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JP6722751B2 - Drug sensitivity test system - Google Patents
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Description

本発明は、菌の増殖評価に関する。特に、細菌の薬剤感受性試験を実施する方法、装置及びシステムに関するものである。 The present invention relates to evaluation of bacterial growth. In particular, it relates to a method, device and system for carrying out a drug sensitivity test of bacteria.

感染症による死亡者数の増加や、薬剤耐性菌の出現に伴い、感染症起因菌の薬剤感受性試験の迅速化が注目されている。従来は、薬剤感受性試験は培養法に基づき実施されてきた。感染症患者から血液、咽頭ぬぐい液、喀痰などの検体を採取後、常在菌が混在する検体から感染症起因菌を単独コロニーで得るため分離培養を一昼夜行なう。さらに、単独コロニーを形成した菌を一定濃度に調製後、各種各濃度の薬剤・抗生物質が配置された容器に分配し、薬剤感受性培養を一昼夜行なう。そして、培養後、菌の増殖の有無を基に感染症起因菌の薬剤感受性試験の結果が得られ、その結果を受けて患者に対し適切な投薬が行われる。そのため感染症患者に対し適切な投薬が行われるのは、検体採取後3日目以降である。 With the increase in the number of deaths due to infectious diseases and the emergence of drug-resistant bacteria, attention has been focused on speeding up drug susceptibility testing of infectious disease-causing bacteria. Conventionally, drug susceptibility tests have been carried out based on culture methods. After collecting samples of blood, pharyngeal swab, sputum, etc. from patients with infectious diseases, separate culture is performed overnight to obtain infectious disease-causing bacteria as a single colony from samples containing indigenous bacteria. Further, the bacteria that have formed a single colony are prepared at a fixed concentration, and then distributed in a container in which various concentrations of drugs and antibiotics are placed, and drug-sensitive culture is performed overnight. Then, after culturing, the result of the drug susceptibility test of the infectious disease-causing bacterium is obtained based on the presence or absence of proliferation of the bacterium, and the patient is appropriately dosed based on the result. Therefore, appropriate medication is given to patients with infectious diseases from the third day after the sample collection.

これに対して、薬剤感受性試験を迅速に行なう方法として、菌内にエネルギー源として存在するATP(Adenosine Triphosphate:アデノシン三リン酸)の変化量を菌の増殖の指標とするATP生物発光法が注目されている。ATP法は、菌内にエネルギー源として存在するATPを、ホタル由来の酵素ルシフェラーゼを利用して検出する方法である。ルシフェラーゼが、菌内のATPとMg2+存在下において基質であるルシフェリンを酸化し、その際に生じる発光量がATP量に比例するため、発光量の変化から菌の増殖を評価可能である。ATP法を利用した菌数の判定方法として、例えば、特許文献1において、ATP測定により生菌を計数し、DNA法により総菌を計数し、この総菌から生菌を減算して生菌数と死菌数を得る技術が開示されている。 On the other hand, the ATP bioluminescence method, in which the amount of change in ATP (Adenosine Triphosphate) existing as an energy source in the bacterium is used as an index for the growth of the bacterium, is noted as a rapid method for drug sensitivity test Has been done. The ATP method is a method of detecting ATP existing as an energy source in bacteria by using an enzyme luciferase derived from firefly. Luciferase oxidizes the substrate luciferin in the presence of ATP and Mg 2+ in the bacterium, and the amount of luminescence generated at that time is proportional to the amount of ATP. Therefore, the growth of the bacterium can be evaluated from the change in the amount of luminescence. As a method for determining the number of bacteria using the ATP method, for example, in Patent Document 1, the number of viable bacteria is counted by ATP measurement, the total number of bacteria is counted by the DNA method, and the number of viable bacteria is subtracted from the total number of bacteria to determine the number of viable bacteria. And a technique for obtaining the number of killed bacteria are disclosed.

特開平08-304402Japanese Patent Laid-Open No. 08-304402

ATP法を利用した従来の菌の増殖判定では、検体中の遊離ATPを消去し、生きている菌体内のATP(生菌ATP)のみを評価する。この方法では、培養時間の経過に伴う生菌ATPの増減により菌の増殖を判定するため、薬剤感受性培養実施中に生菌ATPの測定を複数回実施する必要があり、測定毎に試料調製の手間がかかるとともに、薬剤感受性結果を迅速に入手することが困難であった。 In the conventional proliferation determination of bacteria using the ATP method, free ATP in a sample is erased, and only ATP in living cells (viable ATP) is evaluated. In this method, since the growth of bacteria is determined by the increase/decrease of live bacteria ATP with the passage of culture time, it is necessary to carry out multiple measurements of live bacteria ATP during the drug-sensitive culture. It is time-consuming and difficult to obtain drug sensitivity results quickly.

上述した課題の少なくとも一の課題を解決するための本発明の一態様として、薬剤感受性試験装置に、薬剤及び菌を含む培養液のATP発光計測を行う計測部と、計測部が計測した培養液中の死菌由来のATP発光量に基づいて、菌の薬剤への感受性の有無を判定する判定部と、を設ける。 As an aspect of the present invention for solving at least one of the above-mentioned problems, a drug susceptibility testing apparatus includes a measuring unit that measures ATP luminescence of a culture solution containing a drug and a bacterium, and a culture solution measured by the measuring section. And a determination unit that determines whether or not the bacteria are susceptible to the drug, based on the amount of ATP luminescence derived from the dead bacteria.

本発明により、ATP薬剤感受性試験を迅速及び簡便に実施することで、感染症患者に対し抗生物質の早急な適正投与が可能となる。上記した以外の、課題、構成及び効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。 According to the present invention, an ATP drug susceptibility test can be carried out quickly and conveniently, thereby enabling prompt and proper administration of antibiotics to patients with infectious diseases. Problems, configurations and effects other than those described above will be clarified by the following description of the embodiments.

薬剤感受性試験の対象とする菌培養液の構成例を示す図。The figure which shows the structural example of the bacterial culture solution used as the target of a chemical sensitivity test. 生菌ATP及び死菌ATPを測定するための試料調製方法を模式的に示す図。The figure which shows typically the sample preparation method for measuring live-cell ATP and dead-cell ATP. 各方法で測定可能なATPを示す表。A table showing ATP which can be measured by each method. 抗生物質非存在下での生菌ATP発光量及び死菌ATP発光量の経時変化の一例を示すグラフ。The graph which shows an example of the time-dependent change of the live bacterium ATP luminescence amount and dead bacteria ATP luminescence amount in the absence of antibiotics. 抗生物質存在下での生菌ATP発光量及び死菌ATP発光量の経時変化の一例を示すグラフ。The graph which shows an example of a time-dependent change of the live-cell ATP luminescence amount and dead-cell ATP luminescence amount in presence of an antibiotic. 薬剤感受性試験システムによる処理工程の一例を示すフロー図。The flowchart which shows an example of the processing process by a chemical sensitivity test system. 薬剤感受性試験システムによる死菌ATP発光量の測定工程の一例を示すフロー図。The flow figure which shows an example of the measurement process of the killed-bacteria ATP luminescence amount by a chemical susceptibility test system. 本実施例における薬剤感受性試験システムの構成例を示す図。The figure which shows the structural example of the chemical|medical agent sensitivity test system in a present Example. 計測装置の内部構成を示す図。The figure which shows the internal structure of a measuring device. 死菌/生菌比較部の内部構成を示すブロック図。FIG. 3 is a block diagram showing an internal configuration of a killed bacteria/viable bacteria comparison unit. 薬剤感受性試験の判定基準とするデータベースの例を示す表である。It is a table which shows the example of the database used as the determination standard of a drug sensitivity test. E.coliの培養時間の経過に伴うATP量比の例を示すグラフである。It is a graph which shows the example of the ATP amount ratio with progress of the culture time of E. coli. S.aureuSの培養時間の経過に伴うATP量比の例を示すグラフである。It is a graph which shows the example of the ATP amount ratio with progress of the culture time of S. aureuS.

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いつつ実施例を示して説明する。但し、この実施例に記載されているシステム、装置、デバイス、部材等の寸法、材質、形状、その他の相対的な配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、あくまで説明例に過ぎない。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described by showing examples with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, and other relative arrangements of the systems, devices, devices, members, and the like described in this embodiment are limited to the scope of the present invention unless otherwise specified. This is not an intent to do so, but merely an example of explanation.

図1を用いて本実施例の薬剤感受性試験の対象とする菌培養液1について説明する。菌培養液1中には、生菌2、細胞膜の損傷がない死菌3、細胞膜が損傷した死菌4など、菌が多様な状態で存在する。菌培養液1のうち、生菌2及び細胞膜の損傷がない死菌3はATPを細胞膜内に内包する。一方、細胞膜が損傷した死菌4においては、細胞膜の損傷が進むに従いATPが細胞膜の損傷部から漏れ出すため、細胞膜が損傷した死菌4由来のATPは培養液中に遊離ATP5として存在する。 The bacterial culture solution 1 to be the target of the drug sensitivity test of this example will be described with reference to FIG. In the bacterial culture liquid 1, various bacteria such as live bacteria 2, dead bacteria 3 without damage to the cell membrane, dead bacteria 4 with damage to the cell membrane, etc. are present. In the bacterial culture liquid 1, the live bacteria 2 and the dead bacteria 3 without damage to the cell membrane encapsulate ATP in the cell membrane. On the other hand, in the killed bacterium 4 with damaged cell membrane, ATP leaks from the damaged portion of the cell membrane as the damage of the cell membrane progresses, so that ATP derived from killed bacterium 4 with damaged cell membrane exists as free ATP5 in the culture solution.

次に、図2を用いて生菌及び死菌由来のATPを測定するための方法について説明する。方法(1)の生菌ATP法は、菌体外のATP5を消去し、生菌2の細胞膜に内包されたATP2000と、細胞膜の損傷がない死菌3の細胞膜に内包されたATP3000と、を測定する方法である。方法(2)の液中ATP法は、生菌2及び死菌3、4の菌体を含んだまま培養液1中の細胞膜が損傷した死菌4と遊離ATP5を測定する方法である。死菌4は、後述する生物発光分子である酵素ルシフェラーゼ反応の基質と酵素が損傷部位から進入するため、測定の対象となる。方法(3)のろ液ATP法は、後述するフィルタリング容器12を用いた遠心分離により培養液1をろ過することにより菌体2、3、4を除去し、ろ液1000中に含まれる遊離ATP5を測定する方法である。方法(4)の全ATP法は、生菌2の細胞膜に内包されたATP2000と、細胞膜の損傷がない死菌3の細胞膜に内包されたATP3000と、細胞膜が損傷した死菌4の細胞膜内に残存するATP4000と、を抽出し、遊離ATP5を合わせて測定する方法である。 Next, a method for measuring ATP derived from live cells and dead cells will be described with reference to FIG. The viable bacterial ATP method of the method (1) eliminates ATP5 outside the bacterial cells, and ATP2000 encapsulated in the cell membrane of viable cell 2 and ATP3000 encapsulated in the cell membrane of dead cell 3 in which the cell membrane is not damaged. It is a method of measuring. The submerged ATP method of the method (2) is a method of measuring the dead bacteria 4 and the free ATP5 in which the cell membrane is damaged in the culture liquid 1 while containing the cells of the live bacteria 2 and the dead bacteria 3 and 4. The killed bacterium 4 is a measurement target because the substrate and the enzyme of the enzyme luciferase reaction, which is a bioluminescent molecule described later, enter from the damaged site. The filtrate ATP method of the method (3) removes the bacterial cells 2, 3 and 4 by filtering the culture broth 1 by centrifugation using a filtering container 12 described later, and free ATP5 contained in the filtrate 1000 is filtered. Is a method of measuring. The whole ATP method of the method (4) includes ATP2000 encapsulated in the cell membrane of live cell 2, ATP3000 encapsulated in the cell membrane of dead cell 3 with no cell membrane damage, and ATP2000 in the cell membrane of killed cell 4 with damaged cell membrane. It is a method of extracting the remaining ATP4000 and the free ATP5 and measuring the combined amounts.

以上の方法(1)〜(4)で測定可能な培養液1中のATPを図3に整理して示す。方法(1)では、生菌(細胞膜あり)の細胞膜に内包されたATPと死菌(細胞膜あり)の細胞膜に内包されたATPを測定可能である。方法(2)では、死菌(細胞膜損傷)の細胞膜に内包されたATPと死菌(細胞膜損傷)由来の遊離ATP を測定可能である。方法(3)では、死菌(細胞膜損傷)由来の遊離ATP を測定可能である。方法(4)では、生菌(細胞膜あり)の細胞膜に内包されたATP と死菌(細胞膜あり)の細胞膜に内包されたATP と死菌(細胞膜損傷)の細胞膜に内包されたATPと死菌(細胞膜損傷)由来の遊離ATP を測定可能である。 ATP in the culture solution 1 which can be measured by the above methods (1) to (4) is shown in FIG. In the method (1), the ATP encapsulated in the cell membrane of a live bacterium (with cell membrane) and the ATP encapsulated in the cell membrane of a dead bacterium (with cell membrane) can be measured. In the method (2), ATP encapsulated in the cell membrane of dead bacteria (damage to cell membrane) and free ATP derived from dead bacteria (damage to cell membrane) can be measured. In method (3), free ATP derived from dead bacteria (damage to cell membrane) can be measured. In the method (4), ATP encapsulated in the cell membrane of live cells (with cell membrane) and ATP encapsulated in the cell membrane of dead cells (with cell membrane) and ATP entrapped in the cell membrane of dead cells (cell membrane damage) and dead cell Free ATP derived from (cell membrane damage) can be measured.

このように、遊離ATP5として培養液1中に存在する死菌由来のATPは、方法(2)〜(4)に含まれるため、方法(2)〜(4)により遊離ATP5の量に基づいて死菌ATPを測定可能である。 Thus, since ATP derived from killed bacteria that is present in the culture solution 1 as free ATP5 is included in the methods (2) to (4), it is determined by the methods (2) to (4) based on the amount of free ATP5. Killed bacteria ATP can be measured.

次に、図4a及び図4bを用いて、大腸菌を例として方法(1)〜(4)により処理しATP量を測定した結果の一例を示す。ATP法は、菌内にエネルギー源として存在するATPを、ホタル由来の酵素ルシフェラーゼを利用した生物発光検出である。ルシフェラーゼが、菌内のATPとMg2+存在下において基質であるルシフェリンを酸化し、その際に生じる発光量がATP量に比例するため、発光量の変化から菌の増殖を評価する。 Next, with reference to FIGS. 4a and 4b, an example of the results of measuring the amount of ATP by treating Escherichia coli by methods (1) to (4) is shown. The ATP method is bioluminescence detection of ATP existing as an energy source in bacteria using a firefly-derived enzyme luciferase. Luciferase oxidizes luciferin that is a substrate in the presence of ATP and Mg 2+ in the bacterium, and the amount of luminescence generated at that time is proportional to the amount of ATP. Therefore, the growth of the bacterium is evaluated from the change in the amount of luminescence.

本実施例では、発光量を60secのフォトンカウント値の積算で表わし、単位を発光量(Amount of luminescence (a.u.))とする。先に述べたように、発光量とATP量は比例関係にあり、発光量が増加している場合はATP量が増加していると判定する。 In the present embodiment, the light emission amount is represented by integrating the photon count value of 60 seconds, and the unit is the light emission amount (Amount of luminescence (a.u.)). As described above, the light emission amount and the ATP amount are in a proportional relationship, and when the light emission amount is increasing, it is determined that the ATP amount is increasing.

図4aは、大腸菌を抗生物質非存在下で培養した結果、図4bは大腸菌を抗生物質であるアンピシリン(以下ABPCとする)8μg/mL存在下で培養した結果を示す。図4aと 図4bの結果を比較すると、図4aでは培養時間の経過に伴って方法(1)の生菌ATP法は培養時間4時間まで発光量が培養時間とともに増加し、その後の培養時間5時間、6時間では、飽和する傾向を示すのに対して、方法(2)の液中ATP法〜(4)全ATP法も同様の傾向を示す。一方、図4bでは培養時間の経過(3hrs以降)に伴い方法(1)の生菌ATPの発光量が減少するのに対し、方法(2)液中ATP法〜(4)全ATP法では発光量が増加もしくは大きく変化しないといった傾向を示す。 FIG. 4a shows the result of culturing Escherichia coli in the absence of antibiotics, and FIG. 4b shows the result of culturing E. coli in the presence of 8 μg/mL of ampicillin (hereinafter referred to as ABPC) which is an antibiotic. Comparing the results of FIG. 4a and FIG. 4b, in FIG. 4a, the luminescence amount of the live bacterial ATP method of method (1) increases with the culturing time until the culturing time reaches 4 hours, and then the culturing time 5 At the time of 6 hours, the liquid tends to be saturated, while the in-liquid ATP method of the method (2) to (4) all-ATP method shows the same tendency. On the other hand, in FIG. 4b, the luminescence amount of viable ATP of the method (1) decreases with the lapse of culture time (after 3 hrs), whereas the luminescence of the method (2) in-liquid ATP method to (4) total ATP method It shows a tendency that the amount increases or does not change significantly.

これは、培養時間4時間で、抗生物質であるアンピシリンが大腸菌に作用し、生菌の増殖を停止させ、時間が経つにつれて菌を死に至らせている反応を示している。死菌由来のATPは細胞膜の損傷が進むに従い細胞膜の損傷部から漏出するため、菌培養液中のATPは増加する。方法(2)の液中、(3)のろ液中、(4)の全ATPの培養時間4時間以降で発光量が一定になっている理由は、いずれも死菌由来のATPが増加していることを示す結果である。 This indicates a reaction in which the antibiotic ampicillin acts on Escherichia coli at a culturing time of 4 hours to stop the growth of viable bacteria and cause the bacteria to die over time. ATP derived from killed bacteria leaks out from the damaged portion of the cell membrane as the cell membrane is damaged, so that the ATP in the bacterial culture increases. The reason why the amount of luminescence is constant in the liquid of method (2), the filtrate of (3), and the total ATP of (4) after 4 hours of incubation is that the ATP derived from killed bacteria increases. This is the result showing that

次に、図5を用いて生菌ATPまたは死菌ATPを求める際に本実施例における薬剤感受性試験システムによる処理工程の一例を示す。なお、当該試験の測定対象となる菌は、菌体内にATPを含有するものであれば特に限定されない。 Next, an example of processing steps by the drug susceptibility test system in this example when obtaining live ATP or dead ATP will be described with reference to FIG. The bacterium to be measured in the test is not particularly limited as long as the bacterium contains ATP.

感染症患者から血液、咽頭ぬぐい液、喀痰等の検体を採取し(S501)、常在菌が混在する検体から感染症起因菌を単独コロニーで得るため分離培養を一昼夜約24h行なう(S502)。分離培養後、単独コロニーを形成した菌を一定濃度に調製後(S503)、各種各濃度の薬剤・抗生物質が配置された容器に分配し(S504)、薬剤感受性培養を実施する(S505)。 Specimens such as blood, pharyngeal swab, and sputum are collected from patients with infectious diseases (S501), and isolated culture is performed for about 24 hours all day and night to obtain infectious disease-causing bacteria as a single colony from specimens containing indigenous bacteria (S502). After the isolation culture, the bacteria that form a single colony are adjusted to a constant concentration (S503), and then distributed in a container in which various concentrations of drugs and antibiotics are placed (S504), and drug-sensitive culture is performed (S505).

ここで、S505で使用する分配容器の材質及び形状は特に限定されないが、平面上に複数の穴(ウェル)を有するプレート状のものが望ましく8ウェル×12ウェルで合計96ウェルが一体となった96穴マイクロプレート、または、16ウェル×24ウェルで合計384ウェルが一体となった384穴マイクロプレート、32ウェル×48ウェルで合計1532ウェルが一体となった1532穴マイクロプレート、等を用いる。 Here, the material and shape of the distribution container used in S505 are not particularly limited, but a plate-shaped one having a plurality of holes (wells) on a plane is desirable, and 96 wells in total of 8 wells×12 wells are integrated. A 96-well microplate, a 384-well microplate in which 16 wells x 24 wells are integrated in a total of 384 wells, a 15-well microplate in which 32 wells x 48 wells are integrated in a total of 1532 wells, and the like are used.

また、薬剤感受性培養に使用する薬剤・抗生物質は特に限定されないが、ペニシリン系、セフェム系、アミノグリコシド系、ニューキノロン系、ホスホマイシン系等の殺菌作用を有する抗生物質が望ましい。 The drug/antibiotic used for the drug-sensitive culture is not particularly limited, but an antibiotic having a bactericidal action such as penicillin series, cephem series, aminoglycoside series, new quinolone series, fosfomycin series is desirable.

薬剤感受性培養を数時間実施後、培養液中に含まれる生菌由来の生菌ATPを生菌ATP測定フローで測定する。また、培養液中の死菌由来の死菌ATPを、死菌ATP測定フローで測定する。これらの測定フローの測定結果に基づいて菌の薬剤感受性を判定する。 After carrying out the drug-sensitive culture for several hours, the viable ATP derived from viable bacteria contained in the culture solution is measured by a viable ATP measurement flow. In addition, killed bacteria ATP derived from killed bacteria in the culture solution is measured by a killed bacteria ATP measurement flow. The drug sensitivity of bacteria is determined based on the measurement results of these measurement flows.

生菌ATP測定フローATPは、 ATP消去工程S506と、ATP抽出工程S507と、発光測定S508から構成される。ATP消去工程S506においては、菌体外の遊離ATPの除去を実施する。遊離ATPを除去する方法は特に限定されず、アピラーゼ等のATP分解酵素を用いる方法や、フィルタろ過により除去する方法が挙げられる。ATP抽出工程S507においては、菌体の膜を破砕しATPを膜外へ抽出する。菌体の膜を破砕する方法は特に限定されず、界面活性剤等を添加し破砕する方法や、超音波照射法、フレンチプレスやホモジナイザなどによる破砕法などが挙げられる。その後、発光測定S508を行う。 The live bacteria ATP measurement flow ATP includes an ATP elimination step S506, an ATP extraction step S507, and a luminescence measurement S508. In the ATP erasing step S506, the free ATP outside the bacterial cells is removed. The method of removing free ATP is not particularly limited, and examples thereof include a method using an ATP-degrading enzyme such as apyrase, and a method of removing by filter filtration. In the ATP extraction step S507, the cell membrane is crushed and ATP is extracted out of the membrane. The method of crushing the cell membrane is not particularly limited, and examples thereof include a method of crushing by adding a surfactant or the like, an ultrasonic irradiation method, a crushing method using a French press or a homogenizer, and the like. Then, light emission measurement S508 is performed.

死菌ATP測定フローは、フィルタろ過工程S509と、ろ液回収工程S510と、発光測定S511から構成される。フィルタろ過工程S509において、フィルタ孔径よりサイズの大きい菌体を除去し、ろ液回収工程S510においてろ液を回収し、発光計測を行い(S511)、死菌ATP量の判定を行う。 The killed bacteria ATP measurement flow includes a filter filtration step S509, a filtrate collection step S510, and a luminescence measurement S511. In the filter filtration step S509, bacterial cells having a size larger than the filter pore size are removed, and in the filtrate collection step S510, the filtrate is collected and luminescence is measured (S511) to determine the amount of dead bacteria ATP.

このように、図5に例示する死菌ATP測定フローでは、方法(3)のろ液中のATP、すなわち、細胞膜の損傷により漏出した遊離ATP5を死菌ATPとして判定する。ただし、死菌ATPの測定方法はこれに限定されず、図2の方法(2)における培養液をそのまま用いて培養液中に菌体から漏出した遊離ATP5を測定する方法や、菌培養液の全ATP(図2(4))を測定対象としてもよい。全ATPを死菌ATP測定の対象とする場合は、発光測定S511と発光測定S508の差分を死菌ATPとする。方法(4)を用いる場合、培養液に界面活性剤等を添加しATPを抽出する方法や、超音波照射法、フレンチプレスやホモジナイザなどにより菌体からATPを抽出する方法などが挙げられる。 As described above, in the killed bacterium ATP measurement flow illustrated in FIG. 5, ATP in the filtrate of method (3), that is, free ATP5 leaked due to damage to the cell membrane is determined as killed bacterium ATP. However, the method for measuring dead bacterial ATP is not limited to this, and the method for measuring free ATP5 leaked from the bacterial cells in the culture medium using the culture medium as it is in the method (2) of FIG. All ATPs (FIG. 2(4)) may be measured. When all the ATPs are the target of the killed bacteria ATP measurement, the difference between the luminescence measurement S511 and the luminescence measurement S508 is defined as the killed bacteria ATP. When the method (4) is used, a method of adding a surfactant or the like to the culture medium to extract ATP, a method of ultrasonic irradiation, a method of extracting ATP from bacterial cells by a French press or a homogenizer, and the like can be mentioned.

次に、図7を用いて本実施例における薬剤感受性試験システムの構成例を示す。本システムは、培養器6、分注機7、遠心機8、計測装置9、死菌/生菌比較部10から構成される。培養器6では、薬剤感受性試験の対象となる菌体の培養を実施する。分注機7は、菌体の培養後に、薬剤感受性試験用のプレート11の各容器へ菌体液を分注する。分注機7は、数マイクロリットルから数100マイクロリットルまで分注可能な分注機構を搭載しており、10マイクロリットルから200マイクロリットルの範囲で任意に変更可能であるが、100マイクロリットルが好適である。 Next, a configuration example of the drug susceptibility testing system in the present embodiment will be shown using FIG. 7. This system comprises an incubator 6, a dispenser 7, a centrifuge 8, a measuring device 9, and a dead/viable bacteria comparison section 10. The incubator 6 cultivates the cells to be subjected to the drug sensitivity test. The dispenser 7 dispenses the bacterial cell liquid into each container of the plate 11 for the drug sensitivity test after culturing the bacterial cells. The dispenser 7 is equipped with a dispensing mechanism capable of dispensing from several microliters to several hundred microliters, and can be arbitrarily changed within the range of 10 microliters to 200 microliters. It is suitable.

次に、薬剤感受性試験が終了した薬剤感受性試験プレート11中の各容器内の試料を、底部にフィルタを有する容器12、第2の発光測定容器14へ分注する。分注機7は、数マイクロリットルから数100マイクロリットルまで分注可能な分注機構を搭載し、底部にフィルタを有する容器12、第2の発光測定容器14へ所定の試料量を分注する。そして分注機7による工程が終了した第2の発光測定容器14を計測装置9に導入する。遠心機8では、死菌ATPの調製工程において、菌培養液1から菌体を除去するためのフィルタろ過を実施する。底部にフィルタを有するフィルタリング容器12は、第1の発光測定容器13の上部に設置し、遠心機8により遠心されることで、底部にフィルタを有する容器12中の溶液がろ過され、ろ液が第1の発光測定容器13中に得られる。そして第1の発光測定容器13を計測装置9に導入する。 Next, the sample in each container in the drug susceptibility test plate 11 for which the drug susceptibility test has been completed is dispensed into the container 12 having the filter at the bottom and the second luminescence measurement container 14. The dispenser 7 is equipped with a dispensing mechanism capable of dispensing from several microliters to several hundred microliters, and dispenses a predetermined sample amount into a container 12 having a filter at the bottom and a second luminescence measuring container 14. .. Then, the second luminescence measuring container 14 for which the process by the pipetting machine 7 is completed is introduced into the measuring device 9. In the centrifuge 8, in the step of preparing dead bacteria ATP, filter filtration for removing bacterial cells from the bacterial culture liquid 1 is performed. The filtering container 12 having the filter at the bottom is installed on the upper part of the first luminescence measuring container 13 and is centrifuged by the centrifuge 8 to filter the solution in the container 12 having the filter at the bottom and to obtain a filtrate. It is obtained in the first luminescence measuring container 13. Then, the first luminescence measuring container 13 is introduced into the measuring device 9.

計測装置9では、 ATPの調整工程S506、S507等の実施、及び死菌ATPの発光計測S508、S511を実施する。死菌/生菌比較部10では、計測装置9により計測されたATP発光量から、生菌ATP発光量と死菌ATP発光量の算出と、死菌ATP発光量/生菌ATP発光量の比率の判定を行なう。なお、前記分注機7は、単独コロニーを形成した菌を一定濃度に調製後(S503)、各種各濃度の薬剤・抗生物質が配置された容器に分配する工程(S504)にも利用できる。 The measuring device 9 performs the ATP adjustment steps S506, S507, etc., and the killed bacteria ATP luminescence measurements S508, S511. In the killed bacteria/viable bacteria comparison unit 10, from the ATP luminescence amount measured by the measuring device 9, the viable bacterium ATP luminescence amount and the dead bacterium ATP luminescence amount are calculated, and the ratio of the killed bacterium ATP luminescence amount/viable bacterium ATP luminescence amount is calculated. Is determined. The dispenser 7 can also be used in a step (S504) of preparing a single colony-forming bacterium to a constant concentration (S503) and then distributing the bacteria/antibiotics of various concentrations into containers (S504).

図9に、死菌/生菌比較部10の機能ブロック構成図を示す。死菌/生菌比較部10は、生菌ATP算出部901、死菌ATP算出部902、及びこれら901、902における処理を最終的な結果として纏めて結果表示する死菌ATP/生菌ATP算出部903、データベース記憶部904、判定部 905で構成される。 FIG. 9 shows a functional block configuration diagram of the dead cell/viable cell comparison unit 10. The killed bacteria/live bacteria ATP calculation unit 901, the live bacteria ATP calculation unit 901, the dead bacteria ATP calculation unit 902, and the dead bacteria ATP/viable bacteria ATP calculation that collectively displays the processing in these 901 and 902 as a final result. It is composed of a unit 903, a database storage unit 904, and a determination unit 905.

具体的には、図5の発光測定(S508)の結果が生菌ATP算出部901に、発光測定(S511)の結果が死菌ATP算出部902に記憶され、死菌ATP/生菌ATP算出部903にて、死菌ATP発光量をx、生菌ATP発光量をyとすると、死菌ATP発光量/生菌ATP発光量がx/yという値として記憶され、死菌ATP量/生菌ATP量の量比の最終結果として表示される。もちろん、分割して表示することも可能であり、S508、S511の結果だけを表示されることも可能である。 Specifically, the result of the luminescence measurement (S508) in FIG. 5 is stored in the viable cell ATP calculation unit 901, and the result of the luminescence measurement (S511) is stored in the dead cell ATP calculation unit 902, and the dead cell ATP/viable cell ATP calculation is performed. In the section 903, assuming that the dead bacterium ATP luminescence amount is x and the live bacterium ATP luminescence amount is y, the dead bacterium ATP luminescence amount/viable bacterium ATP luminescence amount is stored as a value of x/y, and the dead bacterium ATP amount/live It is displayed as the final result of the amount ratio of the bacterial ATP amount. Of course, it is also possible to display the data in a divided manner, and it is also possible to display only the results of S508 and S511.

また、データベース記憶部904では過去の死菌ATP/生菌ATP算出部903での発光量比(x/y)の算出結果をもとに菌種ごとにデータベース化された判定基準が記憶されている。判定部 905は、この判定基準に基づいて薬剤感受性の有無を判定する。例えば、菌種が同定されていれば、判定部 905において、データベース記憶部904から菌種を選び、判定基準となる生菌ATP発光量 (S508)/死菌ATP発光量 (S511)の比率(x/y)の閾値を読み出し、死菌ATP/生菌ATP算出部903での算出結果と閾値を比較することで薬剤感受性の有無判定を行う。これにより、過去の試験結果に基づく正確な判定が可能となる。ただし、データベース記憶部904に記憶される判定基準は過去の死菌ATP/生菌ATP算出部903での算出結果に基づくものであることが必須ではなく、予め所定の閾値が設定されている構成でもよい。 In addition, the database storage unit 904 stores the judgment criteria stored in the database for each bacterial species based on the calculation result of the luminescence amount ratio (x/y) in the past dead bacteria ATP/viable bacteria ATP calculation unit 903. There is. The determination unit 905 determines the presence or absence of drug sensitivity based on this determination standard. For example, if the bacterial species is identified, the determining unit 905 selects the bacterial species from the database storage unit 904, and determines the ratio of the viable bacterial ATP luminescence amount (S508)/dead bacterial ATP luminescence amount (S511) as the criterion (( The presence/absence of drug sensitivity is determined by reading the threshold value of (x/y) and comparing the calculation result in the dead bacterium ATP/viable bacterium ATP calculation unit 903 with the threshold value. This enables accurate determination based on past test results. However, it is not essential that the determination criteria stored in the database storage unit 904 be based on the calculation result of the dead bacteria ATP/viable bacteria ATP calculation unit 903 in the past, and a predetermined threshold value is set in advance. But it's okay.

図10にデータベース記憶部904に記憶される判定基準の1例を示す。菌種毎に、死菌発光量(x)と、生菌発光量(y)と、死菌ATPと生菌ATPの量比を示す死菌ATP発光量 /生菌ATP発光量 (x/y)が記憶される。菌Aを例とした場合、一定時間培養後に測定した菌液の、死菌発光量(x)と生菌発光量(y)を元に算出された死菌ATP量/生菌ATP量(x/y)が、Aよりも大きい場合、判定部 905はその薬剤に対し菌Aは感受性であると判定する。逆に死菌ATP量/生菌ATP量(x/y)がA以下である場合、判定部 905はその薬剤に対し菌Aは感受性がない、つまり耐性と判定する。 FIG. 10 shows an example of determination criteria stored in the database storage unit 904. Killed bacterium luminescence amount (x), viable bacterium luminescence amount (y), dead bacterium ATP luminescence amount / kill bacterium ATP luminescence amount (x/y) showing the ratio of killed ATP to viable ATP for each bacterial species ) Is stored. In the case of bacteria A as an example, the dead bacterial ATP amount/viable bacterial ATP amount (x) calculated based on the dead bacterial luminescence amount (x) and the viable bacterial luminescence amount (y) of the bacterial solution measured after culturing for a certain period of time. If /y) is larger than A, the determination unit 905 determines that the bacterium A is sensitive to the drug. On the contrary, when the amount of killed bacteria ATP/the amount of viable bacteria ATP (x/y) is A or less, the determination unit 905 determines that the bacteria A is not sensitive to the drug, that is, resistant.

図8に計測装置9の内部構成の一例を示す。計測装置9は試薬分注機構部15、試料調製機構部16、発光検出機構部17から構成される。 FIG. 8 shows an example of the internal configuration of the measuring device 9. The measuring device 9 includes a reagent dispensing mechanism unit 15, a sample preparation mechanism unit 16, and a luminescence detection mechanism unit 17.

試薬分注機構部15は、第1の電動アクチュエータ18と、第2の電動アクチュエータ19による位置調整機構20、分注ノズル21、チューブ配管22、シリンジ23、さらに、シリンジ23を動かす第3の電動アクチュエータ24で構成され、分注ノズル21とチューブ配管22は、固定部25を用いて連結される。 The reagent dispensing mechanism unit 15 includes a first electric actuator 18 and a second electric actuator 19 for adjusting a position, a dispensing nozzle 21, a tube pipe 22, a syringe 23, and a third electric actuator 23 for moving the syringe 23. It is composed of an actuator 24, and the dispensing nozzle 21 and the tube pipe 22 are connected using a fixing portion 25.

試薬の出し入れは、シリンジ23の押し引きに使用される第3の電動アクチュエータ24の上下移動に連動して、シリンジ23のピストンが上下することで行われ、試薬フォルダ26内の試薬の分取や、発光測定容器28への分注が可能である。また位置調整機構20により、試薬フォルダ26及び発光測定容器28上の適切な位置へ分注ノズル21を移動させることが可能である。 The reagent is taken in and out by moving the piston of the syringe 23 up and down in conjunction with the vertical movement of the third electric actuator 24 used for pushing and pulling the syringe 23. It is possible to dispense into the luminescence measuring container 28. Further, the position adjusting mechanism 20 can move the dispensing nozzle 21 to an appropriate position on the reagent folder 26 and the luminescence measurement container 28.

試料調製機構部16は、試薬フォルダ26と発光測定容器28を設置するステージ29、ステージ29を任意の位置に移動可能な第1の電動スライダ30、第2の電動スライダ31で構成される。試薬フォルダ26は、生菌ATPの調製工程S506、S507で使用する消去試薬、抽出試薬、及びATPの発光計測工程S508、S511で使用する発光試薬を包含する。試薬フォルダ26上には、これらの試薬以外にも適宜必要な試薬等を搭載可能であり、例えば、クロスコンタミネーションを防ぐためのノズル洗浄用の第1の洗浄液、分注機構部20の試薬と接する分注ノズル21、チューブ配管22、シリンジ23内全てを洗浄するための第2の洗浄液、さらに、洗浄後の第1の洗浄液、第2の洗浄液を貯留するための空容器等、も搭載可能である。 The sample preparation mechanism unit 16 includes a stage 29 on which the reagent folder 26 and the luminescence measuring container 28 are installed, a first electric slider 30 and a second electric slider 31 that can move the stage 29 to an arbitrary position. The reagent folder 26 includes the erasing reagent and the extraction reagent used in the live bacteria ATP preparation steps S506 and S507, and the luminescent reagent used in the ATP luminescence measurement steps S508 and S511. In addition to these reagents, necessary reagents and the like can be appropriately mounted on the reagent folder 26. For example, the first cleaning liquid for cleaning the nozzle for preventing cross contamination, the reagent of the dispensing mechanism unit 20, and the like. A second cleaning solution for cleaning the inside of the dispensing nozzle 21, the tube pipe 22, and the syringe 23 that come into contact with each other, and further, a first cleaning solution after cleaning, an empty container for storing the second cleaning solution, etc. can be mounted. Is.

先に述べたクロスコンタミネーションを防ぐために、分注ノズル21を測定毎に交換する場合も考慮し、本発明の薬剤感受性システムの計測装置9のステージ29には、ディスポチップを設置するチップ群設置部27が設けられている。分注ノズル21は、位置調整機構20によりチップ群設置部27へアクセス可能で、自動でチップの取り外しと取り付けを行う。 In order to prevent the above-mentioned cross-contamination, in consideration of the case where the dispensing nozzle 21 is replaced for each measurement, in consideration of the case where the dispensing nozzle 21 is replaced, a chip group is installed on the stage 29 of the measuring device 9 of the drug sensitivity system of the present invention. A section 27 is provided. The dispensing nozzle 21 can access the chip group setting unit 27 by the position adjusting mechanism 20 and automatically removes and installs the chips.

発光測定容器28の設置場所のステージ29の底部は透明または、部材が切り抜かれており、発光検出機構部17において発光検出が可能となっている。ステージ29の第1の電動スライダ30、第2の電動スライダ31と、試薬分注機構部15の位置調整機構20が連動して位置制御を行い、分注ノズル21から発光測定容器28上の任意の目的容器(ウェル)へ試薬を分注する。 The bottom of the stage 29 where the luminescence measuring container 28 is installed is transparent or a member is cut out so that the luminescence detection mechanism 17 can detect luminescence. The first electric slider 30 and the second electric slider 31 of the stage 29 and the position adjusting mechanism 20 of the reagent dispensing mechanism unit 15 perform position control in cooperation with each other, and the dispensing nozzle 21 allows an arbitrary position on the luminescence measuring container 28. Dispense the reagent into the target container (well) of.

発光検出機構部17における発光の検出方法は特に限定されないが、本実施例では、光電子増倍管(Photomultiplier Tube、以下PMTとする)を用いた1例を図8に示した。発光検出機構部17は、光ファイバケーブル32とPMT33で構成される。ファイバカプラで光ファイバケーブル32とPMT33を接続し、光ファイバ先端に入射した光をPMT33の受光部まで伝送する。発光測定容器28の本形態では、光ファイバケーブル32の先端直径が発光測定容器28の各容器と同程度か小さいものを使用することで、発光測定容器28上の特定位置での発光検出が可能となる。また、第1の電動スライダ30と第2の電動スライダ31により、発光測定容器28上の任意の目的容器(ウェル)における発光測定が可能である。感度の面でPMTが好適であるが、検出器としてPMT33だけでなく、CCDカメラやフォトダイオードでも代替可能である。 The method of detecting the light emission in the light emission detection mechanism unit 17 is not particularly limited, but in this embodiment, an example using a photomultiplier tube (hereinafter referred to as PMT) is shown in FIG. The light emission detection mechanism unit 17 includes an optical fiber cable 32 and a PMT 33. The optical fiber cable 32 and the PMT 33 are connected by a fiber coupler, and the light incident on the tip of the optical fiber is transmitted to the light receiving portion of the PMT 33. In the present embodiment of the luminescence measuring container 28, the optic fiber cable 32 having a tip diameter equal to or smaller than each container of the luminescence measuring container 28 can be used to detect luminescence at a specific position on the luminescence measuring container 28. Becomes In addition, the first electric slider 30 and the second electric slider 31 enable luminescence measurement in an arbitrary target container (well) on the luminescence measurement container 28. PMT is preferable in terms of sensitivity, but not only the PMT 33 but also a CCD camera or photodiode can be used as a detector.

これまで図7、図8、図9等を用いて薬剤感受性試験システムの構成例について説明してきた。ここで、図7では、培養器6、分注機7、遠心機8、計測装置9、死菌/生菌比較部10を、各々機能ごとに分割した装置であるが、もちろん、これら全てを一体化した全自動システムであっても良い。その場合は、培養器6、分注機7、遠心機8、計測装置9へ、適切なタイミングで、薬剤感受性試験プレート11、底部にフィルタを有する容器12、第1の発光測定容器13、第2の発光測定容器14を移動させ、ローディング可能なロボットアームを用意し、連続的に処理できる形態に構成されたシステムとなる。 So far, the configuration example of the drug susceptibility test system has been described with reference to FIGS. 7, 8 and 9. Here, in FIG. 7, the incubator 6, the dispenser 7, the centrifuge 8, the measuring device 9, and the dead/viable bacteria comparison unit 10 are divided into respective functions, but of course, all of them are It may be an integrated fully automatic system. In that case, the drug susceptibility test plate 11, the container 12 having the filter at the bottom, the first luminescence measuring container 13, the The luminescence measurement container 14 of No. 2 is moved, a robot arm capable of loading is prepared, and the system is configured to be continuously processed.

また、図9で説明した各機能ブロックは、ソフトウェアモジュールとして実装しても良いしハードウェアで実現してもよい。つまり、各機能ブロックは、死菌/生菌比較部10内において、それぞれの機能を実現するメモリに格納されたプログラムをプロセッサが解釈して実行することによりソフトウェアで実現することができる。また、各機能ブロックは、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、ファイル、データベース、関数データ、変数データ、等の情報は、例えば、メモリや、ハードディスク、SSD(Solid State Drive)等の記録装置、または、ICカード、SDカード、DVD等の記録媒体に置くこともできる。 Further, each functional block described in FIG. 9 may be implemented as a software module or may be realized by hardware. That is, each functional block can be implemented by software by the processor interpreting and executing the program stored in the memory that implements each function in the killed bacteria/viable bacteria comparison unit 10. In addition, each functional block may be realized by hardware, for example, by designing a part or all of the functional block with an integrated circuit. Information such as programs, files, databases, function data, and variable data for realizing each function is, for example, a memory, a hard disk, a recording device such as an SSD (Solid State Drive), an IC card, an SD card, a DVD, or the like. It can also be placed on the recording medium.

さらに、判定部 905による薬剤感受性の判定基準としては、図5に示した生菌ATP発光量と死菌ATP発光量の両方の測定結果を用いる方法の他に、図6に示す死菌ATP発光量の測定結果のみを用いることも可能である。この場合の発光量測定は、図5に示す死菌ATP量を測定する方法に準ずる。具体的には図6のS601〜S605は、図5のS501〜S505と同様の操作を実施する。図6のS606〜S608は、図5のS509〜S511と同様の操作を実施する。 Further, as a criterion for the drug sensitivity by the determination unit 905, in addition to the method of using the measurement results of both the live bacterium ATP luminescence amount and the dead bacterium ATP luminescence amount shown in FIG. 5, the dead bacterium ATP luminescence shown in FIG. It is also possible to use only the measurement result of the amount. The measurement of the amount of luminescence in this case is based on the method for measuring the amount of dead bacteria ATP shown in FIG. Specifically, S601 to S605 of FIG. 6 carry out the same operations as S501 to S505 of FIG. In S606 to S608 of FIG. 6, the same operations as S509 to S511 of FIG. 5 are performed.

以下では、本実施例による薬剤感受性の判定例について実験内容を交えてより詳細に説明する。 Hereinafter, an example of determination of drug sensitivity according to the present embodiment will be described in more detail together with experimental contents.

本実験例では、Escherichia coli (ATCC25922株、以下E.coliとする)とStaphylococcus aureus(ATCC25923、以下S.aureusとする)を菌体として使用し、ATP法による薬剤感受性試験を実施した。抗生物質としては、アンピシリン、レボフロキサシン(以下LVFXとする)を用いた。 In this experimental example, Escherichia coli (ATCC25922 strain, hereafter referred to as E. coli) and Staphylococcus aureus (ATCC25923, hereafter referred to as S. aureus) were used as cells, and a drug sensitivity test by the ATP method was performed. Ampicillin and levofloxacin (hereinafter referred to as LVFX) were used as the antibiotics.

まず、菌体をLB寒天培地上で一晩培養し、翌日コロニーをMueller-Hinton(以下MHとする)培地中に懸濁し0.5マクファーランドに調製した菌懸濁液を作製した。次に、予め終濃度の2倍濃度の抗生物質入りMH培地を50 μLずつ分注したプレートに、MH培地で500倍に希釈した菌懸濁液を50μLずつ分配し、37 ℃で一定時間静置培養を行い、菌懸濁液を調製した。抗生物質の終濃度は、E.coliを測定対象とした場合にはABPCは4 μg/mL、 LVFXは0.125 μg/mL、S.aureusを測定対象とした場合には、ABPCは0.25 μg/mL、 LVFXは0.125 μg/mLとした。なお、抗生物質を含まないMH培地中で培養したものを比較対照とした。 First, the cells were cultured overnight on LB agar medium, and the next day, the colonies were suspended in Mueller-Hinton (hereinafter referred to as MH) medium to prepare 0.5 McFarland bacterial suspension. Next, distribute 50 μL of the bacterial suspension diluted 500-fold with MH medium to the plate in which 50 μL of MH medium containing antibiotics at 2 times the final concentration was dispensed, and incubate at 37°C for a certain period of time. A stationary culture was performed to prepare a bacterial suspension. The final antibiotic concentration was 4 μg/mL for ABPC when measuring E. coli, 0.125 μg/mL for LVFX, and 0.25 μg/mL for ABPC when measuring S. aureus. , LVFX was 0.125 μg/mL. In addition, what was cultured in MH medium containing no antibiotic was used as a comparative control.

ATP生菌ATPは、前述の菌培養液18 μLにATP消去液2 μLを混合し、室温で30分間静置した。その後ATP抽出試薬20 μLを混合し、室温で1分間静置することで調製した。死菌ATPは、菌培養液をフィルタ(膜孔径0.22μm)上に添加し、遠心によりフィルタろ過したろ液を死菌ATPとした。調製した生菌ATPまたは死菌ATPに発光試薬を添加し、1分間のフォトンカウンティングを行い、得られた発光量(Amount of luminescence (a.u.))をATP量の指標として用いた。 As for ATP viable bacteria ATP, 18 μL of the above-mentioned bacterial culture solution was mixed with 2 μL of the ATP elimination solution, and the mixture was allowed to stand at room temperature for 30 minutes. After that, 20 μL of the ATP extraction reagent was mixed and allowed to stand at room temperature for 1 minute for preparation. As the killed bacterium ATP, a bacterium culture solution was added on a filter (membrane pore diameter: 0.22 μm), and the filtrate obtained by filtration through centrifugation was used as killed bacterium ATP. A luminescence reagent was added to the prepared live bacterial ATP or dead bacterial ATP, photon counting was performed for 1 minute, and the obtained luminescence amount (Amount of luminescence (a.u.)) was used as an index of the ATP amount.

上記により、死菌ATP発光量及び生菌ATP発光量の発光量比を求め、それを生菌ATPと死菌ATPの量比として算出した結果を図11及び図12に示す。 11 and 12 show the results obtained by obtaining the luminescence amount ratio of the dead bacterium ATP luminescence amount and the live bacterium ATP luminescence amount and calculating it as the ratio of the live bacterium ATP and dead bacterium ATP amounts.

図11は、E.coliの生菌ATPと死菌ATPの量比を示す。抗生物質を含まない培地では、死菌ATP発光量/生菌ATP発光量、つまり死菌ATP量/生菌ATP量は大凡0.1以下で推移した。一方、ABPCまたはLVFX存在下では、培養時間の経過に伴い、死菌ATP量/生菌ATP量が増加した。抗生物質の効果を判定する基準を死菌ATP量/生菌ATP量=1とすると、ABPC及びLVFXのE.coliに対する効果は、薬剤感受性培養を開始後およそ3時間で判定可能であることが示された。 FIG. 11 shows the ratio of live ATP and dead ATP of E. coli. In the medium containing no antibiotics, the amount of killed ATP luminescence/amount of live ATP luminescence, that is, the amount of killed ATP/amount of live ATP remained at about 0.1 or less. On the other hand, in the presence of ABPC or LVFX, the dead bacterial ATP amount/viable bacterial ATP amount increased with the lapse of culture time. If the criteria for determining the effect of antibiotics are killed ATP amount/viable ATP amount=1, the effect of ABPC and LVFX on E. coli can be determined approximately 3 hours after the start of drug-sensitive culture. Was shown.

次にS.aureusの生菌と死菌の量比を図12に示す。抗生物質を含まない培地では、死菌ATP量/生菌ATP量は大凡0.5以下で推移した。ABPCまたはLVFX存在下では、E.coliの場合と同様に培養時間の経過に伴い、死菌ATP量/生菌ATP量が増加した。抗生物質の効果を判定する基準を死菌ATP量/生菌ATP量=1とすると、ABPCのS.aureusに対する効果は薬剤感受性培養を開始後およそ2.5時間、LVFXのS.aureusに対する効果は、およそ4時間で判定可能であることが示された。 Next, FIG. 12 shows the ratio of the amount of live cells and dead cells of S. aureus. In the medium containing no antibiotics, the amount of dead bacteria ATP/the amount of viable bacteria ATP remained around 0.5 or less. In the presence of ABPC or LVFX, as in the case of E. coli, the killed ATP amount/viable ATP amount increased with the lapse of culture time. If the criterion for judging the effect of antibiotics is killed ATP amount/viable ATP amount=1, the effect of ABPC on S. aureus is about 2.5 hours after the start of drug-sensitive culture, and the effect of LVFX on S. aureus is: It was shown that it can be judged in about 4 hours.

以上の実験から、ATP法による薬剤感受性試験の判定基準として、薬剤を含む反応系において生菌ATP量と死菌ATP量をATP発光量により求め、生菌と死菌のATP量比を用いることで、異なる菌種で同一の判定基準で薬剤感受性を判定でき、従来技術より短時間且つ正確に薬剤の効果を判定することが可能であることが明らかになった。 From the above experiment, as a criterion for the drug susceptibility test by the ATP method, determine the ATP amount of live bacteria and the amount of dead ATP in the reaction system containing the drug by the ATP luminescence amount, and use the ratio of ATP amount of live bacteria to dead bacteria. Thus, it has been clarified that the drug sensitivity can be judged by the same judgment criteria for different bacterial species, and the effect of the drug can be judged more accurately and in a shorter time than the prior art.

つまり、本実施例の薬剤感受性試験システムによって、ATP法を利用した細菌の薬剤感受性試験における薬剤感受性培養に要する時間を短縮し、且つ少ない測定回数で薬剤の効果判定ができることが分かった。これにより、薬剤感受性試験を迅速及び簡便に実施することで、重篤な感染症患者に対し抗生物質の早急かつ適正な投与が可能となる。 That is, it was found that the drug sensitivity test system of the present example can shorten the time required for the drug sensitivity culture in the drug sensitivity test of bacteria using the ATP method and determine the drug effect with a small number of measurements. As a result, the drug susceptibility test can be carried out quickly and simply, whereby the antibiotic can be promptly and appropriately administered to patients with serious infections.

さらに、本実施例の薬剤感受性試験システムでは、生菌のATP量は菌の膜内に包含するATP量から求め、死菌のATP量は反応系に含まれる遊離ATP量から求めることにより、従来の生菌数/死菌数の判定技術と相違し、生菌と死菌の両方をATP法により計数可能であり、手法の違いによる計数誤差が生じないことから、高精度に生菌数と死菌数の計数が可能となる。また、計数方法がATP法で統一されるので、簡略な装置構成を実現できる。 Furthermore, in the drug susceptibility test system of the present example, the ATP amount of viable bacteria is determined from the ATP amount contained in the bacterial membrane, and the ATP amount of dead bacteria is determined from the free ATP amount contained in the reaction system. Unlike the method for determining the number of live cells/dead cells, it is possible to count both live cells and dead cells by the ATP method, and since there is no counting error due to the difference in the method, It is possible to count the number of killed bacteria. Further, since the counting method is unified by the ATP method, a simple device configuration can be realized.

ATP6…培養器、7…分注機、8…遠心機、9…計測装置、10…死菌/生菌比較部、11…薬剤感受性試験プレート、12…フィルタリング容器、13…第1の発光測定容器、14…第2の発光測定容器、15…試薬分注機構部、16…試料調製機構部、17…発光検出機構部、18…第1の電動アクチュエータ、19…第2の電動アクチュエータ、20…位置調整機構、21…分注ノズル、22…チューブ配管、23…シリンジ、24…第3の電動アクチュエータ、25…固定部、26…試薬フォルダ、27…チップ群設置部、28…発光測定容器、29…ステージ、30…第1の電動スライダ、31…第2の電動スライダ、32…光ファイバ、33…PMT ATP6... Incubator, 7... Dispenser, 8... Centrifuge, 9... Measuring device, 10... Dead/live bacteria comparison section, 11... Drug sensitivity test plate, 12... Filtering container, 13... First luminescence measurement Container, 14... Second luminescence measurement container, 15... Reagent dispensing mechanism section, 16... Sample preparation mechanism section, 17... Luminescence detection mechanism section, 18... First electric actuator, 19... Second electric actuator, 20 ... Position adjusting mechanism, 21... Dispensing nozzle, 22... Tube piping, 23... Syringe, 24... Third electric actuator, 25... Fixing part, 26... Reagent folder, 27... Chip group setting part, 28... Luminescence measuring container , 29... Stage, 30... First electric slider, 31... Second electric slider, 32... Optical fiber, 33... PMT

Claims (7)

培養液中で菌体の培養を行う培養装置と、
培養された菌体を含む培養液に薬剤を注入する分配容器と、
前記分配容器中の薬剤が注入された培養液を第1の発光測定容器及び第2の発光測定容器に分注する分注装置と、を備え、ここで、
前記第1の発光測定容器の上部には、底部にフィルタを有するフィルタリング容器が設けられ、前記第1の発光測定容器は、前記培養液を前記フィルタリング容器内でろ過して得られるろ液をその中に含み、
前記第2の発光測定容器は、前記培養液中の菌体外ATPを消去したあとの菌体から得られる生菌由来のATP抽出液をその中に含み、
さらに、前記第1の発光測定容器内の前記ろ液及び前記第2の発光測定容器内の前記ATP抽出液のATP発光計測を行う計測部と、前記菌体の前記薬剤への感受性の有無を判定する判定部と、を有する試験装置と、
前記判定の閾値を記憶する記憶部と、を備える薬剤感受性試験システムであって
前記計測部は、前記第2の発光測定容器内の前記ATP抽出液中の生菌由来のATP発光量と、前記第1の発光測定容器内の前記ろ液中の死菌由来のATP発光量と、を計測し、
前記判定部は、前記閾値を参照し、前記生菌由来のATP発光量と、前記死菌由来のATP発光量と、の間の発光量比及び前記閾値の比較結果に基づいて、前記菌体の前記薬剤への感受性の有無を判定する、ことを特徴とする、前記薬剤感受性試験システム。
A culture device for culturing cells in a culture solution,
A distribution container for injecting a drug into a culture solution containing cultured cells,
A dispenser for dispensing the culture solution in which the drug in the distribution container has been injected into the first luminescence measurement container and the second luminescence measurement container, wherein:
A filtering container having a filter at the bottom is provided on the upper part of the first luminescence measuring container, and the first luminescence measuring container is a filtrate obtained by filtering the culture solution in the filtering container. Included in the
The second luminescence measurement container contains therein an ATP extract derived from live cells obtained from cells after erasing extracellular ATP in the culture solution,
Furthermore, a measuring unit for performing ATP luminescence measurement of the filtrate in the first luminescence measurement container and the ATP extract in the second luminescence measurement container, and presence or absence of sensitivity of the bacterial cells to the drug are determined. A testing device having a judging part for judging,
A storage unit for storing the threshold value of the determination, a drug sensitivity test system Ru provided with,
The measuring unit comprises an ATP luminescence amount derived from live bacteria in the ATP extract in the second luminescence measurement container and an ATP luminescence amount derived from dead bacteria in the filtrate in the first luminescence measurement container. And,
The determination unit refers to the threshold value, based on a comparison result of the luminescence amount ratio between the ATP luminescence amount of the live bacterium and the ATP luminescence amount of the dead bacterium and the threshold value, and the bacterial cells. wherein determining the presence or absence of sensitivity to the drug, characterized in that, the drug sensitivity test system.
請求項1に記載の薬剤感受性試験システムであって、
前記判定部は、前記閾値を参照し、前記発光量比が前記閾値よりも大きい場合に前記菌の前記薬剤への感受性が有ると判定する、ことを特徴とする、前記薬剤感受性試験システム。
The drug sensitivity test system according to claim 1, wherein
The determination unit refers to the threshold value, the light emission amount ratio and wherein the said sensitivity exists and determines to drugs of bacteria, it is larger than the threshold value, the drug susceptibility testing system.
請求項1に記載の薬剤感受性試験システムであって、
前記記憶部は、過去に前記判定を行った前記発光量比に基づく前記閾値を記憶する、ことを特徴とする、前記薬剤感受性試験システム。
The drug sensitivity test system according to claim 1, wherein
The drug susceptibility test system , wherein the storage unit stores the threshold value based on the luminescence amount ratio that has been previously determined.
請求項1に記載の薬剤感受性試験システムであって、
前記判定部は、前記計測部により計測された前記死菌由来のATP発光量をxとし、前記生菌由来のATP発光量をyとして、x/y値を算出し、過去に算出され、前記記憶部に記憶された菌種毎のx/y値を参照して、前記菌体の前記薬剤への感受性の有無を判定する、ことを特徴とする、前記薬剤感受性試験システム。
The drug sensitivity test system according to claim 1, wherein
The determination unit calculates an x/y value, where x is the ATP luminescence amount derived from the dead bacterium measured by the measurement unit, and y is the ATP luminescence amount derived from the live bacterium, and is calculated in the past. The drug susceptibility test system , wherein the presence/absence of susceptibility of the bacterium to the drug is determined with reference to the x/y value of each bacterium stored in the storage unit.
請求項1に記載の薬剤感受性試験システムであって、
前記計測部は、一定の培養時間間隔で前記計測を行う、ことを特徴とする、前記薬剤感受性試験システム。
The drug sensitivity test system according to claim 1, wherein
The measuring unit performs the measurement at a fixed incubation time interval, characterized in that, the drug sensitivity test system.
請求項1に記載の薬剤感受性試験システムであって、
前記ろ過は、前記第1の発光測定容器及び前記フィルタリング容器を遠心機に導入して遠心することにより行われる、ことを特徴とする、前記薬剤感受性試験システム。
The drug sensitivity test system according to claim 1, wherein
Said filtration, the first light emitting measuring container and the filtering vessel is introduced into the centrifuge is carried out by centrifugation, characterized in that, the drug sensitivity test system.
請求項1に記載の薬剤感受性試験システムであって、
前記分配容器は、複数種の前記薬剤又は複数種の濃度の前記薬剤が分配されるマイクロウェルプレートである、ことを特徴とする、前記薬剤感受性試験システム。
The drug sensitivity test system according to claim 1, wherein
Said dispensing container, said agent of the drug or more concentrations of plural kinds are micro-well plate to be dispensed, characterized in that, the drug sensitivity test system.
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