捕集ユニット

【課題】小型化しても空気中の浮遊菌を効率的に捕集することができる捕集担体を用いた捕集ユニットを提供することを目的としている。
【解決手段】本発明の捕集ユニット８０は、中心に温水又はＡＴＰ試薬の供給用ノズルが挿入される貫通孔８２ｂ３を穿孔し、貫通孔８２ｂ３の外周に空気中の浮遊菌を捕集する捕集担体９０を充填する担体充填皿８２ｂと、貫通孔８２ｂ３に挿通させる突起を形成して担体充填皿８２ｂを載置する上蓋８２ａと、を備えた捕集担体カードリッジ８２と、捕集担体９０の表面を覆うと共に、捕集担体９０の表面に対向する複数のノズル孔８７を形成したインパクタノズルヘッド８６と、ノズル孔８７から捕集担体９０の表面に空気を導入するファン８４と、を備え、ノズル孔８７を通過する空気の風速が４０ｍ／ｓ〜５０ｍ／ｓであることを特徴としている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に空中に浮遊する生物細胞を捕集担体で捕集しＡＴＰ法で測定する発光測定装置に適用可能な捕集ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
各種臨床医学や食品工場、医薬品製造工場、および基礎研究の現場等といった無菌性や生物的清浄度が要求される環境では、空気中の微生物（空中浮遊菌）の数（生菌数）や落下菌、および付着菌等の計数が成される。空中浮遊菌の測定方法として、浮遊菌の捕集には、浮遊菌の自然落下や、一定量の空気を吸引することにより捕集を行う空中浮遊菌サンプラを利用することが一般的である。
【０００３】
これらの方法では、捕集した浮遊菌を普通寒天平板培地上に浮遊菌を捕集し、恒温器により２〜３日培養し、培養後に発生したコロニー数をもって生菌の数とする。しかしこのような方法では、生菌を培養するのに時間がかかるという問題が生ずることとなる。
これに対し、短時間に微生物数の計測を行うことを可能とする方法として、細胞内成分であるアデノシン３リン酸（ＡＴＰ：ＡｄｅｎｏｓｉｎｅＴｒｉＰｈｏｓｐｈａｔｅ）を生物発光法で測定することにより、微生物数を換算する方法が知られている。
【０００４】
生物発光法は、ルシフェリン−ルシフェラーゼ発光反応が用いられ、基質ルシフェリンと酵素ルシフェラーゼを含む発光試薬と、微生物の細胞から抽出したＡＴＰを含むサンプル溶液を混合し、反応させることにより生ずる光の発光量からＡＴＰ量を求め、生菌１当たりのＡＴＰ量に基づいて、生菌数を算出するというものである。特許文献１には、このような発光反応を利用して生菌の数を計測するためのキットが開示されている。
【０００５】
特許文献１に開示されているキットによる生菌数の計測方法は、計測時間の短縮として確かな効果を挙げることができる。しかし、極微量の生菌計測を対象とした場合には、発光量自体が微量となるため、残留ＡＴＰや計測対象外のＡＴＰの混入などの影響によるバックグラウンド発光の影響が大きくなり、良好な測定精度を得ることができないという問題があった。
【０００６】
これに対し特許文献２には、試薬を分注するためのノズルに付着した生菌や、残留ＡＴＰに由来するバックグラウンド発光を抑え、高精度で迅速な発光測定を行うことのできる発光測定装置が開示されている。
特許文献２に開示されているような発光測定装置であれば、極微量の生菌計測を対象とした発光計測であっても、高精度かつ迅速に行うことが可能となると考えられる。
前記浮遊菌の捕集に関し、空中に浮遊する微生物を捕集して検査する作業を容易に且つ短時間で行なうことができる捕集ユニットとして特許文献３が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−１５５５９７号公報
【特許文献２】特開２００８−２４９６２８号公報
【特許文献３】特開２００９−１３１１８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
捕集対象となる室内へ捕集ユニットを容易に持ち運びするため、ユニット全体の小型化が望まれている。しかしながら捕集ユニットは捕集担体に生菌を衝突させて担持させるため、捕集ユニットへ流入する空気の流速がある程度必要となる。可動部の小型化に伴い捕集ユニットへ流入する空気の流速が遅くなり、捕集時間が長期化してしまうというおそれがあった。
そこで本発明では、小型化しても空気中の浮遊菌を効率的に捕集することができる捕集担体を用いた捕集ユニット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】
【０００９】
上記目的を達成するため本発明の捕集ユニットは、中心に温水又はＡＴＰ試薬の供給用ノズルが挿入される貫通孔を穿孔し、前記貫通孔の外周に空気中の浮遊菌を捕集する捕集担体を充填する担体充填皿と、前記貫通孔に挿通させる突起を形成して前記担体充填皿を載置する上蓋と、を備えた捕集担体カードリッジと、前記捕集担体の表面を覆うと共に、前記捕集担体の表面に対向する複数のノズル孔を形成したインパクタノズルヘッドと、前記ノズル孔から前記捕集担体の表面に空気を導入するファンと、を備え、前記ノズル孔を通過する空気の風速が４０ｍ／ｓ〜５０ｍ／ｓであることを特徴としている。
【００１０】
この場合において、前記ノズル孔は、隣接するノズル孔同士が千鳥配置されているとよい。前記ノズル孔は、隣接するノズル孔同士の孔中心が前記インパクタノズルヘッドを平面視して正三角形の各頂点位置に配置しているとよい。
この場合において、前記ノズル孔は、孔径が０．６ｍｍであり、前記ノズル孔同士の孔ピッチが２．６ｍｍであり、前記インパクタノズルヘッドの下面と前記捕集担体の表面との距離が１．５ｍｍであるとよい。
【発明の効果】
【００１１】
上記構成による本発明の捕集ユニットによれば、ユニット全体の小型化を図った構成であっても、インパクタノズルヘッドのノズル孔を通過する空気を所定の風速に維持することができる。これにより浮遊菌の捕集性能を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】発光測定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】捕集ユニットの詳細構成を示すブロック図である。
【図３】捕集担体カートリッジの構成を示す分解図である。
【図４】捕集担体カートリッジにおける本体の詳細構成を示す図である。
【図５】捕集ユニットを構成するインパクタノズルヘッド及び捕集担体カートリッジの分解斜視図である。
【図６】インパクタノズルヘッドの平面図である。
【図７】図６のＡ部の部分拡大図である。
【図８】ノズル孔の説明図である。
【図９】計測ユニットの側面構成を示す概略図である。
【図１０】試薬分注ノズルの構成を示すブロック図である。
【図１１】Ｚ軸機構部と固定ブロックと試薬分注ノズルの関係を示す参考斜視図である。
【図１２】捕集担体カートリッジホルダの構成を示すブロック図である。
【図１３】試薬・担体容器搭載部の構成を示す上面図である。
【図１４】試薬分取・分注機構における各動作工程を説明するためのフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の捕集ユニットに係る実施の形態について、添付の図面を参照して詳細に説明する。
まず、図１を参照して、本発明の捕集ユニット８０を適用可能な発光測定装置１０の全体構成について説明する。本実施形態で説明する発光測定装置１０は、捕集ユニット８０と、計測ユニット１２とによって構成されている。
【００１４】
捕集ユニット８０は図２に示すように、捕集担体カートリッジ８２（図３参照）における担体充填皿８２ｂに充填された捕集担体９０に、空気中の生菌を捕集するための装置である。捕集ユニット８０は、捕集担体カートリッジ８２における担体充填皿８２ｂ、および上蓋８２ａ、送風ファン８４、インパクタノズルヘッド８６、および排気フィルタ８８を主な基本構成としている。
【００１５】
担体充填皿８２ｂを有する捕集担体カートリッジ８２は、空気中に浮遊する生菌を捕集するための役割を担う。本実施形態に係る捕集担体カートリッジ８２は図３に示すように、本体８２ｃと、担体充填皿８２ｂ、上蓋８２ａ、フィルタ８２ｄおよびフィルタ固定リング８２ｅとより成る。
【００１６】
本体８２ｃは、貯留部８２ｃ１とフィルタ配置部８２ｃ３、および連結孔８２ｃ２により構成される。貯留部８２ｃ１は、詳細を後述するように、溶融させた捕集担体９０を温水により希釈した溶液を貯留するための部位である。貯留部８２ｃ１の内面は、中央に設けられた連結孔８２ｃ２に向けて、すり鉢状の傾斜面８２ｃ４により構成され、濾過時には、貯留した溶液を連結孔８２ｃ２へ流し込むことが可能に形成されている。すり鉢状の貯留部８２ｃ１の上端側には、垂直に形成された第１壁部８２ｃ５が設けられ、第１壁部８２ｃ５の上端には、フランジ状の平坦部８２ｃ６を介してその外側縁部に、第２壁部８２ｃ７が設けられている。第２壁部８２ｃ７には、内壁にＬ字状の溝８２ｃ７ａ（図４（Ｂ）参照）が形成されており、詳細を後述する上蓋８２ａをバヨネット方式により連結可能な構成とされている。なお、図４において、図４（Ａ）は捕集担体カートリッジ本体の平面構成を示す図であり、図４（Ｂ）は、同本体の正面断面の構成を示す図である。
【００１７】
フィルタ配置部８２ｃ３は、連結孔８２ｃ２の周囲に設けられた凹溝部８２ｃ３ａと、凹溝部８２ｃ３ａの周囲に形成されたすり鉢部８２ｃ３ｂとより構成される。なお、すり鉢部８２ｃ３ｂの直径は上述した貯留部８２ｃ１の直径よりも小さく形成されている。すり鉢部８２ｃ３ｂの端部には、下方へ向けて形成された第３壁部８２ｃ８が形成されている。第３壁部８２ｃ８の内壁にも、上記第２壁部８２ｃ７と同様にＬ字状の溝８２ｃ８ａが形成され、詳細を後述するフィルタ固定リング８２ｅをバヨネット方式により連結可能とされている。
【００１８】
このような内部構造を有する捕集担体カートリッジ８２の本体８２ｃの外形は、貯留部８２ｃ１とフィルタ配置部８２ｃ３の内壁に沿って鼓状に形成された外壁と、第１壁部８２ｃ５に沿って設けられた第１外壁部、第２壁部８２ｃ７の外壁である第２外壁部と第１外壁部を繋ぐ平坦部８２ｃ６の外壁、および第３壁部８２ｃ８の外壁である第３外壁部より成る。また、貯留部８２ｃ１の外壁とフィルタ配置部８２ｃ３の外壁との間には、第３外壁部の形成範囲に沿って補強部８２ｃ９が形成されている。また、第１壁部８２ｃ５の外周上には、上述したカートリッジホルダに本体を固定するための突起部８２ｃ５ａが設けられている。この突起部８２ｃ５ａにより、詳細を後述する捕集担体カートリッジホルダ（以下、単にカートリッジホルダと称す）５６とバヨネット方式の連結が可能となる。
【００１９】
担体充填皿８２ｂは、底板８２ｂ１と、内部隔壁８２ｂ４、および外部隔壁８２ｂ２により構成される。底板８２ｂ１は、上述した本体８２ｃにおける第２壁部８２ｃ７の直径と同じ、あるいはその直径よりも若干小さい直径を有する平板であれば良く、中央に小径の貫通孔８２ｂ３を有する。内部隔壁８２ｂ４は、貫通孔８２ｂ３に沿って設けられた垂直壁である。また、外部隔壁８２ｂ２は、本体８２ｃの第１壁部８２ｃ５の直径よりも一回り小さい直径を持つ円として形成された垂直壁であり、内部隔壁８２ｂ４と同じ高さを有する。外部隔壁８２ｂ２の配置形態をこのような形態とすることにより、底板８２ｂ１の外縁部は外部隔壁８２ｂ２の外側へと突出したフランジのような形態となる。このため担体充填皿８２ｂは、内部隔壁８２ｂ４および外部隔壁８２ｂ２を貯留部８２ｃ１へ対向させた状態で本体８２ｃに配置すると、外部隔壁８２ｂ２が第１壁部８２ｃ５の内側へ嵌り込み、底板８２ｂ１の外縁が平坦部８２ｃ６に引っ掛かることで位置決めされることとなる（図１２（Ｂ）に、連結状態を示す）。また貫通孔８２ｂ３と連結孔８２ｃ２が直線状に配置されることとなり、貫通孔８２ｂ３内を通って温水供給ノズル４８又は試薬分注ノズル２４をフィルタ配置部８２ｃ３に配置したフィルタ８２ｄ上へ降下させることが可能となる。
【００２０】
上蓋８２ａは、ベース８２ａ１と枠部８２ａ２を有し、担体充填皿８２ｂを捕集ユニット８０にセットするための部材である。ベース８２ａ１は、担体充填皿８２ｂを配置するための載置台であり、担体充填皿８２ｂにおける底板８２ｂ１よりも若干大きく、本体の第２壁部８２ｃ７よりも若干小さい直径を持つ円形であり、中心に突起８２ａ３を有する。突起８２ａ３は円柱状を成し、その直径は担体充填皿８２ｂに設けられた貫通孔８２ｂ３の直径に合わせられている。このような構成とすることにより、貫通孔８２ｂ３に突起８２ａ３を挿通させた状態で担体充填皿８２ｂを配置することが可能となる。これにより、送風ファン８４を稼動させて捕集ユニット１０に概ね垂直に当たる気流によってベース８２ａ１上で担体充填皿８２ｂが位置ずれすることが無くなる。枠部８２ａ２は、ベース８２ａ１の外縁に設けられた壁部であり、担体充填皿８２ｂを配置する面と反対側に向けて立設されている。枠部８２ａ２の外周上には複数の凸部（不図示）が設けられており、上述した第２壁部８２ｃ７との間で、バヨネット方式の連結機構を成すこととなる。
【００２１】
フィルタ固定リング８２ｅは、本体８２ｃの凹溝部８２ｃ３ａに配置したフィルタ８２ｄを固定するための部材であり、凹溝部８２ｃ３ａとすり鉢部８２ｃ３ｂの形状、および第３壁部８２ｃ８の高さに合わせて形成された凸部８２ｅ１と、当該凸部８２ｅ１の下端外周に形成されるフランジ部８２ｅ２とより成る。フィルタ固定部８２ｅも、凸部８２ｅ１の外周に、第３壁部８２ｃ８に設けたＬ字状の溝８２ｃ８ａに合わせた凸部（不図示）を有し、フィルタ配置部８２ｃ３との間において、バヨネット方式の連結機構を成すこととなる。
【００２２】
捕集担体カートリッジ８２の担体充填皿８２ｂには、生菌を捕集するための捕集担体９０が備えられる。本実施形態に係る捕集担体９０は、捕集時（常温）においてはゲル状を成し、加熱することによって４０℃以下でゾル化するものが使用される。特に相転移温度が１５℃〜３７℃であり、２５℃で適度な強度のゲル状であると共に、３７℃のときに数分でゾル状に相転移するものが好ましい。この温度範囲で相転移させることによって、捕集した生菌を死滅させることなく、取り出すことができる。捕集担体９０は一例として、ゼラチン又はＮＡＧＡｍ／ＭＢＰＤＡを含むものが好ましい。このため、加熱された捕集担体９０は、ゾル状となって本体８２ｃの貯留部８２ｃ１に貯留されると共に、温水供給部４２より供給される希釈用温水により希釈されることとなる。
【００２３】
送風ファン８４は、捕集ユニット８０内に空気を吸引し、上述した担体充填皿８２ｂにおける捕集担体９０に、空気中の浮遊菌を衝突させる役割を担う。送風ファン８４自体の汚染による検出誤差を避けるため、送風ファン８４は、上述した担体充填皿８２ｂの配置位置よりも下流側（本実施形態に係る捕集ユニット８０では上部を吸引口とするため下部側）に配置することが望ましい。捕集ユニット８０では、送風ファン８４の送風量と稼動時間により、捕集対象とする空気の量を定めることができる。
【００２４】
インパクタノズルヘッド８６は、捕集ユニット８０の上部に配置され、担体充填皿８２ｂのカバー兼加速器としての役割を担う。担体充填皿８２ｂの捕集担体９０に生菌を衝突させて担持させるためには、捕集ユニット８０へ流入する空気の流速が、ある程度速い必要がある。しかし、速い流速を得るためには、可動部となる送風ファン８４を大きくしたり、ファン回転を高回転化させる必要が生じ、捕集ユニット８０の大型化などが懸念される。
【００２５】
図５は捕集ユニットを構成するインパクタノズルヘッド及び捕集担体カートリッジの分解斜視図である。図６はインパクタノズルヘッドの平面図である。図７は図６のＡ部の部分拡大図である。図８はノズル孔の説明図である。インパクタノズルヘッド８６には、複数の小径口のノズル孔８７が設けられ、送風ファン８４により吸入された空気が、当該ノズル孔８７を通過して捕集担体９０へ衝突させられることとなる。空気の流量を一定とした場合、通過流路の面積を狭めることにより、通過する流体の流速を上げることができる。このため、送風ファン８４の大型化や高回転化を行うこと無く、必要な流速を得ることができるようになる。
【００２６】
図６に示すようにインパクタノズルヘッド８６には複数のノズル孔８７を形成している。なおインパクタノズルヘッド８６の中心であって、上蓋８２ａの突起８２ａ３及び担体充填皿８２ｂの貫通孔８２ｂ３と対向する箇所にはノズル孔８７を穿孔していない。ノズル孔８７は、隣接する孔同士を互い違いに所定の間隔の２列配置となる千鳥状の配置にすることができる。一例として本実施形態のノズル孔８７は円形のインパクタノズルヘッド８６を平面視して、図７に示すように隣接するノズル孔同士の孔中心が正三角形の各頂点位置に配置している。このような構成によりノズル孔８７と対向する捕集担体９０に対して均一に空気を衝突させることができる。この他にもノズル孔８７は、ノズル孔同士の中心が直角二等辺三角形の各頂点位置に配置された千鳥配置に設定することもでき、捕集担体９０に対して均一に空気を衝突させるようにしている。
【００２７】
またノズル孔８７同士の孔ピッチは、正三角形の一辺（孔中心間の距離）が２．６ｍｍとなる長さに設定している。さらにノズル孔８７は孔径を０．６ｍｍに設定している。そしてインパクタノズルヘッド８６と捕集担体９０との離間距離を１．５ｍｍに設定している。このような構成によりノズル孔８７を通過する空気の風速を４０〜５０ｍ／ｓに設定できる。
【００２８】
排気フィルタ８８は、送風ファン８４の下流側（本実施形態に係る捕集ユニット８０では下側）に配置され、排気に含まれる塵埃を除去する役割を担う。排気フィルタ８８は一例として、ファン駆動モータの外周を覆う円筒形のＵＬＰＡ（ＵｌｔｒａＬｏｗＰｅｎｅｔｒａｔｉｏｎＡｉｒＦｉｌｔｅｒ）フィルタを用いることができる。
このような構成とすることにより、本実施形態に係る捕集ユニット８０は、ノズル孔の空気の風速を所定の速度に維持しつつ、ファンを大型化することなくユニット全体の小型軽量なものとすることができる。
【００２９】
計測ユニット１２は、試薬分注部１４、温水供給部４２、試薬・担体容器搭載部５４、バッファ供給部６４、濾過部７２、ＰＭＴ（ＰｈｏｔｏｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒＴｕｂｅ：光電子増倍管）部７８、および入力・制御部（以下、単に制御部と称す）１１を有する。このような各構成要素を外殻内に配置している。
【００３０】
試薬分注部１４は、３軸アクチュエータ１６、試薬分注ノズル２４、およびシリンジポンプ３２を基本として構成されている。３軸アクチュエータ１６は、詳細を後述する試薬分注ノズル２４を所望位置へ移動させるための手段である。このため、３軸アクチュエータ１６は図９に詳細を示すように、Ｙ軸機構部１８とＸ軸機構部２０、およびＺ軸機構部２２より構成されることとなる。Ｙ軸機構部１８は、装置上部に配置可能とすることより、スペース的な制限が少ない。このため、本実施形態における計測ユニット１２では、ステッピングモータ１８ａを駆動アクチュエータとし、リニアガイド１８ｂに取り付けた稼動部１８ｃを駆動ベルト１８ｄにより摺動させる構成としている。
【００３１】
これに対し、稼動部１８ｃに取り付けられるＸ軸機構部２０とＺ軸機構部２２は、スペース的な余裕を持たせることが難しい。このため、Ｘ軸機構部２０とＺ軸機構部２２には共に、コンパクトアクチュエータを採用した。コンパクトアクチュエータとは、中空ロータに、大口径スラスト軸系を組み込むことで、モータと突出軸を一体化させた小型アクチュエータである。動作原理としては、駆動系をステッピングモータとし、突出軸をボールネジとしている。このため、小型でありながら、高精度な位置決めを可能とする。
【００３２】
試薬分注ノズル２４は、発光計測に用いる各種試薬を所望量分取・分注する役割を担うノズルである。試薬分注ノズル２４は図１０、図１１に示すように、Ｚ軸機構部２２であるコンパクトアクチュエータに取り付けられたスライドガイド２６に備えられた固定ブロック２８により支持されている。このような支持形態を採ることにより、昇降動作の安定化を図ることができる。なお、図１０において、図１０（Ａ）は、３軸アクチュエータ１６の概略構成と試薬分注ノズル２４との関係を示す正面ブロック図であり、図１０（Ｂ）は、同図（Ａ）における上面構成を示すブロック図である。また、図１１は、Ｚ軸機構部２２と試薬分注ノズル２４との関係を示す参考斜視図である。
【００３３】
試薬分注ノズル２４の後端には、詳細を後述するシリンジポンプ３２に接続された分注動作用配管３０が接続されている。試薬分注ノズル２４は、この分注動作用配管３０を介してノズル内に負圧をかけることにより試薬を分取し、ノズル内に正圧をかけることにより、分取した試薬を分注する。なお、試薬分注ノズル２４は、ガラス製の管の他、樹脂製や金属性の管により構成しても良い。
【００３４】
シリンジポンプ３２は、上述した試薬分注ノズル２４による試薬の分取、分注を行うための作動流体（本実施形態では純水）の制御を行う役割を担う。シリンジポンプ３２は、シリンジ３４とプランジャ３６、およびアクチュエータ３８を基本として構成される。シリンジ３４は、作動流体である純水を貯留するタンクである。プランジャ３６は、シリンジ３４内に負圧または正圧をかけることにより、シリンジ３４内への純水の導入と純水の排出を行う役割を担う押し棒である。アクチュエータ３８は、プランジャ３６の押し込み、あるいは引抜きを行うための駆動手段である。アクチュエータ３８には、ステッピングモータとボールネジなどを用いることにより、高精度な位置制御が可能となる。
【００３５】
このような構成のシリンジポンプ３２におけるシリンジ３４の先端には、分注動作用配管３０の一端が接続されており、分注動作用配管３０の他端は、上述した試薬分注ノズル２４に接続されている。分注動作用配管３０をこのように接続することにより、プランジャ３６を引抜くことによりシリンジ３４内には純水が溜まり、試薬分注ノズル２４のノズル内に負圧が付与され、試薬分注ノズル２４内への試薬の注入（分取）が成されることとなる。逆に、プランジャ３６を押し込んだ場合には、シリンジ３４内から排出された純水が試薬分注ノズル２４へ移行されるため、試薬分注ノズル２４内の圧力が上がり、試薬分注ノズル２４内に溜められた試薬が吐出（分注）されることとなる。
【００３６】
分注動作用配管３０には、３方弁などの分配弁４０を介して、詳細を後述するバッファ供給部６４に接続されるバッファ供給配管７０が接続されている。このような構成とすることにより、分注動作用配管３０内に貯留された動作流体である純水を定期的に入れ替える事ができる。これにより、動作流体が汚染されることによる計測データの誤差を抑制することが可能となる。
【００３７】
温水供給部４２は、捕集担体９０を希釈するための温水を供給する役割を担う。温水供給部４２は、ペリスタルティックポンプ４４、ヒータ４６、および温水供給ノズル４８を基本として構成される。ペリスタルティックポンプ４４は、樹脂チューブとローラ、およびアクチュエータとを基本として構成される（いずれも不図示）。樹脂チューブは、送液用に用いられるチューブであり、搬送流体（本実施形態では純水）が流されることとなる。機構上、ローラにより押し潰されることとなるため、可撓性と耐久性を備えていることが望ましく、例えばシリコンチューブなどであれば良い。ローラは、樹脂チューブを押し潰しながら、自転と公転を繰り返すことで、押し潰し領域に閉じ込められた搬送流体をローラの公転方向へ押出す役割を担う。ローラにより押し潰された樹脂チューブには、元の形状に戻ろうとする力が働く。そして、搬送流体は非圧縮性流体であるため、複数のローラが連続的に公転することにより、搬送流体の押出しも連続的に行われることとなる。なおアクチュエータは、複数配置されたローラを回転させることのできるものであれば良い。
【００３８】
このような構成のペリスタルティックポンプ４４によれば、搬送流体（本実施形態では純水）と接触する箇所は、搬送流体が流れるチューブ内のみであるため、ポンプ自体が汚染されない。このため、無菌状態の維持と洗浄が容易となる。
【００３９】
ヒータ４６は、搬送流体である純水を加熱する役割を担う。ヒータ４６の構成については特に限定することは無いが、小型化を重視する場合には、カートリッジヒータやチューブヒータを採用することが望ましい。例えばカートリッジヒータを採用した場合には、ヒータ本体４６ａの外周に、金属性の配管（以下、単に金属配管４６ｂと称す）を巻回させ、当該巻回させた金属配管４６ｂの内部に搬送流体である純水を送通させるようにすれば良い。このような構成とすることにより、金属配管４６ｂ内部の純水は、熱伝達により加熱されることとなるからである。また、チューブヒータを採用した場合には、樹脂配管（チューブ）などの回りにラバーヒータを巻回させ、樹脂チューブ内を送通させる搬送流体である純水を加熱することとなる。このような構成では、樹脂チューブにシリコン樹脂などを採用することにより熱伝達率が良好となる。また、樹脂チューブ、ラバーヒータともに可撓性を有することとなるため、配管の自由度が高く、加熱領域を長く確保することが可能となる。このため、加熱後の温度低下の回避、すなわち温度の安定化を図ることができる。ヒータ４６の配置位置については特に限定することは無いが、加熱後の温度低下を防ぐためには、加熱後の送液距離を短くすることが望ましい。よって、本実施形態に係る計測ユニット１２では、上述したペリスタルティックポンプ４４と、詳細を後述する温水供給ノズル４８との間に配置している。
【００４０】
温水供給ノズル４８は、ペリスタルティックポンプ４４により送液され、ヒータ４６により加熱された温水（純水）を、詳細を後述する試薬・担体容器搭載部５４に配置された捕集担体カートリッジ８２の本体８２ｃに供給するための吐出ノズルである。構成としては、金属（ＳＵＳ）管などであれば良く、ガラス管や、樹脂管などであっても良い。温水供給ノズル４８における吐出口と反対側の端部には、ヒータ４６を介してペリスタルティックポンプ４４に接続された温水供給配管５０が接続されている。なお、ペリスタルティックポンプ４４における吸引側配管５２は、詳細を後述するバッファ供給部６４に接続されている。
このように構成された温水供給部４２によれば、ペリスタルティックポンプ４４を駆動させることにより、温水供給ノズル４８から連続的に温水を吐出させることが可能となる。
【００４１】
試薬・担体容器搭載部５４は、発光測定に用いる試薬や、捕集担体を配置するためのステージである。試薬・担体容器搭載部５４には、カートリッジホルダ５６や、試薬ラック５８、および発光計測チューブホルダ６０ａなどが配置される。カートリッジホルダ５６は、捕集担体カートリッジ８２における本体８２と担体充填皿８２ｂ、フィルタ８２ｄ、およびフィルタ固定リング８２ｅをセットするホルダである。カートリッジホルダ５６には、ヒータが内蔵され、セットした捕集担体カートリッジ８２を加熱可能な構成とされている。
【００４２】
本実施形態に係るカートリッジホルダは図１２に示すように、ホルダ本体５６ａと、断熱ケース５６ｂとより構成される。なお図１２において、図１２（Ａ）は、カートリッジホルダの断面構成を示す図であり、図１２（Ｂ）は、カートリッジホルダに捕集担体カートリッジの本体を組付けた状態を示す断面構成図である。
【００４３】
ホルダ本体５６ａは、詳細を後述する濾過部７２における吸引ヘッド７６が配置される開口部５６ａ２と、この開口部５６ａ２の外周に設けられるホルダ部とより成る。ホルダ部は、可動ブロック５６ａ４と固定ブロック５６ａ１とより成る。可動ブロック５６ａ４は、捕集担体カートリッジ８２における貯留部８２ｃ１の外壁に沿った傾斜面５６ａ４ａと、この傾斜面５６ａ４ａの下端上端に立設される垂直面５６ａ４ｂとから成る接触面を有する。
【００４４】
可動ブロック５６ａ４は、固定ブロック５６ａ１の内側に配置される保持機構である。固定ブロック５６ａ１の内壁面には、上述した捕集担体カートリッジ８２の本体８２ｃにおける突起部８２ｃ５ａが嵌め込まれる溝５６ａ３が形成されている。可動ブロック５６ａ４ｂは、ホルダ本体５６ａにセットされた本体８２ｃを支えると共に上方へ押し上げることで、ホルダ本体５６ａによる本体８２ｃの保持の安定化を図ることができる。
【００４５】
ホルダ本体５６ａは、アルミなど熱伝達効率の良い材質で形成されており、内部に挿入（埋設）されたカートリッジヒータ（ヒータ）５６ｃがホルダ本体５６ａ（と捕集担体カートリッジ８２の接触面）を介して捕集担体カートリッジ８２を加熱する。なお、ヒータ５６はホルダ本体５６ａにセットされた捕集担体カートリッジ８２を所定温度に加熱することができれば手段は問わず、例えば、ホルダ本体５６ａをリング状もしくはキャップ状に覆うようなラバーヒータなどでも良い。断熱ケース５６ｂは、発熱体であるホルダ本体５６ａが、直接外部に晒されることが無いように、ホルダ本体５６ａの外周面、および上面を覆うためのカバーである。断熱ケース５６ｂの構成部材については、特に限定するものでは無いが、熱伝導率の低い物質、例えば耐熱性を有する樹脂などであることが望ましい。このような構成とすることにより、（カートリッジ）ヒータ５６ｃは、熱伝達と熱伝導の作用により、ホルダ本体５６ａを介して捕集担体カートリッジ８２の本体８２ｃを加熱することができる。
【００４６】
試薬ラック５８には、発光測定に用いる試薬を充填した試薬カートリッジが配置される。試薬カートリッジは、図１３に示すように、複数に仕切られた各凹部（図１３（Ｂ）に示す例では９つ）に、それぞれ種類の異なる試薬や純水等が充填されたパッケージであり、凹部の上部開口部は、アルミシート（膜）などにより封止されている。このような構成とすることにより、アルミシートが剥がされて開封されるまでは、試薬が外部に晒されることが無く、ストックされている試薬が生菌等により汚染されることが無い。なお、図１３において、図１３（Ａ）は、試薬・担体容器搭載部５４の上面図であり、図１３（Ｂ）は、試薬カートリッジ６２の上面図である。
【００４７】
発光計測チューブホルダ６０ａには、発光計測チューブ６０が配置されている。発光計測チューブ６０は、捕集担体カートリッジ８２におけるフィルタ８２ｄに捕集された生菌から抽出したＡＴＰの発光反応を実施するためのマイクロチューブである。
【００４８】
バッファ供給部６４は、試薬分注ノズル制御用水タンク（以下、単に制御用水タンク６６と称す）と、温水供給用水タンク６８を有する。試薬分注ノズル２４を使用した後の工程には、遊離ＡＴＰを除去する工程を含まないため、シリンジポンプ３２と試薬分注ノズル２４を繋ぐ分注動作用配管３０に充填される制御用水タンク６６内の水（純水）は、温水供給用水タンク６８内の水（純水）よりも清浄度を高く保つ必要がある。このため、制御用水タンク６６は、温水供給用タンク６８に比べて、その容量を小さくし、貯留水の交換を適宜行うようにしている。なお、温水供給用水タンク６８内の水は、カートリッジホルダ５６にセットされた捕集担体カートリッジ８２の本体８２ｃにおける貯留部８２ｃ１に注がれるため、制御用水タンク６６に比べて多くの容量を必要とする。
【００４９】
このように設定された制御用水タンク６６は、バッファ供給配管７０により、分注動作用配管３０における分配弁４０に接続され、当該分配弁４０の切り替えにより、分注動作用配管３０への純水の供給を可能な構成としている。また、温水供給用水タンク６８は、上述したペリスタルティックポンプ４４の吸引側に接続され、ペリスタルティックポンプ４４の駆動により吸い上げられることとなる。
【００５０】
濾過部７２は、温水供給ノズル４８から吐出された温水により希釈された貯留部８２ｃ１内の捕集担体９０（捕集担体溶液）を除去する役割を担う。濾過部７２は、吸引ポンプ７４と吸引ヘッド７６を基本として構成される。吸引ポンプ７４は、詳細を後述する吸引ヘッド７６の内部に負圧を生じさせるためのポンプである。また吸引ヘッド７６は、先端開放型の筒状体である。吸引ヘッド７６の先端は、捕集担体カートリッジ８２におけるフィルタ固定リング８２ｅの下面平坦部に接触する。このため、吸引ヘッド７６の先端にはＯリング７６ａが配置され、吸引時におけるエアのリークを防止可能な構成とされている。
【００５１】
また、吸引ヘッド７６には、制御部１１からの制御信号により、所定の圧力でカートリッジホルダ５６に組み付けられた捕集担体カートリッジ８２の本体８２ｃの下端部、すなわちフィルタ固定リング８２ｅの下面に当該吸引ヘッド７６の先端を押し付ける働きを担うアクチュエータ（不図示）が備えられている。このような構成とすることにより、吸引時にはカートリッジホルダ５６に固定された本体８２ｃの下面側に所定の圧力を付与した状態が維持されることとなる。
【００５２】
このような基本構成を有する濾過部７２では、先端をカートリッジホルダ５６の下部に接続し、吸引ポンプ７４を稼動させることにより、温水により希釈された捕集担体を、フィルタ８２ｄを介して吸引除去することができる。
ＰＭＴ部７８は、発光計測チューブ６０内におけるＡＴＰの発光量を測定する役割を担う。本実施形態における計測ユニット１２では、ＰＭＴ部７８をヘッドオン型とし、上述した発光計測チューブ６０の下部に配置する構成とした。このような構成とすることにより、発光計測チューブ６０内で生じた光がＰＭＴ部７８の上部から入射され、その発光量が計測されることとなる。
【００５３】
なお、制御部１１は、発光計測装置に対する入力値に対して、上記各構成要素を制御することで、発光測定の自動化を図る要素である。
上記のような基本構成を有する捕集ユニット８０と、計測ユニット１２から成る発光測定装置１０では、まず、捕集ユニット８０を捕集場所に設置し作動させ、捕集場所における空中浮遊菌を吸入し、捕集ユニット８０に捕集する。（ステップ１００：図１４参照）。
【００５４】
捕集ユニット８０による捕集工程は、具体的には送風ファン８４を稼動させることにより捕集ユニット８０の外部の空気をインパクタノズルヘッド８６の上面に千鳥配置されたノズル孔８７から吸引し、さらに排気フィルタ８８と排気口を経由して捕集ユニット８０の外部に排出する。ノズル孔８７を通過する空気の流速は４０ｍ／ｓ〜５０ｍ／ｓであり、空気中の浮遊菌は図８に示すようにノズル孔８７を通じて捕集ユニット８０に概ね垂直に当たる気流によって運ばれ、慣性によりゲル状の捕集担体９０と衝突して捕集される。空気や菌より粒径の小さい微粒子は、捕集担体９０と衝突後、捕集担体９０の表面と平行な方向に向きを変えて、空隙、送風ファン８４、排気フィルタ８８へと運ばれる。菌より粒径の小さな微粒子は排気フィルタ８８に捕捉され、微粒子を含まない清浄な空気が排気フィルタ８８、排気口を介して捕集ユニット８０の外部に排気される。
【００５５】
次に、生菌を捕集した捕集担体カートリッジ８２における担体充填皿８２ｂを捕集ユニット８０から取り出し、本体８２ｃにセットした状態で、計測ユニット１２のカートリッジホルダ５６に組み付ける。カートリッジホルダ５６にセットされた本体８２ｃは、ヒータ５６ｃにより加熱される。加熱により、捕集担体はゾル化する。ゾル化した捕集担体９０は、本体８２ｃの貯留部８２ｃ１に貯留されると共に、担体補充皿８２ｂの貫通孔８２ｂ３内に挿入した温水供給ノズル４８から供給される温水により希釈される。そして、希釈された捕集担体９０（捕集担体溶液）は、フィルタ８２ｄを介して濾過部７２により吸引除去され、フィルタ８２ｄには、捕集担体９０に捕集された生菌および遊離ＡＴＰが残留することとなる。ここで、濾過部７２には、制御部１１から吸引ヘッド７６の図示しないアクチュエータに対して制御信号が出力される。制御信号を受けたアクチュエータは、吸引ヘッド７６を本体８２ｃ下部のフィルタ固定リング８２ｅへ所定の圧力で押付け、本体８２ｃとフィルタ固定リング８２ｅとの間に生ずる隙間を無くす。図示しないアクチュエータが、このような状態を維持している間に、制御部１１からは、吸引部の吸引部７４へ稼動信号が出力され、捕集担体溶液の吸引動作が成される（ステップ１１０：図１４参照）。
【００５６】
捕集担体９０を濾過した後、試薬分注部１４を稼動させて遊離ＡＴＰの除去と生菌からのＡＴＰ抽出、およびサンプルの分取を行う。まず、担体補充皿８２ｂの貫通孔８２ｂ３に挿入した試薬分注ノズル２４により試薬カートリッジ６２から試薬を分取し、捕集担体カートリッジ８２に分注し、遊離ＡＴＰを除去する。この作業により、遊離ＡＴＰに起因する発光反応による発光量の計測誤差の発生を防ぐことができる。次に、遊離ＡＴＰを除去した後の捕集担体カートリッジ８２におけるフィルタ８２ｄに対してＡＴＰ抽出試薬を分注し、生菌由来のＡＴＰを抽出する（ステップ１２０：図１４参照）。
【００５７】
生菌由来のＡＴＰを抽出した後、発光計測チューブ６０に対して発光試薬を分注する。その後、フィルタ８２ｄから、生菌由来のＡＴＰを分取し、発光試薬が分注された発光計測チューブ６０へ分注し、ＰＭＴ部７８により、発光強度の計測を行う（ステップ１３０：図１４参照）。
このような本実施形態の捕集ユニットによれば、ユニット全体の小型化を図った構成であっても、インパクタノズルヘッドのノズル孔を通過する空気を所定の風速に維持することができ、浮遊菌の捕集性能を高めることができる。
【符号の説明】
【００５８】
１０………発光測定装置、１１………入力・制御部（制御部）、１２………計測ユニット、１４………試薬分注部、１６………３軸アクチュエータ、１８………Ｙ軸機構部、２０………Ｘ軸機構部、２２………Ｚ軸機構部、２４………試薬分注ノズル、２６………スライドガイド、２８………固定ブロック、３０………分注動作用配管、３２………シリンジポンプ、３４………シリンジ、３６………プランジャ、３８………アクチュエータ、４０………分配弁、４２………温水供給部、４４………ペリスタルティックポンプ、４６………ヒータ、４８………温水供給ノズル、５０………温水供給配管、５２………吸引側配管、５４………試薬・担体容器搭載部、５６………捕集担体カートリッジホルダ（カートリッジホルダ）、５６ａ………ホルダ本体、５６ｂ………断熱ケース、５６ｃ………カートリッジヒータ（ヒータ）、５８………試薬ラック、６０………発光計測チューブ、６０ａ………発光計測チューブホルダ、６２………試薬カートリッジ、６４………バッファ供給部、６６………制御用水タンク、６８………温水供給用水タンク、７０………バッファ供給配管、７２………濾過部、７４………吸引ポンプ、７６………吸引ヘッド、７８………ＰＭＴ部、８０………捕集ユニット、８２………捕集担体カートリッジ、８２ａ………上蓋、８２ｂ………担体充填皿、８２ｃ………本体、８２ｄ………フィルタ、８２ｅ………フィルタ固定リング、８４………送風ファン、８６………インパクタノズルヘッド、８７………ノズル孔、８８………排気フィルタ、９０………捕集担体。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心に温水又はＡＴＰ試薬の供給用ノズルが挿入される貫通孔を穿孔し、前記貫通孔の外周に空気中の浮遊菌を捕集する捕集担体を充填する担体充填皿と、前記貫通孔に挿通させる突起を形成して前記担体充填皿を載置する上蓋と、を備えた捕集担体カードリッジと、
前記捕集担体の表面を覆うと共に、前記捕集担体の表面に対向する複数のノズル孔を形成したインパクタノズルヘッドと、
前記ノズル孔から前記捕集担体の表面に空気を導入するファンと、
を備え、
前記ノズル孔を通過する空気の風速が４０ｍ／ｓ〜５０ｍ／ｓであることを特徴とする捕集ユニット。
【請求項２】
前記ノズル孔は、隣接するノズル孔同士が千鳥配置されていることを特徴とする請求項１に記載の捕集ユニット。
【請求項３】
前記ノズル孔は、隣接するノズル孔同士の孔中心が前記インパクタノズルヘッドを平面視して正三角形の各頂点位置に配置したことを特徴とする請求項２に記載の捕集ユニット。
【請求項４】
前記ノズル孔は、孔径が０．６ｍｍであり、前記ノズル孔同士の孔ピッチが２．６ｍｍであり、前記インパクタノズルヘッドの下面と前記捕集担体の表面との距離が１．５ｍｍであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の捕集ユニット。

【図１】