JP2011141180A - 微生物数測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、微生物数測定装置に関するもので、測定精度をさらに高めることを目的とするものである。
【解決手段】そしてこの目的を達成するために本発明は、このインピーダンス測定部１４に接続されたインピーダンス変化連続性判定部１９と、このインピーダンス変化連続性判定部１９に接続されたインピーダンス変化連続範囲検出部２０と、このインピーダンス変化連続範囲検出部２０に接続された連続範囲インピーダンス変化検出部２１と、この連続範囲インピーダンス変化検出部２１に接続された連続範囲有効性判定部２２と、この連続範囲有効性判定部２２に接続されたインピーダンス測定値補正部２３と、このインピーダンス測定値補正部２３に接続されたインピーダンス補正値変化関係式算出部２４と、インピーダンス補正値変化関係式算出部２４に接続された微生物数算出部１６とを備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、微生物数測定装置に関するものである。

従来の微生物数測定装置の構成は、以下のような構成となっていた。

すなわち、内部の測定液中に、測定電極と攪拌体を浸漬状態で配置した測定容器と、この測定容器外から、前記攪拌体を回転駆動する回転駆動手段と、前記測定電極に集菌信号を供給する集菌信号生成部と、前記測定電極に測定信号を供給する測定信号生成部と、前記測定液のインピーダンスを測定するインピーダンス測定部と、このインピーダンス測定部に接続された微生物数算出部とを備えた構成となっていた。

すなわち、インピーダンス測定部で測定したインピーダンスに基づき微生物数算出部により微生物数を算出するようになっていた（例えば下記特許文献１）。

特開２００９−２０７４３１号公報

上記従来例における課題は、測定精度をさらに高くすることであった。

すなわち、この微生物数測定装置において、口腔内の微生物（細菌）の数を測定しようとした場合、採取した唾液内に存在する大きな塊となった微生物群が測定電極間に集菌された場合や、その状態からはずれた場合には、微生物数が急激に変化するので、この場合には、算出される微生物数の測定精度がばらついてしまう。

そこで本発明は、測定精度をさらに高めることを目的とするものである。

そして、この目的を達成するために本発明は、内部の測定液中に、測定電極と攪拌体を浸漬状態で配置した測定容器と、この測定容器外から、前記攪拌体を回転駆動する回転駆動手段と、前記測定電極に集菌信号を供給する集菌信号生成部と、前記測定電極に測定信号を供給する測定信号生成部と、前記測定液のインピーダンスを測定するインピーダンス測定部と、このインピーダンス測定部に接続されたインピーダンス変化連続性判定部と、このインピーダンス変化連続性判定部に接続されたインピーダンス変化連続範囲検出部と、このインピーダンス変化連続範囲検出部に接続された連続範囲インピーダンス変化検出部と、この連続範囲インピーダンス変化検出部に接続された連続範囲有効性判定部と、この連続範囲有効性判定部に接続されたインピーダンス測定値補正部と、このインピーダンス測定値補正部に接続されたインピーダンス補正値変化関係式算出部と、インピーダンス補正値変化関係式算出部に接続された微生物数算出部とを備えた構成とし、これにより所期の目的を達成するものである。

以上のように本発明は、内部の測定液中に、測定電極と攪拌体を浸漬状態で配置した測定容器と、この測定容器外から、前記攪拌体を回転駆動する回転駆動手段と、前記測定電極に集菌信号を供給する集菌信号生成部と、前記測定電極に測定信号を供給する測定信号生成部と、前記測定液のインピーダンスを測定するインピーダンス測定部と、このインピーダンス測定部に接続されたインピーダンス変化連続性判定部と、このインピーダンス変化連続性判定部に接続されたインピーダンス変化連続範囲検出部と、このインピーダンス変化連続範囲検出部に接続された連続範囲インピーダンス変化検出部と、この連続範囲インピーダンス変化検出部に接続された連続範囲有効性判定部と、この連続範囲有効性判定部に接続されたインピーダンス測定値補正部と、このインピーダンス測定値補正部に接続されたインピーダンス補正値変化関係式算出部と、インピーダンス補正値変化関係式算出部に接続された微生物数算出部とを備えた構成としたものであるので、測定精度をさらに高めることができる。

すなわち、本発明においては、まず、インピーダンス測定部で測定したインピーダンスの変化が連続的な物か否かをインピーダンス連続性判定部で判定し、またその中で、インピーダンス変化が連続している範囲をインピーダンス変化連続範囲検出部で検出し、その後、連続範囲インピーダンス変化検出部で連続的に変化しているインピーダンスの変化を検出し、つぎに、連続範囲有効性判定部で連続している複数のインピーダンス変化が、連続的に変化している物と判定できるか否かを判定し、その後、インピーダンス測定値補正部で連続するインピーダンスの傾斜状態に補正し、その後、インピーダンス補正値変化関係式算出部で最終的なインピーダンス変化の傾斜状態を求め、これを基に、微生物数算出部で微生物数を算出するものであるので、採取した唾液内に存在する大きな塊となった微生物群が測定電極間に集菌された場合や、その状態からはずれた場合となっても、その過渡的なインピーダンス変化に惑わされることなく、微生物数を算出することができるので、測定精度をさらに高めることができるものである。

本発明の一実施形態の制御ブロック図 その動作フローチャート その動作フローチャート その動作状態を示す特性図 その動作状態を示す特性図 その動作状態を示す特性図 従来の動作状態を示す特性図 従来の動作状態を示す特性図

（実施の形態１）
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において、１は上面が開口した円筒状の測定容器で、その内部に入れた測定溶液（純水）２内に測定電極３と攪拌体４が浸漬状態で配置されている。

なお、前記測定電極３は、上記特許文献１と同様に櫛歯状の電極を所定間隔で対向配置したものである。また、測定容器１の上面開口部からは、採取具５の採取部６が測定液２内に挿入されている。

前記採取具５は、その採取部６を、例えば、口腔内に挿入し、唾液を付着させることで、微生物を採取するものであって、この図１に示すように、容器１内の底面上で、攪拌体４による回転力、および衝突力を受けることで、採取した微生物を測定液２内に溶出させるようになっている。

さて、測定電極３には、この測定電極３に集菌信号を供給するための集菌信号生成部７と、前記測定電極３に測定信号を供給するための測定信号生成部８が加算器９、出力アンプ１０を介して接続されている。つまり、集菌信号生成部７からは、たとえば３ＭＨｚ、測定信号生成部８からは、たとえば８００ｋＨｚが加算器９で加算され、それが出力アンプ１０を介して測定電極３に供給される。

また、この測定電極３には、Ｉ／Ｖアンプ１１、ゲイン切り替えアンプ１２、Ａ／Ｄコンバータ１３、インピーダンス測定部１４、インピーダンス補正処理部１５を介して、微生物数算出部１６が接続されている。なお、Ｉ／Ｖアンプ１１とゲイン切り替えアンプ１２の間には、図示していないがローパスフィルタが介在させられており、上記８００ｋＨｚの信号だけがインピーダンス測定部１４に向けて出力されることになっている。

また、インピーダンス測定部１４には、溶液導電率算出部１７が接続され、この溶液導電率算出部１７には、記憶部１８が接続されている。

前記インピーダンス補正処理部１５は、インピーダンス測定部に接続されたインピーダンス変化連続性判定部１９と、このインピーダンス変化連続性判定部１９に接続されたインピーダンス変化連続範囲検出部２０と、このインピーダンス変化連続範囲検出部２０に接続された連続範囲インピーダンス変化検出部２１と、この連続範囲インピーダンス変化検出部２１に接続された連続範囲有効性判定部２２と、この連続範囲有効性判定部２２に接続されたインピーダンス測定値補正部２３と、このインピーダンス測定値補正部２３に接続されたインピーダンス補正値変化関係式算出部２４とにより構成され、前記インピーダンス補正値変化関係式算出部２４が微生物数算出部１６に接続されている。

また、前記記憶部１８には、インピーダンス変化連続範囲検出部２０と、連続範囲インピーダンス変化検出部２１と、連続範囲有効性判定部２２と、インピーダンス測定値補正部２３とが接続されている。また、この記憶部１８は、溶液導電率算出部１７と微生物数算出部１６が接続されている。

また、前記攪拌体４には、測定容器１の下方に回転板２５が対向配置されている。回転板２５には、複数の磁石が配置され、これをモータ２６で回転すると、回転板２５の磁石の磁力により、攪拌体４も回転駆動されるようになっている。

また、モータ２６には、モータ駆動部２７を介して、モータ制御部２８が接続され、このモータ制御部２８には、タイマー２９が接続されている。さらに、前記微生物数算出部１６内には、ドリフト補正部３０と、微生物数換算部３１が設けられている。さらにまた、この微生物数算出部１６には、相関テーブル３２と、表示部３３が接続されている。

上記構成において、図２は、制御フローを示している。

まず、図２のＳ１でスタートする。この時、モータ制御部２８は、モータ２６を３０００ｒｐｍで回転駆動し、これにより、攪拌体４も３０００ｒｐｍで回転している。この攪拌体４の強い回転により、測定液２は、強い回転旋回力が与えられ、また、採取部６も強い回転力を受けると共に、攪拌体４の衝突力が加わり、これにより、採取部６から測定液２内に微生物が、どんどん溶出していくことになる。

Ｓ２で測定開始ボタン（図示せず）がオンされる。すると、Ｓ３により測定電極３のインピーダンス変化がＩ／Ｖアンプ１１、ゲイン切り替えアンプ１２、Ａ／Ｄコンバータ１３を介して、インピーダンス測定部１４と溶液導電率算出部１７とに伝達され、Ｓ４で測定信号入力処理が行われる。

Ｓ５では、インピーダンス測定部１４で測定した測定値と、溶液導電率算出部１７で算出した溶液導電率が、それぞれ記憶部１８に記憶される。

Ｓ６では、インピーダンス測定部１４で測定した測定値に連続性が有るか否かの判定がインピーダンス変化連続性判定部１９で行われる。

すなわち、図４は、測定したインピーダンス変化が最小二乗法で直線近似すると、直線的な傾斜状態を表す例を示しており、図５は、測定時間の開始から中程までの傾斜状態と、中程から終盤に向けての傾斜状態に連続性がない状態を示している。つまり、図５では、測定時間の開始から中程までの傾斜状態と、中程から終盤に向けての傾斜状態にＳの階段的な非連続状態が現れている。

図４のごとく、測定開始から終盤に向けて直線的な傾斜状態が得られる場合には、Ｓ７において、インピーダンス補正値変化関係式算出部２４により、測定値変化量関係式が算出され、Ｓ８で記憶部１８から提供される溶液導電率を考慮したドリフト補正が行われ、Ｓ９により、微生物数換算部３１で、ドリフト補正された傾斜状態と、相関テーブル３２のデータから、測定微生物数が算出され、その値が、表示部３３に、例えば１×１０の６乗で、ＣＦＵ／ｍｌ（ＣＦＵとは、コロニーを形成している微生物の数）と表示される。

そして、Ｓ１０で測定が完了する。

Ｓ６で、測定値に連続性が無いと判断された場合、たとえば、図５に示すごとく、測定時間の開始から中程までの傾斜状態と、中程から終盤に向けての傾斜状態に連続性がない状態で、測定時間の開始から中程までの傾斜状態と、中程から終盤に向けての傾斜状態にＳの階段的な非連続状態が現れている場合である。

その時は、図３にしめすごとく、Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ１４、Ｓ１５により、インピーダンス変化連続範囲検出部２０と連続範囲インピーダンス変化検出部２１により、連続範囲の検出と不連続範囲の検出、つまり全測定範囲の傾斜状態の判定、および、その連続範囲のインピーダンス変化が検出される。

Ｓ１６では、連続範囲有効性判定部２２により連続範囲による有効性判定が行われる。また、Ｓ１６において、有効範囲が無い場合は、Ｓ１７により表示部３３にエラー表示を行い、Ｓ１８で測定を終了する。

Ｓ１６で、有効範囲があると判定された場合には、Ｓ１９、Ｓ２０、Ｓ２１により、図５からも理解されるように、まずは、Ｓ１９において、関係式により測定値の原点切片を求める。つぎに、Ｓ２０により、一番最初の連続範囲の原点切片を測定基準点に設定する。つぎに、Ｓ２１により、二番目以降の連続範囲の測定基準点からの差Ｓを算出する。

つづいて、Ｓ２２では、インピーダンス測定値補正部２３において、二番目以降の連続範囲の測定基準点の連続範囲測定値から差分Ｓを減算する。

つまり、図５では、測定中に大粒の微生物群が測定電極３に付着した場合を示し、この時には、測定時間の開始から中程までの傾斜状態と、中程から終盤に向けての傾斜状態に連続性がない状態で、しかも測定時間の開始から中程までの傾斜状態から、中程から終盤にかけての傾斜状態が階段状に高くなった状態で、この状態で、最小二乗法で直線近似すると、傾斜角度の高い実線状態となり、誤った測定結果が得られる。

そこで、本実施形態では、上述のごとく、インピーダンス測定値補正部２３において、二番目以降の連続範囲の測定基準点の連続範囲測定値から差分Ｓを減算し、その状態で、最小二乗法で直線近似すると、図６のごとく、適切な傾斜状態を得ることができるのである。

つまり、Ｓ２３で、インピーダンス補正値変化関係式算出部２４により、一番最初の連続範囲測定値と減算後の値で関係式を算出する。つぎに、Ｓ２４により、微生物数算出部１６により、関係式から微生物数を算出する。

なお、上述したように、この場合にもドリフト補正が行われ、その結果、微生物数換算部３１で、ドリフト補正された傾斜状態と、相関テーブル３２のデータから、測定微生物数が算出され、その値が、表示部３３に、例えば１×１０の６乗で、ＣＦＵ／ｍｌ（ＣＦＵとは、コロニーを形成している微生物の数）と表示される（Ｓ２５）。

そして、Ｓ１８で測定が完了する。

図７、図８は、従来例を示し、図７は、測定中に大粒の微生物群が測定電極３から外れた場合を示し、この時には、測定時間の開始から中程までの傾斜状態と、中程から終盤に向けての傾斜状態に連続性がない状態で、しかも測定時間の開始から中程までの傾斜状態の方が、中程から終盤にかけての傾斜状態よりも高位置に存在している状態で、この状態で、最小二乗法で直線近似すると、下方に傾斜する実線状態となり、誤った測定結果が得られる。

図８の従来例は、測定中に大粒の微生物群が測定電極３に付着した場合を示し、この時には、測定時間の開始から中程までの傾斜状態と、中程から終盤に向けての傾斜状態に連続性がない状態で、しかも測定時間の開始から中程までの傾斜状態から、中程から終盤にかけての傾斜状態が階段状に高くなった状態で、この状態で、最小二乗法で直線近似すると、傾斜角度の高い実線状態となり、誤った測定結果が得られる。

以上のように本発明は、内部の測定液中に、測定電極と攪拌体を浸漬状態で配置した測定容器と、この測定容器外から、前記攪拌体を回転駆動する回転駆動手段と、前記測定電極に集菌信号を供給する集菌信号生成部と、前記測定電極に測定信号を供給する測定信号生成部と、前記測定液のインピーダンスを測定するインピーダンス測定部と、このインピーダンス測定部に接続されたインピーダンス変化連続性判定部と、このインピーダンス変化連続性判定部に接続されたインピーダンス変化連続範囲検出部と、このインピーダンス変化連続範囲検出部に接続された連続範囲インピーダンス変化検出部と、この連続範囲インピーダンス変化検出部に接続された連続範囲有効性判定部と、この連続範囲有効性判定部に接続されたインピーダンス測定値補正部と、このインピーダンス測定値補正部に接続されたインピーダンス補正値変化関係式算出部と、インピーダンス補正値変化関係式算出部に接続された微生物数算出部とを備えた構成としたものであるので、測定精度をさらに高めることができる。

すなわち、本発明においては、まず、インピーダンス測定部で測定したインピーダンスの変化が連続的な物か否かをインピーダンス連続性判定部で判定し、またその中で、インピーダンス変化が連続している範囲をインピーダンス変化連続範囲検出部で検出し、その後、連続範囲インピーダンス変化検出部で連続的に変化しているインピーダンスの変化を検出し、つぎに、連続範囲有効性判定部で連続している複数のインピーダンス変化が、連続的に変化している物と判定できるか否かを判定し、その後、インピーダンス測定値補正部で連続するインピーダンスの傾斜状態に補正し、その後、インピーダンス補正値変化関係式算出部で最終的なインピーダンス変化の傾斜状態を求め、これを基に、微生物数算出部で微生物数を算出するものであるので、採取した唾液内に存在する大きな塊となった微生物群が測定電極間に集菌された場合や、その状態からはずれた場合となっても、その過渡的なインピーダンス変化に惑わされることなく、微生物数を算出することができるので、測定精度をさらに高めることができるものである。

したがって、微生物数測定装置として、広く活用が期待されるものである。

１ 測定容器
２ 測定溶液
３ 測定電極
４ 攪拌体
５ 採取具
６ 採取部
７ 集菌信号生成部
８ 測定信号生成部
９ 加算器
１０ 出力アンプ
１１ Ｉ／Ｖアンプ
１２ ゲイン切り替えアンプ
１３ Ａ／Ｄコンバータ
１４ インピーダンス測定部
１５ インピーダンス補正処理部
１６ 微生物数算出部
１７ 溶液導電率算出部
１８ 記憶部
１９ インピーダンス変化連続性判定部
２０ インピーダンス変化連続範囲検出部
２１ 連続範囲インピーダンス変化検出部
２２ 連続範囲有効性判定部
２３ インピーダンス測定値補正部
２４ インピーダンス補正値変化関係式算出部
２５ 回転板
２６ モータ
２７ モータ駆動部
２８ モータ制御部
２９ タイマー
３０ ドリフト補正部
３１ 微生物数換算部
３２ 相関テーブル
３３ 表示部

Claims (2)

1. 内部の測定液中に、測定電極と攪拌体を浸漬状態で配置した測定容器と、
   この測定容器外から、前記攪拌体を回転駆動する回転駆動手段と、
   前記測定電極に集菌信号を供給する集菌信号生成部と、
   前記測定電極に測定信号を供給する測定信号生成部と、
   前記測定液のインピーダンスを測定するインピーダンス測定部と、
   このインピーダンス測定部に接続されたインピーダンス変化連続性判定部と、
   このインピーダンス変化連続性判定部に接続されたインピーダンス変化連続範囲検出部と、
   このインピーダンス変化連続範囲検出部に接続された連続範囲インピーダンス変化検出部と、
   この連続範囲インピーダンス変化検出部に接続された連続範囲有効性判定部と、
   この連続範囲有効性判定部に接続されたインピーダンス測定値補正部と、
   このインピーダンス測定値補正部に接続されたインピーダンス補正値変化関係式算出部と、
   インピーダンス補正値変化関係式算出部に接続された微生物数算出部とを備えた微生物数測定装置。
2. インピーダンス測定部には記憶部を接続し、この記憶部には、インピーダンス変化連続範囲検出部と、連続範囲インピーダンス変化検出部と、連続範囲有効性判定部と、インピーダンス測定値補正部とを接続した請求項１に記載の微生物数測定装置。

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