(57)【要約】【課題】熱電素子を用いて微生物の活性状態を高精度に測定することができる測定装置を提供する。【解決手段】本発明に係る測定装置１は、試料に含まれる微生物の活性状態を測定する測定装置であって、恒温槽２と、恒温槽２の中に配置され、一定の温度に保持された恒温部材２３と、恒温部材２３に設置された第１〜第３の熱電素子Ｓ１〜Ｓ３と、演算装置４と、備え、熱電素子Ｓ１上に試料が入れられた容器Ｃ１が載置され、熱電素子Ｓ２，Ｓ３上に第１および第２の参照用試料がそれぞれ入れられた容器Ｃ２，Ｃ３が載置され、演算装置では、第１の起電力と第２の起電力との第１の一次差分と、第３の起電力と第２の起電力との第２の一次差分との差分である二次差分に基づいて、微生物の活性状態を測定する。【選択図】図１
2017205066.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料に含まれる微生物の活性状態を測定する測定装置であって、
恒温槽と、
前記恒温槽の中に配置され、一定の温度に保持された恒温部材と、
前記恒温部材に設置され、第１の面および該第１の面の反対側の第２の面の温度差に応じた起電力を発生する第１の熱電素子、第２の熱電素子および第３の熱電素子と、
第１の熱電素子が発生した第１の起電力と第２の熱電素子が発生した第２の起電力との差分である第１の一次差分、および、第３の熱電素子が発生した第３の起電力と前記第２の起電力との差分である第２の一次差分を出力する一次差分出力部と、
前記一次差分出力部の出力を解析する解析部と、
を備え、
前記第１の熱電素子の前記第１の面には前記試料の温度が伝導しており、
前記第２の熱電素子の前記第１の面には微生物が含まれていない第１の参照用試料の温度が伝導しており、
前記第３の熱電素子の前記第１の面には微生物が含まれていない第２の参照用試料の温度が伝導しており、
前記第１の熱電素子、第２の熱電素子および第３の熱電素子の前記各第２の面には、前記恒温部材の温度が伝導しており、
前記解析部は、
前記第１の一次差分と前記第２の一次差分との差分である二次差分を出力する二次差分出力手段と、
前記二次差分に基づき、前記微生物の活性状態を測定する活性状態測定手段と、
を備えることを特徴とする測定装置。
【請求項２】
前記第２の参照用試料は、前記試料と冷却定数が等しい試料である、請求項１に記載の測定装置。
【請求項３】
前記解析部は、
前記二次差分をゼロ補正するゼロ補正手段をさらに備える、請求項１または２に記載の測定装置。
【請求項４】
前記ゼロ補正手段は、
前記二次差分の０以下の値を０とみなして前記二次差分のゼロ補正値の積算値を演算し、
前記積算値に基づいて前記二次差分をゼロ補正する、請求項３に記載の測定装置。
【請求項５】
前記ゼロ補正手段は、
測定開始から所定の時間範囲の複数の時点を基準点として、各基準点における前記二次差分のゼロ補正値の積算値を演算し、
当該ゼロ補正値の積算値の平均に基づいて、前記二次差分をゼロ補正する、請求項４に記載の測定装置。
【請求項６】
前記解析部は、
前記試料の熱が周囲に移動しない仮想断熱状態であると仮定して前記差分を補正する仮想断熱補正手段をさらに備える、請求項１〜５のいずれかに記載の測定装置。
【請求項７】
前記仮想断熱補正手段は、前記試料の温度変化から前記試料のニュートンの冷却法則における冷却定数を求め、当該ニュートンの冷却法則に基づいて前記二次差分を補正する、請求項６に記載の測定装置。
【請求項８】
前記第１の参照用試料は、前記試料と冷却定数が等しい試料である、請求項１〜７のいずれかに記載の測定装置。
【請求項９】
前記試料は食品である、請求項１〜８のいずれかに記載の測定装置。
【請求項１０】
一定の温度に保持された恒温部材と、
前記恒温部材に設置され、第１の面および該第１の面の反対側の第２の面の温度差に応じた起電力を発生する第１の熱電素子、第２の熱電素子および第３の熱電素子と、
を内部に備えた恒温槽を用いて、試料に含まれる微生物の活性状態を測定する測定方法であって、
前記第１の熱電素子の前記第１の面に、前記試料の温度を伝導させ、前記第２の熱電素子の前記第１の面に微生物が含まれていない第１の参照用試料の温度を伝導させ、前記第３の熱電素子の前記第１の面に、微生物が含まれていない第２の参照用試料の温度を伝導させ、前記第１の熱電素子、第２の熱電素子および第３の熱電素子の前記各第２の面に、前記恒温部材の温度を伝導させる伝導工程と、
第１の熱電素子が発生した第１の起電力と第２の熱電素子が発生した第２の起電力との差分である第１の一次差分、および、第３の熱電素子が発生した第３の起電力と前記第２の起電力との差分である第２の一次差分を出力する一次差分出力工程と、
前記一次差分出力工程における出力を解析する解析工程と、
を備え、
前記解析工程は、
前記第１の一次差分と前記第２の一次差分との差分である二次差分を出力する二次差分出力工程と、
前記二次差分に基づき、前記微生物の活性状態を測定する活性状態測定工程と、
を備えることを特徴とする測定方法。
【請求項１１】
請求項１〜９のいずれかに記載の前記各手段としてコンピュータを機能させる測定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料に含まれる微生物の活性状態を測定する技術に関し、特に、微生物が発生する熱から微生物の数を測定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
食品等の試料に含まれる微生物の有無を検出するために、従来より、微生物の代謝活動に伴って発生する熱を熱電素子によって測定し、測定した熱に基づいて微生物の有無を検出する技術が用いられている（例えば、特許文献１）。特許文献１では、恒温槽内の試料の温度を、滅菌処理されたリファレンスの温度と比較することにより、試料に含まれる微生物が発生する熱を測定している。具体的には、熱電素子が発生する起電力をコンピュータによって解析することにより、試料に含まれる微生物の有無を検出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2003-125797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において、恒温槽は断熱性を有するヒートシンク内に設けられているが、微生物が発生する熱は非常に微小であるため、恒温槽の周囲温度の変化が検出結果に大きな影響を与える。そのため、特許文献１の技術では、熱電素子の微小な起電力に基づいて、微生物の活性状態を高精度に検出することは困難である。
【０００５】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであって、熱電素子を用いて微生物の活性状態を高精度に測定することができる測定装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、鋭意研究を重ねた結果、恒温槽の周囲温度の変化によって熱電素子の起電力に生じる揺らぎ成分を除去することにより、微生物の活性状態を高精度に測定することができることを見出した。
【０００７】
本発明はかかる知見に基づいて完成したものであり、下記の態様を有する。
項１．
試料に含まれる微生物の活性状態を測定する測定装置であって、
恒温槽と、
前記恒温槽の中に配置され、一定の温度に保持された恒温部材と、
前記恒温部材に設置され、第１の面および該第１の面の反対側の第２の面の温度差に応じた起電力を発生する第１の熱電素子、第２の熱電素子および第３の熱電素子と、
第１の熱電素子が発生した第１の起電力と第２の熱電素子が発生した第２の起電力との差分である第１の一次差分、および、第３の熱電素子が発生した第３の起電力と前記第２の起電力との差分である第２の一次差分を出力する一次差分出力部と、
前記一次差分出力部の出力を解析する解析部と、
を備え、
前記第１の熱電素子の前記第１の面には前記試料の温度が伝導しており、
前記第２の熱電素子の前記第１の面には微生物が含まれていない第１の参照用試料の温度が伝導しており、
前記第３の熱電素子の前記第１の面には微生物が含まれていない第２の参照用試料の温度が伝導しており、
前記第１の熱電素子、第２の熱電素子および第３の熱電素子の前記各第２の面には、前記恒温部材の温度が伝導しており、
前記解析部は、
前記第１の一次差分と前記第２の一次差分との差分である二次差分を出力する二次差分出力手段と、
前記二次差分に基づき、前記微生物の活性状態を測定する活性状態測定手段と、
を備えることを特徴とする測定装置。
項２．
前記第２の参照用試料は、前記試料と冷却定数が等しい試料である、項１に記載の測定装置。
項３．
前記解析部は、
前記二次差分をゼロ補正するゼロ補正手段をさらに備える、項１または２に記載の測定装置。
項４．
前記ゼロ補正手段は、
前記二次差分の０以下の値を０とみなして前記二次差分のゼロ補正値の積算値を演算し、
前記積算値に基づいて前記二次差分をゼロ補正する、項３に記載の測定装置。
項５．
前記ゼロ補正手段は、
測定開始から所定の時間範囲の複数の時点を基準点として、各基準点における前記二次差分のゼロ補正値の積算値を演算し、
当該ゼロ補正値の積算値の平均に基づいて、前記二次差分をゼロ補正する、項４に記載の測定装置。
項６．
前記解析部は、
前記試料の熱が周囲に移動しない仮想断熱状態であると仮定して前記差分を補正する仮想断熱補正手段をさらに備える、項１〜５のいずれかに記載の測定装置。
項７．
前記仮想断熱補正手段は、前記試料の温度変化から前記試料のニュートンの冷却法則における冷却定数を求め、当該ニュートンの冷却法則に基づいて前記二次差分を補正する、項６に記載の測定装置。
項８．
前記第１の参照用試料は、前記試料と冷却定数が等しい試料である、項１〜７のいずれかに記載の測定装置。
項９．
前記試料は食品である、項１〜８のいずれかに記載の測定装置。
項１０．
一定の温度に保持された恒温部材と、
前記恒温部材に設置され、第１の面および該第１の面の反対側の第２の面の温度差に応じた起電力を発生する第１の熱電素子、第２の熱電素子および第３の熱電素子と、
を内部に備えた恒温槽を用いて、試料に含まれる微生物の活性状態を測定する測定方法であって、
前記第１の熱電素子の前記第１の面に、前記試料の温度を伝導させ、前記第２の熱電素子の前記第１の面に微生物が含まれていない第１の参照用試料の温度を伝導させ、前記第３の熱電素子の前記第１の面に、微生物が含まれていない第２の参照用試料の温度を伝導させ、前記第１の熱電素子、第２の熱電素子および第３の熱電素子の前記各第２の面に、前記恒温部材の温度を伝導させる伝導工程と、
第１の熱電素子が発生した第１の起電力と第２の熱電素子が発生した第２の起電力との差分である第１の一次差分、および、第３の熱電素子が発生した第３の起電力と前記第２の起電力との差分である第２の一次差分を出力する一次差分出力工程と、
前記一次差分出力工程における出力を解析する解析工程と、
を備え、
前記解析工程は、
前記第１の一次差分と前記第２の一次差分との差分である二次差分を出力する二次差分出力工程と、
前記二次差分に基づき、前記微生物の活性状態を測定する活性状態測定工程と、
を備えることを特徴とする測定方法。
項１１．
項１〜９のいずれかに記載の前記各手段としてコンピュータを機能させる測定プログラム。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、熱電素子を用いて微生物の活性状態を高精度に測定することができる測定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る測定装置の全体構成を示す概略図であり、（ａ）は、蓋部が開いた状態を示しており、（ｂ）は、蓋部が閉じた状態を示している。
【図２】図１に示す測定装置における恒温槽の平面図である。
【図３】（ａ）は、図１に示す測定装置における演算装置のハードウェア構成を示すブロック図であり、（ｂ）は、当該演算装置の機能ブロック図である。
【図４】（ａ）および（ｂ）は、第１の実施形態における第１の一次差分Ｖｄ１および第２の一次差分Ｖｄ２の各波形の一例をそれぞれ示しており、（ｃ）は、第１の一次差分Ｖｄ１と第２の一次差分Ｖｄ２との二次差分ＶＤの波形を示しており、（ｄ）は、二次差分ＶＤの常用対数値を示している。
【図５】第１の実施形態の改良例に係る測定装置の全体構成を示す概略図である。
【図６】上記改良例における補正前の二次差分ＶＤの波形の一例を示している。
【図７】（ａ）〜（ｄ）は、二次差分ＶＤに対するゼロ補正の各段階における二次差分ＶＤの波形を示すグラフである。
【図８】仮想断熱補正の原理の説明図である。
【図９】仮想断熱補正部によって補正された二次差分ＶＤを示している。
【図１０】第１の実施形態の第１の変形例に係る測定装置の全体構成を示す概略図である。
【図１１】第１の実施形態の第２の変形例に係る測定装置の全体構成を示す概略図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態に係る測定装置の全体構成を示す概略図である。
【図１３】第２の実施形態の変形例に係る測定装置の全体構成を示す概略図である。
【図１４】実施例１において、試料として卵焼きを用いた場合の、測定装置および保存試験による測定結果を示すグラフである。
【図１５】実施例１において、試料として餡子を用いた場合の、測定装置および保存試験による測定結果を示すグラフである。
【図１６】実施例１において、試料としてホワイトソースを用いた場合の、測定装置および保存試験による測定結果を示すグラフである。
【図１７】実施例２において測定された差分Ｖｄの波形を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。なお、本発明は、下記の実施形態に限定されるものではない。
【００１１】
〔第１の実施形態〕
全体構成
図１は、本発明の第１の実施形態に係る測定装置１の全体構成を示す概略図であり、図２は、測定装置１における恒温槽２の平面図である。
【００１２】
測定装置１は、試料に含まれる微生物の活性状態を測定する測定装置であり、本実施形態では、微生物の活性状態として微生物の数（菌数）を測定することができる。図１に示すように、測定装置１は、恒温槽２、出力部３および演算装置４を備えている。
【００１３】
恒温槽の構成
図１および図２に示すように、恒温槽２は、内部の温度を一定に保つ装置であり、本実施形態では、蓋部２１、箱体２２、恒温部材２３および熱電素子Ｓ１〜Ｓ９を備えている。蓋部２１および箱体２２は、断熱材によって形成されている。箱体２２の内部空間には、温度が調節された液体が循環しており、蓋部２１が箱体２２を密閉することにより、恒温槽２の内部を所望の温度に保つことができる。なお、図１（ａ）は、蓋部２１が開いた状態を示しており、図１（ｂ）は、蓋部２１が閉じた状態を示している。
【００１４】
恒温部材２３は、熱伝導性の高い材料によって形成されており、箱体２２の内部空間に設けられている。また、恒温部材２３および蓋部２１の内面には、９つの凹部が形成されている。図１（ｂ）に示すように、蓋部２１が閉じた状態では、恒温部材２３と蓋部２１とが接触している。恒温部材２３および蓋部２１の各凹部が重なり合うことで、９つの区分された空間（セル）が形成される。
【００１５】
なお、恒温槽２の構造は上記に限定されず、恒温部材２３の温度を一定に保持することが可能な構造であれば、特に限定されない。
【００１６】
図２に示すように、恒温部材２３の凹部には、熱電素子Ｓ１〜Ｓ９が設けられている。図１に示す恒温槽２は、図２のＡ−Ａ断面として示されており、図１では、熱電素子Ｓのうち３つの熱電素子Ｓ１〜Ｓ３が示されている。なお、熱電素子Ｓ１〜Ｓ９の構成は同一であるので、本明細書では、これらを熱電素子Ｓと総称する場合がある。
【００１７】
熱電素子Ｓは、ゼーベック効果により、表面（第１の面）および裏面（第２の面）の温度差に応じた起電力を発生する素子である。熱電素子Ｓの形状は特に限定されないが、本実施形態では円板形状である。また、熱電素子Ｓの裏面は恒温部材２３に接触しており、該裏面に恒温部材２３の温度が伝導する。なお、熱電素子Ｓの裏面に恒温部材２３の温度が伝導するのであれば、該裏面は恒温部材２３に必ずしも接触している必要はなく、該裏面と恒温部材２３との間に、熱伝導性の高いシート等を設けてもよい。
【００１８】
熱電素子Ｓの各々には、起電力を取り出すための配線が接続されている。図１では、熱電素子Ｓ１〜Ｓ３に配線Ｌ１〜Ｌ３がそれぞれ接続されており、配線Ｌ１によって、熱電素子Ｓ１の起電力Ｖ１が取り出され、配線Ｌ２によって、熱電素子Ｓ２の起電力Ｖ２が取り出され、配線Ｌ３によって、熱電素子Ｓ３の起電力Ｖ３が取り出される。
【００１９】
出力部３は、各熱電素子Ｓの起電力をデジタル信号に変換して、熱電素子Ｓ２以外の熱電素子Ｓ１、Ｓ３〜Ｓ９の各々の起電力Ｖ１、Ｖ３〜Ｖ９と、熱電素子Ｓ２の起電力Ｖ２との一次差分を恒温槽２の外部に出力する装置であり、例えば、恒温槽２の筐体内に設けられる。出力部３は、各熱電素子Ｓの起電力を増幅する増幅器、および、増幅された起電力をデジタル信号に変換するアナログ−デジタル変換回路（以下、ＡＤＣ）およびデジタル信号の一次差分を出力する一次差分出力部を備えている。便宜上、図１では、起電力Ｖ１を増幅する増幅器３１ａと、起電力Ｖ２を増幅する増幅器３１ｂと、起電力Ｖ３を増幅する増幅器３１ｃと、増幅された起電力Ｖ１をデジタル変換するＡＤＣ３２ａと、増幅された起電力Ｖ２をデジタル変換するＡＤＣ３２ｂと、増幅された起電力Ｖ３をデジタル変換するＡＤＣ３２ｃと、デジタル変換された起電力Ｖ１と起電力Ｖ２との差分である第１の一次差分Ｖｄ１（＝Ｖ１−Ｖ２）を出力する一次差分出力部３３ａと、デジタル変換された起電力Ｖ３と起電力Ｖ２との差分である第２の一次差分Ｖｄ２（＝Ｖ３−Ｖ２）を出力する一次差分出力部３３ｂとが図示されている。第１の一次差分Ｖｄ１および第２の一次差分Ｖｄ２は、演算装置４に入力される。
【００２０】
恒温槽２を使用する際には、熱電素子Ｓの表面上に、試料等を収容可能な容器を載置し、蓋部２１を閉める。本実施形態では、図１（ｂ）に示すように、熱電素子Ｓ１〜Ｓ３の各表面上に容器Ｃ１〜Ｃ３をそれぞれ載置する。容器Ｃ１〜Ｃ３は、シャーレ等の熱伝導性の高いステンレス容器であり、容器Ｃ１には、微生物を含んだ試料が収容されている。また、容器Ｃ２には、微生物が含まれていない第１の参照用試料が収容されており、容器Ｃ３には、微生物が含まれていない第２の参照用試料が収容されている。
【００２１】
本実施形態において、容器Ｃ１に収容される試料は食品である。熱電素子Ｓ１の表面には容器Ｃ１を介して試料の温度が伝導し、熱電素子Ｓ１は、恒温部材２３と試料との温度差に応じた起電力Ｖ１を発生する。
【００２２】
また、容器Ｃ２に収容される第１の参照用試料は、長期間放置しても微生物が繁殖しない処理が施された無菌の試料であれば特に限定されない。また、容器Ｃ３に収容される第２の参照用試料は、好ましくは、容器Ｃ１に収容される試料と冷却定数が等しい試料である。本実施形態では、第２の参照用試料は、前記試料と同一種類の食品、かつ同一の重量であり、微生物が繁殖しない処理が施されている。熱電素子Ｓ２の表面には、容器Ｃ２を介して第１の参照用試料の温度が伝導し、熱電素子Ｓ２は、恒温部材２３と第１の参照用試料との温度差に応じた起電力Ｖ２を発生する。同様に、熱電素子Ｓ３の表面には、容器Ｃ３を介して第２の参照用試料の温度が伝導し、熱電素子Ｓ３は、恒温部材２３と第２の参照用試料との温度差に応じた起電力Ｖ３を発生する。
【００２３】
なお、熱電素子Ｓ１の表面に試料の温度が伝導するのであれば、容器Ｃ１を用いることは必須ではない。例えば、試料をラップ等の包装材で包み、該包装材を熱電素子Ｓ１の表面上に載置してもよいし、試料を熱電素子Ｓ１の表面上に直接載置してもよい。同様に、第１の参照用試料および第２の参照用試料を包装材で包み、該包装材を熱電素子Ｓ２およびＳ３の各表面上に載置してもよいし、第１の参照用試料および第２の参照用試料を熱電素子Ｓ２およびＳ３の各表面上に直接載置してもよい。
【００２４】
容器Ｃ１を熱電素子Ｓ１の表面上に載置すると、数十分後、容器Ｃ１および内部の試料の温度は、恒温部材２３の温度と等しくなる。その後、微生物の増殖に伴って、微生物が放出する代謝熱が増加し、恒温部材２３と試料との温度差が増大する。これにより、熱電素子Ｓ１の起電力Ｖ１は、微生物の増殖数に応じて増大する。
【００２５】
同様に、容器Ｃ２およびＣ３を熱電素子Ｓ２およびＳ３の各表面上に載置すると、数十分後、容器Ｃ２およびＣ３、第１の参照用試料および第２の参照用試料の温度は、恒温部材２３の温度と等しい平衡状態となる。第１の参照用試料および第２の参照用試料には、微生物が含まれていないため、平衡状態となった後も、温度は上昇せず、熱電素子Ｓ２およびＳ３の起電力Ｖ２およびＶ３は、理論上は０となる。
【００２６】
ここで、熱電素子Ｓが発生する起電力はアナログ信号であるため、デジタル信号に変換されるまでの間に、ノイズの影響を受けやすい。そのため、熱電素子Ｓの起電力には、ノイズ成分が混入しやすい。これに対し、測定装置１では、出力部３において、熱電素子Ｓ１、Ｓ３〜Ｓ９の各々の起電力Ｖ１、Ｖ３〜Ｖ９から、熱電素子Ｓ２の起電力Ｖ２を減算している。これにより、起電力Ｖ１、Ｖ３〜Ｖ９からノイズ成分が除去される。
【００２７】
しかし、微生物が発生する熱は非常に微小であるため、恒温槽２の周囲温度の変化が測定結果に大きな影響を与える。恒温槽２の恒温部材２３は、外部と断熱されているが、実際は、微生物が発生する熱による温度変化のレベルで、外部との断熱状態を長時間維持することは困難である。そのため、容器Ｃ１内の試料および容器Ｃ３内の第２の参照用試料は、恒温槽２の周囲温度の影響を受け、出力部３から出力される第１の一次差分Ｖｄ１および第２の一次差分Ｖｄ２には、恒温槽２の周囲温度による誤差成分が含まれる。
【００２８】
そこで、本発明では、出力部３から出力される第１の一次差分Ｖｄ１と第２の一次差分Ｖｄ２との差分である二次差分をとることにより、上記誤差成分を除去している。誤差成分の除去は、演算装置４における処理によって行われる。
【００２９】
演算装置の構成
図３（ａ）は、演算装置４のハードウェア構成を示すブロック図であり、図３（ｂ）は、演算装置４の機能ブロック図である。演算装置４は、例えば汎用のパーソナルコンピュータであり、図３（ａ）に示すように、ＣＰＵ１０１、メモリ１０２およびハードディスク１０３を備えている。ＣＰＵ１０１は、ハードディスク１０３に記憶されているプログラムをメモリ１０２に読み出して実行することにより、各種演算処理を実行する。メモリ１０２は、ＣＰＵ１０１がハードディスク１０３から読み出したプログラムやデータを一時的に記憶する。ハードディスク１０３には、本実施形態に係る測定プログラムを含む各種プログラムや、プログラムを実行することによって生成された各種データが格納されている。
【００３０】
本実施形態に係る測定プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭなどの非一時的なコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよく、当該記録媒体を演算装置４に読み取らせることにより、測定プログラムはハードディスク１０３に格納される。あるいは、演算装置４を通信ネットワークと接続し、当該通信ネットワークを介して測定プログラムのプログラムコードをダウンロードしてもよい。
【００３１】
また、演算装置４には、必要に応じて、入力装置５および表示装置６が接続される。入力装置５は、キーボードやマウスなどで構成され、主にユーザからの入力を受け付ける。表示装置６は、液晶ディスプレイなどで構成され、ＣＰＵ１０１による演算処理結果を表示する。
【００３２】
ＣＰＵ１０１がハードディスク１０３に格納されている測定プログラムを実行することにより、図３（ｂ）に示すような機能を有する演算装置４が実現される。演算装置４は、機能ブロックとして二次差分出力部４１および菌数測定部４２を備えている。なお、二次差分出力部４１および菌数測定部４２の少なくとも一方を、論理回路等によってハードウェア的に実現してもよい。
【００３３】
二次差分出力部４１には、図１（ｂ）に示す出力部３から第１の一次差分Ｖｄ１および第２の一次差分Ｖｄ２が入力される。二次差分出力部４１は、第１の一次差分Ｖｄ１と第２の一次差分Ｖｄ２との差分である二次差分ＶＤ＝Ｖｄ１−Ｖｄ２を菌数測定部４２に出力する。
【００３４】
菌数測定部４２は、前記二次差分ＶＤに基づき、試料に含まれる菌数を測定する。具体的には、演算装置４のハードディスク１０３に、熱電素子の起電力と菌数との関係を示すテーブルデータを微生物の種類ごとに記憶しておき、菌数測定部４２は、このテーブルデータを参照して菌数を演算する。
【００３５】
菌数の演算
二次差分出力部４１が出力する二次差分ＶＤは、数式で表わすと、
ＶＤ＝Ｖｄ１−Ｖｄ２＝（Ｖ１−Ｖ２）−（Ｖ３−Ｖ２）＝Ｖ１−Ｖ３
となり、理論上、Ｖ３＝０であるため、ＶＤ＝Ｖ１となる。
【００３６】
図４（ａ）および（ｂ）は、本実施形態における第１の一次差分Ｖｄ１および第２の一次差分Ｖｄ２の各波形の一例をそれぞれ示している。第１の一次差分Ｖｄ１は、試料を収容した容器Ｃ１が載置された熱電素子Ｓ１の起電力Ｖ１からノイズ成分を除去したものに相当するが（Ｖｄ１＝Ｖ１−Ｖ２）、図４（ａ）に示すように、恒温槽２の周囲温度の変化に応じて揺らぎが生じている。一方、第２の一次差分Ｖｄ２は理論的には０であるが（Ｖｄ２＝Ｖ３−Ｖ２）、図４（ｂ）に示すように、恒温槽２の周囲温度の変化に応じて、第１の一次差分Ｖｄ１におけるものと同様の揺らぎが生じている。
【００３７】
図４（ｃ）は、第１の一次差分Ｖｄ１と第２の一次差分Ｖｄ２との二次差分ＶＤの波形を示している。本実施形態では、容器Ｃ３に収容される第２の参照用試料は、容器Ｃ１に収容される試料と冷却定数が等しい試料である。そのため、恒温槽２の周囲温度による温度変化は、試料と第２の参照用試料とで等しくなり、第１の一次差分Ｖｄ１に含まれる揺らぎ成分（誤差成分）と第２の一次差分Ｖｄ２に含まれる揺らぎ成分（誤差成分）はほぼ同一となる。よって、第１の一次差分Ｖｄ１と第２の一次差分Ｖｄ２との二次差分ＶＤをとることにより、第１の一次差分Ｖｄ１から揺らぎ成分を除去することができる。よって、二次差分ＶＤには揺らぎ成分が殆ど含まれず、菌数測定部４２は、二次差分ＶＤに基づいて、正確に菌数を演算することができる。
【００３８】
図４（ｄ）は、二次差分ＶＤの常用対数値を示すグラフであり、右側の縦軸は二次差分ＶＤに対応する菌数を示している。試料を食品として安全に摂取可能な数（約５log cfu/g、以下、安全菌数とする）の微生物が発生する熱に相当する起電力は、微生物の種類、および保存条件にも依存するが、一般的には、消費期限が１〜２日の食品であれば、図４（ａ）、（ｂ）および（ｄ）の破線に示すように１００μＶ程度である。
【００３９】
図４（ａ）に示すように、第１の一次差分Ｖｄ１には揺らぎ成分が含まれているため、どの時点で菌数が安全菌数を超えたかを正確に判断することはできない。一方、二次差分ＶＤには揺らぎ成分が殆ど含まれていないため、図４（ｃ）および（ｄ）に示すように、およそ２０００分経過時点で安全菌数を超えたと判断することができる。
【００４０】
以上のように、本実施形態では、熱電素子Ｓ１に試料を収容した容器Ｃ１を載置し、熱電素子Ｓ２に微生物が含まれていない第１の参照用試料を収容した容器Ｃ２を載置し、熱電素子Ｓ３に微生物が含まれていない第２の参照用試料を収容した容器Ｃ３を載置し、出力部３が、熱電素子Ｓ１が発生した起電力Ｖ１と熱電素子Ｓ２が発生した起電力Ｖ２との第１の一次差分Ｖｄ１、および、熱電素子Ｓ３が発生した起電力Ｖ３と熱電素子Ｓ２が発生した起電力Ｖ２との第２の一次差分Ｖｄ２を出力し、さらに、演算装置４において、二次差分出力部４１が第１の一次差分Ｖｄ１と第２の一次差分Ｖｄ２との差分である二次差分ＶＤを出力し、菌数測定部４２が、二次差分ＶＤに基づき、微生物の菌数を測定している。二次差分をとることにより、第１の一次差分Ｖｄ１に含まれる揺らぎ成分を除去することができるので、揺らぎ成分の除去を行わない従来技術に比べ、高精度に微生物の活性状態を測定することができる。
【００４１】
なお、微生物の増殖に伴って、試料の温度のほうが環境温度（恒温槽２の内部温度＝恒温部材２３の温度）よりも高くなると、試料の熱が周囲に移動することにより試料が冷却される。これにより、起電力Ｖ１が試料の冷却によって低下するため、菌数の測定結果が実際の菌数よりも少なくなる。
【００４２】
そのため、容器Ｃ１内の試料から周囲に移動する熱量を極力抑えることが望ましい。例えば、容器Ｃ１の熱電素子Ｓ１と接する底面以外を断熱材で形成したり、容器Ｃ１が収容されたセルの内面を断熱材で覆うことにより、試料の熱が周囲に移動しない仮想断熱状態に近似させることができる。
【００４３】
また、各容器Ｃ１〜Ｃ３を載置する位置は、特に限定されないが、容器Ｃ１およびＣ３は、図２において、箱体２２の内面から互いに等しい距離に位置する熱電素子に載置することが好ましい。これにより、容器Ｃ１内の試料および容器Ｃ３内の第２の参照用試料が、恒温槽２の周囲温度から受ける影響を互いに等しくすることができる。容器Ｃ１およびＣ３が載置される熱電素子の組み合わせとして、本実施形態のように熱電素子Ｓ１およびＳ３の他、熱電素子Ｓ５およびＳ８、熱電素子Ｓ６およびＳ７、熱電素子Ｓ４およびＳ９、熱電素子Ｓ４およびＳ６、熱電素子Ｓ６およびＳ９、熱電素子Ｓ７およびＳ９、熱電素子Ｓ４およびＳ７が挙げられる。
【００４４】
また、第２の参照用試料だけでなく、第１の参照用試料も、試料と冷却定数が等しいことが好ましい。
【００４５】
改良例
上述の形態では、二次差分出力部４１が出力する二次差分ＶＤは揺らぎ成分を含んでいない。しかし、試料の冷却定数と第２の参照用試料の冷却定数とが異なる場合には、揺らぎ成分が残存する。また、微生物の増殖に伴って、試料の温度のほうが環境温度（恒温槽２の内部温度＝恒温部材２３の温度）よりも高くなると、試料の熱が周囲に移動することにより試料が冷却される。これにより、起電力Ｖ１が試料の冷却によって低下するため、菌数の測定結果が実際の菌数よりも少なくなる。
【００４６】
そこで、以下の改良例では、二次差分ＶＤに揺らぎ成分が残存しており、試料の熱が周囲に移動する場合であっても、高精度に微生物の活性状態を測定することができる構成について説明する。
【００４７】
図５は、本改良例に係る測定装置１ａの全体構成を示す概略図である。測定装置１ａは、恒温槽２、出力部３および演算装置４ａを備えている。すなわち、測定装置１ａは、図１に示す測定装置１において、演算装置４を演算装置４ａに置き替えた構成である。なお、測定装置１におけるものと同一の機能を有する部材については、同一の符号を付してその説明を省略する。
演算装置４ａのハードウェア構成は、図３（ａ）に示すものと同一である。図５に示すように、演算装置４ａは、二次差分出力部４１、菌数測定部４２、ゼロ補正部４３および仮想断熱補正部４４を備えている。これらの機能ブロックは、演算装置４ａのＣＰＵが本改良例に係る測定プログラムを実行することにより実現してもよいし、論理回路等によってハードウェア的に実現してもよい。二次差分出力部４１および菌数測定部４２は、上述の演算装置４におけるものと同一である。一方、ゼロ補正部４３および仮想断熱補正部４４はいずれも、二次差分出力部４１が出力する二次差分ＶＤを補正する機能を有しており、菌数測定部４２は、補正された二次差分ＶＤに基づいて、菌数を演算する。
【００４８】
ゼロ補正部
図６は、本改良例における補正前の二次差分ＶＤの波形の一例を示している。試料の冷却定数と第２の参照用試料の冷却定数との相違等によって、二次差分ＶＤに揺らぎ成分が残存している。
【００４９】
そこで本改良例では、ゼロ補正部４３によって、二次差分ＶＤを以下のように補正する。まず、ゼロ補正部４３は、二次差分ＶＤの時間変化において、ある一点の時点を決め、当該時点での値を０とみなし、当該時点以降の値を積算する。例えば、図７（ａ）に示す実線、破線および一点鎖線は、測定開始１７２分、１７１分および１７０分経過時点の差分Ｖｄの値を０として補正した二次差分ＶＤの積算値の時間変化を示している。
【００５０】
さらに、ゼロ補正部４３は、図７（ａ）に示す積算値において、０以下の値を０とする補正を行う（マイナス補正）。これにより、図７（ｂ）に示す二次差分ＶＤのゼロ補正値の積算値が得られる。
【００５１】
さらに、ゼロ補正部４３は、測定開始から所定の時間範囲の複数の時点を基準点として、各基準点における前記二次差分のゼロ補正値の積算値を演算し、当該ゼロ補正値の積算値の平均に基づいて、前記二次差分をゼロ補正する。本改良例では、測定開始から１５１分〜１９１分の範囲の複数の時点（１５１分、１５２分、１５３分、・・・、１９０分、１９１分）を基準点として、各基準点における二次差分ＶＤの４１のゼロ補正値を演算し、当該４１のゼロ補正値の平均を演算する。
【００５２】
図７（ｃ）は、測定開始から１５０分〜１９０分の各時点を０とした二次差分ＶＤのゼロ補正値の平均の積算値（一点鎖線）、測定開始から１５１分〜１９１分の各時点を０とした二次差分ＶＤのゼロ補正値の平均の積算値（破線）、および、測定開始から１５２分〜１９２分の各時点を０とした二次差分ＶＤのゼロ補正値の平均の積算値（実線）を示している。図７（ｃ）から、二次差分ＶＤの補正値の平均の積算値は、ゼロ補正の基準となる上記の時間範囲にかかわらず、ほぼ同一となる。なお、上記時間範囲は、各容器Ｃ１〜Ｃ３の温度と恒温部材２３の温度とがほぼ等しい平衡状態となってから、容器Ｃ１内の試料の微生物が熱電素子Ｓ１に起電力を生じさせるほどの代謝熱を発生させるまでの期間に含まれることが好ましい。
【００５３】
本改良例では、図７（ｄ）に示すように、ゼロ補正部４３は、例えば、測定開始から１５１分〜１９１分の各時点を０とした二次差分ＶＤのゼロ補正値の積算値の平均を演算する。これにより、ゼロ補正部４３は、この積算値の平均に基づいて、二次差分ＶＤをゼロ補正することができる。
【００５４】
仮想断熱補正部
さらに本改良例では、仮想断熱補正部４４は、試料の熱が周囲に移動しない仮想断熱状態であると仮定して、上述のゼロ補正された二次差分ＶＤを補正する（仮想断熱補正）。まず、仮想断熱補正の原理について、図８に基づいて説明する。
【００５５】
図８に示す実測値１は、ある時点での試料の温度の実測値であり、実測値２は、当該時点から所定時間経過後の試料の温度の実測値である。試料の温度のほうが環境温度（恒温槽２の内部温度＝恒温部材２３の温度）よりも高い場合、試料の熱が周囲に移動することにより試料が冷却される。そのため、実測値１と実測値２との差は、微生物増殖による起電力上昇分から、試料の冷却による起電力低下分を差し引いたものとなる。よって、実測値２に基づいて菌数を測定すると、試料の冷却による起電力低下分が誤差となり、測定結果が実際の菌数よりも少なくなる。
【００５６】
そこで、本実施形態では、実測値２に試料の冷却による起電力低下分を加算することにより、仮想断熱補正を行う。具体的には、試料の冷却による起電力低下分は、ニュートンの冷却法則に基づいて算出される。ニュートンの冷却法則は、以下の式で表わされる。
【数１】
2017205066.tif 000003
ｔ：時間
Ｔ：試料の温度
Ｃ：環境温度
ｒ：冷却定数
【００５７】
本改良例では、仮想断熱補正部４４は、熱電素子Ｓ１上に載置された容器Ｃ１内の試料の温度変化からニュートンの冷却法則における冷却定数ｒを求める。より具体的には、仮想断熱補正部４４は、容器Ｃ１が熱電素子Ｓ１上に載置されてから、試料と恒温部材２３との温度が等しくなるまでの期間（例えば３０分間）における試料の温度変化から上記冷却定数ｒを求める。これにより、仮想断熱補正部４４は、ニュートンの冷却法則に基づき、試料から周囲に移動した熱量を演算して、仮想断熱状態における二次差分ＶＤの補正値を求めることができる。
【００５８】
図９は、仮想断熱補正部４４によって補正された二次差分ＶＤを示している。仮想断熱補正後の二次差分ＶＤは、揺らぎ成分が除去され、かつ、試料の熱が周囲に移動しない仮想断熱状態における起電力Ｖ１に相当する。菌数測定部４２は、仮想断熱補正部４４からの二次差分ＶＤに基づき、試料に含まれる微生物の菌数を測定する。したがって、本改良例では、二次差分ＶＤに揺らぎ成分が残存している場合であっても、高精度に菌数を測定することができる。
【００５９】
なお、試料の冷却定数と第２の参照用試料の冷却定数とが同一である場合であっても、恒温槽２の周囲温度から受ける影響が試料と第２の参照用試料とで異なる等の理由により、二次差分ＶＤに揺らぎ成分が残存する可能性があるため、本改良例のように、二次差分ＶＤを補正することが好ましい。
【００６０】
変形例
本実施形態では、出力部３が、第１の一次差分Ｖｄ１および第２の一次差分Ｖｄ２を出力し、演算装置４において、二次差分ＶＤの出力および、二次差分ＶＤに基づく菌数の測定を行っていた。すなわち、出力部３が特許請求の範囲に記載の一次差分出力部を含み、演算装置４が特許請求の範囲に記載の解析部を含む構成であったが、本発明はこれに限定されない。以下、本実施形態の変形例について説明する。
【００６１】
図１０は、本実施形態の第１の変形例に係る測定装置１ｂの全体構成を示す概略図である。測定装置１ｂは、恒温槽２、出力部３ｂおよび演算装置４ｂを備えている。すなわち、測定装置１ｂは、図１に示す測定装置１において、出力部３および演算装置４を出力部３ｂおよび演算装置４ｂに置き替えた構成である。
【００６２】
出力部３ｂは、増幅器３１ａ、増幅器３１ｂ、増幅器３１ｃ、ＡＤＣ３２ａ、ＡＤＣ３２ｂ、ＡＤＣ３２ｃ、一次差分出力部３３ａ、一次差分出力部３３ｂおよび二次差分出力部３４を備えている。すなわち、出力部３ｂは、図１に示す出力部３において、二次差分出力部３４をさらに備えた構成である。二次差分出力部３４は、一次差分出力部３３ａから入力される第１の一次差分Ｖｄ１と一次差分出力部３３ｂから入力される第２の一次差分Ｖｄ２との二次差分ＶＤを出力する。二次差分出力部３４から出力された二次差分ＶＤは、演算装置４ｂに入力される。
【００６３】
演算装置４ｂは、菌数測定部４２を備えている。菌数測定部４２は、二次差分出力部３４から受信した二次差分ＶＤに基づいて菌数を測定する。
【００６４】
このように、第１の変形例では、出力部３ｂが特許請求の範囲に記載の一次差分出力部および解析部の二次差分出力手段を含み、演算装置４ｂが特許請求の範囲に記載の解析部の活性状態測定手段を含んでいる。
【００６５】
図１１は、本実施形態の第２の変形例に係る測定装置１ｃの全体構成を示す概略図である。測定装置１ｃは、恒温槽２、出力部３ｃおよび演算装置４ｃを備えている。すなわち、測定装置１ｃは、図１に示す測定装置１において、出力部３および演算装置４を出力部３ｃおよび演算装置４ｃにそれぞれ置き替えた構成である。
【００６６】
出力部３ｃは、増幅器３１ａ、増幅器３１ｂ、増幅器３１ｃ、ＡＤＣ３２ａ、ＡＤＣ３２ｂおよびＡＤＣ３２ｃを備えている。すなわち、出力部３ｃは、図１に示す出力部３において、一次差分出力部３３ａおよび３３ｂを省略した構成である。ＡＤＣ３２ａ、３２ｂおよび３２ｃから出力されるデジタル信号の起電力Ｖ１、Ｖ２およびＶ３は演算装置４ｃに入力される。
【００６７】
演算装置４ｃは、機能ブロックとして一次差分出力部４０ａ、一次差分出力部４０ｂ、二次差分出力部４１および菌数測定部４２を備えている。すなわち、演算装置４ｃは、図３（ｂ）に示す演算装置４において一次差分出力部４０ａおよび一次差分出力部４０ｂをさらに備えた構成である。
【００６８】
一次差分出力部４０ａは、起電力Ｖ１と起電力Ｖ２との差分である第１の一次差分Ｖｄ１を出力し、一次差分出力部４０ｂは、起電力Ｖ３と起電力Ｖ２との差分である第２の一次差分Ｖｄ２を出力する。二次差分出力部４１および菌数測定部４２については、図３（ｂ）に示す二次差分出力部４１および菌数測定部４２と機能は同一であるので、説明を省略する。
【００６９】
このように、第２の変形例では、演算装置４ｃが特許請求の範囲に記載の一次差分出力部および解析部を含んでいる。
【００７０】
〔第２の実施形態〕
続いて、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００７１】
図１２は、本発明の第２の実施形態に係る測定装置１ｄの全体構成を示す概略図である。測定装置１ｄは、恒温槽２、出力部３ｄおよび演算装置４ｄを備えている。すなわち、測定装置１ｄは、図１に示す測定装置１において、出力部３および演算装置４を出力部３ｄおよび演算装置４ｄにそれぞれ置き替えた構成である。なお、測定装置１におけるものと同一の機能を有する部材については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００７２】
本実施形態における恒温槽２は、図１に示す恒温槽２と同一の構成である。図１２に示すように、熱電素子Ｓ１の表面上に容器Ｃ１が載置されており、熱電素子Ｓ２の表面上に容器Ｃ２が載置されている。容器Ｃ１には、微生物が含まれた試料が収容されている。熱電素子Ｓ１の表面に容器Ｃ１を介して試料の温度が伝導することにより、熱電素子Ｓ１は起電力Ｖ１を発生する。熱電素子Ｓ１の起電力Ｖ１は、微生物の増殖数に応じて増大する。
【００７３】
また、容器Ｃ２には、微生物が含まれていない参照用試料が収容されている。熱電素子Ｓ２の表面に容器Ｃ２を介して参照用試料の温度が伝導することにより、熱電素子Ｓ２は起電力Ｖ２を発生する。参照用試料には、微生物が含まれていないため、熱電素子Ｓ２の起電力Ｖ２は、理論上は０となる。
【００７４】
容器Ｃ１に収容される試料は第１の実施形態と同様であり、食品である。また、容器Ｃ２に収容される参照用試料は、第１の実施形態における第１の参照用試料と同様、長期間放置しても微生物が繁殖しない処理が施された無菌の試料である。本実施形態では、容器Ｃ２に収容される第１の参照用試料は、容器Ｃ１に収容される試料と冷却定数が等しい試料を使用し、例えば、重量等を調節した水溶液等や、第１の実施形態における第２の参照用試料と同様、容器Ｃ１に収容される試料と同一種類の食品、かつ同一の重量である試料を使用することができる。
【００７５】
出力部３ｄは、増幅器３１ａ、増幅器３１ｂ、ＡＤＣ３２ａおよびＡＤＣ３２ｂを備えている。ＡＤＣ３２ａおよびＡＤＣ３２ｂから出力されるデジタル信号の起電力Ｖ１および起電力Ｖ２は演算装置４ｄに入力される。
【００７６】
演算装置４ｄは、差分出力部４０および菌数測定部４２を備えている。これらの機能ブロックは、演算装置４ｄのＣＰＵがプログラムを実行することによって、ソフトウェア的に実現してもよいし、論理回路等によってハードウェア的に実現してもよい。
【００７７】
差分出力部４０は、起電力Ｖ１と起電力Ｖ２との差分Ｖｄを出力する。すなわち、差分出力部４０は、第１の実施形態における一次差分出力部３３ａおよび４０ａと同様の機能を有している。
【００７８】
菌数測定部４２は、差分出力部４０から受信した差分Ｖｄに基づいて、菌数を測定する。本実施形態に係る測定装置１ｄは、第１の実施形態とは異なり、図３（ｂ）に示す二次差分出力部４１に相当する機能を備えておらず、起電力Ｖ１と起電力Ｖ２との一次差分に基づいて、菌数を測定することができる。
【００７９】
上述のように、本実施形態では、容器Ｃ１に収容される試料の冷却定数と、容器Ｃ２に収容される参照用試料の冷却定数とが等しくなっている。そのため、恒温槽２の周囲温度による試料の温度変化と、参照用試料の温度変化とが等しくなり、これにより、起電力Ｖ１に含まれる揺らぎ成分と、起電力Ｖ２に含まれる揺らぎ成分とが等しくなる。よって、差分出力部４０において、起電力Ｖ１と起電力Ｖ２との差分をとることにより、起電力Ｖ１に含まれる揺らぎ成分が除去され、菌数測定部４２は、高精度に菌数を測定することができる。
【００８０】
なお、図１３は、本実施形態の変形例に係る測定装置１ｅの全体構成を示す概略図である。測定装置１ｅは、恒温槽２、出力部３ｅおよび演算装置４ｂを備えている。すなわち、測定装置１ｅは、図１２に示す測定装置１ｄにおいて、出力部３ｄおよび演算装置４ｄを出力部３ｅおよび演算装置４ｂにそれぞれ置き替えた構成である。なお、測定装置１ｄにおけるものと同一の機能を有する部材については、同一の符号を付してその説明を省略する。例えば、恒温槽２の構成、容器Ｃ１、Ｃ２の収容物は、測定装置１ｄにおけるものと同一である。
【００８１】
出力部３ｅは、増幅器３１ａ、増幅器３１ｂ、ＡＤＣ３２ａ、ＡＤＣ３２ｂおよび差分出力部３３を備えている。差分出力部３３は、図１２に示す差分出力部４０と同様の機能を有しており、起電力Ｖ１と起電力Ｖ２との差分Ｖｄを出力する。差分Ｖｄは、演算装置４ｂに入力される。
【００８２】
演算装置４ｂは、図１０に示す演算装置４ｂと同様、菌数測定部４２を備えている。菌数測定部４２は、差分出力部４０から受信した差分Ｖｄに基づいて菌数を測定する。
【００８３】
このように、測定装置１ｅでは、差分出力部３３が出力部３ｅに設けられている。
【００８４】
なお、本実施形態において、試料の冷却定数と参照用試料の冷却定数とが多少異なってもよい。両者の冷却定数の許容される差異は、微生物の代謝熱によって発生する起電力のレベルによるが、例えば、参照用試料の冷却定数に対する試料の冷却定数の比率は、０．９５〜１．０５であることが好ましい。
【００８５】
この場合、差分Ｖｄには、多少の揺らぎ成分が残存するため、図１２に示す差分出力部４０または図１３に示す差分出力部３３の下流側に、図５に示すゼロ補正部４３および仮想断熱補正部４４を設けることにより差分Ｖｄを補正し、補正した差分Ｖｄに基づいて菌数を測定することが好ましい。
【００８６】
〔付記事項〕
本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、各実施形態に開示された技術的事項を適宜組み合わせて得られる形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
【００８７】
例えば、上記の実施形態では、微生物の活性状態として菌数を測定していたが、微生物の発熱量を測定してもよいし、発熱による熱電素子Ｓ１の起電力（すなわち差分Ｖｄ）を測定してもよい。あるいは、試料中の菌数が安全菌数を超えるか否かの判定を行ってもよい。
【実施例】
【００８８】
以下に実施例をあげて本発明につき更に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら制約されるものではない。下記では、特に記載のない限り「％」とは「質量％」を、「部」とは、「質量部」を意味するものとする。また、文中の「※」印は、三栄源エフ・エフ・アイ株式会社の登録商標であることを意味する。
【００８９】
〔実施例１〕
実施例１では、図５に示す第１の実施形態の改良例に係る測定装置１ａを用いており、測定装置１ａの恒温槽２として、アルバック理工株式会社製の微生物活性計測システム「Leonis」の恒温槽を使用した。また、容器Ｃ１〜Ｃ３としてステンレスシャーレを使用した。
【００９０】
１．卵焼き
１−１．試料の作製
全卵（裏ごし）７２部、上白糖３．５部、馬鈴薯澱粉２部、サンライク※和風だし６４０２Ｌ＊２部、サンスゲン※＊０．２５部、水１６．２５部を混合した卵液に、Bacillus cereus（セレウス菌）を５０ｃｆｕ／ｇとなるように接種した後、フライパンで焼成し卵焼きを得た。卵焼きを袋に入れ、９０℃にて３０分間加熱して、Bacillus cereus以外の細菌を死滅させた。これにより、複数の卵焼きの試料を作製した。
【００９１】
１−２．第２の参照用試料の作製
上記試料と冷却定数が同一となる第２の参照用試料を作製した。具体的には、Bacillus cereusを接種していない卵液に静菌作用を有するナチュラルキーパー※を０．２％となるように添加して調整することにより、卵焼きの第２の参照用試料を作製した。
【００９２】
１−３．測定装置による菌数の測定
あらかじめ、第１の参照用試料としてサンスゲン※５％水溶液２０ｇを容器Ｃ２に入れ、熱電素子Ｓ２上に載置した。その後、蓋部２１を閉めて２時間放置し、恒温部材２３の温度を３０℃に安定化させた。
【００９３】
続いて、「１−１．試料の作製」で作製した試料２０ｇを容器Ｃ１に入れ、「１−２．参照用試料の作製」で作製した第２の参照用試料２０ｇを容器Ｃ３に入れ、容器Ｃ１およびＣ３をそれぞれ熱電素子Ｓ１およびＳ３上に同時に載置した。そして、上記改良例と同じ要領で、演算装置４ａにおいて、補正された二次差分ＶＤに基づいて菌数の測定を行った。具体的には、出力部３が一次差分Ｖｄ１およびＶｄ２を出力し、二次差分出力部４１が二次差分ＶＤを出力し、ゼロ補正部４３および仮想断熱補正部４４が二次差分ＶＤを補正し、菌数測定部４２が補正された二次差分ＶＤに基づいて、試料の菌数を測定した。
【００９４】
１−４．保存試験による菌数の測定
「１−１．試料の作製」で作製した試料の残りについては、測定装置を用いずに保存試験によって実際の菌数を経時的に測定した。菌の測定は、食品衛生検査指針に基づき、菌を３０℃にて培養することにより行った。
【００９５】
１−５．測定結果の比較
測定装置および保存試験による測定結果を図１４に示す。図１４において、実線は測定装置によって測定した菌数であり、△印は保存試験によって測定した菌数である。測定装置による測定結果が、保存試験による測定結果にほぼ一致していることから、本発明に係る測定装置によって、菌数を高精度に測定できることが分かった。
【００９６】
２．餡子
２−１．試料の作製
市販の缶詰餡子（水分活性０．９３）にHansenula anomala（ハンセヌラ・アノマラ）を３０ｃｆｕ／ｇとなるように接種することにより、複数の餡子の試料を作製した。
【００９７】
２−２．第２の参照用試料の作製
上述の無菌の缶詰餡子を第２の参照用試料とした。
【００９８】
２−３．測定装置による菌数の測定
あらかじめ、第１の参照用試料としてサンスゲン※５％水溶液２０ｇを容器Ｃ２に入れ、熱電素子Ｓ２上に載置した。その後、蓋部２１を閉めて２時間放置し、恒温部材２３の温度を３０℃に安定化させた。
【００９９】
続いて、「２−１．試料の作製」で作製した試料２０ｇを容器Ｃ１に入れ、「２−２．参照用試料の作製」で作製した第２の参照用試料２０ｇを容器Ｃ３に入れ、容器Ｃ１およびＣ３をそれぞれ熱電素子Ｓ１およびＳ３上に同時に載置した。そして、上記改良例と同じ要領で、演算装置４ａにおいて、補正された二次差分ＶＤに基づいて試料の菌数の測定を行った。
【０１００】
２−４．保存試験による菌数の測定
「２−１．試料の作製」で作製した試料の残りについては、測定装置を用いずに保存試験によって実際の菌数を経時的に測定した。菌の測定は、食品衛生検査指針に基づき、菌を３０℃にて培養することにより行った。
【０１０１】
２−５．測定結果の比較
測定装置および保存試験による測定結果を図１５に示す。図１５において、実線は測定装置によって測定した菌数であり、●印は保存試験によって測定した菌数である。測定装置による測定結果が、保存試験による測定結果にほぼ一致している。特に、菌数が３ｌｏｇ ｃｆｕ／ｇ未満の段階でも、測定装置による測定結果は、保存試験による測定結果にほぼ一致している。したがって、本発明に係る測定装置によって、菌数を高精度に測定できることが分かった。
【０１０２】
３．ホワイトソース
３−１．試料の作製
市販のホワイトソースと牛乳とを１：１の割合で混合し、Bacillus cereus（セレウス菌）を５０ｃｆｕ／ｇとなるように接種した。その後、９０℃にて２０分間加熱して、Bacillus cereus以外の細菌を死滅させた。これにより、複数のホワイトソースの試料を作製した。
【０１０３】
３−２．第２の参照用試料の作製
上記試料と冷却定数が同一となる第２の参照用試料を作製した。具体的には、Bacillus cereusを接種していない上記市販のホワイトソースに、ナチュラルキーパー※を０．２％となるように添加して調整することにより、ホワイトソースの第２の参照用試料を作製した。
【０１０４】
３−３．測定装置による菌数の測定
あらかじめ、第１の参照用試料としてサンスゲン※５％水溶液２０ｇを容器Ｃ２に入れ、熱電素子Ｓ２上に載置した。その後、蓋部２１を閉めて２時間放置し、恒温部材２３の温度を２５℃に安定化させた。
【０１０５】
続いて、「３−１．試料の作製」で作製した試料２０ｇを容器Ｃ１に入れ、「３−２．参照用試料の作製」で作製した第２の参照用試料２０ｇを容器Ｃ３に入れ、容器Ｃ１およびＣ３をそれぞれ熱電素子Ｓ１およびＳ３上に同時に載置した。そして、上記改良例と同じ要領で、演算装置４ａにおいて、補正された二次差分ＶＤに基づいて試料の菌数の測定を行った。
【０１０６】
３−４．保存試験による菌数の測定
「３−１．試料の作製」で作製した試料の残りについては、測定装置を用いずに保存試験によって実際の菌数を経時的に測定した。菌の測定は、食品衛生検査指針に基づき、菌を２５℃にて培養することにより行った。
【０１０７】
３−５．測定結果の比較
測定装置および保存試験による測定結果を図１６に示す。図１６において、実線は測定装置によって測定した菌数であり、●印は保存試験によって測定した菌数である。測定装置による測定結果が、保存試験による測定結果にほぼ一致している。特に、菌数が３〜５ｌｏｇ ｃｆｕ／ｇの段階でも、測定装置による測定結果は、保存試験による測定結果にほぼ一致している。したがって、本発明に係る測定装置によって、菌数を高精度に測定できることが分かった。
【０１０８】
〔実施例２〕
実施例２では、図１３に示す第２の実施形態の変形例に係る測定装置１ｅを用いており、測定装置１ｅの恒温槽２として、アルバック理工株式会社製の微生物活性計測システム「Leonis」の恒温槽を使用した。また、容器Ｃ１およびＣ２としてステンレスシャーレを使用した。本実施例では、菌数の測定までは行わず、微生物の活性状態として、差分出力部３３から出力される差分Ｖｄの波形を測定した。
【０１０９】
試料としては、ポタージュスープを用いた。具体的には、ポタージュスープにBacillus cereusを５０ｃｆｕ／ｇとなるように接種し、９０℃にて３０分間加熱して、Bacillus cereus以外の細菌を死滅させることにより、試料を作製した。参照用試料としては、サンスゲン※５％水溶液を用いた。
【０１１０】
微生物の活性状態の測定においては、参照用試料２０ｇを容器Ｃ２に入れ、熱電素子Ｓ２上に載置した。その後、蓋部２１を閉めて２時間放置し、恒温部材２３の温度を３０℃に安定化させた。
【０１１１】
続いて、試料２１．０ｇを容器Ｃ１に入れ、容器Ｃ１を熱電素子Ｓ１上に載置した。試料２１．０ｇの冷却定数は、参照用試料２０．０ｇの冷却定数と等しい。そして、第２の実施形態と同じ要領で、差分出力部３３からの差分Ｖｄの波形を測定した。
【０１１２】
また、比較例として、試料２３．１ｇを容器Ｃ１に入れ、容器Ｃ１を熱電素子Ｓ１上に載置した。試料２３．１ｇの冷却定数は、参照用試料２０．０ｇの冷却定数の１．１倍である。そして、第２の実施形態と同じ要領で、差分出力部３３からの差分Ｖｄの波形を測定した。
【０１１３】
測定された差分Ｖｄの波形を図１７に示す。図１７では、試料の冷却定数が参照用試料の冷却定数と等しい場合の波形を実線で示し、試料の冷却定数が参照用試料の冷却定数の１．１倍である場合の波形を破線で示している。実線の振幅は、破線の振幅よりも小さいため、試料と参照用試料の冷却定数を等しくすることによって、差分Ｖｄに含まれる揺らぎ成分を大幅に低減できることが分かった。
【０１１４】
なお、試料がチャーハンである場合、試料の重量を１７．３ｇに調整することで、試料の冷却定数を参照用試料２０．０ｇの冷却定数と等しくすることができる。同様に、試料が親子丼である場合、試料の重量を２２．９ｇに調整することで、試料の冷却定数を参照用試料２０．０ｇの冷却定数と等しくすることができる。
【符号の説明】
【０１１５】
１      測定装置
１ａ    測定装置
１ｂ    測定装置
１ｃ    測定装置
１ｄ    測定装置
１ｅ    測定装置
２      恒温槽
３      出力部
３ａ    出力部
３ｂ    出力部
３ｃ    出力部
３ｄ    出力部
３ｅ    出力部
４      演算装置
４ａ    演算装置
４ｂ    演算装置
４ｃ    演算装置
４ｄ    演算装置
２１    蓋部
２２    箱体
２３    恒温部材
３１ａ  増幅器
３１ｂ  増幅器
３１ｃ  増幅器
３２ａ  ＡＤＣ
３２ｂ  ＡＤＣ
３２ｃ  ＡＤＣ
３３    差分出力部
３３ａ  一次差分出力部
３３ｂ  一次差分出力部
３４    二次差分出力部
４０    差分出力部
４０ａ  一次差分出力部
４０ｂ  一次差分出力部
４１    二次差分出力部（二次差分出力手段）
４２    菌数測定部（活性状態測定手段）
４３    ゼロ補正部（ゼロ補正手段）
４４    仮想断熱補正部（仮想断熱補正手段）
Ｃ１    容器
Ｃ２    容器
Ｃ３    容器
Ｌ１    配線
Ｌ２    配線
Ｌ３    配線
Ｓ      熱電素子
Ｓ１    熱電素子（第１の熱電素子）
Ｓ２    熱電素子（第２の熱電素子）
Ｓ３    熱電素子（第３の熱電素子）
Ｖ１    第１の起電力
Ｖ２    第２の起電力
Ｖ３    第３の起電力
Ｖｄ１  第１の一次差分
Ｖｄ２  第２の一次差分
ＶＤ    二次差分
【図１】
2017205066.tif 000004
【図２】
2017205066.tif 000005
【図３】
2017205066.tif 000006
【図４】
2017205066.tif 000007
【図５】
2017205066.tif 000008
【図６】
2017205066.tif 000009
【図７】
2017205066.tif 000010
【図８】
2017205066.tif 000011
【図９】
2017205066.tif 000012
【図１０】
2017205066.tif 000013
【図１１】
2017205066.tif 000014
【図１２】
2017205066.tif 000015
【図１３】
2017205066.tif 000016
【図１４】
2017205066.tif 000017
【図１５】
2017205066.tif 000018
【図１６】
2017205066.tif 000019
【図１７】
2017205066.tif 000020