(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
担体を収容したシャーレをシャーレの中心を軸として回転させながら、前記担体の表面に、捕集ノズルに形成したノズル孔から吸引される空気に含まれる空中浮遊菌を慣性法により付着させるようにした空中浮遊菌捕集装置の捕集ノズルのノズル孔の配置方法であって、シャーレの回転中心を原点としてｘ軸とｙ軸の座標軸をとり、ノズル孔を配置する領域の半径をＲとし、−ＲからＲまでの実数で乱数を発生させ、それをＸとＹとし、半径Ｒの円の領域内にあるＸとＹがＮ個得られるまで乱数発生を繰り返すことによりノズル孔を一様乱数により配置し、単位面積当たりのノズル孔の密度を一様になるようにすることを特徴とする空中浮遊菌捕集装置の捕集ノズルのノズル孔の配置方法。
【請求項２】
複数の一様乱数の平均を使用し、単位面積当たりのノズル孔の密度を正規分布に配置することを特徴とする請求項１に記載の空中浮遊菌捕集装置の捕集ノズルのノズル孔の配置方法。
【請求項３】
担体を収容したシャーレをシャーレの中心を軸として回転させながら、前記担体の表面に、捕集ノズルに形成したノズル孔から吸引される空気に含まれる空中浮遊菌を慣性法により付着させるようにした空中浮遊菌捕集装置であって、シャーレの回転中心を原点としてｘ軸とｙ軸の座標軸をとり、ノズル孔を配置する領域の半径をＲとし、−ＲからＲまでの実数で乱数を発生させ、それをＸとＹとし、半径Ｒの円の領域内にあるＸとＹがＮ個得られるまで乱数発生を繰り返すことにより空中浮遊菌捕集装置の捕集ノズルのノズル孔を一様乱数により配置し、単位面積当たりのノズル孔の密度を一様になるようにしたことを特徴とする空中浮遊菌捕集装置。
【請求項４】
複数の一様乱数の平均を使用し、単位面積当たりのノズル孔の密度を正規分布に配置するようにしたことを特徴とする請求項３に記載の空中浮遊菌捕集装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気中に浮遊する細菌、真菌等の微生物（以下、「空中浮遊菌」という。）を捕集し、培養したり、ＡＴＰ計測により菌の量を計数することにより、バイオクリーンルームや無菌食品、無菌充填飲料等の製造設備等の環境を測定するために用いられる空中浮遊菌捕集装置の捕集ノズルのノズル孔の配置方法及び空中浮遊菌捕集装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、バイオクリーンルームや無菌食品、無菌充填飲料等の製造設備等の環境を測定するために、空中浮遊菌を捕集し、培養したり、ＡＴＰ計測により菌の量を計数することが行われており、このために、空中浮遊菌捕集装置が用いられている（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
ところで、上記特許文献１に記載の空中浮遊菌捕集装置は、従来、同心円状に配置されていた捕集ノズルのノズル孔にあった、単位面積当たりのノズル孔の数にばらつきに伴う、単位面積当たりの通過する風量が部分的に異なり、風量の多い場所では培地が乾燥して空中浮遊菌の捕集率が低下する傾向になるとともに、空中浮遊菌を捕集したとしても培養後のコロニーができなくなり、また、ノズル孔間の間隔が狭い場所では捕集した空中浮遊菌が近接するために、培養したときにコロニーが重なってしまい、実際のコロニー数がわからなくなるという課題を解消するために、ノズル孔を一定間隔の格子状に配置するようにしていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３００２４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、空中浮遊菌捕集装置の捕集ノズルのノズル孔を一定間隔の格子状に配置する方法では、単位面積当たりのノズル孔の密度は一定であり一様な吸引が行える利点がある。
反面、長時間の捕集を行う場合、格子状に配置したノズル孔から吸引し続けると、空中浮遊菌を捕集する担体、例えば、寒天培地等は、高速の気流が当たるノズル孔の下だけで担体の乾燥が進行し、水分の減少した担体の体積が減少し、凹状の窪みが担体表面に発生する。
そして、長時間の捕集を行う場合の担体の乾燥を減少させるために、担体を回転する場合においても、格子状に配置したノズル孔の配置では、同一軌跡上に複数のノズル孔が存在するため、乾燥のために同心円状の溝が担体上に発生することがあった。【０００６】
このことを、さらに詳細に説明すると、空中浮遊菌捕集装置の捕集ノズルのノズル孔を半径Ｒの領域に均等にＮ個の孔を配置する場合の格子間隔Ｐは式１で求めることができる。
【数１】
0005612101.tif 000002
ここで、式１の意味するところは、図１に示す半径Ｒの円と、半径Ｒの円に外接する一辺が２Ｒの正方形の面積比は、正方形の方が４／πだけ大きい。
密度を同じにするために正方形に換算したノズル孔の数は、
４Ｎ／π＝１．２７Ｎ
となり、１．２７Ｎの平方根が各辺のノズル孔の数になり、一辺が２Ｒに等間隔に配置する場合の間隔が式１のＰになる。【０００７】
ところで、空中浮遊菌捕集装置の吸引ヘッドの概略構造は、図２に示すように、空中浮遊菌を付着させるための担体２を収容したシャーレ３に微小間隔をあけて配設した捕集ノズル１にノズル孔１１が一定間隔の格子状に配置されている。
そして、シャーレ３を、回転軸４を中心にモータ（図示省略）で回転させるようにしている。
担体２の断面に着目すると、ノズル孔１１は正方格子では４個以上で４の整数倍のノズル孔が回転軸を中心とした同心円の軌跡を描き、その軌跡の直下部分だけが寒天培地の担体２が乾燥し、同心円状の窪みを生じる。【０００８】
図３に、ノズル孔１１と担体２に生じる窪み２１の関係を示す。
図３では、窪み２１の深さは一定としているが、通過するノズル孔１１が、４個よりも、８個、１２個と数が多い方が乾燥が進み窪み２１が深くなる。
窪み２１が発生し、深さが捕集時間の経過と伴って成長する弊害としては、担体２の表面とノズル孔１１の微小間隔が変化し、間隔が大きくなれば慣性で衝突する空中浮遊菌が担体２に衝突しないで空気と共に担体２の表面を通過し、空中浮遊菌の捕集効率が低下することがある。【０００９】
本発明は、上記従来の空中浮遊菌捕集装置の捕集ノズルのノズル孔の配置方法の有する課題に鑑み、担体を収容したシャーレを回転させながら、担体の表面に、捕集ノズルに形成したノズル孔から吸引される空気に含まれる空中浮遊菌を慣性法により付着させるようにした場合に、担体に窪みが生じにくくするようにした空中浮遊菌捕集装置の捕集ノズルのノズル孔の配置方法及び空中浮遊菌捕集装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の空中浮遊菌捕集装置の捕集ノズルのノズル孔の配置方法は、担体を収容したシャーレをシャーレの中心を軸として回転させながら、前記担体の表面に、捕集ノズルに形成したノズル孔から吸引される空気に含まれる空中浮遊菌を慣性法により付着させるようにした空中浮遊菌捕集装置の捕集ノズルのノズル孔の配置方法であって、シャーレの回転中心を原点としてｘ軸とｙ軸の座標軸をとり、ノズル孔を配置する領域の半径をＲとし、−ＲからＲまでの実数で乱数を発生させ、それをＸとＹとし、半径Ｒの円の領域内にあるＸとＹがＮ個得られるまで乱数発生を繰り返すことによりノズル孔を一様乱数により配置し、単位面積当たりのノズル孔の密度を一様になるようにすることを特徴とする。
【００１１】
この場合において、複数の一様乱数の平均を使用し、単位面積当たりのノズル孔の密度を正規分布に配置することができる。【００１２】
また、本発明の空中浮遊菌捕集装置は、担体を収容したシャーレをシャーレの中心を軸として回転させながら、前記担体の表面に、捕集ノズルに形成したノズル孔から吸引される空気に含まれる空中浮遊菌を慣性法により付着させるようにした空中浮遊菌捕集装置であって、シャーレの回転中心を原点としてｘ軸とｙ軸の座標軸をとり、ノズル孔を配置する領域の半径をＲとし、−ＲからＲまでの実数で乱数を発生させ、それをＸとＹとし、半径Ｒの円の領域内にあるＸとＹがＮ個得られるまで乱数発生を繰り返すことにより空中浮遊菌捕集装置の捕集ノズルのノズル孔を一様乱数により配置し、単位面積当たりのノズル孔の密度を一様になるようにしたことを特徴とする。
【００１３】
この場合において、複数の一様乱数の平均を使用し、単位面積当たりのノズル孔の密度を正規分布に配置するようにすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の空中浮遊菌捕集装置の捕集ノズルのノズル孔の配置方法及び空中浮遊菌捕集装置によれば、ノズル孔を一様乱数により配置し、単位面積当たりのノズル孔の密度を一様になるようにすることによって、担体を収容したシャーレを回転させながら、担体の表面に、捕集ノズルに形成したノズル孔から吸引される空気に含まれる空中浮遊菌を慣性法により付着させるようにした場合に、担体に窪みが生じにくくすることができ、担体に窪みが生じることによる空中浮遊菌の捕集効率の低下を解消することができる。【００１５】
また、複数の一様乱数の平均を使用し、単位面積当たりのノズル孔の密度を正規分布に配置することにより、より確実に担体に窪みが生じにくくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】空中浮遊菌捕集装置の担体を収容したシャーレの座標軸の説明図である。
【図２】空中浮遊菌捕集装置の吸引ヘッドの概略構造の説明図である。
【図３】ノズル孔と担体に生じる窪みの関係を示す説明図である。
【図４】本発明の空中浮遊菌捕集装置の捕集ノズルのノズル孔の配置方法の一例を示すフローチャートである。
【図５】本発明の空中浮遊菌捕集装置の捕集ノズルのノズル孔の配置方法の一例を示し、（ａ）は、２００個のノズル孔を半径２０ｍｍの円の中に発生させた計算例を示し、（ｂ）は、Ｘ軸の座標を５ｍｍの階級で区分した度数分布を示す。
【図６】平均間隔とテリトリーの説明図である。
【図７】本発明の空中浮遊菌捕集装置の捕集ノズルのノズル孔の配置方法の平均間隔とテリトリーを考慮した場合の一例を示すフローチャートである。
【図８】本発明の空中浮遊菌捕集装置の捕集ノズルのノズル孔の配置方法の正規分布の場合の一例を示すフローチャートである。
【図９】本発明の空中浮遊菌捕集装置の捕集ノズルのノズル孔の配置方法の正規分布の場合の一例を示し、（ａ）は、２００個のノズル孔を半径２０ｍｍの円の中に発生させた計算例を示し、（ｂ）は、Ｘ軸の座標を５ｍｍの階級で区分した度数分布を示す。
【図１０】本発明の空中浮遊菌捕集装置の捕集ノズルのノズル孔の配置方法の正規分布で座標を平行移動させた場合の一例を示すフローチャートである。
【図１１】正規分布で半径方向の分布を変換した場合の分布を示す説明図である。
【図１２】本発明の空中浮遊菌捕集装置の捕集ノズルのノズル孔の配置方法の正規分布で座標を平行移動させた場合の一例を示し、（ａ）は、２００個のノズル孔を半径２０ｍｍの円の中に発生させた計算例を示し、（ｂ）は、Ｘ軸の座標を５ｍｍの階級で区分した度数分布を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の空中浮遊菌捕集装置の捕集ノズルのノズル孔の配置方法及び空中浮遊菌捕集装置の実施の形態を説明する。
【００１８】
この空中浮遊菌捕集装置の捕集ノズルのノズル孔の配置方法を適用する空中浮遊菌捕集装置は、従来の空中浮遊菌捕集装置と同様、図２に示すように、空中浮遊菌を付着させるための担体２を収容したシャーレ３に微小間隔をあけて配設した捕集ノズル１にノズル孔１１が一定間隔の格子状に配置されている。
そして、シャーレ３を、回転軸４を中心にモータ（図示省略）で回転させるようにしている。
【００１９】
そして、この空中浮遊菌捕集装置を用いて空中浮遊菌を捕集するに当たっては、担体２を収容したシャーレ３を回転させながら、担体２の表面に、捕集ノズル１に形成したノズル孔１１から吸引される空気に含まれる空中浮遊菌を慣性法により付着させるようにしている。
【００２０】
ところで、この空中浮遊菌捕集装置においては、捕集ノズル１のノズル孔１１を、以下のようにして配置するようにしている。
【００２１】
図１に示すように、担体２を収容したシャーレ３の回転中心を原点とし、ｘ軸とｙ軸の座標軸をとる。
ノズル孔１１を配置する領域の半径をＲとする。
【００２２】
図４に示すフローチャートで、ノズル孔１１を乱数で配置する方法を説明する。
−ＲからＲまでの実数で乱数を発生させ、それをＸとＹとする。このＸとＹが半径Ｒの円の領域の中にあるかを判定し、外にある場合は再度乱数発生からやり直す。円の内側か外側かは式２及び式３で容易に判定できる。すなわち、式２を満たす場合は、円の外側であり、式３を満たす場合は、円の内側である。
Ｘ２+Ｙ２＞Ｒ２      ・・・（式２）
Ｘ２+Ｙ２≦Ｒ２      ・・・（式３）
これをＮ個のＸ座標とＹ座標が得られるまで繰り返す。
【００２３】
図５（ａ）に示すグラフは、一例として２００個のノズル孔を半径２０ｍｍの円の中に発生させた計算例で、図５（ｂ）に示すグラフはＸ軸の座標を５ｍｍの階級で区分した度数分布を示す。
ここで、図５（ｂ）に示すグラフは、円の領域の判別前のＸの値の度数分布を示す。これは円の判別した後の座標は一様にならない分布を持つため、説明をわかり易くするため判別前の度数分布を表示している。
乱数の発生は乱数表あるいは表計算ソフトの乱数発生機能では０から１までの乱数が一般的である。これを−ＲからＲに範囲を拡張する場合、０から１の乱数から０．５を減じ、その結果を２倍すれば−１から＋１の乱数になる。２Ｒを乗じれば−Ｒから＋Ｒに範囲を拡張できる。
【００２４】
これにより、ノズル孔１１を一様乱数により配置し、単位面積当たりのノズル孔１１の密度を一様になるようにすることができるが、これにより、担体２を収容したシャーレ３を回転したとき、同一の半径になる確率は幾何学的に対称な格子配置よりも小さくなり、窪みが特定の場所に集中する弊害を低減する効果がある。
【００２５】
この得られた座標を元に、図５（ａ）に示すグラフにおける、例えば、５ｍｍの区画に区切られた小領域の中で、隣接するノズル孔１１の間隔を機械の工作限界以下に接近している場合には、間隔を一定以上に再配置する。これは、ノズル孔１１の密度を一定にすることにも寄与する。
このため、ノズル孔１１の隣接する最小間隔を規定するため各ノズル孔１１のテリトリーＴを決める。
テリトリーＴは、図６に示す平均間隔Ｐ’（以下の式４参照。式１の場合はＰになる。）の領域とし、この範囲内で乱数により位置を分散させる。
【数２】
0005612101.tif 000003
【００２６】
図４のフローチャートに平均間隔Ｐ’とテリトリーＴを考慮した修正フローチャートを図７に示す。
テリトリーを規定するＴの値を０にすれば、図４のフローチャートと計算方法は等価になる。
先に平均間隔Ｐ’を決定する優位点は、Ｔが０でないときには平均間隔の中に必ず１つのノズル孔１１を配置することを保証できる点にあり、ノズル孔１１の密度の偏在に関して、平均間隔以下での偏在をなくすることができる。
Ｔの値は、ノズル孔１１の２〜５倍程を隣接区間との間隔としてあけるようにＴの値を調整し決定する。一例としてノズル孔の径が直径０．５ｍｍであれば隣接する最低間隔は直径の３倍の１．５ｍｍ以上といった工作限界をＴとして規定する。
【００２７】
また、乱数の性質として、複数の乱数を発生させ、その平均をとることで分布を正規分布に変換することができる。これは、数学的には中心極限定理で説明することができる。
正規分布の場合のフローチャートを図８に示す。
この場合、１つの乱数発生が複数の乱数発生に変わる以外は図４に示すフローチャートと同じである。
正規分布の標準偏差はＸとＹの座標を乱数の平均をとる際に、一定の計数を乗じることと、平均回数を調整することで正規分布の任意の区間を半径Ｒの円に入れることも可能である。
【００２８】
図９（ａ）に示すグラフは、正規分布の場合の一例として２００個のノズル孔を半径２０ｍｍの円の中に発生させた計算例で、図９（ｂ）に示すグラフはＸ軸の座標を５ｍｍの階級で区分した度数分布を示す。
【００２９】
ところで、正規分布では、担体２を収容したシャーレ３の中心部分のノズル孔１１の密度が大きくなるが、周辺部分の密度を高くするのは、図１０のフローチャートに示すように、ＸとＹの座標で正負で判別して座標を平行移動させることで、図１１に示すように正規分布で中心の密度の高かったものの中心を半径Ｒの位置に、半径Ｒの分布を中心に変換し、中央部分の密度の低い分布を得ることができる。
【００３０】
図１２（ａ）に示すグラフは、正規分布で座標を平行移動させた場合の一例として２００個のノズル孔を半径２０ｍｍの円の中に発生させた計算例で、図１２（ｂ）に示すグラフはＸ軸の座標を５ｍｍの階級で区分した度数分布を示す。
【００３１】
以上、本発明の空中浮遊菌捕集装置の捕集ノズルのノズル孔の配置方法について、複数の実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、各実施例に記載した構成を適宜組み合わせる等、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明の空中浮遊菌捕集装置の捕集ノズルのノズル孔の配置方法は、担体を収容したシャーレを回転させながら、担体の表面に、捕集ノズルに形成したノズル孔から吸引される空気に含まれる空中浮遊菌を慣性法により付着させるようにした場合に、担体に窪みが生じにくくすることができるという特性を有していることから、上記方式の空中浮遊菌捕集装置の用途に好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００３３】
１    捕集ノズル
１１  ノズル孔
２    担体
３    シャーレ
４    回転軸
【図１】
0005612101.tif 000004
【図２】
0005612101.tif 000005
【図３】
0005612101.tif 000006
【図４】
0005612101.tif 000007
【図５】
0005612101.tif 000008
【図６】
0005612101.tif 000009
【図７】
0005612101.tif 000010
【図８】
0005612101.tif 000011
【図９】
0005612101.tif 000012
【図１０】
0005612101.tif 000013
【図１１】
0005612101.tif 000014
【図１２】
0005612101.tif 000015