JPS58193698A - 微生物細胞の同定方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は細菌の同定そして特に電気−光学的検査を利用
する細菌の同定方法および製造に関する。

疾病の判定および治療から微生物学的研究にわたる範囲
の目的で樵々の細菌を同定するための多数の方法が一発
され且つ現在利用されている。古典的には、ある細菌を
含むと信じられる物質の試料は、まず適当な生育培地上
で培養物を発現させ、その後問題の細菌の存在または不
存在な釉々の試験により判定することにより吟味されて
いる。疾病検出の場合には、この操作は極めて時間がか
かり、生命にかかわるような場合には致命的となりうる
。

最近電気光学の分野においては、偏光された光中におけ
る物質の挙動によりその物質の構造および機能について
更に情報を得んためにある種の基本的研究がなされて〜
する。特にＶ、Ｊ　、Ｍｏｒｒｉａ氏等によるいくつか
の研究では、本質的に非球形の細菌の懸濁液にｔ＃ｈを
適用すると細菌の部分的配向を生じ、これはおそらくは
電場により細菌上に発生された強力な誘導双極子モーメ
ン　・トに帰因するものである旨が述べられている。

更にこれに続いて同氏等は大Ｍ−の水性懸濁液の電気的
偏光性に対するある極の抗生物質の作用を研究し、そし
て光散乱効果の函数としての偏光性の実質的変化が起る
ことを見出した［「ａｏ−ｃＪｌｌｍｉｃａ　ａｔ　Ｂ
ｉｏｐｈｙｓｉｃａ　Ａｃｔａ　Ｊ第３９２巻Ｊ［２８
〜３３４廁（１９７５）参照〕。彼等は抗生物質分子（
その研究ではネオマレシンおよびストレプトマイシン）
が細菌表面上ＫｒＪＩＬ着されそして結果的に細菌の表
面電荷およびその見掛けのｖ５４双極子モーメントを低
下させるのであると理論づけている。

この生麺に関するＶ、Ｊ　１Ｍｏｒｒｉｓ氏叫の更に別
の報文は［Ｍｉｃｒｏｂｉｏａ　、Ｊ　＊　１７巻第１
３３〜９）ｊ（１９７６）および［Ｂｉｏｃｈｉｍｌｃ
ａ　ａｔ　Ｂｉｏｐｈｙｓｉｃａ　ＡｃｔａＪ第４９７
巻第２５３〜９頁（１９７７）にみられる。

一般に、生細胞が液中にありそしてその液が外部電界に
おかれると、細胞はそれら自体電界中に整列することが
知られている。この整列は細胞のａ−面上に′ｖＩＩＬ
荷が非対称的に分布しているために起る。細胞表面上の
電荷の非対称分布は細胞の定まった性質でありうる（そ
の場合、細胞は永久双極子と呼ばれている）し、または
外部電界の存在により細胞の表面上に誘起されるもので
ありうる（この場合には、かかる電荷の分布は誘起双極
子と呼はれている）。この非対称恰はＭｏｒｒｉｓ氏そ
の他により微生物細胞の複屈折を測定する光散乱光学枝
術、すなわち元ビームの二つの等しくない屈折された平
Ｔｈ（ｌｉｔ＋された元ビームへの分離を使用すること
により一定されそしてさらに調査された。しかしなから
、この現象はこれまで生細胞を含む楡々の粒子の間の表
面相互作用の電気的な結果を決定する目的のために研究
手段としてのみ有用性があった。

それ故に、本発明は上記現象な適当か方法しと一体にし
て特定の微生物細胞の挽出および引数のための迅速でそ
して正確なアツセー技術を提供しようとするものである
。

本発明によれば、時間のかかる生育培地の開発をなくし
た微生物細胞な検出し且つｉｔＩ＃１．する方法が開示
されている。この方法はその最も簡単な局面において所
定の微生物細胞を含むとイ８ぜられた特定量の流体試料
な単離し、その流体試料の一部分を微生物細胞の電気的
偏光に対して既知の作用を有している阻害作用試薬と組
み合わせ、得られた流体試料を交流ｔｍの中に置いて存
在しているすべての微生物細胞の整列を惹起し、前記流
体試料にレーザ光線の偏光されたビームを通して複屈折
の範囲を測定し、そして測定された複屈折な阻害作用試
薬を使用しないで調査中の細胞を含む対照（コントロー
ル）により行われた基準測定と比較することを包含して
いる。

一連の試料のｖ４製および測定を比較的に短い時間間隔
、例えば１０分ないし４０分株度以内で行なって調査中
の細胞の充分な同定プロフィルを提供して決定的でそし
て正確な決定を行なうことができるように一連の阻害作
用試薬を使用することができる。本発明の方法に使用さ
れる阻害作用試薬は臨床的に抗生物質として使用されて
いない物質とすることが好ましい。その理由は、調査中
の微生物細胞が時間の経過とともにこれらの物質に耐性
を発現して所定の微生物細胞のための同定プロフィルを
不正確にすることがありうるからである。

本発明の方法は、さらに別の局面にお（・て、調査して
いない試料くず（Ｓａｍｐｌｅ　ｄｅｂｒｉｓ）および
その他の壱機体を除去するために阻害作用試薬の添加前
に流体または試料の＾Ｕ処理を包含することができる。

本発明の方法は本発明の別の実施態様により逐次的に自
動化された形で実施することができる。

このようＫして、平行に隔置された関係にある少くとも
２＠の壁体な４１シ、罰記壁体の各々に隣接して１対の
電極が配置された電池を儒えた自動化された装置もこの
明＃ｌＩＩに開示した。

電極は適当な電圧発生源に接続され、そして該を亀の賛
に詰尋電界を確立することができ°、この誘導電界に微
生物細胞を通すことができる。

レーザ光源および検出装置を備えた光字センサ集成体が
配置されそれによりレーサ元ビームか電極の間の電池を
通過しそして電池から出る際に検出装置と接触するよう
になっている。例えば、平行な導管およびポンプを含む
目動化された微生物試料送出装置が微生物試料を混合し
そして検査のための貫流セルに逐次送り出すことができ
るようになっている。

レーザ元検出装置は観察された複屈折を調査中の特定の
微生物を含む対照試料により得られた基準測定結果と比
較しうる電気信号に変換するために電気信号処理装置に
接続されている。

試薬間、例えば抗体と抗原との間の反応が所望される場
合には、試料導管と電池との間に緩動（ｔｉｍｅ　ｄａ
ｌａｙ）ループを介在させることができる。

かかる調査を行い且つこの方法を自動化された態様で遂
行する能力により所定の微生物細胞の迅速且つ正確な決
定を容易に行うことができる。この方法はイムノアッセ
イ、凝固判定およびおそらくは癌絢胞の検出を含む鴇々
の用途に使用される。

従って、本発明の主な目的は微生物細胞を迅速且つ正確
に検出し且つ計数する方法を提供することである。

本発明の別の目的は調量前に試料の生前培地を発現させ
る必要をなくした前記方法を提供することである。

本発明のさらに別の目的は自動化された態様で実施しう
る前述したような方法を提供することである。

本発明のさらに別の目的は微生物試料の電気−光学的検
出および同定のための装置を提供することである。

本発明のさらに別の目的は微生物試料の自動化された送
出、検ＩＥｊｃｔよび分析を逐次行うことを容易ならし
める前述したような装置を提供することである。

その他の目的および利点は尚業者には添付図面に関する
以下の説明を読めば明らかであろう。

本発明は自動化しやすい迅速且つ正確な微生物＃ｄＩ胞
の検出および計数方法に関する。この方法は会生物細胞
をそれらの個々の複屈折性に基づいて同定するために電
気−光学的検査を使用している。

前述したように、前述し且つこの明細書に参考のために
記載したＶ、Ｊ　１Ｍｏｒｒｉｓ氏その他による研冗は
液中に懸濁したある量の細胞に電界を印加すると、細胞
がそれらの表面上に非対称的に分布した電荷’４１−有
しているために、細胞自体が電界中で配向または整列す
ることを陶鉦している。この電荷の非対称１分布のため
に細胞が双極子のように挙動するようになり、そして大
抵の場合には、この双極子の挙動は永久というよりもむ
しろ誘発されるわけである。従って、電界が除去される
と、細−の細胞か１復してそれらの製列した状態から外
れて移動する。

上述した現象、すなわち誘導された電界中の細菌細胞の
整列ならびに電界か１去された恢のこれらの細胞の緩和
（リラキセーション）の各々を測定することができ、そ
してかかる劇定はこの方法の！Ｉ！施により行うことか
できる。特定的に述べると、誘導Ｉｎ荷を廟する微生物
細胞を含む試料に光臨を向けたときに起る複屈折の蓋は
調査中の細胞の存在の同定か得られる情報を提供する。

緩和の期間、すなわちｔ界の除去後に経過した時間（そ
の間に微生物細胞が非整列配座に戻る）の＃１定により
Ｉｌｌ［ｌ１食中の微生ｒａｍ胞のサイズに関する情報
が得られる。これらの両方のパラメータはこの方法によ
り迅速に且つ逐次調査し且つ決定することができる。

本発明の方法は広義的には特定の微生物細胞を含んでい
る皺がいのある物質の試料を単離することを含んでいる
。この物質は細菌尿症の疑がいかありそして確認のため
の試験を行う必☆がある場合には尿のような体液を包含
している。

試験のために必要な試料物貰の量は変化するが、本発明
の物像は微小室の該物質を使用し且つ懸濁液中に配置す
ることができ、その際１−またはそれ以下の程度の、小
容量である懸濁液の部分が問題の微生物細胞を調査し且
つ開示し５ることである。それ故に、過度の童の試料物
質は１Ｉ１１責中の細胞の同定プロフィルを発現するこ
とが望ましいかもしれない場合に、一連の逐次的なａｉ
ａ＋食のために多数の個々の試料部分を提供することが
できる。この後者の技術はこの方法に使用され、そして
以下説明する。

所定の試料を処理する前に、試料の予備的な処理、例え
ば試料物質が保持している１１向を減少させるかまたは
試料物質中の外来物質の存在により惹き起されることか
ありうる鬼気的干渉をなくすことが必要になるかもしれ
ない。それ故に、試料は適ｍＫふるい分けすることがで
き、そしてかかる処理が必要であることかＩｎすると、
試料中のくずを除去するための懸濁液からのｒ過、遠心
分離およびそれらに類似の操作をうけ且つ試料の電荷を
減少するために適当なその他の処理を５けることができ
、それにより試料が電界中に置かれそして元ビームが試
料に通されるときに正確な読みを得ることかできる。

前述したように試料の調製が完了すると、′Ｉ９ｒ定量
の１種またはそれよりも多種類の阻害作用試薬を添加す
ることができる。阻害作用試薬は一般的には調査中の微
生物細胞に対しである表面相互作用を行い且つ細胞の壁
の電荷密度を変更しうる物質として定義されている。こ
の方法は細胞の内部解剖または生理機能よりもむしろ細
胞の性質のみにより微生物細胞を同定しようとするもの
であることを念頭におくべきである。

このようにして、細胞の壁が異なる試薬と接触するよう
に配置されるときに細胞の壁の外側または表面の電荷が
変化するので、この電荷の変化を定量化することができ
、そして同定の目的のために使用することができる。

一つの観点において、単一の試料部分を準備し且つｌｌ
１ｍ食することができる。その場合には、所定量の個々
の阻害作用試薬が該試料部分に添加されよう。本発明は
また特定の微生物のプロフィルを各々が異なる阻害作用
試薬と組み合わされた一連の対照試料を調製することに
より発現させることができ、それにより調査中の特定の
微生物を明確に規制する複屈折の読みのプロフィルを得
るようにすることを企図している。

このよ５Ｋして、前述したように一連の試料部分を調製
することができ、その後所定量の異なる阻害作用試薬を
それぞれの試料部分に別個に添加することができ、従っ
てＶＳＸ中の試料のために発現された複屈折データのプ
ロフィルを対照試料のために発現されたプロフィルと比
較して調査中の微生物が試料中に存在している場合に正
確な同定を行うことができる。

前述したＭｏｒｒ　ｉｓ氏その他による論文に明示され
ているようＫ、ある抗生物質は１Ｉｄｌ菌と組み合わさ
れてかかる阻害能力を示し、従って複屈折の強さの変化
が顕著であることが判明した。しかしながら、本発明の
方法においては、阻害作用試薬として使用された物質は
調査中の微生物とともに臨床的に使用される抗生物質ま
たはその他の化合物を含まないことが好ましい。その理
由は微生物がこれらの物質に耐性を示し、それにより比
較を通じての最終の同定のために使用された対照プロフ
ィルを変化しそしておそらくは無効にするからである。

この警告を念頭に入れて、使用しうる物９７Ｌ群は植物
レシチン、適当な染料、種々のビタミンおよび／または
薬剤のような物質を包含することができ、そしてかかる
物質はそれらの既知の阻害作用のための各々の場合に調
査中の微生物細胞の如（１’Ｊ　Ｋより選択される。各
々の阻害作用試薬の正確な量は異なっているかもしれな
いけれども微生物細胞の表面電荷の阻害または減少を生
ずるために充分な量であるべきである。これは特定の阻
害作用剤に対する対照試料の予備的な調製および使用す
るために充分満足なプロフィルの発現により立証するこ
とができる。勿論、特定の阻害作用試薬の選択およびそ
れぞれの試料に添加すべきかかる試薬の量は本発明によ
り変更することができ、そしてこの明細書に示した物質
およＯｉは例として挙げたものであってそれらに限定す
べき、ものではない。

試料部分への阻害作用試薬の添加か光子した後、得られ
た試料は交流を印加することＫより電界中に配置される
が、その電界は調査中のいかなる細胞をも整列させるた
めに充分な強さを有している。一般的には、この電界は
１対の平行な隔置された電極により発生させることがで
き、これらの電極の間に試料を配置するかあるいは通過
させる。

このよ５にして、試料は電礁の間に手で配置することか
できる適当なスライダ上またはアンプル中に配置するこ
とができ、あるいは試料部分の自動的な送出および調査
が所望される場合には、中に配置された電極とともに貫
流室を使用することができる。この点については、自動
試料１１１１製および検査装置を略図でしかもブロック
線図による表示により例示した添付図面を参照されたい
。

絵付図面について述べると、この方法を実施゛　　する
ための自動装［１０を示しである。装置１゜は入口１６
と出口１８とを肩する室１４を含む電池１２を備えてい
る。室１４は調査中の所定量の微生物試料を収納するよ
うに全般的に互いに平行に配置され且つ隔置された関係
にある１対の壁体２０および２２を備えている。

１対の電極２４および２６″がそれぞれの壁体２０およ
び２２に＊接して配置され、そして同様に互いに隔置さ
れている。電極２４および２６は図示していない電圧源
から電流を受は入れ且つそれらの間に誘導を界を抛立す
るようになっており、その電界は電池１２の中に飲かれ
た試料に印加される。このようにして、試料の中の調査
中の微生物細胞はそれらの偏光性の函数として印加され
た電界に対してｔ気的に整列するように移動せしめられ
る。

電極２４および２６０間に印加された電界はその強さを
変更することができ、また識別し５る細胞の配向が得ら
れるように充分に高いＪＩ！ｄ波数を有する交流電界で
あることが好ましい。例えば、横置および同定の目的の
ために充分な細胞の配向を得るために、５０　Ｈｚまた
はそれよりも大きい程良の高周波′ｄＬ流の／々ルスが
使用されてきた。印加電流は本発明の範囲内で７００Ｈ
ｚまたはそれよりも大きい値に到達することかあり、そ
してこの点に関して特定の最大値または厭小値に依存す
ることはここでは考慮されていない。

再び添付図面について述べると、装置ｉｏは略図で示し
且つレーザ光ビームを電池１２ｖ通しそして電極２４お
よび２６の間に通すように配置されたレーザ光源２８を
備えた光学センサ集成体を含んでいる。レーザ光検出器
５０が例示したよｊＫｊｔ源２８に整列して配置され電
池１２から出た光を受は入れるようになっている。

それに加えて、偏光器６２が光源２８と電池１２との間
に設けられ、それにより投射されたレーザ光を試料通過
中に必要に応じて偏光させるようになっている。また、
入射元を閉塞してそれにより検出器３０により受は入れ
られる元を光源２８により投射された光に限定する目的
のために、検光子（アナライザ）６４が電池１２と検出
器３０との間に配置されている。

装置１０は図示のとおりに自動操作可能であり、そして
微生物試料を入口１６に逐次搬送するために電池１２と
流体密に適合する自製試料送出装置を使用することがで
きる。特に、試料送出装置は微生物試料をそれらの検査
前に収納する目的のために少くとも１個の試料溜め６６
を備えることができる。例示した図では、カル−セルコ
ンベヤ３８および３８′を備えた被数個の試料溜め３６
および６６′を示してあり、各々のコンベヤ３８．３８
’は複数個のそれぞれの分配器４０および４０′を担持
している。添付図面に例示した図では、カル−セル（ｃ
ａｒｏｕｓｅｌ　）　３８は微生物試料を収納した分配
器４０を担持することができ、一方力ルーセル６８′は
比較しうる阻害作用試薬を有する分配器４０′を担持し
ている。

以下記載する装置により試料を電池１２に導入する前に
相当する試薬と逐次混合させることができ、従って細胞
と阻害作用試薬との反応か電気−光学的な検査直前に起
りうるようになっている。

試料送出装置はまた少くとも１個の２次導管、そして好
ましくはそれぞれの溜め５６および３６′から人口１６
まで延びるようになった複数個の２次導管４２および４
２′を備えている。２次導管４２および４２′は、一実
施態様においては、逐次往復動させて分配器４０および
４０′と流体密に組み合わせて特定の試薬および試料を
この明細書に記載したように取り出し且つ混合すること
ができるようになっている。

試料送出装置は溜め６６．５６’中に収納されたそれぞ
れの流体を２次導管４２．４２’に移送し、その後、室
１４に移送する目的のために２次導管４２および４２′
に対応して流体密に組み合わされた１個またはそれより
も多数の流体ポンプ４４および４４′を備えている。

図面に例示した盤式の装置が準備された場合には、複数
個の導管４２および４２′が溜め３８および３８′と入
口１６との間に配置された結合位置または流体接続部４
６まで配置される。例えば、試料およびそれらのそれぞ
れの阻害作用試薬が個々のカル−セル６６および６６′
の中に配置され【いる場合には、導管４２および４２′
が個々の流体を流体接続部４６に搬送し、その位置で導
管４２．４２’が合体し、従ってそれぞれの流体が混合
される。混合された流体は次いで１次導管４８を通して
流れて入口１６に到達する。

例えば電池１２への試料の送出しを遅らせることが所望
される場合には、例示した緩動ループのような適当な緩
動装置５０を人口１６に至る通路の中間の１次導管４８
に沿って配置することができる。この榊成は調査中の試
料が抗原および抗体の混合物を含んでいる場合には緩動
装置５０が抗原と抗体との反応を惹き起しそして電池１
２に入る前にその反応を完了させるので価値がある。

緩動装置５０は添付図面に略図で示した一連のループで
あってもよいしあるいは試料流体が電池１２への移送前
に保持される図示していない保持ステーションを備えて
いてもよい。この要素の正確な偽造は変失することがで
き、そして本発明は特定の構造または操作方法に限定さ
れていない。

再び添付図面について述べると、装置１０はまたレーザ
光検出器３０に接続された電気信号処理装置を備えてい
る。この電気信号処理装置は各々の像生物試料により生
じた截屈折の変化を分析および対照試験の結果との比較
のための定量データの電気信号に変換する。検出器から
の信号はブロック−図で示したように適当な信号プロセ
ッサに送り、そして例えば適当なディジタル信号に変換
することができる。このイ＝号は次いで例えば人ってく
る信号を確認し且つ対照試験結果を表わす記憶された信
号とを相関させる比較回路を有するコンピュータに送る
ことかで営る。そのとき、この比較はディジタル表示装
置により直ちに同定することができ、そして、以下に述
べるように、所定の試料のｌｊｆおよび測定全体を数ミ
リ秒以内で実施することができる。勿論、測定の範囲、
特定の調査の性質および試験中の試料の数は試験時間に
相応した変化を惹起す・る。

前述した装置は一般的には同定され且つ説明した１次喪
素を備えているが、これらの被素の構造および操作のあ
る程度の変史を本発明の範囲内で実施することができる
。従って、前記開示内容は上述した正確な構造に限定さ
れるように意図されていないが、前述した構造１ｋｇを
広く包含した装置を例示し且つ本発明の範囲内で同等の
構造による置換を含む変更を実施しうるものと考慮すべ
きである。

貴び、添付図面について述べると、阻害作用試薬がその
後の混合のために別個の容器中に配置されている場合に
は、試料を前述したように個々の分配器４０および４０
’の中に配置することができる。２次導管４２および４
２′は分配器４０および４０′にそれぞれ浸漬するかま
たは流体接触させることができる。そのとき、ポンプ４
４および４４′はそれぞれの流体を吸い上げる操作を開
始することができる。ポンプ４４および４４′はステッ
プモータのように作動してそれＫｊり所定量の流体が規
制された増分毎に移送さｈ且ろ個々の試料が隣接した調
製された試料Ｋ）よる汚染が最小になるように調査のた
めに到達するようＫなっている。

それぞれの試料は２次導管４２および４２′を通して移
動し且つ前述したように流体＆、ａ部４６において混合
される。混合後、例えば微生物試料およびそれに＠幽し
た阻害作用試薬の場合には、得られた混合した流体は１
次導管４８を通して流動し、そして過蟲な場合には緩動
装置５゜を通して流動させることができる。

混合された試料はその後１次導管４８を通り、そして入
口１６を経て電池１２に送入される。

電池１２への試料の送入が完了したときに、図示してい
ない電圧源が付勢され、そして電極２４および２６０間
に電界が確立される。このＩＩＩＬ界は前述したように
１＃量中の試料の性質の如何により変更することができ
且つ一般的には認識できる細胞の配向を達成するために
充分に高い周波数に投定される。電界は細胞の整列を達
成するために充分な時ｌｉ＆にわたって維持することが
できる。電界が維持される時間の長さは、関連した細胞
のサイズおよび電気的特性の如何により変更することが
でき、また本発明は特定の時間範囲に限定されるもので
はない。例えば抗体／抗原の反応が調査される場合には
、調査をレート方式（ｒａｔｅ　ｍ＠ｔｈｏｄ）として
進めて抗体および抗原が反応して複合体を形成するとき
に起る複屈折の変化を観察できるようＫするためにこの
時限を延長しなければならない。

同ＩＩＫ、細胞のサイズを同定すべき場合には、電界を
除去するとともに複屈折の範囲の観察を続けて電界によ
る整列状態からの細胞要素の緩和または回復が起りそし
て完了する時限を決定する。この測定は前述したように
電界の単なる除去または休止により微生物細胞の同定に
引続いて順次実施することができる。

微生物細胞の同定はレーザ光源２８が電極２４および２
６の間に配置された試料に向けられたときに起る。前述
したように、例えば試料部分の容積が１−またはそれ以
下の程度に小さく、そしてレーザ党ビームの幅が１箇で
あり且つその通過距離が１００ｍである場合ｋ、有効ａ
ｈ折を測定することができる。

特定の試料の１ｍ屈折の実際の御ｊ定はもしも細菌また
は微生物の細胞を含む試料が？ｋＪ８波電流のパルスを
受けるならば細論または細胞が電界内で配向するという
観察に基づいて予言される。

もしもパルスの長さが充分であれは、配向の子嚢が得ら
れそして配向の順序の限定された度合が得られることが
決定された。希釈懸濁液が例えばｒｍａ振＃＆Ｅを有す
る充分に高い周波数の電界を受ける場合には、得られた
散乱した強さの平衡の変化が振幅の自乗に比例しである
程度変化するのが見られる。このようにして、印加され
た電流の大きさの小さい変化が散乱光の強さの識別可能
な変化を惹起し、この散乱の強さの変化は６１１１定で
き且つ細胞なｌ’！１１定するための手段として使用す
ることができる。

前述したように、レーザ九＄２８により投射されたレー
ザビームは１池１２を通りそしてその彼検元子３４を通
って検出器３０に到達する。

検出器３０により受は入れられた信号は°処理され且つ
対照試料からのデータと比較することができ、そしてこ
の相互関係の可視表示が即座に得られる。

前述したように、所定の微生物試料を準価し且つ調査す
るために必要な負勢の時間は電界およびレーザビ、−人
を印加するための試料の準備を含んでわずか１０分であ
る。複屈折の測定のみは光源２８の印加がら数ミリ秒以
内で行われる。前述したように、複数の試料の調製およ
び試験ならびに対照プロフィルと比較するためのプロフ
ィルの発現はより長い時間を必畏とし、４０分におよぶ
時間を要する。それにもかかわらず、これは微生物細胞
を正確に同定するための時間のかなりの短縮を示してお
り、そして本発明の重畳な利点の一つＫなつ【いる。

本発明はまた微生物細胞のサイズの測定ならびにそれら
の同定をも企図している。この点については、−前述し
たようＫ、粒子または細胞のサイズは電昇ｉｋ＃去した
後に細胞が電界の方向に整列した状態から外れて移動す
るために喪する時間の量を測定することにより決定する
ことかできる。この測定は電界が印加され、細胞が整列
せしめられ、その後電界が除去される場合には独立して
実施することができる。この時点で時間測定を行うこと
ができ、そして光源からの光を懸濁液に通して細胞の電
界による整列状態から外れての移動を反映する複屈折の
変化を観察することができる。

一定および粒径の両方は、電界を印加した状態で懸濁液
の複屈折を先づ測定し、その後電界を除去し、そして細
胞が電界による整列状態から外れて回復しまたは移動す
るために経過した時間を＃Ａ１」定することにより、逐
次そして効果的にＩｌｌ　ｋすることができる。この組
み合わせた調査の包括的且つ効果的な性質は明らかであ
る。

この方法の実施にあたり、得られる結果の均一性を保証
するために別の因子を考慮し且つ調整すべきである。＠
Ｋ、すべての物質の温度はｍｕが複屈折の結果を変える
作用をするのでそれらの検査を通じて一定に維持される
べきである。同様に、試験される懸濁液のｐＨは、酸度
またはアルカリ度の変化が懸濁液の電荷に影譬をおよは
して読みを不正ＭＫするので、試験する微生物試料の既
知のＩ）ＨＫ一致するように極力調整されるべきである
。勿論、破卵性および滴定濃度のようなその他の因子も
試験の精度および均一性を保証するために同様にｌｌｌ
［されなければならない。

前述したように、この方法は微生物細胞の同定に加えて
種々の調査に応用することができる。

例えば抗原と抗体との間の反応は抗原または抗体が反応
して複合体を形成するときに複屈折の変化を測定するこ
とによりこの方法で研究することができる。この場合に
は、緩動装ｆｒｉ：５０が有用である。その理由は緩動
装置５０により抗原および抗体を含むそれぞれの溶液を
組み合わせ且つそれらの相互作用および培養を開始する
ことができるからである。電界の印加はこのようにして
行われ、そして抗体および抗原の反応を同定し且つそれ
らの測定を行うために時間および元の強さのパラメータ
が測定される。

同様［ｉ’自分子のサイズの変化な決定するためにＩＩ
Ｉｋ固：Ａ３１ｌを研究することができる。その理由は
この過程中に分子の電荷の分布がおそらくは最も変化す
るからである。従って、凝固の微細な構造を測定するた
めに、数回の測定をこの過程中に所定時間間隔おきに行
うことができょう。この技術は、また！Ｊ１屈折の決定
を数ミリ秒で行なうことができ、従って凝集中に非常に
容易に起るであろう血小板の機能のいかなる病理学をも
捕捉することができるかもしれないので、血液の血小板
の機能にも適用することができょう。

この方法のさらに別の可能な適用は筋の検出である。こ
れはＴ細胞の細胞の表面電荷が急性の増殖のために変化
するのを知ることに起因している。このようＫして、悪
性曳の検出は現在によりさらに容易に実施することがで
きよう。

交流電界が設定され且つ電流の大きさの変化が所定の細
胞を同定する複屈折を訪い出すことの知られている限り
は、この方法を行う間の電界の操作はいくつかの方法を
とることができる。

特に、これらの考慮事項はこの方法が抗体／抗原の相互
作用の測定の場合のようなレート方式（ｒａｔｅ　ｍｅ
ｔｈｏｄ、ｏｖｅｒ　ｔｌｍｅ）として使用される場合
に適切である。添付図面の貫流機構が使用され且つ添付
図面に例示したループのような緩動装置５０が培養を可
能にする場合には、組み合わされていない成分から受は
入れた信号を複合体の信号から減算するために差動増幅
器を使用することができる。この点については、組み合
わされていない物質の存在から受は入れた信号はディジ
タルの形に変換することができ、次いでこの計算におい
て培養からの遅延を反映した時限を決定した複合体のた
めに受は入れた同様に計数化された信号から減算するこ
とができる。

この区別を観察するために、励振電圧の「チャーピング
（ｃｈｉｒｐｉｎｇ）　Ｊ、すなわち制御装置で周波数
を電界まで掃引して変調中の最大値を同定してそれによ
りおそらくは分子鴇を分離するような別の技術を使用す
ることができる。また、電池１２を通過する電圧パルス
は組み合わされていない物質のための信号を辛うじて維
持できるよ５な割合で励振させることができる。このよ
うな場合には、位相ロック増幅器を使用することができ
、そして求積信号を観察することにより、多量の結合し
ていない物質の中で微小量の複合体を検出することがで
きょう。

上述操作の詳細は主としてこの方法が時間ならびに−に
の散乱を一１定するために使用される場合に関連してい
る。これらの技術はこの方法の実施にあたり考慮しうる
考慮事項を率に例示したものであり、そして本発明をこ
れらの態様に限定するように意図されていない。

本発明が以上記載し且つ図示した例に限定されておらず
、これらの例が本発明な実施する鮫良の方式を単に例示
し且つ部品の形態、サイズ、配列ならびに操作の細部の
変更に好適であることを理解すべぎである。本発明は特
許請求の範囲により規制された精神および範囲内にある
すべてのかかる変更を包含するように意図されている。

【図面の簡単な説明】

添付図面は自動試料調製および検査装置を略図で示すと
ともにブロック線図で示した図である。 １０・・・自動試料同定装置、１２・・・電池、１４・
・・呈、１６・・・入口、１８・・・出口、２０．２２
・・・壁体、２４．２６・・・電極、２８・・・レーザ
光源、３０・・・レーザ光検出器、６２・・・偏光器、
６４・・・検光子、３６゜３６′・・試料溜め、　　３
８．３８’・・・カル−セルコンベヤ、４０．４０’・
・・分配器、４２．４２’・・・２次導管、４４．４４
’・・・流体ポンプ、４６・・・流体接続部、４８・・
・１次導管、５０・・・緩動装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）囚所定菫の未知物−の試料を率離し、の）前記試料
   を微生物細胞に対して既知の特異性を有１−る少くとも
   １釉類の阻害作用試薬と組み合わせ、（Ｃ）前記組み合
   わされた試料を交流電界中に配置する工程を含み、前配
   電界は前記試料中に存在するいかなる前記微生物細胞を
   も該電界に対して整列するように移動させるために充分
   に高い周波数を有しており、さらに、（旬レーザ光の偏
   光されたビームな前記組み合わされた試料に通し、そし
   て該ビームの複屈折の程良を測定し、そして（ト））前
   記組み合わされた試料の複屈折を前記阻害作用試薬と組
   み合わされた調査中の微生物細胞を含んでいることが知
   られている対照試料の複屈折と比較する諸工程を含み、
   ＣＰ５前記灼照試料がｈ’＋」記工程囚ないしΦ）Ｋよ
   りｖＩ４製され且つ側１され、そしてそれぞれの測定の
   おおよその一定が調査中の試料中の罰に、微生物細胞の
   存在を表示することを特徴とする未知、の物質の試料中
   の微生物細胞を四足し且つ計数する方法。 ２）前記物質が前記工程（ト）に進む割に無街性の電気
   的に不活性の液体中に配置されることな特徴とする特許
   請求の範ｖ５第１項に記載の方法。 ５）前記物１ｊＬが前と方法において外来の前記試料中
   の物質を分離するために試験されることを特徴とする特
   許請求の範ｆＢＡ第１項または第２項のいずれか１項に
   記載の方法。 ４）前記物質が遠心分離により処理されることを特徴と
   する特許請求の範囲第６墳にＦｉ己献の方法。 ５）前記物質が濾過により処理されることを特徴とする
   特許請求の範囲第６項に記載の方法。 ６）　　Ｆｉｌｌ記阻害作用試薬が前記微生物細胞の細
   胞壁にある作用をする臨床に使用されない物賀を含んで
   いることを特徴とする特許―求の範囲第１項に記載の方
   法。 ７）前記阻害作用試薬が抗菌化合物、植物レクチ／、無
   毒す、不活性染料、ビタミン化合物、医Ｔｈ１ｌ１４肖
   りおよびそれらの混合物からなるグループから選択され
   ることを特徴とする特許請求の範囲第６項に記載の方法
   。 ８）複数の前記試料が１ｉ１１＋＆！されそして各々の
   試料が異なる阻害作用試薬と組み合わされることを特徴
   とする請求 項または第７項のいずれか１項に記載の方法。 ９）断］記電界が少くとも６　０　Ｈｚ，の周波数を治
   していることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   の方法。 １０）前記電界の周波数が約６０Ｈｚから約７００Ｈｚ
   の範囲にあることを特徴とする％粁鯖求の範囲第１９４
   に記載の方法。 １１）前記工程（ロ）の間に前配電界が除去され、そし
   て前記レーザビームが前記細胞な前記ｍ界に対して整列
   した状態から外れて移動させるために充分な時間間隔の
   間維持されることを特徴とする％軒請求の範囲第１項に
   記載の方法。 １２）前記レーザビームが１ミリメートルの幅を有し且
   つ１００ミリメートルの行程縁を崩していることを特徴
   とする特許請求の範囲第ＩＪＡに記載の方法。 １３）連続した自動化された態様で諸工程が遂行される
   ことを％黴とする％Ｗ−ｆ！ｉ＊求の範囲１ｉｐ．１項
   に記載の方法。 １４）回層定量の試料を単離し、０３）前記試料を微生
   物細胞に対して既知の特異性を有する少くとも一種類の
   阻害作用試薬と組み合わせ、（Ｃ）前記組み合わされた
   試料を交流電界中に配置する工程を含み、前記電界は前
   記試料中に存在するいかなる前記微生物細胞をも該電界
   に均して整列するよ５κ移動させるために充分に高い周
   波数を有しており、さらに、（ロ）レーザ光の偏光され
   たビームを前記組み合わされた試艷に通し、そして該ビ
   ームの複屈折の程度を測定し、そして（ト）前記組み合
   わされた試料の複屈折を調査中の微生物細胞と組み合わ
   された変化する量の前記阻害作用試薬を含んでいること
   が知られている一種類またはそれよりも多種類の対照試
   料の複屈折と比較する諸工程を含み、（ト）前記対照試
   料が前記工程囚ないしΦ）により調製され且つ測定され
   、そして該対照試料と前記組み合わされた試料とを連続
   して比較することを特徴とする特定の微生物細胞の抗菌
   罹病性および最小１！！ｉ沓作用濃度を評価する方法。 １５）囚（１）入口および出口を有する室と、（ｌｌＩ
   互いに平行に隔置された関係に配置された少くとも２個
   の壁体と、ＯｉＯ前記壁体の各々に隣接し【配置され且
   つ互いに隔置された１対の電極であり、電流を受は入れ
   て前記室の少くとも一部分を横切って誘導電界を確立し
   且つ前記室の中に配置された微生物細胞の電気的な整列
   を促進するようになった前記電極とを備えた電池と、Ｃ
   Ｂ）（＋）レーザ光のビームを前記電池に通し且つ前記
   電極の間に通すために配置されたレーザｆｔ．源と、（
   １１）前記電池から出たレーザ光を受は入れるために前
   記レーザ光源に対して整列して配置されたレーザ光検出
   器とを備えた光学センサ集成体と、（Ｃ）前記微生物試
   料を前記人口に運次搬送するために前記電池に流体密に
   組み合わされた自動微生物試料送出装置と、Φ）各々の
   微生物試料により生じた複屈折の変化を定量データの電
   気信号に変換“　して分析し且つ以前に実施された対照
   試験の結果と比較するために前記レーザ光検出器に接続
   された電気信号処理装置とを備えていることを特徴とす
   る微生物細胞を同定し且つ計数する装置。 １６）前記微生物試料送出装置が囚少くとも１個の試料
   溜めと、（Ｂ）前記試料溜めから前記人口まで延びる少
   くとも１個の２次導管と、（Ｃ）前記微生物試料を前記
   試料溜めから前記人口に計量移送するために前記２次導
   管と組み合わされた液体ポンプとを備えていることを特
   徴とする特許請求の範囲第１５項に記載の装置。 １７）前記微生物試料送出装置が回復数個の試料溜めと
   、０）前記試料溜めの各々から延びる個々の２次導管と
   、（Ｃ）それぞれの２次導管と組み合わされた複数個の
   流体ポンプと、Φ）前記複数個の２次導管が合体する位
   置において前記試料溜めと前記入口との間に配置された
   流体接続部と、（ト）前記流体液に部と前記人口との間
   に地びる１次導管とな儂え、←つそれにより個々の試料
   溜めの中に配置された別々の試薬を前記流体接続部にお
   ける合体により前記電池に達する前に互いに混合させ且
   つＶ５ｉ］記１次導管を通して送ることができるように
   したことを特徴とする特許請求の範囲第１６項に記載の
   装置。 １８）前記試料溜めが流体分配器を備え、且つ前記個々
   の２次導管が前記流体分配器の中に延びるようになって
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１６項または第
   １７項のいずれか１項に記載の装置。 １９）前記試料溜めの各々が（ト）カル−セルコンベヤ
   と、ψ）前記コンベヤ上に配置された被数個の分配器と
   を備え、（Ｃ）前記２次導管が逐仄往伽動して＾１ｊ記
   分配器に流体密に組み合わされて該２次４管から前記試
   料を移送するようになっていることを特徴とする特許請
   求の範囲第１８埃に記載の装置。 ２０）前記１池の中へのＮｉｌ記微記動生物試料入を運
   らせるために前記２次専管と前記入口との中間に配置さ
   れたＩ１ｍ装置を備えていることを特徴とする特許請求
   の範囲第１６項、第１７項または第１９項のいずれか１
   項に記載の装置。 ２１）前記電池の中への前記微生物試料の送入を遅らせ
   るために前記２次４′１１と前記人口との中間に配置さ
   れた酸１装置な伽えていることを特徴とする特許請求の
   範囲第１８項に慕己躯の装置。 ２２）前記電池の中への前記微生物試料の送入を遅らせ
   るために緩ｗＪ装置ＩＬが前自己１次碑管とｂｔ体密に
   組み合わされるように配置されていることを％像とする
   ！！ｆｆ蹟求の範囲謁１７′ｆＪ４、第１８項または第
   １９項のいずれか１項にｍｌ躯の装置。 ２３）前記緩ｗＪ装置が前記２次碑嘗のループ状延長部
   を備えていることを特徴とする特許請求の範囲第２０］
   Ｊｊに記載の装置。 ２４）前記緩動装置が前記２次導管のループ状延長部を
   備えていることを特徴とする特許請求の範囲第２１項に
   記載の装置。 ２５）前記緩動装置が１１次専管のループ状輝要部を備
   えていることを％黴とする％詐請求の範囲第２２項に記
   載の装置。