JP2010249683A - 細菌懸濁装置およびそれを備えた細菌検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な装置および方法で細菌の検査を行うことができる、細菌懸濁装置およびそれを備えた細菌検査装置を提供する。
【解決手段】本発明の細菌懸濁装置１０は、細菌を含む試料を採取した試料採取具、試料液３５、および攪拌子３６を収容する検出容器１と、検出容器１の内壁の底面近傍に設けられた凸部２と、検出容器１の内壁の凸部２よりも上部に設けられた電極３と、を備え、攪拌子は、試料採取具を回転させて試料採取具を凸部に接触させることによって、試料採取具の細菌を試料液に懸濁して電極の表面に供給する。
【選択図】図１

Description

本発明は、検出容器内に収容した試料液中で攪拌子を回転させて試料の攪拌を行いながら細菌を懸濁させる細菌懸濁装置と、それを備えた細菌検査装置に関する。

近年、試料液中に含まれる細菌等の検体の反応解析を行う際に、ケース部の外部から磁気力を付与してケース部内に貯留された攪拌子を回転させながら、試料液の攪拌を行う攪拌装置が用いられている。例えば、特許文献１は、試験サンプルおよび懸濁液体を含む袋を外側から叩くことで、懸濁液体中において細菌を効果的に懸濁させる振動叩打具を有する袋叩き式細菌懸濁装置を開示している。

特表２０００−５０９９８９号公報

しかしながら、上記従来の細菌懸濁装置では、細菌検査の前段階で試料液を懸濁装置にかけ、その後この懸濁液体を検査装置に入れて検査する必要がある。つまり、検査装置以外に、懸濁専用の装置が別途必要になるので、構造が複雑になり、また懸濁液体を作った後に、それを検査装置に入れなくてはならないので、検査工程が複雑化してしまうという問題がある。

本発明の目的は、簡単な装置および方法で細菌の検査を行うことができる、細菌懸濁装置およびそれを備えた細菌検査装置を提供することである。

本発明のある実施形態の細菌懸濁装置は、細菌を含む試料を採取した試料採取具、試料液、および攪拌子を収容する検出容器と、前記検出容器の内壁の底面近傍に設けられた凸部と、前記検出容器の内壁の前記凸部よりも上部に設けられた電極と、を備え、前記攪拌子は、前記試料採取具を回転させて前記試料採取具を前記凸部に接触させることによって、前記試料採取具の前記細菌を前記試料液に懸濁して前記電極の表面に供給する。

前記凸部は、前記検出容器の内壁の円周方向に連続的に設けられることが好ましい。

前記凸部は、前記検出容器の内壁の円周方向に離間して設けられた第１の凸部および第２の凸部を有していてもよい。

前記検出容器の中心軸を含む平面に直交する平面で切った前記凸部の断面形状は、三角形であることが好ましい。
前記検出容器の中心軸を含む平面で切った前記凸部の断面形状は、テーパ形状であってもよい。

本発明のある実施形態の細菌検査装置は、上記細菌懸濁装置と、前記電極に交流電圧を印加するための電源部と、前記電極の表面に供給された細菌の数をインピーダンスの変化から測定する測定部とを備える。

本発明の細菌懸濁装置は、細菌を含む試料を採取した試料採取具、試料液、および攪拌子を収容する検出容器と、検出容器の内壁の底面近傍に設けられた凸部と、検出容器の内壁の凸部よりも上部に設けられた電極と、を備え、攪拌子は、試料採取具を回転させて試料採取具を凸部に接触させることによって、試料採取具の細菌を試料液に懸濁して電極の表面に供給するので、懸濁液体の作成と検査が連続して行える、その結果として構成が簡素化され、また検査工程も簡素化することが出来るものとなる。

本発明の一実施形態に係る細菌懸濁装置および細菌検査装置を模式的に示すブロック図 本発明の一実施形態に係る細菌懸濁装置および細菌検査装置の外観図 （ａ）は細菌懸濁装置およびその周辺を示す模式図、（ｂ）は（ａ）の装置を上から見た模式図 （ａ）および（ｂ）は検出容器の斜視図 （ａ）は検出容器の側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ―Ａ断面図 （ａ）は検出容器の正面図、（ｂ）は（ａ）のB―B断面図 検出容器の平面図 （ａ）および（ｃ）は細菌懸濁装置およびその周辺を示す模式図、（ｂ）は（ａ）の検出容器を上から見た模式図 本実施形態の効果を説明するためのグラフ

以下、本発明の一実施形態を添付図面を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る細菌懸濁装置および細菌検査装置を模式的に示すブロック図であり、図２はその外観図である。図１および図２に示すように、細菌検査装置２０は、細菌懸濁装置１０、測定部１１、電源部１２、制御部１３、および表示部１４、スターラ１５を有する。細菌検査装置２０は、例えば口腔内に存在する細菌（微生物）の検出を行う。

細菌懸濁装置１０は検出容器１を有する。検出容器１は、その内壁の底面近傍に設けられた凸部２と、凸部２よりも上部に設けられた電極３とを有する。検出容器１は、細菌を含む試料を採取した試料採取具３０（図３参照）、試料液３５、および攪拌子３６を収容することができる。攪拌子３６は検出容器１内で回転する。攪拌子３６は、試料採取具３０を回転させて試料採取具を凸部２に接触させる。これにより、試料採取具の細菌は、試料液３５中に懸濁され、電極３の表面に供給される。

電極３には電源部１２によって交流電圧が印加される。細菌は誘電泳動によって電極３の所定の位置に移動する。細菌検査装置２０は、電極３におけるインピーダンスの変化を検出することで試料液３５中の細菌の数を検出する。

本実施形態では、検出容器１の内壁の底面近傍に凸部２を設け、試料採取具３０を回転させて試料採取具３０を凸部２に接触させることによって、試料採取具３０の細菌を試料液に懸濁して電極３の表面に供給する。本実施形態は凸部２を有しない細菌懸濁装置を用いる場合に比べて、すなわち、試料採取具３０を検出容器の平坦な内壁面に接触させる場合に比べて、試料採取具３０から高い効率で細菌を採取、懸濁し、電極表面に供給できる。これにより、より高精度に細菌を検出することができる。また、より短時間で細菌を検出することもできる。

以下、図３から図９を参照しながら、本実施形態をより詳細に説明する。図３（ａ）は細菌懸濁装置１０およびその周辺を示す模式図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）の検出容器を上から見た模式図である。

検出容器１は円筒状の樹脂製容器であり、試料採取具３０、試料液３５および攪拌子３６を収容している。試料採取具３０は例えば棒の先端に綿球３２を有する綿棒である。綿球３２は、棒体に巻きつけられた綿球状の脱脂綿である。綿球３２は一般的には水滴型である。攪拌子３６は、検出容器１の底面（内壁面）に近接配置されるスターラ１５と磁気力を介して結合され、回転する。攪拌子３６は、略円柱状を有する金属製の部材であって、スターラ１５から付与される磁気によって、検出容器１の底面に沿って回転する。
スターラ１５は、検出容器１の底面に対向配置された回転可能なマグネット１５Ａを有しており、金属製の攪拌子３６に対して図中矢印Ａ方向に磁気力（吸引力）を付与する。スターラ１５は、攪拌子３６を吸引した状態で、モータ１５Ｂによってマグネット１５Ａを回転させることで、試料液３５中において例えば図中矢印Ａ方向に攪拌子３６を回転させる。攪拌子３６の回転によって試料液３５の攪拌が行われる。さらに、攪拌子３６は、綿球３２を押し、試料採取具３０を図中矢印Ｂ方向に自転させながら、図中矢印Ａ方向に綿球３２を回転させる。

試料採取具３０の綿球３２は攪拌子３６に押されて回転する際に、凸部２に衝突しながら、検出容器１の中心軸方向（上下方向、矢印C方向）に振動すると共に、検出容器１の底面の半径方向（矢印D方向）に振動する。また、綿球３２と凸部２とが接触するので、これらの間で摩擦が生じる。この綿球３２の振動および摩擦によって、綿球３２に付着していた細菌が試料液３５中に放出される。攪拌子３６の回転によって試料液３５は攪拌されているので、細菌は試料液３５中に懸濁される。

電極３は、誘電泳動によって試料液中の細菌を所定位置に移動させて細菌を検出するものであって、櫛歯状の電極が微小隙間（例えば５μm）を介して対向配置されている。電極３は、導電体をスパッタリングや蒸着やメッキ等の方法によって電極基板上に被覆して形成される。電極３に電圧を印加すると、電極３の櫛歯状の交差部分に構成される微小隙間付近の電界が最も強くなる。細菌は、最も電界が集中する微小隙間付近に向かって泳動される。電源部１２は、薄膜電極３に対して、誘電泳動を生じさせるために必要な交流電圧を印加する。測定部１１は、図示しないマイクロプロセッサ、測定データ等を一時的に保存するメモリ等を含むように構成されている。測定部１１は、電極３におけるインピーダンスの変化を検出することで、試料液中の細菌数を検出する。

制御部１３は、図示しないマイクロプロセッサと、予め設定されたプログラムを保存するためのメモリ、タイマ、操作ボタン等を含むように構成されている。制御部１３は、予め設定されたプログラムに従って、電源部１２を制御して電極３に対して誘電泳動のための電圧を印加する。また、制御部１３は、測定部１１との間において信号の送受信を行うとともに、測定結果や動作状況等を表示するように表示部１４を制御する。表示部１４は、ＬＣＤ等のディスプレィやプリンタ、スピーカ等であって、評価結果として、口腔内の衛生状態を試料液中の微生物数で表示する。検出容器１内に貯留される試料液としては、例えば、水、油類、糖アルコール類、およびこれらの混合物等の様々な液体を用いることができる。

次に本実施形態の細菌懸濁装置１０およびそれを備えた細菌検査装置の使用方法を説明する。

まず、綿棒等の試料採取具３０を用いて口腔内から試料（細菌）を採取する。被験者の口腔内から得られる試料としては、歯牙や舌や口腔内壁を拭った布や綿棒や、唾液や唾液
を染みこませた布状のもの、歯間からピック状のもので掻き取られた試料等である。なお、本実施形態では口腔内の衛生状態を評価する試料として、歯牙表面を綿棒等の試料採取具３０を用いて拭ったものを用いている。また、測定評価のための準備として、測定セル１内に試料液３５を注入する。

次に、口腔内から試料採取した試料採取具３０の綿球３２を試料液３５中に浸漬させる。また、スターラ１５を用いて攪拌子３６を回転させる。試料液３５中に浸漬させた試料採取具３０の綿球３２を、試料液３５中において回転する攪拌子３６に対して接触させる。試料採取具３０の綿球３２は攪拌子３６に押されて回転する。綿球３２は、凸部２に衝突しながら、検出容器１の中心軸方向（矢印C方向）と検出容器１の底面の半径方向（矢印D方向）に振動する。また、綿球３２と凸部２とが接触するので、これらの間で摩擦が生じる。この綿球３２の振動および摩擦によって、綿球３２に付着していた細菌が試料液３５中に放出される。攪拌子３６の回転によって試料液３５は攪拌されているので、細菌は試料液３５中に懸濁される。

次に、制御部１３が、検出容器１の側壁面に設置された電極基板上の電極３に対して交流電圧を印加するように、電源部１２を制御する。測定部１１において、電極３におけるインピーダンスの変化を検出することで、試料液３５中の細菌数を検出する。制御部１３が、測定部１１における検出結果を表示部１４において表示させて処理を終了する。

本実施形態では、以上のような工程を経て、試料採取から試料液中への細菌の放出、試料液の攪拌、細菌検出を行う。

図４から図８は本実施形態に用いる検出容器１を説明するための図である。図４（ａ）および（ｂ）は検出容器１の斜視図である。図５（ａ）は検出容器１の側面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）のＡ―Ａ断面図である。図６（ａ）は検出容器１の正面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）のB―B断面図である。図７は、検出容器１の平面図である。
凸部２は、検出容器１の内壁の円周方向に連続的に設けられるのが好ましい。凸部２の数が多いほど、綿球３２が検出容器１底面の半径方向（図３（ｂ）の矢印D方向）に振動する回数を多くできるので、より高い効率で綿球３２に付着している細菌が試料液３５中に放出される。凸部２は、検出容器１の中心軸を含む平面に直交する平面で切った断面形状が、複数の連続した三角形であるのが好ましい。凸部２との衝突によって綿球３２にかかる力の方向を考慮すると、断面形状を四角形にする場合に比べて、検出容器１の内壁の円周方向に沿って、綿球３２をスムーズに回転させることができる。

凸部２の構成は上述したものに限られない。図８は本実施形態の改変例を説明するための図である。図８（ａ）および(ｃ)は細菌懸濁装置１０およびその周辺を示す模式図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）の検出容器１を上から見た模式図である。

図８（ａ）および（ｂ）に示すように、凸部２は、検出容器１の内壁の円周方向に離間して設けられた少なくとも２以上の凸部で構成されてもよい。例えば９０度ごとに設けられた、検出容器１の中心軸を含む平面に直交する平面で切った断面形状が四角形の４つの凸部２で構成される。この場合も、綿球３２は攪拌子３６に押されて回転する際に、凸部２に衝突しながら、検出容器１の中心軸方向に振動すると共に、検出容器１の底面の半径方向に振動する。これらの綿球３２の振動によって、綿球３２に付着していた細菌が試料液３５中に放出され、懸濁される。図８では凸部２の形状を四角形にしているが、図３（ｂ）を参照しながら説明したのと同様に三角形状がより好ましい。

以下、攪拌子３６や綿球３２の好ましい形状について説明する。なお、以下の説明は、図３から図７を参照して説明した実施形態についても、同様に適用される。図８（ｂ）に
示すように、攪拌子３６の長辺方向の長さ３６Lは綿球３２の先端の回転直径３２D以上で、凸部２の厚み２T（検出容器１の底面の半径方向の長さ）は綿球３２の最大半径３２ｒ以下が好ましい。攪拌子３６と検出容器１の内壁との間に綿球３２が挟み込まれにくくすることができ、また、凸部２が綿球３２の回転の障壁になることがないので、綿球３２が回転し易くなる。

また、図８（ａ）に示すように、凸部２の高さ２L（検出容器１の中心軸方向の長さで、検出容器の底面からの長さ）は、綿球３２を検出容器１に浸漬させた場合の高さ３２L（検出容器の中心軸方向の長さ）と攪拌子３６の高さ３６T（検出容器の中心軸方向の長さ）との和以上であり、電極３は、検出容器１の底面からの高さが、攪拌子３６の高さ３６Tと綿球３２の検出容器に対する接触長さ３２Ｍとの和以上が好ましい。接触長さ３２Ｍは、綿球３２が振動しながら回転する際に、検出容器の内壁に接触し得る長さ（検出容器の中心軸方向の長さ）である。綿球３２を広い接触面積で凸部２に接触させることができ、また、綿球３２が電極２に接触して誤測定されるのを回避できる。

図８（ｃ）に示すように、凸部２は、検出容器の中心軸を含む平面で切った凸部２の断面形状が、テーパ形状であればより好ましい。綿球３２表面と凸部２の表面との接触面積が大きくなるので、綿球表面が凸部表面で掻きとられ、より高い効率で綿球に付着している細菌が試料液中に放出される。

図９は、本実施形態の効果を説明するためのグラフである。図９は、図３から図７に示す実施形態の細菌検査装置と、細菌懸濁装置に凸部を設けない構成の細菌検査装置（比較例）とのそれぞれにおいて、時間に対する細菌検出濃度の変化を示すグラフである。細菌検出濃度１００％は、綿球に付着している細菌の全てが検出された場合を示す。図９から分かるように、本実施形態によると、細菌懸濁装置に凸部を設けない構成の細菌検査装置に比べて、きわめて高い精度で細菌を検出できることがわかる。また、短時間で、細菌を検出できることもわかる。

本発明の細菌懸濁装置およびそれを備えた細菌検査装置は、簡単な装置および方法で細菌の検査を行うことができるので、溶液中の細菌を検出するための検査装置に広く適用可能である。

１ 検出容器
２ 凸部
３ 電極
１０ 細菌懸濁装置
１１ 測定部
１２ 電源部
１３ 制御部
１４ 表示部
１５ スターラ
２０ 細菌検査装置
３５ 試料液
３６ 攪拌子

Claims (6)

1. 細菌を含む試料を採取した試料採取具、試料液、および攪拌子を収容する検出容器と、
   前記検出容器の内壁の底面近傍に設けられた凸部と、
   前記検出容器の内壁の前記凸部よりも上部に設けられた電極と、を備え、
   前記攪拌子は、前記試料採取具を回転させて前記試料採取具を前記凸部に接触させることによって、前記試料採取具の前記細菌を前記試料液に懸濁して前記電極の表面に供給する、細菌懸濁装置。
2. 前記凸部は、前記検出容器の内壁の円周方向に連続的に設けられる、請求項１に記載の細菌懸濁装置。
3. 前記凸部は、前記検出容器の内壁の円周方向に離間して設けられた第１の凸部および第２の凸部を有する、請求項１に記載の細菌懸濁装置。
4. 前記検出容器の中心軸を含む平面に直交する平面で切った前記凸部の断面形状は、三角形である、請求項１から３のいずれかに記載の細菌懸濁装置。
5. 前記検出容器の中心軸を含む平面で切った前記凸部の断面形状は、テーパ形状である、請求項１から４のいずれかに記載の細菌懸濁装置。
6. 請求項１から５のいずれかに記載の細菌懸濁装置と、
   前記電極に交流電圧を印加するための電源部と、
   前記電極の表面に供給された細菌の数をインピーダンスの変化から測定する測定部とを備える、細菌検査装置。