネルのウェルから放出されるか、あるいはウェルによって吸収された光を検出する。コントローラは、光検出ユニットによって生成された複数の信号を受け取り、これらの信号はそれぞれ、各ウェルから検出された蛍光または非蛍光に対応する。次いで、コントローラは、受け取った信号に基づいて各ウェルについての試験結果を判定する。
【００１４】
本発明の他の態様では、診断生物学的試験装置用のインキュベーションチャンバが提供される。このチャンバは、複数の試験パネルが取り付けられたカルーセルアセンブリを含み、各試験パネルは、反応を起こす試験接種物流体を受容する複数のウェルを有する。カルーセルアセンブリを囲むエンクロージャは、周囲光がインキュベーションチャンバに侵入するのを防止する。エンクロージャは、カルーセルアセンブリにアクセスできるようにするドアを有する。駆動システムはカルーセルアセンブリを連続的に回転させ、診断微生物学的試験装置による試験向けに試験パネルを直接位置決めする。加熱ユニットはインキュベーションチャンバを加熱し、温度コントローラは、温度を所定の温度範囲内に維持するように加熱ユニットを制御する。
【００１５】
本発明の他の態様では、診断微生物学的試験装置を操作する方法と、診断微生物学的試験装置を制御するための命令を含むコンピュータ媒体が提供される。たとえば、ある方法は、（ａ）試験装置のカルーセルを回転させ、カルーセル上に取り付けられた試験パネルを光源と光検出ユニットとの間に位置決めするステップと、（ｂ）光源からの光を試験パネルの方へ送るステップと、（ｃ）試験反応のために試験パネルの各ウェルを透過するか、あるいは各ウェルから放出されるか、あるいは各ウェルによって吸収された光を光検出ユニットを用いて検出するステップと、（ｄ）各ウェルから検出された光に対応する信号を光検出ユニットを用いて生成するステップと、（ｅ）生成された信号に基づいて各ウェルについての試験結果を判定するステップとを含む。
【００１６】
本発明の他の態様では、可変強度の光要素を有する複合光信号を生成することのできる光源と、照度プロファイルを使用して光源を制御するように構成されたコントローラとを含む装置が提供される。この装置は、光検出ユニットと、複合光信号を光検出ユニットの方へ送ることのできる光学系とを含むこともできる。
【００１７】
照度プロファイルを使用して、光学系の光学的非効率または光源の照明出力の変化を補正することができる。
【００１８】
本発明の他の態様では、線形アレイとして配置された複数のＬＥＤを含む光源が提供される。各ＬＥＤの接合電流は所定の照度プロファイルを生成するように制御することができる。
【００１９】
本発明の他の態様では、２つの端部を有し各端部が一群の複数のＬＥＤを有し、線形アレイ状に配置された複数のＬＥＤを含む光源が提供される。一群のＬＥＤは、より大きな光強度を生成するように幾何学的に圧縮される。ＬＥＤは、所定の順序で線形アレイ状に配置された赤ＬＥＤ、緑ＬＥＤ、および青ＬＥＤを含むことができる。
【００２０】
本発明の他の一態様では、微生物学的試験装置用の光学系が提供される。
【００２１】
本発明のこれらおよびその他の態様、特徴、および利点は、以下に記載された好ましい実施形態の詳細な説明を図面と共に参照することによって最もよく理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】エンクロージャドアを閉じた本発明の試験装置の正面斜視図である。
【図２】エンクロージャドアを開いた本発明の試験装置の正面斜視図である。
【図３Ａ】本発明のＩＤ／ＡＳＴ試験パネルの斜視図である。
【図３Ｂ】本発明のＩＤ／ＡＳＴ試験パネルの平面図である。
【図３Ｃ】本発明のＩＤ／ＡＳＴ試験パネルの底面図である。
【図４】図１の装置の内部構成要素の概略平面図である。
【図５】本発明のカルーセルアセンブリの概略斜視図である。
【図６】本発明のパネル担体の斜視図である。
【図７】本発明の測定システムタワーの概略斜視図である。
【図８】本発明のＣＣＤ検出モジュールの概略斜視図である。
【図９】半導体ＬＥＤおよび二色分離フィルタを使用する一実施形態を示す図である。
【図１０Ａ】表面取付けＬＥＤおよび色分離フィルタを使用する他の実施形態の正面図である。
【図１０Ｂ】表面取付けＬＥＤおよび色分離フィルタを使用する他の実施形態の側面図である。
【図１１】本発明の光源アセンブリの構成の概略図である。
【図１２Ａ】光源モジュールから出力された照明のグラフである。
【図１２Ｂ】本発明の光源モジュールを駆動するために使用される照度プロファイルのグラフである。
【図１２Ｃ】図１２Ｂの照度プロファイルの結果として得られる本発明の光源モジュールから出力された照明のグラフである。
【図１３】本発明の光源モジュールを制御する回路を示す図である。
【図１４】本発明の光源モジュールの一実施形態を示す図である。
【図１５】本発明のパネル担体および試験装置の一部の概略斜視図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明は、高度に信頼できる微生物同定（ＩＤ）および抗菌感受性定量（ＡＳＴ）を実行するシステムおよび方法を提供する。本発明は、ＩＤ／ＡＳＴパネル３０に含まれるウェル３１から得られる読取り値に基づいて同定を行い感受性を判定する（図３Ａおよび図３Ｂ参照）。たとえば、一実施形態では、ウェル３１は、微生物を接種された後しばらくして光学特性を変化させる様々な試薬基板および／または様々な抗菌希釈液を含む。後述の検出方法では、吸収、散乱、および／または蛍光の変化が測定される。この方法は照度を測定することもできる。
【００２４】
これらの変化が処理され、微生物が同定され、その感受性が判定される。
【００２５】
本発明は、技師が、たとえばＩＤ／ＡＳＴパネル３０のウェル３１に未知の微生物を接種した後で、このパネルを（図１に示す）計器２０内に配置し、計器２０内で微生物を設定温度でインキュベートし、微生物が変化したかどうかを定期的に調べ、微生物の同定および抗菌感受性について分析することを可能にする。
【００２６】
装置２０は、後述のように、複数のＩＤ／ＡＳＴパネル３０を保持し、技師にポジティビティ分析結果を与える。
【００２７】
図３Ａ〜図３Ｃに示すように、ＩＤ／ＡＳＴパネル３０は使い捨て装置であり、ＩＤ試験とＡＳＴ試験の両方に必要な試薬が接種される。試験は、各ＩＤ／ＡＳＴパネル３０上の個々のウェル３１内に配置されたサンプルおよび試薬によって起こる反応に関して行われる。ウェル３１は、行および列を有する２次元配列としてＩＤ／ＡＳＴパネル３０上に配置される。
【００２８】
計器２０は自給式であり、十分に自律的にＩＤ／ＡＳＴパネル３０を試験し、適切な試験結果を供給する。計器２０は、ＩＤ／ＡＳＴパネル３０の格納、インキュベーション、および読取りを行う。計器２０は、その内部にアクセスすることを可能にするドア２１を有する。ドア２１は、図１では閉じた状態で、図２では開いた状態で示されている。
【００２９】
一実施形態では、図１にも示すように、計器２０にパーソナルコンピュータ（ＰＣ）ワークステーション４０が通信可能に接続される。ＰＣワークステーションは、計器２０の微生物学的情報システム報告機能およびデータ管理機能を補足する。これらの機能については後述する。ＰＣワークステーション４０は、経験による治療上の決定を向上させ治療介入例を識別するツールを形成する。ＰＣワークステーション４０は、感染抑制および疫学的研究を助ける報告ツールも組み込んでいる。
【００３０】
ＰＣワークステーション４０は、ハードドライブ上にリレーショナルデータベース（図示せず）も組み込んでいる。最終的なＡＳＴ試験結果およびＩＤ試験結果は、最短の５２週間にわたってデータベースに保持される。統計的に要約されたデータは、これよりも長い期間にわたって保持される。患者および標本に関する情報は、計器２０（図示せず）との電子インタフェースを介して収集することも、あるいは手動でＰＣワークステーション４０に入力することもできる。
【００３１】
計器２０は、図２に示すようにカルーセル５０を含む。カルーセル５０は、図５に示すように円筒形ケージを形成するように駆動リング５２にボルト止めされたリングおよびリブで構成されたアセンブリ５１を含む。カルーセル５０は、（図１に示す）計器エンクロージャ６０内に垂直に取り付けられる。計器エンクロージャ６０は（図４に示す）カルーセル区画６１および電子機器区画６２を画定する。カルーセル区画６１は、ほぼ一様な温度のインキュベーション環境を形成するように絶縁され、周囲光が進入するのを防止するように通常動作の下で耐光性を有する。
【００３２】
（図６に示す）パネル担体５３は、アセンブリ５１内に取り付けられ、４つの水平ティア（段）を形成し、各ティアは２６個のパネル位置を有する。合計で１０４個のパネル位置が形成される。もちろん、ティアおよびパネル位置のこれらの数は、一例に過ぎず、当業者には理解されるように、指定された応用例の要件に適するように変更することができる。パネル担体５３は、ＩＤ／ＡＳＴパネル３０と、後述の他の種類のパネルとを取り付けるために使用される。パネル担体５３は、不適切に配置されたパネルを保持しないように設計される。ＩＤ／ＡＳＴパネル３０は、アセンブリ５１の４つのティアに取り付けられる際、ウェル３１のほぼ円形の行および垂直列を形成するように配置される。各ティア内で、パネル位置には０から２５までの番号が付けられる。パネル位置ゼロは、正規化パネル用に予約され、計器２０の通常の動作中にオペレータによってアクセスすることはできない。
【００３３】
図１５に示すように、インディケータＬＥＤ５４は、どのＩＤ／ＡＳＴパネル３０を取り外すべきか（すなわち、いつ試験が完了したか）と、新しい未試験のＩＤ／ＡＳＴパネル３０にどのパネル位置を利用できるかを示すために使用される。インディケータＬＥＤ５４は、各パネル担体５３の前方に位置することも、あるいは後方に位置することもできる。たとえば、図１５に示すように、インディケータＬＥＤ５４は、カルーセルリブ５８に対向する位置に位置決めされたパネル担体５３の後方でプリント回路盤５７に取り付けられる。インディケータＬＥＤ５４からの光を凸状インディケータ表面を通るように合焦させるために光ガイド５９を使用することもできる。
【００３４】
インディケータＬＥＤ５４は、状況／試験情報を示すためにそれぞれの異なる色が使用される３色ＬＥＤでよい。たとえば、赤は、試験が進行中であることを示し、緑は、試験が完了したことを示し、黄色は、新しい未試験のＩＤ／ＡＳＴパネル３０用に利用できるパネル位置があることを示すことができる。
【００３５】
カルーセル５０は、駆動システム５６も含む。駆動システム５６は、図４に示すように、計器エンクロージャ６０内の、アセンブリ５１で形成された円筒形ケージの外部に取り付けられる。駆動システム５６は、アセンブリ５１を駆動リング５２を介して所定の制御可能な角速度で駆動する。アセンブリ内に取り付けられた各ＩＤ／ＡＳＴパネル３０からの光周波数のみから試験データを得て累積するために、カルーセル５０の１回の完全な回転が使用される（すなわち、１データ蓄積サイクル）。
【００３６】
アセンブリ５１の正確な回転制御を行うために精密ステップモータを使用することが好ましい。もちろん、たとえば、サーボモータや、同期モータや、ＤＣモータを含む他の種類のモータを使用することができる。
【００３７】
駆動リング５２が適切に潤滑されるように、駆動リング５２に対向する位置にオイル処理フェルトパッドが配設される。ポリアルファオレフィンオイルまたは同様なオイルを使用してオイルの噴霧および移動を最小限に抑えることができる。好ましい実施形態では、潤滑不要軸受システムを使用することができる。
【００３８】
アセンブリ５１の位置ゼロに対応する駆動リング５２の内面にホーム位置フラグ磁石が張り付けられる。アセンブリ５１が回転すると、ホーム位置フラグ磁石が通過するたびに、カルーセル５０内に取り付けられたホール効果センサ５５によって信号が生成される。この信号は、アセンブリ５１が回転するときにパネル位置を追跡するために計器２０によって使用される。もちろん、この目的で他の種類のセンサを使用することができる。たとえば、赤外線センサおよび光学センサを使用することができる。
【００３９】
カルーセル区画６１内の温度は、インキュベーション空気を分散させ再循環させるインキュベーションヒータ、ブロア、および関連するダクト（これらのうちのどれも図示せず）によって厳密に制御される。インキュベーションヒータは、カルーセル区画６１内の温度を監視する（図１１に示す）１つまたは複数のセンサ６３を含む。
【００４０】
インキュベーションヒータは、３リード線構成（図示せず）に配線された２つの加熱素子を含む。ヒータの過温度上昇状態を防止するために、第３の共通のリード線に自動リセット熱サーキットブレ一力が設けられる。カルーセル区画６１の温度が第１の設定値よりも高くなった場合、ヒータへの電力は遮断される。温度が第２の所定の設定値よりも低くなると、電力が再印加される。ヒータに供給される電力は、制御プロセッサ７０によって制御される。
【００４１】
好ましくは、カルーセル区画６１は連続的に３５℃の温度に維持され、第１および第２の所定の設定値はそれぞれ、３９℃および３３℃に設定される。しかし、当業者には理解されるように、他の温度設定値を使用して特定の試験要件を満たすことができる。
【００４２】
一実施形態では、カルーセル区画６１内の、アセンブリ５１の円周の内部または外部に位置するスキャナタワー（図示せず）上に４つのバーコードスキャナ（図示せず）が取り付けられる。アセンブリ５１の各ティアごとに１つのバーコードスキャナが設けられる。バーコードスキャナは、パネルがアセンブリ５１を介して回転するときに、各ＩＤ／ＡＳＴパネル３０に張り付けられたバーコードラベル（図示せず）を読み取ることができる。バーコードスキャナは、アセンブリ５１上に取り付けられたＩＤ／ＡＳＴパネル３０に、このパネルと適切な位置関係で支持され、スキャナタワーによって適切な走査距離に保持される。
【００４３】
バーコードスキャナによって読み取られた情報は、特定のパネル通し番号を、パネルから収集された試験データと相関付けるために計器２０によって使用される。好ましくは、バーコードスキャナは、コード１２８の数値情報を読み取ることができる。しかし、他の既知の従来型のバーコードフォーマットを使用してＩＤ／ＡＳＴパネル３０にラベル付けすることができる。
【００４４】
他の実施形態では、計器のフロントパネル７１の後方にバーコードリーダ（図示せず）が設置される。カルーセル区画６１にＩＤ／ＡＳＴパネル３０を取りつける前に、ＩＤ／ＡＳＴパネル３０のどちらかの側に張り付けられたバーコードラベルを走査するために、このバーコードリーダが使用される。これによって、たとえば、オペレータは各ＩＤ／ＡＳＴパネル３０上に補助バーコード情報を添付することができる。補助バーコード情報はたとえば、病院で与えられる受入れラベルでよい。この実施形態では、バーコードラベルを走査することができ、次いで、特定のＩＤ／ＡＳＴパネル３０を裏返して補助バーコード情報を走査することができ、これによって、ＩＤ／ＡＳＴパネル３０が補助バーコード情報とリンクされる。このバーコードリーダでは従来型のバーコードフォーマットがサポートされる。
【００４５】
他の実施形態では、図１に示す手持ち走査バーコードワンド７２が、計器２０に動作可能に接続される。バーコードワンド７２はバーコードリーダと同様に使用することができる（たとえば、オペレータが生成した受入れリンケージを走査するか、あるいは大きすぎてＩＤ／ＡＳＴパネル３０に張り付けられないバーコードを走査する）。このバーコードワンドでは従来型のバーコードフォーマットがサポートされる。
【００４６】
スキャナタワー上には各ティアについてのパネル位置センサも取り付けられる。パネル担体５３と一体化されたパネル位置フラグがパネル位置センサによって読み取られる。パネル位置センサは、パネルフラグ位置フラグの立上りを走査すると、各ＩＤ／ＡＳＴパネル３０についての試験データ収集タイミングを与えるために使用される信号を生成する。
【００４７】
図４に示すように、カルーセル区画６１内の、アセンブリ５１の円周の外部に複数の光源アセンブリが取り付けられる。本発明の好ましい実施形態では、光源アセンブリは可視光源アセンブリ８０および（図１１に示す）紫外線（ＵＶ）光源アセンブリ８１を備える。
【００４８】
可視光源アセンブリ８０は、４つの可視光源モジュールおよび支持タワーを含む。支持タワーは、１つの可視光源モジュールをアセンブリ５１の各ティアと位置合わせする。任意の所与の時間に、可視光源モジュールによってＩＤ／ＡＳＴパネル３０の１つのウェル列を照明することができる。
【００４９】
一実施形態では、各可視光源モジュールは、各列が１６個の発光ダイオード（ＬＥＤ）からなる３つの平行な垂直列を含む。第１の列は赤ＬＥＤからなり、第２の列は緑ＬＥＤからなり、第３の列は青ＬＥＤからなる。アセンブリ５１内に取り付けられたＩＤ／ＡＳＴパネル３０の近傍にホログラフィックディフューザプレート８２が位置する。ホログラフィックディフューザプレート８２は、（ＬＥＤが活動化されたときに）各ＬＥＤ列からの照明エネルギーを拡散させる。各ＬＥＤ列は、ディフューザプレート８２から一定の距離を維持するように可視光源モジュールに取り付けられる。円筒形レンズを使用して、各ＬＥＤ列からの照明エネルギーをＩＤ／ＡＳＴパネル３０の垂直ウェル列に合焦させることができる。各ＬＥＤ列ごとの照明軸は、赤照明、緑照明、および青照明について一致させる。したがって、どのＬＥＤ列が活動化されたかに応じて、一様な縞状の赤照明、緑照明、または青照明が各ウェル列に当てられる。
【００５０】
各可視光源モジュールは、部分反射ビームスプリッタを備えることもできる。
【００５１】
ビームスプリッタは、ＬＥＤからの照明エネルギーの一部を光源モニタフォトダイオード８４に入射させる。次いで、光源モニタフォトダイオード８４からの信号を使用して、必要に応じて各ＬＥＤ列の光強度が補正される。たとえば、光源モニタフォトダイオードからの信号を使用し、後述の照度プロファイルを介して、開始時のＬＥＤウォームアップ中の照明出力の変動が補償される。これによって、ＬＥＤが起動する（すなわち、定常照明出力に到達する）のを待たずに試験を行うことができるので、計器２０は試験をより高速に開始することができる。
【００５２】
可視光源モジュールは、垂直方向に間隔を置いて配置され、支持タワーによってアセンブリ５１の各ティアに取り付けられたＩＤ／ＡＳＴパネル３０に対して適切に位置決めされる。支持タワーは、ビームスプリッタ、ホログラフィックディフューザプレート８２、および円筒形レンズ用の取付け装置を含むこともできる。
【００５３】
図９に示す他の実施形態では、本発明で使用される可視光源用の他の構成が可能である。図９は、３つのＬＥＤ（２１５、２１６、２１７）を使用する３スペクトル構成（たとえば、赤、緑、および青）の平面図である。３つよりも多いか、あるいは少ないＬＥＤのバンクを任意の単一のＺ軸位置で使用することができる。ＩＤ／ＡＳＴパネル３０の全長を覆うように、いくつかのＬＥＤバンク群をＺ軸方向に必要な深さだけ積み重ねることができる。
【００５４】
ＬＥＤ２１６からの光は、第１の面鏡２１８によって照明軸に沿って９０度反射される。この光のうちのいくらかは、２色フィルタ２２０および２１９を通過し、Ｘ方向のホログラフィックディフューザ２２１に発散する。この光のうちのいくらかは、各フィルタによって除外され、Ｙ方向に進む。ホログラフィックディフューザ２２１は、定義済みの方式で光を均一化する働きをする。フィルタを通過し均一化された光は円筒形レンズ２２２を通過し、レンズ２２２は、この光を、規定された幅の均一光ストライプとしてＩＤ／ＡＳＴパネル３０に集束させる。
【００５５】
ＩＤ／ＡＳＴパネル３０に合焦された光の一部は、平面ガラスオプチカルフラット２２３によって方向を９０度変更され、光導体２２４に入る。光導体２２４はこの光を光源モニタ２２５に集束させる。光源モニタ２２５によって生成された信号を使用して、必要に応じて各ＬＥＤバンク群からの光強度が補正される。
【００５６】
同様に、ＬＥＤ２１７からの光のうちのいくらかは、２色フィルタ２１８によって９０度反射され、フィルタを通過したこのエネルギーは、前述のように光学的に処理される。この場合も、ＬＥＤ２１５からのいくらかの光は、２色フィルタ２２０によって９０度反射され、フィルタを通過したこのエネルギーは、前述のように光学列内の残りの構成要素によって光学的に処理される。
【００５７】
他の実施形態では、図１０Ａに半導体可視光源アセンブリが示されている。複数の表面取付けＬＥＤ３００（ＳＭＬＥＤ）が、ＩＤ／ＡＳＴパネル３０のウェル３１列と一致するアレイに配置される。ＳＭＬＥＤは、アレイ内の繰返しパターンとして配置される。たとえば、第１のＳＭＬＥＤは赤でよく、第２のＳＭＬＥＤは緑ＳＭＬＥＤでよく、第３のＳＭＬＥＤは青ＳＭＬＥＤでよい。この場合、このパターンはアレイの長さにわたって繰り返される。所望の領域を適切に照明するのに必要な数のＳＭＬＥＤバンクを配置することができる。
【００５８】
この実施形態では、ＳＭＬＥＤのアレイの照明軸は、ウェル３１に整列するように配置される。したがって、ＳＭＬＥＤ３００はそれぞれのスペクトル内容（すなわち、赤照明、緑照明、または青照明）に基づいて活動化される。前述のように、この光はさらに、図１０Ｂに示すように、ホログラフィックディフューザ３０１および合焦レンズ３０２を使用して均一化され目標上に集束するように条件付けられる。前述のように、この実施形態ではビームスプリッタおよび光源モニタも使用される。
【００５９】
照明強度は端部で低下する傾向があるので、各ＬＥＤ列、ホログラフィックディフューザプレート８２、および円筒形レンズをＩＤ／ＡＳＴパネル３０のアクティブ領域よりも物理的に長くすることができる。光学的非効率によって起こるＩＤ／ＡＳＴパネル３０の端部での光低下を補償するために、各ＬＥＤ列の端部近傍の照明の強度が増大され、一様性が高められる。これを行う１つの方法は、各列の端部の近傍にあるＬＥＤをより高い電流で駆動し、それによって、これらの端部での光強度を増大させることである。
【００６０】
前述のＬＥＤまたはＳＭＬＥＤを駆動するために使用される接合部電流は、図１３に示すように、制御プロセッサ７０に記憶されているコンピュータプログラムを使用して制御することができる。光学的非効率を補償するように、照度プロファイルを使用してＬＥＤを動的に駆動することができる。図１２Ａに示すように、ある列のＬＥＤをすべて同じ駆動電流を用いて駆動すると、光学検出システム１００によって測定される列の端部（すなわち、頂部および底部）でのＬＥＤからの照明出力は、列の中央近傍でのＬＥＤからの照明出力よりも低くなる。図１２Ｂは、列の端部にあるＬＥＤがより高い電流を用いて駆動される照度プロファイルを示す。この場合、列の端部にあるＬＥＤからは、列の中央近傍にあるＬＥＤよりも高い照明出力が生成される。図１２Ｃは、ＬＥＤ列が図１２Ｂの照度プロファイルによって駆動されたときに光学検出器システム１００によって測定された結果として得られるＬＥＤ列の照明出力を示す。
【００６１】
図１２Ｂの照度プロファイルは一様な照明出力を生成するために使用される相補プロファイルを示すが、様々な照度プロファイルを使用することができる。これらのプロファイルは、使用する試験パネルの種類、実行すべき試験の種類、フィードバック信号など様々な基準に基づいて選択することができる。たとえば、光源モニタフォトダイオード８４からの信号を使用する比例フィードバック制御ループは、試験中またはＬＥＤウォームアップ中の光強度変化、あるいはＬＥＤ接合部電流の長期的な劣化について補正することができる。他の種類のフィードバック補正システムは、計器２０内の温度変化、または後述のノーマライザパネルからの信号に基づくシステムでよい。
【００６２】
列の端部での強度低下を補償する他の方法は、各列の端部にあるＬＥＤまたはＳＭＬＥＤの間隔を幾何学的に圧縮すること、すなわち、端部での積重ねＬＥＤ構成である。図１４に示すように、線形アレイの端部にあるＬＥＤ９０は幾何学的に圧縮される。この種の構成は、列の端部での光学的効率の低下を補償する。
【００６３】
ＬＥＤ同士を互いの近傍に配置すると、照明の強度が増大する。好ましくは、ＬＥＤを圧縮して低下の逆数の強度を生成すべきである。たとえば、列端部でのＬＥＤ中心間距離を係数１０だけ短くすることによって、（列中央に対する）列端部での９０％の光学結合ロールオフを補償することができる。
【００６４】
図１１に戻るに、ＵＶ光源アセンブリ８１は２つの管状ＵＶ冷陰極放電ランプを含む。熱陰極放電ランプを使用することもできる。Ｖｏｌｔａｒｃ社（ＶＴＩ、Ｗａｔｅｒｂｕｒｙ、コネチカット州 ０６７０５）から適切なランプを得ることができる。この放射は励起フィルタ８５を通過する。励起フィルタ８５は、ランプの出力に存在する不要なスペクトル成分をなくす。
【００６５】
図１１に示すように、ランプは、一列の垂直に整列したＩＤ／ＡＳＴパネル３０が同時に照明されるように主照明軸のどちらかの側に配設される。主照明軸に沿ってＵＶ光源を整列させる必要はない。照明強度の調整は、ランプに印加される高周波数電力およびランプの直列インダクタンスを変化させることによって行われる。これは制御プロセッサ７０によって制御される。一度に照明されるのは一方のランプだけである。他方のランプは予備として保持される。
【００６６】
この実施形態では、ウェル３１を通した光の直接透過モードを介して蛍光反応が刺激される。しかし、ＵＶ光源の位置変更を必要とする反射モードを使用することもできる。
【００６７】
各ランプのＵＶ光源モニタフォトダイオード８６は、ランプから出た放射の小さな部分を遮断するように位置決めされる。結果として得られる信号を使用してランプの強度が監視される。この信号は、必要に応じて他方の予備ランプを活動化できるように制御プロセッサ７０がランプの強度の低下を検出することを可能にする。
【００６８】
アクティブランプは、ＵＶ励起測定値が得られているときにのみフルパワーで作動される。そうでない場合、ランプの電力が低減されてランプ寿命が節約されるか、あるいはランプがオフにされ、前述の可視励起光源を使用した読取りに対する光学的干渉が防止される。また、ランプによって導入される恐れのある不要なスペクトル成分をなくすために（図１１に示す）放出フィルタ８３が使用される。たとえば、放出フィルタ８３はランプのＵＶ光波長を除去する。ランプ電流は、制御プロセッサ７０によって制御される信号線によって試験データ収集用の動作レベルに増大される（すなわち、ランプを低強度動作から高強度動作に切り換える）。
【００６９】
ＵＶ光源電源９２はアクティブランプに電力を供給する。前述のように、ランプの強度の調整は、ランプに印加される高電圧励起の周波数およびランプの直列インダクタンスを変化させることによって行われる。周波数を高くすると、誘導リアクタンスが高くなり、ランプ強度が低下するので、ランプ電流が低下する。
【００７０】
ＵＶ光源電源９２は、制御プロセッサ７０からの命令に応じて電力をアクティブランプから予備ランプへ変更する高電圧リードリレー（図示せず）も含む。前述のように、ランプの変更が行われるのは、光源モニタフォトダイオードがアクティブランプの強度の顕著な低下を検出したときである。
【００７１】
動作時に、可視光源アセンブリ８０およびＵＶ光源アセンブリ８１は順次、活動化される。カルーセル５０が完全に１回転した後（すなわち、１データ蓄積サイクル）、他の種類の波長照明が活動化される。たとえば、ある構成では、可視光源モジュールに含まれる各ＬＥＤ列（すなわち、赤、緑、および青）が順次、活動化され、次いでＵＶ光源モジュールがフルパワーに切り換えられ、各光源は、カルーセル５０が完全に１回転する間アクティブになる。これによって、計器２０は、様々な種類の波長光に基づいて各ＩＤ／ＡＳＴパネル３０から試験データを収集することができる。好ましい実施形態のシーケンスでは、ＵＶウォームアップ、ＵＶ読取りが行われ、その後で赤、緑、および青の読取りが行われる。
【００７２】
図４に示すように、光学測定システム１００は、可視光源モジュールからの赤照明、緑照明、または青照明による励起中にＩＤ／ＡＳＴパネル３０の各ウェル３１を透過する可視光に整列するように、ほぼアセンブリ５１の中央に配設される。同様に、ＵＶ光によって励起されたウェル３１から可視蛍光放射が検出される。前述のように、放出フィルタ８３は、光学測定システム１００による検出の前に出力信号に存在する恐れのある不要なスペクトル成分をなくす。他の実施形態では、近赤外線（ＩＲ）光を使用して光学試験走査を行うことができる。
【００７３】
当業者には理解されるように、様々な手段を使用して光学特性の変化を測定することができる。たとえば、フォトダイオードや光センサアレイを使用することができる。
【００７４】
好ましい実施形態では、各アセンブリ５１ティアごとに１つずつ、（図７および図８に示す）複数のＣＣＤ検出器モジュール１０１およびレンズアセンブリ１０５が設けられる。ＣＣＤ検出器モジュール１０１およびレンズアセンブリ１０５は測定システムタワー１０３上に支持される。測定タワー１０３は、レンズアセンブリ１０５およびＣＣＤ検出器モジュール１０１を、ＩＤ／ＡＳＴパネル３０の１つのウェル列の光軸に整列して配向されるように支持する。
【００７５】
レンズアセンブリ１０５は対物レンズ１０２を含む。各パネルウェル列からの光は、対物レンズ１０２によってＣＣＤアレイ１０４上に合焦される。
【００７６】
各ＣＣＤ検出器モジュール１０１はＣＣＤアレイ１０４を含む。たとえば、２０４８画素の線形ＣＣＤアレイを使用することができる。ＣＣＤアレイ１０４は、各ウェル３１が赤ＬＥＤ、緑ＬＥＤ、および青ＬＥＤによって照明されたときにウェル３１を透過する光の強度を検出し測定する。同様に、ＵＶ光励起の下でＣＣＤアレイ１０４によって可視蛍光が検出される。別法として、ＣＣＤアレイ１０４が、反射または吸収されたウェル３１からの可視蛍光を検出するように、ＵＶ光励起を位置決めすることができる。
【００７７】
ＣＣＤアレイ１０４は、ＩＤ／ＡＳＴパネル３０の列内のウェルのすべての位置のサンプル照明オーバスキャンを行うように各ティアに対して位置決めされる。ＣＣＤアレイ１０４によって検出できるのは、ウェル３１を通過した単色光、またはウェル３１からの可視蛍光放射だけである。したがって、ＣＣＤアレイ１０４は、ウェルの光強度を検出し測定するが、光源アセンブリによって照明された他の物体の光強度の検出および測定は行わない。Ｙ軸列情報は、１つの垂直情報スライスを表わし、ＣＣＤアレイ１０４によって電子的に走査される。１つのウェル列からの光強度を検出し測定するには複数の情報スライスが必要である。アセンブリ５１が回転すると共にＸ軸情報が蓄積される（すなわち、ＩＤ／ＡＳＴパネル３０は、次の垂直情報スライスを走査できるように回転される）。
【００７８】
ＣＣＤ検出モジュール１０１の感度は、各ＣＣＤアレイ１０４について選択される積分時間に依存する。当業者には理解されるように、光は個々の光子で構成される。各光子は、それに関連付けられた極めて少量のエネルギーを有する。画素を充電するのに必要な時間を積分時間と呼ぶ。個々のウェル３１から放射されるか、あるいは個々のウェル３１によって吸収された様々な量の光子が、各ＣＣＤアレイ１０４内の個々の画素上に入射し、画素を入射光に比例するそれぞれの異なるレベルに充電する。
【００７９】
本発明のＣＣＤアレイ１０４の積分時間は可変である。このため、本発明は、様々な光学特性を有する（すなわち、透過性であるか、あるいは光学濃度が高い）基板を含むＩＤ／ＡＳＴパネル３０を有するという融通性を備える。バーコードレベルから収集された情報から、積分時間が各ＩＤ／ＡＳＴパネル３０についての利得を制御するように設定される。次のＩＤ／ＡＳＴパネル３０の積分時間は、このパネルが光源によって照明される前に設定される。一実施形態では、デフォルト積分時間として約４．０ミリ秒が選択される。ＩＤ／ＡＳＴパネル３０を試験する間に必要に応じて制御プロセッサ７０によって他の積分時間を選択することができる。
【００８０】
蓄積された画素情報のデータ処理は、各ＣＣＤ検出器モジュール１０１ごとに１つの、４つの検出器マイクロコントローラ（およびサポート回路）１０６によって行われる。各検出器マイクロコントローラ１０６は、関連するＣＣＤアレイ１０４からデータを受け取り処理する。このデータは、ＩＤ／ＡＳＴパネル３０がアセンブリ５１を介して回転する間に各ウェル３１が赤ＬＥＤ、緑ＬＥＤ、および青ＬＥＤによって照明されたときと、ＵＶ光によって励起されたときに、ウェル３１から収集される。
【００８１】
動作時に、検出器マイクロコントローラ１０６は、パネル位置センサによって生成されたパネルフラグ信号を使用して、ＣＣＤアレイ１０４を介してパネルデータ収集を開始する。前述のように、パネルフラグ信号は、アセンブリ５１が回転する間にパネル位置フラグがパネル位置センサを通過したときに生成される。
【００８２】
この信号は試験データ収集用のタイミング開始点として使用される。
【００８３】
検出器マイクロコントローラ１０６が、ＣＣＤアレイ１０４によって収集された試験データを受け取る間、カルーセル５０は連続的に回転する。この実施形態では、ＣＣＤアレイ１０４は、ほぼ同じ空間位置から複数の変数（吸収率、濁度、および／または蛍光）を並行して測定する。ＩＤ／ＡＳＴパネル３０が「通過する」際にＣＣＤ線形アレイによって測定値が得られる。ＩＤ／ＡＳＴパネル３０のウェル列が可視光源アセンブリ８０からの光によって照明されるか、あるいはＵＶ光源アセンブリ８１によって励起されると、すべての検出器マイクロコントローラ１０６が同時に、ＣＣＤアレイ１０４から試験データを受け取る。
【００８４】
一連の線形アレイデータスキャンに対してアルゴリズミック探索を実行することによって、各ＩＤ／ＡＳＴパネル３０上の位置合わせマーク（図示せず）が見つけられる。位置合わせマークが始まる第１のＣＣＤアレイ１０４画素に加えて、タイミング開始点と位置合わせマークとの間に駆動システム５６のステップモータが何ステップ回転したかを知ることによって、走査中のＩＤ／ＡＳＴパネル３０上のウェル３１を正確に見つけるのに必要な情報が与えられる。
【００８５】
試験データ収集プロセス中に行われる２つの光源正規化プロセスがある。第１のプロセスは、各ウェルの間の空間非均一性を低減する。第２の正規化プロセスでは、ＣＣＤアレイ１０４が試験データを得るのと同時に瞬間光源強度が監視される。
【００８６】
ノーマライザパネルは、光学測定システム１００の計器補正用の基準パネルとして働く。アセンブリ５１の各ティアは、各ティア上の位置ゼロに存在する１つのノーマライザパネルを含む。ノーマライザパネルはＩＤ／ＡＳＴパネルウェルフォーマットのアブソーバの行列を含む。ノーマライザパネルは、ＩＤ／ＡＳＴパネル３０と等しい名目幾何形状を有するように構成される。ノーマライザパネルから得られる読取り値は、時間の経過と共に変化することがなく、一様に照明されたときと同じ光強度を示す。各ノーマライザパネルウェルの出力を測定することにより、各ウェルの間の光源強度の非一様性をなくし、光学系で起こる損失について個々のウェル信号を補正し、経時的なＬＥＤ出力の低下を補償する補正係数が、各ウェルごとに作成される。アセンブリ５１のティア内の各ＩＤ／ＡＳＴパネル３０から収集された試験データは、そのティア用のノーマライザパネルが最後に読み取られてからの光学系の変化について補正（正規化）される。
【００８７】
一実施形態では、選択的に活動化された単色光源が、ノーマライザパネルの一様なウェルの列に対する線形照明を生成する。この列に沿った照明強度のプロファイルは、ノーマライザパネルの列内のすべてのウェルに対して一様な検出器応答を生成するように各部分ごとに調整される。次いで、すべてのＩＤ／ＡＳＴパネル３０の列がこのプロファイルを用いて照明される。それによって、ＩＤ／ＡＳＴパネル３０の各ウェルのノーマライザ光学応答が、各列内のすべてのウェル位置について一様な感度で測定される。
【００８８】
前述のように、カルーセルアセンブリ５１が回転するときの可視光源アセンブリ８１の光強度の変化を判定するために、光源モニタフォトダイオード８４からの信号が使用される。強度の相対空間変動を監視するためにノーマライザパネルが使用されるが、光源モニタフォトダイオード８４によって、本発明は、準絶対強度がカルーセルアセンブリ５１の１回転全体にわたって変動するか、あるいは長期間にわたって変動するのを監視することができる。光源モニタフォトダイオード８４は、各ＣＣＤアレイのデータを得るのと同時に監視される。試験データスキャン同士の間の差がウェル３１内の試薬の光学特性のみによる差になるように、検出器マイクロコントローラ１０６は、収集された試験データの各組に適用される２つの補正係数を有する。
【００８９】
各検出器マイクロコントローラ１０６は、ＣＣＤ暗電流スキャンからもデータを受け取る。データには画素ごとに暗電流補正が加えられる。
【００９０】
代替実施形態では、前述の可視光源ではなく、蛍光可視光源およびフィルタホイール（図示せず）を使用することができる。フィルタホイールは複数のスペクトルホイールを含む。この実施形態では、たとえば、アセンブリ５１が連続的に３回回転する間に吸収率および濁度の測定値が得られ、それに対して４回目の回転中に蛍光測定値が得られる。正規化および位置合わせマーク位置に関する第１の回転が完了すると（これは、ティア当たりパネルのそれぞれについて行われる）、フィルタホイールはその第１のスペクトルフィルタに位置合わせされる。ノーマライザパネルに達すると、フィルタホイールは第２のスペクトルフィルタに位置合わせされる。フィルタホイール内の各スペクトルフィルタごとに前述の試験データ収集、正規化、および計算プロセスが繰り返される。比色測定が行われた後、可視系光源がオフにされる。フィルタホイールが放出フィルタに位置合わせされ、蛍光測定値が上記と同様に得られる。
【００９１】
後処理の負担を低減するために、ＩＤ／ＡＳＴパネルウェルと関連のないすべての画素情報が除外される。たとえば、ＣＣＤアレイ１０４からのアナログ信号をデジタル化することができ、この場合、検出器マイクロコントローラ１０６は、これに応じてデジタル化信号を処理することができる。次いで、各ウェルごとの試験データ（すなわち、光強度情報）が平均される。この平均は、ＣＣＤアレイ１０４から各ウェル３１ごとに受け取る画素当たり値に基づいて行われる。この平均では、各ウェル３１ごとに単一の整数値が生成される。各データ蓄積サイクル（すなわち、赤照明、緑照明、および青照明、ならびにＵＶ光励起）について１つの数値が生成される。次いで、この情報はマルチドロップシリアルデータ伝送プロトコルを介して制御プロセッサ７０へ送られる。
【００９２】
一実施形態では、サンプル列データからの不要な光学アーチファクトおよび電気アーチファクトをなくすように、検出マイクロコントローラ１０６によってＣＣＤアレイ１０４からのアナログ信号の空間平均が実行される。この空間平均は、アナログ信号の画素強度の部分アナログデコミュテーションを使用して行われる。
【００９３】
図４に示すように、制御プロセッサ７０は、計器エンクロージャ６０の電子機器区画６２に取り付けられる。制御プロセッサ７０は、計器フロントパネル７１、キーボード７２、コンピュータ可読媒体ドライブ７３（たとえば、フロッピィディスクやＣＤ−ＲＯＭドライブ）、および拡声器／可聴アラームを含む。制御プロセッサ７０は、入出力インタフェースボード、ＣＰＵ、メモリ、イーサネットインタフェース回路、ディスプレイドライバ回路（これらのうちのどれも図示せず）も含む。制御プロセッサ７０はマウスを備えることもできる。
【００９４】
動作時に、制御プロセッサ７０は、コンピュータ可読媒体に記憶されている命令を実行することによって、以下の機能を実行する。制御プロセッサ７０は、ホール効果センサ５５を介して駆動リング５２上のホームフラグ磁石を検知する。
【００９５】
これは、アセンブリ５１上に取り付けられたＩＤ／ＡＳＴパネル３０が回転されている間、パネル３０を適切に位置合わせするために行われる。ＩＤ／ＡＳＴパネル３０の試験を開始または停止するためのハイレベルコマンドが検出器マイクロコントローラ１０６へ送られる。ＵＶ光源アセンブリ８１の強度は、ＵＶ光源モニタフォトダイオード８６からの信号に基づいて制御される。制御プロセッサ７０は、パネル担体５３上の状況インディケータＬＥＤ５４を照明する。インディケータＬＥＤ５４は、前述のように、どのＩＤ／ＡＳＴパネル３０が、試験済みでありアセンブリ５１から取り出すことができるかを識別する。インキュベーション温度も、インキュベーションヒータに動作可能に接続された信号／制御線を介して制御プロセッサ７０によって制御される。
【００９６】
制御プロセッサ７０は、バーコードスキャナ、バーコードリーダ、およびバーコードワンド７２から生成されたデータも受け取る。前述のように、バーコードスキャナからのデータは、収集された試験データを特定のＩＤ／ＡＳＴパネル３０と相関付けるために使用される。各データ蓄積サイクル（すなわち、アセンブリ５１の１回転）において、制御プロセッサ７０は、アセンブリ５１内の各ＩＤ／ＡＳＴパネル３０のバーコードラベルに関するデータ、および各ＩＤ／ＡＳＴパネル３０についての試験データを受け取ることを予期する。どちらかのデータを受信した場合、制御プロセッサ７０は、このパネル位置にＩＤ／ＡＳＴパネル３０が論理的に存在すると判定する。しかし、両方の種類のデータを共に受け取ったわけではない場合、制御プロセッサ７０はこの蓄積サイクルに関するデータを破棄する。
【００９７】
１データ蓄積サイクルが完了すると、制御プロセッサ７０は検出器マイクロコントローラ１０６から順次、データを受け取る。このデータはメモリに記憶される。次いで、制御プロセッサ７０はＩＤウェル３１から（すなわち、後述のＩＤ／ＡＳＴパネル３０のＩＤ部に関連するウェルから）のデータを解釈し、有機体を同定する。制御プロセッサ７０は、ＡＳＴウェル３１からのデータも解釈してＭＩＣ結果を生成するか、あるいはＮａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ ｆｏｒ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｓｔａｎｄａｒｄ（ＮＣＣＬＳ）ガイドラインを介して、ＡＳＴ範疇に関するブレークポイントを指すＳｕｓｃｅｐｔｉｂｌｅ，Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ，ｏｒ Ｒｅｓｉｓｔａｎｔ（ＳＩＲ）結果を生成する。ＩＤ／ＡＳＴパネル３０の最終結果は、メモリに記憶され、かつメモリ内の記憶空間を節約するために、たとえばフロッピィディスクにダウンロードすることができる。
【００９８】
制御プロセッサ７０によって実行される他の機能には、外部に接続されたネットワーク装置（たとえば、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）など）と通信すること、プリンタポートを形成すること、立上げ試験および自己診断試験を実行し、計器２０が適切に動作していることを確認すること、および適切なアラーム信号を生成することが含まれる。制御プロセッサ７０はまた、計器フロントパネル７１を介してオペレータにグラフィックユーザインタフェースを与え、キーボード７２を介してユーザコマンドおよび入力を受け付ける。
【００９９】
図３Ａ〜図３Ｃに戻るに、ＩＤ／ＡＳＴパネル３０は組合せフォーマットで供給される。各ＩＤ／ＡＳＴパネル３０は、同じパネルに対してＩＤ試験およびＡＳＴ試験を実行することのできる試薬ウェル位置を有する。前述のように、ＩＤ／ＡＳＴパネル３０は、ウェル３１およびバーコードラベルを含む。ウェル３１は、ＩＤ部３３とＡＳＴ部３４に分離される。ＩＤ／ＡＳＴパネル３０のＩＤ部３３は５１個のウェル３１からなる。ＩＤ／ＡＳＴパネル３０のＡＳＴ部３４は８５個のウェル３１からなる。たとえば、ＡＳＴ部３４のウェル３１は、乾燥させた抗生物質を含むことができる。
【０１００】
ＩＤ／ＡＳＴパネル３０は、基部３５、シャシ３６、蓋３７、およびセルロースアセテートパッド３８も含む。各ＩＤ／ＡＳＴパネル３０は、特定のＩＤ／ＡＳＴパネル３０の完全な製造履歴を識別する情報を含むパネルラベル（図示せず）も含む。
【０１０１】
バーコードラベルは、ＩＤ／ＡＳＴパネルタイプに関する情報も示し、識別のための固有の通し番号も有する。バーコードラベルは、コード１２８の数値フォーマットまたは他の適切なバーコードフォーマットで作成することができる。
【０１０２】
各ＩＤ／ＡＳＴパネル３０には、計器２０内に配置される前に、ブイヨンに懸濁させた有機体が接種される。実際には、この微生物は、ＩＤ接種物流体またはＡＳＴ接種物流体に溶かした主培地から微生物を発育させる処理済みの再懸濁希釈液であり、この液体を試験パネルに注入する。接種物を充填するために接種ポート３９を上にしてＩＤ／ＡＳＴパネル３０を傾斜させる。ＩＤポートおよびＡＳＴポート３９に手動で別々の接種物を付加する。接種物がパネルに沿ってパッド３８の方へ流れるにつれて、ＩＤ部３３の各ウェル３１にＩＤ接種物流体が接種される。ＡＳＴ部３４の各ウェル３１にはＡＳＴ接種物流体が接種される。接種物はＩＤ／ＡＳＴパネル３０に沿ってへび状に流れ、液体前部がパッド３８の方へ進むにつれてウェル３１を充填する。各ウェル３１を通気し、ウェル３１に液体を充填することを可能にする。各ウェル３１は、余分の液体を充填しないように一貫した量の液体を分離し、各ウェル３１を隣接するウェル３１内の液体から絶縁する鋭い円形リムを有する。パッド３８は余分の液体を吸収する。
【０１０３】
ＩＤ／ＡＳＴパネル３０のパネル接種ステーション（図示せず）に接種物流体が接種される。各ステーションは、２本の接種物流体チューブ（すなわち、ＩＤ接種物流体およびＡＳＴ接種物流体）を保持し、１つのＩＤ／ＡＳＴパネル３０を支持する。重力によって、接種物流体は各ＩＤ／ＡＳＴパネル３０間を移動する。
【０１０４】
ＩＤ接種物流体およびＡＳＴ接種物流体は試薬サブシステムを含み、試薬サブシステムは、分離された細菌集落を処理して、ＩＤ／ＡＳＴパネル３０のＩＤ部３３およびＡＳＴ部３４に添加すべき調製された接種物を得るのに必要なすべての試薬を含む。
【０１０５】
ＩＤ接種物流体は、有機体を同定するために使用される。様々なＩＤ接種物流体を使用することができる。ただし、生理的食塩水が好ましい。界面活性剤を添加して、パネル接種ステーションでのＩＤ／ＡＳＴパネル３０充填を促進することができる。好ましくは、ＩＤパネル接種用の接種物濃度は少なくとも１×１０5ｃｆｕ／ｍｌである。フェノールレッドおよびイオドニトロテトラゾリウム（ＩＮＴ）を含む様々な同定試薬を使用することができる。４−メチルウンベリフェロン（４−ＭU）誘導体、メチルアミノクマリン（４−ＡＭＣ）誘導体、パラニトロフェノル誘導体、およびエスキュリンを含む様々な基板を使用することもできる。
【０１０６】
ＡＳＴ定量に使用されるＡＳＴ接種物流体は、ミューラーヒントンブイヨンの修正された組成である。好ましくは、ＡＳＴパネル接種用の接種物濃度は少なくとも１×１０5ｃｆｕ／ｍｌである。「高速」ＡＳＴ試験結果など本発明の他の実施形態には異なる接種物濃度を使用することができる。これは、ＩＤ／ＡＳＴパネル３０接種から１６時間以内に得られるＡＳＴ試験結果である。
【０１０７】
様々なＡＳＴ指示薬を使用することができる。本発明のＡＳＴ定量用の好ましい指示薬は、ａｌａｍａｒＢｌｕｅ（商標）、すなわちレドックス緩衝化酸化還元指示薬である。この指示薬は、ＡＳＴ接種物流体に添加され、計器２０によって試験すべき微生物サンプルを添加する直前に混合される。
【０１０８】
前述のように、制御プロセッサ７０は、検出、同定、および感受性試験のために、ウェル３１から得られるデータを解釈する。制御プロセッサは、このデータを解釈するために絶対しきい値、動的しきい値、および相対しきい値の３つの可変しきい値レベルを使用する。絶対しきい値を使用する際は、正規化されたウェル３１の読取り値が所与の所定値よりも高い（陽性）か、それとも低い（陰性）かを判定することによって、ポジティビティが評価される。動的しきい値を使用する際は、時間の関数としての信号増大の変化率に関する検出データの第１および第２の差ならびにその他の数学的処理を使用し、算出された第１および／または第２の差のあるパラメータをいつ超えたかを判定することによって、試薬の反応が定量される。相対しきい値を使用する際は、しきい値を、当該のウェル３１の開始信号レベルよりも高い所定の割合に設定することによって、試薬の反応が定量される。
【０１０９】
動作時には、計器２０のカルーセル５０にＩＤ／ＡＳＴパネル３０を取り付けインキュベートする。可視光源アセンブリ８０とＵＶ光源アセンブリ８１を順次活動化すると、光の赤波長、緑波長、青波長、および蛍光波長に対応する１つの読取り値が得られる。カルーセル５０の回転速度に基づいて、光学測定システム１００によって所定の間隔で光強度読取り値が得られる。
【０１１０】
たとえば、カルーセル５０が駆動システム５６によって角速度毎分２．０回転（ＲＰＭ）で駆動されると、カルーセル５０が１回転するには３０秒かかる。したがって、赤波長、緑波長、青波長、およびＵＶ波長に関するデータを蓄積するには２分かかる。したがって、この例では、本発明によって２分おきに完全な１組のデータを得ることができる。角速度を変動することが可能なので、様々な試験に様々な角速度を使用することができる。たとえば、１．０ＲＰＭでＵＶデータを蓄積することが望ましいことがある（これに対して、他の試験データは２．０ＲＰＭで蓄積される）。この場合、完全なデータセットを完成するには２分３０秒かかる。
【０１１１】
本発明では、インキュベーションを開始してから１８時間〜２４時間後にウェル３１の読取り値に基づくＡＳＴ端点結果を得ることができる。代替実施形態では、パネルインキュベーションを開始してから１６時間以内にＡＳＴ結果を得ることができる。
【０１１２】
同定の精度に関して、制御プロセッサ７０は、１２６種よりも多くのグラム陰性有機体および１０３種のグラム陽性有機体を含むＩＤ分類群データベースを含む。制御プロセッサ７０は、グラム陽性とグラム陰性の両方に関してＩＤ分類群データベースに相当するＡＳＴ分類群データベースも含む。ＡＳＴ試験の場合、本発明は、現在知られているすべてのヒト抗菌物質および獣医抗菌物質に関するデータベースも含む。
【０１１３】
上記に本発明を特定の実施形態に関して説明したが、本発明が、本明細書で開示した実施形態に限るものではないことを理解されたい。逆に、本発明は、添付の請求の範囲の趣旨および範囲内に含まれる様々な方法、構造、およびそれらの修正形態をカバーするものである。
【図１】
2010044085.tif 000003
【図２】
2010044085.tif 000004
【図３Ａ】
2010044085.tif 000005
【図３Ｂ】
2010044085.tif 000006
【図３Ｃ】
2010044085.tif 000007
【図４】
2010044085.tif 000008
【図５】
2010044085.tif 000009
【図６】
2010044085.tif 000010
【図７】
2010044085.tif 000011
【図８】
2010044085.tif 000012
【図９】
2010044085.tif 000013
【図１０Ａ】
2010044085.tif 000014
【図１０Ｂ】
2010044085.tif 000015
【図１１】
2010044085.tif 000016
【図１２Ａ】
2010044085.tif 000017
【図１２Ｂ】
2010044085.tif 000018
【図１２Ｃ】
2010044085.tif 000019
【図１３】
2010044085.tif 000020
【図１４】
2010044085.tif 000021
【図１５】
2010044085.tif 000022