JP2015077102A - Heating-cooling device and detection device - Google Patents

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克佳 高橋
藤岡 一志
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伸佳 石野
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heating-cooling device capable of preventing the surface of a substrate from being contaminated while conducting a cooling performance.SOLUTION: A heating-cooling device 100 for heating and cooling a collection substrate 200 capable of collecting particles on a surface thereof includes a heater 2 for heating the collection substrate fixed inside a housing 1, and a fan 3 for generating an air flow by introducing outside air into the housing and evacuating the outside air, and thereby cooling the collection substrate fixed inside the housing. The heater can be mounted with the collection substrate on a top surface of the heater and functions as a fixing unit for fixing the collection substrate inside the housing so that the position of the collection substrate is fixed relative to the housing. An air inlet 1A and an exhaust port 1B are provided on a side of the housing facing a back surface of the fixed collection substrate. The fan is installed on the same side as the side to which the air inlet and exhaust port are provided relative to the fixed collection substrate.

Description

この発明は加熱冷却装置および検出装置に関し、特に、粒子が表面に捕集された基板を加熱および冷却する加熱冷却装置および検出装置に関する。   The present invention relates to a heating / cooling device and a detection device, and more particularly to a heating / cooling device and a detection device for heating and cooling a substrate on which particles are collected.

たとえば大気中の微生物等の生物由来の粒子を検出する場合など、捕集基板表面に慣性衝突法などを利用して捕集し、その表面から生物由来の粒子を検出する方法が採られている。この検出の際に、たとえば特開2008−187935号公報(以下、特許文献1)が開示している手法を利用することができる。すなわち、捕集基板を蛍光染色試薬で事前に染色した上で蛍光画像を得、蛍光像の面積および輝度値から生物由来の粒子を判別することができる。しかしながら、この方法では蛍光染色試薬での染色作業が不可欠となり、煩雑である。   For example, when detecting particles derived from organisms such as microorganisms in the atmosphere, a method is adopted in which the particles are collected on the surface of the collection substrate using the inertial collision method and the particles derived from the surface are detected. . For this detection, for example, a technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-187935 (hereinafter referred to as Patent Document 1) can be used. That is, it is possible to obtain a fluorescent image after pre-staining the collection substrate with a fluorescent staining reagent and discriminate biological particles from the area and luminance value of the fluorescent image. However, in this method, a staining operation with a fluorescent staining reagent is indispensable and complicated.

これに替わる方法として、本願出願人は、特表2013−520639号公報(以下、特許文献2)で加熱により生物由来の粒子からの蛍光強度が増大することを利用して、上記の染色作業を行なうことなく高感度、高精度で生物由来の粒子を検出することのできる方法を提案している。   As an alternative method, the applicant of the present application performs the above-described staining work by utilizing the fact that the fluorescence intensity from biological particles is increased by heating in JP 2013-520639 A (hereinafter referred to as Patent Document 2). We have proposed a method that can detect biologically-derived particles with high sensitivity and high accuracy without performing it.

特開2008−187935号公報JP 2008-187935 A 特表2013−520639号公報Special table 2013-52039 gazette

特許文献2のように捕集基板が加熱される場合には、加熱後の次の工程のために捕集基板が冷却される。その際に、冷却ファン等を用いて捕集基板を冷却することが通常なされる。   When a collection board | substrate is heated like patent document 2, a collection board | substrate is cooled for the next process after a heating. At that time, the collection substrate is usually cooled using a cooling fan or the like.

しかしながら、冷却ファンによる気流が直接、捕集基板の表面に当たると、上記のように検出対象が微生物等の生物由来の粒子のような微小なものである場合にはその表面に捕集された粒子が損なわれたり冷却工程でいわゆるコンタミと呼ばれ異物が付着したりするなどしてその表面が乱れ、検出動作後の状態に保たれなくなるおそれがある。たとえば、上記のように捕集基板が検出に用いられる場合には、捕集基板の冷却によって表面が乱れることで検出精度が低下するおそれもある。   However, when the airflow generated by the cooling fan directly hits the surface of the collection substrate, the particles collected on the surface when the detection target is a minute object such as a microorganism-derived particle as described above. There is a risk that the surface will be disturbed due to damage to the surface, or so-called “contamination” in the cooling process, and foreign matter may adhere to the surface. For example, when the collection substrate is used for detection as described above, there is a possibility that the detection accuracy is lowered due to the surface being disturbed by cooling of the collection substrate.

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって、冷却動作による基板表面の乱れを抑えることのできる加熱冷却装置および該加熱冷却装置を含んだ検出装置を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a heating / cooling device capable of suppressing the disturbance of the substrate surface due to a cooling operation and a detection device including the heating / cooling device. .

上記目的を達成するために、本発明のある局面に従うと、加熱冷却装置は表面に粒子を捕集可能な捕集基板を加熱および冷却するための装置であって、匡体内に、匡体に対して捕集基板の位置を固定するための固定部と、匡体内に固定された捕集基板を加熱するためのヒータと、匡体内に外気を導入して排気することで気流を発生させ、それによって匡体内に固定された捕集基板を冷却するためのファンとを備える。匡体の、固定部によって固定された捕集基板の第1の面が向く側には給気口および排気口が設けられ、ファンは、固定部によって固定された捕集基板に対して給気口および排気口が設けられた側と同じ側に設置される。   In order to achieve the above object, according to one aspect of the present invention, a heating / cooling device is a device for heating and cooling a collection substrate capable of collecting particles on a surface, and includes a housing, a housing, and a housing. On the other hand, a fixing part for fixing the position of the collection substrate, a heater for heating the collection substrate fixed in the housing, and generating airflow by introducing and exhausting outside air into the housing, And a fan for cooling the collection substrate fixed in the housing. An air supply port and an exhaust port are provided on the side of the housing facing the first surface of the collection substrate fixed by the fixing unit, and the fan supplies air to the collection substrate fixed by the fixing unit. It is installed on the same side as the side on which the opening and the exhaust port are provided.

好ましくは、匡体の、固定部によって固定された捕集基板の第1の面の裏面の第2の面が向く側に、捕集基板を匡体内に挿入するための挿入口がさらに設けられ、加熱冷却装置は、挿入口を通過する外気への抵抗を給気口を通過する外気への抵抗よりも大きくするように挿入口をふさぐための蓋部をさらに備える。   Preferably, an insertion port for inserting the collection substrate into the housing is further provided on the side of the housing facing the second surface of the back surface of the first surface of the collection substrate fixed by the fixing portion. The heating / cooling device further includes a lid portion for closing the insertion port so that resistance to outside air passing through the insertion port is larger than resistance to outside air passing through the air supply port.

好ましくは、固定部は捕集基板を匡体内において水平または略水平に固定し、第1の面が向く側は捕集基板の下側である。   Preferably, the fixing portion fixes the collection substrate horizontally or substantially horizontally in the housing, and the side on which the first surface faces is the lower side of the collection substrate.

本発明の他の局面に従うと、検出装置は表面に粒子を捕集可能な捕集基板を加熱および冷却した後に表面から生物由来の粒子を検出するための装置であって、匡体内に、匡体に対して捕集基板の位置を固定するための固定部と、匡体内に固定された捕集基板を加熱するためのヒータと、匡体内に外気を導入して排気することで気流を発生させ、それによって匡体内に固定された捕集基板を冷却するためのファンとを備える。匡体の、固定部によって固定された捕集基板の第1の面が向く側には給気口および排気口が設けられ、ファンおよびヒータは、固定部によって固定された捕集基板に対して給気口および排気口が設けられた側と同じ側に設置される。検出装置は、匡体内の、固定部によって固定された捕集基板の第1の面の裏面の第2の面が向く側に配置された、第2の面に対して励起光を照射するための光源および第2の面からの蛍光を受光するための受光素子を含んだ検出部をさらに備える。   According to another aspect of the present invention, the detection device is a device for detecting biologically-derived particles from the surface after heating and cooling a collection substrate capable of collecting particles on the surface. A fixed part for fixing the position of the collection substrate with respect to the body, a heater for heating the collection substrate fixed in the housing, and air flow is generated by introducing and exhausting outside air into the housing And a fan for cooling the collection substrate fixed in the housing. An air supply port and an exhaust port are provided on the side of the housing facing the first surface of the collection substrate fixed by the fixing unit, and the fan and the heater are connected to the collection substrate fixed by the fixing unit. It is installed on the same side as the side where the air supply and exhaust ports are provided. The detection device irradiates excitation light to the second surface, which is disposed on the side facing the second surface of the first surface of the collection substrate fixed by the fixing unit in the housing. And a detector including a light receiving element for receiving fluorescence from the light source and the second surface.

好ましくは、検出装置は、ヒータによって加熱し、その後、ファンが駆動することで冷却された捕集基板の、第2の面に対して励起光が照射されたときの受光素子で受光した蛍光強度に基づいて第2の面から生物由来の粒子を検出するための演算部をさらに備える。   Preferably, the detection apparatus is heated by a heater, and then the fluorescence intensity received by the light receiving element when excitation light is applied to the second surface of the collection substrate cooled by driving the fan. And a computing unit for detecting biologically derived particles from the second surface.

この発明によると、加熱冷却装置において、冷却動作による基板表面の乱れを抑えることができる。そのため、特に、加熱、冷却後の基板を検出に用いる場合、検出精度を向上させることができる。   According to the present invention, in the heating and cooling device, it is possible to suppress the disturbance of the substrate surface due to the cooling operation. Therefore, especially when the substrate after heating and cooling is used for detection, the detection accuracy can be improved.

第1の実施の形態にかかる加熱冷却装置の構成の具体例を示す概略図である。It is the schematic which shows the specific example of a structure of the heating-cooling apparatus concerning 1st Embodiment. 第1の実施の形態にかかる加熱冷却装置の構成の他の具体例を示す概略図である。It is the schematic which shows the other specific example of a structure of the heating / cooling apparatus concerning 1st Embodiment. 捕集基板の表面温度の推移の測定結果を表わしたグラフである。It is a graph showing the measurement result of transition of the surface temperature of a collection board. 第2の実施の形態にかかる加熱冷却装置の構成の具体例を示す概略図である。It is the schematic which shows the specific example of a structure of the heating-cooling apparatus concerning 2nd Embodiment. 第2の実施の形態にかかる加熱冷却装置の構成の具体例を示す概略図である。It is the schematic which shows the specific example of a structure of the heating-cooling apparatus concerning 2nd Embodiment. 駆動部および保持部の外観の具体例を表わした図である。It is a figure showing the specific example of the external appearance of a drive part and a holding | maintenance part. 保持部の外観の具体例を表わした図である。It is a figure showing the specific example of the external appearance of a holding | maintenance part. 駆動部の他の例を表わした図である。It is a figure showing the other example of the drive part. 第3の実施の形態にかかる加熱冷却装置の構成の具体例を示す概略図である。It is the schematic which shows the specific example of a structure of the heating-cooling apparatus concerning 3rd Embodiment. 第3の実施の形態にかかる加熱冷却装置の構成の具体例を示す概略図である。It is the schematic which shows the specific example of a structure of the heating-cooling apparatus concerning 3rd Embodiment. 第3の実施の形態にかかる加熱冷却装置の構成の他の具体例を示す概略図である。It is the schematic which shows the other specific example of a structure of the heating-cooling apparatus concerning 3rd Embodiment. 第3の実施の形態にかかる加熱冷却装置への捕集基板のセットの様子を表わした図である。It is a figure showing the mode of the set of the collection board | substrate to the heating / cooling apparatus concerning 3rd Embodiment. 第4の実施の形態にかかる検出装置の構成の具体例を示す概略図である。It is the schematic which shows the specific example of a structure of the detection apparatus concerning 4th Embodiment. 大腸菌を200℃にて5分間加熱処理したときの、加熱処理前後の蛍光スペクトルの測定結果である。It is a measurement result of the fluorescence spectrum before and behind heat processing when Escherichia coli is heat-processed for 5 minutes at 200 degreeC. 大腸菌を200℃にて5分間加熱処理したときの加熱処理前後の蛍光顕微鏡写真である。It is a fluorescence-microscope photograph before and behind heat processing when colon_bacillus | E._coli is heat-processed at 200 degreeC for 5 minute (s). バチルス菌を200℃にて5分間加熱処理したときの加熱処理前後の蛍光スペクトルの測定結果である。It is a measurement result of the fluorescence spectrum before and behind heat processing when Bacillus bacteria are heat-processed at 200 degreeC for 5 minute (s). バチルス菌を200℃にて5分間加熱処理したときの加熱処理前後の蛍光顕微鏡写真である。It is a fluorescence-microscope photograph before and behind heat processing when Bacillus bacteria are heat-processed for 5 minutes at 200 degreeC. カビ菌を200℃にて5分間加熱処理したときの加熱処理前後の蛍光スペクトルの測定結果である。It is a measurement result of the fluorescence spectrum before and behind heat processing when mold bacteria are heat-processed at 200 degreeC for 5 minute (s). カビ菌を200℃にて5分間加熱処理したときの加熱処理前後の蛍光顕微鏡写真である。It is a fluorescence-microscope photograph before and behind heat processing when mold bacteria are heat-processed at 200 degreeC for 5 minute (s). 蛍光を発する埃を200℃にて5分間加熱処理したときの加熱処理前後の蛍光スペクトルの測定結果である。It is a measurement result of the fluorescence spectrum before and behind heat processing when the dust which emits fluorescence is heat-processed for 5 minutes at 200 degreeC. 蛍光を発する埃を200℃にて5分間加熱処理したときの蛍光顕微鏡写真である。It is a fluorescence microscope photograph when the dust which emits fluorescence is heat-processed at 200 degreeC for 5 minute (s).

以下に、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、これらの説明は繰り返さない。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following description, the same parts and components are denoted by the same reference numerals. Their names and functions are also the same. Therefore, these descriptions will not be repeated.

本実施の形態にかかる加熱冷却装置は、匡体内にセット(固定)された捕集基板を加熱し、その後に冷却する装置である。加熱および冷却対象となる捕集基板は、樹脂、ガラス、金属、シリコン基板であってもよいし、シリコンや樹脂等の基板上に形成されたポリジメチルシロキサン(PDMS)などの薄板であってもよいし、シャーレ等の担体に保持された培地であってもよい。   The heating / cooling device according to the present embodiment is a device that heats and then cools the collection substrate set (fixed) in the housing. The collection substrate to be heated and cooled may be a resin, glass, metal, silicon substrate, or a thin plate such as polydimethylsiloxane (PDMS) formed on a substrate such as silicon or resin. It may be a medium retained on a carrier such as a petri dish.

[第1の実施の形態]
図1は、第1の実施の形態にかかる加熱冷却装置100の構成の具体例を示す概略図である。図1を参照して、加熱冷却装置100は、匡体1内に配置されたヒータ2と冷却用のファン3とを含む。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a specific example of the configuration of the heating and cooling device 100 according to the first embodiment. Referring to FIG. 1, heating / cooling device 100 includes a heater 2 and a cooling fan 3 arranged in housing 1.

ヒータ2としては、好適にはセラミックヒータが用いられる。その他、遠赤外線ヒータや遠赤外線ランプなどであってもよい。ヒータ2は平面形状を有し、その平面を水平または略水平として匡体1内に配置されている。この平面の上には、捕集基板200をその表面を接触させて載荷可能である。それ故、ヒータ2は、載荷された捕集基板200を加熱するための加熱部として機能すると共に、その平面で捕集基板200を支持することで、捕集基板200を匡体1内に、匡体1に対して位置を固定するための固定部としても機能する。   A ceramic heater is preferably used as the heater 2. In addition, a far infrared heater, a far infrared lamp, etc. may be sufficient. The heater 2 has a planar shape and is disposed in the housing 1 with the plane being horizontal or substantially horizontal. On this plane, the collection substrate 200 can be loaded with its surface in contact. Therefore, the heater 2 functions as a heating unit for heating the loaded collection substrate 200, and supports the collection substrate 200 on the plane, thereby allowing the collection substrate 200 to be placed in the housing 1. It also functions as a fixing part for fixing the position with respect to the housing 1.

ファン3は、駆動することで匡体1内に外気を導入して排気し、気流を発生させる。ファン3は、匡体1内に上記の気流を生じさせるための気流発生機構と言える。気流発生機構は、この例ではファンとしているが、ファンに限定されずその他ポンプなどであってもよい。発生した気流が固定されている捕集基板200に接することで、ヒータ2によって加熱された捕集基板200を冷却することができる。匡体1には、匡体1内に外気を導入するための給気口1Aと、排気するための排気口1Bとが設けられている。ファン3は、匡体1内であって、給気口1Aと排気口1Bとの間に配置される。それ故、ファン3が駆動することで、匡体1内に給気口1Aからファン3を経て排気口1Bへ向かう気流が発生する。   The fan 3 is driven to introduce outside air into the housing 1 and exhaust it to generate an air flow. It can be said that the fan 3 is an airflow generation mechanism for generating the above airflow in the housing 1. The airflow generation mechanism is a fan in this example, but is not limited to a fan and may be a pump or the like. The collection substrate 200 heated by the heater 2 can be cooled by contacting the collection substrate 200 to which the generated airflow is fixed. The housing 1 is provided with an air supply port 1A for introducing outside air into the housing 1 and an exhaust port 1B for exhausting air. The fan 3 is disposed in the housing 1 and between the air supply port 1A and the exhaust port 1B. Therefore, when the fan 3 is driven, an airflow is generated in the housing 1 from the air supply port 1A through the fan 3 to the exhaust port 1B.

図1に表わされたように、匡体1の給気口1Aおよび排気口1Bは、ヒータ2の上面に載荷されて固定された捕集基板200の、ヒータ2の上面に接した側の面が向く側に設けられる。また、ファン3も、上記の捕集基板200に対して給気口1Aおよび排気口1Bが設けられた側と同じ側に設置される。図1の例では、捕集基板200はヒータ2上に水平または略水平に載荷されて固定され、給気口1Aは捕集基板200およびヒータ2よりも下方の側方、排気口1Bはヒータ2の下側に設けられている。ファン3は、ヒータ2よりも下方であって、給気口1Aと排気口1Bとの間の高さに設置されている。   As shown in FIG. 1, the air supply port 1 </ b> A and the exhaust port 1 </ b> B of the housing 1 are on the side of the collection substrate 200 that is loaded and fixed on the upper surface of the heater 2 and is in contact with the upper surface of the heater 2. Provided on the side facing the surface. The fan 3 is also installed on the same side as the side on which the air supply port 1A and the exhaust port 1B are provided with respect to the collection substrate 200 described above. In the example of FIG. 1, the collection substrate 200 is loaded and fixed horizontally or substantially horizontally on the heater 2, the air supply port 1A is the side below the collection substrate 200 and the heater 2, and the exhaust port 1B is the heater. 2 is provided below. The fan 3 is disposed below the heater 2 and at a height between the air supply port 1A and the exhaust port 1B.

なお、図1の例では(また、以降の説明でも)、ヒータ2およびファン3は匡体1内に配置されるものとしている。しかしながら、これらの位置は匡体1内に限定されるものではない。すなわち、ヒータ2は、匡体1の外部、たとえば匡体1に接した外側などに配置され、匡体1を加熱することで間接的に加熱冷却装置100の内部および捕集基板200を加熱してもよい。この場合、(後述の例と同様に)匡体1内には捕集基板200の位置を固定して支持するための支持部が設けられる。   In the example of FIG. 1 (and in the following description), the heater 2 and the fan 3 are arranged in the housing 1. However, these positions are not limited to the inside of the housing 1. That is, the heater 2 is disposed outside the housing 1, for example, the outside in contact with the housing 1, and indirectly heats the inside of the heating / cooling device 100 and the collection substrate 200 by heating the housing 1. May be. In this case, a support portion for fixing and supporting the position of the collection substrate 200 is provided in the housing 1 (as in the example described later).

ファン3の位置も、図1に示された位置に限定されない。すなわち、ファン3は、その駆動によって匡体1内に生じる給気口1Aから排気口1Bへ向かう気流が捕集基板200の下側の面が向く側、つまり捕集基板200より下方にのみにあるようなる、上記気流上のいずれの位置に配置されてもよい。たとえば、図1に示された位置に給気口1Aと排気口1Bとが設けられる場合、ファン3は、排気口1Bよりも匡体1の外側に設けられ、排気口1Bから内部空気を吸引して排気するようにしてもよい。   The position of the fan 3 is not limited to the position shown in FIG. In other words, the fan 3 is driven only on the side where the lower surface of the collection substrate 200 faces, that is, on the lower side of the collection substrate 200, the air flow generated from the air supply port 1 </ b> A to the exhaust port 1 </ b> B. It may be arranged at any position on the airflow. For example, when the air supply port 1A and the exhaust port 1B are provided at the positions shown in FIG. 1, the fan 3 is provided outside the housing 1 rather than the exhaust port 1B, and sucks the internal air from the exhaust port 1B. Then, it may be exhausted.

なお、上記したように、ファン3の駆動によって生じる気流は捕集基板200の冷却に用いられる。そのため、より多くの空気が捕集基板200の下側の面に当たることで冷却効率を高めることができる。そこで、図2に表わされたように、給気口1A近傍には、好ましくは、給気口1Aから導入される外気を捕集基板200の下側の面へ誘導するためのガイド1A’が設けられる。これにより、冷却効率を高めることができる。   As described above, the airflow generated by driving the fan 3 is used for cooling the collection substrate 200. Therefore, cooling efficiency can be improved by more air striking the lower surface of the collection substrate 200. Therefore, as shown in FIG. 2, a guide 1A ′ for guiding outside air introduced from the air supply port 1A to the lower surface of the collection substrate 200 is preferably provided in the vicinity of the air supply port 1A. Is provided. Thereby, cooling efficiency can be improved.

加熱冷却装置100はさらに、CPU(Central Processing Unit)10Aを有する制御装置10を含む。制御装置10はヒータ2およびファン3と電気的に接続されて、それらの駆動を制御する。すなわち、制御装置10は、所定時間、所定熱量でヒータ2を発熱させる。その後、制御装置10は、所定時間、所定の回転数でファン3を回転させる。制御装置10は、たとえば一般的なPC(パーソナルコンピュータ)にヒータ2等を駆動するための電源を接続し、その電圧値や出力のON/OFFを制御可能としたものが相当する。好ましくは、加熱冷却装置100は図示しない捕集基板200の表面温度を測定するための熱電対をさらに含み、該熱電対からの信号が制御装置10に入力される。制御装置10は熱電対からの信号を集録することで、捕集基板200表面が所定の温度(たとえば加熱時には200℃)となるよう、ヒータ2をフィードバック制御してもよい。   The heating / cooling device 100 further includes a control device 10 having a CPU (Central Processing Unit) 10A. The control device 10 is electrically connected to the heater 2 and the fan 3 and controls their drive. That is, the control device 10 causes the heater 2 to generate heat with a predetermined amount of heat for a predetermined time. Thereafter, the control device 10 rotates the fan 3 at a predetermined rotational speed for a predetermined time. The control device 10 corresponds to, for example, a general PC (personal computer) connected to a power source for driving the heater 2 and the like so that the voltage value and output ON / OFF can be controlled. Preferably, the heating / cooling device 100 further includes a thermocouple for measuring the surface temperature of the collection substrate 200 (not shown), and a signal from the thermocouple is input to the control device 10. The control device 10 may perform feedback control of the heater 2 so that the surface of the collection substrate 200 becomes a predetermined temperature (for example, 200 ° C. during heating) by collecting signals from the thermocouple.

図3は、捕集基板200の表面温度の推移の測定結果を表わしたグラフである。これは、発明者が第1の実施の形態にかかる加熱冷却装置100を用いて捕集基板200を加熱、冷却した際の捕集基板200の表面温度の測定結果を表わしている。図3を参照して、制御装置10がヒータ2による加熱を開始し、上記のフィードバック制御することで、捕集基板200の表面温度が微生物を加熱するために必要な温度として目標とする200℃まで加熱されることが確認された。また、制御装置10がヒータ2をOFFし、ファン3の駆動を開始することで捕集基板200が冷却され、表面温度が急速に低下していくことも確認された。なお、ファン3の駆動によって捕集基板200表面に異物の付着も確認されなかった。   FIG. 3 is a graph showing the measurement result of the transition of the surface temperature of the collection substrate 200. This represents a measurement result of the surface temperature of the collection substrate 200 when the inventor heated and cooled the collection substrate 200 using the heating and cooling device 100 according to the first embodiment. Referring to FIG. 3, the control device 10 starts heating by the heater 2 and performs the feedback control described above, so that the surface temperature of the collection substrate 200 is a target temperature of 200 ° C. necessary for heating the microorganisms. It was confirmed that it was heated up to. It was also confirmed that when the control device 10 turns off the heater 2 and starts driving the fan 3, the collection substrate 200 is cooled and the surface temperature rapidly decreases. Note that no foreign matter was adhered to the surface of the collection substrate 200 by driving the fan 3.

<第1の実施の形態の効果>
上記のようにファン3と給気口1Aおよび排気口1Bとが配置されることによって、図1において矢印付きの曲線で表わされたように、ファン3が駆動することで匡体1内に発生する給気口1Aからファン3を経て排気口1Bへ向かう気流が、ヒータ2の上面に載荷されて固定された捕集基板200よりも下方のみに生じることになる。
<Effect of the first embodiment>
By arranging the fan 3, the air supply port 1A, and the exhaust port 1B as described above, the fan 3 is driven to drive the housing 1 into the housing 1 as represented by the curve with an arrow in FIG. The generated airflow from the air supply port 1 </ b> A to the exhaust port 1 </ b> B through the fan 3 is generated only below the collection substrate 200 loaded and fixed on the upper surface of the heater 2.

捕集面(表面とも称する)で粒子を捕集している捕集基板200をヒータ2上面に載荷する場合、粒子が落ちないように表面を上にし、裏面がヒータ2上面と接するようにヒータ2上面に載荷することになる。それ故、ファン3および給気口1Aと排気口1Bとがセットされた捕集基板200の裏面が向く側、つまり捕集基板200より下方に配置されていることで気流が捕集基板200の裏面側のみに生じることになる。そのため、気流によって捕集基板200表面の粒子が損なわれたり、捕集基板200表面にいわゆるコンタミと呼ばれ異物が付着したりすることを防止できる。   When the collection substrate 200 collecting particles on the collection surface (also referred to as the surface) is loaded on the upper surface of the heater 2, the heater is placed so that the surface does not fall and the back surface is in contact with the upper surface of the heater 2. 2 It will be loaded on the upper surface. Therefore, the fan 3 and the air intake port 1 </ b> A and the exhaust port 1 </ b> B are set on the side facing the back surface of the collection substrate 200, that is, below the collection substrate 200, so It occurs only on the back side. For this reason, it is possible to prevent particles on the surface of the collection substrate 200 from being damaged by the air flow, or so-called “contamination” from adhering to the surface of the collection substrate 200.

[第2の実施の形態]
図4および図5は、第2の実施の形態にかかる加熱冷却装置100の構成の具体例を示す概略図である。図4および図5を参照して、第2の実施の形態にかかる加熱冷却装置100は第1の実施の形態にかかる加熱冷却装置100と同様に、匡体1内に配置されたヒータ2と冷却用のファン3とを含む。ヒータ2およびファン3は第1の実施の形態にかかる加熱冷却装置100に含まれるものと同様である。
[Second Embodiment]
4 and 5 are schematic views showing a specific example of the configuration of the heating and cooling device 100 according to the second embodiment. 4 and 5, the heating / cooling device 100 according to the second embodiment is similar to the heating / cooling device 100 according to the first embodiment. And a cooling fan 3. The heater 2 and the fan 3 are the same as those included in the heating / cooling device 100 according to the first embodiment.

第2の実施の形態にかかる加熱冷却装置100は、捕集基板200を保持するための保持部4と、保持部4によって保持された状態の捕集基板200を移動させるための駆動機構である駆動部5とをさらに含む。駆動部5は制御装置10に電気的に接続されて、その駆動が制御される。すなわち、駆動部5は制御装置10の制御によって、保持部4によって保持された状態の捕集基板200を、裏面がヒータ2の上面に接する位置である第1の位置(図4)と、裏面がヒータ2の上面から離れた位置である第2の位置(図5)との間で移動させる。   The heating / cooling device 100 according to the second embodiment is a drive mechanism for moving the holding substrate 4 for holding the collection substrate 200 and the collection substrate 200 held by the holding unit 4. The driving unit 5 is further included. The drive unit 5 is electrically connected to the control device 10 and its drive is controlled. That is, the drive unit 5 controls the collection substrate 200 held by the holding unit 4 under the control of the control device 10 at the first position (FIG. 4) where the back surface is in contact with the top surface of the heater 2 and the back surface. Is moved between a second position (FIG. 5) which is a position away from the upper surface of the heater 2.

図6は、駆動部5および保持部4の外観の具体例を表わした図である。図6を参照して、一例として、駆動部5は水平または略水平方向に伸びるアームを有し、該アームで保持部4を支持する。駆動部5は、保持部4の支持方向である水平方向、および保持部4の支持方向に直交する方向である上下方向に可動に構成されている。   FIG. 6 is a diagram illustrating a specific example of the appearance of the drive unit 5 and the holding unit 4. Referring to FIG. 6, as an example, drive unit 5 has an arm extending horizontally or substantially horizontally, and supports holding unit 4 with the arm. The drive unit 5 is configured to be movable in a horizontal direction that is a support direction of the holding unit 4 and a vertical direction that is a direction orthogonal to the support direction of the holding unit 4.

図7は、保持部4の外観の具体例を表わした図である。図7を参照して、保持部4は、一例として捕集基板200を保持する面を有し、その面上に捕集基板200が搭載されること、またはビスなどで固定されることで、捕集基板200を保持する。   FIG. 7 is a diagram illustrating a specific example of the appearance of the holding unit 4. With reference to FIG. 7, the holding unit 4 has a surface for holding the collection substrate 200 as an example, and the collection substrate 200 is mounted on the surface, or fixed with screws or the like, The collection substrate 200 is held.

図8は、駆動部5の他の例を表わした図である。図8を参照して、駆動部5は、図6に表わされた2軸方向のみに可動なものに限定されず、図8に表わされたような3軸方向に可動であってもよい。   FIG. 8 is a diagram illustrating another example of the drive unit 5. Referring to FIG. 8, drive unit 5 is not limited to being movable only in the two-axis direction shown in FIG. 6, and may be movable in the three-axis direction as shown in FIG. 8. Good.

制御装置10は、捕集基板200を加熱する際に駆動部5を制御して捕集基板200を上記第1の位置とし(図4)、加熱後、捕集基板200を上記第2の位置としてから(図5)冷却する。   The controller 10 controls the drive unit 5 when heating the collection substrate 200 to set the collection substrate 200 to the first position (FIG. 4), and after heating, the collection substrate 200 is moved to the second position. (Fig. 5).

<第2の実施の形態の効果>
制御装置10による駆動部5の上記制御により、加熱効率および冷却効率を高めることができる。また、捕集基板200がヒータ2に対して容易に脱着可能な構成としたことによって、捕集基板200の交換の作業が容易になると共に交換のためのランニングコストを抑えることができる。また、ヒータ2に対する脱着の位置の精度を高めることができる。
<Effects of Second Embodiment>
Heating efficiency and cooling efficiency can be increased by the above-described control of the drive unit 5 by the control device 10. In addition, since the collection substrate 200 can be easily attached to and detached from the heater 2, the operation of replacing the collection substrate 200 becomes easy and the running cost for replacement can be suppressed. Moreover, the accuracy of the position of attachment / detachment with respect to the heater 2 can be improved.

[第3の実施の形態]
図9および図10は、第3の実施の形態にかかる加熱冷却装置100の構成の具体例を示す概略図である。図9および図10を参照して、第3の実施の形態にかかる加熱冷却装置100もまた第1の実施の形態にかかる加熱冷却装置100と同様に、匡体1内に配置されたヒータ2と冷却用のファン3とを含む。ヒータ2およびファン3は第1の実施の形態にかかる加熱冷却装置100に含まれるものと同様である。また、第3の実施の形態にかかる加熱冷却装置100は第2の実施の形態にかかる加熱冷却装置100と同様に、捕集基板200を保持するための保持部4と、保持部4によって保持された状態の捕集基板200を移動させるための駆動機構である駆動部5とをさらに含む。保持部4および駆動部5は、図6〜図8で説明されたものと同様である。
[Third Embodiment]
FIG. 9 and FIG. 10 are schematic views showing a specific example of the configuration of the heating and cooling device 100 according to the third embodiment. Referring to FIGS. 9 and 10, the heating / cooling device 100 according to the third embodiment is also similar to the heating / cooling device 100 according to the first embodiment, and the heater 2 disposed in the housing 1. And a cooling fan 3. The heater 2 and the fan 3 are the same as those included in the heating / cooling device 100 according to the first embodiment. Moreover, the heating / cooling device 100 according to the third embodiment is held by the holding unit 4 for holding the collection substrate 200 and the holding unit 4, similarly to the heating / cooling device 100 according to the second embodiment. It further includes a drive unit 5 that is a drive mechanism for moving the collection substrate 200 in the formed state. The holding unit 4 and the driving unit 5 are the same as those described with reference to FIGS.

第3の実施の形態にかかる加熱冷却装置100の匡体1にはさらに導入口1Cが設けられる。駆動部5は、保持部4によって保持された状態の捕集基板200を、匡体1内のヒータ2上面に裏面が接する位置である第1の位置と匡体1外である第2の位置との間で、匡体1の導入口1Cを経由して移動させる。一例として駆動部5は、図6および図8に表わされたように、アームで捕集基板200を保持した保持部4を支持した状態で、保持部4で保持された捕集基板200を導入口1Cを経由して上記の第1の位置と第2の位置との間で移動させる。   The casing 1 of the heating and cooling apparatus 100 according to the third embodiment is further provided with an introduction port 1C. The drive unit 5 has a first position where the back surface is in contact with the upper surface of the heater 2 in the housing 1 and a second position outside the housing 1 for the collection substrate 200 held by the holding unit 4. Between the first and second casings 1 through the inlet 1C of the casing 1. As an example, as illustrated in FIGS. 6 and 8, the driving unit 5 supports the collection substrate 200 held by the holding unit 4 while supporting the holding unit 4 holding the collection substrate 200 by an arm. It moves between said 1st position and 2nd position via the inlet 1C.

なお、ヒータ2を用いて捕集基板200に対する均一および効率的な加熱を実現するために、捕集基板200の少なくとも粒子を捕集している位置、好ましくは裏面全面がヒータの上面と確実に接触することが好ましい。そこで、好ましくは、図11に表わされたように、第3の実施の形態にかかる加熱冷却装置100は、ヒータ2の下面、つまり、捕集基板200と接触する上面とは反対側の面に配置された緩衝部材21を含む。緩衝部材21は、板バネ、スプリングなどのバネ、ゴム、スポンジなどの樹脂などが該当する。   In order to achieve uniform and efficient heating of the collection substrate 200 using the heater 2, it is ensured that at least the particle collection position of the collection substrate 200, preferably the entire back surface is the upper surface of the heater. It is preferable to contact. Therefore, preferably, as shown in FIG. 11, the heating / cooling device 100 according to the third embodiment is a surface opposite to the lower surface of the heater 2, that is, the upper surface in contact with the collection substrate 200. The shock absorbing member 21 arranged at the position is included. The buffer member 21 corresponds to a spring such as a leaf spring or a spring, or a resin such as rubber or sponge.

駆動部5は、制御装置10の制御によって保持部4で保持された状態の捕集基板200をヒータ2の上面に接触させる際に、緩衝部材21が変形する程度の力を捕集基板200に対して下向きに加える。これにより、緩衝部材21からヒータ2に向かって上向きの力が生じ、捕集基板200とヒータ2とが密着することになる。   When the drive unit 5 brings the collection substrate 200 held by the holding unit 4 under the control of the control device 10 into contact with the upper surface of the heater 2, the drive unit 5 gives the collection substrate 200 a force enough to deform the buffer member 21. Add it downward. As a result, an upward force is generated from the buffer member 21 toward the heater 2, and the collection substrate 200 and the heater 2 come into close contact with each other.

上記の緩衝部材21が無い場合、たとえば捕集基板200の裏面がヒータ2の上面に対して傾きを有して挿入されると捕集基板200の裏面とヒータ2の上面との接触面積が小さくなる。そのため、均一かつ効率的な加熱が難しい。この場合、緩衝部材21が設けられていると、たとえ上記のように傾きがあった場合であっても緩衝部材21からヒータ2に向かって上向きの力が生じることで捕集基板200とヒータ2とが密着するため、均一かつ効率的な加熱が実現される。そのため、生物由来の粒子の検出精度を向上させることができる。   When the buffer member 21 is not provided, for example, when the back surface of the collection substrate 200 is inserted with an inclination with respect to the top surface of the heater 2, the contact area between the back surface of the collection substrate 200 and the top surface of the heater 2 is small. Become. Therefore, uniform and efficient heating is difficult. In this case, if the buffer member 21 is provided, an upward force is generated from the buffer member 21 toward the heater 2 even if there is an inclination as described above, whereby the collection substrate 200 and the heater 2 are provided. Makes it possible to achieve uniform and efficient heating. Therefore, the detection accuracy of biological particles can be improved.

図7を参照して、好ましくは、駆動部5には、捕集基板200が上記の第1の位置となったときに匡体1の導入口1Cを通過する空気への抵抗(流体抵抗)を給気口1Aを通過する空気への抵抗よりも大きくするための蓋部の一例としての固定具61が設けられる。固定具61は、捕集基板200が上記の第1の位置となったときに、導入口1Cに駆動部5のアームが存在する状態で、導入口1Cのアーム以外の部分を覆う。すなわち、固定具61は、導入口1Cよりも広い面を有する。一例として、固定具61は保持部4の、加熱冷却装置100に挿入される側とは反対側の端部に設けられ、保持部4で保持された捕集基板200を匡体1内の第1の位置とするための匡体1内に挿入されると、固定具61が導入口1Cを覆う。より好ましくは、固定具61の導入口1Cとの接する位置に、空気への抵抗を増加させるための部材の一例としてOリング62が設置されている。なお、空気への抵抗を増加させるための部材の一例としてOリング62は、導入口1C側に設けられていてもよい。   Referring to FIG. 7, preferably, the drive unit 5 has a resistance (fluid resistance) to air passing through the inlet 1 </ b> C of the housing 1 when the collection substrate 200 is in the first position. Is provided with a fixture 61 as an example of a lid for increasing the resistance to the air passing through the air supply port 1A. The fixing tool 61 covers a portion other than the arm of the introduction port 1 </ b> C in a state where the arm of the drive unit 5 exists in the introduction port 1 </ b> C when the collection substrate 200 reaches the first position. That is, the fixture 61 has a surface wider than the introduction port 1C. As an example, the fixture 61 is provided at the end of the holding unit 4 opposite to the side inserted into the heating / cooling device 100, and the collection substrate 200 held by the holding unit 4 is attached to the first in the housing 1. When inserted into the housing 1 for the 1 position, the fixture 61 covers the inlet 1C. More preferably, an O-ring 62 is installed as an example of a member for increasing resistance to air at a position where the fixture 61 is in contact with the introduction port 1C. As an example of a member for increasing resistance to air, the O-ring 62 may be provided on the introduction port 1C side.

図12は、第3の実施の形態にかかる加熱冷却装置100への捕集基板200のセットの様子を表わした図である。図12を参照して、駆動部5は、保持部4によって保持された状態の捕集基板200を導入口1Cを経由して匡体1内部に導入する。駆動部5は、捕集基板200がヒータ2上に位置すると、制御装置10からの制御信号に従って捕集基板200をヒータ2に対して下向きに押し付けると共に、規定時間、固定具61を導入口1Cに対して押し付ける方向に押圧を維持する。これにより、導入口1Cを通過する空気に対する流体抵抗を高めることができる。   FIG. 12 is a diagram illustrating how the collection substrate 200 is set in the heating / cooling device 100 according to the third embodiment. With reference to FIG. 12, the drive unit 5 introduces the collection substrate 200 held by the holding unit 4 into the housing 1 through the introduction port 1 </ b> C. When the collection substrate 200 is positioned on the heater 2, the drive unit 5 presses the collection substrate 200 downward against the heater 2 in accordance with a control signal from the control device 10, and moves the fixture 61 to the inlet 1 </ b> C for a specified time. The pressure is maintained in the direction of pressing against. Thereby, the fluid resistance with respect to the air which passes 1 C of inlets can be raised.

<第3の実施の形態の効果>
加熱冷却装置100が以上の構成であることによって、捕集装置などから捕集基板200を加熱冷却装置100の匡体1内へのセットを自動化することができ、操作が容易になる。また、セット位置の精度を向上させることができる。
<Effect of the third embodiment>
When the heating / cooling device 100 has the above configuration, the setting of the collection substrate 200 from the collection device or the like into the housing 1 of the heating / cooling device 100 can be automated, and the operation becomes easy. In addition, the accuracy of the set position can be improved.

その際に、導入口1Cを蓋部である固定具61で覆う構成によって、冷却時に導入口1Cを通過する空気を給気口1Aを通過する空気の量と比較して大幅に抑えることができる。そのため、たとえ捕集基板200の表面側に導入口1Cが設けられたとしても、冷却時に捕集基板200の表面側に生じる気流を抑えることができる。これによって、気流によって捕集基板200表面の粒子が損なわれたり、捕集基板200表面にいわゆるコンタミと呼ばれ異物が付着したりすることを防止できる。   In that case, the structure which covers 1 C of inlets with the fixing tool 61 which is a cover part can suppress significantly the air which passes 1 C of inlets at the time of cooling compared with the quantity of the air which passes 1 A of air inlets. . Therefore, even if the inlet 1 </ b> C is provided on the surface side of the collection substrate 200, the airflow generated on the surface side of the collection substrate 200 during cooling can be suppressed. Thereby, it is possible to prevent the particles on the surface of the collection substrate 200 from being damaged by the air flow, or the so-called “contamination” from adhering to the surface of the collection substrate 200.

[第4の実施の形態]
第4の実施の形態にかかる検出装置は、第1の実施の形態〜第3の実施の形態にかかる加熱冷却装置のいずれかを含み、捕集基板の加熱および冷却の後に、その表面に捕集された空気中の粒子を検出する。
[Fourth Embodiment]
The detection device according to the fourth embodiment includes any one of the heating and cooling devices according to the first to third embodiments, and is captured on the surface after heating and cooling of the collection substrate. Detecting particles in the collected air.

図13は、第4の実施の形態にかかる検出装置100’の構成の具体例を示す概略図である。図13を参照して、検出装置100’は、一例として第1の実施の形態にかかる加熱冷却装置100と、捕集基板200の表面に捕集された粒子を検出するための検出部300とを含む。すなわち、検出装置100’は、加熱冷却装置100がさらに検出部300を含む構成である。   FIG. 13 is a schematic diagram illustrating a specific example of the configuration of a detection apparatus 100 ′ according to the fourth embodiment. Referring to FIG. 13, detection device 100 ′ includes, as an example, heating / cooling device 100 according to the first embodiment, and detection unit 300 for detecting particles collected on the surface of collection substrate 200. including. That is, the detection apparatus 100 ′ is configured such that the heating / cooling apparatus 100 further includes the detection unit 300.

検出部300での検出方法は特定の方法に限定されず、粒子由来の散乱光を検出する方法や、粒子由来の蛍光を検出する方法や、粒子画像を取得し、該画像認識処理を行なうことによる検出などが好適に採用され得る。   The detection method in the detection unit 300 is not limited to a specific method, and a method of detecting scattered light derived from particles, a method of detecting fluorescence derived from particles, or acquiring a particle image and performing the image recognition processing. Detection by the above can be suitably employed.

検出部300は、捕集基板200表面を照射するための光源31と、捕集基板200表面からの光を受光するための受光素子32とを含む。受光素子32は制御装置10に電気的に接続されて、受光量を表わす検出信号を制御装置10に対して入力する。   The detection unit 300 includes a light source 31 for irradiating the surface of the collection substrate 200 and a light receiving element 32 for receiving light from the surface of the collection substrate 200. The light receiving element 32 is electrically connected to the control device 10 and inputs a detection signal indicating the amount of received light to the control device 10.

制御装置10は、ヒータ2により加熱およびファン3による冷却の後、光源31を発光させ、その状態での受光素子32からの受光量に基づいて生物由来の粒子量を算出する。制御装置10は、加熱および冷却の前後の受光素子32からの受光量に基づいて生物由来の粒子量を算出してもよい。   The control device 10 causes the light source 31 to emit light after being heated by the heater 2 and cooled by the fan 3, and calculates the amount of biological particles based on the amount of light received from the light receiving element 32 in that state. The control device 10 may calculate the amount of biological particles based on the amount of light received from the light receiving element 32 before and after heating and cooling.

散乱光を検出する方法の場合、受光素子32は、捕集基板200表面の粒子からの散乱光を測定するためのフォトダイオードや光電子増倍管などが該当する。受光素子32は、光源31の照射方向に対していずれの角度に配置されてもよい。受光素子32は、配置された位置に応じて、前方散乱、側方散乱、後方散乱などを検出する。受光素子32から検出信号を受け付けた制御装置10は、粒子径や粒子内の構成の複雑度などを算出し、予め記憶している基準値と比較することで、目的とする粒子(たとえば生物由来の粒子等)を検出する。または、制御装置10は、粒子の有無や数を確認する場合には、散乱光の信号パルスを計数すればよい。   In the case of the method for detecting scattered light, the light receiving element 32 corresponds to a photodiode or a photomultiplier tube for measuring scattered light from particles on the surface of the collection substrate 200. The light receiving element 32 may be arranged at any angle with respect to the irradiation direction of the light source 31. The light receiving element 32 detects forward scatter, side scatter, back scatter, and the like according to the arranged position. The control device 10 that has received the detection signal from the light receiving element 32 calculates the particle diameter, the complexity of the configuration within the particle, and the like, and compares it with a reference value that is stored in advance, so that the target particle (for example, biological origin) is obtained. Particles). Or the control apparatus 10 should just count the signal pulse of scattered light, when confirming the presence or absence and number of particle | grains.

蛍光を検出する方法の場合、光源31は励起光を照射する。受光素子32は粒子からの蛍光を測定するためのフォトダイオードや光電子増倍管やCCD(Charge Coupled Device)イメージセンサやCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサなどのイメージセンサなどが該当する。検出部300は、必要に応じて蛍光検出用のレンズおよびバンドパスフィルタ、ロングパスフィルタなどの蛍光検出用のフィルタが配されてもよい。また、光源31の照射方向前方には照射方向を整えるための光源用レンズが配されてもよい。また、受光素子の配置される角度によっては、ダイクロイックミラーなどの光路を調整するためのミラーが配されてもよい。   In the case of a method for detecting fluorescence, the light source 31 emits excitation light. The light receiving element 32 corresponds to an image sensor such as a photodiode, a photomultiplier tube, a CCD (Charge Coupled Device) image sensor, or a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor for measuring fluorescence from particles. The detection unit 300 may be provided with a fluorescence detection lens and a fluorescence detection filter such as a band pass filter and a long pass filter as necessary. Further, a light source lens for adjusting the irradiation direction may be disposed in front of the irradiation direction of the light source 31. Depending on the angle at which the light receiving element is disposed, a mirror for adjusting the optical path such as a dichroic mirror may be provided.

画像認識処理を行なう場合、受光素子32は、捕集基板200表面の粒子画像を測定(撮影)するためのCCDイメージセンサやCMOSイメージセンサなどのイメージセンサなどが該当する。受光素子32から粒子画像を受け付けた制御装置10は、予め記憶している粒子画像と比較することで、目的とする粒子(たとえば生物由来の粒子等)や粒子の有無などを検出する。   When performing image recognition processing, the light receiving element 32 corresponds to an image sensor such as a CCD image sensor or a CMOS image sensor for measuring (photographing) a particle image on the surface of the collection substrate 200. The control device 10 that has received the particle image from the light receiving element 32 detects the target particle (for example, biological particles) and the presence / absence of the particle by comparing with a previously stored particle image.

<検出原理>
空気中に浮遊する、化学繊維の埃など非生物由来の粒子も、生物由来の粒子と同様に、紫外光または青色光を照射すると蛍光を発するものがある。しかしながら、生物由来の粒子は加熱によって蛍光強度が増加するのに対して、化学繊維の埃などの非生物由来の粒子は加熱によって蛍光強度が変化しない。第4の実施の形態にかかる検出装置100’は、この性質を利用して、空気中の生物由来の粒子を検出する。以下、この原理を詳しく説明する。
<Detection principle>
Some non-living particles, such as chemical fiber dust, floating in the air emit fluorescence when irradiated with ultraviolet light or blue light, similar to biological particles. However, the fluorescence intensity of biological particles increases by heating, whereas the fluorescence intensity of non-biological particles such as chemical fiber dust does not change by heating. The detection apparatus 100 ′ according to the fourth embodiment uses this property to detect biological particles in the air. Hereinafter, this principle will be described in detail.

図14は、生物由来の粒子として、大腸菌を200℃にて5分間加熱処理したときの、加熱処理前(曲線71)および加熱処理後(曲線72)の蛍光スペクトルの測定結果である。また、図15(A)は加熱処理前の、図15(B)は加熱処理後の蛍光顕微鏡写真である。図14に表わされた測定結果、および図15の(A)と(B)との比較より、加熱処理を施すことによって大腸菌からの蛍光強度が大幅に増加していることがわかる。   FIG. 14 shows measurement results of fluorescence spectra before and after the heat treatment (curve 71) when Escherichia coli is heat treated at 200 ° C. for 5 minutes as biological particles. FIG. 15A is a fluorescence micrograph before heat treatment, and FIG. 15B is a fluorescence micrograph after heat treatment. From the measurement results shown in FIG. 14 and the comparison between (A) and (B) in FIG. 15, it can be seen that the fluorescence intensity from E. coli is greatly increased by the heat treatment.

同様に、図16は、生物由来の粒子として、バチルス菌を200℃にて5分間加熱処理したときの加熱処理前(曲線73)および加熱処理後(曲線74)の蛍光スペクトルの測定結果である。また、図17(A)は加熱処理前、図17(B)は加熱処理後の蛍光顕微鏡写真である。図16に表わされた測定結果、および図17の(A)と(B)との比較より、加熱処理を施すことによってバチルス菌からの蛍光強度が大幅に増加していることがわかる。   Similarly, FIG. 16 is a measurement result of fluorescence spectra before and after heat treatment (curve 73) when Bacillus bacteria are heat-treated at 200 ° C. for 5 minutes as biological particles. . FIG. 17A is a fluorescence micrograph before heat treatment, and FIG. 17B is a fluorescence micrograph after heat treatment. From the measurement results shown in FIG. 16 and the comparison between (A) and (B) in FIG. 17, it can be seen that the fluorescence intensity from Bacillus bacteria is greatly increased by the heat treatment.

同様に、図18は、生物由来の粒子として、カビ菌を200℃にて5分間加熱処理したときの加熱処理前(曲線75)および加熱処理後(曲線76)の蛍光スペクトルの測定結果である。また、図19(A)は加熱処理前、図19(B)は加熱処理後の蛍光顕微鏡写真である。図18に表わされた測定結果、および図19の(A)と(B)との比較より、加熱処理を施すことによってカビ菌からの蛍光強度が大幅に増加していることがわかる。   Similarly, FIG. 18 is a measurement result of fluorescence spectra before and after the heat treatment (curve 76) when mold fungi are heat-treated at 200 ° C. for 5 minutes as biological particles. . FIG. 19A is a fluorescence micrograph before heat treatment, and FIG. 19B is a fluorescence micrograph after heat treatment. From the measurement results shown in FIG. 18 and the comparison between (A) and (B) in FIG. 19, it can be seen that the fluorescence intensity from the mold is greatly increased by the heat treatment.

これに対して、図20(A)および図20(B)は、それぞれ、蛍光を発する埃を200℃にて5分間加熱処理したときの加熱処理前(曲線77)および加熱処理後(曲線78)の蛍光スペクトルの測定結果である。また、図21(A)は加熱処理前、図21(B)は加熱処理後の蛍光顕微鏡写真である。図20(A)および図20(B)を比較するとこれらの蛍光スペクトルはほぼ重なる。すなわち、図20(A)と(B)との比較、および図21の(A)と(B)との比較より、埃からの蛍光強度は加熱処理の前後において変化がないことがわかる。   On the other hand, FIG. 20A and FIG. 20B respectively show before the heat treatment (curve 77) and after the heat treatment (curve 78) when the fluorescent dust is heat-treated at 200 ° C. for 5 minutes. ) Of the fluorescence spectrum. FIG. 21A is a fluorescence micrograph before heat treatment, and FIG. 21B is a fluorescence micrograph after heat treatment. When FIG. 20A and FIG. 20B are compared, these fluorescence spectra almost overlap. That is, it can be seen from the comparison between FIGS. 20A and 20B and the comparison between FIGS. 21A and 21B that the fluorescence intensity from dust does not change before and after the heat treatment.

したがって、制御装置10は、粒子を捕集した捕集基板200を、所定時間、ヒータ2で加熱してファン3で冷却した後に検出部300で加熱後の捕集基板200表面の粒子を測定(粒子画像を撮影)する。これにより、図15(B)、図17(B)、図19(B)、および図21(B)のような測定結果を得ることができる。制御装置10は、加熱および冷却後の捕集基板200からの蛍光強度が予め記憶しているしきい値以上である粒子を生物由来の粒子として検出する。   Therefore, the control apparatus 10 measures the particle | grains on the surface of the collection board | substrate 200 after heating with the detection part 300, after heating the collection board | substrate 200 which collected the particle | grains with the heater 2 for a predetermined time and cooling with the fan 3 ( Take a particle image). Thereby, measurement results as shown in FIGS. 15B, 17B, 19B, and 21B can be obtained. The control device 10 detects particles whose fluorescence intensity from the collection substrate 200 after heating and cooling is equal to or higher than a threshold value stored in advance as biological particles.

なお、他の方法として、制御装置10は、粒子を捕集した捕集基板200を加熱および冷却することなく検出部300で加熱前の捕集基板200表面の粒子を測定(粒子画像を撮影)し、その後、捕集基板200を加熱および冷却した後に検出部300で加熱後の捕集基板200表面の粒子を測定(粒子画像を撮影)してもよい。これにより、図15(A),(B)、図17(A),(B)、図19(A),(B)、および図21(A),(B)のような測定結果を得ることができる。そして、制御装置10は、加熱前後の捕集基板200からの蛍光強度の差分((B)−(A))を予め記憶しているしきい値以上である粒子を生物由来の粒子として検出してもよい。   As another method, the control device 10 measures the particles on the surface of the collection substrate 200 before heating by the detection unit 300 without heating and cooling the collection substrate 200 that collected the particles (takes a particle image). Then, after heating and cooling the collection substrate 200, the detection unit 300 may measure the particles on the surface of the collection substrate 200 after heating (take a particle image). Thereby, measurement results as shown in FIGS. 15A and 15B, FIGS. 17A and 17B, FIGS. 19A and 19B, and FIGS. 21A and 21B are obtained. be able to. And the control apparatus 10 detects the particle | grains more than the threshold value which previously memorize | stored the difference ((B)-(A)) of the fluorescence intensity from the collection board | substrate 200 before and behind a heating as a biological particle. May be.

<第4の実施の形態の効果>
第4の実施の形態にかかる検出装置100’が以上の構成であることによって、加熱および冷却から検出までの一連の動作を1つの装置で自動で行なうことができる。これにより、より高速、高精度に捕集基板200表面に捕集された粒子から生物由来の粒子を検出することができる。
<Effect of the fourth embodiment>
Since the detection apparatus 100 ′ according to the fourth embodiment has the above configuration, a series of operations from heating and cooling to detection can be automatically performed by one apparatus. Thereby, it is possible to detect biologically derived particles from particles collected on the surface of the collection substrate 200 with higher speed and higher accuracy.

さらに、検出装置100’は、加熱および冷却後の蛍光強度(または加熱および冷却前後の蛍光強度の差分)によって、蛍光染色試薬による処理などを必要とせずに、生物由来粒子を非生物由来の粒子から分離して高精度で検出することができる。   Furthermore, the detection apparatus 100 ′ uses the fluorescence intensity after heating and cooling (or the difference between the fluorescence intensity before and after heating and cooling) to convert the biological particles into non-biological particles without requiring treatment with a fluorescent staining reagent. And can be detected with high accuracy.

特に、検出装置100’では、所定の捕集動作によって捕集基板200表面で捕集された粒子を乱すことなく加熱冷却、および検出を行なうことができるため、高精度で生物由来の粒子を検出することが可能となる。   In particular, the detection apparatus 100 ′ can perform heating / cooling and detection without disturbing the particles collected on the surface of the collection substrate 200 by a predetermined collection operation, so that it can detect biologically derived particles with high accuracy. It becomes possible to do.

<他の例>
なお、以上の説明では、加熱冷却装置100で加熱冷却した後の捕集基板200を生物由来の粒子の検出に用いる例を挙げている。しかしながら、捕集基板200は検出動作に用いられるものに限定されない。そのため、加熱冷却装置100は、基板表面に捕集された粒子を加熱、冷却の後に活用するものであれば、あらゆるものに活用され得る。たとえば、基板表面に捕集された遺伝子を増幅させる作業(たとえばポリメラーゼ連鎖反応(PCR))に用いるための基板を加熱冷却するために加熱冷却装置100を用いることもできる。
<Other examples>
In the above description, an example is given in which the collection substrate 200 after being heated and cooled by the heating and cooling device 100 is used for detection of biological particles. However, the collection substrate 200 is not limited to that used for the detection operation. Therefore, the heating / cooling device 100 can be used for any device as long as the particles collected on the substrate surface are used after heating and cooling. For example, the heating / cooling device 100 can be used to heat and cool a substrate for use in an operation of amplifying a gene collected on the substrate surface (for example, polymerase chain reaction (PCR)).

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

1 匡体、1A 給気口、1A’ ガイド、1B 排気口、1C 導入口、2 ヒータ、3 ファン、4 保持部、5 駆動部、10 制御装置、21 緩衝部材、31 光源、32 受光素子、61 固定具、62 Oリング、71〜78 曲線、100 加熱冷却装置、100’ 検出装置、200 捕集基板、300 検出部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Housing, 1A air supply port, 1A 'guide, 1B exhaust port, 1C introduction port, 2 heater, 3 fan, 4 holding | maintenance part, 5 drive part, 10 control apparatus, 21 buffer member, 31 light source, 32 light receiving element, 61 Fixing tool, 62 O-ring, 71-78 curve, 100 heating / cooling device, 100 ′ detection device, 200 collection substrate, 300 detection unit.

Claims (5)

表面に粒子を捕集可能な捕集基板を加熱および冷却するための装置であって、
匡体内に、前記匡体に対して前記捕集基板の位置を固定するための固定部と、
前記匡体内に固定された前記捕集基板を加熱するためのヒータと、
前記匡体内に外気を導入して排気することで気流を発生させ、それによって前記匡体内に固定された前記捕集基板を冷却するためのファンとを備え、
前記匡体の、前記固定部によって固定された前記捕集基板の第1の面が向く側には給気口および排気口が設けられ、
前記ファンは、前記固定部によって固定された前記捕集基板に対して前記給気口および前記排気口が設けられた側と同じ側に設置される、加熱冷却装置。
An apparatus for heating and cooling a collection substrate capable of collecting particles on a surface,
In the housing, a fixing portion for fixing the position of the collection substrate with respect to the housing,
A heater for heating the collection substrate fixed in the housing;
A fan for cooling the collection substrate fixed in the housing by generating an air flow by introducing and exhausting outside air into the housing;
An air supply port and an exhaust port are provided on the side of the housing facing the first surface of the collection substrate fixed by the fixing unit,
The heating and cooling device, wherein the fan is installed on the same side as the side on which the air supply port and the exhaust port are provided with respect to the collection substrate fixed by the fixing unit.
前記匡体の、前記固定部によって固定された前記捕集基板の前記第1の面の裏面の第2の面が向く側に、前記捕集基板を前記匡体内に挿入するための挿入口がさらに設けられ、
前記挿入口を通過する外気への抵抗を前記給気口を通過する外気への抵抗よりも大きくするように前記挿入口をふさぐための蓋部をさらに備える、請求項1に記載の加熱冷却装置。
An insertion port for inserting the collection substrate into the housing is provided on the side of the housing facing the second surface of the back surface of the first surface of the collection substrate fixed by the fixing portion. Further provided,
The heating / cooling device according to claim 1, further comprising a lid for closing the insertion port so that resistance to outside air passing through the insertion port is larger than resistance to outside air passing through the air supply port. .
前記固定部は前記捕集基板を前記匡体内において水平または略水平に固定し、
前記第1の面が向く側は前記捕集基板の下側である、請求項1または2に記載の加熱冷却装置。
The fixing portion fixes the collection substrate horizontally or substantially horizontally in the housing,
The heating / cooling device according to claim 1 or 2, wherein a side to which the first surface faces is a lower side of the collection substrate.
表面に粒子を捕集可能な捕集基板を加熱および冷却した後に前記表面から生物由来の粒子を検出するための装置であって、
匡体内に、前記匡体に対して前記捕集基板の位置を固定するための固定部と、
前記匡体内に固定された前記捕集基板を加熱するためのヒータと、
前記匡体内に外気を導入して排気することで気流を発生させ、それによって前記匡体内に固定された前記捕集基板を冷却するためのファンとを備え、
前記匡体の、前記固定部によって固定された前記捕集基板の第1の面が向く側には給気口および排気口が設けられ、
前記ファンおよび前記ヒータは、前記固定部によって固定された前記捕集基板に対して前記給気口および前記排気口が設けられた側と同じ側に設置され、
前記匡体内の、前記固定部によって固定された前記捕集基板の前記第1の面の裏面の第2の面が向く側に配置された、前記第2の面に対して励起光を照射するための光源および前記第2の面からの蛍光を受光するための受光素子を含んだ検出部をさらに備える、検出装置。
An apparatus for detecting biologically derived particles from the surface after heating and cooling a collection substrate capable of collecting particles on the surface,
In the housing, a fixing portion for fixing the position of the collection substrate with respect to the housing,
A heater for heating the collection substrate fixed in the housing;
A fan for cooling the collection substrate fixed in the housing by generating an air flow by introducing and exhausting outside air into the housing;
An air supply port and an exhaust port are provided on the side of the housing facing the first surface of the collection substrate fixed by the fixing unit,
The fan and the heater are installed on the same side as the side on which the air supply port and the exhaust port are provided with respect to the collection substrate fixed by the fixing unit,
Irradiating excitation light to the second surface of the housing, which is disposed on the side facing the second surface of the back surface of the first surface of the collection substrate fixed by the fixing portion. A detection device further comprising a detection unit including a light source for receiving light and a light receiving element for receiving fluorescence from the second surface.
前記ヒータによって加熱し、その後、前記ファンが駆動することで冷却された前記捕集基板の、前記第2の面に対して前記励起光が照射されたときの前記受光素子で受光した蛍光強度に基づいて前記第2の面から前記生物由来の粒子を検出するための演算部をさらに備える、請求項4に記載の検出装置。   The fluorescence intensity received by the light receiving element when the excitation light is applied to the second surface of the collection substrate heated by the heater and then cooled by driving the fan. The detection device according to claim 4, further comprising a calculation unit for detecting the biological particle from the second surface.
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