JP2005080506A - Sampler and sampling system for microorganism in low-temperature liquid - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、低温液体中の微生物をサンプリングするためのサンプラー、およびこのようなサンプラーを備えたサンプリングシステムに関する。 The present invention relates to a sampler for sampling microorganisms in a cryogenic liquid, and a sampling system equipped with such a sampler.
薬品工業や食品工業において、薬品や食品を急冷するために低温液体たとえば液体窒素が用いられる。このような急冷処理に用いられる低温液体が微生物で汚染されていると、微生物が食品や薬品に付着し、流通過程で微生物が増殖することがあるので好ましくないことは明らかである。 In the pharmaceutical industry and the food industry, a low-temperature liquid such as liquid nitrogen is used to rapidly cool a chemical or food. It is obvious that it is not preferable that the low-temperature liquid used for such a rapid cooling treatment is contaminated with microorganisms because the microorganisms adhere to food and medicine and the microorganisms may grow in the distribution process.
このため、液体窒素などの液化ガスを、フィルターを通してろ過することによって除菌処理するための装置が知られている。 For this reason, an apparatus for sterilizing a liquefied gas such as liquid nitrogen through a filter is known.
ただし、根本的には、このような急冷システム自体を評価し、低温液体の微生物汚染を検出するために低温液体中の微生物をサンプリングしたいという要望がある。 However, there is a fundamental desire to evaluate such a quenching system itself and to sample microorganisms in the cryogenic liquid in order to detect microbial contamination of the cryogenic liquid.
従来、低温液体中の微生物をサンプリングするには、容器に一定量の低温液体を収集して低温液体を蒸発させた後に、容器に付着している微生物を調べるか(たとえば特許文献1参照)、容器の内面をリンスしてリンス液中の微生物を調べていた。しかし、このような方法では、低温液体がサンプリング中に微生物汚染される可能性がある。また、容器に低温液体をサンプリングしている間にも低温液体が蒸発するため、取り出した低温液体サンプルの正確な体積を測定することが困難になる。このように従来のサンプリング方法は、信頼性に劣るという問題があった。 Conventionally, in order to sample microorganisms in a cryogenic liquid, after collecting a certain amount of cryogenic liquid in a container and evaporating the cryogenic liquid, the microorganisms adhering to the container are examined (see, for example, Patent Document 1), The inner surface of the container was rinsed to examine microorganisms in the rinse solution. However, with such a method, the cryogenic liquid can be microbially contaminated during sampling. Further, since the cryogenic liquid evaporates while sampling the cryogenic liquid in the container, it is difficult to measure the exact volume of the taken-out cryogenic liquid sample. Thus, the conventional sampling method has a problem that it is inferior in reliability.
一方、低温微生物汚染をオンラインで評価するために、メンブランフィルターを通して低温液体を流し、メンブランフィルターによって捕集された微生物を培養して、微生物数を評価する方法(以下、メンブラン法という)が考えられる。メンブラン法は、常温の液体を扱う場合には広く用いられている(JIS K3823 限外ろ過モジュールの細菌阻止性能試験方法)。 On the other hand, in order to evaluate low-temperature microbial contamination online, a method of evaluating the number of microorganisms (hereinafter referred to as the membrane method) by flowing a low-temperature liquid through the membrane filter and culturing the microorganisms collected by the membrane filter is considered. . The membrane method is widely used when a liquid at room temperature is used (bacterial inhibition performance test method of JIS K3823 ultrafiltration module).
しかし、メンブランフィルターで低温液体を扱う場合には、シール構造を工夫しないと、低温液体のもれが生じるという問題があることがわかった。
本発明の目的は、低温液体のもれを生じることなく、オンラインで低温液体中の微生物をサンプリングできるサンプラー、およびこのようなサンプラーを備えたサンプリングシステムを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a sampler that can sample microorganisms in a cryogenic liquid online without causing leakage of the cryogenic liquid, and a sampling system equipped with such a sampler.
本発明の一態様に係る低温液体中の微生物のサンプラーは、フッ素樹脂製のメンブランフィルターと、前記メンブランフィルターの周縁部を両面から挟む1対のフッ素樹脂製の環状ガスケットと、前記メンブランフィルターおよび1対の環状ガスケットを両面から挟んで封入する1対のホルダと、少なくとも片面のホルダとガスケットとの間に設けられ、ガスケットを押圧する弾性部材とを有し、低温液体を通過させた後に前記メンブランフィルターを取り出し、培地に接触させるかまたは液体培地に浸漬させて培養することにより低温液体中に存在する微生物の検出を可能にしたことを特徴とする。 A sampler of microorganisms in a cryogenic liquid according to one aspect of the present invention includes a membrane filter made of fluororesin, a pair of fluororesin annular gaskets sandwiching a peripheral portion of the membrane filter from both sides, the membrane filter and 1 A pair of holders that enclose and sandwich a pair of annular gaskets, and an elastic member that is provided between at least one side of the holder and the gasket and that presses the gasket; The filter is taken out and brought into contact with a medium or immersed in a liquid medium and cultured to enable detection of microorganisms present in the cryogenic liquid.
本発明の他の態様に係る低温液体中の微生物のサンプリングシステムは、上記のサンプラーと、サンプリング対象である低温液体源と前記サンプラーとを接続する第1の配管と、必要な場合、前記第1の配管およびサンプラーを通過する低温液体を液体状態に保持するように、前記第1の配管の少なくとも一部およびサンプラーを冷却する手段とを有し、低温液体を通過させた後に前記メンブランフィルターを取り出し、培地に接触させるかまたは液体培地に浸漬させて培養することにより低温液体中に存在する微生物の検出を可能にしたことを特徴とする。なお、低温液体を液体状態に保持することができる場合、必ずしも冷却手段を設ける必要はない。 A sampling system for microorganisms in a cryogenic liquid according to another aspect of the present invention includes the above-described sampler, a first pipe connecting the cryogenic liquid source to be sampled and the sampler, and the first pipe if necessary. And a means for cooling the sampler so that the cryogenic liquid passing through the pipe and the sampler is kept in a liquid state, and the membrane filter is taken out after allowing the cryogenic liquid to pass through. The microorganisms present in the cryogenic liquid can be detected by bringing them into contact with the medium or immersing them in a liquid medium and culturing. In addition, when a low temperature liquid can be hold | maintained in a liquid state, it is not necessary to necessarily provide a cooling means.
本発明のサンプリングシステムでは、前記低温液体源と前記サンプラーとを接続する第1の配管に接続された、低温液体と同種の滅菌気体を供給する第2の配管を有し、滅菌気体を前記第1の配管内で前記冷却手段により液化させた滅菌低温液体を前記サンプラーに通し、滅菌低温液体を通過させた後に前記メンブランフィルターを取り出し、培地に接触させるかまたは液体培地に浸漬させて培養することにより滅菌低温液体中に存在する微生物のブランクサンプリングを実施できるようにしてもよい。 The sampling system of the present invention has a second pipe connected to a first pipe connecting the cryogenic liquid source and the sampler and supplying a sterilizing gas of the same type as the cryogenic liquid. The sterilized cryogenic liquid liquefied by the cooling means in one pipe is passed through the sampler, and after passing the sterilized cryogenic liquid, the membrane filter is taken out and brought into contact with the medium or immersed in the liquid medium and cultured. May enable blank sampling of microorganisms present in the sterile cryogenic liquid.
本発明のサンプリングシステムでは、複数個のサンプラーを並列に接続して使用してもよい。 In the sampling system of the present invention, a plurality of samplers may be connected in parallel.
本発明によれば、低温液体のもれを生じることなく、オンラインで低温液体中の微生物をサンプリングすることができる。 According to the present invention, microorganisms in a cryogenic liquid can be sampled online without causing leakage of the cryogenic liquid.
本発明に係る低温液体中の微生物のサンプラーはメンブラン法に基づくものであり、メンブランフィルターと、メンブランフィルターの周縁部を両面から挟む1対の環状ガスケットと、メンブランフィルターおよび1対の環状ガスケットを両面から挟んで封入する1対のホルダとを有する。 The sampler of microorganisms in a cryogenic liquid according to the present invention is based on a membrane method, and includes a membrane filter, a pair of annular gaskets sandwiching the peripheral edge of the membrane filter from both sides, and a membrane filter and a pair of annular gaskets on both sides. And a pair of holders that are sandwiched and sealed.
メンブランフィルターおよびガスケットの材料としては、フッ素樹脂、たとえばポリテトラフルオロエチレン(PTFE)が用いられる。PTFEは、使用温度範囲が200℃〜−200℃と広く、低温液体たとえば液体窒素温度でも耐久性を示す。以下においては、フッ素樹脂をPTFEで代表させて説明する。 As a material for the membrane filter and the gasket, a fluororesin such as polytetrafluoroethylene (PTFE) is used. PTFE has a wide use temperature range of 200 ° C. to −200 ° C., and exhibits durability even at a low temperature liquid such as liquid nitrogen. In the following, the fluororesin will be described as being representative of PTFE.
PTFEからなるガスケットは常温では弾性変形によってシール性を生じさせるが、室温から液体窒素温度に冷却されて低温になると室温で生じた弾性変形は弾性変形ではなくなりシール性を失う。PTFEでは温度に応じて新たな力を加えて新たな弾性歪みを発生させることが、シール性を保つためには必須である。すなわち、室温においてPTFEメンブランフィルターおよび1対のPTFEガスケットを両面から1対のホルダで締め付けただけでは、低温まで瞬時冷却されたときにPTFEガスケットの常温での弾性変形が回復する傾向のない塑性変形のような挙動となるためシール性がなくなり、1対のホルダの連結部から低温液体がもれる可能性が大きくなる。また、PTFEを低温から常温に戻した場合にも、その弾性歪みが低温にさらす前のレベルまで回復するには数時間から数日かかる。そのため、PTFEに対して温度の変化に応じてリアルタイムで新たな応力をかけてPTFEに新たな弾性歪みを生じさせ、常にシール性を保つことが、サンプル以外の微生物汚染を防ぐために重要である。 A gasket made of PTFE produces sealability by elastic deformation at room temperature. However, when the temperature is lowered from room temperature to liquid nitrogen temperature, the elastic deformation generated at room temperature is not elastic deformation and loses sealability. In PTFE, it is indispensable to generate a new elastic strain by applying a new force according to the temperature in order to maintain the sealing property. That is, plastic deformation that does not tend to recover the elastic deformation of the PTFE gasket at room temperature when it is instantaneously cooled to a low temperature by simply tightening the PTFE membrane filter and the pair of PTFE gaskets from both sides with a pair of holders at room temperature. Therefore, the sealing performance is lost, and the possibility that the cryogenic liquid leaks from the connecting portion of the pair of holders increases. Further, even when PTFE is returned from a low temperature to a normal temperature, it takes several hours to several days for the elastic strain to recover to a level before being exposed to the low temperature. Therefore, in order to prevent microbial contamination other than the sample, it is important to apply a new stress in real time to PTFE in response to a change in temperature to generate a new elastic strain in PTFE and always maintain a sealing property.
そこで、本発明のサンプラーでは、少なくとも片面のホルダとPTFEガスケットとの間に弾性部材(たとえばコイルばね)を設けてPTFEガスケットを押圧する。なお、両面のそれぞれのホルダとPTFEガスケットとの間に弾性部材を設けてもよい。このようなサンプラーでは、室温においてPTFEメンブランフィルターおよび1対のPTFEガスケットを両面から1対のホルダで締め付けた後、低温まで冷却するとPTFEガスケットの弾性変形は塑性変形になろうとするが、弾性部材の押圧力によりPTFEガスケットに低温での新たな弾性歪みを与えることができるので、1対のホルダの連結部から低温液体がもれるのを防止することができる。したがって、本発明のサンプラーでは、低温液体のもれを生じることなく、オンラインで低温液体中の微生物をサンプリングできる。また、常温に戻る際にも、温度が変化しているにもかかわらず常にシール性を保っているため新たな微生物汚染を防ぐことができる。 Therefore, in the sampler of the present invention, an elastic member (for example, a coil spring) is provided between at least one side of the holder and the PTFE gasket to press the PTFE gasket. An elastic member may be provided between the holders on both sides and the PTFE gasket. In such a sampler, when a PTFE membrane filter and a pair of PTFE gaskets are tightened with a pair of holders from both sides at room temperature and then cooled to a low temperature, the elastic deformation of the PTFE gasket tends to become plastic deformation. Since a new elastic strain at a low temperature can be given to the PTFE gasket by the pressing force, it is possible to prevent the low temperature liquid from leaking from the connecting portion of the pair of holders. Therefore, in the sampler of the present invention, the microorganisms in the cryogenic liquid can be sampled online without causing leakage of the cryogenic liquid. In addition, even when the temperature returns to room temperature, the sealing performance is always maintained despite the change in temperature, so that new microbial contamination can be prevented.
図1に本発明の実施形態に係る低温液体中の微生物のサンプラーを分解して示す。図1に示すように、たとえばポア径0.1μmのPTFEメンブランフィルター1は支持フィルター2に支持される。PTFEメンブランフィルター1(および支持フィルター2)の周縁部を両面から挟むように、1対のPTFE環状ガスケット3、3が設けられる。これらの部材は、いずれもステンレス鋼製の上流側および下流側のホルダ4、4によって両面から挟まれ、これらの間に封入される。具体的には、下流側のホルダ4に設けられた凹部にPTFEガスケット3、支持フィルター2、PTFEメンブランフィルター1、およびPTFEガスケット3を収容し、上流側のホルダ4をねじ込んでホルダどうしを締め付けるが、図1では上流側のホルダ4と上流側のPTFEガスケット3との間に弾性部材としてコイルばね5を設けてPTFEガスケット3を押圧するようにしている。このため、低温液体を通したときに、コイルばね5によって応力を加えてPTFEガスケット3に新たな歪みを生じさせることができ、低温液体のもれを防止できる。低温液体を通過させた後に、サンプラーを分解してPTFEメンブランフィルター1を取り出して培地に接触させて培養するか、または液体培地に浸漬させて超音波をかけた後に液体培地中で培養することにより低温液体中に存在する微生物の有無および数を調べることができる。
FIG. 1 shows an exploded sampler of microorganisms in a cryogenic liquid according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, for example, a
図2に本発明の実施形態に係る低温液体中の微生物のサンプリングシステムを概略的に示す。サンプリング対象である液体窒素101を収容するタンク100には液体窒素101を流出させる弁(V4)102が取り付けられている。この弁(V4)102の下流に本発明のサンプリングシステムが接続される(接続部をV4の下流に示す)。このサンプリングシステムは、冷却手段として液体窒素11を収容した容器10を有する。弁(V4)102の下流に、コイル上流配管12、コイル13、コイル下流配管14、弁(V2)15、サンプラー上流配管16、図1図示のサンプラー17、サンプラー下流配管18が順次接続されている(図2における第1の配管とは、弁(V4)102からサンプラー17までの間にあるコイル上流配管12、コイル13、コイル下流配管14およびサンプラー上流配管16である)。サンプラー下流配管18の出口には計測シリンダ19が設けられている。コイル13およびサンプラー17は容器10内の液体窒素11に浸漬される。コイル下流配管14には弁(V1)21を備えたベント配管20が接続されている。また、コイル上流配管12には、弁(V3)23を備えた窒素ガス配管22が接続されている。この窒素ガス配管22には滅菌フィルター24が設けられている。この図2では、容器10内の液体窒素11に1個のサンプラーを浸漬しているが、複数個のサンプラーを切り換え可能にして並列に設けてもよい。
FIG. 2 schematically shows a sampling system for microorganisms in a cryogenic liquid according to an embodiment of the present invention. A valve (V4) 102 that allows the
なお、サンプラー17は必ずしも容器10内の液体窒素11中に浸漬しなくてもよく、液体窒素が気化しないという条件が満たされれば、サンプラーを液体窒素11の外に配置してもよい。たとえば図2の破線17’で示す位置にサンプラーを配置してもよい(この場合、サンプラーの上流に接続部を設ける)。
Note that the
また、ブランクサンプリングの必要がない場合には、窒素ガス配管22、弁(V3)23、滅菌フィルター24などの機器を設ける必要もない。したがって、最も単純には、弁(V4)102の下流に、破線で示すように、弁(V2’)15’、サンプラー上流配管16’、サンプラー17’、ベント配管20’、弁(V1’)21’を設けたな構成でもよい。
Further, when there is no need for blank sampling, it is not necessary to provide devices such as the
図2のサンプリングシステムを用いて、ブランクサンプリングと、液体窒素101中の微生物のサンプリングを実施した。以下、これらの操作手順を説明する。
Blank sampling and sampling of microorganisms in
(A)ブランクサンプリング
まず、V1、V2、V3、V4、サンプラーを含む機器を滅菌した後、各機器をセットする。なお、必要に応じて、サンプラー17などの機器を取り付ける間、コイル13を液体窒素11に浸漬させずに、滅菌した窒素ガスを供給して微生物汚染を防止するようにしてもよい。V4を閉じた状態で、V1、V3を開く。窒素ガスを滅菌フィルター24で滅菌した後、V3および窒素ガス配管22を経由して、容器10に収容された液体窒素11中に浸漬されたコイル13に供給し、コイル13中を通過している間に液化させる。こうして滅菌液体窒素を作り出す。ベント配管20の出口で窒素の液化を確認した後、V1を閉じる。
(A) Blank sampling First, after sterilizing devices including V1, V2, V3, V4 and the sampler, each device is set. If necessary, the sterilized nitrogen gas may be supplied to prevent microbial contamination without immersing the
次に、V2を開き、コイル13中で液化したブランクの液体窒素をサンプラー17に通し(ブランクサンプリング)、計測シリンダ19でその量を調べる。その後、V3、V2を閉じる。
Next, V2 is opened, blank liquid nitrogen liquefied in the
次いで、V1およびV2の上流の接続部をはずして、V1およびV2を含む機器を取り外し、サンプラー17をクリーンベンチ内に入れ、サンプラー17の温度を室温まで戻す。その後、サンプラー17を分解してPTFEメンブランフィルターを取り出し、これを所望の培地上に移して微生物を培養する。
Next, the connection upstream of V1 and V2 is disconnected, the equipment containing V1 and V2 is removed, the
(B)液体窒素101中の微生物のサンプリング
(A)と同様に、V1、V2、V3、V4、サンプラーを含む機器を滅菌した後、各機器をセットする。V4を閉じた状態から、V1、V4を開く。タンク100内の液体窒素101がベント配管20の出口から流出するのを確認する。
(B) Sampling of microorganisms in
次に、V2を開き、V1を閉じて、タンク100内の液体窒素101をサンプラー17に通し(サンプリング)、計測シリンダ19でその量を調べる。その後、V4、V2を閉じる。
Next, V2 is opened, V1 is closed, the
次いで、V1およびV2の上流の接続部をはずして、V1およびV2を含む機器を取り外し、サンプラー17をクリーンベンチ内に入れ、サンプラー17の温度を室温まで戻す。その後、サンプラー17を分解してPTFEメンブランフィルターを取り出し、これを所望の培地上に移して微生物を培養する。
Next, the connection upstream of V1 and V2 is disconnected, the equipment containing V1 and V2 is removed, the
なお、ブランクサンプリングした後、ブランクサンプラーをはずす前に並列している別のサンプラーを使って液体窒素中の微生物をサンプリングし、その後に両方のサンプラーをはずして培養するようにしてもよい。 In addition, after blank sampling, before removing the blank sampler, the microorganisms in liquid nitrogen may be sampled using another sampler in parallel, and then both samplers may be removed and cultured.
また、別途に、サンプリングの前後でのメンブランフィルターの完全性(integrity)を調べる試験を行った。この試験は、サンプラーをエタノール中に入れ、圧力を変化させながらガスをサンプラーに供給してバブリングが生じる圧力を調べるものである。この試験を、室温でサンプラーを組み立てた直後と、サンプラーに液体窒素を通過させた後に行った。その結果、いずれの場合でも、バブリングが生じる圧力は0.2MPaであり、液体窒素を通過させてもメンブランフィルターは破損していない(完全性を維持している)ことが確認された。 Separately, a test was conducted to examine the integrity of the membrane filter before and after sampling. In this test, a sampler is placed in ethanol, and a gas is supplied to the sampler while changing the pressure to examine the pressure at which bubbling occurs. This test was performed immediately after assembling the sampler at room temperature and after passing liquid nitrogen through the sampler. As a result, in all cases, the pressure at which bubbling occurred was 0.2 MPa, and it was confirmed that the membrane filter was not damaged (maintained integrity) even when liquid nitrogen was passed.
実際に、図2図示のサンプリングシステムを用いて、微生物で汚染された液体窒素中の微生物のサンプリングを行い、メンブランフィルターを所望の培地上に載せるかまたは液体培地に浸漬させて10日間培養した後、微生物数を調べた結果を表1に示す。 Actually, after sampling microorganisms in liquid nitrogen contaminated with microorganisms using the sampling system shown in FIG. 2, the membrane filter is placed on a desired medium or immersed in a liquid medium and cultured for 10 days. The results of examining the number of microorganisms are shown in Table 1.
表1からわかるように、図2図示のサンプリングシステムにより、オンラインでの液体窒素中の微生物のサンプリングが実現できるようになった。
1…PTFEメンブランフィルター、2…支持フィルター、3…PTFE環状ガスケット、4…ホルダ、5…コイルばね、10…容器、11…液体窒素、12…コイル上流配管、13…コイル、14…コイル下流配管、15…弁(V2)、16…サンプラー上流配管、17…サンプラー、18…サンプラー下流配管、19…計測シリンダ、20…ベント配管、21…弁(V1)、22…窒素ガス配管、23…弁(V3)、24…滅菌フィルター、100…タンク、101…液体窒素、102…弁(V4)。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記メンブランフィルターの周縁部を両面から挟む1対のフッ素樹脂製の環状ガスケットと、
前記メンブランフィルターおよび1対の環状ガスケットを両面から挟んで封入する1対のホルダと、
少なくとも片面のホルダとガスケットとの間に設けられ、ガスケットを押圧する弾性部材とを有し、
低温液体を通過させた後に前記メンブランフィルターを取り出し、培地に接触させるかまたは液体培地に浸漬させて培養することにより低温液体中に存在する微生物の検出を可能にしたことを特徴とする低温液体中の微生物のサンプラー。 A fluororesin membrane filter,
A pair of fluororesin annular gaskets sandwiching the peripheral edge of the membrane filter from both sides;
A pair of holders for enclosing the membrane filter and a pair of annular gaskets sandwiched from both sides;
An elastic member provided between at least one side of the holder and the gasket and pressing the gasket;
In a cryogenic liquid characterized by enabling detection of microorganisms present in the cryogenic liquid by removing the membrane filter after passing through the cryogenic liquid and bringing it into contact with the culture medium or immersing in a liquid culture medium and culturing. Microbial sampler.
サンプリング対象である低温液体源と前記サンプラーとを接続する第1の配管と、
前記第1の配管およびサンプラーを通過する低温液体を液体状態に保持するように、前記第1の配管の少なくとも一部およびサンプラーを冷却する手段とを有し、
低温液体を通過させた後に前記メンブランフィルターを取り出し、培地に接触させるかまたは液体培地に浸漬させて培養することにより低温液体中に存在する微生物の検出を可能にしたことを特徴とする低温液体中の微生物のサンプリングシステム。 A sampler according to claim 1;
A first pipe connecting a cryogenic liquid source to be sampled and the sampler;
Means for cooling at least a portion of the first pipe and the sampler so that the cryogenic liquid passing through the first pipe and the sampler is maintained in a liquid state;
In a cryogenic liquid characterized by enabling detection of microorganisms present in the cryogenic liquid by removing the membrane filter after passing through the cryogenic liquid and bringing it into contact with the culture medium or immersing in a liquid culture medium and culturing. Microbial sampling system.
A second pipe connected to a first pipe connecting the cryogenic liquid source and the sampler to supply a sterilizing gas of the same type as the cryogenic liquid, and the sterilizing gas is cooled in the first pipe; Pass the sterilized cryogenic liquid liquefied by means through the sampler, pass the sterilized cryogenic liquid, and then remove the membrane filter and contact with the medium or immerse in the liquid medium and culture in the sterilized cryogenic liquid The sampling system according to claim 2, wherein blank sampling of microorganisms to be performed is enabled.
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