JP2015177768A - 検査装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】細菌同定培養や薬剤感受性検査のための培養プレートの各々のウェル中の細菌の形状や数を顕微鏡観察することで細菌の***の様子をモニタし、誘導期から対数期になった段階で細菌が増殖するかどうかを顕微鏡観察で得た画像から判定する。また、従来の濁度による判定と細菌形状の変化などをモニタした顕微鏡観察による判定を組み合わせても良い。これにより、検査結果の高精度化を実現できる。
【選択図】図1
Description
図1は、本発明の実施形態による細菌検査装置(以下、「菌検査装置」或いは「検査装置」と呼ぶ場合もある)10の概略構成を示す図である。細菌検査装置10は、カバー11と、載置台12と、顕微鏡観察光学系及び濁度測定光学系13と、温調16と、培養プレート(マイクロプレート)18を搬送するためのグリッパ17と、グリッパ17の移動及び位置決めを制御する駆動制御装置19と、を備えている。また、細菌検査装置10は、処理条件や生物学的試料に関する情報、抗菌剤の種類や濃度に関する情報、患者検体に関する情報、その他の各種情報を入力するためのコンピュータ(プロセッサ)20を備えている。
(1)光学系の構成例
図2は、細菌検査装置10で用いられる顕微鏡観察光学系および濁度測定光学系の一構成例を示す模式図である。図2において、培養プレート18は、光源22からの光によって照射される。光源22は白色光源でも、ある波長領域にスペクトルをもつLEDなどの光源でも良く、フィルタ23によって適切な波長領域に調節される。顕微鏡観察を行う際には波長は特に限定する必要はないが、濁度測定を行う際には波長は600nm近傍の波長で培養プレート18を照射するように不要な波長領域はフィルタ23でカットされる。
図3は、細菌検査装置10で得られる顕微鏡観察光学系および濁度測定光学系の別の構成例を示す模式図である。図2では培養プレート18に対して光源22が下に位置していた例が示されたが、図3では培養プレート18に対して光源32が上に位置する例が示されている。
図4に示すように、培養プレート18の異なるウェルに対して顕微鏡観察と濁度測定を行ってもよい。図4では、培養プレート18の上に複数の光源42及び42’を設置し、片方の光源42で顕微鏡観察を行い、もう片方の光源42’で濁度測定を行う構成例が示されている。
図5は、本発明の実施形態による細菌検査装置10’の概略構成を示す模式図である。具体的には、細菌検査装置10’は、カバー11と、載置台12と、顕微鏡観察光学系14と、濁度測定光学系15と、温調16と、培養プレート18を搬送するためのグリッパ17と、グリッパ17の移動および位置決めを制御する駆動制御装置19と、を備えている。さらに、細菌検査装置10’は、処理条件や生物学的試料に関する情報、抗菌等の種類や濃度に関する情報、患者検体に関する情報やその他各種情報を入力するためのコンピュータ20を備えている。
図6及び7は、それぞれ本発明の別の実施形態による細菌検査装置10’で用いられる顕微鏡観察光学系及び濁度測定光学系の構成例を示す模式図である。
図8は、本発明の実施形態による細菌検査装置10或いは細菌検査装置10’によって実行されるMIC判定処理を説明するためのフローチャートである。実際、ステップ801乃至804まではオペレータによって行われる作業であり、S805乃至S813が細菌検査装置10のコンピュータ(プロセッサ)20によって実行されるステップとなっている。
図9は、取得した画像とデータベースの画像との比較の概念を示す図である。薬剤感受性検査では、検査対象の細菌に対して、抗菌剤の種類と濃度を変更した条件で培養を行い、細菌が増殖可能かどうかを検査してMICを決定する。データベースには細菌の種類ごとに、特定の抗菌剤の種類と濃度で培養した場合の細菌の画像が格納されている。細菌の種類が同じであっても株が違うと薬剤に対する感受性が異なるため、抗菌剤の種類と濃度の条件でデータベースに格納されている複数の画像から、取得した検査対象の画像と類似している画像と比較を行いMICの決定を行う。また、ある抗菌剤に関し、様々な濃度について、データベースの画像と検査対象の画像とで比較を行うため正確なMICの決定ができる。例えば、図17(b)に示すように、細菌が伸張化している状態であれば抗菌剤の効果が現れていることは判るが、結局、細菌を死滅させるには至っていないということが判明する(図17(c)参照)。このため、MICはこの濃度よりも高くなることが推察される。
図10乃至13は、本発明を適用することによって得られた結果を示す図である。図10乃至13は、本発明の実施形態による細菌検査装置10を用いて、腸球菌(Enteroccoas faecalis, ATCC29212)のレボフロキサシンに対する感受性検査を行い、得られた画像を示したものである。図10は、レボフロキサシンを含まないミューラーヒントン培地での細菌の様子を培養開始から(a)0分、(b)90分、(c)150分、(d)210分に撮影した画像である。同様に図11は、0.5μg/mLのレボフロキサシンを含む培養液中、図12は、1.0μg/mLを含む培養液中、図13は、2.0μg/mLのレボフロキサシンを含む培養液中での腸球菌の画像である。図10乃至13において白っぽく見える対象物が腸球菌である。
図16乃至18は、大腸菌(E coli, ATCC25922)のアンピシリンに対する感受性検査を本発明の細菌検査装置を用いて行った結果を示す図である。図16乃至18はそれぞれ、アンピシリンを0、2、16μg/mLの濃度で含むミューラーヒントン培地で培養し、培養開始から(a)0時間後、(b)3時間後、(c)24時間後に撮影した顕微鏡画像にソーベルフィルタなどの画像処理を行い二値化して得られた画像である。図16乃至18で黒く見える対象物が大腸菌であり、図16において(a)培養開始直後には少なかった大腸菌が(b)3時間後で増殖し、(c)24時間後には画像中ほぼ全ての領域に広がっていることが確認できた。
図20及び21は、大腸菌(E coli, ATCC35218)のセファゾリンに対する感受性検査を本発明の細菌検査装置を用いて行った結果を示す図である。図20(a)乃至(d)は、それぞれセファゾリンを0、0.5、1、2μg/mLの濃度で含むミューラーヒントン培地で培養し、培養開始から3時間後に撮影した顕微鏡画像である。画像中にうっすらと見える対象物が細菌である。図21(a)乃至(d)は、それぞれ図20(a)乃至(d)に画像処理を行ってエッジ検出を行い、その後二値化して得られた画像である。図21で黒く見える対象物が大腸菌であり、図21において(a)セファゾリンを含まない培地、あるいは(b)セファゾリン0.5μg/mLの濃度で含む培地では、大腸菌が3時間後に増殖していることが確認できた。一方、図21(c)及び(d)では、大腸菌が3時間後にあまり増殖せず、伸張化していることが確認できた。
本発明の実施形態による検査装置は、(i)細菌同定培養や薬剤感受性検査のための培養プレートの各々のウェルの顕微鏡観察を行うための光源と、ミラーと、対物レンズと、画像を取得するためのCCDとを有する顕微鏡観察光学系と、(ii)培養プレートの各々のウェルの吸光度を測定するための光源と、ミラーと、フォトダイオードとを有する濁度測定光学系と、(iii)各々のウェルを観察あるいは測定するために培養プレートの位置を変更するためのXYZステージと、(iv)温度調節機能と、を有している。ここで、顕微鏡観察のための光源やミラーは、吸光度測定のための光源やミラーと同一であっても良いし、別々に設置しても良い。光源とミラーとの間に適切なバンドパスフィルタを設置することで濁度(波長600nm付近の吸光度)を測定することができ、バンドパスフィルタを別のフィルタに切替えることで白色光での顕微鏡観察が可能となる。また、顕微鏡観察画像を取得するCCD、あるいは吸光度測定用のフォトダイオードの前にミラーを設置し、それぞれの測定の際にミラーを切替えても良い。
Claims (7)
- 細菌または真菌の同定検査や薬剤感受性検査を行う検査装置であって、
複数のウェルを有し、各ウェルに前記細菌または真菌を含む培養液を保持する培養プレートを温調する温調部と、
顕微鏡観察光学系と、
前記培養プレートを、前記温調部と前記顕微鏡観察光学系との間で搬送する搬送機構と、を有し、
前記顕微鏡観察光学系を用いて、前記培養プレート中の各々のウェルに含まれる培養液中の前記細菌または真菌の顕微鏡観察画像を取得することを特徴とする検査装置。 - 請求項1において、
前記温調部は、前記培養プレートの各ウェルに保持された培養液中で前記細菌または真菌の培養を行い、
前記顕微鏡観察光学系は、前記培養プレートの各ウェルに保持された培養液中に含まれる細菌懸濁液を顕微鏡観察し、前記細菌または真菌の同定検査または薬剤感受性検査を可能とすることを特徴とする検査装置。 - 請求項1において、
さらに、前記培養プレートの各ウェルに保持される培養液の濁度を測定するための濁度測定光学系を有することを特徴とする検査装置。 - 請求項3において、
前記温調部は、前記培養プレートの各ウェルに保持された培養液中で前記細菌または真菌の培養を行い、
前記顕微鏡観察光学系は、前記培養プレートの各ウェルに保持された培養液中に含まれる細菌懸濁液を顕微鏡観察し、第1の同定検査や薬剤感受性検査を可能とし、
前記濁度測定光学系は、前記培養プレートの各ウェルに保持された培養液中に含まれる細菌懸濁液の濁度測定し、第2の同定検査または薬剤感受性検査を可能とすることを特徴とする検査装置。 - 請求項1において、
さらに、プログラムに従って、前記細菌または真菌の***の様子を前記顕微鏡光学系によって観察して得られた画像と、予めデータベースに格納されている画像とを比較してマッチングを取り、前記細菌または真菌の同定検査または薬剤感受性検査の判定を行うプロセッサを有することを特徴とする検査装置。 - 請求項5において、
前記プロセッサは、前記顕微鏡光学系によって観察して得られた画像から前記細菌または真菌の特徴量を抽出し、当該抽出した特徴量を前記データベースの画像から抽出した前記細菌または真菌の特徴量と比較することにより、前記細菌または真菌の同定検査または薬剤感受性検査の判定を行うことを特徴とする検査装置。 - 細菌または真菌の同定検査や薬剤感受性検査を行う検査装置であって、
複数のウェルを有し、各ウェルに前記細菌または真菌を含む培養液を保持する培養プレートを温調する温調部と、
光学系と、
前記培養プレートを、前記温調部と前記光学系との間で搬送する搬送機構と、を有し、
前記光学系は、前記培養プレート中の各々のウェルに含まれる培養液中の前記細菌または真菌を顕微鏡観察するための顕微鏡観察光学系と、前記培養プレートの各ウェルに保持される培養液の濁度を測定するための濁度測定光学系とを有し、1つの光源から発せられた光から前記培養プレートの異なるウェルに対して顕微鏡観察と濁度測定を同時に行うことを特徴とする検査装置。
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