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技術 電圧印加装置

出願人 株式会社タカゾノテクノロジー
発明者 長谷川拓生
出願日 2015年10月5日 (5年2ヶ月経過) 出願番号 2015-198090
公開日 2017年4月13日 (3年8ヶ月経過) 公開番号 2017-072426
状態 特許登録済
技術分野 物理的、化学的プロセスおよび装置 自動分析、そのための試料等の取扱い
主要キーワード 左右前側 押圧開始位置 流路素子 電極支持板 素子側端子 飲料メーカー 誘電体微粒子 持ち運び用
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年4月13日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (14)

課題

流路素子着脱作業を容易化できる電圧印加装置を提供する。

解決手段

基板2と、シリンジと、光学顕微鏡とを、共通の筐体内に互いに近接させて配置したものであって、基板2を保持する保持板231と、保持板231に取り付けられ、この保持板231によって保持された基板2を、電圧を発生させる交流電源電気的に接続する電極支持板23とを備え、電極支持板23は、保持板231に基板2が装着されたときに、基板2に係合され、かつ、保持板231から基板2が離脱されたときに、基板2との係合が解除されるように構成する。

概要

背景

例えば飲料メーカーにおいて、菌、酵母等の微生物の検出は専ら培養法によっている。この培養法では、シャーレ寒天培地を設け、その表面に微生物を塗布等して所定温度で保持し、微生物を検出できるまで増殖させる。そのため、微生物の検出作業に多大な時間及び労力を費やすことを余儀なくされ、即時的モニタリングには適さないといった不具合があった。

かかる不具合のない誘電泳動を用いて微生物を検出する方法について種々の研究がなされている。例えば特許文献1では、誘電体微粒子(微生物)を含む試料液を、試料液保持部からセルを通じて送液ポンプ吸引し、試料液中の誘電体微粒子を前記セル内の誘電泳動電極捕集し、その後、誘電泳動電極にリリース液貫流して、誘電泳動電極によって捕集された誘電体微粒子を濃縮して回収することが開示されている。

これによれば、濃縮された誘電体微粒子を標的菌として回収することが容易にできる。また、誘電泳動電極上に捕集された誘電体微粒子は、CCDカメラ光学顕微鏡等によるリアルタイム観察が可能であり、誘電体微粒子の代謝活性状態をリアルタイムで観察することができると記載されている。

概要

流路素子着脱作業を容易化できる電圧印加装置を提供する。基板2と、シリンジと、光学顕微鏡とを、共通の筐体内に互いに近接させて配置したものであって、基板2を保持する保持板231と、保持板231に取り付けられ、この保持板231によって保持された基板2を、電圧を発生させる交流電源電気的に接続する電極支持板23とを備え、電極支持板23は、保持板231に基板2が装着されたときに、基板2に係合され、かつ、保持板231から基板2が離脱されたときに、基板2との係合が解除されるように構成する。

目的

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、流路素子の着脱作業を容易化できる電圧印加装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

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請求項1

微小流路を有する流路素子を保持する流路素子保持部と、前記流路素子保持部に取り付けられ、前記流路素子保持部によって保持された前記流路素子を、電圧を発生させる電圧発生部に電気的に接続する接続部とを備え、前記接続部は、前記流路素子保持部に前記流路素子が装着されたときに、前記流路素子に係合され、かつ、前記流路素子保持部から前記流路素子が離脱されたときに、前記流路素子との係合が解除されるように構成される、電圧印加装置

請求項2

前記流路素子は、この流路素子の一箇所に集約されて配置される複数の素子側端子を有し、前記接続部は、前記複数の素子側端子の各々に対応し、前記複数の素子側端子の各々に電気的に接続される複数の接続部側端子を有する、請求項1記載の電圧印加装置。

請求項3

前記流路素子保持部に対して前記流路素子をスライド変位させることで、前記流路素子保持部に対して前記流路素子を着脱可能であり、前記接続部は、前記流路素子保持部によって保持された前記流路素子に対して、前記流路素子の装着方向の奥側に配置される、請求項1記載の電圧印加装置。

技術分野

0001

本発明は、電圧印加装置に関し、例えば誘電泳動を用いた微生物検出装置に好適である。

背景技術

0002

例えば飲料メーカーにおいて、菌、酵母等の微生物の検出は専ら培養法によっている。この培養法では、シャーレ寒天培地を設け、その表面に微生物を塗布等して所定温度で保持し、微生物を検出できるまで増殖させる。そのため、微生物の検出作業に多大な時間及び労力を費やすことを余儀なくされ、即時的モニタリングには適さないといった不具合があった。

0003

かかる不具合のない誘電泳動を用いて微生物を検出する方法について種々の研究がなされている。例えば特許文献1では、誘電体微粒子(微生物)を含む試料液を、試料液保持部からセルを通じて送液ポンプ吸引し、試料液中の誘電体微粒子を前記セル内の誘電泳動電極捕集し、その後、誘電泳動電極にリリース液貫流して、誘電泳動電極によって捕集された誘電体微粒子を濃縮して回収することが開示されている。

0004

これによれば、濃縮された誘電体微粒子を標的菌として回収することが容易にできる。また、誘電泳動電極上に捕集された誘電体微粒子は、CCDカメラ光学顕微鏡等によるリアルタイム観察が可能であり、誘電体微粒子の代謝活性状態をリアルタイムで観察することができると記載されている。

発明が解決しようとする課題

0005

ところで、流路素子は1,2回程度利用してから廃棄されるものであるが、上記従来技術では、流路素子の着脱作業が困難であり、かかる作業の容易化への要請があった。

0006

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、流路素子の着脱作業を容易化できる電圧印加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

0007

本発明は、微小流路を有する流路素子を保持する流路素子保持部と、前記流路素子保持部に取り付けられ、前記流路素子保持部によって保持された前記流路素子を、電圧を発生させる電圧発生部に電気的に接続する接続部とを備え、前記接続部は、前記流路素子保持部に前記流路素子が装着されたときに、前記流路素子に係合され、かつ、前記流路素子保持部から前記流路素子が離脱されたときに、前記流路素子との係合が解除されるように構成される、電圧印加装置に係るものである。

0008

本発明によれば、微小流路を有する流路素子を保持する流路素子保持部と、前記流路素子保持部に取り付けられ、前記流路素子保持部によって保持された前記流路素子を、電圧を発生させる電圧発生部に電気的に接続する接続部とを備え、前記接続部は、前記流路素子保持部に前記流路素子が装着されたときに、前記流路素子に係合され、かつ、前記流路素子保持部から前記流路素子が離脱されたときに、前記流路素子との係合が解除されるように構成されるので、流路素子の着脱作業を容易化できる。

0009

請求項2記載の発明のように、前記流路素子は、この流路素子の一箇所に集約されて配置される複数の素子側端子を有し、前記接続部は、前記複数の素子側端子の各々に対応し、前記複数の素子側端子の各々に電気的に接続される複数の接続部側端子を有することが好ましい。

0010

請求項2記載の発明によれば、前記流路素子は、この流路素子の一箇所に集約されて配置される複数の素子側端子を有し、前記接続部は、前記複数の素子側端子の各々に対応し、前記複数の素子側端子の各々に電気的に接続される複数の接続部側端子を有するので、流路素子の着脱作業をさらに容易化できる。

0011

請求項3記載の発明のように、前記流路素子保持部に対して前記流路素子をスライド変位させることで、前記流路素子保持部に対して前記流路素子を着脱可能であり、前記接続部は、前記流路素子保持部によって保持された前記流路素子に対して、前記流路素子の装着方向の奥側に配置されることが好ましい。

0012

請求項3記載の発明によれば、前記流路素子保持部に対して前記流路素子をスライド変位させることで、前記流路素子保持部に対して前記流路素子を着脱可能であり、前記接続部は、前記流路素子保持部によって保持された前記流路素子に対して、前記流路素子の装着方向の奥側に配置されるので、流路素子の着脱作業をさらに容易化できる。

発明の効果

0013

本発明によれば、微小流路を有する流路素子を保持する流路素子保持部と、前記流路素子保持部に取り付けられ、前記流路素子保持部によって保持された前記流路素子を、電圧を発生させる電圧発生部に電気的に接続する接続部とを備え、前記接続部は、前記流路素子保持部に前記流路素子が装着されたときに、前記流路素子に係合され、かつ、前記流路素子保持部から前記流路素子が離脱されたときに、前記流路素子との係合が解除されるように構成されるので、流路素子の着脱作業を容易化できる。

図面の簡単な説明

0014

本発明の一実施形態に係る微生物検出装置の外観を示す斜視図である。
本装置の内部構成を示す斜視図である。
シリンジまわりを示す斜視図である。
シリンジまわりを示す正面図である。
基板まわりを示す平面図である。
本装置の制御系を示すブロック図である。
本装置の動作例を示すフローチャートである。
シリンジのセット前の状態を示す正面図である。
シリンジのセット中の状態(1)を示す正面図である。
シリンジのセット中の状態(2)を示す正面図である。
シリンジのセット後の状態を示す正面図である。
基板のセット前の状態を示す斜視図である。
基板のセット後の状態を示す斜視図である。

実施例

0015

本発明は、微小流路を有する流路素子を保持する流路素子保持部と、前記流路素子保持部に取り付けられ、前記流路素子保持部によって保持された前記流路素子を、電圧を発生させる電圧発生部に電気的に接続する接続部とを備え、前記接続部は、前記流路素子保持部に前記流路素子が装着されたときに、前記流路素子に係合され、かつ、前記流路素子保持部から前記流路素子が離脱されたときに、前記流路素子との係合が解除されるように構成される、電圧印加装置に係るものである。以下、この電圧印加装置を含む微生物検出装置を例にとって説明する。図1は本発明の一実施形態に係る微生物検出装置1の外観を示す斜視図、図2はその内部構成を示す斜視図、図3はシリンジ3まわりを示す斜視図、図4はシリンジ3まわりを示す正面図、図5は基板2まわりを示す平面図である。なお、図1図2中の符号Xが装置前方操作側を示している。

0016

図1図2に示すように、本発明の一実施形態に係る微生物検出装置(以下、本装置という。)1は、基板(流路素子に相当する。)2と、シリンジ3と、光学顕微鏡4とを、共通の筐体5内に互いに近接させて配置したものであって、筐体5内の操作側から向って左側に立設されたシリンジ3から、筐体5内の底部付近において挿脱可能に横設された基板2に、試料液を供給し、基板において試料液の通過中に、試料液に交流電場印加することにより、この試料液に含まれる微生物を誘電泳動させて、筐体5内の操作側から向って右側に立設された光学顕微鏡4で撮像可能となるように構成されている。

0017

筐体5は、箱型の本体51と、本体51の操作側(前)から上下方向にスイングして開閉させるように設けられた半透明開閉扉52と、本体51の上部左右両側に設けられた持ち運び用把持部53とを備えている。本体51の内部には、各構成要素2〜4の支持部24,33,41が、該各構成要素2〜4同士を互いに近接させるように配置されている。

0018

シリンジ3は、図3図4に示すように、先端側が段部311をなして縮径され、基端側に第一鍔部312を備えた筒体(狭義のシリンジ)31と、この筒体31の内部を摺動可能なガスケット321と、このガスケット321に連なり、基端側に第二鍔部322を備えたプランジャ32とを有する構造である。それらの材質プラスチックガラスゴムなどである。

0019

シリンジ3の支持部33は、基板2の支持部24上に立設された角筒状の第一部材330aを有する。第一部材330aの内部には、第一部材330aの内壁に沿って昇降可能な第二部材330bが設けられる。第一部材330aには、この第一部材330aを昇降させる操作レバー303(図8および図11参照)が設けられる。第一部材330aの前壁の下側から中間付近に向かって、シリンジ3の段部311を受ける第三部材331と、シリンジ3の筒体31を弾性的に挟み込む第四部材332と、シリンジ3の第一鍔部312を受ける第五部材333とが固定されている。そして、シリンジ3を縦向きにして前後方向(筒体31に対するプランジャ32の進退方向と直交する方向)に移動することで、第四部材332などに着脱自在となっている。

0020

また、第二部材330bには、シリンジ3のプランジャ32を着脱自在に把持する機構としてのフック300を支持する第六部材334が、第一部材330aの前壁の上側から中間付近にかけて開けられた開口部335を介して固定されている。これにより、シリンジ3全体を操作側から着脱自在に取り付けた後、筒体31を移動しないように固定して、プランジャ32だけを昇降させることができるようになっている。

0021

フック300は、その本体内の左右両側に回動自在に設けられ、それぞれバネ300bで弾性付勢された爪部300aの開閉動作を行うものである。そして、プランジャ32を上下方向(筒体31に対するプランジャ32の前進方向)に移動することで、プランジャ32の第二鍔部322が爪部300aに当接して、プランジャ32を自動的に把持するようになっている。

0022

シリンジ3の支持部33には、プランジャ32を駆動するプランジャ駆動部302が設けられる。プランジャ駆動部302は、フック300を昇降させることで、支持部33の第四部材332などで縦向きに固定されたシリンジ3の筒体31に対してプランジャ32を押し引き可能であり、プランジャ32を押すことで、筒体31から基板2への給液を行い、プランジャ32を引くことで、基板2から筒体31に残液を回収できるようになっている。

0023

プランジャ駆動部302は、前記フック300を有し、フック300を駆動することで、プランジャ32を駆動する。プランジャ駆動部302は、前記フック300に加えて、モータと、前記第二部材330bと、モータの回転運動を第二部材330bの昇降運動に変換するボールねじ機構とを有する。モータは、シリンジ3による微小量でかつ連続的な給液を可能とするパルスモータである。モータおよびボールねじ機構は、第一部材330aの内部に設けられる。モータを回転させることで、第二部材330bが昇降する。第二部材330bの昇降に伴い、第六部材334を介して第二部材330bに固定されているフック300が昇降し、フック300に把持されているプランジャ32が昇降する。

0024

フック300には、フック300の本体を貫通して、プランジャ32の第二鍔部322に当接可能な当接部301aと、当接部301aに対してプランジャ32の第二鍔部322とは反対側に配置されるロードセル301とが設けられる。そして、モータの駆動によりフック300が下降して、プランジャ32の第二鍔部322に当接部301aが当接したときに感知された押圧力の大きさに基づいて、フック300にプランジャ32が装着されているか否かと、プランジャ32の押圧開始位置と、プランジャ32の押切位置とを検出できるようになっている。

0025

基板2は、図5に示すように、試料液を通過させるプレパラート21と、通過中の試料液に交流電圧を印加して、その試料液中の微生物を誘電泳動させる電極22とを備えている。

0026

プレパラート21は、平面視で長方形をなす透明基材の上面に長尺方向の溝部(微小流路に相当する。)213が設けられており、この溝部213を覆う透明カバーの長尺方向の両端側に液入口211と液出口212とが形成されている。液入口211には、シリンジ3の段部311を挿入可能な短管が立設され、液出口212には、廃液チューブ214を接続するための開口孔が形成されている。それらの材質はプラスチック、ガラスなどである。溝部213の寸法形状は、通過する試料液の最大流量に応じて設定されている。

0027

電極22は、溝部213の底にニッケルなどの導電性材料スパッタリングして、櫛形に形成されている。プレパラート21は、1〜2回程度利用してから廃棄されるものであるが、そこに供給された試料液の残液を回収して分析できるようにもなっている。

0028

基板2の支持部24は、その上面に設置されて、プレパラート21を弾性的に押圧して保持する保持板(流路素子保持部に相当する。)231と、電極22を、図6に示す交流電源(電圧発生部に相当する。)8から給電可能に保持する電極支持板(接続部に相当する。)23とを備えている。電極22は、基板2の一箇所に集約されて配置される複数の端子(素子側端子に相当する。)221を有し、電極支持板23は、複数の端子221の各々に対応し、複数の端子221の各々に電気的に接続される複数の端子(接続部側端子)232を有している。

0029

保持板231は、可撓性材料からなり、平面視でプレパラート21よりも同幅ではあるが若干長尺の本体において、中央後部と、左右前側と、それらの中間前側とが大きく切り欠かれた異形をなしている。中央後部の切り欠きは、電極22の配置された光学顕微鏡4の観察範囲に対応し、左右前側の切り欠きは、液入口211と液出口212とに対応している。保持板231の左右両端は、プレパラート21を挿入するための間隙を設けて、支持部24に固定されている。そして、プレパラート21を支持部24上でスライド変位させて、前記間隙に挿入し、或いは、前記間隙から脱出させることで、保持板231に対してプレパラート21を着脱可能となっている。

0030

電極支持板23は、保持板231によって保持されたプレパラート21に対して、そのプレパラート21の装着方向の奥側に配置されるように、保持板231の中央後部の切り欠きに後方から嵌合されて、そこに固定される。そして、保持板231と支持部24との間隙にプレパラート21を挿入したときに、プレパラート21の中央後部に配置される電極22の複数の端子221に、電極支持板23の複数の端子232が弾性的に当接して、交流電源8から電極22へ給電できるようになっている。

0031

光学顕微鏡4は、図2に示すように、撮像データを出力可能カメラ(CCDカメラ)401を備えている。光学顕微鏡4の支持部41は、シリンジ3の支持部33と並んで、支持部24に立設されている。そして、各調整ダイヤル402,403,404を適宜回すことにより、この光学顕微鏡4をカメラ401とともに、前後・左右・上下方向の三次元位置調整可能となっている。また、基板2のプレパラート21の中央下方に設けたライト(不図示)を点灯することにより、光学顕微鏡4のカメラ401での鮮明な撮像画像が得られるようになっている。

0032

図6は本装置1の制御系を示すブロック図である。本装置1の制御系は、図6に示すように、コントローラ6と、パーソナルコンピュータ(以下、パソコンと略す)7と、交流電源8とを備えている。コントローラ6は、ロードセル301からの検出信号に基づいて、フック300にプランジャ32が装着されているか否か、プランジャ32の押圧開始位置か否か、プランジャ32の押切位置か否かを判断して、モータの制御を行うとともに、交流電源8から電極22への給電を制御するものであって、この給電電圧周波数とを所定範囲で調整して、プレパラート21の溝部213を通過する試料液中の微生物を誘電泳動させることにより、電極22で捕集するようになっている。光学顕微鏡4は、電極22で捕集された微生物の画像を拡大して、その画像をカメラ401で撮像するようになっている。パソコン7は、光学顕微鏡4のカメラ401から出力された撮像データを画面上に動画あるいは静止画写真)として表示するようになっている。

0033

図7は本装置1の動作例を示すフローチャート、図8はシリンジ3のセット前の状態を示す正面図、図9はシリンジ3のセット中の状態(1)を示す正面図、図10はシリンジ3のセット中の状態(2)を示す正面図、図11はシリンジ3のセット後の状態を示す正面図、図12は基板2のセット前の状態を示す斜視図、図13は基板2のセット後の状態を示す斜視図である。なお、シリンジ3内には予め所定量の試料液が吸引されて保持されているものとする。

0034

図7に示すように、まず本装置1の筐体5内に、基板2とシリンジ3とがそれぞれセットされる(ステップS1)。ここでは、筐体5の操作側(前)にある開閉扉52を開けて、その底部の支持部24の所定位置に基板2のプレパラート21を水平状態で取り付ける。具体的には、図12図13に示すように、プレパラート21を支持部24上でスライド変位させて、保持板231と支持部24との間隙にプレパラート21を挿入する。このとき、プレパラート21の中央後部に配置される電極22の複数の端子221に、電極支持板23の複数の端子232が弾性的に当接して、交流電源8から電極22へ給電できるようになる。

0035

ついで、左側の支持部33に、シリンジ3を取り付ける。具体的には、図8図11に示すように、シリンジ3を縦向きにして、操作側(前)から奥側(後)に移動させることで、第四部材332などに装着する。そして、操作レバー303を押し下げる。このとき、シリンジ3の支持部33とともにシリンジ3全体が下降し、シリンジ3の先端の段部311が基板2の液入口211に挿入される。基板2の液出口212には、廃液チューブ214を取り付け、その先端を図外の回収タンクに接続する。光学顕微鏡4は、カメラ401とともに、予め三次元で位置調整しているものとする。

0036

ついで、モータでシリンジ3のプランジャ32の押圧を開始し(ステップS2)、ロードセル301で感知するまでプランジャ32を押圧する(ステップS3)。このとき、フック300が下降し、フック300の爪部300aにシリンジ3のプランジャ32の第二鍔部322が当接する。すると、この爪部300aがバネ300bの弾性付勢力に抗して左右に開き、第二鍔部322を挟持した後に閉じる。このようにして、フック300でシリンジ3のプランジャ32を把持する。ロードセル301でプランジャ32を感知した後は、モータでプランジャ32を押圧し続けることにより、基板2内に試料液を微小量で連続的に給液する(ステップS4)。

0037

光学顕微鏡4のカメラ401での撮像画像を、パソコン7の画面で確認しながら、基板2の電極22に印加される交流電源8の電圧と周波数とを適宜調整することにより、誘電泳動現象により、試料液中の微生物の捕集を行う(ステップS5)。そして、ロードセル301でプランジャ32の押切を感知すると、その押圧をストップして(ステップS6)、作業を終了するが、必要に応じて、モータを逆回転させることにより、基板2内の残液をシリンジ3内に回収して微生物の分取をすることもできる。その後、ステップS1と逆手順で、基板2とシリンジ3とを筐体5から取り出してから、開閉扉52を閉める。以上の操作は、いずれもワンタッチでの片手操作でもって行うことができる。

0038

以上説明したように、本装置1によれば、微小流路をなす溝部213を有する基板2を保持する支持部24と、支持部24に取り付けられ、この支持部24によって保持された基板2を、電圧を発生させる交流電源8に電気的に接続する電極支持板23とを備え、電極支持板23は、支持部24に基板2が装着されたときに、基板2に係合され、かつ、支持部24から基板2が離脱されたときに、基板2との係合が解除されるように構成されるので、基板2の着脱作業を容易化できる。

0039

なお、上記実施形態では、シリンジ3から試験液を基板2に給液しているが、基板2への給液を生産ライン直接接続して行うこととしてもよい。その場合は、シリンジ3が不要となるから、装置構成がさらに簡単になる。

0040

また、上記実施形態では、シリンジ3の段部311を、基板2の液入口211の短管に挿入しているが、液入口の211を開口孔だけにして、パッキン入り連結部を介して段部311を押圧するようにしてもよい。その場合は、短管を取りやめることにより、プレパラート21を、より多く重ねて包装箱内に収納できて便利である。

0041

また、上記実施形態では、フック300にシリンジ3のプランジャ32が装着されているか否かと、シリンジ3のプランジャ32の押圧開始位置および押圧停止位置とを1つのロードセル301で感知するようにしているが、他の種類のセンサを用いることとしてもよい。

0042

また、上記実施形態では、電極22とシリンジ3との制御はコントローラ6で行い、パソコン7は光学顕微鏡4のカメラ401での撮像画像を表示するだけとしているが、すべての制御をパソコン7で総合的に行うようにしてもよい。

0043

また、上記実施形態では、基板2とシリンジ3とに保有された試料液の温度制御を行っていないが、必要な場合には、それらの温度制御を行う機構を備えてもよい。

0044

また、上記実施形態では、微生物検出装置を例示しているが、本発明に係る流体供給装置および流体観察装置は、これに限定されず、例えば医療分野半導体製造分野などさらに広い分野にも適用できるのはもちろんである。

0045

1微生物検出装置(電圧印加装置を含む。)
2基板(流路素子に相当する。)
21プレパラート
211液入口
212液出口
213 溝部(微小流路に相当する。)
22電極
221端子(素子側端子に相当する。)
23電極支持板(接続部に相当する。)
231保持板(流路素子保持部に相当する。)
232 端子(接続部側端子に相当する。)
24 支持部
3シリンジ
300フック
301ロードセル
301a 当接部
302 シリンジ駆動部
303操作レバー
31筒体
311 段部
312 第一鍔部
32プランジャ
321ガスケット
322 第二鍔部
33 支持部
332 第四部材
4光学顕微鏡
401カメラ
41 支持部
5筐体
6コントローラ
7パソコン
8交流電源(電圧発生部に相当する。)

先行技術

0046

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