S. cerevisiae JCM 7255
① ②
第7章 総論
156 7.2 今後の展望
7.2.1各種外因ストレスに対するΔG検証
本研究では，生育活性及び代謝状態の異なる微生物を作成するために，加温（高温処 理）及びアルコール類投与負荷を外因ストレスとして採用したが，その他，微生物の生 育に寄与する因子として，冷蔵・冷凍（低温処理），pH，湿度，培地成分，大気環境成 分なども挙げられる[1],[2]．また，実際の医療現場を想定して抗生物質投与モデルも検討 し，今後，諸外因ストレスとΔGの挙動との相関を新たに検証する必要がある．
7.2.2 他種菌株による誘電特性検証
本研究では，DEPIM法による基礎検証のため，臨床細菌学において基準株として使用 されるE. coli ATCC 11775及び実際の醸造に用いられているS. cerevisiae JCM 7255を採択
した．筆者はこの他に，DEPIM法による微生物計測の基礎検証として，有胞子乳酸菌の B. coaglanceに対する周波数特性を調査している[3]．また，上記ATCC 11775とは別に，
薬剤感受性試験精度管理菌株[4]であるE. coli ATCC 25922を用いて，第6章同様に薬剤投 与負荷菌に対するDEPIM実験を実施し，成果の一部を報告している[5],[6]．更に，乳製品 に混在する微生物に対して，誘電泳動力 Fdep による捕捉及び周波数特性実験を行った[7]
（図 7.2）．これら各研究成果による知見を精査した上で，今後，各微生物に対する簡易
的な代謝状態評価法の確立を目指す．
7.2.3 DEPIM用デバイスの開発及び最適化
本研究では，DEPIM 実験用として，Fdepを効果的に発生させる種々のマイクロフィル タ及び電極セルホルダを採用した．現行のマイクロフィルタは石英基板を使用している ため，取扱い上注意が必要である上，高価である．今後，理想的なDEPIM法による微生 物代謝活性モニタリングシステムを構築するに当たり，電極の材質及びデザインの見直 しを行い，取扱いが容易で，安価な高捕集効率フィルタを開発する．現在までに，フィ ルム樹脂を用いた広面積フィルタを研究試作し，その性能評価を実施している（図 7.3
及び7.4）[8],[9]．また，誘電泳動原理による微生物モニタリングシステムとして，フロー
タイプ微生物計測装置を試作開発して，現在までに各微生物に対する性能評価を検証し ている[7],[10],[11]（図7.5）．
第7章 総論
157
将来的には，これらのマイクロフィルタ，電極セルホルダ及び計測装置を最適化した 上で，図7.6及び7.7に例示したような，溶液の導電率及びpH等の情報をフィードバッ クし，安定したDEPIM結果を得られる総合計測システムの構築を目指す．
図7.2 誘電泳動による牛乳中に混在したE. coliの捕捉実験例[7]
図7.3 フィルム樹脂フィルタ試作品
（左：本研究に用いた石英基板マイクロフィルタ，右：フィルム樹脂フィルタ試作品）
2 MHz 0.1 MHz
2 MHz 0.1 MHz
E.coli(φ1-3 µm)
E.coli(φ1-3 µm)
第7章 総論
158
図7.4 フィルム樹脂フィルタによるS. cerevisiae捕捉実験例[8]
図7.5 誘電泳動原理を応用したフロータイプ微生物計測装置試作品
（左：送液ポンプユニット内蔵電圧印加装置本体，右：電極セルホルダ搭載顕微鏡）
第7章 総論
159
図7.6 DEPIMによる微生物代謝活性モニタリングシステム例
図7.7 微生物代謝活性モニタリングシステムに関する分析フローチャート例
第7章 総論
160 参考文献-7
[1] 新谷英晴：防菌防黴，34 (2005) 669 [2] 芝崎勲：防菌防黴，34 (2006) 305
[3] 円城寺隆治，内田諭，杤久保文嘉：農業環境工学関連学会2007年合同大会プログラ ム，P28 (2007) 60
[4] CLSI Web site, http://www.clsi.org/ (2012/05/05 access)
[5] T. Enjoji, E. Kato, S. Uchida and F. Tochikubo : Proceeding of International Union of Microbiological Societies Congresses 2011, Hokkaido, Japan (2011)P-AM06-17
[6] 圓城寺隆治，加藤英子，内田諭：平成24年 電気学会全国大会講演論文集，3 (2012) 150
[7] 岩本崇志，圓城寺隆治：バイオメディカル・ファジィ・システム学会第24回年次大 会講演論文集，(2011) 221
[8] 圓城寺隆治，内田諭，泰磨一夫，杤久保文嘉：第 55 回 応用物理学会関連連合講演 会講演予稿集，3 (2008) 1372
[9] 泰磨一夫，吉田太郎，内田諭，圓城寺隆治：特願2008-117812 (2008)
[10] 勝又求，西山恭子，石岡賢，圓城寺隆治，岩本崇志，錫谷達夫：第64回日本細菌学
会東北支部総会講演集，(2010) 41
[11] 内田諭，圓城寺隆治：特許4548742 (2010)
研究業績一覧
161
研究業績一覧
1. 原著論文（査読有）
[1] 円城寺隆治，尼子恵里，内田諭，杤久保文嘉：インピーダンス計測法による損傷大 腸菌の誘電特性解析，静電気学会誌，31 (2007) 8
[2] 尼子恵里，円城寺隆治，内田諭，杤久保文嘉：誘電泳動インピーダンス計測法を応 用した熱損傷菌の代謝評価に関する基礎検討，電気学会論文誌E，128 (2008) 499 [3] 圓城寺隆治，内田諭，杤久保文嘉：誘電泳動インピーダンス計測法による細菌誘電
特性と細胞膜活性状態及び流量依存性の相関検証，静電気学会誌，35 (2011) 139 [4] T. Enjoji, S. Uchida and F. Tochikubo : Fundamental Studies of Dielectric Characteristics of
Heat-Injured S. cerevisiae using Dielectrophoretic Impedance Measurement Method, International Journal of Intelligent Automation and Soft Computing, 18 (2012) 153
2. 国際会議論文（査読有）
[1] T. Enjoji, S. Uchida and F. Tochikubo : Fundamental Studies of Dielectric Characteristics of Heat-Injured S. cerevisiae using Dielectrophoretic Impedance Measurement Method, Proceeding of World Automation Congress 2010, Kobe, Japan (2010)
[2] T. Enjoji, E. Kato, S. Uchida and F. Tochikubo : Verification of the Correlation between Growth Activities of Microorganisms and Fungicide Concentration using Dielectrophoretic Impedance Measurement Method, Proceeding of International Union of Microbiological Societies Congresses 2011, Hokkaido, Japan, P-AM06-17 (2011)
3. 国内発表（査読無）
[1] 内田諭，円城寺隆治，杤久保文嘉：誘電泳動力を応用した菌濃縮セルの基礎特性, 第 53回 応用物理学会関連連合講演会予稿集，(2006) 1390
[2] 円城寺隆治，尼子恵里，内田諭，杤久保文嘉：誘電泳動インピーダンス計測法によ る大腸菌の代謝活性モニタリング, 第30回 静電気学会講演論文集'06，(2006) 181 [3] 尼子恵里，内田諭，杤久保文嘉，円城寺隆治：マイクロスケールインピーダンス計
測法による損傷大腸菌の誘電特性と代謝活性の相関検証，平成 19 年 電気学会全国
研究業績一覧
162 大会講演論文集，3 (2007) 241
[4] 円城寺隆治，内田諭，杤久保文嘉：誘電泳動インピーダンス計測法による食品中微 生物の代謝活性モニタリングに関する基礎研究，農業環境工学関連学会2007年合同 大会プログラム，(2007) 60
[5] 二宮一明，円城寺隆治，内田諭，杤久保文嘉：誘電泳動インピーダンス法及び蛍光 分光法を併用した細菌群の選択的高速計測，日本食品工学会第 8 回年次大会講演要 旨集，(2007) 84
[6] 二宮一明，内田諭，円城寺隆治，杤久保文嘉：誘電泳動および蛍光分光を併用した 選択的細菌検出，第55回 応用物理学会関連連合講演会講演予稿集，3 (2008) 1367 [7] 圓城寺隆治，内田諭，泰磨一夫，杤久保文嘉：フィルム樹脂を用いた誘電泳動フィ
ルタにおける微生物の捕集特性，第55回 応用物理学会関連連合講演会講演予稿集，
3 (2008) 1372
[8] 圓城寺隆治，内田諭，杤久保文嘉：誘電泳動及びクロスフロー濾過を用いた食中毒 菌の電気的計測，日本食品工学会第9回年次大会講演要旨集，(2008) 140
[9] 圓城寺隆治，内田諭，杤久保文嘉：誘電泳動インピーダンス計測法による細菌誘電 特性と細胞膜を介した物質輸送作用の相関検証，平成 21 年 電気学会全国大会講演 論文集，3 (2009) 188
[10] 圓城寺隆治，内田諭，杤久保文嘉：インピーダンス計測法による薬剤投与微生物の
誘電特性に関する検証，日本食品工学会第10回年次大会講演要旨集，(2009) 139
[11] 圓城寺隆治，内田諭，杤久保文嘉：誘電泳動原理を用いた微生物モニタリングシス
テムの基礎研究，第22回バイオエンジニアリング講演会講演集，(2010) 286
[12] 勝又求，西山恭子，石岡賢，圓城寺隆治，岩本崇志，錫谷達夫：誘電泳動を利用し
た微生物の捕集の検討，第64回日本細菌学会東北支部総会講演集，(2010) 41
[13] 圓城寺隆治，内田諭，杤久保文嘉：誘電泳動インピーダンス計測法による細菌誘電
特性と細胞膜活性状態及び流量依存性の相関検証，第 34 回 静電気学会講演論文集 '10，pp. (2010) 169
[14] 岩本崇志，高木一裕，内田諭，圓城寺隆治，片山浩之：誘電泳動を用いた水環境中
ウイルス回収及び濃縮に関する基礎的検討，第 45 回 日本水環境学会年会講演要旨 集， (2011) 439
研究業績一覧
163
[15] 圓城寺隆治，高瀬亜希，内田諭：泳動濃縮および画像解析を併用した飲料混入細菌
数計測法の検証，平成23年 電気学会全国大会講演論文集，3 (2011) 158
[16] 圓城寺隆治，高瀬亜希，内田諭：泳動濃縮及び蛍光画像解析法による飲料混入細菌
の定量解析，日本食品工学会第12回年次大会講演要旨集，p.(2011) 100
[17] T. Iwamoto and T. Enjoji: Experimental Studies of a Rapid Detection Method for Microorganisms in Milk using the Dielectrophoretic Equipment with Micro-channel Device, バイオメディカル・ファジィ・システム学会第24回年次大会講演論文集，(2011) 221
[18] 岩本崇志，圓城寺隆治：水中ウイルス用誘電泳動マイクロフィルタの濃縮特性，第
46回 日本水環境学会年会講演要旨集 (2012) 408
[19] 坂根優矢，内田諭，圓城寺隆治，岩本崇志，片山浩之：誘電泳動法によるT4ファー
ジの精製，平成24年 電気学会全国大会講演論文集，3 (2012) 151
[20] 圓城寺隆治，加藤英子，内田諭：誘電泳動インピーダンス計測法を用いた薬剤投与
菌における生理活性の定量検証，平成24年 電気学会全国大会講演論文集，3 (2012) 150
4. 研究関連特許
[1] 誘電泳動電極、並びにそれを用いた誘電泳動セル及び誘電体微粒子の捕集装置，特 願2008-117812 (2008)（特許申請中）
[2] 誘電体微粒子濃縮装置，特許4548742 (2010)（権利化済み）
164
謝辞
本研究は，首都大学東京大学院理工学研究科博士後期課程電気電子工学専攻において 行われたものである．
本研究を遂行するにあたり，長らく指導教官としてご指導下さり，厳しくも温かく，
終始研究への意欲を引き出して下さった内田諭准教授に甚謝の意を表します．このたび 本研究を審査して頂き，幾多のご助言を賜りました，多氣昌生教授，杤久保文嘉教授，
芝浦工業大学 西川宏之教授に深謝申し上げます．長きに亘り研究に対するご指導・ご鞭 撻を賜りました渡辺恒雄名誉教授に深謝申し上げます．公私に亘り実験内容や研究室に おける諸々の相談や悩みを聞いて下さいました白井直機助教に感謝申し上げます．
煩雑な事務手続きなどを引き受けて下さったマイクロ電気力学研究室事務担当の小谷 田美恵子さん，各種実験やデータ解析のお手伝いをして下さった研究員の加藤英子さん，
高瀬亜希さんには，嫌な顔一つされずに沢山の我儘や無理を聞いて頂き，感謝の念に堪 えません．心より御礼申し上げます．各論文や学会発表における共著者の尼子恵里さん，
二宮一明さんには，暗中模索しながら始めた誘電泳動研究に対して，忍耐強くお付き合 い頂きました．本当にありがとうございました．マイクロ電気力学研究室及びプラズマ 応用研究室の卒業生及び在籍の皆さんからは，電気実験を始めとして沢山の事を教えて 頂きました．浅学非才な著者にとって皆さんはとても頼もしい先生でした．ありがとう ございました．心より感謝申し上げます．
内田准教授との共同研究及び著者の誘電泳動研究を始めるきっかけを作って下さった エンテストジャパン株式会社社長 御子柴徹様，同部長 故佐々木哲朗様には感謝の気持 ちで一杯です．本研究に用いた誘電泳動デバイスを作製するに当たり，多大なるご協力 を賜りましたアイシーエレクトロニクス株式会社社長 岩本久美様，有限会社 品川通信 計装サービス社長 松崎辰夫様及び社員の方々に深く感謝申し上げます．
最後に，社長である著者の我儘を受け入れてくれただけでなく，著者の不在時には円 滑に業務を励行し，かつ論文投稿，学会発表及び各実験のお手伝いにご尽力頂いたフィ ルテクノジャパン株式会社のメンバーであり親友の岩本崇志氏，高橋昭智氏には，心よ り御礼申し上げます．
付録A 微生物の分類
165
付録 A 微生物の分類
細菌の細胞構造を主軸に置いた分類を図A.1に示す．本研究に用いた大腸菌は原核細 胞生物であり，グラム陰性細菌における通性嫌気性菌である．また，酵母は真核細胞生 物における菌類に分類される．原核細胞生物と真核細胞生物を総称して微生物という．
表A.1細菌の細胞構造を主軸に置いた分類 （参考：石川辰夫ら，図解微生物学ハンドブック，丸善(1990).）
付録B 寒天培地によるコロニーカウント計測法手順
166
付録 B 寒天培地によるコロニーカウント計測法手順
本研究に用いたコロニーカウント計測法の手順の一例を以下に示す．下記のプロトコ ルは平板法と呼ばれる手法である．その他，寒天培地に菌液を混合させる混釈法がある．
１．使用器具・試薬
1) マイクロピペット（100-1000 μL×1, 10-100 μL×1）
2) 滅菌済みマイクロピペット用チップ（1000 μL用, 10 μL用）1)：適量数
3) 1000 mLメスフラスコ×1
4) 1000 mLねじ口瓶×1
5) 500 mL平底フラスコ（または三角フラスコでも可）×1
6) 滅菌済みシャーレ：適量数
7) 滅菌済み15 mL遠心管（段階希釈用，9.9 mL, 9 mL）：適量数
8) 消毒用アルコール，アルコール綿 9) 滅菌済みコンラージ棒：適量
10) エタノール入りビーカー（使用済みコンラージ棒殺菌用）
11) ごみ箱（ピペットチップ廃棄用）
12) 標準寒天培地「ダイゴ」（日本製薬）
13) 試薬特級D-マンニトール（純正化学）