JPH0376570A - 多試料微生物活性測定装置 - 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】 産業上の利用分野 この発明は、カビ、バクテリヤなどの各種微生物および
それらを含む土壌１食品などにおける微生物の生化学的
代謝活動に伴う熱変化を検出する多試料微生物活性測定
装置に関する。

従来の技術 薬剤作用の検定、食品の腐敗、土壌環境中の有機物の分
解性など、微生物活性の定食を必要とする系において、
実際にそれを計測しようとする場合、いろいろな条件が
要求される。この内、イ）薬剤濃度などの計測条件が広
範囲に選べるように多くの試料を同時に測定できること
、口）液体状態だけでなく、固体あるいは固体と液体が
共存するような不均一な状態の試料においても測定でき
ること、ハ）試料の状態を操なわずに非破壊的、非接触
的に測定できること、の３つの条件を同時に充足する方
法が未だ出現していない。

そして従来このような微生物活性を測定する装置として
は、（１）光学的検出装置、（２）インピーダンスを計
測する電気的装置、及び（３）微生物コロニー数を計測
する寒天培地培養装置環をあげることができる。

発明が解決しようとする課題 ところで、前記した（１）の光学的検出装置は、余り広
い範囲の微生物濃度で測定できないのに加えて、透明度
の高い液体試料にしか使用できず、（２）の電気的装置
は、電気的性質を検知できるきわめて限られた条件にし
か使用できず、さらに（３）の寒天培地培養装置は、一
定時間培養したときの静的な状態を観測しているにすぎ
ず、培養時間を変えて測定すると異った結果がでるとい
うような問題がある。

そのうえこれらの装置（１）　（２）　（３）は、いず
れも食品、土壌などのような不均一な試料において、本
来微生物が生息する状態を保持したまま非破壊的に計測
するのは不可能であるという問題があった。

そこでこの発明の発明者は、このような従来の測定装置
のもつ問題を解決するのに、代謝反応に基く熱変化（代
謝熱）の検出を原理として採用することを思いたち、そ
れに基いてこの発明を完成した。

そもそも代謝熱は細胞内の生化学的反応におけるエンタ
ルピー変化に対応するものであり、細胞代謝活性に完全
に比例し、したがって、微生物活性をもつよも忠実に反
映しており、計測できる微生物濃度範囲がきわめて広い
やまた［熱」はあらゆる物理量のなかでもっとも透過性
が高く、どのような媒体をも通過することができるため
、試料の状態を挟なわずに、非接触的に検出することが
可能であり、完全な非破壊的立場での計測が可能である
。このことは、液体状態の試料はもとより土壌や食品な
ど、試料の状態や形状による測定の制限が全くないこと
を意味している。きらに、検出がアナログ値として得ら
れ、しかも経時変化の測定が可能なため、計算機による
高度な解析に向いている。

そこでこの５Ｉ！明の目的は、前記のような原理を採用
して従来の各種の測定装置のもつ前記のような問題を解
決し、試料の個体差によるばらつきを軽減し、測定の効
率を大福に向上さぜることのできる測定装置を提供する
ことである。

課題を解決するための手段 この発明は、上記の目的を遠戚するために、恒温に維持
された恒温容器のなかに、生物細胞内代謝反応に伴なう
微少な熱変化を計測するための熱測定セルユニットを複
数個配置＋、、これらの熱測定セルユニット中に配置し
た微生物細胞を含む液体、気体、固体及びこれらの混合
物よりなる試料の熱変化を、相互に影響することなく同
時に検出することができるようになっている。

作　　　用 前記のようなこの発明の多試料微生物活性測定装置にお
いて、微生物細胞を含む液体、気体、固体及びこれらの
混合物よりなる試料は、それぞれ異る熱測定セルユニッ
ト内に配置されて、相互に熱的な影響を受けることなく
、同時にその熱変化が検出され、それによって前記原理
のもとに微生物の活性が測定される。

実施例 この発明を図面に示す実施例を参照しながら説明する。

第１図においてこの発明の実施例は、平面上に］個の対
照熱測定セルユニットならびに１６個の試料熱測定セル
ユニットの計１７個の熱測定セルユニットを配置した恒
温、容器１１を有するものとなっている。ここで１はこ
の発明に関わる多試料微生物活性測定装置の本体であっ
て、本体１は外Ｍ２を有する箱体３を具え、これらの外
韮２および箱体３は断熱材による保護処理が施されてい
る。箱体３の角部には肉量４を有する熱伝導性の高い銅
製等の恒温槽５が収容され、この恒温槽５の外周に銅製
静のバイブロがスパイラル状に巻かれ、きらにバイブロ
を被覆するように熱伝導セメント層７が形成されている
。

バイブロはその一端が図示しない恒温水循環槽の供給バ
イブ８に接続され、他端が返送パイプ９に接続され、バ
イブロ内に恒温水を循環させることにより恒温槽５を所
定温度に維持するようにしている。１０は中間量である
。

恒温容器１１は恒温槽５内に収容されて、この恒温槽５
によって所定温度に維持されるようになっており、この
恒温容器１１は熱伝導性が高いアルミニウム等のブロッ
クで構成されている。

恒温容器１１には第２図に示すように平面でみてほぼ中
心位置に対照熱測定セルユニットＲが穿設され、さらに
対照熱測定セルユニットＲを包囲する位置に、相互の最
近接間熱が５ｏ＋ｍもしくはそれ以上の距離であるよう
に複数（この例では１６個）の試料熱測定七ルユニッ８
１〜Ｓ１６が穿設されている。対照熱測定セルユニット
Ｒを含む全ての熱測定セルユニットは、最近接の３個の
セルユニットの中心が正三角形の頂点もしくはできるだ
けそれに近い位置になるよう配置され、したがって、セ
ル間の隔壁が最小５ｍｍであり、なおかつ一定平面で最
密充填になる構造をとっている。　１２はセルユニット
の量である。

試料熱測定セルユニット８１〜Ｓ１６および対照熱測定
セルユニットＲの内底部には、下端に熱電対１３を具え
た試料皿１４が配設され、各熱電対１３は下端面が恒温
容器１１によりその温度に維持され、上端面が試料皿１
４に載置された試料容器１５内の温度変化を捉えるよう
になっている。

各熱電対１３は上下端面の温度差にもとづく熱起電力に
応じた信号を直流増幅器１６に送り、さらにマルチブレ
キサ−機能を有するアナログ・デジタル変換インターフ
ェース１７を介してでイクロコンピューター１８に取り
込まれるようになりでいる。これらの信号は対照熱測定
セルユニツ１−　Ｒ内の熱電対の起電力と試料熱測定セ
ルユニットＳ１〜＄１６内の熱電対の起電力との差、す
なわち各試料が示す温度変化を、コンビ具−ターにプロ
グラムされた任意の時間間課ででルチブレキサーの働き
により順次フロッピーディスク１９に貯えられるとεも
にＣＲ７画面２０上に表示されるようになっている。フ
ロッピーディスク１９に貯えられたデーターは、あらか
じめプログラムされた計算式に従い、熱伝導により失わ
れた熱量を補正して微生物増殖に伴う真の熱生成型を得
るとともに、それを増殖関数にあてはめ、増殖速度定数
や薬剤作用定数などの生化学パラメーターを演算して求
めるようになっている。

次に上記のものの作用を使用状態とともに説明する。

パイプ内６に所定温度の恒温水を循環させ、恒温槽５を
その温度に維持し、熱伝導により恒温容器１１全体をそ
の温度に維持させる。

測定試料を入れ、あらかじめ恒温容器１１と同じ温度に
維持しておいた１６個の試料容器１５を試料熱測定セル
ユニット３１〜８１６内に挿入し、また、対照熱測定セ
ルユニットＲ内に、基準対照物質、例えば一定量の流動
パラフィンを入れた試料容器を挿入する。このようにし
て試料をセットして、ある時間が経過すると、各試料中
に含まれている微生物細胞の増殖あるいは細胞内代謝反
応により微少な熱変化が起こり始め、その変化は試料熱
測定セルユニット３１〜３１６内における試料と、対照
熱測定セルユニットＲ内における基準物質との温度差と
してフロッピーディスク１９に貯えられ、またＣＲＴ画
面２ｏ上に表示される。

各試料熱測定セルユニットＳ１〜３１６内の試料は、互
いに瞬接するもの同志が熱変化に影響しあうが、厚みが
最低５ｍｍの金属隔壁の存在によって、上の影響が排除
されることが実験的に確かめられた。

なお、上記実施例における恒温水循環系は空気恒温槽に
よっても置き換えられる。すなわち、箱体３そのものが
空気恒温槽を構成し、恒温、容器１１が恒温に保たれる
構造のものである。その場合、恒温槽５およびそれに付
随するバイブロ等は不要となる。

また、熱測定セルユニットの数は上記実施例のように１
７個に限るこ己はなく、ｉｇｌあるいは特許請求の範囲
の要件を満たすそれ以上の複数個とすることができる。

第３図、第４図は恒温容器１１の変形例を示す。

第３図の恒温容器１１は平面上に３６個の試料熱測定セ
ルユニットを配置したものである。また、第４図の恒温
容器は平面に１８個の試料熱測定セルユニットを含む恒
温容器１１．１１’　、１１’をさらに素直方向に３段
猜み上げた構成で、計５４個の試料熱測定セルユニット
を有するものである。

発明の効果 この発明は前記のようであって、恒温に維持された恒温
容器のなかに、生物細胞内代謝反応に伴う微少な熱変化
を計測するための熱測定セルユニットを複数個配置し、
これらの熱測定セルユニットの中に配置した微生物細胞
を含む試料の熱変化を相互に影響することなく同時に検
出するようになっており、瞬接熱測定セルユニット内の
試料の熱変化が相互に影響されることなく測定セルユニ
ットごとに正確に測定され、したがって各測定セルユニ
ッｈごとの容具る試料につき一度にその熱変化を検出す
ることができて、短時間のうちに多くの試料微生物の活
性を正確に検出できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例の縦断正面図、第２図は同上
の恒温容器の１例の平面図、第３図は同地の例の平面図
、第４図（Ａ）は同さらに他の例の平面図、（Ｂ）はそ
の縦断正面図である。 １・・・熱量計本体 ５・・・恒温槽 １３・・・熱電対 １５・・・試料容器 ３・・・箱　体 １１・・・恒温容器 １４・・・試料皿 １８・・・マイクロコンピュータ− 冷３図 帛２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、恒温に維持された恒温容器のなかに、生物細胞内代
   謝反応に伴なう微少な熱変化を計測するための熱測定セ
   ルユニットを複数個配置し、これらの熱測定セルユニッ
   トの中に配置した微生物細胞を含む液体、気体、固体及
   びこれらの混合物よりなる試料の熱変化を、相互に影響
   することなく同時に検出することができるようになつて
   いる多試料微生物活性測定装置。