CN105223112A - 粒子检测装置及粒子检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供可判别生物粒子与非生物粒子的粒子检测装置及粒子检测方法。粒子检测装置具有：测定被测定粒子上所产生的第1至第3光的强度测定值的光测定器(20)；存储装置(350)，保存在第1范围内记录有第1及第2类粒子的识别边界中的第3光的强度的第1边界信息、在第2范围内记录有识别边界中的第3光的强度的第2边界信息、以及在识别边界所包围的单元格内记录有第1类粒子标识符、在识别边界未包围的单元格内记录有第2类粒子标识符的识别信息；和粒子判定部(302)，在根据第1及第2光的强度测定值获取了第1类粒子的标识符，且第3光的强度测定值在第1及第2边界值之间时，判断被测定粒子为第1类粒子。
Description
技术领域
本发明涉及检测技术，涉及粒子检测装置及粒子检测方法。
背景技术
在生物超净间等超净间(cleanroom)中，使用粒子检测装置，检测并记录飞散的微生物粒子和非微生物粒子(例如，参照专利文献1及非专利文献1)。根据粒子的检测结果，可以掌握超净间的空调设备的劣化情况。此外，有时也会对在超净间制造的产品附加超净间内的粒子的检测记录作为参考资料。光学式的粒子检测装置，例如，吸引超净间中的气体，向吸引气体照射光。气体中含有微生物粒子或非微生物粒子的话，被光照射到的粒子就会发出荧光、或者在粒子上产生散射光。因此，通过检测荧光和散射光，可以检测气体中所含的微生物粒子和非微生物粒子的数量和大小等。此外，除超净间外，也希望有技术可以正确检测流体中的粒子(例如，参照专利文献2)。
粒子发出的荧光强度，有时会根据粒子的种类而不同。此外，粒子上产生的散射光的强度有时也会根据粒子的种类而不同。因此，有提案提出，根据荧光的强度及散射光的强度，判断粒子为生物粒子还是非生物粒子的方法(例如，参照专利文献3)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1日本特开2011-83214号公报
专利文献2日本特开平8-29331号公报
专利文献3美国专利申请公开第2013/0077087号说明书
非专利文献
非专利文献1长谷川伦男等，《気中微生物リアルタイム検出技術とその応用(气体中微生物实时检测技术与其应用)》，株式会社山武，azbilTechnicalReview(阿自倍尔技术综述)2009年12月号，第2-7页，2009年
发明内容
发明要解决的课题
为了提高判断粒子为生物粒子还是非生物粒子的精度，需要提高判断基准的精度。但是，高精度的判断基准可能会造成计算机系统中所需的内存容量增大、处理速度下降。因此，本发明的目的之一是提供可判别生物粒子与非生物粒子、对计算机系统负担较低的粒子检测装置及粒子检测方法。
用于解决课题的手段
根据本发明的方式，提供一种粒子检测装置，具备有：(a)光测定器，测定被测定粒子上所产生的各自波长不同的第1光的强度的测定值、第2光的强度的测定值及第3光的强度的测定值；(b)第1边界信息保存部，其保存第一边界信息，该第1边界信息在第1光的强度及第2光的强度的二维表中，将第1类粒子和第2类粒子的识别边界中的第3光的强度记录于第1范围内；(c)第2边界信息保存部，其保存第2边界信息，该第2边界信息在二维表中，将识别边界中的第3光的强度记录于第2范围内；(d)识别信息保存部，其保存识别信息，该识别信息在二维表的识别边界所包围的单元格内记录第1类粒子的标识符、在识别边界未包围的单元格内记录第2类粒子的标识符；(e)信息取得部，根据第1光的强度的测定值及第2光的强度的测定值，从识别信息中获取第1类粒子或第2类粒子的标识符，并从第1边界信息及第2边界信息中，获取识别边界中的第3光的强度的第1边界值及第2边界值；(f)粒子判定部，当获取到第1类粒子的标识符、且第3光的强度的测定值在第1边界值及第2边界值之间时，判断被测定粒子为第1类粒子；在获取到第1类粒子的标识符、且第3光的强度的测定值不在第1边界值及第2边界值之间，或者获取到第2类粒子的标识符时，判断被测定粒子为第2类粒子。
在上述粒子检测装置中，可以是第1及第2光为荧光波段的光、第3光为散射光。或者，也可以是第1至第3光为荧光波段的光。此外，可以是第1类粒子为生物粒子，第2类粒子为非生物粒子。或者，也可以是第1类粒子为非生物粒子，第2类粒子为生物粒子。
在上述粒子检测装置中，第1及第2边界信息可以是用灰阶表示第3光的强度的图像。此外，第1及第2边界信息也可以是灰度等级图像。另外，第3光的强度测定值可以转换为灰阶中的灰阶值。此外，第1边界信息的图像可以相当于从显示第3光的强度的坐标的上方观察包含示出识别边界的多元函数的第1至第3光的强度的三维坐标系得到的图像，第2边界信息的图像可以相当于从显示第3光的强度的坐标的下方观察包含多元函数的三维坐标系得到的图像。
在上述粒子检测装置中，识别信息可以相当于将包含示出识别边界的多元函数的第1至第3光的强度的三维坐标系，在示出第3光的强度的坐标的任意值处截取得到的图像。或者，识别信息可以相当于将包含示出识别边界的多元函数的第1至第3光的强度的三维坐标系，在多元函数中的第3光的强度的最大值与最小值的中间值处截取得到的图像。此外，识别信息可以是二值图像。
上述粒子检测装置还可以具有：记录光测定器的劣化信息的劣化信息记录部；和根据劣化信息，校正第1光的强度、第2光的强度以及第3光的强度测定值中的至少一个的校正单元。或者，上述粒子检测装置还可以具备有：记录光测定器的劣化信息的劣化信息记录部；和根据劣化信息，校正第1边界信息及第2边界信息的校正单元。
此外，根据本发明的方式，提供一种粒子检测方法，包含以下步骤：(a)测定被测定粒子上所产生的各自波长不同的第1光的强度的测定值、第2光的强度的测定值及第3光的强度的测定值；(b)准备第1边界信息，该第1边界信息在第1光的强度及第2光的强度的二维表中，将第1类粒子和第2类粒子的识别边界中的第3光的强度记录于第1范围内；(c)准备第2边界信息，该第2边界信息在二维表中，将识别边界中的第3光的强度记录于第2范围内；(d)准备识别信息，该识别信息在二维表的识别边界所包围的单元格内记录第1类粒子的标识符、在识别边界未包围的单元格内记录第2类粒子的标识符；(e)根据第1光的强度的测定值及第2光的强度的测定值，从识别信息中获取第1类粒子或第2类粒子的标识符，并从第1边界信息及第2边界信息中获取识别边界中的第3光的强度的第1边界值及第2边界值；(f)当获取到第1类粒子的标识符、且第3光的强度的测定值在第1边界值及第2边界值之间时，判断被测定粒子为第1类粒子；在获取到第1类粒子的标识符、且第3光的强度的测定值不在第1边界值及第2边界值之间，或者获取到第2类粒子的标识符时，判断被测定粒子为第2类粒子。
在上述粒子检测方法中，可以是第1及第2光为荧光波段的光、第3光为散射光。或者，也可以是第1至第3光为荧光波段的光。此外，可以是第1类粒子为生物粒子、第2类粒子为非生物粒子。或者，也可以是第1类粒子为非生物粒子、第2类粒子为生物粒子。
在上述粒子检测方法中，第1及第2边界信息可以是用灰阶表示第3光的强度的图像。此外，第1及第2边界信息可以是灰度等级图像。另外，第3光的强度测定值可以转换为灰阶中的灰阶值。此外，第1边界信息的图像可以相当于从显示第3光的强度的坐标的上方观察包含示出识别边界的多元函数的第1至第3光的强度的三维坐标系得到的图像，第2边界信息的图像可以相当于从显示第3光的强度的坐标的下方观察包含多元函数的三维坐标系得到的图像。
在上述粒子检测方法中，识别信息可以相当于将包含示出识别边界的多元函数的第1至第3光的强度的三维坐标系，在显示第3光的强度的坐标的任意值处截取得到的图像。或者，识别信息可以相当于将包含示出识别边界的多元函数的第1至第3光的强度的三维坐标系，在多元函数中的第3光的强度的最大值与最小值的中间值处截取得到的图像。此外，识别信息可以是二值图像。
上述粒子检测方法还可以包含以下步骤：记录测定第1、第2及第3光的强度测定值的光测定器的劣化信息；根据劣化信息，校正第1光的强度、第2光的强度及第3光的强度测定值中的至少一个。或者，上述粒子检测方法还可以包含以下步骤：记录测定第1、第2及第3光的强度测定值的光测定器的劣化信息；根据劣化信息，校正第1边界信息及第2边界信息。
发明效果
根据本发明，可提供可以判别生物粒子与非生物粒子、对计算机系统负担较低的粒子检测装置及粒子检测方法。
附图说明
图1是显示本发明第1实施方式涉及的微生物及大气含有物质发出的光的440nm波段中的强度相对于530nm以上波段中的强度的关系的图表。
图2是显示本发明第1实施方式涉及的微生物及大气含有物质发出的光的440nm波段中的强度相对于530nm以上波段中的强度的关系和识别边界的图表。
图3是本发明第1实施方式涉及的任意y值下的、x-z二维坐标系中的识别边界的示意性图表。
图4是本发明第1实施方式涉及的任意y值下的、x-z二维坐标系中的识别边界的示意性图表。
图5是本发明第1实施方式涉及的检测装置的示意图。
图6是本发明第1实施方式涉及的第1边界信息的灰度等级图像。
图7是显示本发明第1实施方式涉及的第1边界信息的获取方法的示意图。
图8是本发明第1实施方式涉及的第2边界信息的灰度等级图像。
图9是显示本发明第1实施方式涉及的第2边界信息的获取方法的示意图。
图10是本发明第1实施方式涉及的识别信息的二值图像。
图11是显示本发明第1实施方式涉及的粒子检测方法的流程图。
图12是本发明的第2实施方式涉及的检测装置的示意图。
具体实施方式
以下说明本发明的实施方式。在以下的附图记载中，相同或类似部分以相同或类似的符号表示。但是，附图为示意图。因此，具体的尺寸等应对照以下的说明进行判断。此外，附图与附图相互之间的部分尺寸关系和比率当然也会有不同之处。
(第1实施方式)
向细菌等生物粒子照射光的话，生物粒子上就会产生散射光。此外，向由金属或树脂构成的非生物粒子照射光的话，非生物粒子上也会产生散射光。粒子上产生的散射光的强度具有依赖于粒子粒径的倾向。生物粒子的粒径根据微生物的种类而各不相同。此外，非生物粒子的粒径也根据种类而各不相同。因此，根据散射光的强度，可以确定出流体所含的被测定粒子的种类。
此外，向生物粒子照射激发光的话，生物粒子所含的烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)及核黄素等就会发出荧光。向非生物粒子照射光的话，非生物粒子有时也会发出荧光波段的光。例如从由聚酯构成的经过清洗的外袍飞散出的荧光粒子，受到光的照射后会发出荧光。聚苯乙烯粒子也会发出荧光，然后退色。
另外，例如，如果气体中含有用于净化包含二氧化氮(NO2)的氮氧化物(NOX)、硫氧化物(SOX)、臭氧气体(O3)、氧化铝系的气体、铝合金、玻璃粉末以及大肠杆菌及霉菌等异物的净化气体等的话，这些比会引起米氏散射的粒子小的气体含有物质就会在受光后会发出荧光波段的光。
例如，二氧化氮在吸收光后，会放出向红色偏移的光，回到基态。二氧化氮的吸收光谱在波长440nm附近有峰值，但具有100至200nm左右的宽波段。因此，存在二氧化氮时，如果想要用具有405nm波长的光激发源自NADH的荧光及源自黄素(flavins)的荧光的话，与NADH及黄素的激发光的吸收光谱重叠的二氧化氮也会被激发出荧光。此外，二氧化氮是在物质燃烧时，由气体中的氮和氧反应生成的。因此，有时即使原本的检测对象气体中不含二氧化氮，当检测对象气体被照射到作为激发光的具有高射束密度的激光或强力的电磁射线的话，气体中的物质就会燃烧而生成二氧化氮，二氧化氮会发出荧光。另外，一氧化氮与臭氧反应会形成二氧化氮，有时也会发出荧光。
关于二氧化氮，参照日本特开2003-139707号公报，JoelA.Thornton等著，《AtmosphericNO2:InSituLaser-InducedFluorescenceDetectionatPartsperTrillionMixingRatios》，AnalyticalChemistry，Vol.72，No.3，February1，2000，pp.528-539、以及S.A.Nizkorodov等著，《Time-resolvedfluorescenceofNO2inamagneticfield》，Volume215，number6，CHEMICALPHYSICSLETTERS，17December1993，pp.662-667。关于硫氧化物，参照日本特开2012-86105号公报。
经过本发明者们的专心研究后发现，测定多个波长下的物质发出的荧光波段的光的强度的话，相对于某波长光强度的其他波长的光强度的相关性会根据物质而各不相同。例如，图1是，对于被激发光照射到的表皮葡萄球菌、枯草杆菌芽孢、大肠杆菌、玻璃及铝各自发出的荧光波段的光，以530nm以上的波段中的波长的光强度为横轴，以440nm附近的波段中的波长的光强度为纵轴，绘制的图表。如图1所示，530nm以上的波段中的波长的光强度相对于440nm附近的波段中的波长的光强度之比具有非生物变小、微生物粒子变大的趋势。如此，本发明者们发现，通过测定多个波长中的每个波长下的物质发出的荧光波段的光的强度，取其相关性，可识别该物质是生物还是非生物。
例如，图2中，表示第1荧光波段的光强度的横轴为x轴，表示第2荧光波段的光强度的纵轴为y轴的话，可划定给出生物和非生物识别边界的函数y＝f(x)。图2的例子中，被绘制出的光强度位于y＞f(x)区域的粒子可分类至非生物的阶层，被绘制出的光强度位于y＜f(x)区域的粒子可分类至生物的阶层。
另外，如上所述，粒子上产生的散射光的强度因粒子的种类而不同。因此，在包含x轴、y轴及表示散射光强度的z轴的三维坐标系中，对多个种类的已知生物粒子及非生物粒子，分别绘制出被光照射时产生的具有第1波长的荧光波段的光强度测定值、具有第2波长的荧光波段的光强度测定值、以及散射光的强度测定值，可划定给出生物和非生物识别边界的函数f(x，y，z)。
给出生物和非生物识别边界的函数f(x，y，z)可通过，使得与各数据点的距离最大而从学习数据中求出识别边界的支持向量机(SVM)那样的非线性识别器划定。另外，识别器也称为分类器或判断器。非线性识别器不限于支持向量机。例如，也可以使用采用将多个识别器组合而提高了精度的Boosting、将脑功能中所能见到的特性在计算机上进行了模拟的神经网络、以及其他的决策树、最邻近搜索、以及案例推理等方法的识别器。
例如，若被光照射的粒子中含有微生物粒子、粒径大于微生物粒子的非微生物粒子、以及粒径小于微生物粒子的非微生物粒子的话，在三维坐标系中，例如图3所示，给出的光强度被绘制在给出识别边界的函数f(x，y，z)所包围的空间内的粒子可分类至生物的阶层，例如图4所示，给出的光强度被绘制在函数f(x，y，z)所包围空间外侧的粒子可分类至非生物的阶层。
此时，可以预先在三维坐标系中，划定给出生物和非生物识别边界的函数f(x，y，z)，然后，测定未知粒子被检测光照射时产生的具有第1波长的荧光波段的光、具有第2波长的荧光波段的光、以及散射光的强度，当测定值被绘制在函数f(x，y，z)所包围的空间内时，可判断被测定粒子为生物，当测定值被绘制在函数f(x，y，z)所包围的空间的外侧时，可判断被测定粒子为非生物。
但是，由于三维坐标系的信息数据容量大，因此有时难以安装用于计算机系统，成本较高。此外，由于三维坐标系信息的数据容量大，因此有时在实时判断未知粒子为生物粒子还是非生物粒子时，容易导致计算机系统的处理速度的下降。
对此，本发明第1实施方式涉及的粒子检测装置，如图5所示，具备有：测定被测定粒子上所产生的具有第1波长的第1光的强度、具有第2波长的第2光的强度和具有第3波长的第3光的强度的测定值的光测定器20，以及与光测定器20电连接的中央处理器(CPU)300。第1波长、第2波长、第3波长各不相同。
CPU300上连接有存储装置350。存储装置350包含第1边界信息保存部351和第2边界信息保存部352，第1边界信息保存部351保存第1边界信息，该第1边界信息在第1及第2光的强度的二维表中，将预先获取的第1类粒子和第2类粒子的识别边界中的第3光的强度记录于第1范围内；第2边界信息保存部352保存第2边界信息，该第2边界信息在第1及第2光的强度的二维表中，将将预先获取的第1类粒子和第2类粒子的识别边界中的第3光的强度记录于第2范围内。
存储装置350还包含识别信息保存部353，保存在第3光的强度的第1范围与第2范围之间的1点上，在二维表的识别边界所包围的单元格内记录有第1类粒子的标识符、在识别边界未包围的单元格内记录有所述第2类粒子的标识符的识别信息。
CPU300包含信息取得部301和粒子判定部302，信息取得部301，是根据第1及第2光的强度测定值，从识别信息中获取第1类粒子的标识符或第2类粒子的标识符，并从第1边界信息中读取识别边界中的第3光的强度的第1边界值，从第2边界信息中读取识别边界中的第3光的强度的第2边界值；粒子判定部302，是获取到第1类粒子的标识符，当第3光的强度测定值在第1边界值和第2边界值之间时，判断被测定粒子为第1类粒子，当获取到第1类粒子的标识符，第3光的强度测定值不在第1边界值和第2边界值之间，或者获取到第2类粒子的标识符时，判断被测定粒子为第2类粒子。
以下说明第1及第2光为荧光波段的光、第3光为散射光的例子。另外，“荧光波段的光”指的是，包含荧光、自体荧光以及并不一定是荧光的、波长波段与荧光重叠的光。此外，以下对第1类粒子为生物粒子、第2类粒子为非生物粒子的例子进行说明。
通过粒子检测装置检测是否含有粒子的气体，是由喷嘴40喷出的。向着喷嘴40喷出的流体，由光源10照射宽波段波长的检测光。另外，检测液体时，向着流通液体的流动池(flowcell)等，由光源10照射宽波段波长的检测光。以下说明流体为气体的例子。作为光源10，可使用例如，发光二极管(LED)及激光。检测光的波长为例如250～550nm。检测光可以是可见光，也可以是紫外光。检测光为可见光时，检测光的波长在例如400～550nm的范围内，例如为405nm。检测光为紫外光时，检测光的波长在例如300～380nm的范围内，例如为340nm。但是，检测光的波长不限定于此。光源10上连接有向光源10供给电力的光源驱动电源11。光源驱动电源11上连接有控制供给光源10的电力的电源控制装置12。
光测定器20具备有荧光强度测定器102和散射光测定器105，荧光强度测定器102测定从喷嘴40喷出的流体中所含的被检测光照射的被测定粒子上产生的第1荧光波段的光强度及第2荧光波段的光强度，散射光测定器105测定被检测光照射的被测定粒子上产生的散射光。光源10、荧光强度测定器102和散射光测定器105设置在壳体30内。此外，电源控制装置12、荧光强度测定器102及散射光测定器105与CPU300电连接。
荧光强度测定器102检测被测定粒子发出的荧光波段的光。荧光强度测定器102具备有第1受光元件20A和第2受光元件20B，第1受光元件20A受光的是第1波长下的荧光波段的光，第2受光元件20B受光的是与第1波长不同的第2波长下的荧光波段的光。另外，第1波长可以有波段。第2波长也是一样。作为第1受光元件20A及第2受光元件20B，可以使用光电二极管及光电管等，受光后将光能转换为电能。
第1受光元件20A上连接着放大第1受光元件20A产生的电流的放大器21A。放大器21A上连接着向放大器21A供给电力的放大器电源22A。此外，放大器21A上连接着接收被放大器21A放大的电流、计算第1受光元件20A受光的光强度的光强度计算装置23A。光强度计算装置23A上连接着保存光强度计算装置23A所计算出的光强度的光强度存储装置24A。
第2受光元件20B上连接着放大第2受光元件20B产生的电流的放大器21B。放大器21B上连接着向放大器21B供给电力的放大器电源22B。此外，放大器21B上连接着接收被放大器21B放大的电流、计算第2受光元件20B受光的光强度的光强度计算装置23B。光强度计算装置23B上连接着保存光强度计算装置23B所计算出的光强度的光强度存储装置24B。
散射光测定器105检测被检测光照射的被测定粒子上产生的散射光。散射光测定器105具备有对散射光进行受光的散射光受光元件50。作为散射光受光元件50，可使用光电二极管等，受光后将光能转换为电能。
散射光受光元件50上连接着放大散射光受光元件50产生的电流的放大器51。放大器51上连接着向放大器51供给电力的放大器电源52。此外，放大器51上连接着接收被放大器51放大的电流、计算散射光受光元件50受光的散射光的强度的光强度计算装置53。光强度计算装置53上连接着保存光强度计算装置53所计算出的散射光强度的光强度存储装置54。
第1边界信息保存部351所保存的第1边界信息，例如图6所示，是在包含显示第1荧光波段的光强度的x坐标和显示第2荧光波段的光强度的y坐标的二维表的各单元格内，将预先获取的生物粒子与非生物粒子的识别边界中的散射光强度记录于散射光强度的第1范围内。二维表由例如由256×256个单元格构成。此时，例如，对x方向的单元格附编号0～编号255的索引(index)，对y方向的单元格也附编号0～编号255的索引。
光的强度以例如0～5V等范围内的电压信号表示。使用例如以下的式(1)将光的强度转换为离散的索引I。
I＝[NI＊(SD/SM)](1)
在这里，NI为索引数，例如256。SD是以电压信号所表示的光强度测定值。SM是以电压信号所表示的光强度可取的最大值。
式(1)所计算出的索引I是0～255的整数。
第1边界信息相当于例如，如图7所示，从z坐标的上方观察包含预先获取的给出生物粒子与非生物粒子的识别边界的多元函数f(x，y，z)的、包含x坐标、y坐标、以及显示散射光强度的z坐标的三维坐标系的图像。例如，给出识别边界的多元函数f(x，y，z)可以是，相对于一组独立变量(x，y)，输出2个从属变量z值的多值函数。因此，第1边界信息显示出的是，相对于一组独立变量(x，y)、由多元函数f(x，y，z)输出的2个从属变量z值中较大值的分布。因此，第1边界信息中的散射光强度的第1范围是根据相对于一组独立变量(x，y)输出的2个从属变量z值中较大值的分布而任意设定的。
例如图6所示，第1边界信息是在二维表的各单元格中，将生物粒子与非生物粒子的识别边界中的散射光强度用灰阶显示的灰度等级图像。各单元格中，生物粒子与非生物粒子的识别边界中的散射光强度被记录为例如256灰阶的灰度等级。例如，在灰度等级中，散射光强度高者显示为较浅，散射光强度低者显示为较深。但是，第1边界信息也可以是彩色图像。使用例如以下的式(2)，将散射光的强度转换为离散的灰阶值(像素值)G。
G＝[NG＊(SD/SM)](2)
在这里，NG为灰阶数，例如256。SD是以电压信号所表示的光的强度测定值。SM是以电压信号所表示的光强度可取的最大值。式(2)所计算出的灰阶值(像素值)G是0～255的整数。
三维坐标系中示出识别边界的多元函数f(x，y，z)不存在的部分的坐标，在第1边界信息的图像中例如为最浅。但是，该部分的坐标灰阶也可以为最深。例如，第1边界信息的图像为256灰阶的话，该部分的灰阶值(像素值)可以是0或255。
图5所示的第2边界信息保存部352所保存的第2边界信息，是例如图8所示，在包含有显示第1荧光波段的光强度的x坐标和显示第2荧光波段的光强度的y坐标的二维表的各单元格中，将预先获取的生物粒子与非生物粒子的识别边界中的散射光强度的分布记录于散射光强度的第2范围内。第2边界信息中的二维表例如由256×256个单元格构成。此外，第2边界信息中的x坐标及y坐标的范围与第1边界信息中的x坐标及y坐标的范围相同。
第2边界信息相当于例如，如图9所示，从z坐标的下方观察包含预先获取的给出识别边界的多元函数f(x，y，z)的、包含x坐标、y坐标以及z坐标的三维坐标系的图像。因此，第2边界信息显示出的是，相对于一组独立变量(x，y)输出的2个从属变量z值中较小值的分布。因此，第2边界信息中的散射光强度的第2范围是根据相对于一组独立变量(x，y)、由多元函数f(x，y，z)输出的2个从属变量z值中较小值的分布而任意设定的。此外，散射光强度的第1范围与第2范围也可以有部分重叠，但第1范围含有大于第2范围的值，第2范围含有小于第1范围的值。
例如，第2边界信息是在二维表的各单元格中，以灰阶显示生物粒子与非生物粒子的识别边界中的散射光强度的灰度等级图像。在各单元格中，生物粒子与非生物粒子的识别边界中的散射光强度被记录为例如256灰阶的灰度等级。例如，在灰度等级中，散射光强度高者显示为较浅，散射光强度低者显示为较深。但是，第2边界信息也可以是彩色图像。
三维坐标系中示出识别边界的多元函数f(x，y，z)不存在的部分的坐标，在第2边界信息的图像中例如为最深。但是，该部分的坐标灰阶也可以为最浅。例如，第2边界信息的图像为256灰阶的话，该部分的灰阶值(像素值)可以是0或255。
例如，参照图7及图9，给出一组(x，y)值的第1及第2荧光波段的光强度、并且散射光强度大于第1边界信息中记录的识别边界中的散射光强度的第1边界值的粒子为非生物粒子。此外，给出一组(x，y)值的第1及第2荧光波段的光强度、并且散射光强度小于散射光强度的第1边界值、另外散射光强度大于第2边界信息中记录的识别边界中的散射光强度的第2边界值的粒子为生物粒子。此外，给出一组(x，y)值的第1及第2荧光波段的光强度、并且散射光强度小于第2边界信息中记录的识别边界中的散射光强度的第2边界值的粒子为非生物粒子。
图5所示的识别信息保存部353所保存的识别信息，是在例如三维坐标系的z坐标的第1范围与第2范围之间的任意1点的值上，将给出生物和非生物识别边界的多元函数f(x，y，z)截取而取得的二维表。z坐标的任意值指的是，例如，多元函数f(x，y，z)中的散射光强度的最大值和最小值的中间值。
识别信息中的二维表例如由，256×256个单元格构成。此外，识别信息中的x坐标及y坐标的范围与第1及第2边界信息中的x坐标及y坐标的范围相同。识别信息中的二维表，在多元函数f(x，y，z)所包围区域的各单元格中记录生物粒子的标识符，在多元函数f(x，y，z)未包围区域的各单元格中记录非生物粒子的标识符。
识别信息是例如图10所示的黑白二值图像，多元函数f(x，y，z)所包围区域的各单元格以黑色表示作为生物粒子的标识符，多元函数f(x，y，z)未包围区域的各单元格以白色表示作为非生物粒子的标识符。另外，担当生物粒子标识符与非生物粒子标识符的颜色只要不同即可，可以是任意颜色。
图5所示的信息取得部301，例如使用上述式(1)，确定出被测定粒子发出的第1荧光波段的光强度测定值与第2荧光波段的光强度测定值所对应的、图10所示的识别信息的二维表中的坐标(x，y)单元格。另外，信息取得部301获取被确定的坐标(x，y)单元格中的二值图像的颜色数据。例如，在被确定的坐标(x，y)单元格为黑色时，信息取得部301从识别信息中，获取黑色作为生物粒子的标识符。此外，在被识别的坐标(x，y)单元格为白色时，信息取得部301从识别信息中，获取白色作为非生物粒子的标识符。
图5所示的信息取得部301确定出被测定粒子发出的第1荧光波段的光强度测定值与第2荧光波段的光强度测定值所对应的、图6所示的第1边界信息的二维表中的坐标(x，y)单元格。另外，信息取得部301获取被确定的坐标(x，y)单元格中的生物与非生物的识别边界中的散射光强度的第1边界值。
另外，信息取得部301确定出被测定粒子发出的第1荧光波段的光强度测定值和第2荧光波段的光强度测定值所对应的、图8所示的第2边界信息的二维表中的坐标(x，y)单元格。另外，信息取得部301获取被确定的坐标(x，y)单元格中的生物与非生物的识别边界中的散射光强度的第2边界值。
图5所示的粒子判定部302判断发出第1及第2荧光波段光的被测定粒子所产生的散射光强度测定值是否在信息取得部301获取的散射光强度的第1边界值与第2边界值之间。例如，在第1及第2边界值以灰阶值(像素值)表示时，粒子判定部302使用上述式(2)，将散射光的强度测定值转换为灰阶中的灰阶值(像素值)后，与第1及第2边界值比较。
获取到生物粒子的标识符，且散射光的强度测定值在第1边界值与第2边界值之间时，粒子判定部302判断被测定粒子为生物粒子。此外，虽然获取到生物粒子的标识符，但散射光的强度测定值不在第1边界值与第2边界值之间时，粒子判定部302判断被测定粒子为非生物粒子。另外，获取到非生物粒子的标识符时，粒子判定部302判断被测定粒子为非生物粒子。
CPU300上连接有输出装置401。输出装置401输出粒子判定部302的判断结果。作为输出装置401，可以使用显示器、打印机以及音响装置等。
接着，参照图11所示的流程图，说明第1实施方式涉及的粒子检测方法。
步骤S101中，从喷嘴40喷出气流。此外，从光源10向着气流照射检测光。气流中含有粒子的话，被检测光照射到的粒子上会产生散射光。此外，被检测光照射到的粒子发出第1及第2荧光波段的光。散射光在散射光受光元件50受光。第1荧光波段的光在第1受光元件20A受光，第2荧光波段的光在第2受光元件20B受光。
步骤S102中，信息取得部301使用上述式(1)，将第1荧光波段的光强度测定值转换为索引。示出第1荧光波段的光强度测定值的索引相当于二维表的x坐标。步骤S103中，信息取得部301使用上述式(1)，将第2荧光波段的光强度测定值转换为索引。示出第2荧光波段的光强度测定值的索引，相当于二维表的y坐标。步骤S104中，信息取得部301使用上述式(2)，将散射光的强度测定值转换为灰阶值。
步骤S105中，信息取得部301从识别信息保存部353中读出识别信息。接着，信息取得部301从识别信息的二维表中读出第1及第2荧光波段的光强度测定值所对应的坐标(x，y)中的标识符。
步骤S106中，信息取得部301从第1边界信息保存部351中读出第1边界信息。接着，信息取得部301从第1边界信息的二维表中，读出第1及第2荧光波段的光强度测定值所对应坐标(x，y)中的灰阶值作为散射光强度的第1边界值。此外，信息取得部301从第2边界信息保存部352中读出第2边界信息。接着，信息取得部301从第2边界信息的二维表中，读出第1及第2荧光波段的光强度测定值所对应坐标(x，y)中的灰阶值作为散射光强度的第2边界值。
步骤S107中，粒子判定部302判断信息取得部301所获取的标识符是生物粒子的标识符还是非生物粒子的标识符。判断为生物粒子的标识符时，进入步骤S108。此外，判断为非生物粒子的标识符时，进入步骤S110。
步骤S108中，粒子判定部302判断示出散射光强度测定值的灰阶值是否在示出散射光强度的第1边界值的灰阶值与示出散射光强度的第2边界值的灰阶值之间。散射光的强度测定值在散射光强度的第1边界值与散射光强度的第2边界值之间时，进入步骤S109。散射光的强度测定值不在散射光强度的第1边界值与散射光强度的第2边界值之间时，进入步骤S110。
获取到生物粒子的标识符、散射光的强度测定值在散射光强度的第1边界值和散射光强度的第2边界值之间时，步骤S109中，粒子判定部302判断粒子为生物粒子。获取到生物粒子的标识符，但是散射光的强度测定值不在散射光强度的第1边界值和散射光强度的第2边界值之间时，步骤S110中，粒子判定部302判断粒子为非生物粒子。此外，获取到非生物粒子的标识符时，步骤S110中，粒子判定部302也判断粒子为非生物粒子。步骤S109及步骤S110中，粒子判定部302将粒子分类的判断结果输出给输出装置401。
三维坐标系的数据具有容量变大的趋势。例如，将x方向、y方向以及z方向分别分割为256个索引的话，三维坐标系就被赋予由256×256×256个单元格构成的表。与此相对地，第1实施方式涉及的粒子检测装置中，第1边界信息、第2边界信息以及识别信息分别是二维坐标系，被赋予由例如256×256个单元格构成的表。因此，通过使用例如3个至少256×256个的单元格，较之于三维坐标系，可以抑制数据容量。但是，单元格的个数不限定于此。
(第2实施方式)
本发明的第2实施方式涉及的粒子检测装置，如图12所示，还具备有记录光测定器20的劣化信息的劣化信息记录部303，以及根据劣化信息校正具有第1波长的第1光的强度测定值、具有第2波长的第2光的强度测定值以及具有第3波长的第3光的强度测定值中的至少一个的校正部304。
例如，光测定器20的散射光受光元件50、第1受光元件20A以及第2受光元件20B有时会经年劣化而受光灵敏度下降。劣化信息记录部303将粒子检测装置从工厂出货起经过的时间、粒子检测装置的合计工作时间、或者第1受光元件20A及第2受光元件20B各自的合计受光时间等，记录作为劣化信息，保存于存储装置350的劣化信息保存部354。
校正部304从劣化信息保存部354中读出劣化信息。例如，在劣化信息记录的是散射光受光元件50、第1受光元件20A及第2受光元件20B各自的受光时间的合计时，校正部304根据各自受光的合计时间，将第1荧光波段的光强度测定值、第2荧光波段的光强度测定值以及散射光的强度测定值乘以系数，使这些值变大。
或者，校正部304也可以根据劣化信息，校正第1边界信息、第2边界信息以及识别信息。具体的，校正部304与第1受光元件20A的受光灵敏度的下降相符地，将第1边界信息、第2边界信息及识别信息的x坐标乘以系数，使其变小。或者，校正部304与第2受光元件20B的受光灵敏度的下降相符地，将第1边界信息、第2边界信息及识别信息的y坐标乘以系数，使其变小。或者，校正部304与散射光受光元件50的受光灵敏度的下降相符地，将第1边界信息及第2边界信息的灰阶值(像素值)乘以系数，使其变小等。
根据第2实施方式涉及的粒子检测装置，即使光测定器20产生劣化，也可以持续进行粒子的高精度判断。
(其他的实施方式)
如上通过实施方式描述了本发明，但不应将构成此公开内容一部分的描述及附图理解为是对本发明的限定。根据此公开内容，各种替代实施方式、实施例及运用技术对于本领域技术人员应是显而易见的。
例如，实施方式中说明的是第1及第2光为荧光波段的光、第3光为散射光的例子，但第1至第3光只要波长不同，就可以任意选取。例如，第1至第3光也可以是荧光波段的光。
此外，实施方式中说明的是第1类粒子为生物粒子、第2类粒子为非生物粒子的例子，但根据示出第1类粒子和第2类粒子的识别边界的多元函数的形状，有时第1类粒子为非生物粒子，第2类粒子为生物粒子。另外，也可以是第1类粒子为一种生物粒子，第2类粒子为另一种生物粒子，或者，也可以是第1类粒子为一种非生物粒子，第2类粒子为另一种非生物粒子。粒子的分类方法是任意的。
另外，实施方式中显示的是第1及第2边界信息以及识别信息中的二维表为图像的例子，但是二维表的单元格也可以分别用文字列记录散射光强度值、标识符。
如此，应理解为，本发明包含未列于此的各种实施方式等。
符号说明
10光源
11光源驱动电源
12电源控制装置
20光测定器
20A第1受光元件
20B第2受光元件
21A，21B，51放大器
22A，22B，52放大器电源
23A，23B，53光强度计算装置
24A，24B，54光强度存储装置
30壳体
40喷嘴
50散射光受光元件
102荧光强度测定器
105散射光测定器
300中央处理器
301信息取得部
302粒子判定部
303劣化信息记录部
304校正部
350存储装置
351第1边界信息保存部
352第2边界信息保存部
353识别信息保存部
354劣化信息保存部
401输出装置。
Claims (14)
1.一种粒子检测装置，其特征在于，具有：
光测定器，测定被测定粒子上所产生的各自波长不同的第1光的强度的测定值、第2光的强度的测定值及第3光的强度的测定值；
第1边界信息保存部，其保存第1边界信息，所述第1边界信息在所述第1光的强度及所述第2光的强度的二维表中，将第1类粒子和第2类粒子的识别边界中的所述第3光的强度记录于第1范围内；
第2边界信息保存部，其保存第2边界信息，所述第2边界信息在所述二维表中，将所述识别边界中的所述第3光的强度记录于第2范围内；
识别信息保存部，其保存识别信息，所述识别信息在所述二维表的所述识别边界所包围的单元格内记录所述第1类粒子的标识符、在所述识别边界未包围的单元格内记录所述第2类粒子的标识符；
信息取得部，根据所述第1光的强度的测定值及所述第2光的强度的测定值，从所述识别信息中获取所述第1类粒子或所述第2类粒子的标识符，并从所述第1边界信息及所述第2边界信息中，获取所述识别边界中的所述第3光的强度的第1边界值及第2边界值；和
粒子判定部，当获取到所述第1类粒子的标识符、且所述第3光的强度的测定值在所述第1边界值及所述第2边界值之间时，判断所述被测定粒子为所述第1类粒子；在获取到所述第1类粒子的标识符、且所述第3光的强度的测定值不在所述第1边界值及所述第2边界值之间，或者获取到所述第2类粒子的标识符时，判断所述被测定粒子为所述第2类粒子。
2.根据权利要求1所述的粒子检测装置，其特征在于，
所述第1光及所述第2光为荧光波段的光，所述第3光为散射光。
3.根据权利要求1或2所述的粒子检测装置，其特征在于，
所述第1类粒子为生物粒子，所述第2类粒子为非生物粒子。
4.根据权利要求1或2所述的粒子检测装置，其特征在于，
所述第1类粒子为非生物粒子，所述第2类粒子为生物粒子。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的粒子检测装置，其特征在于，
所述第1边界信息及所述第2边界信息是用灰阶表示所述第3光的强度的图像。
6.根据权利要求5所述的粒子检测装置，其特征在于，
所述第1边界信息及所述第2边界信息为灰度等级图像。
7.根据权利要求5或6所述的粒子检测装置，其特征在于，
将所述第3光的强度的测定值转换为所述灰阶中的灰阶值。
8.一种粒子检测方法，其特征在于，包含以下步骤：
测定被测定粒子上所产生的各自波长不同的第1光的强度的测定值、第2光的强度的测定值及第3光的强度的测定值；
准备第1边界信息，所述第1边界信息在所述第1光的强度及所述第2光的强度的二维表中，将第1类粒子和第2类粒子的识别边界中的所述第3光的强度记录于第1范围内；
准备第2边界信息，所述第2边界信息在所述二维表中，将所述识别边界中的所述第3光的强度记录于第2范围内；
准备识别信息，所述识别信息在所述二维表的所述识别边界所包围的单元格内记录所述第1类粒子的标识符、在所述识别边界未包围的单元格内记录所述第2类粒子的标识符；
根据所述第1光的强度的测定值及所述第2光的强度的测定值，从所述识别信息中获取所述第1类粒子或所述第2类粒子的标识符，并从所述第1边界信息及所述第2边界信息中获取所述识别边界中的所述第3光的强度的第1边界值及第2边界值；
当获取到所述第1类粒子的标识符、且所述第3光的强度的测定值在所述第1边界值及所述第2边界值之间时，判断所述被测定粒子为所述第1类粒子；在获取到所述第1类粒子的标识符、且所述第3光的强度的测定值不在所述第1边界值及所述第2边界值之间，或者获取到所述第2类粒子的标识符时，判断所述被测定粒子为所述第2类粒子。
9.根据权利要求8所述的粒子检测方法，其特征在于，
所述第1光及所述第2光为荧光波段的光，所述第3光为散射光。
10.根据权利要求8或9所述的粒子检测方法，其特征在于，
所述第1类粒子为生物粒子，所述第2类粒子为非生物粒子。
11.根据权利要求8或9所述的粒子检测方法，其特征在于，
所述第1类粒子为非生物粒子，所述第2类粒子为生物粒子。
12.根据权利要求8至11中任意一项所述的粒子检测方法，其特征在于，
所述第1边界信息及所述第2边界信息是用灰阶表示所述第3光的强度的图像。
13.根据权利要求12所述的粒子检测方法，其特征在于，
所述第1边界信息及所述第2边界信息为灰度等级图像。
14.根据权利要求12或13所述的粒子检测方法，其特征在于，
还包含将所述第3光的强度的测定值转换为所述灰阶中的灰阶值的步骤。
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