JP2015227805A - 液中粒子検出装置及び液中粒子の検出方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】フローセルが液体で満たされているか否かを容易に判定可能な液中粒子検出装置を提供する。【解決手段】液体が流されるフローセル１と、フローセル１に検査光を照射する光源２と、検査光を照射された領域で生じる散乱光を検出する散乱光検出器５と、散乱光を所定の時間未満検出した場合、液体に粒子が含まれていると判定し、散乱光を所定の時間以上検出した場合、フローセルが液体で満たされていないと判定する判定部３０１と、を備える、液中粒子検出装置。【選択図】図１
Description
本発明は分析技術に関し、液中粒子検出装置及び液中粒子の検出方法に関する。
液体の検査工程において、液中粒子検出装置を用いて、液体が粒子を含むか否かが検査されることがある（例えば、特許文献１ないし３参照。）。液中粒子検出装置は、例えば、液体が流されるフローセルに検査光を照射して、液体に含まれる粒子による散乱光が検出されるか否かを監視する。また、粒子が発する蛍光が検出されるか否かを監視する場合もある。
ここで、液中粒子検出装置に液体の供給がなされていなかったり、液体を送液するポンプ等に故障が生じていたりすると、検査光が照射されるフローセルに液体が流れず、フローセル内部が空のままとなる場合がある。これに対し、特許文献３は、攪拌機及びポンプの破損を防止するために、セルから生じる透過光、散乱光、反射光の強度を算出し、これらの強度に基づいてセル内の液体の有無を判別する方法を開示している。しかし、特許文献３に開示された方法では、セルに対して斜め方向から光を入射させる必要があり、また、セルの周囲に前方検出器、広角散乱光検出器群、及び反射光検出器等の多数の光検出器を配置する必要がある。
そこで、本発明は、フローセルが液体で満たされているか否かを容易に判定可能な液中粒子検出装置及び液中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）液体が流されるフローセルと、（ｂ）フローセルに検査光を照射する光源と、（ｃ）検査光を照射された領域で生じる散乱光を検出する散乱光検出器と、（ｄ）散乱光を所定の時間未満検出した場合、液体に粒子が含まれていると判定し、散乱光を所定の時間以上検出した場合、フローセルが液体で満たされていないと判定する判定部と、を備える、液中粒子検出装置が提供される。
また、本発明の態様によれば、（ａ）液体を流すフローセルに検査光を照射することと、（ｂ）検査光を照射された領域で生じる散乱光を検出することと、（ｃ）散乱光を所定の時間未満検出した場合、液体に粒子が含まれていると判定し、散乱光を所定の時間以上検出した場合、フローセルが液体で満たされていないと判定することと、を含む、液中粒子の検出方法が提供される。
本発明によれば、フローセルが液体で満たされているか否かを容易に判定可能な液中粒子検出装置及び液中粒子の検出方法を提供可能である。
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。
本発明の実施の形態に係る液中粒子検出装置は、図１に示すように、液体が流されるフローセル１と、フローセル１に検査光を照射する光源２と、検査光を照射された領域で生じる散乱光を検出する散乱光検出器５と、散乱光を所定の時間未満検出した場合、液体に粒子が含まれていると判定し、散乱光を所定の時間以上検出した場合、フローセルが液体で満たされていないと判定する判定部３０１と、を備える。例えば、判定部３０１は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）３００に含まれる。
例えば、液中粒子検出装置は、検査光を照射された領域で生じる蛍光を検出する蛍光検出器４と、蛍光を透過させ、散乱光を反射する波長選択的反射鏡６と、フローセル１で生じた散乱光を散乱光検出器５に集光し、フローセル１で生じた蛍光を蛍光検出器４に集光する楕円鏡３と、を更に備える。
フローセル１は、例えば石英等の透明材料からなる。フローセル１は、例えば円筒状又は角筒状である。フローセル１の内部に、粒子を含むか否か検査される液体が流される。
フローセル１に向けて検査光を照射する光源２としては、発光ダイオード（ＬＥＤ）及びレーザが使用可能である。検査光の波長は、例えば２５０ないし５５０ｎｍである。検査光は、可視光であっても、紫外光であってもよい。検査光が可視光である場合、検査光の波長は、例えば４００ないし５５０ｎｍの範囲内であり、例えば４０５ｎｍである。検査光が紫外光である場合、検査光の波長は、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、検査光の波長は、これらに限定されない。
例えば、光源２とフローセル１の間に、楕円鏡３が配置される。そのため、楕円鏡３には、検査光を通す開口が設けられている。フローセル１に対して、検査光は、例えば垂直に入射する。
図２に示すように、フローセル１を流れる液体中に、微生物粒子、及び非微生物粒子等の粒子が含まれていると、検査光を照射された粒子において、散乱光が発生する。また、フローセル１を流れる液体中に、細菌等の微生物粒子が含まれる場合、励起光としての検査光を照射された微生物に含まれるニコチンアミドアデニンジヌクレオチド及びリボフラビン等が、蛍光を発する。
フローセル１は、楕円鏡３の第１の焦点を通るよう配置されている。蛍光検出器４は、楕円鏡３の第２の焦点に配置されている。これにより、フローセル１の中を流れる液体中の微生物粒子で生じた蛍光は、楕円鏡３によって蛍光検出器４の位置に集光されるため、蛍光を効率的に検出することが可能である。また、散乱光検出器５は、楕円鏡３及び波長選択的反射鏡６で反射された散乱光が集束する、楕円鏡３の第２の焦点と等価な位置に配置されている。そのため、フローセル１の中を流れる液体中の粒子で発生した散乱光を、散乱光検出器５によって効率的に検出することが可能である。
粒子は液体によって検査光の進行方向と例えば垂直に流されており、かつ、粒子の粒径は検査光の光径と比較して小さいため、図３に示すように、検査光を照射された粒子で生じる散乱光が検出される時間の長さは短い。そのため、散乱光検出器５が検出する散乱光の強度を時間に対してプロットすると、散乱光はパルス状に検出される。粒子を点とみなせば、１個の粒子で生じる散乱光が散乱光検出器５で検出される時間の長さは、検査光の光径をフローセル１を流れる液体の流速で割って得られる時間に近似する。
ここで、図４に示すように、フローセル１内に液体が流れていないと、フローセル１と、フローセル１内部の空気と、の屈折率差により、散乱光が生じる。液体が流れていないときのフローセル１内部の空気の体積は、粒子の体積よりも充分大きい。そのため、フローセル１に液体が流れていないときの散乱光の強度は、フローセル１に粒子が含まれる液体が流れているときの散乱光の強度よりも強い。また、フローセル１への液体の供給が開始又は再開されるまで、図５に示すように、散乱光検出器５によって散乱光が検出され続ける。そのため、フローセル１内に液体が流れていないときに散乱光検出器５が散乱光を検出する時間の長さは、フローセル１内に粒子を含む液体が流れているときに散乱光検出器５が散乱光を検出する時間の長さよりも長い。
図１に示すＣＰＵ３００は、制御部３０２を更に含む。制御部３０２は、光源２の駆動電源等を制御し、光源２が発する検査光の強度を制御する。また、制御部３０２は、フローセル１に液体を供給するポンプ等を制御し、フローセル１に供給される液体の流量等を制御する。
判定部３０１は、散乱光を所定の時間未満検出した場合、液体に粒子が含まれていると判定し、散乱光を所定の時間以上検出した場合、フローセルが液体で満たされていないと判定する。所定の時間は、例えば、予め取得された、検査対象の粒子の粒径と、フローセル１を流れる液体の流速と、に基づいて、任意に設定される。
判定部３０１は、例えば、所定の強度以上の散乱光を、所定の時間以上、継続して検出した場合、フローセル１が液体で満たされていないと判定する。所定の強度は、例えば、予め取得された、検出対象の粒子で生じる散乱光の強度と、フローセル１に液体が流れていないときに生じる散乱光の強度と、に基づいて、任意に設定される。
また、判定部３０１は、所定の強度以上の散乱光を最初に検出してから所定の期間以上が経過したか否かを判定する。所定の期間は、例えば、予め取得された、ポンプを駆動してからフローセル１内に液体が満たされるまでの時間に基づいて、任意に設定される。
さらに、判定部３０１は、光源２が発している検査光の強度が、予め取得された、粒子が発する散乱光を検出可能な程度の強度であるか否かを判定する。
ＣＰＵ３００には、基準記憶装置３５１が接続されている。基準記憶装置３５１は、判定部３０１によって参照される所定の時間、所定の強度、所定の期間、及び粒子が発する散乱光を検出可能な程度の検査光の強度を保存する。
次に、図６に示すフローチャートを用いて、実施の形態に係る液中粒子検出装置を用いた液中粒子の検出方法について説明する。
ステップＳ１０１で、図１に示す制御部３０２は、フローセル１に接続されたポンプを制御し、フローセル１内部への液体供給動作を開始させる。また、制御部３０２は、光源２からフローセル１に向けて、予め設定された、液体中の散乱光を検出可能な程度の強度の検査光を照射する。
ステップＳ１０２で、判定部３０１は、基準記憶装置３５１から、散乱光の強度の所定の基準値、及び散乱光の検出時間の所定の基準値を読み出す。さらに、判定部３０１は、散乱光検出器５が散乱光を検出した場合、検出した散乱光の強度が、所定の基準値以上であるか否かを判定する。検出した散乱光の強度が所定の基準値以上であった場合、判定部３０１は、さらに、散乱光の検出が、所定の時間以上、継続していたか否かを判定する。検出した散乱光の強度が所定の基準値未満であった場合、又は散乱光の検出が、所定の時間以上、継続していなかった場合は、フローセル１が液体で満たされていると見なしうるため、ステップＳ１０２に戻り、液体中の粒子の検出を継続する。散乱光の検出が所定の時間以上継続していた場合、判定部３０１は、フローセル１が液体で満たされていないと判定し、ステップＳ１０３に進む。
ステップＳ１０３で、制御部３０２は、光源２を制御して、光源２が発する検査光の強度を、例えば粒子で生じる散乱光を検出できない程度まで低下させる。あるいは、光源２が発する検査光の強度を、ゼロまで低下させてもよい。ステップＳ１０４で、制御部３０２は、ポンプによるフローセル１内部への液体供給動作を継続させる。その後、ステップＳ１０５で、制御部３０２は、光源２を制御して、光源２が発する検査光の強度を、粒子を検出可能な程度の元の強度まで徐々に上昇させる。その間、検出した散乱光の強度が所定の基準値未満であった場合、又は散乱光の検出が、所定の時間以上、継続していなかった場合、ステップＳ１０７に進む。また、所定の強度以上の散乱光の検出が所定の時間以上継続していた場合、判定部３０１は、フローセル１が液体で満たされていないと判定し、ステップＳ１０６に進む。
ステップＳ１０６で、判定部３０１は、所定の強度以上の散乱光を最初に検出してから所定の期間以上が経過したか否かを判定する。所定の期間が経過していない場合は、ステップＳ１０３に戻り、再び検査光の強度を低下させる。ステップＳ１０３ないしステップＳ１０６は、所定の期間の間繰り返される。所定の期間が経過した場合は、フローセル１への液体の供給ができないものと見なして、制御部３０２は、光源２からの検査光の照射を中止させる。また、ポンプによるフローセル１内部への液体供給動作を中止させる。
ステップＳ１０５で、検出した散乱光の強度が所定の基準値未満であった場合、又は散乱光の検出が、所定の時間以上、継続していなかった場合、ステップＳ１０７で、判定部３０１は、検査光の強度が、粒子が発する散乱光を検出可能な程度の強度であるか否かを判定する。検査光の強度が、粒子が発する散乱光を検出可能な程度の強度でない場合は、ステップＳ１０５に戻る。検査光の強度が、粒子が発する散乱光を検出可能な程度の強度であり、かつ、検出した散乱光の強度が所定の基準値未満であった場合、又は散乱光の検出が、所定の時間以上、継続していなかった場合、ステップＳ１０８に進み、液中粒子検出装置は、検査光の強度を粒子を検出可能なように維持して、フローセル１を流れる液体中の粒子の検出をする。
光源２からフローセル１に検査光を照射すると、フローセル１に吸収された検査光のエネルギは熱に変換される。しかし、フローセル１内部に液体が流れていれば、フローセル１で生じた熱は、液体によって奪われ続ける。これに対し、フローセル１内部に液体が満たされていない状態で、光源２からフローセル１に検査光を照射すると、フローセル１の温度が上昇して破損する場合がある。特に粒子から生じる蛍光をも検出する際には、励起光としての検査光の強度が高くなるため、フローセル１の温度が上昇して破損するおそれはより高くなる。
さらに、フローセル１内部に液体が満たされておらず、かつ、フローセル１内部に、例えばミネラル、有機物、又は界面活性剤等の残渣が付着している状態で、光源２からフローセル１に検査光を照射すると、残渣がフローセル１に焼き付くという問題も生じうる。
これに対し、実施の形態に係る液中粒子検出装置によれば、フローセル１が液体で満たされているか否かを判別可能である。そのため、フローセル１が液体で満たされていないと判定された場合は、例えば、検査光の強度を低下させることにより、フローセル１の破損等を防止することが可能である。さらに、実施の形態に係る液中粒子検出装置は、散乱光の検出時間に応じて、フローセル１が液体で満たされているか否かを判別する。そのため、フローセル１が液体で満たされていないときに特徴的に生じる散乱光の散乱角度のみに応じて配置された光検出器を必ずしも必要としない。
また、液中粒子検出装置の使用者にとっては、フローセル１内部に液体が含まれていないことが判明するたびに、液中粒子検出装置が停止することは煩わしい場合もある。例えば、特段故障でなくとも、ポンプを駆動してから、フローセル１内部に液体が到達するまでにタイムラグが生じる場合もある。あるいは、検査対象の液体が全てフローセル１を通過し終えて、フローセル１内部が空になったに過ぎない場合もある。
これに対し、実施の形態に係る液中粒子検出装置によれば、フローセル１が液体で満たされていないと判定された場合、検査光の強度を一旦低下させることによって、フローセル１の破損等を抑制しつつ、所定の期間、ポンプによるフローセル１内部への液体供給動作を継続させる。そのため、一度、フローセル１が液体で満たされていないと判定された後であっても、ステップＳ１０３ないしステップＳ１０６のループ工程が実施される所定の期間中に、フローセル１内に液体が満たされたことが確認されれば、使用者の操作を特段必要とせずに、液体に含まれる粒子の検出を開始し、継続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、図１に示す楕円鏡３の代わりに、放物面鏡を用いてもよい。また、図６のステップＳ１０６で、判定部３０１は、所定の強度以上の散乱光を、所定の時間以上、継続して検出した回数が所定の値以上であるか否かを判定してもよい。所定の値未満である場合は、ステップＳ１０３に戻り、再び検査光の強度を低下させる。所定の値以上である場合は、フローセル１への液体の供給ができないものと見なして、制御部３０２は、光源２からの検査光の照射を中止させる。さらに、ステップＳ１０６で、散乱光のみならず、蛍光を所定の時間以上検出した場合、判定部３０１は、フローセルに蛍光を発する異物が付着していると判定してもよい。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。
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、図１に示す楕円鏡３の代わりに、放物面鏡を用いてもよい。また、図６のステップＳ１０６で、判定部３０１は、所定の強度以上の散乱光を、所定の時間以上、継続して検出した回数が所定の値以上であるか否かを判定してもよい。所定の値未満である場合は、ステップＳ１０３に戻り、再び検査光の強度を低下させる。所定の値以上である場合は、フローセル１への液体の供給ができないものと見なして、制御部３０２は、光源２からの検査光の照射を中止させる。さらに、ステップＳ１０６で、散乱光のみならず、蛍光を所定の時間以上検出した場合、判定部３０１は、フローセルに蛍光を発する異物が付着していると判定してもよい。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 フローセル
２ 光源
３ 楕円鏡
４ 蛍光検出器
５ 散乱光検出器
６ 波長選択的反射鏡
３０１ 判定部
３０２ 制御部
３５１ 基準記憶装置
２ 光源
３ 楕円鏡
４ 蛍光検出器
５ 散乱光検出器
６ 波長選択的反射鏡
３０１ 判定部
３０２ 制御部
３５１ 基準記憶装置
Claims (28)
- 液体が流されるフローセルと、
前記フローセルに検査光を照射する光源と、
前記検査光を照射された領域で生じる散乱光を検出する散乱光検出器と、
前記散乱光を所定の時間未満検出した場合、前記液体に粒子が含まれていると判定し、前記散乱光を所定の時間以上検出した場合、前記フローセルが前記液体で満たされていないと判定する判定部と、
を備える、液中粒子検出装置。 - 前記判定部が、所定の強度以上の前記散乱光を、前記所定の時間以上、継続して検出した場合、前記フローセルが前記液体で満たされていないと判定する、請求項１に記載の液中粒子検出装置。
- 前記フローセルが前記液体で満たされていないと判定された場合、前記光源が前記検査光の強度を低下させる、請求項１又は２に記載の液中粒子検出装置。
- 前記光源が前記検査光の強度を低下させた後、前記光源が前記検査光の強度を、前記粒子を検出可能な元の強度まで上昇させる、請求項３に記載の液中粒子検出装置。
- 所定の強度以上の前記散乱光を、前記所定の時間以上、継続して検出した場合、前記光源が前記検査光の強度を低下させる、請求項４に記載の液中粒子検出装置。
- 所定の強度以上の前記散乱光を、前記所定の時間以上、継続して検出しなかった場合、前記検査光の強度を前記粒子を検出可能なように維持する、請求項４に記載の液中粒子検出装置。
- 所定の強度以上の前記散乱光を、前記所定の時間以上、継続して検出した回数が所定の値以上の場合、前記光源が前記検査光を消す、請求項５に記載の液中粒子検出装置。
- 所定の強度以上の前記散乱光を検出してから所定の期間以上経過した場合、前記光源が前記検査光を消す、請求項５に記載の液中粒子検出装置。
- 前記フローセルに対して前記検査光が垂直に入射する、請求項１ないし８のいずれか１項に記載の液中粒子検出装置。
- 前記散乱光を前記散乱光検出器に集光する楕円鏡を更に備える、請求項１ないし９のいずれか１項に記載の液中粒子検出装置。
- 前記フローセルが前記楕円鏡の第１の焦点を通り、前記散乱光検出器が前記楕円鏡の第２の焦点に配置されている、請求項１０に記載の液中粒子検出装置。
- 前記フローセルが石英からなる、請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の液中粒子検出装置。
- 前記検査光を照射された領域で生じる蛍光を検出する蛍光検出器を更に備える、請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の液中粒子検出装置。
- 前記散乱光及び前記蛍光を所定の時間以上検出した場合、前記判定部が、前記フローセルに異物が付着していると判定する、請求項１３に記載の液中粒子検出装置。
- 液体を流すフローセルに検査光を照射することと、
前記検査光を照射された領域で生じる散乱光を検出することと、
前記散乱光を所定の時間未満検出した場合、前記液体に粒子が含まれていると判定し、前記散乱光を所定の時間以上検出した場合、前記フローセルが前記液体で満たされていないと判定することと、
を含む、液中粒子の検出方法。 - 所定の強度以上の前記散乱光を、前記所定の時間以上、継続して検出した場合、前記フローセルが前記液体で満たされていないと判定する、請求項１５に記載の液中粒子の検出方法。
- 前記フローセルが前記液体で満たされていないと判定された場合、前記検査光の強度を低下させる、請求項１５又は１６に記載の液中粒子の検出方法。
- 前記検査光の強度を低下させた後、前記検査光の強度を、前記粒子を検出可能な元の強度まで上昇させる、請求項１７に記載の液中粒子の検出方法。
- 所定の強度以上の前記散乱光を、前記所定の時間以上、継続して検出した場合、前記検査光の強度を低下させる、請求項１８に記載の液中粒子の検出方法。
- 所定の強度以上の前記散乱光を、前記所定の時間以上、継続して検出しなかった場合、前記検査光の強度を前記粒子を検出可能なように維持する、請求項１８に記載の液中粒子の検出方法。
- 所定の強度以上の前記散乱光を、前記所定の時間以上、継続して検出した回数が所定の値以上の場合、前記検査光を消す、請求項１９に記載の液中粒子の検出方法。
- 所定の強度以上の前記散乱光を検出してから所定の期間以上経過した場合、前記検査光を消す、請求項１９に記載の液中粒子の検出方法。
- 前記フローセルに対して前記検査光が垂直に入射する、請求項１５ないし２２のいずれか１項に記載の液中粒子の検出方法。
- 前記散乱光を楕円鏡で散乱光検出器に集光する、請求項１５ないし２３のいずれか１項に記載の液中粒子の検出方法。
- 前記フローセルが前記楕円鏡の第１の焦点を通り、前記散乱光検出器が前記楕円鏡の第２の焦点に配置されている、請求項２４に記載の液中粒子の検出方法。
- 前記フローセルが石英からなる、請求項１５ないし２５のいずれか１項に記載の液中粒子の検出方法。
- 前記検査光を照射された領域で生じる蛍光を検出することを更に含む、請求項１５ないし２６のいずれか１項に記載の液中粒子の検出方法。
- 前記散乱光及び前記蛍光を所定の時間以上検出した場合、前記フローセルに異物が付着していると判定する、請求項２７に記載の液中粒子の検出方法。
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