CN103940790A

CN103940790A - 微生物检测系统以及微生物检测方法

Info

Publication number: CN103940790A
Application number: CN201410018419.XA
Authority: CN
Inventors: 山崎信介; 小原太辅; 古谷雅
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 2013-01-17
Filing date: 2014-01-15
Publication date: 2014-07-23
Also published as: EP2757159A3; EP2757159A2; EP2757159B1; JP6178577B2; US20140199725A1; JP2014135935A

Abstract

本发明提供一种能在短时间内估算微生物的菌落形成数量的微生物检测系统。一种微生物检测系统，包括：微生物检测装置（20），该微生物检测装置（20）将光照射于溶液，检测溶液中包含的微生物发出的荧光，从而检测出溶液中包含的微生物的数量；关系存储装置（351），该关系存储装置（351）对溶液中的微生物数量与微生物在培养基上形成的菌落数量的相关关系进行保存；换算部（301），该换算部（301）使用相关关系，将微生物检测装置（20）检测到的微生物的数量换算为菌落形成数量。

Description

微生物检测系统以及微生物检测方法

技术领域

本发明涉及质量评价技术，尤其涉及微生物检测系统以及微生物检测方法。

背景技术

蒸馏水、制药用水以及注射用水等的对微生物的处理基准值由日本药局方决定。这些溶液是使用例如蒸馏法、超滤法以及反渗透膜法等制造的（例如，参照专利文献1或者3）。在制造期间，这些溶液的电导率、总有机碳（TOC：Total Organic Carbon）量被监视，质量得到管理。例如，通过蒸馏法制造注射用水时，留意不要产生由夹带雾沫而导致的污染。又，这些溶液被制造后，溶液的一部分被提取并接种于培养基，检查在规定的条件下培养的微生物的菌落形成数量。由此，对被制造的溶液检查是否在对微生物的处理基准值以下。

现有技术文献

专利文献

专利文献1日本专利2997099号公报

专利文献2国际公开第2008/038575号

专利文献3日本专利特开2012-192315号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，溶液的电导率、TOC未必定量地体现了溶液中包含的微生物的数量。又，制造溶液后，在发现微生物的菌落形成数量较多的情况下，不得不处理制造了的溶液，在制造成本以及时间上同时产生了浪费。因此，本发明的目的之一在于，提供一种微生物检测系统以及微生物检测方法，能够在短时间内估算溶液中包含的微生物的菌落形成数量。

用于解决课题的手段

根据本发明的形态，提供一种微生物检测系统，包括：(a)微生物检测装置，该微生物检测装置将光照射于溶液，检测溶液中包含的微生物发出的荧光，从而检测出溶液中包含的微生物的数量；（b）关系存储装置，该关系存储装置对溶液中的微生物数量与微生物在培养基上形成的菌落数量的相关关系进行保存；以及（c）换算部，该换算部使用相关关系，将微生物检测装置检测到的微生物的数量换算为菌落形成数量。

又，根据本发明的形态，提供一种微生物检测方法，包括：（a）将光照射于溶液，检测溶液中包含的微生物发出的荧光，从而检测出溶液中包含的微生物的数量的步骤；（b）准备溶液中的微生物数量与微生物在培养基上形成的菌落数量的相关关系的步骤；和（c）使用相关关系，将光学地检测到的微生物的数量换算为菌落形成数量的步骤。

发明效果

根据本发明，可以提供一种能在短时间内估算微生物的菌落形成数量的微生物检测系统以及微生物检测方法。

附图说明

图1是本发明的实施形态所涉及的微生物检测系统的示意图。图2是示出本发明的实施形态所涉及的微生物的每个种类的荧光强度的图表。

图3是示意性地示出本发明的实施形态所涉及的溶液中的微生物的粒径和荧光强度的关系的图表。

图4是示出本发明的实施形态所涉及的溶液中的微生物数量和微生物在培养基上形成的菌落数量的相关关系的一例的表。

图5是本发明的实施例所涉及的光学式微生物检测装置的示意图。

图6是示出本发明的实施例所涉及的溶液中的微生物数量和微生物在培养基上形成的菌落数量的相关关系的图表。

具体实施方式

下面对本发明的实施形态进行说明。在下面的附图的记载中，相同或者类似的部分用相同或者类似的符号表示。但是，附图是示意性的图。因此，具体的尺寸等应该对照以下的说明进行判断。又，附图之间当然也包括彼此的尺寸关系、比例不同的部分。

实施形态所涉及的微生物检测系统如图1所示，包括：微生物检测装置20，该微生物检测装置20将光照射于溶液，检测溶液中包含的微生物发出的荧光以检测出溶液中包含的微生物数量；关系存储装置351，该关系存储装置351保存溶液中的微生物数量和微生物在培养基上形成的菌落数量的相关关系；以及换算部301，该换算部301将由微生物检测装置20检测出的微生物数量换算为菌落形成数量。换算部301包含于中央处理单元（CPU）300。关系存储装置351连接于CPU300。

溶液流过主导管1。支流导管2介由取样口3连接于主导管1。流过主导管1的溶液的一部分流入支流导管2。溶液例如为制造中或制造好的蒸馏水、制药用水以及注射用水，但是不仅限于此。

微生物检测装置20被设置于支流导管2。由此，溶液的一部分被从溶液流过的主导管1引导至微生物检测装置20。作为微生物检测装置20，可以使用美国专利第7430046号公报中公开的装置，但是不限于此。例如，微生物检测装置20具有激光等光源。光源向溶液照射激光等光。光可以是可见光也可以是紫外光。在光是可见光的情况下，光的波长例如在400至550nm的范围内，例如为405nm。在光是紫外光的情况下，光的波长例如在310至380nm的范围内，例如340nm。又，微生物检测装置20包括使照射光汇聚于焦点的光学系统，以及使溶液通过焦点的配管等。

在此，如果溶液中包含含有细菌的微生物的话，则被光照射的微生物包含的烟酰胺腺嘌呤二核苷酸以及核黄素等就会发出荧光。又，如果溶液中包含含有微生物以及非生物的粒子的话，则投到粒子上的光就会因米氏散射而散射，产生散射光。

作为细菌的例子，列举有革兰氏阴性菌、革兰氏阳性菌以及包含霉菌孢子的真菌。作为革兰氏阴性菌的例子，列举有大肠杆菌。作为革兰氏阳性菌的例子，列举有表皮葡萄球菌、枯草杆菌芽孢、微球菌以及棒状杆菌。作为包含霉菌孢子的真菌例子，列举有曲霉。但是，微生物检测装置20检测出的微生物不限于此。

微生物检测装置20还包括荧光检测器以及散射光检测器。荧光检测器检测微生物发出的荧光，测量荧光强度。可以根据荧光检测器检测到荧光的次数来测定溶液中包含的微生物的数量。又，如图2所示，微生物发出的荧光的强度因微生物的种类而不同。因此，可以根据图1中所示的微生物检测装置20的荧光检测器检测到的荧光强度来确定溶液中包含的微生物的种类。

散射光检测器对由溶液中包含的粒子散射的光进行检测。可以根据散射光检测器检测到散射光的次数来测定粒子的数量。又，粒子的散射光的强度和粒子的粒径相关。因此，可以通过用散射光检测器检测散射光的强度，来求得溶液中包含的粒子的粒径。又，微生物的粒径因微生物的种类而不同。因此，可以根据散射光检测器检测到的散射光的强度来确定溶液中包含的微生物的种类。

在散射光检测器检测到散射光，且荧光检测器未检测到荧光的情况下，可知溶液中包含的粒子是非生物粒子。在散射光检测器检测到散射光，且荧光检测器检测到荧光的情况下，可知溶液中包含有微生物。在此，非生物粒子包括无害或者有害的化学物质、尘土、粉尘以及灰尘等的尘埃等。

微生物检测装置20使用检测到的荧光强度以及基于散射光强度的粒径中的至少一个，确定溶液中包含的微生物的种类。基于荧光强度以及散射光强度两者来确定微生物的种类的方法不限于此，在美国专利6885440号公报以及美国专利7106442号公报中得到公开。例如如图3所示，可见，根据微生物的种类，粒径和荧光强度是相关的。因此，通过预先获得图3所示的那样的图表，可以根据荧光强度以及粒径确定微生物的种类。

又，图1中所示的微生物检测装置20使用荧光的检测次数以及散射光的检测次数中的至少一个，确定规定体积的溶液中包含的微生物的数量。例如，可以根据流过主导管1的溶液的流量和流过支流导管2的溶液的流量的流量比，确定流过主导管1的溶液的规定体积的溶液中包含的微生物数量。分别流过主导管1以及支流导管2的溶液的流量可以通过流量计进行测量。另外，微生物检测装置20也可以确定溶液中的微生物的浓度，作为规定体积的溶液中包含的微生物的数量。

微生物检测装置20将确定了的微生物的种类以及规定体积的溶液中包含的微生物的数量发送至CPU300。另外，在可以确定微生物的数量，但是无法确定微生物的种类的情况下，微生物检测装置20将显示无法确定微生物的种类的信号以及规定体积的溶液中包含的微生物的数量发送至CPU300。

关系存储装置351例如图4所示那样，将溶液中的微生物数量相对于微生物在培养基上形成的菌落数量的比作为溶液中的微生物数量和微生物在培养基上形成的菌落数量的相关关系，对于各个种类的微生物进行保存。另外，相关关系也可以用高次函数来表现。微生物在培养基上形成的菌落数量的单位例如是CFU（菌落形成单位Colony FormingUnit）。溶液中的微生物数量和微生物在培养基上形成的菌落数量的相关关系例如可以通过下面的步骤预先获得。首先，准备多个微生物的含有数量不同的溶液。接下来，用微生物检测装置检测出准备好的多个溶液中各自包含的微生物的数量。并且，将准备好的多个溶液分别接种在培养基上，在规定的培养条件下培养微生物，测定菌落形成数量。这之后，得到用微生物检测装置检测到的微生物的数量和微生物在培养基上形成的菌落数量的相关关系。在此，取得相关关系时的微生物检测装置、取样口、支流导管的体积以及主导管的洗涤条件等优选为与用图1所示的微生物检测装置20检测微生物时相同。

另外，微生物形成的菌落数量因培养条件而不同。因此，例如，在菌落形成数量的基准值是用法律或规则等决定的情况下，取得相关关系时的培养条件取决于由决定菌落形成数量的基准值的法律或规则等指定的培养条件。培养条件包括接种于培养基的溶液有无稀释或浓缩，有无利用薄膜过滤器捕集微生物，直到接种于培养基前的溶液的保存方法，培养基的种类，培养时间以及培养温度等。

图1所示的CPU300中包含的换算部301从关系存储装置351读出与微生物检测装置20确定了的微生物种类对应的、溶液中的微生物数量与微生物在培养基上形成的菌落数量的相关关系。例如，在微生物检测装置20确定了的微生物种类为图4所示的“微生物种A”，规定体积的溶液中包含的“微生物种A”的数量为34的情况下，换算部301读出溶液中的“微生物种A”的数量相对于“微生物种A”在培养基上形成的菌落数量的比1.48。并且，换算部301将规定体积的溶液中包含的“微生物种A”的数量34除以1.48，算出“微生物种A”在培养基上形成的菌落数量23。

又，在微生物检测装置20确定了的微生物种类为图4所示的“微生物种B”，规定体积的溶液中包含的“微生物种B”的数量为54的情况下，换算部301读出溶液中的“微生物种B”的数量相对于“微生物种B”在培养基上形成的菌落数量的比1.93。并且，换算部301将规定体积的溶液中包含的“微生物种B”的数量54除以1.93，算出“微生物种B”在培养基上形成的菌落数量28。

或者，在微生物检测装置20确定了的微生物种类为图4所示的“微生物种C”，规定体积的溶液中包含的“微生物种C”的数量为33的情况下，换算部301读出溶液中的“微生物种C”的数量相对于“微生物种C”在培养基上形成的菌落数量的比1.27。并且，换算部301将规定体积的溶液中包含的“微生物种C”的数量33除以1.27，算出“微生物种C”在培养基上形成的菌落数量26。

另外，在微生物检测装置20检测到规定体积的溶液中包含的微生物数量，但是无法确定微生物的种类的情况下，换算部301从关系存储装置351读出根据溶液中的微生物数量换算得到的、微生物在培养基上形成的菌落数量最多的相关关系。在图4所示的例子中，读出溶液中的微生物的数量相对于微生物在培养基上形成的菌落数量的比1.27，作为根据溶液中的微生物数量换算得到的、微生物在培养基上形成的菌落数量最多的相关关系。这之后，使用比1.27，计算出未能确定种类的微生物在培养基上形成的菌落的数量。由此，至少回避了估算菌落形成数量的危险。

但是，根据目的，在微生物检测装置20未能确定微生物种类的情况下，换算部301也可以使用换算到的菌落数量最少的相关关系。或者，换算部301也可以算出使用全部的相关关系换算出的菌落数量的平均值。又，溶液中的微生物数量相对于微生物在培养基上形成的菌落数量的比也可以根据目的进行适当的设定。又，在微生物检测装置20确定了多个微生物种类的情况下，换算部301也可以对每个种类的微生物分别算出菌落形成数量，对其进行合计。

CPU300上连接有输入装置321以及输出装置322。输入装置321可以使用键盘以及鼠标等。输入装置321例如在将相关关系保存于关系存储装置351时使用。又，输出装置322可以使用显示器以及扬声器等。输出装置322对换算部301算出的、微生物能在培养基上形成的菌落数量进行输出。

CPU300还具有警报部302。警报部302在微生物检测装置20检测到产生内毒素那样的毒素的微生物的情况下，或者换算部301算出的算出菌落数量超过了基准值的情况下，介由连接于CPU300的输出装置322等发出警报。

根据以上说明的实施形态涉及的微生物检测系统，能够瞬间预测在培养了溶液中包含的微生物的情况下的菌落形成数量。因此，能够对培养了例如制药工厂的制造中的蒸馏水、制药用水以及注射用水等包含的微生物的情况下的菌落形成数量进行实时预测。又，可以在预测到的菌落形成数量超过法律或规则等决定的基准的情况下，施行洗涤溶液的制造装置等迅速的处理。

又，也可以用培养器培养微生物检测装置20检测到的微生物。例如，通过将供给到微生物检测装置20的溶液的至少一部分接种于培养基，或者实施使用了薄膜过滤器的细菌捕获，对微生物进行培养，能够通过目视或光学显微镜验证微生物的种类以及实际的菌落形成数量。

[实施例]

下面，通过实施例更加具体地对实施形态进行说明，但是本发明不因以下的实施例而被限定。

作为微生物，准备了枯草杆菌（Bacillus atrophaeus）、大肠杆菌（Escherichia coli）以及表皮葡萄球菌（Staphylococcus epidermidis）。接下来，准备了分别包含各种细菌的多个溶液。使多个溶液各自的细菌浓度不同。另外，作为溶液的溶剂使用纯水。接下来，使用光学式微生物检测装置，测定每1mL的各种溶液包含的细菌数量。

另外，实施例所涉及的光学式微生物检测装置如图5所示，包括：光源101；被从光源发射的光照射的、流动有包含微生物的溶液的、由玻璃等透明材料构成的流动池等的配管102；对由配管102中的微生物产生的散射光进行聚光的透镜103；检测被透镜103聚集的散射光的散射光检测器104；对散射光检测器104遮蔽除散射光以外的光的遮蔽板105以及检测配管102中的微生物产生的荧光的荧光检测器106。

接下来，准备荣研化学株式会社制造的胰蛋白胨大豆琼脂培养基作为培养基，将各80mL的多个溶液用过滤器过滤并接种于培养基。这之后，在温度为32℃的条件下，培养细菌24小时，目视地数细菌的菌落形成数量。这之后，对于每个菌种绘出溶液中的细菌数量与菌落形成数量的关系图，通过最小二乘法将该相关关系近似为一次函数，如图6所示，就得到溶液中的细菌数量与菌落形成数量的比例关系。

符号说明

1 主导管

2 支流导管

3 取样口

20 微生物检测装置

101 光源

102 配管

103 透镜

104 散射光检测器

105 遮蔽板

106 荧光检测器

300 中央处理单元

301 换算部

302 警报部

321 输入装置

322 输出装置

351 关系存储装置。

Claims

1.一种微生物检测系统，其特征在于，包括：

微生物检测装置，所述微生物检测装置将光照射于溶液，检测所述溶液中包含的微生物发出的荧光，从而检测出所述溶液中包含的所述微生物的数量；

关系存储装置，所述关系存储装置对溶液中的微生物数量与所述微生物在培养基上形成的菌落数量的相关关系进行保存；以及

换算部，所述换算部使用所述相关关系，将所述微生物检测装置检测到的所述微生物的数量换算为菌落形成数量。

2.如权利要求1所记载的微生物检测系统，其特征在于，

所述相关关系是溶液中的微生物的数量与所述微生物在培养基上形成的菌落数量的比。

3.如权利要求1或2所记载的微生物检测系统，其特征在于，

所述微生物检测装置基于所述微生物发出的荧光的荧光强度确定所述微生物的种类，

所述关系存储装置对所述微生物的每个种类保存所述相关关系，

所述换算部使用与所述微生物检测装置所确定的所述微生物的种类对应的所述相关关系，将所述微生物检测装置检测到的所述微生物的数量换算为所述菌落形成数量。

4.如权利要求1或2所记载的微生物检测系统，其特征在于，

所述微生物检测装置基于由所述微生物产生的散射光确定所述微生物的种类，

5.如权利要求1或2所记载的微生物检测系统，其特征在于，

所述微生物检测装置基于所述微生物发出的荧光的荧光强度以及由所述微生物产生的散射光确定所述微生物的种类，

6.如权利要求1至5中的任意一项所记载的微生物检测系统，其特征在于，还具有对所述微生物检测装置检测到的所述微生物进行培养的培养器。

7.如权利要求1至6中的任意一项所记载的微生物检测系统，其特征在于，还具有对所述微生物检测装置检测到的所述微生物进行捕集的薄膜过滤器。

8.如权利要求1至7中的任意一项所记载的微生物检测系统，其特征在于，

所述溶液是制药用水。

9.如权利要求1至7中的任意一项所记载的微生物检测系统，其特征在于，

所述溶液是注射用水。

10.如权利要求1至7中的任意一项所记载的微生物检测系统，其特征在于，

所述溶液是蒸馏水。

11.如权利要求1至10中的任意一项所记载的微生物检测系统，其特征在于，还具有支流导管，所述支流导管将所述溶液的一部分从所述溶液流过的主导管引导至所述微生物检测装置。

12.一种微生物检测方法，其特征在于，包括：

将光照射于溶液，检测所述溶液中包含的微生物发出的荧光，从而检测出所述溶液中包含的所述微生物的数量的步骤；

准备溶液中的微生物数量与所述微生物在培养基上形成的菌落数量的相关关系的步骤；和

使用所述相关关系，将所述光学地检测到的所述微生物的数量换算为菌落形成数量的步骤。

13.如权利要求12所记载的微生物检测方法，其特征在于，

所述相关关系是溶液中的微生物数量与所述微生物在培养基上形成的菌落数量的比。

14.如权利要求12或13所记载的微生物检测方法，其特征在于，还包括基于所述微生物发出的荧光的荧光强度确定所述微生物的种类的步骤，

在准备所述相关关系的步骤中，所述相关关系与所述种类被确定了的微生物对应。

15.如权利要求12或13所记载的微生物检测方法，其特征在于，还包括基于由所述微生物产生的散射光确定所述微生物的种类的步骤，

16.如权利要求12或13所记载的微生物检测方法，其特征在于，还包括基于所述微生物发出的荧光的荧光强度以及由所述微生物产生的散射光确定所述微生物的种类的步骤，

17.如权利要求12至16中的任意一项所记载的微生物检测方法，其特征在于，还包括

对所述检测到的微生物进行培养的步骤。

18.如权利要求12至17中的任意一项所记载的微生物检测方法，其特征在于，还包括用薄膜过滤器捕集所述检测到的微生物的步骤。

19.如权利要求12至18中的任意一项所记载的微生物检测方法，其特征在于，

所述溶液是制药用水。

20.如权利要求12至18中的任意一项所记载的微生物检测方法，其特征在于，

所述溶液是注射用水。

21.如权利要求12至18中的任意一项所记载的微生物检测方法，其特征在于，

所述溶液是蒸馏水。

22.如权利要求12至21中的任意一项所记载的微生物检测方法，其特征在于，检测所述微生物的数量的步骤是通过微生物检测装置进行的，所述微生物检测方法还包括使用支流导管将所述溶液的一部分从所述溶液流过的主导管引导至所述微生物检测装置的步骤。