JP2003000223A - Microorganism measuring device, microbial measuring electrode chip used therefor, and microbial measuring method - Google Patents
Microorganism measuring device, microbial measuring electrode chip used therefor, and microbial measuring methodInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、混合懸濁液の中で特定の微生物を
高感度で迅速に、専門家によらなくとも簡易に定量でき
る微生物測定装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 電極2a,2b間で濃縮された微生物に
対して抗原抗体反応させるための抗体液を測定チャンバ
ー1に供給する抗体液タンク19とを備え、演算制御部
5が、誘電泳動用電源部3によって交流電圧を印加して
複数種類の微生物を濃縮し、抗体液タンク19から抗体
液を供給し、特定の微生物と特異的に反応させてこれを
凝集して他の微生物を分離し、測定部4によって測定し
た電極2a,2b間のコンダクタンス変化から微生物数
を算出して出力することを特徴とする。
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a microorganism measuring apparatus capable of quantifying a specific microorganism quickly and easily without a specialist in a mixed suspension. I do. SOLUTION: An antibody solution tank 19 for supplying an antibody solution for causing an antigen-antibody reaction to a microorganism concentrated between electrodes 2a and 2b to a measurement chamber 1 is provided. An AC voltage is applied by the unit 3 to concentrate a plurality of types of microorganisms, an antibody solution is supplied from the antibody solution tank 19, specifically reacted with a specific microorganism, and aggregated to separate other microorganisms. The method is characterized in that the number of microorganisms is calculated and output from a change in conductance between the electrodes 2a and 2b measured by the measuring unit 4.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、誰でも特定の微生
物を選択して簡便且つ定量的に検出することができる微
生物測定装置、そのために使用される電極チップ、及び
微生物検出方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a microorganism measuring apparatus capable of easily and quantitatively detecting a specific microorganism by anyone, an electrode chip used therefor, and a microorganism detecting method.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、微生物、中でも病原性大腸菌O−
157等の悪性の病原菌による集団感染や、食品製造工
程での菌混入事件が社会問題の一つとなっている。こう
した集団感染や菌混入事件などで直ちに間違いの無い最
善の対策をとることは難しく、対策が遅れれば遅れるほ
ど被害が広がって甚大な損害を与えるものである。対策
が遅れる最大の理由は、感染の原因である病原菌の究明
が迅速且つ高感度に行えないという点にある。従って、
病原菌を早期に且つ高感度で検出する新しい技術が切望
される所以である。2. Description of the Related Art Recently, microorganisms, especially pathogenic E. coli O-
One of the social problems is the mass infection caused by malignant pathogens such as 157 and the case of bacterial contamination in the food manufacturing process. It is difficult to immediately take the best countermeasures without mistakes due to such mass infections and bacterial contamination cases, and if the countermeasures are delayed, the damage will spread and cause great damage. The biggest reason why the countermeasures are delayed is that the pathogenic bacteria that cause the infection cannot be investigated quickly and with high sensitivity. Therefore,
This is why a new technique for detecting pathogens early and with high sensitivity is desired.
【0003】今のところ病原菌を検出する方法として
は、コロニーカウント法がもっとも一般的に利用される
ものである。すなわち、この方法は、微生物を含有した
懸濁液のサンプルを培地上に散布し、この微生物の増殖
に伴って形成されるコロニー(集落)の数から生菌数を
定量するものである。しかし、このコロニーカウント法
は、コロニーが形成されるまでに1日から数日という驚
くほどの長時間を必要とし、定量が行えるとはいえ、緊
急を要する集団感染や食中毒等では被害の拡大を食い止
めることができないものであった。そして、検査用の試
料液には複数の細菌が含有されていることがほとんどで
あり、選択的定量を行うための補助処理なしに特定の細
菌を定量することはできないものであった。また、検査
対象からのサンプリング、濃縮や希釈、培地への植えつ
け、コロニー数(CFU)のカウントなど、専門家による
煩雑な手作業が必要である。こうしたことから、検査に
必要なランニングコストの上昇や、人為的ミスを招来す
る可能性も否定できないものであった。At present, the colony counting method is the most commonly used method for detecting pathogenic bacteria. That is, this method involves spraying a sample of a suspension containing a microorganism on a medium, and quantifying the viable cell count from the number of colonies (communities) formed with the growth of this microorganism. However, this colony counting method requires a surprisingly long time from 1 day to several days until colonies are formed, and although it can be quantified, it can spread the damage in an urgent mass infection or food poisoning. It was something I couldn't stop. In most cases, the test sample liquid contains a plurality of bacteria, and specific bacteria cannot be quantified without auxiliary treatment for selective quantification. In addition, complicated manual work by specialists such as sampling from the test object, concentration and dilution, planting in the medium, and counting the number of colonies (CFU) is required. For these reasons, there is an undeniable possibility that the running cost required for the inspection may increase and that human error may occur.
【0004】なお、本明細書において微生物というの
は、一般に細菌、真菌、放線菌、リケッチア、マイコプ
ラズマ、ウイルス等、いわゆる微生物学の対象となって
いるあらゆる微生物を含んでいる。The term "microorganism" as used herein generally includes all microorganisms such as bacteria, fungi, actinomycetes, rickettsiae, mycoplasmas, viruses, etc., which are the subject of so-called microbiology.
【0005】微生物の選択的定量を行うこのほかの方法
として、発光を利用するATP(Adenosine Tri Phospha
te)法がある。動物、植物、細菌などの細胞には、必ず
ATP(アデノシン三リン酸)が含まれているため、検
査試料中の細菌内に含まれるATPをATP抽出試薬によ
り抽出し、更に抽出したATPを蛍の酵素(ルシフェラ
ーゼ)により発光させ、発光量を測定することでATP
量を検出するものである。微生物中のATP含有量はあ
る一定の数値になっているので、発光強度から推定され
るATP量を検出することでサンプルに含まれる菌数を
推定するものである。As another method for selective quantification of microorganisms, ATP (Adenosine Tri Phospha) utilizing luminescence is used.
te) There is a law. Since cells such as animals, plants, and bacteria always contain ATP (adenosine triphosphate), ATP contained in bacteria in the test sample is extracted with an ATP extraction reagent, and the extracted ATP is fluorinated. ATP by measuring the amount of luminescence by causing it to emit light by the enzyme (luciferase)
It is to detect the quantity. Since the ATP content in microorganisms has a certain constant value, the number of bacteria contained in the sample is estimated by detecting the ATP amount estimated from the luminescence intensity.
【0006】しかし、ATP抽出試薬によるATPの抽
出や、酵素を作用させたり、発光量の測定、ATP量の
推定等は専門家による高度で複雑な作業が必要で、とて
も素人が迅速な測定が行えるものではなかった。また、
生きている全ての細胞はATPを持っているため、測定
に当ってはこれらがバックグラウンドATPとなるた
め、分離技術が完全でないこともあり検査が不確実にな
るものであった。そして、この方法は微生物として細
菌、酵母、真菌等の区別ができない方法であり、選択的
な定量が難しいものであった。However, the extraction of ATP by an ATP extraction reagent, the action of an enzyme, the measurement of the amount of luminescence, the estimation of the amount of ATP, etc. require a highly sophisticated and complicated work by a specialist, and a very layman can perform a quick measurement. It couldn't be done. Also,
Since all living cells have ATP, and these become background ATP in the measurement, the separation technique may not be perfect and the test becomes uncertain. This method is a method in which bacteria, yeast, fungi, etc. cannot be distinguished as microorganisms, and selective quantitative determination is difficult.
【0007】さらに、ELISA(Enzyme-Linked Immun
osorbent Assay)法がある。ELISA法は、抗体また
は抗原を酵素により標識化することにより検査対象物質
を高感度に測定する方法で、主に臨床検査等で利用され
ている。プラスチックの表面などの固相に、検査試料液
を接触させ、溶液中の検査対象菌を、菌が持つタンパク
質を介し吸着させる。その後液相を除いて固相に吸着し
た細菌だけを残し、ここに目的とする細菌に含まれるタ
ンパク質のみに特異的に反応する抗体の液を加える。最
初に加える抗原(細菌)の量と後から加えた抗体の量が
適切な範囲にあれば、固相に吸着している抗原の量に応
じて抗原抗体反応で結合する抗体の量が変化する。用い
る抗体に酵素標識をしておけば、結合した抗体の量に比
例して酵素もたくさん存在することになり、酵素反応が
強く起こる。酵素反応によって発色する化学物質を用
いれば、色の濃さ(吸光度)を測定することにより結合
した抗体の量がわかり、ひいては元々存在した抗原蛋白
質(検査対象菌)の量もわかる。In addition, ELISA (Enzyme-Linked Immun
osorbent Assay) method. The ELISA method is a method for highly sensitively measuring a test target substance by labeling an antibody or an antigen with an enzyme, and is mainly used in clinical tests and the like. The test sample solution is brought into contact with a solid phase such as the surface of plastic, and the test bacteria in the solution are adsorbed through the proteins of the bacteria. After that, the liquid phase is removed to leave only the bacteria adsorbed on the solid phase, and an antibody liquid that specifically reacts only with the protein contained in the target bacteria is added thereto. If the amount of antigen (bacteria) added first and the amount of antibody added later are in the appropriate range, the amount of antibody bound in the antigen-antibody reaction changes depending on the amount of antigen adsorbed on the solid phase. . If the antibody to be used is labeled with an enzyme, a large number of enzymes will be present in proportion to the amount of bound antibody, and the enzymatic reaction will occur strongly. If a chemical substance that develops color by an enzymatic reaction is used, the amount of bound antibody can be determined by measuring the color intensity (absorbance), and thus the amount of the antigen protein (bacteria to be tested) originally present can also be determined.
【0008】しかし、この検査法は、複雑な実験手順を
踏まなくてはならず、高度の専門性が要求され、吸光度
の測定に適した検査対象濃度を得るために濃縮を行う必
要があり、検出には長時間をかけなければならないとい
う欠点がある。また、以上説明したELISA法は抗体
に修飾を行って発色を測定するものであるが、同じく抗
原抗体反応を利用するもので簡単に肉眼で確認する方法
として凝集法、沈降法が存在する。ただ、この凝集法、
沈降法で測定するには、高濃度の微生物が必要であり、
前段階で培養などにより微生物数を飛躍的に増加させる
必要があり、検出にはきわめて長時間を要するものであ
る。However, this test method requires complicated experimental procedures, requires a high degree of specialization, and needs to be concentrated to obtain a test object concentration suitable for the measurement of absorbance. The disadvantage is that detection has to take a long time. Further, the ELISA method described above measures the color development by modifying the antibody, and similarly, the method utilizing the antigen-antibody reaction is used, and the agglutination method and the sedimentation method exist as a method of easily confirming with the naked eye. However, this aggregation method,
A high concentration of microorganisms is required to measure by the sedimentation method,
It is necessary to dramatically increase the number of microorganisms by culturing etc. in the previous stage, and it takes a very long time to detect.
【0009】次に、PCR(Polymerase Chain Reactio
n)法は、ポリメラーゼ連鎖反応を利用し、特定の遺伝子
の配列を元に、その遺伝子を短時間に何十億も複製する
技術である。まず、検査対象からDNAを抽出し、加熱
することによりDNAの二重らせん構造をほどき、一本
鎖の状態とする。遺伝子は4つの塩基により構成されて
おり、それぞれの塩基は特定の塩基と結合する。この塩
基の配列が遺伝子配列というものであり、これに対とな
る遺伝子の断片(プライマーと呼ばれる)を加える。こ
のプライマーは極めて高い精度で目的とする遺伝子配列
と結合し、ここに耐熱性酵素(Taq酵素)を加えること
により、プライマーが一本鎖遺伝子と結合している部位
から元の二重らせんDNAを再生させる。この過程を繰
り返すことによって、DNAは指数関数的に増加し、蛍
光検知装置により検査対象のDNAのみを検出する。し
かし、死菌のDNAも増幅させるので、事前に培養の手
順を踏み、検査対象の活性を調べる必要がある。そし
て、この微生物活性を簡易に定量的に測定する方法は確
立されていない。また、DNAが爆発的に増加するた
め、細菌の初期数を推定するのは困難で、定量性に欠け
るという問題を有すものであった。Next, PCR (Polymerase Chain Reactio)
The n) method is a technology that uses the polymerase chain reaction to replicate billions of genes in a short time based on the sequence of the specific gene. First, DNA is extracted from an object to be inspected and heated to unravel the double helix structure of the DNA to form a single-stranded state. A gene is composed of four bases, and each base binds to a specific base. This base sequence is called a gene sequence, and a pair of gene fragments (called a primer) is added to this. This primer binds to the target gene sequence with extremely high accuracy, and by adding a thermostable enzyme (Taq enzyme) to this, the original double-helix DNA is extracted from the site where the primer is bound to the single-stranded gene. To play. By repeating this process, the DNA exponentially increases and only the DNA to be inspected is detected by the fluorescence detection device. However, since the DNA of dead bacteria is also amplified, it is necessary to examine the activity of the test subject by taking a culturing procedure in advance. And, a method for simply and quantitatively measuring this microbial activity has not been established. Further, since the DNA explosively increases, it is difficult to estimate the initial number of bacteria, and there is a problem of lack of quantitativeness.
【0010】従来の技術は、微生物の定量に時間がかか
るという致命的な共通の欠点を有しているため、本発明
者は、他の研究者らとともに誘電泳動と電気インピーダ
ンスを組み合わせて微生物数を測定する方法(DEPI
M法 (Dielectrophoretic Impedance Measurement Meth
od))を提案した。Since the conventional technique has a fatal common drawback that it takes a long time to quantify microorganisms, the present inventor, together with other researchers, combined dielectrophoresis and electrical impedance to determine the number of microorganisms. To measure (DEPI
M method (Dielectrophoretic Impedance Measurement Meth
od)) proposed.
【0011】このDEPIM法は、微生物の濃縮プロセ
スと菌濃度検出プロセスのいずれのプロセスも電気的に
行うのが特徴である。濃縮プロセスは、誘電泳動現象
(電界中で分極した誘電体粒子に電気的な力が作用し、
一定方向に運動する現象)により細菌を集積型マイクロ
電極上で濃縮し、菌濃度検出プロセスは、濃縮する時の
電極間インピーダンスの変化から菌濃度を定量的に推定
するものである(八浪、他:「誘電泳動インピーダンス
計測による大腸菌の懸濁濃度測定(1)〜原理と装置概要
〜」、静電気学会講演論文集'99、pp.337〜340 (199
9);濱田、他:「誘電泳動インピーダンス計測による大
腸菌の懸濁濃度測定(2)〜懸濁濃度の推定モデル〜」、
静電気学会講演論文集'99、pp.341〜344 (1999))。The DEPIM method is characterized in that both the microorganism concentration process and the bacteria concentration detection process are electrically performed. The concentration process is a dielectrophoresis phenomenon (electrical force acts on dielectric particles polarized in an electric field,
The bacteria are concentrated on the integrated microelectrodes by the phenomenon of moving in a certain direction), and the bacteria concentration detection process quantitatively estimates the bacteria concentration from the change in impedance between the electrodes during concentration (Hachinami, Others: "Measurement of Escherichia coli Suspension Concentration by Dielectrophoretic Impedance Measurement (1) -Principle and Device Overview-", Proc.
9); Hamada et al .: "Measurement of Escherichia coli Suspension Concentration by Dielectrophoretic Impedance Measurement (2) -Estimated Model of Suspension Concentration",
Proceedings of the Japan Electrostatic Society '99, pp.341-344 (1999)).
【0012】このDEPIM法で微生物を検出するため
には、微生物を誘電泳動力によりマイクロ電極に捕集す
ることが必要である。言い換えれば、誘電泳動力が十分
に作用しないような条件下ではマイクロ電極に捕集され
る菌数が減少するため、検出信号は低下するという特徴
を有している。微生物に作用する誘電泳動力FDEPは
複素数表現すると、理論的に以下の(数1)で与えられ
る。In order to detect microorganisms by the DEPIM method, it is necessary to collect the microorganisms on the microelectrode by the dielectrophoretic force. In other words, under conditions where the dielectrophoretic force does not sufficiently act, the number of bacteria collected on the microelectrodes decreases, so that the detection signal decreases. The dielectrophoretic force F DEP acting on the microorganism is theoretically given by the following (Equation 1) when expressed as a complex number.
【0013】[0013]
【数1】 ここで、複素誘電率Kは(数2)で表され、[Equation 1] Here, the complex permittivity K is expressed by (Equation 2),
【0014】[0014]
【数2】 また、懸濁液の複素誘電率ε* mは(数3)で表され、[Equation 2] Also, the complex permittivity ε * m of the suspension is expressed by (Equation 3),
【0015】[0015]
【数3】
εm :懸濁液の誘電率
ε* m :懸濁液の複素誘電率
ε* i :微生物の複素誘電率
σ 懸濁液の導電率
ω :電界の角周波数
また、
a :球形近似したときの微生物の半径
Re[K] :微生物と懸濁液の複素誘電率に依存する
パラメータ
E :電界強度
である。この(数1)(数2)(数3)から明らかなよ
うに、懸濁液と微生物の大きさが一定であれば、誘電泳
動力FDEPはパラメータRe[K]に比例することが
わかる。[Equation 3] ε m : Permittivity of suspension ε * m : Complex permittivity of suspension ε * i : Complex permittivity of microorganism σ Conductivity of suspension ω: Angular frequency of electric field Also, a: When spherical approximation is performed Radius of the microorganism Re [K]: a parameter E dependent on the complex permittivity of the microorganism and the suspension: electric field strength. As is clear from these (Equation 1) (Equation 2) (Equation 3), if the sizes of the suspension and the microorganism are constant, the dielectrophoretic force F DEP is proportional to the parameter Re [K]. .
【0016】図8は細胞質導電率をパラメータとするR
e[K]の周波数特性図である。図8において、誘電泳
動に用いる電界の周波数fをパラメータとして、誘電泳
動力を細胞質導電率σiの関数として表している。図8
によると、周波数10kHz〜1MHzで正の誘電泳動
力が働き、それ以外では負の誘電泳動力が働くのがわか
る。細胞質導電率σiと周波数fによっては負の誘電泳
動力が働き、誘電泳動力FDEPが微生物に作用して
も、捕集できない場合があることが分かる。FIG. 8 shows R with the parameter of cytoplasmic conductivity.
It is a frequency characteristic figure of e [K]. In FIG. 8, the dielectrophoretic force is shown as a function of the cytoplasmic conductivity σ i with the frequency f of the electric field used for dielectrophoresis as a parameter. Figure 8
According to this, it is understood that the positive dielectrophoretic force works at a frequency of 10 kHz to 1 MHz, and the negative dielectrophoretic force works at other frequencies. It can be seen that a negative dielectrophoretic force works depending on the cytoplasmic conductivity σ i and the frequency f, and even if the dielectrophoretic force F DEP acts on the microorganism, it may not be collected.
【0017】従って、微生物(細胞質導電率σi)の種
類に応じて周波数fを選択すると、正の誘電泳動力を作
用させて捕集したり、負の誘電泳動力を作用させて排除
することも可能である。但し、実際の誘電泳動には懸濁
液導電率等の影響も考慮しなければならない。Therefore, when the frequency f is selected according to the type of the microorganism (cytoplasmic conductivity σ i ), a positive dielectrophoretic force is applied to collect it, or a negative dielectrophoretic force is applied to eliminate it. Is also possible. However, in the actual dielectrophoresis, it is necessary to consider the influence of the conductivity of the suspension.
【0018】しかし、微生物の種類によって、パラメー
タRe[K]が正で、他の菌種のそれがすべて負となる
ようなことはなく、誘電泳動力の正負の振り分けは一般
化できることではない。すなわち、微生物固有の誘電特
性(誘電率、導電率)を利用して、多種の微生物の混合
懸濁液中から特定の微生物のみに選択的に正の誘電泳動
力を作用させ、DEPIM法によりその微生物のみを検
出することは困難である。However, depending on the type of microorganism, the parameter Re [K] will not be positive and that of all other bacterial species will not be negative, and the distribution of dielectrophoretic force between positive and negative cannot be generalized. That is, by utilizing the dielectric properties (dielectric constant, conductivity) peculiar to microorganisms, a positive dielectrophoretic force is selectively applied only to specific microorganisms in a mixed suspension of various microorganisms, It is difficult to detect only microorganisms.
【0019】また、DEPIM法を実際に応用する場合
は、多種且つ未知の種類の微生物が含まれている懸濁液
から特定の微生物のみを検出することが要求されること
が多いと予想されるが、従来のDEPIM法ではこのよ
うな選択的微生物検出は不可能である。Further, when the DEPIM method is actually applied, it is expected that it is often required to detect only specific microorganisms from a suspension containing various kinds of unknown microorganisms. However, such a selective microorganism detection is impossible by the conventional DEPIM method.
【0020】[0020]
【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
従来のコロニーカウント法は、微生物を含有した懸濁液
を培地上に散布し、この微生物の増殖に伴って形成され
るコロニーの数から生菌数を定量するが、コロニーが形
成されるまでに1日から数日という驚くほどの長時間を
必要とするものであった。そして、複数の細菌が含有さ
れた試料液の場合には、補助処理なしには特定の細菌を
選んで定量することはできない。また、専門家による煩
雑な手作業が必要であり、検査に必要なランニングコス
トの上昇や、人為的ミスを招来する可能性すらあった。As described above,
The conventional colony counting method sprays a suspension containing a microorganism on a medium and quantifies the viable cell count from the number of colonies formed with the growth of this microorganism. It took a surprisingly long time of one to several days. In the case of a sample solution containing a plurality of bacteria, it is impossible to select and quantify specific bacteria without auxiliary treatment. In addition, a complicated manual work by an expert is required, which may cause an increase in running cost required for the inspection and even a human error.
【0021】また、ATP法は、ATP抽出試薬による
ATPの抽出や、酵素を作用させたり、発光量の測定、
ATP量の推定等は専門家による高度の知識が必要で、
測定に時間が要求され、測定に当ってはバックグラウン
ドが多く、検査が不確実になるものであった。微生物と
して細菌、酵母、真菌等の区別ができない方法であり、
選択的な定量が難しいものであった。Further, the ATP method includes the extraction of ATP with an ATP extraction reagent, the action of an enzyme, the measurement of luminescence,
Estimating the amount of ATP, etc. requires a high degree of knowledge from a specialist,
The measurement required a long time, and there was a lot of background in the measurement, which made the inspection uncertain. It is a method that cannot distinguish bacteria, yeast, fungi, etc. as microorganisms,
Selective quantification was difficult.
【0022】そして、ELISA法は、他の方法と同様
に複雑な実験手順を踏まなくてはならず、高度の専門性
が要求され、吸光度の測定に適した検査対象濃度を得る
ために濃縮を行う必要があり、検出には長時間をかけな
ければならないという欠点がある。As with other methods, the ELISA method requires complicated experimental procedures, requires a high degree of specialization, and requires concentration to obtain a concentration of a test object suitable for measurement of absorbance. It has to be done and the detection has to take a long time.
【0023】そして、PCR法は、死菌のDNAも増幅
させるため、事前に培養の手順を踏み、検査対象の活性
を調べる必要がある。また、DNAが爆発的に増加する
ため、細菌の初期数を推定するのは困難で、定量性に欠
けるという問題を有すものであった。専門性が要求され
るのは他の方法以上である。Since the PCR method also amplifies the DNA of dead bacteria, it is necessary to examine the activity of the test subject by carrying out a culturing procedure in advance. Further, since the DNA explosively increases, it is difficult to estimate the initial number of bacteria, and there is a problem of lack of quantitativeness. More expertise is required than any other method.
【0024】本発明者が他の研究者らとともに提案した
DEPIM法は、微生物の濃縮と菌濃度検出のいずれの
プロセスも電気的に同時に行うため、専門家が行わなく
とも短時間で微生物を定量することができるが、複数種
類の微生物を混合した懸濁液の特定の微生物だけに誘電
泳動力を作用させて検出することはできないものであっ
た。他の微生物の定量方法が専門家によって長時間の測
定を行わざるを得ない中で、DEPIM法だけがこれら
を解決できるものであるが、複数種類の微生物が含有さ
れた試料液の中で特定の微生物を高感度に定量できるも
のではなかった。従って、複数種類の微生物が含有され
た試料液であっても、特定の微生物を迅速、高感度で選
択的に定量できる新しい微生物測定装置が切望される。The DEPIM method proposed by the present inventor together with other researchers conducts both the concentration of microorganisms and the detection of bacterial concentration electrically at the same time, so that the microorganisms can be quantified in a short time without specialists. However, it has been impossible to detect by applying dielectrophoretic force only to specific microorganisms in a suspension in which plural kinds of microorganisms are mixed. The DEPIM method can only solve these problems while other methods for quantifying other microorganisms have to be measured by experts for a long time. However, it is possible to identify them in a sample solution containing multiple types of microorganisms. Was not able to be quantified with high sensitivity. Therefore, there is a need for a new microorganism measuring device capable of rapidly and highly sensitively and selectively quantifying a specific microorganism even in a sample solution containing a plurality of types of microorganisms.
【0025】そこで、本発明は、複数種類の微生物が含
有された試料液の中で特定の微生物を高感度で迅速に、
専門家によらなくとも簡易に定量できる微生物測定装置
を提供することを目的とする。Therefore, in the present invention, in a sample solution containing a plurality of types of microorganisms, specific microorganisms can be rapidly detected with high sensitivity.
It is an object of the present invention to provide a microorganism measuring device that can be easily quantified without depending on an expert.
【0026】また、本発明は、複数種類の微生物が含有
された試料液の中で特定の微生物を高感度で迅速に、専
門家によらなくとも簡易に定量でき安価な微生物測定用
電極チップを提供することを目的とする。In addition, the present invention provides an inexpensive electrode chip for measuring microorganisms, which is capable of quantifying specific microorganisms in a sample liquid containing a plurality of kinds of microorganisms with high sensitivity, speed, and easily even without requiring an expert. The purpose is to provide.
【0027】そして、本発明は、複数種類の微生物が含
有された試料液の中で特定の微生物を高感度で迅速に、
専門家によらなくとも簡易に定量できる微生物測定方法
を提供することを目的とする。The present invention is directed to a specific microorganism in a sample solution containing a plurality of types of microorganisms with high sensitivity and speed,
It is an object of the present invention to provide a method for measuring microorganisms that can be easily quantified without depending on an expert.
【0028】[0028]
【課題を解決するための手段】上記の問題点を解決する
ため本発明の微生物測定装置は、電極間で濃縮された微
生物に対して抗原抗体反応させるための抗体液を測定チ
ャンバーに供給する抗体液供給部とを備え、演算制御部
が、誘電泳動用電源部によって交流電圧を印加して複数
種類の微生物を濃縮し、抗体供給部から抗体液を供給
し、特定の微生物と特異的に反応させてこれを凝集して
他の微生物を分離し、測定部によって測定した電極間の
コンダクタンス変化から微生物数を算出して出力するこ
とを特徴とする。In order to solve the above problems, the microorganism measuring apparatus of the present invention is an antibody for supplying an antibody solution for causing an antigen-antibody reaction to microorganisms concentrated between electrodes into a measuring chamber. Comprising a liquid supply unit, the arithmetic control unit applies an AC voltage by the dielectrophoresis power supply unit to concentrate multiple types of microorganisms, supplies the antibody liquid from the antibody supply unit, and specifically reacts with specific microorganisms. Then, this is aggregated to separate other microorganisms, and the number of microorganisms is calculated and output from the change in conductance between the electrodes measured by the measurement unit.
【0029】これにより、複数種類の微生物が含有され
た試料液の中で特定の微生物を高感度で迅速に、専門家
によらなくとも簡易に定量することができる。This makes it possible to quantify a specific microorganism in a sample solution containing a plurality of kinds of microorganisms with high sensitivity and speed, and easily without requiring a specialist.
【0030】本発明の微生物測定用電極チップは、電極
間の基板上には特定の微生物と特異的に反応する抗体が
固相化され、反応した特定の微生物以外の微生物は流体
力で分離され、電極間のコンダクタンス変化から特定の
微生物数を算出して出力することを特徴とする。In the electrode chip for measuring microorganisms of the present invention, an antibody that specifically reacts with a specific microorganism is immobilized on the substrate between the electrodes, and the reacted microorganisms other than the specific microorganism are separated by fluid force. , A specific number of microorganisms is calculated from the change in conductance between the electrodes and output.
【0031】これにより、複数種類の微生物が含有され
た試料液の中で特定の微生物を高感度で迅速に、専門家
によらなくとも簡易に定量でき安価な微生物測定用電極
チップを提供することができる。Thus, it is possible to provide an inexpensive microbe-measuring electrode chip capable of quantifying a specific microorganism in a sample solution containing a plurality of types of microorganisms with high sensitivity, speed, and easily without requiring any expert. You can
【0032】本発明の微生物測定方法は、一対の電極間
に交流電圧を印加して複数種類の微生物を電気泳動で濃
縮し、電極間に固相化された抗体が特定の微生物と特異
的に反応して分離し、その後電極間のインピーダンスを
測定して特定の微生物のみの微生物数を算出することを
特徴とする。In the method for measuring a microorganism of the present invention, an AC voltage is applied between a pair of electrodes to concentrate a plurality of types of microorganisms by electrophoresis, and the antibody immobilized between the electrodes specifically binds to a specific microorganism. It is characterized by reacting and separating, and then measuring the impedance between the electrodes to calculate the number of microorganisms of only specific microorganisms.
【0033】これにより、複数種類の微生物が含有され
た試料液の中で特定の微生物を高感度で迅速に、専門家
によらなくとも簡易に定量することができる。This makes it possible to quantify a specific microorganism in a sample solution containing a plurality of kinds of microorganisms with high sensitivity and speed, and easily without requiring a specialist.
【0034】[0034]
【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、試料液を収容することができる測定チャンバーと、
測定チャンバー内の試料液に浸漬され、不平等電界を発
生して誘電泳動により該試料液に含有される複数種類の
微生物を濃縮するとともに、抗体と特異的に反応した特
定の微生物だけを残して他の微生物が分離され、このと
きのインピーダンスを測定するための一対の電極と、電
極間に交流電圧を印加する誘電泳動用電源部と、電極間
のインピーダンスを測定することができる測定部と、誘
電泳動用電源部と測定部の制御を行う演算制御部と、測
定対象の微生物毎に測定制御データと検量線データを格
納した測定用テーブルが格納されたメモリ部と、電極間
で濃縮された微生物に対して抗原抗体反応させるための
抗体液を測定チャンバーに供給する抗体液供給部とを備
え、演算制御部が、誘電泳動用電源部によって交流電圧
を印加して複数種類の微生物を濃縮し、抗体供給部から
抗体液を供給し、特定の微生物と特異的に反応させてこ
れを凝集して他の微生物を分離し、測定部によって測定
した電極間のコンダクタンス変化から微生物数を算出し
て出力することを特徴とする微生物測定装置であるか
ら、試料液に含有される複数種類の微生物を交流電圧を
電極間に印加して誘電泳動により濃縮するため濃縮のた
めに長時間をかける必要がなく、この濃縮した微生物に
特定の微生物と特異的に反応する抗体液を供給し、特定
の微生物だけ凝集して他の微生物から分離するから、複
数種類の微生物の中から測定対象の特定の微生物だけを
選択することができ、選択した後の特定の微生物をイン
ピーダンス測定することにより、コンダクタンス変化か
ら微生物数を測定するため、混合懸濁液の中で特定の微
生物を高感度で迅速に、専門家によらなくとも簡易に定
量することができる。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The invention according to claim 1 of the present invention comprises a measurement chamber capable of containing a sample solution,
Immersed in the sample solution in the measurement chamber, generating an unequal electric field and concentrating multiple types of microorganisms contained in the sample solution by dielectrophoresis, leaving only specific microorganisms that have reacted specifically with the antibody. Other microorganisms are separated, a pair of electrodes for measuring the impedance at this time, a power source for dielectrophoresis for applying an AC voltage between the electrodes, and a measuring unit capable of measuring the impedance between the electrodes, Concentrated between the electrodes, the calculation control unit that controls the power supply unit for dielectrophoresis and the measurement unit, the memory unit that stores the measurement table that stores the measurement control data and the calibration curve data for each microorganism to be measured. An antibody liquid supply unit that supplies an antibody liquid for causing an antigen-antibody reaction to microorganisms to the measurement chamber, and the arithmetic and control unit applies an AC voltage by the dielectrophoresis power supply unit to generate a plurality of species. Microorganisms are concentrated, the antibody solution is supplied from the antibody supply section, and they react specifically with specific microorganisms to agglomerate them to separate other microorganisms. Since it is a microorganism measurement device characterized by calculating and outputting the number, multiple types of microorganisms contained in the sample liquid are concentrated by dielectrophoresis by applying an AC voltage between the electrodes, so long time is needed for concentration. No need to spend time, this concentrated microorganism is supplied with an antibody solution that reacts specifically with a specific microorganism, and only specific microorganisms aggregate and separate from other microorganisms. Only specific microorganisms of interest can be selected, and mixed suspension is used to measure the number of microorganisms from the change in conductance by impedance measurement of the specific microorganisms after selection. The particular microorganism in quickly with high sensitivity, without relying on the experts can be quantified in a simple manner.
【0035】本発明の請求項2に記載の発明は、抗体液
供給部が、抗体液を収容した抗体液タンクと、測定チャ
ンバーに抗体液を導入する抗体液供給管と、該抗体供給
管に設けられた抗体液バルブを備えて、複数種類の微生
物を濃縮した後に抗体液を測定チャンバーに供給するこ
とを特徴とする請求項1に記載の微生物活性測定装置で
あるから、抗体液バルブを操作することにより、濃縮し
た複数種類の微生物に抗体液を自動的に供給することが
できる。In the invention according to claim 2 of the present invention, the antibody solution supply section comprises an antibody solution tank containing the antibody solution, an antibody solution supply tube for introducing the antibody solution into the measurement chamber, and the antibody solution supply tube. The microbial activity measuring device according to claim 1, wherein the microbial activity measuring device is provided with the provided antibody solution valve, and the antibody solution is supplied to the measurement chamber after concentrating a plurality of types of microorganisms. By doing so, the antibody solution can be automatically supplied to a plurality of types of concentrated microorganisms.
【0036】本発明の請求項3に記載の発明は、測定チ
ャンバーには攪拌装置が設けられ、試料液の攪拌を行う
ことを特徴とする請求項1または2に記載の微生物活性
測定装置であるから、微生物濃度を均一化し、電極近傍
に補修することができる。さらに、抗原抗体反応後に、
抗体と特異的に反応した特定の微生物以外の微生物を攪
拌による流動によって分離することができる。The invention according to claim 3 of the present invention is the microbial activity measuring apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the measuring chamber is provided with a stirring device for stirring the sample solution. Therefore, it is possible to make the microbial concentration uniform and repair the vicinity of the electrode. Furthermore, after the antigen-antibody reaction,
Microorganisms other than the specific microorganisms that have specifically reacted with the antibody can be separated by flow by stirring.
【0037】本発明の請求項4に記載の発明は、測定チ
ャンバーには洗浄液の洗浄管が設けられるとともに、洗
浄管に洗浄バルブが設けられ、演算制御部が時計手段の
行う計時に基づいて、洗浄バルブを開いて洗浄液を測定
チャンバーに供給し、流体力で特定の微生物を分離して
洗い流すことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記
載の微生物活性測定装置であるから、抗体と特異的に反
応した特定の微生物以外の微生物を洗浄液の流体力で分
離することができ、分離した未反応の微生物を洗い流し
てインピーダンス測定を可能にすることができる。According to a fourth aspect of the present invention, the measurement chamber is provided with a washing pipe for washing liquid, and the washing pipe is provided with a washing valve, and the arithmetic and control unit is based on the timekeeping performed by the clock means. The washing liquid is supplied to the measurement chamber by opening the washing valve, and a specific microorganism is separated and washed away by a fluid force. Therefore, the microorganism activity measuring device according to any one of claims 1 to 3, Microorganisms other than the specifically reacted specific microorganisms can be separated by the fluid force of the cleaning liquid, and the separated unreacted microorganisms can be washed away to enable impedance measurement.
【0038】本発明の請求項5に記載の発明は、試料液
を収容することができる測定チャンバーと、測定チャン
バー内の試料液に浸漬され、不平等電界を発生して誘電
泳動により該試料液に含有される複数種類の微生物を濃
縮するとともに、抗体と特異的に反応した特定の微生物
だけを残して分離され、このときのインピーダンスを測
定するための一対の電極を備えた微生物測定用電極チッ
プと、電極間に交流電圧を印加する誘電泳動用電源部
と、電極間のインピーダンスを測定することができる測
定部と、誘電泳動用電源部と測定部の制御を行う演算制
御部と、測定対象の微生物毎に測定制御データと検量線
データを格納した測定用テーブルが格納されたメモリ部
とを備え、微生物測定用電極チップには、一対の電極の
基板上に特定の微生物と特異的に反応する抗体が固相化
され、演算制御部が、誘電泳動用電源部によって交流電
圧を印加して複数種類の微生物を濃縮し、固相化された
抗体と特定の微生物とを特異的に反応させて分離し、測
定部によって測定した電極間のコンダクタンス変化から
特定の微生物数を算出して出力することを特徴とする微
生物測定装置であるから、試料液に含有される複数種類
の微生物を交流電圧を電極間に印加して誘電泳動により
濃縮するため濃縮のために長時間をかける必要がなく、
特定の微生物と特異的に反応する抗体を固相化し、特定
の微生物だけ微生物測定用電極チップに固定し他の微生
物を分離するから、複数種類の微生物の中から測定対象
の特定の微生物だけを選択することができ、選択した後
の特定の微生物をインピーダンス測定することにより、
コンダクタンス変化から微生物数を測定するため、混合
懸濁液の中で特定の微生物を高感度で迅速に、専門家に
よらなくとも簡易に定量することができる。The invention according to claim 5 of the present invention is a measurement chamber capable of containing a sample solution, and the sample solution is immersed in the sample solution in the measurement chamber to generate an unequal electric field and dielectrophoresis the sample solution. In addition to concentrating multiple types of microorganisms contained in, it is separated by leaving only specific microorganisms that have reacted specifically with the antibody, and a microbe measurement electrode chip equipped with a pair of electrodes for measuring the impedance at this time A power source for dielectrophoresis that applies an AC voltage between the electrodes, a measurement unit that can measure the impedance between the electrodes, an operation controller that controls the power source unit for the dielectrophoresis and the measurement unit, and a measurement target. Each of the microorganisms is provided with a memory unit that stores a measurement table that stores measurement control data and calibration curve data.The microorganism measurement electrode chip has a specific microscopic structure on a substrate of a pair of electrodes. The antibody that specifically reacts with is solid-phased, and the arithmetic and control unit applies an AC voltage by the dielectrophoresis power supply unit to concentrate multiple types of microorganisms and separates the solid-phased antibody and the specific microorganisms. Since it is a microorganism measuring device characterized by specifically reacting and separating, and calculating and outputting the number of specific microorganisms from the change in conductance between the electrodes measured by the measuring unit, it is possible to use multiple types of substances contained in the sample liquid. Since it is concentrated by dielectrophoresis by applying an AC voltage between the electrodes, it is not necessary to spend a long time for concentration.
Antibodies that react specifically with specific microorganisms are immobilized, and only specific microorganisms are immobilized on a microbe measuring electrode chip to separate other microorganisms, so only specific microorganisms to be measured are selected from multiple types of microorganisms. By selecting the impedance of a specific microorganism after selection,
Since the number of microorganisms is measured from the change in conductance, specific microorganisms can be quantified in a mixed suspension with high sensitivity and speed, and easily without requiring any expert.
【0039】本発明の請求項6に記載の発明は、抗体と
特異的に反応した特定の微生物だけを残して他の微生物
を分離するとき、該反応した特定の微生物の集合体と他
の微生物に交流電圧を印加してそれぞれに誘電泳動力を
作用させ、該誘電泳動力の差を利用して分離を行うこと
を特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の微生物測
定装置であるから、反応した特定の微生物の集合体と他
の微生物の大きさの違いによる差が誘電泳動力の差に変
換され、この差を利用して流体力等の外力を加えること
で分離が簡単且つ迅速に行える。According to the sixth aspect of the present invention, when other microorganisms are separated by leaving only the specific microorganisms that have reacted specifically with the antibody, the aggregate of the reacted specific microorganisms and the other microorganisms are separated. 6. The microorganism measuring device according to any one of claims 1 to 5, wherein an alternating voltage is applied to each of the electrodes to cause a dielectrophoretic force to act on each of them, and the difference is used to perform separation. Therefore, the difference due to the difference in the size of the reacting specific microorganisms and the size of other microorganisms is converted into the difference in the dielectrophoretic force, and the separation can be easily performed by applying the external force such as the fluid force using this difference. Can be done quickly.
【0040】本発明の請求項7に記載の発明は、請求項
6記載の微生物測定装置で使用される微生物測定用電極
チップであって、電極間の基板上には特定の微生物と特
異的に反応する抗体が固相化され、反応した特定の微生
物以外の微生物は流体力で分離され、電極間のコンダク
タンス変化から特定の微生物数を算出して出力すること
を特徴とする微生物測定用電極チップであるから、特定
の微生物と特異的に反応する抗体を固相化し、特定の微
生物だけ微生物測定用電極チップに固定し、他の微生物
を流体力で分離することができ、複数種類の微生物の中
から測定対象の特定の微生物だけを選択することが安価
に実現できる。The invention according to claim 7 of the present invention is an electrode chip for measuring microorganisms used in the device for measuring microorganisms according to claim 6, wherein a specific microorganism is present on the substrate between the electrodes. An electrode chip for measuring microorganisms, characterized in that the reacting antibody is immobilized and the reacting microorganisms other than the specific microorganisms are separated by fluid force, and the number of the specific microorganisms is calculated and output from the change in conductance between the electrodes. Therefore, it is possible to immobilize the antibody that reacts specifically with a specific microorganism, immobilize only the specific microorganism on the electrode chip for measuring microorganisms, and separate other microorganisms by fluid force. It is possible to inexpensively select only specific microorganisms to be measured from the inside.
【0041】本発明の請求項8に記載の発明は、一対の
電極間に交流電圧を印加して複数種類の微生物を電気泳
動で濃縮し、濃縮された微生物に抗体液を供給し、該抗
体液と特定の微生物と特異的に反応させてから他の未反
応の微生物を分離し、その後電極間のインピーダンスを
測定して特定の微生物のみの微生物数を算出することを
特徴とする微生物測定方法であるから、試料液に含有さ
れる複数種類の微生物を交流電圧を電極間に印加して誘
電泳動により濃縮するため濃縮のために長時間をかける
必要がなく、この濃縮した微生物に特定の微生物と特異
的に反応する抗体液を供給し、特定の微生物だけ凝集し
て他の微生物を分離するから、複数種類の微生物の中か
ら測定対象の特定の微生物だけを選択することができ、
選択した後の特定の微生物をインピーダンス測定するこ
とにより、コンダクタンス変化から微生物数を測定する
ため、混合懸濁液の中で特定の微生物を高感度で迅速
に、専門家によらなくとも簡易に定量することができ
る。According to the eighth aspect of the present invention, an AC voltage is applied between a pair of electrodes to concentrate a plurality of types of microorganisms by electrophoresis, and an antibody solution is supplied to the concentrated microorganisms to produce the antibody. Microorganism measuring method characterized by specifically reacting a liquid with a specific microorganism, separating other unreacted microorganisms, and then measuring the impedance between electrodes to calculate the number of microorganisms of only specific microorganisms Therefore, multiple types of microorganisms contained in the sample solution are concentrated by dielectrophoresis by applying an AC voltage between the electrodes, so it is not necessary to take a long time for concentration, and the microorganisms specific to this concentrated microorganism are Supplying an antibody solution that specifically reacts with and separates other microorganisms by aggregating only specific microorganisms, it is possible to select only specific microorganisms to be measured from among multiple types of microorganisms,
By measuring the impedance of a specific microorganism after selection, the number of microorganisms is measured from the change in conductance.Therefore, a specific microorganism can be quantified in a mixed suspension with high sensitivity and speed, easily and without specialists. can do.
【0042】本発明の請求項9に記載の発明は、一対の
電極間に交流電圧を印加して複数種類の微生物を電気泳
動で濃縮し、電極間に固相化された抗体が特定の微生物
と特異的に反応して分離し、その後電極間のインピーダ
ンスを測定して特定の微生物のみの微生物数を算出する
ことを特徴とする微生物測定方法であるから、試料液に
含有される複数種類の微生物を交流電圧を電極間に印加
して誘電泳動により濃縮するため濃縮のために長時間を
かける必要がなく、特定の微生物と特異的に反応する抗
体を固相化し、特定の微生物だけ微生物測定用電極チッ
プに固定し他の微生物を分離するから、複数種類の微生
物の中から測定対象の特定の微生物だけを選択すること
ができ、選択した後の特定の微生物をインピーダンス測
定することにより、コンダクタンス変化から微生物数を
測定するため、混合懸濁液の中で特定の微生物を高感度
で迅速に、専門家によらなくとも簡易に定量することが
できる。
(実施の形態1)以下、本発明における実施の形態1に
おける微生物検出装置及び微生物検出方法について説明
する。図1は本発明の実施の形態1における微生物測定
装置の構成図、図2(a)は本発明の実施の形態1にお
ける微生物測定装置の電極部が特定の微生物を選択的に
測定するための濃縮プロセス図、図2(b)は本発明の
実施の形態1における微生物測定装置の電極部が特定の
微生物を選択的に測定するための抗原抗体反応プロセス
図、図2(c)は本発明の実施の形態1における微生物
測定装置の電極部が特定の微生物を選択的に測定するた
めの洗浄プロセス図、図3は本発明の実施の形態1にお
ける微生物測定装置の微生物選択可能領域図、図4は本
発明の実施の形態1における測微生物定装置の特定の微
生物の測定結果図である。According to a ninth aspect of the present invention, an alternating voltage is applied between a pair of electrodes to concentrate a plurality of types of microorganisms by electrophoresis, and the antibody immobilized between the electrodes is a specific microorganism. It reacts with and separates specifically, and then measures the impedance between the electrodes to calculate the number of microorganisms of only specific microorganisms. It is not necessary to spend a long time for concentration because microorganisms are concentrated by dielectrophoresis by applying an AC voltage between electrodes.Antibodies that react specifically with specific microorganisms are immobilized, and only specific microorganisms are measured. By fixing it to the electrode tip for use and separating other microorganisms, it is possible to select only the specific microorganism to be measured from multiple types of microorganisms, and by measuring the impedance of the specific microorganism after selection. To measure the number of microorganisms from the change in conductance, specific microorganisms in the mixed suspension rapidly with high sensitivity can be determined easily without relying on expert. (Embodiment 1) Hereinafter, a microorganism detecting apparatus and a microorganism detecting method according to Embodiment 1 of the present invention will be described. FIG. 1 is a block diagram of a microorganism measuring apparatus according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2A shows an electrode unit of the microorganism measuring apparatus according to Embodiment 1 of the present invention for selectively measuring a specific microorganism. FIG. 2 (b) is a concentration process diagram, FIG. 2 (b) is an antigen-antibody reaction process diagram for selectively measuring a specific microorganism by the electrode unit of the microorganism measuring device according to the first embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 3 is a cleaning process diagram for the electrode part of the microorganism measuring device according to Embodiment 1 of the present invention to selectively measure a specific microorganism, and FIG. 3 is a diagram showing a microorganism selectable region of the microorganism measuring device according to Embodiment 1 of the present invention. 4 is a measurement result diagram of a specific microorganism in the microorganism measuring apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
【0043】図1において、1はDEPIM法 (Dielec
trophoretic Impedance Measurement Method)で特定の
微生物を測定するために複数の微生物が懸濁液に混合さ
れた試料液を収容する測定チャンバー、2は微生物数を
測定するための電極部、2a,2bは電極部2に設けら
れた一対の電極である。本実施の形態1は、この電極2
a,2b間で行う後述する誘電泳動によって、微生物の
濃縮作用、抗原抗体反応によって凝集した特定の微生物
と他の微生物を流体力で分離するための篩い分け作用を
行う。In FIG. 1, 1 is the DEPIM method (Dielec
A measurement chamber containing a sample solution in which a plurality of microorganisms are mixed in a suspension for measuring a specific microorganism by a trophoretic impedance measurement method, 2 is an electrode unit for measuring the number of microorganisms, 2a and 2b are electrodes It is a pair of electrodes provided in the part 2. In the first embodiment, this electrode 2
By the below-described dielectrophoresis performed between a and 2b, a concentration action of microorganisms and a sieving action for separating a specific microorganism aggregated by an antigen-antibody reaction from other microorganisms by a fluid force are performed.
【0044】すなわち、本実施の形態1の特徴は、誘電
泳動によって複数の微生物を含有した試料液を電極2
a,2b間に前処理として濃縮し、この前処理で濃縮を
終えた微生物に対して特定の微生物と特異的に反応する
抗体液を導入する。抗原抗体反応によってこの特定の微
生物を凝集させた後、電極2a,2b間に弱い誘電泳動
力を作用させながら、後述するように洗浄液の導入と攪
拌のいずれかもしくは双方で電極2a,2b上の試料液
を流動させ、この流体力と誘電泳動力の関係によって未
反応の他の微生物だけを分離除去し、最終的に洗浄液で
洗い流す。その後電極2a,2b間で特定微生物数をカ
ウントすることを特徴としている。これらの処理がすべ
て電極部2の表面で行われる。なお、実施の形態1で
は、凝集による大きさの差を利用するものであるが、こ
の大きさの違いは流体抵抗や誘電泳動力等に反映される
から、分離の方法としては、流体抵抗差と流体力を利用
して分離したり、流体抵抗差と他の外力、あるいは誘電
泳動力の差と他の外力の関係を利用することによって分
離することも可能である。That is, the feature of the first embodiment is that the sample liquid containing a plurality of microorganisms is applied to the electrode 2 by dielectrophoresis.
Concentration is performed as a pretreatment between a and 2b, and an antibody solution that specifically reacts with a specific microorganism is introduced into the microorganism that has been concentrated by this pretreatment. After the specific microorganisms are aggregated by the antigen-antibody reaction, a weak dielectrophoretic force is applied between the electrodes 2a and 2b, and the cleaning liquid is introduced and / or stirred on the electrodes 2a and 2b as described later. The sample liquid is caused to flow, and due to the relationship between the fluid force and the dielectrophoretic force, only other unreacted microorganisms are separated and removed, and finally washed with the washing liquid. After that, the number of specific microorganisms is counted between the electrodes 2a and 2b. All of these treatments are performed on the surface of the electrode part 2. In the first embodiment, the difference in size due to aggregation is used, but since this difference in size is reflected in the fluid resistance, dielectrophoretic force, etc., the separation method is It is also possible to separate them by utilizing the fluid force and the fluid force, or by utilizing the relationship between the fluid resistance difference and other external force or the difference between the dielectrophoretic force and other external force.
【0045】ここで、上記した複数種類の微生物の中で
特定の種類の微生物を分離する前提となる抗原抗体反応
処理について説明を行う。特定の微生物に含まれる固有
のタンパク質のみに特異的に反応する抗体の液を加える
と、抗原抗体反応を起こす。この性質を利用すれば、特
定の微生物(抗原)を選択的に検出することが可能とな
る。本実施の形態1の場合、誘電泳動によって微生物全
体を濃縮後、抗原抗体反応により特定の微生物同士を凝
集させ、未反応の微生物は凝集しないから、この大きさ
の違いによって生じる誘電泳動力の差を利用し、洗浄液
導入や攪拌の流体力によって特定の微生物だけを残して
測定する。従来のように培養することなく、抗原抗体反
応を行うのに必要な微生物濃度を誘電泳動力で得るた
め、短時間で検出することができる。微生物数は電気的
なインピーダンス信号として検出するため、定量的測定
が可能である。Here, the antigen-antibody reaction treatment, which is a premise for separating a specific type of microorganism from the above-mentioned plurality of types of microorganisms, will be described. When an antibody solution that specifically reacts only with a unique protein contained in a specific microorganism is added, an antigen-antibody reaction occurs. By utilizing this property, it becomes possible to selectively detect a specific microorganism (antigen). In the case of the first embodiment, after the entire microorganisms are concentrated by dielectrophoresis, specific microorganisms are aggregated by the antigen-antibody reaction, and unreacted microorganisms are not aggregated. Therefore, the difference in dielectrophoretic force caused by the difference in size is caused. Is used to measure only the specific microorganisms left by the fluid force of the cleaning liquid introduction and stirring. Since the microbial concentration necessary for carrying out the antigen-antibody reaction can be obtained by dielectrophoretic force without culturing as in the conventional case, it can be detected in a short time. Since the number of microorganisms is detected as an electrical impedance signal, quantitative measurement is possible.
【0046】電極2a,2bの形状は、誘電泳動を行う
ために不平等電界を発生して、電極2a,2b間にパー
ルチェインと呼ばれる微生物の鎖を多数橋絡できる形
状、例えばキャッスルウォール型電極、櫛歯型電極等の
形状が好ましい。キャッスルウォール型電極は、両側に
1ピッチ(例えば50μm〜100μm)おきに突出す
る多数の矩形電極片が形成された電極2a,2bを1ピ
ッチずらして5μm〜10μm離して配設したもので、
電極2a,2bの各矩形電極片のエッジ間に電界が集中
するものである。また、櫛歯型電極は、櫛のように歯
(例えば30μm〜100μm幅)を形成された一対の
電極が溝に入れ子状に挿入、組み合わされ、狭いギャッ
プ(例えば5μm〜10μm幅)で対向した電極であ
り、電界は厚さ方向のエッジ間に不平等電界が形成さ
れ、パールチェインが多数形成されるものである。微生
物の大きさでギャップやピッチは最も適当な値を選択す
るのが望ましい。The electrodes 2a and 2b have a shape in which an unequal electric field is generated in order to perform dielectrophoresis, and a large number of microorganism chains called pearl chains can be bridged between the electrodes 2a and 2b, for example, a castle wall type electrode. A shape such as a comb-shaped electrode is preferable. The castle wall type electrode is one in which electrodes 2a and 2b formed with a large number of rectangular electrode pieces projecting at intervals of 1 pitch (for example, 50 μm to 100 μm) on both sides are displaced by 1 pitch and are arranged at a distance of 5 μm to 10 μm.
The electric field is concentrated between the edges of the rectangular electrode pieces of the electrodes 2a and 2b. Further, in the comb-teeth type electrode, a pair of electrodes having teeth (for example, 30 μm to 100 μm width) formed like a comb are inserted and combined in a groove in a nested manner and face each other with a narrow gap (for example, 5 μm to 10 μm width). It is an electrode, and the electric field is such that an unequal electric field is formed between edges in the thickness direction and a large number of pearl chains are formed. It is desirable to select the most appropriate value for the gap and pitch depending on the size of the microorganism.
【0047】そして、電極2a,2bはクロムや白金等
の薄膜電極として構成し、ガラス基板やプラスチック基
板にスパッタリングや蒸着、メッキ等で成膜し、フォト
リソグラフィー等でエッチングして形成するのがよい。
薄膜の厚さは50nm〜200nm程度のものが多数の
パールチェインを形成する上で望ましい。なお、電極2
a,2bの材質はクロムや白金に限らず、交流電圧を印
加したとき電気分解が生じないイオン化傾向の小さい金
属であればよい。The electrodes 2a and 2b are preferably formed as thin film electrodes of chromium, platinum, or the like, formed on a glass substrate or a plastic substrate by sputtering, vapor deposition, plating, or the like, and etched by photolithography or the like. .
It is desirable that the thin film has a thickness of about 50 nm to 200 nm in order to form many pearl chains. The electrode 2
The material of a and 2b is not limited to chromium or platinum, and may be any metal having a small ionization tendency that does not cause electrolysis when an AC voltage is applied.
【0048】測定チャンバー1は、図1に示すように電
極部2を別体として内部に収容するほかに、電極部2の
基板を覆った構造とすることもできる。例えば、電極2
a,2bの周囲にスペーサを配置して、このスペーサ上
にガラス板やプラスチック板等を載せて接着すれば微小
な測定チャンバー1をコンパクトに作ることができる。
試料液が少量である場合に有効であり、攪拌に代えて閉
回路として流動させることで微生物を電極2a,2b付
近に導くとともに、微生物濃度を均一化するのも適当で
ある。As shown in FIG. 1, the measurement chamber 1 may have a structure in which the electrode portion 2 is separately housed and the substrate of the electrode portion 2 is covered. For example, electrode 2
A minute measuring chamber 1 can be made compact by disposing a spacer around a and 2b and placing a glass plate, a plastic plate or the like on this spacer and adhering them.
It is effective when the amount of the sample liquid is small, and it is also suitable to flow the microorganisms in the vicinity of the electrodes 2a and 2b by flowing them as a closed circuit instead of stirring, and to make the microorganism concentration uniform.
【0049】次に、3は電極2a,2b間に誘電泳動を
発生させるために交流電圧を印加する誘電泳動用電源
部、4は電極2a,2b間のインピーダンスを測定する
ことができる測定部、5はマイクロプロセッサ等から構
成され、作業域に制御用のプログラムや各種データをロ
ードして機能し、少なくとも誘電泳動用電源部3及び測
定部4を制御するとともに、演算を行う演算制御部、6
は時計手段である。誘電泳動用電源部3は、電極2a,
2b間に印加する交流電圧の電圧と周波数を演算制御部
5によって制御される。本実施の形態1においては、1
kHz〜10MHzの間で周波数を変えることができ、
ピーク間電圧(以下、ppと表す)1Vpp〜20Vp
pを印加できるファンクションジェネレータを採用され
ている。なお、本明細書で交流電圧というのは、正弦波
のほか、ほぼ一定の周期で流れの向きを変える三角波、
方形波等の電圧を意味し、正負両サイドの電流の平均値
が等しいものである。周波数は微生物の種類や懸濁液導
電率によって変化し、電圧は電極2a,2b間で電気分
解が発生せず、誘電泳動力が大きくなるような値が選択
される。Next, 3 is a power source for dielectrophoresis that applies an AC voltage to generate dielectrophoresis between the electrodes 2a and 2b, and 4 is a measuring unit that can measure the impedance between the electrodes 2a and 2b. Reference numeral 5 is a microprocessor or the like, which functions by loading a control program and various data into a work area, controls at least the dielectrophoresis power supply unit 3 and the measurement unit 4, and performs an operation control unit 6
Is a clock means. The dielectrophoresis power supply unit 3 includes electrodes 2a,
The voltage and frequency of the AC voltage applied between 2b are controlled by the arithmetic control unit 5. In the first embodiment, 1
You can change the frequency between kHz and 10MHz,
Peak-to-peak voltage (hereinafter referred to as pp) 1Vpp to 20Vp
A function generator that can apply p is used. In the present specification, the alternating voltage is a sine wave, a triangular wave that changes the direction of flow in a substantially constant cycle,
It means a voltage such as a square wave, and has the same average value of the currents on both the positive and negative sides. The frequency changes depending on the type of microorganism and the conductivity of the suspension, and the voltage is selected such that electrolysis does not occur between the electrodes 2a and 2b and the dielectrophoretic force is increased.
【0050】測定部4には500Ω程度の電流検出用の
抵抗が設けられ、図1に示す電圧印加回路に直列に挿入
されており、これを流れる電流を測定して、電極2a,
2b間のコンダクタンス(抵抗成分の逆数)を算出して
いる。すなわち、演算制御部5は、時計手段6の計時す
る、例えば10sec間隔というタイミングで、誘電泳
動用電源部3の周波数と電圧を制御し、電極2a,2b
間に最適な周波数の交流電圧を印加すると同時に、この
とき測定部4に電圧印加回路を流れる電流の測定を行わ
せ、試料液中の微生物が濃縮されたことによる抵抗成分
の測定を行い、逆数をとってコンダクタンスの算出をし
ている。時計手段6はこのサンプリングのタイミングだ
けでなく、実施の形態1における微生物測定装置の自動
運転のためのスケジューリングのための時間管理を行
う。The measuring section 4 is provided with a resistance for current detection of about 500Ω, which is inserted in series in the voltage applying circuit shown in FIG. 1. The current flowing through this is measured to measure the electrodes 2a,
The conductance between 2b (the reciprocal of the resistance component) is calculated. That is, the arithmetic control unit 5 controls the frequency and voltage of the dielectrophoresis power supply unit 3 at the timing of, for example, an interval of 10 sec, which is measured by the clock unit 6, and the electrodes 2a and 2b.
At the same time as applying an AC voltage with an optimal frequency, at the same time, let the measuring unit 4 measure the current flowing through the voltage applying circuit, and measure the resistance component due to the concentration of microorganisms in the sample solution. Is calculated to calculate the conductance. The clock means 6 performs not only the timing of this sampling but also the time management for the scheduling for the automatic operation of the microorganism measuring apparatus according to the first embodiment.
【0051】さて、7は演算制御部5にロードするプロ
グラムや各種データを格納したメモリ部、7aはメモリ
部7の中に設けられ、特定の微生物を捕集して濃縮する
ための測定用制御データと、コンダクタンスを示す測定
部4の出力(以下、DEPIM出力)から微生物数を換
算するための検量線データ等を格納した測定用テーブル
である。測定用制御データは、微生物毎に、微生物を懸
濁した試料液の懸濁液導電率と、微生物に正の誘電泳動
力を作用させることが可能な最適周波数がデータ化され
ている。同様に、(表1)に示すように、測定用テーブ
ル7aには、微生物毎に抗原抗体反応を起こさせる抗体
の種類、捕集のため印加する電圧VC1、流体抵抗を利用
して分離するとき印加しておく電圧VC2、抗原抗体反
応で凝集させるための設定時間tc1、洗浄を行う洗浄
時間tc2が格納されている。Now, 7 is a memory unit for storing programs to be loaded into the arithmetic control unit 5 and various data, and 7a is provided in the memory unit 7 for controlling measurement for collecting and concentrating specific microorganisms. 3 is a measurement table that stores data and calibration curve data for converting the number of microorganisms from the output of the measurement unit 4 indicating the conductance (hereinafter, DEPIM output). The control data for measurement includes, for each microorganism, the suspension conductivity of the sample solution in which the microorganism is suspended and the optimum frequency at which the positive dielectrophoretic force can be applied to the microorganism. Similarly, as shown in (Table 1), the measurement table 7a is separated by utilizing the type of antibody that causes an antigen-antibody reaction for each microorganism, the voltage V C1 applied for collection, and the fluid resistance. The voltage V C2 to be applied at this time, the set time t c1 for aggregating in the antigen-antibody reaction, and the washing time t c2 for washing are stored.
【0052】[0052]
【表1】
続いて、図1において、8は微生物名や抗体の種類等を
入力するためのデータ入力部、9はデータ入力のための
表示を行ったり、演算制御部5が検量線データに基づい
て算出した微生物数を表示するためのLCD等の表示部
である。また、10は微生物を含有した試料液を貯めた
試料液槽、11は試料液槽10と測定チャンバー1を接
続し、試料液槽10内の試料液を測定チャンバー1に導
く供給管である。12は測定チャンバー1から測定後の
試料液を排出するための排出管、13は供給管11に設
けられた電磁弁等の供給バルブ、14は排出管12に設
けられた排出バルブである。[Table 1] Subsequently, in FIG. 1, 8 is a data input section for inputting a microorganism name, antibody type, etc., 9 is a display for data input, and the calculation control section 5 calculates based on the calibration curve data. A display unit such as an LCD for displaying the number of microorganisms. Further, 10 is a sample solution tank in which a sample solution containing microorganisms is stored, and 11 is a supply pipe which connects the sample solution tank 10 and the measurement chamber 1 and guides the sample solution in the sample solution tank 10 to the measurement chamber 1. Reference numeral 12 is a discharge pipe for discharging the sample liquid after measurement from the measurement chamber 1, 13 is a supply valve such as an electromagnetic valve provided in the supply pipe 11, and 14 is a discharge valve provided in the discharge pipe 12.
【0053】15はスターラ等の撹拌装置であって、時
計手段6の行う計時に基づいて演算制御部5が誘電泳動
を行う前と間に試料液の攪拌を行うものである。これに
より、試料液を供給管11から導入して誘電泳動すると
き、微生物濃度を均一化するとともに、多くの微生物を
電極2a,2b近傍に導くことができる。さらに、必要
に応じ、攪拌装置15は抗原抗体反応が終了した後、反
応で凝集化した特定の微生物を残して他の微生物を分離
するために流れを起こし、大きさに対する誘電泳動力の
差を利用して不要な微生物を洗い流す作用を有してい
る。Reference numeral 15 denotes a stirrer such as a stirrer, which stirs the sample liquid before and after the arithmetic control unit 5 performs dielectrophoresis based on the timekeeping performed by the clock means 6. Thereby, when the sample liquid is introduced from the supply pipe 11 and subjected to dielectrophoresis, the concentration of microorganisms can be made uniform and many microorganisms can be guided to the vicinity of the electrodes 2a and 2b. Further, if necessary, after the antigen-antibody reaction is completed, the stirring device 15 causes a flow to separate the other microorganisms while leaving the specific microorganisms aggregated in the reaction, and the difference in the dielectrophoretic force with respect to the size is generated. It has the action of washing away unnecessary microorganisms.
【0054】また、測定チャンバー1を、電極2a,2
bの周囲にスペーサを配置して、このスペーサ上にガラ
ス板等を載せて接着した微小な測定チャンバー1の場合
等には、攪拌装置15に代えて排出管12を試料液層1
0に接続して閉回路として流動させることで微生物を電
極2a,2b付近に導くとともに、微生物濃度を均一化
する方法と組み合わせで用いるのが適当である。Further, the measurement chamber 1 is connected to the electrodes 2a, 2
In the case of a minute measurement chamber 1 in which a spacer is arranged around b, and a glass plate or the like is placed on and adhered to the spacer, the discharge tube 12 is replaced by the sample liquid layer 1 instead of the stirring device 15.
It is suitable to use it in combination with a method in which the microorganisms are guided to the vicinity of the electrodes 2a and 2b by being connected to 0 and flowing as a closed circuit, and at the same time, the microorganism concentration is made uniform.
【0055】16は洗浄液タンク、17は洗浄管、18
は洗浄バルブである。抗原抗体反応によってこの特定の
微生物を凝集させ、攪拌装置15で流れを発生して未反
応の微生物を流体力(後述する誘電泳動力に抗して加え
る流体の力であって、粘性力に基づく流体抵抗に基づく
力)で分離するとともにこれを洗い流す。試料液槽10
や洗浄液タンク16はヘッド(水頭)が確保できない場
合や調節が難しい場合には、ポンプを設けるのも好適で
ある。時計手段6の時間管理で、演算制御部5が所定の
時間tc2が経過すると、洗浄バルブ18を開いて洗浄
液を測定チャンバー1に供給し、電極2a,2b間を洗
浄する。なお、上述のように未反応の微生物を分離して
洗い流すために洗浄液を用いるが、未反応の微生物を分
離するプロセスにおいては、洗浄液による分離に代え
て、攪拌装置15の攪拌作用を併用することもできる
し、場合によっては攪拌装置15単独の攪拌作用で分離
することも可能である。16 is a cleaning liquid tank, 17 is a cleaning pipe, 18
Is a cleaning valve. The specific microorganisms are aggregated by the antigen-antibody reaction, a flow is generated in the stirring device 15, and unreacted microorganisms are applied by a fluid force (a force of a fluid that is applied against a dielectrophoretic force described later, which is based on a viscous force). Separated by force based on fluid resistance) and washed away. Sample liquid tank 10
It is also preferable to provide a pump for the cleaning liquid tank 16 when a head (water head) cannot be secured or when adjustment is difficult. In the time management of the clock means 6, the arithmetic control unit 5 opens the cleaning valve 18 to supply the cleaning liquid to the measurement chamber 1 when a predetermined time tc2 has elapsed, and cleans between the electrodes 2a and 2b. Although a cleaning liquid is used to separate and wash away unreacted microorganisms as described above, in the process of separating unreacted microorganisms, the stirring action of the stirring device 15 should be used in combination instead of the separation by the cleaning liquid. Alternatively, in some cases, it is possible to separate them by the stirring action of the stirring device 15 alone.
【0056】19は特定の微生物と特異的に反応する抗
体を含有した抗体液を収容した抗体液タンク、20は抗
体液を測定チャンバー1に導入する抗体導入管、21は
抗体供給バルブである。抗体液タンク19と抗体導入管
20、抗体供給バルブ21が本実施の形態1の抗体供給
部を構成する。本実施の形態1においては、誘電泳動に
よって複数の微生物を含有した試料液を電極2a,2b
間に抗原抗体反応前の前処理として濃縮し、この前処理
で濃縮した微生物に特定の微生物とだけ特異的に反応す
る抗体液を導入する。抗原抗体反応によってこの特定の
微生物を凝集させ、攪拌装置15や洗浄液によって凝集
しなかった微生物を流体力で分離し、最後は洗浄液で洗
い流し、その後電極2a,2b間で特定微生物数をカウ
ントする。これらの処理はすべて電極部2の表面で行わ
れる。Reference numeral 19 is an antibody solution tank containing an antibody solution containing an antibody that specifically reacts with a specific microorganism, 20 is an antibody introduction tube for introducing the antibody solution into the measurement chamber 1, and 21 is an antibody supply valve. The antibody liquid tank 19, the antibody introduction pipe 20, and the antibody supply valve 21 constitute the antibody supply unit of the first embodiment. In the first embodiment, the sample liquid containing a plurality of microorganisms is applied to the electrodes 2a and 2b by dielectrophoresis.
In the meantime, it is concentrated as a pretreatment before the antigen-antibody reaction, and an antibody solution that specifically reacts only with a specific microorganism is introduced into the microorganism concentrated in this pretreatment. The specific microorganisms are aggregated by the antigen-antibody reaction, the microorganisms that are not aggregated by the stirring device 15 and the washing liquid are separated by the fluid force, and finally washed with the washing liquid, and then the number of the specific microorganisms is counted between the electrodes 2a and 2b. All of these treatments are performed on the surface of the electrode part 2.
【0057】さらに、本実施の形態1の微生物測定装置
は、測定セルフチェック機構を備えてそれほど知識がな
くとも正しく測定できるようになっている。すなわち、
本微生物測定装置が正しく準備されていなければ、測定
を行っても無駄になってしまう。そこで、本微生物測定
装置は測定開始直後にセルフチェックを行う。測定開始
したばかりの状態では微生物が捕集されていない。この
状態で電極2a,2b間のインピーダンス測定を行って
DEPIM信号を検出すると、懸濁液の導電率と誘電率
だけに依存した初期値を示す。もし、演算制御部5が、
測定開始直後にDEPIM信号を検出して、懸濁液が示
す初期値が通常値の範囲と大きく異なっていると判断す
ると、電極部2が破損して短絡されていたり汚染されて
いるなどの可能性があり、アラームを鳴らし、または表
示部9によって警告を表示して電極や装置の確認や交換
を促す。懸濁液が示す初期値の通常値は、測定用テーブ
ル7aに懸濁液毎に用意しておくか、格納されている検
量線データを利用して判定すればよい。このようなセル
フチェックを行うことによって、専門家でなくとも簡単
に微生物数の測定が確実に行える。Furthermore, the microorganism measuring apparatus of the first embodiment is equipped with a measurement self-checking mechanism so that accurate measurement can be performed without much knowledge. That is,
If the microorganism measuring device is not properly prepared, the measurement will be useless. Therefore, the present microorganism measuring device performs a self-check immediately after the start of measurement. Microorganisms are not collected in the state just after starting the measurement. When the impedance between the electrodes 2a and 2b is measured and the DEPIM signal is detected in this state, an initial value that depends only on the conductivity and the dielectric constant of the suspension is shown. If the arithmetic control unit 5
Immediately after starting the measurement, if the DEPIM signal is detected and it is determined that the initial value indicated by the suspension is significantly different from the normal value range, the electrode part 2 may be damaged and short-circuited or contaminated. Therefore, an alarm is sounded or a warning is displayed on the display unit 9 to prompt confirmation or replacement of the electrode or device. The normal value of the initial value indicated by the suspension may be prepared for each suspension in the measurement table 7a, or may be determined by using the stored calibration curve data. By performing such a self-check, even a non-specialist can easily and surely measure the number of microorganisms.
【0058】続いて、図2(a)(b)(c),図3,
図4に基づき、本実施の形態1の微生物数測定装置及び
微生物数測定方法により特定の微生物だけを選択的に測
定する手順について説明する。図2(a)(b)(c)
では簡単のため、懸濁されている微生物は微生物A,B
の2種類のみであり、微生物濃度はほぼ等しい場合を想
定している。図2(a)に示すように、ステップ1にお
いて誘電泳動による前捕集を行う。試料液中に設置した
電極2a,2b間に電圧Vc1を印加し、誘電泳動力に
よりすべての微生物A,Bを捕集する。DEPIM信号
が飽和傾向を示したら前捕集を終了する。これら微生物
A,Bの大きさや誘電特性に顕著な違いがない場合、
(数1)から分かるように両者にはほぼ等しい誘電泳動
力が作用し、共に電極に捕集される。この時、DEPI
M法によるインピーダンス計測を行うと、微生物A,B
どちらの捕集もほぼ同じインピーダンス変化をもたら
し、このような場合両者を区別することはできない。Subsequently, FIGS. 2 (a) (b) (c), FIG.
Based on FIG. 4, a procedure for selectively measuring only specific microorganisms by the microorganism number measuring device and the microorganism number measuring method according to the first embodiment will be described. 2 (a) (b) (c)
For simplicity, the suspended microorganisms are microorganisms A and B.
There are only two types, and it is assumed that the microbial concentrations are almost equal. As shown in FIG. 2A, in step 1, pre-collection by dielectrophoresis is performed. A voltage V c1 is applied between the electrodes 2a and 2b installed in the sample solution, and all the microorganisms A and B are collected by the dielectrophoretic force. When the DEPIM signal shows a saturation tendency, the pre-collection is terminated. If there is no significant difference in the size and dielectric properties of these microorganisms A and B,
As can be seen from (Equation 1), almost the same dielectrophoretic force acts on both, and both are collected by the electrode. At this time, DEPI
When the impedance is measured by the M method, the microorganisms A and B
Both collections result in approximately the same impedance change, in which case they cannot be distinguished.
【0059】ステップ2において、複数種類の微生物
A,Bから抗原抗体反応で特定の微生物Aのみを選択す
る。すなわち、微生物A,Bの前捕集が完了した状態
で、微生物Aと特異的に反応する抗体を含有した抗体液
を添加する。このとき誘電泳動により微生物Aは密集し
て互いに接触した状態となっており、このような状態の
微生物に抗体を作用させると抗体が架橋となって微生物
Aのみが集合体を形成し、いわゆる凝集反応が起こる。
時計手段6が所定の時間tc1を計時すると、凝集反応
が終了したと判断する。In step 2, only a specific microorganism A is selected from a plurality of types of microorganisms A and B by an antigen-antibody reaction. That is, in a state where the pre-collection of the microorganisms A and B is completed, an antibody solution containing an antibody that specifically reacts with the microorganisms A is added. At this time, due to dielectrophoresis, the microorganisms A are in close contact with each other, and when the antibodies act on the microorganisms in such a state, the antibodies crosslink and only the microorganisms A form aggregates. The reaction takes place.
When the clock means 6 measures the predetermined time t c1 , it is judged that the agglutination reaction has ended.
【0060】続いて、ステップ3において、時間tc1
が経過すると、演算制御部5は電圧を誘電泳動力による
微生物捕集がそれ以上起こらない程度の電圧Vc2に低
下させる。ただし、電極2a,2b間では十分に高い電
界が維持されるので既に捕集された微生物は拡散せずに
そのまま保持される。そして、流体力で微生物の選別を
行う。(数1)から明らかなように、誘電泳動力F
DEPは基本的に電界(電圧V)の二乗ならびに微生物
の大きさ(半径a)の3乗に比例し(数4)が成立す
る。Then, in step 3, time t c1
After the passage of time, the arithmetic control unit 5 reduces the voltage to a voltage V c2 at which the collection of microorganisms by the dielectrophoretic force does not occur any more. However, since a sufficiently high electric field is maintained between the electrodes 2a and 2b, the microorganisms already collected are retained without being diffused. Then, the microorganisms are selected by the fluid force. As is clear from (Equation 1), the dielectrophoretic force F
DEP is basically proportional to the square of the electric field (voltage V) and the cube of the size of the microorganism (radius a), and (Equation 4) holds.
【0061】[0061]
【数4】
但し、Aは比例定数である。誘電泳動を行う際、測定チ
ャンバー1内の試料液を攪拌し、流れを生じさせると、
試料液中の微生物には粘性力に基づく流体抵抗が発生す
る。攪拌や洗浄液の流れで生じる流速は低いためレイノ
ルズ数との関係から、微生物と試料液の相対速度が一定
の場合、通常粘性力FVは微生物の大きさ(半径a)に
比例し(数5)が成立する。[Equation 4] However, A is a proportional constant. When performing the dielectrophoresis, if the sample liquid in the measurement chamber 1 is agitated to generate a flow,
Fluid resistance due to viscous force is generated in the microorganisms in the sample solution. Since the flow velocity generated by stirring or the flow of the washing liquid is low, from the relationship with the Reynolds number, when the relative velocity between the microorganism and the sample liquid is constant, the normal viscous force F V is proportional to the size of the microorganism (radius a) (equation 5). ) Is established.
【0062】[0062]
【数5】
但し、Bは比例定数である。(数4)(数5)より、粘
性力FVに対する誘電泳動力FDEPの比を相対誘電泳
動力F*DEPとして定義すると、F*DEPは(数6)
で表される。[Equation 5] However, B is a proportional constant. From (Equation 4) and (Equation 5), if the ratio of the dielectrophoretic force F DEP to the viscous force F V is defined as the relative dielectrophoretic force F * DEP , F * DEP is ( Equation 6)
It is represented by.
【0063】[0063]
【数6】
(数6)の関係を図示すると図3に示すようになる。抗
体液を添加するより微生物が凝集反応を起こすとその見
かけ上の半径が大きくなり、電圧の二乗V2に対する増
加割合は上昇する。すなわち、凝集前の微生物に作用す
る相対誘電泳動力F*DEPは、図3中の直線OAに沿
って変化するが、凝集後は直線OBに沿って変化する。[Equation 6] The relationship of (Equation 6) is illustrated in FIG. When a microorganism causes an agglutination reaction than when an antibody solution is added, its apparent radius becomes larger, and the rate of increase with respect to the square of the voltage V 2 increases. That is, the relative dielectrophoretic force F * DEP acting on the microorganism before aggregation changes along the straight line OA in FIG. 3, but after the aggregation changes along the straight line OB.
【0064】電極2a,2b表面に流れがある場合、粘
性力FVに打ち勝って誘電泳動力で微生物を電極に捕集
・保持するためには、相対誘電泳動力F*DEPが一定
以上の大きさである必要がある。目安としては、誘電泳
動力が粘性力よりも大きい場合、即ち相対誘電泳動力F
*DEP>1をその条件と考えることができる。この相
対誘電泳動力F*DEPの閾値を図中では直線CDで表
しており、この直線よりも上側の領域(図中ハッチング
部分)では誘電泳動力が相対的に流れから受ける粘性力
FVよりも勝っている。When there is a flow on the surfaces of the electrodes 2a and 2b, in order to overcome the viscous force F V and collect and retain the microorganisms on the electrodes by the dielectrophoretic force, the relative dielectrophoretic force F * DEP must be a certain value or more. Needs to be As a guide, when the dielectrophoretic force is larger than the viscous force, that is, the relative dielectrophoretic force F
* DEP > 1 can be considered as the condition. The threshold value of this relative dielectrophoretic force F * DEP is represented by a straight line CD in the figure, and in the region above this straight line (hatched portion in the figure), the dielectrophoretic force is relative to the viscous force F V received from the flow. Is also winning.
【0065】図3中で電圧をVC1に設定したときの相対
誘電泳動力F*DEPは、凝集した微生物(半径a1)、
凝集していない微生物(半径a2)のどちらに対しても
直線CDより上側にあるので、粘性力に打ち勝って微生
物を捕集することができる。一方、電圧をVC2に設定
したときの相対誘電泳動力F*DEPは、凝集した微生
物に対しては点Eとなり直線CDより上側にあるので微
生物を捕集することができるが、凝集していない微生物
では直線CDより下側の点Fとなり、粘性力FVの方が
優勢であるため誘電泳動力で微生物を捕集できない。[0065] The relative dielectrophoretic force F * DEP when set to V C1 voltage in FIG. 3, aggregated microorganisms (radius a 1),
Since it is above the straight line CD with respect to both of the non-aggregated microorganisms (radius a 2 ), it is possible to overcome the viscous force and collect the microorganisms. On the other hand, when the voltage is set to V C2 , the relative dielectrophoretic force F * DEP is point E for the agglutinated microorganisms and is above the straight line CD, so that the microorganisms can be collected, but they are agglutinated. In the case of no microorganism, the point becomes below the straight line CD, and the viscous force F V is more dominant, so that the microorganism cannot be collected by the dielectrophoretic force.
【0066】従って、ステップ1での前捕集を電圧VC1
で行えば、微生物A,Bの両方が誘電泳動で捕集され
る。しかし、ステップ2に進み凝集反応を行った後、ス
テップ3で電圧をVC2まで低下させ、試料液を流動さ
せると、凝集体を形成した微生物Aは電極2a,2bに
捕集されたままであるが、凝集していない微生物Bは粘
性力FVによって電極2a,2bから離脱して洗い流さ
れてしまう。即ち、最終的に検出対象である微生物Aだ
けが電極に捕集された状態で残ることになり、この状態
でインピーダンスを測定すればDEPIM法により微生
物Aだけを選択的に検出することができる。Therefore, the pre-collection in step 1 is performed with the voltage V C1.
Then, both microorganisms A and B are collected by dielectrophoresis. However, when the process proceeds to step 2 and the agglutination reaction is performed, the voltage is reduced to V C2 in step 3 and the sample solution is made to flow, and the microorganisms A that have formed aggregates remain collected on the electrodes 2a and 2b. However, the non-aggregated microorganism B is separated from the electrodes 2a and 2b by the viscous force F V and is washed away. That is, finally, only the microorganism A to be detected remains in a state of being collected by the electrode, and if the impedance is measured in this state, only the microorganism A can be selectively detected by the DEPIM method.
【0067】以上説明したステップ1〜3に従って、具
体的に、大腸菌と緑膿菌の等量混合した試料液から大腸
菌を選択的に測定したときの測定結果を図4に示す。図
4において、測定は懸濁液導電率0.1mS/m、誘電
泳動周波数1MHzの条件下で行ったものである。大腸
菌と緑膿菌は大きさや誘電特性が類似しており、従来の
DEPIM法では試料液からどちらかだけを選択的に検
出することはできない。FIG. 4 shows the measurement results when Escherichia coli was selectively measured from a sample solution in which equal amounts of Escherichia coli and Pseudomonas aeruginosa were mixed according to steps 1 to 3 described above. In FIG. 4, the measurement was performed under the conditions of a suspension conductivity of 0.1 mS / m and a dielectrophoresis frequency of 1 MHz. Since Escherichia coli and Pseudomonas aeruginosa are similar in size and dielectric properties, it is not possible to selectively detect only one of them from the sample solution by the conventional DEPIM method.
【0068】図4の測定は、ステップ1で電圧10Vで
誘電泳動による前捕集を行っている。この時認められる
コンダクタンスの過渡的増加は、図2(a)に示すよう
に誘電泳動力により試料液中の大腸菌と緑膿菌が共に電
極ギャップ間に捕集された結果生じたものである。次
に、ステップ2で試料液に大腸菌の抗体を10ml添加
し、図2(b)に示すように大腸菌の凝集体を電極2
a,2b間で形成した。この時コンダクタンスは一定に
保たれたままである。凝集反応終了後、ステップ3で電
圧を1Vに低下させ、図2(c)に示すように試料液を
攪拌し洗浄液を導入して粘性力によって凝集していない
緑膿菌のみを電極から離脱させると、コンダクタンスが
約50%急激に低下している。ステップ3の後で観測さ
れるコンダクタンス(残留コンダクタンス)は凝集して
電極2a,2b間に保持されている大腸菌の濃度に対応
しており、この残留コンダクタンスによって試料液中の
大腸菌濃度を定量されたことになる。In the measurement of FIG. 4, pre-collection by dielectrophoresis is performed at a voltage of 10 V in step 1. The transient increase in conductance observed at this time is a result of the fact that both Escherichia coli and Pseudomonas aeruginosa in the sample solution were trapped in the electrode gap by the dielectrophoretic force as shown in FIG. 2 (a). Next, in step 2, 10 ml of E. coli antibody was added to the sample solution, and E. coli aggregates were added to the electrode 2 as shown in FIG. 2 (b).
It was formed between a and 2b. At this time, the conductance remains constant. After the completion of the agglutination reaction, the voltage is reduced to 1 V in step 3, and the sample solution is stirred as shown in FIG. 2 (c) to introduce the washing solution to separate only the agglutinated Pseudomonas aeruginosa from the electrode by viscous force. Then, the conductance drops sharply by about 50%. The conductance (residual conductance) observed after step 3 corresponds to the concentration of Escherichia coli retained between the electrodes 2a and 2b by aggregation, and the E. coli concentration in the sample solution was quantified by this residual conductance. It will be.
【0069】なお、以上の説明は二種類の微生物が混合
された試料液を対象としているが、三種類以上の場合で
あっても同じ方法で特定の微生物のみを選択的に検出で
きるものである。
(実施の形態2)以下、本発明における実施の形態2に
おける微生物検出装置及び微生物検出方法について説明
する。図5は本発明の実施の形態2における微生物測定
装置の構成図、図6(a)は本発明の実施の形態2にお
ける微生物測定装置の測定実施前の電極チップ図、図6
(b)は本発明の実施の形態2における微生物測定装置
の電極部が特定の微生物を選択的に測定するための凝集
プロセス図、図6(c)は本発明の実施の形態2におけ
る微生物測定装置の電極部が特定の微生物を選択的に測
定するための洗浄プロセス図、図7は本発明の実施の形
態2における測微生物定装置の特定の微生物の測定結果
図である。実施の形態1の微生物測定装置と同一符号の
部材は、実施の形態2の微生物測定装置においても同一
の部材を示しており、詳細な説明は実施の形態1の微生
物測定装置に譲って詳細な説明は省略する。Although the above description is directed to a sample solution in which two kinds of microorganisms are mixed, even in the case of three or more kinds, only a specific microorganism can be selectively detected by the same method. . (Second Embodiment) Hereinafter, a microorganism detecting apparatus and a microorganism detecting method according to a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 is a configuration diagram of a microorganism measuring device according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 6A is an electrode chip diagram before measurement of the microorganism measuring device according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 6B is an aggregation process diagram for the electrode part of the microorganism measuring apparatus according to the second embodiment of the present invention to selectively measure a specific microorganism, and FIG. 6C is a microorganism measurement according to the second embodiment of the present invention. FIG. 7 is a cleaning process diagram for the electrode portion of the apparatus to selectively measure specific microorganisms, and FIG. 7 is a measurement result diagram of specific microorganisms in the microorganism measuring apparatus according to the second embodiment of the present invention. The members having the same reference numerals as those of the microorganism measuring device according to the first embodiment indicate the same members also in the microorganism measuring device according to the second embodiment, and the detailed description will be omitted for the microorganism measuring device according to the first embodiment. The description is omitted.
【0070】図5において、1は複数の微生物が混合さ
れた試料液を収容する測定チャンバー、2’は微生物数
を測定するための微生物測定用電極チップ、2a,2b
は微生物測定用電極チップ2’に設けられた一対の電極
である。図6(a)(b)(c)において、2cは微生
物測定用電極チップ2’上で電極2a,2b間に固相化
された抗体である。ここで、抗体をガラス基板等の表面
に吸着させ、抗原抗体反応に利用することを抗体の固相
化という。本実施の形態2においては、誘電泳動によっ
て複数の微生物を含有した試料液を電極2a,2b間に
抗原抗体反応の前処理として濃縮し、この前処理で濃縮
した微生物に対して特定の微生物と特異的に反応する固
相化された抗体2cを作用させる。抗原抗体反応によっ
てこの特定の微生物は微生物測定用電極チップ2’上に
抗体2cを介して固定される。後述するように攪拌装置
15によって試料液を流動させ、未反応の微生物を分離
し、洗浄液を導入して未反応の微生物を洗い流す。その
後電極2a,2b間で特定微生物数をカウントする。こ
れらの処理がすべて微生物測定用電極チップ2’の表面
で行われる。In FIG. 5, reference numeral 1 is a measuring chamber for containing a sample solution in which a plurality of microorganisms are mixed, and 2'is an electrode chip for measuring microorganisms for measuring the number of microorganisms, 2a and 2b.
Is a pair of electrodes provided on the microbe measuring electrode chip 2 ′. In FIGS. 6A, 6B and 6C, 2c is an antibody immobilized between the electrodes 2a and 2b on the microorganism measurement electrode chip 2 '. Here, adsorbing an antibody on the surface of a glass substrate or the like and utilizing it for an antigen-antibody reaction is called immobilization of the antibody. In the second embodiment, a sample solution containing a plurality of microorganisms is concentrated by dielectrophoresis between the electrodes 2a and 2b as a pretreatment for the antigen-antibody reaction, and the microorganism concentrated in this pretreatment is treated as a specific microorganism. The immobilized antibody 2c that reacts specifically is allowed to act. By the antigen-antibody reaction, this specific microorganism is immobilized on the microorganism measuring electrode chip 2'via the antibody 2c. As will be described later, the sample liquid is made to flow by the stirrer 15 to separate unreacted microorganisms, and a washing liquid is introduced to wash away unreacted microorganisms. After that, the number of specific microorganisms is counted between the electrodes 2a and 2b. All of these treatments are performed on the surface of the microbe-measuring electrode tip 2 '.
【0071】固相化の方法は、物理的方法や化学的方法
など様々であるが、本実施の形態2においては、抗体2
cは微生物測定用電極チップ2’の電極基板をアセトン
で清浄化し、その後透析済みの抗体溶液を電極基板上に
滴下し、そのままの状態で4℃に保ち、15から18時
間放置して固相化する。なお、微生物測定用電極チップ
2’は測定毎に交換するといった使い捨てタイプの電極
とすることができる。There are various immobilization methods such as a physical method and a chemical method. In the second embodiment, the antibody 2 is used.
For c, the electrode substrate of the electrode chip 2'for measuring microorganisms is cleaned with acetone, and then the dialyzed antibody solution is dropped on the electrode substrate, kept at 4 ° C in that state, and left to stand for 15 to 18 hours in the solid phase. Turn into. The electrode tip 2'for measuring microorganisms may be a disposable type electrode that is exchanged for each measurement.
【0072】3は誘電泳動用電源部、4は電極2a,2
b間のインピーダンスを測定することができる測定部、
5は演算制御部、6は時計手段である。また、7はメモ
リ部、7aはメモリ部7の中に設けられ、特定の微生物
を濃縮するための測定用制御データと、微生物数を換算
するための検量線データ等を格納した測定用テーブルで
ある。実施の形態2の測定用制御データは(表2)に示
すようなもので、測定用テーブル7aには、微生物毎に
抗原抗体反応を起こさせる抗体の種類、捕集のため印加
する電圧VC1、流体力で分離するとき印加しておく電圧
VC2、抗原抗体反応で凝集させるための設定時間t
cl、洗浄を行う洗浄時間tc2が少なくとも格納され
ている。3 is a power source for dielectrophoresis, 4 is electrodes 2a, 2
a measuring unit capable of measuring the impedance between b,
Reference numeral 5 is a calculation control unit, and 6 is a clock means. Further, 7 is a memory unit, and 7a is a measurement table which is provided in the memory unit 7 and stores measurement control data for concentrating specific microorganisms and calibration curve data for converting the number of microorganisms. is there. The measurement control data of the second embodiment is as shown in (Table 2), and the measurement table 7a shows in the measurement table 7a the type of antibody that causes an antigen-antibody reaction for each microorganism and the voltage V C1 applied for collection. , Voltage V C2 to be applied when separating by fluid force, set time t for aggregation by antigen-antibody reaction
cl , at least the cleaning time t c2 for cleaning is stored.
【0073】[0073]
【表2】
8は微生物名や懸濁液導電率を入力するためのデータ入
力部、9は表示部、10は試料液槽、11は試料液を測
定チャンバー1に導く供給管である。12は測定チャン
バー1から測定後の試料液を排出するための排出管、1
3は供給管11に設けられた電磁弁等の供給バルブ、1
4は排出管12に設けられた排出バルブである。15は
撹拌装置である。16は洗浄液タンク、17は洗浄管、
18は洗浄バルブである。[Table 2] Reference numeral 8 is a data input unit for inputting a microorganism name and suspension conductivity, 9 is a display unit, 10 is a sample liquid tank, and 11 is a supply pipe for guiding the sample liquid to the measurement chamber 1. Reference numeral 12 denotes a discharge pipe for discharging the sample liquid after measurement from the measurement chamber 1.
3 is a supply valve such as a solenoid valve provided in the supply pipe 11;
Reference numeral 4 is a discharge valve provided in the discharge pipe 12. Reference numeral 15 is a stirrer. 16 is a cleaning liquid tank, 17 is a cleaning pipe,
Reference numeral 18 is a cleaning valve.
【0074】続いて、図6(a)(b)(c),図7に
基づき、本実施の形態2の微生物数測定装置及び微生物
数測定方法により特定の微生物だけを選択的に測定する
手順について説明する。図6(a)(b)(c)では簡
単のため、懸濁されている微生物は微生物A,Bの2種
類のみであり、微生物濃度はほぼ等しい場合を想定して
いる。図6(a)に示すように、ステップ1において、
抗体2cの微生物測定用電極チップ2’への固相化を行
う。DEPIM法で用いる微生物測定用電極チップ2’
は、ガラス基板の表面にクロムなどの金属薄膜を作製し
た後にフォトリソグラフィーによりパターン形成したも
のであり、電極2a,2b間はガラス基板が露出した状
態であり、このギャップ部分に抗体2cを固相化する。Next, based on FIGS. 6 (a), (b), (c) and FIG. 7, a procedure for selectively measuring only specific microorganisms by the microorganism number measuring apparatus and the microorganism number measuring method according to the second embodiment. Will be described. 6A, 6B, and 6C, for simplicity, it is assumed that there are only two kinds of microorganisms suspended, that is, microorganisms A and B, and the microorganism concentrations are almost equal. As shown in FIG. 6A, in step 1,
The antibody 2c is immobilized on the microorganism measurement electrode chip 2 '. Electrode chip 2'for measuring microorganisms used in the DEPIM method
Is a pattern formed by photolithography after forming a thin metal film such as chromium on the surface of the glass substrate, the glass substrate is exposed between the electrodes 2a and 2b, and the antibody 2c is solid-phased in this gap portion. Turn into.
【0075】次に、ステップ2において、微生物の誘電
泳動による前捕集と、固相化した抗体2cによる微生物
測定用電極チップ2’への特定の微生物の固定を行う。
すなわち、試料液中に設置した電極に電圧Vc1を印加
し、誘電泳動力により先ずすべての微生物A,Bを捕集
する。DEPIM信号が飽和傾向を示したら前捕集は終
了である。微生物A,Bの大きさや誘電特性に顕著な違
いがない場合、(数1)から予想されるように両者には
ほぼ等しい誘電泳動力が作用し、共に電極2a,2bに
捕集される。この時、DEPIM法によるインピーダン
ス測定を行うと、微生物A,Bどちらの捕集もほぼ同じ
インピーダンス変化をもたらし、両者を区別することは
できない。誘電泳動された微生物A,Bの一部は、電極
2a,2b間のガラス基板表面に接触する状態で保持さ
れる。ステップ1で微生物Aの抗体がガラス基板上に固
相化してあるので、ガラス基板表面に接触した微生物A
は抗体と結合し、従って結果的にガラス表面に固定され
る。Next, in step 2, the microorganisms are pre-collected by dielectrophoresis and the specific microorganisms are immobilized on the microorganism measuring electrode chip 2'by the immobilized antibody 2c.
That is, the voltage V c1 is applied to the electrodes installed in the sample solution, and all the microorganisms A and B are first collected by the dielectrophoretic force. When the DEPIM signal shows a saturation tendency, the pre-collection is completed. When there is no significant difference in the size and the dielectric characteristics of the microorganisms A and B, almost the same dielectrophoretic force acts on both of them as expected from (Equation 1), and both are collected by the electrodes 2a and 2b. At this time, if impedance measurement is performed by the DEPIM method, trapping of both microorganisms A and B causes almost the same impedance change, and it is not possible to distinguish them. Part of the dielectrophoresed microorganisms A and B are held in contact with the surface of the glass substrate between the electrodes 2a and 2b. Since the antibody of the microorganism A is immobilized on the glass substrate in step 1, the microorganism A contacting the surface of the glass substrate
Bind to the antibody and are consequently immobilized on the glass surface.
【0076】続いて、ステップ3において、洗浄液の流
体抵抗(粘性力)による選別を行う。時計手段6が予め
設定した時間tc1が経過したら、抗原抗体反応は終了
したと判断し、電圧Vc2に低下させて誘電泳動力を減
少させ、さらに攪拌か洗浄液の導入で試料液を流動させ
微生物に流体力(粘性力)を作用させる。粘性力が適当
な値であれば、ステップ2で固相化された抗体2cによ
りガラス表面に固定された微生物Aは、電圧を下げても
電極2a,2b間に保持される。一方、固定化されてい
ない微生物Bは流動する液の粘性力によって電極2a,
2bから離脱して最終的には洗浄液で洗い流されてしま
う。すなわち、最終的には検出対象である微生物Aだけ
が電極に捕集された状態で残ることになる。この状態で
インピーダンスを測定すれば本実施の形態2の微生物測
定装置で微生物Aだけが選択的に検出されたことにな
る。Then, in step 3, the cleaning liquid is sorted by the fluid resistance (viscous force). When the time t c1 set in advance by the clock means 6 has elapsed, it is judged that the antigen-antibody reaction has ended, and the voltage is lowered to V c2 to reduce the dielectrophoretic force, and the sample solution is made to flow by stirring or introducing a washing solution. Apply a fluid force (viscous force) to microorganisms. If the viscous force has an appropriate value, the microorganism A immobilized on the glass surface by the antibody 2c immobilized in step 2 is retained between the electrodes 2a and 2b even if the voltage is lowered. On the other hand, the non-immobilized microorganism B is caused by the viscous force of the flowing liquid to cause the electrodes 2a,
After being separated from 2b, it is finally washed away with the cleaning liquid. That is, finally, only the microorganism A to be detected remains in a state of being collected by the electrode. If the impedance is measured in this state, only the microorganism A is selectively detected by the microorganism measuring device according to the second embodiment.
【0077】以上説明したステップ1〜3に従って、具
体的に、大腸菌と緑膿菌の等量混合した試料液から大腸
菌を選択的に測定したときの測定結果を図7に示す。図
7において、測定は懸濁液導電率0.1mS/m、誘電
泳動周波数1MHzの条件下で行ったものである。大腸
菌と緑膿菌は大きさや誘電特性が類似しており、従来の
DEPIM法では混合懸濁液からどちらかだけを選択的
に検出することはできない。FIG. 7 shows the measurement results when Escherichia coli was selectively measured from the sample solution in which equal amounts of Escherichia coli and Pseudomonas aeruginosa were mixed according to steps 1 to 3 described above. In FIG. 7, the measurement was performed under the conditions of a suspension conductivity of 0.1 mS / m and a dielectrophoresis frequency of 1 MHz. Since Escherichia coli and Pseudomonas aeruginosa are similar in size and dielectric properties, it is not possible to selectively detect either one from the mixed suspension by the conventional DEPIM method.
【0078】まずステップ1において、電極のガラス基
板表面に大腸菌の抗体を物理的吸着法によって固相化す
る。ステップ2では電圧10Vで誘電泳動による前捕集
を行っている。この時認められるコンダクタンスの過渡
的増加は、誘電泳動力により懸濁液中の大腸菌と緑膿菌
が共に電極ギャップ間に捕集された結果生じたものであ
る。DEPIM法ではこのコンダクタンスの初期増加率
から菌濃度を定量的に推定することができるが、混合懸
濁液では両方の細菌の混合濃度に対応した信号が得られ
る。また、この時捕集された大腸菌の一部は、ガラス基
板表面に固相化された抗体2cと結合する。First, in step 1, the antibody of Escherichia coli is immobilized on the surface of the glass substrate of the electrode by the physical adsorption method. In step 2, pre-collection is performed by dielectrophoresis at a voltage of 10V. The transient increase in conductance observed at this time was caused as a result of both Escherichia coli and Pseudomonas aeruginosa in the suspension being trapped between the electrode gaps by the dielectrophoretic force. In the DEPIM method, the bacterial concentration can be quantitatively estimated from this initial increase rate of conductance, but in the mixed suspension, a signal corresponding to the mixed concentration of both bacteria is obtained. Further, a part of the Escherichia coli collected at this time binds to the antibody 2c immobilized on the surface of the glass substrate.
【0079】前捕集終了後、ステップ3で電圧を1Vに
低下させ、図6(c)に示すように攪拌や洗浄液の導入
で流動を起こし、粘性力により固相化した抗体2cと結
合していない緑膿菌のみを電極から離脱させると、コン
ダクタンスが約50%急激に低下した。ステップ3の後
で観測されるコンダクタンス(残留コンダクタンス)は
固相化された抗体2cによって電極2a,2b間に保持
されている大腸菌の濃度に対応しており、この残留コン
ダクタンスによって混合懸濁液中の大腸菌濃度を定量で
きる。After the completion of the pre-collection, the voltage was lowered to 1 V in step 3, and as shown in FIG. 6 (c), a flow was caused by stirring or the introduction of a washing solution, and the antibody 2c immobilized by the viscous force was bound. When only Pseudomonas aeruginosa, which was not present, was detached from the electrode, the conductance rapidly decreased by about 50%. The conductance (residual conductance) observed after step 3 corresponds to the concentration of Escherichia coli held between the electrodes 2a and 2b by the immobilized antibody 2c. The E. coli concentration of can be quantified.
【0080】以上の説明は二種類の微生物の試料液を対
象としているが、三種類以上の場合であっても同じ方法
で特定の微生物のみを選択的に検出できる。Although the above description is directed to sample liquids of two types of microorganisms, even in the case of three or more types, only specific microorganisms can be selectively detected by the same method.
【0081】[0081]
【発明の効果】本発明の請求項1に記載の微生物測定装
置は、複数種類の微生物を濃縮し、抗体供給部から抗体
液を供給し、特定の微生物と特異的に反応させてこれを
凝集して他の微生物を分離し、電極間のコンダクタンス
変化から微生物数を算出して出力するから、試料液に含
有される複数種類の微生物を交流電圧を電極間に印加し
て誘電泳動により濃縮するため濃縮のために長時間をか
ける必要がなく、この濃縮した微生物に特定の微生物と
特異的に反応する抗体液を供給し、特定の微生物だけ凝
集して他の微生物から分離するから、複数種類の微生物
の中から測定対象の特定の微生物だけを選択することが
でき、選択した後の特定の微生物をインピーダンス測定
することにより、コンダクタンス変化から微生物数を測
定するため、混合懸濁液の中で特定の微生物を高感度で
迅速に、専門家によらなくとも簡易に定量することがで
きる。The microorganism measuring device according to claim 1 of the present invention concentrates a plurality of types of microorganisms, supplies an antibody solution from the antibody supply unit, and causes a specific reaction with a specific microorganism to agglutinate the same. Other microorganisms are separated and the number of microorganisms is calculated from the change in conductance between the electrodes and output. Therefore, multiple types of microorganisms contained in the sample solution are concentrated by dielectrophoresis by applying an AC voltage between the electrodes. Therefore, it is not necessary to take a long time for concentration, and this concentrated microorganism is supplied with an antibody solution that specifically reacts with a specific microorganism, and only specific microorganisms are aggregated and separated from other microorganisms. Only the specific microorganisms to be measured can be selected from among the microorganisms in the above, and the impedance of the selected specific microorganisms is measured to measure the number of microorganisms from the change in conductance. Quickly with high sensitivity to the particular microorganism in Nigoeki, without relying on the experts it can be quantified in a simple manner.
【0082】本発明の請求項2に記載の微生物測定装置
は、抗体液供給部が抗体液タンクと、抗体液供給管と、
抗体液バルブを備えたから、抗体液バルブを操作するこ
とにより、濃縮した複数種類の微生物に抗体液を自動的
に供給することができる。In the microorganism measuring apparatus according to the second aspect of the present invention, the antibody solution supply section includes an antibody solution tank, an antibody solution supply pipe,
Since the antibody solution valve is provided, the antibody solution can be automatically supplied to a plurality of types of concentrated microorganisms by operating the antibody solution valve.
【0083】本発明の請求項3に記載の微生物測定装置
は、測定チャンバーには攪拌装置が設けられ、演算制御
部が誘電泳動を行った後に、特定の微生物以外の微生物
を分離するための試料液の攪拌を行うから、微生物濃度
を均一化し、電極近傍に補修することができる。さら
に、抗原抗体反応後に、抗体と特異的に反応した特定の
微生物以外の微生物を攪拌による流動によって分離する
ことができる。The microorganism measuring device according to claim 3 of the present invention is a sample for separating a microorganism other than a specific microorganism after the measuring chamber is provided with an agitator and the arithmetic and control unit performs dielectrophoresis. Since the liquid is stirred, the concentration of microorganisms can be made uniform and repair can be performed near the electrodes. Furthermore, after the antigen-antibody reaction, microorganisms other than the specific microorganisms that have specifically reacted with the antibody can be separated by flow by stirring.
【0084】本発明の請求項4に記載の微生物測定装置
は、演算制御部が時計手段の行う計時に基づいて、洗浄
バルブを開いて洗浄液を測定チャンバーに供給し、試料
液を排出した後チャンバー内を洗浄するから、抗体と特
異的に反応した特定の微生物以外の微生物を洗浄液の流
体力で分離することができ、分離した未反応の微生物を
洗い流してインピーダンス測定を可能にすることができ
る。According to a fourth aspect of the present invention, in the microorganism measuring apparatus, the arithmetic control unit opens the cleaning valve to supply the cleaning liquid to the measurement chamber and discharge the sample liquid after the chamber is opened based on the timekeeping performed by the clock means. Since the inside is washed, microorganisms other than the specific microorganisms that have reacted specifically with the antibody can be separated by the fluid force of the washing liquid, and the separated unreacted microorganisms can be washed away to enable impedance measurement.
【0085】本発明の請求項5に記載の微生物測定装置
は、微生物測定用電極チップには、一対の電極の基板上
に特定の微生物と特異的に反応する抗体が固相化され、
交流電圧を印加して複数種類の微生物を濃縮し、固相化
された抗体と特定の微生物とを特異的に反応させて分離
し、電極間のコンダクタンス変化から特定の微生物数を
算出して出力するから、試料液に含有される複数種類の
微生物を交流電圧を電極間に印加して誘電泳動により濃
縮するため濃縮のために長時間をかける必要がなく、特
定の微生物と特異的に反応する抗体を固相化し、特定の
微生物だけ微生物測定用電極チップに固定し他の微生物
を分離するから、複数種類の微生物の中から測定対象の
特定の微生物だけを選択することができ、選択した後の
特定の微生物をインピーダンス測定することにより、コ
ンダクタンス変化から微生物数を測定するため、混合懸
濁液の中で特定の微生物を高感度で迅速に、専門家によ
らなくとも簡易に定量することができる。In the microorganism measuring device according to claim 5 of the present invention, the microorganism measuring electrode chip has an antibody that specifically reacts with a specific microorganism immobilized on a substrate of a pair of electrodes,
Multiple types of microorganisms are concentrated by applying an AC voltage, and the immobilized antibody and specific microorganisms are caused to react specifically and separated, and the number of specific microorganisms is calculated and output from the change in conductance between the electrodes. Therefore, multiple types of microorganisms contained in the sample solution are concentrated by dielectrophoresis by applying an AC voltage between the electrodes, so that it is not necessary to take a long time for concentration, and they react specifically with specific microorganisms. Since the antibody is immobilized and only specific microorganisms are immobilized on the electrode tip for measuring microorganisms and other microorganisms are separated, it is possible to select only specific microorganisms to be measured from multiple types of microorganisms. By measuring the impedance of a specific microorganism, the number of microorganisms is measured from the change in conductance. Therefore, it is possible to detect a specific microorganism in a mixed suspension with high sensitivity and speed, easily and without the need of an expert. It is possible to amount.
【0086】本発明の請求項6に記載の微生物測定装置
は、反応した特定の微生物の集合体と他の微生物に交流
電圧を印加してそれぞれに誘電泳動力を作用させ、該誘
電泳動力の差を利用して分離を行うから、反応した特定
の微生物の集合体と他の微生物の大きさの違いによる差
が電気泳動力の差に変換され、この差を利用して流体力
等の外力を加えることで分離が簡単且つ迅速に行える。According to the sixth aspect of the present invention, the microorganism measuring apparatus applies an alternating voltage to a group of specific microorganisms that have reacted and another microorganism to cause a dielectrophoretic force to act on each of the microorganisms, and Since separation is performed using the difference, the difference due to the difference in the size of the reacting specific microorganisms and the size of other microorganisms is converted into the difference in the electrophoretic force, and this difference is used to apply the external force such as fluid force. Separation can be performed easily and quickly by adding.
【0087】本発明の請求項7に記載の微生物測定用電
極チップは、電極間の基板上には特定の微生物と特異的
に反応する抗体が固相化されたから、特定の微生物と特
異的に反応する抗体を固相化し、特定の微生物だけ微生
物測定用電極チップに固定し、他の微生物を洗浄するこ
とができ、複数種類の微生物の中から測定対象の特定の
微生物だけを選択することが安価に実現できる。According to the seventh aspect of the present invention, there is provided a microbe-measuring electrode chip, in which an antibody which specifically reacts with a particular microbe is immobilized on a substrate between electrodes. It is possible to immobilize the reacting antibody, immobilize only specific microorganisms on the electrode tip for measuring microorganisms, and wash other microorganisms.It is possible to select only specific microorganisms to be measured from multiple types of microorganisms. It can be realized at low cost.
【0088】本発明の請求項8に記載の微生物測定方法
は、複数種類の微生物を電気泳動で濃縮し、濃縮された
微生物に抗体液を供給し、該抗体液と特定の微生物と特
異的に反応させてから他の未反応の微生物を分離し、そ
の後電極間のインピーダンスを測定して特定の微生物の
みの微生物数を算出から、試料液に含有される複数種類
の微生物を交流電圧を電極間に印加して誘電泳動により
濃縮するため濃縮のために長時間をかける必要がなく、
この濃縮した微生物に特定の微生物と特異的に反応する
抗体液を供給し、特定の微生物だけ凝集して他の微生物
を分離するから、複数種類の微生物の中から測定対象の
特定の微生物だけを選択することができ、選択した後の
特定の微生物をインピーダンス測定することにより、コ
ンダクタンス変化から微生物数を測定するため、混合懸
濁液の中で特定の微生物を高感度で迅速に、専門家によ
らなくとも簡易に定量することができる。The method for measuring a microorganism according to claim 8 of the present invention is a method of concentrating a plurality of types of microorganisms by electrophoresis, supplying an antibody solution to the concentrated microorganisms, and specifically targeting the antibody solution and a specific microorganism. After reacting, other unreacted microorganisms are separated, and then the impedance between the electrodes is measured to calculate the number of microorganisms of only specific microorganisms. It is not necessary to take a long time for concentration because it is applied to
An antibody solution that reacts specifically with a specific microorganism is supplied to this concentrated microorganism, and only the specific microorganism aggregates to separate the other microorganisms. By selecting the impedance of a specific microorganism after selection, the number of microorganisms is measured from the change in conductance, so that a specific microorganism in a mixed suspension can be sensitively and quickly provided to an expert. It can be easily quantified without having to read it.
【0089】本発明の請求項9に記載の微生物測定方法
は、複数種類の微生物を電気泳動で濃縮し、電極間に固
相化された抗体が特定の微生物と特異的に反応して分離
し、その後電極間のインピーダンスを測定して特定の微
生物のみの微生物数を算出するから、試料液に含有され
る複数種類の微生物を交流電圧を電極間に印加して誘電
泳動により濃縮するため濃縮のために長時間をかける必
要がなく、特定の微生物と特異的に反応する抗体を固相
化し、特定の微生物だけ微生物測定用電極チップに固定
し他の微生物を分離するから、複数種類の微生物の中か
ら測定対象の特定の微生物だけを選択することができ、
選択した後の特定の微生物をインピーダンス測定するこ
とにより、コンダクタンス変化から微生物数を測定する
ため、混合懸濁液の中で特定の微生物を高感度で迅速
に、専門家によらなくとも簡易に定量することができ
る。The method for measuring microorganisms according to claim 9 of the present invention is a method in which a plurality of types of microorganisms are concentrated by electrophoresis, and the antibody immobilized between the electrodes specifically reacts with specific microorganisms to separate them. After that, since the impedance between the electrodes is measured to calculate the number of microorganisms of only specific microorganisms, multiple types of microorganisms contained in the sample solution are concentrated by dielectrophoresis by applying an alternating voltage between the electrodes. Therefore, it is not necessary to take a long time, and the antibody that specifically reacts with a specific microorganism is immobilized on the solid phase, and only the specific microorganism is immobilized on the electrode tip for measuring microorganisms to separate other microorganisms. You can select only specific microorganisms to be measured from the
By measuring the impedance of a specific microorganism after selection, the number of microorganisms is measured from the change in conductance.Therefore, a specific microorganism can be quantified in a mixed suspension with high sensitivity and speed, easily and without specialists. can do.
【図1】本発明の実施の形態1における微生物測定装置
の構成図FIG. 1 is a configuration diagram of a microorganism measuring device according to a first embodiment of the present invention.
【図2】(a)本発明の実施の形態1における微生物測
定装置の電極部が特定の微生物を選択的に測定するため
の濃縮プロセス図
(b)本発明の実施の形態1における微生物測定装置の
電極部が特定の微生物を選択的に測定するための抗原抗
体反応プロセス図
(c)は本発明の実施の形態1における微生物測定装置
の電極部が特定の微生物を選択的に測定するための洗浄
プロセス図FIG. 2 (a) is a concentration process diagram for selectively measuring a specific microorganism by the electrode part of the microorganism measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention. (B) Microorganism measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention (C) is an antigen-antibody reaction process diagram for selectively measuring a specific microorganism by the electrode section of FIG. 1 shows the electrode section of the microorganism measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention for selectively measuring a specific microorganism. Cleaning process diagram
【図3】本発明の実施の形態1における測微生物定装置
の微生物選択可能領域図FIG. 3 is a diagram showing a microorganism selectable area of the microbiological analyzer according to the first embodiment of the present invention.
【図4】本発明の実施の形態1における測微生物定装置
の特定の微生物の測定結果図FIG. 4 is a measurement result diagram of a specific microorganism by the microorganism measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention.
【図5】図5は本発明の実施の形態2における微生物測
定装置の構成図FIG. 5 is a configuration diagram of a microorganism measuring device according to a second embodiment of the present invention.
【図6】(a)本発明の実施の形態2における微生物測
定装置の未処理時の電極チップ図
(b)本発明の実施の形態2における微生物測定装置の
電極部が特定の微生物を選択的に測定するための凝集プ
ロセス図
(c)本発明の実施の形態2における微生物測定装置の
電極部が特定の微生物を選択的に測定するための洗浄プ
ロセス図FIG. 6 (a) is an electrode chip diagram of the microorganism measuring apparatus according to the second embodiment of the present invention when it is not processed. (B) The electrode portion of the microorganism measuring apparatus according to the second embodiment of the present invention selectively selects a specific microorganism. (C) Cleaning process diagram for selectively measuring specific microorganisms by the electrode unit of the microorganism measuring device according to the second embodiment of the present invention
【図7】本発明の実施の形態2における測微生物定装置
の特定の微生物の測定結果図FIG. 7 is a measurement result diagram of a specific microorganism by the microorganism measuring apparatus according to the second embodiment of the present invention.
【図8】細胞質導電率をパラメータとするRe[K]の
周波数特性図FIG. 8 is a frequency characteristic diagram of Re [K] with a parameter of cytoplasmic conductivity.
1 測定チャンバー 2 電極部 2’ 微生物測定用電極チップ 2a,2b 電極 2c 抗体 3 誘電泳動用電源部 4 測定部 5 演算制御部 6 時計手段 7 メモリ部 7a 測定用テーブル 8 データ入力部 9 表示部 10 試料液槽 11 供給管 12 排出管 13 供給バルブ 14 排出バルブ 15 撹拌装置 16 洗浄液タンク 17 洗浄管 18 洗浄バルブ 19 抗体液タンク 20 抗体導入管 21 抗体供給バルブ 1 measurement chamber 2 electrodes 2'Electrode tip for measuring microorganisms 2a, 2b electrodes 2c antibody 3 Power source for dielectrophoresis 4 measuring section 5 Operation control section 6 clock means 7 Memory section 7a Measuring table 8 Data input section 9 Display 10 sample tank 11 supply pipe 12 discharge pipe 13 Supply valve 14 Discharge valve 15 Stirrer 16 Cleaning solution tank 17 Washing pipe 18 Wash valve 19 Antibody solution tank 20 Antibody introduction tube 21 Antibody supply valve
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G01N 27/447 G01N 33/02 33/02 33/48 M 33/48 33/483 E 33/483 33/53 Y 33/53 33/543 521 33/543 521 33/569 B 33/569 27/26 301Z 331Z Fターム(参考) 2G045 AA28 BB14 CB21 CB30 FA04 FA34 FB03 FB05 FB15 GC22 JA01 JA07 2G060 AA16 AD08 AE40 AF03 AF06 AF08 AF20 AG11 GA01 HA02 HC13 HC19 HC22 HD01 HD02 KA09 4B029 AA07 BB01 CC01 FA10 4B063 QA01 QQ05 QS16 QS33 QX05Front page continuation (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) G01N 27/447 G01N 33/02 33/02 33/48 M 33/48 33/483 E 33/483 33/53 Y 33 / 53 33/543 521 33/543 521 33/569 B 33/569 27/26 301Z 331Z F term (reference) 2G045 AA28 BB14 CB21 CB30 FA04 FA34 FB03 FB05 FB15 GC22 JA01 JA07 2G060 AA16 AD08 AE40 AF03 AF06 AF08 AF20 AG11 GA01 HA02 HC13 HC19 HC22 HD01 HD02 KA09 4B029 AA07 BB01 CC01 FA10 4B063 QA01 QQ05 QS16 QS33 QX05
Claims (9)
ンバーと、 前記測定チャンバー内の試料液に浸漬され、不平等電界
を発生して誘電泳動により該試料液に含有される複数種
類の微生物を濃縮するとともに、抗体と特異的に反応し
た特定の微生物だけを残して他の微生物が分離され、こ
のときのインピーダンスを測定するための一対の電極
と、 前記電極間に交流電圧を印加する誘電泳動用電源部と、 前記電極間のインピーダンスを測定することができる測
定部と、 前記誘電泳動用電源部と前記測定部の制御を行う演算制
御部と、 測定対象の微生物毎に測定制御データと検量線データを
格納した測定用テーブルが格納されたメモリ部と、 前記電極間で濃縮された微生物に対して抗原抗体反応さ
せるための抗体液を前記測定チャンバーに供給する抗体
液供給部とを備え、 前記演算制御部が、前記誘電泳動用電源部によって交流
電圧を印加して複数種類の微生物を濃縮し、前記抗体供
給部から抗体液を供給し、前記特定の微生物と特異的に
反応させてこれを凝集して他の微生物を分離し、前記測
定部によって測定した前記電極間のコンダクタンス変化
から微生物数を算出して出力することを特徴とする微生
物測定装置。1. A measurement chamber capable of containing a sample solution, and a plurality of types of microorganisms contained in the sample solution which are immersed in the sample solution in the measurement chamber and generate an unequal electric field to cause dielectrophoresis. While concentrating, other microorganisms are separated leaving only specific microorganisms that have reacted specifically with the antibody, and a pair of electrodes for measuring the impedance at this time, and dielectrophoresis for applying an AC voltage between the electrodes. Power supply unit, a measurement unit capable of measuring the impedance between the electrodes, an operation control unit for controlling the dielectrophoresis power supply unit and the measurement unit, measurement control data and calibration for each microorganism to be measured. A memory unit that stores a measurement table that stores line data, and an antibody solution for causing an antigen-antibody reaction to the microorganisms concentrated between the electrodes are supplied to the measurement chamber. And an antibody solution supply section for supplying the antibody solution, wherein the arithmetic control section applies an AC voltage by the dielectrophoresis power supply section to concentrate a plurality of types of microorganisms, and supplies the antibody solution from the antibody supply section. The microorganism measuring device characterized in that it specifically reacts with the above microorganisms to aggregate them to separate other microorganisms, and calculates and outputs the number of microorganisms from the change in conductance between the electrodes measured by the measuring unit. .
体液タンクと、前記測定チャンバーに抗体液を導入する
抗体液供給管と、該抗体供給管に設けられた抗体液バル
ブを備えて、複数種類の微生物を濃縮した後に抗体液を
前記測定チャンバーに供給することを特徴とする請求項
1に記載の微生物測定装置。2. The antibody solution supply section comprises an antibody solution tank containing the antibody solution, an antibody solution supply pipe for introducing the antibody solution into the measurement chamber, and an antibody solution valve provided in the antibody supply pipe. The microorganism measuring apparatus according to claim 1, wherein the antibody solution is supplied to the measurement chamber after concentrating a plurality of types of microorganisms.
れ、試料液の攪拌を行うことを特徴とする請求項1また
は2に記載の微生物測定装置。3. The microorganism measuring device according to claim 1, wherein the measuring chamber is provided with a stirring device to stir the sample liquid.
設けられるとともに、前記洗浄管に洗浄バルブが設けら
れ、前記演算制御部が時計手段の行う計時に基づいて、
前記洗浄バルブを開いて洗浄液を前記測定チャンバーに
供給し、流体力で特定の微生物を分離して洗い流すこと
を特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の微生物測
定装置。4. A washing pipe for washing liquid is provided in the measurement chamber, and a washing valve is provided in the washing pipe, and the arithmetic control unit is based on timekeeping performed by clock means.
The microorganism measuring device according to any one of claims 1 to 3, wherein the cleaning valve is opened to supply a cleaning liquid to the measurement chamber, and a specific microorganism is separated and washed away by a fluid force.
ンバーと、 前記測定チャンバー内の試料液に浸漬され、不平等電界
を発生して誘電泳動により該試料液に含有される複数種
類の微生物を濃縮するとともに、抗体と特異的に反応し
た特定の微生物だけを残して分離され、このときのイン
ピーダンスを測定するための一対の電極を備えた微生物
測定用電極チップと、 前記電極間に交流電圧を印加する誘電泳動用電源部と、 前記電極間のインピーダンスを測定することができる測
定部と、 前記誘電泳動用電源部と前記測定部の制御を行う演算制
御部と、 測定対象の微生物毎に測定制御データと検量線データを
格納した測定用テーブルが格納されたメモリ部とを備
え、 前記微生物測定用電極チップには、前記一対の電極の基
板上に特定の微生物と特異的に反応する抗体が固相化さ
れ、 前記演算制御部が、前記誘電泳動用電源部によって交流
電圧を印加して複数種類の微生物を濃縮し、固相化され
た抗体と前記特定の微生物とを特異的に反応させて分離
し、前記測定部によって測定した前記電極間のコンダク
タンス変化から前記特定の微生物数を算出して出力する
ことを特徴とする微生物測定装置。5. A measurement chamber capable of containing a sample solution, and a plurality of types of microorganisms contained in the sample solution immersed in the sample solution in the measurement chamber to generate an unequal electric field and dielectrophoresis. While concentrating, it is separated leaving only specific microorganisms that have reacted specifically with the antibody, and an electrode tip for microorganisms provided with a pair of electrodes for measuring the impedance at this time, and an alternating voltage between the electrodes. A dielectrophoresis power supply unit to be applied, a measurement unit capable of measuring the impedance between the electrodes, an operation control unit for controlling the dielectrophoresis power supply unit and the measurement unit, and a measurement for each microorganism to be measured. A memory unit in which a measurement table storing control data and calibration curve data is stored, and the microorganism measurement electrode chip has a specific microscopic structure on a substrate of the pair of electrodes. An antibody that specifically reacts with a substance is immobilized, and the arithmetic control unit applies an AC voltage by the dielectrophoresis power source unit to concentrate a plurality of types of microorganisms, and the immobilized antibody and the identification The microorganism measuring apparatus characterized by specifically reacting and separating the microorganism, and calculating and outputting the specific number of microorganisms from the change in conductance between the electrodes measured by the measuring unit.
けを残して他の微生物を分離するとき、該反応した特定
の微生物の集合体と前記他の微生物に交流電圧を印加し
てそれぞれに誘電泳動力を作用させ、該誘電泳動力の差
を利用して分離を行うことを特徴とする請求項1〜5の
いずれかに記載の微生物測定装置。6. When other microorganisms are separated while leaving only the specific microorganisms that have specifically reacted with the antibody, an alternating voltage is applied to the aggregates of the reacted specific microorganisms and the other microorganisms, respectively. The microorganism measuring device according to any one of claims 1 to 5, wherein a dielectrophoretic force is applied to perform separation by utilizing a difference in the dielectrophoretic force.
れる微生物測定用電極チップであって、 前記電極間の基板上には特定の微生物と特異的に反応す
る抗体が固相化され、 反応した特定の微生物以外の微生物は誘電泳動力より大
きい流体力によって分離され、 前記電極間のコンダクタンス変化から前記特定の微生物
数を算出して出力することを特徴とする微生物測定用電
極チップ。7. An electrode chip for microbe measurement used in the microbe measurement apparatus according to claim 6, wherein an antibody that specifically reacts with a particular microbe is immobilized on a substrate between the electrodes, A microorganism measuring electrode chip, wherein microorganisms other than the reacted specific microorganisms are separated by a fluid force larger than dielectrophoretic force, and the specific microorganism number is calculated and output from the change in conductance between the electrodes.
種類の微生物を電気泳動で濃縮し、濃縮された微生物に
抗体液を供給し、該抗体液と特定の微生物と特異的に反
応させてから他の未反応の微生物を分離し、その後前記
電極間のインピーダンスを測定して特定の微生物のみの
微生物数を算出することを特徴とする微生物測定方法。8. An AC voltage is applied between a pair of electrodes to concentrate a plurality of types of microorganisms by electrophoresis, an antibody solution is supplied to the concentrated microorganisms, and the antibody solution specifically reacts with the specific microorganisms. A method for measuring microorganisms, characterized in that the other unreacted microorganisms are separated and then the impedance between the electrodes is measured to calculate the number of microorganisms of only specific microorganisms.
種類の微生物を電気泳動で濃縮し、前記電極間に固相化
された抗体が特定の微生物と特異的に反応して分離し、
その後前記電極間のインピーダンスを測定して特定の微
生物のみの微生物数を算出することを特徴とする微生物
測定方法。9. An AC voltage is applied between a pair of electrodes to concentrate a plurality of types of microorganisms by electrophoresis, and the antibody immobilized between the electrodes specifically reacts with a specific microorganism to separate it. ,
Then, the impedance between the electrodes is measured to calculate the number of microorganisms of only specific microorganisms.
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