特表 2024-503809 曝気を用いて出力試料を準備する装置、システム、及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-01-29

(54)【発明の名称】曝気を用いて出力試料を準備する装置、システム、及び方法

(51)【国際特許分類】

   C12N 1/20 20060101AFI20240122BHJP

   G01N 27/416 20060101ALI20240122BHJP

   C12M 1/04 20060101ALI20240122BHJP

   C12M 1/00 20060101ALI20240122BHJP

   C12M 1/34 20060101ALI20240122BHJP

   C12Q 1/24 20060101ALI20240122BHJP

【ＦＩ】

C12N1/20 A

G01N27/416 341M

C12M1/04

C12M1/00 D

C12M1/34 D

C12Q1/24

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023540492

(86)(22)【出願日】2022-01-25

(85)【翻訳文提出日】2023-08-23

(86)【国際出願番号】 US2022070339

(87)【国際公開番号】W WO2022159989

(87)【国際公開日】2022-07-28

(31)【優先権主張番号】63/141,057

(32)【優先日】2021-01-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】63/212,600

(32)【優先日】2021-06-18

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】518038526

【氏名又は名称】アベイルズ メディカル，インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100079108

【弁理士】

【氏名又は名称】稲葉 良幸

(74)【代理人】

【識別番号】100109346

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 敏史

(74)【代理人】

【識別番号】100117189

【弁理士】

【氏名又は名称】江口 昭彦

(74)【代理人】

【識別番号】100134120

【弁理士】

【氏名又は名称】内藤 和彦

(72)【発明者】

【氏名】ラジャン，ニティン ケー．

(72)【発明者】

【氏名】タイス，アンドリュー エイチ．

(72)【発明者】

【氏名】クノップマッハー，オレン エス．

(72)【発明者】

【氏名】ヘルゲット，メイケ

(72)【発明者】

【氏名】ラウファー，マイケル ディー．

(72)【発明者】

【氏名】パットニー，スザンヌ

(72)【発明者】

【氏名】ディーク，エステル

【テーマコード（参考）】

4B029

4B063

4B065

【Ｆターム（参考）】

4B029AA02

4B029AA08

4B029BB02

4B029CC01

4B029DB19

4B029DF06

4B029FA11

4B063QA18

4B063QQ06

4B065AA01X

(57)【要約】

細菌の出力試料を準備する方法、デバイス、及びシステムが開示される。一態様では、細菌を含む試料のアリコートを試料容器内に導入することであって、試料容器内の試料のアリコートは、基準センサ及び能動センサと流体連通する含有試料である、導入することを含む方法が開示される。方法は、含有試料をインキュベートし、含有試料の７．０μＬ／秒／ｍＬ～含有試料の１０．０μＬ／秒／ｍＬの流量で含有試料を曝気することも含む。方法は、基準センサ及び能動センサに電気的に結合されたリーダを使用して、含有試料のＯＲＰの変化をモニタすることと、含有試料内の細菌の濃度が所望若しくは標的濃度に又は許容可能な誤差マージン内で所望若しくは標的濃度に達したと判断された場合、含有試料を冷却することとを更に含む。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

所望若しくは標的濃度又は前記所望若しくは標的濃度の許容可能な誤差マージン内の細菌の試料を準備する方法であって、
前記細菌を含む試料のアリコートを試料容器内に導入することであって、前記試料容器内の前記試料の前記アリコートは、基準センサ及び能動センサと流体連通する含有試料である、導入することと、
前記含有試料をインキュベート及び曝気することであって、前記含有試料は、前記含有試料の７．０マイクロリットル（μＬ）／秒／ミリメートル（ｍＬ）～前記含有試料の１０．０μＬ／秒／ｍＬの流量で曝気される、インキュベート及び曝気することと、
前記基準センサ及び前記能動センサに電気的に結合されたリーダを使用して前記含有試料の酸化還元電位（ＯＲＰ）の変化をモニタすることと、
前記含有試料内の前記細菌の濃度が前記所望若しくは標的濃度に又は許容可能な誤差マージン内で前記所望若しくは標的濃度に達したと判断された場合、前記含有試料を冷却することと、
を含む方法。

【請求項2】

データベースから種非依存ルックアップテーブル（ＬＵＴ）を検索することを更に含み、前記種非依存ＬＵＴは、種非依存細菌濃度と関連付けられた種非依存ＯＲＰ変化量を含み、前記種非依存ＬＵＴは、基準細菌試料の各々の７．０μＬ／秒／ｍＬ～前記基準細菌試料の各々の１０．０μＬ／秒／ｍＬの流量でインキュベート及び曝気された複数の前記基準細菌試料を使用して測定されたＯＲＰ変化量及び細菌濃度を含む複数の成分ＬＵＴから生成される、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記種非依存ＯＲＰ変化量の１つが、前記所望若しくは標的濃度に等しい前記種非依存細菌濃度の１つと関連付けられる場合、前記所望若しくは標的濃度に等しい前記種非依存細菌濃度の１つと関連付けられた前記種非依存ＯＲＰ変化量の１つを閾値ＯＲＰ変化量として選択することと、
前記リーダによりモニタされる前記含有試料の前記ＯＲＰの前記変化が前記閾値ＯＲＰ変化量に達した場合、前記含有試料内の前記細菌の前記濃度が前記所望若しくは標的濃度に又は許容可能な誤差マージン内で前記所望若しくは標的濃度に達したと判断することと、
を更に含む請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記種非依存ＬＵＴは、第１のＬＵＴ、第２のＬＵＴ、及び第３のＬＵＴを含む少なくとも３つの成分ＬＵＴから生成され、前記第１のＬＵＴ、前記第２のＬＵＴ、及び前記第３のＬＵＴの各々は種固有ＬＵＴであるか又は系統固有ＬＵＴであり、前記第１のＬＵＴ、前記第２のＬＵＴ、及び前記第３のＬＵＴは、第１の基準細菌試料、第２の基準細菌試料、及び第３の基準細菌試料で行われたＯＲＰ測定値及び細菌濃度測定値をそれぞれ使用して生成され、前記第１の基準細菌試料は第１の種の細菌を含み、前記第２の基準細菌試料は前記第１の種と異なる第２の種の細菌を含み、前記第３の基準細菌試料は、前記第２の種及び前記第１の種と異なる第３の種の細菌を含む、請求項２に記載の方法。

【請求項5】

前記系統固有ＬＵＴの各々は、
ある期間にわたり少なくとも１つの基準細菌試料の前記ＯＲＰの変化をモニタすることと、
前記同じ期間にわたり前記少なくとも１つの基準細菌試料の光学密度（ＯＤ）測定を定期的に行うことと、
変換係数を使用して前記ＯＤ測定の結果を基準試料細菌濃度に変換することと、
前記基準試料細菌濃度を前記少なくとも１つの基準細菌試料の前記ＯＲＰの前記変化と関連付けることと、
を行うことにより生成される、請求項４に記載の方法。

【請求項6】

以下の式：

【数1】

を使用して、前記含有試料が前記所望若しくは標的濃度（Ｎ_{ｔａｒｇｅｔ}）の細菌に達するために必要な時間量を表す標的濃度までの時間（ｔ_{ｔａｒｇｅｔ}）を計算することであって、式中、Ｎ_{ｔａｒｇｅｔ}は前記種非依存ＬＵＴに含まれず、Ｎ_１は前記種非依存ＬＵＴに含まれる種非依存細菌濃度であり、ｔ_１は、前記含有試料の前記ＯＲＰが、前記種非依存ＬＵＴからのＮ_１と関連付けられた種非依存ＯＲＰ変化量（Δ_ＯＲＰ）だけ変化するために必要な時間を表し、ｔ_１は前記含有試料に対して前記リーダにより行われるリアルタイムＯＲＰモニタリングから特定され、ｔ_{ｄｏｕｂｌｉｎｇ＿ａｖｅｒａｇｅ}は平均細菌倍増時間である、計算することと、
経過時間が前記標的濃度までの時間に等しい場合、前記含有試料内の前記細菌の前記濃度が前記所望若しくは標的濃度に又は許容可能な誤差マージン内で前記所望若しくは標的濃度に達したと判断することと、
を更に含む、請求項２に記載の方法。

【請求項7】

以下の式：

【数2】

を使用して、前記含有試料が前記所望若しくは標的濃度（Ｎ_{ｔａｒｇｅｔ}）の細菌に達するために必要な時間量を表す標的濃度までの時間（ｔ_{ｔａｒｇｅｔ}）を計算することであって、式中、Ｎ_{ｔａｒｇｅｔ}及びＮ_１は両方とも前記種非依存ＬＵＴに含まれ、Ｎ_{ｔａｒｇｅｔ}はＮ_１よりも大きく（Ｎ_{ｔａｒｇｅｔ}＞Ｎ_１）、ｔ_１は、前記含有試料の前記ＯＲＰが、前記種非依存ＬＵＴからのＮ_１と関連付けられた種非依存ＯＲＰ変化量（Δ_ＯＲＰ）だけ変化するために必要な時間を表し、ｔ_１は前記含有試料に対して前記リーダにより行われるリアルタイムＯＲＰモニタリングから特定され、ｔ_{ｄｏｕｂｌｉｎｇ＿ａｖｅｒａｇｅ}は平均細菌倍増時間である、計算することと、
経過時間が前記標的濃度までの時間に等しい場合、前記含有試料内の前記細菌の前記濃度が前記所望若しくは標的濃度に又は許容可能な誤差マージン内で前記所望若しくは標的濃度に達したと判断することと、
を更に含む、請求項２に記載の方法。

【請求項8】

前記基準センサは基準電極材料及びウィックを含み、前記基準電極材料及び前記ウィックは、前記試料容器のチャンバキャビティ内の前記含有試料の少なくとも幾らかが前記ウィックにより前記基準電極材料の方向に引き込まれ、前記含有試料が前記基準電極材料と流体的に接触するように前記含有試料と流体連通し、前記能動センサは前記試料容器のチャンバ側壁の少なくとも一部分に結合され、前記能動センサの能動電極材料は、前記含有試料が前記チャンバキャビティを充填した場合、前記含有試料が前記能動電極材料と流体的に接触するように前記チャンバキャビティに面し、前記含有試料の前記ＯＲＰは、前記基準センサ及び前記能動センサが前記リーダに電気的に結合されている場合、前記能動電極材料と前記基準電極材料との間で測定される電位差に基づいて、前記リーダにより特定される、請求項１に記載の方法。

【請求項9】

前記細菌は、通性嫌気性菌又は偏性好気性菌である、請求項１に記載の方法。

【請求項10】

前記細菌はグラム陰性細菌である、請求項１に記載の方法。

【請求項11】

前記所望若しくは標的濃度の細菌の前記試料は、前記含有試料内の前記細菌の種のいかなる事前知識もなく又は前記含有試料内の前記細菌の種を前に突き止めたことがない状態で準備される、請求項１に記載の方法。

【請求項12】

前記試料は、体液及び体液から導出される細菌培養液の少なくとも一方を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項13】

前記所望若しくは標的濃度は１．４×１０^８ＣＦＵ／ｍＬ～１．６×１０^８ＣＦＵ／ｍＬである、請求項１に記載の方法。

【請求項14】

前記含有試料は、概ね３３℃～３７℃のインキュベーション温度でインキュベートされる、請求項１に記載の方法。

【請求項15】

前記許容可能な誤差マージンは±０．５ｌｏｇ_１０である、請求項１に記載の方法。

【請求項16】

前記細菌を含むソース試料を希釈係数１：１０～１：１００で希釈して、希釈試料を生成することを更に含み、前記試料容器に導入される前記試料の前記アリコートは、前記希釈試料のアリコートである、請求項１に記載の方法。

【請求項17】

前記含有試料は曝気サイクルに従って曝気され、前記曝気サイクルは、曝気期間の後に続く非曝気期間を含み、前記曝気期間は前記非曝気期間よりも長い、請求項１に記載の方法。

【請求項18】

前記曝気期間は約７分～約１０分であり、前記非曝気期間は約３秒～約１０秒である、請求項１７に記載の方法。

【請求項19】

前記含有試料は、電動ピストンポンプを使用して曝気され、前記電動ピストンポンプは前記リーダ内に収容される、請求項１に記載の方法。

【請求項20】

前記含有試料を曝気することは、前記試料容器のベースに沿って画定される開口部を通して周囲空気を前記試料容器内に送り込むことを更に含む、請求項１に記載の方法。

【請求項21】

所望若しくは標的濃度又は前記所望若しくは標的濃度の許容可能な誤差マージン内の細菌の試料を準備するシステムであって、
前記細菌を含む試料のアリコートを保持するように構成された容器チャンバを含むセンサ装置であって、前記容器チャンバ内の前記試料の前記アリコートは、基準センサ及び能動センサと流体連通する含有試料である、センサ装置と、
前記センサ装置を受けるように構成されたリーダであって、前記リーダは、前記センサ装置が前記リーダ内に位置するとき、前記含有試料をインキュベート及び曝気するようにも構成され、前記含有試料は前記含有試料の７．０マイクロリットル（μＬ）／秒／ミリメートル（ｍＬ）～前記含有試料の１０．０μＬ／秒／ｍＬの流量で曝気され、前記リーダの１つ又は複数のプロセッサは、
前記リーダが前記センサ装置の前記基準センサ及び前記能動センサに電気的に結合されているとき、前記含有試料の酸化還元電位（ＯＲＰ）の変化をモニタすることと、
前記含有試料内の前記細菌の濃度が前記所望若しくは標的濃度に又は許容可能な誤差マージン内で前記所望若しくは標的濃度に達したと判断された場合、前記含有試料を冷却することと、
を行うように構成される、リーダと、
を備えるシステム。

【請求項22】

前記リーダの前記１つ又は複数プロセッサは、データベースから種非依存ルックアップテーブル（ＬＵＴ）を検索するように更にプログラムされ、前記種非依存ＬＵＴは、種非依存細菌濃度と関連付けられた種非依存ＯＲＰ変化量を含み、前記種非依存ＬＵＴは、基準細菌試料の各々の７．０μＬ／秒／ｍＬ～前記基準細菌試料の各々の１０．０μＬ／秒／ｍＬの流量でインキュベート及び曝気された複数の前記基準細菌試料を使用して測定されたＯＲＰ変化量及び細菌濃度を含む複数の成分ＬＵＴから生成される、請求項２１に記載のシステム。

【請求項23】

前記リーダの前記１つ又は複数プロセッサは、
前記種非依存ＯＲＰ変化量の１つが、前記所望若しくは標的濃度に等しい前記種非依存細菌濃度の１つと関連付けられる場合、前記所望若しくは標的濃度に等しい前記種非依存細菌濃度の１つと関連付けられた前記種非依存ＯＲＰ変化量の１つを閾値ＯＲＰ変化量として選択することと、
前記リーダによりモニタされる前記含有試料の前記ＯＲＰの前記変化が前記閾値ＯＲＰ変化量に達した場合、前記含有試料内の前記細菌の前記濃度が前記所望若しくは標的濃度に又は許容可能な誤差マージン内で前記所望若しくは標的濃度に達したと判断することと、
を行うように更にプログラムされる、請求項２２に記載のシステム。

【請求項24】

前記種非依存ＬＵＴは、第１のＬＵＴ、第２のＬＵＴ、及び第３のＬＵＴを含む少なくとも３つの成分ＬＵＴから生成され、前記第１のＬＵＴ、前記第２のＬＵＴ、及び前記第３のＬＵＴの各々は種固有ＬＵＴであるか又は系統固有ＬＵＴであり、前記第１のＬＵＴ、前記第２のＬＵＴ、及び前記第３のＬＵＴは、第１の基準細菌試料、第２の基準細菌試料、及び第３の基準細菌試料で行われたＯＲＰ測定値及び細菌濃度測定値を使用してそれぞれ生成され、前記第１の基準細菌試料は第１の種の細菌を含み、前記第２の基準細菌試料は前記第１の種と異なる第２の種の細菌を含み、前記第３の基準細菌試料は、前記第２の種及び前記第１の種と異なる第３の種の細菌を含む、請求項２２に記載のシステム。

【請求項25】

前記リーダの前記１つ又は複数のプロセッサは、
ある期間にわたり少なくとも１つの基準細菌試料の前記ＯＲＰの変化をモニタすることと、
前記同じ期間にわたり前記少なくとも１つの基準細菌試料の光学密度（ＯＤ）測定を定期的に行うことと、
変換係数を使用して前記ＯＤ測定の結果を基準試料細菌濃度に変換することと、
前記基準試料細菌濃度を前記少なくとも１つの基準細菌試料の前記ＯＲＰの前記変化と関連付けることと、
を行うことにより、前記系統固有ＬＵＴの各々を生成するように更にプログラムされる、請求項２４に記載のシステム。

【請求項26】

前記リーダの前記１つ又は複数のプロセッサは、
以下の式：

【数3】

を使用して、前記含有試料が前記所望若しくは標的濃度（Ｎ_{ｔａｒｇｅｔ}）の細菌に達するために必要な時間量を表す標的濃度までの時間（ｔ_{ｔａｒｇｅｔ}）を計算することであって、式中、Ｎ_{ｔａｒｇｅｔ}は前記種非依存ＬＵＴに含まれず、Ｎ_１は前記種非依存ＬＵＴに含まれる種非依存細菌濃度であり、ｔ_１は、前記含有試料の前記ＯＲＰが、前記種非依存ＬＵＴからのＮ_１と関連付けられた種非依存ＯＲＰ変化量（Δ_ＯＲＰ）だけ変化するために必要な時間を表し、ｔ_１は前記含有試料に対して前記リーダにより行われるリアルタイムＯＲＰモニタリングから特定され、ｔ_{ｄｏｕｂｌｉｎｇ＿ａｖｅｒａｇｅ}は平均細菌倍増時間である、計算することと、
経過時間が前記標的濃度までの時間に等しい場合、前記含有試料内の前記細菌の前記濃度が前記所望若しくは標的濃度に又は許容可能な誤差マージン内で前記所望若しくは標的濃度に達したと判断することと、
を行うように更にプログラムされる、請求項２２に記載のシステム。

【請求項27】

前記リーダの前記１つ又は複数のプロセッサは、
以下の式：

【数4】

を使用して、前記含有試料が前記所望若しくは標的濃度（Ｎ_{ｔａｒｇｅｔ}）の細菌に達するために必要な時間量を表す標的濃度までの時間（ｔ_{ｔａｒｇｅｔ}）を計算することであって、式中、Ｎ_{ｔａｒｇｅｔ}及びＮ_１は両方とも前記種非依存ＬＵＴに含まれ、Ｎ_{ｔａｒｇｅｔ}はＮ_１よりも大きく（Ｎ_{ｔａｒｇｅｔ}＞Ｎ_１）、ｔ_１は、前記含有試料の前記ＯＲＰが、前記種非依存ＬＵＴからのＮ_１と関連付けられた種非依存ＯＲＰ変化量（Δ_ＯＲＰ）だけ変化するために必要な時間を表し、ｔ_１は前記含有試料に対して前記リーダにより行われるリアルタイムＯＲＰモニタリングから特定され、ｔ_{ｄｏｕｂｌｉｎｇ＿ａｖｅｒａｇｅ}は平均細菌倍増時間である、計算することと、
経過時間が前記標的濃度までの時間に等しい場合、前記含有試料内の前記細菌の前記濃度が前記所望若しくは標的濃度に又は許容可能な誤差マージン内で前記所望若しくは標的濃度に達したと判断することと、
を行うように更にプログラムされる、請求項２２に記載のシステム。

【請求項28】

前記基準センサは基準電極材料及び前記ウィックを含み、前記基準電極材料及び前記ウィックは、前記容器チャンバのチャンバキャビティ内の前記含有試料の少なくとも幾らかが前記ウィックにより前記基準電極材料の方向に引き込まれ、前記含有試料が前記基準電極材料と流体的に接触するように前記含有試料と流体連通し、前記能動センサは前記容器チャンバのチャンバ側壁の少なくとも一部分に結合され、前記能動センサの能動電極材料は、前記含有試料が前記チャンバキャビティを充填した場合、前記含有試料が前記能動電極材料と流体的に接触するように前記チャンバキャビティに面し、前記含有試料の前記ＯＲＰは、前記基準センサ及び前記能動センサが前記リーダに電気的に結合されている場合、前記能動電極材料と前記基準電極材料との間で測定される電位差に基づいて、前記リーダにより特定される、請求項２１に記載のシステム。

【請求項29】

前記細菌は、通性嫌気性菌又は偏性好気性菌である、請求項２１に記載のシステム。

【請求項30】

前記細菌はグラム陰性細菌である、請求項２１に記載のシステム。

【請求項31】

前記所望若しくは標的濃度の細菌の前記試料は、前記含有試料内の前記細菌の種のいかなる事前知識もなく又は前記含有試料内の前記細菌の種を前に突き止めたことがない状態で準備される、請求項２１に記載のシステム。

【請求項32】

前記試料は、体液及び体液から導出される細菌培養液の少なくとも一方を含む、請求項２１に記載のシステム。

【請求項33】

前記所望若しくは標的濃度は１．４×１０^８ＣＦＵ／ｍＬ～１．６×１０^８ＣＦＵ／ｍＬである、請求項２１に記載のシステム。

【請求項34】

前記含有試料は、概ね３３℃～３７℃のインキュベーション温度でインキュベートされる、請求項２１に記載のシステム。

【請求項35】

前記許容可能な誤差マージンは±０．５ｌｏｇ_１０である、請求項２１に記載のシステム。

【請求項36】

前記容器チャンバに導入される前記試料の前記アリコートは希釈試料のアリコートであり、前記希釈試料は、前記細菌を含むソース試料を希釈係数１：１０～１：１００で希釈して、希釈試料を生成することにより準備される、請求項２１に記載のシステム。

【請求項37】

前記含有試料は曝気サイクルに従って曝気され、前記曝気サイクルは、曝気期間の後に続く非曝気期間を含み、前記曝気期間は前記非曝気期間よりも長い、請求項２１に記載のシステム。

【請求項38】

前記曝気期間は約７分～約１０分であり、前記非曝気期間は約３秒～約１０秒である、請求項３７に記載のシステム。

【請求項39】

前記含有試料は、電動ピストンポンプを使用して曝気され、前記電動ピストンポンプは前記リーダ内に収容される、請求項２１に記載のシステム。

【請求項40】

前記リーダは、前記容器チャンバのベースに沿って画定された開口部を通して周囲空気を前記容器チャンバ内に送り込むことにより前記含有試料を曝気するように構成される、請求項２１に記載のシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
[0001] 本願は、２０２１年１月２５日付けで出願された米国特許出願第６３／１４１，０５７号及び２０２１年６月１８日付けで出願された米国特許出願第６３／２１２，６００号の優先権を主張するものであり、これらの内容は、参照により全体的に本明細書に援用される。本願は、２０１９年９月２６日付けで公開された米国特許出願公開第２０１９／０２９３５２９Ａ１号及び２０２１年５月６日付けで公開された米国特許出願公開第２０２１／０１３１９９３Ａ１号も参照により援用する。

【0002】

技術分野
[0002] 本開示は、一般的には診断試料の準備に関し、より具体的には、ＯＲＰモニタリング及び曝気を使用して標的若しくは所望濃度（又は許容可能な誤差マージン内）の細菌の出力試料を準備する装置、システム、及び方法に関する。

【背景技術】

【0003】

背景
[0003] 抗感染薬耐性細菌により生じる感染は、病院、介護施設、及び他のヘルスケア環境において医療従事者にとって大きな問題である。抗生物質に対するそのような細菌の感受性の迅速な検出は、耐性プロファイルの拡散を防ぐために極めて重要である。新たな技術（例えばマトリックス支援レーザ脱離イオン化飛行時間質量分析（ＭＡＬＤＩ－ＴＯＦ ＭＳ）、高速ポリメラーゼ連鎖反応（高速ＰＣＲ）等）が、陽性血液培養液等の試料中の細菌を同定するために開発されたが、大半の抗生物質感受性試験（ＡＳＴ）プロトコールの第１段階はなお、マクファーランド標準に合った濃度を有する出力試料又は種菌の準備が関わる。

【0004】

[0004] そのような出力試料の準備に使用される既存の方法及び器具は、コストがかかり、時間集約的であり（例えば２４時間まで）、且つ労働集約的な微生物培養技法を含む。しかしながら、それらの方法は多くの場合、熟練した人員による手動解釈を必要とし、技術的又は臨床医によるエラーを受けやすい。加えて、動物又はヒトの血液を含む特定の試料は、試料の不透明度を原因として、普及している光学技法を使用して査定することが難しいことが多い。さらに、そのような光学技法は多くの場合、高価な機器を必要とする。さらに、幾つかの方法は、普遍的ルックアップテーブル（ＬＵＴ）を使用して出力試料を準備することを考察しているが、普遍的ＬＵＴのみに依存する方法の一欠点は、標的濃度に達するまでの時間が、ソース試料内の細菌の増殖速度によって大きく影響を受けることである。これは、出力試料の準備にかかる時間が、ソース試料内の細菌に基づいて大きく変わり得ることを意味する。これにより、忙しい研究所設定ではそのような方法への依拠は非現実的になり得る。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

[0005] 上記制限及び制約の結果として、下流の試験への所望若しくは標的濃度の細菌の出力試料を素早く効率的に準備する改良された装置、システム、及び方法が必要とされる。

【課題を解決するための手段】

【0006】

概要
[0006] 開示されるのは、所望若しくは標的濃度の細菌の出力試料を準備する種々の方法、デバイス、及びシステムである。一実施形態では、所望若しくは標的濃度又は所望若しくは標的濃度の許容可能な誤差マージン（±０．５ｌｏｇ_１０）内の細菌の試料を準備する方法は、細菌を含む試料のアリコートを試料容器内に導入することであって、試料容器内の試料のアリコートは、基準センサ及び能動センサと流体連通する包含試料である、導入することと、包含試料をインキュベート及び曝気することであって、包含試料は、包含試料の７．０マイクロリットル（μＬ）／秒／ミリメートル（ｍＬ）～包含試料の１０．０μＬ／秒／ｍＬの流量で曝気される、インキュベート及び曝気することと、基準センサ及び能動センサに電気的に結合されたリーダを使用して包含試料の酸化還元電位（ＯＲＰ）の変化をモニタすることと、包含試料内の細菌の濃度が所望若しくは標的濃度に又は許容可能な誤差マージン内で所望若しくは標的濃度に達したと判断された場合、包含試料を冷却することとを含むことができる。

【0007】

[0007] 本方法は、データベースから種非依存ルックアップテーブル（ＬＵＴ）を検索することを含むことができ、種非依存ＬＵＴは、種非依存細菌濃度と関連付けられた種非依存ＯＲＰ変化量を含み、種非依存ＬＵＴは、基準細菌試料の各々の７．０μＬ／秒／ｍＬ～基準細菌試料の各々の１０．０μＬ／秒／ｍＬの流量でインキュベート及び曝気された複数の基準細菌試料を使用して測定されたＯＲＰ変化量及び細菌濃度を含む複数の成分ＬＵＴから生成される。

【0008】

[0008] 本方法は、種非依存ＯＲＰ変化量の１つが、所望若しくは標的濃度に等しい種非依存細菌濃度の１つと関連付けられる場合、上記所望若しくは標的濃度に等しい種非依存細菌濃度の１つと関連付けられた種非依存ＯＲＰ変化量の１つを閾値ＯＲＰ変化量として選択することと、リーダによりモニタされる包含試料のＯＲＰの変化が閾値ＯＲＰ変化量に達した場合、包含試料内の細菌の濃度が所望若しくは標的濃度に又は許容可能な誤差マージン内で所望若しくは標的濃度に達したと判断することとを更に含むことができる。

【0009】

[0009] 種非依存ＬＵＴは、第１のＬＵＴ、第２のＬＵＴ、及び第３のＬＵＴを含む少なくとも３つの成分ＬＵＴから生成することができ、第１のＬＵＴ、第２のＬＵＴ、及び第３のＬＵＴの各々は種固有ＬＵＴであるか又は系統固有ＬＵＴである。第１のＬＵＴ、第２のＬＵＴ、及び第３のＬＵＴは、第１の基準細菌試料、第２の基準細菌試料、及び第３の基準細菌試料で行われたＯＲＰ測定値及び細菌濃度測定値を使用してそれぞれ生成することができる。第１の基準細菌試料は第１の種の細菌を含むことができ、第２の基準細菌試料は第１の種と異なる第２の種の細菌を含むことができ、第３の基準細菌試料は、第２の種及び第１の種と異なる第３の種の細菌を含むことができる。

【0010】

[0010] 系統固有ＬＵＴの各々は、ある期間にわたり少なくとも１つの基準細菌試料のＯＲＰの変化をモニタすることと、同じ期間にわたり少なくとも１つの基準細菌試料の光学密度（ＯＤ）測定を定期的に行うことと、変換係数を使用してＯＤ測定の結果を基準試料細菌濃度に変換することと、基準試料細菌濃度を少なくとも１つの基準細菌試料のＯＲＰの変化と関連付けることとを行うことにより生成することができる。

【0011】

[0011] 本方法は、以下の式：

【数1】

を使用して、包含試料が所望若しくは標的濃度（Ｎ_{ｔａｒｇｅｔ}）の細菌に達するために必要な時間量を表す標的濃度までの時間（ｔ_{ｔａｒｇｅｔ}）を計算することを更に含むことができ、式中、Ｎ_{ｔａｒｇｅｔ}は種非依存ＬＵＴに含まれず、Ｎ_１は種非依存ＬＵＴに含まれる種非依存細菌濃度であり、ｔ_１は、包含試料のＯＲＰが、種非依存ＬＵＴからのＮ_１と関連付けられた種非依存ＯＲＰ変化量（Δ_ＯＲＰ）だけ変化するために必要な時間を表し、ｔ_１は包含試料に対してリーダにより行われるリアルタイムＯＲＰモニタリングから特定され、ｔ_{ｄｏｕｂｌｉｎｇ＿ａｖｅｒａｇｅ}は平均細菌倍増時間である。本方法は、経過時間が標的濃度までの時間に等しい場合、包含試料内の細菌の濃度が所望若しくは標的濃度に又は許容可能な誤差マージン内で所望若しくは標的濃度に達したと判断することを含むこともできる。

【0012】

[0012] 本方法は、以下の式：

【数2】

を使用して、包含試料が所望若しくは標的濃度（Ｎ_{ｔａｒｇｅｔ}）の細菌に達するために必要な時間量を表す標的濃度までの時間（ｔ_{ｔａｒｇｅｔ}）を計算することを更に含むことができ、式中、Ｎ_{ｔａｒｇｅｔ}及びＮ_１は両方とも種非依存ＬＵＴに含まれ、Ｎ_{ｔａｒｇｅｔ}はＮ_１よりも大きく（Ｎ_{ｔａｒｇｅｔ}＞Ｎ_１）、ｔ_１は、包含試料のＯＲＰが、種非依存ＬＵＴからのＮ_１と関連付けられた種非依存ＯＲＰ変化量（ΔＯＲＰ）だけ変化するために必要な時間を表し、ｔ_１は包含試料に対してリーダにより行われるリアルタイムＯＲＰモニタリングから特定され、ｔ_{ｄｏｕｂｌｉｎｇ＿ａｖｅｒａｇｅ}は平均細菌倍増時間である。本方法は、経過時間が標的濃度までの時間に等しい場合、包含試料内の細菌の濃度が所望若しくは標的濃度に又は許容可能な誤差マージン内で所望若しくは標的濃度に達したと判断することとを含むこともできる。

【0013】

[0013] 試料は、体液及び体液から導出される細菌培養液の少なくとも一方を含むことができる。出力試料は、包含試料内の細菌の種のいかなる事前知識もなく又は包含試料内の細菌の種を前に突き止めたことがない状態で準備することができる。含有試料内の細菌は、通性嫌気性菌又は偏性好気性菌であることができる。さらに、含有試料内の細菌はグラム陰性細菌であることができる。所望若しくは標的濃度は１．４×１０^８ＣＦＵ／ｍＬ～１．６×１０^８ＣＦＵ／ｍＬであることができる。

【0014】

[0014] 本方法は、細菌を含むソース試料を希釈係数１：１０～１：１００で希釈して、希釈試料を生成することを更に含むことができる。試料容器に導入される試料のアリコートは、希釈試料のアリコートであることができる。

【0015】

[0015] 基準センサは基準電極材料及びウィックを含むことができ、基準電極材料及びウィックは、試料容器のチャンバキャビティ内の包含試料の少なくとも幾らかがウィックにより基準電極材料の方向に引き込まれ、包含試料が基準電極材料と流体的に接触するように、包含試料と流体連通する。能動センサは試料容器のチャンバ側壁の少なくとも一部分に結合することができる。能動センサの能動電極材料は、包含試料がチャンバキャビティを充填した場合、包含試料が能動電極材料と流体的に接触するようにチャンバキャビティに面することができる。包含試料のＯＲＰは、基準センサ及び能動センサがリーダに電気的に結合されている場合、能動電極材料と基準電極材料との間で測定される電位差に基づいて、リーダにより特定することができる。

【0016】

[0016] 包含試料は、概ね３３℃～３７℃のインキュベーション温度でインキュベートすることができる。包含試料は曝気サイクルに従って曝気され得る。曝気サイクルは、曝気期間の後に続く非曝気期間を含むことができる。曝気期間は非曝気期間よりも長い期間であることができる。例えば、曝気期間は約７分～約１０分であることができ、非曝気期間は約３秒～約１０秒であることができる。

【0017】

[0017] 包含試料は、電動ピストンポンプを使用して曝気され得る。電動ピストンポンプはリーダ内に収容することができる。包含試料を曝気することは、試料容器のベースに沿って画定される開口部を通して周囲空気を試料容器内に送り込むことを更に含むことができる。

【0018】

[0018] 所望若しくは標的濃度又は所望若しくは標的濃度の許容可能な誤差マージン（±０．５ｌｏｇ_１０）内の細菌の出力試料を準備するシステムも開示される。本システムは、細菌を含む試料のアリコートを保持するように構成された容器チャンバを含むセンサ装置であって、容器チャンバ内の試料のアリコートは、基準センサ及び能動センサと流体連通する包含試料である、センサ装置と、センサ装置を受けるように構成されたリーダであって、リーダは、センサ装置がリーダ内に位置するとき、包含試料をインキュベート及び曝気するようにも構成され、包含試料は包含試料の７．０マイクロリットル（μＬ）／秒／ミリメートル（ｍＬ）～包含試料の１０．０μＬ／秒／ｍＬの流量で曝気される、リーダとを備えることができる。リーダの１つ又は複数のプロセッサは、リーダがセンサ装置の基準センサ及び能動センサに電気的に結合されているとき、包含試料の酸化還元電位（ＯＲＰ）の変化をモニタすることと、包含試料内の細菌の濃度が所望若しくは標的濃度に又は許容可能な誤差マージン内で所望若しくは標的濃度に達したと判断された場合、包含試料を冷却することとを行うように構成される。

【図面の簡単な説明】

【0019】

図面の簡単な説明

【図1A】[0019]ＯＲＰモニタリング及び曝気を使用して所望若しくは標的濃度（又は許容可能な誤差マージン内）の細菌の出力試料を準備するセンサ装置の一実施形態の正面図を示す。

【図1B】[0020]センサ装置の一部分の断面側面図を示す。

【図1C】[0021]センサ装置のチャンバ側壁に接着された能動センサの斜視拡大図を示す。

【図1D】[0022]試料が充填されたセンサ装置の断面図を示す。

【図2A】[0023]センサ装置内に含まれた試料のＯＲＰをモニタするのに使用することができるリーダの一実施形態を示す。

【図2B】[0024]閲覧に使用するためにリーダ筐体が取り外された状態のリーダの特定の機能構成要素を示す。

【図2C】[0025]リーダ内に位置するセンサ装置の部分側面断面図を示す。

【図3】[0026]所望若しくは標的濃度（又は所望若しくは標的濃度の許容可能な誤差マージン内）の細菌の出力試料を準備する方法の一実施形態を示す。

【図4】[0027]複数の種非依存ルックアップテーブル（ＬＵＴ）から生成された種非依存ＬＵＴの一実施形態を示す。

【図5】[0028]６つの系統固有ＬＵＴから生成された種非依存ＬＵＴの一実施形態を示す。

【図6A】[0029]所望若しくは標的濃度（又は所望若しくは標的濃度の許容可能な誤差マージン内）の細菌の出力試料を準備する本明細書に開示される方法及びシステムの有効性を評価するために実行された４１回のトライアルランからの結果を示す。

【図6B】[0029]所望若しくは標的濃度（又は所望若しくは標的濃度の許容可能な誤差マージン内）の細菌の出力試料を準備する本明細書に開示される方法及びシステムの有効性を評価するために実行された４１回のトライアルランからの結果を示す。

【図7A】[0030]通性嫌気性菌の細菌増殖速度に対する曝気の影響を示すグラフである。

【図7B】[0030]偏性好気性菌の細菌増殖速度に対する曝気の影響を示すグラフである。

【図8A】[0031]曝気により、異なる種の細菌の増殖速度のばらつきを低減することができることを示す表である。

【図8B】[0032]平均細菌倍増時間を複数の種固有細菌倍増時間から計算することができることを示す表である。

【図9A】[0033]ある期間にわたりリーダにより測定された包含試料のＯＲＰ変化を示すＯＲＰ増殖曲線である。

【図9B】[0034]ある期間にわたる包含試料の細菌濃度変化を示す細菌増殖曲線である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

詳細な説明
[0035] 本明細書に開示される装置、デバイス、システム、及び方法の変形は、添付図面と併せて読まれた場合、詳細な説明から最良に理解される。一般的な実施により、図面の種々の特徴が一定の縮尺ではないことがあり得ることが強調される。逆に、明確にするために、種々の特徴の寸法は任意に拡大又は縮小され得、全ての特徴があらゆる図面で見えている又は記されているわけではない。図面は、例示目的のみで解釈され、特許請求の範囲を規定又は示されているものに限定する意図はない。

【0021】

[0036] 図１Ａ～図１Ｄは、酸化還元電位（ＯＲＰ）モニタリング及び曝気を使用して所望若しくは標的濃度（又は許容可能な誤差マージン内）の細菌の出力試料を準備するセンサ装置１００の一実施形態を示す。

【0022】

[0037] 幾つかの実施形態では、ソース試料は患者又は被験者から取得することができる。例えば、ソース試料はヒトである患者又は被験者から取得することができる。他の実施形態では、ソース試料は、ヒトではない動物の患畜又は被験物から取得することができる。

【0023】

[0038] 特定の実施形態では、ソース試料は、患者若しくは被験者から収集、抽出、若しくは他の方法で取得された体液又はそこから導出された細菌培養液を含むことができる。より具体的には、体液は血液、尿、血清、血漿、唾液、痰、精液、母乳、関節液、脳脊髄液等の脊髄液、創傷材料（wound material）、粘液、流体を伴う大便、膣分泌物、滑液、胸水、腹水、心膜液、及び羊水の少なくとも１つであることができる。

【0024】

[0039] 追加の実施形態では、ソース試料は、患者又は被験者から取得されたスワブであることができ、その場合、スワブ又はその一部分は液体細菌培養培地又は栄養培地に再懸濁する。より具体的には、スワブは創傷スワブ、直腸スワブ、又は膣スワブであることができる。

【0025】

[0040] 他の実施形態では、ソース試料は環境試料又は食品／飲料試料であることができる。例えば、ソース試料は、小川、川、湖、海、汚染現場、検疫ゾーン、緊急エリア、又はそれらの組合せから取得された環境試料を含むことができる。他の実施形態では、ソース試料は、食品調理施設、食堂、又は廃棄施設から取得された食品試料を含むことができる。

【0026】

[0041] 全てのそのような実施形態では、ソース試料は細菌を含む又は包含する可能性がある。特定の実施形態では、ソース試料は、患者試料、生体試料、環境試料、及び食品試料の少なくとも１つから導出された細菌培養液であることができる。例えば、ソース試料は、患者又は被験者から取得された体液（又はスワブ）から導出された細菌培養液又は再懸濁された細菌培養液であることができる。

【0027】

[0042] より具体的な例として、ソース試料は、細菌増殖について試験で陽性であった患者又は被験者の血液から導出された細菌培養液又は再懸濁された細菌培養液であり得る。そのようなソース試料は陽性血液培養液と呼ぶこともできる。本開示では、陽性血液培養液（又はＰＢＣ）は、細菌増殖について試験で陽性であった患者又は被験者から採取された血液から導出された細菌培養液である。例えば、患者は敗血症の症状（例えば高熱、悪寒等）を示し得、血液（例えば５ｍＬから１０ｍＬ）を患者から採取し、細菌増殖培地（例えば３０ｍＬから４０ｍＬの増殖培地）を含む商用血液培養容器又は容れ物に移すことができる。次いで、血液培養容器又は容れ物を３５℃±２℃でインキュベートし、細菌を増殖させることができる。患者の血液が細菌で汚染されている場合、細菌は容器又は容れ物内で増殖する。次いで、血液培養システム又は装置を使用して、細菌増殖をモニタすることができ（容器又は容れ物内の細菌ＣＯ_２産生をモニタする等により）、システム及び装置は、臨界ＣＯ_２閾値が満たされた場合、試料が細菌増殖について「陽性」と試験されたと判断することができる。細菌のタイプ及び細菌の増殖速度に応じて、血液培養液は７時間～３日間で陽性になることができる。そのような「陽性血液培養液」は次いで、ソース試料として機能することができる。

【0028】

[0043] 以下のセクションでより詳細に開示されるように、本明細書に開示される装置、デバイス、システム、及び方法の変形は、ＯＲＰモニタリング及び曝気を使用して、ソース試料から所望若しくは標的濃度（又は許容可能な誤差マージン内）の細菌の出力試料又は標準化された種菌を準備するのに使用することができる。

【0029】

[0044] 図１Ａは、センサ装置１００の一実施形態の正面図を示す。センサ装置１００は、容器チャンバ１０２と、容器チャンバ１０２に着脱可能に取り付け又は固定（例えばねじ留め又は圧入）された容器キャップ１０４とを備えた試料容器として設計又は構成することができる。

【0030】

[0045] センサ装置１００は、容器チャンバ１０２の少なくとも一部分に固定、接着、又は他の方法で結合された能動センサ１０６と、容器キャップ１０４に一体化するか、又は容器キャップ１０４の一部として作製された基準センサ１０８とを更に備えることができる。

【0031】

[0046] 容器チャンバ１０２は部分的に、不活性又は非導電材料で作ることができる。幾つかの実施形態では、容器チャンバ１０２は、ポリマー材料、セラミック材料若しくはガラス、又はそれらの組合せを含むことができ、又は部分的にそれ（ら）で作ることができる。より具体的な例として、容器チャンバ１０２は、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリ（メタクリル酸メチル）（ＰＭＭＡ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、又はそれらの組合せを含むことができ、又は部分的にそれ（ら）で作ることができる。

【0032】

[0047] 図１Ｂは、センサ装置１００の一部分の断面側面図を示す。見やすくするために、基準センサ１０８の基準電極材料１３２及びウィック構成要素１３４（例えば図１Ｄ参照）は図１Ｂに示されていない。

【0033】

[0048] 図１Ｂは、含有試料１１３（例えば図１Ｄ参照）を受けて保持するように構成されたチャンバキャビティ１１２を囲むチャンバ側壁１１０を備えることができる。含有試料１１３は、濾過及び／又は希釈され、容器チャンバ１０２（例えば図３参照）のチャンバキャビティ１１２内に導入されたソース試料のアリコートを指すことができる。

【0034】

[0049] 図１Ｂに示されるように、能動センサ１０６は、容器チャンバ１０２のチャンバ側壁１１０に固定、接着、又は他の方法で結合することができる。図示されていない他の実施形態では、能動センサ１０６は、容器チャンバ１０２の下部に結合又は下部に沿って他の方法で位置することができる。

【0035】

[0050] 能動センサ１０６は、チャンバ側壁１１０に沿って画定される窓開口部１１４においてチャンバ側壁１１０の少なくとも一部分に結合することができる。チャンバ側壁１１０は、窓開口部１１４を囲む溝部１１６を備えることができる。溝部１１６は、チャンバ側壁１１０の外側に沿って画定することができる。

【0036】

[0051] 能動センサ１０６の配置に関して、能動センサ１０６は、図１Ｂ及び図１Ｃに見られるように、能動センサ１０６の部分がチャンバキャビティ１１２内に延在しないように構成することができる。能動センサ１０６は、能動電極層１１８又は能動電極材料で部分的に覆われる導電性基板で作ることができる。能動センサ１０６の能動電極層１１８はチャンバキャビティ１１２に面して、窓開口部１１４を囲むチャンバ側壁１１０の少なくとも一部分を通してチャンバキャビティ１１２内の含有試料１１３を能動電極層１１８と流体的に接触させることができる。

【0037】

[0052] 図１Ｃは、チャンバ側壁１１０に接着された能動センサ１０６の斜視拡大図を示す。図１Ｃに示される実施形態では、能動センサ１０６はチャンバ側壁１１０の溝部１１６に接着される。能動センサ１０６の能動電極層１１８の少なくとも一部分は、窓開口部１１４を覆う能動電極層１１８のこの部分が、容器チャンバ１０２のチャンバキャビティ１１２と流体連通するように位置するよう、チャンバ側壁１１０に沿って画定された窓開口部１１４を覆うことができる。容器チャンバ１０２が含有試料１１３で充填されると（例えば図１Ｄ参照）、含有試料１１３は、窓開口部１１４を覆う能動電極層１１８の部分と流体的に接触することができる。

【0038】

[0053] 幾つかの実施形態では、チャンバキャビティ１１２のキャビティ容積は約０．８ｍＬ～約１．２ｍＬであることができる。より具体的な例として、チャンバキャビティ１１２は約１．０ｍＬであることができる。他の実施形態では、チャンバキャビティ１１２のキャビティ容積は１．２ｍＬ超であることができる。

【0039】

[0054] 図１Ｃは、能動センサ１０６が接着剤１２０により覆われた側部を有することができることも示す。能動センサ１０６は複数の層を含むことができるため、接着剤１２０は、能動センサ１０６の特定の層を含有試料１１３との望ましくない接触から保護することができる。接着剤１２０は、含有試料１１３が能動センサ１０６の側部１２２に接触しないようにするバリアとして作用することができる。図示されていないが、本開示により企図される他の実施形態では、チャンバ側壁１１０の溝部１１６は、能動センサ１０６が溝部１１６内に密に嵌まり、溝部１１６の壁が能動センサ１０６の側部１２２に隣接又は側部１２２と境を接するようなサイズであることができる。これは、能動電極層１１８の露出部分のみが含有試料１１３に接触し、含有試料１１３の溶液特性（例えばＯＲＰ及びｐＨ）のより正確な測定に繋がることを保証することができる。

【0040】

[0055] 能動センサ１０６を容器チャンバ１０２に接着させるために、接着剤１２０のビードを溝部１１６の内側レッジ１２４及び／又はサイドボーダー１２６に適用することができ、次いで、ピックアンドプレース機のエンドエフェクタを用いて能動センサ１０６を溝部１１６内に圧入することができる。能動センサ１０６は、能動センサ１０６の外向き面がチャンバ側壁１１０の外面と同じ平面になるまで、溝部１１６内に圧入又は他の方法で促されることができる。

【0041】

[0056] 次いで接着剤１２０が硬化して、能動センサ１０６を定位置に固定することができる。幾つかの実施形態では、接着剤１２０は医療等級ＵＶ硬化接着剤であることができる。例えば、接着剤１２０はDymax（登録商標）１４０５Ｍ－Ｔ－ＵＲ－ＳＣ接着剤（概ね４０５ｎｍの波長のＬＥＤ光を使用して硬化可能）であることができる。他の実施形態では、接着剤１２０は任意の低アウトガス医療等級接着剤であることができる。

【0042】

[0057] 上述したように、能動センサ１０６は、能動電極層１１８又は能動電極材料で部分的に覆われる導電性基板で作ることができる。能動センサ１０６は、能動電極層１１８がチャンバキャビティ１１２に面して、窓開口部１１４を囲むチャンバ側壁１１０の少なくとも一部分を通してチャンバキャビティ１１２内の試料を能動電極層１１８と流体的に接触させるように位置することができる。この実施形態では、能動センサ１０６（能動電極層１１８を含む）は、チャンバ側壁１１０の内部に面した又はキャビティに面した側から径方向外側に位置し、能動センサ１０６の側部１２２は含有試料１１３に露出されない。

【0043】

[0058] 容器チャンバ１０２が含有試料１１３で充填されると、センサ装置１００に通信可能に結合されたリーダ２００（例えば図２Ａ～図２Ｃ参照）により、含有試料１１３の酸化還元電位（ＯＲＰ）を測定又はモニタすることができる。これらの実施形態では、能動電極層１１８はレドックス感受性材料であることができる。例えば、レドックス感受性材料は、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、レドックス感受性金属酸化物のいずれか、又はそれらの組合せであるか、又はそれ（ら）を含むことができる。より具体的には、レドックス感受性材料は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、二酸化チタン（ＴｉＯ_２）、五酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）、二酸化ハフニウム（ＨｆＯ_２）、二酸化イリジウム（ＩｒＯ_２）、二酸化ルテニウム（ＲｕＯ_２）、二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）、又はそれらの組合せであることができ、又はそれ（ら）を含むことができる。

【0044】

[0059] 他の実施形態では、含有試料１１３のｐＨもリーダ２００により測定又はモニタすることができる。含有試料１１３の測定又はモニタされる溶液特性がｐＨである場合、能動電極層１１８はｐＨ感受性材料であることができる。例えば、ｐＨ感受性材料は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、二酸化チタン（ＴｉＯ_２）、酸化／五酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）、二酸化ハフニウム（ＨｆＯ_２）、二酸化イリジウム（ＩｒＯ_２）、二酸化ルテニウム（ＲｕＯ_２）、二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）、又はそれらの組合せであることができ、又はそれ（ら）を含むことができる。

【0045】

[0060] 図示されていないが、センサ装置１００が、含有試料１１３のｐＨ及びＯＲＰの両方が同時に測定されるように設計することができることが本開示により企図される。例えば、センサ装置１００の容器チャンバ１０２は、容器チャンバ１０２のチャンバ側壁１１０に沿って画定された複数の窓開口部１１４を備えることができる。これらの窓開口部１１４の各々は次いで、異なる能動センサ１０６で覆うことができる（例えば、ある窓開口部１１４は、レドックス感受性材料で作られた能動電極層１１８を有する能動センサ１０６で覆うことができ、別の窓開口部１１４は、ｐＨ感受性材料で作られた能動電極層１１８を有する能動センサ１０６で覆うことができる）。

【0046】

[0061] センサ装置１００は装置高さを有することができる。幾つかの実施形態では、装置高さは約２０．０ｍｍから約５０．０ｍｍであることができる。他の実施形態では、装置高さは約２５．０ｍｍから約３５．０ｍｍであることができる。例えば、装置高さは約３１．３ｍｍであることができる。

【0047】

[0062] 図１Ｄは、基準センサ１０８が容器キャップ１０４として作製されてもよく又は容器キャップ１０４の一部に一体化されてもよいことを示す。基準センサ１０８は、基準導管キャビティ１３０（図１Ｂ参照）を含む基準導管１２８を含むことができる。基準導管キャビティ１３０は、基準導管キャビティ１３０の両端部に第１及び第２の開口部を有することができる。基準導管１２８は、容器チャンバ１０２のチャンバキャビティ１１２内に延在するように構成された長尺状チャネル又は通路であることができる。

【0048】

[0063] 基準センサ１０８は、チャンバキャビティ１１２と流体連通する基準電極材料１３２及びウィック又はウィック構成要素１３４を備えることもできる。基準導管キャビティ１３０はウィック構成要素１３４を収容することができる。含有試料１１３の少なくとも幾らかは、ウィック構成要素１３４により基準電極材料１３２の方向に引き上げることができる。

【0049】

[0064] 基準導管１２８は、基準導管キャビティ１３０の容積が基準導管基端部１３６から基準導管先端部１３８に向かってテーパするか、又は狭まるようにテーパすることができる（図１Ｂ参照）。ウィック構成要素１３４の形状は、基準導管キャビティ１３０の形状に合致又は適合することができる。ウィック構成要素１３４は、ウィック構成要素１３４の形状がウィック基端部１４０からウィック先端部１４２に向かってテーパするか、又は狭まるように構成することができる。

【0050】

[0065] ウィック構成要素１３４は、基準導管キャビティ１３０の長さを通して延在することができる。幾つかの実施形態では、ウィック構成要素１３４は基準導管キャビティ１３０内の空間の全てを充填又は占有することができる。他の実施形態では、ウィック構成要素１３４は、基準導管キャビティ１３０内の空間の一部を充填又は占有することができる。

【0051】

[0066] ウィック構成要素１３４の少なくとも一部分は、容器チャンバ１０２が含有試料１１３で充填されると、容器チャンバ１０２内の含有試料１１３の少なくとも幾らかがウィック先端部１４２の少なくとも一部分により、ウィック基端部１４０の方向に引き上げられ、吸収され、又は他の方法で吸い出されるように、容器チャンバ１０２のチャンバキャビティ１１２と流体連通することができる。ウィック構成要素１３４は、含有試料１１３を毛細管現象により基準電極材料１３２に向けて引き上げるポリマー材料で作ることができる。

【0052】

[0067] 幾つかの実施形態では、ウィック先端部１４２の少なくとも一部分は、ウィック先端部１４２が容器チャンバ１０２のチャンバキャビティ１１２内に突出又は延出するように、基準導管先端部１３８を越えて延出することができる。これらの実施形態では、ウィック先端部１４２は、容器チャンバ１０２が含有試料１１３で充填されたとき、含有試料１１３内に延出又は突出することができる。

【0053】

[0068] 他の実施形態では、ウィック先端部１４２は、ウィック先端部１４２が容器チャンバ１０２のチャンバキャビティ１１２内に突出又は延出しないように、基準導管先端部１３８の近傍又は上方に位置する。これらの実施形態では、ウィック先端部１４２はなお、容器チャンバ１０２と流体連通することができ、含有試料１１３はなお、毛管作用により又は容器チャンバ１０２を摂動若しくは振ることにより基準導管１２８内に引き上げられることで、ウィック先端部１４２に達するか、又は接触することができる。

【0054】

[0069] 上述したように、ウィック構成要素１３４は部分的に多孔性材料で作ることができる。ウィック構成要素１３４は部分的に、１５μｍから約１５０μｍのサイズ（例えば約５０μｍのサイズ）の孔を有する材料で作ることができる。幾つかの実施形態では、ウィック構成要素１３４は部分的にポリマー材料で作ることができる。より具体的な例として、ウィック構成要素１３４は部分的に、１５μｍから約１５０μｍのサイズの孔を有する多孔性ポリマー材料で作ることができる。一実施形態では、ウィック構成要素１３４は部分的に、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）で作ることができる。例えば、ウィック構成要素１３４は部分的に、約５０μｍのサイズの孔を有するＨＤＰＥで作ることができる。他の実施形態では、ウィック構成要素１３４は部分的に天然繊維で作ることができる。例えば、ウィック構成要素１３４は部分的に、セルロース繊維、パルプ、紙、綿、又はそれらの組合せで作ることができる。

【0055】

[0070] ウィック構成要素１３４は、ウィック構成要素１３４の少なくとも表面が界面活性剤によって覆われるように、界面活性剤によって処理することもできる。幾つかの実施形態では、ウィック構成要素１３４は、基準導管キャビティ１３０に導入される前、界面活性剤で飽和又は界面活性剤を含む溶液に浸漬することができる。界面活性剤は、ウィック構成要素１３４の親水性を上げる（即ち、ウィック構成要素１３４の実質的に疎水性表面をより親水性にするために）ように構成することができる。幾つかの実施形態では、界面活性剤はフッ素系界面活性剤であることができる。他の実施形態では、界面活性剤は、１つ又は複数のポロクサマー等の非イオン系界面活性剤であることができる。より具体的な例として、界面活性剤はPluronic（登録商標）Ｆ－６８を含むことができる。

【0056】

[0071] 一実施形態では、基準導管１２８は実質的に、基準導管キャビティ１３０を有する円錐形又は円錐台形としての形状を有することができ、基準導管キャビティ１３０も実質的に円錐形又は円錐台形としての形状を有する。他の実施形態では、基準導管１２８は実質的に、多角形ベースを有する長尺状ピラミッドとしての形状を有することができる。例えば、基準導管１２８は実質的に、長尺状三角形ピラミッド、正方形ピラミッド、又は五角形ピラミッドとしての形状を有することができる。追加の実施形態では、基準導管１２８は実質的に、実質的に円筒形の基準導管キャビティ１３０を有する円筒形としての形状を有することができる。これらの実施形態では、基準導管１２８はテーパ形基準導管先端部１３８（例えば図１Ｂ参照）を有することができる。

【0057】

[0072] 図１Ｄに示されるように、ウィック構成要素１３４の少なくとも一部分は、容器チャンバ１０２内の含有試料１１３と流体的に接触することができる。含有試料１１３の少なくとも幾らかは、ウィック基端部１４０の方向にウィック構成要素１３４により吸い上げることができる。基準電極材料１３２はウィック基端部１４０に配設することができる。

【0058】

[0073] 図１Ｄは、能動電極層１１８の少なくとも一部分が容器チャンバ１０２内の含有試料１１３と流体的に接触することができることも示す。ウィック構成要素１３４が含有試料１１３を引き上げるか、又は吸い上げると、含有試料１１３は基準電極材料１３２に達することができ、含有試料１１３内の電荷キャリアは、基準センサ１０８の基準電極材料１３２と能動センサ１０６の能動電極層１１８との間に電気接続を確立することができる。基準センサ１０８及び能動センサ１０６が両方ともリーダ２００（例えば図２Ａ～図２Ｃ参照）に電気的に結合されると、リーダ２００を使用して、含有試料１１３の溶液特性（例えばＯＲＰ又はｐＨ）を測定することができる。

【0059】

[0074] 含有試料１１３の溶液特性（例えばＯＲＰ又はｐＨ）は、基準センサ１０８及び能動センサ１０６がリーダ２００に電気的に接続されているとき、能動センサ１０６と基準センサ１０８との間で測定される電位差に基づいて特定することができる。例えば、基準センサ１０８は、基準電極材料１３２及び能動電極層１１８が両方とも容器チャンバ１０２内の含有試料１１３と流体的に接触しているとき、能動センサ１０６と比べて安定したhalf-cell電位を提供することができる。

【0060】

[0075] 幾つかの実施形態では、基準電極材料１３２は、ウィック基端部１４０に塗布又は分注された導電性インクであることができる。ウィック基端部１４０に塗布又は分注された導電性インクは、硬化により固化することができる。より具体的には、導電性インクは銀－塩化銀（Ａｇ－ＡｇＣｌ）インクであることができる。

【0061】

[0076] 基準電極材料１３２の少なくとも一部分は、ウィック構成要素１３４に結合することができる。例えば、基準電極材料１３２は、ウィック基端部１４０に位置する硬化され固化された塊であることができる。特定の実施形態では、基準電極材料１３２は容器キャップ１０４の中央に位置することができる。幾つかの実施形態では、基準電極材料１３２の少なくとも一部分は、容器キャップ１０４を越えて突出又は延出することができる。

【0062】

[0077] 本明細書に開示されるウィック構成要素１３４の一利点は、ウィック構成要素１３４が試料を引き上げることができ、含有試料１１３が毛細管現象によりウィック構成要素１３４の孔を通って基準電極材料１３２に向かって進むことができることである。例えば、含有試料１１３はウィック基端部１４０に吸い上げられることができ、ウィック基端部１４０において基準電極材料１３２と流体的に接触する。基準電極材料１３２が銀－塩化銀（Ａｇ－ＡｇＣｌ）等の材料で作られる場合、ウィック構成要素１３４は、ウィック構成要素１３４がなければ容器チャンバ１０２内の含有試料１１３内に自由に拡散してしまう銀イオン（Ａｇ^＋）に対するバリア又は妨害物として作用することができる。そのような銀イオンは、含有試料１１３内の細菌にとって有害であり得、又は細菌の増殖に他の方法で影響を及ぼし得る。ウィック構成要素１３４は、含有試料１１３への有害な銀イオンの拡散を遅くするか又は失速させることにより、そのようなイオンへのバリア又は妨害物として作用することができる。本明細書に開示される寸法及び形状を有するウィック構成要素１３４は、そのような有害なイオンの拡散を遅くするか又は失速させることにおいて有効であることができる。

【0063】

[0078] 基準センサ１０８が容器キャップ１０４として実施される場合、容器キャップ１０４は、キャップ幅（又は直径）及びキャップ高さにより画定される寸法を有することができる。幾つかの実施形態では、ギャップ幅は約１０．０ｍｍから約２０．０ｍｍであることができる。例えば、キャップ幅は約１５．７ｍｍであることができる。幾つかの実施形態では、キャップ高さは約５．０ｍｍから約２０．０ｍｍであることができる。例えば、キャップ高さは約１０．５ｍｍであることができる。容器キャップ１０４が容器チャンバ１０２に締め付けられ、固定され、又は他の方法で結合された場合、センサ装置１００は、容器チャンバ１０２の下部から容器キャップ１０４のキャップ上部１４４まで測定される装置高さを有することができる。

【0064】

[0079] ウィック構成要素１３４は、ウィック基端部１４０からウィック先端部まで測定されるウィック高さを有することができる。幾つかの実施形態では、ウィック高さは約１０．０ｍｍから約２０．０ｍｍであることができる。より具体的には、ウィック高さは約１４．０ｍｍから約１５．０ｍｍであることができる。例えば、ウィック高さは約１４．８ｍｍであることができる。

【0065】

[0080] 図１Ｄに示されるように、基準電極材料１３２は少なくとも部分的に、ウィック構成要素１３４の上方で容器キャップ１０４の中央の窪み、降下、又は凹領域内に位置又は配設することができる。基準センサ１０８が硬化又は固化した導電性インク又は溶液（例えばＡｇ－ＡｇＣｌインク）である場合、窪み、降下、又は凹領域は、硬化する液体インク又は溶液を受ける空間として作用することができる。

【0066】

[0081] 幾つかの実施形態では、基準電極材料１３２は基準電極高さ及び基準電極幅を有することができる。基準電極高さは約０．２ｍｍ～１．０ｍｍであることができる。例えば、基準電極高さは約０．４ｍｍであることができる。基準電極幅は約２．０ｍｍから約５．０ｍｍであることができる。例えば、基準電極幅は約３．０ｍｍであることができる。本明細書に開示される基準センサ１０８の一利点は、基準センサ１０８が１０時間の試験又は動作まで、安定した基準電極として作用することができ、又は安定した基準電位を提供することができることである。

【0067】

[0082] 図１Ｄは、センサ装置１００が容器チャンバ１０２の下側に沿って画定される曝気口１４６又は開口部を備えることができることも示す。図示されていない他の実施形態では、曝気口１４６は容器チャンバ１０２のチャンバ側壁１１０に沿って画定することができる。

【0068】

[0083] 曝気口１４６は第１のガス透過性膜１４８により覆うことができる。曝気口１４６及び第１のガス透過性膜は、ガス１５０が容器チャンバ１０２に入ることができるよう構成することができる。

【0069】

[0084] 幾つかの実施形態では、ガス１５０は周囲空気（例えば、研究所、臨床設定、又は試験施設内の空気）であることができる。他の実施形態では、ガス１５０は、加圧酸素、二酸化炭素、窒素、及びアルゴンの組合せを含むことができる。試料の曝気は、酸素が豊富な環境を容器チャンバ１０２内に提供することにより、含有試料１１３内の細菌集団の増殖を加速させることができる。

【0070】

[0085] 図示されていない代替の実施形態では、曝気口１４６は、容器キャップ１０４のキャップ上部１４４に沿って画定することができ、ガス１５０は、容器チャンバ１０２の上部から容器チャンバ１０２内に送り込むことができる。

【0071】

[0086] ガス１５０（例えば周囲空気）は、電動ピストンポンプ、シリンジポンプ、又はリーダ２００内に一体化された別のタイプのポンプ／マイクロポンプデバイスにより、容器チャンバ１０２に送り込むすることができる。ガス１５０（例えば周囲空気）は、含有試料１１３の７．０マイクロリットル（μＬ）／秒／ミリリットル（ｍＬ）～含有試料１１３の１０．０μＬ／秒／ｍＬの流量で曝気口１４６及び第１のガス透過性膜１４８を通して容器チャンバ１０２内に送り込む又は他の方法で向けられることができる。より具体的な例として、ガス１５０（例えば周囲空気）は、含有試料１１３の８．８μＬ／秒／ｍＬの流量で曝気口１４６及び第１のガス透過性膜１４８を通して容器チャンバ１０２内に送り込む又は他の方法で向けられることができる。幾つかの実施形態では、ガス１５０（例えば周囲空気）は、特定のデューティサイクル又は間隔で曝気口１４６及び第１のガス透過性膜１４８を通して容器チャンバ１０２内に送り込む又は他の方法で向けられることができる。

【0072】

[0087] 特定の実施形態では、第２のガス透過性膜１５２が、容器キャップ１０４の下側の少なくとも一部分を覆うことができる。第２のガス透過性膜１５２は、容器チャンバ１０２内の任意の液体が容器チャンバ１０２からこぼれないようにもしながら、容器チャンバ１０２内に送り込む又は他の方法で導入された任意のガス１５０を容器チャンバ１０２から出せるようにすることができる。

【0073】

[0088] 幾つかの実施形態では、第１のガス透過性膜１４８及び第２のガス透過性膜１５２は同じ材料で作ることができる。第１のガス透過性膜１４８及び第２のガス透過性膜１５２は、疎水性ガス透過性膜又は薄いシートで作ることができる。例えば、第１のガス透過性膜１４８及び第２のガス透過性膜１５２は両方とも、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）で作ることができ、又はＰＴＦＥを含むことができる。

【0074】

[0089] 図１Ｄに示されるように、容器キャップ１０４は、ねじ接続部１５４を介して容器チャンバ１０２の近傍部分にねじ留めることにより、容器チャンバ１０２に着脱可能又は取り外し可能に結合又は締め付けられることができる。容器キャップ１０４（基準センサ１０８の一部として機能する）は、ねじ接続部１５４により容器チャンバ１０２に締め付けられるか、又は結合され、ガス１５０（例えば周囲空気）が第１のガス透過性膜１４８を通って容器チャンバ１０２内に入る際、気流経路１５６を作成することができる。次いで、空気は第２のガス透過性膜１５２及び容器キャップ１０４のねじと容器チャンバ１０２との間に画定される空気ギャップ１５８を通って容器チャンバ１０２から出る。

【0075】

[0090] 容器キャップ１０４は部分的に、透明若しくはクリアな材料又は透明若しくはクリアな非導電材料で作ることができる。他の実施形態では、容器キャップ１０４は部分的に、半透明又はシースルー材料で作ることができる。例えば、ウィック構成要素１３４の少なくとも一部分は、容器キャップ１０４の側を通して可視であることができる。これにより、センサ装置１００のユーザ又は操作者は、容器キャップ１０４が容器チャンバ１０２に締め付けられるとき、ウィック先端部１４２からウィック基端部１４０への含有試料１１３の吸い上げを観測し、含有試料１１３の少なくとも幾らかがウィック基端部１４０にある基準電極材料１３２に到達可能なことを保証することができる。幾つかの実施形態では、容器キャップ１０４は部分的に、クリア又は透明なポリマー材料、ガラス、又はそれらの組合せで作ることができる。

【0076】

[0091] 幾つかの実施形態では、容器チャンバ１０２、容器キャップ１０４、又はそれらの組合せは部分的に、不活性ポリマー材料で作ることができる。例えば、容器チャンバ１０２、容器キャップ１０４、又はそれらの組合せは部分的に、ポリオキシメチレン、ポリアミド、ポリエチレン、アクリロニトリルブタジエンスチレン、ポリカーボネート、又はそれらのコポリマー若しくは複合体の少なくとも１つで作ることができる。他の実施形態では、容器チャンバ１０２、容器キャップ１０４、又はそれらの組合せは部分的に、ホウケイ酸ガラス等のガラス材料又はセラミック材料で作ることができる。

【0077】

[0092] 幾つかの実施形態では、能動センサ１０６は、容器チャンバ１０２がポリマー材料で作られる場合、チャンバ側壁１１０の一部分にインサート成形することもできる。例えば、能動センサ１０６は、容器チャンバ１０２が射出成形により形成されている間、チャンバ側壁１１０にインサート成形することができる。

【0078】

[0093] 能動センサ１０６が容器チャンバ１０２のチャンバ側壁１１０の一部分にインサート成形される場合、能動センサ１０６は、チャンバ側壁１１０を作るために使用されるポリマー材料により封入された側部１２２を有することができる。

【0079】

[0094] 例えば、能動センサ１０６は、能動電極層１１８がチャンバキャビティ１１２に面して、窓開口部１１４を囲むチャンバ側壁１１０の少なくとも一部分を通して、チャンバキャビティ１１２内の含有試料１１３を能動電極層１１８と流体的に接触させるようにインサート成形することができる。

【0080】

[0095] 図１Ｄは、能動電極層１１８とは逆の能動センサ１０６の側が、リーダ２００（例えば図２Ａ～図２Ｃ参照）の導電接点又は導電接続部に接触するのに使用することができることも示す。以下のセクションでより詳細に考察するように、能動センサ１０６のこの側は導電層１６０と呼ぶことができる。

【0081】

[0096] 幾つかの実施形態では、導電層１６０は金の層であることができる。他の実施形態では、導電層１６０は、白金、ニッケル、銅、合金、又はそれらの組合せ等の別のタイプの導電性金属で作ることができる。

【0082】

[0097] 図示されていないが、本開示により、窓開口部１１４（例えば、窓開口部１１４の場所については図１Ｂ～図１Ｄ参照）を囲むチャンバ側壁１１０の一部分を焦点溶融（focally melting）（例えば超音波溶接）し、能動センサ１０６をチャンバ側壁１１０の溶融部分にプレスすることにより、能動センサ１０６をチャンバ側壁１１０に固定又は他の方法で結合することができることが企図される。チャンバ側壁１１０の溶融部分が冷めると、能動センサ１０６はチャンバ側壁１１０に固定又は結合される。

【0083】

[0098] 幾つかの実施形態では、能動センサ１０６は実質的に、平坦化又は切り詰められた矩形プリズムとしての形状であることができる。他の実施形態では、能動センサ１０６は実質的に、円盤形又は平坦化若しくは切り詰められた多角形プリズム（例えば平坦化若しくは切り詰められた五角形プリズム若しくは六角形プリズム）としての形状であることができる。

【0084】

[0099] 能動センサ１０６は、実質的に矩形プリズムとしての形状である場合、センサ長寸法、センサ幅寸法、及びセンサ高さ寸法を有することができる。幾つかの実施形態では、センサ長寸法は約１００μｍ～６．０ｍｍであることができ、センサ幅寸法は約１００μｍ～６．０ｍｍであることができ、センサ高さ寸法は約１０μｍ～０．７０ｍｍであることができる。例えば、能動センサ１０６は、実質的に矩形プリズムとしての形状である場合、センサ長寸法約６．０ｍｍ、センサ幅寸法約６．０ｍｍ、及びセンサ高さ寸法約０．６１ｍｍを有することができる。

【0085】

[0100] 幾つかの実施形態では、能動センサ１０６は貴金属で作られた能動電極層１１８を有することができる。例えば、能動電極層１１８は白金、金、又はそれらの組合せ若しくは複合体で作ることができる。

【0086】

[0101] 能動電極層１１８は、接着層を介して導電精基板の一面に接着することができる。導電性基板はステンレス鋼（ＳＳ）等の導電材料で作ることができる。例えば、導電性基板はＳＳ３１６であることができる。他の実施形態では、導電性基板はアルミニウム、銅、又はアルミニウム、銅、若しくはステンレス鋼の任意の組合せ若しくは複合体で作ることができる。

【0087】

[0102] 幾つかの実施形態では、接着層はクロム（Ｃｒ）の薄層であることができる。代替的には、接着層は金、ニッケル、チタン、又はタンタルの薄層であることができる。接着層は、導電性基板と能動電極層１１８との間に配設することができる。

【0088】

[0103] 代替の実施形態では、能動電極層１１８は、接着層なしで導電性基板の一面上に直接配設することができる。

【0089】

[0104] 能動電極層１１８は能動電極層厚約５０ｎｍ～約５００ｎｍ（例えば約４００ｎｍ）を有することができる。接着層は接着層厚約５ｎｍ～約５０ｎｍ（例えば約２０ｎｍ）を有することができる。接着層厚と能動電極層厚との比率は約１：１０～約１：２０であることができる。

【0090】

[0105] 導電性基板は基板層厚を有することができる。基板層厚は約１０μｍ～約０．７０ｍｍ（例えば約０．６１ｍｍ）であることができる。

【0091】

[0106] 他の実施形態では、能動電極層１１８は金属酸化物で作ることができる。例えば、能動電極層１１８は五酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）で作ることができる。他の実施形態では、能動電極層１１８は二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）、酸化アルミニウムＡｌ_２Ｏ_３）、二酸化チタン（ＴｉＯ_２）、二酸化ハフニウム（ＨｆＯ_２）、二酸化イリジウム（ＩｒＯ_２）、二酸化ルテニウム（ＲｕＯ_２）、二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）、又はそれらの組合せ若しくは複合体で作ることができる。これらの実施形態では、導電性基板はステンレス鋼（ＳＳ）等の導電材料で作ることができる。例えば、導電材料はＳＳ３１６であることができる。導電材料は、アルミニウム、銅、又はアルミニウム、銅、若しくはステンレス鋼の任意の組合せ若しくは複合体で作ることもできる。

【0092】

[0107] 堆積層は、特定の検体に向けて特定の所望の感受性又は特異性を達成するように選択することができる。堆積層の表面性質ひいてはそれらの特異性及び感受性を改変するために、自己組織化単分子膜（ＳＡＭ）、抗体、結合抗体断片、結合アプタマー、結合ＤＮＡ、及び血漿処理を用いたバイオ機能化（bio-functionalization）等の他の表面修飾技法を採用することも可能である。

【0093】

[0108] 特定の実施形態では、能動センサ１０６は、プリント回路基板（ＰＣＢ）製造技法の微細化及び効率を利用することができる。例えば、能動センサ１０６は、部分的に能動電極層１１８で覆われた非導電性ＰＣＢ基板で作ることができる。幾つかの実施形態では、非導電性ＰＣＢ基板はポリイミドで作ることができる。他の実施形態では、非導電性ＰＣＢ基板はＦＲ４複合材料等のガラス繊維強化エポキシラミネート材料で作ることができる。特定の実施形態では、ＰＣＢ基板は可撓性ＰＣＢ材料であることができる。

【0094】

[0109] 幾つかの実施形態では、能動電極層１１８は貴金属で作ることができる。例えば、能動電極層１１８は白金、金、又はそれらの組合せ若しくは複合体で作ることができる。白金又は金はＰＣＢ基板上に電着又はスパッター堆積することができる。

【0095】

[0110] 能動電極層１１８は、少なくとも５０ｎｍの能動電極層厚を有することができる。特定の実施形態では、能動電極層１１８は少なくとも４００ｎｍの能動電極層厚を有することができる。能動電極層１１８が白金で作られる場合、能動センサ１０６は、試料のＯＲＰの測定又はモニタリングに使用することができる。

【0096】

[0111] 代替の実施形態では、非導電性ＰＣＢ基板上に堆積した白金層は、白金層をｐＨ感受性層に変えるように、表面修飾技法を用いて修飾することができる。例えば、酸素プラズマ処理を使用して白金層を酸化させ、酸化白金（ＰｔＯ_２）層を作成することができる。そうして形成された酸化白金層は、水素イオンに応答することができ、ｐＨ感受性層として使用することができる。この実施形態では、能動センサ１０６は試料のｐＨの測定又はモニタリングに使用することができる。

【0097】

[0112] ＰＣＢ基板は、能動電極層１１８とは逆の基板の面上に導電接点又は導電層１６０をパターニングすることができる。幾つかの実施形態では、導電層１６０は金の層であることができる。他の実施形態では、導電層１６０は白金、ニッケル、銅、又はそれらの合金若しくは複合体等の別のタイプの導電性金属で作ることができる。

【0098】

[0113] 幾つかの実施形態では、能動電極層１１８は、１つ又は複数の導電性バイアにより導電層１６０に電気的に結合することができる。一実施形態では、導電性バイアは部分的に銅又は銅合金で作ることができる。他の実施形態では、導電性バイアは金等の別のタイプの導電性金属で作ることができる。

【0099】

[0114] 幾つかの実施形態では、各能動センサ１０６は、センサパッケージの中央に位置する少なくとも１つの導電性バイアを有することができる。他の実施形態では、導電性バイアはセンサパッケージの周縁部又は縁部付近に位置することができる。

【0100】

[0115] 導電性バイアは、電気めっき、堆積、又はそれらの組合せにより形成することができる。さらに、標準ＰＣＢエッチングプロセスを使用して、追加のフィーチャ又はパターンをＰＣＢ基板に形成してもよい。

【0101】

[0116] 図２Ａは、センサ装置１００の容器チャンバ１０２内の含有試料１１３の溶液特性（例えばＯＲＰ又はｐＨ）をモニタ又は測定するように構成されたリーダ２００の一実施形態を示す。リーダ２００及びセンサ装置１００は、所望若しくは標的濃度（又は許容可能な誤差マージン内）の細菌の出力試料を準備するシステム３０１（例えば図３参照）の一部であることができる。

【0102】

[0117] リーダ２００は、メインコントローラ２０８（例えば図２Ｂ参照）、信号読み出し制御ユニット２１０（例えば図２Ｂ参照）、熱制御モジュール２１２（例えば図２Ｂ及び図２Ｃ参照）、並びに曝気制御モジュール２１４（例えば図２Ｂ及び図２Ｃ参照）を含むリーダ２００の特定の機能構成要素を収容するように構成されたリーダ筐体２０２を備えることができる。リーダ筐体２０２は、特定の情報をユーザに表示し、ユーザがコマンドを入力し、所望若しくは標的濃度３０８（例えば図３参照）をリーダ２００に入力できるようにするよう構成されたタッチスクリーンディスプレイ２０４を露出させることもできる。例えば、リーダ２００のディスプレイ２０４は、所望若しくは標的濃度（又は許容可能な誤差マージン内）の出力試料が首尾良く準備できた（即ち、含有試料１１３内の細菌が、所望若しくは標的濃度レベルに達したか、又は許容可能な誤差マージン内で所望若しくは標的濃度レベルに達した）旨のメッセージ又はテキスト指示をユーザに表示することができる。また例えば、ディスプレイ２０４は、出力試料が準備されるまでの残り時間量（即ち、含有試料１１３内の細菌が所望若しくは標的濃度３０８に達するか、又は許容可能な誤差マージン内で濃度レベルに達するまでにかかる残り時間量）をユーザに示すカウントダウンタイマを表示することができる。

【0103】

[0118] リーダ２００の蓋２０６又はカバーを開くか、又は持ち上げて、センサ装置１００に適合又はセンサ装置１００を受けるように構成された容器受領空間を露出することができる（容器受領空間は、図２Ｃにおいてセンサ装置１００により占有される空間である）。

【0104】

[0119] 図２Ｂは、見やすいようにリーダ筐体２０２が取り外された状態のリーダ２００の特定の機能構成要素を示す。図２Ｂに示されるように、リーダ２００は熱制御モジュール２１２及び曝気制御モジュール２１４を備えることができる。熱制御モジュール２１２は、試料が充填されたセンサ装置１００をインキュベートするように構成することができる。熱制御モジュール２１２は、加熱ブロック２２０（例えば図２Ｃ参照）を介してセンサ装置１００の少なくとも一部分を加熱することにより、センサ装置１００をインキュベートすることができる。幾つかの実施形態では、加熱ブロック２２０は、能動センサ１０６とは逆の容器チャンバ１０２の側面を加熱することができる。特定の実施形態では、加熱ブロック２２０は容器チャンバ１０２を部分的に囲むか、又は抱いてセンサ装置１００を加熱することができる。

【0105】

[0120] 幾つかの実施形態では、加熱ブロック２２０は部分的にアルミニウムで作ることができる。他の実施形態では、加熱ブロック２２０は部分的に、別のタイプの熱伝導性金属材料で作ることができる。

【0106】

[0121] センサ装置１００は、約３０℃～約４０℃（例えば、約３５℃±２℃）のインキュベーション温度に加熱することができる。センサ装置１００はインキュベーション期間にわたりインキュベートすることができる。インキュベーション期間は１５分から２時間超の範囲であることができる。インキュベーション期間は、ソース試料に懸濁した細菌のタイプに基づいて調整することができる。

【0107】

[0122] 熱制御モジュール２１２は、含有試料１１３の溶液特性（例えばＯＲＰ又はｐＨ）が、含有試料１１３内の細菌が所望若しくは標的濃度に達したこと、又は許容可能な誤差マージン内で所望若しくは標的濃度レベルに達したことを示す閾値量だけ変化する場合、冷却温度に含有試料１１３を冷却するために使用することもできる。他の実施形態では、熱制御モジュール２１２は、経過時間が特定の時間限度又は時間閾値に達した場合、含有試料１１３を冷却温度に冷却するのに使用することができる。幾つかの実施形態では、熱制御モジュール２１２は、センサ装置１００内の含有試料１１３を約４℃～約２５℃の冷却温度に冷却することができる。

【0108】

[0123] 含有試料１１３内の細菌が所望若しくは標的濃度に（又は許容可能な誤差マージン内で）達した場合、センサ装置１００内の含有試料１１３は、更なる下流の試験（例えば、抗生物質感受性試験）に使用可能な状態の出力試料であると見なすことができる。特定の実施形態では、リーダ２００は聴覚構成要素（例えばスピーカ）を備えることができ、聴覚構成要素は聴覚信号を生成し（即ちアラームを鳴らし）、出力試料の準備が完了し、更なる下流の試験に使用可能な状態になったことをユーザ又は研究所の技師に通知することができる。

【0109】

[0124] 幾つかの実施形態では、熱制御モジュール２１２はリーダ２００のメインコントローラ２０８により制御することができる。他の実施形態では、熱制御モジュール２１２は、リーダ２００内の別のコントローラ若しくはモジュールにより又は信号読み出し制御ユニット２１０により制御することができる。

【0110】

[0125] 幾つかの実施形態では、センサ装置１００がインキュベートされる前、栄養液又は刺激液を容器チャンバ１０２に導入することができる。例えば、栄養液は、bacto－トリプトン、酵母エキス、牛肉エキス、カチオン調整ミュラーヒントンブロス（ＣＡＭＨＢ）、デンプン、カゼイン酸加水分解物、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化ナトリウム、ウマ溶血液（ＬＨＢ）を含む血液又は溶血液、ＣＡＭＨＢ－ＬＨＢ混合物、グルコース、又はそれらの組合せを含む溶液であることができる。栄養液は、試料が体液で構成される場合、試料中に存在するイオン又は物質のバッファー効果を相殺するために使用することができる。

【0111】

[0126] 曝気制御モジュール２１４は、ガス１５０（例えば周囲空気、図１Ｄ参照）をチャンバキャビティ１１２内に送り込むことにより、容器チャンバ１０２内の含有試料１１３を曝気するように構成することができる。ガス１５０は、容器チャンバ１０２（図１Ｂ及び図１Ｄも参照）の下部又はベースに沿って画定された曝気口１４６を通して容器チャンバ１０２内に送り込むことができる。

【0112】

[0127] 上述したように、センサ装置１００の容器キャップ１０４（基準センサ１０８の一部として機能する）は、容器キャップ１０４と容器チャンバ１０２のねじとの間に気流経路１５６の一部分を作成できるようにするねじ接続部１５４により容器チャンバ１０２に固定又は結合することができる。ガス１５０（例えば周囲空気）は、第１のガス透過性膜１４８を通って曝気口１４６、そして容器チャンバ１０２に入った後、まず含有試料１１３を曝気し、次いで第２のガス透過性膜１５２及び容器キャップ１０４のねじと容器チャンバ１０２との間に画定された空気ギャップ１５８を通って容器チャンバ１０２から出る。

【0113】

[0128] 図２Ｃは、リーダ２００が、センサ装置１００の下部に接続されて容器チャンバ１０２内の含有試料１１３を曝気することができるガスノズル２２２を備えることができることを示す。ガスノズル２２２は、ガス輸送導管２２４の末端部又は先端部に配設することができる。ガス輸送導管２２４は、ガスノズル２２２を曝気制御モジュール２１４に接続することができる。幾つかの実施形態では、ガス輸送導管２２４の少なくとも一部は、リーダ２００のベース又は下部の周囲に沿って位置してもよく、又は周囲に巻かれてもよい。

【0114】

[0129] 幾つかの実施形態では、曝気制御モジュール２１４は、曝気制御モジュール２１４内に引き込まれた周囲空気を濾過するための１つ又は複数のフィルタ（例えばインラインフィルタ、導管フィルタ、パイプフィルタ、及び／又はホースフィルタ）を備えることができる。追加の実施形態では、ガス輸送導管２２４は、周囲空気がセンサ装置１００及び／又はガスノズル２２２に達する前に、周囲空気を濾過し、周囲空気から微粒子を除去するように構成されたインラインフィルタを備えることができる。

【0115】

[0130] 図２Ｃに示されるように、ガスノズル２２２は、ノズル境界面２２６を介して容器チャンバ１０２の下部において曝気口１４６に接続することができる。幾つかの実施形態では、ノズル境界面２２６はＯリングであることができる。他の実施形態では、ノズル境界面２２６は別のタイプのガスケット又は流体封止境界面であることができる。

【0116】

[0131] 幾つかの実施形態では、ガス１５０は周囲空気（例えば、研究所、臨床設定、又は試験施設内の空気）であることができる。他の実施形態では、ガス１５０は、加圧酸素、二酸化炭素、窒素、及びアルゴンの組合せを含むことができる。試料の曝気は、酸素が豊富な環境を容器チャンバ１０２内に提供することにより、試料内の細菌集団の増殖を加速させることができる。

【0117】

[0132] 含有試料１１３の曝気は、細菌への酸素供給を増加させることにより、センサ装置１００内の含有試料１１３内のそのような細菌の増殖速度を速めることができる。さらに、含有試料１１３の曝気は、容器チャンバ１０２の内壁から細菌を離せるようにし、それにより、バイオフィルムの形成を阻止することもできる。

【0118】

[0133] 曝気はセンサ装置１００内の細菌の増殖速度を速めるために重要であるが、多すぎる曝気又は高流量での含有試料１１３の曝気が、リーダ２００によりモニタされるＯＲＰ信号に対して特定の有害な影響を及ぼし得る用途も発見されている。例えば、含有試料１１３の曝気は、大半の場合、含有試料１１３内の細菌（特に好気性細菌）の増殖速度を速めることができるが、多すぎる曝気はＯＲＰ信号を抑制し、ＯＲＰ測定に誤差を導入する恐れがある。さらに、多すぎる曝気は、ＯＲＰ値の任意の変化（Δ_ＯＲＰ）を、小さすぎて異なる細菌濃度レベルを区別するに当たりいかなる価値もないようにする恐れがある。

【0119】

[0134] さらに、少なすぎる曝気又は低流量での含有試料１１３の曝気は、含有試料１１３を淀ませる恐れがあるとともに、試料準備時間を最適未満即ちより遅くする恐れがある。

【0120】

[0135] したがって、センサ装置１００内の含有試料１１３は、上記欠点を回避する最適範囲内の流量で曝気されるべきである。用途により見出される１つのそのような範囲は、含有試料１１３の７．０マイクロリットル（μＬ）／秒／ミリリットル（ｍＬ）～含有試料１１３の１０．０μＬ／秒／ｍＬの流量である。より具体的には、含有試料１１３は、含有試料１１３の約８．８（±０．９）μＬ／秒／ｍＬの流量で曝気することができる。

【0121】

[0136] 幾つかの実施形態では、含有試料１１３は電動ピストンポンプを使用して曝気することができる。電動ピストンポンプは、リーダ２００内に収容又は含むことができる。特定の実施形態では、電動ピストンポンプはリーダ２００内に完全に収容又は含むことができる。例えば、電動ピストンポンプは曝気制御モジュール２１４内に収容又は含むことができる。

【0122】

[0137] 電動ピストンポンプは、１つ又は複数のステッパモータ及びリードスクリュー駆動装置により作動することができる。電動ピストンポンプは、専用コントローラ、メインコントローラ２０８、又はそれらの組合せにより制御することができる。より具体的な例として、電動ピストンポンプはCavro（登録商標）Pulssarピストンポンプを改変したものであることができる。他の実施形態では、含有試料１１３はシリンジポンプ又は電動シリンジポンプを使用して曝気することができる。

【0123】

[0138] 幾つかの実施形態では、センサ装置１００内の含有試料１１３は曝気サイクルに従って曝気することができる。曝気サイクルは、曝気期間の後に、ガス又は周囲空気が容器チャンバ１０２に送り込まれない非曝気期間を含むことができる。特定の実施形態では、曝気期間は非曝気期間よりも長い期間であることができる。例えば、曝気期間は約７分～約１０分であることができ、非曝気期間は約３秒～約１０秒であることができる。

【0124】

[0139] 本願が直面する１つの技術的問題は、電動ピストンポンプでは多くの場合、ポンプピストンがポンプチャンバ又はバレルの先端部に達すると、ポンプピストンが引き戻されるか又は再びホーム位置に戻る必要があることである。この技術的問題に対処するために、本出願人らにより発見され開発された１つの技術的解決策は、非曝気期間を使用して、ポンプピストンを引き戻すか又は再びホーム位置に戻すことである。

【0125】

[0140] 幾つかの実施形態では、曝気制御モジュール２１４はメインコントローラ２０８（例えば図２Ｂ参照）により制御することができる。他の実施形態では、曝気制御モジュール２１４は、リーダ２００内の別のコントローラ若しくはモジュールにより又は信号読み出し制御ユニット２１０により制御することができる。例えば、容器チャンバ１０２内に送り込まれる又は他の方法で向けられるガス１５０（例えば周囲空気）の量は、リーダ２００により検出される含有試料１１３の溶液特性（例えばＯＲＰ若しくはｐＨ）の変化により又はそのようないかなる変化もないことにより決まる。

【0126】

[0141] 図２Ｃは、センサ装置１００が容器受領空間内に位置しているとき、リーダ２００の基準電極接点２１６は、センサ装置１００の容器キャップ１０４（例えば図１Ｄ参照）に位置する基準電極材料１３２と接触するように置かれるか、又は接触するように移動させることができることも示す。さらに、センサ装置１００が容器受領空間内に位置しているとき、リーダ２００の能動電極接点２１８を能動センサ１０６の導電層１６０（例えば図１Ｃ及び図１Ｄ参照）又は導電接点と接触するように置かれるか、又は接触するように移動させることができる。

【0127】

[0142] 幾つかの実施形態では、基準電極接点２１６及び能動電極接点２１８は、１つ又は複数の導電性ポゴ若しくはバネ付勢ピン、導電性リーフ接点、又はそれらの組合せを含むことができる。より具体的には、導電性ポゴピン又はリーフ接点は銅、ニッケル、ステンレス鋼、又はそれらの合金で作ることができる。

【0128】

[0143] 基準電極接点２１６及び能動電極接点２１８は、信号読み出し制御ユニット２１０に電気的に結合することができる。信号読み出し制御ユニット２１０は、センサ装置１００の能動センサ１０６及び基準センサ１０８から得られた信号を変換し読み取るようにプログラムされた１つ又は複数のプロセッサ、チップセット、又はチップモジュールを含むことができる。例えば、信号読み出し制御ユニット２１０は、能動電極層１１８と基準電極材料１３２との間で測定される電位差に基づいて、センサ装置１００内の含有試料１１３のＯＲＰを特定することができる。

【0129】

[0144] 能動電極層１１８は、含有試料１１３内の酸化した／還元された分子と容易に相互作用する（即ち活性化障壁又は追加のエネルギーを提供する必要がない）ように選ばれる。能動電極層１１８は、いかなるレドックス反応にも参加しないという点で不活性であり（例えば白金又は金の層／材料）、電子のソース及びシンクの両方として機能する（含有試料１１３のレドックス状態に応答して）という点でレドックス感受性又はレドックス活性である。電子移動プロセスが電極の材料又はその酸化状態を変えないため、能動電極層１１８は不活性と見なされる。電子は自発的に含有試料１１３から能動電極層１１８に及び能動電極層１１８から含有試料１１３に移動する。酸化分子の濃度が高い（正のＯＲＰ値）ほど、これらの分子が能動電極層１１８から電子を受け入れる傾向が高いことを暗示し、一方、還元分子の濃度が高い（負のＯＲＰ値）ほど、分子が電子を能動電極層１１８に差し出す傾向が高いことを暗示する。したがって結局、正のＯＲＰ値に繋がる、能動電極層１１８で電子が失われることになるか、又は負のＯＲＰ値に繋がる、能動電極層１１８で電子が過剰になることになる。

【0130】

[0145] 細菌の代謝及び増殖中、異なるレドックス活性種が生成される。即ち、細菌の増殖及び／又は代謝プロセスは、酸化した分子を還元する変換を含む。含有試料１１３内の細菌量が増えるにつれて、還元された分子／化合物の濃度が高くなる。そしてこれは、含有試料１１３のＯＲＰを下げる。

【0131】

[0146] より具体的な例として、含有試料１１３中の以下の表１からの電子供与体量（例えば、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（ＮＡＤＨ）及びフラビンアデニンジヌクレオチド（ＦＡＤＨ_２）等のエネルギーキャリアの量）は、含有試料１１３中の細菌の増殖に起因して変わり得る。

【0132】

【表1】

【0133】

[0147] 基準電極材料１３２は、測定／モニタリングを通して一定の電位を維持し、含有試料１１３で生じているレドックス変化のいずれによっても影響を受けず、又はいずれにも参加しないように選ばれる。

【0134】

[0148] 能動電極層１１８と基準電極材料１３２との間で測定される電位差は、開回路構成で測定される。即ち、電流はシステムを流れず、電位差は、リーダ２００に一体化（例えば信号読み出し制御ユニット２１０に一体化）された非常に高インピーダンスの電圧測定回路又は高インピーダンス電圧計を使用して測定される。

【0135】

[0149] 含有試料１１３のＯＲＰは、いかなるレポーター分子も追加せずに又はいかなるレドックス媒介物質も追加せずに測定される。

【0136】

[0150] 図３は、所望若しくは標的濃度３０８（又は許容可能な誤差マージン内）の細菌３０２の出力試料を準備する方法３００の一実施形態を示す。

【0137】

[0151] 細菌３０２は以下からなる群から選択された属であることができる：アシネトバクター属（Acinetobacter）、アセトバクター属（Acetobacter）、アクチノミセス属（Actinomyces）、アエロコッカス属（Aerococcus）、アエロモナス属（Aeromonas）、アグロバクテリウム属（Agrobacterium）、アナプラズマ属（Anaplasma）、アゾリゾビウム属（Azorhizobium）、アゾトバクター属（Azotobacter）、バチルス属（Bacillus）、バクテリオデス属（Bacteriodes）、バルトネラ属（Bartonella）、ボルデテラ属（Bordetella）、ボレリア属（Borrelia）、ブルセラ属（Brucella）、バークホルデリア属（Burkholderia）、カリマトバクテリウム属（Calymmatobacterium）、カンピロバクター属（Campylobacter）、クラミジア属（Chlamydia）、クラミドフィラ属（Chlamydophila）、シトロバクター属（Citrobacter）、クロストリジウム属（Clostridium）、コリネバクテリウム属（Corynebacterium）、コクシエラ属（Coxiella）、エーリキア属（Ehrlichia）、エンテロバクター属（Enterobacter）、エンテロコッカス属（Enterococcus）、エシェリキア属（Escherichia）、フランシセラ属（Francisella）、フソバクテリウム属（Fusobacterium）、ガードネレラ属（Gardnerella）、ヘモフィルス属（Haemophilus）、ヘリコバクター属（Helicobacter）、クレブシエラ属（Klebsiella）、ラクトバチルス属（Lactobacillus）、レジオネラ属（Legionella）、リステリア属（Listeria）、メタノバクテリウム属（Methanobacterium）、マイクロバクテリウム属（Microbacterium）、マイクロコッカス属（Micrococcus）、モルガネラ属（Morganella）、モラクセラ属（Moraxella）、マイコバクテリウム属（Mycobacterium）、マイコプラズマ属（Mycoplasma）、ナイセリア属（Neisseria）、パンドラエア属（Pandoraea）、パスツレラ属（Pasteurella）、プトストレプトコッカス属（Peptostreptococcus）、ポルフィロモナス属（Porphyromonas）、プレボテラ属（Prevotella）、プロテウス属（Proteus）、プロビデンシア属（Providencia）、シュードモナス属（Pseudomonas）、ラルストニア属（Ralstonia）、ラオウルテラ属（Raoultella）、リゾビウム属（Rhizobium）、リケッチア属（Rickettsia）、ロシャリメア属（Rochalimaea）、ロチア属（Rothia）、サルモネラ属（Salmonella）、セラチア属（Serratia）、シュワネラ属（Shewanella）、シゲラ属（Shigella）、スピリルム属（Spirillum）、ブドウ球菌属（Staphylococcus）、ストレノトロホモナス属（Strenotrophomonas）、連鎖状球菌属（Streptococcus）、ストレプトマイセス属（Streptomyces）、トレポネーマ属（Treponema）、ビブリオ属（Vibrio）、ボルバキア属（Wolbachia）、及びエルシニア属（Yersinia）。

【0138】

[0152] より具体的には、細菌３０２は以下の群からなる種であることができる：アシネトバクター・バウマンニ（Acinetobacter baumannii）、アクチノバチルス種（Actinobacillus spp.）、放線菌（Actinomycetes）、アクチノミセス種（Actinomyces spp.）（限定ではなくアクチノマイセス・イスラエリー（Actinomyces israelii）及びアクチノミセス・ネスルンディ（Actinomyces naeslundii）を含む）、アエロモナス種（Aeromonas spp.）（限定ではなくアエロモナス・ハイドロフィラ（Aeromonas hydrophila）、アエロモナス・ベロニ・ビオバル・ソブリア（Aeromonas veronii biovar sobria）（アエロモナス・ソブリア（Aeromonas sobria））、及びアエロモナス・キャビエ（Aeromonas caviae)を含む）、アナプラズマ・ファゴサイトフィルム（Anaplasma phagocytophilum）、アルカリゲネス・キシロスオキシダンス（Alcaligenes xylosoxidans）、アクチノバチルス・アクチノミセタムコミタンス（Actinobacillus actinomycetemcomitans）、バチルス種（Bacillus spp.）（限定ではなくバチルス・アントラシス（Bacillus anthracis）、バチルス・セレウス（Bacillus cereus）、バチルス・スブチリス（Bacillus subtilis）、バチルス・チューリンゲンシス（Bacillus thuringiensis）、及びバチルス・ステアロサーモフィルス（Bacillus stearothermophilus）を含む）、バクテリオデス種（Bacteroides spp.）（限定ではなくバクテリオデス・フラジリス（Bacteroides fragilis)を含む）、バルトネラ種（Bartonella spp.）（限定ではなくバルトネラ・バシリホルミス（Bartonella bacilliformis）及びバルトネラ・ヘンセラ（Bartonella henselae）を含む）、ビフィドバクテリウム種（Bifidobacterium spp.）、ボルデテラ種（Bordetella spp.）（限定ではなくボルデテラ・パータシス（Bordetella pertussis）、ボルデテラ・パラパータシス（Bordetella parapertussis）、及びボルデテラ・ブロンキセプチカ（Bordetella bronchiseptica）を含む）、ボレリア種（Borrelia spp.）（限定ではなくボレリア・レカレンチス（Borrelia recurrentis）及びボレリア・ブルグドルフェリ（Borrelia burgdorferi）を含む）、ブルセラ種（Brucella spp.）（限定ではなくブルセラ・アボルタス（Brucella abortus）、ブルセラ・カニス（Brucella canis）、ブルセラ・メリンテンシス（Brucella melintensis、及びブルセラ・スイス（Brucella suis)を含む）、バークホルデリア種（Burkholderia spp.）（限定ではなくバークホルデリア・シュードマレイ（Burkholderia pseudomallei）及びバークホルデリア・セパシア（Burkholderia cepacia）を含む）、カンピロバクター種（Campylobacter spp.）（限定ではなくカンピロバクター・ジェジュニ（Campylobacter jejuni）、カンピロバクター・コリ（Campylobacter coli）、カンピロバクター・ラリ（Campylobacter lari）、及びカンピロバクター・フィタス（Campylobacter fetus）を含む）、キャプノサイトファーガ種（Capnocytophaga spp.）、カルジオバクテリウム・ホミニス（Cardiobacterium hominis）、クラミジア・トラコマチス（Chlamydia trachomatis）、クラミドフィラ・ニューモニエ（Chlamydophila pneumoniae）、クラミドフィラ・シタッシ（Chlamydophila psittaci）、シトロバクター種（Citrobacter spp.）、コクシエラ・ブルネッティ（Coxiella burnetii）、コリネバクテリウム種（Corynebacterium spp.）（限定ではなくコリネバクテリウム・ジフテリエ（Corynebacterium diphtheriae）、コリネバクテリウム・ジェイケウム（Corynebacterium jeikeum）、及びコリネバクテリウム（Corynebacterium）を含む）、クロストリジウム種（Clostridium spp.）（限定ではなくクロストリジウム・デフィシレパーフリンジェンス（Clostridium perfringens）、クロストリジウム・ディフィシル（Clostridium difficile）、クロストリジウム・ボツリヌム（Clostridium botulinum）、及びクロストリジウム・テタニ（Clostridium tetani）を含む）、エイケネラ・コローデンス（Eikenella corrodens）、エンテロバクター種（Enterobacter spp.）（限定ではなくエンテロバクター・エロゲネス（Enterobacter aerogenes）、エンテロバクター・アグロメランス（Enterobacter agglomerans）、エンテロバクター・クロアカ（Enterobacter cloacae）、及び日和見性大腸菌（opportunistic Escherichia coli）を含む大腸菌（Escherichia coli）を含み、日和見性大腸菌（opportunistic Escherichia coli）は、限定ではなく毒素原性大腸菌（enterotoxigenic E. coli）、腸管侵入性大腸菌（enteroinvasive E. coli）、腸管病原性大腸菌（enteropathogenic E. coli）、腸管出血性大腸菌（enterohemorrhagic E. coli）、腸管凝集性大腸菌（enteroaggregative E. coli）、及び尿路病原性大腸菌（uropathogenic E. coli）を含む）、エンテロコッカス種（Enterococcus spp.）（限定ではなくエンテロコッカス・フェカリス（Enterococcus faecalis）及びエンテロコッカス・フェシウム（Enterococcus faecium）を含む）、エーリキア種（Ehrlichia spp）（限定ではなくエーリキア・シャフェンシア（Ehrlichia chafeensia）及びエーリキア・カニス（Ehrlichia canis）を含む）、ブタ丹毒菌（Erysipelothrix rhusiopathiae）、ユーバクテリウム種（Eubacterium spp.）、野兎病菌（Francisella tularensis）、フソバクテリウム・ヌクレアタム（Fusobacterium nucleatum）、ガードネレラ・バギナリス（Gardnerella vaginalis）、ゲメラ・モルビロルム（Gemella morbillorum）、ヘモフィルス種（Haemophilus spp.）（限定ではなくヘモフィルス・インフルエンザ（Haemophilus influenzae）、ヘモフィルス・デュクレイ（Haemophilus ducreyi）、ヘモフィルス・エジプチウス（Haemophilus aegyptius）、ヘモフィルス・パラインフルエンザ（Haemophilus parainfluenzae）、ヘモフィルス・ヘモリチカス（Haemophilus haemolyticus）、及びヘモフィルス・パラヘモリティクス（Haemophilus parahaemolyticus）を含む）、ヘリコバクター種（Helicobacter spp.）（限定ではなくヘリコバクター・ピロリ（Helicobacter pylori）、ヘリコバクター・シネディ（Helicobacter cinaedi）、及びヘリコバクター・フェネリアエ（Helicobacter fennelliae）を含む）、キンゲラ・キンギイ（Kingella kingii）、クレブシエラ種（Klebsiella spp.）（限定ではなくクレブシエラ・ニューモニエ（Klebsiella pneumoniae）、クレブシエラ・グラヌロマティス（Klebsiella granulomatis）、及びクレブシエラ・オキシトカ（Klebsiella oxytoca）を含む）、ラクトバチルス種（Lactobacillus spp.）、リステリア・モノサイトゲネス（Listeria monocytogenes）、レプトスピラ・インテロガンス（Leptospira interrogans）、レジオネラ・ニューモフィラ（Legionella pneumophila）、レプトスピラ・インテロガンス（Leptospira interrogans）、ペプトストレプトコッカス種（Peptostreptococcus spp.）、モラクセラ・カタラーリス（Moraxella catarrhalis）、モルガネラ種（Morganella spp.）、モビルンカス種（Mobiluncus spp.）、ミクロコッカス種（Micrococcus spp.）、マイコバクテリウム種（Mycobacterium spp.）（限定ではなくらい菌（Mycobacterium leprae）、結核菌（Mycobacterium tuberculosis）、マイコバクテリウム・イントラセルラーレ（Mycobacterium intracellulare）、マイコバクテリウム・アビウム（Mycobacterium avium）、マイコバクテリウム・ボビス（Mycobacterium bovis）、及びマイコバクテリウム・マリヌム（Mycobacterium marinum）を含む）、マイコプラズマ種（Mycoplasm spp.）（限定ではなく肺炎マイコプラズマ（Mycoplasma pneumoniae）、マイコプラズマ・ホミニス（Mycoplasma hominis）、及びマイコプラズマ・ゲニタリウム（Mycoplasma genitalium）を含む）、ノカルジア種（Nocardia spp.）（限定ではなくノカルジア・アステロイデス（Nocardia asteroides）、ノカルジア・シリアシゲオルジカ（Nocardia cyriacigeorgica）、及びノカルジア・ブラジリエンシス（Nocardia brasiliensis）を含む）、ナイセリア種（Neisseria spp.）（限定ではなく淋菌（Neisseria gonorrhoeae）及び髄膜炎菌（Neisseria meningitidis）を含む）、パスツレラ・マルトシダ（Pasteurella multocida）、プレジオモナス・シゲロイデス（Plesiomonas shigelloides）、プレボテラ種（Prevotella spp.）、ポルフィロモナス種（Porphyromonas spp.）、プレボテラ・メラニノゲニカ（Prevotella melaninogenica）、プロテウス種（Proteus spp.）（限定ではなくプロテウス・ブルガリス（Proteus vulgaris）及びプロテウス・ミラビリス（Proteus mirabilis）を含む）、プロビデンシア種（Providencia spp.）（限定ではなくプロビデンシア・アルカリファシエンス（Providencia alcalifaciens）、プロビデンシア・レットゲリ（Providencia rettgeri）、及びプロビデンシア・スチュアルティイ（Providencia stuartii）を含む）、シュードモナス・エルジノーサ（Pseudomonas aeruginosa）、プロピオニバクテリウム・アクネス（Propionibacterium acnes）、ロドコッカス・エクイ（Rhodococcus equi）、リケッチア種（Rickettsia spp.）（限定ではなくリケッチア・リケッチイ（Rickettsia rickettsii）、リケッチア・アカリ（Rickettsia akari）、及びリケッチア・プロワツェキイ（Rickettsia prowazekii）、オリエンティア・ツツガムシ（Orientia tsutsugamushi）（旧：リケッチア・ツツガムシ（Rickettsia tsutsugamushi））、及びリケッチア・チフィ（Rickettsia typhi）を含む）、ロドコッカス種（Rhodococcus spp.）、ステノトロフォモナス・マルトフィリア（Stenotrophomonas maltophilia）、サルモネラ種（Salmonella spp.）（限定ではなくサルモネラ・エンテリカ（Salmonella enterica）、サルモネラ・チフィ（Salmonella typhi）、サルモネラ・パラチフィ（Salmonella paratyphi）、サルモネラ・エンテリティディス（Salmonella enteritidis）、サルモネラ・コレラスイス（Salmonella cholerasuis）、及びサルモネラ・チフィリウム（Salmonella typhimurium）を含む）、セラチア種（Serratia spp.）（限定ではなくセラチア・マルセサンス（Serratia marcesans）及びセラチア・リクファシエンス（Serratia liquifaciens）を含む）、シゲラ種（Shigella spp.）（限定ではなく志賀赤痢菌（Shigella dysenteriae）、シゲラ・フレックスネリ（Shigella flexneri）、シゲラ・ボイディ（Shigella boydii）、及びシゲラ・ソネイ（Shigella sonnei）を含む）、スタフィロコッカス種（Staphylococcus spp.）（限定ではなく黄色ブドウ球菌（Staphylococcus aureus）、表皮ブドウ球菌（Staphylococcus epidermidis）、スタフィロコッカス・ヘモリチカス（Staphylococcus hemolyticus）、スタフィロコッカス・サプロフィチカス（Staphylococcus saprophyticus）を含む）、連鎖球菌種（Streptococcus spp.）（限定ではなく、肺炎球菌（Streptococcus pneumoniae）（例えばクロラムフェニコール耐性セロタイプ４肺炎球菌（chloramphenicol-resistant serotype 4 Streptococcus pneumoniae）、スペクチノマイシン耐性セロタイプ６Ｂ肺炎球菌（spectinomycin-resistant serotype 6B Streptococcus pneumoniae）、ストレプトマイシン耐性セロタイプ９Ｖ肺炎球菌（streptomycin-resistant serotype 9V Streptococcus pneumoniae）、エリスロマイシン耐性セロタイプ１４肺炎球菌（erythromycin-resistant serotype 14 Streptococcus pneumoniae）、オプトヒン耐性セロタイプ１４肺炎球菌（optochin-resistant serotype 14 Streptococcus pneumoniae）、リファンピシン耐性セロタイプ１８Ｃ肺炎球菌（rifampicin-resistant serotype 18C Streptococcus pneumoniae）、テトラサイクリン耐性セロタイプ１９Ｆ肺炎球菌（tetracycline-resistant serotype 19F Streptococcus pneumoniae）、ペニシリン耐性セロタイプ１９Ｆ肺炎球菌（penicillin-resistant serotype 19F Streptococcus pneumoniae）及びトリメトプリム耐性セロタイプ２３Ｆ肺炎球菌（trimethoprim-resistant serotype 23F Streptococcus p
neumoniae）、クロラムフェニコール耐性セロタイプ４肺炎球菌（chloramphenicol-resistant serotype 4 Streptococcus pneumoniae）、スペクチノマイシン耐性セロタイプ６Ｂ肺炎球菌（spectinomycin-resistant serotype 6B Streptococcus pneumoniae）、ストレプトマイシン耐性セロタイプ９Ｖ肺炎球菌（streptomycin-resistant serotype 9V Streptococcus pneumoniae）、オプトヒン耐性セロタイプ１４肺炎球菌（optochin-resistant serotype 14 Streptococcus pneumoniae）、リファンピシン耐性セロタイプ１８Ｃ肺炎球菌（rifampicin-resistant serotype 18C Streptococcus pneumoniae）、ペニシリン耐性セロタイプ１９Ｆ肺炎球菌（penicillin-resistant serotype 19F Streptococcus pneumoniae）又はトリメトプリム耐性セロタイプ２３Ｆ肺炎球菌（trimethoprim-resistant serotype 23F Streptococcus pneumoniae））、ストレプトコッカス・アガラクチア（Streptococcus agalactiae）、ストレプトコッカス・ミュータンス（Streptococcus mutans）、Ａ群溶血性連鎖球菌(Streptococcus pyogenes, Group A streptococci)、Ｂ群溶血性連鎖球菌（Streptococcus pyogenes, Group B Streptococci）、Ｃ群溶血性連鎖球菌（Streptococcus agalactiae, Group C Streptococci）、ストレプトコッカス・アンギノサス（Streptococcus anginosus）、Ｄ群溶血性連鎖球菌（Streptococcus equismilis, Group D Streptococci）、ストレプトコッカス・ボビス（Streptococcus bovis）、Ｆ群溶血性連鎖球菌（Group F Streptococci）、及びＧ群溶血性連鎖球菌（Streptococcus anginosus, Group G Streptococci）を含む）、スピリルム・ミヌス（Spirillum minus）、ストレプトバチルス・モニリフォルミ（Streptobacillus moniliformi）、トレポネーマ種（Treponema spp.）（限定ではなくトレポネーマ・カラテウム（Treponema carateum）、トレポネーマ・ペテヌエ（Treponema petenue）、トレポネーマ・パリダム（Treponema pallidum）、及びトレポネーマ・エンデミカム（Treponema endemicum）を含む、トロフェリマ・ウィッペリ（Tropheryma whippelii）、ウレアプラズマ・ウレアリチカム（Ureaplasma urealyticum）、ベイロネラ種（Veillonella spp.）、ビブリオ種（Vibrio spp.）（限定ではなくビブリオ・コレラエ（Vibrio cholerae）、ビブリオ・パラヘモリチカス（Vibrio parahemolyticus）、ビブリオ・バルニフィカス（Vibrio vulnificus）、ブリオ・パラヘモリチカス（Vibrio parahaemolyticus）、ビブリオ・バルニフィカス（Vibrio vulnificus）、ビブリオ・アルギノリチカス（Vibrio alginolyticus）、ビブリオ・ミミカス（Vibrio mimicus）、ビブリオ・ホリセ（Vibrio hollisae）、ビブリオ・フルビアリス（Vibrio fluvialis）、ビブリオ・メチニコフィイ（Vibrio metchnikovii）、ビブリオ・ダムセラ（Vibrio damsela）、及びビブリオ・ファーニシイ（Vibrio furnisii）を含む）、ザントモナス・マルトフィリア（Xanthomonas maltophilia）、並びにエルシニア種（Yersinia spp.）（限定ではなくエルシニア・エンテロコリチカ（Yersinia enterocolitica）、エルシニア・ペスチス（Yersinia pestis）、及びエルシニア・シュードツベルクロシス（Yersinia pseudotuberculosis）を含む）。

【0139】

[0153] 方法３００は、細菌３０２が絶対好気性菌又は偏性好気性菌である場合、所望若しくは標的濃度（又は許容可能な誤差マージン内）の細菌３０２の出力試料を準備するために使用することができる。方法３００は、細菌３０２が通性嫌気性菌である場合、所望若しくは標的濃度（又は許容可能な誤差マージン内）の細菌３０２の出力試料を準備するために使用することもできる。方法３００は、細菌３０２がグラム陰性細菌である場合、所望若しくは標的濃度（又は許容可能な誤差マージン内）の細菌３０２の出力試料を準備するために更に使用することができる。

【0140】

[0154] 本出願人らによる１つの意外な発見は、本明細書に開示される方法及びシステムが、絶対好気性菌又は偏性好気性菌と分類されるか、又は見なされる細菌を含むソース試料から所望若しくは標的（又は許容可能な誤差マージン内）の出力試料を準備するために特によく機能することである。例えば、アシネトバクター・バウマンニ（Acinetobacter baumannii）（ＡＢａ）及びシュードモナス・エルジノーサ（Pseudomonas aeruginosa）（ＰＡｅ）等の特定の種の絶対好気性菌又は偏性好気性菌では、本明細書に開示される方法は、曝気を使用しない方法と比較して、そのような絶対好気性菌又は偏性好気性菌で試料準備時間の有意な短縮を示した。

【0141】

[0155] 本出願人らによる別の意外な発見は、本明細書に開示される方法及びシステムが、大腸菌（Escherichia coli）（ＥＣｏ）、セラチア・マルセセンス（Serratia marcescens）（ＳＭａ）、及びプロテウス・ミラビリス（Proteus mirabilis）（ＰＭｉ）等の通性嫌気性菌と分類されるか、又は見なされる細菌を含むソース試料から所望若しくは標的（又は許容可能な誤差マージン内）の出力試料を準備するために特によく機能することである。例えば、特定の種の通性嫌気性菌では、本明細書に開示される方法は、曝気を使用しない方法と比較して、そのような通性嫌気性菌で試料準備時間の有意な短縮を示した。

【0142】

[0156] 本出願人らによる更に別の意外な発見は、本明細書に開示される方法及びシステムが、通性嫌気性菌又は絶対／偏性好気性菌と分類されるか、又は見なされる細菌を含むソース試料から所望若しくは標的（又は許容可能な誤差マージン内）の出力試料を準備するために特によく機能することである。例えば、本出願人らは、本明細書に開示される方法が、以下の種のグラム陰性細菌を含むソース試料から所望若しくは標的又は許容可能な誤差マージン内の出力試料を準備するために特によく機能することを発見した：ＥＣｏ、ＳＭａ、ＰＭｉ、プロテオウス・ブルガリス（Proteous vulgaris）（ＰＶｕ）、ＡＢａ、ＰＡｅ、クレブシエラ・ニューモニエ（Klebsiella pneumoniae）（ＫＰｎ）、エンテロバクター・クロアカ（Enterobacter cloacae）（ＥＣｌ）、クレブシエラ・オキシトカ（Klebsiella oxytoca）（ＫＯｘ）、クレブシエラ・エロゲネス（Klebsiella aerogenes）（ＫＡｅ）、（シトロバクター・ブラキCitrobacter braakii）（ＣＢｒ）、シトロバクター・フロインデイ（Citrobacter freundii）（ＣＦｒ）、及びシトロバクター・コセリ（Citrobacter koseri）（ＣＫｏ）。

【0143】

[0157] 代替の実施形態では、本明細書に開示される方法３００、デバイス、及びシステム３０１は、所望若しくは標的濃度（又は許容可能な誤差マージン内）のカビ又は菌類の出力試料を準備するために使用することもできる。菌類は以下からなる群から選択された属であることができる：カンジダ（Candida）及びクリプトコッカス（cryptococcus）。より具体的には、菌類は以下からなる群から選択される種であることができる：カンジダ属（Candida spp.）（限定ではなく、カンジダ・アルビカンス（Candida albicans）、カンジダ・グラブラタ（Candida glabrata）、カンジダ・トロピカリス（Candida tropicalis）、カンジダ・パラプローシス（Candida parapsilosis）、及びカンジダ・クルセイ（Candida krusei）を含む）、アスペルギルス属（Aspergillus spp.）（限定ではなく、アスペルギルス・フミガートウス（Aspergillus fumigatous）、アスペルギルス・フラバス（Aspergillus flavus）、アスペルギルス・クラバタス（Aspergillus clavatus）を含む）、クリプトコッカオス属（Cryptococcous spp.）（限定ではなく、クリプトコッカス・ネオフォルマンス（Cryptococcus neoformans）、クリプトコッカス・ガッティ（Cryptococcus gattii）、クリプトコッカス・ローレンティ（Cryptococcus laurentii）、及びクリプトコッカス・アルビダス（Cryptococcus albidus）を含む）、フザリウム属（Fusarium spp.）（限定ではなく、フザリウム・オキシスポラム（Fusarium oxysporum）、フザリウム・ソラニ（Fusarium solani）、フザリウム・ベルチシリオイデス（Fusarium verticillioides）、及びフザリウム・プロリフェラタム（Fusarium proliferatum）を含む）、リゾプス・オリーゼ（Rhizopus oryzae）、ペニシリウム・マルネッフェイ（Penicillium marneffei）、コクシジオデス・イミチス（Coccidiodes immitis）、並びにブラストミセス・デルマチチジス（Blastomyces dermatitidis）。

【0144】

[0158] 方法３００は、ステップ３００Ａにおいて、細菌３０２を含むソース試料のアリコートを希釈係数により希釈することを含むことができる。上述したように、ソース試料は患者又は被験者から取得することができる。幾つかの実施形態では、ソース試料はヒトである患者又は被験者から取得することができる。他の実施形態では、ソース試料は、ヒトではない動物の患畜又は被験物から取得することができる。特定の実施形態では、ソース試料は、患者若しくは被験者から収集、抽出、若しくは他の方法で取得された体液又はそこから導出された細菌培養液を含むことができる。体液は血液、尿、血清、血漿、唾液、痰、精液、母乳、関節液、脳脊髄液等の脊髄液、創傷材料、粘液、流体を伴う大便、膣分泌物、滑液、胸水、腹水、心膜液、及び羊水の少なくとも１つであることができる。例えば、ソース試料は、細菌増殖について陽性と試験された患者又は被験者から取得された体液（又はスワブ）から導出された細菌培養液又は再懸濁された細菌培養液であり得る。より具体的には、ソース試料は陽性血液培養液（ＰＢＣ）であることができる。

【0145】

[0159] 図３に示されていない追加の実施形態では、ソース試料はステップ３００Ａ前に濾過することができる。この濾過ステップは、研究所フィルタ、ベンチトップフィルタ、医療フィルタ、マイクロ流体フィルタ、シリンジフィルタ、血液フィルタ、尿フィルタ、又はそれらの組合せを使用してソース試料を濾過し、デブリ、無機材料、及び血液細胞又は上皮細胞を含むより大きな細胞成分を濾過してソース試料から除外することを含むことができる。

【0146】

[0160] ソース試料のアリコートは希釈液３０６を使用して希釈することができる。希釈液３０６は増殖培地（例えば細菌増殖培地）又は増殖誘導剤を含むことができる。幾つかの実施形態では、希釈液３０６は、カチオン調整ミュラーヒントンブロス（ＣＡＭＨＢ）、グルコース補充ミュラーヒントンブロス（ＭＨＧ）、ＣＡＭＨＢ－ＬＨＢ混合物、bacto－トリプトン、トリプシン大豆消化物、酵母エキス、牛肉エキス、デンプン、カゼイン酸加水分解物、カゼイン酸加水分解物、グルコース若しくは他の炭水化物、又はそれらの組合せを含む溶液であることができる。増殖誘導剤は、炭素系誘導剤、窒素系誘導剤、鉱物、微量元素、生物学的増殖因子、又はこれらの任意の組合わせを含むことができる。例えば、増殖誘導剤は、限定ではなく、グルコース若しくはデンプン等の炭水化物、アンモニア、マグネシウム、アミノ酸、カザミノ酸、ビタミン、ペプチド、血液、又はそれらの組合せを含むことができる。例示的な一実施形態では、希釈液３０６は、トリプトン、酵母エキス、塩化ナトリウム、デンプン、水、及びグルコースを含むことができる。

【0147】

[0161] 希釈係数は約１：１から約１：１００又は約１：１から約１：１０００であることができる。幾つかの実施形態では、希釈係数は約１：１０から約１：１００であることができる。より具体的には、希釈係数は約１：１０～約１：５０であることができる。例えば、ソース試料が陽性血液培養液である場合、希釈係数は約１：３０であることができる。より具体的な例として、３０μＬのソース試料を１ｍＬの希釈液３０６中に希釈することができる。

【0148】

[0162] 図３はステップ３００Ａにおいてソース試料の１つのみのアリコートが希釈されていることを示すが、ソース試料の追加のアリコートを同じ希釈比率又は異なる希釈比率で希釈して、追加の希釈試料３０４（例えば、第２の希釈試料、第３の希釈試料、第４の希釈試料等）を生成することができることが本開示により企図される。追加の希釈試料３０４は、内部コントロール又は冗長試料の生成に使用することができる。

【0149】

[0163] 方法３００は、ステップ３００Ｂにおいて、細菌３０２を含む希釈試料３０４のアリコートをセンサ装置１００の容器チャンバ１０２に導入することを含むこともできる。導入される希釈試料３０４の量は、容器チャンバ１０２（例えば図１参照）のチャンバキャビティ１１２の容積に依存することができる。例えば、希釈試料３０４の１ｍＬアリコートをセンサ装置１００の容器チャンバ１０２に導入することができる。

【0150】

[0164] 容器チャンバ１０２内の希釈試料３０４のアリコートは、センサ装置１００の能動センサ１０６及び基準センサ１０８の両方と流体連通することができる。本開示では、容器チャンバ１０２内の希釈試料３０４のアリコートは含有試料１１３と呼ばれる。

【0151】

[0165] 上述したように、能動センサ１０６は、容器チャンバ１０２のチャンバ側壁１１０の少なくとも一部分に結合することができる。能動センサ１０６は、含有試料１１３が容器チャンバ１０２のチャンバキャビティ１１２を充填したとき、含有試料１１３が能動電極材料又は能動電極層１１８と流体的に接触するようにキャビティ１１２に面する能動電極材料又は能動電極層１１８を含むこともできる。

【0152】

[0166] また、上述したように、基準センサ１０８は、容器チャンバ１０２のチャンバキャビティ１１２と流体連通する基準電極材料１３２及びウィック又はウィック構成要素１３４を備えることができる。容器チャンバ１０２が含有試料１１３で充填されると、容器チャンバ１０２内の含有試料１１３の少なくとも幾らかは、ウィック基端部１４０の方向にウィック構成要素１３４の少なくとも一部分により引き上げ、吸収し、又は他の方法で吸い上げることができる。基準電極材料１３２はウィック基端部１４０（例えば図１Ｄ参照）に配設されるため、含有試料１１３は、ウィック構成要素１３４を介して基準電極材料１３２と流体的に接触することができる。

【0153】

[0167] 方法３００は、ステップ３００Ｃにおいて、組み立てられたセンサ装置１００（センサ装置１００は、試料が充填した容器チャンバ１０２に容器キャップ１０４が締め付けられたとき、組み立てられる）をリーダ２００の容器受領空間に配置することを更に含むことができる。例えば、ユーザは、リーダ２００の蓋２０６を持ち上げ、組み立てられたセンサ装置１００をリーダ２００の容器受領空間に挿入することができる。

【0154】

[0168] 上述したように、センサ装置１００が容器受領空間内に位置しているとき、リーダ２００の基準電極接点２１６（例えば図２Ｃ参照）は、センサ装置１００の容器キャップ１０４（例えば図１Ｄ参照）に位置する基準電極材料１３２と電気的に接触することができ、又は電気的に接触するように移動することができる。さらに、センサ装置１００が容器受領空間内に位置しているとき、リーダ２００の能動電極接点２１８は、能動センサ１０６の導電層１６０（例えば図１Ｃ、図１Ｄ、及び図２Ｃ参照）又は導電接点と電気的に接触することができ、又は電気的に接触するように移動することができる。このようにして、能動センサ１０６及び基準センサ１０８は両方とも、リーダ２００に電気的に結合することができる。

【0155】

[0169] 基準電極接点２１６及び能動電極接点２１８は、信号読み出し制御ユニット２１０（例えば図２Ｂ参照）に電気的に結合することができる。信号読み出し制御ユニット２１０は、センサ装置１００の能動センサ１０６及び基準センサ１０８から得られた信号を変換し読み取るようにプログラムされた１つ又は複数のプロセッサ、チップセット、又はチップモジュールを含むことができる。例えば、信号読み出し制御ユニット２１０は、能動電極層１１８と基準電極材料１３２との間で測定される電位差に基づいて、センサ装置１００内の含有試料１１３のＯＲＰを特定することができる。

【0156】

[0170] この時点で、リーダ２００のユーザ（例えば、研究所の技師又は臨床医）は、所望若しくは標的濃度３０８をリーダ２００に入力することができる。例えば、ユーザは特定のタッチ入力をリーダ２００のディスプレイ２０４に適用して、予め設定された細菌濃度レベルを選択し、又は所望若しくは標的濃度３０８を入力することができる。また例えば、ユーザは、リーダ２００に通信可能に結合されたキーボード又は他のタイプの入力デバイスを介して所望若しくは標的濃度３０８を入力することができる。代替的には、ユーザは、リーダ２００に通信可能に結合されたコンピューティングデバイス３１０（例えばタブレット又はラップトップ）に所望若しくは標的濃度３０８を入力することもできる。コンピューティングデバイス３１０は、無線通信プロトコール又は有線接続を介して所望若しくは標的濃度３０８をリーダ２００に送信することができる。

【0157】

[0171] 所望若しくは標的濃度３０８は、抗菌剤又は抗生物質感受性試験（ＡＳＴ）等の下流の試験プロトコールの一環として求められる細菌濃度レベルであることができる。特定の実施形態では、所望若しくは標的濃度３０８は１ｍＬ当たりのコロニー形成単位（ＣＦＵ）として表現又は表示することができる。他の実施形態では、所望若しくは標的濃度３０８はマクファーランド標準に関して表現又は表示することができる（例えば、０．５マクファーランド、１．０マクファーランド、２．０マクファーランド等）。

【0158】

[0172] 幾つかの実施形態では、所望若しくは標的濃度３０８は約１．４×１０^８ＣＦＵ／ｍＬ～１．６×１０^８ＣＦＵ／ｍＬであることができる。例えば、所望若しくは標的濃度３０８は約１．５×１０^８ＣＦＵ／ｍＬであることができる（０．５マクファーランド標準とも呼ばれる）。他の実施形態では、所望若しくは標的濃度３０８は１．６×１０^８ＣＦＵ／ｍＬ超又は１．４×１０^８ＣＦＵ／ｍＬ未満であることができる。

【0159】

[0173] 幾つかの実施形態では、ユーザは、細菌３０２の分類（例えば、属、科、若しくは目）又は細菌３０２の特性に関する特定の情報を入力することもできる。例えば、ユーザは、希釈試料３０４をセンサ装置１００に導入する前、細菌３０２のグラム染色試験を実行することができる。次いで、ユーザは、グラム染色試験に基づいて細菌３０２がグラム陽性であるかそれともグラム陰性であるかをリーダ２００に入力することができる。幾つかの場合、リーダ２００は、ユーザにより提供された細菌３０２の分類又は特性に合わせられた１つ又は複数のルックアップテーブル（ＬＵＴ）を検索することができる。

【0160】

[0174] 方法３００は、ステップ３００Ｄにおいて、含有試料１１３をインキュベートし曝気することを含むこともできる。幾つかの実施形態では、センサ装置１００内の含有試料１１３は、インキュベート及び曝気を同時に受けることができる。他の実施形態では、センサ装置１００内の含有試料１１３は、最初に曝気せずにインキュベーション期間を開始し、又は最初にインキュベートせずに曝気期間を開始することができる。全てのそのような実施形態では、センサ装置１００内の含有試料１１３がインキュベート及び曝気の両方を受ける期間が存在し得る。

【0161】

[0175] センサ装置１００内の含有試料１１３は、インキュベーション温度でインキュベートすることができる。幾つかの実施形態では、インキュベーション温度は約３０℃～約４０℃（例えば約３５℃±２℃）であることができる。他の実施形態では、インキュベーション温度は約２５℃～約３０℃であることができる。上述したように、含有試料１１３を含むセンサ装置１００は、リーダ２００内に収容されている間にインキュベートすることができる。例えば、リーダ２００の熱制御モジュール２１２は、試料が充填されたセンサ装置１００のインキュベーションを制御することができる。リーダ２００は、加熱ブロック２２０（例えば図２Ｃ参照）を介してセンサ装置１００の少なくとも一部分を加熱することによりセンサ装置１００をインキュベートすることができる。幾つかの実施形態では、加熱ブロック２２０は、能動センサ１０６とは逆の容器チャンバ１０２の側方を加熱することができる。特定の実施形態は、加熱ブロック２２０は、容器チャンバ１０２の下部若しくはベースの一部分を加熱することができ、又は容器チャンバ１０２を部分的に囲むか、若しくは抱いてセンサ装置１００を加熱することができる。

【0162】

[0176] センサ装置１００内の含有試料１１３は、曝気流量又はガス分注速度（gas dispense rate）で曝気することができる。曝気流量は、含有試料１１３の７．０マイクロリットル（μＬ）／秒／ミリリットル（ｍＬ）～含有試料１１３の１０．０μＬ／秒／ｍＬであることができる。より具体的には、センサ装置１００内の含有試料１１３は、含有試料１１３の約８．８（±０．９）μＬ／秒／ｍＬの流量で曝気することができる。上述したように、含有試料１１３は電動ピストンポンプを使用して曝気することができる。電動ピストンポンプは、リーダ２００内に収容又は含むことができる。含有試料１１３の曝気は、リーダ２００の曝気制御モジュール２１４により制御することができる。

【0163】

[0177] 幾つかの実施形態では、センサ装置１００内の含有試料１１３は曝気サイクルに従って曝気することができる。曝気サイクルは、曝気期間の後に、ガス又は周囲空気が容器チャンバ１０２（例えば図２Ｂ参照）に送り込まれない非曝気期間を含むことができる。

【0164】

[0178] 特定の実施形態では、曝気期間は非曝気期間よりも長い期間であることができる。例えば、曝気期間は約７分～約１０分であることができ、非曝気期間は約３秒～約１０秒であることができる。より具体的な例として、容器チャンバ１０２内の含有試料１１３は繰り返し、含有試料１１３の約１０．０μＬ／秒／ｍＬの流量又は分注速度で約８分間曝気し、その後に約５秒間の非曝気期間が続くことができる。

【0165】

[0179] 方法３００は、ステップ３００Ｅにおいて、センサ装置１００内の含有試料１１３のＯＲＰ変化をモニタすることを含むこともできる。含有試料１１３のＯＲＰは、センサ装置１００がリーダ２００内に位置決めされ、ユーザが所望若しくは標的濃度３０８を入力するとすぐにモニタ又は測定することができる。含有試料１１３のＯＲＰは、インキュベーション期間及び／又は曝気期間中、モニタ又は測定することができる。

【0166】

[0180] 上述したように、幾つかの実施形態では、リーダ２００の信号読み出し制御ユニット２１０は、センサ装置１００の容器チャンバ１０２内の含有試料１１３のＯＲＰをモニタすることができる。例えば、ＯＲＰモニタリングプロセスの一環として、含有試料１１３のＯＲＰを毎秒当たり複数回サンプリング又は特定することができ、そのようなＯＲＰ値は、経過時間３１３と併せて記録することができる。リーダ２００は、ＯＲＰ増殖曲線３１１として、経過時間３１３の関数としてＯＲＰ変化を表示することができる。より具体的な例として、ＯＲＰ増殖曲線３１１は、リーダ２００のディスプレイ２０４を介して又はリーダ２００に通信可能に結合されたコンピューティングデバイス３１０のディスプレイを介してユーザにレンダリングし表示することができる。含有試料１１３中の細菌量が増える（細菌濃度が上がる）につれて、含有試料１１３中の還元分子／化合物量も増大する。そしてこれにより、含有試料１１３のＯＲＰは下がるか、又はＯＲＰ値はより負になる。

【0167】

[0181] 方法３００は、ステップ３００Ｆにおいて、種非依存ルックアップテーブル（ＬＵＴ）３１２をデータベースから検索することを更に含むことができる。種非依存ＬＵＴ３１２は、ユーザが所望若しくは標的濃度３０８を入力したことに応答して検索されることができる。他の実施形態では、種非依存ＬＵＴ３１２は、含有試料１１３のＯＲＰがリーダ２００によりモニタ開始されると、検索することができる。例えば、リーダ２００の１つ又は複数のプロセッサは、リーダ２００のメモリ又は記憶ユニットから種非依存ＬＵＴ３１２を検索するようにプログラムすることができる。他の実施形態では、リーダ２００の１つ又は複数のプロセッサは、コンピューティングデバイス３１０に記憶されたデータベース又はクラウドのデータベースから種非依存ＬＵＴ３１２を検索するようにプログラムすることができる。

【0168】

[0182] 種非依存ＬＵＴ３１２は、複数の種非依存ＯＲＰ変化量３１４及び種非依存細菌濃度３１６を含むことができる。各種非依存細菌濃度３１６は、種非依存細菌濃度３１６と関連付けられた種非依存ＯＲＰ変化量３１４を有することができる。

【0169】

[0183] 種非依存ＬＵＴ３１２は、複数の種固有ＬＵＴ４０６及び／又は系統固有ＬＵＴ（例えば図４参照）から構築又は生成することができる。例えば、各種非依存ＯＲＰ変化量３１４及び各種非依存細菌濃度３１６はそれぞれ、複数のＬＵＴにわたる、複数のＯＲＰ変化量又は細菌濃度からの平均であることができる。種固有ＬＵＴ４０６及び／又は系統固有ＬＵＴ４０４から種非依存ＬＵＴ３１２を構築又は生成することについて後のセクションでより詳細に考察する。

【0170】

[0184] 方法３００は、ステップ３００Ｇにおいて、所望若しくは標的濃度３０８が種非依存ＬＵＴ３１２に含まれているか否かを判断することを更に含むことができる。例えば、リーダ２００の１つ又は複数のプロセッサは、ユーザから入力した所望若しくは標的濃度３０８を使用して、種非依存ＬＵＴ３１２内の細菌濃度フィールド（即ち種非依存細菌濃度３１６）を照会することができる。所望若しくは標的濃度３０８が種非依存ＬＵＴ３１２に含まれているとリーダ２００の１つ又は複数のプロセッサが判断する場合、リーダ２００の１つ又は複数のプロセッサは、ステップ３００Ｈにおいて、種非依存ＯＲＰ変化量３１４の１つが、所望若しくは標的濃度３０８に等しいか、又は実質的に等しい種非依存細菌濃度３１６の１つと関連付けられたとき、種非依存ＯＲＰ変化量３１４の１つを閾値ＯＲＰ変化量３１８として選択することができる。このようにして、リーダ２００は、閾値ＯＲＰ変化量３１８を設定するために主に種非依存ＬＵＴ３１２に依存する。

【0171】

[0185] しかしながら、所望若しくは標的濃度３０８が種非依存ＬＵＴ３１２に含まれていないとリーダ２００の１つ又は複数のプロセッサが判断する場合、リーダ２００の１つ又は複数のプロセッサは、ステップ３００Ｉにおいて、標的濃度までの時間（ｔ_{ｔａｒｇｅｔ}）３２０を計算することができる。標的濃度までの時間３２０の計算について後のセクションでより詳細に考察する。

【0172】

[0186] 特定の実施形態では、リーダ２００の１つ又は複数のプロセッサは、所望若しくは標的濃度３０８が種非依存ＬＵＴ３１２に含まれている場合であっても、標的濃度までの時間３２０を計算することを選ぶことができる。例えば、リーダ２００の１つ又は複数のプロセッサは、種非依存ＬＵＴ３１２からの閾値ＯＲＰ変化量３１８が高すぎる／大きすぎると見なされ得るか又はエラーを受けやすい可能性がある場合を決める特定のヒューリスティック又は予め設定されたルールに基づいてこの計算を選ぶことができる。この場合、リーダ２００の１つ又は複数のプロセッサは、種非依存ＬＵＴ３１２からの特定のＯＲＰ値（即ち種非依存ＯＲＰ変化量３１４）に依存するのではなく、標的濃度までの時間３２０を計算すると判断することができる。例えば、リーダ２００の１つ又は複数のプロセッサは、ＯＲＰ増殖曲線３１１の挙動のリアルタイム又は準リアルタイム解析（例えば、モニタされているＯＲＰ信号が平らになり始めているか否か）に基づいて、特定のより小さな種非依存ＯＲＰ変化量３１４のほうがより正確であるか又はエラーをより受けにくいと判断することができる。この場合、リーダ２００の１つ又は複数のプロセッサは、種非依存ＬＵＴ３１２からの特定のより小さな種非依存ＯＲＰ変化量３１４がより妥当又はエラーをより受けにくいと判断し、標的濃度までの時間３２０を計算するに当たりそのようなＯＲＰ変化量を使用することができる。

【0173】

[0187] 方法３００は、ステップ３００Ｊにおいて、含有試料１１３中の細菌が所望若しくは標的濃度３０８に達した（又は許容可能な誤差マージン内で所望若しくは標的濃度３０８に達した）と判断することを含むこともできる。例えば、リーダ２００の１つ又は複数のプロセッサは、リーダ２００によりリアルタイム若しくは準リアルタイムでモニタされている含有試料１１３のＯＲＰ変化が閾値ＯＲＰ変化量３１８に達した（若しくはその許容可能な誤差マージン内で閾値ＯＲＰ変化量３１８に達した）（ステップ３００Ｈも参照）場合又は経過時間３１３が、計算された標的濃度までの時間３２０に達した（ステップ３００Ｉも参照）場合、含有試料１１３中の細菌が所望若しくは標的濃度３０８に達した（又は許容可能な誤差マージン内で所望若しくは標的濃度３０８に達した）と判断することができる。

【0174】

[0188] 方法３００は、ステップ３００Ｋにおいて、含有試料１１３中の細菌の濃度が所望若しくは標的濃度３０８に達した（又は許容可能な誤差マージン内で所望若しくは標的濃度３０８に達した）と判断される場合、センサ装置１００内の含有試料１１３を冷却することを更に含むことができる。含有試料１１３は、約４℃～約２５℃の冷却温度に冷却することができる。センサ装置１００はリーダ２００内で冷却することができる。例えば、熱制御モジュール２１２は、含有試料１１３を約４℃～約２５℃に冷却するために使用することもできる。含有試料１１３の冷却は、含有試料１１３内の細菌が増殖し続けないようにするため又は細菌濃度がそれ以上上がらないようにするために必要である。

【0175】

[0189] ステップ３００Ｋは、含有試料１１３中の細菌が所望若しくは標的濃度３０８に達し（又は許容可能な誤差マージン内で所望若しくは標的濃度３０８に達し）、現時点で出力試料が下流の試験に使用可能な状態であることをリーダ２００がユーザに注意喚起することを含むこともできる。例えば、リーダ２００はスピーカを備えることができ、スピーカは、含有試料１１３中の細菌が所望若しくは標的濃度３０８に達した（又は許容可能な誤差マージン内で所望若しくは標的濃度３０８に達した）ことをユーザに通知するために可聴アラートを生成又はアラームを鳴らすことができる。追加の実施形態では、リーダ２００は、ディスプレイ２０４を介して、含有試料１１３中の細菌が所望若しくは標的濃度３０８に達し（又は許容可能な誤差マージン内で所望若しくは標的濃度３０８に達し）、現時点で出力試料が下流の試験に使用可能な状態であることをユーザに通知する視覚的又はグラフィックアラートをレンダリングすることができる。

【0176】

[0190] 図３に示されるように、研究所の技師又は臨床医は方法３００を使用して、含有試料１１３内の細菌の種のいかなる事前知識もなく又は含有試料１１３内の細菌の種を突き止める必要なく、所望若しくは標的濃度３０８（又は許容可能な誤差マージン内）の出力試料を準備することができる。研究所の技師又は臨床医はもはやソース試料又は含有試料１１３に別個の種識別プロトコールを受けさせる必要がないため、これは大幅に、試料準備時間を短縮し又は出力試料の準備に必要な人間の努力量を低減することができる。

【0177】

[0191] 図３に示される方法ステップは、所望の結果を達成するために、示されている特定の順序を必要としない。さらに、所望の結果を達成するために、特定のステップ又はプロセスは省かれてもよく又は並行して行われてもよい。くわえて、図３に示されるデバイス又は装置の代わりに他のデバイス又は装置を使用してもよい。

【0178】

[0192] 図４は、種非依存ＬＵＴ３１２を複数の成分ＬＵＴ４０２から生成することができることを示す。幾つかの実施形態では、種非依存ＬＵＴ３１２は少なくとも３つの成分ＬＵＴ４０２から生成することができる。例えば、種非依存ＬＵＴ３１２は、５～８つの成分ＬＵＴ４０２から生成することができる。他の実施形態では、種非依存ＬＵＴ３１２は９つ以上の成分ＬＵＴ４０２から生成することができる。

【0179】

[0193] 各成分ＬＵＴ４０２は系統固有ＬＵＴ４０４又は種固有ＬＵＴ４０６のいずれかであることができる。種固有ＬＵＴ４０６は、同じ種の細菌を含む複数の系統固有ＬＵＴ４０４から生成することができる。各系統固有ＬＵＴ４０４は、基準細菌試料４０８と同時に測定されたＯＲＰ測定値及び細菌濃度測定値を使用して編纂することができる。

【0180】

[0194] 幾つかの実施形態では、種非依存ＬＵＴ３１２は複数（少なくとも３つ）の系統固有ＬＵＴ４０４から生成することができる。他の実施形態では、種非依存ＬＵＴ３１２は複数（少なくとも３つ）の種固有ＬＵＴ４０６から生成することができる。追加の実施形態では、種非依存ＬＵＴ３１２は、系統固有ＬＵＴ４０４と種固有ＬＵＴ４０６との混合から生成することができる。

【0181】

[0195] 例えば、少なくとも３つの成分ＬＵＴ４０２は、第１のＬＵＴ、第２のＬＵＴ、及び第３のＬＵＴを含むことができる。第１のＬＵＴ、第２のＬＵＴ、及び第３のＬＵＴの各々は系統固有ＬＵＴ４０４又は種固有ＬＵＴ４０６のいずれかであることができる。第１のＬＵＴ、第２のＬＵＴ、及び第３のＬＵＴはそれぞれ、第１の基準細菌試料、第２の基準細菌試料、及び第３の基準細菌試料の行われた又は測定された同時ＯＲＰ及び細菌濃度測定値を使用して生成することができる。第１の基準細菌試料は第１の種の細菌を含むことができ、第２の基準細菌試料は、第１の種と異なる第２の種の細菌を含むことができ、第３の基準細菌試料は、第１の種又は第２の種のいずれとも異なる第３の種の細菌を含むことができる。

【0182】

[0196] 各成分ＬＵＴ４０２は、成分ＬＵＴ ＯＲＰ変化量４１０及び成分ＬＵＴ細菌濃度４１２を含むことができる。幾つかの実施形態では、成分ＯＲＰ変化量４１０は、種非依存ＯＲＰ変化量３１４と同じであることができる。これらの実施形態では、各成分ＯＲＰ変化量４１０と関連付けられた成分ＬＵＴ細菌濃度４１２は、複数の成分ＬＵＴ４０２にわたる平均を計算することができ、それにより、種非依存細菌濃度３１６を取得することができる。

【0183】

[0197] 例えば、図５は、６つの系統固有ＬＵＴ４０４から生成された種非依存ＬＵＴ３１２を示す。より具体的な例として、６つの系統固有ＬＵＴ４０４は、ＥＣｏのＰＳＣ－９１株、ＫＰｎのＰＳＣ－３８株、ＡＢａのＵＣＬＡ－１２６株、ＰＡｅのＰＳＣ－３０株、ＰＶｕのＵＣＬＡ－３２株、及びＳＭａのＣＤＣ－９１株を表すＬＵＴを含むことができる。６つのＬＵＴにわたる系統細菌濃度（又は種々の成分ＬＵＴ細菌濃度４１２）の平均を計算して、種非依存ＬＵＴ３１２の一部として含まれる種非依存細菌濃度３１６の各々を取得する。

【0184】

[0198] 図５に示されていないが、種非依存ＬＵＴ３１２が、複数の種固有ＬＵＴ４０６又は種固有ＬＵＴ４０６と系統固有ＬＵＴ４０４との混合物から生成することもできることが本開示により企図される。例えば、ＳＭａの種固有ＬＵＴ４０６は、ＳＭａのＣＤＣ－２７株、ＳＭａのＣＤＣ－９１株、ＳＭａのＣＤＣ－９９株、ＳＭａのＣＤＣ－１２１株、ＳＭａのＣＤＣ－１２２株、ＳＭａのＣＤＣ－１３０株、又はそれらの組合せを表すＬＵＴを含むＳＭａの複数の系統固有ＬＵＴ４０４から生成することができる。別の例として、スタフィロコッカス・アウレウス（Staphylococcus aureus）（ＳＡｕ）の種固有ＬＵＴ４０６は、ＳＡｕの野生株、ＳＡｕのＣＤＣ－４８３株、ＳＡｕのＣＤＣ－４７５株、ＳＡｕのＡＴＣＣ４３３００株、又はそれらの組合せを含むＬＵＴを含むＳＡｕの複数の系統固有ＬＵＴ４０４から生成することもできる。

【0185】

[0199] 再び図４を参照すると、種非依存ＬＵＴ３１２を生成する方法４００は、少なくとも３つの基準細菌試料４０８を準備することで開始することができる。次いで、少なくとも３つの基準細菌試料４０８を使用して、少なくとも３つの成分ＬＵＴ４０２を準備することができる。

【0186】

[0200] 幾つかの実施形態では、６～８つの基準細菌試料４０８を準備することができる。他の実施形態では９つ以上の基準細菌試料４０８を準備することができる。ＬＵＴ（種固有ＬＵＴ４０６及び種非依存ＬＵＴ３１２のいずれかを含む）の正確性は、より多くの基準細菌試料４０８がそのようなＬＵＴの生成に使用される場合、改善又は強化することができる。

【0187】

[0201] 基準細菌試料４０８は、既知の種及び／又は株の細菌のプレーティングされたコロニーを希釈液３０６等の液体増殖培地中に再懸濁することにより準備することができる。再懸濁した細菌試料のアリコート（例えば１ｍＬ）は次いでセンサ装置１００のインスタンスに導入することができる。図４に示されるように、各基準細菌試料４０８はそれ自体のセンサ装置１００に導入することができる。基準細菌試料４０８は、各試料が同じ初期濃度の細菌を含むように準備することもできる。例えば、各基準細菌試料４０８中の細菌の初期濃度は概ね１×１０^７（１ｅ７）ＣＦＵ／ｍＬ又は５×１０^７（５ｅ７）ＣＦＵ／ｍＬであることができる。

【0188】

[0202] 各基準細菌試料４０８のＯＲＰはリーダ２００によりモニタすることができる。例えば、基準細菌試料４０８を含むセンサ装置１００は、リーダ２００の容器受領空間内に配置することができ、リーダ２００は、ある期間中、基準細菌試料４０８のＯＲＰ変化をモニタするようにプログラムすることができる。このモニタリングと同時に、基準細菌試料４０８の光学密度（Ｏ．Ｄ．）を特定の時間間隔４１４で測定することもできる。例えば、特定の時間間隔４１４は数分毎、例えば１５分毎であることができる。他の実施形態では、特定の時間間隔４１４は５分毎、１０分毎、２０分毎、又は３０分毎であることができる。例えば、基準細菌試料４０８のＯＲＰは１８０分の期間にわたりモニタすることができる。モニタリングと同時に、この基準細菌試料４０８のＯ．Ｄ．は、この１８０分期間中、１５分毎に定期的に測定することができる。

【0189】

[0203] リーダ２００は、含有試料１１３をインキュベートし曝気する仕方と同様に、基準細菌試料４０８をインキュベートし曝気することができる。リーダ２００は、基準細菌試料４０８を約３０℃～約４０℃（例えば、約３５℃±２℃）のインキュベーション温度でインキュベートすることができる。リーダ２００は、基準細菌試料４０８の７．０μＬ／秒／ｍＬ～基準細菌試料４０８の１０．０μＬ／秒／ｍＬで基準細菌試料４０８を曝気することもできる。より具体的には、センサ装置１００内の基準細菌試料４０８は、基準細菌試料４０８の約８．８（±０．９）μＬ／秒／ｍＬの流量で曝気することができる。

【0190】

[0204] 幾つかの実施形態では、センサ装置１００内の基準細菌試料４０８は曝気サイクルに従って曝気することができる。曝気サイクルは、曝気期間の後に、ガス又は周囲空気が容器チャンバ１０２に送り込まれない非曝気期間を含むことができる。特定の実施形態では、曝気期間は非曝気期間よりも長い期間であることができる。例えば、曝気期間は約７分～約１０分であることができ、非曝気期間は約３秒～約１０秒であることができる。より具体的な例として、センサ装置１００の容器チャンバ１０２内の基準細菌試料４０８は繰り返し、基準細菌試料４０８の約１０．０μＬ／秒／ｍＬの流量又は分注速度で約８分間曝気し、その後に約５秒間の非曝気期間が続くことができる。

【0191】

[0205] 幾つかの実施形態では、Ｏ．Ｄ．測定４１７は、分光測定デバイス４１６又はシステム（例えばＵＶ－可視分光測定デバイス）を使用して６００ｎｍの波長で行うことができる（ＯＤ６００測定）。特定の実施形態では、センサ装置１００は、特定の各時間間隔４１４の終わりにリーダ２００から取り外すことができ、基準細菌試料４０８は分光測定デバイス４１６又はシステムに適合した別の容器又は管に移すことができる。他の実施形態では、センサ装置１００は、基準細菌試料４０８がセンサ装置１００の容器チャンバ１０２内にある場合であっても基準細菌試料４０８のＯ．Ｄ．を測定することができるように、特定のタイプの分光測定デバイス４１６又はシステムと共に直接機能するよう設計又は他の方法で構成することができる。

【0192】

[0206] 幾つかの実施形態では、分光測定デバイス４１６又はシステムはコンピューティングデバイスコス３１０に通信可能に結合することができ、コンピューティングデバイス３１０はリーダ２００に通信可能に結合される。コンピューティングデバイス３１０は、Ｏ．Ｄ．測定４１７及びＯＲＰモニタリングの結果を記録し、コンピューティングデバイス３１０のメモリ又はコンピューティングデバイス３１０がアクセス可能なクラウドベースのデータベースに記憶することができる。

【0193】

[0207] 他の実施形態では、分光測定デバイス４１６又はシステムはリーダ２００に通信可能に結合することができ、リーダ２００は、Ｏ．Ｄ．測定４１７の結果をＯＲＰ変化量と共に記憶することができる。

【0194】

[0208] Ｏ．Ｄ．測定４１７は、変換係数を使用して基準試料細菌濃度４１８（ＣＦＵ／ｍＬ単位で表される）に変換することができる。例えば、コンピューティングデバイス３１０の１つ又は複数のプロセッサは、変換係数を使用してＯ．Ｄ．測定４１７の結果を基準試料細菌濃度４１８に変換するようにプログラムすることができる。例えば、Ｏ．Ｄ．測定４１７の結果は、Ｏ．Ｄ．測定４１７の結果を数値変換係数で乗じる（例えば、Ｏ．Ｄ．×（１．７６×１０^９））ことにより、基準試料細菌濃度４１８に変換することができる。変換係数は通常、機器依存であり、機器毎に異なる。

【0195】

[0209] 特定の実施形態では、Ｏ．Ｄ．測定４１７の代わり又は追加として、プレートカウントアッセイ又はフローサイトメトリアッセイを行い、基準試料細菌濃度４１８を特定することができる。

【0196】

[0210] コンピューティングデバイス３１０は次いで、各基準試料細菌濃度４１８（Ｏ．Ｄ．測定４１７から変換された）に基準細菌試料４０８の実測ＯＲＰ変化を関連付けることにより系統固有ＬＵＴ４０４を生成することができる。例えば、各基準試料細菌濃度４１８に、リーダ２００により特定された基準細菌試料４０８の実測ＯＲＰ変化を関連付けることができる。さらに、基準試料細菌濃度４１８は次いで、特定の系統固有ＬＵＴ４０４の成分ＬＵＴ細菌濃度４１２として含めることができ、基準細菌試料４０８のＯＲＰ変化は、この特定の系統固有ＬＵＴ４０４の成分ＬＵＴのＯＲＰ変化量４１０として含めることができる。

【0197】

[0211] 次いで、少なくとも３つの系統固有ＬＵＴ４０４がまとめられるまで、このプロセスをその他の基準細菌試料４０８の各々に対して繰り返すことができる。幾つかの実施形態では、多くの系統固有ＬＵＴ４０４が作成され、次いでそれらを使用して、複数の種固有ＬＵＴ４０６を作成する。そのような種固有ＬＵＴ４０６又は種固有ＬＵＴ４０６と系統固有ＬＵＴ４０４との組合せを使用して、種非依存ＬＵＴ３１２を作成することができる。

【0198】

[0212] 上述したように、ＬＵＴ（種非依存ＬＵＴ３１２、系統固有ＬＵＴ４０４、及び種固有ＬＵＴ４０６のいずれかを含む）は、データベースソフトウェアプログラムの一環として、リーダ２００のメモリ、リーダ２００に通信可能に結合されたコンピューティングデバイス３１０、又はそれらの組合せに記憶することができる。他の実施形態では、ＬＵＴは、データベースソフトウェアプログラムの一環として、ネットワークを経由して計算クラウド又はリーダ２００がアクセス可能なリモートサーバ及び／又はコンピューティングデバイス３１０に記憶することができる。

【0199】

[0213] 幾つかの実施形態では、複数の種非依存ＬＵＴ３１２を準備することができる。これらの実施形態では、種非依存ＬＵＴ３１２は、属、科、目、網、門、界、又はドメインにより編成することができる。さらに、特定の種非依存ＬＵＴ３１２は、グラムタイプ等の微生物特性により若しくは特定のタンパク質若しくは分子を加水分解する能力等の機能的能力により編成することもでき、又は選択若しくは検索することもできる。

【0200】

[0214] 図６Ａ及び図６Ｂは、本明細書に開示される、所望若しくは標的濃度３０８（又は許容可能な誤差マージン内）の出力試料を準備する方法３００及びシステム３０１（センサ装置１００及びリーダ２００）の有効性を評価するために実行した４１回のトライアルランからの結果を示す。全ての出力試料は、所望若しくは標的濃度３０８として１．５×１０^８ＣＦＵ／ｍＬを用いて準備された。図６Ａに示されるように、４１回のトライアルランは、１０の異なる種のグラム陰性細菌を含むソース試料を含んだ。これらの種は、ＰＡｅ、ＡＢａ、ＥＣｏ、ＫＰｎ、ＥＣｌ、ＫＯｘ、ＰＭｉ、ＫＡｅ、ＳＭａ、及びＣＦｒを含んだ。そのようなソース試料内の細菌の種は、方法３００が異なるタイプの細菌に対して等しく良好な性能を有することを保証するように決定された。ソース試料に伴う細菌の種は、方法３００を使用して出力試料を準備する前、識別される必要はないことを当業者は理解されたい。

【0201】

[0215] 出力試料を準備するに当たり、所望若しくは標的濃度３０８（１．５×１０^８ＣＦＵ／ｍＬ）に基づいて、閾値ＯＲＰ変化量３１８（ΔＯＲＰ_{Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ}＝－６０ｍＶ）を図５に示される種非依存ＬＵＴ３１２から選択した。図６Ａの大きい方のグラフは、これらの結果を、種々の細菌種に対してプロットされた最終的な出力試料濃度と共に示している。最終出力試料濃度は、Ｏ．Ｄ．測定及び／又は従来の細菌培養プレーティング法を使用して特定した。図６Ａの小さい方のグラフは、これらの結果の結合箱ひげ図である。

【0202】

[0216] 平均出力試料濃度は１．４３×１０^８（±０．１５ｌｏｇ_１０）ＣＦＵ／ｍＬであった。トライアルランの目標は、出力試料濃度の少なくとも９５％が１．５×１０^８ＣＦＵ／ｍＬという所望若しくは標的濃度３０８の±０．５ｌｏｇ_１０内に入ることであった。

【0203】

[0217] 図６Ｂは、４１個の出力試料濃度の１００％が１．５×１０^８ＣＦＵ／ｍＬという所望若しくは標的濃度３０８の±０．５ｌｏｇ_１０内であり、４１個の出力試料濃度の９５．１％が１．５×１０^８ＣＦＵ／ｍＬの±０．３ｌｏｇ_１０内であり、４１個の出力試料濃度の７８．０％が１．５×１０^８ＣＦＵ／ｍＬの±０．２ｌｏｇ_１０内であったことを示す表である。大半の下流試験プロトコールは、０．５ｌｏｇ_１０の細菌濃度誤差マージンを十分に許容可能な範囲内であると見なすため、これらの４１回のトライアルランから生成された出力試料は全て、更なる下流の試験に使用することが可能である。

【0204】

[0218] これらの結果は、本明細書に開示される方法３００及びシステム３０１（センサ装置１００及びリーダ２００）が、所望若しくは標的濃度３０８の許容可能な誤差マージン内の出力試料を準備することにおいて有効であることを示す。さらに、これらの結果は、本明細書に開示される方法３００及びシステム３０１が、種非依存ＬＵＴ３１２の作成に使用された基準細菌試料４０８に含まれていなかった種の細菌を含むソース試料から、所望若しくは標的濃度３０８の許容可能な誤差マージン内の出力試料を準備することにおいても有効であることができることを示す。即ち、出力試料を作成するために依拠した種非依存ＬＵＴ３１２は真に「種非依存」であり、種非依存ＬＵＴ３１２の作成に使用された種を越えて幅広い適用性を有する。

【0205】

[0219] 以下のセクションで考察するように、本明細書に開示される方法３００及びシステム３０１の有効性の大部分は、本明細書に開示される曝気プロトコールに原因があり得る。

【0206】

[0220] 図７Ａ及び図７Ｂはそれぞれ、大腸菌（Escherichia coli）（ＥＣｏ）及びアシネトバクター・バウマンニ(Acinetobacter baumannii)（ＡＢａ）の細菌増殖速度に対する曝気の効果を示すグラフである。曝気された試料は、含有試料１１３の約８．８μＬ／秒／ｍＬの流量で曝気され、一方、淀んだ試料は曝気されなかった。ＵＶ－可視光学密度測定を経時実行して、そのような試料の増殖挙動を追跡した。

【0207】

[0221] 図７Ａは、ＥＣｏ（通性嫌気性菌）の増殖に対する曝気の効果がわずかであることを示すが、図７Ｂに示されるように、曝気はＡＢａのような偏性好気性菌の増殖に対してはるかに大きな効果を有する。したがって、曝気は、特定のタイプの細菌（即ち偏性又は絶対好気性菌）の増殖を加速させることにより、試料を準備するためにかかる時間、即ち準備時間を短縮するとともに、試料中の細菌のタイプを問わず細菌増殖速度をより均一にするという二重の利点を提供する。

【0208】

[0222] 上述したように、含有試料１１３の多すぎる曝気が、リーダ２００によりモニタされるＯＲＰ信号に対して悪影響を及ぼし得ることも強調されたい。したがって、センサ装置１００内の含有試料１１３は最適範囲内の流量で曝気されるべきである。本出願人らにより発見された１つのそのような範囲は、含有試料１１３の７．０μＬ／秒／ｍＬ～含有試料１１３の１０．０μＬ／秒／ｍＬの流量である。より具体的には、含有試料１１３は、含有試料１１３の約８．８（±０．９）μＬ／秒／ｍＬの流量で曝気することができる。

【0209】

[0223] 幾つかの実施形態では、センサ装置１００内の含有試料１１３は曝気サイクルに従って曝気することができる。曝気サイクルは、曝気期間の後に、ガス又は周囲空気が容器チャンバ１０２に送り込まれない非曝気期間を含むことができる。特定の実施形態では、曝気期間は非曝気期間よりも長い期間であることができる。例えば、曝気期間は約７分～約１０分であることができ、非曝気期間は約３秒～約１０秒であることができる。

【0210】

[0224] 図８Ａは、ここでも、曝気が異なる種の細菌間での増殖速度のばらつきを下げることを示す表である。より具体的には、図８Ａの表は、曝気が種々の種にわたる細菌倍増時間の全体変動係数（ＣＶ）を下げることができることを示す。図８Ａに示される全ての試料は、各試料の約８．８μＬ／秒／ｍＬの曝気流量で曝気された。

【0211】

[0225] 通性嫌気性菌種の細菌（ＥＣｏ、ＳＭａ、及びＰＶｕ）を含む３つの試料の場合、細菌倍増時間の割合変化は１５％から２１％の範囲である。しかしながら、偏性好気性菌種の細菌Ａｂａ及びＰＡｅを含む２つの試料の場合、細菌倍増時間の割合変化はそれぞれ４１％及び８４％とはるかに高い。くわえて、全ての種の細菌の結果を調べる場合、そのような試料が曝気されない（又は淀んだままである）とき、細菌倍増時間のＣＶは１０９％と極めて高い。しかしながら、曝気を用いる場合、細菌倍増時間のＣＶは１２％に低下し、細菌の増殖挙動（細菌倍増時間を通して明らかである）は非常に類似するようになる。これは、ソース試料中の細菌が通性嫌気性菌であるか、それとも偏性好気性菌であるかを問わず、全ての結果が同様の時間枠内で取得されることを保証するため、種非依存方法３００の成功にとって重要である。

【0212】

[0226] 図８Ｂは、曝気を使用して細菌倍増時間の全体ＣＶを低下させることができるため、平均倍増時間（ｔ_{ｄｏｕｂｌｉｎｇ＿ａｖｅｒａｇｅ}）を複数の細菌倍増時間（ｔ_{ｄｏｕｂｌｉｎｇ}）から計算することができることを示す。例えば、平均倍増時間（ｔ_{ｄｏｕｂｌｉｎｇ＿ａｖｅｒａｇｅ}）は、少なくとも３つの細菌倍増時間（ｔ_{ｄｏｕｂｌｉｎｇ}）の平均をとることにより計算することができる。より具体的な例として、図８Ｂの表は、５つの異なる種からの細菌の５つの細菌倍増時間（ｔ_{ｄｏｕｂｌｉｎｇ}）の平均をとることにより、平均倍増時間（ｔ_{ｄｏｕｂｌｉｎｇ＿ａｖｅｒａｇｅ}）を計算することができることを示す。

【0213】

[0227] 各細菌倍増時間（例えば、ＥＣｏ、ＳＭａ、ＰＶｕ、Ａｂａ、ＰＡｅ等）は、種々の基準細菌試料４０８（例えば図４参照）の行われたＯ．Ｄ．測定を使用して計算することができる。上述したように、Ｏ．Ｄ．測定値は、変換係数を使用して細菌濃度（ＣＦＵ／ｍＬ単位）に変換することができる。結果としての細菌濃度の変化は次いで、時間の関数としてプロットすることができ、プロットは以下の式１に提供される等の指数モデルにフィッティングすることができる：

【数3】

【0214】

[0228] 上記式１中、Ｎは変換された細菌濃度であり、ｔは分単位の時間であり、Ａ及びｋはフィッティングパラメータである。細菌倍増時間（ｔ_{ｄｏｕｂｌｉｎｇ}）を特定するために、Ａは細菌の初期濃度（即ちｔ＝０における）に対応し、細菌倍増時間の特定に関連しないため、問題ではない。

【0215】

[0229] 細菌倍増時間（ｔ_{ｄｏｕｂｌｉｎｇ}）とｋとの間の関係は以下の式２に提供される：

【数4】

【0216】

[0230] 上述したように、次いで、複数の細菌倍増時間（ｔ_{ｄｏｕｂｌｉｎｇ}）の平均をとることから平均倍増時間（ｔ_{ｄｏｕｂｌｉｎｇ＿ａｖｅｒａｇｅ}）を計算することができる。平均倍増時間（ｔ_{ｄｏｕｂｌｉｎｇ＿ａｖｅｒａｇｅ}）は、所望若しくは標的濃度３０８が種非依存ＬＵＴ３１２に含まれない場合、標的濃度までの時間（ｔ_{ｔａｒｇｅｔ}）３２０（例えば図３のステップ３００Ｉ参照）を計算するために必要である。例えば、ユーザは３．０×１０^８ＣＦＵ／ｍＬを所望若しくは標的濃度３０８として入力することができ、これは、リーダ２００が依拠する種非依存ＬＵＴ３１２内のいずれの種非依存細菌濃度３１６も越えている（例えば、図５に示される種非依存ＬＵＴ３１２は１．８×１０^８ＣＦＵ／ｍＬまでしか上がらない）。

【0217】

[0231] 上述したように、特定の実施形態では、リーダ２００の１つ又は複数のプロセッサは、所望若しくは標的濃度３０８が種非依存ＬＵＴ３１２に含まれている場合であっても、標的濃度までの時間３２０を計算することを選ぶことができる。例えば、リーダ２００の１つ又は複数のプロセッサは、種非依存ＬＵＴ３１２からの閾値ＯＲＰ変化量３１８が高すぎる／大きすぎると見なされ得るか又はエラーを受けやすい可能性がある場合を決める特定のヒューリスティック又は予め設定されたルールに基づいてこの計算を選ぶことができる。この場合、リーダの１つ又は複数のプロセッサは、種非依存ＬＵＴ３１２からの特定の種非依存ＯＲＰ変化量３１４に依存するのではなく、標的濃度までの時間３２０を計算すると決定することができる。例えば、リーダ２００の１つ又は複数のプロセッサは、ＯＲＰモニタリングで初期に特定された特定のより小さな種非依存ＯＲＰ変化量３１４のほうが、ＯＲＰモニタリングの一環として後に取得されたより大きなＯＲＰ変化量３１４よりも正確又はエラーを受けにくいと判断することができる。リーダ２００の１つ又は複数のプロセッサは、ＯＲＰ増殖曲線３１１の挙動のリアルタイム又は準リアルタイム解析（例えば、モニタされているＯＲＰ信号が平らになり始めているか否か）に基づいてこの判断を行うことができる。この場合、リーダ２００の１つ又は複数のプロセッサは、種非依存ＬＵＴ３１２からの特定のより小さな種非依存ＯＲＰ変化量３１４がより妥当又はエラーをより受けにくいと判断し、標的濃度までの時間３２０を計算するに当たりそのようなＯＲＰ変化量の使用を選ぶことができる。

【0218】

[0232] リーダ２００の１つ又は複数のプロセッサは、以下の式３を使用して標的濃度までの時間（ｔ_{ｔａｒｇｅｔ}）３２０を計算するようにプログラムすることができる：

【数5】

【0219】

[0233] 上記式３中、ｔ_{ｔａｒｇｅｔ}（又は標的濃度までの時間３２０）は、含有試料１１３が所望若しくは標的濃度３０８（Ｎ_{ｔａｒｇｅｔ}）に達するまでに必要な時間量を表し、Ｎ_１は種非依存ＬＵＴに含まれている種非依存細菌濃度であり、ｔ_１は含有試料１１３のＯＲＰが、種非依存ＬＵＴ３１２からのＮ_１と関連付けられた種非依存ＯＲＰ変化量（Δ_ＯＲＰ）だけ変化するために必要な時間量を表し、ｔ_{ｄｏｕｂｌｉｎｇ＿ａｖｅｒａｇｅ}は平均細菌倍増時間である。ｔ_１は、含有試料１１３に対してリーダ２００が行うリアルタイムＯＲＰモニタリングから特定することができる。

【0220】

[0234] 例えば、図９Ａは、約６０分の期間にわたりリーダ２００により測定された含有試料１１３のＯＲＰ変化を示すＯＲＰ増殖曲線である。この特定の含有試料１１３では、ユーザは３．０×１０^８ＣＦＵ／ｍＬを所望若しくは標的濃度３０８として入力し、これは、リーダ２００が依拠する種非依存ＬＵＴ３１２（例えば、図５に示される種非依存ＬＵＴ３１２）内のいずれの種非依存細菌濃度３１６も越えている。所望若しくは標的濃度３０８が種非依存ＬＵＴ３１２に含まれていないとリーダ２００が判断すると、リーダ２００の１つ又は複数のプロセッサは、標的濃度までの時間（ｔ_{ｔａｒｇｅｔ}）３２０を計算することを選ぶことができる。リーダ２００の１つ又は複数のプロセッサは、種非依存ＬＵＴ３１２からの単一対のエントリ（即ち、単一の種非依存細菌濃度３１６及びそれと関連付けられた種非依存ＯＲＰ変化量３１４）及び上記式３を使用して、標的濃度までの時間（ｔ_{ｔａｒｇｅｔ}）３２０を計算するようにプログラムすることができる。

【0221】

[0235] 例えば、図５に示される種非依存ＬＵＴ３１２からＮ_１として１×１０^８ＣＦＵ／ｍＬ（又は１．０Ｅ＋８）を選択することができる。次いで、リーダ２００の１つ又は複数のプロセッサは、含有試料１１３のＯＲＰをリアルタイムでモニタし（図９Ａ参照）、含有試料１１３のＯＲＰが－３０ｍＶ（Ｎ_１と関連付けられた種非依存ＯＲＰ変化量（Δ_ＯＲＰ）、図５参照）だけ変化するために必要な時間量に基づいてｔ_１を決定することができる。図９Ａに示されるように、ｔ_１はリアルタイムＯＲＰモニタリングに基づいて３２分と決定することができる。これらの値を平均倍増時間（ｔ_{ｄｏｕｂｌｉｎｇ＿ａｖｅｒａｇｅ}）２８．４分（図８Ｂ参照）と共に式３に代入すると、標的濃度までの時間（ｔ_{ｔａｒｇｅｔ}）３２０は７６．４分と計算することができる。

【0222】

[0236] この例では、リーダ２００は、所望若しくは標的濃度３０８の出力試料又は所望若しくは標的濃度３０８の許容可能な誤差マージン内の出力試料の準備が完了したことをユーザ（例えば、研究所の技師又は臨床医）にアラートすることができる。

【0223】

[0237] 図９Ｂは、時間の関数として上記含有試料１１３内の細菌濃度変化を示す細菌増殖曲線である。細菌濃度量は、上記含有試料１１３の経時Ｏ．Ｄ．測定値を変換することにより取得することができる。

【0224】

[0238] 図９Ｂに示されるように、７６．４分の時点において、上記含有試料１１３内の細菌濃度は約２．４×１０^８ＣＦＵ／ｍＬである。細菌濃度２．４×１０^８ＣＦＵ／ｍＬ（又は２．４Ｅ＋８）は所望若しくは標的濃度である３×１０^８ＣＦＵ／ｍＬ（又は３．０Ｅ＋８）の０．１ｌｏｇ_１０内であるため、そのような最終細菌濃度は十分に、所望若しくは標的濃度３０８の許容可能な誤差マージン（例えば±０．５ｌｏｇ_１０）内にあると見なされる。

【0225】

[0239] この例は、所望若しくは標的濃度３０８が種非依存ＬＵＴ３１２の一部として含まれる任意の細菌濃度を超える場合、方法３００及びシステム３０１の有用性を示す。しかしながら、上述したように、Ｎ_{ｔａｒｇｅｔ}が種非依存ＬＵＴ３１２の一部として含まれている場合であっても、標的濃度までの時間（ｔ_{ｔａｒｇｅｔ}）３２０を計算することもできる。例えば、Ｎ_{ｔａｒｇｅｔ}がＮ_１よりも大きい（Ｎ_{ｔａｒｇｅｔ}＞Ｎ_１）限り、標的濃度までの時間（ｔ_{ｔａｒｇｅｔ}）３２０は計算することができる。

【0226】

[0240] 実際に、Ｎ_{ｔａｒｇｅｔ}に等しいＮ_１が選択される場合、標的濃度までの時間（ｔ_{ｔａｒｇｅｔ}）３２０は単にｔ_１に等しい。即ち、標的濃度までの時間（ｔ_{ｔａｒｇｅｔ}）３２０は単に、含有試料１１３のＯＲＰが、種非依存ＬＵＴ３１２からのＮ_１と関連付けられた種非依存ＯＲＰ変化量（Δ_ＯＲＰ）だけ変化するために必要な時間である。

【0227】

[0241] 上述した標的濃度までの時間（ｔ_{ｔａｒｇｅｔ}）の計算は、全ての試料（含有試料１１３と、種非依存ＬＵＴ３１２の作成に使用される全ての基準細菌試料４０８とを含む）内の細菌の増殖速度が本明細書に開示される特定の曝気プロトコールを介してより均一になって初めて有効であることを指摘することが重要である。即ち、上述した標的濃度までの時間（ｔ_{ｔａｒｇｅｔ}）の計算は、正確な最終結果に辿り着くに当たり曝気の利点を大幅に利用している。

【0228】

[0242] 幾つかの実施形態について説明した。それにもかかわらず、実施形態の趣旨及び範囲から逸脱せずに、種々の変更及び修正を本開示に行い得ることが当業者には理解されよう。任意の実施形態と共に示されるシステム、デバイス、装置、及び方法の要素は、その特定の実施形態に関して例示的であり、本開示内の他の実施形態で組み合わせて又は他の方法で使用することができる。例えば、図示され又は本開示に記載された任意の方法のステップは、所望の結果を達成するために、図示又は記載の特定の順序又は順番を必要としない。くわえて、所望の結果を達成するために、他のステップ動作を提供してもよく、又はステップ若しくは動作を記載の方法若しくはプロセスからなくす又は省いてもよい。さらに、本開示に記載され又は図示される任意の装置又はシステムの任意の構成要素又は部品は、所望の結果を達成するために、取り外してもよく、なくしてもよく、又は省いてもよい。くわえて、本明細書に図示又は記載のシステム、デバイス、又は装置の特定の構成要素又は部品は、簡潔性及び明確性を目的として省かれている。

【0229】

[0243] したがって、他の実施形態も以下の特許請求の範囲内であり、本明細書及び／又は図面は、限定ではなく例示の意味で見なすことができる。

【0230】

[0244] 本明細書に記載、図示される個々の変形又は実施形態の各々は、他の変形又は実施形態のいずれかの特徴から容易に分離又は結合することができる離散した構成要素及び特徴を有する。特定の状況、材料、物質の組成、プロセス、プロセスの動作又はステップを本発明の目的、趣旨、又は範囲に適合させるために、修正を行うことが可能である。

【0231】

[0245] 本明細書に記載の方法は、論理的に可能な、記載された次章の任意の順序で及び事象の記載された順序で実行し得る。さらに、所望の結果を達成するために、追加のステップ若しくは動作を提供してもよく、又はステップ若しくは動作をなくしてもよい。

【0232】

[0246] さらに、値の範囲が提供される場合、その範囲の上限と下限との間のあらゆる介在値並びにその記載された範囲内の任意の他の記載値及び介在値が本発明内に包含される。また、記載された本発明の変形の任意の選択的な特徴は、独立して、又は本明細書に記載の特徴の任意の１つ若しくは複数と組み合わせて述べられ請求されてよい。例えば、１から５の範囲の記載は、１から３、１から４、２から４、２から５、３から５等の部分範囲、加えて例えば１．５、２．５等のその範囲内の個々の数及びその間の任意の全体的又は部分的な増分を開示したと見なされるべきである。

【0233】

[0247] 本明細書に引用された存在する全ての対象物（例えば公報、特許、特許出願）は、本発明の趣旨と矛盾し得る場合を除き、参照により全体的に本明細書に援用される（矛盾する場合、本明細書の内容が優先される）。引用文献は単に、本願の出願日よりも前に開示されたというだけで提供されている。本明細書のいずれも、本発明が先行発明によりそのような資料に先行する権利を持たないことを認めるものと解釈されるべきではない。

【0234】

[0248] 単数の項目の言及は、同項目が複数存在する可能性を含む。より具体的には、本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用される場合、単数形の「ａ」、「ａｎ」、及び「前記」は、文脈にて別段のことが明記されない限り、複数への言及も含む。特許請求の範囲は任意の選択的な要素を除外するように書かれ得ることに更に留意する。したがって、この記述は、請求項の要素の記載に関連して「だけ」、「のみ」等のような排他的な用語を使用すること又は「否定的な」限定を使用することの前提としての役割を果たすことが意図される。別に定義されない限り、本明細書で使用される全ての技術用語及び科学用語は、本発明が属する分野の当業者により一般に理解される意味と同じ意味を有する。

【0235】

[0249] 「少なくとも１つの」という句の言及は、そのような句が複数の項目又は構成要素（又は項目若しくは構成要素の列記リスト）を修飾する場合、それらの項目又は構成要素のうちの１つ又は複数の任意の組合わせを意味する。例えば、「Ａ、Ｂ、及びＣのうちの少なくとも１つ」は（ｉ）Ａ；（ｉｉ）Ｂ；（ｉｉｉ）Ｃ；（ｉｖ）Ａ、Ｂ、及びＣ；（ｖ）Ａ及びＢ；（ｖｉ）Ｂ及びＣ；又は（ｖｉｉ）Ａ及びＣを意味する。

【0236】

[0250] 本開示の範囲を理解するに当たり、「備える」という用語及びその派生語は、本明細書で使用される場合、述べられた特徴、要素、構成要素、グループ、整数、及び／又はステップの存在を指定するが、その他の述べられていない特徴、要素、構成要素、グループ、整数、及び／又はステップを除外しないオープンエンド形式の用語であることが意図される。上記は「含む」、「有する」という用語及びそれらの派生語等の同様の意味を持つ用語にも当てはまる。また、「部分」、「セクション」、「一部」、「部材」、「要素」、又は「構成要素」という用語は、単数形で使用される場合、１つの部分及び複数の部分という二重の意味を持つことができる。本明細書で使用される場合、「前方、後方、上方、下方、垂直、水平、下、横切って、横、及び縦」という方向用語並びに任意の他の同様の方向用語は、装置若しくは機器の位置又は並進若しくは移動中の装置若しくは機器の方向を指す。

【0237】

[0251] 最後に、本明細書で使用される「実質的に」、「約」、及び「概ね」等の程度の用語は、指定値又は指定値及び最終結果が著しく又は大きく変わらないような指定値からの妥当なずれの量（例えば適宜±０．１％、±１％、±５％、又は±１０％までのずれ）を意味する。例えば、「約１．０ｃｍ」は「１．０ｃｍ」又は「０．９ｃｍと１．１ｃｍとの間」を意味すると解釈することができる。「約」又は「概ね」等の程度の用語は、範囲の一部である数字又は値を参照するように使用される場合、最小及び最大の数又は値の両方を修飾するように使用することができる。

【0238】

[0252] 本開示は記載された特定の形態の範囲に限定されることは意図せず、
本明細書に記載の変形又は実施形態の代替、修正、及び均等物の包含を意図する。さらに、本開示の範囲は、本開示に鑑みて当業者に明らかになり得る他の変形又は実施形態を完全に包含する。

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図1D】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7A】

【図7B】

【図8A】

【図8B】

【図9A】

【図9B】

【手続補正書】

【提出日】2023-09-04

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

所望若しくは標的濃度又は前記所望若しくは標的濃度の許容可能な誤差マージン内の細菌の試料を準備する方法であって、
前記細菌を含む試料のアリコートを試料容器内に導入することであって、前記試料容器内の前記試料の前記アリコートは、基準センサ及び能動センサと流体連通する含有試料である、導入することと、
前記含有試料をインキュベート及び曝気することであって、前記含有試料は、前記含有試料の７．０マイクロリットル（μＬ）／秒／ミリメートル（ｍＬ）～前記含有試料の１０．０μＬ／秒／ｍＬの流量で曝気される、インキュベート及び曝気することと、
前記基準センサ及び前記能動センサに電気的に結合されたリーダを使用して前記含有試料の酸化還元電位（ＯＲＰ）の変化をモニタすることと、
前記含有試料内の前記細菌の濃度が前記所望若しくは標的濃度に又は許容可能な誤差マージン内で前記所望若しくは標的濃度に達したと判断された場合、前記含有試料を冷却することと、
を含む方法。

【請求項2】

データベースから種非依存ルックアップテーブル（ＬＵＴ）を検索することを更に含み、前記種非依存ＬＵＴは、種非依存細菌濃度と関連付けられた種非依存ＯＲＰ変化量を含み、前記種非依存ＬＵＴは、基準細菌試料の各々の７．０μＬ／秒／ｍＬ～前記基準細菌試料の各々の１０．０μＬ／秒／ｍＬの流量でインキュベート及び曝気された複数の前記基準細菌試料を使用して測定されたＯＲＰ変化量及び細菌濃度を含む複数の成分ＬＵＴから生成される、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記種非依存ＯＲＰ変化量の１つが、前記所望若しくは標的濃度に等しい前記種非依存細菌濃度の１つと関連付けられる場合、前記所望若しくは標的濃度に等しい前記種非依存細菌濃度の１つと関連付けられた前記種非依存ＯＲＰ変化量の１つを閾値ＯＲＰ変化量として選択することと、
前記リーダによりモニタされる前記含有試料の前記ＯＲＰの前記変化が前記閾値ＯＲＰ変化量に達した場合、前記含有試料内の前記細菌の前記濃度が前記所望若しくは標的濃度に又は許容可能な誤差マージン内で前記所望若しくは標的濃度に達したと判断することと、
を更に含む請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記種非依存ＬＵＴは、第１のＬＵＴ、第２のＬＵＴ、及び第３のＬＵＴを含む少なくとも３つの成分ＬＵＴから生成され、前記第１のＬＵＴ、前記第２のＬＵＴ、及び前記第３のＬＵＴの各々は種固有ＬＵＴであるか又は系統固有ＬＵＴであり、前記第１のＬＵＴ、前記第２のＬＵＴ、及び前記第３のＬＵＴは、第１の基準細菌試料、第２の基準細菌試料、及び第３の基準細菌試料で行われたＯＲＰ測定値及び細菌濃度測定値をそれぞれ使用して生成され、前記第１の基準細菌試料は第１の種の細菌を含み、前記第２の基準細菌試料は前記第１の種と異なる第２の種の細菌を含み、前記第３の基準細菌試料は、前記第２の種及び前記第１の種と異なる第３の種の細菌を含む、請求項２に記載の方法。

【請求項5】

前記系統固有ＬＵＴの各々は、
ある期間にわたり少なくとも１つの基準細菌試料の前記ＯＲＰの変化をモニタすることと、
前記同じ期間にわたり前記少なくとも１つの基準細菌試料の光学密度（ＯＤ）測定を定期的に行うことと、
変換係数を使用して前記ＯＤ測定の結果を基準試料細菌濃度に変換することと、
前記基準試料細菌濃度を前記少なくとも１つの基準細菌試料の前記ＯＲＰの前記変化と関連付けることと、
を行うことにより生成される、請求項４に記載の方法。

【請求項6】

以下の式：

【数1】

を使用して、前記含有試料が前記所望若しくは標的濃度（Ｎ_{ｔａｒｇｅｔ}）の細菌に達するために必要な時間量を表す標的濃度までの時間（ｔ_{ｔａｒｇｅｔ}）を計算することであって、式中、Ｎ_{ｔａｒｇｅｔ}は前記種非依存ＬＵＴに含まれず、Ｎ_１は前記種非依存ＬＵＴに含まれる種非依存細菌濃度であり、ｔ_１は、前記含有試料の前記ＯＲＰが、前記種非依存ＬＵＴからのＮ_１と関連付けられた種非依存ＯＲＰ変化量（Δ_ＯＲＰ）だけ変化するために必要な時間を表し、ｔ_１は前記含有試料に対して前記リーダにより行われるリアルタイムＯＲＰモニタリングから特定され、ｔ_{ｄｏｕｂｌｉｎｇ＿ａｖｅｒａｇｅ}は平均細菌倍増時間である、計算することと、
経過時間が前記標的濃度までの時間に等しい場合、前記含有試料内の前記細菌の前記濃度が前記所望若しくは標的濃度に又は許容可能な誤差マージン内で前記所望若しくは標的濃度に達したと判断することと、
を更に含む、請求項２に記載の方法。

【請求項7】

以下の式：

【数2】

を使用して、前記含有試料が前記所望若しくは標的濃度（Ｎ_{ｔａｒｇｅｔ}）の細菌に達するために必要な時間量を表す標的濃度までの時間（ｔ_{ｔａｒｇｅｔ}）を計算することであって、式中、Ｎ_{ｔａｒｇｅｔ}及びＮ_１は両方とも前記種非依存ＬＵＴに含まれ、Ｎ_{ｔａｒｇｅｔ}はＮ_１よりも大きく（Ｎ_{ｔａｒｇｅｔ}＞Ｎ_１）、ｔ_１は、前記含有試料の前記ＯＲＰが、前記種非依存ＬＵＴからのＮ_１と関連付けられた種非依存ＯＲＰ変化量（Δ_ＯＲＰ）だけ変化するために必要な時間を表し、ｔ_１は前記含有試料に対して前記リーダにより行われるリアルタイムＯＲＰモニタリングから特定され、ｔ_{ｄｏｕｂｌｉｎｇ＿ａｖｅｒａｇｅ}は平均細菌倍増時間である、計算することと、
経過時間が前記標的濃度までの時間に等しい場合、前記含有試料内の前記細菌の前記濃度が前記所望若しくは標的濃度に又は許容可能な誤差マージン内で前記所望若しくは標的濃度に達したと判断することと、
を更に含む、請求項２に記載の方法。

【請求項8】

前記基準センサは基準電極材料及びウィックを含み、前記基準電極材料及び前記ウィックは、前記試料容器のチャンバキャビティ内の前記含有試料の少なくとも幾らかが前記ウィックにより前記基準電極材料の方向に引き込まれ、前記含有試料が前記基準電極材料と流体的に接触するように、前記含有試料と流体連通し、前記能動センサは前記試料容器のチャンバ側壁の少なくとも一部分に結合され、前記能動センサの能動電極材料は、前記含有試料が前記チャンバキャビティを充填した場合、前記含有試料が前記能動電極材料と流体的に接触するように前記チャンバキャビティに面し、前記含有試料の前記ＯＲＰは、前記基準センサ及び前記能動センサが前記リーダに電気的に結合されている場合、前記能動電極材料と前記基準電極材料との間で測定される電位差に基づいて、前記リーダにより特定される、請求項１に記載の方法。

【請求項9】

前記細菌は、通性嫌気性菌又は偏性好気性菌である、請求項１に記載の方法。

【請求項10】

前記細菌はグラム陰性細菌である、請求項１に記載の方法。

【請求項11】

前記所望若しくは標的濃度の細菌の前記試料は、前記含有試料内の前記細菌の種のいかなる事前知識もなく又は前記含有試料内の前記細菌の種を前に突き止めたことがない状態で準備される、請求項１に記載の方法。

【請求項12】

前記試料は、体液及び体液から導出される細菌培養液の少なくとも一方を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項13】

前記所望若しくは標的濃度は１．４×１０^８ＣＦＵ／ｍＬ～１．６×１０^８ＣＦＵ／ｍＬである、請求項１に記載の方法。

【請求項14】

前記含有試料は、概ね３３℃～３７℃のインキュベーション温度でインキュベートされる、請求項１に記載の方法。

【請求項15】

前記許容可能な誤差マージンは±０．５ｌｏｇ_１０である、請求項１に記載の方法。

【請求項16】

前記細菌を含むソース試料を希釈係数１：１０～１：１００で希釈して、希釈試料を生成することを更に含み、前記試料容器に導入される前記試料の前記アリコートは、前記希釈試料のアリコートである、請求項１に記載の方法。

【請求項17】

前記含有試料は曝気サイクルに従って曝気され、前記曝気サイクルは、曝気期間の後に続く非曝気期間を含み、前記曝気期間は前記非曝気期間よりも長い、請求項１に記載の方法。

【請求項18】

前記曝気期間は約７分～約１０分であり、前記非曝気期間は約３秒～約１０秒である、請求項１７に記載の方法。

【請求項19】

前記含有試料は、電動ピストンポンプを使用して曝気され、前記電動ピストンポンプは前記リーダ内に収容される、請求項１に記載の方法。

【請求項20】

前記含有試料を曝気することは、前記試料容器のベースに沿って画定される開口部を通して周囲空気を前記試料容器内に送り込むことを更に含む、請求項１に記載の方法。

【請求項21】

所望若しくは標的濃度又は前記所望若しくは標的濃度の許容可能な誤差マージン内の細菌の試料を準備するシステムであって、
前記細菌を含む試料のアリコートを保持するように構成された容器チャンバを含むセンサ装置であって、前記容器チャンバ内の前記試料の前記アリコートは、基準センサ及び能動センサと流体連通する含有試料である、センサ装置と、
前記センサ装置を受けるように構成されたリーダであって、前記リーダは、前記センサ装置が前記リーダ内に位置するとき、前記含有試料をインキュベート及び曝気するようにも構成され、前記含有試料は前記含有試料の７．０マイクロリットル（μＬ）／秒／ミリメートル（ｍＬ）～前記含有試料の１０．０μＬ／秒／ｍＬの流量で曝気され、前記リーダの１つ又は複数のプロセッサは、
前記リーダが前記センサ装置の前記基準センサ及び前記能動センサに電気的に結合されているとき、前記含有試料の酸化還元電位（ＯＲＰ）の変化をモニタすることと、
前記含有試料内の前記細菌の濃度が前記所望若しくは標的濃度に又は許容可能な誤差マージン内で前記所望若しくは標的濃度に達したと判断された場合、前記含有試料を冷却することと、
を行うように構成される、リーダと、
を備えるシステム。

【国際調査報告】