(57)【要約】腐りやすい食品中のバクテリアを検出する装置が、食品包装の内部に配置できるガス透過性センサーハウジングを含む。ｐＨ指示薬が、ハウジング内に配置され、バクテリアの成長を示すバクテリアのガス状代謝産物濃度の変化を検出し、その際、代謝産物の存在下にてｐＨ変化が起こる。ハウジングとｐＨ指示薬は、人が食べても安全であるのが好ましい。腐りやすい食品中のバクテリアを検出する方法は、食品包装要素により食品を支持すること、及び食品包装要素の内部にガス透過性センサーハウジングを配置することを含み、このセンサーがｐＨ指示薬を含む。食品とセンサーハウジングが食品包装中に密封され、食品中のバクテリアの濃度が所定レベルを超えていないかｐＨ指示薬が監視される。
2005538740.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
腐りやすい食品中のバクテリアの存在を検出する装置であって：
食品包装の内部に配置可能なガス透過性センサーハウジング；及び
ハウジング内に配置され、バクテリアの成長を示すガス状のバクテリア代謝産物の濃度における変化を検出するｐＨ指示薬であって、ｐＨ変化は代謝産物の存在により生じ、ハウジングとｐＨ指示薬は人が食べても安全である前記ｐH指示薬
を含む前記装置。
【請求項２】
ｐＨ指示薬が、吸光度、蛍光性、及びルミネセンスからなる群から選択された放射変化を示すのに適する請求項１に記載の装置。
【請求項３】
放射変化が、視覚手段と光学検出機器のうち少なくとも１つにより検出可能である請求項２に記載の装置。
【請求項４】
ｐＨ指示薬が、ｐＨ変化に比例した色変化をする手段を含む請求項２に記載の装置。
【請求項５】
色変化をする手段に隣接して配置可能な基準要素をさらに含み、基準要素は、色変化をする手段を比較するのに用いるために実質的に不変の色を有する、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
色変化をする手段と基準要素が、色変化をする手段が受けた色変化が基準要素に対して警告アイコンを形成するように、相対的に配置される請求項５に記載の装置。
【請求項７】
ハウジングが、物理的及び化学的手段の一つにより食品包装の内側に貼付け可能である請求項１に記載の装置。
【請求項８】
ｐＨ指示薬が水性ｐＨ指示薬からなり、ハウジングが、ｐＨ指示薬を収容する少なくとも部分的に透明な容器からなる請求項１に記載の装置。
【請求項９】
ハウジングが、実質的に透明なフィルムと実質的に透明な容器のうちの一つからなり、該ハウジングはガス透過性で荷電粒子不透過性である請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
ハウジングが実質的に透明なシリコーンからなり、ｐＨ指示薬がシリコーン内にカプセル収納された水性ｐＨ指示薬からなる請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
ハウジングが実質的に透明な寒天からなり、ｐＨ指示薬が寒天との混合物中に保存された水性ｐＨ指示薬からなる請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
ハウジングが、寒天−ｐＨ指示薬混合物を包囲した荷電粒子不透過性コーティングをさらに備える請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
コーティングが、荷電粒子不透過性フィルムとシリコーン層のうちの一方からなる請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
ハウジングが、食品包装の内部に食品から一定間隔をあけて配置できる請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
ハウジングが複数のガス透過性表面を有する請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
ｐＨ指示薬の少なくとも一部は、代謝産物濃度変化を検出するとすぐ実質的に不可逆性の状態変化をする請求項１に記載の装置。
【請求項１７】
腐りやすい食品中のバクテリアの存在を検出する装置であって：
食品包装の内部に配置可能なガス透過性センサーハウジングであって、ハウジングは第１容器とそれから流体的に分離した第２容器とを備える前記ハウジング；
第１及び第２容器の間で流体連通させる流体連通化手段；
第１容器内に配置された実質的に乾燥状態のｐＨ指示薬であって、水和状態のｐＨ指示薬は、バクテリアの成長を示すガス状のバクテリア代謝産物の濃度の変化を検出するのに適し、ｐＨ変化は代謝産物の存在により生じる前記ｐＨ指示薬；及び
第２容器内に配置された水和化溶液であって、保存中、第１及び第２容器が流体的に互いに分離され、使用中は、流体連通化手段が作動してｐＨ指示薬を再水和する前記水和化溶液
を含む装置。
【請求項１８】
水和化溶液が、それとｐＨ指示薬の混合物がアルカリ性範囲内の初期ｐＨを有する水性ｐＨ指示薬になるのに十分なアルカリ度をもつ、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
容器サポートと該サポートに貼付けられた流体管とをさらに備え、第１及び第２容器が、該サポートに貼付けられ且つ該流体管に流体連通した第１及び第２ブリスターを備え、流体連通化手段が、流体が前記流体管を通過するのを阻止するように配置された壊れやすい障壁を備え、壊れやすい障壁が壊れると、第１ブリスターと第２ブリスターの間で流体連通させる、請求項１７に記載の装置。
【請求項２０】
腐りやすい食品中のバクテリアの存在を検出する装置であって：
食品包装の内部に配置可能なガス透過性センサーハウジングであって、該ハウジングは、第１容器とそれから流体的に分離された第２容器とを備える前記ハウジング；
第１容器と第２容器の間で流体連通させる手段；
第１容器内に配置された酸性状態のｐＨ指示薬であって、アルカリ性状態のｐＨ指示薬は、バクテリアの成長を示すガス状のバクテリア代謝産物の濃度の増大を検出するのに適し、ｐＨの減少は代謝産物の存在により生じる前記ｐＨ指示薬；及び
第２容器内に配置されたアルカリ性溶液であって、保存中、第１及び第２容器は互いに流体的に分離され、使用中は、流体連通化手段が作動してｐＨ指示薬のｐＨを上昇させてアルカリ性範囲にする前記アルカリ性溶液
を含む装置。
【請求項２１】
容器サポートと該サポートに貼付けられた流体管とをさらに備え、第１及び第２容器が、前記サポートに貼付けられ且つ前記流体管に流体連通している第１及び第２ブリスターを含み、流体連通化手段が、流体が前記流体管を通過するのを阻止するよう配置された壊れやすい障壁を含み、壊れやすい障壁が壊れると、第１及び第２ブリスター間で流体連通させる請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
腐りやすい食品中のバクテリアの存在を検出する装置であって：
アルカリ性範囲の第１ｐＨを有する塩基物質を含んだ密封されたセンサーハウジングであって、ハウジングは、保存中にｐＨを第２ｐＨに下げるためのガスを含み、ハウジングは食品包装の内部に配置可能である前記ハウジング；
ガスの少なくとも一部を開放し、それによりｐＨを第２ｐＨから第１ｐＨにほぼ等しい第３ｐＨに上げるために、該装置の使用に先立ってハウジングを開封する手段；及び
バクテリアの成長を示すガス状のバクテリア代謝産物の濃度の変化を検出するための、ハウジング内に配置されたｐＨ指示薬であって、ｐＨ変化は代謝産物の存在により生じ、ｐＨ指示薬は第１ｐＨよりも第２ｐＨにてより大きな安定性を有する前記ｐＨ指示薬
を含む装置。
【請求項２３】
塩基物質が寒天とシリコーンのうち一方を含み、塩基物質がアルカリ性溶液と調製される請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記ガスが二酸化炭素を含む請求項２２に記載の装置。
【請求項２５】
腐りやすい食品中のバクテリアの存在を検出する装置であって：
バクテリアの成長を示すガス状のバクテリア代謝産物の濃度の変化を検出するためのｐＨ指示薬であって、ｐＨ変化は代謝産物の存在により生じる前記ｐＨ指示薬；
ｐＨ指示薬を含むのに適したガス透過性センサーハウジングであって、ハウジングはｐＨ指示薬の光劣化を抑制する手段を有し、ハウジングは食品包装の内部に配置可能である前記ハウジング
を含む装置。
【請求項２６】
光劣化の抑制手段が、ハウジングに含浸された染料を含み、該染料が少なくとも紫外線波長からｐＨ指示薬を遮蔽するのに適する請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
腐りやすい食品中のバクテリアの存在及び新鮮味の欠如を検出する装置であって：
食品包装の内部に配置可能なガス透過性センサーハウジング；
バクテリアの成長を示すガス状のバクテリア代謝産物の濃度の変化を検出するための、ハウジング内に配置されたｐＨ指示薬であって、ｐＨ変化は代謝産物の存在により生じる前記ｐＨ指示薬；及び
食品包装が経験した統合された温度履歴を提供するために、ハウジング内に配置された時間-温度指示薬
を含み、ｐＨ指示薬と時間-温度指示薬の各々が単一の比色変化に寄与する装置。
【請求項２８】
水和化溶液をさらに含み：
ハウジングが、第１容器、それから流体的に分離した第２容器、及びそれらの間で流体連通させる手段を備え；
保存中、ｐＨ指示薬及び時間-温度指示薬が実質的に乾燥状態の第１容器内に置かれ、水和状態のｐＨ指示薬は、代謝産物濃度変化を検出するのに適し、水和状態の時間-温度指示薬は統合された温度履歴を提供するのに適し；
保存中の水和化溶液が第２容器内に置かれ；そして
流体連通化手段が、所望ならばｐＨ指示薬と時間-温度指示薬を再水和及び活性化するのに役立つ請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】
腐りやすい食品中のバクテリアの存在を検出する装置であって：
食品包装の内部に配置可能なガス透過性センサーハウジング；及び
バクテリアの成長を示すガス状の揮発性有機化合物濃度の変化を検出するための、ハウジング内に配置された水性ｐＨ指示薬であって、ガス状の揮発性有機化合物は、水溶液にさらされると、反応してついにはｐＨが増大し、指示薬の初期ｐＨは酸性範囲内にある前記水性ｐＨ指示薬
を備えた装置。
【請求項３０】
ハウジングが、シリコーン及び寒天とシリコーンとの組み合わせのうちの一方からなる請求項２９に記載の装置。
【請求項３１】
指示薬が初期ｐＨを定める酸を含む請求項３０に記載の装置。
【請求項３２】
指示薬が、ブロモチモールブルー、フェノールレッド、及びクレゾールレッドのうちの１つを含み、指示薬は、酸性の初期ｐＨを示す初期色を有し、指示薬は、ｐＨの増大を経験するとすぐに第２色に変わる、請求項２９に記載の装置。
【請求項３３】
腐りやすい食品中のバクテリアの存在を検出する装置であって：
食品包装の内部に配置可能なガス透過性センサーハウジング；及び
バクテリアの成長を検出するための、ハウジング内に配置された二酸化炭素指示薬であって、指示薬は、水酸化カルシウムを含んだ水溶液を含み、ハウジング中に二酸化炭素を導入すると、検出可能な炭酸カルシウムの沈殿が生じる前記二酸化炭素指示薬
を含む装置。
【請求項３４】
腐りやすい食品を中に保存するための包装であって：
食品サポート；
食品サポートに対して実質的にガス不透過性の密封を行うよう配置されるシーリング剤であって、それにより食品を包装できる内部空間を形成する前記シーリング剤；
内部空間内に配置可能なガス透過性センサーハウジング；及び
バクテリアの成長を示すガス状のバクテリア代謝産物の濃度の変化を検出するための、ハウジング内に配置されたｐＨ指示薬であって、ｐＨ変化は代謝産物の存在により生じる前記ｐＨ指示薬
を含む包装。
【請求項３５】
前記ｐＨ指示薬は、吸光度、蛍光性、及びルミネセンスからなる群から選択された放射変化を示すのに適する請求項３４に記載の包装。
【請求項３６】
前記放射変化は、視覚手段と光学検出機器のうちの少なくとも１つにより検出可能である請求項３５に記載の包装。
【請求項３７】
前記ｐＨ指示薬が、ｐＨ変化に比例した色変化をする手段を含む請求項３５に記載の包装。
【請求項３８】
色変化をする手段に隣接して配置可能な基準要素をさらに含み、基準要素は、色変化をする手段と比較するのに用いるため実質的に不変の色をもつ請求項３７に記載の包装。
【請求項３９】
色変化をする手段と基準要素は、色変化をする手段が受けた色変化が、基準要素に対して警告アイコンを形成するように、相対的に配置される請求項３８に記載の包装。
【請求項４０】
ハウジングは、物理的及び化学的手段の一つにより食品包装の内側に貼付け可能である請求項３４に記載の包装。
【請求項４１】
前記ｐＨ指示薬は、初期ｐＨがアルカリ性範囲内にある水性ｐＨ指示薬を含む請求項３４に記載の包装。
【請求項４２】
前記ハウジングは実質的に透明なシリコーンからなり、前記ｐＨ指示薬は該シリコーン内にカプセル収納された水性ｐＨ指示薬からなる請求項３４に記載の包装。
【請求項４３】
前記ハウジングは実質的に透明なフィルムと実質的に透明な容器のうちの一方からなり、該ハウジングはガス透過性でありかつ荷電粒子不透過性である請求項３４に記載の包装。
【請求項４４】
前記ハウジングは実質的に透明な寒天からなり、前記ｐＨ指示薬は、該寒天との混合物内に保存された水性ｐＨ指示薬からなる請求項３４に記載の包装。
【請求項４５】
前記ハウジングは、寒天-ｐＨ指示薬混合物を包囲した荷電粒子不透過性コーティングをさらに含む請求項４４に記載の包装。
【請求項４６】
前記コーティングが荷電粒子不透過性フィルムとシリコーンのうちの一方からなる請求項４５に記載の包装。
【請求項４７】
腐りやすい食品中のバクテリアの存在を検出する方法であって：
食品包装要素により食品を支持するステップ；
食品包装内に食品とガス透過性センサーを密封するステップであって、該センサーは、バクテリアの成長を示すガス状のバクテリア代謝産物の濃度の変化を検出するのに適したｐＨ指示薬を含み、ｐＨ変化は代謝産物の存在により生じる前記ステップ；及び
食品中のバクテリア濃度が所定レベルを超過していないかｐＨ指示薬で監視するステップ
を含む方法。
【請求項４８】
腐りやすい食品の包装方法であって：
食品包装要素により食品を支持するステップ；
食品包装要素の内部にガス透過性センサーハウジングを配置するステップであって、該センサーは、バクテリアの成長を示すガス状のバクテリア代謝産物の濃度の変化を検出するのに適したｐＨ指示薬を含み、ｐＨ変化は代謝産物の存在により生じる前記ステップ；及び
食品を密封し食品包装内に収容するステップ
を含む方法。
【請求項４９】
センサー配置ステップが、食品から間隔をおいてセンサーを配置することからなる請求項４８に記載の方法。
【請求項５０】
腐りやすい食品中のバクテリアの存在を検出する装置の製造方法であって：
ガス透過性センサーハウジング内にｐＨ指示薬を配置するステップであって、ハウジングは食品包装の内部に配置可能であり、ｐＨ指示薬は、バクテリアの成長を示すガス状のバクテリア代謝産物の濃度の変化を検出するのに適し、ｐＨ変化は代謝産物の存在により生じ、前記ハウジングとｐＨ指示薬は人が食べても安全である前記ステップ
を含む方法。
【請求項５１】
前記ハウジングが複数のガス透過性表面をもつ請求項５０に記載の方法。
【請求項５２】
前記ｐＨ指示薬の少なくとも一部が、代謝産物の濃度変化を検出するとすぐに実質的に不可逆の状態変化を行う請求項５０に記載の方法。
【請求項５３】
腐りやすい食品中のバクテリアの存在を検出する装置の製造方法であって：
第１容器内に実質的に乾燥状態のｐＨ指示薬を配置するステップであって、水和状態のｐＨ指示薬は、バクテリアの成長を示すガス状のバクテリア代謝産物の濃度の変化を検出するのに適し、ｐＨ変化は代謝産物の存在により生じ、ガス透過性センサーハウジングは、食品包装の内部に配置可能であり、該ハウジングは、第１容器とそれから流体的に分離した第２容器とを含む前記ステップ；
第２容器内に水和化溶液を配置するステップであって、第２容器は第１容器から流体的に分離されている前記ステップ；
ｐＨ指示薬を水和化溶液で再水和するのに使用するため、第１及び第２容器間で流体連通させる手段を設けるステップ
を含む方法。
【請求項５４】
腐りやすい食品中のバクテリアの存在を検出する装置の製造方法であって：
第１容器内に酸性状態のｐＨ指示薬を配置するステップであって、酸性状態のｐＨ指示薬は、バクテリアの成長を示すガス状のバクテリア代謝産物の濃度の増大を検出するのに適し、ｐＨの増大は代謝産物の存在により生じ、第２容器は該代謝産物から流体的に分離している前記ステップ；
第２容器内にアルカリ性溶液を配置するステップであって、第２容器は第１容器から流体的に分離している前記ステップ；
アルカリ性溶液でｐＨ指示薬のｐＨを上昇させるのに用いるため、第１容器と第２容器との間で流体連通させる手段を設けるステップ
を含む方法。
【請求項５５】
腐りやすい食品中のバクテリアの存在を検出する装置の製造方法であって：
ガス透過性センサーハウジング内にｐＨ指示薬を配置するステップであって、該ハウジングは食品包装の内部に配置可能であり、ｐＨ指示薬は、バクテリアの成長を示すガス状のバクテリア代謝産物の濃度の変化を検出するのに適する前記ステップ；
前記ハウジングとｐＨ指示薬のうちの少なくとも一方に組成物を添加するステップであって、該組成物は、ｐＨ指示薬の光劣化を抑制する手段を有する前記ステップ
を含む方法。
【請求項５６】
腐りやすい食品中のバクテリアの存在を検出する装置の製造方法であって：
ガス透過性センサーハウジング内にｐＨ指示薬を配置するステップであって、該ハウジングは食品包装の内部に配置可能であり、ｐＨ指示薬は、バクテリアの成長を示すガス状のバクテリア代謝産物の濃度の変化を検出するのに適し、ｐＨ変化は代謝産物の存在により生じる前記ステップ；
食品包装が経験した統合された温度履歴を提供するために、時間-温度指示薬をハウジング内に配置するステップ
を含み、ｐＨ指示薬と時間-温度指示薬の各々は単一の比色変化に寄与する方法。
【請求項５７】
腐りやすい食品中のバクテリアの存在を検出する装置の製造方法であって：
水性ｐＨ指示薬をガス透過性センサーハウジング内に配置するステップであって、該指示薬は、バクテリア成長を示すガス状の揮発性有機化合物濃度の変化を検出するのに適し、ガス状の揮発性有機化合物は、水溶液にさらされると、反応してついにはｐＨが増加し、指示薬の初期ｐＨは酸性範囲内にある前記ステップ
を含む方法。
【請求項５８】
腐りやすい食品内のバクテリアの存在を検出する装置を作る方法であって：
食品包装の内部にガス透過性センサーハウジングを配置するステップ；及び
ガス透過性ハウジング内に二酸化炭素指示薬を配置するステップであって、該指示薬は、水酸化カルシウムを含んだ水溶液を含み、前記ハウジングへの二酸化炭素の導入が検出可能な炭酸カルシウムを沈殿させる前記ステップ
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に病原体の検出装置及び方法に関し、特に、食品媒介病原体及び腐敗を検出する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
世界的な食糧供給においては、食品の腐敗だけでなく食物が原因の病気が、深刻な心配事としてある。米国だけでも、食物が原因の病気が毎年７千６百万件あり、これは米国人の４人に１人に等しく、毎年約３２５，０００件の入院と５０００人を超える死者を出している。
【０００３】
ＧＡＯ及びＵＳＤＡによると、食品媒介病原体により、医療と生産性の損失につき７０億ドルから３７０億ドルの範囲の経済的損失が生じている。危害分析に基づく重要管理点監視方式（ＨＡＣＣＰ）の規則には、食品についての危害分析は、施設に入る前、入っている間、及び入った後に行われる食品安全性の分析を含まなければならないことが記載されている。加工業者から消費者に輸送される食品が消費前に出来るだけ安全であることを保証する明確な必要性が存在する。例えば、食品媒介病原体における抗生物質に対する抵抗の発達、潜在的な毒素の存在、及び成長ホルモンの使用はすべて、より安全な食品を消費者に届けることを保証するためにＨＡＣＣＰ手順をさらに発展させる必要性を示している。
【０００４】
例えば、食品媒介病原体については、加工業者にて肉がランダムにサンプリングされる。一般に、肉が消費される前には更なる試験は行われないので、検出されない食品媒介病原体（Ｓａｌｍｏｎｅｌｌａ  ｓｐｐ.やＬｉｓｔｅｒｉａ  ｓｐｐ.など）や腐敗バクテリア（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ  ｓｐｐ.やＭｉｃｒｏｃｏｃｃｕｓ  ｓｐｐ.など）が許容できないレベルで存在する可能性が残り、これらは製品の包装、輸送及び展示中に望ましくないレベルまで増殖し得る。その後、食品は消費者により購入され、状況を悪化させるだけである非制御の条件下で運ばれ保存され、これらすべての出来事が消費の前に行われる。
【０００５】
一般に、小売業者は、日付印により貯蔵寿命及びよって新鮮味を評価する。この方法は、次の２つの重要な理由により正確でない。すなわち、まず第一に、加工業者における肉上のバクテリアの実際の数は不明であること、第二に、小売業者に発送中におけるパッケージの実際の時間-温度環境が不明であること。例として、３℃未満の温度上昇の場合、食品の貯蔵寿命が５０％だけ短くなり、時間が経つとバクテリアの成長がかなり増進され得る。実際に、食品上で１×１０７ｃｆｕ／グラム未満に等しい総ての病原菌及び非病原菌の存在(load)の一般に認められた値に基づいて、食品の腐敗は３７℃でせいぜい数時間で発生し得る。このレベルは、肉製品について許容可能な最大しきい値として、食品安全性のオピニオンリーダーにより特定されたものである。
【０００６】
一般に貯蔵寿命に敏感な多くの食品は中心の場所にて加工され包装されるが、このことは食肉産業では真実でなかった。肉製品のクライオバック(cryovac)包装だけでなく集中ケースレディ包装(centralized case-ready packaging)の新たな出現が、新鮮味とバクテリアの存在との両方を検出するセンサーとの大規模な結合の機会を提示する。
【０００７】
時間−温度指示装置を含めて、バクテリアの存在又は食品の新鮮味を反映する診断テストを試みたいくつかの装置が知られている。今までのところ、これらの装置はどれも、適用される技術に特定的であるが故に、消費者又は小売市場に広く受け入れられたものはない。まず、時間-温度装置は、バクテリアの成長についての情報ではなく統合された温度履歴についての情報のみを与える。よって、たとえ温度が正しく維持されていたとしても、他の汚染手段により多くのバクテリアが食品に存在し得る。ラッピングフィルム装置は、バクテリアとの実際の接触を必要とする。すなわち、もしバクテリアが外側の食品面に対して内側にあるならば、食品内部のバクテリアの存在はセンサーを作動させない。一般に、アンモニアセンサーは、炭水化物の破壊ではなく蛋白質の破壊を検出する。バクテリアは最初は炭水化物を利用するので、これらのセンサーは、海産食品を除いてたいていの実際にある用途では感度が低い。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、少なくとも腐りやすい食品におけるバクテリアの存在を検出する装置、食品包装、及び関連の方法を提供することが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
発明の概要
腐りやすい食品中のバクテリアの存在を検出する装置を含む本発明の第1の態様は、食品包装の内部に配置可能なガス透過性センサーハウジングを備える。この装置は、ハウジング内に配置されたｐＨ指示薬をさらに含む。この指示薬は、バクテリアの成長を示すバクテリアのガス状代謝産物濃度の変化を検出するものであり、その際、ｐＨ変化は代謝産物の存在により生じる。特定の実施態様では、ハウジングとｐＨ指示薬は人が食べても安全なものである。
【００１０】
本発明の別の態様は、腐りやすい食品中のバクテリアの存在を検出する方法を含む。この方法は、食品包装要素により食品を支持するステップ、及び食品包装要素の内側にガス透過性センサーハウジングを配置するステップを含む。このセンサーは、バクテリアの成長を示すバクテリアのガス状代謝産物濃度の変化を検出するのに適したｐＨ指示薬を含む。ｐＨ変化は代謝産物の存在により生じる。この食品とセンサーハウジングは食品包装内に密封され、食品中のバクテリアの濃度が所定レベルを超えていないかこのｐＨ指示薬が監視される。
【００１１】
本発明の別の態様は、腐りやすい食品を包装する方法を含む。この方法は、食品包装要素により食品を支持するステップ、及びガス透過性センサーハウジングを上述のように配置するステップを含む。次に、この食品とセンサーハウジングを食品包装内に密封する。
【００１２】
本発明の別の態様は、腐りやすい食品中のバクテリアの存在を検出する装置の製造方法を含む。この方法は、上述したようにガス透過性センサーハウジング内にｐＨ指示薬を配置するステップを含み、このハウジングは食品包装の内部に配置できる。
【００１３】
構成及び操作方法の両方に関する本発明の特徴は、別の目的及び利点と共に、添付図面に関連して与えられる以下の説明からよく理解されよう。図面は説明のためであり、本発明を限定するものでないことは明白に理解されるべきである。本発明により達成されるこれらの目的及びその他の目的、並びに本発明により与えられる利点は、添付図面に関連して以下の記載を読めば十分に明らかとなろう。
【００１４】
図面の簡単な説明
図１Ａ〜Ｃは、バクテリアの成長の検出の経過を示し、腐りやすい食品と共に包装されたセンサーを有し（図１Ａ）、食品上にてガス状の代謝産物を放出するバクテリアのコロニーの成長（図１Ｂ）、及びｐＨの減少に応じてセンサーにより示された観測可能な変化（図１Ｃ）を示す。
図２Ａは、バクテリアの成長検出器の第１の実施態様の上部及び側部の斜視図である。
図２Ｂは、バクテリアの成長検出器の第２の実施態様の上部及び側部の斜視図である。
図２Ｃは、バクテリアの成長検出器の第３の実施態様の上部及び側部の斜視図である。
図２Ｄは、バクテリアの成長検出器の第４の実施態様の上部及び側部の斜視図である。
図２Ｅは、バクテリアの成長検出器の第５の実施態様の上部及び側部の斜視図である。
図２Ｆは、バクテリアの成長検出器の第６の実施態様の上部及び側部の斜視図である。
図２Ｇは、バクテリアの成長検出器の第７の実施態様の上部及び側部の斜視図である。
図３Ａは、食品の新鮮味の統合された時間-温度指示薬を示す。
図３Ｂは、単一の装置における食品の新鮮味とバクテリアの成長の両方を測定するための結合された時間-温度及びｐＨ指示薬を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図１Ａ〜３Ｂを参照して本発明の複数の実施態様を説明する。
【００１６】
本装置は、少なくとも腐りやすい食品中のバクテリアの存在を検出する装置、食品包装、及び関連の方法についてのニーズに対応する。本装置の実施態様は、バクテリアの存在の定量的尺度を与え、食品中又は食品上でのバクテリアの存在を検出する。加えて、特定の実施態様では、本装置は、誤って食べても安全に消費し得る組成からなる。時間-温度装置もまた、特定の実施態様に含まれ、推奨温度の維持から逸脱した際に食品サプライチェーンに沿って追加情報を提供できる。消費者が包装した（調理済みの又は調理していない）食品もまた、消費者に食品の新鮮味と安全性の尺度を与えるバクテリアセンサー及び／又は時間-温度センサーと共に容器（密封可能な袋又はプラスチック容器など）中に保存できる。
【００１７】
以下の説明では、センサーの実施態様は、吸光度（透過率）、蛍光性、又はルミネセンスに基づき得る変化を与え、この変化は、視覚的に且つ／又は光学機器を用いて観測可能であることが理解される。加えて、上述したセンサー又は指示薬は、固体サポートに化学的又は物理的に固着し得る。例えば、センサーは、食品を支える包装紙又はトレイなどの包装要素により食品包装内に配置し得る。別法として、センサーは、単に、食品の上又は包装自体の上に置かれて包装内に配置し得る。実際には、二酸化炭素は空気よりも重いので、容器の深い部分の近くにセンサーを配置するのが場合により好ましい。
【００１８】
本装置及び方法は、指示薬ハウジング及びハウジング内に配置されたセンサー（又は複数センサー）を備えたオンボード装置を用いて、貯蔵寿命に敏感な包装可能な食品（肉、鶏肉、魚、海産食品、果物、及び野菜など）中のバクテリアの存在を検出するのに適する。本装置は、実質的に気密レベルに密封された食品と共に、食品包装内に組み入れられる。特定の実施態様では、食品との直接接触から本装置を分離すること、及び／又は食品包装内に配置された分離又は組み込みセンサーを用いてこのような包装可能な食品の新鮮味を検出することが有利であると思われる。
【００１９】
予想ｐＨシフトとは逆の初期の予備暴露(pre-exposure)ｐＨを有するように構成された水性ｐＨ指示薬を含む装置は、好ましくは食品サンプル中に存在する典型的な酸性環境から化学的又は物理的に分離されるが、中性ガスからは保護されない。バクテリアが増殖するにつれ、代謝産物が生産されてｐＨ指示薬中に拡散する。この代謝産物は、指示薬におけるｐＨシフトとして感知され、この際、もし指示薬が酸を検出するのに適するならばｐＨは低下し、もし指示薬がアルカリ性物質を検出するのに適するならばｐＨは増大する。
【００２０】
典型的な指示薬は、限定するものではないがブロモチモールブルー、フェノールレッド、又はクレゾールレッドなどのような、ｐＨの変化による色変化を生じるのに適した物質を含む。食べられる又は無毒のｐＨ指示薬もまた使用でき、限定するものではないが、例えば果物や野菜などの自然源から得られる赤キャベツ、ウコン、ブドウ、又は黒ニンジンの抽出物などがある。実験により示されたのは、ｐＨ指示薬に基づくセンサーが、食品上で１×１０７ｃｆｕ／グラム以下（食品安全性オピニオンリーダーにより例えば大抵の食品についての許容可能な最大しきい値として認識されているレベルである）に等しい病原菌と非病原菌の全体の存在を検出することができることである。
【００２１】
本発明の実施態様のあるものでは、二酸化炭素がバクテリアの成長の一般的な指示薬として用いられ、サンプル中に存在するバクテリアの汚染のレベルを定量的に評価する。周知のように、二酸化炭素が水溶液に接触すると、炭酸の生成によってｐＨは低下し、ｐＨが二酸化炭素濃度の指標となり、よってバクテリアの存在の指標となる。本実施態様のすべてにおいて、病原菌と非病原菌の全体の存在を少なくとも１０７ｃｆｕ／グラムのレベルにて検出できる。
【００２２】
別の種類のｐＨ指示薬は、アンモニアなどの揮発性有機化合物を含む別の代謝産物の濃度を測定する。この実施態様では、センサーは、塩酸などの酸の添加により生じる酸性範囲の初期ｐＨ（例えば、ｐＨ４）の水溶液を含む。アンモニアのようなアルカリ性ガスがセンサー中に拡散するにつれ、アンモニアが水と反応して水酸化アンモニウムを生成し、この水酸化アンモニウムが、溶液のｐＨを上昇させる。ｐＨレベルが上がるにつれ、比例した指示薬変化が生じ、これが、検出可能な場合には食品汚染を表す。
【００２３】
非ｐＨ指示薬もまた想定でき、この場合、バクテリアの代謝産物がセンサー中に拡散する。センサーのこの実施態様は、代謝産物の存在下にて溶液から沈殿する化学物質を含む。例として、０．０００１〜０．１Ｍの濃度範囲の水酸化カルシウムセンサーは、十分な二酸化炭素の存在下にて観測可能な炭酸カルシウムの沈殿を形成する。
【００２４】
ある実施態様では、指示薬の光分解を最小化するために、放射線遮蔽をセンサー中に組み込むのが望ましい。例えば、限定するものではないが、着色染料を混ぜて紫外線を和らげることができる。
【００２５】
ｐＨレベルの感知に基づいた一部のガスセンサーの潜在的な欠点としては、いったんセンサーが空気にさらされるか、又は食品包装内でｐＨ変化が生じると、原理的にはセンサー色は、潜在的に危険なバクテリアの存在が以前に示されたとしても、食品が「安全」であるとして示される状態に戻り得るという可能性が挙げられる。よって、ある場合には、センサーを不可逆な変化状態として混ぜるのが望ましい。
【００２６】
このような困難は、センサーの作動が望まれる時間に比例した期間の間ずっと不安定なセンサー物質を用いることにより克服される。例えば、野菜に由来するアントロシアニン(anthrocyanine)ベースのｐＨ指示薬は、数時間又は数日にわたる期間の間に酸化によって分解でき、このことによりそれらの指示が実質的に不可逆になる。別法として、沈殿する実施態様を単独又は他の１種以上のセンサーと一緒に使用でき、その際、沈殿は消散せず、実質的に不可逆な指示薬を与える。
【００２７】
このようなセンサーについて複数の形状と構成が、限定するものではないが円盤状、球状、又は長方形を含めて当業者には分かるであろう。ここでは、いくつかの例について円盤形状の要素を示す。というのは、センサー中へのガス拡散を高めるために出来るだけ広い表面積を与えること、状態の変化する時間を最小にすること、及びよって感度を最適化することが有利であると考えられるからである。
【００２８】
本装置の一般的な動作を図１Ａ〜１Ｃに示す。ガス透過性センサー１０を備えた検出器装置が設けられている。センサー１０は、指示薬を含み、この指示薬は、バクテリアの成長を示すバクテリアのガス状代謝産物濃度の変化を検出するのに適する。この変化は代謝産物の存在により生じ、指示薬における観測可能な変化は代謝産物の濃度に比例する。
【００２９】
センサー１０は、食品包装要素内、ここでは食品１３を支持しているトレイ１２内にて密封されている。この実施態様では、単一のセンサー１０が、密封フィルム１５の内側１４内に配置される（図１Ａ）。場合によっては複数のセンサー１０を使用できること、及び包装要素は、例えば、消費者型の密封可能な袋又は容器とし得ることは、当業者には分かるであろう。センサー１０の初期状態は、点付きの陰影１６により表され、最初にセンサー１０は、包装１２、１５内に捕捉された空気１７の代謝産物濃度を感知する。
【００３０】
時間が経過し場合によっては保存温度が変化すると、食品１３の上及び中にてバクテリアのコロニー１８が形成し始め、このバクテリアのコロニーは、センサー１０まで拡散するガス状の代謝産物１９を放出する（図１Ｂ）。センサー１０は、代謝産物１９の濃度を示す化学変化を行う。この化学変化が、ハッチングされた陰影１６’により示された検出可能な変化を生じるのに十分であるとき、食品１３’の潜在的な腐敗が示される（図１Ｃ）。これらのパラメータは、センサー１０の特性に依存し、各センサー１０は、所定の代謝産物濃度の限界が検出可能なように較正される。
【００３１】
以下、腐りやすい食品のバクテリアの汚染を検出する装置の種々の例を示す。
【００３２】
センサー装置２０の一例（図２Ａ）は、シリコーンハウジング２２内にカプセル収納された水性ｐＨ指示薬２１を含み得る。シリコーンは、実質的に透明であり、中性ガスには透過性であるが、Ｈ＋などのイオンには実質的に不透過性である。二酸化炭素などの代謝産物が、ハウジング２２中に拡散して指示薬２１内の溶液中に入ると、結果として得られるｐＨ変化は、指示薬２１において観測可能な変化、例えば色変化などに反映される。
【００３３】
センサー装置２０の典型的な形態は、直径が約２．５ｃｍで厚みが２〜３ｍｍの薄い円盤からなる。
【００３４】
センサー装置３０の別の例（図２Ｂ）は、寒天サポート３１を含むことができ、この寒天サポートにより指示薬が実質的に一様に分布する。この装置３０を形成するため、水性指示薬を寒天中に混合して硬化させ得る。寒天は、食べることができ、よって消費に対して安全であるので、有利であると考えられる。
【００３５】
センサー装置４０の別の例（図２Ｃ）は、プロトン不透過性物質４１、例えば、シリコーン、又は薄いガス透過性フィルムなどでコート又は被覆された上述の寒天センサーから成り得る。このようなコーティングにより、荷電粒子に対する障壁が与えられるが、中性ガスは入ることができる。
【００３６】
この装置４０は、例えば、家庭における密封可能な容器内での使用に容易に用いることができる。
【００３７】
センサー装置５０の別の例（図２Ｄ）は、ガス透過性ではあるが荷電粒子不透過性の透明なハウジング５２、例えばフィルム又は容器などの中に収容された溶液５１中の指示薬から成り得る。プラスチック又は厚紙サポートなどのサポート５３が、容器５２の一部を包囲し得る。
【００３８】
センサー装置６０のさらに別の例は、ハウジング６１、基準媒質６２、及び基準媒質６２に隣接して配置された指示薬媒質６３を含み得る。基準媒質６２は、実質的に一定の状態、例えば、指示薬媒質６３の初期の状態／色に一致した実質的に不変の色を有する。よって、指示薬６３が状態の変化を経験すると、基準６２との比較からその変化が明らかになる。
【００３９】
特定の例（図２Ｅ）では、指示薬６３と基準媒質６２との相対的な配置により、腐敗を示すアイコンの形成、例えば、一般的な停止サイン又は他の警告が与えられる。このような相対的な配置を達成するために、指示薬媒質６３と基準媒質６２は、単一の物質からなり、ハウジング６１は、ガス障壁、例えば指示薬領域６３をガスの拡散に利用可能なままにするべく配置された透明なプラスチックなどから成る。よって、指示薬領域６３のみが、バクテリアの代謝産物の生成下において色を変える。基準領域６２はそれから遮蔽されているからである。
【００４０】
センサー装置７０の別の例は、容器サポート７１とこのサポート７１に貼られた流体管７２とを備え得る。食品包装の内側に配置可能なガス透過性センサーハウジングは、第１の容器７３とそれから流体的に分離された第２の容器７４とを備え得る。図２Ｆに示された例では、これらの容器７３、７４は、例えば、シリコーン又はプラスチック製の実質的に平面のベース７１に貼られた「ブリスター」を含み、ブリスター７３、７４のうちの少なくとも一方は軟質である。流体管７２はブリスター７３、７４の間に延びているが、壊れやすい障壁７５が破壊されて第１のブリスター７３と第２のブリスター７４の間で流体連通が確保されるまでは、管７２を通る流体通行を阻止すべく壊れやすい障壁７５が配置される。
【００４１】
実質的に乾燥状態のｐＨ指示薬７６が、第1のブリスター７３内に配置される。水和状態では、ｐＨ指示薬７６は、バクテリアの成長を示すバクテリアのガス状代謝産物濃度における変化を検出するのに適する。別法として、ｐＨ指示薬は水性酸性状態（例えば、ｐＨ３）に保つことができる。
【００４２】
水和化／アルカリ性溶液７７が、第２のブリスター７４内に配置される。好ましくは、水和化／アルカリ性溶液７７は、十分なアルカリ度（例えば、ｐＨ１０）を有し、それとｐＨ指示薬７６の混合により、初期のｐＨがアルカリ性範囲内にある水性ｐＨ指示薬が得られる。
【００４３】
従って、保存中は、第１のブリスター７３と第２のブリスター７４は、互いに流体的に分離され、使用中は、ブリスター７３、７４のどちらかに圧力が加えられて障壁７５を壊し、水和化／アルカリ性溶液７７がｐＨ指示薬７６と混ざるようにすると共に、ｐＨ指示薬７６がその意図される機能を発揮できるようにする。
【００４４】
ｐＨ指示薬７６を乾燥又は酸性状態に維持する利点は、貯蔵寿命の増大である。天然のｐＨ指示薬などのいくつかの指示薬は、光の照射、酸化、及び極端な温度下では不安定になる傾向にあるからである。
【００４５】
センサー装置８０の別の例（図２Ｇ）は、上述した最初の２つの例のように、ガス透過性であるが荷電粒子不透過性の透明なハウジング８２（フィルム又は容器など）内に収容されたシリコーン又は寒天中の指示薬の水溶液８１を含み得る。指示薬溶液８１は、例えば、水酸化ナトリウムを用いてアルカリ性ｐＨ（例えば、ｐＨ１０）にて調製される。容器８２は、二酸化炭素８３で飽和し、これが、ｐＨを下げて指示薬溶液８１の安定性を高める。
【００４６】
活性化は、ハウジング８２を開放することにより、例えばプルタブ８４を使用することなどにより達成される。空気にさらすことにより、二酸化炭素が逃げることができ、指示薬溶液８１のｐＨを上げて装置８０が最も効率的に機能する初期ｐＨにほぼ戻す。
【００４７】
センサー装置９０の別の実施態様は、上述したバクテリアの代謝産物センサー９１に加えて、時間-温度統合センサー９２（図３Ａ）を備えることができ、この統合センサー９２は、新鮮味を追跡し、温度の時間変化を統合する。このようなセンサーは、図２Ｆの装置７０に組み入れることもできる。この装置９０は、食品包装の内側に配置可能なガス透過性センサーハウジング９３を備える。このような時間-温度統合センサー９２は、食品包装が経験した統合した温度履歴を与える。
【００４８】
多くの酵素が随意に機能するには、適度なｐＨ、水性環境、及び約３７℃の温度が好ましい。温度が１０℃低下するごとに、酵素の活性はファクター２だけ低下する。加えて、酵素は４℃にて相対的に安定となる傾向にある。
【００４９】
一実施態様では、時間-温度センサー９２は、酵素により反転(turn over)させられて色変化を生じさせ得る溶液中の基質を含む。４℃にて微小の酵素活性が生じ、短い期間で微小の色変化が得られる。しかし、高い温度では酵素の活性がかなり高まり、実質的な色変化が生じる。このような装置は、食品腐敗のより高い危険性を示す大きな時間-温度の変化の統合された測定値を与える。適当な酵素の温度／活性特性を注意深く選択することにより、反応速度を変更できる。例えば、ブドウ糖酸化酵素などの酵素は、ブドウ糖の酸化を触媒してグルコン酸と過酸化水素を生成するのに使用でき、適当な指示薬の存在下で色変化を生じる。過酸化水素は、無色から茶色への色変化を起こすジアニシジンなどの色を生じる指示薬を酸化するのに使用できる強い酸化剤である。
【００５０】
新鮮味の度合いに対するセンサーの応答は、装置９０の化学的及び／又は物理的な成分を変えることにより調節できる。このことにより、特定の用法の条件にセンサーを調整できる。
【００５１】
ガス透過性膜９３内に配置された別の典型的な時間-温度センサー９２は、酸又は二酸化炭素の生成（続いて溶液中に炭酸を生成する）に依存する。
【００５２】
バクテリアの成長の検出と時間-温度の統合は、２つのセンサー９１、９２が独立に動作するならば、使用者に２つの異なる情報を与える。この状況では、例えばもしセンサー９１、９２のどちらかが色を変えれば、食品の消費は容認できない。これらのセンサー９１、９２は互いに隣接して取り付けるか又は重ねることができる。
【００５３】
時間-温度環境とバクテリアの代謝産物の生成との両方が、腐りやすい食品の新鮮味、品質、及び安全性についての情報を直接及び間接に与える。本発明までは、両方の指示薬を結合して１つの付加型センサーにする方法は利用できなかった。両方の指示薬を結合して１つのセンサー９４にすることにより、所与の食品についての新鮮味、品質、及び安全性の全体的な評価を与えることができる（図３Ｂ）。両方の指示薬は、同じ方向のｐＨ変化を経験することにより作用すべきであり、より敏感で正確なセンサーを形成するのに資する。
【００５４】
この例では、バクテリアの二酸化炭素センサー成分と、溶液中でｐＨ指示薬と結合した酵素／基質（時間-温度統合剤(integrator)）成分とからなるカクテルが調製される。このカクテル溶液９５は、例えば、ガスに対し透過性のシリコーンを含んだ容器９６に入れられる。次に、容器９６は、食品を覆った透明なフィルムの内壁に固着されるか、又は代わりに、包装の内部空間中に配置され得る。センサー９４は、食品と直接接触する必要はない。バクテリアにより作られた二酸化炭素が、容器頭隙の全体に行き渡るからである。二酸化炭素カクテル成分は、弱い緩衝溶液から成る。時間−温度指示薬カクテルは、例えば、リパーゼ酵素とエステル基質から成る酵素／基質の組み合わせを含む。相対的に小さなｐH変化に対して大きなスペクトル変化を示す一般的な指示薬、例えば、ブロモチモールブルーが、カクテルに添加される。
【００５５】
バクテリアにより作られる二酸化炭素は、透過性容器９６を通って拡散してカクテルに入り、炭酸を形成し、溶液のｐＨを下げ、指示薬の色変化を生じさせる。時間−温度環境に依存して、酵素がエステル基質を反転(turn over)させ、脂肪酸とアルコールを生成する。生成された脂肪酸が溶液のｐＨを下げると共に、指示薬の色変化を生じさせる。このように、センサーは、同じカクテル溶液９５内で両方の指示薬の出力を結合し、加法的な色応答を起こさせる。
【００５６】
センサー９４が規格に従って機能し、比較基準として動作することを示すべく、センサー構成に基準９７を組み入れることもできる。
【００５７】
図２Ｆの実施態様が用いられるならば、結合されたｐＨ指示薬と酵素／基質成分は、乾燥されて第１のブリスター７３内に配置され、このことは、例えば、天然産物を含んだ不安定なｐＨ指示薬の場合に有利である。
【００５８】
実験結果
以下のように調製したシリコーンセンサーを用いて表１及び２のデータを収集した：５％ｗ／ｖのブロモチモールブルーを水溶液中に調製した。濃縮水酸化ナトリウムを用いてｐＨをｐＨ１０に高めた。寒天のブロックを５５℃に加熱することにより寒天を調製した。１０％ｖ／ｖのブロモチモールブルーを寒天に添加し、溶液を混ぜて均質にした。寒天を１インチの直径の透明な容器に深さ２ｍｍまで注ぎ、室温で冷却して藍色の柔軟な円盤を形成できた。
【００５９】
地元の食料雑貨商から得たニワトリの手羽を２００ｍｌの密封可能なプラスチック容器の中に入れ、３５℃と４℃でそれぞれ培養した。寒天指示薬を調製し、ニワトリの手羽に隣接して置いた。そして容器を密封した。ドレーガー管を用いて、色が変化したときに存在する二酸化炭素の割合を測定した。３５℃では、２．５時間で初めて指示薬の色の変化を観測し、３時間で青から薄緑への著しい色変化を観測した。表１に示す結果は、約１×１０７ｃｆｕ／ｇのバクテリアが検出でき、使用者が新鮮味及び貯蔵寿命に依存した製品の品質を追跡する手段として用いることができたことを示す。対照として、４℃で保存されたニワトリの手羽についてデータを表２に与える。
【００６０】
表１  生化学的及び微生物学的なパラメータに対する３５℃でのニワトリの培養の効果
【表１】
2005538740.tif 000003
*BDL＝検出可能な限界未満
【００６１】
表２  生化学的及び微生物学的なパラメータに対する４℃でのニワトリの培養の効果
【表２】
2005538740.tif 000004
*BDL＝検出可能な限界未満
**NA＝適用せず
【００６２】
上記説明では、簡潔さ、明瞭さ、及び理解のために特定の用語を用いてきたが、従来技術の要件を越えてそれらから不必要な限定を導くべきでない。このような用語は、ここでの説明のために用いたのであり、広く解釈されるべきであるからである。また、ここに記載された装置の実施態様は例示であり、本発明の範囲は構成の正確な詳細に限定されない。
【００６３】
本発明につき、その構成、その好ましい実施態様の動作及び使用、並びにそれにより得られた有利で新しく有用な結果を説明したが、この新しく有用な構成、及び当業者には自明なその正当な機械的な等価物が、添付の特許請求の範囲に記載される。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】図１Ａは、バクテリアの成長の検出の経過において、腐りやすい食品と共に包装されたセンサーを示す。  図１Ｂは、バクテリアの成長の検出の経過において、食品上でガス状の代謝産物を放出するバクテリアのコロニーの成長を示す。  図１Ｃは、バクテリアの成長の検出の経過において、ｐＨの減少に応じてセンサーにより示された観測可能な変化を示す。
【図２−１】図２Ａは、バクテリアの成長検出器の第１の実施態様の上部及び側部の斜視図である。  図２Ｂは、バクテリアの成長検出器の第２の実施態様の上部及び側部の斜視図である。  図２Ｃは、バクテリアの成長検出器の第３の実施態様の上部及び側部の斜視図である。
【図２−２】図２Ｄは、バクテリアの成長検出器の第４の実施態様の上部及び側部の斜視図である。  図２Ｅは、バクテリアの成長検出器の第５の実施態様の上部及び側部の斜視図である。
【図２−３】図２Ｆは、バクテリアの成長検出器の第６の実施態様の上部及び側部の斜視図である。  図２Ｇは、バクテリアの成長検出器の第７の実施態様の上部及び側部の斜視図である。
【図３】図３Ａは、食品の新鮮味の統合された時間-温度指示薬を示す。  図３Ｂは、単一の装置における食品の新鮮味とバクテリアの成長の両方を測定するための結合された時間-温度及びｐＨ指示薬を示す。
【符号の説明】
【００６５】
１０    ガス透過性センサー
１２    トレイ
１３    食品
１４    密封フィルムの内側
１５    密封フィルム
１７    空気
１８    バクテリアのコロニー
１９    代謝産物
２０    センサー装置
２１    水性ｐH指示薬
２２    シリコーンハウジング
【図１】
2005538740.tif 000005
【図２−１】
2005538740.tif 000006
【図２−２】
2005538740.tif 000007
【図２−３】
2005538740.tif 000008
【図３】
2005538740.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成16年11月15日(2004.11.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
大気の二酸化炭素ガスレベルより増大した二酸化炭素ガスレベルに反応して可視色変化を示すｐＨ指示薬を含んだｐＨ感知性物質であって、前記二酸化炭素ガスを含んだ環境にさらされる対向した第１表面及び第２表面をもつ前記ｐＨ感知性物質；及び
前記ｐＨ感知性物質の前記対向した第１及び第２表面を隣接表面に対して間隔をあけて着脱自在に配置するための固定具であって、それにより前記環境内で二酸化炭素ガスが自由に移動でき、かつｐＨ感知性物質の前記対向した第１及び第２表面上に及び該表面を通って二酸化炭素ガスが直接拡散できる前記固定具、
を含む食品媒介バクテリアの存在を検出するセンサー。
【請求項２】
前記ｐＨ感知性物質がゲルからなる請求項１に記載のセンサー。
【請求項３】
前記ゲルが寒天からなる請求項２に記載のセンサー。
【請求項４】
前記ゲルが、透過性のシリコーン、ＴＰＸ、ＴＰＵ及びＰＦＡカバーのうちの少なくとも１つの中にカプセル収納される、請求項３に記載のセンサー。
【請求項５】
前記ｐＨ感知性物質が、前記対向した第１及び第２表面の間に延在した第１及び第２物質部分を含み、該第１物質部分が、基準色を有する緩衝化されたｐＨ指示薬を含み、前記第２物質部分が、初期ｐＨレベルにて基準色を有し、かつ所定のｐＨレベルにて該基準色とは視覚上対照的な警告色に変化する、請求項１に記載のセンサー。
【請求項６】
第１及び第２ガス透過性カバーをさらに備え、該カバーがそれぞれｐＨ感知性物質を包囲し、よって前記対向した第１及び第２表面を包囲し、該透過性カバーを通って二酸化炭素ガスが拡散できる、請求項１に記載のセンサー。
【請求項７】
前記第１及び第２カバーがガス透過性膜からなる、請求項６に記載のセンサー。
【請求項８】
前記カバーが、ｐＨ感知性物質のｐＨレベルを示す所定の色を有する、請求項７に記載のセンサー。
【請求項９】
前記カバーが、ｐＨ感知性物質の状態を表す記述的パターンを含む、請求項７に記載のセンサー。
【請求項１０】
前記ｐＨ感知性物質を入れるハウジングをさらに備え、該ハウジングが、ｐＨ感知性物質の初期色を表す色を有する、請求項１に記載のセンサー。
【請求項１１】
前記ｐＨ感知性物質が、食べられる物質と食べられるｐＨ指示薬とから形成される、請求項１に記載のセンサー。
【請求項１２】
前記食べられるｐＨ指示薬が、食物抽出物から形成される、請求項１１に記載のセンサー。
【請求項１３】
前記食べられるｐＨ指示薬が、バクテリアの成長及び食品の新鮮味には関係なく所定の期間内に色を変える、請求項１１に記載のセンサー。
【請求項１４】
前記ｐＨ感知性物質を入れるハウジングをさらに備える、請求項１に記載のセンサー。
【請求項１５】
前記固定具が、該固定具により支持された接着性物質を含む、請求項１に記載のセンサー。
【請求項１６】
食品を中に入れる容器をさらに備え、前記ｐＨ感知性物質の前記第１及び第２表面が、前記食品及び容器の表面に対して間隔をあけて容器内で支持される、請求項１に記載のセンサー。
【請求項１７】
前記ｐＨ感知性物質が、前記容器の下半分内にのみ入れられる、請求項１６に記載のセンサー。
【請求項１８】
包装内に入れられた腐りやすい食品中のバクテリアの存在を検出するセンサーであって、
少なくとも２つの対向した露出表面部分を有するガス透過性物質；
バクテリアの成長を示すガス状のバクテリア代謝産物の濃度の変化を検出するための、ガス透過性物質により支持されたｐＨ指示薬であって、該代謝産物の存在によりｐＨ変化が生じる前記ｐＨ指示薬；及び
包装内のガスがガス透過性物質の前記少なくとも２つの対向表面部分に接触してそれを通るガスの拡散が促進されｐＨ指示薬の色変化の所望の応答時間が得られるように、包装の内壁に対して間隔をあけてガス透過性物質を配置するハウジング
を含む前記センサー。
【請求項１９】
前記ハウジングを前記包装に固定し、前記少なくとも２つの対向した露出表面を包装の隣接表面に対して間隔をあけて配置するための固定具をさらに備え、それによりガスがその周りで自由に移動でき、ガス透過性物質上に及び該物質を通ってガスが直接拡散できる、請求項１８に記載のセンサー。
【請求項２０】
前記ｐＨ指示薬がアルカリ性ガスに反応する、請求項１８に記載のセンサー。
【請求項２１】
前記アルカリ性ガスが食品の蛋白質の破壊から生じるアンモニアを含む、請求項２０に記載のセンサー。
【請求項２２】
前記ｐＨ指示薬が酸性ガスに反応する、請求項１８に記載のセンサー。
【請求項２３】
前記酸性ガスが、食品中のバクテリアの成長から生じる二酸化炭素を含む、請求項２２に記載のセンサー。
【請求項２４】
前記ｐＨ指示薬が、吸光度、蛍光性、及びルミネセンスからなる群から選択された放射変化を示す、請求項１８に記載のセンサー。
【請求項２５】
前記ｐＨ指示薬がｐＨ変化に比例した色変化を行う、請求項２４に記載のセンサー。
【請求項２６】
前記色変化を基準色に対して比較するのに使用するため、前記ｐＨ指示薬に近接して支持された基準色をさらに含む、請求項２５に記載のセンサー。
【請求項２７】
前記色変化により警告アイコンが形成される、請求項２６に記載のセンサー。
【請求項２８】
前記ｐＨ指示薬が、前記容器中に入れられた水性ｐＨ指示薬からなり、該水性ｐＨ指示薬は、該水性ｐＨ指示薬を中に固定するためのガス透過性カバーにより包囲される、請求項１８に記載のセンサー。
【請求項２９】
前記カバーが荷電粒子に対して不透過性である、請求項２８に記載のセンサー。
【請求項３０】
前記カバーが、ＴＰＸ、ＰＦＡ、ＴＰＵ及びシリコーン層からなる群から選択されたフィルム物質からなる、請求項２９に記載のセンサー。
【請求項３１】
前記ガス透過性物質が、実質的に透明なシリコーンからなり、前記ｐＨ指示薬が、前記シリコーン内にカプセル収納された水性ｐＨ指示薬からなる、請求項１８に記載のセンサー。
【請求項３２】
前記ガス透過性物質が、実質的に透明な寒天からなり、前記ｐＨ指示薬が、寒天との混合物中に保存された水性ｐＨ指示薬からなる、請求項１８に記載のセンサー。
【請求項３３】
前記ｐＨ指示薬が、ブロモチモールブルー、フェノールレッド及びクレゾールレッドのうちの一つを含み、該ｐＨ指示薬が、アルカリ性の初期ｐＨを示す初期色を有し、ｐＨが減少すると第２色に変わる、請求項１８に記載のセンサー。
【請求項３４】
前記ｐＨ指示薬の少なくとも一部は、前記代謝産物の濃度変化を検出すると、実質的に不可逆の状態変化を受ける、請求項１８に記載のセンサー。
【請求項３５】
食品媒介バクテリアの存在を検出するセンサーであって、
バクテリアの成長を検出するために配置された二酸化炭素指示薬であって、該指示薬は、水酸化カルシウムを含んだ水溶液からなり、中に二酸化炭素が注入されると、検出可能な炭酸カルシウムの沈殿が生じ、該指示薬は、その対向する第１及び第２表面にて環境にさらされる前記指示薬；及び
前記二酸化炭素指示薬を包装内に固定し、少なくとも２つの対向する露出表面を包装の隣接表面に対して間隔をあけて配置するための固定具であって、それにより、その周りでガスが自由に移動でき、ガス透過性物質上に及び該物質を通ってガスが直接拡散できる前記固定具
を含む前記センサー。
【請求項３６】
実質的に透明なシリコーンをさらに備え、前記二酸化炭素指示薬が、前記シリコーン内にカプセル収納された水性ｐＨ指示薬である請求項３５に記載のセンサー。
【請求項３７】
二酸化炭素及び実質的に透明な容器を包囲する実質的に透明なフィルムをさらに備え、前記フィルムはガス透過性でかつ荷電粒子不透過性である、請求項３５に記載のセンサー。
【請求項３８】
前記二酸化炭素指示薬が、実質的に透明な寒天を含み、前記指示薬が寒天との混合物中に保存される、請求項３５に記載の包装。
【請求項３９】
腐りやすい食品中のバクテリアの存在を検出する方法であって、
前記食品を中に受け入れる容器を提供するステップ；
前記食品を前記容器内に配置するステップ；
ｐＨ指示薬を含むｐＨ感知性物質を提供するステップであって、該ｐＨ指示薬は、大気の二酸化炭素ガスレベルより増大した二酸化炭素ガスレベルに反応して可視色変化を行う前記ステップ；及び
前記ｐＨ感知性物質を前記容器内に配置するステップであって、該ｐＨ感知性物質の少なくとも２つの対向表面が、前記食品及び前記容器の壁に対して間隔をあけて配置されることで、その周りで二酸化炭素ガスが自由に移動でき、ｐＨ感知性物質の前記少なくとも２つの対向表面上に及び該表面を通って二酸化炭素ガスが直接拡散できる前記ステップ
を含む方法。
【請求項４０】
ｐＨ感知性物質を配置する前記ステップが、着脱自在にｐＨ感知性物質を固着することからなる、請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
前記ｐＨ感知性物質の可視色変化を監視すること；及び
該可視色変化から生じる色を基準色と比較すること
をさらに含む、請求項３９に記載の方法。
【請求項４２】
緑色から橙色への色変化が、ｐＨ感知性物質を通って拡散する二酸化炭素ガスのレベルが増大し水素イオン濃度が低下することでｐＨが低下することにより生じる、請求項３９に記載の方法。
【請求項４３】
緑色から橙色への色変化が、ｐＨ感知性物質を通って拡散する二酸化炭素ガスのレベルが増大し水素イオン濃度が低下することでｐＨが低下することにより生じる、請求項３９に記載の方法。
【請求項４４】
前記ｐＨ感知性物質を前記容器から除去するステップ；
前記ｐＨ感知性物質を別の容器内に配置するステップ；及び
別の食品を一方の容器内に配置するステップであって、前記ｐＨ感知性物質の少なくとも２つの対向表面が、該食品及び前記一方の容器の壁に対して間隔をあけて配置されることで、その周りで二酸化炭素ガスが自由に移動でき、ｐＨ感知性物質の前記少なくとも２つの対向表面上に及び該表面を通って二酸化炭素ガスが直接拡散できる前記ステップ
をさらに含む、請求項３９に記載の方法。
【請求項４５】
腐りやすい食品中のバクテリアの存在を検出する方法であって、
少なくとも２つの対向表面を有するｐＨ感知性物質を提供するステップであって、該ｐＨ感知性物質はｐＨ指示薬を含み、大気の二酸化炭素ガスのレベルより高く増大した二酸化炭素ガスレベルに反応して可視色変化を行う前記ステップ；
前記ｐＨ感知性物質を前記増大したレベルの二酸化炭素にさらして、前記少なくとも２つの対向表面上に及び該表面を通って前記ガスを拡散させるステップ；及び
ｐＨ感知性物質の前記少なくとも２つの対向表面を前記食品に対して間隔をあけて配置し、その周りで二酸化炭素ガスが自由に移動可能にし、ｐＨ感知性物質の前記少なくとも２つの対向表面上に及び該表面を通って二酸化炭素ガスを直接拡散可能にするステップ
を含む方法。
【請求項４６】
前記食品と前記ｐＨ感知性物質を容器内に配置して該容器中のガスの増加を検出することをさらに含む、請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
前記ｐＨ感知性物質を前記容器の下半分内にのみ入れることをさらに含む、請求項４６に記載の方法。
【請求項４８】
初期色により表される初期ｐＨレベルを示す基準色を有する緩衝化されたｐＨ指示薬を加えることをさらに含み；
前記ｐＨ感知性物質が、初期ｐＨレベルにて基準色を有し、所定のｐＨレベルにて該基準色とは視覚上対照的な警告色に変化する、請求項４５に記載の方法。
【請求項４９】
初期色により表される初期ｐＨレベルを示す基準色を提供することをさらに含み；
前記ｐＨ感知性物質が、第１の所定のｐＨレベルにて基準色を有し、第２の所定のｐＨレベルにて該基準色とは視覚上対照的な警告色に変化する、請求項４５に記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
このようなセンサーについて複数の形状と構成が、限定するものではないが円盤状、球状、又は長方形を含めて当業者には分かるであろう。ここでは、いくつかの例について円盤形状の要素を示す。というのは、センサー中へのガス拡散を高めるために出来るだけ広い表面積を与えること、状態の変化する時間を最小にすること、及びよって感度を最適化することが有利であると考えられるからである。
本質的に円盤形状の構成は、検出すべきガスに対して対向した第１及び第２表面をもち、よってセンサーを通るガスの拡散を最大にできる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
センサー１０は、食品包装要素内、ここでは食品１３を支持しているトレイ１２内にて密封されている。この実施態様では、単一のセンサー１０が、密封フィルム１５の内側１４内に配置される（図１Ａ）。このセンサーは、包装内の固定位置にセンサーを固定するために例えばベルクロ（商標）などの固定具を用いて図１Ｂに示す位置（単数又は複数）に配置し得る。場合によっては複数のセンサー１０を使用できること、及び包装要素は、例えば、消費者型の密封可能な袋又は容器とし得ることは、当業者には分かるであろう。センサー１０の初期状態は、点付きの陰影１６により表され、最初にセンサー１０は、包装１２、１５内に捕捉された空気１７の代謝産物濃度を感知する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
センサー装置２０の一例（図２Ａ）は、シリコーンハウジング２２内にカプセル収納された水性ｐＨ指示薬２１を含み得る。シリコーンは、実質的に透明であり、中性ガスには透過性であるが、Ｈ＋などのイオンには実質的に不透過性である。二酸化炭素などの代謝産物が、ハウジング２２中に拡散して指示薬２１内の溶液中に入ると、結果として得られるｐＨ変化は、指示薬２１において観測可能な変化、例えば色変化などに反映される。形態の一例（図２Ｃ）として、ｐＨ指示薬は、ＴＰＸ、ＴＰＵ又はＰＦＡなどのコーティング又はガス透過性カバーにより囲まれたバルク状の水性形態とし得る。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
センサー装置２０の典型的な形態は、直径が約２．５ｃｍで厚みが２〜３ｍｍの薄い円盤からなる。このような円盤は対向する第１及び第２表面をもち、センサー中へのガスの拡散を最大にする（図２）。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
センサー装置４０の別の例（図２Ｃ）は、プロトン不透過性物質４１、例えば、
シリコーン、又は薄いガス透過性フィルムなどでコート又は被覆された上述の寒天センサーから成り得る。このようなコーティングにより、荷電粒子に対する障壁が与えられるが、中性ガスは入ることができる。このようなコーティングはまた、寒天上に完全に被覆され得るか、又はカバーの形態になるように実施できる。このコーティングが組み合わされると、寒天を密封し、プロトン（Ｈ＋）が入るのを阻止するが、ガスは寒天中に拡散できる（図２Ｃ）。機能するカバーとして用いることもできる他のガス透過性物質として、ＴＰＸ、ＴＰＵ又はＰＦＡなどのフィルムが挙げられる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
センサー装置５０の別の例（図２Ｄ）は、ガス透過性ではあるが荷電粒子不透過性の透明なハウジング５２、例えばフィルム（例えばＴＰＸ、ＴＰＵ又はＰＦＡ）又は容器などの中に収容された溶液５１中の指示薬から成り得る。このようなハウジングはまた、センサー上に被覆され得るか、又はカバーの形態になるように実現できる。このハウジングが組み合わされると、センサーを密封し、プロトン（Ｈ＋）が入るのを阻止するが、ガスはセンサー中に拡散できる。プラスチック又は厚紙サポートなどのサポート５３が、容器５２の一部を包囲し得る。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
特定の例（図２Ｅ）では、指示薬６３と基準媒質６２との相対的な配置により、腐敗を示すアイコンの形成、例えば、一般的な停止サイン又は他の警告が与えられる。このような相対的な配置を達成するために、指示薬媒質６３と基準媒質６２は、単一の物質からなり、ハウジング６１は、ガス障壁、例えば指示薬領域６３をガスの拡散に利用可能なままにするべく配置された透明なプラスチックなどから成る。最終的な結果の一つは、一連のガス透過性領域及び非ガス透過性領域となり、これは複数の孔を有するガス非透過性物質からなるガス透過性カバーに類似する。よって、指示薬領域６３のみが、バクテリアの代謝産物の生成下において色を変える。基準領域６２はそれから遮蔽されているからである。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
この例では、バクテリアの二酸化炭素センサー成分と、溶液中でｐＨ指示薬と結合した酵素／基質（時間-温度統合剤(integrator)）成分とからなるカクテルが調製される。このカクテル溶液９５は、例えば、ガスに対し透過性のシリコーンを含んだ容器９６に入れられる。この特定例では、二酸化炭素を検出するｐＨ指示薬は、シリコーンから作られ得るガス透過性の透明容器の内部にてバルク状の水溶液である。この容器は、装置２０内に記載されているように、対向した第１及び第２表面を有する薄い円盤の形態をなしてガスの拡散を最大化する。この容器はまた、シリコーンの代わりとしてＴＰＸ、ＴＰＵ又はＰＦＡなどの薄いガス透過性フィルムから作ることもできる。次に、容器９６は、食品を覆った透明なフィルムの内壁に固着されるか、又は代わりに、包装の内部空間中に配置され得る。この場合には、図１Ａ−１Ｃに関して上記説明したように、食品を覆う透明フィルムの内面にセンサーを固着する固定具が必要となる。センサー９４は、食品と直接接触する必要はない。バクテリアにより作られた二酸化炭素が、容器頭隙の全体に行き渡るからである。二酸化炭素カクテル成分は、弱い緩衝溶液から成る。時間-温度指示薬カクテルは、例えば、リパーゼ酵素とエステル基質から成る酵素／基質の組み合わせを含む。相対的に小さなｐＨ変化に対して大きなスペクトル変化を示す一般的な指示薬、例えば、ブロモチモールブルーが、カクテルに添加される。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2005538740.tif 000010
【国際調査報告】
2005538740.tif 000011
2005538740.tif 000012
2005538740.tif 000013