JP2015118000A - 粒子検出装置及び粒子の検出方法 - Google Patents

粒子検出装置及び粒子の検出方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2015118000A
JP2015118000A JP2013261305A JP2013261305A JP2015118000A JP 2015118000 A JP2015118000 A JP 2015118000A JP 2013261305 A JP2013261305 A JP 2013261305A JP 2013261305 A JP2013261305 A JP 2013261305A JP 2015118000 A JP2015118000 A JP 2015118000A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
scattered light
particles
fluorescence
measured
particle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2013261305A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6125418B2 (ja
Inventor
静一郎 衣笠
Seiichiro Kinugasa
静一郎 衣笠
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Azbil Corp
Original Assignee
Azbil Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Azbil Corp filed Critical Azbil Corp
Priority to JP2013261305A priority Critical patent/JP6125418B2/ja
Priority to US14/570,455 priority patent/US9851289B2/en
Publication of JP2015118000A publication Critical patent/JP2015118000A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6125418B2 publication Critical patent/JP6125418B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N15/14—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry
    • G01N15/1434—Optical arrangements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N15/14—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry
    • G01N15/149—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry specially adapted for sorting particles, e.g. by their size or optical properties
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N15/14—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry
    • G01N2015/1486—Counting the particles

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)

Abstract

【課題】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】複数の粒子を含む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を測定する蛍光測定器２と、励起光を照射された領域で生じる散乱光を測定する散乱光測定器５と、測定された散乱光が増加的干渉を起こしているか、減殺的干渉を起こしているかを判定する干渉状態判定部３０１と、測定された散乱光の干渉状態に応じて、複数の粒子を計数する粒子計数部３０２と、を備える、粒子検出装置。【選択図】図２

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。気体に粒子が含まれていると、光を照射された粒子で散乱光が発生する。また、粒子が微生物粒子や非微生物蛍光粒子である場合、光を照射された粒子が蛍光を発する。粒子検出装置は、散乱光や蛍光を測定することにより、気体中の粒子を検出する。例えば、散乱光と蛍光を同時に測定した場合、粒子検出装置は、蛍光粒子が存在すると判定する。また、散乱光を測定し、蛍光を測定しなかった場合、粒子検出装置は、非蛍光粒子が存在すると判定する。なお、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２０１３−１１７４６６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
本発明は、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）複数の粒子を含む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を測定する蛍光測定器と、（ｃ）励起光を照射された領域で生じる散乱光を測定する散乱光測定器と、（ｄ）測定された散乱光が増加的干渉を起こしているか、減殺的干渉を起こしているかを判定する干渉状態判定部と、（ｅ）測定された散乱光の干渉状態に応じて、複数の粒子を計数する粒子計数部と、を備える、粒子検出装置であることを要旨とする。なお、流体は気体及び液体を含む。蛍光は、自家蛍光を含む。
粒子計数部は、例えば、測定された散乱光が増加的干渉を起こしており、散乱光と蛍光が測定された時間の長さが実質的に等しい場合、複数の粒子の全てが蛍光粒子であると判定する。また、粒子計数部は、例えば、測定された散乱光が増加的干渉を起こしており、散乱光と蛍光が測定された時間の長さが異なる場合、複数の粒子の一部が蛍光粒子であると判定する。さらに、粒子計数部は、測定された散乱光が増加的干渉を起こしており、蛍光が測定されなかった場合、複数の粒子の全てが非蛍光粒子であると判定する。
粒子計数部は、例えば、減殺的干渉により散乱光のピークが複数回測定され、蛍光の測定開始時点と最初の散乱光の測定開始時点が実質的に同じであり、蛍光の測定終了時点と最後の散乱光の測定終了時点が実質的に同じである場合、複数の粒子の全てが蛍光粒子であると判定する。また、粒子計数部は、例えば、減殺的干渉により散乱光のピークが複数回測定され、蛍光の測定開始時点と最初の散乱光の測定開始時点が異なるか、蛍光の測定終了時点と最後の散乱光の測定終了時点が異なる場合、複数の粒子の一部が蛍光粒子であると判定する。さらに、粒子計数部は、減殺的干渉により散乱光のピークが複数回測定され、蛍光が測定されなかった場合、複数の粒子の全てが非蛍光粒子であると判定する。
干渉状態判定部は、例えば、所定の時間にわたって散乱光が測定され、散乱光の強度の時間変化が所定未満であった場合、測定された散乱光が干渉を起こしていないと判定する。また、干渉状態判定部は、所定の時間にわたって散乱光が測定され、散乱光の強度の時間変化が所定以上であった場合、測定された散乱光が増加的干渉を起こしていると判定する。さらに、干渉状態判定部は、所定の時間内に複数回散乱光のピークが測定された場合、測定された散乱光が減殺的干渉を起こしていると判定する。
また、本発明の態様によれば、（ａ）複数の粒子を含む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を測定することと、（ｃ）励起光を照射された領域で生じる散乱光を測定することと、（ｄ）測定された散乱光が増加的干渉を起こしているか、減殺的干渉を起こしているかを判定することと、（ｅ）測定された散乱光の干渉状態に応じて、複数の粒子を計数することと、を含む、粒子の検出方法であることを要旨とする。
例えば、測定された散乱光が増加的干渉を起こしており、散乱光と蛍光が測定された時間の長さが実質的に等しい場合、複数の粒子の全てが蛍光粒子であると判定する。また、例えば、測定された散乱光が増加的干渉を起こしており、散乱光と蛍光が測定された時間の長さが異なる場合、複数の粒子の一部が蛍光粒子であると判定する。さらに、例えば、測定された散乱光が増加的干渉を起こしており、蛍光が測定されなかった場合、複数の粒子の全てが非蛍光粒子であると判定する。
例えば、減殺的干渉により散乱光のピークが複数回測定され、蛍光の測定開始時点と最初の散乱光の測定開始時点が実質的に同じであり、蛍光の測定終了時点と最後の散乱光の測定終了時点が実質的に同じである場合、複数の粒子の全てが蛍光粒子であると判定する。また、例えば、減殺的干渉により散乱光のピークが複数回測定され、蛍光の測定開始時点と最初の散乱光の測定開始時点が異なるか、蛍光の測定終了時点と最後の散乱光の測定終了時点が異なる場合、複数の粒子の一部が蛍光粒子であると判定する。さらに、例えば、減殺的干渉により散乱光のピークが複数回測定され、蛍光が測定されなかった場合、複数の粒子の全てが非蛍光粒子であると判定する。
例えば、所定の時間にわたって散乱光が測定され、散乱光の強度の時間変化が所定未満であった場合、測定された散乱光が干渉を起こしていないと判定する。また、例えば、所定の時間にわたって散乱光が測定され、散乱光の強度の時間変化が所定以上であった場合、測定された散乱光が増加的干渉を起こしていると判定する。さらに、例えば、所定の時間内に複数回散乱光のピークが測定された場合、測定された散乱光が減殺的干渉を起こしていると判定する。
本発明によれば、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。
本発明の第１の実施の形態に係るクリーンルームの模式図である。 本発明の第１の実施の形態に係る粒子検出装置の模式図である。 本発明の第１の実施の形態に係る粒子検出装置の光学系の模式図である。 本発明の第１の実施の形態に係る励起光のビーム断面と粒子の位置関係を示す模式図である。 本発明の第１の実施の形態に係る励起光のビーム断面と粒子の位置関係を示す模式図である。 本発明の第１の実施の形態に係る励起光のビーム断面と粒子の位置関係を示す模式図である。 本発明の第１の実施の形態に係る散乱光の受光強度の時間変化を示す模式的なグラフである。 本発明の第１の実施の形態に係る蛍光の受光強度の時間変化を示す模式的なグラフである。 本発明の第１の実施の形態に係る１つの蛍光粒子が励起光のビーム断面を通過したときの散乱光及び蛍光の受光強度の時間変化を示す模式的なグラフである。 本発明の第１の実施の形態に係る１つの非蛍光粒子が励起光のビーム断面を通過したときの散乱光及び蛍光の受光強度の時間変化を示す模式的なグラフである。 本発明の第１の実施の形態に係る２つの蛍光粒子が励起光のビーム断面を通過し、減殺的干渉が起きたときの散乱光及び蛍光の受光強度の時間変化を示す模式的なグラフである。 本発明の第１の実施の形態に係る１つの蛍光粒子に引き続き１つの非蛍光粒子が励起光のビーム断面を通過し、減殺的干渉が起きたときの散乱光及び蛍光の受光強度の時間変化を示す模式的なグラフである。 本発明の第１の実施の形態に係る１つの非蛍光粒子に引き続き１つの蛍光粒子が励起光のビーム断面を通過し、減殺的干渉が起きたときの散乱光及び蛍光の受光強度の時間変化を示す模式的なグラフである。 本発明の第１の実施の形態に係る２つの非蛍光粒子が励起光のビーム断面を通過し、減殺的干渉が起きたときの散乱光及び蛍光の受光強度の時間変化を示す模式的なグラフである。 本発明の第１の実施の形態に係る２つの蛍光粒子が励起光のビーム断面を通過し、増加的干渉が起きたときの散乱光及び蛍光の受光強度の時間変化を示す模式的なグラフである。 本発明の第１の実施の形態に係る１つの蛍光粒子に引き続き１つの非蛍光粒子が励起光のビーム断面を通過し、増加的干渉が起きたときの散乱光及び蛍光の受光強度の時間変化を示す模式的なグラフである。 本発明の第１の実施の形態に係る１つの非蛍光粒子に引き続き１つの蛍光粒子が励起光のビーム断面を通過し、増加的干渉が起きたときの散乱光及び蛍光の受光強度の時間変化を示す模式的なグラフである。 本発明の第１の実施の形態に係る２つの非蛍光粒子が励起光のビーム断面を通過し、増加的干渉が起きたときの散乱光及び蛍光の受光強度の時間変化を示す模式的なグラフである。 本発明の第２の実施の形態に係る散乱光の受光強度の時間変化を示す模式的なグラフである。 本発明の第２の実施の形態に係る蛍光の受光強度の時間変化を示す模式的なグラフである。 本発明の第２の実施の形態に係る１つの蛍光粒子が励起光のビーム断面を通過したときの散乱光及び蛍光の受光強度の時間変化を示す模式的なグラフである。 本発明の第２の実施の形態に係る１つの非蛍光粒子が励起光のビーム断面を通過したときの散乱光及び蛍光の受光強度の時間変化を示す模式的なグラフである。 本発明の第２の実施の形態に係る２つの蛍光粒子が励起光のビーム断面を通過し、減殺的干渉が起きたときの散乱光及び蛍光の受光強度の時間変化を示す模式的なグラフである。 本発明の第２の実施の形態に係る１つの蛍光粒子に引き続き１つの非蛍光粒子が励起光のビーム断面を通過し、減殺的干渉が起きたときの散乱光及び蛍光の受光強度の時間変化を示す模式的なグラフである。 本発明の第２の実施の形態に係る１つの非蛍光粒子に引き続き１つの蛍光粒子が励起光のビーム断面を通過し、減殺的干渉が起きたときの散乱光及び蛍光の受光強度の時間変化を示す模式的なグラフである。 本発明の第２の実施の形態に係る２つの非蛍光粒子が励起光のビーム断面を通過し、減殺的干渉が起きたときの散乱光及び蛍光の受光強度の時間変化を示す模式的なグラフである。 本発明の第２の実施の形態に係る２つの蛍光粒子が励起光のビーム断面を通過し、増加的干渉が起きたときの散乱光及び蛍光の受光強度の時間変化を示す模式的なグラフである。 本発明の第２の実施の形態に係る１つの蛍光粒子に引き続き１つの非蛍光粒子が励起光のビーム断面を通過し、増加的干渉が起きたときの散乱光及び蛍光の受光強度の時間変化を示す模式的なグラフである。 本発明の第２の実施の形態に係る１つの非蛍光粒子に引き続き１つの蛍光粒子が励起光のビーム断面を通過し、増加的干渉が起きたときの散乱光及び蛍光の受光強度の時間変化を示す模式的なグラフである。 本発明の第２の実施の形態に係る２つの非蛍光粒子が励起光のビーム断面を通過し、増加的干渉が起きたときの散乱光及び蛍光の受光強度の時間変化を示す模式的なグラフである。 本発明のその他の実施の形態に係る粒子検出装置の光学系の模式図である。 本発明のその他の実施の形態に係る粒子検出装置の光学系の模式図である。 本発明のその他の実施の形態に係る粒子検出装置の光学系の模式図である。
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。
（第１の実施の形態）
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。
粒子に光を照射すると、粒子において例えばミー散乱光が生じる。また、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。ＮＡＤＨ由来の蛍光の波長は、４８０ｎｍ近傍である。また、フラビン由来の蛍光の波長は、５３０ｎｍ近傍である。さらに、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非微生物蛍光粒子は、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。なお、蛍光は、自家蛍光を含む。以下、微生物粒子及び非微生物蛍光粒子の両方を含めて、蛍光粒子という。
粒子検出装置１は、図２及び図３に示すように、複数の粒子を含む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を測定する蛍光測定器２と、励起光を照射された領域で生じる散乱光を測定する散乱光測定器５と、を備える。蛍光測定器２及び散乱光測定器５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、測定された散乱光が増加的干渉を起こしているか、減殺的干渉を起こしているかを判定する干渉状態判定部３０１と、測定された散乱光の干渉状態に応じて、複数の粒子を計数する粒子計数部３０２と、を含む。
第１の実施の形態では、検査対象の流体が気体である例を説明するが、本発明の実施の態様はこれに限定されず、検査対象の流体は液体であってもよい。
光源１０と、蛍光測定器２と、散乱光測定器５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２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内部の図３に示す流路のノズル４０Ａの先端から放出される。ノズル４０Ａの先端から放出された気体は、ノズル４０Ａの先端と対向して筐体３０の内部に配置されたノズル４０Ｂを介して、第２の吸引装置で吸引される。
光源１０は、ノズル４０Ａの先端から放出され、ノズル４０Ｂから吸引される気体の気流に向けて、広帯域波長の励起光を、例えば変換レンズ６１、６２を介して照射する。光源１０としては、例えば、レーザ、発光ダイオード（ＬＥＤ）、ハロゲンランプ及びキセノンランプ等が使用可能である。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４０Ａから噴出された気流中に粒子が含まれる場合、励起光を照射された粒子においてミー散乱光が発生する。図２に示す散乱光測定器５は、粒子で生じるミー散乱光を測定する。散乱光測定器５は、散乱光を受光する散乱光受光素子５０を備える。散乱光受光素子５０としては、フォトダイオード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。散乱光受光素子５０には、散乱光受光素子５０で生じた電流を増幅する増幅器５１が接続されている。増幅器５１には、増幅器５１に電力を供給する増幅器電源５２が接続されている。また、増幅器５１には、増幅器５１で増幅された電流を受け取り、散乱光受光素子５０が受光した散乱光の強度を算出する散乱光強度算出装置５３が接続されている。散乱光強度算出装置５３には、散乱光強度算出装置５３が算出した散乱光の強度を保存する散乱光強度記憶装置５４が接続されている。
図４に示すように、気流にのって第１及び第２の粒子が流され、第１の粒子が励起光のビーム断面に入ると、第１の粒子で散乱光が生じ、散乱光受光素子５０の受光面で受光される。次に、図５に示すように、第１及び第２の粒子の両方が励起光のビーム断面に入ると、第１及び第２の粒子の両方で散乱光が生じ、散乱光受光素子５０の受光面で受光される。ここで、第１及び第２の粒子の両方が励起光の干渉面積内に存在すると、第１の粒子と散乱光受光素子５０の受光面の間の光路長Ｌ1と、第２の粒子と散乱光受光素子５０の受光面の間の光路長Ｌ2と、の光路差に応じて、第１の粒子で生じた散乱光と第２の粒子で生じた散乱光とが干渉する。その後、図６に示すように、第１の粒子が励起光のビーム断面の外に出ると、第２の粒子のみで散乱光が生じ、散乱光受光素子５０の受光面で受光される。
なお、光源１０がレーザ等の単一のコヒーレント光源である場合、励起光の干渉性は高く、干渉面積は大きい。光源１０がＬＥＤ、ハロゲンランプ及びキセノンランプ等のインコヒーレント光源である場合、励起光の干渉性は低く、干渉面積は小さい。しかし、光源１０がコヒーレント光源及びインコヒーレント光源のいずれであっても、第１及び第２の粒子の両方が励起光の干渉面積内に存在すると、第１の粒子で生じた散乱光と第２の粒子で生じた散乱光とが干渉しうる。
図７（ａ）は、励起光のビーム断面における光強度が一様である場合に、粒子１つのみが励起光のビーム断面を通過したときに散乱光受光素子５０が受光する散乱光の強度の時間変化を示している。図７（ｂ）は、粒子２つが励起光のビーム断面を通過し、第１の粒子と散乱光受光素子５０の受光面の間の光路長Ｌ1と、第２の粒子と散乱光受光素子５０の受光面の間の光路長Ｌ2と、の光路差が例えば散乱光の半波長の奇数倍に相当し、散乱光どうしが減殺的に干渉したときに散乱光受光素子５０が受光する散乱光の強度の時間変化を示している。図７（ｃ）は、粒子２つが励起光のビーム断面を通過し、光路差が例えば散乱光の波長の整数倍に相当し、散乱光どうしが増加的に干渉したときに散乱光受光素子５０が受光する散乱光の強度の時間変化を示している。
図７（ｂ）及び図７（ｃ）において、時点ｔ1からｔ2の間は、第１の粒子のみが励起光のビーム断面を通過している。時点ｔ2からｔ3の間は、第１及び第２の粒子が励起光のビーム断面を通過している。時点ｔ3において、第１の粒子が励起光のビーム断面の外に出て、時点ｔ3からｔ4の間は、第２の粒子のみが励起光のビーム断面を通過している。
図７（ｂ）において、時点ｔ2からｔ3の間は、第１及び第２の粒子で生じる散乱光の間に減殺的干渉が起こるため、散乱光受光素子５０が受光する散乱光の強度が実質的にゼロになる。そのため、時点ｔ1から時点ｔ4までの間の所定の時間内に間隔をおいて散乱光のピークが２回測定される。なお、外乱電気ノイズや外乱電磁放射線により偽信号が生じ、減殺的干渉が起きた際にも、散乱光の受光強度が完全にゼロにならない場合があるが、例えば基準値未満の算出光強度をキャンセルすることにより、偽信号の影響は抑制することが可能である。
図７（ｃ）において、時点ｔ2からｔ3の間は、第１及び第２の粒子で生じる散乱光の間に増加的干渉が起こるため、散乱光受光素子５０が受光する散乱光の強度が増加する。そのため、時点ｔ1から時点ｔ4までの間の所定の時間にわたって絶え間なく連続的に測定される散乱光の強度の時間変化が、散乱光に関する所定の基準以上となる。なお、散乱光に関する所定の基準とは、例えば、事前に、１つの粒子で生じる散乱光の強度の時間変化と、複数の粒子で生じる散乱光の増加的干渉が起きた際の強度の時間変化と、を確認して取得した、両者を判別可能な閾値である。
図３に示すノズル４０Ａ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、微生物粒子において散乱光が発生すると共に、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４０Ａ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蛍光粒子が含まれる場合も、非微生物蛍光粒子において散乱光は発生すると共に、励起光を照射された非微生物蛍光粒子が、蛍光を発する。なお、蛍光においては、励起光の位相がランダムな状態になるため、蛍光どうしは干渉しない。
図２に示す蛍光測定器２は、微生物粒子や非微生物蛍光粒子が発した蛍光を測定する。蛍光測定器２は、蛍光を受光する蛍光受光素子２０を備える。蛍光受光素子２０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、蛍光を受光すると、光エネルギーを電気エネルギーに変換する。蛍光受光素子２０には、蛍光受光素子２０で生じた電流を増幅する増幅器２１が接続されている。増幅器２１には、増幅器２１に電力を供給する増幅器電源２２が接続されている。また、増幅器２１には、増幅器２１で増幅された電流を受け取り、蛍光受光素子２０が受光した蛍光の強度を算出する蛍光強度算出装置２３が接続されている。蛍光強度算出装置２３には、蛍光強度算出装置２３が算出した蛍光の強度を保存する蛍光強度記憶装置２４が接続されている。
図８（ａ）は、励起光のビーム断面における光強度が一様である場合に、蛍光粒子１つのみが励起光のビーム断面を通過したときに蛍光受光素子２０が受光する蛍光の強度の時間変化を示している。図８（ｂ）は、蛍光粒子２つが励起光のビーム断面を通過したときに蛍光受光素子２０が受光する蛍光の強度の時間変化を示している。図８（ｂ）において、まず時点ｔ1において第１の蛍光粒子のみが励起光のビーム断面に進入し、時点ｔ1からｔ2の間は、第１の蛍光粒子のみが励起光のビーム断面を通過している。時点ｔ2において第２の蛍光粒子も励起光のビーム断面に進入し、時点ｔ2からｔ3の間は、第１及び第２の蛍光粒子が励起光のビーム断面を通過している。時点ｔ3において、第１の蛍光粒子が励起光のビーム断面の外に出て、時点ｔ3からｔ4の間は、第２の蛍光粒子のみが励起光のビーム断面を通過している。時点ｔ4において、第２の蛍光粒子が励起光のビーム断面の外に出る。
時点ｔ2からｔ3の間において、第１及び第２の蛍光粒子が発した蛍光どうしは干渉しないため、それぞれの蛍光の強度が足し合わされる。そのため、時点ｔ1から時点ｔ4までの間の所定の時間にわたって絶え間なく連続的に測定される蛍光の強度の時間変化は、蛍光に関する所定の基準以上となる。なお、蛍光に関する所定の基準とは、例えば、事前に、１つの蛍光粒子で生じる蛍光の強度の時間変化と、複数の蛍光粒子で生じる蛍光の強度の時間変化と、を確認して取得した、両者を判別可能な閾値である。
図９（ａ）及び（ｂ）は、励起光のビーム断面における光強度が一様である場合に、蛍光粒子１つのみが励起光のビーム断面を通過したときに、散乱光受光素子５０が受光する散乱光の強度の時間変化と、蛍光受光素子２０が受光する蛍光の強度の時間変化と、を示している。この場合、散乱光に干渉がおきないため、時点ｔ1から時点ｔ3までの間の所定の時間にわたって絶え間なく連続的に測定される散乱光の強度の時間変化は、散乱光に関する所定の基準未満となる。また、時点ｔ1から時点ｔ3までの間の所定の時間にわたって絶え間なく連続的に測定される蛍光の強度の時間変化は、蛍光に関する所定の基準未満となる。
さらに、散乱光受光素子５０が散乱光を受光し測定を開始する時点ｔ1と蛍光受光素子２０が蛍光を受光し測定を開始する時点ｔ1は、実質的に同じである。またさらに、散乱光受光素子５０が散乱光を受光しなくなり測定を終了する時点ｔ3と蛍光受光素子２０が蛍光を受光しなくなり測定を終了する時点ｔ3は、実質的に同じである。そのため、散乱光を測定した時間の長さと、蛍光を測定した時間の長さが、実質的に等しい。なお、蛍光測定器２及び散乱光測定器５等の内部時計回路の水晶振動子のドリフト等により、散乱光の測定時間を監視する時計と、蛍光の測定時間を監視する時計とが完全に同期せず、散乱光の測定時間と蛍光の測定時間との間に誤差が生じうる。しかし、誤差の範囲内の時間の相違は、無いものとみなしうる。
図１０（ａ）及び（ｂ）は、非蛍光粒子１つのみが励起光のビーム断面を通過したときに、散乱光受光素子５０が受光する散乱光の強度の時間変化と、蛍光受光素子２０が受光する蛍光の強度の時間変化と、を示している。この場合も、散乱光に干渉がおきないため、時点ｔ1から時点ｔ3までの間の所定の時間にわたって絶え間なく連続的に測定される散乱光の強度の時間変化は、散乱光に関する所定の基準未満となる。ただし、非蛍光粒子は蛍光を発しないため、散乱光受光素子５０が散乱光を受光している間、蛍光受光素子２０が受光する蛍光の強度は実質的にゼロのままである。
図１１（ａ）及び（ｂ）は、蛍光粒子２つが励起光のビーム断面を通過し、２つの蛍光粒子で生じる散乱光の間に減殺的干渉が起きたときに、散乱光受光素子５０が受光する散乱光の強度の時間変化と、蛍光受光素子２０が受光する蛍光の強度の時間変化と、を示している。この場合、減殺的干渉により、時点ｔ1から時点ｔ4までの間の所定の時間内に間隔をおいて散乱光のピークが２回測定される。また、時点ｔ2から時点ｔ3までの間に２つの蛍光粒子から発せられる蛍光が重なるため、時点ｔ1から時点ｔ4までの間の所定の時間にわたって絶え間なく連続的に測定される蛍光の強度の時間変化は、蛍光に関する所定の基準以上となる。さらに、散乱光受光素子５０が散乱光を受光し測定を開始する時点ｔ1と蛍光受光素子２０が蛍光を受光し測定を開始する時点ｔ1は、実質的に同じである。またさらに、散乱光受光素子５０が散乱光を受光しなくなり測定を終了する時点ｔ4と蛍光受光素子２０が蛍光を受光しなくなり測定を終了する時点ｔ4は、実質的に同じである。
図１２（ａ）及び（ｂ）は、蛍光粒子１つに引き続き非蛍光粒子１つが励起光のビーム断面を通過し、蛍光粒子で生じる散乱光と、非蛍光粒子で生じる散乱光と、の間に減殺的干渉が起きたときに、散乱光受光素子５０が受光する散乱光の強度の時間変化と、蛍光受光素子２０が受光する蛍光の強度の時間変化と、を示している。この場合、減殺的干渉により、時点ｔ1から時点ｔ4までの間の所定の時間内に間隔をおいて散乱光のピークが２回測定される。また、散乱光受光素子５０が散乱光を受光し測定を開始する時点ｔ1と蛍光受光素子２０が蛍光を受光し測定を開始する時点ｔ1は、実質的に同じである。しかし、蛍光粒子よりも後に励起光のビーム断面の外に出る非蛍光粒子は蛍光を発しないため、散乱光受光素子５０が散乱光を受光しなくなり測定を終了する時点ｔ4と蛍光受光素子２０が蛍光を受光しなくなり測定を終了する時点ｔ3は、異なる。
図１３（ａ）及び（ｂ）は、非蛍光粒子１つに引き続き蛍光粒子１つが励起光のビーム断面を通過し、非蛍光粒子で生じる散乱光と、蛍光粒子で生じる散乱光と、の間に減殺的干渉が起きたときに、散乱光受光素子５０が受光する散乱光の強度の時間変化と、蛍光受光素子２０が受光する蛍光の強度の時間変化と、を示している。この場合、減殺的干渉により、時点ｔ1から時点ｔ4までの間の所定の時間内に間隔をおいて散乱光のピークが２回測定される。また、散乱光受光素子５０が散乱光を受光し測定を開始する時点ｔ1と蛍光受光素子２０が蛍光を受光し測定を開始する時点ｔ2は、異なる。しかし、非蛍光粒子よりも後に励起光のビーム断面の外に出る蛍光粒子は時点ｔ4まで蛍光を発するため、散乱光受光素子５０が散乱光を受光しなくなり測定を終了する時点ｔ4と蛍光受光素子２０が蛍光を受光しなくなり測定を終了する時点ｔ4は、実質的に同じである。
図１４（ａ）及び（ｂ）は、非蛍光粒子２つが励起光のビーム断面を通過し、２つの非蛍光粒子で生じる散乱光の間に減殺的干渉が起きたときに、散乱光受光素子５０が受光する散乱光の強度の時間変化と、蛍光受光素子２０が受光する蛍光の強度の時間変化と、を示している。この場合、減殺的干渉により、時点ｔ1から時点ｔ4までの間の所定の時間内に間隔をおいて散乱光のピークが２回測定される。また、２つの非蛍光粒子は蛍光を発しないため、散乱光受光素子５０が散乱光を受光している間も、蛍光は測定されず、蛍光受光素子２０が受光する蛍光の強度は実質的にゼロのままである。
図１５（ａ）及び（ｂ）は、蛍光粒子２つが励起光のビーム断面を通過し、２つの蛍光粒子で生じる散乱光の間に増加的干渉が起きたときに、散乱光受光素子５０が受光する散乱光の強度の時間変化と、蛍光受光素子２０が受光する蛍光の強度の時間変化と、を示している。この場合、増加的干渉により、時点ｔ1から時点ｔ4までの間の所定の時間にわたって絶え間なく連続的に測定される散乱光の強度の時間変化は、散乱光に関する所定の基準以上となる。また、時点ｔ2から時点ｔ3までの間に２つの蛍光粒子から発せられる蛍光が重なるため、時点ｔ1から時点ｔ4までの間の所定の時間にわたって絶え間なく連続的に測定される蛍光の強度の時間変化は、蛍光に関する所定の基準以上となる。さらに、散乱光受光素子５０が散乱光を受光し測定を開始する時点ｔ1と蛍光受光素子２０が蛍光を受光し測定を開始する時点ｔ1は、実質的に同じである。またさらに、散乱光受光素子５０が散乱光を受光しなくなり測定を終了する時点ｔ4と蛍光受光素子２０が蛍光を受光しなくなり測定を終了する時点ｔ4は、実質的に同じである。そのため、散乱光と蛍光が測定された時間の長さは実質的に等しい。
図１６（ａ）及び（ｂ）は、蛍光粒子１つに引き続き非蛍光粒子１つが励起光のビーム断面を通過し、蛍光粒子で生じる散乱光と、非蛍光粒子で生じる散乱光と、の間に増加的干渉が起きたときに、散乱光受光素子５０が受光する散乱光の強度の時間変化と、蛍光受光素子２０が受光する蛍光の強度の時間変化と、を示している。この場合、増加的干渉により、時点ｔ1から時点ｔ4までの間の所定の時間にわたって絶え間なく連続的に測定される散乱光の強度の時間変化は、散乱光に関する所定の基準以上となる。また、散乱光受光素子５０が散乱光を受光し測定を開始する時点ｔ1と蛍光受光素子２０が蛍光を受光し測定を開始する時点ｔ1は、実質的に同じである。しかし、蛍光粒子よりも後に励起光のビーム断面の外に出る非蛍光粒子は蛍光を発しないため、散乱光受光素子５０が散乱光を受光しなくなり測定を終了する時点ｔ4と蛍光受光素子２０が蛍光を受光しなくなり測定を終了する時点ｔ3は、異なる。そのため、散乱光と蛍光が測定された時間の長さは異なる。
図１７（ａ）及び（ｂ）は、非蛍光粒子１つに引き続き蛍光粒子１つが励起光のビーム断面を通過し、非蛍光粒子で生じる散乱光と、蛍光粒子で生じる散乱光と、の間に増加的干渉が起きたときに、散乱光受光素子５０が受光する散乱光の強度の時間変化と、蛍光受光素子２０が受光する蛍光の強度の時間変化と、を示している。この場合、増加的干渉により、時点ｔ1から時点ｔ4までの間の所定の時間にわたって絶え間なく連続的に測定される散乱光の強度の時間変化は、散乱光に関する所定の基準以上となる。また、散乱光受光素子５０が散乱光を受光し測定を開始する時点ｔ1と蛍光受光素子２０が蛍光を受光し測定を開始する時点ｔ2は、異なる。そのため、散乱光と蛍光が測定された時間の長さは異なる。しかし、非蛍光粒子よりも後に励起光のビーム断面の外に出る蛍光粒子は時点ｔ4まで蛍光を発するため、散乱光受光素子５０が散乱光を受光しなくなり測定を終了する時点ｔ4と蛍光受光素子２０が蛍光を受光しなくなり測定を終了する時点ｔ4は、実質的に同じである。
図１８（ａ）及び（ｂ）は、非蛍光粒子２つが励起光のビーム断面を通過し、２つの非蛍光粒子で生じる散乱光の間に増加的干渉が起きたときに、散乱光受光素子５０が受光する散乱光の強度の時間変化と、蛍光受光素子２０が受光する蛍光の強度の時間変化と、を示している。この場合、増加的干渉により、時点ｔ1から時点ｔ4までの間の所定の時間にわたって絶え間なく連続的に測定される散乱光の強度の時間変化は、散乱光に関する所定の基準以上となる。また、２つの非蛍光粒子は蛍光を発しないため、散乱光受光素子５０が散乱光を受光している間も、蛍光は測定されず、蛍光受光素子２０が受光する蛍光の強度は実質的にゼロのままである。
図２に示す干渉状態判定部３０１及び粒子計数部３０２は、散乱光強度記憶装置５４から散乱光の強度の時間変化を読み出す。また、干渉状態判定部３０１及び粒子計数部３０２は、蛍光強度記憶装置２４から蛍光の強度の時間変化を読み出す。ＣＰＵ３００には、データ記憶装置３５１が接続されている。データ記憶装置３５１は、散乱光に関する所定の基準を保存している。なお、散乱光に関する所定の基準は、検出対象とする粒子の大きさ、屈折率、及び反射率、並びに散乱光受光素子５０の大きさ等に応じて、適宜調整される。干渉状態判定部３０１及び粒子計数部３０２は、データ記憶装置３５１から散乱光に関する所定の基準を読み出す。
干渉状態判定部３０１は、図９又は図１０に示すように、所定の時間にわたって絶え間なく連続的に散乱光が測定され、散乱光の強度の時間変化が散乱光に関する所定の基準未満であった場合、１つの粒子が励起光のビーム断面を通過し、測定された散乱光が干渉を起こしていなかったと判定する。また、干渉状態判定部３０１は、図１１ないし図１４のいずれかに示すように、所定の時間内に間隔をおいて複数回散乱光のピークが測定された場合、少なくとも２つの粒子が励起光のビーム断面を通過し、測定された散乱光が減殺的干渉を起こしていたと判定する。さらに、干渉状態判定部３０１は、図１５ないし図１８のいずれかに示すように、所定の時間にわたって絶え間なく連続的に散乱光が測定され、散乱光の強度の時間変化が散乱光に関する所定の基準以上であった場合、少なくとも２つの粒子が励起光のビーム断面を通過し、測定された散乱光が増加的干渉を起こしていたと判定する。
図２に示す干渉状態判定部３０１が、１つの粒子が励起光のビーム断面を通過したと判定した場合、粒子計数部３０２は、蛍光が測定されたか否かを確認する。図９に示すように、蛍光が測定されていた場合、図２に示す粒子計数部３０２は、励起光のビーム断面を通過した１つの粒子が蛍光粒子であると判定し、ＣＰＵ３００に接続された結果記憶装置３５２に、１つの蛍光粒子を検出したことを記録する。また、図１０に示すように、蛍光が測定されていなかった場合、図２に示す粒子計数部３０２は、励起光のビーム断面を通過した１つの粒子が非蛍光粒子であると判定し、結果記憶装置３５２に、１つの非蛍光粒子を検出したことを記録する。
図２に示す干渉状態判定部３０１が、例えば２つの粒子が励起光のビーム断面を通過し、測定された散乱光が減殺的干渉を起こしていたと判定した場合、粒子計数部３０２は、蛍光が測定されたか否かを確認する。図１１ないし図１３に示すように、蛍光が測定されていた場合、図２に示す粒子計数部３０２は、励起光のビーム断面を通過した２つの粒子のうちの少なくとも１つの粒子が蛍光粒子であると判定する。
さらに、図１１に示すように、蛍光の測定開始時点と最初の散乱光の測定開始時点が実質的に同じであり、蛍光の測定終了時点と最後の散乱光の測定終了が実質的に同じである場合、図２に示す粒子計数部３０２は、励起光のビーム断面を通過した２つの粒子の全てが蛍光粒子であると判定し、結果記憶装置３５２に、２つの蛍光粒子を検出したことを記録する。また、図１３に示すように、蛍光の測定開始時点と最初の散乱光の測定開始時点が異なるか、図１２に示すように、蛍光の測定終了時点と最後の散乱光の測定終了が異なる場合、図２に示す粒子計数部３０２は、励起光のビーム断面を通過した２つの粒子のうちの１つの粒子が蛍光粒子であり、他方の粒子が非蛍光粒子であると判定し、結果記憶装置３５２に、１つの蛍光粒子と、１つの非蛍光粒子と、を検出したことを記録する。
図１４に示すように、蛍光が測定されていなかった場合、図２に示す粒子計数部３０２は、励起光のビーム断面を通過した２つの粒子の全てが非蛍光粒子であると判定し、結果記憶装置３５２に、２つの非蛍光粒子を検出したことを記録する。
図２に示す干渉状態判定部３０１が、例えば２つの粒子が励起光のビーム断面を通過し、測定された散乱光が増加的干渉を起こしていたと判定した場合、粒子計数部３０２は、蛍光が測定されたか否かを確認する。図１５ないし図１７に示すように、蛍光が測定されていた場合、図２に示す粒子計数部３０２は、励起光のビーム断面を通過した２つの粒子のうちの少なくとも１つの粒子が蛍光粒子であると判定する。
さらに、図１５に示すように、散乱光と蛍光が測定された時間の長さが実質的に等しい場合、図２に示す粒子計数部３０２は、励起光のビーム断面を通過した２つの粒子の全てが蛍光粒子であると判定し、結果記憶装置３５２に、２つの蛍光粒子を検出したことを記録する。また、図１６又は図１７に示すように、散乱光と蛍光が測定された時間の長さが異なる場合、図２に示す粒子計数部３０２は、励起光のビーム断面を通過した２つの粒子のうちの１つの粒子が蛍光粒子であり、他方の粒子が非蛍光粒子であると判定し、結果記憶装置３５２に、１つの蛍光粒子と、１つの非蛍光粒子と、を検出したことを記録する。
図１８に示すように、蛍光が測定されていなかった場合、図２に示す粒子計数部３０２は、励起光のビーム断面を通過した２つの粒子の全てが非蛍光粒子であると判定し、結果記憶装置３５２に、２つの非蛍光粒子を検出したことを記録する。なお、以上、結果記憶装置３５２に記録された結果は、ＣＰＵ３００に接続されたプリンタ又はディスプレイ等の出力装置４０１から出力させてもよい。
従来の粒子検出装置は、散乱光どうしが干渉することを考慮に入れておらず、散乱光を１回検出する毎に、１つの粒子を検出したと記録している。しかし、図１５ないし図１８に示したように、複数の粒子によって散乱光どうしが増加的干渉を起こした場合、所定の時間にわたって絶え間なく連続的に散乱光が測定されるため、散乱光の測定回数は１回となる。そのため、従来の検出装置は、散乱光どうしが増加的干渉を起こした場合、例えば２つの粒子が励起光の断面ビームを通過したにもかかわらず、粒子を１つのみ計数し、誤って記録している。
これに対し、図２に示す第１の実施の形態に係る粒子検出装置１は、散乱光が増加的干渉を起こしているか、減殺的干渉を起こしているかを判定し、散乱光の干渉状態に応じて、複数の粒子を計数する。そのため、粒子検出装置１は、散乱光どうしが増加的干渉を起こした場合であっても、複数の粒子を計数し、正確に記録することが可能である。さらに、粒子検出装置１は、散乱光の測定時間、散乱光の強度の時間変化、及び蛍光の測定時間等に基づき、複数の粒子を、蛍光粒子と、非蛍光粒子と、に分けて計数することも可能である。
（第２の実施の形態）
第１の実施の形態では、励起光のビーム断面における光強度が一様である場合を説明したが、励起光はガウシアンビームであってもよい。図１９（ａ）は、励起光がガウシアンビームである場合に、粒子１つのみが励起光のビーム断面を通過したときに図２に示す散乱光受光素子５０が受光する散乱光の強度の時間変化を示している。図１９（ｂ）は、粒子２つが励起光のビーム断面を通過し、散乱光どうしが減殺的に干渉したときに図２に示す散乱光受光素子５０が受光する散乱光の強度の時間変化を示している。図１９（ｃ）は、粒子２つが励起光のビーム断面を通過し、散乱光どうしが増加的に干渉したときに図２に示す散乱光受光素子５０が受光する散乱光の強度の時間変化を示している。
散乱光に干渉が起きていない場合、図１９（ａ）において、所定の時間にわたって絶え間なく連続的に測定される散乱光の強度の時間変化は、散乱光に関する所定の基準未満となる。散乱光に減殺的干渉が起きた場合、図１９（ｂ）において、所定の時間内に散乱光のピークが２回測定される。散乱光に増加的干渉が起きた場合、図１９（ｃ）において、所定の時間にわたって絶え間なく連続的に測定される散乱光の強度の時間変化は、散乱光に関する所定の基準以上となる。
図２０（ａ）は、励起光がガウシアンビームである場合に、蛍光粒子１つのみが励起光のビーム断面を通過したときに蛍光受光素子２０が受光する蛍光の強度の時間変化を示している。図２０（ｂ）は、蛍光粒子２つが励起光のビーム断面を通過したときに蛍光受光素子２０が受光する蛍光の強度の時間変化を示している。図２０（ｂ）において、第１及び第２の蛍光粒子が発した蛍光どうしは干渉しないため、それぞれの蛍光の強度が足し合わされる。
図２１（ａ）及び（ｂ）は、励起光がガウシアンビームである場合に、蛍光粒子１つのみが励起光のビーム断面を通過したときに、散乱光受光素子５０が受光する散乱光の強度の時間変化と、蛍光受光素子２０が受光する蛍光の強度の時間変化と、を示している。この場合、所定の時間にわたって絶え間なく連続的に測定される散乱光の強度の時間変化は、散乱光に関する所定の基準未満となる。また、所定の時間にわたって絶え間なく連続的に測定される蛍光の強度の時間変化は、蛍光に関する所定の基準未満となる。さらに、散乱光受光素子５０が散乱光を受光し測定を開始する時点ｔ1と蛍光受光素子２０が蛍光を受光し測定を開始する時点ｔ1は、実質的に同じである。またさらに、散乱光受光素子５０が散乱光を受光しなくなり測定を終了する時点ｔ3と蛍光受光素子２０が蛍光を受光しなくなり測定を終了する時点ｔ3は、実質的に同じである。
図２２（ａ）及び（ｂ）は、非蛍光粒子１つのみが励起光のビーム断面を通過したときに、散乱光受光素子５０が受光する散乱光の強度の時間変化と、蛍光受光素子２０が受光する蛍光の強度の時間変化と、を示している。この場合、散乱光受光素子５０が散乱光を受光している間、蛍光受光素子２０が受光する蛍光の強度は実質的にゼロのままである。
図２３（ａ）及び（ｂ）は、蛍光粒子２つが励起光のビーム断面を通過し、２つの蛍光粒子で生じる散乱光の間に減殺的干渉が起きたときに、散乱光受光素子５０が受光する散乱光の強度の時間変化と、蛍光受光素子２０が受光する蛍光の強度の時間変化と、を示している。この場合、所定の時間内に散乱光のピークが２回測定される。また、所定の時間にわたって絶え間なく連続的に測定される蛍光の強度の時間変化は、蛍光に関する所定の基準以上となる。さらに、散乱光受光素子５０が散乱光を受光し測定を開始する時点ｔ1と蛍光受光素子２０が蛍光を受光し測定を開始する時点ｔ1は、実質的に同じである。またさらに、散乱光受光素子５０が散乱光を受光しなくなり測定を終了する時点ｔ4と蛍光受光素子２０が蛍光を受光しなくなり測定を終了する時点ｔ4は、実質的に同じである。
図２４（ａ）及び（ｂ）は、蛍光粒子１つに引き続き非蛍光粒子１つが励起光のビーム断面を通過し、蛍光粒子で生じる散乱光と、非蛍光粒子で生じる散乱光と、の間に減殺的干渉が起きたときに、散乱光受光素子５０が受光する散乱光の強度の時間変化と、蛍光受光素子２０が受光する蛍光の強度の時間変化と、を示している。この場合、所定の時間内に散乱光のピークが２回測定される。また、散乱光受光素子５０が散乱光を受光しなくなり測定を終了する時点ｔ4と蛍光受光素子２０が蛍光を受光しなくなり測定を終了する時点ｔ3は、異なる。
図２５（ａ）及び（ｂ）は、非蛍光粒子１つに引き続き蛍光粒子１つが励起光のビーム断面を通過し、非蛍光粒子で生じる散乱光と、蛍光粒子で生じる散乱光と、の間に減殺的干渉が起きたときに、散乱光受光素子５０が受光する散乱光の強度の時間変化と、蛍光受光素子２０が受光する蛍光の強度の時間変化と、を示している。この場合、所定の時間内に散乱光のピークが２回測定される。また、散乱光受光素子５０が散乱光を受光し測定を開始する時点ｔ1と蛍光受光素子２０が蛍光を受光し測定を開始する時点ｔ2は、異なる。
図２６（ａ）及び（ｂ）は、非蛍光粒子２つが励起光のビーム断面を通過し、２つの非蛍光粒子で生じる散乱光の間に減殺的干渉が起きたときに、散乱光受光素子５０が受光する散乱光の強度の時間変化と、蛍光受光素子２０が受光する蛍光の強度の時間変化と、を示している。この場合、所定の時間内に散乱光のピークが２回測定される。また、蛍光受光素子２０が受光する蛍光の強度は実質的にゼロのままである。
図２７（ａ）及び（ｂ）は、蛍光粒子２つが励起光のビーム断面を通過し、２つの蛍光粒子で生じる散乱光の間に増加的干渉が起きたときに、散乱光受光素子５０が受光する散乱光の強度の時間変化と、蛍光受光素子２０が受光する蛍光の強度の時間変化と、を示している。この場合、所定の時間にわたって絶え間なく連続的に測定される散乱光の強度の時間変化は、散乱光に関する所定の基準以上となる。また、所定の時間にわたって絶え間なく連続的に測定される蛍光の強度の時間変化は、蛍光に関する所定の以上となる。さらに、散乱光受光素子５０が散乱光を受光し測定を開始する時点ｔ1と蛍光受光素子２０が蛍光を受光し測定を開始する時点ｔ1は、実質的に同じである。またさらに、散乱光受光素子５０が散乱光を受光しなくなり測定を終了する時点ｔ4と蛍光受光素子２０が蛍光を受光しなくなり測定を終了する時点ｔ4は、実質的に同じである。そのため、散乱光と蛍光が測定された時間の長さは実質的に等しい。
図２８（ａ）及び（ｂ）は、蛍光粒子１つに引き続き非蛍光粒子１つが励起光のビーム断面を通過し、蛍光粒子で生じる散乱光と、非蛍光粒子で生じる散乱光と、の間に増加的干渉が起きたときに、散乱光受光素子５０が受光する散乱光の強度の時間変化と、蛍光受光素子２０が受光する蛍光の強度の時間変化と、を示している。この場合、所定の時間にわたって絶え間なく連続的に測定される散乱光の強度の時間変化は、散乱光に関する所定の基準以上となる。また、散乱光受光素子５０が散乱光を受光しなくなり測定を終了する時点ｔ4と蛍光受光素子２０が蛍光を受光しなくなり測定を終了する時点ｔ3は、異なり、散乱光と蛍光が測定された時間の長さは異なる。
図２９（ａ）及び（ｂ）は、非蛍光粒子１つに引き続き蛍光粒子１つが励起光のビーム断面を通過し、非蛍光粒子で生じる散乱光と、蛍光粒子で生じる散乱光と、の間に増加的干渉が起きたときに、散乱光受光素子５０が受光する散乱光の強度の時間変化と、蛍光受光素子２０が受光する蛍光の強度の時間変化と、を示している。この場合、所定の時間にわたって絶え間なく連続的に測定される散乱光の強度の時間変化は、散乱光に関する所定の基準以上となる。また、散乱光受光素子５０が散乱光を受光し測定を開始する時点ｔ1と蛍光受光素子２０が蛍光を受光し測定を開始する時点ｔ2は、異なる。そのため、散乱光と蛍光が測定された時間の長さは異なる。
図３０（ａ）及び（ｂ）は、非蛍光粒子２つが励起光のビーム断面を通過し、２つの非蛍光粒子で生じる散乱光の間に増加的干渉が起きたときに、散乱光受光素子５０が受光する散乱光の強度の時間変化と、蛍光受光素子２０が受光する蛍光の強度の時間変化と、を示している。この場合、所定の時間にわたって絶え間なく連続的に測定される散乱光の強度の時間変化は、散乱光に関する所定の基準以上となる。また、蛍光受光素子２０が受光する蛍光の強度は実質的にゼロのままである。
第２の実施の形態に係る粒子検出装置１のその他の構成要素は、第１の実施の形態と同様である。励起光がガウシアンビームであっても、粒子検出装置１は、複数の粒子を、蛍光粒子と、非蛍光粒子と、に分けて計数することが可能である。
（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、粒子検出装置１の光学系は、図３に限られない。例えば、図３１に示すように、蛍光受光素子２０の前にコリメートレンズ６３を配置し、散乱光受光素子５０の前にコリメートレンズ６５を配置してもよい。あるいは、図３２に示すように、蛍光受光素子２０の前にコリメートレンズ６３及び集光レンズ６４を配置し、散乱光受光素子５０の前にコリメートレンズ６５及び集光レンズ６６を配置してもよい。またあるいは、図３３に示すように、蛍光受光素子２０の前に集光レンズ６７を配置し、散乱光受光素子５０の前に集光レンズ６８を配置してもよい。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 蛍光測定器
５ 散乱光測定器
１０ 光源
１１ 光源駆動電源
１２ 電源制御装置
２０ 蛍光受光素子
２１ 増幅器
２２ 増幅器電源
２３ 蛍光強度算出装置
２４ 蛍光強度記憶装置
３０ 筐体
４０Ａ、４０Ｂ ノズル
５０ 散乱光受光素子
５１ 増幅器
５２ 増幅器電源
５３ 散乱光強度算出装置
５４ 散乱光強度記憶装置
６１ 変換レンズ
６３、６５ コリメートレンズ
６４、６６、６７、６８ 集光レンズ
７０ クリーンルーム
７１ ダクト
７２ 吹き出し口
８１ 生産ライン
３００ ＣＰＵ
３０１ 干渉状態判定部
３０２ 粒子計数部
３５１ データ記憶装置
３５２ 結果記憶装置
４０１ 出力装置

Claims (20)

  1. 複数の粒子を含む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を測定する蛍光測定器と、
    前記励起光を照射された領域で生じる散乱光を測定する散乱光測定器と、
    前記測定された散乱光が増加的干渉を起こしているか、減殺的干渉を起こしているかを判定する干渉状態判定部と、
    前記測定された散乱光の干渉状態に応じて、前記複数の粒子を計数する粒子計数部と、
    を備える、粒子検出装置。
  2. 前記測定された散乱光が増加的干渉を起こしており、散乱光と蛍光が測定された時間の長さが実質的に等しい場合、前記複数の粒子の全てが蛍光粒子であると前記粒子計数部が判定する、請求項１に記載の粒子検出装置。
  3. 前記測定された散乱光が増加的干渉を起こしており、散乱光と蛍光が測定された時間の長さが異なる場合、前記複数の粒子の一部が蛍光粒子であると前記粒子計数部が判定する、請求項１又は２に記載の粒子検出装置。
  4. 前記測定された散乱光が増加的干渉を起こしており、蛍光が測定されなかった場合、前記複数の粒子の全てが非蛍光粒子であると前記粒子計数部が判定する、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の粒子検出装置。
  5. 減殺的干渉により前記散乱光のピークが複数回測定され、蛍光の測定開始時点と最初の散乱光の測定開始時点が実質的に同じであり、蛍光の測定終了時点と最後の散乱光の測定終了時点が実質的に同じである場合、前記複数の粒子の全てが蛍光粒子であると前記粒子計数部が判定する、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の粒子検出装置。
  6. 減殺的干渉により前記散乱光のピークが複数回測定され、蛍光の測定開始時点と最初の散乱光の測定開始時点が異なるか、蛍光の測定終了時点と最後の散乱光の測定終了時点が異なる場合、前記複数の粒子の一部が蛍光粒子であると前記粒子計数部が判定する、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. 減殺的干渉により前記散乱光のピークが複数回測定され、蛍光が測定されなかった場合、前記複数の粒子の全てが非蛍光粒子であると前記粒子計数部が判定する、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の粒子検出装置。
  8. 所定の時間にわたって散乱光が測定され、前記散乱光の強度の時間変化が所定未満であった場合、前記測定された散乱光が干渉を起こしていないと前記干渉状態判定部が判定する、請求項１ないし７のいずれか１項に記載の粒子検出装置。
  9. 所定の時間にわたって散乱光が測定され、前記散乱光の強度の時間変化が所定以上であった場合、前記測定された散乱光が増加的干渉を起こしていると前記干渉状態判定部が判定する、請求項１ないし８のいずれか１項に記載の粒子検出装置。
  10. 所定の時間内に複数回散乱光のピークが測定された場合、前記測定された散乱光が減殺的干渉を起こしていると前記干渉状態判定部が判定する、請求項１ないし９のいずれか１項に記載の粒子検出装置。
  11. 複数の粒子を含む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を測定することと、
    前記励起光を照射された領域で生じる散乱光を測定することと、
    前記測定された散乱光が増加的干渉を起こしているか、減殺的干渉を起こしているかを判定することと、
    前記測定された散乱光の干渉状態に応じて、前記複数の粒子を計数することと、
    を含む、粒子の検出方法。
  12. 前記測定された散乱光が増加的干渉を起こしており、散乱光と蛍光が測定された時間の長さが実質的に等しい場合、前記複数の粒子の全てが蛍光粒子であると判定する、請求項１１に記載の粒子の検出方法。
  13. 前記測定された散乱光が増加的干渉を起こしており、散乱光と蛍光が測定された時間の長さが異なる場合、前記複数の粒子の一部が蛍光粒子であると判定する、請求項１１又は１２に記載の粒子の検出方法。
  14. 前記測定された散乱光が増加的干渉を起こしており、蛍光が測定されなかった場合、前記複数の粒子の全てが非蛍光粒子であると判定する、請求項１１ないし１３のいずれか１項に記載の粒子の検出方法。
  15. 減殺的干渉により前記散乱光のピークが複数回測定され、蛍光の測定開始時点と最初の散乱光の測定開始時点が実質的に同じであり、蛍光の測定終了時点と最後の散乱光の測定終了時点が実質的に同じである場合、前記複数の粒子の全てが蛍光粒子であると判定する、請求項１１ないし１４のいずれか１項に記載の粒子の検出方法。
  16. 減殺的干渉により前記散乱光のピークが複数回測定され、蛍光の測定開始時点と最初の散乱光の測定開始時点が異なるか、蛍光の測定終了時点と最後の散乱光の測定終了時点が異なる場合、前記複数の粒子の一部が蛍光粒子であると判定する、請求項１１ないし１５のいずれか１項に記載の粒子の検出方法。
  17. 減殺的干渉により前記散乱光のピークが複数回測定され、蛍光が測定されなかった場合、前記複数の粒子の全てが非蛍光粒子であると判定する、請求項１１ないし１６のいずれか１項に記載の粒子の検出方法。
  18. 所定の時間にわたって散乱光が測定され、前記散乱光の強度の時間変化が所定未満であった場合、前記測定された散乱光が干渉を起こしていないと判定する、請求項１１ないし１７のいずれか１項に記載の粒子の検出方法。
  19. 所定の時間にわたって散乱光が測定され、前記散乱光の強度の時間変化が所定以上であった場合、前記測定された散乱光が増加的干渉を起こしていると判定する、請求項１１ないし１８のいずれか１項に記載の粒子の検出方法。
  20. 所定の時間内に複数回散乱光のピークが測定された場合、前記測定された散乱光が減殺的干渉を起こしていると判定する、請求項１１ないし１９のいずれか１項に記載の粒子の検出方法。
JP2013261305A 2013-12-18 2013-12-18 粒子検出装置及び粒子の検出方法 Active JP6125418B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013261305A JP6125418B2 (ja) 2013-12-18 2013-12-18 粒子検出装置及び粒子の検出方法
US14/570,455 US9851289B2 (en) 2013-12-18 2014-12-15 Particle detecting and differentiating device and method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013261305A JP6125418B2 (ja) 2013-12-18 2013-12-18 粒子検出装置及び粒子の検出方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015118000A true JP2015118000A (ja) 2015-06-25
JP6125418B2 JP6125418B2 (ja) 2017-05-10

Family

ID=53368074

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013261305A Active JP6125418B2 (ja) 2013-12-18 2013-12-18 粒子検出装置及び粒子の検出方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US9851289B2 (ja)
JP (1) JP6125418B2 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017183597A1 (ja) * 2016-04-20 2017-10-26 三菱電機株式会社 微小体検出装置
JP6429353B1 (ja) * 2018-07-25 2018-11-28 仏山融芯智感科技有限公司 空気粒子の計数方法及び装置

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6475069B2 (ja) * 2015-04-23 2019-02-27 アズビル株式会社 粒子検出装置及び粒子の検出方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008032548A (ja) * 2006-07-28 2008-02-14 Shimadzu Corp 光散乱検出装置
JP2009069165A (ja) * 2007-06-06 2009-04-02 Hitachi Ltd 微粒子検出装置
JP2013164363A (ja) * 2012-02-13 2013-08-22 Rion Co Ltd 生物粒子計数器及び生物粒子計数方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5416580A (en) * 1993-07-07 1995-05-16 General Signal Corporation Methods and apparatus for determining small particle size distribution utilizing multiple light beams
US6833923B2 (en) * 2000-11-17 2004-12-21 Europaisches Laboratorium Fur Molekularbiologie (Embl) Method for 3D object-scanning
WO2007094758A2 (en) 2005-02-09 2007-08-23 S3I, Llc Method and system for detecting, classifying and identifying particles
US8209128B1 (en) * 2007-02-21 2012-06-26 Paul L. Gourley Nanolaser spectroscopy and micro-optical resonators for detecting, analyzing, and manipulating bioparticles
US8031339B2 (en) * 2007-12-21 2011-10-04 Lawrence Livermore National Security, Llc Particle measurement systems and methods
US9594011B2 (en) * 2008-04-25 2017-03-14 Massachusetts Institute Of Technology Method and instrumentation for determining a physical property of a particle
JP2009143234A (ja) * 2008-12-24 2009-07-02 Nippon Mining & Metals Co Ltd キャリア付金属箔
JP2011083214A (ja) 2009-10-14 2011-04-28 Sharp Corp 微生物検出装置および検出方法
JP6238272B2 (ja) 2011-12-05 2017-11-29 リオン株式会社 生物粒子計数器及び生物粒子計数方法
US8830476B2 (en) * 2012-03-19 2014-09-09 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Methods and apparatuses for contact-free holographic imaging of aerosol particles

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008032548A (ja) * 2006-07-28 2008-02-14 Shimadzu Corp 光散乱検出装置
JP2009069165A (ja) * 2007-06-06 2009-04-02 Hitachi Ltd 微粒子検出装置
JP2013164363A (ja) * 2012-02-13 2013-08-22 Rion Co Ltd 生物粒子計数器及び生物粒子計数方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017183597A1 (ja) * 2016-04-20 2017-10-26 三菱電機株式会社 微小体検出装置
JP6429353B1 (ja) * 2018-07-25 2018-11-28 仏山融芯智感科技有限公司 空気粒子の計数方法及び装置
JP2020016630A (ja) * 2018-07-25 2020-01-30 仏山融芯智感科技有限公司 空気粒子の計数方法及び装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20150168287A1 (en) 2015-06-18
US9851289B2 (en) 2017-12-26
JP6125418B2 (ja) 2017-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6117093B2 (ja) 粒子検出装置及び粒子の検出方法
JP6705585B2 (ja) 粒子計数器におけるレーザノイズ検出及び緩和
US9857305B2 (en) Fluorometer with multiple detection channels
US11340153B2 (en) Particle detector
JP6138037B2 (ja) 粒子検出装置及び粒子の検出方法
JP6125418B2 (ja) 粒子検出装置及び粒子の検出方法
JP2011083214A (ja) 微生物検出装置および検出方法
JP2014530736A (ja) エーロゾル流の解析と制御
US9683940B2 (en) Particle detecting and discriminating device and method
JP2014006108A (ja) 光学式粒子検出装置及び粒子の検出方法
JP6233711B2 (ja) 粒子測定装置
US20150160131A1 (en) Particle detecting device and particle detecting method
JP6071580B2 (ja) 微生物検出システム及び微生物検出方法
JP2008039735A (ja) 粒子計測装置
JP6316574B2 (ja) 粒子検出装置及び粒子の検出方法
JP2014052245A (ja) 物質発生源特定システム及び物質発生源特定方法
JP6316573B2 (ja) 粒子検出装置及び粒子の検出方法
US9958372B2 (en) Particle detection apparatus and particle detection method
JP2015148444A (ja) 医薬品の模擬粉体の飛散性評価方法、蛍光粒子の検出方法、及び蛍光粒子の検出装置
KR20160029183A (ko) 미세먼지 및 미생물 검출 장치의 검출회로
JP2017219484A (ja) 粒子検出装置及び粒子検出装置の検査方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160324

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20170224

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170308

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170405

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6125418

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150