菌数測定装置、及び菌数測定方法
【課題】菌の回収率を高く維持しつつ、被測定液の前処理とＤＥＰＩＭ測定処理とを同一の容器内で効率よく行う菌数測定装置等を提供する。
【解決手段】被測定液１７に含まれる菌数を被測定液１７のインピーダンスの変化に基づいて測定する菌数測定装置１において、被測定液１７のイオン交換処理を行うイオン交換処理部１１と、被測定液１７の導電率の調整、及びインピーダンスの検出を行う測定処理部１２とを有し、イオン交換処理部１１、及び測定処理部１２が、着脱自在に配設された分離体１３により区画された少なくとも二つの領域を有する一のセル１０内に夫々の区画ごとに備えられる。分離体１３に隣接する位置には、イオン交換処理部１１と測定処理部１２との間で被測定液１７の移動を可能とし、イオン交換樹脂１５の移動を遮断する一又は複数の仕切体１４を備える。
【解決手段】被測定液１７に含まれる菌数を被測定液１７のインピーダンスの変化に基づいて測定する菌数測定装置１において、被測定液１７のイオン交換処理を行うイオン交換処理部１１と、被測定液１７の導電率の調整、及びインピーダンスの検出を行う測定処理部１２とを有し、イオン交換処理部１１、及び測定処理部１２が、着脱自在に配設された分離体１３により区画された少なくとも二つの領域を有する一のセル１０内に夫々の区画ごとに備えられる。分離体１３に隣接する位置には、イオン交換処理部１１と測定処理部１２との間で被測定液１７の移動を可能とし、イオン交換樹脂１５の移動を遮断する一又は複数の仕切体１４を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被測定液のインピーダンスの変化に基づいて当該被測定液に含まれる菌数を測定する菌数測定装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
被測定液に含まれる菌数を定量する技術として、誘電泳動とインピーダンス測定とを組み合わせたＤＥＰＩＭ（Ｄｉｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｔｉｃ Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｍｅｔｈｏｄ）が知られている。ＤＥＰＩＭは、例えば細菌の菌数を定量する場合、細菌懸濁液中の電極に所定周波数の交流電圧を印加して、電極ギャップ間に細菌を捕集し、このときの電極間のインピーダンスの変化を測定することで細菌数を定量するものである。
【０００３】
このＤＥＰＩＭに関連する技術として、特許文献１に示す技術が開示されている。特許文献１に示す技術は、検液のインピーダンス変化から菌数測定を行うときに該検液を予め調製するものであって、菌株を溶液に懸濁し、この懸濁液の導電率に応じてイオン化傾向が大きく菌より結合力が強い電解質を添加して一旦２５０μＳ／ｃｍ以上の導電率の懸濁液とし、この懸濁液を電解質に対するイオン選択性の高いイオン交換樹脂でイオン交換して導電率を１０μＳ／ｃｍ以下に下げ、処理後の懸濁液を検液にすることを主な特徴とするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２９１０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述したように特許文献１に示す菌数測定前処理装置は、部品数が多く構成が複雑になり装置が大型化してしまうと共に、それぞれを配管で接続するため接続関係が非常に複雑なものとなってしまうという課題を有する。また、構成が複雑であるため処理に時間要してしまうと共に、配管の洗浄等の処理が発生するため、作業が効率的ではないという課題を有する。さらに、前処理された懸濁液を回収し、回収された懸濁液をＤＥＰＩＭ測定する装置に改めてセットする必要があり、前処理と測定処理とがシームレスではなく、作業に手間が掛かってしまうという課題を有する。
【０００６】
そこで、菌の回収率を高くし、被測定液の前処理とＤＥＰＩＭ測定処理とを同一の容器内で効率よく行う菌数測定装置、及び菌数測定方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本願に開示する菌数測定装置は、被測定液に含まれる菌数を前記被測定液のインピーダンスの変化に基づいて測定する菌数測定装置において、前記被測定液のイオン交換処理を行うイオン交換処理部と、前記被測定液の導電率の調整、及び前記被測定液のインピーダンスの検出を行う測定処理部とを有し、前記イオン交換処理部、及び前記測定処理部が、着脱自在に配設された分離体により区画された少なくとも二つの領域を有する一の収納容器内に夫々の区画ごとに備えられることを特徴とするものである。
【０００８】
このように、本願に開示する菌数測定装置は、イオン交換処理部と測定処理部とが、着脱自在に配設された分離体により区画された二つの領域を有する一の収納容器内に、夫々の区画ごとに備えられるため、一の収納容器で導電率の調整、イオン交換処理、及び測定処理を行うことができ、処理の開始からＤＥＰＩＭ測定までバッチ方式により効率よく作業を行うことができるという効果を奏する。また、それぞれの処理部が一体となっていることで、構成が簡素化されて装置を小型化することができると共に、配管等による接続が不要となるため配管の洗浄等の手間を省いて効率よく作業を行うことができるという効果を奏する。
【０００９】
（２）本願に開示する菌数測定装置は、前記分離体が、前記イオン交換処理部と前記測定処理部との間で前記被測定液の移動を遮断することを特徴とするものである。
【００１０】
このように、本願に開示する菌数測定装置は、分離体がイオン交換処理部と測定処理部との間で被測定液の移動を遮断するため、導電率を調整する場合には、被測定液がイオン交換処理部に移動してイオン交換処理が行われることを防止することができ、正確に導電率を調整することができるという効果を奏する。また、ＤＥＰＩＭ測定時には、イオン交換処理部において過剰にイオン交換処理された被測定液が、測定処理部に流入することがないため、ＤＥＰＩＭ測定の精度を高く保つことができるという効果を奏する。
【００１１】
（３）本願に開示する菌数測定装置は、前記収納容器に固定され、前記イオン交換処理部と前記測定処理部との間で前記被測定液の移動を可能とし、前記イオン交換処理部内のイオン交換樹脂の移動を遮断する一又は複数の仕切体を備えることを特徴とするものである。
【００１２】
このように、本願に開示する菌数測定装置は、イオン交換処理部と測定処理部との間で被測定液の移動を可能とし、イオン交換処理部内のイオン交換樹脂の移動を遮断する一又は複数の仕切体を備えるため、イオン交換処理を行う場合には、被測定液をイオン交換処理部に移動させて収納容器全体を利用してイオン交換処理を行うことができると共に、イオン交換処理後は、イオン交換樹脂が測定処理部に移動しないため、測定処理部での処理をイオン交換樹脂がない状態で行うことができ、高い菌回収率でＤＥＰＩＭ測定を行うことができるという効果を奏する。
【００１３】
（４）本願に開示する菌数測定方法は、被測定液に含まれる菌数を前記被測定液のインピーダンスの変化に基づいて測定する菌数測定方法において、一の収納容器に投入された前記被測定液の導電率を測定する導電率測定工程と、前記導電率測定工程で測定された導電率に基づいて、当該導電率が所定の第一の値以上になるまで前記被測定液に電解質を添加する電解質添加工程と、前記導電率が所定の第一の値以上になった場合に前記電解質の添加を停止し、前記一の収納容器にイオン交換樹脂を投入するイオン交換樹脂投入工程と、前記イオン交換樹脂が投入された前記一の収納容器内の被測定液を攪拌し、当該被測定液の導電率が所定の第二の値以下になるまでイオン交換処理を行うイオン交換処理工程と、前記導電率が所定の第二の値以下になった場合に前記被測定液と前記イオン交換樹脂とを隔離するイオン交換樹脂隔離工程と、前記イオン交換樹脂が隔離された被測定液のインピーダンスの値を検出するインピーダンス検出工程とを含むことを特徴とするものである。
【００１４】
このように、本願に開示する菌数測定方法は、一の収納容器に投入された被測定液に電解質を添加して導電率が所定の第１の値以上になるまで調整し、調整後にイオン交換樹脂を投入してイオン交換処理を行い導電率を所定の第２の値以下まで調整し、イオン交換樹脂と被測定液とを隔離して被測定液のインピーダンスの変化を測定することで、処理の開始からＤＥＰＩＭ測定までバッチ方式により効率よく作業を行うことができるという効果を奏する。また、一の収納容器内で処理の開始からＤＥＰＩＭ測定まで完結するため、再現性がよく安定した結果を得ることができるという効果を奏する。
【００１５】
（５）本願に開示する菌数測定方法は、前記菌数測定装置を用いた菌数測定方法であって、前記測定処理部に投入された被測定液の導電率を測定する導電率測定工程と、前記導電率測定工程で測定された導電率に基づいて、当該導電率が所定の第一の値以上になるまで前記測定処理部に電解質を添加する電解質添加工程と、前記導電率が所定の第一の値以上になった場合に前記電解質の添加を停止し、前記分離体を取り外す分離体除去工程と、前記分離体除去工程の結果、前記測定処理部から前記イオン交換処理部に移動した前記被測定液を、イオン交換処理部内のイオン交換樹脂により、前記被測定液の導電率が所定の第二の値以下になるまでイオン交換処理を行うイオン交換処理工程と、前記導電率が所定の第二の値以下になった場合に前記分離体の取り付けを行う分離体取付工程と、前記分離体取付工程により区画された測定処理部で前記被測定液のインピーダンスの値を検出するインピーダンス検出工程とを含むことを特徴とするものである。
【００１６】
このように、本願に開示する菌数測定方法は、測定処理部に投入された被測定液に電解質を添加して導電率が所定の第１の値以上になるまで調整し、調整後に分離体を取り外して被測定液をイオン交換処理部に移動させ、イオン交換処理部内のイオン交換樹脂によりイオン交換処理を行い導電率を所定の第２の値以下まで調整し、再び分離体の取り付けを行いイオン交換樹脂と隔離された測定処理部で被測定液のインピーダンスの変化を測定することで、バッチ処理によりイオン交換処理と測定処理とを効率よく行うことができるという効果を奏する。また、分離体により処理工程に応じて被測定液の移動が制限されるため、不要な処理を排除して必要な処理のみを確実に効率よく行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１の実施形態に係る菌数測定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施形態に係る菌数測定装置のセル及び電極を示す図である。
【図３】第１の実施形態に係る菌数測定方法を示すフローチャートである。
【図４】第１の実施形態に係る菌数測定方法の各工程を示す図である。
【図５】第２の実施形態に係る菌数測定方法を示すフローチャートである。
【図６】カラム方式とバッチ方式の実験結果を示す図である。
【図７】イオン樹脂量と攪拌時間の測定結果を示す図である。
【図８】異なる仕切体ごとに測定した場合の実験結果を示す図である。
【図９】ＤＥＰＩＭ測定時の条件についての実験結果を示す図である。
【図１０】仕切体の位置についての実験結果を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を説明する。本発明は多くの異なる形態で実施可能である。従って、本実施形態の記載内容のみで本発明を解釈すべきではない。また、本実施形態の全体を通して同じ要素には同じ符号を付けている。
【００１９】
（本発明の第１の実施形態）
本実施形態に係る菌数測定装置、及び菌数測定方法について、図１ないし４を用いて説明する。図１は、本実施形態に係る菌数測定装置の構成を示すブロック図、図２は、本実施形態に係る菌数測定装置のセル及び電極を示す図、図３は、本実施形態に係る菌数測定方法を示すフローチャート、図４は、本実施形態に係る菌数測定方法の各工程を示す図である。
【００２０】
図１に示すように、菌数測定装置１は、被測定液を投入してイオン交換処理及び測定処理等を行うセル１０と、菌数測定装置１全体の動作を制御する制御部２０と、セル１０を分離して２つの領域に区画している分離体を移動する分離体移動部３０と、被測定液の導電率やインピーダンス等の電気的な測定を行うための電圧を印加する電圧印加部４０と、被測定液の導電率を調整するための電解質を添加する電解質添加部５０と、利用者が菌数測定装置１を操作するための操作部６０と、測定結果等をモニタリングするための表示部７０とを備える。
【００２１】
また、セル１０は、分離体により２つの領域に区画されており、一方の区画はイオン交換処理を行うためのイオン交換処理部１１であり、予めイオン交換樹脂が投入されている。他方の区画は導電率やインピーダンスの変化等の測定を行う測定処理部１２であり、電圧が印加される。セル１０の下部にはスターラーが配設されており、処理工程に応じてイオン交換処理部１１、及び／又は測定処理部１２内の被測定液を攪拌する。
【００２２】
測定処理部１２に投入された被測定液の導電率を測定するために、電圧印加部４０が測定処理部１２内に配設された電極に電圧を印加する。測定された導電率に基づいて適量の電解質が電解質添加部５０により添加される。被測定液に応じて、導電率が２５０μＳｃｍ-1ないし１０００μＳｃｍ-1以上になったら分離体移動部３０が分離体を取り外し、被測定液がイオン交換処理部１１に移動する。イオン交換処理部１１には予めイオン交換樹脂が投入されており、被測定液がイオン交換処理され、次第に導電率が低下する。導電率が２０μＳｃｍ-1以下（より好ましくは１０μＳｃｍ-1以下）になったら、分離体移動部３０が再び分離体をセル１０に取り付け、測定処理部１２内の被測定液とイオン交換処理部１１内のイオン交換樹脂との接触を遮断する。その状態で測定処理部１２内においてＤＥＰＩＭ測定が行われる。
【００２３】
図２にセル１０の構造を示す。図２（Ａ）がセル１０全体の構造を示す図であり、図２（Ｂ）が電極部の配線構造を示す図である。図２（Ａ）において、セル１０は分離体１３により２つの領域（イオン交換処理部１１と測定処理部１２）に区画されている。この分離体１３は、セル１０に容易に着脱可能になっており、取り付け時にはイオン交換処理部１１と測定処理部１２との間で被測定液１７の移動を遮断し、取り外し時にはイオン交換処理部１１と測定処理部１２との間で被測定液１７の移動を可能とする。イオン交換処理部１１には予めイオン交換樹脂１５が投入されており、測定処理部１２の側面部には電極部１６が配設されている。このイオン交換樹脂１５は、強酸性陽イオン交換樹脂と強塩基性陰イオン交換樹脂を混合したものが適しており、特にポーラス型のものが最適である。
【００２４】
電極部１６では、図２（Ｂ）に示すように、被測定液１７の導電率の測定が導電率測定部１０２で行われ、ＤＥＰＩＭ測定が細菌捕集部１０１で行われる。それぞれの配線はパッド１０３を介して外部と電気的に接続されており、導電率を測定する際にはパッド１０３ａとパッド１０３ｄとの間に電圧が印加され、ＤＥＰＩＭ測定の際にはパッド１０３ｂとパッド１０３ｃとの間に電圧が印加される。
【００２５】
導電率測定部１０２では、対向する一対の電極により導電率が算出される。細菌捕集部１０１は、櫛歯状の１対の電極が５μｍ程度のギャップを設けて嵌合して形成され、パッド１０３ｂとパッド１０３ｃとの間に所定の周波数で交流電圧が印加されると、ギャップに菌が捕集されＤＥＰＩＭ測定が行われる。
【００２６】
分離体１３がセル１０に取り付けられている場合において、その隣接する位置には一又は複数の仕切体１４がセル１０に固定されて配設されている。この仕切体１４は、多孔のメッシュ材（例えば、ナイロン材、ステンレス材、アクリル材等）で形成されており、イオン交換処理部１１と測定処理部１２との間で被測定液１７の移動を可能とするが、イオン交換樹脂１５の移動は遮断する。つまり、イオン交換処理の際に被測定液１７が攪拌されるが、被測定液１７はセル１０全体に拡散し、イオン交換樹脂１５はイオン交換処理部１１に留まるため、再び分離体１３をセル１０に取り付けることで、イオン交換樹脂１５が存在しない状態で測定処理部１２内でのＤＥＰＩＭ測定を行うことができる。
【００２７】
なお、多孔のメッシュ材は、被測定液１７の移動を可能とし、イオン交換樹脂１５の移動を遮断するため、イオン交換樹脂１５の直径以下の径（例えば、０．５ｍｍ程度）を有する孔が形成されていればよい。また、孔径の大きさや材料に応じて多重に積層（例えば、ステンレス網×３枚）してもよい。さらに、複数素材を組み合わせて積層（例えば、ステンレス網＋ナイロン材等）してもよい。
【００２８】
なお、分離体１３の取り付け、取り外しは、例えばソレノイド等を用いて行うことができる。具体的には、分離体移動部３０が、ソレノイド、アーム部、及びフック部からなり、分離体１３の上方には、被測定液１７により浸漬されない位置にフック用の穴を開けておき、制御部２０がソレノイドを制御することで、フック部の前後移動で分離体１３の穴にフックを引っ掛け、アーム部の上下移動で分離体１３の取り付け、取り外し等を行うようにしてもよい。
【００２９】
次に、本実施形態に係る菌数測定方法について、図３及び図４を用いて説明する。まず、被測定液１７を測定処理部１２に投入し（Ｓ３１）、被測定液１７の導電率を測定する（Ｓ３２）。このとき、分離体１３はセル１０に取り付けられた状態とし、被測定液１７は、測定処理部１２にのみ存在している状態となる（図４（Ａ）を参照）。なお、図４（Ａ）では、イオン交換処理部１１に予めイオン交換樹脂１５が投入されているが、この時点では必ずしも投入されていなくてもよい。
【００３０】
導電率を測定しながら電解質を添加し（Ｓ３３）、導電率が２５０μＳｃｍ-1以上であるかを判定する（Ｓ３４）。ここでの判定基準は、被測定液によって２５０μＳｃｍ-1ないし１０００μＳｃｍ-1となる。導電率が２５０μＳｃｍ-1以上でなければ、２５０μＳｃｍ-1以上になるまで繰り返して電解質を添加する（図４（Ｂ）を参照）。なお、電解質としては、イオン化傾向が強く、菌のゼータ電位による電気力よりもイオン交換樹脂との反応活性が高い物質が望ましく、例えば塩化ナトリウムがよい。また、図４（Ｂ）においても図４（Ａ）の場合と同様に、イオン交換処理部１１に予めイオン交換樹脂１５が投入されているが、この時点では必ずしも投入されていなくてもよい。
【００３１】
導電率が２５０μＳｃｍ-1以上になると、分離体１３をセル１０から取り外し（Ｓ３５）、イオン交換処理を行う（Ｓ３６）（図４（Ｃ）を参照）。図４（Ｃ）に示すように分離体１３を取り外すことで、被測定液１７がセル１０全体に拡散し、イオン交換処理が行われる。このとき、仕切体１４により被測定液１７はセル１０全体に拡散するが、イオン交換樹脂１５はイオン交換処理部１１に留まる。また、イオン交換処理が十分に行われるように、スターラーを用いて被測定液１７を攪拌する。
【００３２】
イオン交換処理が行われることにより、導電率が次第に低下し、その値が２０μＳｃｍ-1以下かどうかを判定する（Ｓ３７）。ここでは、判定基準が２０μＳｃｍ-1以下でもＤＥＰＩＭ測定に問題ないが、より好ましくは１０μＳｃｍ-1がよい。導電率が２０μＳｃｍ-1以下でない場合は、導電率が２０μＳｃｍ-1以下になるまで、イオン交換処理を継続する。導電率が２０μＳｃｍ-1以下になると、再び分離体１３をセル１０に取り付けて（Ｓ３８）、イオン交換処理が測定処理部１２内でこれ以上継続されない状態でＤＥＰＩＭ測定を行い（Ｓ３９）（図４（Ｄ）を参照）、処理を終了する。
【００３３】
このように、本発明の実施形態に係る菌数測定装置１は、イオン交換処理部１１と測定処理部１２とが、着脱自在に配設された分離体１３により区画された二つの領域を有する一のセル１０内に、夫々の区画ごとに備えられるため、一のセル１０でイオン交換処理と測定処理とを行うことができ、処理の開始からＤＥＰＩＭ測定までバッチ方式により効率よく作業を行うことができる。
【００３４】
また、それぞれの処理部がセル１０により一体となっていることで、構成が簡素化されて装置を小型化することができると共に、配管等による接続が不要となるため配管の洗浄等の手間を省いて効率よく作業を行うことができる。
【００３５】
さらに、分離体がイオン交換処理部１１と測定処理部１２との間で被測定液１７の移動を遮断するため、導電率を調整する場合には、被測定液１７がイオン交換処理部１１に移動してイオン交換処理が行われることを防止することができ、正確に導電率を調整することができる。また、ＤＥＰＩＭ測定時には、イオン交換処理部１１において過剰にイオン交換処理された被測定液１７が、測定処理部１２に流入することがないため、ＤＥＰＩＭ測定の精度を高く保つことができる。
【００３６】
さらにまた、セル１０に固定され、分離体１３がセル１０に取り付けられている場合に当該分離体１３に隣接し、イオン交換処理部１１と測定処理部１２との間で被測定液１７の移動を可能とし、イオン交換処理部１１内のイオン交換樹脂１５の移動を遮断する一又は複数の仕切体１４を備えるため、イオン交換処理を行う場合には、被測定液１７をイオン交換処理部１１に移動させてセル１０全体を利用してイオン交換処理を行うことができると共に、イオン交換処理後は、イオン交換樹脂１５が測定処理部１２に移動しないため、測定処理部１２での処理をイオン交換樹脂１５がない状態で行うことができ、高い菌回収率でＤＥＰＩＭ測定を行うことができる。
【００３７】
（本発明の第２の実施形態）
本実施形態に係る菌数測定方法について、図５を用いて説明する。本実施形態に係る菌数測定方法は、前記第１の実施形態の場合と同様に処理開始からＤＥＰＩＭ測定までをバッチ方式により行う菌数測定方法である。なお、本実施形態において前記第１の実施形態と重複する説明については省略する。
【００３８】
図５は、本実施形態に係る菌数測定方法を示すフローチャートである。まず、一の収納容器に被測定液１７を投入し（Ｓ５１）、導電率を測定する（Ｓ５２）。導電率を測定しながら電解質を添加し（Ｓ５３）、導電率が２５０μＳｃｍ-1以上であるかを判定する（Ｓ５４）。導電率が２５０μＳｃｍ-1以上でなければ、２５０μＳｃｍ-1以上になるまで繰り返して電解質を添加する。
【００３９】
導電率が２５０μＳｃｍ-1以上になると、イオン交換樹脂１５を収納容器に投入し（Ｓ５５）、イオン交換処理を行う（Ｓ５６）。ここでは、イオン交換処理が十分に行われるように被測定液１７を十分に攪拌する。イオン交換処理が行われることにより、導電率が次第に低下し、その値が２０μＳｃｍ-1以下かどうかを判定する（Ｓ５７）。導電率が２０μＳｃｍ-1以下でない場合は、導電率が２０μＳｃｍ-1以下になるまで、イオン交換処理を継続する。導電率が２０μＳｃｍ-1以下になると、イオン交換樹脂１５と被測定液１７とを隔離する（Ｓ５８）。
【００４０】
なお、イオン交換樹脂１５と被測定液１７との隔離の方法として、例えばイオン交換樹脂１５を予め多孔構造を有する網（孔径がイオン交換樹脂１５の直径未満）に入れた状態で被測定液１７に投入し、イオン交換処理が終わったら網ごと被測定液１７から除去するようにしてもよい。また、収納容器内の内側に予め多孔構造を有する網（孔径がイオン交換樹脂１５の直径未満）を配設しておき、イオン交換処理が終わったらイオン交換樹脂１５を網で包囲した状態で網ごと被測定液１７から除去するようにしてもよい。特に後者の場合、イオン交換樹脂１５が収納容器全体に広がり、イオン交換樹脂１５と被測定液１７との接触面積も多くすることができ、イオン交換処理を効率よく行うことができる。
イオン交換樹脂１５が被測定液１７から隔離されると、被測定液１７のＤＥＰＩＭ測定を行い（Ｓ５９）、処理を終了する。
【００４１】
このように、本実施形態に係る菌数測定方法によれば、処理の開始からＤＥＰＩＭ測定までバッチ方式により効率よく作業を行うことができる。また、一の収納容器内で処理の開始からＤＥＰＩＭ測定まで完結するため、再現性がよく安定した結果を得ることができる。
【実施例】
【００４２】
以下、上記実施の形態に係る菌数測定装置の実施例について説明する。
（１）カラム方式とバッチ方式との比較
カラム方式の実験装置を図６（Ａ）、バッチ方式の実験装置を図６（Ｂ）に示す。カラム方式は、サンプル液量が２０ｍｌ、初期導電率（電解質としてＮａＣｌを添付後）が１０００μＳｃｍ-1、イオン交換樹脂量が３．０ｇ、流速が２．４６ｍｌ・ｍｉｎ-1、空間速度（ＳＶ）が３２．３ｈ-1の条件で菌回収率、導電率の測定を行った。バッチ方式は、サンプル液量が１０ｍｌ、初期導電率（電解質としてＮａＣｌを添付後）が１０００μＳｃｍ-1、イオン交換樹脂量が０．５ｇ、攪拌時間が４ｍｉｎの条件で菌回収率、導電率の測定を行った。
【００４３】
カラム方式における測定結果を図６（Ｃ）、バッチ方式における測定結果を図６（Ｄ）に示す。図６（Ｃ）、（Ｄ）より、カラム式の場合は、菌回収率、導電率共に安定せず、菌回収率が４５％〜６０％であるのに対し、バッチ方式の場合は、菌回収率が高く（６５％〜８５％）、且つ導電率が低く（５μＳｃｍ-1〜２０μＳｃｍ-1）安定していることがわかる。また再現性も非常によいものとなっていることがわかる。
（２）イオン樹脂量と攪拌時間
セル１０：アクリル製（Ｄ３０ｍｍ×Ｗ６０ｍｍ×Ｈ５０ｍｍ）
仕切体１３：ナイロン網（０．１ｍｍメッシュ）
サンプル液量：５０ｍｌ
初期導電率（電解質としてＮａＣｌを添付後）：１０００μＳｃｍ-1
イオン交換樹脂量：２．０〜３．５ｇ
攪拌時間：４ｍｉｎ
この条件で菌回収率を測定した結果を図７（Ａ）に示す。図７（Ａ）より、イオン交換樹脂量とイオン交換処理後の導電率（１０μＳｃｍ-1以下まで下がるのが望ましいが、１０ないし２０μＳｃｍ-1でもよい）と菌回収率には相間関係があり、イオン交換樹脂量を増やすと導電率を下げることができるが、菌回収率も併せて低下してしまう。したがって、この条件においては３．０ｇのイオン交換樹脂を用いるのが最適であり、約６０％の菌回収率を達成することができる。
【００４４】
セル１０：アクリル製（Ｄ３０ｍｍ×Ｗ６０ｍｍ×Ｈ５０ｍｍ）
仕切体１３：ナイロン網（０．１ｍｍ孔）
サンプル液量：５０ｍｌ
初期導電率（電解質としてＮａＣｌを添付後）：１０００μＳｃｍ-1
イオン交換樹脂量：１．０〜２．５ｇ
攪拌時間：イオン交換処理後の導電率が３０μＳｃｍ-1以下になるまでの時間を測定
この条件で菌回収率を測定した結果を図７（Ｂ）に示す。図７（Ｂ）より、イオン交換樹脂量が増えると攪拌時間が短くなることがわかる。図７（Ａ）の結果と総合的に判断すると、イオン交換樹脂量を３．０ｇで４分の攪拌を行うのが最適な条件と言える。
（３）仕切体の種類
セル１０：アクリル製（Ｄ３０ｍｍ×Ｗ６０ｍｍ×Ｈ５０ｍｍ）
仕切体１３：ステンレス網（０．５ｍｍ孔）（図８（Ａ）を参照）×３
アクリル板（０．５ｍｍ孔）（図８（Ｂ）を参照）
サンプル液量：５０ｍｌ
初期導電率（電解質としてＮａＣｌを添付後）：１０００μＳｃｍ-1
イオン交換樹脂量：１．０ｇ
この条件で導電率の変化を測定した結果を図８（Ｃ）に示す。図８（Ｃ）より、アクリル板よりもステンレス網の方が、短時間で導電率が低下していることがわかる。したがって、仕切体１３としてステンレス網を用いるのが好ましい。また、ステンレス網は開孔率が高いが、３枚積層することでイオン交換処理部１１から測定処理部１２へのイオン交換樹脂の移動を確実に遮断することができ、効率よく且つ精度のよいＤＥＰＩＭ測定が可能となる。
（４）ＤＥＰＩＭ測定時の条件
図９は、イオン交換樹脂の存在下でサンプル液を攪拌した場合の攪拌時間と菌回収率との関係を示す図である。図７より、イオン交換樹脂の存在下でサンプル液を攪拌すると、攪拌時間に応じて次第に菌回収率が低下することがわかる。したがって、ＤＥＰＩＭ測定時には、被測定液中にイオン交換樹脂が存在しないように、イオン交換処理後に分離体１３をセル１０に取り付けてから測定を行うのが好ましい。
（５）仕切体の位置
セル１０：アクリル製（Ｄ３０ｍｍ×Ｗ６０ｍｍ×Ｈ５０ｍｍ）
仕切体１３：ステンレス網（０．５ｍｍ孔）（図８（Ａ）を参照）×３
サンプル液量：５０ｍｌ
初期導電率（電解質としてＮａＣｌを添付後）：１０００μＳｃｍ-1
イオン交換樹脂量：１．０ｇ
攪拌時間：６６０ｓｅｃ
仕切体１３の位置：イオン交換処理部１１におけるサンプル液量が２０ｍｌとなる位置（図１０（Ａ）を参照）
イオン交換処理部１１におけるサンプル液量が３０ｍｌとなる位置（図１０（Ｂ）を参照）
この条件で導電率の変化を測定した結果を図１０に示す。また、仕切体１３の各位置における菌回収率を表１に示す。
【００４５】
【表１】
【００４６】
図１０の結果、及び表１の結果より、仕切体１３の位置によって攪拌時間に影響がないことがわかる。また、菌回収率についても、若干の相違があるがいずれの位置でも高い回収率を維持できている。したがって、仕切体１３の位置は、少なくともイオン交換処理を行うことができる位置であり、測定処理部１２において導電率及びインピーダンス変化の検出ができる程度の位置に設定されればよい。
【００４７】
以上、上記各実験結果より、本発明に係る菌数測定装置、及び菌数測定方法は、適切な条件を設定することにより、処理の手間を最小限に抑えつつ構成を簡略化して、高い菌回収率を実現することができる。また、従来から行われているカラムを用いた処理の場合、被測定液がカラムを流れる状態（液体の均一性）により菌回収率が安定せず、その値も低い（平均して５０％弱程度）ものとなっていたのに対し、本願に係る菌数測定装置、及び菌数測定方法のようにバッチ方式で処理を行うことで、再現性がよく、菌回収率を安定的に高く（６０％から８０％程度）することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１ 菌数測定装置
１０ セル
１１ イオン交換処理部
１２ 測定処理部
１３ 分離体
１４ 仕切体
１５ イオン交換樹脂
１６ 電極部
１７ 被測定液
２０ 制御部
３０ 分離体移動部
４０ 電圧印加部
５０ 電解質添加部
６０ 操作部
７０ 表示部
１０１ 細菌捕集部
１０２ 導電率測定部
１０３ パッド
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被測定液のインピーダンスの変化に基づいて当該被測定液に含まれる菌数を測定する菌数測定装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
被測定液に含まれる菌数を定量する技術として、誘電泳動とインピーダンス測定とを組み合わせたＤＥＰＩＭ（Ｄｉｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｔｉｃ Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｍｅｔｈｏｄ）が知られている。ＤＥＰＩＭは、例えば細菌の菌数を定量する場合、細菌懸濁液中の電極に所定周波数の交流電圧を印加して、電極ギャップ間に細菌を捕集し、このときの電極間のインピーダンスの変化を測定することで細菌数を定量するものである。
【０００３】
このＤＥＰＩＭに関連する技術として、特許文献１に示す技術が開示されている。特許文献１に示す技術は、検液のインピーダンス変化から菌数測定を行うときに該検液を予め調製するものであって、菌株を溶液に懸濁し、この懸濁液の導電率に応じてイオン化傾向が大きく菌より結合力が強い電解質を添加して一旦２５０μＳ／ｃｍ以上の導電率の懸濁液とし、この懸濁液を電解質に対するイオン選択性の高いイオン交換樹脂でイオン交換して導電率を１０μＳ／ｃｍ以下に下げ、処理後の懸濁液を検液にすることを主な特徴とするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２９１０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述したように特許文献１に示す菌数測定前処理装置は、部品数が多く構成が複雑になり装置が大型化してしまうと共に、それぞれを配管で接続するため接続関係が非常に複雑なものとなってしまうという課題を有する。また、構成が複雑であるため処理に時間要してしまうと共に、配管の洗浄等の処理が発生するため、作業が効率的ではないという課題を有する。さらに、前処理された懸濁液を回収し、回収された懸濁液をＤＥＰＩＭ測定する装置に改めてセットする必要があり、前処理と測定処理とがシームレスではなく、作業に手間が掛かってしまうという課題を有する。
【０００６】
そこで、菌の回収率を高くし、被測定液の前処理とＤＥＰＩＭ測定処理とを同一の容器内で効率よく行う菌数測定装置、及び菌数測定方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本願に開示する菌数測定装置は、被測定液に含まれる菌数を前記被測定液のインピーダンスの変化に基づいて測定する菌数測定装置において、前記被測定液のイオン交換処理を行うイオン交換処理部と、前記被測定液の導電率の調整、及び前記被測定液のインピーダンスの検出を行う測定処理部とを有し、前記イオン交換処理部、及び前記測定処理部が、着脱自在に配設された分離体により区画された少なくとも二つの領域を有する一の収納容器内に夫々の区画ごとに備えられることを特徴とするものである。
【０００８】
このように、本願に開示する菌数測定装置は、イオン交換処理部と測定処理部とが、着脱自在に配設された分離体により区画された二つの領域を有する一の収納容器内に、夫々の区画ごとに備えられるため、一の収納容器で導電率の調整、イオン交換処理、及び測定処理を行うことができ、処理の開始からＤＥＰＩＭ測定までバッチ方式により効率よく作業を行うことができるという効果を奏する。また、それぞれの処理部が一体となっていることで、構成が簡素化されて装置を小型化することができると共に、配管等による接続が不要となるため配管の洗浄等の手間を省いて効率よく作業を行うことができるという効果を奏する。
【０００９】
（２）本願に開示する菌数測定装置は、前記分離体が、前記イオン交換処理部と前記測定処理部との間で前記被測定液の移動を遮断することを特徴とするものである。
【００１０】
このように、本願に開示する菌数測定装置は、分離体がイオン交換処理部と測定処理部との間で被測定液の移動を遮断するため、導電率を調整する場合には、被測定液がイオン交換処理部に移動してイオン交換処理が行われることを防止することができ、正確に導電率を調整することができるという効果を奏する。また、ＤＥＰＩＭ測定時には、イオン交換処理部において過剰にイオン交換処理された被測定液が、測定処理部に流入することがないため、ＤＥＰＩＭ測定の精度を高く保つことができるという効果を奏する。
【００１１】
（３）本願に開示する菌数測定装置は、前記収納容器に固定され、前記イオン交換処理部と前記測定処理部との間で前記被測定液の移動を可能とし、前記イオン交換処理部内のイオン交換樹脂の移動を遮断する一又は複数の仕切体を備えることを特徴とするものである。
【００１２】
このように、本願に開示する菌数測定装置は、イオン交換処理部と測定処理部との間で被測定液の移動を可能とし、イオン交換処理部内のイオン交換樹脂の移動を遮断する一又は複数の仕切体を備えるため、イオン交換処理を行う場合には、被測定液をイオン交換処理部に移動させて収納容器全体を利用してイオン交換処理を行うことができると共に、イオン交換処理後は、イオン交換樹脂が測定処理部に移動しないため、測定処理部での処理をイオン交換樹脂がない状態で行うことができ、高い菌回収率でＤＥＰＩＭ測定を行うことができるという効果を奏する。
【００１３】
（４）本願に開示する菌数測定方法は、被測定液に含まれる菌数を前記被測定液のインピーダンスの変化に基づいて測定する菌数測定方法において、一の収納容器に投入された前記被測定液の導電率を測定する導電率測定工程と、前記導電率測定工程で測定された導電率に基づいて、当該導電率が所定の第一の値以上になるまで前記被測定液に電解質を添加する電解質添加工程と、前記導電率が所定の第一の値以上になった場合に前記電解質の添加を停止し、前記一の収納容器にイオン交換樹脂を投入するイオン交換樹脂投入工程と、前記イオン交換樹脂が投入された前記一の収納容器内の被測定液を攪拌し、当該被測定液の導電率が所定の第二の値以下になるまでイオン交換処理を行うイオン交換処理工程と、前記導電率が所定の第二の値以下になった場合に前記被測定液と前記イオン交換樹脂とを隔離するイオン交換樹脂隔離工程と、前記イオン交換樹脂が隔離された被測定液のインピーダンスの値を検出するインピーダンス検出工程とを含むことを特徴とするものである。
【００１４】
このように、本願に開示する菌数測定方法は、一の収納容器に投入された被測定液に電解質を添加して導電率が所定の第１の値以上になるまで調整し、調整後にイオン交換樹脂を投入してイオン交換処理を行い導電率を所定の第２の値以下まで調整し、イオン交換樹脂と被測定液とを隔離して被測定液のインピーダンスの変化を測定することで、処理の開始からＤＥＰＩＭ測定までバッチ方式により効率よく作業を行うことができるという効果を奏する。また、一の収納容器内で処理の開始からＤＥＰＩＭ測定まで完結するため、再現性がよく安定した結果を得ることができるという効果を奏する。
【００１５】
（５）本願に開示する菌数測定方法は、前記菌数測定装置を用いた菌数測定方法であって、前記測定処理部に投入された被測定液の導電率を測定する導電率測定工程と、前記導電率測定工程で測定された導電率に基づいて、当該導電率が所定の第一の値以上になるまで前記測定処理部に電解質を添加する電解質添加工程と、前記導電率が所定の第一の値以上になった場合に前記電解質の添加を停止し、前記分離体を取り外す分離体除去工程と、前記分離体除去工程の結果、前記測定処理部から前記イオン交換処理部に移動した前記被測定液を、イオン交換処理部内のイオン交換樹脂により、前記被測定液の導電率が所定の第二の値以下になるまでイオン交換処理を行うイオン交換処理工程と、前記導電率が所定の第二の値以下になった場合に前記分離体の取り付けを行う分離体取付工程と、前記分離体取付工程により区画された測定処理部で前記被測定液のインピーダンスの値を検出するインピーダンス検出工程とを含むことを特徴とするものである。
【００１６】
このように、本願に開示する菌数測定方法は、測定処理部に投入された被測定液に電解質を添加して導電率が所定の第１の値以上になるまで調整し、調整後に分離体を取り外して被測定液をイオン交換処理部に移動させ、イオン交換処理部内のイオン交換樹脂によりイオン交換処理を行い導電率を所定の第２の値以下まで調整し、再び分離体の取り付けを行いイオン交換樹脂と隔離された測定処理部で被測定液のインピーダンスの変化を測定することで、バッチ処理によりイオン交換処理と測定処理とを効率よく行うことができるという効果を奏する。また、分離体により処理工程に応じて被測定液の移動が制限されるため、不要な処理を排除して必要な処理のみを確実に効率よく行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１の実施形態に係る菌数測定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施形態に係る菌数測定装置のセル及び電極を示す図である。
【図３】第１の実施形態に係る菌数測定方法を示すフローチャートである。
【図４】第１の実施形態に係る菌数測定方法の各工程を示す図である。
【図５】第２の実施形態に係る菌数測定方法を示すフローチャートである。
【図６】カラム方式とバッチ方式の実験結果を示す図である。
【図７】イオン樹脂量と攪拌時間の測定結果を示す図である。
【図８】異なる仕切体ごとに測定した場合の実験結果を示す図である。
【図９】ＤＥＰＩＭ測定時の条件についての実験結果を示す図である。
【図１０】仕切体の位置についての実験結果を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を説明する。本発明は多くの異なる形態で実施可能である。従って、本実施形態の記載内容のみで本発明を解釈すべきではない。また、本実施形態の全体を通して同じ要素には同じ符号を付けている。
【００１９】
（本発明の第１の実施形態）
本実施形態に係る菌数測定装置、及び菌数測定方法について、図１ないし４を用いて説明する。図１は、本実施形態に係る菌数測定装置の構成を示すブロック図、図２は、本実施形態に係る菌数測定装置のセル及び電極を示す図、図３は、本実施形態に係る菌数測定方法を示すフローチャート、図４は、本実施形態に係る菌数測定方法の各工程を示す図である。
【００２０】
図１に示すように、菌数測定装置１は、被測定液を投入してイオン交換処理及び測定処理等を行うセル１０と、菌数測定装置１全体の動作を制御する制御部２０と、セル１０を分離して２つの領域に区画している分離体を移動する分離体移動部３０と、被測定液の導電率やインピーダンス等の電気的な測定を行うための電圧を印加する電圧印加部４０と、被測定液の導電率を調整するための電解質を添加する電解質添加部５０と、利用者が菌数測定装置１を操作するための操作部６０と、測定結果等をモニタリングするための表示部７０とを備える。
【００２１】
また、セル１０は、分離体により２つの領域に区画されており、一方の区画はイオン交換処理を行うためのイオン交換処理部１１であり、予めイオン交換樹脂が投入されている。他方の区画は導電率やインピーダンスの変化等の測定を行う測定処理部１２であり、電圧が印加される。セル１０の下部にはスターラーが配設されており、処理工程に応じてイオン交換処理部１１、及び／又は測定処理部１２内の被測定液を攪拌する。
【００２２】
測定処理部１２に投入された被測定液の導電率を測定するために、電圧印加部４０が測定処理部１２内に配設された電極に電圧を印加する。測定された導電率に基づいて適量の電解質が電解質添加部５０により添加される。被測定液に応じて、導電率が２５０μＳｃｍ-1ないし１０００μＳｃｍ-1以上になったら分離体移動部３０が分離体を取り外し、被測定液がイオン交換処理部１１に移動する。イオン交換処理部１１には予めイオン交換樹脂が投入されており、被測定液がイオン交換処理され、次第に導電率が低下する。導電率が２０μＳｃｍ-1以下（より好ましくは１０μＳｃｍ-1以下）になったら、分離体移動部３０が再び分離体をセル１０に取り付け、測定処理部１２内の被測定液とイオン交換処理部１１内のイオン交換樹脂との接触を遮断する。その状態で測定処理部１２内においてＤＥＰＩＭ測定が行われる。
【００２３】
図２にセル１０の構造を示す。図２（Ａ）がセル１０全体の構造を示す図であり、図２（Ｂ）が電極部の配線構造を示す図である。図２（Ａ）において、セル１０は分離体１３により２つの領域（イオン交換処理部１１と測定処理部１２）に区画されている。この分離体１３は、セル１０に容易に着脱可能になっており、取り付け時にはイオン交換処理部１１と測定処理部１２との間で被測定液１７の移動を遮断し、取り外し時にはイオン交換処理部１１と測定処理部１２との間で被測定液１７の移動を可能とする。イオン交換処理部１１には予めイオン交換樹脂１５が投入されており、測定処理部１２の側面部には電極部１６が配設されている。このイオン交換樹脂１５は、強酸性陽イオン交換樹脂と強塩基性陰イオン交換樹脂を混合したものが適しており、特にポーラス型のものが最適である。
【００２４】
電極部１６では、図２（Ｂ）に示すように、被測定液１７の導電率の測定が導電率測定部１０２で行われ、ＤＥＰＩＭ測定が細菌捕集部１０１で行われる。それぞれの配線はパッド１０３を介して外部と電気的に接続されており、導電率を測定する際にはパッド１０３ａとパッド１０３ｄとの間に電圧が印加され、ＤＥＰＩＭ測定の際にはパッド１０３ｂとパッド１０３ｃとの間に電圧が印加される。
【００２５】
導電率測定部１０２では、対向する一対の電極により導電率が算出される。細菌捕集部１０１は、櫛歯状の１対の電極が５μｍ程度のギャップを設けて嵌合して形成され、パッド１０３ｂとパッド１０３ｃとの間に所定の周波数で交流電圧が印加されると、ギャップに菌が捕集されＤＥＰＩＭ測定が行われる。
【００２６】
分離体１３がセル１０に取り付けられている場合において、その隣接する位置には一又は複数の仕切体１４がセル１０に固定されて配設されている。この仕切体１４は、多孔のメッシュ材（例えば、ナイロン材、ステンレス材、アクリル材等）で形成されており、イオン交換処理部１１と測定処理部１２との間で被測定液１７の移動を可能とするが、イオン交換樹脂１５の移動は遮断する。つまり、イオン交換処理の際に被測定液１７が攪拌されるが、被測定液１７はセル１０全体に拡散し、イオン交換樹脂１５はイオン交換処理部１１に留まるため、再び分離体１３をセル１０に取り付けることで、イオン交換樹脂１５が存在しない状態で測定処理部１２内でのＤＥＰＩＭ測定を行うことができる。
【００２７】
なお、多孔のメッシュ材は、被測定液１７の移動を可能とし、イオン交換樹脂１５の移動を遮断するため、イオン交換樹脂１５の直径以下の径（例えば、０．５ｍｍ程度）を有する孔が形成されていればよい。また、孔径の大きさや材料に応じて多重に積層（例えば、ステンレス網×３枚）してもよい。さらに、複数素材を組み合わせて積層（例えば、ステンレス網＋ナイロン材等）してもよい。
【００２８】
なお、分離体１３の取り付け、取り外しは、例えばソレノイド等を用いて行うことができる。具体的には、分離体移動部３０が、ソレノイド、アーム部、及びフック部からなり、分離体１３の上方には、被測定液１７により浸漬されない位置にフック用の穴を開けておき、制御部２０がソレノイドを制御することで、フック部の前後移動で分離体１３の穴にフックを引っ掛け、アーム部の上下移動で分離体１３の取り付け、取り外し等を行うようにしてもよい。
【００２９】
次に、本実施形態に係る菌数測定方法について、図３及び図４を用いて説明する。まず、被測定液１７を測定処理部１２に投入し（Ｓ３１）、被測定液１７の導電率を測定する（Ｓ３２）。このとき、分離体１３はセル１０に取り付けられた状態とし、被測定液１７は、測定処理部１２にのみ存在している状態となる（図４（Ａ）を参照）。なお、図４（Ａ）では、イオン交換処理部１１に予めイオン交換樹脂１５が投入されているが、この時点では必ずしも投入されていなくてもよい。
【００３０】
導電率を測定しながら電解質を添加し（Ｓ３３）、導電率が２５０μＳｃｍ-1以上であるかを判定する（Ｓ３４）。ここでの判定基準は、被測定液によって２５０μＳｃｍ-1ないし１０００μＳｃｍ-1となる。導電率が２５０μＳｃｍ-1以上でなければ、２５０μＳｃｍ-1以上になるまで繰り返して電解質を添加する（図４（Ｂ）を参照）。なお、電解質としては、イオン化傾向が強く、菌のゼータ電位による電気力よりもイオン交換樹脂との反応活性が高い物質が望ましく、例えば塩化ナトリウムがよい。また、図４（Ｂ）においても図４（Ａ）の場合と同様に、イオン交換処理部１１に予めイオン交換樹脂１５が投入されているが、この時点では必ずしも投入されていなくてもよい。
【００３１】
導電率が２５０μＳｃｍ-1以上になると、分離体１３をセル１０から取り外し（Ｓ３５）、イオン交換処理を行う（Ｓ３６）（図４（Ｃ）を参照）。図４（Ｃ）に示すように分離体１３を取り外すことで、被測定液１７がセル１０全体に拡散し、イオン交換処理が行われる。このとき、仕切体１４により被測定液１７はセル１０全体に拡散するが、イオン交換樹脂１５はイオン交換処理部１１に留まる。また、イオン交換処理が十分に行われるように、スターラーを用いて被測定液１７を攪拌する。
【００３２】
イオン交換処理が行われることにより、導電率が次第に低下し、その値が２０μＳｃｍ-1以下かどうかを判定する（Ｓ３７）。ここでは、判定基準が２０μＳｃｍ-1以下でもＤＥＰＩＭ測定に問題ないが、より好ましくは１０μＳｃｍ-1がよい。導電率が２０μＳｃｍ-1以下でない場合は、導電率が２０μＳｃｍ-1以下になるまで、イオン交換処理を継続する。導電率が２０μＳｃｍ-1以下になると、再び分離体１３をセル１０に取り付けて（Ｓ３８）、イオン交換処理が測定処理部１２内でこれ以上継続されない状態でＤＥＰＩＭ測定を行い（Ｓ３９）（図４（Ｄ）を参照）、処理を終了する。
【００３３】
このように、本発明の実施形態に係る菌数測定装置１は、イオン交換処理部１１と測定処理部１２とが、着脱自在に配設された分離体１３により区画された二つの領域を有する一のセル１０内に、夫々の区画ごとに備えられるため、一のセル１０でイオン交換処理と測定処理とを行うことができ、処理の開始からＤＥＰＩＭ測定までバッチ方式により効率よく作業を行うことができる。
【００３４】
また、それぞれの処理部がセル１０により一体となっていることで、構成が簡素化されて装置を小型化することができると共に、配管等による接続が不要となるため配管の洗浄等の手間を省いて効率よく作業を行うことができる。
【００３５】
さらに、分離体がイオン交換処理部１１と測定処理部１２との間で被測定液１７の移動を遮断するため、導電率を調整する場合には、被測定液１７がイオン交換処理部１１に移動してイオン交換処理が行われることを防止することができ、正確に導電率を調整することができる。また、ＤＥＰＩＭ測定時には、イオン交換処理部１１において過剰にイオン交換処理された被測定液１７が、測定処理部１２に流入することがないため、ＤＥＰＩＭ測定の精度を高く保つことができる。
【００３６】
さらにまた、セル１０に固定され、分離体１３がセル１０に取り付けられている場合に当該分離体１３に隣接し、イオン交換処理部１１と測定処理部１２との間で被測定液１７の移動を可能とし、イオン交換処理部１１内のイオン交換樹脂１５の移動を遮断する一又は複数の仕切体１４を備えるため、イオン交換処理を行う場合には、被測定液１７をイオン交換処理部１１に移動させてセル１０全体を利用してイオン交換処理を行うことができると共に、イオン交換処理後は、イオン交換樹脂１５が測定処理部１２に移動しないため、測定処理部１２での処理をイオン交換樹脂１５がない状態で行うことができ、高い菌回収率でＤＥＰＩＭ測定を行うことができる。
【００３７】
（本発明の第２の実施形態）
本実施形態に係る菌数測定方法について、図５を用いて説明する。本実施形態に係る菌数測定方法は、前記第１の実施形態の場合と同様に処理開始からＤＥＰＩＭ測定までをバッチ方式により行う菌数測定方法である。なお、本実施形態において前記第１の実施形態と重複する説明については省略する。
【００３８】
図５は、本実施形態に係る菌数測定方法を示すフローチャートである。まず、一の収納容器に被測定液１７を投入し（Ｓ５１）、導電率を測定する（Ｓ５２）。導電率を測定しながら電解質を添加し（Ｓ５３）、導電率が２５０μＳｃｍ-1以上であるかを判定する（Ｓ５４）。導電率が２５０μＳｃｍ-1以上でなければ、２５０μＳｃｍ-1以上になるまで繰り返して電解質を添加する。
【００３９】
導電率が２５０μＳｃｍ-1以上になると、イオン交換樹脂１５を収納容器に投入し（Ｓ５５）、イオン交換処理を行う（Ｓ５６）。ここでは、イオン交換処理が十分に行われるように被測定液１７を十分に攪拌する。イオン交換処理が行われることにより、導電率が次第に低下し、その値が２０μＳｃｍ-1以下かどうかを判定する（Ｓ５７）。導電率が２０μＳｃｍ-1以下でない場合は、導電率が２０μＳｃｍ-1以下になるまで、イオン交換処理を継続する。導電率が２０μＳｃｍ-1以下になると、イオン交換樹脂１５と被測定液１７とを隔離する（Ｓ５８）。
【００４０】
なお、イオン交換樹脂１５と被測定液１７との隔離の方法として、例えばイオン交換樹脂１５を予め多孔構造を有する網（孔径がイオン交換樹脂１５の直径未満）に入れた状態で被測定液１７に投入し、イオン交換処理が終わったら網ごと被測定液１７から除去するようにしてもよい。また、収納容器内の内側に予め多孔構造を有する網（孔径がイオン交換樹脂１５の直径未満）を配設しておき、イオン交換処理が終わったらイオン交換樹脂１５を網で包囲した状態で網ごと被測定液１７から除去するようにしてもよい。特に後者の場合、イオン交換樹脂１５が収納容器全体に広がり、イオン交換樹脂１５と被測定液１７との接触面積も多くすることができ、イオン交換処理を効率よく行うことができる。
イオン交換樹脂１５が被測定液１７から隔離されると、被測定液１７のＤＥＰＩＭ測定を行い（Ｓ５９）、処理を終了する。
【００４１】
このように、本実施形態に係る菌数測定方法によれば、処理の開始からＤＥＰＩＭ測定までバッチ方式により効率よく作業を行うことができる。また、一の収納容器内で処理の開始からＤＥＰＩＭ測定まで完結するため、再現性がよく安定した結果を得ることができる。
【実施例】
【００４２】
以下、上記実施の形態に係る菌数測定装置の実施例について説明する。
（１）カラム方式とバッチ方式との比較
カラム方式の実験装置を図６（Ａ）、バッチ方式の実験装置を図６（Ｂ）に示す。カラム方式は、サンプル液量が２０ｍｌ、初期導電率（電解質としてＮａＣｌを添付後）が１０００μＳｃｍ-1、イオン交換樹脂量が３．０ｇ、流速が２．４６ｍｌ・ｍｉｎ-1、空間速度（ＳＶ）が３２．３ｈ-1の条件で菌回収率、導電率の測定を行った。バッチ方式は、サンプル液量が１０ｍｌ、初期導電率（電解質としてＮａＣｌを添付後）が１０００μＳｃｍ-1、イオン交換樹脂量が０．５ｇ、攪拌時間が４ｍｉｎの条件で菌回収率、導電率の測定を行った。
【００４３】
カラム方式における測定結果を図６（Ｃ）、バッチ方式における測定結果を図６（Ｄ）に示す。図６（Ｃ）、（Ｄ）より、カラム式の場合は、菌回収率、導電率共に安定せず、菌回収率が４５％〜６０％であるのに対し、バッチ方式の場合は、菌回収率が高く（６５％〜８５％）、且つ導電率が低く（５μＳｃｍ-1〜２０μＳｃｍ-1）安定していることがわかる。また再現性も非常によいものとなっていることがわかる。
（２）イオン樹脂量と攪拌時間
セル１０：アクリル製（Ｄ３０ｍｍ×Ｗ６０ｍｍ×Ｈ５０ｍｍ）
仕切体１３：ナイロン網（０．１ｍｍメッシュ）
サンプル液量：５０ｍｌ
初期導電率（電解質としてＮａＣｌを添付後）：１０００μＳｃｍ-1
イオン交換樹脂量：２．０〜３．５ｇ
攪拌時間：４ｍｉｎ
この条件で菌回収率を測定した結果を図７（Ａ）に示す。図７（Ａ）より、イオン交換樹脂量とイオン交換処理後の導電率（１０μＳｃｍ-1以下まで下がるのが望ましいが、１０ないし２０μＳｃｍ-1でもよい）と菌回収率には相間関係があり、イオン交換樹脂量を増やすと導電率を下げることができるが、菌回収率も併せて低下してしまう。したがって、この条件においては３．０ｇのイオン交換樹脂を用いるのが最適であり、約６０％の菌回収率を達成することができる。
【００４４】
セル１０：アクリル製（Ｄ３０ｍｍ×Ｗ６０ｍｍ×Ｈ５０ｍｍ）
仕切体１３：ナイロン網（０．１ｍｍ孔）
サンプル液量：５０ｍｌ
初期導電率（電解質としてＮａＣｌを添付後）：１０００μＳｃｍ-1
イオン交換樹脂量：１．０〜２．５ｇ
攪拌時間：イオン交換処理後の導電率が３０μＳｃｍ-1以下になるまでの時間を測定
この条件で菌回収率を測定した結果を図７（Ｂ）に示す。図７（Ｂ）より、イオン交換樹脂量が増えると攪拌時間が短くなることがわかる。図７（Ａ）の結果と総合的に判断すると、イオン交換樹脂量を３．０ｇで４分の攪拌を行うのが最適な条件と言える。
（３）仕切体の種類
セル１０：アクリル製（Ｄ３０ｍｍ×Ｗ６０ｍｍ×Ｈ５０ｍｍ）
仕切体１３：ステンレス網（０．５ｍｍ孔）（図８（Ａ）を参照）×３
アクリル板（０．５ｍｍ孔）（図８（Ｂ）を参照）
サンプル液量：５０ｍｌ
初期導電率（電解質としてＮａＣｌを添付後）：１０００μＳｃｍ-1
イオン交換樹脂量：１．０ｇ
この条件で導電率の変化を測定した結果を図８（Ｃ）に示す。図８（Ｃ）より、アクリル板よりもステンレス網の方が、短時間で導電率が低下していることがわかる。したがって、仕切体１３としてステンレス網を用いるのが好ましい。また、ステンレス網は開孔率が高いが、３枚積層することでイオン交換処理部１１から測定処理部１２へのイオン交換樹脂の移動を確実に遮断することができ、効率よく且つ精度のよいＤＥＰＩＭ測定が可能となる。
（４）ＤＥＰＩＭ測定時の条件
図９は、イオン交換樹脂の存在下でサンプル液を攪拌した場合の攪拌時間と菌回収率との関係を示す図である。図７より、イオン交換樹脂の存在下でサンプル液を攪拌すると、攪拌時間に応じて次第に菌回収率が低下することがわかる。したがって、ＤＥＰＩＭ測定時には、被測定液中にイオン交換樹脂が存在しないように、イオン交換処理後に分離体１３をセル１０に取り付けてから測定を行うのが好ましい。
（５）仕切体の位置
セル１０：アクリル製（Ｄ３０ｍｍ×Ｗ６０ｍｍ×Ｈ５０ｍｍ）
仕切体１３：ステンレス網（０．５ｍｍ孔）（図８（Ａ）を参照）×３
サンプル液量：５０ｍｌ
初期導電率（電解質としてＮａＣｌを添付後）：１０００μＳｃｍ-1
イオン交換樹脂量：１．０ｇ
攪拌時間：６６０ｓｅｃ
仕切体１３の位置：イオン交換処理部１１におけるサンプル液量が２０ｍｌとなる位置（図１０（Ａ）を参照）
イオン交換処理部１１におけるサンプル液量が３０ｍｌとなる位置（図１０（Ｂ）を参照）
この条件で導電率の変化を測定した結果を図１０に示す。また、仕切体１３の各位置における菌回収率を表１に示す。
【００４５】
【表１】
【００４６】
図１０の結果、及び表１の結果より、仕切体１３の位置によって攪拌時間に影響がないことがわかる。また、菌回収率についても、若干の相違があるがいずれの位置でも高い回収率を維持できている。したがって、仕切体１３の位置は、少なくともイオン交換処理を行うことができる位置であり、測定処理部１２において導電率及びインピーダンス変化の検出ができる程度の位置に設定されればよい。
【００４７】
以上、上記各実験結果より、本発明に係る菌数測定装置、及び菌数測定方法は、適切な条件を設定することにより、処理の手間を最小限に抑えつつ構成を簡略化して、高い菌回収率を実現することができる。また、従来から行われているカラムを用いた処理の場合、被測定液がカラムを流れる状態（液体の均一性）により菌回収率が安定せず、その値も低い（平均して５０％弱程度）ものとなっていたのに対し、本願に係る菌数測定装置、及び菌数測定方法のようにバッチ方式で処理を行うことで、再現性がよく、菌回収率を安定的に高く（６０％から８０％程度）することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１ 菌数測定装置
１０ セル
１１ イオン交換処理部
１２ 測定処理部
１３ 分離体
１４ 仕切体
１５ イオン交換樹脂
１６ 電極部
１７ 被測定液
２０ 制御部
３０ 分離体移動部
４０ 電圧印加部
５０ 電解質添加部
６０ 操作部
７０ 表示部
１０１ 細菌捕集部
１０２ 導電率測定部
１０３ パッド
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定液に含まれる菌数を前記被測定液のインピーダンスの変化に基づいて測定する菌数測定装置において、
前記被測定液のイオン交換処理を行うイオン交換処理部と、
前記被測定液の導電率の調整、及び前記被測定液のインピーダンスの検出を行う測定処理部とを有し、
前記イオン交換処理部、及び前記測定処理部が、着脱自在に配設された分離体により区画された少なくとも二つの領域を有する一の収納容器内に夫々の区画ごとに備えられることを特徴とする菌数測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の菌数測定装置において、
前記分離体が、前記イオン交換処理部と前記測定処理部との間で前記被測定液の移動を遮断することを特徴とする菌数測定装置。
【請求項３】
請求項２に記載の菌数測定装置において、
前記収納容器に固定され、前記イオン交換処理部と前記測定処理部との間で前記被測定液の移動を可能とし、前記イオン交換処理部内のイオン交換樹脂の移動を遮断する一又は複数の仕切体を備えることを特徴とする菌数測定装置。
【請求項４】
被測定液に含まれる菌数を前記被測定液のインピーダンスの変化に基づいて測定する菌数測定方法において、
一の収納容器に投入された前記被測定液の導電率を測定する導電率測定工程と、
前記導電率測定工程で測定された導電率に基づいて、当該導電率が所定の第一の値以上になるまで前記被測定液に電解質を添加する電解質添加工程と、
前記導電率が所定の第一の値以上になった場合に前記電解質の添加を停止し、前記一の収納容器にイオン交換樹脂を投入するイオン交換樹脂投入工程と、
前記イオン交換樹脂が投入された前記一の収納容器内の被測定液を攪拌し、当該被測定液の導電率が所定の第二の値以下になるまでイオン交換処理を行うイオン交換処理工程と、
前記導電率が所定の第二の値以下になった場合に前記被測定液と前記イオン交換樹脂とを隔離するイオン交換樹脂隔離工程と、
前記イオン交換樹脂が隔離された被測定液のインピーダンスの値を検出するインピーダンス検出工程とを含むことを特徴とする菌数測定方法。
【請求項５】
請求項１ないし３のいずれかに記載の菌数測定装置を用いた菌数測定方法であって、
前記測定処理部に投入された被測定液の導電率を測定する導電率測定工程と、
前記導電率測定工程で測定された導電率に基づいて、当該導電率が所定の第一の値以上になるまで前記測定処理部に電解質を添加する電解質添加工程と、
前記導電率が所定の第一の値以上になった場合に前記電解質の添加を停止し、前記分離体を取り外す分離体除去工程と、
前記分離体除去工程の結果、前記測定処理部から前記イオン交換処理部に移動した前記被測定液を、イオン交換処理部内のイオン交換樹脂により、前記被測定液の導電率が所定の第二の値以下になるまでイオン交換処理を行うイオン交換処理工程と、
前記導電率が所定の第二の値以下になった場合に前記分離体の取り付けを行う分離体取付工程と、
前記分離体取付工程により区画された測定処理部で前記被測定液のインピーダンスの値を検出するインピーダンス検出工程とを含むことを特徴とする菌数測定方法。
【請求項１】
被測定液に含まれる菌数を前記被測定液のインピーダンスの変化に基づいて測定する菌数測定装置において、
前記被測定液のイオン交換処理を行うイオン交換処理部と、
前記被測定液の導電率の調整、及び前記被測定液のインピーダンスの検出を行う測定処理部とを有し、
前記イオン交換処理部、及び前記測定処理部が、着脱自在に配設された分離体により区画された少なくとも二つの領域を有する一の収納容器内に夫々の区画ごとに備えられることを特徴とする菌数測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の菌数測定装置において、
前記分離体が、前記イオン交換処理部と前記測定処理部との間で前記被測定液の移動を遮断することを特徴とする菌数測定装置。
【請求項３】
請求項２に記載の菌数測定装置において、
前記収納容器に固定され、前記イオン交換処理部と前記測定処理部との間で前記被測定液の移動を可能とし、前記イオン交換処理部内のイオン交換樹脂の移動を遮断する一又は複数の仕切体を備えることを特徴とする菌数測定装置。
【請求項４】
被測定液に含まれる菌数を前記被測定液のインピーダンスの変化に基づいて測定する菌数測定方法において、
一の収納容器に投入された前記被測定液の導電率を測定する導電率測定工程と、
前記導電率測定工程で測定された導電率に基づいて、当該導電率が所定の第一の値以上になるまで前記被測定液に電解質を添加する電解質添加工程と、
前記導電率が所定の第一の値以上になった場合に前記電解質の添加を停止し、前記一の収納容器にイオン交換樹脂を投入するイオン交換樹脂投入工程と、
前記イオン交換樹脂が投入された前記一の収納容器内の被測定液を攪拌し、当該被測定液の導電率が所定の第二の値以下になるまでイオン交換処理を行うイオン交換処理工程と、
前記導電率が所定の第二の値以下になった場合に前記被測定液と前記イオン交換樹脂とを隔離するイオン交換樹脂隔離工程と、
前記イオン交換樹脂が隔離された被測定液のインピーダンスの値を検出するインピーダンス検出工程とを含むことを特徴とする菌数測定方法。
【請求項５】
請求項１ないし３のいずれかに記載の菌数測定装置を用いた菌数測定方法であって、
前記測定処理部に投入された被測定液の導電率を測定する導電率測定工程と、
前記導電率測定工程で測定された導電率に基づいて、当該導電率が所定の第一の値以上になるまで前記測定処理部に電解質を添加する電解質添加工程と、
前記導電率が所定の第一の値以上になった場合に前記電解質の添加を停止し、前記分離体を取り外す分離体除去工程と、
前記分離体除去工程の結果、前記測定処理部から前記イオン交換処理部に移動した前記被測定液を、イオン交換処理部内のイオン交換樹脂により、前記被測定液の導電率が所定の第二の値以下になるまでイオン交換処理を行うイオン交換処理工程と、
前記導電率が所定の第二の値以下になった場合に前記分離体の取り付けを行う分離体取付工程と、
前記分離体取付工程により区画された測定処理部で前記被測定液のインピーダンスの値を検出するインピーダンス検出工程とを含むことを特徴とする菌数測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図１０】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図１０】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−２００１５２（Ｐ２０１１−２００１５２Ａ）
【公開日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−６９６８２（Ｐ２０１０−６９６８２）
【出願日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２１年度、九州経済産業局、地域イノベーション創出研究開発事業「食品衛生管理用自動細菌数迅速計測システムの開発」に係る委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００１５６５８１）日鉄環境エンジニアリング株式会社 (67)
【出願人】（５０９０６５３３３）有限会社スカイ・ブルー (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２１年度、九州経済産業局、地域イノベーション創出研究開発事業「食品衛生管理用自動細菌数迅速計測システムの開発」に係る委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００１５６５８１）日鉄環境エンジニアリング株式会社 (67)
【出願人】（５０９０６５３３３）有限会社スカイ・ブルー (2)
【Ｆターム（参考）】
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