(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノズル孔を有するノズル板と、該ノズル板を保持するノズル保持部材と、前記ノズル板の下流に位置し培地を収納するシャーレを支持するシャーレ支持部と、空気流を生成するファンとを有するポータブル型空中浮遊菌サンプラにおいて、前記ノズル孔同士を等間隔に配列すると共に、前記ノズル孔の径をＤとしたときにそのピッチ間隔を約４Ｄとしたことを特徴とするポータブル型空中浮遊菌サンプラ。
【請求項２】
前記ノズル孔は格子状に配列した請求項１に記載のポータブル型空中浮遊菌サンプラ。
【請求項３】
前記空気流が前記ノズルを通過するときの風速を２０ｍ／秒以上とした請求項１に記載のポータブル型空中浮遊菌サンプラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微生物や細菌などによる汚染状態を調べて管理するために、室内の空中浮遊菌を効率的かつ計数し易い状態で捕集するポータブル型空中浮遊菌サンプラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、製薬・食品工業などや病院を始めとした公共施設などにおいて、空気中に浮遊する細菌・真菌などを捕集して無菌状態を調べる空中浮遊菌サンプラとして、定置型とポータブル型のものが知られている。特に、ポータブル型空中浮遊菌サンプラは、バイオクリーンルーム、食品工業の生産ラインなどのクリーン度が要求される場所や病院などの微生物汚染状態の注意管理を要求される場所で、汚染状態の管理や調査のためにそれらの空間内部において使用されている。
【０００３】
小型軽量のポータブル型サンプラは、図１１に示すように捕集部１と操作部２とから成り、操作部２には持運びに用いる取手３が取り付けられている。捕集部１の先端部には、空中浮遊菌を捕捉するために空気が流入するノズル板４が嵌合され、ノズル板４には複数のノズル孔５が放射状に形成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の従来例のポータブル型サンプラにおいては、ノズル孔５が放射状に配置されているために、ノズル板４の表面における単位面積当たりのノズル孔５の数にばらつきが存在する。この結果、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菌の捕集率が低下すると共に、菌を捕集しても培養後のコロニができなくなる。従って、ノズル孔５の間の間隔が必要以上に狭い場所では、捕集菌が近接するために培養したときにコロニが重なってしまい、実際のコロニ数が分からなくなると共に、放射状に不整然と培養されたコロニが並ぶために、特別な方法や別途コロニ計数器などがないと、容易にコロニの数え落としが発生するという問題点がある。
【０００５】
また、実際には空中浮遊菌を培地上で高効率に捕集するだけでなく、それ以外の部分で捕集されないことが重要である。培地以外の部分に付着した菌は培養されることなく、多くの場合に死滅してゆくので、データとして省みられずに破棄されることになる。しかし、実験によって培地以外の部分、例えばノズル板４上に付着する菌の状態を可視化すると、これらの菌が多量に存在することが確かめられている。
【０００６】
このために、特に或る程度クリーン度が管理されている室内においては、このようにノズル孔５を通過せずにノズル板４の上流面に付着する菌が多くなると、元々ノズル孔５を通過して培地Ｋに捕集される菌が少ない良好に管理された環境で測定する場合には、培地Ｋに到達して捕集される菌数が非常に少なくなり、クリーンルームなどの環境が本当にクリーン度が高いのか、測定できなかったのかを判断することが難しいという問題点が生ずる。
【０００７】
本発明の目的は、上述の問題点を解消し、菌数の少ない環境においても空中浮遊菌を有効に捕集し、淀み点をなるべく少なくして、培養して生成したコロニの数及び位置を高精度に確認可能なポータブル型空中浮遊菌サンプラを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係るポータブル型空中浮遊菌サンプラは、複数のノズル孔を有するノズル板と、該ノズル板を保持するノズル保持部材と、前記ノズル板の下流に位置し培地を収納するシャーレを支持するシャーレ支持部と、空気流を生成するファンとを有するポータブル型空中浮遊菌サンプラにおいて、前記ノズル孔同士を等間隔に配列すると共に、前記ノズル孔の径をＤとしたときにそのピッチ間隔を約４Ｄとしたことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明を図１〜図１０に図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
図１はポータブル型空中浮遊菌サンプラの斜視図、図２は平面図、図３は断面図を示している。ポータブル型サンプラは空中浮遊菌の捕集部１１と操作部１２とから構成され、操作部１２には持ち運び用に取手１３が取り付けられている。捕集部１１を形成する円筒状の筐体１４の上部には、微細な多数のノズル孔１５ａを格子状に備えたノズル板１５が、図４に示すようにノズル保持部１６によって保持されている。
【００１０】
また、空気の漏洩がないように、ノズル保持部１６は例えば螺子構造などにより筐体１４に嵌合されている。ノズル板１５の直下に寒天などの培地Ｋを収納したシャーレＳを支持するシャーレ支持部１７が設けられており、ノズル板１５とシャーレＳの培地Ｋとの間隔ｄは０．５〜１．５ｍｍとされている。シャーレ支持部１７の下側には所定の空間が形成され、その下方にターボファンやボルテックスブロア等の高静圧ファン１８、この高静圧ファン１８を駆動するモータ１９及び制御回路が配設されており、ノズル板１５における風速が２０ｍ／秒以上となるように設定されている。また、最下部には排気用のフィルタ２０が設けられている。
【００１１】
使用に際しては、培地Ｋを所定の厚さに充填したシャーレＳを、筐体１４のシャーレ支持部１７に支持した後に、ノズル保持部１６を筐体１４の上部に嵌合する。モータ１９を駆動して高静圧ファン１８を回転すると、図５に示すように空気Ａはノズル孔１５ａから流入して、ノズル板１５と培地Ｋの間隙を通過して流れる。このとき、ノズル板１５を通過する風速を２０ｍ／秒以上とすることにより培地Ｋは捕集板となり、空中を浮遊する例えば細菌・真菌などは培地Ｋの表面に慣性衝突することによって培地Ｋに付着して捕集される。その後に、空気Ａは図３の矢印に示すように周辺部の隙間を通って高静圧ファン１８によって吸引され、排気用のフィルタ２０を通って排気される。
【００１２】
空気Ａがノズル孔１５ａを通過する際に、図６の断面図に示すように、ノズル孔１５ａ間のノズル板１５の表面の平坦部Ｆにも空気Ａが衝突するために、被検粒子Ｐの一部の粒子Ｐ’はこの平坦部Ｆの表面に付着するという現象が発生する。
【００１３】
特に、菌数が少ない良好に管理されたクリーンルームなどの環境において、空中浮遊菌を培地Ｋ上で高効率に捕集するだけでなく、それ以外の部分で捕集される菌数をできるだけ減少させる必要がある。
【００１４】
実験によると、図７に示すように所定の間隔をおいて格子状に配列したノズル板１５の表面に、上方から被検粒子Ｐを含む空気Ａを吹き付けると、空気Ａは各ノズル孔１５ａを通って流れてゆくが、このときノズル孔１５ａの周囲に粒子Ｐが付着しないノズル孔径Ｄと略同等の幅を有し、被検粒子Ｐが付着しない円形領域Ｓが発生する。被検粒子Ｐはこの領域Ｓを除くノズル孔１５ａの表面の平坦部Ｆに付着し易い。
【００１５】
従って、付着粒子Ｐ’の数を減少させるためには、単位面積当たりのノズル孔１５ａの数を増加する必要がある。例えば図８に示すように、粒子Ｐが付着しない領域Ｓ同士が隣接するようにノズル孔１５ａを配置すれば、平坦部Ｆは最小となる。しかし、この状態では、領域Ｓ同士が接する位置において空気Ａは何れの方向にも直ちには流れず、この部分で一端流れが滞留して淀み点Ｙができてしまう。この結果、この淀み点Ｙの位置に被検粒子Ｐが集中して付着してしまうという現象が実験によって観察されている。
【００１６】
このように、ノズル孔１５ａを通過せずに、ノズル板１５の上流面に付着する粒子Ｐ’が多いことは、捕集効率の低下に繋がる。従って、ノズル板１５の上流面での菌の付着を少なくするためには、ノズル板１５の上流面の粒子付着面積を減らし、かつ気流の淀み点Ｙを作らないようにノズル孔１５ａを配置する必要がある。
【００１７】
そこで、図９に示すようにノズル孔１５ａの数を変えて、ノズル孔１５ａ間の距離Ｘを変数として実験を行ったところ、ノズル径Ｄに対してＸ＝３．６Ｄにおいて最も顕著に淀み点Ｙが発生し、Ｘ＝４Ｄ以上においては淀み点Ｙが発生しないことが確かめられた。従って、淀み点Ｙに関して云えば、孔ピッチは４Ｄ以上に設定することが必要であると結論付けることができる。また、ノズル板１５の平坦部Ｆの面積を小さくするためには、淀み点Ｙが発生し難い最も小さなピッチ間隔とすればよいことから、孔ピッチは約４Ｄとすることが好適となる。特に直管のノズル孔を持つサンプラには適している。
【００１８】
また、ノズル板１５は内径８５ｍｍφのシャーレＳとの関係から直径７３ｍｍの寸法とされ、そのときの表面積は４１８５ｍｍ2である。そして、ノズル孔１５ａは下流の培地Ｋで捕集した浮遊菌の培養後のコロニ数を目測で直感的に計測し易いように、格子状つまり複数の直交する縦横２方向の等間隔の平行線の交点位置に配列されている。このように、表面積４１８５ｍｍ2のノズル板１５に縦横２方向に等間隔に例えばピッチＰ＝２．４ｍｍの平行線の交点にノズル孔１５ａを配置してゆくと、全部で７１０個程度例えば７１３個のノズル孔１５ａを配置することができる。
【００１９】
これにより、培養後に生成されたコロニもノズル孔１５ａの配列に倣って整然と現れるので、特別な方法や別途にコロニ計数器などを入手して用いなくても、容易にコロニの数え落しをすることなく計数することができる。また、コロニ計数に不慣れな検者でも、熟練者と同等のレベルで数え落しがなく容易に計数することができるようになる。更に、従来のような放射状のノズル孔の配置では、捕集菌がどのノズル孔を通ったかの位置の確定は不可能であり、捕集後の培養でコロニができなかったのか、又はノズル孔がない部分なのかの確定が不可能であるが、本実施例のノズル孔１５ａの配置は四角形状であるために、位置を容易に判別し計算を円滑に行うことが可能となる。
【００２０】
図１０に示す限界粒子径と捕集効率の理想グラフ図（エアロゾルテクノロジ、１１４頁  図５．８、インパクタの限界粒子径の理想と実際:１９８５年４月１０日株式会社井上書院発行）によれば、捕集効率を５０％以上に設定する場合は、ストークス数Stk の値を０．２２以上（√Stk ＝０．４７以上）、９５％以上の捕集効率とする場合は０．３以上（√Stk ＝０．５５以上）とすることが好適である。なお、ストークス数Stk は、粒子密度ρ、粒径ｄ、風速Ｕ、カニンガム係数Ｃ、空気の粘性η、ノズル内径Ｄとすると次式で表される。
Stk ＝ρｄ2 ＵＣ／９ηＤ        …（１）
【００２１】
本実施例のように、直径７３ｍｍのノズル板１５に形成するノズル孔１５ａの個数を７１３個とした場合には、式（１）による計算式に、本実施例の粒子密度ρ＝１×１０-3ｋｇ／ｃｍ3、粒子径ｄ＝０．７μｍ、カニンガム計数Ｃ＝１．２３７、空気の粘性η＝１．８４７×１０-6（ｋｇｆ・ｓ／ｍ2）×９．８（ｍ／ｓ2）、加工誤差を考慮してノズル内径Ｄ＝０．３６＋０．０１＝０．３７ｍｍ、風速Ｕ＝２１．７８ｍ／ｓを代入して算出すると、Stk数＝０．２２を下回ることになる。
【００２２】
従って、Stk数＝０．２２を越えるように、ノズル孔１５ａの個数を縦横直交する中心線により区切られる各象限から各８個のノズル孔１５ａを、各象限で対称となるように合計３２個減じて６８１個とすると、ノズル孔１５ａを通過する風速は２０ｍ／Ｓを越える２４．０４ｍ／Ｓとすることが可能となる。従って、ピッチを２．４ｍｍより大きくすると、ノズル孔１５ａの個数は６８１個より少なくなり、十分な風速が得られなくなる。この上限値はノズル孔径Ｄ＝０．３７ｍｍとすると６．５Ｄとなる。この結果から孔ピッチは６．５Ｄ以下の範囲とすればよいので、先に規定した孔ピッチは約４Ｄはこの範囲に入ることになる。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係るポータブル型空中浮遊菌サンプラは、ノズル孔を等間隔なピッチに配列し、ノズルのノズル孔の径をＤとしたときにそのピッチ間隔を約４Ｄとしたことにより、ノズルとノズルの間の平坦部に空気流の淀み点を生ずることがなく、かつノズル板上の平坦部を少なくすることができ、ノズル板に菌が付着することが回避される。この結果、菌数の少ない環境においても空中浮遊菌を有効に捕集することができるので、高精度に環境のクリーン度を測定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例のサンプラの斜視図である。
【図２】平面図である。
【図３】捕集部の断面図である。
【図４】ノズルの断面図である。
【図５】ノズルの孔部の断面図である。
【図６】ノズル表面の粒子の付着の説明図である。
【図７】ノズル配置の平面図である。
【図８】ノズル孔を近接配置したノズルの平面図である。
【図９】ノズル孔の配置実験時の平面図である。
【図１０】限界粒子径と捕集効率のグラフ図である。
【図１１】従来例のサンプラの平面図である。
【符号の説明】
１１  捕集部
１２  操作部
１３  取手
１４  筐体
１５  ノズル
１５ａ  ノズル孔
１６  ノズル保持部材
１７  シャーレ支持部材
１８  高静圧ファン
１９  ファンモータ
２０  フィルタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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