(57)【要約】      （修正有）【課題】空気中又は水中の微生物量をリアルタイムで測定する微生物量測定装置の提供。【解決手段】アノード２と、カソード３と、アノード２とカソード３との間の電流を測定する電流計とを備え、アノード２はイオン化して微生物に作用する金属製であり、カソード３は炭素を主材とするものであり、電流計は無抵抗電流計６であることを特徴とする、微生物量測定装置１を提供する。アノード２と微生物との反応による電流を測定して、微生物量の測定が可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノードと、カソードと、前記アノードと前記カソードとの間の電流を測定する電流計とを備え、
前記アノードはイオン化して微生物に作用する金属製であり、
前記カソードは炭素を主材とするものであり、
前記電流計は無抵抗電流計であることを特徴とする、微生物量測定装置。
【請求項２】
前記イオン化して微生物に作用する金属は、銅、銀又は亜鉛であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の微生物量測定装置。
【請求項３】
絶縁層を備え、
前記絶縁層の一面に前記アノードが、他面に前記カソードが、それぞれ接合していることを特徴とする、請求項１又は２に記載の微生物量測定装置。
【請求項４】
前記無抵抗電流計は、測定された電流値を、受信した電流値を記録するデータロガーに送信することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の微生物量測定装置。
【請求項５】
請求項４に記載の微生物量測定装置を用いて微生物量を継続的に測定し、
前記データロガーにおいて環境モニタリングを行うことを特徴とする、微生物量測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気中又は水中の微生物量を測定する微生物量測定装置、及び該微生物量測定装置を使用する微生物量測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気中又は水中の微生物（細菌、カビ、その他）の量を測定することは、医療機関等における感染防止、食品衛生の保持、微生物腐食の防止、その他の点で有効である。しかし、従来の微生物センサは、測定のためにサンプルを採取して分析するものであり、即応性に乏しく実業務への適用が困難であった。
【０００３】
この点、特許文献１には、センサチップを活用した測定方法が開示されている。短時間での測定を可能とするものである。しかし、センサの電極のサイズを被測定微生物と同程度にすることが必要であり、広範な微生物の測定を行うことが困難であった。
【０００４】
一方、特許文献２によれば、銅化合物が微生物と反応すること及び微生物を不活性化することが示されている。また、非特許文献１によれば、銅イオンから発生する活性酸素によって微生物が不活性化されることが示されている。また、銀イオン等も微生物と反応する。
【０００５】
してみれば、イオン化して空気中又は水中の微生物に作用する金属、その他微生物と反応して自由電子を発生又は吸収する金属、すなわち、銅、銀、亜鉛等を空気中又は水中に載置すると微生物量に依存して金属上に自由電子が発生する。金属を他の電極と結線すれば、電流が発生する。
【０００６】
しかし、かかる電流を測定することで、広範な微生物の量を測定する方法は開示されていなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１３−２２００６６号広報
【特許文献２】特開２０１１−１９０１９２号広報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】日本公衛誌  第６０巻  第９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、空気中又は水中の微生物量をリアルタイムで測定する微生物量測定装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の微生物量測定装置は、
アノードと、カソードと、前記アノードと前記カソードとの間の電流を測定する電流計とを備え、
前記アノードはイオン化して微生物に作用する金属製であり、
前記カソードは炭素を主材とするものであり、
前記電流計は無抵抗電流計であることを特徴とする。
【００１１】
この特徴によれば、アノードにおける電位の変動を、アノードとカソードとの間の電流として測定し、微生物量を測定することができる。詳細は実施例に示す。なお「炭素を主材とする」とは、重量比５０％以上の炭素を含むことを言う。いわゆる「カーボン電極」は、炭素を主材とするカソードとなり得る。
【００１２】
前記イオン化して微生物に作用する金属は、銅、銀又は亜鉛であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の微生物量測定装置。
【００１３】
この特徴によれば、抗菌作用を有する金属を用いることができ、微生物量の測定と合わせて微生物量の減少も行うことができる。
ここで、「銅、銀又は亜鉛」は、アノード表面に銅、銀又は亜鉛を含むものであることを言う。本発明はアノード表面における微生物との反応に基づくものであり、微生物の接触しないアノード内部の材質は任意である。また、純度１００％の銅、銀又は亜鉛である必要はなく、銅、銀又は亜鉛を含有すればよい。例えば、銅、銀又は亜鉛をメッキした金属板（例えば鉄板）、及び銅、銀又は亜鉛を含有する合金を含む。
【００１４】
本発明の微生物量測定装置は、
絶縁層を備え、
前記絶縁層の一面に前記アノードが、他面に前記カソードが、それぞれ接合していることを特徴とする。
【００１５】
リード線を用いて電流を測定するため、リード線以外で電流が発生しないよう、アノードとカソードを絶縁することが好ましい。
【００１６】
本発明の微生物量測定装置は、
前記無抵抗電流計は、測定された電流値を、受信した電流値を記録するデータロガーに送信することを特徴とする。
【００１７】
この特徴によれば、データロガーに微生物量の時系列的な変化を記録することができる。
【００１８】
本発明の微生物量測定方法は、
上述の微生物量測定装置を用いて微生物量を継続的に測定し、
前記データロガーにおいて環境モニタリングを行うことを特徴とする。
【００１９】
この特徴によれば、微生物量の時系列的な変化に基づいて環境モニタリングを行うことができる。ここで「環境モニタリング」とは、微生物量に基づいて情報を発信することを言い、微生物量を表示すること、異常値（好ましくない大きな微生物量）が検出された場合に警告を行うことを含む。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、空気中又は水中の微生物量をリアルタイムで測定する微生物量測定装置、及び該微生物量測定装置を使用する微生物量測定方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、微生物量測定装置を示す図である。
【図２】図２は、データロガーの処理を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１は、微生物量測定装置を示す図である。微生物量測定装置１は、アノード２、カソード３、絶縁層４、リード線５及び無抵抗電流計６から構成される。無抵抗電流計６は、測定した電流値をデータロガー７に送信する。また、アノード２には、微生物８が付着する。
【００２３】
アノード２は、銅板であり、銅イオンＣｕ２＋を発生する。銅イオンは、微生物８と反応する。
【００２４】
カソード３は、シート状のカーボン電極である。炭素を樹脂によって成形したものである。ここで、微生物量測定装置のカソードは、（１）導電性を有する、（２）微生物と反応しない（アノード２における銅イオンの反応量によって微生物量が測定できる）、ことが必要とされる。カーボン電極はかかる要件を充足する。要件を満たすものであればカーボン電極でなくともよいが、重量比５０％以上の炭素を含むことが好ましい。イオンを発生し得る金属製の電極や抗菌作用を有する電極は、上記（２）の点で問題となり得る。
【００２５】
絶縁層４は、アノード２とカソード３とを絶縁する。後述のとおり、リード線５に無抵抗電流計６が設けられるので、リード線５以外の箇所においてアノード２とカソード３とが通電してはならない。
【００２６】
リード線５は、アノード２とカソード３とを通電させる。
【００２７】
無抵抗電流計６は、リード線５上に設けられる。ガルバニック対を形成させた時に生ずる、すなわちアノード２に発生した自由電子に起因する電流（短絡電流）を測定するものである。ここで、電流計は、一般的に電流測定のために電圧を印加する。しかし、電圧の印加は、銅イオンＣｕ２＋に影響し、銅イオンＣｕ２＋と微生物８との反応に影響（反応を促進または抑制）してしまう可能性がある。無抵抗電流計を用いることが好ましい。
【００２８】
以上、アノードが銅板の場合について説明したが、アノード表面の金属イオンが微生物と反応するものであれば、同様である。銅に限らず、少なくとも銀、亜鉛では問題なく動作する。また、表面において金属イオンが微生物と反応すればよく、メッキ、合金であってもよい。
【００２９】
以下、微生物量測定装置１の動作について説明する。
【００３０】
微生物量測定装置１は、病院内の空気中、あるいはプール等の水中に設けられている。図１には、１のみの微生物量測定装置１を示しているが、２以上の微生物量測定装置１を設けてもよい。その場合には、２以上の微生物量測定装置１のリード線５を結線し、１の無抵抗電流計６によって２以上のアノード２からの電流の総和を測定することもできる。以下、１のみの微生物量測定装置１として説明するが、２以上の微生物量測定装置１の場合も同様である。
【００３１】
アノード２に微生物８が接触することにより、アノード２に自由電子が発生し、アノード２とカソード３との間に電流を生じる。その仕組みは、非特許文献１によれば、以下のものである。
【００３２】
まず、微生物のチオール（スルフヒドリル：「ＲＳＨ」で表す）と反応するため、銅イオンＣｕ２＋が発生する。同時に自由電子も発生する。
Ｃｕ→Ｃｕ２＋＋２ｅ−    （１）
【００３３】
銅イオンＣｕ２＋は、微生物のチオールと反応する。
２Ｃｕ２＋＋２ＲＳＨ→２Ｃｕ＋＋ＲＳＳＲ＋２Ｈ＋    （２）
ここで、ＲＳＳＲはジスルフィドを表す。
上記反応で生成された１価の銅イオンは、空気中又は水中の酸素と反応して過酸化水素発生する。発生した過酸化水素と１価の銅イオンが反応して、水酸基を発生する。これにより、抗菌作用を持つ。
２Ｃｕ＋＋２Ｈ＋＋Ｏ２→２Ｃｕ２＋＋Ｈ２Ｏ２  （３）
Ｃｕ＋＋２Ｈ２Ｏ２→Ｃｕ２＋＋ＯＨ−＋・ＯＨ    （４）
ここで「・ＯＨ」はヒドロオキシルラジカルを表す。
【００３４】
以上の反応において、（１）に示すとおり、アノード２に自由電子が発生する。
【００３５】
自由電子が、リード線５の中をカソード３に向けて移動し、電流が発生する。この電流を、無抵抗電流計６によって測定する。
【００３６】
発生する電流の値は、微生物８の濃度（単位面積のアノード２に接触する数）及びアノード２の表面積に比例する。ここで、アノード２の表面積は固定値であるので、発生する電流の値によって微生物８の濃度を測定することができる。
【００３７】
また、電流値と微生物濃度との関係は、アノード２の表面積によって定まるものであり、電流値に定数を乗算することで微生物濃度を求めることができる。データロガー７としてコンピュータ又はマイクロチップを用いることで、かかる乗算を行うことができる。
【００３８】
以下、データロガー７の動作について説明する。データロガー７は、無抵抗電流計６から、測定された電流値を受信する。電流値受信の時間間隔は、適宜に設計してよい。電圧電流計６は電流値を常時測定しているので、送信間隔を任意に設定可能である。例えば、１秒につき１回とすることができる。
【００３９】
図２は、データロガーの処理を示す図である。データロガー７は、無抵抗電流計６から測定された電流値を受信すると処理を開始する。又は、微生物量測定装置１又はデータロガー７に設けられたスイッチの操作によって処理を開始することとしてもよい。
【００４０】
無抵抗電流計６によって、微生物量（電流値）が測定され、データロガー７に送信される。データロガー７は測定値を受信する（ステップ７１）。
【００４１】
データロガー７は、上述の乗算により、測定値を微生物量に変換する。
【００４２】
データロガー７は、微生物量に異常値があるか否かを判定する（ステップ７２）。ここで、異常値であるか否かの判定は、絶対値が閾値よりも大きいか否かによることができる。この他、単位時間当たりの変化量の大小、所定の時間後の予測値の大小、その他の基準を用いてもよい。
【００４３】
異常値が検出された場合、データロガー７は、警告を行う（ステップ７３）。警告は、ディスプレイへの表示、音声の出力、その他適宜な手段で行うことができる。
【００４４】
異常値検出の有無にかかわらず、データロガー７は、微生物量を記録する（ステップ７４）。この記録は、各種分析に役立てることができる。なお、記録と合わせてディスプレイへの表示を行ってもよい。
【００４５】
データロガー７は、何らかの終了条件が満たされた場合には、処理を終了する（ステップ７５）。例えば、微生物量測定装置１又はデータロガー７に設けられたスイッチの操作による場合である。ただし、継続的にモニタリングをするため、Ｎｏに分岐して継続的な処理を行うことが一般的である。
【００４６】
以上詳細に説明したように、本発明の微生物量測定装置は、アノード２と微生物８との反応によって発生する電流を、無抵抗電流計６によって測定して微生物量をリアルタイムで測定する。
【００４７】
なお、アノード及びカソードの形状は任意である。「平板状」「シート状」に限らず、「柱状」「曲面状」等であってもよい。
【００４８】
本発明の微生物量測定装置１を活用して、データロガー７による環境モニタリングが可能である。
【００４９】
本発明の微生物量測定装置１を医療施設に設置し、微生物を検出すると警告を出して対処を促すことができる。また、複数の微生物量測定装置１をネットワークで接続して感染経路を特定して、治療・予防に活用することもできる。
【００５０】
学校、鉄道駅、高齢者介護施設等の公共施設において感染症予防に活用することもできる。
【００５１】
プール等における水中の微生物量を測定して感染症予防に活用することもできる。
【００５２】
食品工場における細菌検査に活用することもできる。
【００５３】
また、病原菌等の貯蔵施設における病原菌流出防止にも活用できる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
空気中又は水中の微生物量をリアルタイムで測定する微生物量測定装置及び測定方法であり、多くの病院、健康関連施設、並びに、船舶運営業者、食品提供業者、及びその他の微生物腐食を防止したい業者、等による利用が期待される。
【符号の説明】
【００５５】
１    微生物量測定装置
２    アノード
３    カソード
４    絶縁層
５    リード線
６    無抵抗電流計
７    データロガー
８    微生物
【図１】
2016010403.tif 000003
【図２】
2016010403.tif 000004