説明

微生物検出方法、フィルタ及び蛍光印配置板

【課題】蛍光染色された微生物に対して従来よりも早く焦点を合わせることを目的とする。
【解決手段】微生物検出方法が、ろ過によりフィルタ上に試料中の微生物を捕集し、蛍光染色された微生物をオートフォーカス機能を有する顕微鏡を用いて前記フィルタから検出する微生物検出方法であって、蛍光を発する蛍光印を前記フィルタ上に配置する蛍光印配置工程を具備する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、微生物検出方法、フィルタ及び蛍光印配置板に関する。
【背景技術】
【0002】
ステージの平面移動と焦点合わせとが自動化された顕微鏡では、微生物を撮影する際に、ステージの移動により標本上の視野が切り替わる毎にオートフォーカスで焦点を合わす。しかし、標本内の全ての微生物を検出するためには、全ての視野においてオートフォーカスで焦点を合わせなければならないので、撮影に時間がかかるという問題があった。さらに、顕微鏡では、ステージの移動より残留振動が発生してしまうので、これが収束するまでオートフォーカスが行えずに撮影により時間がかかっていた。
そのため、残留振動によるオートフォーカスの遅れを解決する発明として、下記特許文献1には、振動数を計算して、振動が収束した時の焦点を推測することにより残留振動が収束する前にオートフォーカスを行うことができる顕微鏡が開示されている。
また、オートフォーカスを行うことで撮影に時間がかかるという問題を解決する発明として、下記特許文献2には、CCDカメラのビデオ信号から直接対象の焦点度を測定することで、リアルタイムに焦点を合わすことができる顕微鏡が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2007‐101623号公報
【特許文献2】特表2001‐511903号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、上記特許文献1では、残留振動が収束する前にオートフォーカスを行うことで撮影時間の短縮を図っている。しかし、標本が暗い場合には露光のための時間が長くなるので、オートフォーカスに時間がかかってしまう。そのため、標本に含まれる微生物が蛍光染色されている場合には、オートフォーカス中に微生物の蛍光が退色してしまうので、当該微生物を検出することが困難になっていた。また、上記特許文献2でも、上記特許文献1と同様の理由で、微生物を検出することが困難になっていた。
【0005】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、蛍光染色された微生物に対して従来よりも早く焦点を合わせることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するために、本発明では、微生物検出方法に係る第1の解決手段として、ろ過によりフィルタ上に試料中の微生物を捕集し、蛍光染色された微生物をオートフォーカス機能を有する顕微鏡を用いて前記フィルタから検出する微生物検出方法であって、
蛍光を発する蛍光印を前記フィルタ上に配置する蛍光印配置工程を具備するという手段を採用する。
【0007】
本発明では、微生物検出方法に係る第2の解決手段として、上記第1の解決手段において、前記フィルタのろ過に使用された面(ろ過面)の外に前記蛍光印を配置するという手段を採用する。
【0008】
本発明では、微生物検出方法に係る第3の解決手段として、上記第2の解決手段において、前記ろ過面は円形であり、ろ過面の外周に沿って3つ以上の前記蛍光印を配置するという手段を採用する。
【0009】
本発明では、微生物検出方法に係る第4の解決手段として、上記第1〜第3のいずれかの解決手段において、前記蛍光印は、蛍光ビーズから構成されているという手段を採用する。
【0010】
本発明では、微生物検出方法に係る第5の解決手段として、上記第1〜第4のいずれかの解決手段において、蛍光印配置穴が開いた蛍光印配置板を前記フィルタに重ね、蛍光印配置穴の中に蛍光印を作成するという手段を採用する。
【0011】
本発明では、フィルタに係る第1の解決手段として、ろ過により試料中の微生物を捕集するフィルタであって、蛍光を発する蛍光印が配置されているという手段を採用する。
【0012】
本発明では、フィルタに係る第2の解決手段として、上記第1の解決手段において、ろ過に使用される面(ろ過面)の外に前記蛍光印が配置されているという手段を採用する。
【0013】
本発明では、フィルタに係る第3の解決手段として、上記第2の解決手段において、前記ろ過面は円形であり、ろ過面の外周に沿って3つ以上の前記蛍光印が配置されているという手段を採用する。
【0014】
本発明では、フィルタに係る第4の解決手段として、上記第1〜第3のいずれかの解決手段において、前記蛍光印は、蛍光ビーズから構成されているという手段を採用する。
【0015】
本発明では、蛍光印配置板に係る第1の解決手段として、中央にろ過用穴が開き、前記ろ過用穴の外周に沿って蛍光印配置穴が開いているという手段を採用する。
【発明の効果】
【0016】
本発明によれば、蛍光印をフィルタに配置する。これにより、蛍光顕微鏡は、蛍光印を基準にオートフォーカスしておくことで、視野が移動したとしても蛍光染色された微生物に対して従来よりも早く焦点を合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】本発明の実施形態に係るレジオネラ菌検出方法のフローチャートである。
【図2】本発明の実施形態に係るレジオネラ菌検出方法の第2の工程(蛍光印配置工程)を示す模式図である。
【図3】本発明の実施形態に係るレジオネラ菌検出方法の第3の工程を示す模式図である。
【図4】本発明の実施形態に係るレジオネラ菌検出方法の第3の工程の結果を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
本実施形態に係るレジオネラ菌検出方法は、FISH法を用いて試料からレジオネラ菌を検出する方法であり、以下に説明するように第1〜第11の工程を有するものである。また、これら第1〜第11の工程のうち、第2の工程は、本実施形態における蛍光印配置工程である。
【0019】
レジオネラ菌検出方法について、図1を参照して、説明する。
〔第1の工程〕
まず、第1の工程において、レジオネラ菌を含む液体試料に、終濃度が4%になるようにパラホルムアルデヒド溶液を添加し、当該液体試料を4℃の温度の下で一晩保存することでレジオネラ菌の固定標本を作製する(ステップS1)。
【0020】
〔第2の工程(蛍光印配置工程)〕
上記第1の工程が終了すると、次に第2の工程において、液体試料のろ過に用いるメンブレンフィルタ上に蛍光印を配置する(ステップS2)。ここで、上記第2の工程について、図2を参照して具体的に説明する。まず、メンブレフィルタFlの上に蛍光印配置板Abを外周が一致するように重ねる(図2の(a)参照)。
【0021】
上記メンブレンフィルタは、直径が25mmの円形であり、孔径が0.22μmであるポリカーボネート製のフィルタである。このメンブレンフィルタの中央部の直径16mmの円形領域(ろ過面Fs)が、ろ過に使用される。また、上記蛍光印配置板Abは、薄いシリコン板であり、その中央にメンブレンフィルタFlのろ過面Fsと同じ大きさの穴(ろ過用穴Fh)が開いている。さらに、蛍光印配置板Abは、ろ過用穴Fhの外周に沿って等間隔で4つの蛍光印配置穴Ahが開いている。なお、蛍光印配置板Abの材質は、上述したシリコンでなくても、柔軟かつメンブレンフィルタFlに密着できるものであればよい。また、蛍光印配置穴Ahそれぞれは、ろ過用穴Fhからの距離が例えば0.5mmと一定であることが好ましい。
【0022】
そして、電気泳動用ピペットで蛍光印配置穴Ahの中に蛍光ビーズ(Fluorebrite Polychromatic Red Microspheres,Polysciens,Inc)の懸濁液を滴下する。すると、図2の(b)に示すように蛍光ビーズから構成される4つの蛍光印FmがメンブレンフィルタFl上に配置される。上記蛍光ビーズは、微生物等を画像解析によって抽出する際に、基準色及び基準サイズとして用いられるものであり、0.5μm程度の大きさである。そして、蛍光ビーズは、波長495nmの青色の励起光が照射されると、波長520nmの緑色の蛍光を発する。この蛍光ビーズの懸濁液は、3.64×1011Particles/mlを例えば1/10〜1/20、より望ましい限定的な濃度として1/100〜1/200、さらに望ましい限定的な濃度として1/1000〜1/2000に希釈したものである。そして、この懸濁液を10μlずつ蛍光印配置穴Ahの中のメンブレンフィルタFl上にのせる。
【0023】
〔第3の工程〕
上記第2の工程が終了すると、次に第3の工程において、上記液体試料をろ過装置によってろ過することで、レジオネラ菌の固定標本をメンブレンフィルタ上に捕集する(ステップS3)。ここで、上記第3の工程について、図3及び図4を参照して具体的に説明する。ろ過装置10は、図3に示すように、ろ過タワー1、蛍光印配置板Ab、メンブレンフィルタFl及びろ過びん2から構成されている。
【0024】
ろ過タワー1はメンブレンフィルタFlに液体試料を導入するための筒形状の流路であり、蛍光印配置板Abの上に取り付けられている。そして、ろ過タワー1の内周と蛍光印配置板Abのろ過用穴Fhは一致する。これにより、液体試料が、メンブレンズフィルタFlのろ過面Fsに導かれる。蛍光印配置板Ab及びメンブレンフィルタFlについては、上述しているので説明を省略する。ろ過びん2は、吸引ろ過器(図示略)に接続し、内部の空気が吸引ろ過器に吸引されることでメンブレンフィルタFlを通過した液体をためるびんである。
【0025】
このようなろ過装置10において液体試料をろ過する。そして、ろ過が完了すると、ろ過タワー1及びろ過びん2から蛍光印配置板Ab及びメンブレンフィルタFlを取り外す。そして、メンブレンフィルタFlから蛍光印配置板Abを取り外すと、図4に示すように、メンブレンフィルタFlの中央部のろ過面Fsにはレジオネラ菌を含む標本Spが捕集されている。そして、4つの蛍光印Fmが、ろ過面Fsの外周に沿って配置されている。
【0026】
〔第4の工程〕
上記第3の工程が終了すると、次に第4の工程において、上記メンブレンフィルタを99.5%のエタノールに1分間入れることで脱水し、その後に常温の空気中で乾燥させる(ステップS4)。
〔第5の工程〕
上記第4の工程が終了すると、次に第5の工程において、上記メンブレンフィルタの全面にハイブリダイゼーションバッファを塗布する(ステップS5)。なお、上記ハイブリダイゼーションバッファの構成は、NaClが0.9%、Tris‐Clが20mM、formamideが35%、Blocking reagentが2%、SDS(Sodium Dodecyl sulphate:界面活性剤)が0.02%である。
【0027】
〔第6の工程〕
上記第5の工程が終了すると、次に第6の工程において、上記メンブレンフィルタ上のレジオネラ菌にプローブを結合させる(ステップS6)。第5の工程を具体的に説明すると、まずレジオネラ菌用プローブ溶液の入ったシャーレのような内底面が平坦な容器に上記メンブレンフィルタを入れる。そして、インキュベータを使ってシャーレのような内底面が平坦な容器を46℃の温度下で、約2時間インキュベートさせる。これにより、レジオネラ菌に対するプローブの結合が促進され、時間の経過とともにレジオネラ菌とプローブとが結合する。なお、プローブとは、標的微生物であるレジオネラ菌の核酸(多くの場合においてリボソームRNA(ribosome Ribonucleic acid))に対して相補的なポリヌクレオチドに蛍光色素を共有結合したものである。
【0028】
〔第7の工程〕
上記第6の工程が終了すると、次に第7の工程において、プローブ溶液から取り出したメンブレンフィルタをウォッシングバッファに浸し、メンブレンフィルタ上の未反応のプローブを洗浄する(ステップS7)。
〔第8の工程〕
上記第7の工程が終了すると、次に第8の工程において、メンブレンフィルタを99.5%のエタノールに1分間入れることでメンブレンフィルタを脱水し、その後に常温の空気中で乾燥させる(ステップS8)。
〔第9の工程〕
上記第8の工程が終了すると、次に第9の工程において、0.05%寒天を加熱溶解後、40℃程度で溶解を保持した寒天溶液中にメンブレンフィルタを浸した後に、標本捕集面を下にしてスライドガラス上に気泡を含まないように付着させ、乾燥させる(ステップS9)。メンブレンフィルタを載せる基板はスライドガラスでも良いが、より平面度を増すためには平行平面基板など平面度の高い物を用いたほうがよい。また、蛍光染色の場合には基板は透明である必要は無く、シリコンウェハーなども利用可能である。
【0029】
〔第10の工程〕
上記第9の工程が終了すると、次に第10の工程において、スライドガラス上のメンブレンフィルタにベクターシールドを滴下し、その上に気泡がはいらないようカバーガラスを載せて、密着させる(ステップS10)。
【0030】
〔第11の工程〕
上記第10の工程が終了すると、次に第11の工程において、蛍光顕微鏡の対物レンズの焦点を蛍光印に基づいてオートフォーカスにより調整し、その後に蛍光顕微鏡でメンブレンフィルタ上のレジオネラ菌を検出する(ステップS11)。つまり、蛍光顕微鏡にスライドガラスを取り付け、対物レンズをカバーガラスに接するように配置する。そして、蛍光顕微鏡に波長495nmの青色の励起光を照射させた上で、対物レンズが蛍光印の真上に来るようにステージを移動させ、オートフォーカスにより対物レンズの焦点を蛍光印に合わせる。この際、蛍光印は、励起光により蛍光を発している。その後、蛍光印の高さとレジオネラ菌の高さの違いに基づいて対物レンズの焦点をレジオネラ菌に合うように調整する。そして、自動的にステージを移動させながら、メンブレンズフィルタのろ過面上の標本の撮影を実行させて、撮影した画像から蛍光を基にレジオネラ菌を検出する。
【0031】
上述のように、レジオネラ菌に焦点が合うように調整されているので、蛍光顕微鏡の視野が移動しても、オートフォーカスによる焦点の再調整がほとんど行われることがない。そして、蛍光顕微鏡によって画像を撮影したところ、通常の方法では画像全体にフォーカスの合う写真は10枚に1枚程度であったが、本実施形態に係る微生物検出方法を使うことで多数の画像において良好なフォーカスの画像が得られた。
【0032】
以上のように、本実施形態では、蛍光印をメンブレンフィルタに配置する。これにより、蛍光顕微鏡は、蛍光印を基準にオートフォーカスしておくことで、視野が移動したとしても蛍光染色された微生物に対して従来よりも早く焦点を合わせることができる。
【0033】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、例えば以下のような変形が考えられる。
(1)上記実施形態は、FISH法を用いたレジオネラ菌検出方法に本発明を適用したものであったが、本発明はこれに限定されない。
例えば、DAPI(4',6-Diamidine-2'-phenylindole dihydrochloride)染色法やアクリジンオレンジ染色法などのFISH法以外の蛍光染色法でレジオネラ菌を検出するレジオネラ菌検出方法に、本発明を適用するようにしてもよい。
【0034】
(2)上記実施形態では、メンブレンフィルタ上に4つの蛍光印を配置したが、本発明はこれに限定されない。
例えば、メンブレンフィルタ上に蛍光印を3つ以上であればいくつ配置してもよい。すなわち、本発明の蛍光印は3つ以上であればよい。
【0035】
(3)上記実施形態では、メンブレンフィルタのろ過面の外に蛍光印を配置したが、本発明はこれに限定されない。
例えば、ろ過面上に蛍光印を配置するようにしてもよい。
【0036】
(4)上記実施形態では、蛍光印を蛍光ビーズで構成したが、本発明はこれに限定されない。
例えば、蛍光インクで蛍光印を構成するようにしてもよい。すなわち、蛍光を発するものであれば、どのようなもので蛍光印を構成するようにしてもよい。
【0037】
(5)上記実施形態では、蛍光印を基準にオートフォーカスしておくことで、視野が移動したとしても蛍光染色された微生物に対して従来よりも早く焦点を合わせが、本発明はこれに限定されない。
例えば、蛍光印が3点以上存在する場合には、蛍光印の空間座標から標本の面に近似する標本近似面を求め、当該標本近似面に基づいて標本の水平位置に応じた垂直位置を算出し、垂直位置を前記水平位置における合焦点とするようにしてもよい。
【0038】
1…ろ過タワー、2…ろ過びん、10…ろ過装置

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ろ過によりフィルタ上に試料中の微生物を捕集し、蛍光染色された微生物をオートフォーカス機能を有する顕微鏡を用いて前記フィルタから検出する微生物検出方法であって、
蛍光を発する蛍光印を前記フィルタ上に配置する蛍光印配置工程を具備することを特徴とする微生物検出方法。
【請求項2】
前記フィルタのろ過に使用された面(ろ過面)の外に前記蛍光印を配置することを特徴とする請求項1に記載の微生物検出方法。
【請求項3】
前記ろ過面は円形であり、ろ過面の外周に沿って3つ以上の前記蛍光印を配置することを特徴とする請求項2に記載の微生物検出方法。
【請求項4】
前記蛍光印は、蛍光ビーズから構成されている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検出方法。
【請求項5】
蛍光印配置穴が開いた蛍光印配置板を前記フィルタに重ね、蛍光印配置穴の中に蛍光印を作成することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の微生物検出方法。
【請求項6】
ろ過により試料中の微生物を捕集するフィルタであって、
蛍光を発する蛍光印が配置されていることを特徴とするフィルタ。
【請求項7】
ろ過に使用される面(ろ過面)の外に前記蛍光印が配置されていることを特徴とする請求項6に記載のフィルタ。
【請求項8】
前記ろ過面は円形であり、ろ過面の外周に沿って3つ以上の前記蛍光印が配置されていることを特徴とする請求項7に記載のフィルタ。
【請求項9】
前記蛍光印は、蛍光ビーズから構成されていることを特徴とする請求項6〜8のいずれかに記載のフィルタ。
【請求項10】
中央にろ過用穴が開き、前記ろ過用穴の外周に沿って蛍光印配置穴が開いていることを特徴とする蛍光印配置板。


【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2011−133366(P2011−133366A)
【公開日】平成23年7月7日(2011.7.7)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−293409(P2009−293409)
【出願日】平成21年12月24日(2009.12.24)
【出願人】(000000099)株式会社IHI (5,014)
【Fターム(参考)】