微生物分離装置
微生物分離装置は、試料液容器（３２）内の試料液（４０）を第１流路（１２）に供給する試料液供給手段（３０）と、第１流路（１２）を通過する試料液（４０）中の単体の微生物を検出可能な微生物センサ（２２）と，微生物センサ（２２）の微生物の検出結果に基づいて第１流路（１２）への試料液（４０）の供給を停止させるともに検出した微生物を試料液（４０）とともに第１流路（１２）の終端側から排出させるコントローラ（２４）と、第１流路（１２）の終端側から排出される試料液（４０）の液滴（２８）を受ける受容器（５２）とを備えている。これにより、試料液中の微生物を能率よく、かつ生存させたままで１個づつ分離する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は微生物分離装置に係り、特に液中に分散して混入している微生物を１個ずつ分離する場合に好適な微生物分離装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
微生物は飲食物の製造や廃水処理など様々な分野で有効利用されている。微生物は例えば乳酸菌、大腸菌といったようにそれぞれの特徴によって分類されているが、これらの菌をさらに細かく分類することができる。微生物を有効利用する場合、同じグループに属している微生物でも、細かく分類するとそれぞれの能力が異なるため、利用目的に対して最も適した微生物を利用することが好ましい。このためには、それぞれのグループに属する微生物について、最も細かく分類された「株」の段階まで分類し、それぞれの「株」の能力を比較する必要がある。
【０００３】
微生物を一種類の「株」に分ける場合、一般に段階希釈法により手作業で分離作業を行っていた。また、微生物などの粒子を計測する装置として、特許文献１などに記載されている粒子解析装置が知られている。また、微生物を自動的に分離できる装置として、フローサイトメトリー装置が知られている。この装置は微生物を含む試料液に光を照射して、液中の微生物の種別を判別し、下流の分離機構によって目的の微生物を得る装置である（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−７４８１６号公報
【特許文献２】特開平９−１４５５９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記した段階希釈法は能率が悪く、手間と費用が係る割には微生物の分離効果が低い。また、特許文献１などに記載されている粒子解析装置は、粒子の形状や数を計測するだけであり、計測した微生物などの粒子を分離する機能は具備していない。また、特許文献２などに記載されているフローサイトメトリー装置では、直径が約１０μｍを下回る被測定物では検出が難しくなる。このため、蛍光を発する染料を用いて被測定物を染色し、発する蛍光を計測して被測定物を認識することが行われている。ところが、微生物は通常、直径が約１０μｍ以下のものが圧倒的に多い。微生物を染色するとその微生物は一般的に死滅するので、分離後にその微生物の能力を調べることができない。すなわち、従来のフローサイトメトリー装置では微生物を生存させたままで分離することが困難であるという問題点があった。
【０００６】
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を改善し、試料液中の微生物を能率よく、かつ生存させたままで1個づつ分離することができる微生物分離装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明に係る微生物分離装置は、微生物を含む試料液を収容した試料液容器と、前記試料液容器内の試料液を第１流路に供給する試料液供給手段と、前記第１流路を通過する前記試料液中の単体の微生物を検出可能な微生物センサと、前記微生物センサの微生物の検出結果に基づいて前記第１流路への試料液の供給を停止させるともに前記検出した微生物を試料液とともに前記第１流路の終端側から排出させる試料液分離手段と、前記第１流路の終端側から排出される試料液を受ける受容器とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
上記構成の微生物分離装置は、前記第１流路の終端側から排出される試料液が１個の微生物を含むように前記試料液分離手段が制御可能とされたことが好ましい。また、前記第１流路の終端を第２流路の中間に結合し、前記第２流路に前記第１流路の終端側から排出された試料液を搬送するための搬送液を流通可能にするとともに、前記受容器を第２流路の終端側に配置した構成にすることができる。
【０００９】
また、前記試料液供給手段にフィルタを設置したことが好ましい。さらに、前記受容器を複数個有し、前記第１流路又は第２流路の終端の試料液排出部と各受容器の位置関係が相対的に移動可能とされた構成にすることができる。又は、前記第２流路の下流側が複数の分岐管に分かれており、各分岐管の下流に前記受容器が配置された構成にすることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、微生物を能率よく高い確率で１個づつに分離できる。また、約１０μｍを下回る微生物であっても、微生物を生存させたままで１個づつ分離することができる。このため、分離した微生物の培養に成功すれば容易に当該微生物を単離することができ、当該微生物の能力を評価できるとともに各種産業用として効果的に利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は本発明に係る微生物分離装置の第１実施形態を示す概略構成図である。微生物分離装置は分離器１０と、この分離器１０に試料液を供給する試料液供給手段３０と、分離器１０の終端側に配置された受容器移動機構５０とによって構成される。図１において分離器１０は断面図として図示されており、分離器１０の中心には第１流路１２が設けられ、第１流路１２の始端には試料液供給手段３０から供給された試料液４０の流入口１４が形成されている。第１流路１２の終端は先細部１６とされ、この先細部１６の上流側と下流側に電極部１８，２０が取り付けられている。電極部１８，２０は微生物センサ２２に接続してあり、計測時には直流電流が流れる。微生物センサ２２の検出信号はコントローラ２４に送信される。分離器１０の側部には加振器２６が取り付けられ、加振器２６はコントローラ２４からの信号によって作動が制御される。なお、分離器１０はプラスチック又はガラス等の非導電性材料で形成されることが好ましく、電極部１８，２０は耐食性、非溶出性が要求されるので金、白金，炭素等のイオン化傾向の低い材料で形成されることが望ましい。
【００１２】
試料液供給手段３０は主に試料液容器３２と、この試料液容器３２と分離器１０とを結ぶ配管３６と、配管３６の途中に設けたポンプ３４とからなる。ポンプ３４はモータによって駆動され、コントローラ２４からの信号によってＯＮ−ＯＦＦが制御される。試料液容器３２には微生物を含む試料液４０が張り込まれている。ポンプ３４の吐出側の配管３６には電磁弁３８が取り付けられており、この電磁弁３８の開閉もコントローラ２４からの信号によって制御される。
【００１３】
受容器移動機構５０は複数の受容器５２をピッチＰで並べた受台５４を備えている。各受容器５２の上端は開口しており、第１流路１２の終端から滴下してくる試料液４０の液滴２８を受けることができる。受台５４は矢印Ａの方向に移動可能とされ、コントローラ２４からの信号によって１ピッチづつ移動可能とされる。
【００１４】
上記の構成において、ポンプ３４を駆動し、電磁弁３８を開放することによって、試料液容器３２内の試料液４０が配管３６を介して分離器１０の流入口１４に送り込まれ、第１流路１２が試料液４０で満たされる。この状態で第１流路１２内に取り付けた電極部１８と外部に取り付けた電極部２０に通電させると両極間の試料液４０の電気抵抗が微生物センサ２２によって計測される。試料液４０は微生物を含んでおり、この微生物が先細部１６を通過すると両極間の電気抵抗が変化する。したがって、微生物センサ２２では両極間の電気抵抗の変化を計測することによって、微生物が先細部１６を通過したことを検知することができる。本発明者の知見によれば、先細部１６の最狭断面寸法に対して、微生物の外形寸法が２％以上である時には、微生物の通過による両極間の電気抵抗が変化を明確に識別することができる。微生物の外形寸法は１〜５μｍが一般的であるから、先細部１６の最狭断面寸法を１０〜５０μｍ程度にすると微生物センサ２２による微生物の検知を確実に行うことができ、また、先細部１６の最狭断面部を微生物が円滑に通過することができる。
【００１５】
微生物センサ２２による微生物の検出信号は直ちにコントローラ２４に送信される。コントローラ２４は微生物の検出信号に基づいて、まず、ポンプ３４を停止させる。すると、第１流路１２内での試料液４０の流れが停止し、図１に図示したように、第１流路１２の終端に試料液４０の液滴２８がぶら下がった状態となり、通常はこの液滴２８の中に微生物が１個だけ存在する。この状態でコントローラ２４からの信号によって加振器２６を作動させる。すると、分離器１０が振動して、液滴２８が第１流路１２の終端から強制的に切り離される。切り離された液滴２８は直下位置に待機している受容器５２内に落下する。その結果、受容器５２内には微生物が１個だけ存在する試料液４０の液滴２８が収容されることになり、微生物を生存させたままで１個づつ分離することができる。
【００１６】
上記の操作によって微生物１個の分離が終了すると、コントローラ２４は加振器２６の作動を停止させるとともに、受台５４に駆動信号を送信し受台５４を矢印Ａの方向に１ピッチ移動させて、次の受容器５２を第１流路１２の終端に待機させる。次に、ポンプ３４を再駆動させる。すると、第１流路１２内に試料液４０が再び流れ出し、次の微生物が先細部１６を通過するまでは微生物が存在しない試料液４０を待機している受容器５２に排出する。以下、同様の操作を繰り返すことによって、微生物を１個ずつ確実に分離していく。
【００１７】
上述のとおり、本実施形態の微生物分離装置によれば、微生物を能率よく高い確率で１個づつに分離できる。また、微生物センサ２２は電極部１８，２０を用いて微生物を検出しており、従来のフローサイトメトリー装置のように微生物を染色することなく検出することができるので、微生物を生存させたままで分離することができる。
【００１８】
上記実施形態では液滴２８を第１流路１２の終端から強制的に切り離す手段として加振器２６を用いた。しかしながら、本発明に係る液滴分離手段は加振器２６に限定されない。例えば、液滴分離手段として加振器２６を用いずに閉止しているポンプ３４を瞬間的に駆動させてもよい。又は、液滴２８に気体を吹き付けて切り離すようにしてもよい。又は、第１流路１２に圧電素子を取り付けて第１流路１２を瞬間的に圧迫してもよい。
【００１９】
また、微生物センサ２２の微生物の検出結果に基づいて前記第１流路への試料液の供給を停止させる際にポンプ３４を停止させたが、ポンプ３４の停止に替えて電磁弁３８を閉止してもよい。さらに、液滴２８を第１流路１２の終端から強制的に切り離す際にも、ポンプ３４の駆動によって配管３６に背圧を作用させた状態で電磁弁３８を瞬間的に開閉させてもよい。
【００２０】
また、上記実施形態では微生物センサ２２として、試料液４０の電気抵抗を計測する方式のものを用いた。しかしながら、本発明に係る微生物センサはこれに限らず、第１流路１２を通過する微生物を光学的な手段又は誘導電流の変化として検出する方式のものを用いてもよい。
【００２１】
さらに、電気抵抗を計測する方式の場合において、直流電源ではなく交流電源を用いても良い。この場合のメリットとしては、通電時の気泡の発生が抑制されることにある。微小な流路では、発生する気泡が流路の大きさと比較して相対的に大きくなり易いために、気泡の抑制は重要である。気泡の発生は、計測精度の低下にも繋がるので、気泡の削減は計測精度の向上に繋がる。また、気泡の発生状態は印加する交流電源の周波数に依存する。周波数を上げると、気泡の発生が徐々に抑制され、１ＫＨｚを越えると気泡の発生はほとんど確認できない。また、印加する交流電源の周期は、発生シグナルのパルス幅（時間）よりも短くする必要がある。これは、交流電源の周期とシグナルのパルス幅が似ていると、シグナルを認識し難くなるためである。したがって、ローパスフィルター等を利用して電源の波とシグナルの波を分離する必要があるため、電源の周期はシグナルのパルス幅の１／１０以下であることが好ましく、さらに、微生物の通過時に発生するシグナルの検出精度を上げるためには１／５０以下であることが好ましい。また、交流電源の周期の下限は接続する増幅器や計測器のコストパフォーマンスから、１×１０−８秒以下であることが好ましい。
【００２２】
また、第１流路１２の終端から滴下する液滴２８を複数の受容器５２で順次、受ける手段として受容器移動機構５０を用いた。しかしながら、この構成に替えて、複数の受容器５２を固定位置に配し、第１流路１２の終端を順次、各容器の開口に合わせて移動させるようにしてもよい。要するに第１流路１２終端の試料液排出部と各受容器５２の位置関係が相対的に移動可能とされた関係にあればよい。
【００２３】
図２は本発明に係る微生物分離装置の第２実施形態を示す概略構成図である。この微生物分離装置は分離器１０ａと、この分離器１Ｏａに試料液を供給する試料液供給手段３０ａと、分離器１０ａの終端側に配置された受容器群５０ａと、搬送液供給手段６０と、洗浄液供給手段７１と、吸引手段７２とによって構成される。分離器１０ａには第１流路１２ａが設けられ、第１流路１２ａの始端には試料液供給系３０ａから供給された試料液の流入口１４ａが形成されている。第１流路１２ａの終端は先細部１６ａとされ、この先細部１６ａには微生物センサ２２ａが配置されている。微生物センサ２２ａの検出信号はコントローラ２４ａに送信される。また、分離器１０ａには第２流路１３が設けられており、第１流路１２ａの終端が第２流路１３の中間に結合している。第２流路１３の始端には搬送液供給手段６０から供給された搬送液７０および、洗浄液供給手段７１から供給された洗浄液８７の流入口１５が形成されている。この第２流路１３に搬送液７０を流すと、第１流路１２ａから第２流路１３内に吐出された微少量の試料液４０ａが搬送液７０の流れと混合し、混合液２９となる。第２流路１３の終端には混合液２９の流出口１７と、この流出口１７に接続されたノズル１９が設けられている。ノズル１９は移動自在とされる。
【００２４】
試料液供給手段３０ａは主に試料液容器３２ａと、この試料液容器３２ａと分離器１０ａとを結ぶ配管３６ａと、配管３６ａの途中に設けたポンプ３４ａとからなる。ポンプ３４ａの駆動はコントローラ２４ａからの信号によって制御される。試料液容器３２ａには微生物を含む試料液４０ａが張り込まれている。ポンプ３４ａの吐出側の配管３６ａには電磁弁３８ａとフィルタ３９とが取り付けられている。電磁弁３８ａの開閉はコントローラ２４ａからの信号によって制御される。フィルタ３９は分離目的である微生物よりも大きい微生物や異物を予め試料液４０ａから除去するために設けられる。このフィルタ３９によって第１流路１２ａの特に先細部１６ａでの閉塞トラブルを予防することができる。
【００２５】
なお、試料液容器３２ａに張り込む試料液４０ａは予め分離目的である微生物よりも大きい微生物や異物を別のフィルタでろ過しておくことが好ましい。このようにすれば、フィルタ３９で除去する対象物は試料液供給手段３０ａから新たに発生したものに限られることになり、フィルタ３９の負荷を大幅に低減できる。
【００２６】
搬送液供給手段６０は主に搬送液容器６２と、この搬送液容器６２と第２流路１３の流入口１５とを結ぶ配管６６と配管６６の途中に設けたポンプ６４とからなる。ポンプ６４の駆動はコントローラ２４ａからの信号によって制御される。搬送液容器６２には搬送液７０が張り込まれている。ポンプ６４の吐出側の配管６６には電磁弁６８が取り付けられている。電磁弁６８の開閉はコントローラ２４ａからの信号によって制御される。
【００２７】
吸引手段７２は主に廃液容器９４と、この廃液容器９４と第一流路１２ａの鉛直上部に設置された気体排出流路１１の流出口２７とを結ぶ配管９３と、配管９３の途中に設けた吸引ポンプ９２とからなる。吸引ポンプ９２の駆動はコントローラ２４ａからの信号によって制御される。廃液容器９４には気体の排出と同時に排出された廃液が入るようになっている。吸引ポンプ９２の吸引側の配管９３には電磁弁９１が取り付けられている。電磁弁９１の開閉はコントローラ２４ａからの信号によって制御される。
【００２８】
吸引手段７２は、第一流路に存在する気泡の除去に使用できる。初期状態の分離器１０ａは、気体で満たされているため、まず、第一流路１２ａを液体で満たす必要がある。第一流路１２ａに気体が存在すると、圧力の変化により圧縮、膨張が起こるために、試料液の正確な駆動制御が難しくなるためである。第一流路１２ａを液体で満たす手順としては、電磁弁３８ａ，９１を開け、ポンプ３４ａと必要に応じて吸引ポンプ９２を駆動する。すると直ちに、配管３６ａは試料液４０ａで満たされることとなる。
【００２９】
また、初期の液体充填時には配管３６ａ内に小さな気泡が残存する場合がある。さらに、計測時の通電により、電極部付近に気泡が発生することがある。この気泡を除去するためには、電磁弁３８ａを閉じ、電磁弁９１を開け、吸引ポンプ９２を駆動させて、第一流路１２ａ内を負圧にする。このとき流出口１７からは外気が入り始めるが、外気が先細部１６ａを通過する前に電磁弁３８ａを開放し、必要に応じてポンプ３４ａを駆動することで、効率よく第一流路１２ａ内の気泡を除去できるようになる。
【００３０】
洗浄液供給手段７１は主に搬送液容器８６と、この搬送液容器８６と第２流路１３の流入口１５とを結ぶ配管９０と、配管９０の途中に設けたポンプ８８とからなる。ポンプ８８の駆動はコントローラ２４ａからの信号によって制御される。搬送液容器８６には洗浄液８７が張り込まれている。ポンプ８８の吐出側の配管９０には電磁弁８９が取り付けられている。電磁弁８９の開閉はコントローラ２４ａからの信号によって制御される。
【００３１】
先細部１６ａには、計測している微生物が付着し、目詰まりを起こすことがある。このときの洗浄方法としては、まず、電磁弁８９を開けポンプ８８を駆動して洗浄液８７を第二流路１３に通す。次に、電磁弁９１を開け、吸引ポンプ９２を駆動することで、先細部１６ａを洗浄液８７が通過するので、さらに洗浄度が高くなる。
【００３２】
このとき、洗浄液８７としては微生物を溶解できる、ジクロロメタンやトリクロロ酢酸などの有機溶媒や、塩酸や硝酸などの強酸を用いることが好ましい。
【００３３】
第一流路１２ａに設置されている圧力センサ８５は、主にポンプ３４ａの停止時に使用される。直径５ｍｍ以下程度の微小な流路を用いた液体のハンドリングでは、直径５ｍｍ以上の太い配管を使用した場合と比較して、圧力変化などによって流路の体積が相対的に変化しやすい。したがって、ポンプ３４ａを停止した直後は、ポンプ３４ａと先細部１６ａの間の流路が膨らんでおり、正圧になっていることがある。したがって、ポンプ３４ａを停止しても、先細部１６ａからは、第二流路１３に向かって試料液４０ａが流れ出す場合がある。これを防ぐために、圧力センサ８５の計測値をコントローラ２４ａに伝送し、直ちに測定値が０になるようにポンプ３４ａを制御する。したがって、ここで言う圧力センサ８５は、流量センサに置き換えても目的は達成できる。また、使用する液体によって物性が異なるので、あらかじめそれらの物性を把握し、吸引ポンプ９２の適切な運転条件を決定しておけば圧力センサを省略することもできる。さらに、配管９３の断面を先細部１６ａの断面よりも大きくしておくことで、ポンプ３４ａの停止直後に電磁弁９５を開放するだけで、第一流路１２ａ内の高圧になっている多くの試料液は第二流路１３よりも配管９３に流れ込む事となる。
【００３４】
受容器群５０ａは複数の受容器５２ａと廃液容器５６及びこれらの容器を並べる受台５４ａからなる。各筆容器５２ａと廃液容器５６の上端は開口しており、ノズル１９から吐出される混合液２９を受けることができる。ノズル１９は前記したように移動自在であり、任意の受容器５２ａ又は廃液容器５６の直上位置に移動して混合液２９を目的の容器内に吐出することができる。
【００３５】
図６は本発明に係る分離器の第４実施形態を示す概略構成図である。図７は本発明に係る分離器の第５実施形態を示す概略構成図である。この微生物分離装置は、先細部１６ｂの鉛直上部に設置された気体排出流路１１ｂおよびに配管９３に接続する流出口２７と、試料液が流れる第一流路１２ｂおよび配管３６ａに接続する流入口１４ｂと、主に培地が流れる第二流路１３ｂおよび配管６６に接続する流入口１５ｂと、混合液が流出する流出口１７ｂと、第一流路１２ｂ内に設置された電極部１８ｂと、第二流路１３ｂ内に設置された電極部２０ｂと、電極部１８ｂを含む電極２１と電極部２０ｂを含む電極２３とで構成される。また、電極部１８ｂと電極部２０ｂは先細部１６ｂ先端の流路断面の中心を通る法線上に設置されている。
【００３６】
電極部１８ｂと先細部１６ｂと電極部２０ｂを結ぶ距離が最短となる部分が、計測時に流れる電流が多くなる部分である。このため、気泡などによって通電する最短距離が変化してしまうと計測時の抵抗が大きく変化することとなるのでＳ／Ｎ比が低下する。従って、この影響を受けにくくするためには、電極部は線ではなく面もしくはオリフィスを向いた剣山状で有ることが好ましい。さらには、より気泡の影響を受けにくくするために、電極は複数の電極部で構成される、例えば平面で多面体を形成することが好ましく、それぞれの面と先細部１６ｂまでの距離を近似させる設置方法が、より好ましい。さらに好ましくは、電極部を器のような形状とし、電極部上の全ての点から先細部１６ｂまでの距離を近似させることで、微生物の通過時に発生する信号を精度良く計測できるようになる。
【００３７】
また、電極部と先細部１６ｂまでの距離が長くなると、計測精度が落ちてくるため、好ましくは１０ｍｍ以下、さらに好ましくは５ｍｍ以下であることが望まれる。
【００３８】
さらに、板状の電極部の場合、流路形状が複雑になるので、洗浄度の向上が難しい。従って、二面ある電極部面のうちオリフィス側と反対側は、できる限り密閉し、液体と接しない構造にすることが望ましい。こうすることで、流路形状は簡素になり、洗浄の容易性が向上する。
【００３９】
また、第二流路１３ｂは、培地排出時に層流で流れると分離精度が向上する。従って、第二流路の断面の短辺が１０ｍｍ以下であることが望まれ、好ましくは、５ｍｍ以下さらに好ましくは１ｍｍ以下であれば、分離精度を向上できる。
【００４０】
吸引手段７２は主に廃液容器９４と、この廃液容器９４と第一流路１２ａのと、配管９３の途中に設けた吸引ポンプ９２とからなる。吸引ポンプ９２の駆動はコントローラ２４ａからの信号によって制御される。廃液容器９４には気体の排出と同時に排出された廃液が入るようになっている。吸引ポンプ９２の吸引側の配管９３には電磁弁９１が取り付けられている。電磁弁９１の開閉はコントローラ２４ａからの信号によって制御される。
【００４１】
図３は当該装置の動作手順を示すフローチャートである。先ず、電磁弁３８ａと電磁弁６８を開放しておく（Ｓ１ＯＯ）。次に、ポンプ３４ａとポンプ６４を稼動させて試料液容器３２ａ内の試料液４０ａと搬送液容器６２内の搬送液７０をそれぞれ吸引し、第１流路１２ａに試料液４０ａを、第２流路１３に搬送液７０を満たした状態で、ポンプ３４ａとポンプ６４を停止させておく（Ｓｌ１Ｏ）。次に、ノズル１９を目的の受容器５２ａの直上位置に移動させる（Ｓ１２０）。次に、ポンプ３４ａを稼動し第１流路１２ａ内の試料液４０ａを第２流路１３側に吐出させる（Ｓ１３０）。試料液４０ａは微生物を含んでおり、微生物センサ２２ａは微生物が先細部１６ａを通過したことを検知することができる（Ｓ１４０）。微生物センサ２２ａが微生物を検知しない間は、Ｓ１３０に戻ってポンプ３４ａによる試料液４０ａの吐出を継続する。微生物センサ２２ａが微生物を検知すると直ちにポンプ３４ａを停止する（Ｓ１５０）。次に、微生物センサ２２ａは微生物の通過が１回であるか、又は複数回であるかを検証する（Ｓ−１６０）
微生物の通過が１回であった時には、まず、ポンプ３４ａを瞬時的に駆動する（Ｓ１７０）。すると、第１流路１２ａ内の試料液４０ａが微少量で第２流路１３内に吐出する。この微少量の試料液４０ａには、微生物が１個だけ混入している確率が高い。しかしながら、Ｓ１７０の操作過程で余分の微生物が微少量の試料液４０ａ中に混入する可能性があるので、微生物センサ２２ａは微生物の通過が１回であるか、又は複数回であるかを再度、検証する（Ｓ１８Ｏ）。もし、微生物の通過が複数回であった時には、目的の受容器５２ａに収容される予定の混合液中には微生物が複数個、混入していることになる。そこで、このエラー情報が出力される（Ｓ１９０）。
【００４２】
次に、Ｓ１８０での検証結果に関係なく、ポンプ６４を一時的に駆動し、第２流路１３内の搬送液７０をノズル１９側に規定量だけ吐出させる（Ｓ２００）。その結果、第１流路１２ａから第２流路１３内に吐出された微少量の試料液４０ａが搬送液７０の流れと混合する。この混合液２９が流出口１７を介してノズル１９から放出され、目的の受容器５２ａに収容される。ポンプ６４を一時的に駆動する時間は、上記微少量の試料液４０ａが確実に目的の受容器５２ａ内に到達に足る必要最小限であることが好ましい。以上のＳ１２０〜Ｓ２００の操作によって１回の微生物分離操作が完了する。次いで、Ｓ１２０に戻り、同様の微生物分離操作を繰り返す。混合液２９をそれぞれ収容した複数の受容器５２ａの中には、前記Ｓ１９０でエラー情報が出力されたものが含まれている。したがって、エラー情報が出力された受容器５２ａの混合液２９は有用性が低いので通常は廃棄処分される。
【００４３】
前記Ｓ１６０での微生物センサ２２ａによる検証において、微生物の通過が複数回であった時には、ノズル１９を廃液容器５６の直上位置に移動させる（Ｓ２１０）。ポンプ６４を一時的に駆動し、第２流路１３内の搬送液７０をノズル１９側に規定量だけ吐出させる（Ｓ２２０）。このＳ２２０は前記したＳ２００と同様の操作であり、２個以上の微生物を含んだ不要の混合液２９が流出口１７を介してノズル１９から放出され、廃液容器５６に収容される。次に、ノズル１９が目的の受容器５２ａが存在する元位置に移動する（Ｓ２３０）。その後、直ちにＳ１３０に戻り、再び一連の分離操作が繰り返される。
【００４４】
なお、上記の動作手順において、Ｓ１３０，Ｓ１５０，Ｓ１７０，Ｓ２００，Ｓ２２０の操作では、ポンプ３４ａやポンプ６４の駆動、停止によって各液の吐出を制御するようにした。しかしながら、ポンプ３４ａやポンプ６４の駆動、停止に替えて、これらのポンプを常時駆動させて各流路に背圧を作用させた状態で電磁弁３８ａ又は電磁弁６８の開閉によって各液の吐出を制御するようにしてもよい。
【００４５】
また、上記第２実施形態では複数の受容器５２ａや廃液容器５６を固定位置に配し、ノズル１９を各容器の開口に合わせて移動させている。しかしながら、これとは逆に、前記第１実施形態と同様に受容器５２ａや廃液容器５６を移動機構によって任意に移動可能とし、固定位置のノズル１９に合わせて目的の移動を実行させるようにしてもよい。
【００４６】
図４は第２実施形態における第１流路１２ａと第２流路１３ａの結合部の詳細図であり、図４（１）は図２と同様の側面図、図４（２）は図４（１）のＡ−Ａ矢視図である。第１流路１２ａの先細部１６ａの第２流路１３ａに対する開口形状は長方形とされている。そして、この長方形は第２流路１３ａ内を流れる搬送液７０の進行方向の長さよりも、進行方向と垂直な方向の長さが長い。先細部１６ａの開口形状がこのような長方形であるため、図３に示したＳ−２００において、ポンプ６４を一時的に駆動し、第２流路１３内の搬送液７０をノズル１９側に規定量だけ吐出させた際に、第２流路１３内に押し出されていた試料液４０ａ中の微生物が先細部１６ａの開口から第１流路１２ａの側に逆流する可能性が低くなる。このため、当該微生物を搬送液７０によって確実にノズル１９に送り込むことができる。
【００４７】
図５は本発明に係る微生物分離装置の第３実施形態を示す概略構成図である。当該微生物分離装置は第２実施形態に示した分離器１０ａと同様の構成であり、第１流路１２ｂと第２流路１３ｂと流出口１７ｂとを備えた分離器１０ｂを有している。流出口１７ｂには混合液の排出配管８０が接続されている。排出配管８０は複数本の分岐管８２に分岐しており、各分岐管８２には切替弁８４が取り付けられている。また、各分岐管８２の下流側には受容器５２ｂが配されている。
【００４８】
この第３実施形態では、微生物を含む混合液が流出口１７ｂから排出配管８０に流れてくると、目的の受容器５２ｂに対応した分岐管８２の切替弁８４のみを開放し、その他の切替弁８４を閉止しておく。このようにして、微生物を１個づつ別個の受容器５２ｂに振り分けて収容することができる。この実施形態によれば、切替弁８４の開閉を制御するだけで微生物分離を実施できるので、第１又は第２実施形態に示した受容器又はノズルの移動機構を必要としない利点がある。
【００４９】
また，前記各実施形態では、１つの受容器に微生物を１個づつ収容する場合について説明した。しかしながら、本発明に係る微生物分離装置は種類の異なる微生物を、それぞれの種類別に分離する場合にも適用することができる。すなわち、試料液中に種類の異なる複数の微生物が存在している場合、一般に微生物は種類別にそめ大きさや形状が異なる。したがって、前記した微生物センサが微生物を種類毎に識別できる機能を備えている場合には、その識別結果に基づいて同一種の微生物を専用の受容器にまとめて複数個収容することができる。このような分離方法を採用すると、準備する受容器の数を大幅に節減できるという利点がある。さらに、目的とする微生物のみを専用の受容器に収容し、目的外の微生物はすべて廃液処分とすることができるので、合目的の微生物分離を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明に係る微生物分離装置を用いて分離した微生物を培養すれば容易に当該微生物を単離することができ、当該微生物の能力を評価できるとともに各種産業用として効果的に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明に係る微生物分離装置の第１実施形態を示す概略構成図である。
【図２】本発明に係る微生物分離装置の第２実施形態を示す概略構成図である。
【図３】第２実施形態の微生物分離装置の動作手順を示すフローチャートである。
【図４】第２実施形態における第１流路１２ａと第２流路１３ａの結合部の詳細図であり、図４（１）は図２と同様の側面図、図４（２）は図４（１）のＡ−Ａ矢視図である。
【図５】本発明に係る微生物分離装置の第３実施形態を示す概略構成図である。
【図６】本発明に係る微生物分離装置の第４実施形態を示す概略構成図である。
【図７】本発明に係る微生物分離装置の第５実施形態を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０，１０ａ，１０ｂ…分離器、１２，１２ａ，１２ｂ…第１流路、１３…第２流路、１４，１４ａ…流入口、１６，１６ａ…先細部、１８，２０…電極部、１９…ノズル、２２，２２ａ…微生物センサ、２４，２４ａ…コントローラ、２６…加振器、２８…液滴、３０，３０ａ…試料液供給手段、３２，３２ａ…試料液容器、３４，３４ａ…ポンプ、３８，３８ａ…電磁弁、４０，４０ａ…試料液、５０…受容器移動機構、５２，５２ａ，５２ｂ…受容器、５４，５４ａ…受台、５６…廃液容器、６０…搬送液供給手段、６２…搬送液容器、６４…ポンプ、６８…電磁弁、８０…排出配管、８２…分岐管、８４…切替弁。
【技術分野】
【０００１】
本発明は微生物分離装置に係り、特に液中に分散して混入している微生物を１個ずつ分離する場合に好適な微生物分離装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
微生物は飲食物の製造や廃水処理など様々な分野で有効利用されている。微生物は例えば乳酸菌、大腸菌といったようにそれぞれの特徴によって分類されているが、これらの菌をさらに細かく分類することができる。微生物を有効利用する場合、同じグループに属している微生物でも、細かく分類するとそれぞれの能力が異なるため、利用目的に対して最も適した微生物を利用することが好ましい。このためには、それぞれのグループに属する微生物について、最も細かく分類された「株」の段階まで分類し、それぞれの「株」の能力を比較する必要がある。
【０００３】
微生物を一種類の「株」に分ける場合、一般に段階希釈法により手作業で分離作業を行っていた。また、微生物などの粒子を計測する装置として、特許文献１などに記載されている粒子解析装置が知られている。また、微生物を自動的に分離できる装置として、フローサイトメトリー装置が知られている。この装置は微生物を含む試料液に光を照射して、液中の微生物の種別を判別し、下流の分離機構によって目的の微生物を得る装置である（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−７４８１６号公報
【特許文献２】特開平９−１４５５９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記した段階希釈法は能率が悪く、手間と費用が係る割には微生物の分離効果が低い。また、特許文献１などに記載されている粒子解析装置は、粒子の形状や数を計測するだけであり、計測した微生物などの粒子を分離する機能は具備していない。また、特許文献２などに記載されているフローサイトメトリー装置では、直径が約１０μｍを下回る被測定物では検出が難しくなる。このため、蛍光を発する染料を用いて被測定物を染色し、発する蛍光を計測して被測定物を認識することが行われている。ところが、微生物は通常、直径が約１０μｍ以下のものが圧倒的に多い。微生物を染色するとその微生物は一般的に死滅するので、分離後にその微生物の能力を調べることができない。すなわち、従来のフローサイトメトリー装置では微生物を生存させたままで分離することが困難であるという問題点があった。
【０００６】
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を改善し、試料液中の微生物を能率よく、かつ生存させたままで1個づつ分離することができる微生物分離装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明に係る微生物分離装置は、微生物を含む試料液を収容した試料液容器と、前記試料液容器内の試料液を第１流路に供給する試料液供給手段と、前記第１流路を通過する前記試料液中の単体の微生物を検出可能な微生物センサと、前記微生物センサの微生物の検出結果に基づいて前記第１流路への試料液の供給を停止させるともに前記検出した微生物を試料液とともに前記第１流路の終端側から排出させる試料液分離手段と、前記第１流路の終端側から排出される試料液を受ける受容器とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
上記構成の微生物分離装置は、前記第１流路の終端側から排出される試料液が１個の微生物を含むように前記試料液分離手段が制御可能とされたことが好ましい。また、前記第１流路の終端を第２流路の中間に結合し、前記第２流路に前記第１流路の終端側から排出された試料液を搬送するための搬送液を流通可能にするとともに、前記受容器を第２流路の終端側に配置した構成にすることができる。
【０００９】
また、前記試料液供給手段にフィルタを設置したことが好ましい。さらに、前記受容器を複数個有し、前記第１流路又は第２流路の終端の試料液排出部と各受容器の位置関係が相対的に移動可能とされた構成にすることができる。又は、前記第２流路の下流側が複数の分岐管に分かれており、各分岐管の下流に前記受容器が配置された構成にすることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、微生物を能率よく高い確率で１個づつに分離できる。また、約１０μｍを下回る微生物であっても、微生物を生存させたままで１個づつ分離することができる。このため、分離した微生物の培養に成功すれば容易に当該微生物を単離することができ、当該微生物の能力を評価できるとともに各種産業用として効果的に利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は本発明に係る微生物分離装置の第１実施形態を示す概略構成図である。微生物分離装置は分離器１０と、この分離器１０に試料液を供給する試料液供給手段３０と、分離器１０の終端側に配置された受容器移動機構５０とによって構成される。図１において分離器１０は断面図として図示されており、分離器１０の中心には第１流路１２が設けられ、第１流路１２の始端には試料液供給手段３０から供給された試料液４０の流入口１４が形成されている。第１流路１２の終端は先細部１６とされ、この先細部１６の上流側と下流側に電極部１８，２０が取り付けられている。電極部１８，２０は微生物センサ２２に接続してあり、計測時には直流電流が流れる。微生物センサ２２の検出信号はコントローラ２４に送信される。分離器１０の側部には加振器２６が取り付けられ、加振器２６はコントローラ２４からの信号によって作動が制御される。なお、分離器１０はプラスチック又はガラス等の非導電性材料で形成されることが好ましく、電極部１８，２０は耐食性、非溶出性が要求されるので金、白金，炭素等のイオン化傾向の低い材料で形成されることが望ましい。
【００１２】
試料液供給手段３０は主に試料液容器３２と、この試料液容器３２と分離器１０とを結ぶ配管３６と、配管３６の途中に設けたポンプ３４とからなる。ポンプ３４はモータによって駆動され、コントローラ２４からの信号によってＯＮ−ＯＦＦが制御される。試料液容器３２には微生物を含む試料液４０が張り込まれている。ポンプ３４の吐出側の配管３６には電磁弁３８が取り付けられており、この電磁弁３８の開閉もコントローラ２４からの信号によって制御される。
【００１３】
受容器移動機構５０は複数の受容器５２をピッチＰで並べた受台５４を備えている。各受容器５２の上端は開口しており、第１流路１２の終端から滴下してくる試料液４０の液滴２８を受けることができる。受台５４は矢印Ａの方向に移動可能とされ、コントローラ２４からの信号によって１ピッチづつ移動可能とされる。
【００１４】
上記の構成において、ポンプ３４を駆動し、電磁弁３８を開放することによって、試料液容器３２内の試料液４０が配管３６を介して分離器１０の流入口１４に送り込まれ、第１流路１２が試料液４０で満たされる。この状態で第１流路１２内に取り付けた電極部１８と外部に取り付けた電極部２０に通電させると両極間の試料液４０の電気抵抗が微生物センサ２２によって計測される。試料液４０は微生物を含んでおり、この微生物が先細部１６を通過すると両極間の電気抵抗が変化する。したがって、微生物センサ２２では両極間の電気抵抗の変化を計測することによって、微生物が先細部１６を通過したことを検知することができる。本発明者の知見によれば、先細部１６の最狭断面寸法に対して、微生物の外形寸法が２％以上である時には、微生物の通過による両極間の電気抵抗が変化を明確に識別することができる。微生物の外形寸法は１〜５μｍが一般的であるから、先細部１６の最狭断面寸法を１０〜５０μｍ程度にすると微生物センサ２２による微生物の検知を確実に行うことができ、また、先細部１６の最狭断面部を微生物が円滑に通過することができる。
【００１５】
微生物センサ２２による微生物の検出信号は直ちにコントローラ２４に送信される。コントローラ２４は微生物の検出信号に基づいて、まず、ポンプ３４を停止させる。すると、第１流路１２内での試料液４０の流れが停止し、図１に図示したように、第１流路１２の終端に試料液４０の液滴２８がぶら下がった状態となり、通常はこの液滴２８の中に微生物が１個だけ存在する。この状態でコントローラ２４からの信号によって加振器２６を作動させる。すると、分離器１０が振動して、液滴２８が第１流路１２の終端から強制的に切り離される。切り離された液滴２８は直下位置に待機している受容器５２内に落下する。その結果、受容器５２内には微生物が１個だけ存在する試料液４０の液滴２８が収容されることになり、微生物を生存させたままで１個づつ分離することができる。
【００１６】
上記の操作によって微生物１個の分離が終了すると、コントローラ２４は加振器２６の作動を停止させるとともに、受台５４に駆動信号を送信し受台５４を矢印Ａの方向に１ピッチ移動させて、次の受容器５２を第１流路１２の終端に待機させる。次に、ポンプ３４を再駆動させる。すると、第１流路１２内に試料液４０が再び流れ出し、次の微生物が先細部１６を通過するまでは微生物が存在しない試料液４０を待機している受容器５２に排出する。以下、同様の操作を繰り返すことによって、微生物を１個ずつ確実に分離していく。
【００１７】
上述のとおり、本実施形態の微生物分離装置によれば、微生物を能率よく高い確率で１個づつに分離できる。また、微生物センサ２２は電極部１８，２０を用いて微生物を検出しており、従来のフローサイトメトリー装置のように微生物を染色することなく検出することができるので、微生物を生存させたままで分離することができる。
【００１８】
上記実施形態では液滴２８を第１流路１２の終端から強制的に切り離す手段として加振器２６を用いた。しかしながら、本発明に係る液滴分離手段は加振器２６に限定されない。例えば、液滴分離手段として加振器２６を用いずに閉止しているポンプ３４を瞬間的に駆動させてもよい。又は、液滴２８に気体を吹き付けて切り離すようにしてもよい。又は、第１流路１２に圧電素子を取り付けて第１流路１２を瞬間的に圧迫してもよい。
【００１９】
また、微生物センサ２２の微生物の検出結果に基づいて前記第１流路への試料液の供給を停止させる際にポンプ３４を停止させたが、ポンプ３４の停止に替えて電磁弁３８を閉止してもよい。さらに、液滴２８を第１流路１２の終端から強制的に切り離す際にも、ポンプ３４の駆動によって配管３６に背圧を作用させた状態で電磁弁３８を瞬間的に開閉させてもよい。
【００２０】
また、上記実施形態では微生物センサ２２として、試料液４０の電気抵抗を計測する方式のものを用いた。しかしながら、本発明に係る微生物センサはこれに限らず、第１流路１２を通過する微生物を光学的な手段又は誘導電流の変化として検出する方式のものを用いてもよい。
【００２１】
さらに、電気抵抗を計測する方式の場合において、直流電源ではなく交流電源を用いても良い。この場合のメリットとしては、通電時の気泡の発生が抑制されることにある。微小な流路では、発生する気泡が流路の大きさと比較して相対的に大きくなり易いために、気泡の抑制は重要である。気泡の発生は、計測精度の低下にも繋がるので、気泡の削減は計測精度の向上に繋がる。また、気泡の発生状態は印加する交流電源の周波数に依存する。周波数を上げると、気泡の発生が徐々に抑制され、１ＫＨｚを越えると気泡の発生はほとんど確認できない。また、印加する交流電源の周期は、発生シグナルのパルス幅（時間）よりも短くする必要がある。これは、交流電源の周期とシグナルのパルス幅が似ていると、シグナルを認識し難くなるためである。したがって、ローパスフィルター等を利用して電源の波とシグナルの波を分離する必要があるため、電源の周期はシグナルのパルス幅の１／１０以下であることが好ましく、さらに、微生物の通過時に発生するシグナルの検出精度を上げるためには１／５０以下であることが好ましい。また、交流電源の周期の下限は接続する増幅器や計測器のコストパフォーマンスから、１×１０−８秒以下であることが好ましい。
【００２２】
また、第１流路１２の終端から滴下する液滴２８を複数の受容器５２で順次、受ける手段として受容器移動機構５０を用いた。しかしながら、この構成に替えて、複数の受容器５２を固定位置に配し、第１流路１２の終端を順次、各容器の開口に合わせて移動させるようにしてもよい。要するに第１流路１２終端の試料液排出部と各受容器５２の位置関係が相対的に移動可能とされた関係にあればよい。
【００２３】
図２は本発明に係る微生物分離装置の第２実施形態を示す概略構成図である。この微生物分離装置は分離器１０ａと、この分離器１Ｏａに試料液を供給する試料液供給手段３０ａと、分離器１０ａの終端側に配置された受容器群５０ａと、搬送液供給手段６０と、洗浄液供給手段７１と、吸引手段７２とによって構成される。分離器１０ａには第１流路１２ａが設けられ、第１流路１２ａの始端には試料液供給系３０ａから供給された試料液の流入口１４ａが形成されている。第１流路１２ａの終端は先細部１６ａとされ、この先細部１６ａには微生物センサ２２ａが配置されている。微生物センサ２２ａの検出信号はコントローラ２４ａに送信される。また、分離器１０ａには第２流路１３が設けられており、第１流路１２ａの終端が第２流路１３の中間に結合している。第２流路１３の始端には搬送液供給手段６０から供給された搬送液７０および、洗浄液供給手段７１から供給された洗浄液８７の流入口１５が形成されている。この第２流路１３に搬送液７０を流すと、第１流路１２ａから第２流路１３内に吐出された微少量の試料液４０ａが搬送液７０の流れと混合し、混合液２９となる。第２流路１３の終端には混合液２９の流出口１７と、この流出口１７に接続されたノズル１９が設けられている。ノズル１９は移動自在とされる。
【００２４】
試料液供給手段３０ａは主に試料液容器３２ａと、この試料液容器３２ａと分離器１０ａとを結ぶ配管３６ａと、配管３６ａの途中に設けたポンプ３４ａとからなる。ポンプ３４ａの駆動はコントローラ２４ａからの信号によって制御される。試料液容器３２ａには微生物を含む試料液４０ａが張り込まれている。ポンプ３４ａの吐出側の配管３６ａには電磁弁３８ａとフィルタ３９とが取り付けられている。電磁弁３８ａの開閉はコントローラ２４ａからの信号によって制御される。フィルタ３９は分離目的である微生物よりも大きい微生物や異物を予め試料液４０ａから除去するために設けられる。このフィルタ３９によって第１流路１２ａの特に先細部１６ａでの閉塞トラブルを予防することができる。
【００２５】
なお、試料液容器３２ａに張り込む試料液４０ａは予め分離目的である微生物よりも大きい微生物や異物を別のフィルタでろ過しておくことが好ましい。このようにすれば、フィルタ３９で除去する対象物は試料液供給手段３０ａから新たに発生したものに限られることになり、フィルタ３９の負荷を大幅に低減できる。
【００２６】
搬送液供給手段６０は主に搬送液容器６２と、この搬送液容器６２と第２流路１３の流入口１５とを結ぶ配管６６と配管６６の途中に設けたポンプ６４とからなる。ポンプ６４の駆動はコントローラ２４ａからの信号によって制御される。搬送液容器６２には搬送液７０が張り込まれている。ポンプ６４の吐出側の配管６６には電磁弁６８が取り付けられている。電磁弁６８の開閉はコントローラ２４ａからの信号によって制御される。
【００２７】
吸引手段７２は主に廃液容器９４と、この廃液容器９４と第一流路１２ａの鉛直上部に設置された気体排出流路１１の流出口２７とを結ぶ配管９３と、配管９３の途中に設けた吸引ポンプ９２とからなる。吸引ポンプ９２の駆動はコントローラ２４ａからの信号によって制御される。廃液容器９４には気体の排出と同時に排出された廃液が入るようになっている。吸引ポンプ９２の吸引側の配管９３には電磁弁９１が取り付けられている。電磁弁９１の開閉はコントローラ２４ａからの信号によって制御される。
【００２８】
吸引手段７２は、第一流路に存在する気泡の除去に使用できる。初期状態の分離器１０ａは、気体で満たされているため、まず、第一流路１２ａを液体で満たす必要がある。第一流路１２ａに気体が存在すると、圧力の変化により圧縮、膨張が起こるために、試料液の正確な駆動制御が難しくなるためである。第一流路１２ａを液体で満たす手順としては、電磁弁３８ａ，９１を開け、ポンプ３４ａと必要に応じて吸引ポンプ９２を駆動する。すると直ちに、配管３６ａは試料液４０ａで満たされることとなる。
【００２９】
また、初期の液体充填時には配管３６ａ内に小さな気泡が残存する場合がある。さらに、計測時の通電により、電極部付近に気泡が発生することがある。この気泡を除去するためには、電磁弁３８ａを閉じ、電磁弁９１を開け、吸引ポンプ９２を駆動させて、第一流路１２ａ内を負圧にする。このとき流出口１７からは外気が入り始めるが、外気が先細部１６ａを通過する前に電磁弁３８ａを開放し、必要に応じてポンプ３４ａを駆動することで、効率よく第一流路１２ａ内の気泡を除去できるようになる。
【００３０】
洗浄液供給手段７１は主に搬送液容器８６と、この搬送液容器８６と第２流路１３の流入口１５とを結ぶ配管９０と、配管９０の途中に設けたポンプ８８とからなる。ポンプ８８の駆動はコントローラ２４ａからの信号によって制御される。搬送液容器８６には洗浄液８７が張り込まれている。ポンプ８８の吐出側の配管９０には電磁弁８９が取り付けられている。電磁弁８９の開閉はコントローラ２４ａからの信号によって制御される。
【００３１】
先細部１６ａには、計測している微生物が付着し、目詰まりを起こすことがある。このときの洗浄方法としては、まず、電磁弁８９を開けポンプ８８を駆動して洗浄液８７を第二流路１３に通す。次に、電磁弁９１を開け、吸引ポンプ９２を駆動することで、先細部１６ａを洗浄液８７が通過するので、さらに洗浄度が高くなる。
【００３２】
このとき、洗浄液８７としては微生物を溶解できる、ジクロロメタンやトリクロロ酢酸などの有機溶媒や、塩酸や硝酸などの強酸を用いることが好ましい。
【００３３】
第一流路１２ａに設置されている圧力センサ８５は、主にポンプ３４ａの停止時に使用される。直径５ｍｍ以下程度の微小な流路を用いた液体のハンドリングでは、直径５ｍｍ以上の太い配管を使用した場合と比較して、圧力変化などによって流路の体積が相対的に変化しやすい。したがって、ポンプ３４ａを停止した直後は、ポンプ３４ａと先細部１６ａの間の流路が膨らんでおり、正圧になっていることがある。したがって、ポンプ３４ａを停止しても、先細部１６ａからは、第二流路１３に向かって試料液４０ａが流れ出す場合がある。これを防ぐために、圧力センサ８５の計測値をコントローラ２４ａに伝送し、直ちに測定値が０になるようにポンプ３４ａを制御する。したがって、ここで言う圧力センサ８５は、流量センサに置き換えても目的は達成できる。また、使用する液体によって物性が異なるので、あらかじめそれらの物性を把握し、吸引ポンプ９２の適切な運転条件を決定しておけば圧力センサを省略することもできる。さらに、配管９３の断面を先細部１６ａの断面よりも大きくしておくことで、ポンプ３４ａの停止直後に電磁弁９５を開放するだけで、第一流路１２ａ内の高圧になっている多くの試料液は第二流路１３よりも配管９３に流れ込む事となる。
【００３４】
受容器群５０ａは複数の受容器５２ａと廃液容器５６及びこれらの容器を並べる受台５４ａからなる。各筆容器５２ａと廃液容器５６の上端は開口しており、ノズル１９から吐出される混合液２９を受けることができる。ノズル１９は前記したように移動自在であり、任意の受容器５２ａ又は廃液容器５６の直上位置に移動して混合液２９を目的の容器内に吐出することができる。
【００３５】
図６は本発明に係る分離器の第４実施形態を示す概略構成図である。図７は本発明に係る分離器の第５実施形態を示す概略構成図である。この微生物分離装置は、先細部１６ｂの鉛直上部に設置された気体排出流路１１ｂおよびに配管９３に接続する流出口２７と、試料液が流れる第一流路１２ｂおよび配管３６ａに接続する流入口１４ｂと、主に培地が流れる第二流路１３ｂおよび配管６６に接続する流入口１５ｂと、混合液が流出する流出口１７ｂと、第一流路１２ｂ内に設置された電極部１８ｂと、第二流路１３ｂ内に設置された電極部２０ｂと、電極部１８ｂを含む電極２１と電極部２０ｂを含む電極２３とで構成される。また、電極部１８ｂと電極部２０ｂは先細部１６ｂ先端の流路断面の中心を通る法線上に設置されている。
【００３６】
電極部１８ｂと先細部１６ｂと電極部２０ｂを結ぶ距離が最短となる部分が、計測時に流れる電流が多くなる部分である。このため、気泡などによって通電する最短距離が変化してしまうと計測時の抵抗が大きく変化することとなるのでＳ／Ｎ比が低下する。従って、この影響を受けにくくするためには、電極部は線ではなく面もしくはオリフィスを向いた剣山状で有ることが好ましい。さらには、より気泡の影響を受けにくくするために、電極は複数の電極部で構成される、例えば平面で多面体を形成することが好ましく、それぞれの面と先細部１６ｂまでの距離を近似させる設置方法が、より好ましい。さらに好ましくは、電極部を器のような形状とし、電極部上の全ての点から先細部１６ｂまでの距離を近似させることで、微生物の通過時に発生する信号を精度良く計測できるようになる。
【００３７】
また、電極部と先細部１６ｂまでの距離が長くなると、計測精度が落ちてくるため、好ましくは１０ｍｍ以下、さらに好ましくは５ｍｍ以下であることが望まれる。
【００３８】
さらに、板状の電極部の場合、流路形状が複雑になるので、洗浄度の向上が難しい。従って、二面ある電極部面のうちオリフィス側と反対側は、できる限り密閉し、液体と接しない構造にすることが望ましい。こうすることで、流路形状は簡素になり、洗浄の容易性が向上する。
【００３９】
また、第二流路１３ｂは、培地排出時に層流で流れると分離精度が向上する。従って、第二流路の断面の短辺が１０ｍｍ以下であることが望まれ、好ましくは、５ｍｍ以下さらに好ましくは１ｍｍ以下であれば、分離精度を向上できる。
【００４０】
吸引手段７２は主に廃液容器９４と、この廃液容器９４と第一流路１２ａのと、配管９３の途中に設けた吸引ポンプ９２とからなる。吸引ポンプ９２の駆動はコントローラ２４ａからの信号によって制御される。廃液容器９４には気体の排出と同時に排出された廃液が入るようになっている。吸引ポンプ９２の吸引側の配管９３には電磁弁９１が取り付けられている。電磁弁９１の開閉はコントローラ２４ａからの信号によって制御される。
【００４１】
図３は当該装置の動作手順を示すフローチャートである。先ず、電磁弁３８ａと電磁弁６８を開放しておく（Ｓ１ＯＯ）。次に、ポンプ３４ａとポンプ６４を稼動させて試料液容器３２ａ内の試料液４０ａと搬送液容器６２内の搬送液７０をそれぞれ吸引し、第１流路１２ａに試料液４０ａを、第２流路１３に搬送液７０を満たした状態で、ポンプ３４ａとポンプ６４を停止させておく（Ｓｌ１Ｏ）。次に、ノズル１９を目的の受容器５２ａの直上位置に移動させる（Ｓ１２０）。次に、ポンプ３４ａを稼動し第１流路１２ａ内の試料液４０ａを第２流路１３側に吐出させる（Ｓ１３０）。試料液４０ａは微生物を含んでおり、微生物センサ２２ａは微生物が先細部１６ａを通過したことを検知することができる（Ｓ１４０）。微生物センサ２２ａが微生物を検知しない間は、Ｓ１３０に戻ってポンプ３４ａによる試料液４０ａの吐出を継続する。微生物センサ２２ａが微生物を検知すると直ちにポンプ３４ａを停止する（Ｓ１５０）。次に、微生物センサ２２ａは微生物の通過が１回であるか、又は複数回であるかを検証する（Ｓ−１６０）
微生物の通過が１回であった時には、まず、ポンプ３４ａを瞬時的に駆動する（Ｓ１７０）。すると、第１流路１２ａ内の試料液４０ａが微少量で第２流路１３内に吐出する。この微少量の試料液４０ａには、微生物が１個だけ混入している確率が高い。しかしながら、Ｓ１７０の操作過程で余分の微生物が微少量の試料液４０ａ中に混入する可能性があるので、微生物センサ２２ａは微生物の通過が１回であるか、又は複数回であるかを再度、検証する（Ｓ１８Ｏ）。もし、微生物の通過が複数回であった時には、目的の受容器５２ａに収容される予定の混合液中には微生物が複数個、混入していることになる。そこで、このエラー情報が出力される（Ｓ１９０）。
【００４２】
次に、Ｓ１８０での検証結果に関係なく、ポンプ６４を一時的に駆動し、第２流路１３内の搬送液７０をノズル１９側に規定量だけ吐出させる（Ｓ２００）。その結果、第１流路１２ａから第２流路１３内に吐出された微少量の試料液４０ａが搬送液７０の流れと混合する。この混合液２９が流出口１７を介してノズル１９から放出され、目的の受容器５２ａに収容される。ポンプ６４を一時的に駆動する時間は、上記微少量の試料液４０ａが確実に目的の受容器５２ａ内に到達に足る必要最小限であることが好ましい。以上のＳ１２０〜Ｓ２００の操作によって１回の微生物分離操作が完了する。次いで、Ｓ１２０に戻り、同様の微生物分離操作を繰り返す。混合液２９をそれぞれ収容した複数の受容器５２ａの中には、前記Ｓ１９０でエラー情報が出力されたものが含まれている。したがって、エラー情報が出力された受容器５２ａの混合液２９は有用性が低いので通常は廃棄処分される。
【００４３】
前記Ｓ１６０での微生物センサ２２ａによる検証において、微生物の通過が複数回であった時には、ノズル１９を廃液容器５６の直上位置に移動させる（Ｓ２１０）。ポンプ６４を一時的に駆動し、第２流路１３内の搬送液７０をノズル１９側に規定量だけ吐出させる（Ｓ２２０）。このＳ２２０は前記したＳ２００と同様の操作であり、２個以上の微生物を含んだ不要の混合液２９が流出口１７を介してノズル１９から放出され、廃液容器５６に収容される。次に、ノズル１９が目的の受容器５２ａが存在する元位置に移動する（Ｓ２３０）。その後、直ちにＳ１３０に戻り、再び一連の分離操作が繰り返される。
【００４４】
なお、上記の動作手順において、Ｓ１３０，Ｓ１５０，Ｓ１７０，Ｓ２００，Ｓ２２０の操作では、ポンプ３４ａやポンプ６４の駆動、停止によって各液の吐出を制御するようにした。しかしながら、ポンプ３４ａやポンプ６４の駆動、停止に替えて、これらのポンプを常時駆動させて各流路に背圧を作用させた状態で電磁弁３８ａ又は電磁弁６８の開閉によって各液の吐出を制御するようにしてもよい。
【００４５】
また、上記第２実施形態では複数の受容器５２ａや廃液容器５６を固定位置に配し、ノズル１９を各容器の開口に合わせて移動させている。しかしながら、これとは逆に、前記第１実施形態と同様に受容器５２ａや廃液容器５６を移動機構によって任意に移動可能とし、固定位置のノズル１９に合わせて目的の移動を実行させるようにしてもよい。
【００４６】
図４は第２実施形態における第１流路１２ａと第２流路１３ａの結合部の詳細図であり、図４（１）は図２と同様の側面図、図４（２）は図４（１）のＡ−Ａ矢視図である。第１流路１２ａの先細部１６ａの第２流路１３ａに対する開口形状は長方形とされている。そして、この長方形は第２流路１３ａ内を流れる搬送液７０の進行方向の長さよりも、進行方向と垂直な方向の長さが長い。先細部１６ａの開口形状がこのような長方形であるため、図３に示したＳ−２００において、ポンプ６４を一時的に駆動し、第２流路１３内の搬送液７０をノズル１９側に規定量だけ吐出させた際に、第２流路１３内に押し出されていた試料液４０ａ中の微生物が先細部１６ａの開口から第１流路１２ａの側に逆流する可能性が低くなる。このため、当該微生物を搬送液７０によって確実にノズル１９に送り込むことができる。
【００４７】
図５は本発明に係る微生物分離装置の第３実施形態を示す概略構成図である。当該微生物分離装置は第２実施形態に示した分離器１０ａと同様の構成であり、第１流路１２ｂと第２流路１３ｂと流出口１７ｂとを備えた分離器１０ｂを有している。流出口１７ｂには混合液の排出配管８０が接続されている。排出配管８０は複数本の分岐管８２に分岐しており、各分岐管８２には切替弁８４が取り付けられている。また、各分岐管８２の下流側には受容器５２ｂが配されている。
【００４８】
この第３実施形態では、微生物を含む混合液が流出口１７ｂから排出配管８０に流れてくると、目的の受容器５２ｂに対応した分岐管８２の切替弁８４のみを開放し、その他の切替弁８４を閉止しておく。このようにして、微生物を１個づつ別個の受容器５２ｂに振り分けて収容することができる。この実施形態によれば、切替弁８４の開閉を制御するだけで微生物分離を実施できるので、第１又は第２実施形態に示した受容器又はノズルの移動機構を必要としない利点がある。
【００４９】
また，前記各実施形態では、１つの受容器に微生物を１個づつ収容する場合について説明した。しかしながら、本発明に係る微生物分離装置は種類の異なる微生物を、それぞれの種類別に分離する場合にも適用することができる。すなわち、試料液中に種類の異なる複数の微生物が存在している場合、一般に微生物は種類別にそめ大きさや形状が異なる。したがって、前記した微生物センサが微生物を種類毎に識別できる機能を備えている場合には、その識別結果に基づいて同一種の微生物を専用の受容器にまとめて複数個収容することができる。このような分離方法を採用すると、準備する受容器の数を大幅に節減できるという利点がある。さらに、目的とする微生物のみを専用の受容器に収容し、目的外の微生物はすべて廃液処分とすることができるので、合目的の微生物分離を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明に係る微生物分離装置を用いて分離した微生物を培養すれば容易に当該微生物を単離することができ、当該微生物の能力を評価できるとともに各種産業用として効果的に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明に係る微生物分離装置の第１実施形態を示す概略構成図である。
【図２】本発明に係る微生物分離装置の第２実施形態を示す概略構成図である。
【図３】第２実施形態の微生物分離装置の動作手順を示すフローチャートである。
【図４】第２実施形態における第１流路１２ａと第２流路１３ａの結合部の詳細図であり、図４（１）は図２と同様の側面図、図４（２）は図４（１）のＡ−Ａ矢視図である。
【図５】本発明に係る微生物分離装置の第３実施形態を示す概略構成図である。
【図６】本発明に係る微生物分離装置の第４実施形態を示す概略構成図である。
【図７】本発明に係る微生物分離装置の第５実施形態を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０，１０ａ，１０ｂ…分離器、１２，１２ａ，１２ｂ…第１流路、１３…第２流路、１４，１４ａ…流入口、１６，１６ａ…先細部、１８，２０…電極部、１９…ノズル、２２，２２ａ…微生物センサ、２４，２４ａ…コントローラ、２６…加振器、２８…液滴、３０，３０ａ…試料液供給手段、３２，３２ａ…試料液容器、３４，３４ａ…ポンプ、３８，３８ａ…電磁弁、４０，４０ａ…試料液、５０…受容器移動機構、５２，５２ａ，５２ｂ…受容器、５４，５４ａ…受台、５６…廃液容器、６０…搬送液供給手段、６２…搬送液容器、６４…ポンプ、６８…電磁弁、８０…排出配管、８２…分岐管、８４…切替弁。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微生物を含む試料液を収容した試料液容器と、前記試料液容器内の試料液を第１流路に供給する試料液供給手段と、前記第１流路を通過する前記試料液中の単体の微生物を検出可能な微生物センサと、前記微生物センサの微生物の検出結果に基づいて前記第１流路への試料液の供給を停止させた後に前記検出した微生物を試料液とともに前記第１流路の終端側から排出させる試料液分離手段と、前記第１流路の終端側から排出される試料液を受ける受容器とを備えたことを特徴とする微生物分離装置。
【請求項２】
前記第１流路の終端側から排出される試料液が１個の微生物を含むように前記試料液分離手段が制御可能とされたことを特徴とする請求項１に記載の微生物分離装置。
【請求項３】
前記第１流路の終端を第２流路の中間に結合し、前記第２流路に前記第１流路の終端側から排出された試料液を搬送するための搬送液を流通可能にするとともに、前記受容器を第２流路の終端側に配置したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の微生物分離装置。
【請求項４】
前記試料液供給手段にフィルタを設置したことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の微生物分離装置。
【請求項５】
前記受容器を複数個有し、前記第１流路又は第２流路の終端の試料液排出部と各受容器の位置関係が相対的に移動可能とされたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の微生物分離装置。
【請求項６】
前記第２流路の下流側が複数の分岐管に分かれており、各分岐管の下流に前記受容器が配置されたことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の微生物分離装置。
【請求項７】
微生物を含む試料液を第１流路に注入する試料液供給手段と、余分な試料液や気泡を排出する第１排出口と、搬送液を第２流路に注入する搬送液供給手段と、微生物と共に搬送液が排出される第２排出口が存在し、第１流路と第２流路がオリフィスを通して接続されており、第１流路と第２流路のそれぞれに設置された１対の電極で微生物のオリフィスの通過を検知できることを特徴とする微生物分離装置。
【請求項８】
微生物センサを構成する第一流路に設けた電極と第二流路に設けた電極において、それぞれの電極がオリフィスの中心を通る法線上にあることを特徴とする請求項７に記載の微生物分離装置。
【請求項９】
微生物センサを構成する第一流路に設けた電極と第二流路にある電極のうち、少なくとも一方の電極が複数の面で構成されており、それぞれの面を通る法線がオリフィスを通るように設置された事を特徴とする請求項７に記載の微生物分離装置。
【請求項１０】
微生物センサを構成する第一流路に設けた電極と第二流路にある電極のうち、少なくとも一方の電極が、オリフィスの中心を中心とする球上に存在することを特徴とする請求項７に記載の微生物分離装置。
【請求項１１】
前記微生物分離装置において、第一流路に、圧力または流量を計測するセンサを備えることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の微生物分離装置。
【請求項１２】
前記微生物分離装置において、センサに印加する電源を交流にすることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の微生物分離装置。
【請求項１】
微生物を含む試料液を収容した試料液容器と、前記試料液容器内の試料液を第１流路に供給する試料液供給手段と、前記第１流路を通過する前記試料液中の単体の微生物を検出可能な微生物センサと、前記微生物センサの微生物の検出結果に基づいて前記第１流路への試料液の供給を停止させた後に前記検出した微生物を試料液とともに前記第１流路の終端側から排出させる試料液分離手段と、前記第１流路の終端側から排出される試料液を受ける受容器とを備えたことを特徴とする微生物分離装置。
【請求項２】
前記第１流路の終端側から排出される試料液が１個の微生物を含むように前記試料液分離手段が制御可能とされたことを特徴とする請求項１に記載の微生物分離装置。
【請求項３】
前記第１流路の終端を第２流路の中間に結合し、前記第２流路に前記第１流路の終端側から排出された試料液を搬送するための搬送液を流通可能にするとともに、前記受容器を第２流路の終端側に配置したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の微生物分離装置。
【請求項４】
前記試料液供給手段にフィルタを設置したことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の微生物分離装置。
【請求項５】
前記受容器を複数個有し、前記第１流路又は第２流路の終端の試料液排出部と各受容器の位置関係が相対的に移動可能とされたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の微生物分離装置。
【請求項６】
前記第２流路の下流側が複数の分岐管に分かれており、各分岐管の下流に前記受容器が配置されたことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の微生物分離装置。
【請求項７】
微生物を含む試料液を第１流路に注入する試料液供給手段と、余分な試料液や気泡を排出する第１排出口と、搬送液を第２流路に注入する搬送液供給手段と、微生物と共に搬送液が排出される第２排出口が存在し、第１流路と第２流路がオリフィスを通して接続されており、第１流路と第２流路のそれぞれに設置された１対の電極で微生物のオリフィスの通過を検知できることを特徴とする微生物分離装置。
【請求項８】
微生物センサを構成する第一流路に設けた電極と第二流路に設けた電極において、それぞれの電極がオリフィスの中心を通る法線上にあることを特徴とする請求項７に記載の微生物分離装置。
【請求項９】
微生物センサを構成する第一流路に設けた電極と第二流路にある電極のうち、少なくとも一方の電極が複数の面で構成されており、それぞれの面を通る法線がオリフィスを通るように設置された事を特徴とする請求項７に記載の微生物分離装置。
【請求項１０】
微生物センサを構成する第一流路に設けた電極と第二流路にある電極のうち、少なくとも一方の電極が、オリフィスの中心を中心とする球上に存在することを特徴とする請求項７に記載の微生物分離装置。
【請求項１１】
前記微生物分離装置において、第一流路に、圧力または流量を計測するセンサを備えることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の微生物分離装置。
【請求項１２】
前記微生物分離装置において、センサに印加する電源を交流にすることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の微生物分離装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０７１３８６
【国際公開日】平成１７年８月４日（２００５．８．４）
【発行日】平成１９年９月６日（２００７．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−５１７２５８（Ｐ２００５−５１７２５８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００５／０００６９０
【国際出願日】平成１７年１月２０日（２００５．１．２０）
【出願人】（０００００５４５２）株式会社日立プラントテクノロジー (1,767)
【Ｆターム（参考）】
【国際公開日】平成１７年８月４日（２００５．８．４）
【発行日】平成１９年９月６日（２００７．９．６）
【国際特許分類】
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００５／０００６９０
【国際出願日】平成１７年１月２０日（２００５．１．２０）
【出願人】（０００００５４５２）株式会社日立プラントテクノロジー (1,767)
【Ｆターム（参考）】
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