JP2000224980A - 細菌濃縮装置 - Google Patents

細菌濃縮装置

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JP2000224980A
JP2000224980A JP11029185A JP2918599A JP2000224980A JP 2000224980 A JP2000224980 A JP 2000224980A JP 11029185 A JP11029185 A JP 11029185A JP 2918599 A JP2918599 A JP 2918599A JP 2000224980 A JP2000224980 A JP 2000224980A
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JP
Japan
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bacteria
aqueous solution
area
electrode
concentrating
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JP11029185A
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English (en)
Inventor
Kimimasa Miyazaki
仁誠 宮▲崎▼
Hiroshi Nakayama
浩 中山
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M47/00Means for after-treatment of the produced biomass or of the fermentation or metabolic products, e.g. storage of biomass
    • C12M47/02Separating microorganisms from the culture medium; Concentration of biomass

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
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  • General Health & Medical Sciences (AREA)
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  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 迅速な細菌の濃縮を可能とする細菌濃縮装
置、ならびにこのような装置を含む、細菌を濃縮するた
めのキットおよび細菌を検出するためのシステムを提供
すること。 【解決手段】 水溶液を保持できる水槽であって、水溶
液中に分散した細菌を泳動させ得る領域(泳動領域)
と、この泳動領域内にあって、泳動により局在化した水
溶液中の細菌をサンプリングするための領域(サンプリ
ング領域)とが設けられた水槽、および細菌を泳動させ
るに必要な強さの電位勾配を印加するための手段を含
む、細菌濃縮装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、溶液中の細菌を濃
縮し、濃縮後測定または検出するための手段に関する。
このような手段としての装置およびキットは、特に環
境、食品及び医療の分野で有用である。
【0002】
【従来の技術】細菌を測定するためには、通常測定検体
を寒天培地または液体培地に接種した後、8時間から1
週間培養することにより細菌を増殖させ、その後、測定
装置で測定することが必要とされる。
【0003】しかし、この方法では、細菌を増殖させる
ために少なくとも8時間という長い時間が必要であるの
で、測定結果が迅速に得られないという問題がある。ま
た、細菌培養は基本的に無菌的に行われるため、特殊な
培養技術および培養設備が必要であり、そのため、特殊
な技能が要求される。
【0004】以上のことから、細菌培養を要することな
く、迅速に細菌を濃縮し検出し得る手段が望まれてい
る。
【0005】他方、混合物中の物質を分画する方法とし
て電気泳動法が知られており、タンパク質、核酸などの
分離分析のために一般に用いられている。電気泳動法で
は、基本的にゲルを使用する。このゲルは、物質が移動
する際にある程度の負荷として働く。そのため、物質の
形状および大きさによって、移動の容易さが異なる。さ
らに、物質の荷電状態により、電位勾配から受ける、物
質にかかるクーロン力が異なる。クーロン力が大きいほ
ど、物質を移動させる力が大きい。このように、移動の
容易さおよびクーロン力が物質によって異なるので、一
定時間泳動操作を行うと、物質毎に移動距離が相違す
る。このため、混合物中の物質を分離することができ
る。
【0006】しかし、一般的に電気泳動の対象とされる
物質が数十ナノメートル程度の大きさのDNA断片およ
びタンパク質であるのと比較して、細菌は通常数マイク
ロメートルの大きさがある。通常の電気泳動に用いられ
ているゲル(例えば、アガロースゲル)は、マトリック
ス構造の網目が細かいので細菌は著しく移動しにくく、
細菌を泳動させることは実質上不可能である。そのた
め、従来、電気泳動法を用いて細胞を濃縮することは試
みられていなかった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
の解決を意図するものであり、迅速な細菌の濃縮を可能
とする細菌濃縮装置、ならびにこのような装置を含む、
細菌を濃縮するためのキットおよび細菌を検出するため
のシステムを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、電気泳動
において細菌が移動する際に障害となる負荷を排除する
ことによって、細菌を容易に移動させ、そして細菌と媒
体(通常は水)との分離を迅速に行い得ることを見出
し、これらの知見に基づいて本発明を完成させた。
【0009】本発明の細菌濃縮装置は、水溶液を保持で
きる水槽であって、水溶液中に分散した細菌を泳動させ
得る領域(泳動領域)と、該泳動領域内にあって、泳動
により局在化した水溶液中の細菌をサンプリングするた
めの領域(サンプリング領域)とが設けられた水槽、お
よび細菌を泳動させるに必要な強さの電位勾配を印加す
るための印加手段を包含する。
【0010】1つの実施態様では、上記水槽にさらに遮
蔽体が設けられ、そして上記印加手段は電極を含み、こ
こで、該遮蔽体は、水溶液中に該電極が挿入されたと
き、上記泳動領域を、該電極の遠位側の主泳動領域と該
電極の近位側の電極領域とに区分する。
【0011】1つの実施態様では、上記水槽のサンプリ
ング領域において、さらにマトリックス構造を有するト
ラップが設けられ、該マトリックス構造は、電気泳動さ
れた細菌をその構造内部に進入させ、かつ進入した細菌
を容易に再分散させないことによって細菌を捕集し得る
材料から形成される。上記遮断体の少なくとも一部は、
上記トラップであり得る。
【0012】他の実施態様では、上記水槽にさらに、上
記サンプリング領域内の水溶液と上記泳動領域の残りの
領域内の水溶液との流体接続を遮断するための手段が設
けられる。
【0013】本発明の試料中の細菌を濃縮するためのキ
ットは、上記のいずれかの細菌濃縮装置、および、細菌
を含む試料を分散させるための水溶液、または水で希釈
されて該水溶液を生成し得る原料を収容した容器を包含
し、ここでこの水溶液の浸透圧は、細菌が破壊されない
程度に、細菌の細胞内の浸透圧と類似する。この水溶液
は、細菌が生育もしくは増殖し得る組成で構成され得
る。
【0014】本発明の試料中の細菌を濃縮するためのキ
ットは、上記のいずれかの細菌濃縮装置、およびリガン
ド物質を収容した容器を包含し、ここでこのリガンド物
質は対象とする細菌に特異的に結合し得る。このリガン
ド物質は抗細菌抗体であり得る。
【0015】1つの実施態様では、対象とする細菌は、
ブドウ球菌、8連球菌、スピリルム、連鎖球菌、球桿
菌、桿菌、スピロヘータ、4連球菌、コンマ型球菌、お
よび放線菌からなる群から選択される。対象とする細菌
はまた、以下の分類のいずれかに属し得る:ロドスピリ
ルム、クロマチア、クロロビウム、ミクソコッカス、ア
ルカンギウム、シストバクター、ポリアンギウム、サイ
トファーガ、ベギアトア、シモンシエラ、リューコトリ
ックス、アクロマチウム、ペロネーマ、スピロヘータ、
スピリルム、シュードモナス、アゾトバクター、リゾビ
ウム、メチロモナス、ハロバクテリウム、腸内細菌、ヴ
ィブリオ、バクテロイデス、ナイセリア、ヴェイヨネ
ラ、アンモニアまたは亜硝酸酸化細菌、硫黄代謝細菌、
酸化鉄および/または酸化マンガン沈着細菌、シデロカ
プサ、メタノバクテリウム、好気性および/または通性
嫌気性ミクロコッカス、ストレプトコッカス、嫌気性ペ
プトコッカス、バチルス、乳酸桿菌、コリネフォルム細
菌、プロピオン酸菌、アクチノミセス、マイコバクテリ
ウム、フランキア、アクチノプラーネス、デルマトフィ
ルス、ノカルディア、ストレプトミセス、ミクロモノス
ポラ、リケッチア、バルトネラ、アナプラズマ、クラミ
ディア、マイコプラズマ、およびアコレプラズマ。
【0016】本発明の試料中の細菌を検出するためのシ
ステムは、上記のいずれかの細菌濃縮装置またはキッ
ト、ならびに免疫クロマトデバイスまたは蛍光偏光免疫
測定装置を包含し得る。
【0017】本発明の細菌濃縮装置の使用にあたって
は、水槽中に細菌分散液を入れた後、電位勾配を印加す
るための手段を作動させることにより、水槽内の溶液中
に電位勾配を発生させる。溶液中に分散した細菌は、発
生した電位勾配に応答して、その有する荷電とは反対の
極性の方向へ移動する。本発明の細菌濃縮装置では、通
常の電気泳動に用いられるゲルを用いないので、泳動の
障害がなく、細菌は水溶液中を迅速に移動し得る。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
【0019】本発明の細菌濃縮装置は、少なくとも水溶
液を保持できる水槽と、電位勾配を印加するための手段
とを備えてなる。
【0020】水槽内には、水溶液中に分散した細菌を泳
動させ得る領域(泳動領域)と、該泳動領域内にあっ
て、泳動により局在化した水溶液中の細菌をサンプリン
グするための領域(サンプリング領域)とが設けられ
る。この水槽は、水溶液を保持するために適切な、任意
の大きさおよび形状を有し得、そして任意の材料で形成
され得る。水槽は、例えば、図1のように1区画からな
る水槽であってもよいし、図2のように2つ以上の区画
に区分された水槽であってもよい。
【0021】電位勾配を印加するための手段(以下、単
に「印加手段」という)は、水槽中に保持された水溶液
中の細菌を泳動させるに必要な強さの電位勾配を印加す
ることができる任意の手段であり、例えば、直流電源お
よび一対の電極を含む。印加手段が直流電源および電極
を含む場合、電極が水溶液中に挿入され、電源が入れら
れると、陽極(アノード)と陰極(カソード)との間に
電位勾配が形成される。水溶液中に分散された細菌は、
その有する荷電状態に応じて、その荷電とは逆の極性を
有する電極へと移動する。一般的には、細菌の表面電荷
は負であることが多いので、細菌は、陽極へと移動す
る。
【0022】印加手段が電極を含む場合、本発明の装置
の使用時において、電極間にかけられる電圧は、一般に
約0.1mV〜約1000V、好ましくは約0.1V〜
約600V、より好ましくは約1V〜約400Vであ
る。
【0023】水槽中に何の遮蔽体も設けられない場合、
細菌は水溶液中の任意の場所を泳動し得るので、水槽の
水溶液全体が、泳動領域を規定する。電位勾配が印加さ
れている間に、水溶液中の細菌は、その有する荷電とは
逆の極性を有する電極の周辺へと次第に集まってくる。
従って、泳動により、電極の周辺には、細菌が局在化し
た領域が形成され得る。このように細菌が局在化され、
かつ細菌をサンプリングするに適した領域が、サンプリ
ング領域を規定する。
【0024】本発明の細菌濃縮装置には、さらに遮蔽体
が水槽に設けられ得る。遮蔽体は、電位勾配の印加の妨
げにはならない任意の材料から形成され得る。遮蔽体の
材料の例としては、多孔質体(例えば、ガラス、高分子
材料)などが挙げられる。遮蔽体は、水溶液中に電極が
挿入されたとき、泳動領域を、電極の遠位側の主泳動領
域と電極の近位側の電極領域とに区分する。通常、電気
泳動の際に電極界面で起きる溶液中の成分(主に水)の
電気分解により気泡が発生する。遮蔽体は、主泳動領域
の溶液が気泡によって振動することを防止し得る作用を
示す。遮蔽体は、一対の電極の間に位置できるように配
置される。いずれか一方の電極のみについて設けられて
もよいが、それぞれの電極に対応して一対の遮蔽体が設
けられることが好ましい。
【0025】本発明の細菌濃縮装置には、水槽のサンプ
リング領域において、さらにマトリックス構造を有する
トラップが設けられ得る。このトラップは、細菌を捕集
し得る作用を示すことが意図される。従って、マトリッ
クス構造は、電気泳動された細菌をその内部に進入さ
せ、かつ進入した細菌を水の揺らぎおよび振動などによ
っては容易にその外部へ再分散させ得ない材料から形成
されることが望ましい。好ましい材料の具体例は、孔径
約0.5μm以上の多孔質の非導電性材料である。多孔
質の孔径は、通常約0.5μm〜約1000μm、好ま
しくは約1μm〜約200μm、より好ましくは約1μ
m〜約50μmである。このような材料の例としては、
多孔質ポリマー、焼結多孔質フィルタなどが挙げられ
る。
【0026】必要に応じて、トラップは、遮蔽体の少な
くとも一部として組み込まれ得る。上述のように、細菌
は通常、一方の電極に向かって移動する。従って、水槽
に一対の遮蔽体が設けられる場合、一方の遮蔽体のみが
トラップを有し、他方の遮蔽体はトラップを有さなくと
もよい。もっとも、設計上の理由から、両方の遮蔽体が
トラップを有していてもよい。
【0027】本発明の細菌濃縮装置には、必要に応じて
気泡室が設けられ得る。気泡室は、電気泳動の際に電極
に高電圧をかけた際に、溶液中の成分(主に水)が電気
分解することにより発生した気泡をトラップするために
作用し得る。泳動時において水槽が密閉される場合は、
気泡室が内圧を調節するための開放手段を有することが
好ましい。あるいは、水槽の上部全体または一部を開放
状態にして、発生した気泡を大気中に放出させてもよ
い。
【0028】本発明の細菌濃縮装置には、必要に応じて
遮断手段が設けられ得る。遮断手段は、サンプリング領
域内の水溶液と、泳動領域の残りの領域内の水溶液との
流体接続を任意に遮断し得る作用を示す。遮断手段は、
コックなどの開閉可能な手段である。遮断手段は、細菌
の移動を妨げるか、または著しく困難にし得る、任意の
材料および形状で形成され得る。遮断手段は、電気泳動
の間は開放され、そしてほとんどの細菌をサンプリング
領域に移動させるに十分な時間が経過した後に閉じられ
ることにより、サンプリング領域内の水溶液と、泳動領
域の残りの領域内の水溶液との流体接続を遮断する。そ
の結果、サンプリング領域に移動した細菌が、泳動領域
の残りの領域に再分散することを防止する。遮断手段の
材料の例としては、テフロン(登録商標)などが挙げら
れる。
【0029】本発明の細菌濃縮装置には、さらに冷却手
段が設けられ得る。電気泳動の際には、水槽の溶液中全
体で熱が生じ、水溶液の水温が上昇する。水温が約60
℃よりも高くなると溶液中に分散している細菌が熱によ
り変性または凝集することがある。濃縮された細菌は、
できるだけ変性および凝集しないことが好ましい。従っ
て、冷却手段としては、少なくとも泳動領域内の水溶液
の水温を、約5℃〜約60℃、好ましくは約10℃〜約
45℃、より好ましくは約20℃〜約30℃に制御し得
る手段が所望される。
【0030】本発明の細菌濃縮装置は、必要に応じて、
細菌を含む試料を分散させるための水溶液と組み合わせ
て、試料中の細菌を濃縮するためのキットとして提供さ
れ得る。試料を分散させるための水溶液は、保存および
流通などのために、通常、適切な容器に収容した状態で
提供される。例えば、細菌を検出しようとする試料が固
体試料または著しく粘性の高い試料である場合、固体試
料を粉砕または細断して水溶液中に分散することによ
り、または粘性試料を水溶液で希釈することにより、本
発明の細菌濃縮装置での電気泳動に適切な試料を得るこ
とができる。水溶液は、希釈して用いることができるよ
うに、任意の倍率の濃縮液または粉末状の原料として提
供されてもよい。
【0031】上記の水溶液の浸透圧は、細菌の細胞内の
浸透圧と類似することが好ましい。使用し得る溶液の例
としては、約0.9%の食塩水などが挙げられる。
【0032】上記の水溶液はまた、細菌が生育もしくは
増殖し得る組成で構成されていてもよい。このような組
成を有する水溶液の例としては、培地などが挙げられ
る。この場合、細菌を予め培地で増殖させて、細菌数を
増加させた後に細菌濃縮を行うこと、および細菌濃縮を
行なった後に得られた細菌濃縮液をそのまま培養するこ
とが可能である。
【0033】本発明の細菌濃縮装置はまた、必要に応じ
て、リガンド物質と組み合わせて、試料中の細菌を濃縮
するためのキットとして提供され得る。リガンド物質
は、保存および流通などのために、通常、適切な容器に
収容した状態で提供される。リガンド物質は、粉末など
の乾燥状態で収容されていてもよいし、溶液に溶解した
状態で収容されていてもよい。乾燥状態で(例えば、凍
結乾燥された粉末として)収容されていることが好まし
い。
【0034】上記のリガンド物質は、対象とする細菌に
特異的に結合し得ることが好ましい。特異的なリガンド
物質を細菌濃縮装置のサンプリング領域内に存在させる
ことにより、特定の細菌を選択的に濃縮または検出する
ことが可能になる。リガンド物質の例としては、抗細菌
抗体、レセプターなどが挙げられる。抗細菌抗体の種類
としては、ポリクローナル抗体、モノクローナル抗体、
キメラ抗体、Fab抗体、および(Fab)2抗体が挙
げられ、これらは単独で、または組み合わせて使用され
得る。リガンド物質は、濃縮後の検出を容易にするため
に予め標識され得る。リガンド物質の標識のためには、
当該分野で公知の任意の標識物質が使用され得る。標識
物質の例としては、色素、蛍光色素、および酵素の他、
ラテックス、金属コロイド、および酸化コロイドなどの
粒子状標識物が挙げられる。
【0035】本発明によれば、試料中の細菌を濃縮する
ためのキットは、細菌を含む試料を分散させるための水
溶液を収容する容器と、リガンド物質を収容する容器と
を同時に含んでいてもよい。リガンド物質は、細菌を含
む試料を分散させるための水溶液と予め混合されていて
もよい。あるいは、リガンド物質は、サンプリング領域
に細菌が濃縮された後に添加されてもよい。
【0036】本発明の細菌濃縮装置を用いることによ
り、水槽中のサンプリング領域に短時間で細菌を局在化
させ得るので、この領域の溶液をサンプリングすること
により、細菌が濃縮された試料を得ることができる。細
菌濃縮装置からの濃縮試料のサンプリングは、例えば、
次の方法で行い得る。図1のように水槽内に設けられた
トラップがサンプリング領域を構成する場合は、電気泳
動後にトラップを水槽から取り出し、このトラップ内に
捕集された細菌を回収し得る。例えば、トラップをシリ
ンジなどに入れて絞り出すことにより、または遠心分離
機にかけることにより、細菌を回収し得る。あるいは、
取り出されたトラップを、培地に、または回収のための
別の溶液に浸潤させることにより、細菌を回収し得る。
図2のように区画された水槽の一方の領域がサンプリン
グ領域を構成する場合、細菌が局在化した区画から細菌
濃縮試料を直接採取し得る。
【0037】このようにして得られた濃縮試料を用いる
ことにより、従来よりも高感度な細菌の検出が可能とな
る。細菌の検出および測定方法としては、免疫反応、酵
素反応の他、DNAなどの核酸のハイブリダイゼーショ
ンを利用する方法が周知である。これらの方法の中で
も、免疫反応法は、細菌の前処理が要らず、特異性に優
れている点で、好ましい方法の1つである。免疫反応法
の中でも、免疫クロマト技術、蛍光偏光免疫測定技術、
免疫比濁技術、ラテックス凝集技術、酵素免疫測定技
術、蛍光検出技術が特に好ましい。
【0038】迅速な細菌の濃縮および検出のために、予
め特定の細菌の検出のために最適化した検出手段を用い
ることは有益である。従って、上記の細菌濃縮装置また
はキットに、免疫クロマトデバイスまたは蛍光偏光免疫
測定装置を組み合わせることにより、本発明の試料中の
細菌を検出するためのシステムを提供し得る。これらの
デバイスおよび測定装置としては、対象とする細菌の検
出に適切な構成を有する任意のものを使用し得る。例え
ば、免疫クロマトグラフィーのためには、対象とする細
菌と結合し得るリガンド物質が、クロマトデバイスの担
体上に固定され得る。免疫クロマトデバイスの構成は周
知であり、その例として、特開平9−274039に記
載のものがある。蛍光偏光免疫測定装置の構成もまた周
知であり、その例として、特開平3−188374に記
載のものがある。
【0039】濃縮および検出の対象とする細菌は、細胞
表面に荷電を有する任意の細菌であり得る。細菌の例と
しては、ブドウ球菌、8連球菌、スピリルム、連鎖球
菌、球桿菌、桿菌、スピロヘータ、4連球菌、コンマ型
球菌、放線菌などが挙げられる。より具体的には、対象
とする細菌は、Rhodospirillaceae
(ロドスピリルム)、Chromatiaceae(ク
ロマチア)、Chlorobiaceae(クロロビウ
ム)、Myxococcaceae(ミクソコッカ
ス)、Archangiaceae(アルカンギウ
ム)、Cystobacteraceae(シストバク
ター)、Polyangiaceae(ポリアンギウ
ム)、Cytophagaceae(サイトファー
ガ)、Beggiatoaceae(ベギアトア)、S
imonsiellaceae(シモンシエラ)、Le
ucotrichaceae(リューコトリックス)、
Achromatiaceae(アクロマチウム)、P
elonemataceae(ペロネーマ)、Spir
ochaetaceae(スピロヘータ)、Spiri
llaceae(スピリルム)、Pseudomona
daceae(シュードモナス)、Azotobact
eraceae(アゾトバクター)、Rhizobia
ceae(リゾビウム)、Methylomonada
ceae(メチロモナス)、Halobacteria
ceae(ハロバクテリウム)、Enterobact
eriaceae(腸内細菌)、Vibrionace
ae(ヴィブリオ)、Bacteroidaceae
(バクテロイデス)、Neisseriaceae(ナ
イセリア)、Veillonellaceae(ヴェイ
ヨネラ)、アンモニアまたは亜硝酸酸化細菌(Orga
nisms oxidizing ammonia o
r nitrite)、硫黄代謝細菌(Organis
ms metabolizing sulfer an
d sulfer compounds)、酸化鉄およ
び/または酸化マンガン沈着細菌(Organisms
depositing iron and/or m
anganese oxides)、Sideroca
psaceae(シデロカプサ)、Methanoba
cteriaceae(メタノバクテリウム)、好気性
および/または通性嫌気性(Aerobic and/
or facultatively anaerobi
c)Micrococcaceae(ミクロコッカ
ス)、Streptococcaceae(ストレプト
コッカス)、嫌気性(Anaerobic)Pepto
coccaceae(ペプトコッカス)、Bacill
aceae(バチルス)、Lactobacillac
eae(乳酸桿菌)、コリネフォルム細菌(Coryn
eform group of bacteria)、
Propionibacteriaceae(プロピオ
ン酸菌)、Actinomycetaceae(アクチ
ノミセス)、Mycobacteriaceae(マイ
コバクテリウム)、Frankiaceae(フランキ
ア)、Actinoplanaceae(アクチノプラ
ーネス)、Dermatophilaceae(デルマ
トフィルス)、Nocardiaceae(ノカルディ
ア)、Streptomycetaceae(ストレプ
トミセス)、Micromonosporaceae
(ミクロモノスポラ)、Rickettsiaceae
(リケッチア)、Bartonellaceae(バル
トネラ)、Anaplasmataceae(アナプラ
ズマ)、Chlamydiaceae(クラミディ
ア)、Mycoplasmataceae(マイコプラ
ズマ)、およびAcholeplasmataceae
(アコレプラズマ)からなる分類のいずれかに属し得
る。
【0040】以下、図1および図2に示した細菌濃縮装
置の使用について詳述する。上記の要件を満たす限り、
本発明の細菌濃縮装置が図1および図2に示す以外の任
意の構成を有し得ることはいうまでもない。
【0041】図1に示した細菌濃縮装置において、水槽
4には、電極1および電極2が挿入される。電極1およ
び2には、導線を介して電源3が接続される。電極1は
陰極(カソード)、電極2は陽極(アノード)である。
水槽4には、電圧をかけた際に発生する熱による水槽内
の水溶液の水温の上昇を防ぐために、その外周に冷却手
段が設けられる(図示せず)。水槽4には、遮蔽体およ
びトラップを兼ねるセパレータ5および6が設けられ、
電極1は、セパレータ5と水槽側壁との間の第1の電極
領域に、そして電極2は、セパレータ6と水槽側壁との
間の第2の電極領域にそれぞれ挿入される。2つのセパ
レータの間が、主泳動領域である。セパレータは、電圧
をかけたときに発生する気泡が主泳動領域に拡散するこ
とを防ぐ機能、およびその近傍の電極に向かって泳動し
た細菌をトラップする機能を有する。
【0042】水槽4に、細菌を含む水溶液を満たした
後、電極1と電極2との間に電圧をかけることにより、
泳動領域内の水溶液中の細菌は、その有する荷電とは逆
の極性の電極へと移動する。表面電荷が負である細菌は
陽極側へ、つまり電極2へ向かって移動する。従って、
細菌は、セパレータ6の中へトラップされ、結果とし
て、セパレータ6の内部に細菌が濃縮される。
【0043】図2に示した細菌濃縮装置において、水槽
7には、電極1および電極2が挿入される。水槽7は、
コネクタ部に設けられたコック8によりその両側が区分
され得る構造となっている。水槽7には、電圧をかけた
際に発生する熱による水槽内の水溶液の水温の上昇を防
ぐために、その外周に冷却手段が設けられる(図示せ
ず)。電極1および2には、導線を介して電源3が接続
される。電極1は陰極(カソード)、電極2は陽極(ア
ノード)である。コックは、細菌が一旦移動した後に再
分散することを防ぐために、電極1側の水溶液と電極2
側の水溶液とが混合しないような材料および形状を有す
ることが好ましい。コック8により遮断された場合、電
極2側の水槽に満たされる水溶液の体積と、電極1側の
水槽に満たされる水溶液の体積との比は、一般に、約
1:10〜約1:10000であり、好ましくは、約
1:50〜約1:1000である。
【0044】水槽7に、細菌を含む水溶液を満たした
後、電極1と電極2との間に電圧をかけることにより、
泳動領域内の水溶液中の細菌は、その有する荷電とは逆
の極性の電極へと移動する。表面電荷が負である細菌は
陽極側へ、つまり電極2へ向かって移動する。コネクタ
部から電極2側の水槽7の領域が、サンプリング領域で
ある。ほとんどの細菌をサンプリング領域に移動させる
に十分な時間が経過した後、コック8を閉じてコネクタ
部で水槽を遮断することにより、電極1側の水溶液と、
サンプリング領域内の溶液との混合を防ぎ得る。結果と
して、当初の水溶液中の細菌を、電極1側の水溶液の体
積と、電極2側の水溶液の体積の比の分だけ濃縮し得
る。つまり、電極1側の水溶液の体積と電極2側の水溶
液の体積との比が100:1の場合、細菌を100倍に
濃縮し得る。
【0045】
【実施例】以下、本発明の細菌濃縮装置についてさらに
具体的に説明する。本発明は以下の実施例によって限定
されるものではない。
【0046】<細菌濃縮>図2に示す本発明の細菌濃縮
装置を用い、測定対象細菌としてサルモネラ菌を用いて
細菌濃縮を行なった。コネクタ部にテフロン(登録商
標)で形成されたコック8を設けた、図2に示す装置を
用いた。サルモネラ菌を、予めサークルグロー培地(フ
ナコシ社製)に1.0×103〜1.2×107細胞/m
lの濃度で分散させた。このサルモネラ菌試料100m
lを、コック8を閉じた状態で、電極1側の水槽4に入
れた。電極2側の水槽4には、蒸留水1mlを入れた。
コック8を開き、電極1と電極2の間に200Vの電圧
をかけた。10分後、コック8を閉じ、電極を外した。
サンプリング領域から細菌濃縮試料を採取した。細菌濃
縮試料は、元の試料から100倍濃縮され、1.0×1
5〜1.2×109細胞/mlの濃度となった。
【0047】細菌濃縮試料を用いて、蛍光偏光測定およ
び免疫グラフィーによるサルモネラ菌の測定を行った。
【0048】<サルモネラ菌の測定> (1)蛍光偏光免疫測定装置による測定 得られた細菌濃縮試料(1.0×105〜1.2×109
細胞/ml)をそれぞれ200μlずつキュベット(5
×5mm)に入れ、さらに10mMリン酸バッファー+
100mM NaCl中の400μg/mlのピレン標
識抗サルモネラ菌ポリクローナル抗体700μlを加え
てよく撹拌し、測定試料中の最終サルモネラ菌濃度を
2.2×104〜2.7×108細胞/mlとした。蛍光
偏光度測定装置(日立製F−4000)を用いて、各測
定試料の蛍光偏光度を測定した。蛍光偏光度の測定条件
は、測定温度:35℃、励起波長:330nm、蛍光波
長:397nm、およびG factor:0.942
とした。結果を図3に示す。測定試料中の約7×107
細胞/ml以上のサルモネラ菌を検出し得た。従って、
濃縮前の試料におけるサルモネラ菌の検出限界は約3×
106細胞/mlであった。
【0049】(2)免疫クロマトグラフィーによる測定 1mg/mlの抗サルモネラ菌ポリクローナル抗体10
μlを固体化した固定部、移動相として金コロイドを標
識した抗サルモネラ菌ポリクローナル抗体が吸着された
標識部、ならびにサンプル添加部および吸水部を備えた
サルモネラ菌検出用免疫クロマトデバイスを用いた。こ
のクロマトデバイスのサンプル添加部に、得られた細菌
濃縮試料(1.0×105〜1.2×109細胞/ml)
を200μlずつ添加した。試料の水溶液は、サンプル
添加部から標識部および固定部を通過して吸収部へと移
動した。試料を添加してから10分後、固定化部に現れ
た赤色のラインを、反射吸光度測定器(装置:島津製、
PC9300)を用いて測定することによりサルモネラ
菌を測定した。結果を図4に示す。
【0050】測定試料中の約1.0×106細胞/ml
以上のサルモネラ菌を検出し得た。従って、濃縮前の試
料におけるサルモネラ菌の検出限界は約1.0×104
細胞/mlであった。
【0051】
【発明の効果】本発明によれば、検体中の細菌を短時間
でかつ容易に高濃度に濃縮し得る装置およびキットが提
供される。本発明の細菌濃縮装置を、免疫クロマトデバ
イスおよび蛍光偏光免疫測定装置を含む細菌測定装置と
組み合わせることにより、高感度かつ短時間で細菌を検
出および測定し得るシステムが提供される。本発明の装
置、キットおよびシステムは、その高性能ゆえに、環境
測定、食品管理測定および医療診断などの用途に特に有
用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の細胞濃縮装置の1つの実施態様の概
念図である。
【図2】 本発明の細胞濃縮装置の別の実施態様の概念
図である。
【図3】 本発明の細菌濃縮装置を用いて濃縮したサル
モネラ菌を、蛍光偏光免疫測定法を用いて測定した結果
を示すグラフである。
【図4】 本発明の細菌濃縮装置を用いて濃縮したサル
モネラ菌を、免疫クロマトデバイスを用いて測定した結
果を示すグラフである。
【符号の説明】
1、2 電極 3 電源 4、7 水槽 5、6 セパレータ 8 コック
───────────────────────────────────────────────────── 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 1/10 G01N 1/10 V 33/542 33/542 A 33/569 33/569 B //(C12M 1/42 C12R 1:42) Fターム(参考) 4B029 AA08 AA27 BB02 CC01 GB05 4B063 QA01 QA19 QA20 QQ06 QQ16 QQ18 QR48 QR50 QR51 QR69 QS10 QS16 QS33 QS39 QX02 QX04 4B065 AA01X AA06X AA07X AA13X AA14X AA15X AA22X AA24X AA30X AA31X AA32X AA34X AA35X AA36X AA37X AA38X AA41X AA49X AA50X AA55X BD50

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水溶液を保持できる水槽であって、水溶
    液中に分散した細菌を泳動させ得る領域(泳動領域)
    と、該泳動領域内にあって、泳動により局在化した水溶
    液中の細菌をサンプリングするための領域(サンプリン
    グ領域)とが設けられた水槽、および細菌を泳動させる
    に必要な強さの電位勾配を印加するための印加手段を包
    含する、細菌濃縮装置。
  2. 【請求項2】 前記水槽にさらに遮蔽体が設けられ、そ
    して前記印加手段が電極を含み、ここで、該遮蔽体は、
    水溶液中に該電極が挿入されたとき、前記泳動領域を、
    該電極の遠位側の主泳動領域と該電極の近位側の電極領
    域とに区分する、請求項1に記載の細菌濃縮装置。
  3. 【請求項3】 前記水槽のサンプリング領域において、
    さらにマトリックス構造を有するトラップが設けられ、
    該マトリックス構造が、電気泳動された細菌をその内部
    に進入させ、かつ進入した細菌を容易に再分散させない
    ことによって細菌を捕集し得る材料から形成された、請
    求項2に記載の細菌濃縮装置。
  4. 【請求項4】 前記遮断体の少なくとも一部が前記トラ
    ップである、請求項3に記載の細菌濃縮装置。
  5. 【請求項5】 前記水槽にさらに、前記サンプリング領
    域内の水溶液と前記泳動領域の残りの領域内の水溶液と
    の流体接続を遮断するための手段が設けられた、請求項
    1に記載の細菌濃縮装置。
  6. 【請求項6】 請求項1〜5のいずれかに記載の細菌濃
    縮装置、および、細菌を含む試料を分散させるための水
    溶液、または水で希釈されて該水溶液を生成し得る原料
    を収容した容器を包含する、試料中の細菌を濃縮するた
    めのキットであって、ここで該水溶液の浸透圧が、細菌
    が破壊されない程度に、細菌の細胞内の浸透圧と類似す
    る、キット。
  7. 【請求項7】 前記水溶液が、細菌が生育もしくは増殖
    し得る組成で構成される、請求項6に記載のキット。
  8. 【請求項8】 請求項1〜5のいずれかに記載の細菌濃
    縮装置、およびリガンド物質を収容した容器を包含す
    る、試料中の細菌を濃縮するためのキットであって、こ
    こで該リガンド物質が対象とする細菌に特異的に結合し
    得る、キット。
  9. 【請求項9】 前記リガンド物質が抗細菌抗体である、
    請求項8に記載のキット。
  10. 【請求項10】 対象とする細菌が、ブドウ球菌、8連
    球菌、スピリルム、連鎖球菌、球桿菌、桿菌、スピロヘ
    ータ、4連球菌、コンマ型球菌、および放線菌からなる
    群から選択される、請求項8に記載のキット。
  11. 【請求項11】 対象とする細菌が、以下の分類のいず
    れかに属する、請求項8に記載のキット:ロドスピリル
    ム、クロマチア、クロロビウム、ミクソコッカス、アル
    カンギウム、シストバクター、ポリアンギウム、サイト
    ファーガ、ベギアトア、シモンシエラ、リューコトリッ
    クス、アクロマチウム、ペロネーマ、スピロヘータ、ス
    ピリルム、シュードモナス、アゾトバクター、リゾビウ
    ム、メチロモナス、ハロバクテリウム、腸内細菌、ヴィ
    ブリオ、バクテロイデス、ナイセリア、ヴェイヨネラ、
    アンモニアまたは亜硝酸酸化細菌、硫黄代謝細菌、酸化
    鉄および/または酸化マンガン沈着細菌、シデロカプ
    サ、メタノバクテリウム、好気性および/または通性嫌
    気性ミクロコッカス、ストレプトコッカス、嫌気性ペプ
    トコッカス、バチルス、乳酸桿菌、コリネフォルム細
    菌、プロピオン酸菌、アクチノミセス、マイコバクテリ
    ウム、フランキア、アクチノプラーネス、デルマトフィ
    ルス、ノカルディア、ストレプトミセス、ミクロモノス
    ポラ、リケッチア、バルトネラ、アナプラズマ、クラミ
    ディア、マイコプラズマ、およびアコレプラズマ。
  12. 【請求項12】 請求項1〜5のいずれかに記載の細菌
    濃縮装置または請求項6〜11のいずれかに記載のキッ
    ト、および免疫クロマトデバイスを包含する、試料中の
    細菌を検出するためのシステム。
  13. 【請求項13】 請求項1〜5のいずれかに記載の細菌
    濃縮装置または請求項6〜11のいずれかに記載のキッ
    ト、および蛍光偏光免疫測定装置を包含する、試料中の
    細菌を検出するためのシステム。
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