JP2015114103A - 粒子検出装置及び粒子の検出方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】検出対象とする蛍光粒子を正確に検出可能な粒子検出装置を提供する。
【解決手段】流体に励起光を照射する光源１０と、励起光を照射された領域で生じる蛍光帯域の光の強度を少なくとも２つの波長で測定する蛍光強度測定器２と、検出対象の蛍光粒子と非検出対象の粒子とを区別するための少なくとも２つの波長における光強度の範囲を境界範囲として保存する境界範囲記憶装置３５０と、光の強度の測定値と境界範囲とを比較して、流体が検出対象の蛍光粒子を含むか否か判定し、光の強度の測定値が境界範囲に含まれる場合は、流体が検出対象の蛍光粒子を含むか否か判定不能と判断する判定部３０２と、光源１０及び蛍光強度測定器２の少なくとも一方の状態に応じて、境界範囲を補正する補正部３０３と、を備える、粒子検出装置１。
【選択図】図３

Description

本発明は環境評価技術に関し、特に粒子検出装置及び粒子の検出方法に関する。
バイオクリーンルーム等のクリーンルームにおいては、粒子検出装置を用いて、飛散している微生物粒子や非微生物粒子が検出され、記録される（例えば、特許文献１、２及び非特許文献１参照。）。粒子の検出結果から、クリーンルームの空調機器の劣化具合を把握可能である。また、クリーンルームで製造された製品に、参考資料として、クリーンルーム内の粒子の検出記録が添付されることもある。光学式の粒子検出装置は、例えば、クリーンルーム中の気体を吸引し、吸引した気体に光を照射する。気体に微生物粒子や非微生物蛍光粒子が含まれていると、光を照射された粒子が蛍光を発するため、粒子が発した蛍光を受光素子で検出することにより、気体に含まれる微生物粒子や非微生物蛍光粒子の数や大きさ等を検出することが可能となる。また、クリーンルーム以外でも、流体中の粒子を正確に検出する技術が望まれている（例えば、特許文献３参照。）。
特開２０１１−８３２１４号公報 特表２００８−５３０５８３号公報 特開平８−２９３３１号公報
長谷川倫男他，「気中微生物リアルタイム検出技術とその応用」，株式会社山武，azbil Technical Review 2009年12月号，p.2-7，2009年
例えば、粒子検出装置が受光素子として光電子増倍管を含む場合、光電子増倍管に含まれるアノードの構造や塗装状態により、光電子増倍管への累積照射光量が増大していくと、光電子増倍管の感度が変化することがある。累積照射光量が増大すると、光電子増倍管の感度は、例えば一時的に上昇することもあるが、経時的には低下する傾向にある。また、光電子増倍管の感度は、保管時の温度や使用時の温度にも依存して低下する。これに対し、光電子増倍管の感度が劣化した場合に、蛍光粒子に照射する励起光の強度を上げて蛍光の強度を上げようとすると、光電子増倍管に入射する光子数が増大し、カソード電極への負荷が増大して、光電子増倍管の劣化がさらに進展してしまう場合もある。また、粒子検出装置の受光素子の劣化は、光電子増倍管に限らず起こりうる。粒子検出装置の光強度測定器が劣化すると、粒子検出装置が、蛍光粒子を正確に測定できない場合がある。そこで、本発明は、検出対象とする蛍光粒子を正確に検出可能な粒子検出装置、及び粒子の検出方法を提供することを目的の一つとする。
本発明の態様によれば、（ａ）流体に励起光を照射する光源と、（ｂ）励起光を照射された領域で生じる蛍光帯域の光の強度を少なくとも２つの波長で測定する蛍光強度測定器と、（ｃ）検出対象の蛍光粒子と非検出対象の粒子とを区別するための少なくとも２つの波長における光強度の範囲を境界範囲として保存する境界範囲記憶装置と、（ｄ）光の強度の測定値と境界範囲とを比較して、流体が検出対象の蛍光粒子を含むか否か判定し、光の強度の測定値が境界範囲に含まれる場合は、流体が検出対象の蛍光粒子を含むか否か判定不能と判断する判定部と、（ｅ）光源及び蛍光強度測定器の少なくとも一方の状態に応じて、境界範囲を補正する補正部と、を備える、（ｆ）粒子検出装置であることを要旨とする。なお、蛍光は、自家蛍光も含む。また、流体は、気体及び液体を含む。
また、本発明の態様によれば、（ａ）流体に励起光を照射することと、（ｂ）励起光を照射された領域で生じる蛍光帯域の光の強度を少なくとも２つの波長で測定することと、（ｃ）検出対象の蛍光粒子と非検出対象の粒子とを区別するための少なくとも２つの波長における光強度の範囲を境界範囲として用意することと、（ｄ）光の強度の測定値と境界範囲とを比較して、流体が検出対象の蛍光粒子を含むか否か判定し、光の強度の測定値が境界範囲に含まれる場合は、流体が検出対象の蛍光粒子を含むか否か判定不能と判断することと、（ｅ）蛍光帯域の光の強度を少なくとも２つの波長で測定する装置の状態に応じて、境界範囲を補正することと、を含む、（ｆ）粒子の検出方法であることを要旨とする。
本発明によれば、検出対象とする蛍光粒子を正確に検出可能な粒子検出装置、及び粒子の検出方法を提供可能である。
本発明の実施の形態に係るクリーンルームの模式図である。 本発明の実施の形態に係る微生物及び大気含有物質が発する光の５３０ｎｍ以上の帯域における強度に対する、４４０ｎｍ帯域における強度の関係を示すグラフである。 本発明の実施の形態に係る粒子検出装置の模式図である。 本発明の実施の形態に係る光強度の測定方法を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る蛍光帯域の光の強度の時間変化を示すグラフである。 本発明の実施の形態に係る参考値の取得方法を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る境界範囲を示すグラフである。 本発明の実施の形態に係る第１の受光素子の感度の時間変化を示すグラフである。 本発明の実施の形態に係る第２の受光素子の感度の低下が光強度の相関に与える影響を示すグラフである。 本発明の実施の形態に係る第１及び第２の受光素子の感度の低下が光強度の相関に与える影響を示すグラフである。 本発明の実施の形態に係る第１の受光素子の劣化係数の時間変化を示すグラフである。 本発明の実施の形態に係る境界範囲を示すグラフである。 本発明の実施の形態に係る境界範囲を示すグラフである。 本発明の実施の形態に係る境界範囲を示すグラフである。 本発明の実施の形態に係る参考値の補正方法を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態の第１の変形例に係る参考値の補正方法を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態の第２の変形例に係る参考値の補正方法を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態の第３の変形例に係る参考値の補正方法を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態の第４の変形例に係る参考値の補正方法を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態の第５の変形例に係る参考値の補正方法を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態の第６の変形例に係る参考値の補正方法を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態の第７の変形例に係る参考値の補正方法を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態の第８の変形例に係る光強度の測定方法を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態の第８の変形例に係る蛍光帯域の光の強度の時間変化を示すグラフである。 本発明の実施の形態の第９の変形例に係る光強度の測定方法を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態の第９の変形例に係る蛍光帯域の光の強度の時間変化を示すグラフである。 本発明の実施の形態の第１０の変形例に係る光強度の測定方法を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態の第１０の変形例に係る蛍光帯域の光の強度の時間変化を示すグラフである。
以下に本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号で表している。但し、図面は模式的なものである。したがって、具体的な寸法等は以下の説明を照らし合わせて判断するべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
図１に示すように、実施の形態に係る粒子検出装置１は、例えば、クリーンルーム７０内に配置されている。クリーンルーム７０には、ダクト７１、並びにＨＥＰＡ（Ｈｉｇｈ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ａｉｒ Ｆｉｌｔｅｒ）及びＵＬＰＡ（Ｕｌｔｒａ Ｌｏｗ Ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ Ａｉｒ Ｆｉｌｔｅｒ）等の超高性能エアフィルタを有する噴き出し口７２を介して、清浄な空気等の気体が送り込まれる。
クリーンルーム７０内には、生産ライン８１、８２が配置されている。生産ライン８１、８２は、例えば精密機器、電子部品、又は半導体装置の生産ラインである。あるいは生産ライン８１、８２は、食品、飲料、又は医薬品の生産ラインである。例えば、生産ライン８１、８２において、輸液が点滴や注射器に充填される。あるいは、生産ライン８１、８２において、経口剤や漢方薬が製造される。またあるいは、生産ライン８１、８２において、栄養ドリンクやビールが容器に充填される。
生産ライン８１、８２は、通常、微生物粒子及び非微生物粒子等をクリーンルーム７０内の気体に飛散させないよう管理されている。しかし、生産ライン８１、８２は、何らかの事情で、クリーンルーム７０内の気体に飛散する微生物粒子及び非微生物粒子の発生源になる。また、生産ライン８１、８２以外の要因で、クリーンルーム７０内の気体に微生物粒子及び非微生物粒子が飛散することもある。
クリーンルーム７０内の気体に飛散しうる微生物粒子の例としては細菌が含まれる。細菌の例としては、グラム陰性菌、グラム陽性菌、及びカビ胞子を含む真菌が挙げられる。グラム陰性菌の例としては、大腸菌が挙げられる。グラム陽性菌の例としては、表皮ブドウ球菌、枯草菌芽胞、マイクロコッカス、及びコリネバクテリウムが挙げられる。カビ胞子を含む真菌の例としては、アスペルギルスが挙げられる。ただし、クリーンルーム７０内の気体に飛散しうる微生物粒子はこれらに限定されない。また、クリーンルーム７０内の気体に飛散しうる非微生物粒子の例としては、化学物質、薬品及び食品の飛沫、ごみ、ちり、並びに埃等のダスト等が挙げられる。
微生物粒子は、光を照射されると、微生物粒子に含まれるニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（ＮＡＤＨ）及びフラビン等が、蛍光を発する。また、例えばポリエステルからなるクリーニングしたガウンから飛散した蛍光粒子は、光を照射されると蛍光を発する。さらに、ポリスチレン粒子も蛍光を発し、その後退色する。したがって、従来、粒子検出装置は、気体に励起光を照射して蛍光を検出すると、気体中に検出対象の蛍光粒子が存在するものとして認識している。なお、蛍光は、自家蛍光も含む。
ここで、本発明者は、気体中に上述したような蛍光を発する蛍光粒子が含まれていなくても、気体中に二酸化窒素（ＮＯ2）を含む窒素酸化物（ＮＯX）、硫黄酸化物（ＳＯX）、オゾンガス（Ｏ3）、酸化アルミ系のガス、アルミ合金、ガラス粉末、並びに大腸菌及びカビ等の異物を除染するための除染ガス等が含まれていると、これらのミー散乱を起こす粒子よりも小さいこともある気体含有物質が励起光を受けて蛍光帯域の光を発し、従来の粒子検出装置が、検出対象の蛍光粒子が存在するものとして誤検出することを見出した。なお、「蛍光帯域の光」とは、必ずしも蛍光に限らず、波長帯域が蛍光と重なる散乱光も含まれる。
例えば、二酸化窒素は、光を吸収すると、赤方偏移した光を放出して基底状態に戻る。二酸化窒素の吸収スペクトルは、波長４４０ｎｍ付近にピークを有するが、１００ないし２００ｎｍ程度の広い帯域を有する。そのため、二酸化窒素の存在下、４０５ｎｍの波長を有する光でＮＡＤＨ由来の蛍光及びフラビン由来の蛍光を励起すると、ＮＡＤＨ及びフラビンと励起光の吸収スペクトルが重なる二酸化窒素においても蛍光が励起されうる。また、二酸化窒素は、物質が燃焼するときに、気体中の窒素と酸素が反応して発生する。そのため、元々検査対象の気体中に二酸化窒素が含まれていなくても、粒子検出装置が検査対象の気体に励起光として高いビーム密度を有するレーザ光あるいは強力な電磁放射線を照射すると、気体中の物質が燃焼して二酸化窒素が生じ、二酸化窒素が蛍光を発することもある。さらに、一酸化窒素とオゾンが反応して二酸化窒素を形成し、蛍光を発することもある。
二酸化窒素については、特開２００３−１３９７０７号公報、Joel A. Thorntonら著、「Atmospheric NO2: In Situ Laser-Induced Fluorescence Detection at Parts per Trillion Mixing Ratios」、Analytical Chemistry、Vol. 72、No. 3、February 1、2000、pp.528−539、及びS.A.Nizkorodovら著、「Time-resolved fluorescence of NO2 in a magnetic field」、Volume 215、number 6、CHEMICAL PHYSICS LETTERS、17 December 1993、pp. 662-667参照。硫黄酸化物については、特開２０１２−８６１０５号公報参照。
一般的に、二酸化窒素等の気体含有物質由来の蛍光の強度は、微生物粒子由来の蛍光の強度より弱い。しかし、二酸化窒素由来の蛍光の寿命は、大気圧に依存するものの、マイクロ秒オーダーであり、ナノ秒オーダーの大腸菌及びバチルス菌等の微生物粒子由来の蛍光の寿命よりも長い。粒子検出装置に含まれる光電子増倍管やガイガーモードで動作するフォトダイオード等の受光素子、及び積分器等を備える検出回路の応答周波数は１ＭＨｚ程度であり、時定数はマイクロ秒オーダーである。そのため、検出回路がフォトン数を積算して出力する電流は、強度は強いが寿命の短い微生物粒子由来の蛍光を検出したときよりも、強度は弱いが寿命の長い二酸化窒素由来の蛍光を検出したときのほうが大きくなってしまうということが起こりうる。
また、二酸化窒素由来の蛍光スペクトルは、帯域が広く、フラビン由来の蛍光スペクトルと重なる場合がある。そのため、例えば、フラビン由来の蛍光帯域の光の有無のみを検出して、微生物粒子の存在の有無を判定していると、二酸化窒素由来の蛍光を検出したにもかかわらず、微生物粒子が存在するものと誤判定してしまう場合が生じうる。この問題は、検出回路の時定数を短くしても解決できない可能性がある。
そこで、本発明者は鋭意研究の末、複数の波長において物質が発する蛍光帯域の光の強度を測定すると、ある波長の光の強度に対する他の波長の光の強度の相関が、物質毎に異なることを見出した。例えば、図２は、励起光を照射された表皮ブドウ球菌、枯草菌芽胞、大腸菌、ガラス、及びアルミニウムのそれぞれが発した蛍光帯域の光について、横軸に５３０ｎｍ以上の帯域における波長の光強度を、縦軸に４４０ｎｍ付近の帯域における波長の光強度をプロットしたグラフである。図２に示すように、５３０ｎｍ以上の帯域における波長の光強度に対する
４４０ｎｍ付近の帯域における波長の光強度の比は、非生物において大きく、微生物粒子において小さくなる傾向にある。このように、本発明者は、複数の波長毎に物質が発した蛍光帯域の光の強度を測定し、それらの相関をとることで、その物質が検出対象の蛍光粒子であるか否かを判別可能であることを見出した。
また、複数の波長毎の蛍光帯域の光の強度の相関について、検出対象粒子と非検出対象粒子の境界範囲を設定し、例えば当該境界範囲外であり、より小さい相関値を与える粒子は検出対象粒子であり、当該境界範囲外であり、より大きい相関値を与える粒子は非検出対象粒子であると区別できることも見出した。なお、相関の取り方によって、当該境界範囲外であり、より小さい相関値を与える粒子が非検出対象粒子であり、当該境界範囲外であり、より大きい相関値を与える粒子が検出対象粒子であると区別する場合もある。
本発明の実施の形態に係る粒子検出装置１は、図３に示すように、流体に励起光を照射する光源１０と、励起光を照射された領域で生じる蛍光帯域の光の強度を少なくとも２つの波長で測定する蛍光強度測定器２と、を備える。光源１０及び蛍光強度測定器２は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）３００に電気的に接続されている。ＣＰＵ３００は、少なくとも２つの波長で測定された光の強度の相対値を測定相対値として算出する相対値算出部３０１を含む。
ＣＰＵ３００には、検出対象の蛍光粒子と非検出対象の粒子とを区別するための少なくとも２つの波長における光強度の範囲を境界範囲として保存する境界範囲記憶装置３５０と、少なくとも２つの波長で測定された、励起光を照射された所定の物質が発する光の強度の相対値に基づく値を参考値として保存する参考値記憶装置３５１と、が電気的に接続されている。
ＣＰＵ３００は、さらに、光の強度の測定相対値と参考値及び境界範囲とを比較して、流体が検出対象の蛍光粒子を含むか否か判定し、光の強度の測定相対値が境界範囲に含まれる場合は、流体が検出対象の蛍光粒子を含むか否か判定不能と判断する判定部３０２と、光源１０及び蛍光強度測定器２の少なくとも一方の状態に応じて、境界範囲を補正する補正部３０３と、を備える。
ここで、「少なくとも２つの波長で測定された光の強度の相対値」とは、例えば、第１の波長における光の強度と、第１の波長とは異なる第２の波長における光の強度と、の比、第１の波長における光の強度と第２の波長における光の強度の差と、第１の波長における光の強度と第２の波長における光の強度の和と、の比、あるいは第１の波長における光の強度と、第２の波長における光の強度と、の差である。
光源１０と、蛍光強度測定器２と、は、筐体３０に設けられている。光源１０には、光源１０に電力を供給する光源駆動電源１１が接続されている。光源駆動電源１１には、光源１０に供給される電力を制御する電源制御装置１２が接続されている。粒子検出装置１は、図１に示したクリーンルーム７０の内部から図３に示す筐体３０の内部に、気体を吸引する第１の吸引装置をさらに備える。第１の吸引装置で吸引された気体は、筐体３０内部の流路のノズル４０の先端から放出される。ノズル４０の先端から放出された気体は、ノズル４０の先端と対向して筐体３０の内部に配置された第２の吸引装置で吸引される。
光源１０は、ノズル４０の先端から放出され、第２の吸引装置で吸引される気体の気流に向けて、広帯域波長の励起光を照射する。光源１０としては、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）及びレーザが使用可能である。励起光の波長は、例えば２５０ないし５５０ｎｍである。励起光は、可視光であっても、紫外光であってもよい。励起光が可視光である場合、励起光の波長は、例えば４００ないし５５０ｎｍの範囲内であり、例えば４０５ｎｍである。励起光が紫外光である場合、励起光の波長は、例えば３００ないし３８０ｎｍの範囲内であり、例えば３４０ｎｍである。ただし、励起光の波長は、これらに限定されない。
ノズル４０から噴出された気流中に細菌等の微生物粒子が含まれる場合、励起光を照射された微生物粒子が、蛍光を発する。また、ノズル４０から噴出された気流中にポリエステル粒子等の非微生物粒子が含まれる場合も、励起光を照射された非微生物粒子が、蛍光を発する。さらには、ノズル４０から噴出された気流中に二酸化窒素（ＮＯ2）を含む窒素酸化物（ＮＯX）、硫黄酸化物（ＳＯX）、オゾンガス（Ｏ3）、酸化アルミ系のガス、アルミ合金、ガラス粉末、並びに大腸菌及びカビ等の異物を除染するための除染ガス等が含まれていると、励起光を照射されたこれらの気体含有物質が蛍光帯域の光を発する。
蛍光強度測定器２は、検出対象である微生物粒子又は非微生物粒子が発する蛍光帯域の光を検出する。蛍光強度測定器２は、第１の波長における蛍光帯域の光を受光する第１の受光素子２０Ａと、第１の波長とは異なる第２の波長における蛍光帯域の光を受光する第２の受光素子２０Ｂと、を備える。なお、第１の波長とは、帯域を有していてもよい。第２の波長についても同様である。第１の受光素子２０Ａ及び第２の受光素子２０Ｂとしては、フォトダイオード及び光電管等が使用可能であり、光を受光すると、光エネルギーを電気エネルギーに変換する。
第１の受光素子２０Ａには、第１の受光素子２０Ａで生じた電流を増幅する増幅器２１Ａが接続されている。増幅器２１Ａには、増幅器２１Ａに電力を供給する増幅器電源２２Ａが接続されている。また、増幅器２１Ａには、増幅器２１Ａで増幅された電流を受け取り、第１の受光素子２０Ａが受光した光の強度を算出する光強度算出装置２３Ａが接続されている。光強度算出装置２３Ａには、光強度算出装置２３Ａが算出した光の強度を保存する光強度記憶装置２４Ａが接続されている。
第２の受光素子２０Ｂには、第２の受光素子２０Ｂで生じた電流を増幅する増幅器２１Ｂが接続されている。増幅器２１Ｂには、増幅器２１Ｂに電力を供給する増幅器電源２２Ｂが接続されている。また、増幅器２１Ｂには、増幅器２１Ｂで増幅された電流を受け取り、第２の受光素子２０Ｂが受光した光の強度を算出する光強度算出装置２３Ｂが接続されている。光強度算出装置２３Ｂには、光強度算出装置２３Ｂが算出した光の強度を保存する光強度記憶装置２４Ｂが接続されている。
蛍光強度測定器２が第１の受光素子２０Ａを用いて第１の波長における蛍光帯域の光の強度を算出するフローチャートを、図４に示す。ステップＳ１０１で、図１に示す粒子検出装置１は、筐体３０の外部から気体の吸引を開始し、図３に示す光源１０が、吸引した気体の気流に対して励起光を照射する。ステップＳ１０２で、蛍光強度測定器２に含まれる光強度算出装置２３Ａは、第１の受光素子２０Ａが検出している第１の波長における蛍光帯域の光の強度の時間変化率を算出する。ステップＳ１０３で、図５に示すように、第１の受光素子２０Ａが検出している蛍光帯域の光の強度の時間変化率ΔＩf／Δｔが所定の閾値Ｄを上回っている場合、ステップＳ１０４に進み、光強度算出装置２３Ａは、励起光を照射された粒子又は物質由来の蛍光帯域の光を実際に検出中であると判定する。蛍光帯域の光の強度の時間変化率ΔＩf／Δｔが所定の閾値Ｄを下回っている場合は、ステップＳ１０１に戻る。
ステップＳ１０５で、光強度算出装置２３Ａは、蛍光帯域の光の強度の時間変化率ΔＩf／Δｔが０以下であるか否かを判定する。図５に示すように、蛍光帯域の光の強度の時間変化率ΔＩf／Δｔが０以下となった場合、光強度算出装置２３Ａは、ステップＳ１０６で、ピークにおける蛍光帯域の光の強度ＩPを検出する。蛍光帯域の光の強度の時間変化率ΔＩf／Δｔが０以下でない場合は、ステップＳ１０４に戻る。
ステップＳ１０７で、光強度算出装置２３Ａは、ピークにおける蛍光帯域の光の強度ＩPを蛍光強度測定器２に含まれる光強度記憶装置２４Ａに保存する。ステップＳ１０８で、蛍光強度測定器２は、図５に示すように、蛍光帯域の光の強度の時間変化率ΔＩf／Δｔが０に近似できるか否かを判定する。蛍光帯域の光の強度の時間変化率ΔＩf／Δｔが０に近似できない場合は、０に近似できるまで待機する。０に近似できる場合は、ステップＳ１０９で、光強度算出装置２３Ａは、励起光の照射位置から、粒子又は物質が通過し終えたと判定する。
ステップＳ１１０で、光強度算出装置２３Ａは、粒子又は物質が通過し終えたと判定した後に第１の受光素子２０Ａが検出している第１の波長における蛍光帯域の光の強度をオフセットＣとして測定する。ステップＳ１１１で、光強度算出装置２３Ａは、光強度記憶装置２４Ａに保存したピークにおける蛍光帯域の光の強度ＩPからオフセットＣを引き、ピークにおける蛍光帯域の光の補正された強度ＩPCを算出し、これを第１の波長における蛍光帯域の光の強度として光強度記憶装置２４Ａに保存する。
図３に示す蛍光強度測定器２が、第２の受光素子２０Ｂを用いて第２の波長における蛍光帯域の光の強度を算出し、光強度記憶装置２４Ｂに保存する方法は、上記の方法と同様であるので、説明は省略する。
ＣＰＵ３００は、蛍光強度測定器２をモニタするモニタ部３０４をさらに含む。モニタ部３０４は、第１の受光素子２０Ａが第１の波長における蛍光帯域の光を受光した回数と、第２の受光素子２０Ｂが第２の波長における蛍光帯域の光を受光した回数と、をモニタする。
第１の受光素子２０Ａが第１の波長における蛍光帯域の光を受光した回数とは、例えば、粒子検出装置１が工場で製造され、クリーンルーム７０に設置された時点を起算点として、第１の受光素子２０Ａが第１の波長における蛍光帯域の光を受光した累積回数である。あるいは、蛍光強度測定器２がメンテナンスされた時点を起算点として、第１の受光素子２０Ａが第１の波長における蛍光帯域の光を受光した累積回数である。またあるいは、後述する境界範囲を画定した時点を起算点として、第１の受光素子２０Ａが第１の波長における蛍光帯域の光を受光した累積回数である。第２の受光素子２０Ｂが第２の波長における蛍光帯域の光を受光した回数についても同様である。
ＣＰＵ３００には、モニタ結果記憶装置３５４が接続されている。モニタ部３０４は、第１の受光素子２０Ａが第１の波長における蛍光帯域の光を受光した回数と、第２の受光素子２０Ｂが第２の波長における蛍光帯域の光を受光した回数と、をモニタ結果記憶装置３５４に保存する。
参考値記憶装置３５１は、例えば、少なくとも２つの波長で測定された、励起光を照射された検出対象の蛍光粒子が発する光の強度の相対値に基づく値を、検出対象の蛍光粒子の参考値として保存する。また、参考値記憶装置３５１は、少なくとも２つの波長で測定された、励起光を照射された非検出対象の粒子が発する光の強度の相対値に基づく値を、非検出対象の粒子の参考値として保存する。実施の形態においては、検出対象の蛍光粒子が微生物粒子であり、非検出対象の粒子が非生物粒子である場合を例として説明する。
図６は、参考値記憶装置３５１に保存されている、検出対象の微生物粒子の参考値を取得する方法を示すフローチャートである。ステップＳ２０１で、検出対象の微生物粒子を用意する。また、不純物を除去した清浄な気体を用意し、これに検出対象の微生物粒子を含ませる。ステップＳ２０２で、図３に示した蛍光強度測定器２の電源を入れ、ステップＳ２０３で光源１０から励起光を照射する。次に、ステップＳ２０４で、検出対象の微生物粒子を含む気体の気流を励起光の焦点に向けて流す。ステップＳ２０５で、蛍光強度測定器２は、第１の受光素子２０Ａを用いて、第１の波長における蛍光強度を測定する。また、ステップＳ２０５と同時にステップＳ２０６で、蛍光強度測定器２は、第２の受光素子２０Ｂを用いて、第２の波長における蛍光強度を測定する。ステップＳ２０５及びステップＳ２０６における蛍光強度の測定方法の詳細は、例えば図４で説明した通りである。
ステップＳ２０７で、蛍光強度測定器２は、検出対象の微生物粒子由来の、第１の波長における蛍光強度と、第２の波長における蛍光強度と、を光強度記憶装置２４Ａ、２４Ｂに保存する。ステップＳ２０８で、相対値算出部３０１は、第１の波長における蛍光強度の値と、第２の波長における蛍光強度の値と、を光強度記憶装置２４Ａ、２４Ｂから読み出し、例えば、下記（１）式に示すように、第１の波長における蛍光強度の値Ｉ1を、第２の波長における蛍光強度の値Ｉ2で割って、検出対象の微生物粒子の参考値ＲTを算出する。
ＲT＝Ｉ1／Ｉ2 （１）
ステップＳ２０９で、相対値算出部３０１は、算出した参考値を参考値記憶装置３５１に保存する。ステップＳ２１０で、相対値算出部３０１は、参考値の算出を終了すべきか否かを判定する。例えば、参考値を複数回取得して平均値を求めることが要求されている場合、相対値算出部３０１は、平均値を求めるために必要な数の参考値を取得したか否かを判定する。平均値を求めるために必要な数の参考値を取得していない場合、ステップＳ２０４に戻る。平均値を求めるために必要な数の参考値を取得した場合、ステップＳ２１１に進む。
ステップＳ２１１で、相対値算出部３０１は、参考値記憶装置３５１から複数の参考値を読み出し、参考値の平均値を算出する。ステップＳ２１２で、相対値算出部３０１は、参考値の標準偏差σを算出する。さらにステップＳ２１２で、相対値算出部３０１は、参考値の標準偏差σに、所定の定数Ｗをかけた値Ｗσを算出する。相対値算出部３０１は、参考値−Ｗσ／２から参考値＋Ｗσ／２の範囲を参考値の等価範囲とし、ステップＳ２１４で参考値記憶装置３５１に保存する。例えば以上の方法により、参考値記憶装置３５１に検出対象の微生物粒子の参考値ないしは参考値の等価範囲が保存される。なお、他の粒子検出装置を用いて取得した検出対象の微生物粒子の参考値を、図１及び図３に示す参考値記憶装置３５１に保存してもよい。
また、非検出対象の非生物粒子の参考値ＲNを取得する場合は、図６のステップＳ２０１で、不純物を除去した清浄な気体を用意し、これに非検出対象の非生物粒子を含ませることにより得られる。
図３に示す境界範囲記憶装置３５０に保存されている、検出対象の蛍光粒子と非検出対象の粒子とを区別するための境界範囲は、例えば図７で示され、検出対象の蛍光粒子が発した光の強度がプロットされた範囲と、非検出対象の粒子が発した光の強度がプロットされた範囲と、の間に位置する。境界範囲は、例えば、下記（２）式で与えられる。
Ｙ＝ＲBＸ＋Ｈ （２）
Ｙは第１の波長における光強度を与える変数、Ｘは第２の波長における光強度を与える変数である。ＲBは、下記（３）式に示すように、例えば、参考値ＲTより大きく、参考値ＲBより小さい。ＲBは、（３）式を満たす範囲内で所定の値をとりうる。またＨも所定の範囲内の値をとりうる。ＲB及びＨのそれぞれに所定の範囲内の値を与えることにより、図７に示すように所定の範囲が画定される。
ＲT＜ＲB＜ＲN （３）
図１に示す粒子検出装置１がクリーンルーム７０から含有物質が未知の検査対象とする気体の吸引を開始すると、吸引した気体に対して図３に示す光源１０が励起光を照射し、蛍光強度測定器２が、第１の波長における蛍光帯域の光の強度と、第２の波長における蛍光帯域の光の強度と、を測定し、光強度記憶装置２４Ａ、２４Ｂに保存する。相対値算出部３０１は、第１の波長における光の強度の値を、第２の波長における光の強度の値と、を光強度記憶装置２４Ａ、２４Ｂから読み出す。さらに、相対値算出部３０１は、例えば、第１の波長における光の強度の値を、第２の波長における光の強度の値で割って、測定相対値を算出する。なお、相対値の算出方法は、参考値の算出方法と同じにする。相対値算出部３０１は、算出した測定相対値を相対値記憶装置３５２に保存する。
図３に示す判定部３０２は、相対値記憶装置３５２から測定相対値を読み出し、参考値記憶装置３５１から参考値の等価範囲を読みし、境界範囲記憶装置３５０から境界範囲を読み出す。次に、判定部３０２は、測定相対値が、境界範囲に含まれるか否かを判定する。測定相対値が境界範囲に含まれる場合、判定部３０２は、クリーンルーム７０から吸引した気体が検出対象の微生物粒子及び非検出対象の非生物粒子のいずれかを含んでいるか判定することは不能と判断する。
測定相対値が境界範囲外であった場合、判定部３０２は、測定相対値が、検出対象の微生物粒子の参考値の等価範囲に含まれるか否かを判定する。測定相対値が、検出対象の微生物粒子の参考値の等価範囲に含まれる場合、判定部３０２は、クリーンルーム７０から吸引した気体が、検出対象の微生物粒子を含んでいると判定する。
測定相対値が、所定の微生物粒子の参考値の等価範囲に含まれない場合、判定部３０２は、吸引した気体が、所定の微生物粒子を含んでいないと判定する。また、判定部３０２は、測定相対値が、非検出対象の非生物粒子の参考値の等価範囲に含まれるか否かを判定する。測定相対値が、非検出対象の非生物粒子の参考値の等価範囲に含まれる場合、判定部３０２は、クリーンルーム７０から吸引した気体が、非検出対象の非生物粒子を含んでいると判定する。
判定部３０２は、判定結果を判定結果記憶装置３５３に保存し、また判定結果をディスプレイ装置やプリンター等の出力装置４０１に出力させる。
ここで、蛍光強度測定器２の第１の受光素子２０Ａは、図８に示すように、第１の波長における蛍光帯域の光を受光する毎に劣化しうる。また、蛍光強度測定器２の第２の受光素子２０Ｂの受光感度は、第２の波長における蛍光帯域の光を受光する毎に劣化しうる。蛍光強度測定器２の稼働中、第１の受光素子２０Ａが第１の波長における蛍光帯域の光を受光する回数と、第２の受光素子２０Ｂが第２の波長における蛍光帯域の光を受光する回数とは、必ずしも一致しない。そのため、蛍光強度測定器２において、第１の受光素子２０Ａの感度の劣化の程度と、第２の受光素子２０Ｂの感度の劣化の程度とが、一致しない状態が生じうる。
また、仮に第１の受光素子２０Ａが第１の波長における蛍光帯域の光を受光する回数と、第２の受光素子２０Ｂが第２の波長における蛍光帯域の光を受光する回数と、が同じであっても、第１の受光素子２０Ａと第２の受光素子２０Ｂの構成の違いにより、第１の受光素子２０Ａの感度の劣化の程度と、第２の受光素子２０Ｂの感度の劣化の程度とが、一致しない状態が生じうる。
例えば図９において、左のグラフは、第１の受光素子２０Ａ及び第２の受光素子２０Ｂのいずれも感度が劣化していない状態で測定された、種々の粒子が発した蛍光帯域の光の強度の相関を示している。ここで、例えば、その後、第１の受光素子２０Ａが劣化し、第２の受光素子２０Ｂが劣化しなかった場合、右のグラフに示すように、第１の波長における光強度の測定値が低下する。あるいは、例えば、第１の受光素子２０Ａ及び第２の受光素子２０Ｂの両方が劣化した場合、図１０の右のグラフに示すように、第１の波長における光強度の測定値と、第２の波長における光強度の測定値と、の両方が低下し、その低下の程度が一致しないこともある。
したがって図３に示す境界範囲記憶装置３５０に保存されている境界範囲を画定した際と比較して、検査対象とする気体の測定相対値を取得した際に、第１の受光素子２０Ａ及び第２の受光素子２０Ｂの少なくとも一方が劣化していると、劣化に応じた補正をすることなく測定相対値が境界範囲に含まれるか否か判定しても、気体が検出対象の蛍光粒子を含むか否か正確に判定できない場合がある。
これに対し、補正部３０３は、光源１０又は蛍光強度測定器２の状態に応じて、境界範囲記憶装置３５０に保存されている境界範囲を補正する。実施の形態では、補正部３０３が、第１の受光素子２０Ａが第１の波長における蛍光帯域の光を受光した回数と、第２の受光素子２０Ｂが第２の波長における蛍光帯域の光を受光した回数と、に応じて、境界範囲記憶装置３５０に保存されている境界範囲を補正する例を説明する。
第１の受光素子２０Ａ及び第２の受光素子２０Ｂのそれぞれの光の受光回数と、感度の劣化と、の関係は、予め検査して取得することが可能である。また、図１１に示すように、境界範囲を画定した際の第１の受光素子２０Ａの感度を１に規格化し、その後の劣化した感度を劣化係数と定義することができる。図１１に示す曲線は、第１の受光素子２０Ａが光を受光した回数を独立変数とし、劣化係数を従属変数とする第１の関数に近似できる。第２の受光素子２０Ｂについても、光を受光した回数を独立変数とし、劣化係数を従属変数とする第２の関数を予め取得可能である。図３に示すＣＰＵ３００には、劣化度記憶装置３５５が接続されている。劣化度記憶装置３５５は、予め取得された第１の関数と、第２の関数と、を保存する。
補正部３０３は、モニタ結果記憶装置３５４から、第１の受光素子２０Ａが第１の波長における蛍光帯域の光を受光した回数と、第２の受光素子２０Ｂが第２の波長における蛍光帯域の光を受光した回数と、を読み出す。さらに補正部３０３は、劣化度記憶装置３５５から、第１の関数と、第２の関数と、を読み出す。次に、補正部３０３は、第１の関数の独立変数に第１の受光素子２０Ａが光を受光した回数を代入し、第１の受光素子２０Ａの劣化係数Ｆ1を算出する。また、補正部３０３は、第２の関数の独立変数に第２の受光素子２０Ｂが光を受光した回数を代入し、第２の受光素子２０Ｂの劣化係数Ｆ2を算出する。
補正部３０３は、境界範囲記憶装置３５０から例えば上記（２）式で与えられる境界範囲を読み出し、下記（４）式に示すように、係数ＲBにＦ1をＦ2で割った値をかけて、補正された係数ＲBCを算出し、下記（５）式で与えられる補正された境界範囲を画定する。図１２は、補正された境界範囲の一例である。補正部３０３は、補正された境界範囲を境界範囲記憶装置３５０に保存する。
ＲBC＝ＲB×（Ｆ1／Ｆ2） （４）
Ｙ＝ＲBCＸ＋Ｈ （５）
なお、境界範囲の補正は、上記方法に限定されない。例えば、図１３及び図１４に示すように、（２）式のＨの値を補正してもよい。
図１５は、補正部３０３が境界範囲を補正する方法を示すフローチャートである。図１に示す粒子検出装置１がクリーンルーム７０から含有物質が未知の検査対象とする気体の吸引を開始すると、ステップＳ１１０１で、図３に示すモニタ部３０４は、モニタ結果記憶装置３５４から、それまでに第１の受光素子２０Ａが第１の波長における蛍光帯域の光を受光した回数と、第２の受光素子２０Ｂが第２の波長における蛍光帯域の光を受光した回数と、を読み出す。ステップＳ１１０２で、光源１０が励起光を照射し、ステップＳ１１０３で蛍光強度測定器２が、気体中の物質が発する第１の波長における蛍光帯域の光の強度と、第２の波長における蛍光帯域の光の強度と、を測定する。
ステップＳ１１０３で第１の受光素子２０Ａが第１の波長における蛍光帯域の光パルスを１回受光すると、ステップＳ１１０４でモニタ部３０４は、それまで第１の受光素子２０Ａが第１の波長における蛍光帯域の光を受光した回数に１を加算する。また、ステップＳ１１０３で第２の受光素子２０Ｂが第２の波長における蛍光帯域の光パルスを１回受光すると、ステップＳ１１０４でモニタ部３０４は、それまで第２の受光素子２０Ｂが第２の波長における蛍光帯域の光を受光した回数に１を加算する。
ステップＳ１１０５でモニタ部３０４は、蛍光帯域の光の測定が終了したか否かを判定する。蛍光帯域の光の測定が終了していない場合、ステップＳ１１０３に戻る。蛍光帯域の光の測定が終了した場合、ステップＳ１１０６に進む。ステップＳ１１０６でモニタ部３０４は、モニタ結果記憶装置３５４に保存されている第１の受光素子２０Ａが第１の波長における蛍光帯域の光を受光した回数と、第２の受光素子２０Ｂが第２の波長における蛍光帯域の光を受光した回数と、を更新する。これにより、第１の受光素子２０Ａが第１の波長における蛍光帯域の光を受光した累積回数と、第２の受光素子２０Ｂが第２の波長における蛍光帯域の光を受光した累積回数と、が、モニタ結果記憶装置３５４に保存される。
ステップＳ１１０７で補正部３０３は、モニタ結果記憶装置３５４から、第１の受光素子２０Ａが第１の波長における蛍光帯域の光を受光した回数と、第２の受光素子２０Ｂが第２の波長における蛍光帯域の光を受光した回数と、を読み出す。さらに補正部３０３は、劣化度記憶装置３５５から、第１の関数と、第２の関数と、を読み出す。ステップＳ１１０８で補正部３０３は、第１の関数の独立変数に第１の受光素子２０Ａが光を受光した回数を代入し、第１の受光素子２０Ａの劣化係数を算出する。また、補正部３０３は、第２の関数の独立変数に第２の受光素子２０Ｂが光を受光した回数を代入し、第２の受光素子２０Ｂの劣化係数を算出する。さらに補正部３０３は、境界範囲記憶装置３５０から境界範囲を読み出し、算出した劣化係数に基づいて境界範囲を補正し、境界範囲記憶装置３５０に保存する。
補正部３０３が境界範囲を補正した場合は、判定部３０２は、測定相対値が、補正された境界範囲に含まれるか否かを判定する。
以上説明した実施の形態に係る粒子検出装置１によれば、検査対象の流体に検出対象とする所定の微生物粒子以外の物質が含まれており、当該物質が励起光を照射されて蛍光帯域の光を発しても、当該物質を検出対象とする微生物粒子として誤検出することを抑制することが可能となる。また、境界範囲を画定してから測定相対値を取得するまでの間に蛍光強度測定器２が劣化しても、境界範囲を補正して、誤判定を抑制することも可能となる。そのため、実施の形態に係る粒子検出装置１によれば、検出対象とする微生物粒子を正確に検出することが可能となる。
（第１の変形例）
補正部３０３が境界範囲を補正する方法は、図１５に示した例に限られず、例えば図１６に示す方法でもよい。図１６のステップＳ２１０１からステップＳ２１０４は、図１５のステップＳ１１０１からステップＳ１１０４と同様である。
図１６に示す方法では、ステップＳ２１０４でモニタ部３０４がそれまで第１の受光素子２０Ａが第１の波長における蛍光帯域の光を受光した回数に１を加算すると、ステップＳ２１０５に進み、モニタ部３０４は、モニタ結果記憶装置３５４に保存されている第１の受光素子２０Ａが第１の波長における蛍光帯域の光を受光した回数を更新する。また、ステップＳ２１０４でモニタ部３０４がそれまで第２の受光素子２０Ｂが第２の波長における蛍光帯域の光を受光した回数に１を加算すると、ステップＳ２１０５に進み、モニタ部３０４は、モニタ結果記憶装置３５４に保存されている第２の受光素子２０Ｂが第２の波長における蛍光帯域の光を受光した回数を更新する。
図１６のステップＳ２１０６及びステップＳ２１０７は、図１５のステップＳ１１０７及びステップＳ１１０８と同様である。ステップＳ２１０８でモニタ部３０４は、蛍光帯域の光の測定が終了したか否かを判定する。蛍光帯域の光の測定が終了していない場合、ステップＳ２１０３に戻る。以上説明した方法によれば、第１の受光素子２０Ａ及び第２の受光素子２０Ｂのそれぞれが光を１回受光する毎に境界範囲が補正される。そのため、複数の粒子を検出中に境界範囲をリアルタイムに補正することが可能となる。
（第２の変形例）
補正部３０３が境界範囲を補正する方法は、例えば図１７に示す方法でもよい。図１７のステップＳ３１０１からステップＳ３１０３は、図１５のステップＳ１１０１からステップＳ１１０３と同様である。
図１７のステップＳ３１０３で第１の受光素子２０Ａが第１の波長における蛍光帯域の光パルスを１回受光すると、ステップＳ３１０４でモニタ部３０４は、受光した光の強度が閾値以上であるか否かを判定する。閾値以上である場合は、ステップＳ３１０５に進み、モニタ部３０４は、それまで第１の受光素子２０Ａが第１の波長における蛍光帯域の光を受光した回数に１を加算する。また、閾値以下である場合は、ステップＳ３１０６に進み、モニタ部３０４は、それまで第１の受光素子２０Ａが第１の波長における蛍光帯域の光を受光した回数に何も加算しない。
また、ステップＳ３１０３で第２の受光素子２０Ｂが第２の波長における蛍光帯域の光パルスを１回受光すると、ステップＳ３１０４でモニタ部３０４は、受光した光の強度が閾値以上であるか否かを判定する。閾値以上である場合は、ステップＳ３１０５に進み、モニタ部３０４は、それまで第２の受光素子２０Ｂが第２の波長における蛍光帯域の光を受光した回数に１を加算する。また、閾値以下である場合は、ステップＳ３１０６に進み、モニタ部３０４は、それまで第２の受光素子２０Ｂが第２の波長における蛍光帯域の光を受光した回数に何も加算しない。
図１７のステップＳ３１０７からステップＳ３１１０は、図１５のステップＳ１１０５からステップＳ１１０８と同様である。ステップＳ３１０４における閾値は、オフセットの平均値、及びオフセットの平均値にオフセットの揺らぎを加算した値等が使用可能である。オフセットの平均値及び揺らぎは予め測定可能である。また、オフセットの平均値及び揺らぎは、粒子検出中にリアルタイムに測定してもよい。あるいは、ステップＳ３１０４における閾値は、予め取得された光電子増倍管のショットノイズパルスの平均ピーク値又は最高ピーク値であってもよい。閾値は、第１の波長及び第２の波長のそれぞれに設定されうる。
（第３の変形例）
補正部３０３が境界範囲を補正する方法は、例えば図１８に示す方法でもよい。図１８のステップＳ４１０１からステップＳ４１０６は、図１７のステップＳ３１０１からステップＳ３１０６と同様である。
図１８に示す方法では、ステップＳ４１０５でモニタ部３０４がそれまで第１の受光素子２０Ａが第１の波長における蛍光帯域の光を受光した回数に１を加算すると、ステップＳ４１０７に進み、モニタ部３０４は、モニタ結果記憶装置３５４に保存されている第１の受光素子２０Ａが第１の波長における蛍光帯域の光を受光した回数を更新する。また、ステップＳ４１０５でモニタ部３０４がそれまで第２の受光素子２０Ｂが第２の波長における蛍光帯域の光を受光した回数に１を加算すると、ステップＳ４１０７に進み、モニタ部３０４は、モニタ結果記憶装置３５４に保存されている第２の受光素子２０Ｂが第２の波長における蛍光帯域の光を受光した回数を更新する。
図１８のステップＳ４１０８及びステップＳ４１０９は、図１７のステップＳ３１０９及びステップＳ３１１０と同様である。ステップＳ４１１０でモニタ部３０４は、蛍光帯域の光の測定が終了したか否かを判定する。蛍光帯域の光の測定が終了していない場合、ステップＳ４１０３に戻る。以上説明した方法によれば、第１の受光素子２０Ａ及び第２の受光素子２０Ｂのそれぞれが光を１回受光する毎に境界範囲が補正される。そのため、複数の粒子を検出中に境界範囲をリアルタイムに補正することが可能となる。
（第４の変形例）
実施の形態の第４の変形例においては、図３に示すモニタ部３０４は、第１の受光素子２０Ａが第１の波長における蛍光帯域の光を受光する毎に受光パルスの高さを積算し、モニタ結果記憶装置３５４に保存する。また、モニタ部３０４は、第２の受光素子２０Ｂが第２の波長における蛍光帯域の光を受光する毎に受光パルスの高さを積算し、モニタ結果記憶装置３５４に保存する。受光パルスの高さの積算値は、受光した光の積算強度を反映する。
第１の受光素子２０Ａ及び第２の受光素子２０Ｂのそれぞれが受光した光のパルス高の積算値と、感度の劣化と、の関係は、予め検査して取得することが可能である。そのため、第１の受光素子２０Ａが受光した光のパルス高の積算値を独立変数とし、劣化係数を従属変数とする関数を第１の関数とし、第２の受光素子２０Ｂが受光した光のパルス高の積算値を独立変数とし、劣化係数を従属変数とする関数を第２の関数としてもよい。
実施の形態の第４の変形例に係る補正部３０３が境界範囲を補正するフローチャートを図１９に示す。図１に示す粒子検出装置１がクリーンルーム７０から含有物質が未知の検査対象とする気体の吸引を開始すると、ステップＳ５１０１で、モニタ部３０４は、モニタ結果記憶装置３５４から、それまでに第１の受光素子２０Ａが受光した第１の波長における蛍光帯域の光のパルス高の積算値と、第２の受光素子２０Ｂが受光した第２の波長における蛍光帯域の光のパルス高の積算値と、を読み出す。ステップＳ５１０２で、光源１０が励起光を照射し、ステップＳ５１０３で蛍光強度測定器２が、第１の波長における蛍光帯域の光の強度と、第２の波長における蛍光帯域の光の強度と、を測定する。
ステップＳ５１０３で第１の受光素子２０Ａが第１の波長における蛍光帯域の光パルスを１回受光すると、ステップＳ５１０４でモニタ部３０４は、それまで第１の受光素子２０Ａが受光した第１の波長における蛍光帯域の光のパルス高の積算値に今回受光した光のパルス高を加算する。また、ステップＳ５１０３で第２の受光素子２０Ｂが第２の波長における蛍光帯域の光パルスを１回受光すると、ステップＳ５１０４でモニタ部３０４は、それまで第２の受光素子２０Ｂが受光した第２の波長における蛍光帯域の光のパルス高の積算値に今回受光した光のパルス高を加算する。
ステップＳ５１０５でモニタ部３０４は、蛍光帯域の光の測定が終了したか否かを判定する。蛍光帯域の光の測定が終了していない場合、ステップＳ５１０３に戻る。蛍光帯域の光の測定が終了した場合、ステップＳ５１０６に進む。ステップＳ５１０６でモニタ部３０４は、モニタ結果記憶装置３５４に保存されている第１の受光素子２０Ａが受光した第１の波長における蛍光帯域の光のパルス高の積算値と、第２の受光素子２０Ｂが受光した第２の波長における蛍光帯域の光のパルス高の積算値と、を更新する。
ステップＳ５１０７で補正部３０３は、モニタ結果記憶装置３５４から、第１の受光素子２０Ａが受光した第１の波長における蛍光帯域の光のパルス高の積算値と、第２の受光素子２０Ｂが受光した第２の波長における蛍光帯域の光のパルス高の積算値と、を読み出す。さらに補正部３０３は、劣化度記憶装置３５５から、第１の関数と、第２の関数と、を読み出す。ステップＳ５１０８で補正部３０３は、第１の関数の独立変数に第１の受光素子２０Ａが受光した光のパルス高の積算値を代入し、第１の受光素子２０Ａの劣化係数を算出する。また、補正部３０３は、第２の関数の独立変数に第２の受光素子２０Ｂが受光した光のパルス高の積算値を代入し、第２の受光素子２０Ｂの劣化係数を算出する。さらに補正部３０３は、境界範囲記憶装置３５０から境界範囲を読み出し、算出した劣化係数に基づいて境界範囲を補正し、境界範囲記憶装置３５０に保存する。
（第５の変形例）
補正部３０３が境界範囲を補正する方法は、例えば図２０に示す方法でもよい。図２０のステップＳ６１０１からステップＳ６１０４は、図１９のステップＳ５１０１からステップＳ５１０４と同様である。
図２０に示す方法では、ステップＳ６１０４でモニタ部３０４がそれまで第１の受光素子２０Ａが受光した第１の波長における蛍光帯域の光のピーク高の積算値に今回受光した光のピーク高を加算すると、ステップＳ６１０５に進み、モニタ部３０４は、モニタ結果記憶装置３５４に保存されている第１の受光素子２０Ａが受光した第１の波長における蛍光帯域の光のピーク高の積算値を更新する。また、ステップＳ６１０４でモニタ部３０４がそれまで第２の受光素子２０Ｂが受光した第２の波長における蛍光帯域の光のピーク高の積算値に今回受光した光のピーク高を加算すると、ステップＳ６１０５に進み、モニタ部３０４は、モニタ結果記憶装置３５４に保存されている第２の受光素子２０Ｂが受光した第２の波長における蛍光帯域の光のピーク高の積算値を更新する。
図２０のステップＳ６１０６及びステップＳ６１０７は、図１９のステップＳ５１０７及びステップＳ５１０８と同様である。ステップＳ６１０８でモニタ部３０４は、蛍光帯域の光の測定が終了したか否かを判定する。蛍光帯域の光の測定が終了していない場合、ステップＳ６１０３に戻る。以上説明した方法によれば、第１の受光素子２０Ａ及び第２の受光素子２０Ｂのそれぞれが光を１回受光する毎に境界範囲が補正される。そのため、複数の粒子を検出中に境界範囲をリアルタイムに補正することが可能となる。
（第６の変形例）
補正部３０３が境界範囲を補正する方法は、例えば図２１に示す方法でもよい。図２１のステップＳ７１０１からステップＳ７１０３は、図１９のステップＳ５１０１からステップＳ５１０３と同様である。
図２１のステップＳ７１０３で第１の受光素子２０Ａが第１の波長における蛍光帯域の光パルスを１回受光すると、ステップＳ７１０４でモニタ部３０４は、受光した光のピーク高さが閾値以上であるか否かを判定する。閾値以上である場合は、ステップＳ７１０５に進み、モニタ部３０４は、それまで第１の受光素子２０Ａが受光した第１の波長における蛍光帯域の光のピーク高さの積算値に今回受光した光のピーク高さを加算する。また、閾値以下である場合は、ステップＳ７１０６に進み、モニタ部３０４は、それまで第１の受光素子２０Ａが受光した第１の波長における蛍光帯域の光のピーク高さの積算値に何も加算しない。
また、ステップＳ７１０３で第２の受光素子２０Ｂが第２の波長における蛍光帯域の光パルスを１回受光すると、ステップＳ７１０４でモニタ部３０４は、受光した光のピーク高さが閾値以上であるか否かを判定する。閾値以上である場合は、ステップＳ７１０５に進み、モニタ部３０４は、それまで第２の受光素子２０Ｂが受光した第２の波長における蛍光帯域の光のピーク高さの積算値に今回受光した光のピーク高さを加算する。また、閾値以下である場合は、ステップＳ７１０６に進み、モニタ部３０４は、それまで第２の受光素子２０Ｂが受光した第２の波長における蛍光帯域の光のピーク高さの積算値に何も加算しない。図２１のステップＳ７１０７からステップＳ７１０８は、図１９のステップＳ５１０５からステップＳ５１０８と同様である。
（第７の変形例）
補正部３０３が境界範囲を補正する方法は、例えば図２２に示す方法でもよい。図２２のステップＳ８１０１からステップＳ８１０６は、図２１のステップＳ７１０１からステップＳ７１０６と同様である。
図２２に示す方法では、ステップＳ８１０５でモニタ部３０４がそれまで第１の受光素子２０Ａが受光した第１の波長における蛍光帯域の光のピーク高さの積算値に今回受光した光のピーク高さを加算すると、ステップＳ８１０７に進み、モニタ部３０４は、モニタ結果記憶装置３５４に保存されている第１の受光素子２０Ａが受光した第１の波長における蛍光帯域の光のピーク高さの積算値を更新する。また、ステップＳ８１０５でモニタ部３０４がそれまで第２の受光素子２０Ｂが受光した第２の波長における蛍光帯域の光のピーク高さの積算値に今回受光した光のピーク高さを加算すると、ステップＳ８１０７に進み、モニタ部３０４は、モニタ結果記憶装置３５４に保存されている第２の受光素子２０Ｂが受光した第２の波長における蛍光帯域の光のピーク高さを更新する。
図２２のステップＳ８１０８及びステップＳ８１０９は、図２１のステップＳ７１０９及びステップＳ７１１０と同様である。ステップＳ８１１０でモニタ部３０４は、蛍光帯域の光の測定が終了したか否かを判定する。蛍光帯域の光の測定が終了していない場合、ステップＳ８１０３に戻る。以上説明した方法によれば、第１の受光素子２０Ａ及び第２の受光素子２０Ｂのそれぞれが光を１回受光する毎に境界範囲が補正される。そのため、複数の粒子を検出中に境界範囲をリアルタイムに補正することが可能となる。
（第８の変形例）
図３に示した蛍光強度測定器２が、第１の受光素子２０Ａを用いて第１の波長における蛍光帯域の光の強度を算出する方法は、図４に示した方法に限られず、例えば図２３に示す方法でもよい。
図２３のステップＳ３０１からステップＳ３０８までは、図４のステップＳ１０１からステップＳ１０８までと同様に実施する。ただし、ステップＳ３０７では、光強度算出装置２３Ａは、図２４に示す第１のピークにおける蛍光帯域の光の強度ＩP1を蛍光強度測定器２に含まれる光強度記憶装置２４Ａに保存する。ステップＳ３０９で、所定の時間が経過したか否かを判定する。
ステップＳ３０９で所定の時間が経過した後、ステップＳ３１０で、蛍光強度測定器２は、蛍光帯域の光の強度の時間変化率ΔＩf／Δｔが０に近似できるか否かを判定する。蛍光帯域の光の強度の時間変化率ΔＩf／Δｔが０に近似できない場合は、図２４に示すように、２つ目のピークが出現すると判定して、ステップＳ３０２に戻り、ステップＳ３０３ないしステップＳ３０６を実施して、ステップＳ３０７で、光強度算出装置２３Ａは、第２のピークにおける蛍光帯域の光の強度ＩP2を蛍光強度測定器２に含まれる光強度記憶装置２４Ａに保存する。ステップＳ３０２からステップＳ３１０までのループが繰り返された後、ステップＳ３１０で、蛍光帯域の光の強度の時間変化率ΔＩf／Δｔが０に近似できる場合は、光強度算出装置２３Ａは、ステップＳ３１１で、励起光の照射位置から、複数の粒子又は物質が通過し終えたと判定する。
ステップＳ３１２で、光強度算出装置２３Ａは、複数の粒子又は物質が通過し終えたと判定した後に第１の受光素子２０Ａが検出している第１の波長における蛍光帯域の光の強度をオフセットＣとして測定する。ステップＳ３１３で、光強度算出装置２３Ａは、光強度記憶装置２４Ａに保存した第１のピークにおける蛍光帯域の光の強度ＩP1からオフセットＣを引き、第１のピークにおける蛍光帯域の光の補正された強度ＩP1Cを算出し、これを第１の波長における蛍光帯域の光の強度として光強度記憶装置２４Ａに保存する。
またステップＳ３１３で、光強度算出装置２３Ａは、光強度記憶装置２４Ａに保存した第２のピークにおける蛍光帯域の光の強度ＩP2からオフセットＣを引き、第２のピークにおける蛍光帯域の光の補正された強度ＩP2Cを算出し、これも第１の波長における蛍光帯域の光の強度として光強度記憶装置２４Ａに保存する。
以上の方法により、複数の物質のそれぞれのピークにおける光の強度を測定可能である。なお、蛍光強度測定器２が、第２の受光素子２０Ｂを用いて第２の波長における蛍光帯域の光の強度を算出し、光強度記憶装置２４Ｂに保存する方法は、上記の方法と同様であるので、説明は省略する。
（第９の変形例）
図３に示した蛍光強度測定器２が、第１の受光素子２０Ａを用いて第１の波長における蛍光帯域の光の強度を算出する方法は、例えば図２５に示す方法でもよい。
図２５のステップＳ４０１からステップＳ４０３までは、図４のステップＳ１０１からステップＳ１０３までと同様に実施する。図２５のステップＳ４０３で、第１の受光素子２０Ａが検出している蛍光帯域の光の強度の時間変化率ΔＩf／Δｔが所定の閾値Ｄを上回っている場合、ステップＳ４０４に進み、光強度算出装置２３Ａは、図２６に示すように、蛍光帯域の光の強度の積分値の計算を開始する。ステップＳ４０５で、光強度算出装置２３Ａは、蛍光帯域の光の強度の積分値の時間変化率が所定の閾値Ｅを下回っているか否かを判定する。積分値の時間変化率が所定の閾値Ｅを下回っていない場合、ステップＳ４０４に戻り、積分値の計算を継続する。
ステップＳ４０５で、図２６に示すように、積分値の時間変化率が所定の閾値Ｅを下回っている場合、ステップＳ４０６に進み、積分値の計算を終了し、ステップＳ４０７で積分した光強度を蛍光強度測定器２に含まれる光強度記憶装置２４Ａに保存する。またステップＳ４０８で、光強度算出装置２３Ａは、励起光の照射位置から粒子又は物質が通過し終えたと判定する。
ステップＳ４０９で、光強度算出装置２３Ａは、粒子又は物質が通過し終えたと判定した後に第１の受光素子２０Ａが検出している第１の波長における蛍光帯域の光の強度をオフセットＣとして測定する。ステップＳ４１０で、光強度算出装置２３Ａは、光強度記憶装置２４Ａに保存した蛍光帯域の光の強度の積分値から、積分した際のデータ点数をＮとしてオフセットＣにＮをかけた値を引き、補正された蛍光帯域の光の強度の積分値を算出し、これを第１の波長における蛍光帯域の光の強度として光強度記憶装置２４Ａに保存する。
以上説明した方法によれば、光の強度の積分値を用いるため、光の強度が弱い物質の相対値の算出が容易になる。なお、蛍光強度測定器２が、第２の受光素子２０Ｂを用いて第２の波長における蛍光帯域の光の強度を算出し、光強度記憶装置２４Ｂに保存する方法は、上記の方法と同様であるので、説明は省略する。
（第１０の変形例）
図３に示した蛍光強度測定器２が、第１の受光素子２０Ａを用いて第１の波長における蛍光帯域の光の強度を算出する方法は、例えば図２７に示す方法でもよい。
図２７のステップＳ５０１からステップＳ５０７までは、図２５のステップＳ４０１からステップＳ４０７までと同様に実施する。ただし、ステップＳ５０７では、光強度算出装置２３Ａは、図２８に示す第１のピークにおける蛍光帯域の光の強度の積分値を蛍光強度測定器２に含まれる光強度記憶装置２４Ａに保存する。
ステップＳ５０８で、蛍光強度測定器２は、蛍光帯域の光の強度の時間変化率ΔＩf／Δｔが０に近似できるか否かを判定する。蛍光帯域の光の強度の時間変化率ΔＩf／Δｔが０に近似できない場合は、図２８に示すように、２つ目のピークが出現すると判定して、ステップＳ５０２に戻り、ステップＳ５０３ないしステップＳ５０６を実施して、ステップＳ５０７で、光強度算出装置２３Ａは、第２のピークにおける蛍光帯域の光の強度の積分値を蛍光強度測定器２に含まれる光強度記憶装置２４Ａに保存する。ステップＳ５０２からステップＳ５０８までのループが繰り返された後、ステップＳ５０８で、蛍光帯域の光の強度の時間変化率ΔＩf／Δｔが０に近似できる場合は、光強度算出装置２３Ａは、ステップＳ５０９で、励起光の照射位置から、複数の粒子又は物質が通過し終えたと判定する。
ステップＳ５１０で、光強度算出装置２３Ａは、例えば第１のピークを測定後、第１の受光素子２０Ａが検出していた第１の波長における蛍光帯域の光の強度をオフセットＣ1として特定し、第２のピークを測定後、第１の受光素子２０Ａが検出していた第１の波長における蛍光帯域の光の強度をオフセットＣ2として特定する。さらに光強度算出装置２３Ａは、オフセットＣ1に第１のピークを積分した際のデータ点数Ｎ1をかけた値を算出し、オフセットＣ2に第２のピークを積分した際のデータ点数Ｎ2をかけた値を算出する。
ステップＳ５１１で、光強度算出装置２３Ａは、光強度記憶装置２４Ａに保存した第１のピークにおける蛍光帯域の光の強度の積分値から、オフセットＣ1にＮ1をかけた値を引き、蛍光帯域の光の強度の補正された積分値を算出し、これを第１の波長における蛍光帯域の光の強度として光強度記憶装置２４Ａに保存する。また、光強度算出装置２３Ａは、光強度記憶装置２４Ａに保存した第２のピークにおける蛍光帯域の光の強度の積分値から、オフセットＣ2にＮ2をかけた値を引き、蛍光帯域の光の強度の補正された積分値を算出し、これも第１の波長における蛍光帯域の光の強度として光強度記憶装置２４Ａに保存する。
以上説明した方法によれば、光の強度の積分値を用いるため、光の強度が弱い物質の相対値の算出が容易になる。また、複数の物質のそれぞれのピークにおける光の強度が測定可能となる。なお、蛍光強度測定器２が、第２の受光素子２０Ｂを用いて第２の波長における蛍光帯域の光の強度を算出し、光強度記憶装置２４Ｂに保存する方法は、上記の方法と同様であるので、説明は省略する。
（その他の実施の形態）
上記のように本発明を実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす記述及び図面はこの発明を限定するものであると理解するべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかになるはずである。例えば、実施の形態に係る粒子検出装置１が配置される場所は、クリーンルームに限られない。また、実施の形態においては、第１の波長における光強度と、第２の波長における光強度と、を測定し、相対値を算出する方法を示したが、３つ以上の波長における光強度を測定し、それらの相対値を算出してもよい。
さらに劣化度記憶装置３５５は、光源１０又は蛍光強度測定器２の稼働時間を独立変数とし、劣化係数を従属変数とする関数、あるいは蛍光強度測定器２の雰囲気温度を独立変数とし、劣化係数を従属変数とする関数を保存してもよい。また、参考値記憶装置３５１には、二酸化窒素（ＮＯ2）を含む窒素酸化物（ＮＯX）、硫黄酸化物（ＳＯX）、オゾンガス（Ｏ3）、酸化アルミ系のガス、アルミ合金、ガラス粉末、並びに大腸菌及びカビ等の異物を除染するための除染ガス等の気体含有物質の参考値が保存されていてもよい。所定の気体含有物質の参考値は、図６のステップＳ２０１で、例えば気体をフィルタでろ過してミー散乱を起こす程度の粒子を気体から除去し、二酸化窒素（ＮＯ2）等を気体に残すことで得られる。このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を包含するということを理解すべきである。
１ 粒子検出装置
２ 蛍光強度測定器
１０ 光源
１１ 光源駆動電源
１２ 電源制御装置
２０Ａ 第１の受光素子
２０Ｂ 第２の受光素子
２１Ａ、２１Ｂ 増幅器
２２Ａ、２２Ｂ 増幅器電源
２３Ａ、２３Ｂ 光強度算出装置
２４Ａ、２４Ｂ 光強度記憶装置
３０ 筐体
４０ ノズル
７０ クリーンルーム
７１ ダクト
７２ 噴き出し口
８１ 生産ライン
３０１ 相対値算出部
３０２ 判定部
３０３ 補正部
３０４ モニタ部
３５０ 境界範囲記憶装置
３５１ 参考値記憶装置
３５２ 相対値記憶装置
３５３ 判定結果記憶装置
３５４ モニタ結果記憶装置
３５５ 劣化度記憶装置
４０１ 出力装置

Claims (12)

  1. 流体に励起光を照射する光源と、
    前記励起光を照射された領域で生じる蛍光帯域の光の強度を少なくとも２つの波長で測定する蛍光強度測定器と、
    検出対象の蛍光粒子と非検出対象の粒子とを区別するための少なくとも２つの波長における光強度の範囲を境界範囲として保存する境界範囲記憶装置と、
    前記光の強度の測定値と前記境界範囲とを比較して、前記流体が検出対象の蛍光粒子を含むか否か判定し、前記光の強度の測定値が前記境界範囲に含まれる場合は、前記流体が検出対象の蛍光粒子を含むか否か判定不能と判断する判定部と、
    前記光源及び前記蛍光強度測定器の少なくとも一方の状態に応じて、前記境界範囲を補正する補正部と、
    を備える、粒子検出装置。
  2. 前記蛍光強度測定器が前記少なくとも２つの波長に対応する少なくとも２つの受光素子を備え、
    前記少なくとも２つの受光素子のそれぞれが前記蛍光帯域の光を受光した回数に応じて、前記補正部が前記境界範囲を補正する、
    請求項１に記載の粒子検出装置。
  3. 前記少なくとも２つの受光素子のそれぞれが所定の強度以上の前記蛍光帯域の光を受光した回数に応じて、前記補正部が前記境界範囲を補正する、請求項２に記載の粒子検出装置。
  4. 前記蛍光強度測定器が前記少なくとも２つの波長に対応する少なくとも２つの受光素子を備え、
    前記少なくとも２つの受光素子のそれぞれが受光した前記蛍光帯域の光の積算強度に応じて、前記補正部が前記境界範囲を補正する、
    請求項１に記載の粒子検出装置。
  5. 前記少なくとも２つの受光素子のそれぞれが受光した所定の強度以上の前記蛍光帯域の光の積算強度に応じて、前記補正部が前記境界範囲を補正する、請求項４に記載の粒子検出装置。
  6. 前記少なくとも２つの波長で測定された光の強度の相対値を測定相対値として算出する相対値算出部をさらに備え、
    前記判定部が、前記測定相対値と前記境界範囲とを比較して、前記流体が検出対象の蛍光粒子を含むか否か判定し、前記測定相対値が前記境界範囲に含まれる場合は、前記流体が検出対象の蛍光粒子を含むか否か判定不能と判断する
    請求項１ないし５のいずれか１項に記載の粒子検出装置。
  7. 流体に励起光を照射することと、
    前記励起光を照射された領域で生じる蛍光帯域の光の強度を少なくとも２つの波長で測定することと、
    検出対象の蛍光粒子と非検出対象の粒子とを区別するための少なくとも２つの波長における光強度の範囲を境界範囲として用意することと、
    前記光の強度の測定値と前記境界範囲とを比較して、前記流体が検出対象の蛍光粒子を含むか否か判定し、前記光の強度の測定値が前記境界範囲に含まれる場合は、前記流体が検出対象の蛍光粒子を含むか否か判定不能と判断することと、
    前記蛍光帯域の光の強度を少なくとも２つの波長で測定する装置の状態に応じて、前記境界範囲を補正することと、
    を含む、粒子の検出方法。
  8. 前記少なくとも２つの波長に対応する少なくとも２つの受光素子で前記蛍光帯域の光の強度が測定され、
    前記少なくとも２つの受光素子のそれぞれが前記蛍光帯域の光を受光した回数に応じて、前記境界範囲を補正する、
    請求項７に記載の粒子の検出方法。
  9. 前記少なくとも２つの受光素子のそれぞれが所定の強度以上の前記蛍光帯域の光を受光した回数に応じて、前記境界範囲を補正する、請求項８に記載の粒子の検出方法。
  10. 前記少なくとも２つの波長に対応する少なくとも２つの受光素子で前記蛍光帯域の光の強度が測定され、
    前記少なくとも２つの受光素子のそれぞれが受光した前記蛍光帯域の光の積算強度に応じて、前記境界範囲を補正する、
    請求項７に記載の粒子の検出方法。
  11. 前記少なくとも２つの受光素子のそれぞれが受光した所定の強度以上の前記蛍光帯域の光の積算強度に応じて、前記境界範囲を補正する、請求項１０に記載の粒子の検出方法。
  12. 前記少なくとも２つの波長で測定された光の強度の相対値を測定相対値として算出し、
    前記測定相対値と前記境界範囲とを比較して、前記流体が検出対象の蛍光粒子を含むか否か判定し、前記測定相対値が前記境界範囲に含まれる場合は、前記流体が検出対象の蛍光粒子を含むか否か判定不能と判断する、
    請求項７ないし１１のいずれか１項に記載の粒子の検出方法。
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