JP2000300246A

JP2000300246A - ポータブル型空中浮遊菌サンプラ

Info

Publication number: JP2000300246A
Application number: JP11030399A
Authority: JP
Inventors: Naoki Sugita; 直記杉田; Yutaka Hatsuta; 豊八太; Takeshi Yamada; 武始山田; Yukihiro Nakada; 幸博仲田
Original assignee: Midori Anzen Co Ltd
Current assignee: Midori Anzen Co Ltd
Priority date: 1999-04-19
Filing date: 1999-04-19
Publication date: 2000-10-31
Anticipated expiration: 2019-04-19
Also published as: JP4358349B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ノズルを通過する風量を均一化して空中浮遊
菌の捕集数及び位置を高精度に検出する。【解決手段】ファンモータ１８を駆動して高静圧ファ
ン１７を回転すると、空気はノズル板１４に形成され
た、ピッチ間隔２．６ｍｍ以上で格子状に配列した孔１
４ａから流入して、ノズル板１４と培地Ｋの間隔Ｌを通
過して流れる。このとき、ノズル孔１４ａの開口部分の
合計面積を２８．３ｍｍ² 以上とすることにより、ノズ
ル板１４を通過する風速が２０ｍ／秒以上となって、培
地Ｋが捕集板として作用し、空中を浮遊する例えば細菌
・真菌などは培地Ｋの表面に慣性衝突して効率良く培地
Ｋに付着して捕集される。その後に、空気流は矢印のよ
うに周辺部の隙間を通ってファン１７によって吸引さ
れ、排気用のフィルタ１９を通って塵埃粒子が除去され
た後に、排出口から外部へ排気される。ここで、ノズル
孔１４ａは四角形に整然と配列されているので、捕集菌
を培養してコロニーを形成させることにより、捕集菌の
数と位置を正確に判別することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、微生物や細菌など
による汚染状態を調べて管理するために、室内の空中浮
遊菌を捕集するポータブル型空中浮遊菌サンプラに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、製薬・食品工業などや病院を始め
とした公共施設などにおいて、空気中に浮遊する細菌・
真菌などを捕集して無菌状態を調べる空中浮遊菌サンプ
ラとして、定置型とポータブル型のものが知られてい
る。特に、ポータブル型空中浮遊菌サンプラは、バイオ
クリーンルーム、食品工業の生産ラインなどのクリーン
度が要求される場所や病院などの微生物汚染状態の注意
管理を要求される場所で、汚染状態の管理や調査のため
にそれらの空間内部において使用されている。

【０００３】小型軽量のポータブル型サンプラは、図９
に示すように捕集部１と操作部２とから成り、操作部２
には持運びに用いる取手３が取り付けられており、捕集
部１の先端部には、空中浮遊菌を捕捉するために空気が
流入するノズル部４が嵌合され、ノズル部４には複数の
ノズル孔が放射状に形成されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来例のポータブル型サンプラにおいては、シロッコフ
ァンやラジアルファン等の小型のファンを使用している
ために、高い静圧が得られない。従って、ノズル部を通
過する空気流量を確保するために、低静圧で稼動可能な
ノズル形状となり、捕集性能が悪くなる。逆に、捕集性
能が良い吸い込みノズル形状にすると、ラジアルファン
等で得られる２００Ｐａ程度の静圧では十分な流量が得
られず、ノズル部を通過する風速が遅く捕集効率が低く
なるという問題点がある。

【０００５】更に、ノズル孔が放射状に配置されている
ために、ノズル部４の表面における単位面積当たりのノ
ズル孔の数にばらつきが存在する。この結果、単位面積
当たりの通過する風量が部分的に異なり、風量の多い場
所では培地が乾燥して菌の捕集率が低下する傾向になる
と共に、菌を捕集したとしても培養後のコロニーができ
なくなり、またノズル孔間の間隔が狭い場所では捕集菌
が近接するために、培養した時にコロニーが重なってし
まい、実際のコロニー数が分からなくなるという問題点
が生ずる。

【０００６】本発明の目的は、上述の問題点を解消し、
単位面積当たりのノズル板を通過する風量を均一化する
と共に、空中浮遊菌を捕集した後に培養してできたコロ
ニーの数及び位置を高精度に確認可能なポータブル型空
中浮遊菌サンプラを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係るポータブル型空中浮遊菌サンプラは、複
数の孔を有するノズル板と、該ノズル板を保持するノズ
ル板保持部材と、前記ノズル板の下流に位置し培地を収
納するシャーレを支持するシャーレ支持部と、空気流を
生成するファンとを有するポータブル型空中浮遊菌サン
プラであって、前記ノズル板の孔を格子状に配列したこ
とを特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明を図１〜図８に図示の実施
例に基づいて詳細に説明する。図１は実施例のポータブ
ル型空中浮遊菌サンプラの斜視図、図２は平面図を示し
ている。ポータブル型サンプラは空中浮遊菌の捕集部１
１と操作部１２とから構成されており、操作部１２には
持ち運び用に取手１３が取り付けられている。また捕集
部１１には、先端部に空中浮遊菌を捕捉するために空気
が流入するノズル板１４が嵌合されており、ノズル板１
４には複数の微細なノズル孔１４ａが形成されている。

【０００９】図３は捕集部の断面図を示し、捕集部１１
の筐体の上部において、ノズル板１４はノズル板保持部
材１５により保持されている。ノズル板保持部材１５は
空気の漏洩がないように、例えば螺子構造などにより筐
体に嵌合されている。そして、ノズル板１４の直下に培
地Ｋを収納するシャーレＳを支持するシャーレ支持部材
１６が設けられている。シャーレ支持部材１６の下側は
所定の空間が形成され、その下方にターボファンやボル
テックスブロア等の高静圧ファン１７、この高静圧ファ
ン１７を駆動するファンモータ１８が配設され、空気流
の排出口付近のファンモータ１８の下流側には、排気空
気を浄化するための濾過体としてフィルタ１９が設置さ
れている。

【００１０】またノズル板１４では、ノズル板１４を一
定の大きさに区切った単位面積当たりの通過する風量が
場所によって異なることがないように、ノズル孔１４ａ
が図２においては上下方向及び左右方向の直線上に、即
ち格子状に規則正しく２．６ｍｍ以上のピッチ間隔で四
角形に整然と配列されている。これにより、培養後に生
成されたコロニーもノズル孔の配列に倣って整然と現れ
るので、特別な方法や別途コロニー計数器などを入手し
て用いなくても、容易にコロニーの数え落しをすること
なく計数することができる。更に、コロニー計数に不慣
れな検者でも、熟練者と同等のレベルで数え落しがなく
容易に計数することができるようになる。

【００１１】そして、ノズル孔１４ａは図４、図５に示
すように、例えば内径０．３６ｍｍ、長さ０．５ｍｍの
直管部と、その上方に圧力損失を減ずるために設けた開
き角９０度、高さ０．５ｍｍのテーパ部とから成ってい
る。また、ノズル孔１４ａの開口部分の合計面積が２
８．３ｍｍ² 以上となるように、ノズル孔１４ａの数が
設定されている。これは、ノズル板１４を通過する時の
風速を２０ｍ／秒以上とするように、単位時間当たりに
ノズル板１４を通過する風量から逆算して、ノズル孔１
４ａの合計面積２８．３ｍｍ² を求めている。

【００１２】濾過体としてのフィルタ１９は高性能フィ
ルタを使用する必要があり、例えばガラス繊維製で０．
３μｍの粒子径において９９．９７％以上の捕集率を有
するＨＥＰＡ（High Efficiency Particulate Air)フィ
ルタが望ましく、更にサンプラから排出される粒子数を
減少してより浄化する必要があれば、ガラス製で０．１
〜０．２μｍの粒子径において、９９．９９９％以上の
捕集率を有するＵＬＰＡ(Ultra Low Penetration Air)
フィルタが好適である。

【００１３】これらのフィルタ１９は一般的にシート状
濾材を折幅が７５ｍｍ以下の襞折してミニプリーツ加工
したものであるが、小型軽量の利点を減少させないため
にフィルタ１９をあまり大きくさせない、即ち厚くしな
い観点から、プリーツ折幅は１５〜５０ｍｍが望まし
く、実際の仕様では２５ｍｍを用いている。このタイプ
のフィルタ１９を使用することによって、高捕集率で圧
力損失の少ない性能を保持することができる。

【００１４】使用に際しては、培地Ｋを所定の厚さに収
納したシャーレＳを、ノズル板１４と培地Ｋ間の間隔が
所定値Ｌ（例えば本実施例の形態では０．５〜１．５ｍ
ｍ）となるように、シャーレＳを筐体のシャーレ支持部
材１６に支持した後に、ノズル板保持部材１５を筐体の
上部に嵌合する。ファンモータ１８を駆動して高静圧フ
ァン１７を回転すると、空気はノズル板１４の孔１４ａ
から流入して、図６に示すようにノズル板１４と培地Ｋ
の間隔Ｌを通過して流れる。ノズル板１４には開口部分
の面積が２８．３ｍｍ² 以上となるように、ノズル孔１
４ａが設けられているので、ノズル板１４を通過する風
速は２０ｍ／秒以上となり、培地Ｋが捕集板として作用
し、空中を浮遊する例えば細菌・真菌などは培地Ｋの表
面に慣性衝突して効率良く培地Ｋに付着して捕集され
る。その後に、空気流は図３の矢印のように周辺部の隙
間を通ってファン１７によって吸引され、排気用のフィ
ルタ１９を通って排出口から外部へ排気される。

【００１５】ここで、例えば粒径０．７μｍの粒子を有
効に捕集するためには、図７に示す限界粒子径と捕集効
率の理想グラフ図（エアロゾルテクノロジ第１１４
頁、図５．８インパクタの限界粒子径の理想と実際；
１９８５年４月１０日株式会社井上書院発行）におい
て、捕集効率を５０％以上に設定するのであれば、スト
ークス数Stk の値を０．２２以上（√Stk ＝０．４７以
上）とし、９５％以上の捕集効率とするのであれば０．
３以上（√Stk ＝０．５５以上）とすることが好適であ
る。なお、ストークス数Stk は、粒子密度ρ、粒径ｄ、
風速Ｕ、カニンガム係数Ｃ、空気の粘性η、ノズル内径
Ｄとすると次式で表される。

【００１６】Stk ＝ρｄ² ＵＣ／９ηＤ

【００１７】従来のポ−タブル型空中浮遊菌サンプラで
は、例えば枯草菌に対して実験を行ったところ、風速１
１．８ｍ／秒、ノズル径０．６ｍｍで、捕集効率は１０
％程度である。これは前式からストークス数Stk の値が
０．０７程度（√Stk ＝０．２７程度）となり、十分な
捕集性能は得られない。この枯草菌に対する捕集効率を
９０％以上とするためには、ストークス数Stk の値を
０．２〜０．３（√Stk＝０．４５〜０．５５）とする
必要があり、前式によりStk ＝０．３の場合を計算する
と、風速を従来の約４．１倍の４８．４ｍ／秒に上げな
ければならない。

【００１８】しかし、圧力損失は一般的に知られている
ように風速の２乗で増加するために、４．１倍の風速に
しようとすると、圧力損失と風量の双方が増加して、必
要な仕事率［Ｗ］が従来の６９倍になり、実用化は困難
である。

【００１９】次に、ノズル板１４の孔１４ａの数を減ら
して風量を１／４．１に下げることにより、必要な電力
を１／４．１に下げることができるが、この場合でも元
の電力に比較して１７倍程度大きい仕事率［Ｗ］を要す
る。ストークス数Stk は前式に示すようにノズル板１４
の孔径に反比例するので、孔径が小さい程、ストークス
数Stk は大きくなり捕集効率は高くなる。従って、ノズ
ル孔４ａの径を０．６ｍｍから０．３６ｍｍに小さくす
れば、粒径０．７μｍの枯草菌に対する捕集効率を９０
％以上にするための風速は、４８．４ｍ／秒から２９．
０ｍ／秒に下げることができる。このように風速が下が
れば、圧力損失が下がって必要な電力も小さくなる。

【００２０】本実施例において、ノズル部の空気流の通
過風速と枯草菌に対する捕集効率との関係は、実験から
図８に示すようになる。この結果から９０％以上の捕集
効率を得るには２３ｍ／秒程度の風速が必要となり、例
えば最低５０％以上の捕集効率を維持するためには、２
０ｍ／秒以上の風速を必要とすることが分かる。

【００２１】実用上、５０％以上の捕集効率を維持する
ことができれば、極めて有効であるが、従来の市販のポ
ータブル型サンプラでは、ラジアル型ファンを使用して
いるために、このような高静圧を得ることができない。

【００２２】従って、本実施例においては、２０ｍ／秒
以上の風速を実現するために、例えば定格風量時で４０
０Ｐａ以上のターボファンを使用して、従来の問題点で
ある低静圧を解消し、従来のポータブル型のものと比較
して高い捕集効率を得ることができ、更に高静圧を有す
る定置式のものとほぼ同等以上の性能を保持している。

【００２３】また、従来例のようにノズル孔を放射状に
配列した場合には、ノズル部の場所によってノズル孔の
数が異なり、単位面積当りのノズル孔数に位置によるば
らつきが存在して、単位面積当たりのノズル部を通過す
る風量が部分的に異なる。この結果、シャーレＳ内の培
地Ｋに当たる風量にむらが生じ、培地Ｋが部分的に乾燥
してこの部分では菌の捕集率が低下する傾向になると共
に、菌を捕集したとしても培養後のコロニーができなく
なる。

【００２４】従って、本実施例では、ノズル孔１４ａを
格子状に四角形に整然と配列することによって、ノズル
板１４を通過する単位面積当たりの風量を均一化して、
シャーレＳ内の培地Ｋ表面に平均して空気が当たるよう
にして、この問題に対応している。

【００２５】また、培養後に生成されたコロニーもノズ
ル孔１４ａの配列に倣って四角形に整然と現れるので、
コロニー計数に不慣れな検者でも、特別な方法や別途コ
ロニー計数器などを入手して用いなくても、熟練者と同
レベルで数え落しがなく容易に計数することができるよ
うになる。

【００２６】本実施の形態では、ノズル孔１４ａを円形
のシャーレＳと同心で通風の空間を差し引いて径を小さ
くした円形ノズル板１４に内接するような形態で格子状
に四角形に配列させたが、円形のノズル板１４の全面に
ノズル孔１４ａを、図２において上下方向及び左右方向
に直線上に配列されるように、即ち格子状に規則正しく
配列してもよい。この場合は、コロニー計数の確かさで
は前述の四角形配置に若干劣るものの、ノズル孔１４ａ
の総数は多くなるので、浮遊菌捕集を行う空間の粒子濃
度が高くなっても測定の対応が可能で、所謂測定空間の
粒子濃度ワイドレンジ化に対応することができる。

【００２７】また、捕集菌の判別を行うためには、捕集
菌を２４時間以上培養してコロニーを形成させるが、発
明者らのテストではコロニーの形はほぼ２．５ｍｍ以下
なので、ノズル孔１４ａのピッチ間隔を２．６ｍｍ以上
とすることによって、コロニー同士が重なって、コロニ
ー数が計数不能になることがない。更に、放射状のノズ
ル部では、捕集菌がどのノズル孔を通ったかの位置の確
定は不可能であり、捕集後の培養でコロニーができなか
ったのかノズル孔がない部分なのかの確定が不可能であ
るが、本実施例のノズル孔１４ａの配置は四角形状であ
るために、位置を容易に判別し計算を円滑に行うことが
可能となる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係るポータ
ブル型空中浮遊菌サンプラは、空中浮遊菌を捕集するた
めに空気が流入するノズル板に、複数のノズル孔を格子
状に整然と配列したので、シャーレ内の培地に当接する
風量を均一化することができ、部分的に培地が乾燥して
菌の捕集率が低下する傾向になったり、菌を捕集したと
しても培養した後のコロニーができなくなったり、更に
は捕集した菌を培養したときに、近接した狭い間隔のコ
ロニーが重なって、実際のコロニー数が計数不能となる
ことがないので、捕集菌の位置及び数量を正確に測定す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例のサンプラの斜視図である。

【図２】平面図である。

【図３】捕集部の断面図である。

【図４】ノズル板の側面図である。

【図５】ノズル孔の断面図である。

【図６】空中浮遊菌捕集部の空気流の説明図である。

【図７】限界粒子径と捕集効率のグラフ図である。

【図８】ノズル通過風速と捕集効率のグラフ図である。

【図９】従来例のサンプラの平面図である。

【符号の説明】

１１捕集部１２操作部１３取手１４ノズル板１４ａノズル孔１５ノズル板保持部材１６シャーレ支持部材１７高静圧ファン１８ファンモータ１９フィルタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山田武始東京都渋谷区広尾五丁目４番３号ミドリ安全株式会社内 (72)発明者仲田幸博東京都渋谷区広尾五丁目４番３号ミドリ安全株式会社内Ｆターム(参考） 4B029 AA09 HA02 HA09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の孔を有するノズル板と、該ノズル
板を保持するノズル板保持部材と、前記ノズル板の下流
に位置し培地を収納するシャーレを支持するシャーレ支
持部と、空気流を生成するファンとを有するポータブル
型空中浮遊菌サンプラであって、前記ノズル板の孔を格
子状に配列したことを特徴とするポータブル型空中浮遊
菌サンプラ。
【請求項２】前記孔の配列をピッチ間隔２．６ｍｍ以
上とした請求項１に記載のポータブル型空中浮遊菌サン
プラ。
【請求項３】前記ノズル板の孔の開口部分の合計面積
を２８．３ｍｍ² 以上とした請求項１に記載のポータブ
ル型空中浮遊菌サンプラ。
【請求項４】前記空気流が前記ノズル板を通過すると
きの風速を２０ｍ／秒以上とした請求項１に記載のポー
タブル型空中浮遊菌サンプラ。
【請求項５】前記空気流の出口部に濾過体を配置した
請求項１に記載のポータブル型空中浮遊菌サンプラ。
【請求項６】前記濾過体はシート状の濾材を所定の折
幅で襞折してプリーツ加工を施し円形ドーナツ状に形成
した請求項１に記載のポータブル型空中浮遊菌サンプ
ラ。