JP4516840B2 - 乾式結合により弾性波を用いての、積層紙又はカートン容器内に含有される酪農製品中の微生物の無侵襲分析及び検出 - Google Patents
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Description
培養により全微生物相:ミルク試料を希釈し、寒天又はトリプトンの如き培地を収容するプレートに接種し、次いで培養し、最後にコロニーを計数する。
圧力:或る微生物の代謝から得られるガス発生による容器内の圧力増大の検出。
測定室の主要本体は、測定に必要な、適当な且つ安定な熱条件及び吸湿条件を提供する構造体から成る。測定室の寸法は測定のため内部に収容される容器の個数に応じて設計される。外部から絶縁する機能に加えて、この測定室は内部の温度及び湿度制御系を収容する。
測定室は湿度センサー及び作動器よりなる湿度制御系を有する。この制御系は1%未満の変動で測定室の相対湿度を維持する。
各々の外被即ち包囲体は100kHz〜2MHzの範囲の超音波を発射及び受理するため1個のトランスジューサー(パルス反射形状)又は一対の圧電トランスジューサー(発射−受理形状)を備えている。多重トランスジューサー系を用い得る。トランスジューサーのエミッター表面又は受理表面は容器への良好な機械的結合を得るのに弾性ポリマー製の1層を備えている。
制御エレクトロニクスは測定室に包含し得るか又はこれから分離したモジュールとして取付け得る。
ソフトウェアのパッケージは、検出過程を各々の容器について個々に行なうようにコンピューターと前記した電子装置との連通を取扱う。
図3は、2種の異なる微生物、バシラス セレウス(Bacillus Cereus)(四角形)及びシュードモナ エルギノーサ(Pseudomona Aeruginosa)即ち緑膿菌(円形)を約100cfu/mlの初期濃度で接種したミルクを横断した後の超音波信号の進行時間の遅れを示す。両者の場合共遅れが如何に減少するかが見られ、これは伝播速度の増大に対応する。然しながら、微生物の存在は異なる時間で検出され、バシラス セレウスの場合には3時間に、シュードモナ エルギノーサの場合には23時間後に検出され、しかもまたこれらの汚染物の各々の性状を特徴付ける異なった勾配で検出される。
本発明の方法は超音波信号の進行時間の測定に因るのみならず超音波信号の大きさ及び調和ひずみの測定に因ってもまた微生物の存在を検出できる。特に図4において、別の調和ひずみの測定でバシラス セレウスの存在を検出することが示されている。ミルク中にバシラス セレウスが存在すること(円形)又は存在しないこと(四角形)に対応して歪みの振幅の変化が4時間後に観察される。別の調和ひずみの程度は弾性波が媒質を通って伝播するにつれて弾性波が受ける変形を表わす。
図5は別の液体食品、オレンジジュースへの本法の応用を示す。天然の冷凍したオレンジジュースで生起する迅速な変性はその解凍後に(円形)観察される。この変性は無菌のUHT濃縮ジュース(四角形)の安定性と対照的に3時間後に開始される。この検出は信号進行時間の測定によって行なう。
図6に示されているこの装置は前記した部材よりなり、これを以下に詳細に示す。
測定室の主要本体は不銹鋼で製造した剛質構造よりなる。測定すべき容器を内部に配置したアルミニウム製の8個の包囲体即ち外被(図7参照)をこの構造体に取付ける。
測定室は±1%の相対湿度の精度で湿度制御系を有する。測定室は二重の温度制御系を有する。空所全体の温度制御系は温度センサーとペルチエ効果(Peltier effect)の温度作動器とよりなる。温度は±0.1℃の精度でわずかに35℃以下に維持する。各々の外被の温度制御は容器の加熱時間を最適とするのに個々の調節系を有する。この調節の精度は±0.01℃である。
圧電の受理及び発射トランスジューサーは800kHzの共振周波数で作動する。これらのトランスジューサーは図8で見られる通り容器への良好な機械的適合を得るのに弾性ポリマーで製造した外方層を備えている。トランスジューサーの一方は外被のドアに定置されており、別のもう一方は反対側の壁面に定置してある。かくして容器を快適に導入でき、対応の外被のドアを閉鎖したからにはトランスジューサーは互いに平行のままで且つ固定されたままである。
各々の外被は発射トランスジューサーと受理トランスジューサーと対応の接続部とからなる測定チャンネルを有する。別法として該チャンネルを作動させるには、電子多重化段階を用いる。信号発生系は5Vの信号振幅とトランスジューサーの周波数帯に対応する中心周波数とを有する正弦波バースト(bursts)を発生する。オシロスコープを用いて受理信号をデジタル化する。最後に、コンピューターを用いて多重化の制御、信号の取得、その処理及びデータの取得及び評価を行なう。これらのシステムの相互接続は装置の全般図に示す(図6)。
ソフトウェアは各々の外被に対して個々に測定過程を制御するのに、コンピューターを、RS−485プロトコルを有する直列ポートにより温度制御器及び湿度制御と連通し、RS−232プロトコルを有する別の直列ポートによりマルチプレクサ(伝送制御装置)と連通し、GP1Bカードによりオシロスコープと連通するように取扱う。ソフトウェアは各々の容器でミルクの状態についての情報を得るのに拾い上げた信号の数学的処理を包含する。ソフトウェアはまた、データを判定できしかも変性の徴候のある試料を検出した時に警告を発生させ得る図形処理ウィンドー及び算法を包含する。
ME:包囲体、DP:酪農製品、EE:電子発生システム、
RE:受理エレクトロニクス、THC:温度湿度制御系、
E−R:発射−受理トランスジューサー、T:温度センサー、TC:温度センサー、
H:湿度センサー、M:マルチプレクサ、G:信号発生器、O:オシロスコープ、
C:コンピューター、R:抵抗器、PC:圧電セラミック
Claims (12)
- 市販の容器を開封する必要なしに又は食品の中身又は該容器を改変する必要なしに食品中の微生物の存在を検出する方法において、乾式条件下に食品の中身を通して弾性波の伝播の変化を検出することにより行なうものとし、検出系は、弾性波発射系と弾性波受理系とからなり両者とも弾性材料製の乾式結合用の適応層を備えており、しかも更に測定を行なう雰囲気の湿度及び温度制御系即ち乾式恒温系からなることを特徴とする、食品中の微生物の検出方法。
- 容器に収容した食品であって、湿分の存在下では又は液体に浸漬している状態では食品特性の変化を受ける食品に応用することができ、弾性波の伝播の特徴が改変されることを特徴とする請求項1記載の方法。
- コンビブロック(登録商標)、テトラブリック(登録商標)又はピュアパック(登録商標)からなる紙又は板紙を積層した容器に応用できることを特徴とする請求項2記載の方法。
- 受理系の電気−機械トランスジューサーは、発射系の同じトランスジューサーであり、食品媒質を横断し且つ容器の反対側で反射した後に信号を受理するものとすることを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の方法。
- 弾性波の伝播速度、減衰量及びひずみの相対的な変化により食品中身の汚染に基因する微生物の種類を識別できることを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載の方法。
- 請求項1〜5の何れかの方法により、市販の容器を開封する必要なしに又は中身の食品又は該容器を改変する必要なしに該容器内部の食品中の微生物の存在を検出する超音波装置において、測定室と、温度及び湿度制御系即ち乾式恒温系と、両者共弾性材料製の乾式結合用適応層を備えた弾性波発射系及び弾性波受理系と、弾性波装置用の発生及び受理電子系と、微生物検出過程の制御コンピューター系とから成ることを特徴とする超音波装置。
- 測定室は不活発な吸湿及び断熱部材並びに評価すべき各々の容器用の個々の箱体を備えていることを特徴とする請求項6記載の超音波装置。
- 測定室内部の湿度制御装置は少なくとも1個の湿度測定センサーと、相対湿度の1度の精度で湿度を調節し得る少なくとも1個の作動器と、これらの処理系を伴なう電子装置と、制御コンピューターとの連通手段とを有することを特徴とする請求項6又は7記載の装置。
- 測定室内部の温度制御装置は、測定室の全般温度及び各々の容器の個々の温度の測定センサーと、0.01℃の精度で測定室の全般温度及び各々の容器の個々の温度を調節する作動器と、これらの処理系を伴なう電子装置と、制御コンピューターとの連通手段とを有することを特徴とする請求項6〜8の何れかに記載の超音波装置。
- 超音波発射及び受理系は、各々の箱体に対して発射−受理形状で100kHz〜2MHzの範囲で少なくとも1個の単一又は多重発射トランスジューサーと別の受理トランスジューサーとを有し、その際該トランスジューサーは容器への良好な機械的適応を得るのに弾性ポリマー製の1層を備えており、更に前記のトランスジューサーの信号を供給且つ受理する電子装置と、制御コンピューターとの連通手段とを有することを特徴とする請求項6〜9の何れかに記載の超音波装置。
- 超音波発射及び受理系は、各々の容器に対してパルス反射の形状で100kHz〜2MHzの範囲で少なくとも1個の単一又は多重発射及び受理トランスジューサーを有し、その際該トランスジューサーは容器への良好な機械的適応を得るのに弾性ポリマー製の1層を備えており、更に前記トランスジューサーの信号を供給且つ受理する電子装置と、制御コンピューターとの連通手段とを有することを特徴とする請求項6〜10の何れかに記載の超音波装置。
- コンピューターシステムは請求項8、9、10及び11の何れかに記載の装置と連通し得る少なくとも1個のコンピューターと、測定した過程を管理でき且つ測定した容器内部の微生物の存在又は不在を決定するのに受理した情報を分析できる制御ソフトウェアとを有することを特徴とする請求項6〜11の何れかに記載の超音波装置。
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