液體中生物顆粒的檢測裝置及液體中生物顆粒的檢測方法與流程

文檔序號：11515642閱讀：600來源：國知局

本發明涉及環境技術，特別涉及液體中生物顆粒的檢測裝置及液體中生物顆粒的檢測方法。

背景技術：

在生物潔凈室等潔凈室中，利用粒子檢測裝置，檢測、記錄飛散的微生物粒子、非微生物粒子(例如參照專利文獻1、2以及非專利文獻1)。根據粒子的檢測結果，能夠掌握潔凈室的空調設備的劣化情況。另外，有時也對在潔凈室中制備的產品附上潔凈室內的粒子檢測記錄作為參考資料。例如，光學式的粒子檢測裝置吸引潔凈室中的氣體，向吸引的氣體照射光。若氣體中含有微生物粒子、非微生物粒子，則被照射了光的粒子就會發出熒光、在粒子中產生散射光等。因此，通過檢測熒光、散射光，能夠檢測出氣體所含的微生物粒子、非微生物粒子的數量、大小等。另外，期望在潔凈室以外也準確檢測流體中的粒子的技術(例如參照專利文獻3、4)。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2011-83214號公報

專利文獻2：日本專利第5275522號公報

專利文獻3：日本特開平8-29331號公報

專利文獻4：日本特開2014-153199號公報

非專利文獻

非專利文獻1：長谷川倫男他，《氣體中微生物實時檢測技術及其應用》，山武株式會社，azbiltechnicalreview2009年12月號，p.2-7，2009年(長谷川倫男他，「気中微生物リアルタイム検出技術とその応用」，株式會社山武，azbiltechnicalreview2009年12月號，p.2-7，2009年)

技術實現要素：

發明要解決的問題

存在著液體中的生物粒子發出的熒光弱的問題。在此，本發明的目的之一在于提供能夠準確地檢測液體中的生物粒子的液體中生物粒子的檢測裝置，以及液體中生物粒子的檢測方法。

解決問題的技術手段

根據本發明的形態，提供了液體中生物粒子的檢測裝置，該檢測裝置具備：(a)加熱用流路，其供含有微生物粒子的液體流動；(b)微波照射裝置，其向加熱用流路中的含有微生物粒子的液體照射微波；(c)檢查流路，其被連接于加熱用流路；(d)激發光光源，其向檢查流路照射激發光；以及(e)熒光檢測器，其檢測被照射了激發光的檢查流路中的微生物粒子發出的熒光。

上述的液體中生物粒子的檢測裝置也可以還具備循環流路，其使流過檢查流路的含有生物粒子的液體返回加熱用流路。微波照射裝置也可以不向在循環流路中循環前的含有微生物粒子的液體照射微波。另外，微波照射裝置也可以向在循環流路中循環后的含有微生物粒子的液體照射微波。

上述的液體中生物粒子的檢測裝置也可以還具備前后比較部，其將在循環流路中循環前的粒子發出的熒光的強度和在循環流路中循環后的粒子發出的熒光的強度進行比較。

在上述的液體中生物粒子的檢測裝置中，加熱用流路可以相對于光不透明。

另外，根據本發明的形態，提供了液體中生物粒子的檢測方法，該檢測方法具備：(a)向含有微生物粒子的液體照射微波；以及(b)向被照射了微波的生物粒子照射激發光，并檢測該生物粒子發出的熒光。

上述的液體中生物粒子的檢測方法也可以還包括在向含有微生物粒子的液體照射微波之前，向沒有被照射微波的生物粒子照射激發光，并檢測該生物粒子發出的熒光。

上述的液體中生物粒子的檢測方法也可以還包括將沒有被照射微波的粒子發出的熒光的強度與被照射了微波的粒子發出的熒光的強度進行比較。另外，在上述的液體中生物粒子的檢測方法中，也可以在相比于沒有被照射微波的粒子發出的熒光的強度，被照射了微波的粒子發出的熒光的強度較強的情況下，判定粒子為微生物粒子。

發明的效果

根據本發明，能夠提供能夠準確檢測液體中的生物粒子的液體中生物粒子的檢測裝置，以及液體中生物粒子的檢測方法。

附圖說明

圖1為本發明的第1實施方式所涉及的液體中生物粒子的檢測裝置的示意圖。

圖2為本發明的第1實施方式所涉及的液體中生物粒子的檢測裝置的光學系統的示意圖。

圖3為本發明的第2實施方式所涉及的液體中生物粒子的檢測裝置的示意圖。

圖4為本發明的第2實施方式所涉及的液體中生物粒子的檢測裝置的光學系統的示意圖。

圖5為本發明的實施例1所涉及的沒有被照射微波的表皮葡萄球菌懸濁液的熒光圖像。

圖6為本發明的實施例1所涉及的被照射了微波的表皮葡萄球菌懸濁液的熒光圖像。

圖7為表示本發明的實施例1所涉及的沒有被照射微波的表皮葡萄球菌懸濁液的熒光強度的分布，以及被照射了微波的表皮葡萄球菌懸濁液的熒光強度的分布的柱狀圖。

圖8為本發明的實施例2所涉及的沒有被照射微波的大腸桿菌懸濁液的熒光圖像。

圖9為本發明的實施例2所涉及的被照射了微波的大腸桿菌懸濁液的熒光圖像。

圖10為表示本發明的實施例2所涉及的沒有被照射微波的大腸桿菌懸濁液的熒光強度的分布，以及被照射了微波的大腸桿菌懸濁液的熒光強度的分布的柱狀圖。

圖11為本發明的比較例1所涉及的沒有被照射微波的、干燥的表皮葡萄球菌的熒光圖像。

圖12為本發明的比較例1所涉及的被照射了微波的、干燥的表皮葡萄球菌的熒光圖像。

圖13為表示本發明的比較例1所涉及的沒有被照射微波的、干燥的表皮葡萄球菌的熒光強度的分布，以及被照射了微波的、干燥的表皮葡萄球菌的熒光強度的分布的柱狀圖。

圖14為本發明的比較例2所涉及的沒有被照射微波的、干燥的大腸桿菌的熒光圖像。

圖15為本發明的比較例2所涉及的被照射了微波的、干燥的大腸桿菌的熒光圖像。

圖16為表示本發明的比較例2所涉及的沒有被照射微波的、干燥的大腸桿菌的熒光強度的分布，以及被照射了微波的、干燥的大腸桿菌的熒光強度的分布的柱狀圖。

具體實施方式

以下，對本發明的實施方式進行說明。但是，不應該理解為對成為本公開內容的一部分的記載以及附圖限定了本發明。對于本領域技術人員來說，根據本公開內容，各種各樣的代替技術以及運用技術應該變得明顯，本發明應該理解為包含在此沒有記載的各種各樣的實施方式等。

(第1實施方式)

實施方式所涉及的液體中生物粒子的檢測裝置包括：加熱用流路201，其供含有微生物粒子的液體流動；微波照射裝置202，其向加熱用流路201中的含有微生物粒子的液體照射微波；檢查流路40，其被連接于加熱用流路201；激發光光源10，其向檢查流路40照射激發光；以及熒光檢測器102，其檢測被照射了激發光的檢查流路40中的微生物粒子發出的熒光。在此，微波是指300mhz～300ghz頻率的電磁波。

加熱用流路201只要能夠透過微波即可，相對于光不透明也是可以的。因此，作為加熱用流路201的材料，能夠使用不透明且難以破壞的材料。加熱用流路201內部的液體如果被照射微波的話，則會由于介電損耗而產生熱。另外，液體中存在的微生物粒子如果被照射微波的話，則也會由于介電損耗而產生熱。另外，加熱用流路201內的液體即使渾濁、不透明，也能被微波加熱。

由于被照射了微波的溶劑以及內部的液體而被加熱的微生物粒子會發生美拉德反應。美拉德反應是指，將氨基酸、肽、以及蛋白質等的氨基化合物，在葡糖糖等糖類存在下，通過加熱，生成糖化終產物(age：advancedglycationendproduct，晚期糖基化終末產物)的反應。糖化終產物發出熒光。另外，微生物粒子就算不發生美拉德反應，微生物粒子所含有的煙酰胺腺嘌呤二核苷酸以及核黃素等也會發出熒光。但是，在發生了美拉德反應的微生物粒子中，由于糖化終產物也發出熒光，因此與沒有發生美拉德反應的微生物粒子相比較，發生了美拉德反應的微生物粒子發出更強的熒光。

在不含有蛋白質以及糖的非微生物粒子中不發生美拉德反應。因此，若向加熱用流路201照射微波，則在微生物粒子中熒光物質增加，但非微生物粒子中熒光物質不增加。

加熱用流路201具有例如以下這樣的長度：使得含有微生物粒子的液體能夠花費為了在微生物粒子中結束美拉德反應所需的微波照射時間而通過微波照射區域。例如，如果為了在微生物粒子中結束美拉德反應所需的微波照射時間為10分鐘，則加熱用流路201具有含有微生物粒子的液體花費10分鐘通過加熱用流路201的長度。這樣的加熱用流路201長度是根據加熱用流路201的內徑、含有微生物粒子的液體的流速、以及微波的強度而適當設計的。

為了確保必要的長度，加熱用流路201可以為例如螺旋狀，也可以具有三維折疊構造。折疊構造的外徑可以形成為例如長方體，也可以形成為球。加熱用流路201只要是由能夠透過微波的材料構成即可，三維折疊構造的內部不能從外部確認也是可以的。

微波照射裝置202可以具備單模諧振腔，也可以具備多模諧振腔。另外，也可以將微波照射裝置202發出的微波通過反射構件反射，調節微波的照射區域。

如圖2所示，液體中生物粒子的檢測裝置還可以具備散射光檢測器105，其檢測在被照射了激發光的液體中產生的、波長與激發光相同的散射光。向激發光光源10供給電力的光源驅動電源11被連接于激發光光源10。控制向激發光光源10供給的電力的電源控制裝置12被連接于光源驅動電源11。

激發光光源10向檢查流路40中流過的液體照射寬頻帶波長的激發光。作為激發光光源10，能夠使用例如發光二極管(led)以及激光器。激發光的波長為例如250nm至550nm。激發光可以為可見光也可以為紫外光。在激發光為可見光的情況下，激發光的波長為例如400nm至550nm的范圍，例如為405nm。在激發光為紫外光的情況下，激發光的波長為例如300nm至380nm的范圍內，例如為340nm。但是，激發光的波長并不限于這些。

檢查流路40相對于激發光為透明，由例如石英等構成。

在檢查流路40中的液體含有細菌等微生物的情況下，被照射了激發光的微生物所含有的煙酰胺腺嘌呤二核苷酸、核黃素、以及糖化終產物等會發出熒光。另外，在檢查流路40中的液體含有由例如金屬或樹脂構成的非微生物粒子情況下，有時被照射了激發光的非微生物粒子也會發出熒光、或波長頻帶與熒光重疊的光。另外，熒光包括自體熒光。但是，如上所述，由于美拉德反應在微生物粒子中產生，不在非生物粒子中產生，因此美拉德反應導致的熒光的增強不在非生物粒子中產生。

例如，在液體為用純化水制備裝置制備的水的情況下，有時水中含有由純化水制備裝置的材料形成的非微生物粒子。例如，從純化水制備裝置可能具備的過濾器、殼體可能產生由從聚丙烯、聚乙烯、聚四氟乙烯(ptfe)、烯烴、聚碳酸酯、以及聚氨酯等中選擇的至少一種材料構成的粒子。另外，從純化水制備裝置可能具備的填充物可能產生由從例如硅橡膠、丁腈橡膠(nbr)、乙丙橡膠(epdm)、氟橡膠、全氟橡膠kalrez(カルレッツ)、以及ptfe等中選擇的至少一種材料構成的粒子。進一步地，從純化水制備裝置可能具備的泵可能產生由從含氟橡膠viton(バイトン)、氟樹脂、有機硅樹脂、聚酰胺、聚苯硫醚(pps)、以及全氟橡膠perfluoro(パーフロ)等中選擇的至少一種材料構成的粒子。更進一步地，從純化水制備裝置可能具備的密封件可能產生由例如ptfe等構成的粒子。除此之外，從純化水制備裝置可能具備的配管可能產生由氧化不銹鋼等金屬材料構成的粒子。如上所述的從純化水制備裝置產生的粒子的材料如果被照射激發光的話，則有時發出熒光、或波長頻帶與熒光重復的光。

微生物以及非微生物粒子發出的熒光頻帶的光的光譜根據微生物以及非微生物粒子的種類而不同。另外，一般來說，相比于非微生物粒子發出的熒光波長頻帶的光的強度，微生物發出的熒光波長頻帶的光的強度具有長波長側較強的傾向。因此，根據在多個波長中檢測出的熒光頻帶的光的強度，能夠判定液體所含有的粒子等物質是微生物還是非微生物粒子。

熒光檢測器102檢測微生物或非微生物粒子發出的熒光頻帶的光。熒光檢測器102具備：第1受光元件20a，其接收第1熒光波長頻帶的光；以及第2受光元件20b，其接收不同于第1熒光波長頻帶、相比于第1熒光波長頻帶更短波長側的第2熒光波長頻帶的光。作為第1受光元件20a以及第2受光元件20b，能夠使用光電二極管以及光電倍增管等，在接收光時，將光能轉變為電能。

第1受光元件20a上連接有放大在第1受光元件20a中產生的電流的放大器21a。放大器21a上連接有向放大器21a供給電力的放大器電源22a。另外，放大器21a上連接有接收被放大器21a放大了的電流，并算出第1受光元件20a接收的光的強度的光強度算出裝置23a。光強度算出裝置23a根據例如檢測出的光的光譜面積，算出光的強度。光強度算出裝置23a上連接有保存光強度算出裝置23a算出的光的強度的光強度存儲裝置24a。

第2受光元件20b上連接有放大在第2受光元件20b中產生的電流的放大器21b。放大器21b上連接有向放大器21b供給電力的放大器電源22b。另外，放大器21b上連接有接收被放大器21b放大了的電流，并算出第2受光元件20b接收的光的強度的光強度算出裝置23b。光強度算出裝置23b根據例如檢測出的光的光譜的面積，算出光的強度。光強度算出裝置23b上連接有保存光強度算出裝置23b算出的光的強度的光強度存儲裝置24b。

散射光檢測器105檢測在被照射了檢查光的微生物以及非微生物粒子上產生的散射光。散射光檢測器105具備接收散射光的散射光受光元件50。作為散射光受光元件50，能夠使用光電二極管等，在接收光時，將光能轉變為電能。

散射光受光元件50上連接有放大在散射光受光元件50中產生的電流的放大器51。放大器51上連接有向放大器51供給電力的放大器電源52。另外，放大器51上連接有接收被放大器51放大了的電流，并算出散射光受光元件50接收的散射光的強度的光強度算出裝置53。光強度算出裝置53上連接有保存光強度算出裝置53算出的散射光的強度的光強度存儲裝置54。

在液體流過檢查流路40內時，激發光光源10照射激發光，熒光檢測器102測定第1熒光波長頻帶的光的強度以及第2熒光波長頻帶的光的強度，并按照時間序列保存在光強度存儲裝置24a、24b中。另外，散射光檢測器105測定散射光，將散射光的光強度按照時間序列保存在光強度存儲裝置54中。

第1實施方式所涉及的液體中生物粒子的檢測裝置還包含中央運算處理裝置(cpu)300。cpu300包含散射光基準判定部303。散射光基準判定部303從光強度存儲裝置24a、24b讀取第1熒光波長頻帶的光的強度值以及第2熒光波長頻帶的光的強度值。另外，散射光基準判定部303從光強度存儲裝置54讀取散射光的強度。

在熒光檢測器102未測量到熒光頻帶的光，且散射光檢測器105測量到散射光的情況下，散射光基準判定部303判定檢查對象的水含有氣泡。進一步地，在熒光檢測器102未測量到熒光頻帶的光，且散射光檢測器105測量到散射光的情況下，散射光基準判定部303也可以判定檢查對象的水不含有微生物以及非微生物粒子。更進一步地，在熒光檢測器102測量到熒光頻帶的光，且散射光檢測器105測量到散射光的情況下，散射光基準判定部303也可以判定檢查對象的水含有微生物或非微生物粒子。

cpu300還可以包含波長比較部301以及熒光基準判定部302。波長比較部301從光強度存儲裝置24a、24b讀取檢測出的第1熒光波長頻帶中的光的強度值以及第2熒光波長頻帶中的光的強度值。進一步地，波長比較部301將第1熒光波長頻帶的光的強度與第2熒光波長頻帶的光的強度進行比較。在長波長側的第1熒光波長頻帶的光的強度大于短波長側的第2熒光波長頻帶的光的強度的情況下，熒光基準判定部302判定液體含有微生物。另外，在短波長側的第2熒光波長頻帶的光的強度大于長波長側的第1熒光波長頻帶的光的強度的情況下，熒光基準判定部302判定液體含有非生物粒子。

例如，熒光基準判定部302將判定結果從輸出裝置401輸出。作為輸出裝置401，能夠使用顯示器、揚聲器、以及打印機等。

根據以上說明的第1實施方式所涉及的液體中生物粒子的檢測裝置，能夠通過微波照射，增強微生物粒子發出的熒光強度。一般來說，由于發生美拉德反應之前的微生物粒子發出的熒光弱，在通過微波照射，微生物粒子發出的熒光強度增強時，能夠提高微生物粒子的檢測精度。另外，由于美拉德反應不在非微生物中發生，因此能夠通過微波照射來選擇性地增強微生物粒子的熒光強度。

(第2實施方式)

如圖3所示，第2實施方式所涉及的液體中生物粒子的檢測裝置還具備循環流路203，其使流過檢查流路40的含有生物粒子的液體返回加熱用流路201。例如，在第2實施方式中，即使在循環流路203中循環前的含有微生物粒子的液體流經加熱用流路201，微波照射裝置202也不向加熱用流路201內的液體照射微波。但是，在循環流路203中循環后的含有微生物粒子的液體流經加熱用流路201時，微波照射裝置202向加熱用流路201內的液體照射微波。

如圖4所示，在第2實施方式中，cpu300還具備前后比較部304，其將在循環流路203中循環前的粒子發出的熒光的強度與在循環流路203中循環后的粒子發出的熒光的強度進行比較。

當在循環流路203中循環前的、未被照射微波的粒子發出的熒光的強度與在循環流路203中循環后的、被照射了微波的粒子發出的熒光的強度為相等的情況下，前后比較部304判斷粒子為非微生物粒子。另外，在相比于在循環流路203中循環前的、未被照射微波的粒子發出的熒光的強度，在循環流路203中循環后的、被照射了微波的粒子發出的熒光的強度強的情況下，前后比較部304判斷粒子為微生物粒子。

根據第2實施方式所涉及的液體中生物粒子的檢測裝置，能夠相對于非微生物粒子，更加準確地識別微生物粒子。

(其他實施方式)

如上所述通過實施方式記載了本發明，但是不應該理解為成為該公開內容的一部分的記載以及附圖限定了本發明。對于本領域技術人員，根據該公開內容，各種各樣的代替實施方式、實施例以及運用技術應該是明顯的。例如，在實施方式中，示出了用多個受光元件檢測多個波長頻帶的熒光強度的例子，但是也可以用單一的受光元件檢測單一的波長頻帶的熒光強度。如此，本發明應該理解為包含在此沒有記載的各種各樣的實施方式等。

【實施例】

(實施例1)

使用單模諧振腔，向3ml的表皮葡萄球菌懸濁液照射了10分鐘400w的微波。此時，控制單模諧振腔，以使懸濁液的溫度不超過200℃。隨后，分別向載玻片滴下沒有被照射微波的表皮葡萄球菌懸濁液(控制組)和被照射了微波的表皮葡萄球菌懸濁液，并用熒光顯微鏡觀察。其結果，獲得了圖5所示的控制組的熒光圖像以及圖6所示的被照射了微波的表皮葡萄球菌懸濁液的熒光圖像。進一步地，進行熒光圖像的解析，制作了熒光強度的柱狀圖，如圖7所示，顯示了與控制組相比較，被照射了微波的表皮葡萄球菌懸濁液的熒光強度較強。

(實施例2)

使用單模諧振腔，向3ml的大腸桿菌懸濁液照射了10分鐘400w的微波。此時，控制單模諧振腔，以使懸濁液的溫度不超過200℃。隨后，分別向載玻片滴下沒有被照射微波的大腸桿菌懸濁液(控制組)和被照射了微波的大腸桿菌懸濁液，并用熒光顯微鏡觀察。其結果，獲得了圖8所示的控制組的熒光圖像以及圖9所示的被照射了微波的大腸桿菌懸濁液的熒光圖像。進一步地，進行熒光圖像的解析，制作了熒光強度的柱狀圖，如圖10所示，顯示了與控制組相比，被照射了微波的大腸桿菌懸濁液的熒光強度較強。

(比較例1)

使用單模諧振腔，向在載波片上自然干燥后的表皮葡萄球菌照射10分鐘400w的微波，但未確認溫度上升。隨后，分別用熒光顯微鏡觀察沒有被照射微波的、在載波上自然干燥后的表皮葡萄球菌(控制組)和被照射了微波的、在載波片上干燥后的表皮葡萄球菌。其結果，獲得了圖11所示的控制組的熒光圖像和圖12所示的被照射了微波的干燥后的表皮葡萄球菌的熒光圖像。進一步地，進行熒光圖像的解析，制作了熒光強度的柱狀圖，如圖13所示，與控制組相比，被照射了微波的干燥后的表皮葡萄球菌的熒光強度沒有被觀察到明顯的差別。

(比較例2)

使用單模諧振腔，向在載玻片上自然干燥后的大腸桿菌照射10分鐘400w的微波，但未確認溫度上升。隨后，分別用熒光顯微鏡觀察沒有被照射微波的、在載玻片上自然干燥后的大腸桿菌(控制組)和被照射了微波的、在載玻片上干燥后的大腸桿菌。其結果，獲得了圖14所示的控制組的熒光圖像和圖15所示的被照射了微波的干燥后的大腸桿菌的熒光圖像。進一步地，進行熒光圖像的解析，制作了熒光強度的柱狀圖，如圖16所示，與控制組相比，被照射了微波的干燥后的大腸桿菌的熒光強度沒有被觀察到明顯的差別。

符號說明

10激發光光源

11光源驅動電源

12電源控制裝置

20a，20b受光元件

21a，21b，51放大器

22a，22b，52放大器電源

23a，23b，53光強度算出裝置

24a，24b，54光強度存儲裝置

40檢查流路

50散射光受光元件

102熒光檢測器