JP7442813B2 - 感受性測定装置、及び、感受性測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、感受性測定装置、及び、感受性測定方法に関する。

近年、内視鏡を用いた検査、診断、及び、治療が増加している一方で、内視鏡を再生使用する際の事前の洗浄及び／又は消毒が不十分であることにより、再生使用の内視鏡で検査を受けた被検査者が細菌感染症に罹患する事例が報告されている。

一般に、内視鏡の洗浄・消毒方法については、日本消化器内視鏡技師会の「内視鏡の洗浄・消毒に関するガイドライン（第２版）」（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｊｇｅｔｓ．ｊｐ／ＣＤ＿ＧＬ２．ｈｔｍｌ、令和２年７月１７日検索、インターネット）によれば、グルタラール、フタラール、及び、過酢酸等による洗浄・消毒が推奨されている。内視鏡には、吸引チャンネル、及び、生検鉗子チャンネル等のブラシによる機械洗浄が困難な箇所もあり、このような箇所の洗浄のためには、洗浄液への浸漬、及び／又は、洗浄液によるフラッシングが実施されることが多い。

しかし、非特許文献１に記載されたとおり、所定の方法で洗浄・消毒した場合であっても、十分な除菌効果が得られない場合があることが知られている。この原因の１つは、細菌類が形成するバイオフィルムにあると考えられている。

バイオフィルムは、細菌類に由来する細胞外多糖（ＥＰＳ）で構成されるアモルファス細胞外物質に埋め込まれた多層の細菌又は真菌細胞クラスターで構成され、対象物の表面に細胞を固定する機能を有する。バイオフィルム内に存在する細菌類は浮遊性の細菌類と比較して、化学処理に対してより強い耐性を有するため、所定の洗浄液による洗浄では十分な洗浄効果が得られない場合があると考えられている。

凹凸構造や管構造等を有していたりして機械的洗浄が困難な器具におけるバイオフィルムの発生を抑止し、又は、バイオフィルムを除去する方法として、特許文献１には、「患者の身体から抜去することなく電気化学的に殺菌できる埋込型カテーテルであって：近位端、遠位端、前記カテーテル本体を通して伸長していて前記近位領域から前記遠位領域まで流体を輸送するために適応する１つのルーメン、前記カテーテル本体の外部上の外面、および前記ルーメンの内部上の内面を有する細長いカテーテル本体、前記カテーテルの外面上にありそれと一体である少なくとも２つの外部電極であって、前記外部電極は細長く前記カテーテル本体の外面に沿って前記近位端から前記遠位端へ長手方向に伸長している外部電極、前記カテーテルの内面上にありそれと一体である少なくとも２つの内部電極であって、前記内部電極は細長く前記カテーテル本体の外面に沿って前記近位端から前記遠位端へ長手方向に伸長していてもよい内部電極を有していてもよく、および前記カテーテル表面で内因性化合物を殺菌種へ転換させるために効果的な前記少なくとも２つの外部電極を越えて電場が生成されるように電圧源から印加電圧を受け入れるための手段を含む埋込型カテーテル。」が記載されている。

電気処理は、ブラシ等が届きにくい（機械的処理が困難な）箇所の洗浄に適していると考えられるものの、実際に内視鏡に適用するには、電気処理によって、所望の消毒効果が得られているかを確認する手法も併せて必要となる。
すなわち、施設や使用状況等に応じて汚染原因も汚染の程度も原因菌の種類も異なる内視鏡の洗浄・消毒について、電気処理の効果が予期した程度に得られるかを事前に確認する手法が必要だと考えられている。

従来、内視鏡の洗浄効果の確認を行うための方法としては、特許文献２に記載されたような、「内視鏡の洗浄を行う第１の洗浄工程と、前記第１の洗浄工程で洗浄された前記内視鏡の洗浄レベルが所定基準を満たしているか否かを判定する洗浄評価工程と、前記洗浄評価工程で前記内視鏡の洗浄レベルが所定基準を満たしてないと判定された場合に前記第１の洗浄工程とは異なる方法で前記内視鏡の洗浄を行う第２の洗浄工程と、を含むことを特徴とする内視鏡洗浄消毒方法。」が知られていた。

特表２０１５－５０７４８１号公報 特開２０１２－７１０３０号公報

日本環境感染学会誌，２０１８，Ｖｏｌ．３３，Ｎｏ．４，ｐ．１２３－１２９

電気処理による内視鏡の新たな消毒方法を開発するに際し、その効果を評価するために、特許文献２に記載されたような方法を用いると、正確な評価結果が得られない場合があることを本発明者らは知見している。

そこで、本発明は、電気処理による器具の消毒方法の探索にあたり、より迅速、かつ、より正確に、電気処理の効果を評価することができる感受性測定装置を提供することを課題とする。また、本発明は感受性測定方法も提供することを課題とする。

本発明者らは、上記課題を達成すべく鋭意検討した結果、以下の構成により上記課題を達成することができることを見出した。

［１］ 微生物を個体ごとに取得可能な細胞分取部と、２次元アレイ状に配置され、それぞれの内側表面に電極が配置されたウェルを有する電極付きウェルプレートの上記電極と電気的に接続される接続具と、上記接続具を介して上記電極に第１水準の電位を印加し、上記細胞分取部により分取されて上記ウェルに収容された上記個体に由来する、上記電極からの第１電流応答を計測する電気培養部と、上記第１の電流応答が経時的に漸増する場合、上記第１水準の電位より負な第２水準の電位を上記接続具を介して上記電極に印加し、上記電極からの第２電流応答を計測する、電気処理部と、上記第２電流応答が、上記第２水準の電位の印加時点を基準に経時的に減少、又は、消失するものである場合、上記微生物が上記第２水準の電位による電気処理に感性であると判断するための情報を表示する表示部と、を有する、感受性測定装置。
［２］ 上記細胞分取部がフローセル式である、［１］に記載の感受性測定装置。
［３］ 更に、上記微生物が電気細菌である、［１］又は［２］に記載の感受性測定装置。
［４］ 上記第１水準の電位が、標準水素電極基準で－０．４Ｖ以上、酸素発生電位以下であり、上記第２水準の電位が、標準水素電極基準で－０．４Ｖ未満である、［１］～［３］のいずれかに記載の感受性測定装置。
［５］ 上記第２水準の電位が、－１．０Ｖ以上である、［１］～［４］のいずれかに記載の感受性測定装置。
［６］ 微生物を含有する検体から、上記微生物を個体ごとに取得し、２次元アレイ状に配置され、それぞれの内側表面に電極が配置されたウェルを有する電極付きウェルプレートの上記ウェルに上記個体を収容することと、上記電極に第１水準の電位を印加し、上記個体に由来する、上記電極からの第１電流応答を計測することと、上記第１電流応答が経時的に漸増する場合、上記第１水準の電位より負な第２水準の電位を上記電極に印加し、上記電極からの第２電流応答を計測することと、上記第２電流応答が、上記第２水準の電位の印加時点を基準に経時的に減少、又は、消失するものである場合、上記微生物が上記第２水準の電位による電気処理に感性であると判断するための情報を提供することと、を含む、感受性測定方法。
［７］ 上記第１水準の電位が、標準水素電極基準で－０．４Ｖ以上、酸素発生電位以下であり、上記第２水準の電位が、標準水素電極基準で－０．４Ｖ未満である、［６］に記載の感受性測定方法。
［８］ 上記第２水準の電位が、－１．０Ｖ以上である、［６］又は［７］に記載の感受性測定方法。

本発明によれば、電気処理による器具の消毒方法の探索にあたり、より迅速、かつ、より正確に、電気処理の効果を評価できる感受性測定装置が提供できる。また、本発明によれば、感受性測定方法も提供することができる。

本発明の実施形態に係る感受性測定装置のハードウェア構成図である。 電極付きウェルプレートの平面図である。 電極付きウェルプレートの下面図である。 接続具と、接続具に接続された状態の電極付きウェルプレートとを表す側面図である。 スペーサー基材の平面図である。 スペーサー基材のＡ－Ｂ断面図である。 ピン付き基材の平面図である。 ピン付き基材の側面図である。 本発明の実施形態に係る感受性測定装置の機能ブロック図である。 本発明の実施形態に係る感受性測定装置を用いて検体に含まれる微生物の電気処理に対する感受性を測定する際の、制御部の動作フローを表す図である。

以下、本発明について詳細に説明する。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施形態に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施形態に制限されるものではない。
なお、本明細書において、「～」を用いて表される数値範囲は、「～」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。

本発明者は特許文献２に記載されたような方法を用いた場合、正確な評価結果が得られない場合がある理由について、鋭意検討してきた。
その結果、上記のような方法は、消毒処理の効果を浮遊状態の複数の菌種の集合体（菌叢）への影響として評価しているためだと本発明者は見抜いた。
言い換えれば、上記の方法では、多数の細菌同士の相互作用等と、目的の細菌に対する消毒処理の効果とを切り分けて評価することが困難であった。
とはいえ、例えば汚染された内視鏡から汚染の主原因たる細菌を探し出すことは、すなわち、膨大な細菌を単離することであり、膨大なコストを要する。更に、単離した細菌のそれぞれに対して、電気処理の有効性を確認することは、単離した膨大な種類の細菌にそれぞれ電気化学測定を行うことであり、更に膨大なコストを要し、現実的ではなかった。

一方、本発明の感受性測定装置（以下「本装置」ともいう。）は、細胞分取ユニットを要素として含む細胞分取部を有しているため、検体に含まれる微生物を個体ごとに分離取得（分取）して測定に供することができ、浮遊状態の複数種の細菌同士のインタラクション等の影響要因を排除して個々の細菌の正確な電気化学特性（感受性）の評価ができる。更に、細胞分取ユニットで分離取得された微生物の電気化学特性の測定は電極付きウェルで行われるため、より迅速に結果が得られる。

更に重要なことには、本発明者は、内視鏡等の金属部分の汚染原因となる微生物には、「電気細菌」すなわち、細胞膜の脂質二重層を貫く電子伝達経路となり得るタンパク質（電子伝達酵素）を有する細菌が含まれることを知見している。このような細菌は、内視鏡等の金属部分を細胞外電子伝達体とし、この表面に付着した状態で初めて活性化する場合がある。
本装置を用いれば、このような電気細菌を菌叢から分離取得し、かつ、電極上で培養することにより、分離した細菌のそれぞれが電気細菌かを判別することができる。更にその電気細菌について、そのまま電気化学特性（電気処理への感受性）を評価できるため、従来の方法では莫大な時間を要する作業も、迅速に行うことができる。

本装置は、細胞外電子伝達体（電極）が存在する環境でこのような電気細菌が細胞外電子伝達体に付着増殖しやすいことに着目し、ウェルの内側表面に電極が配置されたウェルを有する電極付きウェルプレートを使用して測定できるように構成されている。
本装置を用い、電極の電位を適当に調整することで、電気細菌は、電極に付着し増殖する。つまり、実際に内視鏡に付着して増殖し、汚染原因となる状態を各ウェルで再現できる。しかも、各ウェルでは異なる細菌同士のインタラクション、言い換えれば浮遊細菌の影響のより少ない状態で評価ができる。
従来、複数の細菌の集合体全体に対する評価であったり、浮遊状態の細菌に対する評価であったりするのと比較して、本装置によれば、電極に付着した状態の個々の細菌に対する電気処理の効果を正確に測定できる。

内視鏡に対して電気処理を適用しようとする場合、一般に内視鏡の表面そのもの、又は、表面に配置した導電体を電極として所定の電位を印加することにより、表面に付着した細菌を除去する方法が採用されることがある。
そうすると、電極に細菌が付着した状態で電位を印加できる本装置によればより正確な消毒効果（電気処理への感受性）の評価ができることは明らかである。

次に、本装置について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態に係る感受性測定装置のハードウェア構成図である。
感受性測定装置１００は、細胞分取ユニット１０１と、接続具１０２と、電気化学測定デバイス１０３と、プロセッサ１０４と、記憶デバイス１０５と、表示デバイス１０６と、入力デバイス１０７とを有する。
細胞分取ユニット１０１、電気化学測定デバイス１０３、プロセッサ１０４、記憶デバイス１０５、表示デバイス１０６、及び、入力デバイス１０７は、バス（図１中ＢＵＳと表示した）を介して互いにデータを交換できるよう構成されている。

プロセッサ１０４は、感受性測定装置１００の各部を制御して、感受性測定装置１００の機能を実現する。
プロセッサ１０４は、例えば、マイクロプロセッサ、プロセッサコア、マルチプロセッサ、ＡＳＩＣ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（ｆｉｅｌｄ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙ）、及び、ＧＰＧＰＵ（Ｇｅｎｅｒａｌ－ｐｕｒｐｏｓｅ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ ｏｎ ｇｒａｐｈｉｃｓ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔｓ）等である。

記憶デバイス１０５は、各種プログラム、及び、データを一時的に、及び／又は、非一時的に記憶する機能を有し、プロセッサ１０４の作業エリアを提供する。
記憶デバイス１０５は、例えば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、フラッシュメモリ、及び、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等である。

細胞分取ユニット１０１は、記憶デバイス１０５に記憶されたプログラムがプロセッサ１０４により実行され、制御される。
プロセッサ１０４により制御された細胞分取ユニット１０１は、微生物と、上記微生物が分散された媒体（典型的には液体）とを有する検体から微生物の個体を分離して取得し、電極付きウェルプレート１１０の各ウェルに収容する機能を有する。

細胞分取ユニット１０１としては、一般に「セルソーター」と呼ばれる公知の装置が使用できる。すなわち、公知のセルソーターを本装置の一部として組み込んで使用できる。
感受性測定装置１００の細胞分取ユニット１０１として使用できるセルソーターは、例えば、フローセル式のセルソーターである。

セルソーターは、典型的には、フローセルと、光学検出デバイスと、ソーティングデバイスからなる。フローセルは、シース液と検体液とによって層流を形成し、シース流と検体流との圧力差を調整して検体流中に個々の微粒子（微生物の個体を含む）を整列させる機能を有する。
光学検出デバイスは、整列された細胞からの光学的な信号（例えば、散乱光）を検出することによって、検体流中の微粒子を検知する機能を有する。例えば、レーザー光を照射してその散乱光を取得する形態がある。
ソーティングデバイスは、ノズル、及び、振動子等を含み、微粒子の１個と検体流・シース流とを含む液滴を形成し、電極付きウェルプレートの所定のウェルに収容する機能を有する。

このようなセルソーターとしては、例えば、特開平６－２８８８９６号公報、特開２０１９－５０７７８号公報（ＵＳ２０１９／０８４０１１）、特開２０１９－００６１０号公報（ＷＯ２０１７／１６３４６３）、国際公開２０１５－５３３３９３号、特表２０１４－５１２５４９号（ＵＳ２０１４／５１０６４、ＵＳ２０１６／４１０８２）、特開２０１５－５１００８（ＵＳ２０１５／１３２７６６）、ＵＳ２９１５／１３２７６６、特表２０１０－５２５３２５（ＵＳＵＳ ２００８／２６１２９５、ＵＳ２０１５／０２４４７６）、特開２０１１－１４５０７４、特開２０１０－２２６９７８、特開２０１０－２１６９９２、特開２０１０－２１６９８５、及び、特開２０１０－２１０５４６に記載のもの等が使用できる。

図２は、電極付きウェルプレート１１０の平面図である。
電極付きウェルプレートは、基材２０１と、対電極２０３、作用電極２０４、及び、参照電極２０５とを有し、各電極は、基材２０１に二次元配列状に配置された凹欠構造であるウェル２０２の底部に配置されている。
なお、電極付きウェルプレート１１０は、ウェル２０２を４×３の１２個有しているが、本感受性測定装置に用いられる電極付きウェルプレートは、上記に制限されず、より多くのウェルを有していてもよい。ウェルの数は、例えば、９６個、３８４個、及び、１５３６個等であってもよい。

ウェルプレート、及び、ウェルは、ｔｈｅ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｆｏｒ Ｂｉｏｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｓｃｒｅｅｎｉｎｇ（ＳＢＳ）によって発展し、Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ（ＡＮＳＩ）によって認可された規格（ＡＮＳＩ ＳＬＡＳ １－２００４ （Ｒ２０１２）、ＡＮＳＩ ＳＬＡＳ ２－２００４ （Ｒ２０１２）、ＡＮＳＩ ＳＬＡＳ ３－２００４ （Ｒ２０１２）、及び、ＡＮＳＩ ＳＬＡＳ ４－２００４ （Ｒ２０１２））に準拠した形状であってもよい。

電極付きウェルプレート１１０の各ウェル２０２の底面には、対電極２０３、作用電極２０４、及び、参照電極２０５が配置されている。
作用電極２０４は、ウェルの底面の中心付近を占めており、その周囲に円弧状の対電極２０３と参照電極２０５とが配置されている。作用電極２０４がウェル２０２の底面を中心付近を占めていると、収容された微生物の個体が作用電極２０４と接触しやすい。すでに説明したとおり、内視鏡の汚染の原因の一つである電気細菌は、細胞外電子伝達体に付着して増殖することがあり、作用電極２０４と微生物の個体とが接触すると、電気細菌を活性化しやすく、かつ、より実際に即した環境下で電気処理の効果を評価しやすい。

特に、作用電極２０４の面積がウェルの底面積の３０％以上を占める場合、細胞分取ユニット１０１によって分取された細胞が収容後に作用電極２０４とより接触しやすい点でより好ましい。
なお、電極付きウェルプレート１１０の各ウェル２０２には、作用電極２０４と、対電極２０３と、参照電極２０５とが配置されているが、電極付きウェルプレートの各ウェルが有する電極の数は上記に制限されず、少なくとも一対（２個）の電極を有していればよい。また、電極の数の上限は特に制限されず、一般に１０個以下が好ましく、６個以下がより好ましい。

なお、基材２０１には円筒状のウェル２０２が配置されているが、ウェルの形状は上記に制限されず、例えば、四角柱状、及び、三角柱状等であってもよい。
また、図２のウェル２０２は、基材２０１の表面の開口と、ウェルの底面の面積とが略同一であるが、上記に制限されず、基材の表面の開口から、ウェル底面に向かうウェルの深さ方向に向かって先細り形状のウェルであってもよい。ウェルが先細り形状である場合、収容された微生物個体が、より底面の中心部に移動しやすく、その位置を制御しやすいため、作用電極２０４と接触させやすい点で好ましい。

また、感受性測定装置１００は図示しない光ピンセットユニットを有していてもよい。光ピンセットユニットは、記憶デバイス１０５に記憶されたプログラムがプロセッサ１０４により実行されることで制御されるデバイスで、光ピンセットの機能を有する。
感受性測定装置１００が光ピンセットユニットを有している場合、細胞分取ユニット１０１により分離取得された微生物の個体を作用電極上に固定できる。これにより、個体が電気細菌である場合、より効率的に活性化できる。

図３には、電極付きウェルプレート１１０の下面図を示した。ウェル２０２の底面に配置された作用電極２０４、対電極２０３、及び、参照電極２０５は、ウェル２０２の底面から基材２０１の下面へと延びる基材の厚み方向に沿って配置されたビア２０８及びそれに接続された配線２０９を介してそれぞれパッド２１０、２１１、及び、２１２と接続されている。

なお、プレートの材質は特に制限されないが、絶縁性を有する材料が好ましく、ポリエチレン、セルロースアセテート、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリイミド、及び、ポリスチレン等の樹脂が好ましい。
なお、電極の材質は特に制限されず、公知の電極材料を用いることができる。電極材料としては、例えば、炭素、金、白金、銀、モリブデン、コバルト、ニッケル、パラジウム、及び、ルテニウム等が挙げられ、酸化インジウムスズ等であってもよい。

図１に戻り、接続具１０２は、電極付きウェルプレートの電極１０９と後述する電気化学測定デバイス１０３とを接続するためのインターフェースである。
図４は、接続具１０２と、接続具１０２に接続された状態の電極付きウェルプレート１１０とを表す側面図である。

図４において、接続具１０２は、スペーサー基材４０１と、ピン付き基材４０２とを有し、スペーサー基材４０１と電極付きウェルプレート１１０とが直接接触するように積層されている。
図５は、スペーサー基材４０１の平面図である。
また、図６は、スペーサー基材４１０のＡ－Ｂ断面図である。

スペーサー基材４０１は、その厚み方向に沿って、上面から下面へと延びる、貫通孔６０１を有している。この貫通孔は、電極付きウェルプレート１１０の下面に配置されたパッド２１０、２１１、及び、２１２をピン付き基材４０２に対して露出させる機能を有する。

なお、図５において、貫通孔６０１は円筒状であるが、貫通孔の形状は上記に制限されない。底面及び上面が除かれた四角柱状であっても、同じく三角柱状であってもよい。貫通孔はパッド２１０、２１１、及び、２１２を露出するような形状であればよい。

図７は、ピン付き基材４０２の平面図であり、図８はピン付き基材４０２の側面図である。ピン付き基材４０２は、基材７０１と、基材７０１上に配置されたピン７０２、７０３、及び、７０４とを有する。
電極付きウェルプレート１１０を接続具１０２上に配置すると、パッド２１０に対してピン７０２が接触する。同様に、パッド２１２に対してピン７０４が接触し、パッド２１１に対して、ピン７０３が接続する。
各ピンは、図示しない配線等によって電気化学測定デバイス１０３と接続され、ウェル毎に電気化学測定ができるよう構成されている。

スペーサー基材４０１、及び、基材７０１は、絶縁性材料で形成されていることが好ましく、基材２０１の材料として説明した材料を用いることができる。
また、ピン７０２～７０４には、電極２０３～２０５の材料としてすでに説明した材料を用いることができる。

図１に戻り、電気化学測定デバイス１０３は、記憶デバイス１０５に記憶されたプログラムがプロセッサ１０４により実行され、制御される要素であり、接続具１０２を介して電極１０９に電圧を印加して、電流応答を計測するための要素である。

プロセッサ１０４により制御された電気化学測定デバイス１０３は、電極１０９の電位、及び／又は、電流を制御し、これらを計測できる。
電気化学測定デバイス１０３は、例えば、ポテンシオスタットである。

表示デバイス１０６は、ウェル毎の計測結果、計測条件、電極への電圧印加状況、検体名、及び、操作手順等を表示する。表示デバイス１０６は、液晶ディスプレイ、及び、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイ等である。
また、表示デバイス１０６は、後述する入力デバイス１０７と一体として構成されていてもよい。この場合、表示デバイス１０６がタッチパネルディスプレイであって、ＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を提供する形態が挙げられる。

入力デバイス１０７は、電極への電圧印加条件、計測条件、及び、検体名等を入力できる。入力デバイス１０７は、キーボード、マウス、スキャナ、及び、タッチパネル等である。

図９は、本発明の実施形態に係る感受性測定装置の機能ブロック図である。感受性測定装置９００は制御部９０１と、記憶部９０２と、表示部９０３と、入力部９０４と、細胞分取部９０５と、電気培養部９０６と、電気処理部９０７と、すでに説明した接続具１０２とを有する。

制御部９０１は、プロセッサ１０４を含んで構成され、記憶部９０２、表示部９０３、入力部９０４、細胞分取部９０５、電気培養部９０６、及び、電気処理部９０７のそれぞれを制御して感受性測定装置９００の各機能を実現する。

記憶部９０２は、記憶デバイス１０５を含んで構成される。記憶デバイス１０５には、プロセッサ１０４が各部を制御するためのプログラム、計算を行うためのプログラム、及び、基準（基準データ）等が予め記憶されている。

細胞分取部９０５は、細胞分取ユニット１０１を含んで構成され、記憶デバイス１０５に記憶されたプログラムがプロセッサ１０４により実行され、細胞分取ユニット１０１が制御されて実現される機能である。
細胞分取部９０５は、微生物を含有する検体から、上記微生物を個体ごとに取得し、各ウェルに分注する機能である。

電気培養部９０６は、電気化学測定デバイス１０３を含んで構成され、記憶デバイス１０５に記憶されたプログラムがプロセッサ１０４により実行され、電気化学測定デバイス１０３が制御されて実現される機能である。
電気培養部９０６は、接続具１０２を介して電極付きウェルプレート１１０の作用電極のそれぞれに第１水準の電位を印加して、各ウェルに収容されている個体に由来する（言い換えれば、個体の活動を反映する）、電極からの第１電流応答を計測する。

第１水準の電位は、典型的には、－０．４Ｖ（標準水素電極基準）以上、酸素発生電位（電極の種類、及び、ウェルに収容される培養液の状態によって定められ、典型的には＋０．７Ｖ以下が好ましい。）が好ましい。
電気培養部９０６によって電極に第１水準の電位が印加されると、ウェルに収容されている微生物の個体が電気細菌である場合、電気細菌に由来して、言い換えれば、電気細菌が作用電極に付着して活性化（典型的には増殖）するために、電極からの電流応答が経時的に漸増する。

電気処理部９０７は電気化学測定デバイス１０３を含んで構成され、記憶デバイス１０５に記憶されたプログラムがプロセッサ１０４により実行され、電気化学測定デバイス１０３が制御されて実現される機能である。
電気処理部９０７は、第１電流応答の測定の結果、第１電流応答が経時的に漸増する場合（すなわち、電気細菌の活性が確認された場合）、接続具１０２を介して、電極に第２水準の電位を印加し、電極からの第２電流応答を計測する。

このとき、第２水準の電位は、微生物の電気処理に適用しようとする電位であり、第１水準より負であり、典型的には、－１．０Ｖ以上、－０．４Ｖ未満が好ましい。このとき、この第２水準の電位の印加が電気処理として有効であれば、電気細菌が不活性化し、電極電位が経時的に減少したり、消失したりする。電気処理部９０７は、第２水準の電位の印加時点を基準として、この電流応答の変化を計測する。

なお、各部による電極電位の制御、及び、電流応答の測定はウェル毎に独立して行われる。なお、各ウェルには同一種類の微生物の個体が収容されていてもよいし、別の種類の微生物の個体がそれぞれ収容されていてもよい。
また、ウェルには、上記微生物の個体以外の成分が収容されていてもよく、例えば、水、及び、支持電解質等が挙げられる。

表示部９０３は、表示デバイス１０６を含んで構成され、各種の情報、及び、データを表示等する機能を有する。
表示部９０３は、第２電流応答が、第２水準の電位の印加時点を基準に経時的に減少、又は、消失するものである場合、そのウェルに収容された微生物が第２水準の電位による電気処理に感性であると判断するための情報を表示する。この情報は、ウェル毎に表示される。

（感受性測定方法）
次に、本感受性測定装置を用いた検査方法について説明する。図１０は、本感受性測定装置を用いて検体に含まれる微生物の電気処理に対する感受性を測定する際の、本装置の制御部９０１の動作フローを表す図である。

本装置で検査対象とする検体に特に制限はないが、以下では、内視鏡の新たな消毒殺菌方法の開発の際に本感受性測定装置を使用する場合について説明する。
内視鏡の新たな消毒殺菌方法として、新たに電気処理を適用しようとする場合、その処理手法が、個々の細菌（特に、ターゲットとする電気細菌）に対してどの程度の効果を有するかを確認することが好ましい。

なぜなら、浮遊状態の細菌にその処理を適用してその効果を評価する方法、及び、複数種類の細菌同士の相互作用の影響下でその処理を適用してその効果を評価する方法では、得られる測定結果（感受性）が、本来ターゲットとする細菌の電気処理に対する感受性とは異なって現れてしまう場合があるためである。

本方法を用いると、個別の電気細菌を電極上に付着培養したうえで電気処理の効果を評価できるため、上記のような問題がより生じにくい。

検体は、使用後の内視鏡から、汚れ成分を採取して作成される。汚れ成分の採取方法は特に制限されず、例えば、内視鏡から直接に汚れ成分を掻き落とし、これを適当な媒体に分散させて検体とする方法が適用できる。
また、他の方法としては、使用後の内視鏡をブラッシングする等して洗浄し、その洗浄液を回収し、検体とする方法も適用できる。この場合、汚染源としては、便、及び、血液等が挙げられれる。

上記のような方法により取得した検体には、微生物の細胞以外にも、夾雑物が含まれている場合もある。本方法によれば、この微生物を分離取得し、さらに所定の条件で電気的に培養するため、検体に夾雑物が含まれていたとしても、測定結果に対する影響は少ない。すなわち、後述する第１水準の電位を印加して、経時的に電流応答を観察したとき、一定期間にわたって電流生成を行い得るウェルは、電極上において電気細菌が活性化していると判断できるためである。
一方で、検体から夾雑物を取り除く処理を行ってもよい。このような処理としては、例えば、遠心分離法を用いることができる。

図１０に戻り、まず、制御部９０１は、細胞分取部９０５を制御して、検体から微生物を個体ごとに取得する（ステップＳ１０）。細胞分取部９０５を構成する細胞分取ユニット１０１は典型的にはフローセル方式である。検体（細胞浮遊液）の流れと、シース液の流れとにより層流が形成され、シース流と検体流の圧力差を調整することで、検体流中に微生物の個体が１つずつ整列し、最終的にはノズルから噴射され、微生物の個体を含有する液滴が形成され、これが各ウェルに培養液として収容される。
次に、制御部９０１は、細胞分取部９０５を制御して、取得した個体を電極付きウェルプレート１１０の各ウェルに収容する（ステップＳ１１）。

次に、制御部９０１は、電気培養部９０６を制御して作用電極に第１水準の電位を印加し、各ウェルに収容された微生物の個体に由来する、作用電極からの第１電流応答を検出する（ステップＳ１２）。
この時、ウェルに収容された個体が電気細菌であると、電気細菌は電極に付着し、印加された第１水準の電位により活性化し、電流を生成し始める。この電流は、当初は１個体に由来するものであるので、微弱である。しかし、電気細菌が活性化する場合、この増殖に伴い電流応答が増加するため、経時的に計測を続けることによって、ウェルに収容された個体が電気細菌である場合、電流応答は漸増していく。なお、各ウェルの電極に印加される第１水準の電位は同一であってもよいし、異なってもよい。

このとき、第１電流応答が経時的に漸増する場合（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、典型的には、ウェルに収容された個体が電気細菌であって、その電気細菌が第１水準の電位で活性化している場合、そのウェルは電気処理の評価に使用できる。
制御部９０１はそのようなセルについて、電気処理部９０７を制御して、第１水準の電位より負な第２水準の電位を電極に印加し、電極からの第２電流応答を計測する（ステップＳ１４）。

なお、第２水準の電位は、第１水準の電位より負であればよく、各ウェルにおいて同一でも異なってもよい。第１水準と第２水準との関係はウェル毎に相対的に定められればよい。すなわち、１のウェルにおいて、第２水準の電位が第１水準の電位よりも負であればよく、１のウェルの第２水準の電位が、他のウェルの第１水準の電位よりも正であってもよい。

第２水準の電位の印加時点を基準としたとき、電流応答が時間の経過とともに減少、又は、消滅する場合（ステップＳ１５：ＹＥＳ）、制御部９０１は、表示部９０３を制御して、上記微生物が第２水準の電位による電気処理に感性であると判断するための情報を表示させる（Ｓ１６）。

本方法によれば、各ウェルには微生物の個体が収容されるため、異なる種の細菌同士の相互作用等の影響を受けずに電気処理の効果、すなわち、感受性を測定することができる。金属部分を有する医療器具等の汚染で特に問題となる電気細菌は、浮遊状態では殺菌効果は正確には把握できない可能性があるが、本方法によれば、電極上で活性化した状態の電気細菌に対する電気処理の効果を正確に測定することができる点で優れている。

本感受性測定装置は、電気処理による器具の消毒方法の探索にあたり、より迅速、かつ、より正確に、電気処理の効果を評価することができる。
本感受性測定装置は、細胞分取ユニットを有しているため、検体に含まれる微生物の細胞を個体ごとに分離取得して測定に供することができるため、異なる種の細菌同士の相互作用等の要因を排除して個々の細菌の正確な電気化学特性の評価ができる。
更に、細胞分取ユニットで分離取得された微生物の電気化学特性の測定は電極付きウェルで行われるためより迅速に結果が得られる。

また、本感受性測定装置は、ウェルの内側表面に電極が配置されたウェルを有する電極付きウェルプレートを使用して測定できるように構成されている。
本感受性測定装置を用い、電極の電位を適当に調整することで、電気細菌は、電極に付着し増殖する。つまり、実際に内視鏡に付着して増殖し、汚染原因となる状態を各ウェルで再現できる。しかも、各ウェルでは異なる種の細菌同士の相互作用の要因を排除できる。
従来、菌叢全体に対する評価であったり、浮遊状態の細菌に対する評価であったりするのと比較して、本感受性測定装置によれば、目的とする細菌についての実際に即した、すなわち、金属部分に付着して増殖した状態の細菌に対する電気処理の効果を正確に測定できる。

１００：感受性測定装置、１０１：細胞分取ユニット、１０２：接続具、１０３：電気化学測定デバイス、１０４：プロセッサ、１０５：記憶デバイス、１０６：表示デバイス、１０７：入力デバイス、１０９：電極、１１０：電極付きウェルプレート、２０１：基材、２０２：ウェル、２０３：対電極、２０４：作用電極、２０５：参照電極、２０８：ビア、２０９：配線、２１０：パッド、２１１：パッド、２１２：パッド、４０１：スペーサー基材、４０２：ピン付き基材、４１０：スペーサー基材、６０１：貫通孔、７０１：基材、７０２：ピン、７０３：ピン、７０４：ピン、９００：感受性測定装置、９０１：制御部、９０２：記憶部、９０３：表示部、９０４：入力部、９０５：細胞分取部、９０６：電気培養部、９０７：電気処理部

Claims (8)

1. 微生物を個体ごとに取得可能な細胞分取部と、
   ２次元アレイ状に配置され、それぞれの内側表面に電極が配置されたウェルを有する電極付きウェルプレートの前記電極と電気的に接続される接続具と、
   前記接続具を介して前記電極に第１水準の電位を印加し、前記細胞分取部により分取されて前記ウェルに収容された前記個体に由来する、前記電極からの第１電流応答を計測する電気培養部と、
   前記第１電流応答が経時的に漸増する場合、前記第１水準の電位より負な第２水準の電位を前記接続具を介して前記電極に印加し、前記電極からの第２電流応答を計測する、電気処理部と、
   前記第２電流応答が、前記第２水準の電位の印加時点を基準に経時的に減少、又は、消失するものである場合、前記微生物が前記第２水準の電位による電気処理に感性であると判断するための情報を表示する表示部と、を有する、感受性測定装置。
2. 前記細胞分取部がフローセル式である、請求項１に記載の感受性測定装置。
3. 更に、前記微生物が電気細菌である、請求項１又は２に記載の感受性測定装置。
4. 前記第１水準の電位が、標準水素電極基準で－０．４Ｖ以上、酸素発生電位以下であり、前記第２水準の電位が、標準水素電極基準で－０．４Ｖ未満である、請求項１～３のいずれか１項に記載の感受性測定装置。
5. 前記第２水準の電位が、－１．０Ｖ以上である、請求項１～４のいずれか１項に記載の感受性測定装置。
6. 微生物を含有する検体から、前記微生物を個体ごとに取得し、
   ２次元アレイ状に配置され、それぞれの内側表面に電極が配置されたウェルを有する電極付きウェルプレートの前記ウェルに前記個体を収容することと、
   前記電極に第１水準の電位を印加し、前記個体に由来する、前記電極からの第１電流応答を計測することと、
   前記第１電流応答が経時的に漸増する場合、前記第１水準の電位より負な第２水準の電位を前記電極に印加し、前記電極からの第２電流応答を計測することと、
   前記第２電流応答が、前記第２水準の電位の印加時点を基準に経時的に減少、又は、消失するものである場合、前記微生物が前記第２水準の電位による電気処理に感性であると判断するための情報を提供することと、を含む、感受性測定方法。
7. 前記第１水準の電位が、標準水素電極基準で－０．４Ｖ以上、酸素発生電位以下であり、前記第２水準の電位が、標準水素電極基準で－０．４Ｖ未満である、請求項６に記載の感受性測定方法。
8. 前記第２水準の電位が、－１．０Ｖ以上である、請求項６又は７に記載の感受性測定方法。