JP6143329B2 - Method and apparatus for detecting food bacteria using electrical impedance - Google Patents

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Description

本発明は、食物中の細菌を簡便且つ手軽に検出することができる食物細菌の検出方法及び装置に関し、より具体的には、電気インピーダンス計測を用いた食物細菌の検出方法及び装置に関する。   The present invention relates to a method and apparatus for detecting food bacteria that can easily and easily detect bacteria in food, and more specifically to a method and apparatus for detecting food bacteria using electrical impedance measurement.

飲食物の摂取は、ヒトを含む動物において欠かすことができないものである。食品加工や保存技術の進歩にも拘わらず、飲食物の摂取に起因する中毒である「食中毒」は、現在でも完全に防ぐことが困難である。毎年、食中毒に関する事象が頻繁に起こり、食の安全に対する関心は大きい。   Food and drink intake is indispensable in animals including humans. Despite advances in food processing and storage technologies, it is still difficult to completely prevent “food poisoning”, which is an addiction caused by consumption of food and drink. Every year, food poisoning events occur frequently, and there is a great interest in food safety.

食中毒は、その原因に基づいて自然毒(フグ毒、キノコ毒等)による食中毒、飲食物の腐敗(飲食物の分解物等)による食中毒、および飲食物への細菌(ブドウ球菌、サルモネラ菌、腸炎ビブリオ等)の混入ないし繁殖による食中毒の3種類に大別される。これらの食中毒のうち、細菌による食中毒(すなわち細菌性食中毒)は、細菌の食物への混入又は繁殖によって起こるが、通常は不可視的であり、細菌の混入又は繁殖の検出は、専門的な操作や工程を経ないと困難である。   Based on the cause, food poisoning is caused by natural poisoning (puffer fish poisonous, mushroom poisoning, etc.), food poisoning due to food spoilage (such as food degradation products), and bacteria (staphylococci, Salmonella, Vibrio parahaemolyticus) Etc.) or food poisoning caused by breeding. Among these food poisonings, food poisoning by bacteria (ie, bacterial food poisoning) is caused by contamination or propagation of bacteria in food, but is usually invisible. It is difficult without going through the process.

食堂、給食センター、スーパー、コンビニエンスストア等の大量の食物を供給する施設において提供される飲食物が原因の食中毒の発生は、嘔吐、下痢、腹痛、高熱等の症状が著しく多人数に対して生じるため、特に重大な問題を生じ易い。また、通常では感染しない一般細菌も、ある数以上を超えると感染性を生じる。また、細菌の繁殖は、ご飯、パン、ケーキ、海草サラダ、魚肉、ミンチ肉、野菜ジュース等、あらゆる食物及び飲料で生じる。   Occurrence of food poisoning caused by food and drink provided in facilities that supply a large amount of food such as canteens, lunch centers, supermarkets, convenience stores, etc., causes vomiting, diarrhea, abdominal pain, high fever, etc. to a large number of people Therefore, particularly serious problems are likely to occur. In addition, general bacteria that are not normally infected also become infectious when they exceed a certain number. Bacterial growth also occurs in all foods and beverages such as rice, bread, cakes, seaweed salad, fish, minced meat, vegetable juice.

微生物の増殖を計測する技術の一つとして、古くからインピーダンス法と呼ばれる手法が知られている。インピーダンスとは交流電流における電気抵抗値のことで、微生物を混ぜた液体培地に電極を差し込んで微弱な電流を流しながら培養すると、微生物の増殖に起因して抵抗値が変化する。この抵抗値の変化を検出することにより、微生物数を測定するという方法である(非特許文献1)。   As one of the techniques for measuring the growth of microorganisms, a technique called impedance method has been known for a long time. Impedance is an electrical resistance value at an alternating current. When an electrode is inserted into a liquid medium mixed with microorganisms and cultured while a weak current is applied, the resistance value changes due to the growth of the microorganisms. This is a method of measuring the number of microorganisms by detecting this change in resistance value (Non-Patent Document 1).

通電電極を測定電極とする二電極法では計測されるインピーダンスの再現性が悪いという問題があり、通電時における溶液の電圧降下を測定する四電極を用いたインピーダンス法が提案されている(非特許文献2及び3)。四電極法を用いた非特許文献2に示された装置は、約1.5ml容量の培養セルと直径が0.7mmの電極を用いてE.coliを測定した例が示されており、細菌培養液は約120オーム-cmの電気抵抗をもち、培養によるインピーダンスの変化は、5〜8時間の培養で約4%であると記載されている。   The two-electrode method using a current-carrying electrode as a measurement electrode has a problem that the reproducibility of the measured impedance is poor, and an impedance method using four electrodes for measuring the voltage drop of the solution during current-carrying has been proposed (non-patented) References 2 and 3). The apparatus shown in Non-Patent Document 2 using the four-electrode method is an E. coli method using a culture cell having a volume of about 1.5 ml and an electrode having a diameter of 0.7 mm. An example in which E. coli is measured is shown, and the bacterial culture has an electrical resistance of about 120 ohm-cm, and the change in impedance due to culture is described to be about 4% after 5-8 hours of culture. .

また、被測定液に含まれる菌を定量する技術として、誘電泳動とインピーダンス測定とを組み合わせたDEPIM(Dielectrophoretic Impedance Measurement Method)が知られている。DEPIMは、細菌懸濁液中の電極に所定周波数の交流電圧を印加して、電極ギャップ間に細菌を捕集し、このときの電極間のインピーダンスの変化を測定することで細菌数を定量するものである(特許文献1)。   As a technique for quantifying bacteria contained in a liquid to be measured, DEPIM (Dielectrophoretic Impedance Measurement Method) combining dielectrophoresis and impedance measurement is known. DEPIM applies an alternating voltage of a predetermined frequency to electrodes in a bacterial suspension, collects bacteria between electrode gaps, and quantifies the number of bacteria by measuring the change in impedance between the electrodes at this time. (Patent Document 1).

特開2011−200152公報JP 2011-200152 A

常岡ら、電気的方法による細菌増殖の自動検出、臨床病理, 27(7), 563-567, 1979Tsuneoka et al., Automatic detection of bacterial growth by electrical method, Clinicopathology, 27 (7), 563-567, 1979 木吉ら、細菌培養下における培養液の電気インピーダンス計測、医用電子と生体工学、第19巻、第1号, 35-39(Feb. 1981)Kiyoshi et al., Electrical impedance measurement of culture solution under bacterial culture, Medical Electronics and Biotechnology, Vol. 19, No. 1, 35-39 (Feb. 1981) 三池ら、酵母菌の増殖・発酵過程における電気インピーダンスの変化、電子通信学会論文誌, Vol. J69-C, No. 10, 1134-1340, 1986Miike et al., Change in electrical impedance during yeast growth and fermentation, IEICE Transactions, Vol. J69-C, No. 10, 1134-1340, 1986

食中毒の予防の手段として、一般的な予防対策(例えば、包丁、マナ板等の調理器具を清潔に保つ、調理に関与する人の手指を清潔に保つ、等)が取られている。しかし、これらの手段は、このようなことを行った場合には、飲食物に細菌が付着することを避けることができるとの経験に基づく間接的な手段であり、実際に飲食物に細菌が混入及び/又は繁殖していることを確認して、細菌が混入及び/又は繁殖していた場合にそれを廃棄又は処理することにより食中毒を予防するという直接的な手段ではない。そしてもし食中毒が発生した場合には保健所の調査(原因と見られる飲食物に付着した細菌の培養等)が必要となり、飲食物の提供を停止した上で、原因菌を検出・確認することが必要になるなど、影響が大きくなる。   As a means for preventing food poisoning, general preventive measures (for example, keeping cooking utensils such as knives and mana plates clean, keeping fingers of people involved in cooking clean, etc.) are taken. However, these means are indirect means based on experience that it is possible to avoid adhesion of bacteria to food and drink when such a thing is performed. It is not a direct means of preventing food poisoning by confirming contamination and / or propagation and discarding or treating bacteria if contaminated and / or breeding. And if food poisoning occurs, a health center survey (cultivation of bacteria attached to food and drink that seems to be the cause) will be necessary, and the provision of food and drink will be stopped and the causative bacteria detected and confirmed The impact is greater, such as being necessary.

従って、飲食物に細菌が混入及び/又は繁殖しているかを確認できる手段が求められている。しかしながら、保健所等の検査施設で用いるような装置や方法は、複雑であり、コストが高い。また、インピーダンス法は、微生物の増殖や菌数を計測する方法として従来から研究室等で用いられているが、食堂や給食センター等で簡易に測定できる装置及び方法ではなかった。
食中毒が非常に大きな問題となっている現在、食堂や給食センター等の専門検査施設でない場所で専門家以外の者が簡便な操作で飲食物への細菌の混入を検出及び/又は同定することが可能な方法及び装置が求められていた。
Therefore, there is a demand for means for confirming whether bacteria are mixed and / or propagated in food and drink. However, devices and methods used in inspection facilities such as health centers are complex and expensive. The impedance method has been conventionally used in laboratories and the like as a method for measuring the growth of microorganisms and the number of bacteria, but was not an apparatus and method that can be easily measured in a cafeteria or a lunch center.
Food poisoning has become a very big problem, and it is possible for a person other than an expert to detect and / or identify bacterial contamination in food and drink in a place that is not a specialized inspection facility such as a cafeteria or a lunch center. There was a need for a possible method and apparatus.

本発明の目的は、このような専門検査施設でない場所でも、かつ専門家以外の者でも簡便な操作で細菌を検出することができる方法及び装置を提供することである。   An object of the present invention is to provide a method and an apparatus capable of detecting bacteria by a simple operation even in a place that is not such a specialized inspection facility and a person other than a specialist.

本発明は、所定の大きさの測定容器に検査試料(例えば、食品)を懸濁した低塩濃度の細菌培養用培地を入れて培養するとともに、所定の大きさの参照容器に同じ検査試料を懸濁した抗菌剤を含有する同じ培地を入れて培養して、両溶液での電気インピーダンス変化を測定することにより、検査試料(例えば、食品)中の細菌を検出する方法及びそのための装置である。
本発明はまた、以下の通りである。
(1)細菌の繁殖に基づく電気インピーダンス変化を測定することにより試料中の細菌を検出する方法において、以下の工程、
a.低塩濃度細菌培養用培地に試料を懸濁した測定液を調製するとともに、細菌の増殖を阻害する濃度以上の抗菌剤を含有する、同じ低塩濃度細菌培養用培地に同じ試料を懸濁した参照液を調製する工程、ここで、該試料を懸濁する低塩濃度細菌培養用培地の塩濃度は、測定液及び参照液の塩濃度が0.2%NaCl以下に相当する塩濃度となるように調製されている、
b.4電極からなる電極を用いて、該測定液及び該参照液のそれぞれの電気インピーダンスを測定する工程、及び
c.該参照液を用いて培養環境下にて細菌の増幅に起因しないインピーダンス変化(例えば、培養液の温度変化)を測定するとともに該測定液の電気インピーダンス変化を測定することにより、試料中の細菌を測定する工程、
を含む試料中の細菌を検出する方法。
(2)前記試料が食品である前記(1)に記載の細菌を検出する方法
(3)前記測定液の電気インピーダンス値の初期値が少なくとも70オームである前記(1)又は(2)に記載の細菌を検出する方法。
(4)前記測定液及び前記参照液が、少なくとも10ml以上である、前記(1)〜(3)のいずれか一つに記載の細菌を検出する方法。
(5)前記電極のインピーダンス検出部が、測定液及び参照液のそれぞれの中間部(液上層と液下層の中間部)に位置するように配置され、かつ該電極のインピーダンス検出部の長さが10mm以下である、前記(1)〜(4)のいずれか一つに記載の細菌を検出する方法。
(6)前記電極の直径が1.0mm〜3.0mmである、前記(1)〜(5)のいずれか一つに記載の細菌を検出する方法。
(7)前記細菌が、グラム陰性菌又はグラム陽性菌である、前記(1)〜(6)のいずれか一つに記載の細菌を検出する方法。
(8)前記細菌が、大腸菌、サルモネラ菌、黄色ぶどう球菌、腸炎ビブリオ、カンピロバクター、リステリア菌、ウェルシュ菌、セレウス菌、及びボツリヌス菌からなる群から選ばれる少なくとも一つの菌である、前記(7)に記載の細菌を検出する方法。
(9)試料中の細菌を検出するために用いる電極付きセルであって、
試料を含んだ培地を入れるための容器5、
該容器の上部に嵌合することができる開口部2を有する蓋1、
該蓋部の中央から両側面に向かって直線上に配置されて、該蓋から該容器の垂直方向の略中心部へと伸びている四電極を構成する4本の電極4、及び
該4本の電極を支持し、該開口部にはめ込むことができる非導電性の電極支持部3、ここで、該電極支持部は、インピーダンスの検出部6である該電極の先端近傍のみが該容器内の培地中で露出するように該電極を覆っている、
からなる電極付きセル。
(10)前記容器の形状が円柱状でありかつ容量が少なくとも10mlである前記(9)に記載の電極付きセル。
(11)前記電極が直径1.5mm〜3.0mmの棒状電極である、前記(9)又は(10)に記載の電極付きセル。
(12)前記試料が食品である、前記(9)〜(11)のいずれか一つに記載の電極付きセル。
(13)前記(9)〜(12)のいずれか一つに記載の電極付きセルを収納するための少なくとも2つの収納部34を有する収納構造体35、ここで、該収納構造体は、試料を含んだ培地(測定液)が入った測定用電極付きセル、及び試料及び抗菌剤を含んだ培地(参照液)が入った参照用電極付きセルを収納できる、
該電極付きセルの電極に電流を供給するための電流供給部、及び
測定液及び参照液の電気インピーダンスを測定してインピーダンス変化を検出する測定部、
を含む電気インピーダンス変化に基づいて細菌の検出を行う装置。
(14)さらに、細菌の検出結果に基づいてランプを点灯させるインジケータ部を含む前記(13)に記載の装置。
(15)前記(1)〜(8)のいずれか一つに記載の方法を用いて試料中の細菌を検出するための、前記(9)〜(12)のいずれか一つに記載の電極付きセル。
(16)前記(1)〜(8)のいずれか一つの方法を用いて食品中の細菌を検出するための、前記(13)又は(14)のいずれか一つに記載の装置。


In the present invention, a low-salt concentration bacterial culture medium in which a test sample (for example, food) is suspended is placed in a measurement container of a predetermined size and cultured, and the same test sample is placed in a reference container of a predetermined size. A method and apparatus for detecting bacteria in a test sample (for example, food) by culturing in the same medium containing a suspended antibacterial agent and measuring changes in electrical impedance in both solutions. .
The present invention is also as follows.
(1) In a method for detecting bacteria in a sample by measuring changes in electrical impedance based on bacterial growth, the following steps:
a. Prepare a measurement solution in which the sample is suspended in a low-salt bacterial culture medium, and suspend the same sample in the same low-salt bacterial culture medium that contains an antibacterial agent at a concentration that inhibits bacterial growth. The step of preparing the reference solution, where the salt concentration of the low salt concentration bacterial culture medium in which the sample is suspended is a salt concentration corresponding to a salt concentration of 0.2% NaCl or less in the measurement solution and the reference solution. Have been prepared,
b. Measuring the electrical impedance of each of the measurement liquid and the reference liquid using an electrode composed of four electrodes, and c. By measuring the impedance change (for example, temperature change of the culture solution) not caused by bacterial amplification using the reference solution in the culture environment, and measuring the electrical impedance change of the measurement solution, Measuring process,
A method for detecting bacteria in a sample comprising:
(2) The method for detecting bacteria according to (1), wherein the sample is a food (3) The initial value of the electrical impedance value of the measurement solution is at least 70 ohms (1) or (2) How to detect bacteria.
(4) The method for detecting bacteria according to any one of (1) to (3), wherein the measurement solution and the reference solution are at least 10 ml or more.
(5) The impedance detection unit of the electrode is disposed so as to be located in each intermediate part of the measurement liquid and the reference liquid (intermediate part of the liquid upper layer and the liquid lower layer), and the length of the impedance detection part of the electrode is The method for detecting a bacterium according to any one of (1) to (4), wherein the bacterium is 10 mm or less.
(6) The method for detecting bacteria according to any one of (1) to (5), wherein the electrode has a diameter of 1.0 mm to 3.0 mm.
(7) The method for detecting a bacterium according to any one of (1) to (6), wherein the bacterium is a gram-negative bacterium or a gram-positive bacterium.
(8) In the above (7), the bacterium is at least one bacterium selected from the group consisting of Escherichia coli, Salmonella, Staphylococcus aureus, Vibrio parahaemolyticus, Campylobacter, Listeria monocytogenes, Clostridium perfringens, Bacillus cereus, and Clostridium botulinum. A method for detecting the described bacteria.
(9) A cell with electrodes used to detect bacteria in a sample,
Container 5 for containing the medium containing the sample,
A lid 1 having an opening 2 that can be fitted to the top of the container;
Four electrodes 4 that are arranged in a straight line from the center of the lid portion to both side surfaces and that extend from the lid to a substantially central portion in the vertical direction of the container, and the four electrodes A non-conductive electrode support portion 3 that can be fitted into the opening, and the electrode support portion is the impedance detection portion 6 only in the vicinity of the tip of the electrode. Covering the electrode so as to be exposed in the medium,
A cell with an electrode.
(10) The electrode-attached cell according to (9), wherein the container has a cylindrical shape and a capacity of at least 10 ml.
(11) The electrode-attached cell according to (9) or (10), wherein the electrode is a rod-shaped electrode having a diameter of 1.5 mm to 3.0 mm.
(12) The cell with an electrode according to any one of (9) to (11), wherein the sample is food.
(13) A storage structure 35 having at least two storage portions 34 for storing the electrode-attached cell according to any one of (9) to (12), wherein the storage structure is a sample A cell with a measurement electrode containing a medium (measuring solution) containing, and a cell with a reference electrode containing a medium (reference solution) containing a sample and an antibacterial agent can be stored.
A current supply unit for supplying a current to the electrode of the electrode-equipped cell, and a measurement unit for measuring an impedance of the measurement liquid and the reference liquid to detect an impedance change;
A device for detecting bacteria based on changes in electrical impedance.
(14) The apparatus according to (13), further including an indicator unit that turns on the lamp based on the detection result of bacteria.
(15) The electrode according to any one of (9) to (12) for detecting bacteria in a sample using the method according to any one of (1) to (8) With cell.
(16) The apparatus according to any one of (13) and (14), wherein the bacteria in food are detected using any one of the methods (1) to (8).


本発明の細菌の検出方法を用いることにより、迅速に、例えば、食物の加工中又は調理時間内に食品中の細菌を検出できる。本発明の方法及び装置は、簡便・簡易であるので、食物の加工又は調理現場で用いることができ、検査の専門家でなくても簡単に操作でき、精度良く食品中の細菌を検出できる。   By using the method for detecting a bacterium of the present invention, it is possible to quickly detect a bacterium in a food, for example, during processing of a food or within a cooking time. Since the method and apparatus of the present invention are simple and simple, they can be used at food processing or cooking sites, can be easily operated even by non-experts, and can accurately detect bacteria in food.

本発明の方法及び装置に用いる電極付きセルの分解図である。It is an exploded view of the cell with an electrode used for the method and apparatus of this invention. 電極付きセルを検出装置にセットしてインピーダンスを測定する時の状態を示している。The state at the time of measuring impedance by setting a cell with an electrode in a detection device is shown. 測定液又は参照液を入れて蓋をした状態の電極付きセルの断面図である。It is sectional drawing of the cell with an electrode of the state which put the measurement liquid or the reference liquid, and was covered. 本発明の装置の一態様の斜視図である。It is a perspective view of one mode of the device of the present invention. 図4に示した装置の分解図である。It is an exploded view of the apparatus shown in FIG. 本発明の一つの装置構成のブロック図を示している。1 shows a block diagram of one apparatus configuration of the present invention. 測定液及び参照液を用いて測定した電気インピーダンス変化を模式的に示している。下段は、差分を示している。The electric impedance change measured using the measurement liquid and the reference liquid is schematically shown. The lower row shows the difference. インピーダンスに対する塩濃度の影響を検討した結果である。It is the result of examining the influence of the salt concentration on the impedance. インピーダンス検出部の長さの変更を示した図である。It is the figure which showed the change of the length of an impedance detection part. 大腸菌を培養してインピーダンス変化を測定した結果である。It is the result of culturing Escherichia coli and measuring the impedance change. 図10の結果を、初期値補正を行ってプロットし直したグラフである。It is the graph which re-plotted the result of FIG. 図4に記載の装置を用いて測定した、測定液及び参照液における電気インピーダンス変化の結果を示している。Aは、それぞれの溶液における電気インピーダンス変化を示しており、Bは、その差を示している。The result of the electrical impedance change in the measurement liquid and the reference liquid measured using the apparatus shown in FIG. 4 is shown. A shows the change in electrical impedance in each solution, and B shows the difference. 図4に記載の装置を用いて、E. coliの検出を行った結果を示している。The result of having detected E. coli using the apparatus described in FIG. 4 is shown. 図4に記載の装置を用いて、サルモネラ菌の検出を行った結果を示している。The result of having detected Salmonella using the apparatus of FIG. 4 is shown.

本明細書において、「A〜B」と記載した場合は、下限としてAを含み、上限としてBを含み意味で用いられる。   In this specification, when “A to B” is described, it is used in the meaning including A as the lower limit and B as the upper limit.

本発明の検出方法及び装置は、細菌(又は微生物)を含む対象物であれば特に制限なく用いることができるが、好ましくは食品に用いるものである。本明細書で言う「食品」とは、加工されていない食材、加工された食材、例えば、加工肉や加工魚、加工された食品、例えば、総菜や乳製品、調理された食品、顧客に提供される未調理又は調理された料理、飲料物その他の人が食物として摂取するものを意味する。食品が飲料物の場合はそのまま希釈液である培地で希釈して用いることができる。食品が固形物である場合は、希釈液である培地中に入れ手を用いて砕いて用いることもできるが、より固い固形物の場合は、例えば、希釈液や生理食塩水などを湿らせた拭取りガーゼ、脱脂綿などで食品の表面を拭取るふき取り材料を用いて、又はミキサーやストマッカーで細かく破砕して用いることもできる。   The detection method and apparatus of the present invention can be used without particular limitation as long as it is an object containing bacteria (or microorganisms), but is preferably used for food. As used herein, “food” refers to unprocessed foods, processed foods such as processed meat and processed fish, processed foods such as prepared foods and dairy products, cooked foods, and provided to customers. Means uncooked or cooked dishes, beverages or other things that people take as food. In the case where the food is a beverage, it can be used as diluted with a medium that is a diluent. If the food is a solid, it can be crushed using a container in a medium that is a diluent, but in the case of a harder solid, for example, a diluent or physiological saline is moistened. It can also be used by using a wiping material that wipes the surface of food with wiping gauze, absorbent cotton or the like, or finely crushed with a mixer or stomacher.

本発明で検出できる細菌は、限定されないが、例えば、グラム陰性菌又はグラム陽性菌、特には、サルモネラ菌、黄色ブドウ球菌、大腸菌、腸炎ビブリオ、カンピロバクター、リステリア菌、ウェルシュ菌、セレウス菌、ボツリヌス菌等の食中毒菌が本発明の検出対象として好ましい。   Bacteria that can be detected in the present invention are not limited, but, for example, Gram-negative bacteria or Gram-positive bacteria, in particular, Salmonella, Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Vibrio parahaemolyticus, Campylobacter, Listeria monocytogenes, Clostridium perfringens, Bacillus cereus, Clostridium botulinum, etc. Food poisoning bacteria are preferred as detection targets of the present invention.

本発明で用いる低塩濃度細菌培養用培地は、細菌の培養に適した、0.10%NaCl以下に相当する塩濃度の液体培地である。培地は、例えば、ミルクカゼイン、獣肉、心筋、ゼラチン、大豆たんぱくなどを酵素消化したペプトン、肉エキスや酵母エキスなどのエキス類、アミノ酸・ビタミンや血清や組織などの菌が要求する物質、胆汁酸塩およびドデシル硫酸ナトリウムなど、選択的に特定細菌種のみの発育を阻害する物質から構成される。細菌の培養に適した市販の液体培地、例えば、LB培地、肉エキスブイヨン培地、カゼイン・大豆混合ペプトン培地、ハートフュージョン培地、ブレインフュージョン培地、トリプトン培地から塩を減らした又は除いたものであれば特に制限なく用いるこができる。
本発明で用いる低塩濃度細菌培養用培地の塩濃度は、0.10%NaCl以下に相当する塩濃度であるが、好ましくは、0.08%以下である。
本発明においては、低塩濃度細菌培養用培地を用いることにより、測定試料を含んだ測定容器中の培地の塩濃度は、NaCl相当で、0.0045%〜0.2%となり、それにより、測定に適したインピーダンス抵抗値を得ることができる。測定試料を含んだ測定容器中の培地の塩濃度は、好ましくは、0.01〜 0.1%、更に好ましくは0.04〜0.08%NaCl相当である。
The medium for culturing a low salt concentration bacteria used in the present invention is a liquid medium having a salt concentration corresponding to 0.10% NaCl or less, which is suitable for culturing bacteria. Medium includes, for example, milk casein, animal meat, heart muscle, gelatin, soy protein and other peptones, extracts such as meat extract and yeast extract, substances required by bacteria such as amino acids, vitamins, serum and tissues, bile acids It consists of substances that selectively inhibit the growth of specific bacterial species, such as salts and sodium dodecyl sulfate. Commercially available liquid medium suitable for bacterial culture, for example, LB medium, meat extract broth medium, casein / soybean mixed peptone medium, heart fusion medium, brain fusion medium, tryptone medium with reduced or eliminated salt It can be used without particular limitation.
The salt concentration of the culture medium for low salt concentration bacteria used in the present invention is a salt concentration corresponding to 0.10% NaCl or less, and preferably 0.08% or less.
In the present invention, the salt concentration of the medium in the measurement container containing the measurement sample is 0.0045% to 0.2% equivalent to NaCl by using the low salt concentration bacterial culture medium. An impedance resistance value suitable for measurement can be obtained. The salt concentration of the medium in the measurement container containing the measurement sample is preferably 0.01 to 0.1%, more preferably 0.04 to 0.08% NaCl.

本発明では、対照として、試料を含んだ抗菌剤含有低塩濃度細菌培養用培地を用いることを特徴とする。対照として用いる試料を含んだ抗菌剤含有低塩濃度細菌培養用培地(本発明では、参照液という)は、細菌の増殖を阻害する濃度以上の抗菌剤を含有する、測定液と同じ低塩濃度細菌培養用培地に測定液と同じ試料を懸濁したものであればよい。このような参照液は、細菌の増殖を阻害する濃度以上の抗菌剤を含有するように、試料を懸濁した低塩濃度細菌培養用培地に抗菌剤を加えて調製しても、また、抗菌剤を含んだ低塩濃度細菌培養用培地に試料を懸濁して調製してもよい。電気インピーダンスの測定における対照として通常は菌が混入していない培地を用いるが、測定対象が食材などの電気インピーダンスに影響を与える試料である場合は、試料(例えば食材)中の様々な成分により電気インピーダンスが影響を受けるため、測定が困難となる場合がある。特に、十分なインピーダンス抵抗値が得られない測定系においては、細胞増殖に伴うインピーダンス値の変化が小さいため測定誤差の影響が大きくなり、適切な細菌の検出ができない。本発明では、対照において、抗菌剤を予め添加し菌が増えない状態で同時測定することにより、試料(例えば食品)自体及び温度変化に起因するインピーダンス値の影響を除くことにより、より正確な検出を行うことができる。   In the present invention, as a control, an antibacterial agent-containing medium for low salt concentration bacterial culture containing a sample is used. Antibacterial-containing low salt concentration bacterial culture medium (referred to as a reference solution in the present invention) containing a sample to be used as a control contains the same or lower salt concentration as the measurement solution containing an antibacterial agent at a concentration that inhibits bacterial growth. What is necessary is just to suspend the same sample as a measurement liquid in the culture medium for bacteria culture. Such a reference solution can be prepared by adding an antibacterial agent to a low-salt concentration bacterial culture medium in which the sample is suspended so that it contains an antibacterial agent at a concentration that inhibits bacterial growth. The sample may be prepared by suspending the sample in a low salt concentration bacterial culture medium containing the agent. As a control in the measurement of electrical impedance, a medium that is not contaminated with bacteria is usually used. However, if the measurement target is a sample that affects the electrical impedance of foods, etc. Since impedance is affected, measurement may be difficult. In particular, in a measurement system in which a sufficient impedance resistance value cannot be obtained, since the change in impedance value accompanying cell proliferation is small, the influence of measurement errors increases, and appropriate bacteria cannot be detected. In the present invention, in the control, by adding an antibacterial agent in advance and performing simultaneous measurement in a state where the number of bacteria does not increase, more accurate detection is achieved by removing the influence of the impedance value due to the sample (for example, food) itself and temperature change It can be performed.

本発明で用いる抗菌剤は、測定対象となる細菌の増殖を抑えかつ電気インピーダンスに大きく影響を与えるものでなければ特に制限なく用いることができ、通常の市販の抗菌剤を用いることができる。例えば、ポリヘキサメチレン、ビグアナイド、ハイドロクロライド、アンピシリン、カナマイシン、ノボビオシン、メチルナフトキノン、トリアジン、イソプラチオラン、イプロジオン、サイアベンダゾールをあげることができるがこれらに限定されない。対照容器内の培地に含まれる抗菌剤の濃度は、菌の増殖を阻害する濃度以上であれば特に制限がないが、菌の増殖をほぼ完全に阻害する濃度が好ましい。   The antibacterial agent used in the present invention can be used without particular limitation as long as it does not inhibit the growth of bacteria to be measured and does not greatly affect the electrical impedance, and a normal commercially available antibacterial agent can be used. Examples include, but are not limited to, polyhexamethylene, biguanide, hydrochloride, ampicillin, kanamycin, novobiocin, methylnaphthoquinone, triazine, isoprathiolane, iprodione, and siabendazole. The concentration of the antibacterial agent contained in the medium in the control container is not particularly limited as long as it is not less than the concentration that inhibits the growth of bacteria, but a concentration that almost completely inhibits the growth of bacteria is preferable.

本発明の測定方法においては、測定液(低塩濃度細菌培養用培地に試料(例えば食品)を懸濁した培地)及び参照液(抗菌剤を含有する低塩濃度細菌培養用培地に試料(例えば食品)を懸濁した培地)は、同じ量が好ましく、試料(例えば食品)中の細菌の検出を短時間で効率よく測定するためには、少なくとも10ml以上、好ましく20ml以上、更に好ましくは30ml以上である。
本発明で用いる測定容器及び参照容器は、同じ材質で同じ容量のものを用いるのが好ましい。容器の容量は、試料(例えば食品)中の細菌の検出を短時間で効率よく測定するためには、10〜40mlの測定液及び参照液を入れることができるものが好ましく、少なくとも10ml以上、好ましく20ml以上、更に好ましくは30ml以上である。容量の上限は特に制限はないが、100ml以下、特には50ml以下であれば装置がコンパクトになり好ましい。
本発明の方法においては、以下に記載するように、適当なインピーダンス抵抗値を発生しかつノイズを低減するためには、電極のインピーダンス検出部を溶液の中間部(溶液の上層部と溶液の下層部の中間)のみに配置することが好ましいので、測定液及び参照液の量にあった容量の測定容器及び参照容器を用いるのがよい。
In the measurement method of the present invention, a sample (for example, a sample in a low salt concentration bacterial culture medium containing an antibacterial agent) and a reference solution (a medium in which a sample (for example, food) is suspended in a medium for low salt concentration bacterial culture) are suspended. The same amount of the medium in which the food) is suspended is preferably the same, and in order to efficiently detect bacteria in the sample (for example, food) in a short time, it is at least 10 ml, preferably 20 ml, more preferably 30 ml. It is.
The measurement container and the reference container used in the present invention are preferably the same material and the same capacity. The capacity of the container is preferably such that 10 to 40 ml of a measurement solution and a reference solution can be placed in order to efficiently measure bacteria in a sample (eg food) in a short time, preferably at least 10 ml or more. 20 ml or more, more preferably 30 ml or more. The upper limit of the volume is not particularly limited, but it is preferably 100 ml or less, particularly 50 ml or less because the apparatus becomes compact.
In the method of the present invention, as will be described below, in order to generate an appropriate impedance resistance value and reduce noise, the impedance detection part of the electrode is placed in the middle part of the solution (the upper part of the solution and the lower part of the solution). It is preferable to use a measuring container and a reference container having a capacity corresponding to the amount of the measuring liquid and the reference liquid.

本発明の検出方法においては、試料である測定すべき食品を測定に用いる低塩濃度細菌培養用培地に懸濁し、それを同じ培地を用いて段階的(例えば、10倍ずつに)希釈したものを調製し、それぞれについて細菌の増殖に基づく電気インピーダンス変化を測定し、試料(例えば食品)中の細菌を測定する。また、段階的に希釈したそれぞれの培養液での菌の増殖に基づく電気インピーダンス変化を比較することにより、試料(例えば食品)中に混入した菌数を判定することもできる。
例えば、試料として食品10gを用いて、90mlの培地を希釈液として使用して約100mlの測定培液(初期測定液)を得る。これをそのまま使用して測定できるので、対象となる食品中の細菌のサンプリングロスを低減することができるとともに、細菌採取量を増大することができ、専門家以外の者が行っても判定ミスが生じにくい。更に初期測定液を培地で段階的に希釈、例えば、5mlを採取し45mlの培地を加えて段階的に10倍ずつに希釈して、細菌濃度が段階的に希釈された測定液を作成することができる。初期測定液に加えこれらの段階的に希釈された測定液を同時に測定することにより、食品中に混入した細菌数を判定することもできる。
このように、大量の溶液を用いることにより、1ml以下の少量を扱うピペットなどの器材が不要となり、専門家以外の者が専門施設以外でも容易に測定できる。
In the detection method of the present invention, the food to be measured, which is a sample, is suspended in a low-salt bacterial culture medium used for measurement and diluted stepwise (for example, 10 times each) using the same medium. And measuring the electrical impedance change based on bacterial growth for each, and measuring bacteria in the sample (eg food). In addition, the number of bacteria mixed in a sample (for example, food) can be determined by comparing the change in electrical impedance based on the growth of bacteria in each culture solution diluted stepwise.
For example, using 10 g of food as a sample, 90 ml of culture medium is used as a diluent, and about 100 ml of measurement medium (initial measurement liquid) is obtained. Since it can be measured as it is, it can reduce the sampling loss of bacteria in the target food and increase the amount of collected bacteria. Hard to occur. Further, dilute the initial measurement solution in a stepwise manner with a medium, for example, collect 5 ml, add 45 ml of the medium and dilute it ten times stepwise to create a measurement solution in which the bacterial concentration is diluted stepwise. Can do. By simultaneously measuring these stepwise diluted measurement solutions in addition to the initial measurement solution, the number of bacteria mixed in the food can be determined.
In this way, by using a large amount of solution, equipment such as a pipette that handles a small amount of 1 ml or less becomes unnecessary, and a person other than a specialist can easily perform measurement outside a specialized facility.

本発明においては、電気インピーダンスを4電極からなる電極を用いて測定する。電極は棒状電極であることが好ましく、直径は、1.0mm以上、更に1.5mm以上が好ましい。直径が太いと装置の設計及び加工が容易となるがインピーダンス抵抗が低くなるという欠点があるので、電極は、直径1.0mm〜3.0mm、更には1.5〜3.0mm、特には約2mmの棒状電極が好ましい。
細菌培養用培地中に配置される電極のインピーダンス検出部の面積は、測定中のノイズを避けるために大きすぎないことが好ましい。具体的には、培地中に置かれるインピーダンス検出部の電極の長さは、好ましくは10mm以下、より好ましくは5mm以下、更に好ましくは2〜3mmである。
電極は、ステンレス電極、白金線電極、金線電極、炭素棒電極等を用いることができるが、好ましくはステンレス電極である。
In the present invention, the electrical impedance is measured using an electrode composed of four electrodes. The electrode is preferably a rod-like electrode, and the diameter is preferably 1.0 mm or more, and more preferably 1.5 mm or more. The electrode having a diameter of 1.0 mm to 3.0 mm, more preferably 1.5 to 3.0 mm, and particularly about 1.5 mm is disadvantageous in that the design and processing of the apparatus becomes easy when the diameter is large, but the impedance resistance is low. A 2 mm rod electrode is preferred.
The area of the impedance detection part of the electrode arranged in the culture medium for bacteria culture is preferably not too large in order to avoid noise during measurement. Specifically, the length of the electrode of the impedance detection unit placed in the culture medium is preferably 10 mm or less, more preferably 5 mm or less, and still more preferably 2 to 3 mm.
As the electrode, a stainless steel electrode, a platinum wire electrode, a gold wire electrode, a carbon rod electrode or the like can be used, and a stainless steel electrode is preferable.

電気インピーダンスは、液体培地に配置された電極に微弱な電圧をかけながら測定する。基準電圧は、70〜1600mVが好ましく、900〜1100mVが特に好ましい。70mV未満又は1600mV以上だと、ノイズが発生する。液体培地中の電流値は過大であると、細菌の発育を阻害するため、好ましくは5mA以下、更に1mA以下が好ましい。   The electrical impedance is measured while applying a weak voltage to the electrodes arranged in the liquid medium. The reference voltage is preferably 70 to 1600 mV, particularly preferably 900 to 1100 mV. When it is less than 70 mV or 1600 mV, noise occurs. If the current value in the liquid medium is excessive, it inhibits the growth of bacteria, and is preferably 5 mA or less, more preferably 1 mA or less.

本発明の方法において測定される溶液抵抗(電気インピーダンス)は、少なくとも70オーム、好ましくは約100〜約200オームである。本発明の方法においては、細菌の増殖により、約20%の溶液抵抗の減少が確認できるので、非常に精度良く細菌の検出が行える。
測定(培養)時間は、食品中の細菌数や細菌の種類によって適宜変更可能であるが、通常は、5時間以内、好ましくは2時間以内で測定が完了する。食品中の細菌数が多い場合は、短い時間でインピーダンスの低下が確認でき、短時間で検出を終了できる。
本発明の方法を用いると、食品中の菌数が、10000cfu/10g食品以上であれば、5時間以内の測定で検出が可能である。
The solution resistance (electrical impedance) measured in the method of the present invention is at least 70 ohms, preferably from about 100 to about 200 ohms. In the method of the present invention, since a decrease in solution resistance of about 20% can be confirmed by bacterial growth, bacteria can be detected with very high accuracy.
The measurement (culture) time can be appropriately changed depending on the number of bacteria in the food and the type of bacteria, but the measurement is usually completed within 5 hours, preferably within 2 hours. When the number of bacteria in the food is large, a decrease in impedance can be confirmed in a short time, and detection can be completed in a short time.
When the method of the present invention is used, if the number of bacteria in the food is 10000 cfu / 10 g or more, it can be detected by measurement within 5 hours.

また、本発明では、低塩濃度細菌培養用培地として特定の菌種が増殖するのに適した培地を選択することにより、一般生菌だけでなく、例えば大腸菌等の特定の菌種の検出が可能である。大腸菌群以外にも、サルモネラ、腸炎ビブリオ、又は黄色ブドウ球菌等に適した低塩濃度培養培地を用いることにより、それらの菌を効率よく検出できる。   Further, in the present invention, by selecting a medium suitable for the growth of a specific bacterial species as a medium for culturing a low salt concentration bacterium, it is possible to detect not only general living bacteria but also a specific bacterial species such as Escherichia coli. Is possible. In addition to the coliform group, these bacteria can be efficiently detected by using a low salt concentration culture medium suitable for Salmonella, Vibrio parahaemolyticus, Staphylococcus aureus and the like.

電気インピーダンス変化の測定は、同時点における測定液の電気インピーダンスから参照液の電気インピーダンスを引いた値をモニターすることにより測定することもできるが、予め又はある時点までの参照液における電気インピーダンスの平均値を求めておきその値を測定液の電気インピーダンスから引いた値をモニターすることによる測定でも行うことができる。参照溶液の電気インピーダンスを測定することにより、細胞の増殖以外の原因に基づく影響を排除でき、精度良く細菌の増殖を測定できる(図7)。   The change in electrical impedance can be measured by monitoring the value obtained by subtracting the electrical impedance of the reference solution from the electrical impedance of the measurement solution at the same time, but the average of the electrical impedance in the reference solution up to a certain point in time Measurement can also be performed by obtaining a value and monitoring the value obtained by subtracting the value from the electrical impedance of the measurement liquid. By measuring the electrical impedance of the reference solution, influences based on causes other than cell growth can be eliminated, and bacterial growth can be accurately measured (FIG. 7).

本発明の電極付きセルの構造の概略図を図1及び2に示す。図1は、電極付きセルの分解図であり、図2は、電極付きセルを検出装置にセットしてインピーダンスを測定する時の状態を示している。電極付きセルは、測定液又は参照液を入れる容器5、蓋1及び電極部(電極4及び電極支持部3)からなる。蓋の中央には開口部2が設けられており、開口部に電極支持部を挿入することにより、電極が固定される。電極4は、4本の電極からなり、蓋の中心部から両側面へと直線上に配置される。各電極間の距離は、容器の大きさに応じて、適当なインピーダンスを得るように調節可能である。例えば、直径が約40mmの容器5の場合は、各電極間の距離は、約10mmとできる。図2に示されるように、蓋の開口部2には、電極に電源をつなぐための4本の電極の接点が位置するようになっている。   A schematic diagram of the structure of the cell with electrodes of the present invention is shown in FIGS. FIG. 1 is an exploded view of an electrode-equipped cell, and FIG. 2 shows a state when impedance is measured with the electrode-equipped cell set in a detection device. The electrode-equipped cell includes a container 5 in which a measurement liquid or a reference liquid is placed, a lid 1 and an electrode part (electrode 4 and electrode support part 3). An opening 2 is provided in the center of the lid, and the electrode is fixed by inserting an electrode support into the opening. The electrode 4 is composed of four electrodes and is arranged in a straight line from the center of the lid to both side surfaces. The distance between each electrode can be adjusted to obtain an appropriate impedance depending on the size of the container. For example, in the case of the container 5 having a diameter of about 40 mm, the distance between the electrodes can be about 10 mm. As shown in FIG. 2, four electrode contacts for connecting a power source to the electrodes are positioned in the opening 2 of the lid.

電極(4)の大部分は、非導電性材料からなる電極支持部(3)によって覆われることにより、細い電極が折れることを防止している。インピーダンス抵抗をあげるためには、電極は細い方が一般には好ましいが、調理場等の現場で検査の専門家でない者が簡易な装置を扱う場合は、細い電極は折れる危険性があり、操作がしづらい。そのため、1.5mm以上の径を有する電極を用いるのが好ましい。電極支持部から露出しているインピーダンス検出部(図1の電極4の下端付近6)は、良好なインピーダンス抵抗を得るためには短い方が好ましく、長さ10mm以下が好ましく、5mm以下が特に好ましく、2〜3mmが更に好ましい。   Most of the electrode (4) is covered with an electrode support (3) made of a non-conductive material, thereby preventing the thin electrode from being broken. In order to increase the impedance resistance, it is generally preferable that the electrode is thin. However, when a person who is not an inspection specialist handles a simple device at a site such as a kitchen, there is a risk that the thin electrode may break and the operation is difficult. difficult. Therefore, it is preferable to use an electrode having a diameter of 1.5 mm or more. The impedance detection part (near the lower end 6 of the electrode 4 in FIG. 1) exposed from the electrode support part is preferably shorter in order to obtain good impedance resistance, preferably 10 mm or less, and particularly preferably 5 mm or less. 2 to 3 mm is more preferable.

本発明においては、電極支持部を用いることにより、電極のインピーダンス検出部の面積を任意に調整して良好なインピーダンスを得ることができるとともに、電極のインピーダンス検出部の位置を、測定液及び参照液の上層と下層の間の中間部(特に、中間部付近のみ)に位置するように配置することが可能となっている。電極のインピーダンス検出部が測定・参照液の中間部に位置することにより、試料(例えば食品)から由来するインピーダンス測定に影響を与える夾雑物(沈殿物及び浮遊物)の影響を避けることができる。すなわち、食品などを試料として用いた場合は、測定液及び参照液の上層には食片浮遊物、下層には食片沈殿物が生じるので、検出部を溶液の中間部に配置することにより、測定阻害を防ぎ、安定的な測定を実現できる。   In the present invention, by using the electrode support part, it is possible to arbitrarily adjust the area of the impedance detection part of the electrode to obtain a good impedance, and the position of the impedance detection part of the electrode is set to the measurement liquid and the reference liquid. It can be arranged so as to be located in an intermediate part (in particular, only in the vicinity of the intermediate part) between the upper layer and the lower layer. Since the impedance detection part of the electrode is located in the middle part of the measurement / reference solution, it is possible to avoid the influence of impurities (sediment and suspended matter) that affect the impedance measurement derived from the sample (for example, food). That is, when food or the like is used as a sample, food suspension is generated in the upper layer of the measurement solution and the reference solution, and food precipitate is generated in the lower layer, so by placing the detection unit in the middle of the solution, Measurement inhibition is prevented and stable measurement can be realized.

測定液又は参照液を入れて蓋をした状態が図3に示されている。電極16は電極支持部15によって支持されて、その先端付近のインピーダンス検出部は、容器12中の溶液13の中間部に位置している。電極の他端の接点14は、蓋11の中央の開口部に位置し、検出装置の接点(図4の23)とつながって外部より定電流が供給される。   FIG. 3 shows a state in which the measurement liquid or the reference liquid is put and covered. The electrode 16 is supported by the electrode support 15, and the impedance detector near the tip is located in the middle of the solution 13 in the container 12. The contact 14 at the other end of the electrode is located in the central opening of the lid 11 and is connected to the contact (23 in FIG. 4) of the detection device to be supplied with a constant current from the outside.

図4は、本発明の検出装置の一例の斜視図である。図4においては、測定容器と参照容器の対を5連でセットできるように構成されているが、特に制限はなく、1対のみであってもよい。1対で1つの測定が可能であるので、段階的に希釈したものを同時に測定する場合は、2〜5連でセットできるように構成されているのが好ましい。装置の蓋21には、電極付きセルの上部の電極の接点と接触できる端子23が配置され、電極付きセルの電極上部端子14と本体蓋の端子23の接触を確実とするために、本体蓋21には、セルの蓋の形状に合わせた収納部22が形成されている。蓋を閉めると電極に電流が流れてインピーダンスの測定を開始する(測定中の状態26)。装置は、PCにつなげて、PCで制御可能である。本体25の前面には、インジケータ27が配置され、インピーダンス変化がおきた場合にその程度に応じて表示できるようになっている。本発明の装置の一態様の構成を示したブロック図を図6に示す   FIG. 4 is a perspective view of an example of the detection apparatus of the present invention. In FIG. 4, the measurement container and the reference container are configured so that five pairs can be set, but there is no particular limitation and only one pair may be used. Since one measurement can be performed in one pair, it is preferable that the measurement can be performed in 2 to 5 stations when measuring serially diluted products at the same time. The device lid 21 is provided with a terminal 23 that can come into contact with the contact of the upper electrode of the electrode-attached cell, and in order to ensure the contact between the electrode upper terminal 14 of the electrode-attached cell and the terminal 23 of the body lid, 21 is formed with a storage portion 22 that matches the shape of the lid of the cell. When the lid is closed, an electric current flows through the electrodes, and impedance measurement starts (state 26 under measurement). The device is connected to a PC and can be controlled by the PC. An indicator 27 is arranged on the front surface of the main body 25 so that when an impedance change occurs, it can be displayed according to the degree. FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of one embodiment of the apparatus of the present invention.

図5は、図4の装置の分解図である。電極付きセル33を収納する収納部34の下には、培地を37℃に保温するヒーター36及び浴槽37が配置されている。   FIG. 5 is an exploded view of the apparatus of FIG. A heater 36 and a bathtub 37 for keeping the culture medium at 37 ° C. are disposed under the storage portion 34 for storing the cell 33 with electrodes.

以下、実施例より本発明を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated from an Example, this invention is not limited to a following example.

(実施例1)塩濃度によるインピーダンスへの影響
図1と同様の構造を有する電極付きセルを用いて、培養によるインピーダンス変化を確認した。市販の通常のLB培地を用いた条件では、細菌の増殖は確認できたが、インピーダンス値が小さく(20オーム以下)、培養によるインピーダンス値の変化自体も非常に小さくノイズの影響もあり、細菌の検出に用いることができる程度のインピーダンス値の変化が確認できなかった。そのため、塩濃度を下げた培地LB培地を用いて検討を行った。測定条件:基準電圧2000mV、定電流:1mA
測定液組成:(a)0.9%NaCl水溶液(生理食塩水)、(b)0.5%NaCl水溶液(0.5%NaCl)、(c)0.1%NaCl水溶液、(d)LB培地(トリプトン10g、酵母エキス5g、NaCl5g/1000ml)、(e)塩無しLB培地(トリプトン10g、酵母エキス5g/1000ml)(f)BPW培地(ペプトン10g、NaCl5g、リン酸水素二ナトリウム3.5g、リン酸水素二カリウム1.5g/1000ml)(g)塩無しBPW培地(1%トリプトン水)
各溶液を作成し測定容器(40ml容容器:直径=38mm)に40mlずつ入れ、溶液に電極をセットし、溶液をインキュベートカバー(37℃)内に入れそのまま1時間放置した。その後、5分間測定を行った。
結果、塩濃度の低下に伴い抵抗値の上昇が確認できた。抵抗値を測定したところ、0.1%NaCl濃度以下の条件(c、e及びg)において、良好な抵抗値(約70オーム以上)を得ることができた。
(Example 1) Influence of impedance on impedance by salt concentration Using an electrode-equipped cell having the same structure as that shown in FIG. Bacterial growth was confirmed under conditions using a commercially available normal LB medium, but the impedance value was small (less than 20 ohms), the change in impedance value by culture was very small, and there was an influence of noise. A change in impedance value that can be used for detection could not be confirmed. Therefore, examination was performed using a medium LB medium having a reduced salt concentration. Measurement conditions: Reference voltage 2000 mV, constant current: 1 mA
Composition of measurement solution: (a) 0.9% NaCl aqueous solution (saline), (b) 0.5% NaCl aqueous solution (0.5% NaCl), (c) 0.1% NaCl aqueous solution, (d) LB Medium (tryptone 10 g, yeast extract 5 g, NaCl 5 g / 1000 ml), (e) salt-free LB medium (tryptone 10 g, yeast extract 5 g / 1000 ml) (f) BPW medium (peptone 10 g, NaCl 5 g, disodium hydrogen phosphate 3.5 g , Dipotassium hydrogen phosphate 1.5 g / 1000 ml) (g) salt-free BPW medium (1% tryptone water)
Each solution was prepared and 40 ml was put into a measurement container (40 ml container: diameter = 38 mm), an electrode was set in the solution, and the solution was placed in an incubation cover (37 ° C.) and left as it was for 1 hour. Thereafter, measurement was performed for 5 minutes.
As a result, it was confirmed that the resistance value increased as the salt concentration decreased. When the resistance value was measured, a good resistance value (about 70 ohms or more) could be obtained under conditions (c, e and g) of 0.1% NaCl concentration or less.

塩濃度の範囲を決定するための、NaCl水溶液を用いて、0.1%から塩濃度を下げていき、インピーダンス値を測定した(測定条件:基準電圧1600mV、定電流:1mA)。結果を図8に示す。塩濃度が、0.1%NaCl相当以下であれば、良好な抵抗値を示すことが判った。   Using a NaCl aqueous solution for determining the range of the salt concentration, the salt concentration was decreased from 0.1%, and the impedance value was measured (measurement conditions: reference voltage 1600 mV, constant current: 1 mA). The results are shown in FIG. It was found that when the salt concentration was less than or equal to 0.1% NaCl, a good resistance value was exhibited.

(実施例2)電極の長さによる抵抗値変化
電極のインピーダンス検出部(電圧検出部及び定電流部(図1の6の部分))の長さを変えて、測定時の抵抗値に対する影響を検討した。以下の表及び図9に示すように、電圧検出部及び定電流部の長さを変えて測定を行った(測定条件:基準電圧1600mV、定電流1mA、電極径2mm)。
(Embodiment 2) Change in resistance value depending on electrode length The length of the impedance detection unit (voltage detection unit and constant current unit (part 6 in FIG. 1)) of the electrode is changed to affect the resistance value during measurement. investigated. As shown in the following table and FIG. 9, measurements were performed by changing the lengths of the voltage detection unit and the constant current unit (measurement conditions: reference voltage 1600 mV, constant current 1 mA, electrode diameter 2 mm).

Figure 0006143329
Figure 0006143329

結果、いずれの場合も電極を長くすると逆に抵抗値が減少してしまうのが確認でき、また、定電流用の電極(4本のうち両端の2本)を長くした場合は、測定中にノイズが発生するのが確認できた。よって、電極面積(長さ)は全て統一し出来るだけ面積を小さくした方が良好な抵抗値が得られることが判った。   As a result, in either case, it can be confirmed that when the electrode is lengthened, the resistance value is decreased. In addition, when the constant current electrodes (two of the four electrodes) are lengthened, It was confirmed that noise was generated. Therefore, it has been found that better resistance can be obtained when the electrode area (length) is all unified and the area is made as small as possible.

(実施例3)培養によるインピーダンス変化の測定
培地として1%トリプトン水(ナカライテスク製)を用いて、以下のようにして培養によるインピーダンス値の変化を測定した。
(3−1)インピーダンス変化の測定
普通寒天培地に大腸菌を塗り37℃で一晩培養を行った。次いで、シャーレから白金糸を用いて菌をそぎ取り、5mlのLB培地へ溶解させた。50mlチューブに1%トリプトン水培地を45ml加え、そこに菌体溶液を5ml加え、10倍希釈の溶液(1)を得た。その後、106倍までの段階希釈を行った(希釈溶液(2)〜(6))。Blankとして、培地のみと菌の入った培地を用意し、各々に抗菌剤スーパーミル88を45μl添加した参照液を用意した。各溶液を40mlずつ測定容器(電極付きセル)に移し電極をセットして蓋を閉じ、容器と電気プローブを接続しインキュベートカバー(37℃)を被せた。基準電圧1200mV、定電流1mAの測定条件にて測定を開始し、およそ5時間培養を行い、インピーダンス値の変化を測定した。結果を図10に示す。
(3−2)菌数(cfu)の測定
希釈を行った菌液(4)〜(6)(104及び106倍希釈)をシャーレに100μlずつ分注し、普通寒天培地を各シャーレに流し込んで固まらせ、30℃で一晩培養して、翌日コロニー数をカウントした。結果は、希釈溶液(6)(105倍希釈溶液)の菌数が4.15x103であった。
(Example 3) Measurement of impedance change by culture Using 1% tryptone water (manufactured by Nacalai Tesque) as a medium, the change in impedance value by culture was measured as follows.
(3-1) Measurement of impedance change A common agar medium was coated with Escherichia coli and cultured at 37 ° C overnight. Next, the bacteria were scraped from the petri dish using platinum thread and dissolved in 5 ml of LB medium. 45 ml of 1% tryptone water medium was added to a 50 ml tube, and 5 ml of the bacterial cell solution was added thereto to obtain a 10-fold diluted solution (1). Thereafter, serial dilution up to 10 6 times was performed (diluted solutions (2) to (6)). As the blank, a medium containing only the medium and the bacteria was prepared, and a reference solution in which 45 μl of the antibacterial agent Supermill 88 was added thereto was prepared. 40 ml of each solution was transferred to a measurement container (cell with electrode), the electrode was set, the lid was closed, the container and the electric probe were connected, and an incubation cover (37 ° C.) was covered. Measurement was started under the measurement conditions of a reference voltage of 1200 mV and a constant current of 1 mA, and the cells were cultured for about 5 hours, and changes in impedance values were measured. The results are shown in FIG.
(3-2) Measurement of the number of bacteria (cfu) 100 μl of the diluted bacterial solution (4) to (6) (10 4 and 10 6 times diluted) was dispensed into each dish, and a normal agar medium was added to each dish. After pouring and solidifying, the cells were cultured overnight at 30 ° C., and the number of colonies was counted the next day. As a result, the number of bacteria of the diluted solution (6) (10 5 times diluted solution) was 4.15 × 10 3 .

上記の測定結果(図10)において、測定開始40分後経過後の5分間の数値を初期値0として、データをプロットし直したものを図11に示す。このようなデータ処理を行うことにより、より精度良く菌の増殖、即ち菌の存在が確認できた。これらの結果より、インピーダンス変化の起こる時間は、菌濃度が高いほど早く、またその変動はBlankに比べ20%程度の変動であった。また、培養中に見られたノイズも非常に小さかった(1%程度)。この結果より、本発明により、5時間で約103オーダー/mlの菌数で検出可能なことが判った。更には、インピーダンス変化が起こる時間により、試料中の菌数を判定できることが判った。 In the above measurement result (FIG. 10), FIG. 11 shows the data plotted again with the numerical value for 5 minutes after the lapse of 40 minutes from the start of measurement as the initial value 0. By performing such data processing, the growth of the bacteria, that is, the presence of the bacteria could be confirmed with higher accuracy. From these results, the time when the impedance change occurred was faster as the bacterial concentration was higher, and the fluctuation was about 20% of that of Blank. In addition, the noise seen during culture was very small (about 1%). From this result, it was found that the present invention can be detected with a bacterial count of about 10 3 orders / ml in 5 hours. Furthermore, it was found that the number of bacteria in the sample can be determined by the time when the impedance change occurs.

(実施例4)培地組成による抵抗値の影響
測定用の培養培地の組成を変えて、測定時の抵抗値に対する影響を検討した。培地は、0.4〜1%のカゼインペプトン水溶液(ナカライテスク社製)及び0.1〜0.5%牛肉エキス水溶液(ナカライテスク社製)を作成し、インピーダンスを測定した(測定条件:基準電圧1600mV、定電流1mA)。
結果は、全ての条件において、100オーム以上の溶液の抵抗値が得られた。また、牛肉エキスにおいては、濃度による抵抗値の変動が少なかった。
(Example 4) Influence of resistance value by medium composition The composition of the culture medium for measurement was changed, and the influence on the resistance value at the time of measurement was examined. As the medium, 0.4 to 1% casein peptone aqueous solution (manufactured by Nacalai Tesque) and 0.1 to 0.5% beef extract aqueous solution (manufactured by Nacalai Tesque) were measured, and the impedance was measured (measuring condition: standard) Voltage 1600 mV, constant current 1 mA).
As a result, a resistance value of a solution of 100 ohms or more was obtained under all conditions. In the beef extract, there was little variation in the resistance value depending on the concentration.

(実施例5)電気インピーダンス変化の測定
図4及び図5に示す構造の装置を用いて、電気インピーダンス変化を以下のようにして測定した。
普通寒天培地に播いた菌(E. coli(NBRC 3301)、又はサルモネラ菌(NBRC 100797))よりコロニーを取り、予め販売者のマニュアルに従って調製した培地溶液(Cat. Fst-1000P/M 第一興商)40mlに溶解し、予め37℃にセットしておいた恒温槽を用いて一晩培養を行い前培養液とした。
培養した前培養液20mlを培地溶液180mlに加えよく混和した。予め分注しておいた培地溶液180mlに混和液20mlを加えよく混和した。この操作を4回繰り返し、希釈系列を作製した。作製した混和液を、一つの希釈度について4個X40mlずつ測定容器に分注し、それぞれがペアとなるように、分注溶液の半分(2個)に抗菌剤溶液(ポリヘキサメチレンビグアナイドハイドロチオライドを主成分とする、Cat. Fst-K、第一興商)を2滴(約80μl)添加した。各溶液を調整後、電極付き蓋を付け、測定装置の手前側に抗菌剤添加なし(A ch:Broth ch)、奥側に抗菌剤有り(B ch:Reference ch)をセットし、アームを下ろしてスタートスイッチを押し測定を行った。
菌(E. coli(NBRC 3301))を用い、1.5 x 105 cfu/mLとなるように菌数を調製した培地溶液(抗菌剤添加なし及び抗菌剤有り)を用いて電気インピーダンス変化を測定した結果を図12に示す。Aは、抗菌剤添加なし(Broth ch)、抗菌剤有り(Reference ch)のそれぞれの電気インピーダンス変化を示しており、Bは、それらの差を示している。
Example 5 Measurement of Electrical Impedance Change Using the apparatus having the structure shown in FIGS. 4 and 5, the electrical impedance change was measured as follows.
A colony was taken from the bacteria (E. coli (NBRC 3301) or Salmonella (NBRC 100797)) inoculated on a normal agar medium, and the medium solution (Cat. Fst-1000P / M Daiichi Kosho) was prepared in advance according to the vendor's manual. ) It was dissolved in 40 ml and cultured overnight using a thermostat set in advance at 37 ° C. to obtain a preculture solution.
20 ml of the cultured preculture was added to 180 ml of the medium solution and mixed well. 20 ml of the mixed solution was added to 180 ml of the previously dispensed medium solution and mixed well. This operation was repeated 4 times to prepare a dilution series. Dispense the prepared admixture into a measuring container 4 x 40 ml for each dilution, and add half of the dispensing solution (2) to the antibacterial solution (polyhexamethylene biguanide hydrothiol so that each becomes a pair. Two drops (about 80 μl) of Cat. Fst-K, Daiichikosho, which is mainly composed of a ride, were added. After preparing each solution, attach a lid with an electrode, set antibacterial agent not added (A ch: Broth ch) on the front side of the measuring device, and antibacterial agent on the far side (B ch: Reference ch), and lower the arm Then press the start switch to measure.
Changes in electrical impedance were measured using a medium solution (no antibacterial agent added and with an antibacterial agent) prepared using a fungus (E. coli (NBRC 3301)) and the number of bacteria adjusted to 1.5 x 10 5 cfu / mL The results are shown in FIG. A shows the change in electrical impedance when no antibacterial agent is added (Broth ch) and when there is an antibacterial agent (Reference ch), and B shows the difference between them.

(実施例6)微生物初濃度と判定時間
実施例5の方法による測定にて得られたデータを用いて、陽性判定点の算出を行った、各ペアとなるデータにて、B chデータからA chデータを差し引いた。差し引いたデータの、62〜67分間の平均値を算出し、オフセット値とした。68分以降のデータに対して、オフセット値を差し引き測定値とした。測定値が6オームを超え、10分継続したところを陽性点とした。各データから得られた陽性点と菌数を用いてデータのプロットを行った。なお、菌数は以下のようにして算出した。
作製した培地希釈系列より5番目を100μlづつ、3枚の普通寒天培地に測り取り、コンラージ棒を用いて溶液を均等に塗抹した。予め37℃にセットしておいた恒温槽を用いて、一晩培養を行った。培養後、コロニー数をカウントし、測定溶液の菌数を算出した。
E. coliの結果を図13に、サルモレラ菌の結果を図14に示す。これらの結果より、105 cfu/mLで3時間程度で菌の陽性判定ができること、また菌数が100個オーダーでも10時間の測定で確認できることが判った。このように、本発明の方法及び装置を用いて、菌数を精度よく測定できることが判る。
(Example 6) Initial concentration of microorganism and determination time Using data obtained by the measurement according to the method of Example 5, positive determination points were calculated. Ch data was subtracted. An average value of 62 to 67 minutes of the subtracted data was calculated and used as an offset value. The offset value was subtracted from the data after 68 minutes to obtain a measured value. A point where the measured value exceeded 6 ohms and continued for 10 minutes was defined as a positive point. Data was plotted using the positive points and the number of bacteria obtained from each data. The number of bacteria was calculated as follows.
100 μl of the 5th from the prepared culture dilution series was weighed onto 3 ordinary agar media, and the solution was evenly smeared using a conage bar. The culture was carried out overnight using a thermostatic chamber set in advance at 37 ° C. After culturing, the number of colonies was counted, and the number of bacteria in the measurement solution was calculated.
The results for E. coli are shown in FIG. 13, and the results for Salmoreella are shown in FIG. From these results, it was found that 10 5 cfu / mL can be positive for bacteria in about 3 hours, and that even when the number of bacteria is on the order of 100, it can be confirmed by measurement for 10 hours. Thus, it can be seen that the number of bacteria can be accurately measured using the method and apparatus of the present invention.

本発明の方法及び装置により、簡易かつ迅速に、食品への細菌の混入を検出できる。   By the method and apparatus of the present invention, it is possible to detect bacterial contamination in food easily and quickly.

1 蓋
2 開口部
3 電極支持部
4 電極
5 容器
6 インピーダンス検出部
11 蓋
12 本体
13 測定液
14 電極端子
15 電極支持体
16 電極
21 装置本体蓋
22 セル蓋収納部
23 接点
24 電極付きセル
25 装置本体
26 閉じた蓋
27 インジケータ
31 装置本体蓋
32 セル蓋収納部
33 電極付きセル
34 セル収納部
35 収納構造体
36 ヒーター
37 浴槽
38 本体カバー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Lid 2 Opening part 3 Electrode support part 4 Electrode 5 Container 6 Impedance detection part 11 Lid 12 Main body 13 Measuring solution 14 Electrode terminal 15 Electrode support body 16 Electrode 21 Device main body cover 22 Cell lid storage part 23 Contact 24 Cell 25 with an electrode Device Main body 26 Closed lid 27 Indicator 31 Device main body lid 32 Cell lid storage part 33 Cell with electrode 34 Cell storage part 35 Storage structure 36 Heater 37 Bathtub 38 Main body cover

Claims (16)

細菌の繁殖に基づく電気インピーダンス変化を測定することにより試料中の細菌を検出する方法において、以下の工程、
a.低塩濃度細菌培養用培地に試料の一部を懸濁した測定液を調製するとともに、細菌の増殖を阻害する濃度以上の抗菌剤を含有する、同じ低塩濃度細菌培養用培地に同じ試料の別の一部を懸濁した参照液を調製する工程、ここで、該試料を懸濁する低塩濃度細菌培養用培地の塩濃度は、測定液及び参照液の塩濃度が0.2%NaCl以下に相当する塩濃度となるように調製されている、
b.4電極からなる棒状電極を用いて、該測定液及び該参照液のそれぞれの電気インピーダンスを測定する工程、ここで該棒状電極は、電気インピーダンス検出部である該電極の先端の2mm〜10mmが培地中で露出するように非導電性物質で覆われている、及び
c.該参照液を用いて培養環境下にて細菌の増幅に起因しないインピーダンス変化を測定するとともに該測定液の電気インピーダンス変化を測定することにより、試料中の細菌を測定する工程、
を含む試料中の細菌を検出する方法。
In a method for detecting bacteria in a sample by measuring changes in electrical impedance based on bacterial growth, the following steps:
a. Prepare a sample solution in which a part of the sample is suspended in a low-salt bacterial culture medium, and contain the same sample in the same low-salt bacterial culture medium that contains an antibacterial agent at a concentration that inhibits bacterial growth . Preparing a reference solution in which another part is suspended, wherein the salt concentration of the low salt concentration bacterial culture medium in which the sample is suspended is 0.2% NaCl in the measurement solution and the reference solution. It is prepared to have a salt concentration corresponding to the following:
b. A step of measuring the electrical impedance of each of the measurement liquid and the reference liquid using a rod-shaped electrode comprising four electrodes, wherein the rod- shaped electrode is a medium in which 2 mm to 10 mm at the tip of the electrode which is an electrical impedance detection unit Covered with a non-conductive material so as to be exposed in, and c. A step of measuring bacteria in a sample by measuring an impedance change not caused by amplification of bacteria in a culture environment using the reference solution and measuring a change in electrical impedance of the measurement solution;
A method for detecting bacteria in a sample comprising:
前記試料が食品である請求項1に記載の細菌を検出する方法。   The method for detecting bacteria according to claim 1, wherein the sample is food. 前記測定液の電気インピーダンス値の初期値が少なくとも70オームである請求項1又は2に記載の細菌を検出する方法。   The method for detecting bacteria according to claim 1 or 2, wherein an initial value of an electrical impedance value of the measurement liquid is at least 70 ohms. 前記測定液及び前記参照液が、少なくとも10ml以上である、請求項1〜3のいずれか一つに記載の細菌を検出する方法。   The method for detecting bacteria according to any one of claims 1 to 3, wherein the measurement solution and the reference solution are at least 10 ml or more. 前記電極のインピーダンス検出部が、測定液及び参照液のそれぞれの中間部に位置するように配置されている、請求項1〜4のいずれか一つに記載の細菌を検出する方法。 How the impedance detecting section of the electrode is arranged so as to be positioned in respective intermediate portions of the test solution and reference solution, for detecting the bacterium according to any one of claims 1 to 4. 前記電極の直径が1.0mm〜3.0mmである、請求項1〜5のいずれか一つに記載の細菌を検出する方法。   The method for detecting bacteria according to claim 1, wherein the electrode has a diameter of 1.0 mm to 3.0 mm. 前記細菌が、グラム陰性菌又はグラム陽性菌である、請求項1〜6のいずれか一つに記載の細菌を検出する方法。   The method for detecting a bacterium according to any one of claims 1 to 6, wherein the bacterium is a gram-negative bacterium or a gram-positive bacterium. 前記細菌が、大腸菌、サルモネラ菌、黄色ぶどう球菌、腸炎ビブリオ、カンピロバクター、リステリア菌、ウェルシュ菌、セレウス菌、及びボツリヌス菌からなる群から選ばれる少なくとも一つの菌である請求項7に記載の細菌を検出する方法。 Wherein the bacterium is E. coli, Salmonella, Staphylococcus aureus, Vibrio parahaemolyticus, Campylobacter, Listeria, Clostridium perfringens, Bacillus cereus, and the bacterium according to claim 7 is at least one microorganism that is selected from the group consisting of botulinum How to detect. 試料中の細菌を検出するために用いる電極付きセルであって、
試料を含んだ培地を入れるための容器、
該容器の上部に嵌合することができる開口部を有する蓋、
該蓋部の中央から両側面に向かって直線上に配置されて、該蓋から該容器の垂直方向の略中心部へと伸びている四電極を構成する4本の棒状電極、及び
該4本の電極を支持し、該開口部にはめ込むことができる非導電性の電極支持部、ここで、該電極支持部は、インピーダンス検出部である該電極の先端の2mm〜10mmが該容器内の培地中で露出するように該電極を覆っている、
からなる電極付きセル。
A cell with electrodes used to detect bacteria in a sample,
A container for the medium containing the sample,
A lid having an opening that can be fitted to the top of the container;
Four rod-like electrodes constituting four electrodes, which are arranged in a straight line from the center of the lid portion toward both side surfaces and extend from the lid to a substantially central portion in the vertical direction of the container, and the four electrodes A non-conductive electrode support that can be fitted into the opening, wherein the electrode support is an impedance detector and the tip of the electrode is 2 mm to 10 mm in the medium in the container. Covering the electrode to be exposed in,
A cell with an electrode.
前記容器の形状が円柱状でありかつ容量が少なくとも10mlである請求項9に記載の電極付きセル。   The electrode-equipped cell according to claim 9, wherein the container has a cylindrical shape and a capacity of at least 10 ml. 前記電極直径1.5mm〜3.0mmである、請求項9又は10に記載の電極付きセル。 The diameter of the electrode is 1.5Mm~3.0Mm, electroded cell according to claim 9 or 10. 前記試料が食品である請求項9〜11のいずれか一つに記載の電極付きセル。   The cell with an electrode according to any one of claims 9 to 11, wherein the sample is food. 請求項9〜12のいずれか一つに記載の電極付きセルを収納するための少なくとも2つの収納部を有する収納構造体、ここで、該収納構造体は、試料を含んだ培地(測定液)が入った測定用電極付きセル、及び試料及び抗菌剤を含んだ培地(参照液)が入った参照用電極付きセルを収納できる、
該電極付きセルの電極に電流を供給するための電流供給部、及び
測定液及び参照液の電気インピーダンスを測定してインピーダンス変化を検出する測定部、
を含む電気インピーダンス変化に基づいて細菌の検出を行う装置。
A storage structure having at least two storage units for storing the electrode-attached cells according to any one of claims 9 to 12, wherein the storage structure is a medium containing a sample (measuring solution) A cell with a measurement electrode containing, and a cell with a reference electrode containing a medium (reference solution) containing a sample and an antibacterial agent can be stored.
A current supply unit for supplying a current to the electrode of the electrode-equipped cell, and a measurement unit for measuring an impedance of the measurement liquid and the reference liquid to detect an impedance change;
A device for detecting bacteria based on changes in electrical impedance.
さらに、細菌の検出結果に基づいてランプを点灯させるインジケータ部を含む請求項13に記載の装置。 Furthermore, the apparatus of Claim 13 including the indicator part which lights a lamp | ramp based on the detection result of bacteria. 請求項1〜8のいずれか一つに記載の方法を用いて試料中の細菌を検出するための、請求項9〜12のいずれか一つに記載の電極付きセル。   The cell with an electrode according to any one of claims 9 to 12, for detecting bacteria in a sample using the method according to any one of claims 1 to 8. 請求項1〜8のいずれか一つに記載の方法を用いて試料中の細菌を検出するための、請求項13又は14に記載の装置。   15. An apparatus according to claim 13 or 14 for detecting bacteria in a sample using the method according to any one of claims 1-8.
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