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この項目の情報は公開日時点(2001年9月25日)のものです。
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図面 (4)

課題

短時間で正確に、薬剤感受性の測定を行う。

解決手段

第1酸素センサ、第2酸素センサから出力される測定電流値をそれぞれ時系列的に保持し、それぞれ時系列的に保持されている測定電流値から移動平均値を算出し、それぞれ算出された移動平均値の対から最小二乗近似時間微分値を算出し、それぞれ算出された時間微分値に基づいて薬剤感受性を測定する。

概要

背景

従来から、酸素電極を用いて溶存酸素量を検出することによって薬剤感受性を測定する方法として、次の方法が提案されている。

測定対象微生物および所定の薬剤を含む第1溶液と、測定対象微生物を含むとともに、薬剤を含まない第2溶液とを準備し、両溶液中の溶存酸素量を、それぞれ酸素電極を用いて出力信号電流値)として検出する。そして、例えば、検出間隔0.1s×5データを2秒ごとに30回収集し、収集した60個のデータの平均値をその時間の平均値として記録する。

この分単位のデータを基にして、以下の処理を行う。

電流値の絶対値が酸素電極によって10〜20%程度違うため、絶対値でなく、電流値の時間微分値を用いることとする。絶対値は溶存酸素量(溶存酸素濃度)に比例するので、電流値の時間微分値は酸素消費速度、すなわち微生物の呼吸量に比例する。呼吸量抑制がみられたことを示す基準として、薬剤無添加、かつ測定対象微生物を含む第2溶液の50%まで呼吸量(時間微分値)が低下した場合を用いる。また、解析に用いるデータとしては、時間微分値の違いが最も大きく出る時点が望ましいため、第2溶液で電流値が0になる(第2溶液中の酸素がなくなる)時点を用いて、その前10分間の電流値の時間微分値を最小二乗近似で求めたものを用いる。

この方法を採用すれば、得られた両時間微分値から薬剤感受性を測定することができる。

概要

短時間で正確に、薬剤感受性の測定を行う。

第1酸素センサ、第2酸素センサから出力される測定電流値をそれぞれ時系列的に保持し、それぞれ時系列的に保持されている測定電流値から移動平均値を算出し、それぞれ算出された移動平均値の対から最小二乗近似で時間微分値を算出し、それぞれ算出された時間微分値に基づいて薬剤感受性を測定する。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
2件

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請求項1

測定対象微生物および所定の薬剤を含む第1溶液中の溶存酸素量、および測定対象微生物を含むとともに、薬剤を含まない第2溶液中の溶存酸素量を、それぞれ酸素電極(1a)(2a)を用いて検出することにより薬剤感受性を測定する方法であって、両酸素電極(1a)(2a)からの出力信号を、第1の所定時間の間、第2の時間間隔収集し、各酸素電極(1a)(2a)からの各出力信号を、その前後の所定個数の出力信号を用いて移動平均化し、移動平均化された各出力信号の時間微分値を算出し、この両時間微分値を用いて薬剤感受性を測定することを特徴とする薬剤感受性測定方法

請求項2

測定対象微生物および所定の薬剤を含む第1溶液中の溶存酸素量、および測定対象微生物を含むとともに、薬剤を含まない第2溶液中の溶存酸素量を、それぞれ酸素電極(1a)(2a)を用いて検出することにより薬剤感受性を測定する装置であって、両酸素電極(1a)(2a)からの出力信号を、第1の所定時間の間、第2の時間間隔で収集する収集手段(3)(4)と、収集された各酸素電極(1a)(2a)からの各出力信号を、その前後の所定個数の出力信号を用いて移動平均化する移動平均化手段(5)(6)と、移動平均化された各出力信号の時間微分値を算出する時間微分値算出手段(7)(8)と、算出された両時間微分値を用いて薬剤感受性を測定する感受性測定手段(9)とを含むことを特徴とする薬剤感受性測定装置

技術分野

0001

この発明は薬剤感受性測定方法およびその装置に関し、さらに詳細にいえば、測定対象微生物および所定の薬剤を含む第1溶液中の溶存酸素量、および測定対象微生物を含むとともに、薬剤を含まない第2溶液中の溶存酸素量を、それぞれ酸素電極を用いて検出することにより薬剤感受性を測定する方法およびその装置に関する。

背景技術

0002

従来から、酸素電極を用いて溶存酸素量を検出することによって薬剤感受性を測定する方法として、次の方法が提案されている。

0003

測定対象微生物および所定の薬剤を含む第1溶液と、測定対象微生物を含むとともに、薬剤を含まない第2溶液とを準備し、両溶液中の溶存酸素量を、それぞれ酸素電極を用いて出力信号電流値)として検出する。そして、例えば、検出間隔0.1s×5データを2秒ごとに30回収集し、収集した60個のデータの平均値をその時間の平均値として記録する。

0004

この分単位のデータを基にして、以下の処理を行う。

0005

電流値の絶対値が酸素電極によって10〜20%程度違うため、絶対値でなく、電流値の時間微分値を用いることとする。絶対値は溶存酸素量(溶存酸素濃度)に比例するので、電流値の時間微分値は酸素消費速度、すなわち微生物の呼吸量に比例する。呼吸量抑制がみられたことを示す基準として、薬剤無添加、かつ測定対象微生物を含む第2溶液の50%まで呼吸量(時間微分値)が低下した場合を用いる。また、解析に用いるデータとしては、時間微分値の違いが最も大きく出る時点が望ましいため、第2溶液で電流値が0になる(第2溶液中の酸素がなくなる)時点を用いて、その前10分間の電流値の時間微分値を最小二乗近似で求めたものを用いる。

0006

この方法を採用すれば、得られた両時間微分値から薬剤感受性を測定することができる。

発明が解決しようとする課題

0007

上記の方法を採用した場合には、電流値が0になるまで測定を行い続けなければならないので、薬剤感受性の測定を行うための所要時間が著しく長くなってしまうという不都合がある。

0008

また、このような不都合を解消しようとすれば、連続解析を行い、例えば、各電流値の10分間の時間微分値と、各薬剤濃度での時間微分値と第2溶液の時間微分値との比をデータとして用い、それぞれの変化をみるようにすることが考えられる。

0009

しかし、1分ごとのデータでこのような解析を行う場合には、求められる時間微分値がデータのノイズの影響を大きく受け、正確な解析が困難である。また、第2溶液の時間微分値との比を求めると、第2溶液のノイズの影響によりさらに大きな影響を受け、解析精度が一層低下してしまう。

0010

この薬剤感受性の測定は、臨床検査の目的で行われることが多く、この場合には、患者治療のために迅速な測定、正確な測定の両立が強く要望されている。

0011

この発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、短時間で正確に、薬剤感受性の測定を行うことができる薬剤感受性測定方法およびその装置を提供することを目的としている。

課題を解決するための手段

0012

請求項1の薬剤感受性測定方法は、測定対象微生物および所定の薬剤を含む第1溶液中の溶存酸素量、および測定対象微生物を含むとともに、薬剤を含まない第2溶液中の溶存酸素量を、それぞれ酸素電極を用いて検出することにより薬剤感受性を測定するに当たって、両酸素電極からの出力信号を、第1の所定時間の間、第2の時間間隔で収集し、各酸素電極からの各出力信号を、その前後の所定個数の出力信号を用いて移動平均化し、移動平均化された各出力信号の時間微分値を算出し、この両時間微分値を用いて薬剤感受性を測定する方法である。

0013

請求項2の薬剤感受性測定装置は、測定対象微生物および所定の薬剤を含む第1溶液中の溶存酸素量、および測定対象微生物を含むとともに、薬剤を含まない第2溶液中の溶存酸素量を、それぞれ酸素電極を用いて検出することにより薬剤感受性を測定するものであって、両酸素電極からの出力信号を、第1の所定時間の間、第2の時間間隔で収集する収集手段と、収集された各酸素電極からの各出力信号を、その前後の所定個数の出力信号を用いて移動平均化する移動平均化手段と、移動平均化された各出力信号の時間微分値を算出する時間微分値算出手段と、算出された両時間微分値を用いて薬剤感受性を測定する感受性測定手段とを含むものである。

0014

請求項1の薬剤感受性測定方法であれば、測定対象微生物および所定の薬剤を含む第1溶液中の溶存酸素量、および測定対象微生物を含むとともに、薬剤を含まない第2溶液中の溶存酸素量を、それぞれ酸素電極を用いて検出することにより薬剤感受性を測定するに当たって、両酸素電極からの出力信号を、第1の所定時間の間、第2の時間間隔で収集し、各酸素電極からの各出力信号を、その前後の所定個数の出力信号を用いて移動平均化し、移動平均化された各出力信号の時間微分値を算出し、この両時間微分値を用いて薬剤感受性を測定するのであるから、単に平均化してデータ列を作成する場合と比較してノイズの影響を小さくでき、測定精度を高めることができる。また、連続解析を行うので、所要時間を短縮することができる。この結果、測定精度の向上と所要時間の短縮とを両立させることができる。

0015

請求項2の薬剤感受性測定装置であれば、測定対象微生物および所定の薬剤を含む第1溶液中の溶存酸素量、および測定対象微生物を含むとともに、薬剤を含まない第2溶液中の溶存酸素量を、それぞれ酸素電極を用いて検出することにより薬剤感受性を測定するに当たって、収集手段によって、両酸素電極からの出力信号を、第1の所定時間の間、第2の時間間隔で収集し、移動平均化手段によって、収集された各酸素電極からの各出力信号を、その前後の所定個数の出力信号を用いて移動平均化し、時間微分値算出手段によって、移動平均化された各出力信号の時間微分値を算出し、感受性測定手段によって、算出された両時間微分値を用いて薬剤感受性を測定することができる。

0016

したがって、単に平均化してデータ列を作成する場合と比較してノイズの影響を小さくでき、測定精度を高めることができる。また、連続解析を行うので、所要時間を短縮することができる。この結果、測定精度の向上と所要時間の短縮とを両立させることができる。

発明を実施するための最良の形態

0017

以下、添付図面を参照して、この発明の薬剤感受性測定方法およびその装置の実施の態様を詳細に説明する。

0018

図1はこの発明の薬剤感受性測定装置の一実施態様を示すブロック図である。

0019

この薬剤感受性測定装置は、薬剤および微生物を添加してなる第1溶液を収容する第1セル1と、薬剤を添加せず、微生物を添加してなる第2溶液を収容する第2セル2と、第1セル1に装着されて第1溶液の溶存酸素量を検出し、測定電流値を出力する第1酸素センサ1aと、第2セル2に装着されて第2溶液の溶存酸素量を検出し、測定電流値を出力する第2酸素センサ2aと、第1酸素センサ1aから出力される測定電流値を時系列的に保持する第1保持部3と、第2酸素センサ2aから出力される測定電流値を時系列的に保持する第2保持部4と、第1保持部3に時系列的に保持されている測定電流値から移動平均値を算出し、時系列的に保持する第1移動平均値算出保持部5と、第2保持部4に時系列的に保持されている測定電流値から移動平均値を算出し、時系列的に保持する第2移動平均値算出保持部6と、第1移動平均値算出保持部5に時系列的に保持されている移動平均値から第1の時間微分値を算出する第1時間微分値算出部7と、第2移動平均値算出保持部6に時系列的に保持されている移動平均値から第2の時間微分値を算出する第2時間微分値算出部8と、第1の時間微分値と第2の時間微分値とに基づいて薬剤感受性を測定する薬剤感受性測定部9とを有している。

0020

次いで、図2フローチャートを参照して図1の薬剤感受性測定装置の作用を説明する。

0021

テップSP1において、第1セル1に収容された溶液に薬剤および微生物を添加するとともに、第2セル2に収容された溶液に薬剤を添加せず、微生物を添加し、ステップSP2において、第1酸素センサ1a、第2酸素センサ2aによる溶存酸素量の検出を開始し、ステップSP3において、第1酸素センサ1a、第2酸素センサ2aから出力される測定電流値をそれぞれ時系列的に保持し、ステップSP4において、それぞれ時系列的に保持されている測定電流値から移動平均値を算出し、ステップSP5において、それぞれ算出された移動平均値に対から最小二乗近似で時間微分値を算出し、ステップSP6において、それぞれ算出された時間微分値に基づいて薬剤感受性を測定し、そのまま一連の処理を終了する。

0022

前記移動平均値の算出は、図3に示すように、該当する測定電流値(ハッチングが施された円を参照)と、この測定電流値に先行するn個(nは1以上の整数であり、好ましくは、5から10程度の値を選択することが好ましい)の測定電流値と、この測定電流値に続くn個の測定電流値との平均値を算出して、該当する測定電流値の移動平均値とすることにより達成される。このように移動平均値を算出すれば、例えば、ある測定電流値がノイズの影響を大きく受けていても、移動平均値におけるノイズの影響を大幅に低減することができる。

0023

したがって、薬剤感受性の測定における、所要時間の短縮、および測定精度の向上を両立させることができる。

0024

微生物としてS.epidermidis(表皮ブドウ球菌)、E.feacalis(エンテロコッカス属菌)を用い、微生物の量を106cfu/mlに設定して薬剤感受性を測定した結果を表1、表2に示す。なお、薬剤として、PCGペニシリンG)、IPMイミペネム)、MINO(ミノサイクリン)、EMエリスロマイシン)、OFLX(オフロキサシン)、ST(スルファメトキサゾールトリメトプリン)、VCM(バンコマイシン)、CMZ(セフメタゾール)を採用した。また、(イ)は従来法で測定したMIC値最小発育阻止濃度)(μg/ml)(所要時間は18時間)、(ロ)は移動平均値を求めることなく最小二乗近似により傾きを求める方法で測定した場合のMIC値(μg/ml)/所要時間(分)、(ハ)は移動平均値を求め、最小二乗近似により傾きを求める方法で測定した場合のMIC値(μg/ml)/所要時間(分)を示している。

0025

0026

0027

表1、表2において各方法による測定値、所要時間を比較すれば、移動平均値を求め、最小二乗近似により時間微分値を求める方法で測定することにより、測定精度の向上、および所要時間の短縮を両立できていることが分かる。

0028

また、標準菌株菌種{E.coli:大腸菌、K.pneumoniae:肺炎桿菌、P.aeruginosa:緑膿菌、P.mirabilis:(ブロテウス属菌)、S.aureus:黄色ブドウ球菌、S.epidermidis:表皮ブドウ球菌、E.faecalis:(エンテロコッカス属菌)}と抗生剤16薬剤(CPZ:セフォペラゾーン、MINO:ミノサイクリン、OFLX:オフロキサシン、ABPC:アンビシリン、LMOXラタモキセフ、PIPC:ピペラシリンGMゲンタマイシン、FOM:フォスフォマイシン、PCG:ペニシリンG、EM:エリスロマイシン、ST:スルファメトキサゾール・トリメトプリン、VCM:バンコマイシン、IPM:イミペネム、CMZ:セフメタゾール、AZT:アズトレオナム、CFSセフスロジン)を用い、微生物の量を106cfu/mlに設定して薬剤感受性を測定した結果、従来法との一致率は、移動平均値を求めることなく最小二乗近似により電流値の時間微分値を求める方法で測定した場合には76%、移動平均値を求め最小二乗近似により電流値の時間微分値を求める方法で測定した場合には91%であった。

発明の効果

0029

請求項1の発明は、単に平均化してデータ列を作成する場合と比較してノイズの影響を小さくでき、測定精度を高めることができ、また、連続解析を行うので、所要時間を短縮することができ、ひいては、測定精度の向上と所要時間の短縮とを両立させることができるという特有の効果を奏する。

0030

請求項2の発明は、単に平均化してデータ列を作成する場合と比較してノイズの影響を小さくでき、測定精度を高めることができ、また、連続解析を行うので、所要時間を短縮することができ、ひいては、測定精度の向上と所要時間の短縮とを両立させることができるという特有の効果を奏する。

図面の簡単な説明

0031

図1この発明の薬剤感受性測定装置の一実施態様を示すブロック図である。
図2この発明の薬剤感受性測定方法の一実施態様を示すフローチャートである。
図3移動平均値の算出を説明する概略図である。

--

0032

1a 第1酸素センサ2a 第2酸素センサ
3 第1保持部 4 第2保持部
5 第1移動平均値算出保持部 6 第2移動平均値算出保持部
7 第1時間微分値算出部 8 第2時間微分値算出部
9薬剤感受性測定部

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