特開 2022-66052 微生物捕集装置及び微生物評価方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022066052

(43)【公開日】2022-04-28

(54)【発明の名称】微生物捕集装置及び微生物評価方法

(51)【国際特許分類】

   C12M 1/26 20060101AFI20220421BHJP

   C12M 1/00 20060101ALI20220421BHJP

   C12N 1/00 20060101ALI20220421BHJP

   C12Q 1/24 20060101ALI20220421BHJP

【ＦＩ】

C12M1/26

C12M1/00 C

C12N1/00 Z

C12Q1/24

【審査請求】有

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020174957

(22)【出願日】2020-10-16

(71)【出願人】

【識別番号】519367935

【氏名又は名称】ピコテクバイオ株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】520146525

【氏名又は名称】Ｚｉｇｅｎ．株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100205981

【弁理士】

【氏名又は名称】野口 大輔

(72)【発明者】

【氏名】山口 佳則

(72)【発明者】

【氏名】関根 伸一

(72)【発明者】

【氏名】大野 剛嗣

【テーマコード（参考）】

4B029

4B063

4B065

【Ｆターム（参考）】

4B029AA08

4B029AA09

4B029BB01

4B029GA08

4B029GB05

4B029HA10

4B063QA01

4B063QA18

4B063QQ05

4B063QS10

4B063QS11

4B063QX01

4B065AA01X

4B065AA57X

4B065AA83X

4B065AA86X

4B065BA30

4B065CA46

(57)【要約】

【課題】微生物を捕捉するフィルタの目詰まりを抑制し、空気中に浮遊する微生物を容易にサイズごとに切り分けて評価できるようにする。
【解決手段】微生物捕集装置は、吸気口及び排気口を有し、前記吸気口から吸気した空気を前記排気口から排気するようにファンを内蔵する筐体と、前記吸気口から前記排気口へ向かう空気の流通経路上における前記ファンよりも上流の位置において前記筐体に対して脱着可能に取り付けられたトラップチップと、を備え、前記トラップチップは、前記吸気口から前記排気口へ向かう空気中の微小物体を捕捉するための複数のフィルタを備え、前記複数のフィルタは、捕捉可能な微小物体のサイズの下限が互いに異なっており、それぞれのフィルタ面が前記吸気口から前記排気口へ向かう空気の流れ方向に対して略垂直であり、捕捉可能な微小物体のサイズの下限が大きいほど前記流れ方向における上流に位置するように前記空気の流れ方向に沿って互いに離間して配置されている。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

吸気口及び排気口を有し、前記吸気口から吸気した空気を前記排気口から排気するようにファンを内蔵する筐体と、
前記吸気口から前記排気口へ向かう空気の流通経路上における前記ファンよりも上流の位置において前記筐体に対して脱着可能に取り付けられたトラップチップと、を備え、
前記トラップチップは、前記吸気口から前記排気口へ向かう空気中の微小物体を捕捉するための複数のフィルタを備え、
前記複数のフィルタは、捕捉可能な微小物体のサイズが互いに異なっており、それぞれのフィルタ面が前記吸気口から前記排気口へ向かう空気の流れ方向に対して略垂直であり、捕捉可能な微小物体のサイズが大きいほど前記流れ方向における上流に位置するように前記空気の流れ方向に沿って互いに離間して配置されている、微生物捕集装置。

【請求項2】

前記トラップチップは、前記複数のフィルタのそれぞれを個別に保持する複数の部材が互いに分離可能な態様で一体化されて構成されている、請求項１に記載の微生物捕集装置。

【請求項3】

前記筐体は、前記吸気口を上面に有し、前記排気口を側面に有する、請求項１又は２に記載の微生物捕集装置。

【請求項4】

一定方向に流れる空気の経路上に、捕捉可能な微小物体のサイズが互いに異なる複数のフィルタを、捕捉可能な微小物体のサイズが大きいほど前記空気の流れ方向における上流に位置するように互いに離間して配置し、前記複数のフィルタのそれぞれによって互いにサイズの異なる微生物を捕集する捕集ステップと、
前記捕集ステップにより微生物を捕捉した前記複数のフィルタのそれぞれを互いに分離する分離ステップと、
前記分離ステップにより分離された前記複数のフィルタのうち少なくとも１つのフィルタに捕捉された微生物の評価を行なう評価ステップと、を備えている微生物評価方法。

【請求項5】

前記分離ステップの後でかつ前記評価ステップの前に、前記少なくとも１つのフィルタのそれぞれに捕捉された微生物の増幅又は培養を行なう増幅／培養ステップを備えている、請求項４に記載の微生物評価方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、微生物捕集装置及び微生物評価方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

カビ、細菌、ウイルスといった微生物が空気中に浮遊しており、そのような微生物を空気中から除去するための空気清浄器も販売されている。また、空気中に浮遊する微生物の存在量等を評価ために、空気中に浮遊している微生物を捕集する微生物捕集装置も提案されている（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３－０７５２８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に開示されている微生物捕集装置では、空気中に浮遊する様々な微生物をフィルタで捕捉し、微生物の浮遊状況を把握するための検証に供することが可能である。一方で、様々なサイズの微生物をフィルタで捕捉することになるため、特定のサイズの微生物だけを捕集し評価するといったことは難しい。また、メンブレンなどの網状のフィルタを使用して捕集しようとするとき、フィルタの目詰まりなどによって１時間を越える捕集、捕獲の際にはその機能が満たされない場合がある。

【0005】

本発明は、微生物を捕捉するフィルタの目詰まりを抑制しつつ、空気中に浮遊する微生物を容易にサイズごとに切り分けて評価できるようにすることを目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係る微生物捕集装置は、吸気口及び排気口を有し、前記吸気口から吸気した空気を前記排気口から排気するようにファンを内蔵する筐体と、前記吸気口から前記排気口へ向かう空気の流通経路上における前記ファンよりも上流の位置において前記筐体に対して脱着可能に取り付けられたトラップチップと、を備え、前記トラップチップは、前記吸気口から前記排気口へ向かう空気中の微小物体を捕捉するための複数のフィルタを備え、前記複数のフィルタは、捕捉可能な微小物体のサイズの下限が互いに異なっており、それぞれのフィルタ面が前記吸気口から前記排気口へ向かう空気の流れ方向に対して略垂直であり、捕捉可能な微小物体のサイズの下限が大きいほど前記流れ方向における上流に位置するように前記空気の流れ方向に沿って互いに離間して配置されている。なお、本発明における「微生物」には、カビ、細菌、ウイルスなどが含まれる。

【0007】

本発明に係る微生物捕集装置の第１の態様では、前記トラップチップが、前記複数のフィルタのそれぞれを個別に保持する複数の部材が互いに分離可能な態様で一体化されて構成されている。このような態様により、互いに異なるサイズの微生物を捕捉した複数のフィルタをそれぞれ個別に取り出すことが容易である。

【0008】

本発明に係る微生物捕集装置の第２の態様では、前記筐体は、前記吸気口を上面に有し、前記排気口を側面に有する。

【0009】

本発明に係る微生物評価方法では、一定方向に流れる空気の経路上に、捕捉可能な微小物体のサイズの下限が互いに異なる複数のフィルタを、捕捉可能な微小物体のサイズの下限が大きいほど前記空気の流れ方向における上流に位置するように互いに離間して配置し、前記複数のフィルタのそれぞれによって互いにサイズの異なる微生物を捕集する捕集ステップと、前記捕集ステップにより微生物を捕捉した前記複数のフィルタのそれぞれを互いに分離する分離ステップと、前記分離ステップにより分離された前記複数のフィルタのうち少なくとも１つのフィルタに捕捉された微生物の評価を行なう評価ステップと、を備えている。

【0010】

本発明に係る微生物評価方法の１つの態様では、前記分離ステップの後でかつ前記評価ステップの前に、前記少なくとも１つのフィルタのそれぞれに捕捉された微生物を培養する培養ステップを備えている。

【発明の効果】

【0011】

本発明に係る微生物捕集装置によれば、吸気口から排気口へ向かって流れる空気の経路上に、複数のフィルタが、捕捉可能な微小物体のサイズの下限が大きいほど上流側にくるように設けられているので、空気中に浮遊する微生物をそのサイズごとに別々のフィルタによって捕捉することができる。これにより、微生物を捕捉するフィルタの目詰まりを抑制しつつ、空気中に浮遊する微生物を容易にサイズごとに切り分けて評価することが可能である。

【0012】

本発明に係る微生物評価方法によれば、捕捉可能な微小物体のサイズの下限が大きいほど上流側にくるように設けられた複数のフィルタによって空気中の微生物を捕集するので、フィルタの目詰まりが起こりにくく、長時間の微生物の捕集も可能である。そして、複数のフィルタを互いに分離して各フィルタに捕捉されている微生物の測定を実施するので、空気中に浮遊する微生物を容易にサイズごとに切り分けて評価することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】微生物捕集装置の一実施例を示す斜視図である。

【図2】同実施例のトラップチップの構造の一例を示す断面図である。

【図3】トラップチップがフィルタごとに分離された状態を示す断面図である。

【図4】同実施例の微生物捕集装置を用いた微生物評価方法の一例を示すフローチャートである。

【図5】同実施例の微生物捕集装置の各フィルタに捕捉された微生物の培養後の画像である。

【図6】同実施例の微生物捕集装置に複数のフィルタを配置した場合と単一のフィルタを配置した場合における吸気性能への影響を比較するデータである。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明に係る微生物捕集装置及び微生物評価方法について、図面を参照しながら説明する。

【0015】

図１に微生物捕集装置の一実施例を示す。

【0016】

微生物捕集装置は筐体２を備え、筐体２の上面に吸気口４、下部側面に複数の排気口６が設けられ、筐体２の中段部分にファン８が設けられている。ファン８は、上方から吸気して下方へ排気するように設けられており、ファン８が駆動されることによって、吸気口４から排気口６へ向かう空気のフローが形成されるようになっている。筐体２は、ファン８から吸気口４へ上に向かうにつれて内径及び外径が拡大していくような形状を有している。

【0017】

筐体２内におけるファン８の上部、すなわち、吸気口４から排気口６へ向かう空気の流通経路上に、トラップチップ１０が設けられている。トラップチップ１０は、吸気口４から取り込まれた空気中の微生物（カビ、細菌、ウイルスなど）を捕集するためのものである。吸気口４から取り込まれた空気の少なくとも一部は、排気口６から排気される前にトラップチップ１０を通過し、トラップチップ１０を通過した空気中に浮遊していた微生物がトラップチップ１０によって捕集される。

【0018】

図２に示されているように、トラップチップ１０は複数の部材１２、１４、１６及び１８によって構成されている。部材１２、１４、１６及び１８のそれぞれは円筒形状を有し、部材１２の上面に設けられた円柱状の窪みに部材１４の下面に設けられた円柱状の凸部が嵌め込まれ、部材１４の上面に設けられた円柱状の窪みに部材１６の下面に設けられた円柱状の凸部が嵌め込まれ、部材１６の上面に設けられた円柱状の窪みに部材１８の下面に設けられた円柱状の凸部が嵌め込まれることによって、各部材１２、１４、１６及び１８が互いに連結されている。部材１２、１４、１６及び１８の素材に特に制限はなく、プラスチック樹脂などで構成することができる。

【0019】

部材１２の中央部に通気ネット１２ａが設けられ、部材１４の中央部に通気ネット１４ａが設けられ、部材１６の中央部に通気ネット１６ａが設けられ、部材１８の中央部に防塵ネット１８ａが設けられている。通気ネット１２ａ、１４ａ及び１６ａと防塵ネット１８のそれぞれは、吸気口４から排気口６へ向かう空気の流れに対して略垂直に配置されている。

【0020】

通気ネット１２ａ、１４ａ及び１６ａのそれぞれの上に、微生物を捕捉するためのフィルタ２０、２２及び２４が、各通気ネット１２ａ、１４ａ及び１６ａに対して平行に配置されている。各フィルタ２０、２２及び２４は、捕捉可能な微生物のサイズの下限（すなわち、孔径）が互いに異なっており、吸気口４から排気口６へ向かう空気の流れ方向における上流にいくにしたがって孔径が大きくなるように、各フィルタ２０、２２及び２４の孔径が選択されている。すなわち、フィルタ２０、２２及び２４のうち最上段に位置するフィルタ２４は最も孔径が大きく（例えば、１００μｍ）、中段に位置するフィルタ２２はその次に孔径が大きく（例えば、４０μｍ）、最下段に位置するフィルタ２０は最も孔径が小さい（例えば、１μｍ）。

【0021】

防塵ネット１８は、空気中の粉塵が各フィルタ２０、２２及び２４が設けられている領域へ侵入することを防止するためのものである。防塵ネット１８は、例えば、孔径が１ｍｍ程度の金属製の網状部材である。通気ネット１２ａ、１４ａ及び１６ａは通気性があればよく、防塵ネット１８と同等の部材であってよい。

【0022】

上記の構造により、トラップチップ１０は、互いに孔径が異なる複数のフィルタ２０、２２及び２４を互いに離間して保持し、空気中に浮遊する微生物をサイズレンジそれぞれのフィルタ２０、２２及び２４によってサイズレンジで切り分けて捕捉することができる。

【0023】

図３に示されているように、トラップチップ１０は、各部材１２、１４、１６及び１８を互いに分離することができ、それによって互いに異なるサイズレンジの微生物を捕捉したフィルタ２０、２２及び２４を個別に取り出し、各フィルタ２０、２２及び２４に捕捉された微生物の増幅処理や培養処理、さらにはその後の評価までを別々に行なうことができる。

【0024】

なお、上記の実施例では、トラップチップ１０が４つの部材１２、１４、１６及び１８からなる４層構造となっているが、本発明はこれに限定されるものではなく、２層、３層又は５層以上の構造を有していてもよい。すなわち、トラップチップ１０によって保持されるフィルタの数は任意の変更することができ、必要なフィルタの数に応じてトラップチップ１０の層構造を変更することができる。

【0025】

上記微生物捕集装置を用いた微生物の測定方法の一例について、図１、図２とともに図４のフローチャートを用いて説明する。

【0026】

まず、微生物捕集装置、複数のフィルタ２０、２２及び２４を保持したトラップチップ１０をセットした後、その微生物捕集装置を評価対象の室内の任意の場所に配置し、ファン８を駆動して一定時間（例えば１２時間～２４時間）、放置する。ファン８の風速は、最大で５ｍ／ｓ程度である。これにより、室内の空気中に浮遊する微生物がトラップチップ１０の各フィルタ２０、２２及び２４にサイズレンジごとに切り分けられた状態で捕集される（ステップＳ１０１）。

【0027】

微生物の捕集が終了した後、微生物捕集装置からトラップチップ１０を取り出し、トラップチップ１０の各部材１２、１４、１６及び１８を互いに分離し、評価したいサイズレンジのフィルタを取り出す（ステップＳ１０２）。そして、そのフィルタに捕捉された微生物の増幅処理又は培養処理を行なった後（ステップＳ１０３）、増幅又は培養後の微生物に基づく評価を画像処理等によって実施する（ステップＳ１０４）。例えば、微生物の培養を実施する場合は、対象のフィルタを専用の培地上に載置し、フィルタの表面を培地にスタンプし、その培地を収容する容器を密閉して一定時間（例えば１２時間）、放置する。また、増幅処理としてはＰＣＲが挙げられる。

【0028】

図５の（Ａ）～（Ｃ）はそれぞれ、上記微生物捕集装置を２４時間稼働させた後の上流フィルタ（フィルタ２４）、中間フィルタ（フィルタ２２）及び下流フィルタ（フィルタ２０）をそれぞれ専用の培地にスタンプし、１２時間放置したときの各培地の画像である。この図から明らかなように、フィルタ２０、２２及び２４のそれぞれに微生物が捕捉されており、空気中の微生物がサイズレンジごとに切り分けられて培養されていることがわかる。

【0029】

図６は、図１の微生物捕集装置を用い、トラップチップ１０に３つのフィルタ２０、２２及び２４（それぞれの孔径は１μｍ、４０μｍ、１００μｍ）を保持させた場合（３フィルタ）と、孔径１μｍのフィルタを１枚のみ保持させた場合（単フィルタ）における、吸気口４からの吸気速度の低下度合いの比較データである。この検証では、ファン８の駆動開始時（測定開始時）の吸気口４からの吸気速度（ｍ/ｓ）と、ファン８の駆動を開始してから８時間経過後の吸気口４からの吸気速度（ｍ/ｓ）とを測定し、両者の比率（８時間経過後の吸気速度／測定開始時の吸気速度）を求めた。この比較データから明らかなように、トラップチップ１０に互いに異なる孔径の複数のフィルタを配置すると、１枚のフィルタのみを配置するよりも吸気速度の低下が抑制されている。これは、トラップチップ１０に互いに孔径の異なる複数のフィルタを保持させることによって、１枚のフィルタのみが保持されている場合に比べて各フィルタに捕捉される微小物体の量が低減され、それによって各フィルタでの目詰まりの発生が抑制されているからである。このように、互いに孔径の異なる複数のフィルタを使用することによって、フィルタでの目詰まりの発生及び吸気能力の低下が抑制され、微生物の捕集を長時間にわたって実施することが可能になることがわかる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】