JP5132365B2 - 細菌検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、ケース部内に貯留された試料液中において、回転子を回転させることで試料液の攪拌を行いながら細菌を検出する細菌検査方法に関する。

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回転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には、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について開示されている。
特表２０００−５０９９８９号公報（平成１２年８月８日公開）

しかしながら、上記従来の細菌懸濁装置を用いた懸濁方法では、以下に示すような問題点を有している。
すなわち、上記公報に開示された方法では、細菌検査の前段階で試料液を懸濁装置にかける必要があり、懸濁専用の装置が別途必要になるとともに、検査工程が複雑化してしまうおそれがある。

本発明の課題は、懸濁装置を別途用いることなく、試料液中における細菌の懸濁から検査までの工程を簡素化することが可能な細菌検査方法を提供することにある。

第１の発明に係る細菌検査方法は、ケース部内に注入された試料液中に試料サンプルを採取した試料採取具を挿入し、回転子によって試料液を攪拌しながら細菌を検出する細菌検査方法において、第１から第４のステップを備えている。第１のステップでは、試料液中に試料採取具の先端を挿入する。第２のステップでは、試料液中の試料採取具と、回転中の回転子とを接触させる。第３のステップでは、回転子との接触によって試料液中に溶け出した細菌を、回転子の回転によって試料液中に懸濁する。第４のステップでは、試料液Ｘ中において懸濁した細菌を検出する。

ここでは、例えば、口腔内から採取された細菌を試料採取具によって採取し、この試料採取具の先端を試料液中に挿入する際に、試料液中において回転中の回転子に対して試料採取具を接触させる。そして、回転子を回転させることにより、試料液中に放出された細菌を試料液中において懸濁させる。
ここで、上記回転子は、外部から付与される磁気力によって回転し、試料液内において細菌等を懸濁させる。また、試料採取具としては、例えば、口腔内の細菌を採取するための綿棒等を用いることができる。

これにより、試料採取具によって採取された細菌の試料液中への放出と攪拌とをほぼ同時に行うことで、効果的な攪拌を行うために別途攪拌装置を使用することなく、細菌検査装置内において、効果的な攪拌と高精度な細菌検出とをともに高いレベルで実施することができる。この結果、攪拌から細菌検査までの工程を簡素化して、細菌検査の工程に要するコストを大幅に削減することができる。

第２の発明に係る細菌検査方法は、第１の発明に係る細菌検査方法であって、第２および第３のステップでは、両端部分をケース部の内壁面に対して接触させながら、試料液中において回転子を回転させる。
ここでは、回転中に試料採取具を接触させる回転子を、その両端部分においてケース部の内壁面と接触するように回転させる。

これにより、試料液を攪拌するために回転中の回転子の両端部分を内壁面において支持することで、試料採取具との接触によって回転中にバランスを崩してしまうことを防止することができる。この結果、試料液の攪拌および試料採取具からの細菌の抽出という２つの機能を、回転子に持たせることができる。

第３の発明に係る細菌検査方法は、第１または第２の発明に係る細菌検査方法であって、試料採取具は、綿棒を含む。
ここでは、例えば、口腔内の細菌を採取するための試料採取具として、綿棒を用いている。
これにより、細菌検査を実施するユーザは、安価で使いやすい綿棒を用いて細菌を採取するとともに、綿棒の先に付着した細菌を回転子との接触によって試料液中に効果的に放出することができる。

本発明に係る細菌検査方法によれば、攪拌から細菌検査までの工程を簡素化して、細菌検査の工程に要するコストを大幅に削減することができる。

本発明の一実施形態に係る細菌検査方法を実施する細菌検査装置１０について、図１〜図６を用いて説明すれば以下の通りである。
ここで、本実施形態の細菌検査装置１０の検査対象である口腔内の細菌（微生物）およびプラークについて説明すれば以下の通りである。
すなわち、口腔内の主要な疾病（例えば、う触や歯周病）は、いずれも口腔内の細菌（微生物）の存在が主な原因である。プラークは、口腔内の細菌が増殖によって局所的に固まった状態のものであり、多糖類などの代謝物を除いてそのほとんどが微生物の固まりである。プラーク１ｇ中の微生物の数は、実に１０の１０乗個から１１乗個にも達する。このプラークを口腔内から除去すること（以下、プラークコントロール）は、口腔内衛生を保つ上で最も重要なことであり、具体的にはブラッシング法（歯磨き）がプラークコントロールの主な手段となる。
このように、ほとんどの口腔内疾病は、プラークの存在によって引き起こされることが明らかになっていることから、口腔内疾病の効果的な予防を行うために、口腔内の衛生状態を精度よく検査することが極めて重要となる。

［細菌検査装置１０全体の構成］
本実施形態に係る細菌検査装置１０は、例えば、試料採取具１３（図６参照）を用いて採取された口腔内に存在する細菌（微生物）の検出を行う検査装置であって、図１に示すように、測定セル（ケース部）１、薄膜電極（電極部）２を含む電極基板９、回転子３、スターラ４、電源部５、測定部６、制御部７および表示部８を備えている。

測定セル１は、試料液Ｘ（図２参照）を貯留するための円筒状のガラス製容器である。また、測定セル１内には、試料液Ｘを攪拌するための回転子３が投入されている。回転子３は、測定セル１の底面（内壁面）１１ｂ（図３（ａ）参照）に近接配置されるスターラ４と磁気力を介して結合され回転する。このため、測定セル１としては、磁力を遮蔽しないガラスが使用されている。なお、測定セル１の材料としては、ガラス以外にもプラスチック等を用いることもできる。なお、この測定セル１の詳細な構成については、後段にて詳述する。
なお、測定セル１内に貯留される試料液Ｘとしては、例えば、水、油類、エタノール等のアルコール類、アセトン、ＤＩＭＳＯ、フラン、その他有機溶剤等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。

薄膜電極２は、誘電泳動によって試料液中の細菌（微生物）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を介して対向配置されている。なお、この微小隙間の大きさは５μmである。薄膜電極２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９上に被覆して形成される。この薄膜電極２に電圧を印加すると、薄膜電極２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。そして、細菌（微生物）は、この最も電界が集中するこの微小隙間付近に向かって泳動される。また、薄膜電極２が表面に形成された電極基板９は、測定セル１の側壁面に取り付けられている。

回転子３は、図２に示すように、略円柱状を有する金属製の部材であって、測定セル１の底面１１ｂ（図３（ａ）参照）に対して近接配置されたスターラ４から付与される磁気によって、測定セル１の底面１１ｂに沿って回転する。なお、この回転子３と測定セル１の底面（内壁面）１１ｂ（図３（ａ）および図３（ｂ）参照）との間の関係については、後段にて詳述する。

スターラ４は、図２に示すように、測定セル１の底面１１ｂに対向配置された回転可能なマグネット４ａを有しており、金属製の回転子３に対して図中矢印方向に磁気力（吸引力）を付与する。また、スターラ４は、回転子３を吸引した状態で、モータ４ｂによってマグネット４ａを回転させることで、試料液Ｘ中において回転子３を回転させる。これにより、測定セル１内では、回転子３によって試料液Ｘの攪拌が行われる。

電源部５は、薄膜電極２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。ここで、上記交流電圧とは、正弦波のほか、ほぼ一定の周期で流れの向きを変える電圧であって、この双方向の電流の平均値が等しいものを含む。本実施形態では、周波数１００ｋＨｚ、ピーク間電圧（以下、ｐｐと表す）５Ｖの交流電圧を印加している。なお、これらの交流電圧の周波数と電圧値とは、上述した値に限定されるものではなく試料液の条件や微生物の種類に応じて、例えば、１００Ｈｚ〜５０ＭＨｚ等の広範囲の数値から選択することができる。

測定部６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。そして、測定部６は、薄膜電極２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７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。そして、制御部７は、予め設定されたプログラムに従って、電源部５を制御して薄膜電極２に対して誘電泳動のための電圧を印加する。また、制御部７は、測定部６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８を制御する。

表示部８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を表示する。
（測定セル１の形状）
本実施形態の細菌検査装置１０では、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、上述した試料液Ｘを貯留する測定セル１の底面１１ｂの略中央部に凹部１１ａを形成している。

凹部１１ａは、図３（ｂ）に示すように、平面視において略円形の底面１１ｂに対して略円形に形成された窪みであって、回転子３と底面１１ｂとが回転子３の両端部分においてのみ接触するように設けられている。これにより、回転中の回転子３には、スターラ４による磁気力（吸引力）に加えて、底面１１ｂとの間において摩擦力が働くため、回転子３の両端部を支持しながら安定した状態で回転子３を回転させることができる。

また、凹部１１ａは、図３（ａ）に示すように、その直径ｄが、底面１１ｂの直径Ｄに対して、以下の関係式（１）を満たすように形成されている。
０．３Ｄ≦ｄ≦０．８Ｄ ・・・・・（１）
これにより、試料液Ｘの粘度や試料採取具１３との接触の有無等の諸条件に応じて、回転子３の両端部における底面１１ｂとの接触面積を適度な大きさに設定することができる。よって、回転中の回転子３に対して適度な大きさの摩擦抵抗を付与しつつ、安定した状態で回転子３を回転させることができる。

さらに、凹部１１ａは、図４に示すように、略円柱状の回転子３の軸方向長さに対して、回転子３の一方の端部が底面１１ｂにおける最も端に移動した状態（図中点線参照）において、回転子３の他方の端部が凹部１１ａ内に落ち込まない程度の直径となっている。
これにより、回転子３が常時、底面１１ｂ上に配置された状態となることから、スムーズに回転子３の回転を開始することができる。

＜試料採取から細菌検出までの流れ＞
ここでは、試料採取具１３を用いた試料の採取から試料液中の細菌（微生物）の測定、口腔内の衛生状態評価にいたるまでの一連の流れについて、図５のフローチャートおよび図６を用いて説明すれば以下の通りである。
すなわち、図５に示すように、まず、ステップＳ１において、綿棒等の試料採取具１３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が考えられる。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１３を用いて拭ったものを用いている。

具体的には、本実施形態での試料採取は、被験者自らが綿棒を手に持って測定部位の歯牙表面を擦り取ることで行う。特定の歯牙表面から試料採取を行うことで、その部位のみの衛生状態が、また全体的に採取を行うと口腔内の状態が総合的に判定される。
次に、上述した試料採取を行う一方、ステップＳ２において、測定評価のための準備として、まず測定セル１内に試料液Ｘを注入する。

次に、ステップＳ３（第１のステップ）において、口腔内から試料採取した試料採取具１３の先端１３ａを試料液Ｘ中に浸漬させて（図６参照）、試料液Ｘ中に細菌を懸濁させる。
次に、ステップＳ４（第２のステップ）において、図６に示すように、試料液Ｘ中に浸漬させた試料採取具１３の先端１３ａを、試料液Ｘ中において回転する回転子３に対して接触させる。この作業は、試料採取具１３の先端１３ａにおいて採取された細菌等の試料を、試料液Ｘ中において効果的に懸濁させるために行われる。

ここで、測定セル１の底面１１ｂには、ほぼ中央部に凹部１１ａが形成されている。このため、回転子３は、底面１１ｂに対して両端部分においてのみ接触しながら回転する。よって、綿棒等の試料採取具１３を試料液Ｘ中において回転子３に接触させた場合でも、回転子３は両端部が底面１１ｂによって支持されているとともに、底面１１ｂとの摩擦力によって回転バランスが崩れることを抑制することができる。

次に、ステップＳ５（第３のステップ）において、スターラ４を用いて回転子３を回転させ、試料採取具１３の先端１３ａから細菌等が放出された試料液Ｘを十分に攪拌する。
次に、ステップＳ６において、制御部７が、測定セル１の側壁面に設置された電極基板９上の薄膜電極２に対して交流電圧を印加するように、電源部５を制御する。
次に、ステップＳ７（第４のステップ）において、測定部６において、薄膜電極２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Ｘ中の細菌数を検出する。

次に、ステップＳ８において、制御部７が、測定部６における検出結果を表示部８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、試料採取具１３を用いた試料採取から試料液Ｘ中への最近の放出、試料液Ｘの攪拌、細菌検出までを行う。
これにより、単一の細菌検査装置１０において、採取した細菌の試料液Ｘ中への効果的な放出、懸濁から、その放出された細菌の検出までの工程を、完結させることができる。よって、試料液Ｘの懸濁用に別途懸濁装置を使用することなく、上記工程を完結させることができるため、従来の工程と比較して、大幅に効率化を図ることができる。

［本細菌検査方法の特徴］
（１）
本実施形態の細菌検査方法では、図５に示すように、口腔内から試料を採取した試料採取具１３の先端１３ａを試料液Ｘ中に浸漬するステップと、試料液Ｘ中において試料採取具１３の先端１３ａを回転中の回転子３によって叩くステップと、試料採取具１３の先端１３ａから放出された細菌を回転子３によって試料液Ｘ中において攪拌するステップと、試料液Ｘ中において攪拌された細菌を検出するステップと、を備えている。

これにより、試料採取具１３によって採取された細菌を、試料液Ｘ中において効果的に懸濁させるとともに、効果的に懸濁した試料液Ｘの細菌を高精度に検出することができる。この結果、単一の細菌検査装置１０において、試料液Ｘ中における細菌の懸濁から検出までの工程を行うことで、別途懸濁装置等を用いることなく、工程を簡素化することができる。

（２）
本実施形態の細菌検査方法では、図２等に示すように、測定セル１内において回転子３を回転させる際には、回転子３の両端部分のみが測定セル１の底面１１ｂに接触させる。
これにより、上述した試料採取具１３を回転子３によって叩くステップにおいて、回転中の回転子３に対して試料採取具１３が接触した場合でも、回転子３の両端がそれぞれ底面１１ｂにおいて支持されており、かつ底面１１ｂにおける摩擦抵抗が反力となるため、回転子３のバランスの崩れを最小限とすることができる。よって、上述した試料採取具１３と回転子３とを接触させる工程を含む場合でも、回転子３によって十分に試料液Ｘを攪拌することができる。

（３）
本実施形態の細菌検査方法では、図６に示すように、口腔内から細菌を採取して試料液Ｘ中に浸漬する試料採取具１３として、綿棒を用いている。
これにより、一般的に入手容易な試料採取具１３を用いることで、細菌の採取から試料液Ｘ中への攪拌までの工程を、安価かつ容易に実施することができる。

［他の実施形態］
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
（Ａ）
上記実施形態では、図２等に示すように、回転子３と測定セル１の底面１１ｂとの接触部分を、回転子３の両端部分のみとする形態として、測定セル１の底面１１ｂの略中央部に凹部１１ａを設けた例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。

例えば、図７に示すように、左右両端部に径大部１０３ａを有する回転子１０３を用いて、通常のフラットな測定セルの底面に沿って回転子１０３を回転させてもよい。
この場合には、回転子１０３の形状によって、回転子１０３の両端部分においてのみ測定セルの底面と接触する形態とすることができる。
なお、径大部１０３ａは、例えば、回転子１０３として一体成形によって形成されてもよいし、比較的大きな回転子であればネジを埋め込む等の方法によって略円柱状の回転子の両端部分に別途形成してもよい。

（Ｂ）
上記実施形態では、図２等に示すように、測定セル１の底面において回転子３が回転する例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、回転子を回転させる内壁面としては、底面以外に、測定セルの側面等であってもよい。
この場合には、回転子を磁石の吸引力によって側壁に移動させ、その状態で回転させることで、側壁面に沿って回転子を回転させることができる。

（Ｃ）
上記実施形態では、図３（ｂ）に示すように、平面視において、略円形の測定セル１の底面に対して略円形の凹部１１ａが形成されている例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、測定セルの底面の形状、および凹部の形状としては略円形以外に、多角形であってもよいし、楕円形であってもよい。
ただし、回転子の回転軌道に沿った形状の底面や凹部を有する測定セルの方が安定して回転させることができるという点において、上記実施形態のような形状を採用することがより好ましい。

（Ｄ）
上記実施形態では、図３（ａ）等に示すように、測定セル１の底面に形成された凹部１１ａが、正面視において滑らかな曲線に沿って形成されている例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、回転子との接触がない凹部については、必ずしも滑らかな曲線である必要はなく、ある程度凹凸がある面であってもよい。

本発明の細菌検査方法は、攪拌から細菌検査までの工程を簡素化して、細菌検査の工程に要するコストを大幅に削減することができるという効果を奏することから、試料採取具を用いて採取された試料を試料液中において攪拌し、検査を行う各種装置に対して広く適用可能である。

本発明の一実施形態に係る細菌検査装置の構成を示す概念図。 図１の細菌検査装置に含まれる測定セル周辺の構成を示す正面図。 （ａ），（ｂ）は、図１の測定セルの形状を示す正面図および平面図。 図１の測定セル内における回転子の位置と凹部の大きさとの関係を示す正面図。 図１の細菌検査装置を用いた細菌の採取から測定までの流れを示すフローチャート。 図１の測定セルに貯留された試料液内に綿棒を挿入した状態を示す正面図。 本発明の他の実施形態に係る攪拌装置に含まれる回転子の構成を示す正面図。

符号の説明

１ 測定セル（ケース部）
２ 薄膜電極
３ 回転子
４ スターラ
４ａ マグネット
４ｂ モータ
５ 電源部
６ 測定部
７ 制御部
８ 表示部
９ 電極基板
１０ 細菌検査装置
１１ａ 凹部
１１ｂ 底面
１３ 試料採取具
１３ａ 先端
１０３ 回転子
１０３ａ 径大部
Ｓ ステップ
Ｘ 試料液

Claims (3)

1. ケース部内に注入された試料液中に試料サンプルを採取した試料採取具を挿入し、回転子によって前記試料液を攪拌しながら細菌を検出する細菌検査方法において、
   前記試料液中に前記試料採取具の先端を挿入する第１のステップと、
   前記試料液中の前記試料採取具と、回転中の前記回転子とを接触させる第２のステップと、
   前記回転子との接触によって前記試料液中に溶け出した前記細菌を、前記回転子の回転によって前記試料液中に懸濁する第３のステップと、
   前記試料液中において懸濁した前記細菌を検出する第４のステップと、
   を備えている細菌検査方法。
2. 前記第２および前記第３のステップでは、両端部分を前記ケース部の内壁面に対して接触させながら、前記試料液中において前記回転子を回転させる、
   請求項１に記載の細菌検査方法。
3. 前記試料採取具は、綿棒を含む、
   請求項１または２に記載の細菌検査方法。

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