JP2008096156A - Fine particle detector - Google Patents

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Masamoto Torimura
政基 鳥村
Hiroaki Tao
博明 田尾
Hiroto Nishijima
裕人 西島
Kunihiko Nishibe
邦彦 西部
Shohei Furukawa
正平 古川
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Sumika Chemical Analysis Service Ltd
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Hitachi Plant Technologies Ltd
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Sumika Chemical Analysis Service Ltd
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Hitachi Plant Technologies Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fine particle detector capable of rapidly separating and detecting a plurality kinds of fine particles or the number of live bacteria and dead bacteria of a target microorganism, at high sensitivity. <P>SOLUTION: The fine particle detector is constituted so as to detect fine particles by treating a sample by fluorescent dyeing selectively bonded, corresponding to the kind of fine particles and subjecting the sample to capillary electrophoresis using a migration liquid and equipped with an exciting light emitter 1 for irradiating the fine particles subjected to fluorescent dyeing with an exciting light; a fluorescence detector 12 for detecting the fluorescence emitted by the irradiation with exciting light and a plurality of kinds of filters 11a, 11b and 11c in parallel arranged, in front of the fluorescence detector 12. The fluorescence of the fine particles that pass through the respective filters 11a, 11b and 11c is formed into an image, in parallel with the detection element of the fluorescence detector 12. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、微細管電気泳動を用いて、検体試料中に存在する細胞等の各種微粒子を検出する微粒子検出装置に関し、特に人体に有害なレジオネラ属菌等の微生物を含む各種微粒子を迅速かつ高感度に分離検出することができる微粒子検出装置に関するものである。   The present invention relates to a microparticle detection apparatus for detecting various microparticles such as cells and the like present in a specimen sample using microtubule electrophoresis. The present invention relates to a fine particle detection apparatus capable of separating and detecting with sensitivity.

一般に、試料中に所望の微粒子が存在するか否かを調べたり、また試料中に含まれる微生物等の各種微粒子の種類や量、又は生菌や死菌の区別等を調べるためには、一旦これらの試料を適当な培地に接種して培養することによって目的の微生物である微粒子を増殖させる必要がある。
このため、従来では、微生物の検出には、その培養のために少なくとも数日間以上という長い時間が必要であり、結果が迅速に得られないという問題があった。
また、微生物培養は基本的に無菌的に行われるため、特殊な培養技術や設備が要求される問題もあった。
一方、微生物の遺伝子情報よりその種類を特定する方法等があるが、微生物の数や、生菌、死菌の区別までは特定できない問題があった。
In general, in order to investigate whether or not desired fine particles are present in a sample, and to examine the type and amount of various fine particles such as microorganisms contained in a sample, or the distinction between live and dead bacteria, By inoculating these samples in an appropriate medium and culturing, it is necessary to grow microparticles that are the target microorganisms.
For this reason, conventionally, detection of microorganisms requires a long time of at least several days or more for culturing, and there has been a problem that results cannot be obtained quickly.
In addition, since microorganism culture is basically performed aseptically, there is a problem that special culture techniques and facilities are required.
On the other hand, there is a method for identifying the type of microorganism from genetic information, but there is a problem that the number of microorganisms and the distinction between live and dead bacteria cannot be identified.

これらのことから、微生物の培養並びに高度な技術や装置を要することなく、検体試料中に含まれ得る有害微生物の種類や性質等を迅速かつ簡便に検出し得る方法が望まれている。
多くの種類に分類される微生物の検出は、従来、選択分離培養で培養後、疑わしい集落を釣菌し、確認培地や同定キットあるいは抗血清により判定する必要があり、菌種・菌株を正確に同定するには多くの経験と熟練が必要であった。また、培養等の時間を合わせると判定結果には3〜5日間以上の長期間を要していた。
このため、環境・食品及び医療分野では、微生物、特に有害な微生物を菌種・菌株毎に特異的に検出するための迅速でかつ安全な方法の確立が求められているのが実情である。
For these reasons, there is a demand for a method that can quickly and easily detect the types and properties of harmful microorganisms that can be contained in a specimen sample without the need for culturing microorganisms and advanced techniques and devices.
For the detection of microorganisms classified into many types, conventionally, after culturing in selective separation culture, it is necessary to catch suspicious colonies and determine with confirmation medium, identification kit or antiserum. It took a lot of experience and skill to identify. Moreover, when time for culture | cultivation etc. was match | combined, the determination result required the long term of 3 to 5 days or more.
For this reason, in the environment / food and medical fields, establishment of a quick and safe method for specifically detecting microorganisms, particularly harmful microorganisms, for each species and strain is required.

ところで、近年、迅速な微生物の分離・検出手法として、微細管内で予め蛍光染色した微生物を電気泳動させ、励起光を照射してそのとき発生する蛍光から検出する電気泳動技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
また、微細管等電点電気泳動技術に関する論文はあるが、その具体的検出手段の詳細は記述されていない(例えば、非特許文献1参照)。
一方、微細管内で微生物を泳動分離する際には、微生物細胞と細管内壁、あるいは細胞と細胞との相互作用が大きく、迅速かつ高感度に微細管内で微生物を分離するためには、泳動液にアルギン酸塩を含有させることが有効である(例えば、特許文献2参照)。
この方法において、微生物の分離効率を向上させる添加剤としてのアルギン酸塩はすべての微生物に対して同様に機能するものではなく、多種多様な微生物種に対応できるより多くのタイプの分離効率向上剤の導入が期待されている。
By the way, in recent years, as a rapid method for separating and detecting microorganisms, an electrophoresis technique has been proposed in which microorganisms that have been pre-fluorescently stained in a microtubule are electrophoresed and irradiated with excitation light to detect the fluorescence generated at that time ( For example, see Patent Document 1).
Further, although there is a paper on the fine tube isoelectric focusing technique, details of specific detection means are not described (for example, see Non-Patent Document 1).
On the other hand, when migrating and separating microorganisms in a microtubule, the interaction between the microbial cells and the inner wall of the tubule or between the cells and the cells is large. It is effective to contain an alginate (see, for example, Patent Document 2).
In this method, alginate as an additive that improves the separation efficiency of microorganisms does not function in the same manner for all microorganisms, and more types of separation efficiency improvers that can handle a wide variety of microorganism species. The introduction is expected.

ところで、環境水や食品汚染及び感染症疾患に対して迅速に適切な処置を施したり、その汚染源や感染源を迅速に突きとめ対処したりするためには、汚染源や感染源となり得る微生物等の有害な微粒子の迅速でかつ特異的な検出方法が要求されている。
また、かかる微生物に対して、例えば、塩素殺菌等の処理を施した場合、すべての有害微生物が死滅したかどうかを確認することは重要である。
また、すべての有害菌の死滅が困難な場合には、殺菌後に生菌、死菌の数を確認することにより、塩素殺菌の状況や殺菌効率を把握したりする必要がある。
これら複数の種類の微生物を検出する方法として、複数の反射ミラーとフィルタを利用して所望の波長の光のみを分離して取り出し、解析する例が提案されているが、この方法の場合は、複数の反射ミラーを使用するため、検出する光量が減衰するという問題があった(特許文献3参照)。
特開2002−345451号公報 特開2002−181781号公報 米国特許第5982497号 微細管電気泳動法による微生物の分離検出法(月刊フードケミカル2005−2)
By the way, in order to quickly take appropriate measures against environmental water, food contamination and infectious diseases, and to quickly identify and deal with the contamination sources and infection sources, it is important There is a need for a rapid and specific detection method for harmful particulates.
In addition, it is important to confirm whether or not all harmful microorganisms have been killed when such microorganisms are subjected to a treatment such as chlorine sterilization.
In addition, when it is difficult to kill all harmful bacteria, it is necessary to know the status of chlorine sterilization and the sterilization efficiency by checking the number of live and dead bacteria after sterilization.
As a method for detecting these multiple types of microorganisms, an example has been proposed in which only light of a desired wavelength is separated and analyzed using a plurality of reflecting mirrors and filters. Since a plurality of reflecting mirrors are used, there is a problem that the amount of light to be detected is attenuated (see Patent Document 3).
JP 2002-345451 A JP 2002-181781 A US Pat. No. 5,982,497 Microbial electrophoresis separation and detection method (Monthly Food Chemical 2005-2)

本発明は、上記従来の微粒子検出装置が有する問題点に鑑み、複数の種類の微粒子や対象とする微生物の生菌、死菌の数等を、迅速かつ高感度に分離検出することができる微粒子検出装置を提供することを目的とする。   In view of the problems of the conventional fine particle detection apparatus, the present invention can rapidly and highly sensitively detect and detect a plurality of types of fine particles, the number of living microorganisms of a target microorganism, the number of dead bacteria, and the like. An object is to provide a detection device.

上記目的を達成するため、本発明の微粒子検出装置は、試料を微粒子の種類に応じて選択的に結合する蛍光染色で処理するとともに、該試料を泳動液を用いて微細管電気泳動することにより微粒子を検出する微粒子検出装置において、蛍光染色された微粒子に励起光照射する励起光発光器と、励起光照射により発光した蛍光を検出する蛍光検出器と、該蛍光検出器の前方で並列配置され、特定の波長領域のみを透過させる複数種類のフィルタとを備え、各フィルタを通過した微粒子の蛍光を蛍光検出器の検出素子に並列して結像させるようにしたことを特徴とする。   In order to achieve the above object, the microparticle detection apparatus of the present invention treats a sample with fluorescent staining that selectively binds depending on the type of microparticle, and performs microtube electrophoresis of the sample using an electrophoresis solution. In a fine particle detection apparatus for detecting fine particles, an excitation light emitter that irradiates fluorescent dyed fine particles with excitation light, a fluorescence detector that detects fluorescence emitted by excitation light irradiation, and a fluorescence detector that is arranged in front of the fluorescence detector. And a plurality of types of filters that transmit only a specific wavelength region, and the fluorescence of the fine particles that have passed through each filter is imaged in parallel on the detection element of the fluorescence detector.

この場合において、蛍光検出器より得られる蛍光信号を、各フィルタ毎に区別して検出する微粒子検出制御装置と、該微粒子検出制御装置の検出信号を記録する画像信号記録装置とを備えることができる。   In this case, it is possible to provide a fine particle detection control device that distinguishes and detects the fluorescence signal obtained from the fluorescence detector for each filter, and an image signal recording device that records the detection signal of the fine particle detection control device.

また、微粒子検出信号を、画像の輝度、画像の面積又は微粒子の数とすることができる。   Further, the particle detection signal can be the luminance of the image, the area of the image, or the number of particles.

本発明の微粒子検出装置によれば、蛍光染色された微粒子に励起光照射する励起光発光器と、励起光照射により発光した蛍光を検出する蛍光検出器と、該蛍光検出器の前方で並列配置され、特定の波長領域のみを透過させる複数種類のフィルタとを備え、各フィルタを通過した微粒子の蛍光を蛍光検出器の検出素子に並列して結像させることから、微粒子の種類に応じて異なった波長の蛍光を発する場合や、同じ種類の微粒子であっても、生菌、死菌の区別により異なった波長の蛍光を発する場合等において、蛍光検出器における画像信号から複数のフィルタによる検出波長領域に応じた微粒子を同時に検出することができ、これにより、特殊な技術を必要とすることなく、試料中に種々含まれる微粒子をその種類や特性を高い分離能をもってかつ再現性よく分離するとともに、目的の微粒子を予め蛍光染色することにより、微量の微粒子であっても培養等の増殖処理することなく高感度に検出し、一層高い分離能でもって精度よく所望の微粒子を検出することができ、さらに、試料中に混在する微粒子が単に検出できるだけでなく、微粒子の種類毎に、また特性毎に分離して定量的に検出することができる。   According to the fine particle detection apparatus of the present invention, an excitation light emitter that irradiates fluorescence-stained fine particles with excitation light, a fluorescence detector that detects fluorescence emitted by the excitation light irradiation, and a parallel arrangement in front of the fluorescence detector And a plurality of types of filters that transmit only a specific wavelength region, and the fluorescence of the fine particles that have passed through each filter is imaged in parallel on the detection element of the fluorescence detector. In the case of emitting fluorescence of different wavelengths, or even when the same type of fine particles emits fluorescence of different wavelengths by distinguishing between live and dead bacteria, the detection wavelength by the multiple filters from the image signal in the fluorescence detector It is possible to detect microparticles according to the region at the same time. This makes it possible to detect various types of microparticles contained in a sample with high resolution without requiring special techniques. In addition to separation with high reproducibility, the target microparticles are fluorescently stained in advance, so that even minute amounts of microparticles can be detected with high sensitivity without being subjected to growth treatment such as culturing. Fine particles can be detected, and furthermore, fine particles mixed in a sample can be detected not only simply, but also can be quantitatively detected separately for each kind of particles and for each characteristic.

この場合、蛍光検出器より得られる蛍光信号を、各フィルタ毎に区別して検出する微粒子検出制御装置と、該微粒子検出制御装置の検出信号を記録する画像信号記録装置とを備えることにより、複数種類のフィルタで複数種類の蛍光を同時に検出するとともに、その画像処理結果又は微粒子検出画像を同時に表示したり、パソコン等のメモリに保存、記録することができる。   In this case, a plurality of types can be provided by including a fine particle detection control device that distinguishes and detects the fluorescence signal obtained from the fluorescence detector for each filter and an image signal recording device that records the detection signal of the fine particle detection control device. A plurality of types of fluorescence can be simultaneously detected by this filter, and the image processing result or the particle detection image can be simultaneously displayed or stored and recorded in a memory such as a personal computer.

また、微粒子検出信号を、画像の輝度、画像の面積又は微粒子の数とすることにより、その微粒子の検出結果の詳細データが明確となる。   Further, by using the fine particle detection signal as the luminance of the image, the area of the image, or the number of fine particles, the detailed data of the detection result of the fine particles becomes clear.

以下、本発明の微粒子検出装置の実施の形態を、図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the particulate detection device of the present invention will be described with reference to the drawings.

本発明の微粒子検出装置は、泳動液を用いた微細管電気泳動法を利用することにより、試料中に種々含まれる複数種類の微粒子を高い分離能をもってかつ再現性よく分離する。
また、この微細管電気泳動法において、検出手段として蛍光検出器を利用することにより、目的の微粒子を予め蛍光染色することによって、微量の微粒子であっても培養等の増殖処理することなく高感度に検出できること、また、これにより、さらに一層高い分離能でもって精度よく所望の微粒子を検出することができる。
さらに、試料中に混在する微粒子が単に検出できるだけでなく、定量的に検出することができる。
なお、本発明でいう検出とは、試料中に含まれる所望微粒子の濃縮、他との分離、定性的検出、定量的検出、スクリーニング、生死判別等を包含するものである。
The microparticle detection apparatus of the present invention separates a plurality of types of microparticles contained in a sample with high resolution and high reproducibility by utilizing microtubule electrophoresis using an electrophoresis solution.
In addition, in this microtubule electrophoresis, by using a fluorescence detector as a detection means, the target microparticles are preliminarily fluorescently stained, so that even a minute amount of microparticles can be highly sensitive without being subjected to growth treatment or the like. Therefore, desired fine particles can be detected with high accuracy and even higher resolution.
Furthermore, the fine particles mixed in the sample can be detected not only simply but also quantitatively.
The detection in the present invention includes the concentration of desired fine particles contained in a sample, separation from others, qualitative detection, quantitative detection, screening, life / death discrimination, and the like.

具体的には、例えば、下記の一部又は全部を構成要件として備えた微粒子検出装置である。
(1)微粒子を含む試料を、泳動液を用いて微細管電気泳動する。
(2)微粒子を含む試料を微粒子に選択的に結合するように蛍光染色し、これを微細管電気泳動に供して、蛍光染色された微粒子を蛍光検出する。
(3)微細管電気泳動を用いて微粒子を検出する装置であって、泳動液を含む水槽、泳動液に注入された微粒子を濃縮分離する微細管、又は濃縮された微粒子を検出するための検出手段を備えている。
(4)微細管電気泳動を用いて微粒子を検出する装置であって、微細管内に設けたpH勾配により微粒子を濃縮する。
(5)検出手段として蛍光検出器を備えており、蛍光染色した微粒子に励起光照射し、蛍光染色された微粒子から発光された蛍光を光学系を用いて蛍光検出し、蛍光検出した画像信号から微粒子を検出する。
(6)特定の波長領域のみを透過させる複数種類のフィルタを、蛍光検出器の前方で同一平面上に並列配置し、各フィルタを通過した微粒子の蛍光を、蛍光検出器の検出素子に同時又は順次結像させるようにしている。
(7)また、光学系で蛍光検出した画像信号を記録する画像信号記録装置、画像信号から微粒子を検出した微粒子検出信号を記録する微粒子検出制御装置を有する。
(8)さらには、微粒子検出信号は、画像の輝度、規定した輝度以上の信号を有する画像の面積、画像を空間的、時間的に特徴付けて検出した微粒子の数等とする。
Specifically, for example, it is a fine particle detection device having the following part or all as constituent elements.
(1) A sample containing fine particles is subjected to microtubule electrophoresis using an electrophoresis solution.
(2) A sample containing fine particles is fluorescently stained so as to selectively bind to the fine particles, and this is subjected to microtubule electrophoresis to detect fluorescence of the fluorescently stained fine particles.
(3) An apparatus for detecting microparticles using microtubule electrophoresis, which is a water tank containing an electrophoretic liquid, a microtubule that concentrates and separates microparticles injected into the electrophoretic liquid, or a detection for detecting concentrated microparticles. Means.
(4) An apparatus for detecting microparticles using microtubule electrophoresis, wherein the microparticles are concentrated by a pH gradient provided in the microtube.
(5) A fluorescence detector is provided as a detection means. The fluorescence-stained microparticles are irradiated with excitation light, and fluorescence emitted from the fluorescence-stained microparticles is detected using an optical system. Detect fine particles.
(6) Plural types of filters that transmit only a specific wavelength region are arranged in parallel on the same plane in front of the fluorescence detector, and the fluorescence of the fine particles that have passed through each filter is simultaneously or Images are sequentially formed.
(7) Further, the image signal recording apparatus for recording the image signal detected by the fluorescence in the optical system and the particle detection control apparatus for recording the particle detection signal for detecting the particle from the image signal are provided.
(8) Further, the fine particle detection signal is the luminance of the image, the area of the image having a signal exceeding the specified luminance, the number of fine particles detected by characterizing the image spatially and temporally, and the like.

図1に、本発明の微細管等電点電気泳動システムの基本的構成を一実施例として示す。
図1において、1はダイオード等の励起光発光器、2は微細管、3はその検出窓、4a、4bは電極、5a、5bは溶液、6は溶液中に含まれる微粒子、7は励起光発光器1より放射される励起光、8は対物レンズ、9は微粒子から発光される蛍光、10はダイクロイックフィルタを示す。
また、11a、11bはそれぞれ特定の波長のみを通過させる2種類のフィルタ、11cはノンフィルタ、すなわち、すべての波長の蛍光を通過するフィルタ、12はCCDカメラ等の蛍光検出器、13は微粒子検出制御装置、15は表示装置、16は画像信号記録装置である。
FIG. 1 shows a basic configuration of a microtubule isoelectric focusing system of the present invention as an embodiment.
In FIG. 1, 1 is an excitation light emitter such as a diode, 2 is a microtube, 3 is its detection window, 4a and 4b are electrodes, 5a and 5b are solutions, 6 is fine particles contained in the solution, and 7 is excitation light. Excitation light emitted from the light emitter 1, 8 is an objective lens, 9 is fluorescence emitted from fine particles, and 10 is a dichroic filter.
Also, 11a and 11b are two types of filters that allow only specific wavelengths to pass, 11c is a non-filter, that is, a filter that passes fluorescence of all wavelengths, 12 is a fluorescence detector such as a CCD camera, and 13 is particulate detection. A control device, 15 is a display device, and 16 is an image signal recording device.

検出対象物である有害菌等の微粒子、例えば、大腸菌やレジオネラ菌等の人体に有害な微生物は、予め所望の微生物とのみ選択的に結合するように蛍光染色しておき、例えば、キャピラリー等の微細管2の内部に、その両端に設置した溶液5a又は溶液5bより注入する。
溶液5a又は溶液5bは、検出の段階に応じて変更し、電極4a、4bにより微細管2の両端に高圧電源を印加する。
高電圧は図示しない電源より供給し、その電圧の大きさ、印加時間等は、例えば、パソコン等の微粒子検出制御装置13より制御する。
Microparticles such as harmful bacteria that are detection objects, for example, microorganisms harmful to the human body such as Escherichia coli and Legionella, are preliminarily fluorescently stained so as to selectively bind only to the desired microorganisms. It inject | pours into the inside of the microtube 2 from the solution 5a or the solution 5b installed in the both ends.
The solution 5a or the solution 5b is changed according to the detection stage, and a high voltage power source is applied to both ends of the microtube 2 by the electrodes 4a and 4b.
The high voltage is supplied from a power source (not shown), and the magnitude and application time of the voltage are controlled by the particulate detection control device 13 such as a personal computer, for example.

励起光発光器1から発した励起光7は、ダイクロイックフィルタ10で反射し、対物レンズ8より微細管の検出窓3より、蛍光染色された微粒子に照射される。
蛍光染色された微粒子は蛍光9を発光し、対物レンズ8より装置本体内に入射し、ダイクロイックフィルタ10を透過する。
このとき、微粒子の種類に応じて結合する蛍光染色の特性に基づき、発する蛍光9は種々の波長を有する。例えば、LIVE/DEAD試薬(Invitrogen社製)で蛍光染色した微生物に対して、青色の励起光を微生物に照射した場合、生菌の場合緑色の蛍光を発し、死菌の場合赤色の蛍光を発する。
これらの蛍光9は、CCDカメラ等で構成される蛍光検出器12の直上部に設置したフィルタ11a、11b及びノンフィルタ11cを通過した後、蛍光検出器12にそれぞれを並列して結像し、その画像信号は微粒子検出制御装置13に送られ、検出処理される。
この検出画像信号は、画像信号記録装置16に記録される。
蛍光染色された微粒子は後に述べる方法により濃縮され、検出窓3を通過させる。この通過時に微粒子の検出動作を行うことができる。
The excitation light 7 emitted from the excitation light emitter 1 is reflected by the dichroic filter 10 and is irradiated from the objective lens 8 to the fluorescently stained fine particles from the detection window 3 of the fine tube.
The fluorescently stained fine particles emit fluorescent light 9, enter the apparatus main body through the objective lens 8, and pass through the dichroic filter 10.
At this time, the emitted fluorescence 9 has various wavelengths based on the characteristics of the fluorescent staining that binds depending on the type of fine particles. For example, when a microorganism that is fluorescently stained with a LIVE / DEAD reagent (manufactured by Invitrogen) is irradiated with blue excitation light, it emits green fluorescence when viable, and red fluorescence when killed. .
The fluorescence 9 passes through the filters 11a and 11b and the non-filter 11c installed immediately above the fluorescence detector 12 composed of a CCD camera or the like, and then forms an image on the fluorescence detector 12 in parallel. The image signal is sent to the particle detection control device 13 for detection processing.
This detected image signal is recorded in the image signal recording device 16.
The fluorescently stained fine particles are concentrated by a method described later and passed through the detection window 3. The particulate detection operation can be performed during the passage.

図2は、フィルタ11a、11b、ノンフィルタ11cの平面図であり、各フィルタ11a、11b、11cは、それぞれ矩形状に構成され、蛍光検出器12のCCD受光素子の直上部で、微細管の長手方向に同一平面上で並列配置されている。
蛍光9を蛍光検出器12に結像させるとき、各フィルタ11a、11b、11cをそれぞれ所望の波長の蛍光のみを通過させるような特性に構成すれば、所望の特性の蛍光のみを選択的に取得できる。取得した画像の処理内容に関しては、詳細を後述する。
FIG. 2 is a plan view of the filters 11a and 11b and the non-filter 11c. Each of the filters 11a, 11b, and 11c is formed in a rectangular shape, and is directly above the CCD light receiving element of the fluorescence detector 12. They are arranged in parallel on the same plane in the longitudinal direction.
When the fluorescence 9 is imaged on the fluorescence detector 12, if each filter 11a, 11b, 11c is configured to have a characteristic that allows only the fluorescence having a desired wavelength to pass therethrough, only the fluorescence having the desired characteristic is selectively acquired. it can. Details of the processing content of the acquired image will be described later.

図3は、微粒子の例として、微細管2内における有害菌である微生物の泳動状況を示したものであり、次に示す検出過程を踏む。
まず、検出対象としての微生物を含む試料である検水溶液を、例えば、溶液5aとして準備し、溶液5bの側から吸引することにより、微細管2内に対象とする検水溶液20として注入する。
次に、溶液5aとして酸性溶液、例えば、リン酸等を用い、溶液5bとしてはアルカリ性(塩基性)溶液、例えば、苛性ソーダ等を用いる。電極4a、4bは、それぞれ図示しない高電圧電源に接続されており、微粒子検出制御装置13により、電極4a(酸性の溶液5a側)には陽極、電極4b(アルカリ性の溶液5b側)には陰極の電圧を印加するように接続する。
ここで、微細管2の両端は、上記の酸性又はアルカリ性の溶液(泳動液と呼ぶ)にそれぞれ浸され、次いで高圧電源を作動すると、微細管2内の検水溶液20に電位勾配が発生し、その結果、微細管内の泳動領域内(微細管内)の液全体は等電点現象により陰極方向と陽極方向の間にpH勾配を発生する。
FIG. 3 shows a migration state of microorganisms that are harmful bacteria in the microtubule 2 as an example of fine particles, and the following detection process is performed.
First, a test solution, which is a sample containing microorganisms as detection targets, is prepared as, for example, a solution 5a and sucked from the solution 5b side to be injected as a target test solution 20 into the microtube 2.
Next, an acidic solution such as phosphoric acid is used as the solution 5a, and an alkaline (basic) solution such as caustic soda is used as the solution 5b. The electrodes 4a and 4b are respectively connected to a high voltage power source (not shown), and the fine particle detection control device 13 uses an anode for the electrode 4a (acidic solution 5a side) and a cathode for the electrode 4b (alkaline solution 5b side). Connection is made so as to apply a voltage of.
Here, both ends of the microtube 2 are respectively immersed in the above acidic or alkaline solution (referred to as an electrophoretic solution), and then when a high voltage power supply is activated, a potential gradient is generated in the sample solution 20 in the microtube 2, As a result, the entire liquid in the migration region (in the microtube) in the microtube generates a pH gradient between the cathode direction and the anode direction due to the isoelectric point phenomenon.

このとき、検水溶液20内に存在し得る微粒子21は、異なるpH領域に拡散して存在するので、その電荷を持たない状態になる領域、すなわち、等電点位置24又は25に向かって泳動する。
すなわち、微粒子21はそれが有する等電点と同じpH条件の領域(等電点位置24又は等電点位置25)へと移動する。
例えば、等電点pHがpH(A)である微粒子のpHレンジが等電点位置24であるとすると、形成されたpH勾配により、微粒子が等電点位置24より電極(陰極)4b側に存在する場合は移動方向22に移動し、等電点位置24より電極(陽極)4a側に存在する場合は移動方向23に移動し、等電点位置24に濃縮される。
同様に、等電点pHがpH(B)である微粒子のpHレンジが等電点位置25であるとすると、形成されたpH勾配により、微粒子が等電点位置25より電極(陰極)4b側に存在する場合は移動方向22に移動し、等電点位置25より電極(陽極)4a側に存在する場合は移動方向23に移動し、等電点位置25に濃縮される。
すなわち、微粒子はそれが有する等電点により微細管2内の等電点位置24又は等電点位置25に集積化され、濃縮された微粒子塊24a又は微粒子塊25aを形成する。この等電点位置は、対象の微粒子の種類や生菌、死菌の状況により変化する。一般的には、微粒子の表面電荷成分は特定の等電点を持つので、上記微細管内pH勾配により、微粒子はそれぞれの特定箇所である等電点位置24、25等に濃縮される。
この状態になると、両電極4a、4b間の泳動電流は定常状態になり、ほとんど流れなくなる。
At this time, since the fine particles 21 that may exist in the test solution 20 are diffused to different pH regions, they migrate toward a region having no charge, that is, the isoelectric point position 24 or 25. .
That is, the fine particle 21 moves to a region (isoelectric point position 24 or isoelectric point position 25) having the same pH condition as the isoelectric point that it has.
For example, when the pH range of the fine particles having an isoelectric point pH of pH (A) is the isoelectric point position 24, the fine particles are moved closer to the electrode (cathode) 4b side than the isoelectric point position 24 due to the formed pH gradient. When it exists, it moves in the moving direction 22, and when it exists on the electrode (anode) 4 a side from the isoelectric point position 24, it moves in the moving direction 23 and is concentrated at the isoelectric point position 24.
Similarly, assuming that the pH range of the fine particles having an isoelectric point pH of pH (B) is the isoelectric point position 25, the fine particles are moved from the isoelectric point position 25 to the electrode (cathode) 4b side by the formed pH gradient. Is present in the moving direction 22, and when present on the electrode (anode) 4 a side from the isoelectric point position 25, it moves in the moving direction 23 and is concentrated at the isoelectric point position 25.
That is, the fine particles are accumulated at the isoelectric point position 24 or the isoelectric point position 25 in the microtube 2 by the isoelectric point that the fine particles have, thereby forming a concentrated fine particle lump 24a or fine particle lump 25a. This isoelectric point position varies depending on the type of the target fine particles, the status of live bacteria, and the status of dead bacteria. In general, since the surface charge component of the fine particles has a specific isoelectric point, the fine particles are concentrated to the specific electric point positions 24, 25, etc., which are the specific locations by the pH gradient in the microtube.
In this state, the electrophoretic current between the electrodes 4a and 4b is in a steady state and hardly flows.

次に、図4に示すように、溶液5aはそのままの酸性溶液とし、溶液5bに、例えば、塩(モビライザ)を用いて、同様に電極4aに陽極、電極4bに陰極の電圧を印可すると、図3の等電点位置24又は等電点位置25に濃縮された微粒子塊24a又は微粒子塊25aは、再度発生した電位勾配により、例えば、モビライザで流される形で電極(陰極)4bに向かって移動方向26に移動する。
このとき、微粒子塊24a、25aは検出窓3を通過する。この微粒子塊は蛍光染色されており、図1で示したように、対物レンズ8より励起光が照射されると、蛍光染色の特性に応じた波長の蛍光色を発光する。
Next, as shown in FIG. 4, when the solution 5a is an acidic solution as it is and a voltage of an anode is applied to the electrode 4a and a cathode is applied to the electrode 4b using a salt (mobilizer), for example, The fine particle lump 24a or the fine particle lump 25a concentrated at the isoelectric point position 24 or the isoelectric point position 25 in FIG. 3 is directed toward the electrode (cathode) 4b in the form of being flowed by a mobilizer, for example, due to the potential gradient generated again. Move in the moving direction 26.
At this time, the fine particle masses 24 a and 25 a pass through the detection window 3. This fine particle lump is fluorescently stained, and as shown in FIG. 1, when excitation light is irradiated from the objective lens 8, a fluorescent color having a wavelength corresponding to the characteristic of the fluorescent staining is emitted.

微細管2内への検体試料の注入方法は、特に制限されず、従来使用される重力法、加圧法及び減圧法のいずれをも使用することができる。
注入量も特に制限されないが、通常用いる微細管全域に試料を満たすため、その微細管のサイズに依存し、0.1〜100μL、好ましくは0.5〜100μL、より好ましくは0.5〜10μLを例示することができる。
The method of injecting the specimen sample into the microtube 2 is not particularly limited, and any of the conventionally used gravity method, pressurization method, and decompression method can be used.
Although the injection amount is not particularly limited, it depends on the size of the microtubule in order to fill the sample in the entire microtubule to be used, and it is 0.1 to 100 μL, preferably 0.5 to 100 μL, more preferably 0.5 to 10 μL. Can be illustrated.

また、上記で例示した一対の電極4a、4b及び高圧電源は、微細管内に注入された微粒子が微細管内の泳動液中を泳動するのに必要な強さの電位勾配を、微細管中の泳動液に対して印加するための手段である。
かかる目的が達成できるものであれば、これらのもの(電源及び一対の電極)に何ら限定されることなく、任意の手段(電位勾配を印加するその他の手段)を使用することができる。
In addition, the pair of electrodes 4a and 4b and the high-voltage power source exemplified above, the potential gradient of the strength necessary for the fine particles injected into the microtube to migrate in the electrophoretic solution in the microtube, It is a means for applying with respect to a liquid.
Any means (other means for applying a potential gradient) can be used without being limited to these (power supply and a pair of electrodes) as long as the object can be achieved.

電極間にかけられる電圧としては、微細管長さに対して、一般に約1kV/m〜約500kV/m、好ましくは約2kV/m〜約100kV/m、より好ましくは約5kV/m〜約20kV/mを挙げることができる。
微細管としては、内径1〜150μm、長さ0.1〜100cm、好ましくは内径20〜100μm、長さ1〜50cmの中空管を挙げることができる。その材質としては特に制限されず、ガラス(フューズドシリカ)製等を任意に選択することができる。
The voltage applied between the electrodes is generally about 1 kV / m to about 500 kV / m, preferably about 2 kV / m to about 100 kV / m, more preferably about 5 kV / m to about 20 kV / m, relative to the length of the microtube. Can be mentioned.
Examples of the fine tube include a hollow tube having an inner diameter of 1 to 150 μm and a length of 0.1 to 100 cm, preferably an inner diameter of 20 to 100 μm and a length of 1 to 50 cm. The material is not particularly limited, and glass (fused silica) or the like can be arbitrarily selected.

図5は、例えば、ここで検出対象とする微粒子21として、微生物に適用した場合の微生物を拡大して示したもので、その外壁21aに選択的に結合する抗体30、抗体30を蛍光標識した蛍光色素31等を示している。
なお、図示しないが、検出対象である微粒子21に結合している抗体及び蛍光色素31以外に、微粒子に結合しないままに溶液中を浮遊している抗体及び蛍光色素からも蛍光が発せられるが、濃縮位置が検出対象微粒子とは異なるので、時間経過を見ることにより分離することは可能である。
FIG. 5 shows, for example, an enlarged microbe when applied to a microbe as the microparticles 21 to be detected here. The antibody 30 and the antibody 30 that selectively bind to the outer wall 21a are fluorescently labeled. A fluorescent dye 31 and the like are shown.
Although not shown, in addition to the antibody and fluorescent dye 31 that are bound to the detection target fine particle 21, fluorescence is also emitted from the antibody and fluorescent dye that are floating in the solution without being bound to the fine particle. Since the concentration position is different from the detection target fine particles, it is possible to separate them by observing the passage of time.

図6は、前述した対象微粒子の検出過程をフロー図で示したものである。
まず、検体溶液を微細管に注入し(ステップ32)、pH勾配を設けることにより微粒子を等電点電気泳動し、微粒子塊(濃縮)とする(ステップ33)。
次に、微粒子塊を微細管の中で泳動させ、微粒子塊の探索を行い(ステップ34)、フィルタを通じてCCDカメラ等で微粒子検出する(ステップ35)。
以上の過程で、対象微粒子を検出する。
FIG. 6 is a flowchart showing the process of detecting the target fine particles described above.
First, a sample solution is injected into a microtube (step 32), and a fine particle is subjected to isoelectric focusing by providing a pH gradient to form a fine particle mass (concentration) (step 33).
Next, the fine particle lump is migrated in a fine tube to search for the fine particle lump (step 34), and the fine particle is detected by a CCD camera or the like through a filter (step 35).
In the above process, the target fine particles are detected.

図7は、例えば、パソコン等の微粒子検出制御装置13における微粒子の画像処理表示例を示した図である。
主なキーには、開始キー40、中止キー41、終了キー42等がある。
開始キー40をクリックして微粒子の検出動作を開始すると、状態表示43は検出中となり、経過時間はコメント欄44に表示し、コメント欄45には異常の有無(ここでは正常)をそれぞれ表示する。
検出途中で検出動作を中止する場合は中止キー41を、検出動作を終了する場合は終了キー42をクリックする。
FIG. 7 is a diagram showing a fine particle image processing display example in the fine particle detection control device 13 such as a personal computer.
Main keys include a start key 40, a stop key 41, an end key 42, and the like.
When the particle detection operation is started by clicking the start key 40, the status display 43 is being detected, the elapsed time is displayed in the comment column 44, and whether or not there is an abnormality (normal here) is displayed in the comment column 45. .
Click the stop key 41 to stop the detection operation in the middle of detection, and click the end key 42 to end the detection operation.

図7においては、フィルタ11aの直下におけるCCD素子から得られた画像を画面の左側の領域46として示すとともに、フィルタ11bの直下におけるCCD素子から得られた画像を画面の中央の領域47として示し、また、ノンフィルタ11c直下におけるCCD素子から得られた画像を画面の右側の領域48として示している。
ここで、51a、51bは微細管の管壁を示しており、蛍光染色された微粒子を検出すると、微粒子52、53、54を画像に表示する。
これらの検出画像の輝度、形状、面積、空間的位置、その移動方向等から画像トラッキングを行い、その検出微粒子に固有の番号を付し、その数をカウントする。
この実施例では、領域46に3個の微粒子52を検出するとともに、領域47に2個の微粒子53を検出し、さらに領域48に2個の微粒子54を検出した場合を示している。
すなわち、微粒子52は第1のフィルタ11aを通過したもの、微粒子53は第2のフィルタ11bを通過したもの、微粒子54はノンフィルタ11c、すなわち、フィルタをかけなかった場合の微粒子をそれぞれ示している。これらは、時間とともに右方向に移動し、微粒子の波長条件とフィルタの組み合わせに基づき、消えたり現れたりすることとなる。
In FIG. 7, an image obtained from the CCD element immediately below the filter 11 a is shown as a region 46 on the left side of the screen, and an image obtained from the CCD element just below the filter 11 b is shown as a center region 47 on the screen. In addition, an image obtained from the CCD element immediately below the non-filter 11c is shown as a region 48 on the right side of the screen.
Here, 51a and 51b indicate the wall of the fine tube, and when the fluorescently stained fine particles are detected, the fine particles 52, 53 and 54 are displayed on the image.
Image tracking is performed from the brightness, shape, area, spatial position, direction of movement, and the like of these detected images, and a unique number is assigned to the detected fine particles, and the number is counted.
In this embodiment, three fine particles 52 are detected in the region 46, two fine particles 53 are detected in the region 47, and two fine particles 54 are detected in the region 48.
That is, the fine particles 52 pass through the first filter 11a, the fine particles 53 pass through the second filter 11b, and the fine particles 54 show the non-filter 11c, that is, the fine particles when the filter is not applied. . These move rightward with time, and disappear or appear based on the combination of the wavelength condition of the fine particles and the filter.

検出する微粒子の画像輝度やその面積等は、励起光7、蛍光9の強さ、対象とする微粒子の種類により変化する。
そこで、画像処理により検出する画像輝度値のレベル調整は、輝度値キー60の▽(図においては黒塗り。以下、同じ。)をクリックすることにより変更する。
また、検出する画像面積の調整は、面積キー61の▽をクリックすることにより変更する。
このような画像処理による微粒子検出技術は既存の技術であり、容易に実現可能である。
The image brightness, the area, etc. of the fine particles to be detected vary depending on the intensity of the excitation light 7, the fluorescence 9, and the type of the target fine particles.
Therefore, the level adjustment of the image luminance value detected by the image processing is changed by clicking on the luminance value key 60 (▽ is black in the figure. The same applies hereinafter).
Further, the adjustment of the image area to be detected is changed by clicking ▽ of the area key 61.
Such a particle detection technique by image processing is an existing technique and can be easily realized.

さらに、本実施例では、領域46において検出した輝度の合計値62、検出した微粒子の面積の総和63、検出した微粒子数の瞬時値64、及び検出動作開始後に検出した微粒子の総和65を示しており、領域47において検出した輝度の合計値66、検出した微粒子の面積の総和67、検出した微粒子数の瞬時値68、及び検出動作開始後に検出した微粒子の総和69をそれぞれ表示している。さらに領域48において検出したデータを表示することも可能であるが、ここでは表示しない例を示した。
これにより、画像処理が正常に動作していることの確認ができる。また、得られたデータは、微粒子検出制御装置13に内蔵するメモリ等の波形制御装置に保存する。
Furthermore, in the present embodiment, the total luminance value 62 detected in the region 46, the total area 63 of the detected fine particles, the instantaneous value 64 of the number of detected fine particles, and the total sum 65 of the fine particles detected after the start of the detection operation are shown. The total luminance value 66 detected in the region 47, the total area 67 of the detected fine particles, the instantaneous value 68 of the number of detected fine particles, and the total number 69 of fine particles detected after the start of the detection operation are displayed. Further, although it is possible to display data detected in the area 48, an example in which the data is not displayed is shown here.
Thereby, it can be confirmed that the image processing is operating normally. The obtained data is stored in a waveform control device such as a memory built in the particle detection control device 13.

通常、微生物等の微粒子の検出に要する時間は数分から数十分と長時間に亘ることから、画像信号記録装置16は多くの画像信号を記録できるDVDデッキ等とすることが望ましい。
また、微粒子検出制御装置13としては通常のパソコンで十分機能が発揮できるが、検出期間すべての画像の記録は困難なので、対象微粒子を検出した前後の画像のみを記録する、又は画像の記録は画像信号記録装置16専用とし、微粒子検出制御装置13には、本実施例で示したような画像処理結果、すなわち、対象微粒子に対する画像輝度、微粒子の数、その大きさ等、及び電気泳動のパラメータ等のみに限定してもよい。
Usually, the time required for detecting microparticles such as microorganisms is several minutes to several tens of minutes, so that the image signal recording device 16 is preferably a DVD deck or the like capable of recording many image signals.
Further, the fine particle detection control device 13 can sufficiently function on a normal personal computer, but since it is difficult to record an image for the entire detection period, only the images before and after detecting the target fine particles are recorded, or the image is recorded. Dedicated to the signal recording device 16, the fine particle detection control device 13 has the image processing results as shown in this embodiment, that is, the image luminance for the target fine particles, the number of fine particles, the size thereof, the electrophoresis parameters, etc. It may be limited to only.

また、微細管内にpH勾配を設けることにより、微粒子を濃縮する方法の代りに、泳動領域で微細管内に電位勾配を発生させ、この電位勾配により微細管内液体全体の流れである電気浸透流が生じ、通常それは陽極から陰極方向への流れとなる。
微細管内に注入された微粒子は、上記発生した電位勾配に応答して、微粒子が有する表面電荷とは反対の極性を有する電極方向へ移動する。
結果として、微細管内での微粒子の泳動方向(陰極から陽極方向)及び速度は、上記電気浸透流速度と微粒子の移動度によって決まり、微細管の反対端の近く(陽極の近く)に濃縮する方式で微粒子を検出する方法等、適宜その方式を変更することができる。
In addition, instead of the method of concentrating the fine particles by providing a pH gradient in the microtube, a potential gradient is generated in the microtube in the migration region, and this potential gradient generates an electroosmotic flow that is the flow of the entire liquid in the microtube. Usually, it flows from the anode to the cathode.
The fine particles injected into the microtube move in the direction of the electrode having a polarity opposite to the surface charge of the fine particles in response to the generated potential gradient.
As a result, the migration direction (velocity from the cathode to the anode) and velocity of the fine particles in the microtube are determined by the electroosmotic flow velocity and the mobility of the fine particles, and are concentrated near the opposite end of the microtube (near the anode). The method can be changed as appropriate, such as a method for detecting fine particles by the method.

また、微細管内で濃縮分離された微粒子を検出する手段としては、一般的には、分光学的、電気化学的、重量検出的方法のいずれもが使用できるが、好ましくは、UV−可視検出や蛍光検出、発光検出、光散乱検出等の光学検出法が挙げられる。
中でも、検出の特異性と感度に優れた蛍光検出法が好ましく、励起光として安価なLEDで光量が不足の場合は、より高感度検出が可能なレーザー誘導蛍光検出法が望ましい。これらの蛍光に基づく検出は、特に有害な微生物等の検出において、免疫反応(抗原抗体反応)、細胞内酵素反応、及び核酸相補鎖形成反応等の反応を目的微生物に応じて適宜組み合わせることで、目的微生物をより特異的かつ高感度に検出することができる。
これらの方法の中でも免疫反応は、微生物試料に特別な前処理をする必要がなく、また特異性に優れている点で、好ましい方法の1つである。かかる免疫反応としては、具体的には蛍光色素標識抗体(単に蛍光抗体ともいう)、酵素標識抗体(単に酵素抗体ともいう)等を用いて目的の微生物を蛍光や酵素等で標識する方法を挙げることができる。
In addition, as a means for detecting fine particles concentrated and separated in a microtube, generally, any of spectroscopic, electrochemical, and weight detection methods can be used, but preferably UV-visible detection or Examples include optical detection methods such as fluorescence detection, luminescence detection, and light scattering detection.
Among them, a fluorescence detection method excellent in detection specificity and sensitivity is preferable, and a laser-induced fluorescence detection method capable of detecting with higher sensitivity is desirable when an inexpensive LED is used as excitation light and the light quantity is insufficient. In the detection based on these fluorescences, particularly in the detection of harmful microorganisms or the like, by appropriately combining reactions such as an immune reaction (antigen-antibody reaction), an intracellular enzyme reaction, and a nucleic acid complementary chain formation reaction according to the target microorganism, The target microorganism can be detected more specifically and with high sensitivity.
Among these methods, the immune reaction is one of the preferred methods because it does not require any special pretreatment on the microorganism sample and is excellent in specificity. Specific examples of such an immune reaction include a method of labeling a target microorganism with fluorescence, an enzyme, or the like using a fluorescent dye-labeled antibody (also simply referred to as a fluorescent antibody), an enzyme-labeled antibody (also simply referred to as an enzyme antibody), or the like. be able to.

かくして、本実施例の微粒子検出装置は、蛍光染色された微粒子に励起光照射する励起光発光器1と、励起光照射により発光した蛍光を検出する蛍光検出器12と、該蛍光検出器12の前方で並列配置され、特定の波長領域のみを透過させる複数種類のフィルタ11a、11b、11cとを備え、各フィルタ11a、11b、11cを通過した微粒子の蛍光を蛍光検出器12の検出素子に並列して結像させることから、検体試料中の微生物等の微粒子を短時間でかつ精度よく分離、検出、定量化することができる。すなわち、微生物の菌種・菌株を個々に分離することが可能となる。また、対象とする微生物に対して選択的に結合するように蛍光染色するので、特殊な技術を必要とすることなく、また培養操作なしに短時間にかつ容易にまた正確に検出できるため、高い精度の微生物検査とモニタリングシステムの確立が可能となる。
また、画像処理技術を用いて微生物を検出することにより、その画像処理結果、及び微生物検出画像をパソコン等のメモリに保存、記録することができる。したがって、その保存データを呼び出すことにより、検出結果の再確認、検体溶液供給者への詳細結果報告が可能となる。また、迅速な微生物対策、滅菌対策等に寄与することが可能となる。
また、蛍光検出手段として安価なLED、又はレーザー誘導蛍光検出器等を利用することにより、所望の微生物を高感度かつ特異的に検出することができるので、試料を培養する等の増殖処理を施すことなく、微量の微生物を精度よく分離検出することができる。
また、本実施例の微粒子検出装置は、定量性を有するため、試料中に存在する菌体数を判別測定(定量検出)することも可能であり、また、試料中の微生物の検出が可能であるだけでなく、種々の微生物に特有の特異的検出試薬(例えば、抗体等)を使用することにより菌種の同定も可能である。
このように、本実施例の微粒子検出装置は、有害微粒子の検出(定性検出、定量検出)に適しているため、病原性微生物によって汚染された環境水や食品が早期に排除でき、病気の発生の防止に有用である。また、病原性微生物による患者の早期診断が可能になることから、有害微生物による被害の蔓延防止並びに早期治療の一助となる。さらには、食品の品質管理期間が短縮でき、また衛生管理の厳格性から賞味期間も延長可能であり、食品流通の経済性に大きく貢献することができる効果がある。
Thus, the particle detector of the present embodiment includes an excitation light emitter 1 that irradiates fluorescence-stained particles with excitation light, a fluorescence detector 12 that detects fluorescence emitted by excitation light irradiation, and the fluorescence detector 12. A plurality of types of filters 11a, 11b, and 11c that are arranged in parallel in front and transmit only a specific wavelength region are provided, and the fluorescence of the fine particles that have passed through the filters 11a, 11b, and 11c is arranged in parallel with the detection element of the fluorescence detector 12. Therefore, the microparticles such as microorganisms in the specimen sample can be separated, detected and quantified with high accuracy in a short time. That is, it becomes possible to isolate the microorganism species and strains individually. In addition, since it is fluorescently stained so as to selectively bind to the target microorganism, it can be detected easily and accurately in a short time without requiring a special technique and without a culture operation. Accurate microbial testing and monitoring system can be established.
Further, by detecting microorganisms using an image processing technique, the image processing results and microorganism detection images can be stored and recorded in a memory such as a personal computer. Therefore, by recalling the stored data, it is possible to reconfirm the detection result and report the detailed result to the sample solution supplier. In addition, it is possible to contribute to quick measures against microorganisms, measures against sterilization, and the like.
In addition, since a desired microorganism can be detected with high sensitivity and specificity by using an inexpensive LED or a laser-induced fluorescence detector as a fluorescence detection means, a proliferation process such as culturing a sample is performed. Therefore, a minute amount of microorganisms can be separated and detected with high accuracy.
In addition, since the microparticle detection apparatus of the present embodiment has a quantitative property, it is possible to discriminate and measure (quantitative detection) the number of cells present in the sample, and it is possible to detect microorganisms in the sample. In addition, it is possible to identify bacterial species by using specific detection reagents (for example, antibodies) specific to various microorganisms.
As described above, since the particulate detection device of this embodiment is suitable for detection of harmful particulates (qualitative detection, quantitative detection), environmental water and food contaminated with pathogenic microorganisms can be eliminated at an early stage, resulting in the occurrence of disease. It is useful for prevention. In addition, since early diagnosis of patients with pathogenic microorganisms becomes possible, it helps prevent the spread of damage caused by harmful microorganisms and helps early treatment. Furthermore, the quality control period of the food can be shortened, and the shelf life period can be extended due to the strictness of hygiene management, which has the effect of greatly contributing to the economics of food distribution.

この場合、蛍光検出器12より得られる蛍光信号を、各フィルタ11毎に区別して検出する微粒子検出制御装置13と、該微粒子検出制御装置13の検出信号を記録する画像信号記録装置16とを備えることにより、複数種類のフィルタ11で複数種類の蛍光を同時に検出するとともに、その画像処理結果又は微粒子検出画像を同時に表示したり、パソコン等のメモリに保存、記録することができる。
また、微粒子検出信号を、画像の輝度、画像の面積又は微粒子の数とすることにより、その微粒子の検出結果の詳細データが明確となる。
In this case, a fine particle detection control device 13 that distinguishes and detects the fluorescence signal obtained from the fluorescence detector 12 for each filter 11 and an image signal recording device 16 that records the detection signal of the fine particle detection control device 13 are provided. As a result, a plurality of types of fluorescence can be simultaneously detected by the plurality of types of filters 11, and the image processing results or particle detection images can be simultaneously displayed or stored and recorded in a memory such as a personal computer.
Further, by using the fine particle detection signal as the luminance of the image, the area of the image, or the number of fine particles, the detailed data of the detection result of the fine particles becomes clear.

以上、本発明の微粒子検出装置について、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができる。   As mentioned above, although the particulate detection device of the present invention has been described based on the embodiments thereof, the present invention is not limited to the configurations described in the embodiments, and the configuration is appropriately changed without departing from the gist thereof. can do.

本発明の微粒子検出装置は、各種微粒子を迅速かつ高感度に分離検出するという特性を有していることから、例えば、浴槽水やプール、冷却塔の冷却水等の環境水、食品及び医療分野等において採取した検体試料中に混在する有害微生物等の微粒子を精度よく検出する用途に好適に用いることができる。   The fine particle detection device of the present invention has the characteristic of separating and detecting various fine particles quickly and with high sensitivity. For example, environmental water such as bath water, pools, cooling water for cooling towers, food and medical fields. For example, it can be suitably used for the purpose of accurately detecting fine particles such as harmful microorganisms mixed in a sample sample collected in the above.

本発明の微粒子検出装置の一実施例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows one Example of the microparticle detection apparatus of this invention. フィルタの平面図である。It is a top view of a filter. 微細管電気泳動による微粒子の検出過程を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the detection process of the microparticles | fine-particles by microtube electrophoresis. 微細管電気泳動による微粒子の検出過程の次段階の説明図である。It is explanatory drawing of the next step of the detection process of microparticles | fine-particles by microtube electrophoresis. 微粒子の詳細を示す拡大図である。It is an enlarged view showing details of fine particles. 微粒子の検出動作を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the detection operation of microparticles | fine-particles. 微粒子検出制御装置における画像処理状況を表示した画面を示す図である。It is a figure which shows the screen which displayed the image processing condition in a microparticle detection control apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

1 励起光発光器
2 微細管
3 検出窓
4a 電極(陽極)
4b 電極(陰極)
5a 溶液
5b 溶液
6 微粒子
7 励起光
8 対物レンズ
9 蛍光
10 ダイクロイックフィルタ
11a 第1のフィルタ
11b 第2のフィルタ
11c ノンフィルタ
12 蛍光検出器
13 微粒子検出制御装置
15 表示装置
16 画像信号記録装置
20 検水溶液
21 微粒子
24 等電点位置
25 等電点位置
30 抗体
31 蛍光色素
40 開始キー
41 中止キー
42 終了キー
43 状態表示
44 経過時間
45 コメント欄
46 第1フィルタの画像領域
47 第2フィルタの画像領域
48 ノンフィルタ領域
51a 微細管の管壁
51b 微細管の管壁
52 第1フィルタ領域の微粒子画像
53 第2フィルタ領域の微粒子画像
54 ノンフィルタ領域の微粒子画像
60 輝度値調整キー
61 面積調整キー
62 第1フィルタ領域の輝度合計値
63 第1フィルタ領域の微粒子の面積総和
64 第1フィルタ領域の微粒子数の瞬時値
65 第1フィルタ領域の微粒子の総和
66 第2フィルタ領域の輝度合計値
67 第2フィルタ領域の微粒子の面積総和
68 第2フィルタ領域の微粒子数の瞬時値
69 第2フィルタ領域の微粒子の総和
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Excitation light emitter 2 Fine tube 3 Detection window 4a Electrode (anode)
4b Electrode (cathode)
5a Solution 5b Solution 6 Fine Particle 7 Excitation Light 8 Objective Lens 9 Fluorescence 10 Dichroic Filter 11a First Filter 11b Second Filter 11c Non-filter 12 Fluorescence Detector 13 Fine Particle Detection Control Device 15 Display Device 16 Image Signal Recording Device 20 Test Solution 21 Fine Particles 24 Isoelectric Point Position 25 Isoelectric Point Position 30 Antibody 31 Fluorescent Dye 40 Start Key 41 Stop Key 42 End Key 43 Status Display 44 Elapsed Time 45 Comment Field 46 First Filter Image Area 47 Second Filter Image Area 48 Non-filter region 51a Fine tube tube wall 51b Fine tube tube wall 52 Fine particle image of first filter region 53 Fine particle image of second filter region 54 Fine particle image of non-filter region 60 Brightness value adjustment key 61 Area adjustment key 62 First Total brightness of filter area 3 Total area of fine particles in the first filter area 64 Instantaneous value of the number of fine particles in the first filter area 65 Total of fine particles in the first filter area 66 Total luminance value of the second filter area 67 Total area of fine particles in the second filter area 68 Instantaneous value of the number of fine particles in the second filter area 69 Sum of fine particles in the second filter area

Claims (3)

試料を微粒子の種類に応じて選択的に結合する蛍光染色で処理するとともに、該試料を泳動液を用いて微細管電気泳動することにより微粒子を検出する微粒子検出装置において、蛍光染色された微粒子に励起光照射する励起光発光器と、励起光照射により発光した蛍光を検出する蛍光検出器と、該蛍光検出器の前方で並列配置され、特定の波長領域のみを透過させる複数種類のフィルタとを備え、各フィルタを通過した微粒子の蛍光を蛍光検出器の検出素子に並列して結像させるようにしたことを特徴とする微粒子検出装置。   The sample is treated with fluorescent staining that selectively binds depending on the type of fine particles, and the sample is subjected to microtubule electrophoresis using an electrophoresis solution. An excitation light emitter that emits excitation light, a fluorescence detector that detects fluorescence emitted by excitation light irradiation, and a plurality of types of filters that are arranged in parallel in front of the fluorescence detector and transmit only a specific wavelength region. A particulate detection apparatus comprising: a fluorescence of particulates having passed through each filter; and imaged in parallel with a detection element of a fluorescence detector. 蛍光検出器より得られる蛍光信号を、各フィルタ毎に区別して検出する微粒子検出制御装置と、該微粒子検出制御装置の検出信号を記録する画像信号記録装置とを備えたことを特徴とする請求項1記載の微粒子検出装置。   6. A fine particle detection control device that distinguishes and detects a fluorescence signal obtained from a fluorescence detector for each filter, and an image signal recording device that records a detection signal of the fine particle detection control device. The fine particle detection apparatus according to 1. 微粒子検出信号を、画像の輝度、画像の面積又は微粒子の数としたことを特徴とする請求項1又は2記載の微粒子検出装置。   3. The particle detection apparatus according to claim 1, wherein the particle detection signal is an image brightness, an image area, or the number of particles.
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