DE112014000733T5

DE112014000733T5 - Zählsystem für Keimpartikel und Zählmethode für Keimpartikel

Info

Publication number: DE112014000733T5
Application number: DE112014000733.1T
Authority: DE
Inventors: Kazuma SEKIMOTO
Original assignee: Rion Co Ltd
Current assignee: Rion Co Ltd
Priority date: 2013-02-08
Filing date: 2014-01-20
Publication date: 2015-10-22
Anticipated expiration: 2034-01-21
Also published as: DE112014000733B4; WO2014122889A1; US20150346077A1; JP6126400B2; US11215551B2; JP2014153199A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Zählsystem für Keimpartikel. Das System umfasst: ein Mittel zum Zählen der in einer Flüssigkeit existierenden Keimpartikel, wobei die Flüssigkeit, welche zu detektierende Zielpartikel enthält, mit Licht einer vorbestimmten Wellenlänge bestrahlt wird; selektives Trennen von Autofluoreszenz oder Phosphoreszenz, die von den Zielpartikeln durch das ausgestrahlte Licht emittiert wird; Aufnehmen der getrennten Autofluoreszenz oder Phosphoreszenz; und Bestimmen, dass die Zielpartikel Keimpartikel entsprechend der aufgenommenen Autofluoreszenz oder Phosphoreszenz sind; und ein Vorstufenbestrahlungsmittel, das die Flüssigkeit mit ultraviolettem Licht bestrahlt, noch bevor das Mittel zum Zählen von Keimpartikeln die Flüssigkeit mit Licht einer vorbestimmten Wellenlänge bestrahlt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Erfindung betrifft ein Zählsystem für Keimpartikel und eine Zählmethode für Keimpartikel, wobei diese zum Detektieren von Keimpartikeln in der Luft oder einer Flüssigkeit entsprechend der von den Keimpartikeln emittierten Autofluoreszenz oder Phosphoreszenz konfiguriert sind.
STAND DER TECHNIK
Es gibt konventionelle bekannte Methoden zur Detektion von Keimpartikeln, wie zum Beispiel eine Kultivierungsmethode (offizielle Methode), eine Mikrokoloniemethode, eine ATP (Luziferase) Methode, eine Fluoreszenzfarbstoffmethode und eine Autofluoreszenzmethode. Unter diesen Detektionsmethoden ermöglicht die Autofluoreszenzmethode ein Ergebnis zur An- oder Abwesenheit von Keimpartikeln in Echtzeit zu erhalten. Gemäß der Autofluoreszenzmethode wird eine beliebige Substanz mit Licht einer vorbestimmten Wellenlänge bestrahlt, und ein Energiezustand der Substanz wird angeregt (die Lichteinstrahlung wird absorbiert). Anschließend, wenn die Substanz in einen Grundzustand zurückkehrt, gibt sie die überschüssige Energie als Fluoreszenz an die Umgebung ab. Dieses Phänomen wird zur Detektion der An- oder Abwesenheit von Keimpartikeln benutzt. Die meisten Keimpartikel haben eine Substanz mit einer derartigen charakteristischen Eigenschaften (wie zum Beispiel Riboflavin). Die Autofluoreszenzmethode sieht vor, die An- oder Abwesenheit von Keimpartikeln, abhängig davon ob Fluoreszenz detektiert wird oder nicht, zu bestimmen. Hinzu kommt, dass durch Bestrahlen der Substanz mit Licht einer für die Substanz vorgegebenen Wellenlänge selektiv Autofluoreszenz hervorgerufen werden kann.
Es ist eine Technik bekannt, bei der die An- oder Abwesenheit von Keimpartikeln in Wasser mit Hilfe des Autofluoreszenz-Phänomens bestimmt wird (zum Beispiel in JP-A-2009-501907 : Patent Dokument 1). Gemäß dieser Technik wird ein wässriges Medium, das Keimpartikel enthält, mit ultraviolettem Licht bestrahlt und, abhängig davon ob Autofluoreszenz detektiert wird, die An- oder Abwesenheit von Keimpartikeln bestimmt. Gemäß dieser verwandten Technik wird insbesondere ein Filter zur Auswahl eines spezifischen Teilbereichs (Wellenlängenbereich) der zu messenden Autofluoreszenz verwendet.
Wie in der vorangehenden Technik beschrieben, wird Raman-Streulicht mit einer größeren Wellenlänge als jener des ultravioletten Lichts erzeugt, wenn Wasser mit ultraviolettem Licht zur Detektion Keimpartikeln durch Detektion von Autofluoreszenz in Wasser als Hinweis bestrahlt wird. Als Ergebnis wird das Raman-Streulicht des Wassers sowie die Autofluoreszenz detektiert. Es ist daher schwierig die An- oder Abwesenheit von Keimpartikeln nur mit Hilfe von Autofluoreszenz als Hinweis zu detektieren. Selbst wenn ein spezifischer Wellenlängenbereich für die Autofluoreszenz ausgewählt ist, besteht die Möglichkeit, dass das Raman-Streulicht des Wassers mit derselben Wellenlänge wie jener der Autofluoreszenz ebenfalls detektiert wird. Dementsprechend ist es schwierig, die An- oder Abwesenheit von Keimpartikeln gemäß der vorangehenden verwandten Technik zu detektieren.
Zusätzlich kann es sein, dass Keimpartikel von Pilzen, die schwache Autofluoreszenz emittieren, wie beispielsweise heterotrophe Bakterien, nicht durch einen Zähler für Keimpartikel detektiert werden können, der die Detektion von Autofluoreszenz als Hinweis nutzt.
Unter solchen Umständen gibt es Bedarf an einer Technik um die Keimzahl genau zu zählen, selbst wenn schwache Autofluoreszenz emittiert wird. Insbesondere gibt es Bedarf an einer Technik, bei der Keimpartikel mit ultraviolettem Licht bestrahlt werden, bevor die Keimpartikel durch einen Keimpartikelzähler gezählt werden, um die Emissionsintensität der von den Keimpartikeln emittierten Autofluoreszenz zu erhöhen und dadurch eine Verbesserung des Signal-zu-Rausch Verhältnisses zu erreichen.
ZITAT LISTE
PATENTLITERATUR

Patent Dokument 1: JP-A-2009-501907

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die hierin offenbarte Erfindung beinhaltet ein System und eine Methode, die nachfolgend beschrieben sind. Die Methode wird durch Ausführen des Systems verwirklicht.
Ein System enthält: ein Mittel zum Zählen von Keimpartikeln (Keimpartikelzähler), welches in einer Flüssigkeit existierende Keimpartikel durch Bestrahlen der Flüssigkeit mit Licht bei einer vorbestimmten Wellenlänge (Anregungs-Licht) zählt, wobei die Flüssigkeit (Probenflüssigkeit) die zu detektierenden Zielpartikel enthält; selektives Trennen der von den Zielpartikeln durch das ausgestrahlte Licht emittierten Autofluoreszenz und Phosphoreszenz; und Bestimmen, dass die Zielpartikel Keimpartikel entsprechend der aufgenommenen Autofluoreszenz oder Phosphoreszenz sind;
und ein Vorstufenbestrahlungsmittel (Vorstufenbestrahlungsgerät), welches die Flüssigkeit mit ultraviolettem Licht bestrahlt, bevor das Mittel zum Zählen von Keimpartikeln die Flüssigkeit mit dem Licht einer vorbestimmten Wellenlänge bestrahlt.
In dem obigen System kann das durch das vom Vorstufenbestrahlungsmittel emittierte ultraviolette Licht einen Wellenlängenbereich von 200 bis 280 nm haben.
In dem obigen System kann das Vorstufenbestrahlungsmittel die Flüssigkeit mit ultraviolettem Licht für eine vorbestimmte Zeitdauer bestrahlen.
In diesem Fall beinhaltet das System zumindest das Vorstufenbestrahlungsgerät und den Autofluoreszenz-detektierenden Keimpartikelzähler. Der Keimpartikelzähler ist zum Zählen von Keimpartikeln in der Probenflüssigkeit (Luft oder Flüssigkeit) konfiguriert. Insbesondere bestrahlt vor der Einstrahlung durch eine im Keimpartikelzähler enthaltene Laserdiode das Vorstufenbestrahlungsgerät die Probenflüssigkeit mit ultraviolettem Licht. Die mit ultraviolettem Licht bestrahlte Probenflüssigkeit fließt in den Keimpartikelzähler. Dann werden die Keimpartikel gezählt. Der Keimpartikelzähler ist konfiguriert, um Autofluoreszenz oder Phosphoreszenz, die von den Keimpartikeln aufgrund der Bestrahlung mit Lichts einer vorbestimmten Wellenlänge (Anregungs-Wellenlänge) durch die Laserdiode emittiert wird, zu detektieren. Auf diese Weise zählt der Keimpartikelzähler die Keimpartikel.
Wie oben beschrieben, wird in dem System durch bestrahlen der Keimpartikel mit ultraviolettem Licht wird die von den Keinen emittierte Lichtmenge (Lichtintensität) der Autofluoreszenz oder Phosphoreszenz erhöht und das Signal-zu-Rausch Verhältnis verbessert. Daher kann das System das Zählen mit einer hohen Genauigkeit durchführen. Dieses System ist auch zum Zählen von Keimpartikeln, wie beispielsweise heterotrophe Bakterien, geeignet, die wegen ihrer geringen Autofluoreszenz nicht durch einen konventionellen Keimpartikelzähler gezählt werden können.
Das System enthält zudem ein Speichermittel (Reservoir), welches die Flüssigkeit speichert. Das Vorstufenbestrahlungsmittel kann die Flüssigkeit im Speichermittel mit dem ultravioletten Licht für eine vorbestimmte Zeitdauer bestrahlen.
Wie oben beschrieben bestrahlt das Vorstufenbestrahlungsgerät die im Reservoir gespeicherte Probenflüssigkeit mit ultraviolettem Licht. Daher kann in dem System eine Bestrahlungszeit sichergestellt werden, die zum Zählen der Keimpartikel in der Flüssigkeit durch den Keimpartikelzähler notwendig ist.
Das System enthält zudem ein Mittel zur Flusspassage, das bewirkt, dass die Flüssigkeit fließt. Das Vorstufenbestrahlungsmittel kann die Flüssigkeit im Mittel zur Flusspassage mit dem ultravioletten Licht für eine vorbestimmte Zeitdauer bestrahlen.
Wie oben beschrieben, wird die Probenflüssigkeit mit ultraviolettem Licht bestrahlt, während sie kontinuierlich fließt. Daher können die Keimpartikel in dem System kontinuierlich gezählt werden, ohne dass eine Wartezeit hingenommen werden muss, bis die Flüssigkeit dem Keimpartikelzähler zugeführt wurde.
In dem obigen System kann das Mittel zur Flusspassage eine hohle Leitung in Spiralform sein und die Flüssigkeit kann durch die hohle Leitung fließen.
Wie oben beschrieben kann das Zählsystem für Keimpartikel dadurch, dass die hohle Leitung spiralförmig ist, kompakt gebaut sein.
EFFEKTE DER ERFINDUNG
Gemäß der hier offenbarten Erfindung ist es möglich ein überaus genaues Zählen durchzuführen, selbst wenn die Keimpartikel nur schwache Autofluoreszenz emittieren können. Insbesondere kann ein derart genaues Zählen verwirklicht werden um das Signal-zu-Rausch Verhältnis mit einer Erhöhung der Emissionsintensität der Autofluoreszenz oder Phosphoreszenz der Keimpartikel zu verbessern, indem die Keimpartikel mit ultraviolettem Licht bestrahlt werden, bevor die Keimpartikel durch den Keimpartikelzähler gezählt werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine schematische Zeichnung einer Ausführungsform eines Zählsystems für Keimpartikel;
2 zeigt eine schematische Zeichnung einer Ausführungsform eines Keimpartikelzählers;
3 zeigt ein Diagramm eines Anregungs-Absorptionsspektrums von Riboflavin und NAD(P)H als Beispiele für autofluoreszierende Substanzen und Autofluoreszenzspektren der Substanzen;
4 zeigt ein Diagramm des Raman-Streulichtspektrums von Wasser, das mit Licht einer Wellenlänge von 405 nm bestrahlt wurde;
5 zeigt ein Flussdiagramm als Beispiel für einen Analyseprozesses;
6 zeigt ein Diagramm als Beispiel für Ausgangssignale eines Fluoreszenz-Aufnahmegeräts und eines Streulicht-Aufnahmegeräts.
7 zeigt eine Darstellung als Beispiel für eine Benachrichtigung über Zählergebnisse von Keimpartikeln;
8 zeigt eine schematische Strukturzeichnung einer Ausführungsform eines Zählsystems für Keimpartikel, das konfiguriert ist um Keimpartikel in einer Flüssigkeit mittels einer Vorstufenbestrahlungseinheit des kontinuierlich arbeitenden Typs zu zählen;
9 zeigt eine schematische Zeichnung einer Konfiguration einer Vorstufenbestrahlungseinrichtung vom kontinuierlich arbeitenden Typ;
10 zeigt eine schematische Strukturdarstellung einer Ausführungsform eines Keimzahlsystems, das so konfiguriert ist, um Keimpartikel in der Atmosphäre mittels einer Vorstufenbestrahlungseinheit vom kontinuierlich arbeitenden Typ zu zählen;
11 zeigt eine Abbildung von mehreren Arten von Pilzen, die in Leitungswasser kultiviert wurden;
12 zeigt ein Diagramm, das die Korrelation zwischen dem Autofluoreszenz-Zählwert für eine Bestrahlungszeit mit ultraviolettem Licht und dem Streulicht-Zählwert für eine Bestrahlungszeit mit ultravioletten Lichts hinsichtlich Pilzen die eine großflächige weiße Kolonie (A) bilden, darstellt;
13 zeigt ein Diagramm, das die Korrelation zwischen dem Autofluoreszenz-Zählwert für eine Bestrahlungszeit mit ultraviolettem Licht und dem Streulicht-Zählwert für eine Bestrahlungszeit mit ultravioletten Lichts hinsichtlich Pilzen, die eine mittelflächige rote Kolonie (B) bilden, darstellt.
14 zeigt ein Diagramm, das die Korrelation zwischen dem Autofluoreszenz-Zählwert für eine Bestrahlungszeit mit ultraviolettem Licht und dem Streulicht-Zählwert für eine Bestrahlungszeit mit ultravioletten Lichts hinsichtlich Pilzen, die einer mittelflächigen gelben Kolonie (C) bilden, darstellt; und
15 zeigt ein Diagramm, das die Korrelation zwischen dem Autofluoreszenz-Zählwert für eine Bestrahlungszeit mit ultraviolettem Licht und dem Streulicht-Zählwert für eine Bestrahlungszeit mit ultraviolettem Licht hinsichtlich Pilzen, die eine kleinflächige orange Kolonie (D) bilden, darstellt.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ausführungsformen werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
[Zählsystem für Keimpartikel]
1 zeigt eine schematische Strukturdarstellung einer Ausführungsform eines Zählsystems für Keimpartikel.
Wie in 1 gezeigt enthält das Zählsystem für Keimpartikel eine Vorstufenbestrahlungseinheit 700, einen Keimpartikelzähler 77, und eine Probenfluss-Anpassungseinheit 800. In einer flüssigen Probe enthaltene Keimpartikel werden durch den Keimpartikelzähler 77 gezählt. Die Vorstufenbestrahlungseinheit 700 ist flussaufwärts vom Keimpartikelzähler 77 relativ zur Probenflüssigkeit angeordnet. Die Vorstufenbestrahlungseinheit 700 bildet eine Vorbereitung für die Erhöhung der Lichtmenge (Lichtintensität) der Autofluoreszenz oder Phosphoreszenz, welche als Kennzahl zum Zählen der Keimpartikeln an dem Keimpartikelzähler 77 verwendet wird. Die Probenfluss-Anpassungseinheit 800 passt die Flussrate des Probenflüssigkeit, die in den Keimpartikelzähler 77 fließt (oder aus dem Keimpartikelzähler 77 fließt) an. Die Probenflüssigkeit kann Phosphoreszenz sowie Autofluoreszenz enthalten.
Das Zählsystem für Keimpartikel besteht aus diesen Elementen; als erstes wird der Keimpartikelzähler 77 im Detail beschrieben. Der Keimpartikelzähler 77 zählt die Keimpartikel in der Probenflüssigkeit, wobei die von den mit ultraviolettem Licht bestrahlten Keimpartikeln emittierte Autofluoreszenz als Kennzahl verwendet wird. Diese Beschreibung basiert auf der Annahme, dass die Probenflüssigkeit Wasser ist. Alternativ dazu kann die Probenflüssigkeit Luft sein.
[Keimpartikelzähler]
Wie in 1 gezeigt enthält der Keimpartikelzähler 77:
eine Lichtdetektionseinheit 1, welche eine Probenflüssigkeit (Wasser), die ein Zielobjekt (Keimpartikel oder nicht lebensfähige Keimpartikel) enthält, mit Anregungslicht bestrahlt und Streulicht und Autofluoreszenz des Zielobjekts detektiert;
eine Autofluoreszenz-Zähleinheit 2, welche die Zahl der Autofluoreszenz entsprechend einem Ausgangssignal der Licht-Detektionseinheit 1 zählt;
Bedieneinheiten 72 und 74;
und eine Benachrichtigungsanzeige 76.
Die Bedieneinheiten 72 und 74 enthalten beispielsweise viele Typen von Knöpfen. Die Bedieneinheiten 72 und 74 können Abläufe des Keimpartikelzählers 77 entgegennehmen. Die Benachrichtigungsanzeige 76 kann beispielsweise Eingangsinformationen, Ablaufinformationen, Zählergebnisse und dergleichen anzeigen. Der Keimpartikelzähler 77 bestimmt ob Keimpartikel in dem Wasser existieren, das zuvor mit ultraviolettem Licht bestrahlt und durch die Vorstufenbestrahlungseinheit 700 versorgt wurde, und zählt die Keimpartikel, wenn bestimmt wurde, dass Keimpartikel existieren.
2 zeigt eine schematische Strukturdarstellung einer Ausführungsform des Keimpartikelzählers.
Wie in 2 gezeigt detektieren und zählen die Lichtdetektionseinheit 1 und die Autofluoreszenz-Zähleinheit 2, die den Keimpartikelzähler 77 bilden, Keimpartikel der im Wasser schwimmenden Partikel (Zielobjekte). Durch den Keimpartikelzähler 77 detektierbare (zählbare) Keimpartikel sind in der Ausführungsform beispielsweise Keimpartikel mit Größen von 0.1 bis einigen hundert μm. Insbesondere sind die detektierbaren (zählbaren) Keimpartikel Bakterien, Hefen, Schimmel oder dergleichen. Das Anregungslicht, das auf die Keimpartikel eingestrahlt wird, ist Laserlicht das von ultraviolettem bis zu grünem, sichtbarem Licht reicht. Die Keimpartikel werden mit Hilfe von Autofluoreszenz als Kennzahl detektiert, die von Substanzen emittiert wird, welche für einen Stoffwechsel notwendig sind (Riboflavin, NAD(P)H (Nikotinamid Adenin Dinukleotid (Phosphat)), und dergleichen), die im Körper (Zellen) von Keimpartikeln existieren.
[Licht-Detektionseinheit]
Die Licht-Detektionseinheit 1 enthält beispielsweise: ein Licht-emittierendes Gerät 10; ein optisches Linsenbestrahlungssystem 20; eine Flusszelle 32; ein erstes Licht-sammelndes optisches Linsensystem 40; ein Licht-abschirmendes Gerät 50; eine optisches Streulicht-Auswahlgerät 60; eine Licht-abschirmende Wand 65; optisches Autofluoreszenz-Auswahlgerät 70; ein zweites Licht-sammelndes optisches Linsensystem 80; ein Fluoreszenzlicht-Aufnahmegerät 90, ein drittes Licht-sammelndes optisches Linsensystem 100; und ein Streulicht-Aufnahmegerät 110. Diese Bestandteile ermöglichen es, ein Zielobjekt mit Licht zu bestrahlen und Streulicht und Autofluoreszenz des Zielobjekts zu detektieren. Die Bestandteile werden nachfolgend im Detail beschrieben.
[Licht-emittierendes Gerät]
Das Licht-emittierende Gerät 10 wird beispielsweise von einen Halbleiterlaser (der ein Halbleiter LED Element enthält; nachfolgend als Laserdiode bezeichnet) gebildet. Die Laserdiode bestrahlt Wasser, welches Keimpartikel enthält, mit Laserlicht (Anregungslicht). Die Wellenlänge des von der Laserdiode emittierten Laserlichts wird gemäß einer in den Zellen von Keimpartikeln existierenden Substanz (nachfolgend als autofluoreszierendes Substrat bezeichnet) bestimmt, die im Stande ist Autofluoreszenz zu emittieren. Die Wellenlänge (Anregungs-Wellenlänge), bei der das autofluoreszierende Substrat Energie des ausgestrahlten Lichts wahrscheinlich absorbiert und in den angeregten Zustand übergeht, unterscheidet sich in Abhängigkeit vom den autofluoreszierenden Substanzen. Zusätzlich unterscheidet sich die Wellenlänge der Autofluoreszenz, die von der autofluoreszierenden Substanz bei der Rückkehr aus dem angeregten Zustand in den Grundzustand emittiert wird, auch in Abhängigkeit von den autofluoreszierenden Substanzen. Spezifische Beispiele für Anregungs-Wellenlängen und Autofluoreszenz-Wellenlängen von autofluoreszierenden Substanzen werden beschrieben.
[Anregungs-Wellenlängen und Autofluoreszenz-Wellenlängen]
3 zeigt ein Diagramm als Beispiel eines Anregungs-Absorptionsspektrums autofluoreszierender Substanzen und ein Absorptionsspektrum dieser Substanzen.
Verteilungen sind in 3 als Anregungs-Absorptionsspektrum von NAD(P)H, ein Anregungs-Absorptionsspektrum von Riboflavin, ein Autofluoreszenzspektrum von NAD(P)H und ein Autofluoreszenzspektrum von Riboflavin abgebildet. Das Anregungs-Absorptionsspektrum von NAD(P)H zeigt beispielsweise die Verteilung mit einer Peakwellenlänge von etwa 340 nm. Das Anregungs-Absorptionsspektrum von Riboflavin zeigt die Verteilung mit Peakwellenlängen von etwa 375 nm und 450 nm. 3 zeigt beispielsweise, dass die Bestrahlung mit Laserlicht bei einer Wellenlänge von 330 bis 500 nm geeignet ist, um Riboflavin wahrscheinlich anzuregen.
Daher wird die Wellenlänge des Laserlichts, das von der Laserdiode zur Emission von mehr Autofluoreszenz emittiert wird, entsprechend der Anregungswellenlänge von NAD(P)H oder Riboflavin, das in den Zellen der Keimpartikel existiert, festgelegt. In der Ausführungsform wird das Laserlicht mit einer Wellenlänge von 405 nm von der Laserdiode emittiert. Die Ausstrahlung des Laserlichts mit einer Wellenlänge von 405 nm erlaubt es, dass die Keimpartikel Autofluoreszenz von Riboflavin emittieren.
[optisches Linsenbestrahlungssystem]
Das optische Linsenbestrahlungssystem 20 umfasst beispielsweise mehrere Arten an optischen Linsen. Beispielsweise umfasst das optische Linsenbestrahlungssystem 20 eine Kollimatorlinse, eine bikonvexe Linse und eine zylindrische Linse. Das von der Laserdiode emittierte Laserlicht ist auf flache, parallele Lichtstrahlen eingestellt und wird auf das Zielobjekt eingestrahlt.
[Flusszelle]
Die Flusszelle 32 enthält beispielsweise eine quadratische, hohle Säule aus synthetischem Quarz oder Saphir. Die Flusszelle 32 ist so aufgebaut, dass Wasser 33, welches das Zielobjekt enthält (Keimpartikel 35 oder nicht lebensfähige Partikel 37) vom Boden zur Oberseite fließen kann. Das von der Laserdiode emittierte Laserlicht 31 passiert eine hohle Region der Flusszelle 32, durch die das Wasser 33 fließt, und dadurch eine Detektionsregion bildet (wo das Laserlicht 31 in der hohlen Region vorhanden ist).
In der Detektionsregion interagiert das Laserlicht 31 mit dem Wasser (Wassermolekülen) 33 und dem Zielobjekt (den Keimpartikel 35 oder den nicht lebensfähigen Partikeln 37), die durch die Flusszelle 32 fließen.
Die Wellenlänge des Laserlichts 31, das in die Keimpartikel 35 eintritt, ist 405 nm. Demgemäß wird das Streulicht von den Keimpartikeln 35 auch mit einer Wellenlänge von 405 nm emittiert. Wie in 3 abgebildet, zeigt die Autofluoreszenz der Keimpartikel 35 eine Verteilung mit einer Peakwellenlänge von etwa 520 nm, wenn das Laserlicht 31 von Riboflavin in den Zellen der Keimpartikel 35 absorbiert wird. Das Streulicht oder die Autofluoreszenz, die von den Keimpartikeln 35 emittiert wird, wird durch die Flusszelle 32 an den Umkreis abgegeben.
Das vom Laserlicht 31 in den nicht lebensfähigen Keimpartikeln 37 erzeugte Streulicht, ist das Gleiche wie das von den Keimpartikeln 35 emittierten Streulicht.
Wie oben beschrieben interagieren die Keimpartikel 35 und die nicht lebensfähigen Partikel 37 mit dem Laserlicht 31, um das Streulicht der Keimpartikel 35 und der nicht lebensfähigen Keimpartikel 37 oder die Autofluoreszenz der Keimpartikeln 35 zu emittieren. Dann passieren diese Lichter eine Vielzahl an Lichtaufnahme-Linsensystemen und optischen Wellenlängen-Auswahlgeräten und werden durch das Lichtaufnahme-Gerät detektiert. Die Intensität des Streulichts, das heißt die Lichtmenge des Streulichts, hängt von den Größen der Keimpartikel 35 und der nicht lebensfähigen Keimpartikel 37 ab. Je größer die Partikel sind, desto mehr ist die Lichtmenge erhöht. In diesem Beispiel hängt die Lichtmenge der Autofluoreszenz der Keimpartikel 35 von der Menge an Riboflavin in den Zellen der Keimpartikel 35 ab. Die Lichtmenge der Autofluoreszenz der Keimpartikel 35 hängt auch von der Lichtmenge (Lichtintensität) des Laserlichts 31 ab. Wenn die Laserstärke erhöht ist, um die Flusszelle 32 mit einer großen Menge an Laserlicht 31 zu bestrahlen, ist das Streulicht der Keimpartikel 35 und der nicht lebensfähigen Keimpartikel 37 und die Autofluoreszenz der Keimpartikel 35 auch erhöht. Jedoch erhöht sich auch das Licht (Raman-Streulicht), das durch die Interaktion (Raman-Streuung) des Laserlichts 31 und des Wasser 33 erzeugt wird. Als nächstes wird das Raman Streulicht, das vom Wasser resultiert, im Detail beschrieben.
[Raman-Streulicht des Wassers]
4 zeigt ein Diagramm eines Raman-Streulichtspektrums, das von Wasser, welches mit Licht einer Wellenlänge von 405 nm bestrahlt wird, erzeugt wird. Wie in 4 gezeigt, wenn das Wasser mit Laserlicht 31 einer Wellenlänge von 405 nm bestrahlt wird, interagieren das Wasser und das Laserlicht 31 miteinander um Raman-Streulicht mit einer Wellenlängenverteilung mit einer Peakwellenlänge von etwa 465 nm emittieren.
[Licht-abschirmendes Gerät]
Das Licht-abschirmende Gerät 50 schirmt das Laserlicht 31, das von der Laserdiode emittiert wurde und die Flusszelle 32 passiert hat, ohne Wechselwirkung ab. Die Lichtabschirmung unterdrückt, dass das passierte Laserlicht 31 Rauschen erzeugt, was eine Reflektion oder dergleichen verursacht und die Detektion des Streulichts und der Autofluoreszenz der Keimpartikel 35 beeinträchtigt.
[Erstes Licht-sammelndes optisches Linsensystem]
Das erste Licht-sammelnde optische Linsensystem 40 enthält beispielsweise mehrere optische Linsen. Das erste Licht-sammelnde optische Linsensystem 40 ist in einem Winkel von etwa 90 Grad gegen die Ausbreitungsrichtung (optische Achse) des Laserlichts 31 angeordnet. Das erste Licht-sammelnde optische Linsensystem 40 sammelt das Streulicht der Keimpartikel 35 und der nicht lebensfähigen Keimpartikel 37 und die Autofluoreszenz der Keimpartikel 35 in der Flusszelle.
[optisches Streulicht-Auswahl-Gerät]
Das optische Streulicht-Auswahl-Gerät 60 enthält beispielsweise einen dichroitischen Spiegel. Der dichroitische Spiegel in der Ausführungsform ermöglicht es Licht mit Wellenlängen von 410 nm oder mehr diesen zu passieren und reflektiert Licht mit Wellenlängen von weniger als 410 nm. Die spezifische Wellenlänge als eine Referenz für Lichttrennung wird als Cutoff-Wellenlänge bezeichnet. Daher hat das von den Keimpartikeln 35 und den nicht lebensfähigen Partikeln 37 durch das Laserlicht 31 mit einer Wellenlänge von 405 nm erzeugt die Streulicht-Wellenlänge hauptsächlich eine Wellenlänge von 405 nm. Demgemäß reflektiert der dichroitische Spiegel nur das Streulicht von den Keimpartikeln 35 und den nicht lebensfähigen Keimpartikeln 37. Dann wird das von den Keimpartikeln 35 und den nicht lebensfähigen Keimpartikeln 37 reflektierte Streulicht vom dritten Licht-sammelnden optischen Linsensystem 100 gesammelt um ein Bild am Streulicht-Aufnahmegerät 110 zu erzeugen.
Die Autofluoreszenz, die von den in der Flusszelle fließenden Keimpartikeln 35 emittiert wird, hat eine Wellenlängen-Verteilung mit einer Peakwellenlänge von etwa 520 nm, wie in 3 gezeigt ist. Demgemäß wird fast die gesamte Autofluoreszenz nicht am dichroitischen Spiegel reflektiert und passiert den dichroitischen Spiegel. In ähnlicher Weise hat das Raman-Streulicht des Wassers eine Wellenlängen-Verteilung mit einer Peakwellenlänge von etwa 465 nm, wie in 4 gezeigt ist. Das heißt, dass das meiste Raman-Streulicht Wellenlängen hat, die größer sind als die Cutoff-Wellenlänge 410 nm. Demgemäß passiert das meiste Raman-Streulicht aus dem Wasser, ausgenommen einen Teil des Raman-Streulichts, den dichroitischen Spiegel. Danach laufen die passierte Autofluoreszenz und das Raman-Streulicht weiter zum optischen Autofluoreszenz-Auswahlgerät.
Die Cutoff-Wellenlänge als Referenz für den dichroitischen Spiegel ist nicht auf 410 nm limitiert. Die Wellenlänge muss nur die Reflektion des Streulichts der Keimpartikel 35 oder der nicht lebensfähigen Keimpartikel 37 erlauben, welches durch das Laserlicht 31 und das Passieren der Autofluoreszenz von den Keimpartikeln 35 gestreut wird.
[optisches Autofluoreszenz-Auswahlgerät]
Das optische Autofluoreszenz-Auswahlgerät 70 enthält beispielsweise einen optischen Filter. In der Ausführungsform enthält das optische Autofluoreszenz-Auswahlgerät 70 einen Langpassfilter, der erlaubt, dass Licht mit Wellenlängen länger als 490 nm (Cutoff-Wellenlänge) passieren kann. Wie in 4 gezeigt, hat das meiste Raman-Streulicht des Wassers, ausgenommen einen Teils des Raman-Streulichts, Wellenlängen kürzer als die Cutoff-Wellenlänge von 490 nm und entsprechend wird das Raman-Streulicht durch den Langpassfilter reduziert.
Als Referenz einer Cutoff-Wellenlänge für Lichtseparation durch das Autofluoreszenz-Auswahlgerät 70, ist die Cutoff-Wellenlänge so gewählt, dass das Raman-Streulicht des Wassers schwächer als die von den Keimpartikeln 35 emittierte Autofluoreszenz gemacht wird. Insbesondere ist die Cutoff-Wellenlänge nicht auf 490 nm limitiert, sondern kann irgendeine der Wellenlängen von 450 bis 520 nm, vorzugsweise 450 bis 490 nm, sein. Dazu kommt, dass der Langpassfilter nicht notwendigerweise so konfiguriert ist, dass Licht mit Wellenlängen größer als 490 nm passieren kann, sondern der Bandpassfilter kann so konfiguriert sein, dass er Licht in einem Wellenlängenbereich von 490 bis 600 nm dadurch passieren lässt.
Als ein modifiziertes Beispiel wird ein System angenommen, das so konfiguriert ist, dass die Wellenlänge des Laserlichts 31 auf etwa 350 nm gesetzt ist und Autofluoreszenz mit einer Peakwellenlänge von etwa 470 nm detektiert wird, um die Zahl der Keimpartikel 35 mit Hilfe der Autofluoreszenz von NAD(P)H, das in den Zellen der Keimpartikel 35 ist, als Kennzahl zu zählen. In diesem Fall wird die Cutoff-Frequenz für das optische Streulicht-Auswahlgerät 60 auf etwa 380 nm gesetzt. Das Raman-Streulicht des Wassers hat eine Verteilung mit einen Peak bei etwa 400 nm. Demgemäß kann das optische Autofluoreszenz-Auswahlgerät 70 ein Langpassfilter mit einer Cutoff-Wellenlänge von 410 bis 470 nm (beispielsweise, 450 nm) sein der es erlaubt, dass Licht mit Wellenlänge länger als der Cutoff-Wellenlänge dadurch passiert. Alternativ kann das optische Autofluoreszenz-Auswahlgerät 70 ein Bandfilter sein, der erlaubt, dass Licht innerhalb eines Wellenlängenbereichs mit einer Cutoff-Wellenlänge von 450 bis 600 nm dadurch passiert.
[Zweites Licht-sammelndes optisches Linsensystem: Referenz zu Fig. 2]
Das zweite Licht-sammelnde optische Linsensystem 80 enthält beispielsweise viele optische Linsen. Das zweite Lichtsammelsystem aus optischen Linsen 80 ist entlang der Laufrichtung (optische Achse) des Lichts nach Passieren des Langpassfilters angeordnet. Die Autofluoreszenz wird nach dem Passieren durch den Langpassfilter am zweiten Licht-sammelnden optischen Linsensystem 80 gesammelt und ein Bild wird auf der Lichteinfallebene des Fluoreszenzlicht-Aufnahmegeräts 90 erzeugt.
[Fluoreszenzlicht-Aufnahmegerät]
Das Fluoreszenzlicht-Aufnahmegerät 90 enthält beispielsweise ein Lichtaufnahmeelement aus einem Halbleiter (Photodiode: PD) oder eine Photomultiplier-Röhre (PMR), die sensitiver ist als eine Photodiode. Diese Photodiode und diese Photomultiplier-Röhre (nachfolgend als Photomultiplier bezeichnet) konvertieren das aufgenommene Licht in elektrischen Strom. Mit anderen Worten geben die Photodiode und der Photomultiplier elektrischen Strom entsprechend der Menge an aufgenommenem Licht ab. Wenn die Menge an aufgenommenem Licht größer ist, wird die Menge an elektrischem Strom größer. Ein elektrisches Ausgangssignal des Fluoreszenzlicht-Aufnahmegeräts 90 wird dann in die Autofluoreszenz-Zähleinheit 2 eingegeben.
[Streulicht-Aufnahmegerät]
Das Streulicht-Aufnahmegerät 110 enthält beispielsweise eine Photodiode oder einen Photomultiplier. Das vom dichroitischen Spiegel reflektierte Licht, das in das Streulicht-Aufnahmegerät 110 eintritt, hat eine Wellenlänger kleiner als 410 nm. Insbesondere, ist das Licht, das in das Streulicht-Aufnahmegerät 110 eintritt, Streulicht der Keimpartikel 35 und nicht lebensfähigen Keimpartikel 37, die in der Flusszelle fließen. Ein Ausgangssignal des Streulicht-Aufnahmegeräts 110 wird dann in die Autofluoreszenz-Zähleinheit 2 eingegeben.
[Autofluoreszenz Zähleinheit: Verweis auf Fig. 2]
Die Autofluoreszenz-Zähleinheit 2 enthält beispielsweise eine Detektionssignal-Verarbeitungseinheit 200, eine Datenverarbeitungseinheit 300 und eine Benachrichtigungseinheit 400.
Die Detektionssignal-Verarbeitungseinheit 200 erhält beispielsweise ein Ausgangssignal von der Licht-Detektionseinheit 1, das heißt, ein Ausgangssignal vom Fluoreszenzlicht-Aufnahmegerät 90, und ein Ausgangssignal vom Streulicht-Aufnahmegerät 110. Die Detektionssignal-Verarbeitungseinheit 200 verstärkt das erhaltene Signal und führt eine AD Konversion mit dem analogen Signal zum digitalen Signal durch.
Die Datenverarbeitungseinheit 300 bestimmt beispielsweise ob ein Autofluoreszenz-Signal (Signal A) und ein Streulicht-Signal (Signal B), das einer AD Umwandlung an der Detektionssignal-Verarbeitungseinheit 200 unterzogen wurde, ein Signal abgeleitet von Keimpartikeln 35 im Wasser enthält, das heißt, ein Signal das durch Autofluoreszenz erzeugt wurde. Die Datenverarbeitungseinheit 300 gibt das festgestellte Ergebnis und dergleichen aus.
Die Benachrichtigungseinheit 400 meldet die Ergebnisse der Bestimmung beispielsweise durch die Datenverarbeitungseinheit 300 an die Umgebung oder gibt ein Benachrichtigungssignal an die Umgebung.
Die Bestandteile und deren Prozesse werden nachfolgend im Detail beschrieben.
[Detektionssignal-Verarbeitungseinheit]
Die Detektionssignal-Verarbeitungseinheit 200 enthält beispielsweise ein Fluoreszenzausgangssignal-Verarbeitungsgerät 210 und ein Streulichtausgangssignal-Verarbeitungsgerät 220. Das Fluoreszenzausgangssignal-Verarbeitungsgerät 210 enthält beispielsweise einen ersten Verstärker 212 und einen ersten analog/digital-Konverter 214. Das Streulichtausgangssignal-Verarbeitungsgerät 220 enthält beispielsweise einen zweiten Verstärker 222 und einen zweiten analog/digital-Konverter 224.
[Datensammelprozess]
Am Fluoreszenzausgangssignal-Verarbeitungsgerät 210, verstärkt der erste Verstärker 212 ein Ausgangssignal des Fluoreszenzlicht-Aufnahmegeräts 90. Dann konvertiert der erste analog/digital Konverter 214 das analoge Signal, das durch den ersten Verstärker 212 verstärkt wurde, in ein digitales Signal (Signal A). In ähnlicher Weise, verstärkt der zweite Verstärker 222 in der Streulichtausgabesignal-Verarbeitungseinheit 220 ein Ausgangssignal des Streulicht-Aufnahmegeräts 110. Dann konvertiert der zweite analog/digital Konverter 224 das analoge Signal, das durch den zweiten Verstärker 222 verstärkt wurde, in ein digitales Signal (Signal B).
Anschließend werden die konvertierten Signale A und B in ein Datenanalysegerät 320 eingegeben.
[Datenanalysegerät]
Das Datenanalysegerät 320 enthält beispielsweise einen Berechnungsschaltkreis (beispielsweise eine CPU 322), welcher die in einem Speicher 310 gespeicherten Daten (Signal A und Signal B) analysiert und einen Speicher 324 (ROM), der den Berechnungsprozessinhalt vorab speichert (sichert) (Programme, Grenzwert-Daten und anderes).
[Analyseprozess]
5 zeigt ein Flussdiagramm für ein Beispiel eines Analyseprozesses. Zuerst werden das im Speicher 310 gespeicherte Signal B und die vorab im Speicher 324 gespeicherten Grenzwert-Daten (Spannungswert) durch die CPU 322 miteinander verglichen. Insbesondere wird bestimmt ob der Spannungswert des gespeicherten Signals B gleich oder höher ist als ein Grenzwert B (VthB) (Schritt S342). Wenn bestimmt wurde, dass der Spannungswert des Signals B als Ergebnis der Bestimmung gleich oder größer als der Grenzwert B (Schritt S342: Ja) ist, bedeutet dies, dass das Streulicht-Aufnahmegerät 110 Streulicht von Keimpartikeln 35 oder nicht lebensfähigen Keimpartikeln 37 detektiert hat. Hierbei kann ein Streulicht-Detektionsmarker eingeschaltet werden, um die Detektion des Streulichts von Keimpartikeln 35 oder nicht lebensfähigen Partikeln 37 anzuzeigen.
Als nächstes wird das im Speicher 310 gespeicherte Signal A und die vorab im Speicher 322 gespeicherten Grenzwerten-Daten (Spannungswert) durch die CPU 322 miteinander verglichen. Insbesondere wird bestimmt, ob der Spannungswert des gespeicherten Signals A gleich oder größer als der Grenzwert A (VthA) (Schritt S344) ist. Wenn bestimmt ist, dass der Spannungswert des Signals A als ein Ergebnis der Bestimmung ist gleich oder größer als der Grenzwert A (Schritt S344: Ja) ist, bedeutet dies, dass das Fluoreszenzlicht-Aufnahmegerät 90 Autofluoreszenz detektiert hat, die von den Keimpartikeln 35 emittiert wurde. Dann wird ein Fluoreszenz-Detektionsmarker eingeschaltet um die Detektion von Autofluoreszenz anzuzeigen (Schritt S346). Der Fluoreszenz-Detektionsmarker (ON) wird dann als ein Markersignal an das Analyseergebnisausgabeverarbeitungsgerät übertragen 330.
Wenn hingegen als Ergebnis der Bestimmung bestimmt ist, dass der Spannungswert des Signals B nicht gleich oder größer als der Grenzwert B (Schritt S342: Nein) ist oder wenn bestimmt ist, dass der Spannungswert des Signals A nicht gleich oder größer als der Grenzwert A (Schritt S344: Nein) ist, wird der Detektionsmarker ausgeschaltet (Schritt S348). Dies bedeutet, dass keine Autofluoreszenz detektiert wurde. Wenn der Streulicht-Detektionsmarker an und der Fluoreszenz-Detektionsmarker aus ist, kann ein Detektionsmarker für nicht lebensfähige Partikel eingeschaltet werden um anzuzeigen, dass nicht lebensfähige Partikel 37 anstatt Keimpartikel 35 detektiert wurden. Der Fluoreszenz-Detektionsmarker (OFF) wird dann als Markersignal an der Analyseergebnis-Ausgabeverarbeitungsgerät 330 weitergeleitet. Überdies kann der Detektionsmarker für nicht lebensfähige Keimpartikel weitergeleitet werden.
Der Analyseprozess wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen der Signale A und B, die zu den Ausgangssignalen der Licht-Aufnahmegeräte korrespondieren, beschrieben.
[Beispiel für Ausgangssignale des Fluoreszenzlicht-Aufnahmegeräts und Streulicht-Aufnahmegeräts]
6 zeigt ein Diagramm als Beispiel eines Ausgangssignals des Fluoreszenzlicht-Aufnahmegeräts und des Streulicht-Aufnahmegeräts. Das in der oberen Seite von 6 abgebildete Signal zeigt die zeitlichen Veränderungen von Signal A entsprechend einem Detektionsausgangssignal des Fluoreszenz-Aufnahmegeräts 90. Das in der unteren Seite von 6 abgebildete Signal zeigt die zeitlichen Änderungen von Signal B entsprechend einem Detektionsausgangssignal des Streulicht-Aufnahmegeräts 110. Für die in der oberen und unteren Seite von 6 abgebildeten Signale A und B wurde das Timing angepasst.
Wenn der Spannungswert von Signal B beispielsweise größer ist als der in der Datenverarbeitungseinheit 300 für die Zeit t1 eingegebene Grenzwert B (VThB (VthB1 in 6)) ist, stellt die CPU 322 fest, dass der Spannungswert des Signals B höher ist als der Grenzwert B (Schritt S342: Ja). Mit anderen Worten zeigt 6, dass das Streulicht der Keimpartikel 35 oder der nicht lebensfähige Partikel 37 in die Photodiode des Streulicht-Aufnahmegeräts eingetreten und dort zur Zeit t1 detektiert worden sind.
Danach vergleicht die CPU 322 den Spannungswert des Signals A mit dem vorab im Speicher 324 gespeicherten wurde Grenzwert A (VthA) durch die CPU 322 (Schritt S344). Zur Zeit t1, ist der Spannungswert des Signals A nicht höher als der Grenzwert A (Schritt S344: Nein). Daher wird das Signal B zur Zeit t1 als Streulicht der nicht lebensfähigen Keimpartikel 37 erachtet. Der Fluoreszenz-Detektionsmarker ist abgeschaltet (Schritt S348).
Als nächstes bestimmt die CPU 322 zur Zeit t2, dass der Spannungswert des Signals B gleich oder höher ist als der Grenzwert B (Schritt S342: Ja) ist.
Dann vergleicht die CPU 322 den Spannungswert von Signal A mit dem Grenzwert A (VthA) (Schritt S344). Als Ergebnis stellt die CPU 322 fest, dass der Spannungswert des Signals A gleich oder höher ist als der Grenzwert A (Schritt S344: Ja). Daher zeigen das Signal A und das Signal B zur Zeit t2 die Autofluoreszenz und Streulicht der Keimpartikel 35 an. Der Fluoreszenzdetektionsmarker ist eingeschaltet (Schritt S346).
Wie oben beschrieben kann das Ergebnis der An- oder Abwesenheit von Keimpartikeln 35 in Echtzeit erhalten werden. Die Mengen der Signale A und B hängen von der Menge an Licht ab, die in das Fluoreszenzlicht-Aufnahmegerät 90 und das Streulicht-Aufnahmegerät 110 eintreten. Die Mengen des Signals A und B und die Menge des Streulichts hängen von der Größe der Keimpartikel 35 und der nicht lebensfähigen Keimpartikel 37 ab. Daher ist es möglich, dass man nicht nur die An- oder Abwesenheit von Keimpartikeln 35 detektiert, sondern auch die Keimpartikel 35 oder die nicht lebensfähigen Keimpartikel 37 der Größe nach gemäß der Höhe der Signale A und B zählen kann.
Hierfür wird angenommen, dass der Speicher 324 vorab mehrere Grenzwerte (VthB1, VthB2, VthB3, VthB4, ...) für das Signal B entsprechend der Größen der Keimpartikel 35 (0.1 bis 0.3 μm, 0.3 bis 0.5 μm, 0.5 bis 1.0 μm, ...) speichert. Beispielsweise ist das Signal B zur Zeit t2 höher als VthB1 und niedriger als VthB2. Demgemäß können die Keimpartikel 35 als Partikel mit Größen von 0.1 bis 0.3 μm gezählt werden.
Außerdem entspricht die Höhe von Signal A, die entsprechend der Lichtmenge der Autofluoreszenz ist, der Art und dem aktiven Zustand der Keimpartikel. Demgemäß kann solch eine Information durch Detektion des Peaks von Signal A detektiert werden.
Wie oben beschrieben kann die An- oder Abwesenheit von Keimpartikeln 35 in Echtzeit gemäß den Signalen A und B detektiert werden. Überdies kann die Größe der Keimpartikel 35 gemessen werden. Wenn der Detektionsmarker durch Detektion der An- oder Abwesenheit der Keimpartikel 35 eingeschaltet ist, wird ein Prozess zum Zählen der Keimpartikel 35 ausgeführt.
[Analysenergebnis-Ausgabegerät]
Das Analysenergebnis-Ausgabegerät 330 ist so konfiguriert, dass es die Anzahl der durch das Datenanalysegerät 320 analysierten Keimpartikel 35 zählt, und den Zählwert an die Benachrichtigungseinheit 400 übergibt.
[Benachrichtigungseinheit]
7 zeigt eine veranschaulichende Ansicht eines Beispiels für ein Anzeigegerät und einen Lautsprecher, die das Zählergebnis der Keimpartikel 35 mitteilen. Das Anzeigegerät enthält einen Anzeigeschirm 410, der das Zählergebnis der Keimpartikel 35 nach Größe mitteilt und einen Lautsprecher 420, der durch einen Ton mitteilt, dass eine vorbestimmte Zahl oder mehr Keimpartikel 35 detektiert wurden. Beispielsweise enthält der Anzeigeschirm 410 eine Anzeigeeinheit für „Größe (μm)”, die eine Referenz für die Größe der Keimpartikel 35 anzeigt und eine Anzeigeeinheit für „Anzahl”, die die Zahl (gezählter Wert) der detektiert Keimpartikel 35 nach Größe anzeigt. Die Anzeigeeinheit für „Größe (μm)”, die eine Referenz für die Größe der Keimpartikel 35 anzeigt, zeigt beispielsweise voran sechs Werte „0.1”, „0.3”, „0.5”, „1.0”, „2.0” und „5.0” an. Bezüglich der individuellen Werte, entspricht „0.1” Größen der Keimpartikel 35 im Bereich von 0.1 bis 0.3 μm, „0.3” entspricht Größen der Keimpartikel 35 im Bereich von 0.3 bis 0.5 μm, „0.5” entspricht Größen der Keimpartikel 35 im Bereich von 0.3 bis 0.5 μm, „0.5” entspricht Größen der Keimpartikel 35 im Bereich von 0.5 bis 1.0 μm, „1.0” entspricht Größen der Keimpartikel 35 von 1.0 bis 2.0 μm und „5.0” entspricht Größen der Keimpartikel 35 im Bereich von 5.0 μm und mehr.
Daher zeigt 7 an, dass 50609 Keimpartikel 35 mit einer Größe von 0.1 bis 0.3 μm, 3621 Keimpartikel 35 mit Größen von 0.3 bis 0.5 μm, 287 Keimpartikel 35 mit Größen von 0.5 bis 1.0 μm, 31 Keimpartikel 35 mit Größen von 1.0 bis 2.0 μm, 12 Keimpartikel 35 mit einer Größe von 2.0 bis 5.0 μm und ein Keim 35 mit einer Größe von 5.0 μm oder mehr gezählt wurden.
Wie oben beschrieben teilt die Benachrichtigungseinheit 400 den Zählwert der Keimpartikel 35 am Anzeigeschirm 410 in Echtzeit mit. Wenn eine vorbestimmte Zahl an Keimpartikeln 35 detektiert ist, kann der Lautsprecher 420 ein Benachrichtigungssignal ausgeben. Daneben kann die Benachrichtigungseinheit 400 einen externen Ausgangsanschluss enthalten. Die Benachrichtigungseinheit 400 kann Daten an ein anderes Gerät durch den Anschluss ausgeben.
Wie in vorangehenden Ausführungsform, wird die Detektion von Autofluoreszenz von Substanzen, die für den Metabolismus als in vivo vitale Aktivität notwendig sind, als Kennzahl verwendet, beispielsweise indem Riboflavin und NAD(P) in den Zellen von Keimpartikeln 35 als Detektions-(Mess-)ziel verwendet wird.
Danach wird das Laserlicht 31 bei einer Wellenlänge in entsprechend den Substanzen eingestrahlt. Der dichroitische Spiegel, der Streulicht vom Zielobjekt reflektiert, wird bereitgestellt. Außerdem wird der Langpass-Filter, der das Raman-Streulicht des Wassers oder dergleichen reduziert und der Autofluoreszenz von Keimpartikeln erlaubt dadurch zu passieren, bereitgestellt. Auf diese Weise werden die Keimpartikel 35 gezählt. Jedoch können Keimpartikel, die nur eine geringe Autofluoreszenz emittieren, wie zum Beispiel heterotrophe Bakterien, nicht nur durch den oben beschriebenen Keimpartikelzähler detektiert werden.
[Probenfluss-Anpassungseinheit]
Als nächstes wird die Probenfluss-Anpassungseinheit 800 als ein Bestandteil des Zählsystem für Keimpartikel beschrieben.
Die Probenfluss-Anpassungseinheit 800 bewirkt, dass eine Probenflüssigkeit, welche nach dem Zählen durch den Keimpartikelzähler 77 ausgegeben wird, mit einer konstanten Flussrate pro Zeiteinheit fließt. Beispielsweise bewirkt die Probenfluss-Anpassungseinheit 800, dass die Probenflüssigkeit vom Keimpartikelzähler 77 mit einer konstanten Rate von 10 ml pro Minute fließt.
[Vorstufenbestrahlungseinheit]
Zuletzt wird die Vorstufenbestrahlungseinheit 700 als ein Bestandteil des Zählsystems für Keimpartikel beschrieben.
Die Vorstufenbestrahlungseinheit 700 bestrahlt Keimpartikel in der Probenflüssigkeit, die in den Keimpartikelzähler 77 fließt, mit ultraviolettem Licht für eine vorbestimmte Zeitdauer. Die Vorstufenbestrahlungseinheit 700 wird grob ausgeteilt in einen Chargen-Typ und einen kontinuierlichen Typ als Haupttypen und jeder Typ ist angepasst. Die in 1 gezeigt Vorstufenbestrahlungseinheit ist ein Chargen-Typ. 8 zeigt die Konfiguration einer Vorstufenbestrahlungseinheit des kontinuierlichen Typs. Jeder Type der Vorstufenbestrahlungseinheit wird nachfolgend im Detail beschrieben.
[Chargen-Typ Vorstufenbestrahlungseinheit]
Wie in 1 gezeigt, enthält die Chargen-Typ Vorstufenbestrahlungseinheit 700, ein Reservoir 730, ein Vorstufenbestrahlungsgerät 777, und ein Rohr 790. Das Reservoir 730 speichert die Probenflüssigkeit vorübergehend, bevor sie in den Keimpartikelzähler 77 fließt. Die Vorstufenbestrahlungseinheit 777 bestrahlt die im Reservoir 730 gespeicherte Probenflüssigkeit mit ultraviolettem Licht einer vorbestimmten Intensität (Beleuchtungsstärke) für eine vorbestimmte Zeitdauer. Die Probenflüssigkeit, die der Einstrahlung des ultravioletten Lichts durch das Vorstufenbestrahlungsgerät 777 ausgesetzt ist, fließt durch das Rohr 790 in den Keimpartikelzähler 77. Beim Chargen-Typ, wird die Messung für jede vorbestimmte Menge abgeschlossen. Demgemäß wird eine konstante Menge an Probenflüssigkeit für jede Messung gespeichert. Die gespeicherte Probenflüssigkeit wird mit ultraviolettem Licht bestrahlt. Anschließend führt der Keimpartikelzähler 77 die Zählung durch. Die Bestandteile werden nachfolgend im Detail beschrieben.
[Reservoir (Speichermittel)]
Das Reservoir 730 wird beispielsweise durch einen Container aus Quarz gebildet. In diesem Beispiel ist das Vorstufenbestrahlungsgerät 777 im Container angeordnet. Alternativ kann das Vorstufenbestrahlungsgerät 777 außerhalb des Containers angeordnet sein, weil Quarz für ultraviolettes Licht durchlässig ist. Das Material für den Container ist nicht auf Quarz beschränkt, sondern kann jedes andere für ultraviolettes Licht durchlässige Material sein. Wenn das Vorstufenbestrahlungsgerät 777 jedoch im Container angeordnet werden soll, kann das Material für den Container nicht durchlässig für ultraviolettes Licht sein. Der Container kann ein Rührmittel zum Rühren der Probenflüssigkeit enthalten, so dass diese gleichmäßig mit ultraviolettem Licht bestrahlt wird.
[Vorstufenbestrahlungsgerät (Vorstufenbestrahlungsmittel)]
Das Vorstufenbestrahlungsgerät 777 enthält eine Ultraviolettlampe oder eine Ultraviolett-LED, die beispielsweise konfiguriert ist um ultraviolettes Licht zu emittieren. Der Wellenlängen-Bereich (UV-C) von ultraviolettem Licht reicht von 200 bis zu 280 nm mit einer Peakwellenlänge von etwa 250 nm, die eine bakterizide Aktivität gegen Pilze anzeigt. Das Licht (elektromagnetische Welle), das vom Vorstufenbestrahlungsgerät 777 emittiert wird, ist nicht auf ultraviolettes Licht (UV-C) begrenzt, sondern kann jedes Licht (elektromagnetische Welle) mit einer Wellenlänge sein, die im Stande ist, die Lichtmenge (Lichtintensität) zu erhöhen, so dass der Keimpartikelzähler 77 ein Autofluoreszenz oder Phosphoreszenz ausreichend detektieren kann.
Wie in 1 gezeigt, ist das Vorstufenbestrahlungsgerät 777 in dem Container 730 enthalten. Das Aufnehmen des Vorstufenbestrahlungsgerät 777 in den Container 730, ermöglicht die Einstrahlung von ultraviolettem Licht in die Probenflüssigkeit auf nahe Entfernung. Wenn das eingestrahlte ultraviolette Lichteine ausreichende Intensität hat, könnten Flecken auf dem Vorstufenbestrahlungsgerät 777 und dergleichen durch Anbringen einer Ultraviolettlampe außerhalb des Containers 730 verhindert werden. Das Vorstufenbestrahlungsgerät 777 erhöht die Lichtmenge (Lichtintensität) der Autofluoreszenz oder Phosphoreszenz die von den Keimpartikeln im Keimpartikelzähler 77 emittiert werden. Die Lichtmenge hängt jedoch von der Art zu zählenden Keimpartikel ab. Die Bestrahlungszeit und die Bestrahlungsstärke (Belichtungsstärke) des ultravioletten Licht pro Zeiteinheit werden passend eingestellt. Ein spezifisches Beispiel für die Erhöhung der Lichtmenge (Lichtintensität) der von den Keimpartikeln an den Keimpartikelzähler 77 emittierten Autofluoreszenz, für den Fall dass die Keimpartikel vorab mit ultraviolettem Licht durch das Vorstufenbestrahlungsgerät 777 bestrahlt werden, wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Beispiele beschrieben.
Wie oben beschrieben, wird bei der Chargen-Typ Vorstufenbestrahlungseinheit 700 die im Reservoir 730 gespeicherte Probenflüssigkeit mit ultraviolettem Licht durch das Vorstufenbestrahlungsgerät 777 für eine vorbestimmte Zeitdauer bestrahlt. Nach der Bestrahlung fließt die Probenflüssigkeit durch das Rohr 790 in den Keimpartikelzähler 77. Als nächstes wird die kontinuierliche Vorstufenbestrahlungseinheit 700 beschrieben.
[Kontinuierliches Zählsystem für Keimpartikel]
8 zeigt eine schematische Strukturdarstellung einer Ausführungsform eines Zählsystem für Keimpartikel, die konfiguriert ist um Keimpartikel in einer Flüssigkeit mit Hilfe einer kontinuierlichen Vorstufeneinstrahlungseinheit zu zählen. Der Keimzäher 77 und die Probenfluss-Anpassungseinheit 800 sind gleich wie bei der Chargen-Typ Vorstufenbestrahlungseinheit 700 und daher wird hier auf deren Beschreibung verzichtet.
Wie in 8 als Beispiel gezeigt, wird das durch eine Wasserleitung 710 fließende Wasser durch einen Flussteiler 720 geteilt und fließt in die kontinuierliche Vorstufenbestrahlungseinheit 700. Die Probenflüssigkeit wird mit ultraviolettem Licht an der Vorstufenbestrahlungseinheit 700 bestrahlt, während sie in den Keimpartikelzähler 77 fließt. In diesem Beispiel werden diese Prozesse kontinuierlich durchgeführt. Die kontinuierliche Vorstufenbestrahlungseinheit 700 enthält eine Einheit zur Flusspassage 750 und das Vorstufenbestrahlungsgerät 777. Das Vorstufenbestrahlungsgerät 777 ist dasselbe wie in der Chargen-Typ Vorstufenbestrahlungseinheit 700. In der Ausführungsform enthalt die Konfiguration des Zählsystems für Keimpartikel die Probenfluss-Anpassungseinheit 800. Jedoch kann dass das Zählsystem für Keimpartikel die Probenfluss-Anpassungseinheit 800 nicht enthalten, wenn die Flussrate durch den Wasserdruck in der Wasserleitung 710 oder im Flussteiler 720 angepasst werden kann.
[Kontinuierliche Vorstufenbestrahlungseinheit]
9 zeigt eine schematische Strukturdarstellung der Konfiguration einer kontinuierlichen Vorstufenbestrahlungseinheit.
Wie in 9 gezeigt, ist die Einheit zur Flusspassage 750 (Mittel zur Flusspassage) beispielsweise durch eine spiralförmiges Quarzleitung gebildet. Die Probenflüssigkeit fließt durch ein Ende der Quarzleitung hinein. Die Probenflüssigkeit, die mit ultraviolettem Licht durch das Vorstufenbestrahlungsgerät 777 (Vorstufenbestrahlungsmittel) bestrahlt wurde, fließt aus dem anderen Ende der Quarzleitung heraus. Der Auslass der Quarzleitung ist mit dem Rohr 790 verbunden. Die Probenflüssigkeit fließt durch das Rohr 790 in den Keimpartikelzähler 77. Dadurch, dass die Quarzleitung in einer Spiralform ausgebildet ist, kann die Vorstufenbestrahlungseinheit 700 kompakt im Zählsystem für Keimpartikel angebracht sein. Die Form der Quarzleitung kann auch nicht dreidimensional spiralförmig, sondern in eine Zickzack-Form (nicht abgebildet) und in eine sich von einer zu anderen Seite schlängelnden Form haben. Die Form kann passend angepasst werden, sofern die fließende Probenflüssigkeit durch das Vorstufenbestrahlungsgerät 777 für eine vorbestimmte Zeitdauer bestrahlt werden kann.
Das Benutzen der kontinuierlichen Vorstufenbestrahlungseinheit 700 in der oben beschrieben Konfiguration ermöglicht es, die fließende Probenflüssigkeit mit ultraviolettem Licht zu bestrahlen und die Probenflüssigkeit an den Keimpartikelzähler unmittelbar nach Beendigung der Bestrahlung für eine vorbestimmte Zeitdauer abzugeben. Auf diese Weise können Keimpartikel, die in Leitungswasser in der Wasserleitung enthalten sind, kontinuierlich für eine lange Zeit durch den Keimpartikelzähler 77 gezählt werden. Überdies ist es möglich, Keimpartikel, die in der Flüssigkeit enthalten sind, nicht nur in der Wasserleitung 710, sondern auch in einer Wasseraufbereitungsanlage oder dergleichen, durch Teilen des Wassers durch eine Leitung kontinuierlich zu zählen. Wie oben beschrieben ist diese Ausführungsform für verschiedene Anwendungen sinnvoll.
In dem vorangegangenen Fall ist als Probenflüssigkeit Wasser angenommen worden. Selbst wenn die Probenflüssigkeit Luft ist, kann Autofluoreszenz der Luft auf eine ähnliche Weise detektiert werden.
10 zeigt eine schematische Strukturdarstellung einer Ausführungsform eines Zählsystems für Keimpartikel, das konfiguriert ist, um Keimpartikel in der Atmosphäre mit Hilfe der kontinuierlichen Vorstufenbestrahlungseinheit zu zählen.
Wie in 10 gezeigt, wird die Atmosphäre als Probenluft absorbiert und fließt in die kontinuierliche Vorstufenbestrahlungseinheit 700. Bei der kontinuierlichen Vorstufenbestrahlungseinheit 700 wird die Probenluft mit ultraviolettem Licht bestrahlt, während sie in den Keimpartikelzähler fließt. In diesem Beispiel werden diese Prozesse kontinuierlich durchgeführt.
Die kontinuierliche Vorstufenbestrahlungseinheit 700 für Atomsphäre enthält die Einheit zur Flusspassage 750 (Mittel zur Flusspassage) und das Vorstufenbestrahlungsgerät 777 (Vorstufenbestrahlungsmittel), gleich wie die oben beschriebene Vorstufenbestrahlungseinheit 700 für Flüssigkeiten. Die Probenfluss-Anpassungseinheit 800 ist jedoch mit einer Luftabsorptionspumpe ausgestattet. Der Keimpartikelzähler 77 kann keine Flusszelle 32 enthalten. Wenn es keinen Einfluss des Raman-Streulichts von der Luft gibt, ist das Licht, welches vom Streulicht (reflektiertes Licht) am optischen Streulicht-Auswahlgerät 60 geteilt wird, nur Autofluoreszenz (passiertes Licht) der Keimpartikel 35. Demgemäß kann das optische Autofluoreszenz-Auswahlgerät 70 nicht bereitgestellt werden, aber das Fluoreszenzlicht-Aufnahmegerät 90 kann die Autofluoreszenz detektieren. Durch Benutzung der kontinuierlichen Vorstufenbestrahlungseinheit 700 in der oben beschriebenen Konfiguration ermöglicht es, fließende Luft sowie fließende Flüssigkeit mit ultraviolettem Licht zu bestrahlen und die Luft unmittelbar nach Abschluss der Bestrahlung für eine vorbestimmte Zeitdauer an den Keimzäher 77 abzugeben. Auf diese Weise können die in der Atmosphäre enthaltenen Keimpartikel kontinuierlich für eine lange Zeit durch den Keimpartikelzähler 77 gezählt werden. So kann zum Beispiel die Luft in einem sauberen Raum absorbiert werden, um die in der Luft enthaltenen Keimpartikel kontinuierlich zu zählen. Wie oben beschrieben, ist diese Ausführungsform für verschiedene Anwendungen sinnvoll.
[Beispiele]
Beispiele der offenbarten Erfindung werden nachfolgend detailliert beschrieben. Die offenbarte Erfindung ist jedoch nicht auf diese Beispiele limitiert. Die Ausführungsformen können modifiziert werden um geeignet zu sein.
[Keimpartikel]
11 zeigt eine Abbildung vieler Arten von in Leitungswasser kultivierten Pilzen. In Leitungswasser existieren viele Arten von Pilzen. In 11, bezeichnet (A) eine große weiße Kolonien bestehend aus einer großen Kolonien weißer Pilze, (B) bezeichnet eine mittelgroße rote Kolonie bestehend aus einer mittelgroßen Kolonie roter Pilze, (C) bezeichnet eine mittelgroße gelbe Kolonie bestehend aus einer mittelgroßen Kolonie gelber Pilze und (D) bezeichnet eine kleine orange Kolonie bestehend aus einer kleinen Kolonie oranger Pilze. Die Erfinder haben den Effekt der offenbarten Erfindung mit Hilfe dieser vielen Arten an Pilzen bestätigt.
[Vorstufenbestrahlungseinheit]
Die Vorstufenbestrahlungseinheit 700 ist eine Chargen-Typ Vorstufenbestrahlungseinheit wie in 1 gezeigt. Jede der vier Arten an Pilzen (A) bis (D) wurde in Wasser gegeben. Die Vorstufenbestrahlungseinheit 700 enthält das Reservoir 730 (beispielsweise einen Kolben) worin das Wasser gespeichert ist, das im Reservoir 730 angeordnet Vorstufenbestrahlungsgerät 777 und das Rohr 790, welches das Wasser zum Keimpartikelzähler passieren lässt nachdem es für eine vorbestimmte Zeitdauer bestrahlt wurde.
[Vorstufenbestrahlungsgerät]
Als Vorstufenbestrahlungsgerät 777 wurde eine Ultraviolettlampe mit einer Peakwellenlänge von 253.7 nm in dem Wellenlängenbereich von ultraviolettem Licht UV-C, ein Strahlungsausgang von 1.7 W, und einem Leistungsverbrauch von 8 W benutzt.
[Probenfluss-Anpassungseinheit]
Die Probenfluss-Anpassungseinheit 800 stellte die Flussrate auf 10 ml pro Minute ein.
[Keimpartikelzähler]
Der Keimpartikelzähler 77 wurde unter folgenden Bedingungen genutzt: als Licht-emittierendes Gerät 10 wurde eine Laserdiode mit einer Peakwellenlänge von 405 nm verwendet; als optisches Streulicht-Auswahlgerät 60 wurde ein dichroitischer Spiegel mit einer Cutoff-Wellenlänge von 410 nm verwendet; als optisches Autofluoreszenz-Auswahlgerät 70 wurde ein Bandpassfilter mit einer Cutoff-Wellenlänge von 490 bis 570 nm verwendet; als Fluoreszenzlicht-Aufnahmegerät 90 wurde ein Photomultiplier benutzt; und als Streulicht-Aufnahmegerät 110 wurde eine Photodiode verwendet.
[Beispiel 1]
Von den vier Arten an Pilzen, wird die große weiße Kolonie, bezeichnet mit (A) in 11, in Wasser in dem Kolben gegeben und dort gerührt. Das Wasser wurde mit ultraviolettem Licht (UV-C) von der Ultraviolettlampe bestrahlt und die Keimpartikel wurden im Wasser durch den Keimpartikelzähler 77 nach jeder Bestrahlungszeit gezählt. Insbesondere haben die Erfinder den Übergang zwischen dem Autofluoreszenz entsprechenden Zählwert, der dem durch Verarbeiten des Ausgangssignals des Photomultiplier erhaltenen Ausgangssignal entspricht, und dem Streulicht entsprechenden Zählwert, der dem durch Verarbeiten des Ausgangssignals der Photodiode erhaltenen Streulicht entspricht, bestätigt.
12 zeigt die Korrelation zwischen dem Autofluoreszenz-Zählwert für die Bestrahlungszeit mit ultraviolettem Licht und dem Streulicht-Zählwert für die Bestrahlungszeit mit ultraviolettem Licht hinsichtlich der Pilzbildung der großen weißen Kolonie (A) in Form eines Diagramms.
Die laterale Achse in 12 zeigt die Bestrahlungszeit mit ultraviolettem Licht (UV-C) der Ultraviolettlampe. Die longitudinale Achse in 12 zeigt den Zählwert (Partikel/10 ml). In 12 sind die Streulicht-Zählwerte für Keimpartikel anhand ihres Partikeldurchmessers (beispielsweise 0.2 bis 0.4 μm, 0.4 bis 0.6 μm, 0.6 bis 0.8 μm, 0.8 bis 1.0 μm und 1.0 μm und mehr) dargestellt und die kumulative Zahl der Zählwerte ist als gestreuter CUMU (0.2 μm und mehr) dargestellt. Der Zählwert der Autofluoreszenz ist dargestellt als Fluoreszenz CUMU (0.2 und mehr).
Wie in 12 gezeigt, war vor der Bestrahlung mit ultraviolettem Licht (UV-C) durch die Ultraviolettlampe (0 min.) der Zählwert des Streulichts (gestreuter CUMU) etwa 180000 (Partikel/10 ml), wohingegen der Zählwert der Autofluoreszenz (Fluoreszenz CUMU) etwa 2000 (Partikel/10 ml) war. Unter Berücksichtigung, dass der Zählwert des Streulichts durch Detektion von emittiertem Licht aller Keimpartikel erhalten wurde, wurde kaum Autofluoreszenz detektiert, was bedeutet, dass die tatsächliche Zahl der Keimpartikel nicht gezählt werden konnte.
Durch Erhöhen der Bestrahlungszeit mit ultraviolettem Lichts (UV-C) der Ultraviolettlampe, stieg der Zählwert der Autofluoreszenz (Fluoreszenz CUMU) mit der Bestrahlungszeit an. Insbesondere hinsichtlich der Beziehung zwischen der Bestrahlungszeit mit ultraviolettem Licht (UV-C) und dem Zählwerts der Autofluoreszenz (Fluoreszenz CUMU), war der Zählwert etwa 4000 (Partikel/10 ml) für eine Minute, die Zählwert war etwa 10000 (Partikel/10 ml) für drei Minuten, der Zählwert war etwa 12500 (Partikel/10 ml) für fünf Minuten, der Zählwert war etwa 15000 (Partikel/10 ml) für sieben Minuten, der Zählwert war etwa 17000 (Partikel/10 ml) für neun Minuten und der Zählwert war etwa 17500 (Partikel/10 ml) für 11 Minuten. Selbst wenn ultraviolettes Licht (UV-C) von der Ultraviolettlampe für länger als 13 Minuten emittiert wurde, war der Zählwert der Autofluoreszenz (Fluoreszenz CUMU) etwa 17500 bis 18000 (Partikel/10 ml) und stieg nicht signifikant an.
Inzwischen war der Zählwert des Streulichts beinahe konstant ohne von der Bestrahlungszeit mit ultraviolettem Lichts (UV-C) abhängig zu sein und war etwa 18000 bis 18500 (Partikel/10 ml)
Mit anderen Worten, wurde der Zählwert der Autofluoreszenz (Fluoreszenz CUMU) beinahe gleich dem Zählwert des Streulichts (gestreuter CUMU), wenn das ultraviolette Licht (UV-C) von der Ultraviolettlampe für mindestens 11 Minuten emittiert wurde. Da es keine Zu- oder Abnahme des Zählwert der Keimpartikel gab, wurden die Keimpartikel, die nur durch einen Keimpartikelzähler aufgrund ihrer geringen Fluoreszenz nicht gezählt werden können, durch Erhöhen der Lichtmenge (Lichtintensität) gezählt.
Als nächstes, als Beispiele 2 bis 4, werden die Zählwerte der Autofluoreszenz und des Streulichts von Pilzen bezeichnet mit (B) bis (D) in 11 in Relation zur Bestrahlungszeit mit ultraviolettem Licht beschrieben. Die in den Beispielen 2 bis 4 verwendeten Messbedingungen sind dieselben wie die in Beispiel 1 und daher wird auf deren Beschreibung verzichtet.
[Beispiel 2]
13 zeigt die Korrelation zwischen dem Autofluoreszenz-Zählwert für die Bestrahlungszeit mit ultravioletten Lichts und dem Streulicht-Zählwertes für die Bestrahlungszeit des ultravioletten Lichts hinsichtlich der Bildung einer mittelgroßen roten Kolonie (B) in Form eines Diagramms.
Die laterale Achse, die longitudinale Achse und die Kurvenlinien im Diagramm sind gleich wie in der oben beschriebenen 12, und auf Beschreibungen deren wird verzichtet (dasselbe ist anwendbar auf 14 und 15).
Wie in 13 gezeigt, war vor der Bestrahlung mit ultraviolettem Licht (UV-C) durch die Ultraviolettlampe (0 min.), der Zählwert des Streulichts (gestreuter CUMU) etwa 10000 (Partikel/10 ml), wohingegen der Zählwert der Autofluoreszenz (Fluoreszenz CUMU) war etwa 7000 (Partikel/10 ml). Daher, unter Berücksichtigung, dass der Zählwert des Streulichts durch Detektion von emittiertem Licht aller Keimpartikel erhalten wurde, wurde für einige der Partikel keine Autofluoreszenz detektiert, was bedeutet, dass die tatsächliche Zahl der Keimpartikel nicht gezählt werden konnte.
Durch Erhöhen der Bestrahlungszeit mit ultraviolettem Lichts (UV-C) der Ultraviolettlampe, stieg der Zählwert der Autofluoreszenz (Fluoreszenz CUMU) mit der Bestrahlungszeit an. Insbesondere hinsichtlich der Beziehung zwischen der Bestrahlungszeit mit ultraviolettem Licht (UV-C) und dem Zählwerts der Autofluoreszenz (Fluoreszenz CUMU), war der Zählwert etwa 7500 (Partikel/10 ml) für eine Minute, die Zählwert war etwa 8000 (Partikel/10 ml) für drei bis fünf Minuten, der Zählwert war etwa 8500 (Partikel/10 ml) für sieben Minuten und der Zählwert war etwa 9000 (Partikel/10 ml) für neun Minuten. Selbst wenn ultraviolettes Licht (UV-C) von der Ultraviolettlampe für länger als 11 Minuten eingestrahlt wurde, war der Zählwert der Autofluoreszenz (Fluoreszenz CUMU) etwa 9000 (Partikel/10 ml) und stieg nicht signifikant an.
Inzwischen war der Zählwert des Streulichts beinahe konstant ohne von der Bestrahlungszeit des ultravioletten Lichts (UV-C) abhängig zu sein und war etwa 10000 bis 10500 (Partikel/10 ml).
Mit anderen Worten, wurde der Zählwert der Autofluoreszenz (Fluoreszenz CUMU) beinahe gleich dem Zählwert des Streulichts (gestreuter CUMU), wenn das ultraviolette Licht (UV-C) von der Ultraviolettlampe für mindestens neun Minuten emittiert wurde. Da es keine Zu- oder Abnahme des Zählwert der Keimpartikel gab, wurden die Keimpartikel, die nur durch einen Keimpartikelzähler aufgrund ihrer geringen Fluoreszenz nicht gezählt werden können, durch Erhöhen der Lichtmenge (Lichtintensität) gezählt.
[Beispiel 3]
14 zeigt die Korrelation zwischen dem Autofluoreszenz-Zählwert der Bestrahlungszeit mit ultravioletten Lichts und dem Streulicht-Zählwertes der Bestrahlungszeit ultravioletten Lichts hinsichtlich der Bildung einer mittelgroßen gelben Kolonie (C) in Form eines Diagramms.
Wie in 14 gezeigt, war vor der Bestrahlung mit ultraviolettem Licht (UV-C) durch die Ultraviolettlampe (0 min.) der Zählwert des Streulichts (gestreuter CUMU) etwa 16500 (Partikel/10 ml), wohingegen der Zählwert der Autofluoreszenz (Fluoreszenz CUMU) etwa 2000 (Partikel/10 ml) war. Unter Berücksichtigung, dass der Zählwert des Streulichts durch Detektion von emittiertem Licht aller Keimpartikeln erhalten wurde, wurde kaum Autofluoreszenz detektiert, was bedeutet, dass die tatsächliche Zahl der Keimpartikel nicht gezählt werden konnte.
Durch Erhöhen der Bestrahlungszeit mit ultraviolettem Lichts (UV-C) der Ultraviolettlampe, stieg der Zählwert der Autofluoreszenz (Fluoreszenz CUMU) mit der Bestrahlungszeit an. Insbesondere hinsichtlich der Beziehung zwischen der Bestrahlungszeit mit ultraviolettem Licht (UV-C) und dem Zählwerts der Autofluoreszenz (Fluoreszenz CUMU), war der Zählwert etwa 6000 (Partikel/10 ml) für fünf Minuten, der Zählwert war etwa 11000 (Partikel/10 ml) für 11 Minuten, der Zählwert war 12000 (Partikel/10 ml) für 15 Minuten, der Zählwert war etwa 15000 (Partikel/10 ml) für 21 Minuten, und der Zählwert war etwa 16000 (Partikel/10 ml) für 25 Minuten. Selbst wenn ultraviolettes Licht (UV-C) von der Ultraviolettlampe für 27 Minuten oder länger emittiert wurde, war der Zählwert der Autofluoreszenz (Fluoreszenz CUMU) etwa 16000 (Partikel/10 ml) und stieg nicht signifikant an.
Inzwischen war der Zählwert des Streulichts beinahe konstant ohne von der Bestrahlungszeit mit ultraviolettem Lichts (UV-C) abhängig zu sein und war etwa 16500 bis 18000 (Partikel/10 ml)
Mit anderen Worten, wurde der Zählwert der Autofluoreszenz (Fluoreszenz CUMU) beinahe gleich dem Zählwert des Streulichts (gestreuter CUMU), wenn das ultraviolette Licht (UV-C) von der Ultraviolettlampe für mindestens 25 Minuten emittiert wurde. Da es keine Zu- oder Abnahme des Zählwert der Keimpartikel gab, wurden die Keimpartikel, die durch einen Keimpartikelzähler aufgrund ihrer geringen Fluoreszenz nicht gezählt werden können, durch Erhöhen der Lichtmenge (Lichtintensität) der Autofluoreszenz oder Phosphoreszenz der Keimpartikel gezählt.
[Beispiel 4]
15 zeigt ein Diagramm, das die Korrelation zwischen dem Autofluoreszenz-Zählwert der Bestrahlungszeit des ultravioletten Lichts und des Streulicht-Zählwertes der Bestrahlungszeit des ultravioletten Lichts hinsichtlich der Bildung einer kleinen orangene Kolonie (D).
Wie in 15 gezeigt, war vor der Bestrahlung mit ultraviolettem Licht (UV-C) durch die Ultraviolettlampe (0 min.) der Zählwert des Streulichts (gestreuter CUMU) etwa 15500 (Partikel/10 ml), wohingegen der Zählwert der Autofluoreszenz (Fluoreszenz CUMU) etwa 200 (Partikel/10 ml) war. Unter Berücksichtigung, dass der Zählwert des Streulichts durch Detektion von emittiertem Licht aller Keimpartikeln erhalten wurde, wurde kaum Autofluoreszenz detektiert, was bedeutet, dass die tatsächliche Zahl der Keimpartikel nicht gezählt werden konnte.
Durch Erhöhen der Bestrahlungszeit mit ultraviolettem Lichts (UV-C) der Ultraviolettlampe, stieg der Zählwert der Autofluoreszenz (Fluoreszenz CUMU) mit der Bestrahlungszeit an. Insbesondere hinsichtlich der Beziehung zwischen der Bestrahlungszeit mit ultraviolettem Licht (UV-C) und dem Zählwerts der Autofluoreszenz (Fluoreszenz CUMU), war der Zählwert etwa 1000 (Partikel/10 ml) für fünf Minute, der Zählwert war etwa 4000 (Partikel/10 ml) für 11 Minuten, der Zählwert war etwa 7000 (Partikel/10 ml) für 15 Minuten, der Zählwert war etwa 11000 (Partikel/10 ml) für 21 Minuten und der Zählwert war etwa 13000 (Partikel/10 ml) für 25 Minuten. Selbst wenn ultraviolettes Licht (UV-C) von der Ultraviolettlampe für länger als 27 Minuten emittiert wurde, war der Zählwert der Autofluoreszenz (Fluoreszenz CUMU) etwa 13000 bis 14000 (Partikel/10 ml) und stieg nicht signifikant an.
Inzwischen war der Zählwert des Streulichts beinahe konstant ohne von der Bestrahlungszeit des ultravioletten Lichts (UV-C) abhängig zu sein und war etwa 15000 bis 15500 (Partikel/10 ml).
Mit anderen Worten, wurde der Zählwert der Autofluoreszenz (Fluoreszenz CUMU) beinahe gleich dem Zählwert des Streulichts (gestreuter CUMU), wenn das ultraviolette Licht (UV-C) von der Ultraviolettlampe für mindestens 25 Minuten emittiert wurde. Da es keine Zu- oder Abnahme des Zählwert der Keimpartikel gab, wurden die Keimpartikel, die nur durch einen Keimpartikelzähler aufgrund ihrer geringen Fluoreszenz nicht gezählt werden können, durch Erhöhen der Lichtmenge (Lichtintensität) der Autofluoreszenz oder Phosphoreszenz, die von den Keimpartikeln emittiert wurde, gezählt.
Wie oben in Beispielen 2 bis 4 beschrieben, wurden die Keimpartikel (die Pilze bildenden mittelgroßen roten Kolonien, die mittelgroßen gelben Kolonien und die kleinen orangen Kolonien bezeichnet mit (B) bis (D) in 11) enthalten in den Probenflüssigkeiten (Wasser) erfolgreich am Keimpartikelzähler 77 gezählt, wie in Beispiel 1. Zu dieser Zeit wurden die Probenflüssigkeit mit ultraviolettem Licht (UV-C) durch die Ultraviolettlampe für eine vorbestimmte Zeitdauer (für mindestens 9 Minuten, 25, Minuten und 25 Minuten entsprechend den individuellen Pilzen) bestrahlt. Als Ergebnis wurde für Zählen der Keimpartikel am Keimpartikelzähler 77 die Lichtmenge (Lichtintensität) der Autofluoreszenz oder Phosphoreszenz erhöht, die von den Keimpartikeln emittiert wurde, um das Signal-zu-Rausch Verhältnis zu verbessern. Daher wurden die Keimpartikel, für die es nicht möglich war, ohne Bestrahlung von ultraviolettem Licht (UV-C) gezählt zu werden, erfolgreich gezählt Die ermöglicht ein hochgenaues Zählen der Keimpartikel.
Bezugszeichenliste

1: Lichtdetektionseinheit
2: Autofluoreszenz-Zähleinheit
10: Licht-emittierendes Gerät
20: optisches Linsenbestrahlungssystem
32: Flusszelle
40: Erstes Licht-sammelndes optisches Linsensystem
50: Licht-abschirmendes Gerät
60: optisches Streulicht-Auswahlgerät
65: Licht-abschirmende Wand
70: optisches Autofluoreszenz-Auswahlgerät
77: Keimpartikelzähler
80: Zweites Licht-sammelndes optisches Linsensystem
90: Fluoreszenzlicht-Aufnahmegerät
100: Drittes Licht-sammelndes optisches Linsensystem
110: Streulicht-Aufnahmegerät
200: Detektionssignal-Verarbeitungseinheit
300: Datenverarbeitungseinheit
400: Benachrichtigungseinheit
700: Vorstufenbestrahlungseinheit
730: Reservoir
750: Einheit zur Flusspassage
777: Vorstufenbestrahlungsgerät
790: Rohr
800: Probenfluss-Anpassungseinheit

Claims

Ein Zählsystem für Keimpartikel das zum Zählen von in einer Flüssigkeit existierenden Keimpartikeln konfiguriert ist, umfassend: ein Mittel zum Zählen der in einer Flüssigkeit existierenden Keimpartikel, wobei die Flüssigkeit, welche die zu detektierenden Zielpartikel enthält, mit Licht bei einer vorbestimmten Wellenlänge bestrahlt wird; selektives Trennen der Autofluoreszenz oder Phosphoreszenz, die von den Zielpartikeln durch das ausgestrahlte Licht emittiert wird; Aufnehmen der getrennten Autofluoreszenz oder Phosphoreszenz; und Bestimmen, dass die Zielpartikel Keimpartikel entsprechend der aufgenommenen Autofluoreszenz oder Phosphoreszenz sind; und ein Vorstufenbestrahlungsmittel, das die Flüssigkeit mit ultraviolettem Licht bestrahlt, bevor das Zählsystem für Keimpartikel die Flüssigkeit mit dem Licht der vorbestimmten Wellenlänge bestrahlt.
Das Zählsystem für Keimpartikel gemäß Anspruch 1, wobei das vom Vorstufenbestrahlungsmittel emittierte ultraviolette Licht einen Wellenlängenbereich von 200 bis 280 nm hat.
Das Zählsystem für Keimpartikel gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Vorstufenbestrahlungsmittel die Flüssigkeit für eine vorbestimmte Zeitdauer mit ultraviolettem Licht bestrahlt.
Das Zählsystem für Keimpartikel gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, welches außerdem ein Speichermittel enthält, das die Flüssigkeit speichert, wobei das Vorstufenbestrahlungsmittel die Flüssigkeit in dem Speichermittel mit ultraviolettem Licht für eine vorbestimmte Zeitdauer bestrahlt.
Das Zählsystem für Keimpartikel gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, welches außerdem ein Mittel zur Flusspassage enthält, welches bewirkt, dass die Flüssigkeit fließt, und wobei das Vorstufenbestrahlungsmittel die Flüssigkeit im Mittel zur Flusspassage mit ultraviolettem Licht für eine vorbestimmte Zeitdauer bestrahlt.
Das Zählsystem für Keimpartikel gemäß Anspruch 5, wobei das Mittel zur Flusspassage eine hohle Leitung in Spiralform ist, wobei die Flüssigkeit durch die hohle Leitung fließt.
Eine Zählmethode für Keimpartikel, um die in einer Flüssigkeit existierenden Keimpartikel zu zählen, umfassend: einen Zählschritt für Keimpartikel, bei dem die in der Flüssigkeit existierenden Keimpartikel durch Bestrahlen der Flüssigkeit, welche die zu detektierenden Zielpartikel enthält, mit Licht einer vorbestimmten Wellenlänge gezählt werden; selektives Teilen der Autofluoreszenz oder Phosphoreszenz, die von den Zielpartikeln durch das ausgestrahlte Licht emittiert wird; Aufnehmen der getrennten Autofluoreszenz oder Phosphoreszenz; und Bestimmen, dass die Zielpartikel Keimpartikel entsprechend der aufgenommenen Autofluoreszenz oder Phosphoreszenz sind; und einen Vorstufenbestrahlungsschritt, bei dem die Flüssigkeit mit ultraviolettem Licht bestrahlt wird, noch bevor die Flüssigkeit mit dem Licht bei einer vorbestimmten Wellenlänge im Zählschritt bestrahlt wird.
Die Zählmethode für Keimpartikel gemäß Anspruch 7, wobei das ultraviolette Licht, das im Vorstufenbestrahlungsschritt emittiert wird, einen Wellenlängenbereich von 200 bis 280 nm hat.
Die Zählmethode für Keimpartikel gemäß Anspruch 7 oder 8, wobei die Flüssigkeit im Vorstufenbestrahlungsschritt für eine vorbestimmte Zeitdauer mit ultraviolettem Lichtbestrahlt wird.
Die Zählmethode für Keimpartikel gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, weiterhin umfassend einen Speicherschritt bei dem die Flüssigkeit gespeichert wird, und wobei die Flüssigkeit im Vorstufenbestrahlungsschritt eine vorbestimmten Zeitdauer mit ultraviolettem Licht für bestrahlt wird, während sie beim Speicherschritt gespeichert ist.
Die Zählmethode für Keimpartikel gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei zusätzlich einen Flusspassagenschritt enthalten ist, bei dem die Flüssigkeit zum Fließen gebracht wird, und wobei die Flüssigkeit beim Vorstufenbestrahlungsschritt für eine vorbestimmte Zeitdauer mit ultraviolettem Licht bestrahlt wird, während die Flüssigkeit durch den Flusspassagenschritt fließt.
Die Zählmethode für Keimpartikel gemäß Anspruch 11, wobei im Flusspassagenschritt die Flüssigkeit durch eine hohle Leitung fließt, welche in Spiralform gebildet ist.