JP7154005B2 - 菌体量測定装置、分析装置および菌体量測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、菌体量を測定する菌体量測定装置、それを備えた分析装置および菌体量測定方法に関する。

細菌を分析装置により分析する場合には、分析結果の適切な信号対強度比が得られるように、菌体量に関する情報に基づいて信号の積算回数が調整される。菌体量とは、試料中の細菌の濃度または試料中の細菌の個数をいう。また、分析データの定量的な評価を行う際には、菌体量に関する情報が用いられる。このように、細菌の分析においては、菌体量に関する情報が必要となる。非特許文献１には、細胞濃度を測定する方法として、乾燥菌体重量法および濁度法等の種々の方法が紹介されている。

小西正朗、堀内淳一、「細胞の増殖を捉える―計測法から比速度算出まで―」、生物工学会誌、2015年、第93巻、第3号、p.149-152

非特許文献１に紹介された方法においては、細胞濃度を測定するために、比較的多量（例えば０．５～１ｍＬ程度）の細菌の検体量が必要となる。一方で、分析装置により分析に必要な細菌の検体量は微量（例えば１μＬ程度）である。そのため、従来、菌体量が測定された比較的多量の試料が分注されることにより、測定対象の細菌を含む微量の試料が分析装置に導入されていた。しかしながら、残りの試料は分析に使用されずに廃棄されるため、廃棄物の量が増加する。

本発明の目的は、微量の試料の菌体量を測定可能な菌体量測定装置、それを備えた分析装置および菌体量測定方法を提供することである。

（１）第１の発明に係る菌体量測定装置は、菌体量を測定する菌体量測定装置であって、測定対象の細菌を含む試料を保持するためのサンプルプレートと、サンプルプレートに保持された試料に光束を照射する第１の投光部と、試料からの散乱光を受光し、受光量を示す受光信号を生成する受光部と、受光部により生成された受光信号に基づいて試料による散乱光の強度を取得する強度取得部と、散乱光の強度と菌体量との対応関係を示す変換情報を取得する変換情報取得部と、強度取得部により取得された散乱光の強度および変換情報取得部により取得された変換情報に基づいて試料中の菌体量を特定する菌体量特定部とを備え、受光部は、サンプルプレートにより正反射された光を受光することなく、試料中の細菌の表面の凹凸により反射されかつ試料を中心に放射状に散乱した光を受光するように配置される。

この菌体量測定装置においては、サンプルプレートに保持された測定対象の細菌を含む試料に光束が照射されることにより、試料中の細菌の表面で光が散乱する。試料による散乱光の強度が取得され、散乱光の強度と菌体量との対応関係を示す変換情報が取得される。取得された散乱光の強度および変換情報に基づいて試料中の菌体量が特定される。この構成によれば、試料が微量である場合でも、試料による散乱光の強度を取得することができる。これにより、微量の試料の菌体量を測定することができる。

（２）菌体量測定装置は、菌体量が既知の細菌を含む参照用試料がサンプルプレートに保持された状態で、強度取得部により取得された散乱光の強度と参照用試料中の菌体量とに基づいて変換情報を生成する変換情報生成部をさらに備えてもよい。この場合、変換情報を容易に生成することができる。また、生成された変換情報を用いて、参照用試料中の細菌と同種でかつ菌体量が未知の細菌を含む試料中菌体量を特定することができる。

（３）第１の投光部の数、第１の投光部による出射光束の照射位置、出射光束の出射方向、出射光束の直径および出射光束の波長の少なくとも１つが変更可能に構成されてもよい。この場合、試料中の細菌の種類、形態および特性に応じて、第１の投光部の数、第１の投光部による出射光束の照射位置、出射光束の出射方向、出射光束の直径または出射光束の波長を変更することができる。

（４）サンプルプレートは、試料を保持するウェルを含み、第１の投光部による出射光束の直径は、ウェルを包含するように設定可能であってもよい。この場合、試料中の細菌に確実かつ容易に出射光束を照射することができる。

（５）受光部の数、受光部による受光位置、受光方向および波長依存性の少なくとも１つが変更可能に構成されてもよい。この場合、試料中の細菌の種類、形態および特性に応じて、受光部の数、受光部による受光位置、受光方向または波長依存性を変更することができる。

（６）第１の投光部および受光部は、第１の投光部の光軸と受光部の光軸とがサンプルプレートの表面に対する法線に関して非対称になるように配置されてもよい。この場合、受光部は、サンプルプレートにより正反射された光を受光することなく、試料による散乱光を効率よく受光することができる。

（７）変換情報は、予め定められた測定条件における散乱光の強度と菌体量との対応関係を示し、菌体量測定装置は、第１の投光部または受光部における測定条件に基づいて変換情報取得部により取得された変換情報を補正する変換情報補正部をさらに備え、菌体量特定部は、強度取得部により取得された散乱光の強度および変換情報補正部により補正された変換情報に基づいて試料中の菌体量を特定してもよい。この場合、予め定められた測定条件とは異なる測定条件においても、変換情報に基づいて試料中の菌体量を特定することができる。

（８）第２の発明に係る分析装置は、第１の発明に係る菌体量測定装置と、菌体量測定装置のサンプルプレートに保持された試料中の細菌の成分を分析する分析部とを備える。この場合、共通のサンプルプレートを用いて試料中の菌体量の測定と試料中の細菌の成分の分析とを行うことができる。したがって、試料中の菌体量が菌体量測定装置により測定された後、成分の分析のために試料をサンプルプレートから他の試料台へ移す必要がない。これにより、分析装置の利便性が向上する。また、試料中の菌体量の測定と試料中の細菌の成分の分析とが同じ状態で行われるので、試料中の菌体量と試料の分析結果との関連性を正確に把握することができる。

（９）分析装置は、菌体量測定装置の菌体量特定部により特定された試料中の菌体量を示す菌体量情報を取得する菌体量情報取得部と、菌体量情報取得部により取得された菌体量情報に基づいて分析部の分析条件を設定する分析条件設定部とをさらに備えてもよい。この場合、菌体量測定装置により測定された試料中の菌体量に基づいて分析条件が設定されるので、試料中の菌体量に関わらず、細菌の成分を適切に分析することができる。

（１０）分析部は分析結果を示す信号を出力し、分析装置は、分析部から出力される信号に基づいて分析データを生成するとともに、複数回の分析により生成される分析データを積算する分析データ処理部をさらに備え、分析条件設定部は、分析条件として分析データ処理部における積算回数を設定してもよい。この場合、試料中の菌体量に応じて分析データが適切な回数積算される。これにより、試料中の菌体量に関わらず、細菌の成分を適切に分析することができる。

（１１）分析部は、サンプルプレートに保持された試料に光を照射する第２の投光部を含み、菌体量測定装置の第１の投光部と第２の投光部とは共通の投光部により構成されてもよい。この場合、第１の投光部と第２の投光部とを別個に設ける必要がない。これにより、分析装置のコストを低減させることができる。また、分析部における投光部を設置するためのスペースをコンパクトにすることができる。

（１２）第３の発明に係る菌体量測定方法は、菌体量を測定する菌体量測定方法であって、投光部によりサンプルプレートに保持された測定対象の細菌を含む試料に光束を照射するステップと、受光部により試料からの散乱光を受光し、受光量を示す受光信号を生成するステップと、受光部により生成された受光信号に基づいて試料による散乱光の強度を取得するステップと、散乱光の強度と菌体量との対応関係を示す変換情報を取得するステップと、取得された散乱光の強度および取得された変換情報に基づいて試料中の菌体量を特定するステップとを含み、受光部は、サンプルプレートにより正反射された光を受光することなく、試料中の細菌の表面の凹凸により反射されかつ試料を中心に放射状に散乱した光を受光するように配置される。

この菌体量測定方法によれば、試料が微量である場合でも、試料による散乱光の強度を取得することができる。これにより、微量の試料の菌体量を測定することができる。

本発明によれば、微量の試料の菌体量を測定することができる。

本発明の一実施の形態に係る分析装置の構成を示す図である。 図１の菌体量測定部を含む菌体量測定装置の構成を示す図である。 好ましい測定条件の一例を示す図である。 図１の分析装置の詳細な構成を示す図である。 菌体量測定プログラムにより行われる測定処理のアルゴリズムを示すフローチャートである。 質量分析プログラムにより行われる質量分析処理のアルゴリズムを示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態に係る菌体量測定装置、それを備えた分析装置および菌体量測定方法について図面を参照しながら詳細に説明する。

（１）分析装置の構成
図１は、本発明の一実施の形態に係る分析装置の構成を示す図である。図１に示すように、分析装置１は、制御装置１００、菌体量測定部２００および分析部３００を含む。図１においては、主として分析装置１のハードウエアの構成が示される。

制御装置１００は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）１１０、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）１２０、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）１３０、記憶装置１４０、操作部１５０、表示部１６０および入出力Ｉ／Ｆ（インターフェイス）１７０により構成される。ＣＰＵ１１０、ＲＡＭ１２０、ＲＯＭ１３０、記憶装置１４０、操作部１５０、表示部１６０および入出力Ｉ／Ｆ１７０はバス１０１に接続される。

ＲＡＭ１２０は、ＣＰＵ１１０の作業領域として用いられる。ＲＯＭ１３０にはシステムプログラムが記憶される。記憶装置１４０は、ハードディスクまたは半導体メモリ等の記憶媒体を含み、菌体量測定プログラム、質量分析プログラムおよび変換情報等を記憶する。変換情報については後述する。

ＣＰＵ１１０が記憶装置１４０に記憶された菌体量測定プログラムをＲＡＭ１２０上で実行することにより、後述する菌体量測定処理（以下、測定処理と略記する。）が行われる。また、ＣＰＵ１１０が記憶装置１４０に記憶された質量分析プログラムをＲＡＭ１２０上で実行することにより、後述する質量分析処理が行われる。

操作部１５０は、キーボード、マウスまたはタッチパネル等の入力デバイスである。表示部１６０は、液晶表示装置等の表示デバイスである。使用者は、操作部１５０を用いて制御装置１００に各種指示を行うことができる。表示部１６０は、菌体量の測定結果または試料の分析の結果等を表示可能である。入出力Ｉ／Ｆ１７０は、菌体量測定部２００および分析部３００に接続される。本実施の形態においては、菌体量測定部２００は、分析部３００内に設けられる。なお、菌体量測定部２００は、分析部３００とは独立して設けられてもよい。

（２）菌体量測定装置
図２は、図１の菌体量測定部２００を含む菌体量測定装置の構成を示す図である。図２に示すように、菌体量測定装置２は、可動ステージ２１０、サンプルプレート（試料台）２２０、投光部２３０、受光部２４０および測定制御部２５０を含む。可動ステージ２１０、サンプルプレート２２０、投光部２３０および受光部２４０により菌体量測定部２００が構成される。菌体量測定部２００は、複数の投光部２３０を含んでもよいし、複数の受光部２４０を含んでもよい。

可動ステージ２１０は、アクチュエータを含み、互いに直交する三方向に移動可能である。可動ステージ２１０上には、サンプルプレート２２０が載置される。サンプルプレート２２０は、複数のウェル（後述する図３参照）が形成されたウェルプレートであり、ＭＡＬＤＩ（マトリックス支援レーザ脱離イオン化）プレートとして図１の分析装置１による菌体量の測定と試料の分析とに共通に用いられる。測定対象の細菌を含む微量の試料１０がサンプルプレート２２０の所望のウェル内に滴下される。

投光部２３０は、複数の光源およびアクチュエータを含む。複数の光源は、例えば異なる波長の光束を出射するレーザ光源である。以下、投光部２３０により出射される光束を出射光束と呼ぶ。投光部２３０は、出射光束の照射位置、出射光束の出射方向、出射光束の直径および出射光束の波長を変更可能に構成される。投光部２３０が試料１０に光を照射することにより、試料１０に照射された光は細菌の表面の凹凸により反射され、試料１０を中心に放射状に散乱する。

受光部２４０は、複数の受光素子およびアクチュエータを含む。複数の受光素子は、受光感度の異なる波長依存性を有する光電子増倍管またはフォトダイオード等である。受光部２４０は、受光位置、受光方向および波長依存性を変更可能に構成される。受光部２４０は、試料１０からの散乱光を受光し、受光量に対応する電気信号（以下、受光信号と呼ぶ。）を生成する。

測定制御部２５０は、ステージ制御部Ａ、投光制御部Ｂ、受光制御部Ｃ、強度取得部Ｄ、変換情報取得部Ｅ、菌体量特定部Ｆ、測定結果出力部Ｇ、変換情報生成部Ｈおよび変換情報補正部Ｉを含む。図１のＣＰＵ１１０が記憶装置１４０に記憶された菌体量測定プログラムを実行することにより、測定制御部２５０の構成要素（Ａ～Ｉ）の機能が実現される。測定制御部２５０の構成要素（Ａ～Ｉ）の一部または全てが電子回路等のハードウエアにより実現されてもよい。

上記のように、記憶装置１４０には、変換情報が予め記憶される。変換情報は、特定の測定条件における散乱光の強度と菌体量との対応関係を示す情報であり、測定条件および細菌の種類に応じて異なる。以下の測定処理は、変換情報における測定条件と同一の測定条件で行われる。

使用者は、操作部１５０を操作することにより、可動ステージ２１０の位置を指定することができる。ステージ制御部Ａは、使用者による操作部１５０の操作に基づいて、可動ステージ２１０が指定された位置に移動するように可動ステージ２１０を制御する。

使用者は、操作部１５０を操作することにより、投光部２３０による出射光束の照射位置、出射光束の出射方向、出射光束の直径および出射光束の波長を指定することができる。投光制御部Ｂは、使用者による操作部１５０の操作に基づいて、投光部２３０による出射光束の照射位置、出射光束の出射方向、出射光束の直径および出射光束の波長を制御する。

使用者は、操作部１５０を操作することにより、受光部２４０による受光位置、受光方向および波長依存性を指定することができる。受光制御部Ｃは、使用者による操作部１５０の操作に基づいて、受光部２４０による受光位置、受光方向および波長依存性を制御する。

強度取得部Ｄは、受光部２４０により生成された受光信号に基づいて散乱光の強度を取得する。変換情報取得部Ｅは、試料１０と同一の細菌についての変換情報を記憶装置１４０から取得する。なお、外部記憶媒体が図１の制御装置１００に接続される場合には、変換情報取得部Ｅは、外部記憶媒体に記憶された変換情報を取得してもよい。また、制御装置１００がネットワークに接続される場合には、変換情報取得部Ｅは、ネットワークを介して他の記憶装置に記憶された変換情報を取得してもよい。

菌体量特定部Ｆは、強度取得部Ｄにより取得された散乱光の強度および変換情報取得部Ｅにより取得された変換情報に基づいて試料１０中の菌体量を特定する。測定結果出力部Ｇは、菌体量特定部Ｆにより特定された菌体量を示す菌体量情報を記憶装置１４０および表示部１６０に出力する。これにより、菌体量情報が記憶装置１４０に記憶される。また、菌体量情報に基づいて、菌体量情報が表示部１６０に表示される。

変換情報は記憶装置１４０に予め記憶されているが、本発明はこれに限定されない。変換情報が使用者により生成され、記憶装置１４０に記憶されてもよい。これにより、以降の測定において、生成された変換情報を菌体量を特定するために利用することができる。

具体的には、菌体量が既知の細菌を含む参照用試料がサンプルプレート２２０のウェル内に滴下される。その後、所定の測定条件の下で、投光部２３０により参照用試料に光が照射され、受光部２４０により散乱光が受光され、強度取得部Ｄにより散乱光の強度が取得される。変換情報生成部Ｈは、強度取得部Ｄにより取得された散乱光の強度と既知の菌体量とに基づいて変換情報を生成し、記憶装置１４０に記憶させる。

なお、菌体量が異なる２種類以上の参照用試料が準備される場合、２種類以上の参照用試料における菌体量と、これらにそれぞれ対応する２以上の散乱光の強度とに基づいて変換情報が生成されてもよい。一方で、散乱光の強度と菌体量とは比例関係を有することが本願発明の発明者により確認されている。そのため、菌体量が既知の細菌を含む参照用試料が１種類のみ準備され、その参照用試料における菌体量とそれに対応する散乱光の強度との比例関係に基づいて変換情報が生成されてもよい。

上記の測定処理は、変換情報の生成時における測定条件とは異なる測定条件で行われてもよい。投光部２３０による出射光束の強度または受光部２４０の受光感度等が変化した場合、強度取得部Ｄにより取得される散乱光の強度は出射光の強度または受光感度に比例して変化する。また、出射光束の波長が変化した場合、受光部２４０の量子効率が変化することにより、強度取得部Ｄにより取得される散乱光の強度が変化する。この場合、散乱光の強度と測定条件との間には所定の関係が存在する。

そこで、散乱光の強度と測定条件との間の関係が予備実験により予め取得される。取得された関係に基づいて補正規則が生成される。使用者は、操作部１５０を用いて測定処理における測定条件を変換情報補正部Ｉに入力することができる。変換情報補正部Ｉは、変換情報取得部Ｅにより取得された変換情報を測定条件および補正規則に基づいて補正（較正）する。この場合、菌体量特定部Ｆは、変換情報補正部Ｉにより補正された変換情報に基づいて試料１０中の細菌の菌体量を特定する。

本実施の形態においては、試料１０に含まれる細菌の種類、形態および特性に応じて投光部２３０の数、出射光束の照射位置、出射光束の出射方向、出射光束の直径および出射光束の波長を含む測定条件を任意に変更可能である。同様に、試料１０に含まれる細菌の種類、形態および特性に応じて受光部２４０の数、受光位置、受光方向および波長依存性を含む測定条件を任意に変更可能である。

図３は、好ましい測定条件の一例を示す図である。なお、図３においては、サンプルプレート２２０が拡大された状態で図示されている。図３に示すように、サンプルプレート２２０には、複数のウェル２２１が形成される。各ウェル２２１は、直径ｄ１の円形状を有する。任意のウェル２２１内に試料１０が滴下される。

投光部２３０は、ウェル２２１内の試料１０に直径ｄ２の出射光束を照射する。ここで、出射光束の直径ｄ２はウェル２２１の直径ｄ１以上であることが好ましい。この場合、各ウェル２２１内の試料１０の全面に出射光束を照射可能である。これにより、試料１０に含まれる細菌に確実かつ容易に出射光束を照射することができる。また、出射光束は、紫外領域の波長（例えば３３７ｎｍ）を含むことが好ましい。これにより、投光部２３０を後述する分析部３００のイオン化用の投光部として共通に用いることができる。そのため、投光部２３０は、第１および第２の投光部として機能する。

さらに、投光部２３０の光軸２３１と受光部２４０の光軸２４１とがサンプルプレート２２０の法線に関して非対称になるように投光部２３０および受光部２４０が配置されることが好ましい。これにより、受光部２４０は、サンプルプレート２２０により正反射された光を受光することなく、試料１０による散乱光を効率よく受光することができる。

（３）分析装置
図４は、図１の分析装置１の詳細な構成を示す図である。図４の分析装置１は、ＭＡＬＤＩ法によるイオン源を用いたイオントラップ質量分析装置であり、イオン化部３１０、イオントラップ３２０、質量分析器３３０、検出部３４０および分析制御部３５０を含む。なお、分析装置１は、ＭＡＬＤＩ方式とは異なる方式による質量分析装置であってもよいし、質量分析装置以外の分析装置であってもよい。イオン化部３１０、イオントラップ３２０、質量分析器３３０および検出部３４０により分析部３００が構成される。

図２の菌体量測定部２００は、イオン化部３１０に設けられる。イオン化部３１０は、菌体量測定部２００と共通のサンプルプレート２２０および投光部２３０を含むとともに、引出電極３１１を含む。上記のように、サンプルプレート２２０上の試料１０中の菌体量は、菌体量測定部２００により測定される。その後、サンプルプレート２２０上の試料１０にマトリックスが混合される。

投光部２３０は、サンプルプレート２２０上の試料１０に紫外領域のパルス状の光を照射する。これにより、試料１０に含まれる各種成分がイオン化される。なお、イオン化部３１０には、測定処理に用いられる投光部２３０とは別個の投光部が設けられてもよい。引出電極３１１は、所定の電場を形成することにより、生成されたイオンをイオントラップ３２０に向けて引き出す。

イオントラップ３２０は、四重極電場を形成することによりイオン化部３１０から引き出されたイオンを捕捉するとともに、捕捉されたイオンに冷却ガスを出射することによりイオンを冷却する。冷却ガスは、例えばヘリウムガスまたはアルゴンガスである。また、イオントラップ３２０は、冷却後のイオンに所定の電場を加えることによりイオンを放出する。イオントラップ３２０から放出されたイオンは、質量分析器３３０に導入される。

本実施の形態では、質量分析器３３０は飛行時間型の質量分析器である。質量分析器３３０に導入されたイオンは、質量電荷比に応じた飛行速度で質量分析器３３０内の飛行空間を飛行し、質量電荷比が小さいイオンから順に検出部３４０に到達する。検出部３４０は、例えば二次電子増倍管である。検出部３４０は、質量分析器３３０を飛行したイオンを検出し、検出量に対応する信号（以下、検出信号と呼ぶ。）を生成する。

分析制御部３５０は、菌体量情報取得部ａ、分析条件設定部ｂ、投光制御部ｃ、分析データ処理部ｄおよび分析結果出力部ｅを含む。図１のＣＰＵ１１０が記憶装置１４０に記憶された質量分析プログラムを実行することにより、分析制御部３５０の構成要素（ａ～ｅ）の機能が実現される。分析制御部３５０の構成要素（ａ～ｅ）の一部または全てが電子回路等のハードウエアにより実現されてもよい。

菌体量情報取得部ａは、記憶装置１４０に記憶された菌体量情報を取得する。分析条件設定部ｂは、菌体量情報取得部ａにより取得された菌体量情報に基づいて分析条件を設定する。分析条件は、例えば検出信号の積算回数を含む。投光制御部ｃは、分析条件設定部ｂにより設定された分析条件に基づいて投光部２３０の動作を制御する。具体的には、投光制御部ｃは、投光部２３０による光の出射回数等を調整する。

分析データ処理部ｄは、検出部３４０により生成された検出信号に基づいてマススペクトルを示すマススペクトルデータを生成する。また、分析データ処理部ｄは、生成されたマススペクトルデータを分析条件設定部ｂにより設定された回数積算する。分析結果出力部ｅは、分析データ処理部ｄにより積算されたマススペクトルデータを記憶装置１４０および表示部１６０に出力する。これにより、積算されたマススペクトルデータが記憶装置１４０に記憶される。また、マススペクトルデータに基づくマススペクトルが表示部１６０に表示される。

（４）測定処理および質量分析処理
図５は、菌体量測定プログラムにより行われる測定処理のアルゴリズムを示すフローチャートである。まず、使用者は操作部１５０を用いて測定条件を指定する。それにより、指定された測定条件がステージ制御部Ａ、投光制御部Ｂおよび受光制御部Ｃに設定される。

投光制御部Ｂは、投光部２３０により試料１０に出射光束を照射する（ステップＳ１）。強度取得部Ｄは、受光部２４０により生成された受光信号に基づいて試料１０からの散乱光の強度を取得する（ステップＳ２）。変換情報取得部Ｅは、記憶装置１４０から変換情報を取得する（ステップＳ３）。ステップＳ１，Ｓ２とステップＳ３とは、いずれが先に実行されてもよいし、同時に実行されてもよい。

次に、変換情報補正部Ｉは、変換情報の補正が指示されたか否かを判定する（ステップＳ４）。使用者は、操作部１５０を用いて変換情報の補正を指示することができる。なお、使用者により指定された測定条件が予め定められた測定条件とは異なる場合に、自動的に変換情報の補正が指示されてもよい。変換情報の補正が指示されない場合、変換情報補正部ＩはステップＳ６に進む。変換情報の補正が指示された場合、変換情報補正部Ｉは、使用者により指定された測定条件に基づいて変換情報を補正し（ステップＳ５）、ステップＳ６に進む。

ステップＳ６において、菌体量特定部Ｆは、ステップＳ２で取得された散乱光の強度と、ステップＳ３，Ｓ５で取得または補正された変換情報とに基づいて、試料１０中の菌体量を特定する（ステップＳ６）。測定結果出力部Ｇは、ステップＳ６で特定された菌体量を示す菌体量情報を記憶装置１４０および表示部１６０に出力し（ステップＳ７）、測定処理を終了する。

測定処理の後、使用者は、サンプルプレート２２０を分析部３００（菌体量測定部２００）から取り出し、サンプルプレート２２０上の試料１０にマトリックスを混合する。その後、使用者は、サンプルプレート２２０を分析部３００に再度セットする。この状態で、質量分析処理が実行される。菌体量測定部２００が分析部３００とは独立して設けられた場合でも、測定処理と質量分析処理とで共通のサンプルプレート２２０を使用可能である。

図６は、質量分析プログラムにより行われる質量分析処理のアルゴリズムを示すフローチャートである。まず、菌体量情報取得部ａは、記憶装置１４０から菌体量情報を取得する（ステップＳ１１）。分析条件設定部ｂは、ステップＳ１１で取得された菌体量情報に基づいて積算回数を設定する（ステップＳ１２）。投光制御部ｃは、ステップＳ１２で設定された回数に基づいて、分析動作を実行する（ステップＳ１３）。分析動作は、投光部２３０による試料１０への光の照射を含む。

分析データ処理部ｄは、ステップＳ３の分析動作により検出部３４０により出力された検出信号に基づいてマススペクトルデータを生成する（ステップＳ１４）。また、分析データ処理部ｄは、ステップＳ１４で生成されたマススペクトルデータを積算する（ステップＳ１５）。

その後、分析データ処理部ｄは、積算回数がステップＳ１２で設定された回数に達したか否かを判定する（ステップＳ１６）。積算回数が設定された回数に達していない場合、分析データ処理部ｄはステップＳ１３に戻る。積算回数が設定された回数に達するまで、ステップＳ１３～Ｓ１６が繰り返される。積算回数が設定された回数に達した場合、分析結果出力部ｅは、ステップＳ１５で積算されたマススペクトルデータを記憶装置１４０および表示部１６０に出力し（ステップＳ１７）、質量分析処理を終了する。

（５）効果
本実施の形態に係る菌体量測定装置２においては、サンプルプレート２２０に保持された測定対象の細菌を含む試料１０に光束が照射されることにより、試料１０中の細菌の表面で光が散乱する。試料１０による散乱光の強度が取得され、散乱光の強度と菌体量との対応関係を示す変換情報が取得される。取得された散乱光の強度および変換情報に基づいて試料１０中の菌体量が特定される。

この構成によれば、試料１０が微量である場合でも、試料１０による散乱光の強度を取得することができる。これにより、微量の試料の菌体量を測定することができる。

分析装置１による質量分析処理においては、菌体量測定装置２により測定された試料１０中の菌体量に基づいてマススペクトルデータが適切な回数積算される。そのため、試料１０中の菌体量に関わらず、細菌の成分を適切に分析することができる。

また、測定処理と質量分析処理とで共通のサンプルプレート２２０が用いることができるので、測定処理の後、質量分析処理のために試料１０をサンプルプレート２２０から他の試料台へ移す必要がない。これにより、分析装置１の利便性が向上する。さらに、試料１０の菌体量の測定と試料１０中の細菌の成分の分析とが同じ状態で行われるので、試料１０中の菌体量と試料１０の分析結果との関連性を正確に把握することができる。

また、測定処理における第１の投光部と質量分析処理における第２の投光部とが共通の投光部２３０により構成される。したがって、第１の投光部と第２の投光部とを別個に設ける必要がない。これにより、分析装置１のコストを低減させることができる。また、分析部３００の引出電極３１１における投光部を設置するためのスペースをコンパクトにすることができる。

（６）他の実施の形態
上記実施の形態において、投光部２３０は、設置数、出射光束の照射位置、出射光束の出射方向、出射光束の直径および出射光束の波長を含む測定条件を変更可能に構成されるが、本発明はこれに限定されない。投光部２３０の測定条件は、予め定められていてもよい。同様に、受光部２４０は、設置数、受光位置、受光方向および波長依存性を含む測定条件を変更可能に構成されるが、本発明はこれに限定されない。受光部２４０の測定条件は、予め定められていてもよい。
（７）参考形態
（７－１）第１の参考形態に係る菌体量測定装置は、菌体量を測定する菌体量測定装置であって、測定対象の細菌を含む試料を保持するためのサンプルプレートと、サンプルプレートに保持された試料に光束を照射する第１の投光部と、試料による散乱光の強度を取得する強度取得部と、散乱光の強度と菌体量との対応関係を示す変換情報を取得する変換情報取得部と、強度取得部により取得された散乱光の強度および変換情報取得部により取得された変換情報に基づいて試料中の菌体量を特定する菌体量特定部とを備える。
この菌体量測定装置においては、サンプルプレートに保持された測定対象の細菌を含む試料に光束が照射されることにより、試料中の細菌の表面で光が散乱する。試料による散乱光の強度が取得され、散乱光の強度と菌体量との対応関係を示す変換情報が取得される。取得された散乱光の強度および変換情報に基づいて試料中の菌体量が特定される。この構成によれば、試料が微量である場合でも、試料による散乱光の強度を取得することができる。これにより、微量の試料の菌体量を測定することができる。
（７－２）菌体量測定装置は、菌体量が既知の細菌を含む参照用試料がサンプルプレートに保持された状態で、強度取得部により取得された散乱光の強度と参照用試料中の菌体量とに基づいて変換情報を生成する変換情報生成部をさらに備えてもよい。この場合、変換情報を容易に生成することができる。また、生成された変換情報を用いて、参照用試料中の細菌と同種でかつ菌体量が未知の細菌を含む試料中菌体量を特定することができる。
（７－３）第１の投光部の数、第１の投光部による出射光束の照射位置、出射光束の出射方向、出射光束の直径および出射光束の波長の少なくとも１つが変更可能に構成されてもよい。この場合、試料中の細菌の種類、形態および特性に応じて、第１の投光部の数、第１の投光部による出射光束の照射位置、出射光束の出射方向、出射光束の直径または出射光束の波長を変更することができる。
（７－４）サンプルプレートは、試料を保持するウェルを含み、第１の投光部による出射光束の直径は、ウェルを包含するように設定可能であってもよい。この場合、試料中の細菌に確実かつ容易に出射光束を照射することができる。
（７－５）菌体量測定装置は、試料からの散乱光を受光し、受光量を示す受光信号を生成する受光部をさらに備え、強度取得部は、受光部により生成された受光信号に基づいて散乱光の強度を取得してもよい。この場合、強度取得部は散乱光の強度を容易に取得することができる。
（７－６）受光部の数、受光部による受光位置、受光方向および波長依存性の少なくとも１つが変更可能に構成されてもよい。この場合、試料中の細菌の種類、形態および特性に応じて、受光部の数、受光部による受光位置、受光方向または波長依存性を変更することができる。
（７－７）第１の投光部および受光部は、第１の投光部の光軸と受光部の光軸とがサンプルプレートの表面に対する法線に関して非対称になるように配置されてもよい。この場合、受光部は、サンプルプレートにより正反射された光を受光することなく、試料による散乱光を効率よく受光することができる。
（７－８）変換情報は、予め定められた測定条件における散乱光の強度と菌体量との対応関係を示し、菌体量測定装置は、第１の投光部または受光部における測定条件に基づいて変換情報取得部により取得された変換情報を補正する変換情報補正部をさらに備え、菌体量特定部は、強度取得部により取得された散乱光の強度および変換情報補正部により補正された変換情報に基づいて試料中の菌体量を特定してもよい。この場合、予め定められた測定条件とは異なる測定条件においても、変換情報に基づいて試料中の菌体量を特定することができる。
（７－９）第２の参考形態に係る分析装置は、第１の参考形態に係る菌体量測定装置と、菌体量測定装置のサンプルプレートに保持された試料中の細菌の成分を分析する分析部とを備える。この場合、共通のサンプルプレートを用いて試料中の菌体量の測定と試料中の細菌の成分の分析とを行うことができる。したがって、試料中の菌体量が菌体量測定装置により測定された後、成分の分析のために試料をサンプルプレートから他の試料台へ移す必要がない。これにより、分析装置の利便性が向上する。また、試料中の菌体量の測定と試料中の細菌の成分の分析とが同じ状態で行われるので、試料中の菌体量と試料の分析結果との関連性を正確に把握することができる。
（７－１０）分析装置は、菌体量測定装置の菌体量特定部により特定された試料中の菌体量を示す菌体量情報を取得する菌体量情報取得部と、菌体量情報取得部により取得された菌体量情報に基づいて分析部の分析条件を設定する分析条件設定部とをさらに備えてもよい。この場合、菌体量測定装置により測定された試料中の菌体量に基づいて分析条件が設定されるので、試料中の菌体量に関わらず、細菌の成分を適切に分析することができる。
（７－１１）分析部は分析結果を示す信号を出力し、分析装置は、分析部から出力される信号に基づいて分析データを生成するとともに、複数回の分析により生成される分析データを積算する分析データ処理部をさらに備え、分析条件設定部は、分析条件として分析データ処理部における積算回数を設定してもよい。この場合、試料中の菌体量に応じて分析データが適切な回数積算される。これにより、試料中の菌体量に関わらず、細菌の成分を適切に分析することができる。
（７－１２）分析部は、サンプルプレートに保持された試料に光を照射する第２の投光部を含み、菌体量測定装置の第１の投光部と第２の投光部とは共通の投光部により構成されてもよい。この場合、第１の投光部と第２の投光部とを別個に設ける必要がない。これにより、分析装置のコストを低減させることができる。また、分析部における投光部を設置するためのスペースをコンパクトにすることができる。
（７－１３）第３の参考形態に係る菌体量測定方法は、菌体量を測定する菌体量測定方法であって、投光部によりサンプルプレートに保持された測定対象の細菌を含む試料に光束を照射するステップと、試料による散乱光の強度を取得するステップと、散乱光の強度と菌体量との対応関係を示す変換情報を取得するステップと、取得された散乱光の強度および取得された変換情報に基づいて試料中の菌体量を特定するステップとを含む。
この菌体量測定方法によれば、試料が微量である場合でも、試料による散乱光の強度を取得することができる。これにより、微量の試料の菌体量を測定することができる。

１…分析装置，２…菌体量測定装置，１０…試料，１００…制御装置，１０１…バス，１１０…ＣＰＵ，１２０…ＲＡＭ，１３０…ＲＯＭ，１４０…記憶装置，１５０…操作部，１６０…表示部，１７０…入出力Ｉ／Ｆ，２００…菌体量測定部，２１０…可動ステージ，２２０…サンプルプレート，２２１…ウェル，２３０…投光部，２４０…受光部，２５０…測定制御部，３００…分析部，３１０…イオン化部，３１１…引出電極，３２０…イオントラップ，３３０…質量分析器，３４０…検出部，３５０…分析制御部，Ａ…ステージ制御部，ａ…菌体量情報取得部，Ｂ，ｃ…投光制御部，ｂ…分析条件設定部，Ｃ…受光制御部，Ｄ…強度取得部，ｄ…分析データ処理部，Ｅ…変換情報取得部，ｅ…分析結果出力部，Ｆ…菌体量特定部，Ｇ…測定結果出力部，Ｈ…変換情報生成部，Ｉ…変換情報補正部

Claims (11)

1. 菌体量を測定する菌体量測定装置であって、
   測定対象の細菌を含む試料を保持するためのサンプルプレートと、
   前記サンプルプレートに保持された試料に光束を照射する第１の投光部と、
   試料からの散乱光を受光し、受光量を示す受光信号を生成する受光部と、
   前記受光部により生成された受光信号に基づいて試料による散乱光の強度を取得する強度取得部と、
   散乱光の強度と菌体量との対応関係を示す変換情報を取得する変換情報取得部と、
   前記強度取得部により取得された散乱光の強度および前記変換情報取得部により取得された変換情報に基づいて試料中の菌体量を特定する菌体量特定部とを備え、
   前記受光部は、前記サンプルプレートにより正反射された光を受光することなく、試料中の細菌の表面の凹凸により反射されかつ試料を中心に放射状に散乱した光を受光するように、前記第１の投光部および前記受光部は、前記第１の投光部の光軸と前記受光部の光軸とが前記サンプルプレートの表面に対する法線に関して非対称になるように配置される、菌体量測定装置。
2. 菌体量が既知の細菌を含む参照用試料が前記サンプルプレートに保持された状態で、前記強度取得部により取得された散乱光の強度と前記参照用試料中の菌体量とに基づいて変換情報を生成する変換情報生成部をさらに備える、請求項１記載の菌体量測定装置。
3. 前記第１の投光部の数、前記第１の投光部による出射光束の照射位置、出射光束の出射方向、出射光束の直径および出射光束の波長の少なくとも１つが変更可能に構成される、請求項１または２記載の菌体量測定装置。
4. 前記サンプルプレートは、試料を保持するウェルを含み、
   前記第１の投光部による出射光束の直径は、前記ウェルを包含するように設定可能である、請求項１～３のいずれか一項に記載の菌体量測定装置。
5. 前記受光部の数、前記受光部による受光位置、受光方向および波長依存性の少なくとも１つが変更可能に構成される、請求項１～４のいずれか一項に記載の菌体量測定装置。
6. 変換情報は、予め定められた測定条件における散乱光の強度と菌体量との対応関係を示し、
   前記菌体量測定装置は、前記第１の投光部または前記受光部における測定条件に基づいて前記変換情報取得部により取得された変換情報を補正する変換情報補正部をさらに備え、
   前記菌体量特定部は、前記強度取得部により取得された散乱光の強度および前記変換情報補正部により補正された変換情報に基づいて試料中の菌体量を特定する、請求項１～５のいずれか一項に記載の菌体量測定装置。
7. 請求項１～６のいずれか一項に記載の菌体量測定装置と、
   前記菌体量測定装置の前記サンプルプレートに保持された試料中の細菌の成分を分析する分析部とを備える、分析装置。
8. 前記菌体量測定装置の前記菌体量特定部により特定された試料中の菌体量を示す菌体量情報を取得する菌体量情報取得部と、
   前記菌体量情報取得部により取得された菌体量情報に基づいて前記分析部の分析条件を設定する分析条件設定部とをさらに備える、請求項７記載の分析装置。
9. 前記分析部は分析結果を示す信号を出力し、
   前記分析装置は、前記分析部から出力される信号に基づいて分析データを生成するとともに、複数回の分析により生成される分析データを積算する分析データ処理部をさらに備え、
   前記分析条件設定部は、前記分析条件として前記分析データ処理部における積算回数を設定する、請求項８記載の分析装置。
10. 前記分析部は、前記サンプルプレートに保持された試料に光を照射する第２の投光部を含み、
    前記菌体量測定装置の前記第１の投光部と前記第２の投光部とは共通の投光部により構成される、請求項８または９に記載の分析装置。
11. 菌体量を測定する菌体量測定方法であって、
    投光部によりサンプルプレートに保持された測定対象の細菌を含む試料に光束を照射するステップと、
    受光部により試料からの散乱光を受光し、受光量を示す受光信号を生成するステップと、
    前記受光部により生成された受光信号に基づいて試料による散乱光の強度を取得するステップと、
    散乱光の強度と菌体量との対応関係を示す変換情報を取得するステップと、
    取得された散乱光の強度および取得された変換情報に基づいて試料中の菌体量を特定するステップとを含み、
    前記受光部は、前記サンプルプレートにより正反射された光を受光することなく、試料中の細菌の表面の凹凸により反射されかつ試料を中心に放射状に散乱した光を受光するように、前記第１の投光部および前記受光部は、前記第１の投光部の光軸と前記受光部の光軸とが前記サンプルプレートの表面に対する法線に関して非対称になるように配置される、菌体量測定方法。
    

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