WO2013021566A1 - 微生物数測定チップ、それを用いた微生物数測定装置 - Google Patents

Abstract

　本微生物数測定装置は、長板形状のチップ本体（１５Ａ）と、チップ本体（１５Ａ）表面の長手方向における第１端側に設けられ、測定液に浸漬される測定電極（１６）と、測定電極（１６）に接続されるとともに、チップ本体（１５Ａ）表面の長手方向における第２端側に設けられた接続電極（１７）と、を備えている。チップ本体（１５Ａ）表面の長手方向における第２端側には、接地電極（３７Ａ，３７Ｂ）が設けられている。接地電極（３７Ａ，３７Ｂ）には、測定電極（１６）の外周部分に設けられた導電パターン（３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ）が接続されている。

Description

微生物数測定チップ、それを用いた微生物数測定装置

　本発明は、微生物数測定チップ、それを用いた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、従来の微生物数測定装置では、例えば、口腔内から綿棒などの微生物採取具を用いて微生物を採取し、この微生物採取具を容器の上面開口部から容器の液中に浸漬する。その後、容器内の液体を攪拌体で攪拌し、その状態で容器内に設けられた測定電極によって微生物数を測定する（例えば、下記特許文献１）。

特開２０１０－２２０５０７号公報

　上記従来の構成では、容器内で微生物の溶出および測定ができるため、装置自体の大きさを極めて小さなものとすることができるという点で評価されるものであった。
　しかしながら、このような測定を行うために用いられる容器は、その内壁面に測定電極を一体化して設ける必要がある。しかも、この測定電極から容器外への引き出し線は、液漏れのしない水密対策を講じる必要があり、生産コストが高価なものとなる。

　したがって、この容器を用いて行われる微生物数の測定は、測定コストが高価なものとなってしまう。
　そこで本発明は、測定コストの削減を図ることが可能な微生物数測定装置を提供す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の微生物数測定チップは、長板形状のチップ本体と、測定電極と、接続電極と、接地電極と、導電パターンと、を備えている。測定電極は、チップ本体の表面の長手方向における第１端側に設けられ、測定液に浸漬される。接続電極は、測定電極に接続されるとともに、チップ本体の表面の長手方向における第１端とは反対側の第２端側に設けられている。接地電極は、チップ本体の表面の第２端側に設けられている。導電パターンは、接地電極に接続されており、測定電極の外周部分に設けられている。

　また、本発明の微生物数測定装置は、上記微生物数測定チップを用いた微生物数測定装置であって、容器保持部と、回転駆動部と、電極挿入部と、測定部と、を備えている。容器保持部は、上面に開口部を有する有底筒状の容器を、開口部を上向きにして保持する。回転駆動部は、容器保持部において保持された容器を、内部に貯留された液体とともに、略鉛直方向に沿った中心軸の周りに回転させる。電極挿入部は、容器保持部において保持された容器の開口部を介して、容器内における中心軸よりも内壁面側の位置であって、内壁面から所定間隔離れた位置に微生物数測定チップを挿入する。測定部は、電極挿入部によって容器内に挿入された微生物数測定チップの測定電極において微生物の測定を行う。

　さらに、本発明の微生物数測定チップは、長板形状のチップ本体と、測定電極と、接続電極と、接続部と、カバー体と、を備えている。測定電極は、チップ本体の表面の下端側に設けられ測定液に浸漬されるとともに、チップ本体の表面の下端側において、互いに対向する第１・第２の測定電極を有する。接続電極は、チップ本体の表面の上端側に設けられ測定機器に接続されるとともに、第１・第２の接続電極を有する。接続部は、チップ本体の表面において、測定電極と接続電極との間を接続するとともに、チップ本体の表面の上端と下端との間において第１の測定電極と第１の接続電極を接続した第１の接続部と、チップ本体の表面の上端と下端との間において第２の測定電極と第２の接続電極とを接続した第２の接続部と、を有する。カバー体は、チップ本体の表面の上端と下端との間において、第１・第２の接続部の表面を覆うように設けられている。
（発明の効果）
　本発明の微生物数測定チップによれば、容器として、上面に開口部を有する単なる有底筒状の形状を有する容器を用いることができるため、容器の生産コストを下げ、測定コストを低減することができる。

　さらに、従来の微生物数測定チップでは、微生物数を測定する際に、測定者が微生物数測定チップを指で保持して装置の電極挿入部に挿入するのであるが、この場合に測定者が微生物数測定チップの測定電極を誤って指で触れてしまい、装置に挿入する際には、測定者の静電気によって測定電極が壊れてしまう場合があった。
　本発明の微生物数測定チップによれば、測定電極の周辺に導電パターンが設けられているので、測定者が測定電極に誤って触れた場合には、同時に導電パターンにも触れることになり、測定者からの静電気は導電パターン介して装置側に流れる。よって、測定電極が静電気によって破壊されることを防止することができる。その結果、測定者は微生物数測定チップを保持する位置（微生物数測定チップを摘む位置）を気にしなくてもよくなるので、微生物数測定チップを取り扱う際の操作性を高めることができる。

　本発明の微生物数測定チップによれば、微生物数を測定するために測定電極を測定液に浸漬させた時には、測定電極に接続された第１・第２の接続部の下部も測定液に浸漬される。このため、測定時に測定電極に所定の電圧を印加すると、接続部の浸漬部位にも電圧が印加されて、浸漬部位がインピーダンス成分を持つ。さらに、測定時に測定液を容器の中心軸の周りに回転させると、測定液の液面が鉛直方向に揺れて、接続部の浸漬部位が変動する。この変動により、浸漬部位のインピーダンス成分にバラツキが発生し、インピーダンス変化で測定を行う測定値にバラツキが発生していた。そのため、測定精度が低くなっていた。

　そこで、本発明の微生物数測定チップでは、チップ本体の表面の上端と下端との間において、第１・第２の接続部の表面を覆うカバー体を設けたことで、第１・第２の接続部が測定液の液面および測定液に触れることはなく、第１・第２の接続部にインピーダンス成分のバラツキが発生することはない。その結果、測定値にバラツキが発生することはなく、測定精度を高めることができる。

本発明の一実施形態に係る微生物数測定装置の斜視図。 図１の微生物数測定装置の動作状態を示す斜視図。 図１の微生物数測定装置の動作状態を示す断面図。 図１の微生物数測定装置の容器の斜視図。 （ａ）～（ｃ）は、図１の微生物数測定装置の測定チップおよびこれを構成する部材の正面図。 図１の微生物数測定装置の動作状態を示す断面図。 図１の微生物数測定装置の制御ブロック図。 図１の微生物数測定装置の容器の上面図。 図１の微生物数測定装置の容器内の液体流を示す断面図。 （ａ），（ｂ）は、図１の微生物数測定装置の動作時の測定チップの正面図。 （ａ），（ｂ）は、図１の微生物数測定装置の接続端子の構成図。 図１の微生物数測定装置側と測定チップとの接続関係を示す図。

　（実施形態１）
　以下、本発明の一実施形態に係る測定チップ（微生物数測定チップ）１５および微生物数測定装置ついて、添付図面を用いて説明する。
　本実施形態の微生物数測定装置は、図１に示すように、箱状の本体ケース１と、その前方の上方に開閉自在（図２参照）に設けられた前面カバー２と、を備えている。

　本体ケース１の内側における前面カバー２の背面側には、図２に示すように、上面が開口しており容器４が保持される容器保持部３が設けられている。
　容器４は、図３、図４に示すように、上面に円形の開口部を有する有底円筒状の形状を有しており、開口部を上方にして容器保持部３に保持される。容器４の底面上には、筒状の保持体５が形成されている。また、保持体５の内部側面には、略鉛直方向に沿って溶出突起６が周方向に１２０度の間隔で３本形成されている。また、保持体５の側面には、内部から外部に貫通した溶出溝７が１２０度の間隔で３本形成されている。さらに、容器４内には、微生物Ｍ（図８参照）を溶出させるための純水８（測定液の一例）が貯留されている。

　容器４の保持体５には、図３に示すように、棒状の微生物採取具９の下端に設けられた採取部１０が上方から挿入され、微生物採取具９は保持体５に保持される。微生物採取具９の採取部１０は、例えば、口腔内に挿入されて、唾液を付着させることで微生物Ｍを採取する。
　この状態で、微生物採取具９の上端部分を、例えば、右手でつまんだ状態で、左手で図２のスイッチ１１を押す。すると、モータ１２の回転により容器保持部３が回転する。このとき、容器保持部３の駆動突起（図示せず）と容器４の係合突起（図示せず）とが係合しているため、容器４を回転させることができる。容器４が回転すると、図２の動作ランプ１３が点灯する。この状態で、容器４は、予め設定されたタイマー時間（例えば、１０秒）の間、回転する。

　この回転により、保持体５の内壁面に設けられた複数の溶出突起６が、微生物採取具９の採取部１０に連続的に当接する。このため、採取部１０内の微生物Ｍは、溶出溝７を介して容器４内の純水８へと溶出する。
　このような溶出動作が終了した時には、測定者は、微生物採取具９を容器４から上方へと摘み出す。

　次に、測定者は、前面カバー２の内面に設けられた測定チップ保持部１４に、図５（ｃ）に示す測定チップ１５を装着する。
　本実施形態における測定チップ１５は、図５（ａ）に示すように、薄い長板形状のチップ本体１５Ａと、測定電極１６と、接続電極１７と、接続部１８とを有している。
　測定電極１６は、チップ本体１５Ａの表面の下端側（長手方向の一端側）に設けられ純水８に浸漬される。

　接続電極１７は、チップ本体１５Ａの表面の上端側（長手方向の他端側）に設けられ測定機器の測定チップ保持部１４に接続される。
　接続部１８は、チップ本体１５Ａの表面において、測定電極１６と接続電極１７との間を接続する。
　なお、本実施形態では、チップ本体１５Ａの基材として用いたＰＥＴ（Poly-Ethylene-Terephthalate）上にパラジウムをスパッタリングし、パラジウムにレーザー加工を行って、測定電極１６、接続電極１７、接続部１８を形成している。

　ここで、ＰＥＴ等の基材上にスパッタリングされる電極等の金属材料としては、パラジウム（Ｐｄ）以外に、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）等の他の金属材料を用いてもよい。
　測定チップ１５の詳細な構成については、後段において詳細に説明する。
　次に、測定者が、測定者が図５の測定チップ１５の中ほどを摘んで、接続電極１７を測定チップ保持部１４に装着すると、図３に示すように、測定チップ１５と装置との間で電気的・機械的な接続が行われる。つまり、本実施形態では、前面カバー２、測定チップ保持部１４などによって電極挿入部が構成されている。

　この状態から、取手１９を持って前面カバー２を前方に回動させ、図１の状態まで回動させると、図６に示すように、測定チップ１５は、容器保持部３で保持された容器４の上方から容器４の開口部を介して、容器４内に挿入される。このとき、測定チップ１５の測定電極１６は、容器４の純水８内に浸漬された状態となる。
　次に、測定者は、図１の測定開始スイッチ２０を押して測定を開始する。すると、測定電極１６に、例えば、３ＭＨｚの電圧が印加され、容器４内に溶出された微生物Ｍが測定電極１６に集められる。また、これと同時に、測定電極１６に、例えば、８００ｋＨｚの電圧が印加され、測定電極１６のインピーダンス変化が測定されることで、微生物数の測定が行われる。

　この測定方法については、すでに先行文献等でも知られていることであるので、説明の煩雑化をさけるために、説明は簡略化する。
　本実施形態では、この測定時において、モータ１２によって容器保持部３、容器４、純水８を回転させることで、容器４内に広く拡散した微生物Ｍが測定電極１６に接近する機会が多くなるように構成されている。

　ここで、測定チップ１５によって微生物数の測定を行っている状態においては、図６に示すように、測定チップ１５の中部に設けられた貫通孔２１（図５参照）内に、棒状の操作体２２が挿入されている。
　操作体２２は、測定チップ１５が容器４内に完全に下降するまでの間は、図３に示すように、後方に後退した状態となっているが、測定チップ１５が容器４内に完全に下降する直前から、図６に示すように、前面カバー２方向に突出移動する。

　なお、貫通孔２１は、測定チップ１５の長手方向に長い、長穴形状を有している（図５）。
　したがって、測定後に測定者が前面カバー２を開放する時には、測定チップ１５の貫通孔２１の下端が操作体２２の先端部に設けられた鈎状の係合部（図示せず）に係合する。その結果、測定チップ１５は、測定チップ保持部１４から離脱される。また、前面カバー２を開放する際に、測定チップ１５が測定チップ保持部１４から離脱した状態において、操作体２２が後方（図６の右側）に引かれると、操作体２２に設けられた鈎状の係合部（図示せず）の先端は、測定チップ１５の貫通孔２１から抜き出される。

　つまり、測定チップ１５は、測定チップ保持部１４から引き出され、測定後に容器４内に残されたままとなる。
　このため、前面カバー２の開放動作によって、測定時に付着した微生物Ｍが混入した純水８が、前面カバー２の前面や下面等に不用意に飛び散ったり、垂れ落ちたりすることはなく衛生面において好ましいものとなる。

　図７は、以上の動作を行わせるための、微生物数測定装置の制御ブロック図を示している。
　モータ１２は、電源部２３のモータ用電源部２４に接続されている。
　モータ用電源部２４は、制御部２５のモータ用電源制御部２６に接続されている。
　また、測定電極１６には、電源部２３の電極用電源部２７が接続されている。

　電極用電源部２７は、電極用電源制御部２８に接続されている。これにより、電極用電源部２７から測定電極１６に対して、上述した３ＭＨｚと８００ｋＨｚの電圧が印加され、同時に測定電極１６に接続された測定部２９、演算部３０により微生物数の測定が行われる。そして、その測定値は、前面カバー２の後方に設けられた表示部３１に表示される。

　なお、操作部３２は、電源用の操作部である。また、図２に示すスイッチ１１、動作ランプ１３、図１の測定開始スイッチ２０などは、いずれも制御部２５に接続されている。
　すなわち、本実施形態の微生物数測定装置においては、容器保持部３で保持された容器４の上方から、容器４の開口部を介して、容器４内に測定チップ１５を挿入する電極挿入部（前面カバー２、測定チップ保持部１４等によって構成される）が設けられている。このため、容器４としては、上面に円形の開口部を有する単なる有底円筒状の形状のものを用いることができる。その結果、従来よりも容器４の生産コストを下げ、測定コストの低減を図ることができる。

　次に、微生物数を測定する時の測定チップ１５と純水８との関係について説明する。
　測定チップ１５は、図８に示すように、測定時には、円筒状の容器４内の中心軸よりも容器４の内壁面寄りの位置であって、容器４の内壁面に近接した位置に配置される。また、測定チップ１５の測定電極１６は、容器４の内壁面に対向配置されている。
　この状態で、円筒状の容器４が、円筒の中心軸周りに回転すると、図９に示すように、純水８には、鉛直方向に沿った中心軸の周りに渦巻き状の旋回流が発生し、その旋回流の外周部分は図中Ａの位置まで立ち上がる。なお、この点に対する理解をしやすくするために、図９では、保持体５の表示を廃止している。また、容器４の非回転時には、純水８の液面は図中Ｂの位置にあるものとする。

　ここで、測定チップ１５は、容器４の内面に近接した位置に配置されているため、測定チップ１５と容器４の内壁面とで囲まれる部分には、図９に示すように、表面張力によって純水８の盛り上がり部分が形成される。これにより、測定電極１６は、純水８内に確実に水没した状態となる。
　そして、図８に示すように、容器４内の旋回流によって、純水８中に含まれる微生物Ｍは遠心力を受け、容器４の内壁面に付勢された状態で容器４の内壁面に沿って旋回する。これにより、容器４の内壁面に沿って旋回する微生物Ｍを、容器４の内壁面に対向配置された測定電極１６によって捕らえることができる。

　（測定電極１６）
　次に、図５（ａ）～図５（ｃ）を参照しながら、測定チップ１５の構成について詳しく説明する。
　本実施形態の測定チップ１５では、上述したように、測定電極１６、接続電極１７、および接続部１８を備えている。

　測定電極１６は、図５（ａ）に示すように、チップ本体１５Ａの表面の下端側において、所定間隔で対向する２つの測定電極１６Ａ，１６Ｂを有している。なお、測定電極１６Ａ，１６Ｂは、所定間隔を空けて対向配置され、櫛歯電極部１６Ｃを形成している。
　接続電極１７は、チップ本体１５Ａの表面の上端側において、２つの接続電極１７Ａ，１７Ｂを有している。

　接続部１８は、チップ本体１５Ａの表面の上端と下端との間において、測定電極１６Ａと接続電極１７Ａとを接続した接続部１８Ａと、測定電極１６Ｂと接続電極１７Ｂとを接続した接続部１８Ｂとを有している。
　また、本実施形態の測定チップ１５は、図５（ａ）に示すチップ本体１５Ａの表面の上端と下端との間において、接続部１８Ａ，１８Ｂの表面を覆うために設けられたカバー体３３（図５（ｂ）参照）をさらに備えている。

　カバー体３３は、図１０（ｂ）に示すように、薄い長板形状を有しており、接続部１８Ａ，１８Ｂの表面のほぼ全体を覆っている。さらに、カバー体３３は、チップ本体１５Ａと同じくＰＥＴによって形成されている。カバー体３３の厚さは、チップ本体１５Ａと同じ厚さとしている。
　これにより、測定チップ１５の測定精度を高めることができる。

　すなわち、測定チップ１５は、図６、図９に示すように、容器保持部３において保持された容器４の上方から容器４の開口部を介して容器４内に挿入される。このとき、測定チップ１５の測定電極１６は、容器４の純水８内に浸漬された状態となる。また、このとき、測定電極１６に接続された接続部１８の下部も測定液に浸漬される。このため、測定開始時に測定電極１６に電圧を印加すると、この浸漬部位にも電圧が印加されて、浸漬部位がインピーダンス成分を持つ。

　さらに、測定のため純水８を、容器４の中心軸の周りに回転させると、図１０（ａ）に示すように、純水８の液面が鉛直方向に揺れ幅Ｌ１だけ揺れて、接続部１８の浸漬部位が変動する。この変動により、この浸漬部位のインピーダンス成分にバラツキが発生する。
　測定電極１６はインピーダンス変化で測定を行うため、接続部１８のインピーダンス成分のバラツキにより、測定値にバラツキが発生する。

　そこで、本実施形態においては、上述したように、チップ本体１５Ａの表面の上端と下端との間において、図１０（ｂ）に示すように、接続部１８Ａ，１８Ｂの表面を覆うためのカバー体３３が設けられている。
　これにより、接続部１８Ａ，１８Ｂが純水８の液面（つまり、液面の鉛直方向における揺れ幅Ｌ１）および純水８に触れることはないため、接続部１８Ａ，１８Ｂがインピーダンス成分を持つことはない。したがって、接続部１８Ａ，１８Ｂにインピーダンス成分のバラツキが発生することはない。

　その結果、測定値にバラツキが発生することはなく、測定精度を高めることができる。
　なお、図１０（ｂ）において、カバー体３３の下端中央部よりも下に、接続部１８Ａ，１８Ｂが見えているが、この見えている部位は、液面の揺れ幅Ｌ１よりも下部になっている。つまり、接続部１８Ａ，１８Ｂは、純水８に常に浸漬された部位となる。したがって、この部位は、浸漬されてインピーダンス成分を持つが、常に浸漬されているためインピーダンス成分のバラツキが発生することはない。

　また、チップ本体１５Ａの中央部分に設けられた貫通孔２１は、図６に示すように、測定時には、容器４の上方に位置するので、貫通孔２１まで液面が到達することはない。つまり、液面の揺れ幅Ｌ１は、図１０に示すように、貫通孔２１と測定電極１６間の接続部１８上で生じるように構成されている。
　さらに、本実施形態においては、図１０（ａ）に示すように、接続部１８Ａ，１８Ｂの短手方向（幅方向）における寸法は、ほぼ同一とし、チップ本体１５Ａの幅のほぼ半分としている。

　このため、接続部１８のインピーダンス成分（直列抵抗成分）を小さくすることができ、微細なインピーダンス変化により微生物数を測定する測定電極１６の測定において、測定感度を高めることができる。
　この点について、もう少し詳しく説明する。
　すなわち、測定電極１６においてインピーダンスの変化（つまり、微生物数の変化）を正確に捉えるためには、接続部１８のインピーダンス成分（直列抵抗成分）を小さくする必要がある。

　接続部１８のインピーダンス成分（直列抵抗成分）を小さくする方法としては、
（１）接続部１８の長さを短くする
あるいは
（２）接続部１８の短手方向（幅方向）における寸法を大きくする
等の方法がある。

　しかしながら、（１）の方法において、接続部１８の長さは測定電極１６を純水８に浸漬させる必要があるために、一定以上に短くすることは困難である。
　一方、（２）の方法において、接続部１８の短手方向（幅方向）における寸法を大きくすると、接続部１８自体のインピーダンス成分は小さくなるが、接続部１８を構成する接続部１８Ａと接続部１８Ｂとがごく短い間隔で隣接してしまう。このため、接続部１８の純水８に浸漬した部分において、浸漬した接続部１８Ａと接続部１８Ｂとの間に、新たなインピーダンス成分が発生する。このインピーダンス成分の大きさは、接続部１８Ａと接続部１８Ｂとの隣接間隔に反比例する。

　つまり、接続部１８のインピーダンス成分を小さくしようとして接続部１８の短手方向（幅方向）における寸法を大きくすると、接続部１８Ａ，１８Ｂの隣接間隔が小さくなる。このため、浸漬した接続部１８Ａと接続部１８Ｂとの間で発生するインピーダンス成分が大きくなってしまう。
　しかしながら、本実施形態においては、上述したように、接続部１８Ａ，１８Ｂの表面を覆うカバー体３３が設けられている。したがって、接続部１８Ａ，１８Ｂが純水８に浸漬されることはなく、接続部１８Ａと接続部１８Ｂとの間に新たなインピーダンス成分は発生しない。

　このため、接続部１８Ａ，１８Ｂの短手方向（幅方向）における寸法は、ほぼ同一とし、チップ本体１５Ａの短手方向（幅方向）のほぼ半分まで広くすることで、接続部１８のインピーダンス成分（直列抵抗成分）を小さくすることができる。よって、測定電極１６の測定感度を高めることができる。
　さらにまた、本実施形態においては、図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示すように、測定電極は１６Ａ，１６Ｂは、所定間隔を介して互いに対向する櫛歯電極部１６Ｃを形成している。櫛歯電極部１６Ｃは、チップ本体１５Ａの長手方向に長い長方形状にするとともに、チップ本体１５Ａの表面の下端側において、チップ本体１５Ａの短手方向（幅方向）における中央部に配置されている。

　これは、チップ本体１５Ａの短手方向（幅方向）において、櫛歯電極部１６Ｃから、櫛歯電極部１６Ｃに対向するチップ本体１５Ａの長手辺までの距離を大きくするためである。これにより、櫛歯電極部１６Ｃとチップ本体１５Ａの長手辺に挟まれた２つの部位１６ａ，１６ｂの面積を大きくし、部位１６ａ，１６ｂのインピーダンス成分（直列抵抗成分）を小さくすることができる。

　その結果、測定電極１６の測定電極１６Ａ，１６Ｂのインピーダンス成分（直列抵抗成分）を小さくすることができ、この点からも測定感度を高めることができる。
　さらに、本実施形態においては、カバー体３３は、図１０（ｂ）に示すように、長板形状とし、その下端中央部は、チップ本体１５Ａの測定電極１６の櫛歯電極部１６Ｃよりも、チップ本体１５Ａの上端側に配置されている。また、カバー体３３の下端中央部は、純水８を回転させることによる液面の鉛直方向における揺れ幅Ｌ１よりも下端側に配置されている。

　このため、カバー体３３の下端中央部は、純水８に確実に浸漬された状態となる。したがって、カバー体３３に覆われた接続部１８Ａ，１８Ｂが純水８の液面および純水８に触れることはないので、接続部１８Ａ，１８Ｂにインピーダンス成分のバラツキが発生することはない。その結果、測定精度を高めることができる。
　さらに、本実施形態においては、延伸部３３Ａ，３３Ｂが、カバー体３３の下端側の両側部をチップ本体１５Ａの下端にまで延伸させて形成されている。そして、２つの延伸部３３Ａ，３３Ｂは、純水８に浸漬される測定電極１６の櫛歯電極部１６Ｃを覆わない非カバー状態としている。

　このため、測定電極１６の櫛歯電極部１６Ｃを純水８に確実に接触させることができるとともに、櫛歯電極部１６Ｃの周辺の強度を、延伸部３３Ａ，３３Ｂによって補強することができる。したがって、純水８の回転により、薄い長板形状のチップ本体１５Ａ上に設けられた測定電極１６が振れてしまう等の問題も生じることなく、測定電極１６の櫛歯電極部１６Ｃは安定した状態で測定を行うことができる。その結果、この点からも、測定精度を高めることができる。

　さらに、本実施形態においては、図５（ａ）に示すように、チップ本体１５Ａの中部には、チップ本体１５Ａが装着される測定機器から離脱させるために、長穴形状の貫通孔２１Ａが設けられている。
　また、カバー体３３は、カバー体３３の上端は、図５（ｂ）に示すように、チップ本体１５Ａの貫通孔２１Ａよりもチップ本体１５Ａの上端側に配置されている。さらに、カバー体３３には、チップ本体１５Ａの貫通孔２１Ａに対応する部分に、貫通孔２１Ａと同形状の貫通孔２１Ｂが設けられている。つまり、貫通孔２１Ａと貫通孔２１Ｂとにより、図５（ｃ）に示すように、貫通孔２１を形成している。

　このため、測定者の使い勝手を向上させることができる。
　すなわち、測定が終了した時には、測定者が前面カバー２を開放するが、上述したように、この開放動作に連動して、測定チップ１５が測定チップ保持部１４から引き出されて、容器４内へ離脱させるために、貫通孔２１が設けられている。
　貫通孔２１は、図５に示すように、薄い長板形状の測定チップ１５の中央部分に形成されており、測定チップ１５の長手方向に長い長穴形状を有している。このため、貫通孔２１の周辺部分は、測定チップ１５の中でも弱い部分となっている。そこで、カバー体３３の上端をチップ本体１５Ａの貫通孔２１Ａよりも、チップ本体１５Ａの上端側に配置することにより、貫通孔２１の周辺部分を補強している。

　なお、カバー体３３は、上述したように、チップ本体１５Ａと同様に、ＰＥＴによって形成されており、チップ本体１５Ａと同じ厚さを有している。よって、カバー体３３は、チップ本体１５Ａとほぼ同じ強度を持っている。
　これにより、測定時においては、測定者が、測定チップ１５の中ほどを摘んで、接続電極１７を測定チップ保持部１４（図２参照）に装着するのであるが、カバー体３３によって貫通孔２１の周辺部分が補強されているため、測定チップ１５に十分な強度を持たせることができ、安定して接続を行うことができる。

　その結果、測定者の使い勝手を向上させつつ、測定精度を高めることができる。
　＜主な特徴＞
　　（導電パターン３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ）
　以上の説明により本実施形態の基本的な構成および動作が理解された所で、以下、本実施形態における主要な特徴点について説明する。

　すなわち、図５（ａ）に示すように、本実施形態における測定チップ１５の上端には、２つの接続電極１７Ａ，１７Ｂの外周側に、接地電極３７Ａ，３７Ｂが設けられている。
　そして、接地電極３７Ａ，３７Ｂから下端の測定電極１６に向けて、導電パターン３４Ａ，３４Ｂが設けられている。
　導電パターン３４Ａ，３４Ｂは、接地電極３７Ａ，３７Ｂから測定チップ１５の長手方向における外周部分に沿って延伸され、それぞれ導電パターン３４Ｃに接続されている。

　つまり、導電パターン３４Ａ，３４Ｂは、接続部１８Ａ，１８Ｂの外周側をそれぞれ経由し、次に、測定電極１６Ａ，１６Ｂの外周に沿って周設された状態で、導電パターン３４Ｃに接続されている。
　その結果、図５（ａ）に示すように、長板形状のチップ本体１５Ａの外周に沿って導電パターン３４Ａ，３４Ｂが設けられた状態となるため、チップ本体１５Ａの下端側において、測定電極１６の外周が囲まれた状態となっている。

　測定チップ１５は、上述したように、図５（ａ）に示すチップ本体１５Ａ上に、図５（ｂ）に示すカバー体３３を被せた状態で使用される。
　チップ本体１５Ａにカバー体３３を被せた状態では、図５（ｃ）に示すように、カバー体３３に覆われていない測定電極１６の櫛歯電極部１６Ｃの下端には、導電パターン３４Ｃが櫛歯電極部１６Ｃの外周に沿って周設されている。

　上述したように、測定者が図５の測定チップ１５を摘んで挿入し、接続電極１７が測定チップ保持部１４に装着されると、電気的・機械的な接続が行われる。測定チップ保持部１４に設けられた電極挿入部の接続端子３５Ａ，３５Ｂの構成を図１１（ａ）に示す。
　図１１（ａ）に示すように、測定チップ保持部１４に設けられた電極挿入部の接続端子３５Ａ，３５Ｂは、それぞれ測定チップ１５の接続電極１７Ａ，１７Ｂに接続される。また、これらの接続端子３５Ａ，３５Ｂの両側に設けられた接地端子３６Ａ，３６Ｂは、測定チップ１５に設けられた接地電極３７Ａ，３７Ｂに接続される。

　このうち、接地端子３６Ｂについては、他の接続端子３５Ａ，３５Ｂ、および接地端子３６Ａよりも長くなるように設けられている。
　このため、測定チップ１５が電極挿入部の接続端子３５Ａ，３５Ｂに装着される際には、先に、接地端子３６Ｂが、測定チップ１５の接地電極３７Ｂに装着される。このため、測定チップ１５の接地電極３７Ａ，３７Ｂは、測定電極１６よりも先に装置側の接地電位に接続される。

　したがって、測定チップ１５を電極挿入部の接続端子３５Ａ，３５Ｂに装着する際に、測定チップ１５の測定電極１６が測定者の静電気によって破壊されることを防止することができる。
　すなわち、従来の構成では、微生物数を測定する際に、測定者が測定チップを指で保持して、装置の測定チップ保持部の電極挿入部に挿入する場合に、測定者が測定チップの測定電極の櫛歯電極部を誤って指で触れてしまうと、測定者の静電気によって測定電極の櫛歯電極部が壊れてしまう場合があった。

　そこで、本実施形態の測定チップ１５では、上述のように、測定電極１６の下端には、装置の接地電位となる接地端子３６Ａ，３６Ｂに接続される導電パターン３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃが設けられている（但し、本実施形態では、導電パターン３４Ｃだけがカバー体３３から露出した状態となっている。）。これにより、測定者の静電気によって測定電極１６の櫛歯電極部１６Ｃが壊れてしまうことを防止することができる。

　この点をさらに詳細に説明すると、本実施形態では、導電パターン３４Ｃが、測定電極１６よりも先に装置側の接地電位となるように構成されている。これにより、測定者が櫛歯電極部１６Ｃに誤って触れた場合には、同時に導電パターン３４Ｃにも触れるような構成となっている。その結果、測定者からの静電気は導電パターン３４Ｃ，３４Ａ，３４Ｂを介して装置側に流れる。このため、測定電極１６が静電気で壊れることを防止することができる。その結果、測定チップ１５の取り扱いに対して操作性を高めることができる。

　また、本装置は、測定電極１６の微細なインピーダンス変化により微生物数を測定する際に、測定電極１６、接続部１８、および接続電極１７が、導電パターン３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃによって囲まれているため、導電パターン３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃが、測定チップ１５に入る外乱ノイズを低減する遮蔽体となり、測定精度を向上させることができる。
　　（純水の温度測定への利用）
　なお、本実施形態では、導電パターン３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃを、接地端子３６Ａ，３６Ｂに接続することで静電気対策をとる構造としたが、これ以外にもこれら導電パターン３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃを温度測定用とすることもできる。

　つまり、図１１に示す接地端子３６Ａを電圧印加端子とし、また、それに合わせて測定チップ１５に設けた接地電極３７Ａを電圧印加電極とすれば、導電パターン３４Ａから導電パターン３４Ｂ，３４Ｃへと直流電流が流れる。周知の通り、導電路は温度によって抵抗値が変化するので、接地端子３６Ａの電圧を監視することで、図９に示す純水８の温度を検出することができる。よって、この検出温度を用いて、測定される測定電極１６Ａ，１６Ｂ間のインピーダンスを補正することもできる。

　すなわち、測定電極１６Ａ，１６Ｂ間に捕獲される微生物の捕獲状況は、純水８の温度に影響を受けるので、純水８の温度を測定し、これによってインピーダンスを補正することで、より高精度な測定が可能となる。
　また、この場合でも、導電パターン３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃを接地電位にするための接地端子３６Ｂは、電圧印加端子となる接地端子３６Ａや、接続端子３５Ａ，３５Ｂよりも長く形成されている。このため、測定チップ１５の装着時には、一番最初に接地端子３６Ｂが導電パターン３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃに接続され、上述した静電対策効果を維持することができる。

　つまり、この場合における導電パターン３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃは、導電パターンの機能と、温度測定パターンの機能を併せ持つ導電パターンとなる。
　なお、本実施形態では、端子の長さの関係は、接地端子３６Ｂ＞接続端子３５Ａ＞接続端子３５Ｂ＞接地端子３６Ａとなっている。
　また、上述したように、図１１に示す接地端子３６Ａを電圧印加端子とする場合には、その電流上流側に基準抵抗を接続し、この基準抵抗から接地端子３６Ａ、接地電極３７Ａ、導電パターン３４Ａ，３４Ｃ，３４Ｂ、接地端子３６Ｂへと直流電流を流す。

　そして、基準抵抗と接地端子３６Ａとの間の電圧値を測定すれば、導電パターン３４Ａ，３４Ｃ，３４Ｂの抵抗値が純水８の温度で変化することで、結論として純水８の温度を検出することができる。
　ここで、本実施形態の測定チップ１５による純水８の温度を測定する手順について、以下で詳しく説明する。

　すなわち、導電体４１（導電パターン３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ）は、図７に示すように、その第１端が接地端子３６Ａ、第２端が抵抗測定部４２に接続されている。
　抵抗測定部４２では、導電パターン３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃに直流電流が流れた状態で、直流抵抗を測定できるように構成されている。
　具体的には、抵抗測定部４２は、図１２に示すように、測定用抵抗４３と、この測定用抵抗４３に接続された電源部２３と、によって構成されている。

　測定用抵抗４３の電源と接続される反対側の端子は、導電パターン３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃの第２端と接続されている。
　この構成においては、導電パターン３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃの第２端の電圧の値を、制御部２５が読み取ることによって、導電パターン３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃの直流抵抗の値を検出することができる。そして、この直流抵抗の値に基づいて、検体（純水８）の温度を測定することができる。

　なお、本実施形態の測定チップ１５では、上述したように、ＰＥＴ等の基材上にスパッタリングされる電極の金属材料として、パラジウムを用いている
　この理由としては、
・温度に対する抵抗の変化率や抵抗値の大きさが比較的大きいため測定し易い
・酸化等の経年変化の影響を受け難い
・製造上、成膜等の制御が容易であるため、抵抗値の誤差を小さくすることができる
等の利点があることから、パラジウムを用いている。

　　（測定チップ１５の適否判定）
　本実施形態の微生物数測定装置では、測定チップ１５が表裏を正しく装着されているか、あるいは測定チップ１５の正規品が使用されているか否かを判定することが可能である。
　すなわち、本実施形態の微生物数測定装置では、上述した純水８の温度検出と同様に、微生物数測定装置に挿入された測定チップ１５の導電パターン３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃの導通状態（例えば、直流抵抗値等の状態）を装置側でモニタリングする。

　このとき、検出された抵抗値等の検出値が所定の範囲内であるか否かに応じて、測定チップ１５の裏表が正しく挿入されているのか否かを検知することができる。
　例えば、測定チップ１５が表裏逆転した状態で挿入されている場合には、裏面側に導電パターンは配置されていないため、装置側の制御部２５において電流値（抵抗値）が検出されることはない。よって、測定チップ１５の表裏が正しく装着されているか否かについては、制御部２５において、電流値が検出されるか否かによって容易に判定することができる。

　ここで、挿入された測定チップ１５が表裏逆であると判定された場合には、制御部２５が装置前面に設けられた表示部３１に、「チップを正しく挿入してください」等のメッセージを表示する等の対応を採ることができる。あるいは、警告ブザーを鳴らして、測定チップ１５が表裏反対向きで挿入されていることを、測定者に報知してもよい。
　また、本実施形態の微生物数測定装置では、測定チップ１５が正規品であるか否かについても検知することができる。

　すなわち、正規品ではない測定チップが挿入されている場合には、電極を形成する金属材料等の組成の違いや品質のバラつき等に起因して、所定の印加電圧に対して検出される電流値の値が、正規品の測定チップ１５とは異なる可能性がある。
　よって、本実施形態では、制御部２５において読み取られた電流値が、所定の範囲内であるか否かに応じて、測定チップ１５が正規品であるか否かの判定を行う。

　ここで、正規品ではないと判定された場合には、制御部２５が、装置前面に設けられた表示部３１にエラー表示を行って、微生物数の測定を実施できないように制御する。あるいは、警告ブザーを鳴らして、測定チップが正規品ではないために、正しく測定できないおそれがあることを、測定者に報知してもよい。
　これにより、正規品の測定チップ１５を使用することを促すことで、確実に高精度な測定を実施することができる。

　本発明の微生物数測定チップは、その測定に用いる微生物数測定装置は、容器保持部で保持された容器の上方から、開口部を介して容器内に測定チップを挿入する電極挿入部を設けたものとすることができ、容器としては、上面に開口部を有する単なる有底筒状の形状のもので良く、その結果として容器の生産コストを下げ、測定コストの低減化を図ることができるという効果を奏するものであることから、例えば、口腔内の微生物数や食品に存在する微生物数などを測定する微生物数測定チップと、それを用いた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　　　本体ケース
　２　　　前面カバー（電極挿入部）
　３　　　容器保持部
　４　　　容器
　５　　　保持体
　６　　　溶出突起
　７　　　溶出溝
　８　　　純水（液体）
　９　　　微生物採取具
１０　　　採取部
１１　　　スイッチ
１２　　　モータ
１３　　　動作ランプ
１４　　　測定チップ保持部（電極挿入部）
１５　　　測定チップ
１５Ａ　　チップ本体
１６　　　測定電極
１６Ａ，１６Ｂ　測定電極
１６ａ，１６ｂ　部位
１６Ｃ　　櫛歯電極部
１７　　　接続電極
１７Ａ，１７Ｂ　接続電極
１８　　　接続部
１８Ａ，１８Ｂ　接続部
１９　　　取手
２０　　　測定開始スイッチ
２１　　　貫通孔
２１Ａ，２１Ｂ　貫通孔
２２　　　操作体
２３　　　電源部
２４　　　モータ用電源部
２５　　　制御部
２６　　　モータ用電源制御部
２７　　　電極用電源部
２８　　　電極用電源制御部
２９　　　測定部
３０　　　演算部
３１　　　表示部
３２　　　操作部
３３　　　カバー体
３３Ａ，３３Ｂ　延伸部
３４，３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ　導電パターン
３５，３５Ａ，３５Ｂ　接続端子
３６Ａ，３６Ｂ　接地端子
３７Ａ，３７Ｂ　接地電極
３８　　　測定用抵抗
４１　　　導電体（導電パターン）
４２　　　抵抗測定部
４３　　　測定用抵抗
Ｌ１　　　揺れ幅
　Ｍ　　　微生物

Claims (20)

1. 　長板形状のチップ本体と、
   　前記チップ本体の表面の長手方向における第１端側に設けられ、測定液に浸漬される測定電極と、
   　前記測定電極に接続されるとともに、前記チップ本体の表面の長手方向における前記第１端とは反対側の第２端側に設けられた接続電極と、
   　前記チップ本体の表面の前記第２端側に設けられた接地電極と、
   　前記接地電極に接続されており、前記測定電極の外周部分に設けられた導電パターンと、
   を備えている微生物数測定チップ。
2. 　前記導電パターンの第１端は、前記チップ本体の表面の長手方向における第２端側において接地電極に接続され、
   　前記導電パターンの第２端は、前記チップ本体の表面の長手方向における第１端側において、前記測定電極の外周に沿って周設されているとともに、前記チップ本体の表面の長手方向における第２端側に延長されている、
   請求項１に記載の微生物数測定チップ。
3. 　前記導電パターンの第２端は、前記チップ本体の表面の長手方向における第１端側において、前記測定電極の外周に沿って周設されているとともに、前記チップ本体の表面の長手方向における第２端側に延長され、前記チップ本体の表面の長手方向における第２端側に設けられた前記接地電極に接続されている、
   請求項２に記載の微生物数測定チップ。
4. 　前記導電パターンの第２端は、前記チップ本体の表面の長手方向における第１端側において、前記測定電極の外周に沿って周設されているとともに、前記チップ本体の表面の長手方向における第２端側に延長され、前記チップ本体の表面の長手方向における第２端側に設けられた電圧印加電極に接続されている、
   請求項２に記載の微生物数測定チップ。
5. 　前記測定電極は、前記チップ本体の表面の長手方向における第１端側において、互いに対向する第１・第２の測定電極を有し、
   　前記第１・第２の測定電極は、所定間隔で互いに対向する櫛歯電極部が形成されている、
   請求項１に記載の微生物数測定チップ。
6. 　前記チップ本体の表面の長手方向における第１端と第２端との間において、接続電極と測定電極を接続した接続パターンがカバー体によって覆われている、
   請求項１に記載の微生物数測定チップ。
7. 　請求項１に記載の微生物数測定チップを用いた微生物数測定装置であって、
   　上面に開口部を有する有底筒状の容器を、前記開口部を上向きにして保持する容器保持部と、
   　前記容器保持部において保持された前記容器の内部に貯留された液体を、略鉛直方向に沿った前記容器の中心軸の周りに回転させる回転駆動部と、
   　前記容器保持部において保持された前記容器の前記開口部を介して、前記容器内における前記中心軸よりも内壁面側の位置であって、前記内壁面から所定間隔離れた位置に前記微生物数測定チップを挿入する電極挿入部と、
   　前記電極挿入部によって前記容器内に挿入された前記微生物数測定チップの測定電極において微生物の測定を行う測定部と、
   を備えた微生物数測定装置。
8. 　請求項３に記載の微生物数測定チップを用いた微生物数測定装置であって、
   　上面に開口部を有する有底筒状の容器を、前記開口部を上向きにして保持する容器保持部と、
   　前記容器保持部において保持された前記容器の内部に貯留された液体を、略鉛直方向に沿った前記容器の中心軸の周りに回転させる回転駆動部と、
   　前記容器保持部において保持された前記容器の前記開口部を介して、前記容器内における前記中心軸よりも内壁面側の位置であって、前記内壁面から所定間隔離れた位置に前記微生物数測定チップを挿入する電極挿入部と、
   　前記電極挿入部によって前記容器内に挿入された前記微生物数測定チップの測定電極において微生物の測定を行う測定部と、
   を備え、
   　前記電極挿入部は、
   　微生物数測定チップの接続電極と接続される接続端子と、
   　前記微生物数測定チップの接地電極と接続される接地端子と、
   を有しており、
   　前記接地端子と前記接地電極の接続は、前記接続端子と前記接続電極の接続よりも先に接続される、
   微生物数測定装置。
9. 　前記電極挿入部の接地端子は、接続端子よりも長い、
   請求項８に記載の微生物数測定装置。
10. 　請求項４に記載の微生物数測定チップを用いた微生物数測定装置であって、
    　上面に開口部を有する有底筒状の容器を、前記開口部を上向きにして保持する容器保持部と、
    　前記容器保持部において保持された前記容器の内部に貯留された液体を、略鉛直方向に沿った前記容器の中心軸の周りに回転させる回転駆動部と、
    　前記容器保持部において保持された前記容器の前記開口部を介して、前記容器内における前記中心軸よりも内壁面側の位置であって、前記内壁面から所定間隔離れた位置に前記微生物数測定チップを挿入する電極挿入部と、
    　前記電極挿入部によって前記容器内に挿入された前記微生物数測定チップの測定電極において微生物の測定を行う測定部と、
    を備え、
    　前記電極挿入部は、
    　微生物数測定チップの接続電極と接続される接続端子と、
    　前記微生物数測定チップの接地電極と接続される接地端子と、
    　前記微生物数測定チップの電圧印加電極と接続される電圧印加端子と、
    を有しており、
    　前記接地端子と前記接地電極の接続は、前記接続端子と前記接続電極の接続よりも先に接続される、
    微生物数測定装置。
11. 　前記接続端子と前記接続電極の接続は、前記電圧印加端子と前記電圧印加電極との接続よりも先に接続される、
    請求項１０に記載の微生物数測定装置。
12. 　前記電極挿入部の接地端子は、前記接続端子よりも長く、前記接続端子は前記電圧印加端子よりも長い、
    請求項１１に記載の微生物数測定装置。
13. 　長板形状のチップ本体と、
    　前記チップ本体の表面の下端側に設けられ測定液に浸漬されるとともに、前記チップ本体の表面の下端側において、互いに対向する第１・第２の測定電極を有する測定電極と、
    　前記チップ本体の表面の上端側に設けられ測定機器に接続されるとともに、第１・第２の接続電極を有する接続電極と、
    　前記チップ本体の表面において、前記測定電極と前記接続電極間を接続するとともに、前記チップ本体の表面の上端と下端との間において、前記第１の測定電極と前記第１の接続電極を接続した第１の接続部と、前記チップ本体の表面の上端と下端との間において、前記第２の測定電極と前記第２の接続電極を接続した第２の接続部と、を有する接続部と、
    　前記チップ本体の表面の上端と下端との間において、前記第１・第２の接続部の表面を覆うように設けられたカバー体と、
    を備えている微生物数測定チップ。
14. 　前記第１・第２の接続部の短手方向の幅は、ほぼ同一であって、前記チップ本体の短手方向の幅のほぼ半分である、
    請求項１３に記載の微生物数測定チップ。
15. 　前記第１・第２の測定電極は、所定間隔で対向して櫛歯電極部を形成し、
    　前記櫛歯電極部は、前記チップ本体の長手方向に長い長方形状にするとともに、前記チップ本体の表面の下端側において、前記チップ本体の短手方向の中央部に配置されている、
    請求項１３または１４に記載の微生物数測定チップ。
16. 　前記カバー体は長板形状とし、その下端中央部は、前記チップ本体の前記測定電極よりも前記チップ本体の上端側に配置されている、
    請求項１５に記載の微生物数測定チップ。
17. 　前記カバー体の下端側の両側部は、を前記チップ本体の下端まで延伸しているとともに、
    　前記両側部の延伸した部分は、測定液に浸漬される前記測定電極の前記櫛歯電極部を非カバー状態とした、
    請求項１６に記載の微生物数測定チップ。
18. 　前記チップ本体の中部には、前記チップ本体が装着される測定機器から離脱させるための第１の貫通孔が設けられているとともに、
    　前記カバー体は、その上端が前記チップ本体の前記第１の貫通孔よりも、このチップ本体の上端側に配置されている、
    請求項１３から１７のいずれか１項に記載の微生物数測定チップ。
19. 　請求項１３から１８のいずれか１項に記載の微生物数測定チップを用いた微生物数測定装置であって、
    　上面に開口部を有する有底筒状の容器を、前記開口部を上向きにして保持する容器保持部と、
    　前記容器保持部で保持された前記容器の内部に貯留された液体を、略鉛直方向に沿った前記容器の中心軸の周りに回転させる回転駆動部と、
    　前記容器保持部において保持された前記容器の前記開口部を介して、前記容器内における前記中心軸よりも内壁面側の位置であって、前記内壁面から所定間隔離れた位置に前記微生物数測定チップを挿入する電極挿入部と、
    　前記電極挿入部によって前記容器内に挿入された前記微生物数測定チップの測定電極において微生物の測定を行う測定部と、
    を備えた微生物数測定装置。
20. 　前記回転駆動部は、前記容器保持部において保持された前記容器を、前記中心軸の周りに回転させて、前記液体を前記容器内において回転させる、
    請求項１９に記載の微生物数測定装置。

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