JPH02501953A - 微生物の検出法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 微生物の検出法 本発明は基質のサンプル中の微生物を電気化学手段により検出する方法に関する 。

従来、基質のサンプルを成長媒体に注入し、汚濁の発生についてサンプルを視覚 的に、又は光度的にモニターすることによって微生物の存在の有無について基質 をテした両電極間の変化電位を測定することによって、そのようなサンプル中の 微生物の成長を検出する方法も知られている。微生物の成長が特別な状態に達す る時、電位は例えば急激な降下のような、著しい変化を示すことも知られている 。

我々は英国特許第２１４２４３３号において、サンプルと接触した、例えば金と アルミニウムのような異なる金属で成る２個の電極間に生じる電位差をモニター することによって、複数のサンプル中の微生物の成長を電気化学的にモニターす る装置を説明している。

本発明に係る基質のサンプル中の微生物を検出する方法は、片方が作用電極であ り、他方が第２電極であるような、少くとも２個の電極と接触するように、セル （容器）内にサンプルを装入する工程と、セル内に一定の電流を流すか又は一定 の電位状態を保持し、それぞれ、セル（容器）内の電位状態、又は電流を時間に 対してモニターしながら、前記作用電極及び第２電極に対して電気直流インプッ トをかける工程とを含んでいる。

電位状態又は電流が著しく変化することは、微生物がサンプル内に存在し、その 成長が特別状態に達したことを示す、この段階に達するために要する時間により 、最初に存在した微生物の数が示される。

本発明に従フてかけられる電気インプットを使用する場合、電極材料をそれがガ ルバニック状に発生させる電位差に合うように選択する必要がないので、それら の材料は、耐腐食性や、微生物との適合性やその他の望ましい特性をもつように 選択することができる。かくして、２個の電極は両方とも、プラチナのような貴 金属で作ることもできる。

さらに、微生物が存在する場合、著しい変化が生じる地点に一層近い所に、始動 状態を移動させることにより、作用電位を適切に選択することによフて、検出感 度を上げることができる。

本発明の第１の態様においては、作用電極に隣接して配置された第３の基準電極 の電位が前記作用電極の電位に対して一定に保持され、セルを通って流れる電流 が経時的に（時間に対して）モニターされる。

本発明の第２の態様においては、作用電極に対する第２電極の電位が一定に保持 されることによりセルに加わる電圧が一定に保持され、該セルを通って流れる電 流が時間に対してモニターされる。

本発明の第３の態様においては、セルを流れる電流は一定に維持され、該セルに 加わる電圧が時間に対して（経時的に）モニターされる。

本発明の第４の態様においては、セルを流れる電流が基準電極に対する作用電極 の電位がモニターされる。

本発明の後の２つの態様のいずれかにおいて、好ましくは、作用電極と直流イン プットの隣接側との間の固定抵抗に対して電位差が設定され、その電位差は、電 流を一定に保持するために一定に保持される。

一定の電流又は一定の電位状態は、電位制御増幅器（以下に説明される。）によ り設定され、かつ保持されている。該電位制御増幅器の出力端子は、前記直流イ ンプットを形成するために、セルの第２電極及び作用電極に対し接続される。

“電位制御増幅器”という言葉は、ここでは、一方のインプット信号を“内部” 定電圧源から受信し、他方の信号を、その電位が定電圧源と同一レベルに保持さ れる外部要素から“基準”端子で受信するようにした一種の演算増幅器を示し、 該増幅器は、前記内部からのインプット信号と外部からのインプット信号との間 の差によって決まる交流出力信号を出力端子の所に生じさせ、この交流出力信号 は、内部定電圧源の電位と等しくなるように外部要素の電位を調整するためにフ ィードバックされる。定電圧源の他側は、電位制御増幅器の３４２出力端子に接 続されているので、基準端子とそれに接続された外部要素とは、第２出力端子に 対して一定電位に保持される。

セルを通る電流を一定に維持するために作用電極は、固定抵抗を介して電位制御 増幅器の出力端子に接続されると共に、固定抵抗に対し作用電極が接続されたと 同じ側に接続されている基準端子に接続されており、前記固定抵抗に加わる電位 差、ひいては該抵抗とセルとを通って流れる電流は一定に維持される。

一般に、ガルバノスタティック状態のもとで、即ちサンプルに定電流が通電され る状態で作動することは尚一層好ましいことである。

ここで、本発明のいくつかの実施例について、添付図面を参照しながら説明する 。

第１図は前述の本発明の第１の態様に従って作動する微生物検出装置の概略図で あり、 第２図は本発明の第２の態様に従フて作動する同−装置の図であり、 第３図は本発明の第３の態様に従フて作動する同一装置を示し、 第４図は前述の第４の態様に従って作動する同一装置を示す。

第１図に示す実施例において、テストする基質のサンプルを、例えば栄養素の肉 汁１１のような成長媒体内に注入することによって、セル１０内に入れる。セル １０は、作用電極１２と、第２電８ｉ１３と、前記作用電極に隣接して配置され た第３の基準電極１４とを備えている。

電極１２．１３．１４は微生物を検出するために、符号１５で示す前述の従来の 型の電位制御増幅器、即ちポテンショスタットに接続されている。電８ｉ１２は 作用電極であり、従ってポテンショスタット１５の“使用（作用）”出力端子１ ６に接続されている。ポテンショスタット１５は“内部”定電圧源１７（通常、 バッテリーとして示される）を有し、該定電圧源の一端側は作用端子１６に接続 され、他端側は演算増幅器１８の入力端子に接続されている。前記増幅器１８の もうひとつの入力端子は、“基準”端子１９を介して基！！！電極１４に接続さ れている。この増幅器の出力端子は出力端子２０と抵抗２２を介して第２電極１ ３に接続されている。セル１０を通って流れる電流を測定するために、抵抗２２ と並列に電圧計２１が接続されている。ポテンショスタット１５は、出力端子２ ０の電位を変化させることによって、作用端子１６に対する定電圧源１７の電位 と基準端子１９の電位との間の差異に対応して、作用端子１６及び電極１２に対 する基準端子１９及び電極１４の電位が予設定値（プリセット値）に戻るのに必 要な程度まで、セル１０を通る電流を変化させる。セル１０へ注入したサンプル が微生物を含む場合、それらの微生物は成長媒体１１中で成長する。その成長が １ミリリットル当り約１．０００，０００個の微生物という特別な段階に達する と、電極１２と１３との間でセル１０を通って流れる電流が急激に変化する。こ の段階に達するために必要とする時間は、サンプル中の微生物の最初の濃度で決 まる。この急激に電流が変化する理由は、明確には判らないが、溶存酸素の濃度 や、電気化学的方法に関して微生物により消費されるその他の物質の濃度が、臨 界値以下に低下することによると思われる。

第２図は本発明の別の実施例を示し、この場合、第２電極１３と実質的に接続さ れている別個の基準電極１４は省略されている。基準端子１９は第２電極１３に 接続されており、作用電極１２に対する第２電極１３の電位ひいてはセルに加わ る電圧が一定に維持される。他の面においては、この装置は、第１図の装置と同 じ方法で作用し、セル１０を通って流れる電流は、前述のように電圧計２１によ りモニターされる。

第３図はこの装置がガルバノスタティックに作用するためにどのように構成され るかを示す、この構成は、基準端子１９が作用！極、即ち陰極１２に接続され、 固定抵抗２３が陰極１２と作用端子１６との間に介在されていることを除いて第 ２図と同様である。抵抗２３の両端に発生する電位差は、かくして一定に保持さ れるので、抵抗２３及びセル１０を通って流れる電流も一定のままである。電圧 計２１と抵抗２２は、従フて省略されており、その代わり、セルの両端に生ずる 電位差をモニターするために、電極１２．１３に接続された電圧計２４が使用さ れている。

この場合、微生物が特定濃度に達した時に生じるセル中の電気状態の急激な変化 はセルの両端に生じる電位差の急激な変化をもたらし、この急激な変化に対して ポテンショスタットが反応し、電流を一定に保持する。

第４図の実施例において、この装置も、ガルバノスタティックに作動する。接続 関係は、作用電極１２に隣接して別個の基準電極２５が設けられており、これが 電圧計２４を介して作用電極に接続されている点を除き第３図と同様である。こ の場合、セルに加えられる電圧の代わりに基準電極の電位に対する作用電極の電 位の変化がモニターされる。

第３．４図の実施例においては次のように構成しても良い。複数のセル１０を直 列に接続し、この直列接続体に対し並列に電圧計２４を配置する（第３図の場合 ）。

又は、複数のセル１０を直列に接続し、この各々のセルに対し基準電極２５と電 圧計２４が接続される（第４図の場合）、このようにすると複数のセルをモニタ ーすることができる。

電圧計２１と２４は図示されているけれども、実際上、電流又は電圧を時間に対 してモニターするために、電流又は電圧測定チャートレコーダーを使用すること ができる。また、結果をさらに処理するために、デジタル信号として電流又は電 極値を記録する装置を使用することができる。

国際調査報告 ＋、、、、−ｍａ、、−、、、−〇、　？ＣＴ／ＧＢ　５１８１００９１７国際 調査報告 Ｇ９８８００９１７ ＳＡ　２４９３９

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. １．１個が作用電極であり、他方が第２電極であるような、少くとも２個の電極 と接触するようにセル中にサンプルを装入する工程と、前記作用電極及び第２電 極に対して電気直流インプットを加える工程とを含む微生物の検出法において、 セル内で電流又は電位状態を一定に保持し、セルにおける電位状態又は電流を経 時的にモニターすることを特徴とするサンプル内の微生物の検出法。
2. ２．作用電極に隣接して第３の基準電極が配置され、この第３の基準電極の電位 が作用電極の電位に対して一定に保持され、セルを通って流れる電流が経時的に モニターされることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。
3. ３．セルに加わる電圧が一定に維持されるように作用電極に対する第２電極の電 位が一定に維持され、セルを通って流れる電流が経時的にモニターされることを 特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。
4. ４．セルを流れる電流が一定に保持され、セルに加わる電圧が経時的にモニター されることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。
5. ５．セルを流れる電流が一定に維持され、作用電極に隣接して配置された第３の 基準電極に対する作用電極の電位がモニターされることを特徴とする請求の範囲 第１項に記載の方法。
6. ６．作用電極と直流インプットの隣接側との間の固定抵抗に加わる電位差が設定 され、この電位差は、電流を一定に維持するために一定に維持されることを特徴 とする請求の範囲第４項又は第５項に記載の方法。
7. ７．一定の電流又は電位状態が電位制御増幅器により設定され、かつ維持され、 前記直流インプットを形成するように該電位制御増幅器の出力端子がセルの第２ 電極と作用電極とに対し接続されていることを特徴とする請求の範囲第１項ない し第６項のいずれか１項に記載の方法。
8. ８．セルを流れる電流を一定にするために、作用電極が固定抵抗を介して電位制 御増幅器の出力端子に接続され、該固定抵抗の前記作用電極と同じ側に基準端子 が接続されていることを特徴とする請求の範囲第６項又は第７項に記載の方法。