JP2017049150A - 蛍光粒子の計測方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】計測された蛍光粒子の材料を正確に特定可能な、蛍光粒子の計測方法を提供する。
【解決手段】評価対象の流体に含まれる蛍光粒子を捕捉することと、捕捉された蛍光粒子の材料を材料分析装置で特定することと、流体に含まれる蛍光粒子の数を蛍光粒子計測器で計測することと、蛍光粒子計測器で計測された蛍光粒子の材料が、材料分析装置で特定された材料であるとみなすことと、を備える、蛍光粒子の計測方法。
【選択図】図１
【解決手段】評価対象の流体に含まれる蛍光粒子を捕捉することと、捕捉された蛍光粒子の材料を材料分析装置で特定することと、流体に含まれる蛍光粒子の数を蛍光粒子計測器で計測することと、蛍光粒子計測器で計測された蛍光粒子の材料が、材料分析装置で特定された材料であるとみなすことと、を備える、蛍光粒子の計測方法。
【選択図】図１
Description
本発明は環境技術に関し、特に蛍光粒子の計測方法に関する。
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粒子が含まれていると、光を照射された粒子が蛍光を発したり、粒子において散乱光が生じたりする。そのため、蛍光や散乱光を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２参照。）。さらに、ラマン分光法により、エアロゾルの材料を特定することも提案されている（例えば、非特許文献２参照。）。
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
松木篤、「ラマン顕微鏡を用いた大気エアロゾル研究」、エアロゾル研究、２０１３年、第２８巻、第３号、２０８−２１３ページ
粒子検出装置が検出する蛍光の波長帯域や強度は、当該蛍光を発した蛍光粒子の材料と相関するものの、蛍光の波長帯域や強度のみから、蛍光粒子の材料を正確に特定することは依然として困難である。そこで、本発明は、計測された蛍光粒子の材料を正確に特定可能な、蛍光粒子の計測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）評価対象の流体に含まれる蛍光粒子を捕捉することと、（ｂ）捕捉された蛍光粒子の材料を材料分析装置で特定することと、（ｃ）流体に含まれる蛍光粒子の数を蛍光粒子計測器で計測することと、（ｄ）蛍光粒子計測器で計測された蛍光粒子の材料が、材料分析装置で特定された材料であるとみなすことと、を備える、蛍光粒子の計測方法が提供される。
上記の方法において、評価対象の流体に含まれる蛍光粒子を平面上に捕捉し、平面上における蛍光粒子の位置を特定し、材料分析装置が、特定された位置の蛍光粒子の材料を特定してもよい。また、平面上における蛍光粒子の位置が、蛍光観察装置で特定されてもよい。
上記の方法において、蛍光観察装置が、平面上において少なくとも２つの基準点を特定し、少なくとも２つの基準点に対する蛍光粒子の相対的な座標を特定してもよい。
上記の方法において、蛍光観察装置が、平面上において少なくとも２つの基準点を特定し、少なくとも２つの基準点のうちの１つの基準点に対する蛍光粒子の相対的な座標を特定し、基準点を結ぶ直線と、平面を備える物体が配置された蛍光観察装置の試料ステージの座標軸と、がなす角度に基づいて、蛍光粒子の座標を変換し、少なくとも２つの基準点に対する蛍光粒子の相対的な座標を特定してもよい。
上記の方法において、材料分析装置が、蛍光観察装置が特定した基準点を特定し、基準点を結ぶ直線と、平面を備える物体が配置された材料分析装置の試料ステージの座標軸と、がなす角度に基づいて、少なくとも２つの基準点に対する蛍光粒子の相対的な座標を変換し、材料分析装置の試料ステージの座標系における蛍光粒子の座標を特定してもよい。
上記の方法において、蛍光観察装置が、蛍光顕微鏡又は蛍光イメージャーであってもよい。材料分析装置が、ラマン分光装置、赤外分光装置、又は電子線マイクロアナライザであってもよい。
上記の方法が、特定された蛍光粒子の材料に基づき、蛍光粒子を発生させている事象を特定することを更に備えていてもよい。また、上記の方法が、蛍光粒子計測器による蛍光粒子の数の計測結果に基づき、事象の発生状況を監視してもよい。
上記の方法において、流体が気体又は液体であってもよい。
本発明によれば、計測された蛍光粒子の材料を正確に特定可能な、蛍光粒子の計測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。ただし、本開示の一部をなす記述及び図面は、本発明を限定するものであると理解するべきではない。本開示から当業者には様々な代替技術及び運用技術が明らかになるはずであり、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。
実施の形態に係る蛍光粒子の計測方法は、図１に示すように、評価対象の流体に含まれる蛍光粒子を捕捉するステップＳ１０１と、捕捉された蛍光粒子の材料を材料分析装置で特定するステップＳ１０５と、流体に含まれる蛍光粒子の数を蛍光粒子計測器で計測するステップＳ１０７と、蛍光粒子計測器で計測された蛍光粒子の材料が、材料分析装置で特定された材料であるとみなすステップＳ１０８と、を備える。
流体とは、気体及び液体を含む。気体の例としては、屋外気体及び屋内気体が挙げられるが、これらに限定されない。液体の例としては、精製水、製薬用水、注射用水、環境水、及び液体試薬が挙げられるが、これらに限定されない。蛍光粒子は、生物粒子及び非生物粒子を含む。なお、蛍光とは自家蛍光も含む。
蛍光粒子が微生物等の生物粒子である場合、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。花粉も、蛍光を発する。非生物粒子に光を照射しても、非生物粒子が蛍光帯域の光を発する場合がある。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。ポリスチレン粒子も蛍光を発し、その後退色する。
評価対象の流体が精製水である場合、精製水製造装置の材料からなる非微生物粒子が精製水に含まれる場合がある。例えば、精製水製造装置が備えうるフィルターやハウジングからは、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、オレフィン、ポリカーボネート、及びポリウレタン等から選択される少なくとも一つの材料からなる粒子が生じうる。精製水製造装置が備えうるパッキンからは、例えば、シリコンゴム、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、フッ素ゴム、カルレッツ、及びＰＴＦＥ等から選択される少なくとも一つの材料からなる粒子が生じうる。精製水製造装置が備えうるポンプからは、バイトン、フッ素樹脂、シリコン樹脂、ポリアミド、ポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）、及びパーフロ等から選択される少なくとも一つの材料からなる粒子が生じうる。精製水製造装置が備えうるシールからは、例えばＰＴＦＥ等からなる粒子が生じうる。精製水製造装置が備えうる配管からは、酸化ステンレス等の金属材料からなる粒子が生じうる。上記したような精製水製造装置から生じる粒子の材料は、励起光を照射されると、蛍光、又は波長帯域が蛍光と重複する光を発する場合がある。
ステップＳ１０１において、評価対象の流体に含まれる材料が特定されていない蛍光粒子を、例えば平面上に捕捉する。平面は物体に含まれており、例えば、フィルター等の膜、ガラス基板、樹脂基板、及び金属基板等の表面である。平面は、例えば、矩形状の輪郭を有する。他の形状を有する平面を有する物体から、矩形状の平面を有する物体を切り出してもよい。
例えば、膜に流体を通すことにより、流体に含まれる蛍光粒子を、平面上に捕捉する。他に、蛍光粒子の捕捉方法としては、蛍光粒子を平面上に静電的に誘導する、蛍光粒子を平面上に慣性衝突させる、誘電泳動により蛍光粒子を平面上に泳動させる、サイクロン吸引機により蛍光粒子を流体から分離し平面上に誘導する、及びコリオリの力を利用して蛍光粒子を流体から分離し平面上に誘導する等が挙げられる。
ステップＳ１０１の後、ステップＳ１０２で、平面上における蛍光粒子の座標を特定する。例えば、平面を備える膜や基板等の物体を蛍光観察装置の試料ステージ上に配置し、蛍光観察装置で蛍光画像を撮影して解析することにより、平面上における蛍光粒子の座標を特定する。蛍光観察装置は、例えば、蛍光顕微鏡又は蛍光イメージャーである。
具体的には、まず、蛍光観察装置は、材料分析装置でも識別可能な少なくとも２つの点の座標を、基準点として特定する。材料分析装置でも識別可能な点とは、例えば、蛍光を発していない点であり、矩形状の平面の角などが挙げられる。ただし、材料分析装置でも識別可能であれば、蛍光を発している点を基準点として特定してもよい。少なくとも２つの基準点は、例えば、直線上に並んでいる。
例えば、平面が矩形状の輪郭を有している場合、図２に示すように、蛍光観察装置は、長さａの辺の両隣の角の頂点を基準点として特定する。ここで、２つの基準点のうちの一方の基準点（第１の基準点）の座標（Ｘ0，Ｙ0）を原点（０，０）とし、平面を備える物体が配置された蛍光観察装置の試料ステージの座標軸（ｘ軸）に対して、両端に基準点が設定された辺が角度αずれて配置されていると、蛍光観察装置の試料ステージ上における他方の基準点（第２の基準点）の座標（Ｘh，Ｙh）のＸ座標は下記（１）式で与えられ、Ｙ座標は下記（２）式で与えられる。
Ｘh＝ａ・ｃｏｓα （１）
Ｙh＝ａ・ｓｉｎα （２）
Ｘh＝ａ・ｃｏｓα （１）
Ｙh＝ａ・ｓｉｎα （２）
また、蛍光観察装置は、第１の基準点の座標（０，０）に対する蛍光粒子の相対的な座標（Ｘ1，Ｙ1）を特定する。ここで、第１の基準点と蛍光粒子の座標（Ｘ1，Ｙ1）を結ぶ長さｂの直線が、蛍光観察装置の試料ステージのｘ軸に対して角度βずれていると、第１の基準点の座標（０，０）に対する蛍光粒子の相対的な座標（Ｘ1，Ｙ1）のＸ座標は下記（３）式で与えられ、Ｙ座標は下記（４）式で与えられる。
Ｘ1＝ｂ・ｃｏｓβ （３）
Ｙ1＝ｂ・ｓｉｎβ （４）
Ｘ1＝ｂ・ｃｏｓβ （３）
Ｙ1＝ｂ・ｓｉｎβ （４）
ここで、図３に示すように、蛍光観察装置は、第１の基準点を中心として、矩形を−α度回転させ、両端に基準点が設定された辺が、蛍光観察装置の試料ステージのｘ軸と一致するよう座標変換する。座標変換された第２の基準点の座標（Ｘh'，Ｙh'）のＸ座標は下記（５）式で与えられ、Ｙ座標は下記（６）式で与えられる。
Ｘh'＝｛Ｘh 2＋Ｙh 2｝(1/2)＝ａ （５）
Ｙh'＝Ｙ0＝０ （６）
Ｘh'＝｛Ｘh 2＋Ｙh 2｝(1/2)＝ａ （５）
Ｙh'＝Ｙ0＝０ （６）
また、座標変換された蛍光粒子の座標（Ｘ1'，Ｙ1'）のＸ座標は下記（７）式で与えられ、Ｙ座標は下記（８）式で与えられる。
Ｘ1'＝ｂ・ｃｏｓ（β−α） （７）
Ｙ1'＝ｂ・ｓｉｎ（β−α） （８）
Ｘ1'＝ｂ・ｃｏｓ（β−α） （７）
Ｙ1'＝ｂ・ｓｉｎ（β−α） （８）
角度αの余弦は下記（９）式で与えられ、角度αの正弦は下記（１０）式で与えられる。
ｃｏｓα＝Ｘh／Ｘh'＝Ｘh／ａ （９）
ｓｉｎα＝Ｙh／Ｘh'＝Ｙh／ａ （１０）
ｃｏｓα＝Ｘh／Ｘh'＝Ｘh／ａ （９）
ｓｉｎα＝Ｙh／Ｘh'＝Ｙh／ａ （１０）
上記（１）から（４）式、及び（７）から（１０）式より、座標変換された蛍光粒子の座標（Ｘ1'，Ｙ1'）のＸ座標は下記（１１）式で与えられ、Ｙ座標は下記（１２）式で与えられる。座標変換された蛍光粒子の座標（Ｘ1'，Ｙ1'）は、第１の基準点及び座標変換された第２の基準点に対する、蛍光粒子の相対的な位置を表している。座標変換された蛍光粒子の座標（Ｘ1'，Ｙ1'）において、蛍光顕微鏡の試料ステージの座標軸に対する平面を含む物体の配置のずれが補正されている。
Ｘ1'＝Ｘ1（Ｘh／Ｘh'）＋Ｙ1（Ｙh／Ｘh'）
＝Ｘ1（Ｘh／ａ）＋Ｙ1（Ｙh／ａ） （１１）
Ｙ1'＝Ｙ1（Ｘh／Ｘh'）−Ｘ1（Ｙh／Ｘh'）
＝Ｙ1（Ｘh／ａ）−Ｘ1（Ｙh／ａ） （１２）
Ｘ1'＝Ｘ1（Ｘh／Ｘh'）＋Ｙ1（Ｙh／Ｘh'）
＝Ｘ1（Ｘh／ａ）＋Ｙ1（Ｙh／ａ） （１１）
Ｙ1'＝Ｙ1（Ｘh／Ｘh'）−Ｘ1（Ｙh／Ｘh'）
＝Ｙ1（Ｘh／ａ）−Ｘ1（Ｙh／ａ） （１２）
蛍光観察装置は、両端に基準点が設定された辺の長さａ、蛍光観察装置が特定した第１の基準点の座標（Ｘ0，Ｙ0）、蛍光観察装置が特定した座標変換された第２の基準点の座標（Ｘh'，Ｙh'）、及び蛍光観察装置が特定した、第１の基準点及び座標変換された第２の基準点に対する、蛍光粒子の相対的な座標（Ｘ1'，Ｙ1'）を、座標記憶装置に保存する。
なお、平面上に複数の蛍光粒子が捕捉されている場合は、蛍光観察装置は、複数の蛍光粒子のそれぞれの座標を特定し、座標記憶装置に保存していてもよい。
ステップＳ１０３で、蛍光粒子を捕捉している平面を備える物体を、蛍光観察装置の試料ステージから、材料分析装置の試料ステージ上に移動する。材料分析装置としては、ラマン分光装置、赤外分光装置、電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）、エネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＸ）装置、オージェ電子分光（ＡＥＳ）装置、及び全反射蛍光Ｘ線分析（ＴＸＲＦ）装置等が挙げられるが、これらに限定されない。ラマン分光装置及び赤外分光装置は、顕微鏡を備えていてもよい。ＥＰＭＡ、ＥＤＸ装置、及びＡＥＳ装置は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を備えていてもよい。ラマン分光装置及び赤外分光装置は、有機材料の特定に適しており、ＥＰＭＡ、ＥＤＸ装置、ＡＥＳ装置、及びＴＸＲＦ装置は、無機材料の特定に適しているが、これらに限定されない。
ステップＳ１０４で、材料分析装置は、第１の基準点及び第２の基準点を特定する。ここで、図４に示すように、第１の基準点の座標（ＸR0，ＹR0）を原点（０，０）とし、材料分析装置の試料ステージの座標軸（ｘ軸）に対して、両端に基準点が設定された辺が角度γずれて配置されていると、材料分析装置の試料ステージ上における第２の基準点の座標（ＸRh，ＹRh）のＸ座標は下記（１３）式で与えられ、Ｙ座標は下記（１４）式で与えられる。
ＸRh＝ａ・ｃｏｓγ （１３）
ＹRh＝ａ・ｓｉｎγ （１４）
ＸRh＝ａ・ｃｏｓγ （１３）
ＹRh＝ａ・ｓｉｎγ （１４）
また、材料分析装置は、材料分析装置の試料ステージ上における、第１の基準点に対する蛍光粒子の相対的な座標（ＸR1'，ＹR1'）を特定する。両端に基準点が設定された辺と、第１の基準点と蛍光粒子の座標（Ｘ1，Ｙ1）を結ぶ長さｂの直線と、がなす角度をδとして、蛍光粒子の座標（ＸR1'，ＹR1'）のＸ座標は下記（１５）式で与えられ、Ｙ座標は下記（１６）式で与えられる。
ＸR1' ＝ｂ・ｃｏｓ（δ−γ） （１５）
ＹR1' ＝ｂ・ｓｉｎ（δ−γ） （１６）
ＸR1' ＝ｂ・ｃｏｓ（δ−γ） （１５）
ＹR1' ＝ｂ・ｓｉｎ（δ−γ） （１６）
角度δは、角度βと角度αの差（β−α）で与えられることから、上記（１５）式及び（１６）式は、上記（７）式及び（８）式で与えられる、蛍光観察装置が特定した、第１の基準点及び第２の基準点に対する、蛍光粒子の相対的な座標（Ｘ1'，Ｙ1'）を、角度γに基づいてさらに変換することを意味している。上記（１５）式及び（１６）式は、それぞれ、下記（１７）式及び（１８）式になる。
ＸR1' ＝Ｘ1'（ＸR0＋ＸRh）／Ｘh'＋Ｙ1'（ＹRh−ＹR0）／Ｘh'
＝（Ｘ1'・ＸRh／ａ）＋（Ｙ1'・ＹRh／ａ） （１７）
ＹR1' ＝Ｙ1'（ＸR0＋ＸRh）／Ｘh'−Ｘ1'（ＹRh−ＹR0）／Ｘh'
＝（Ｙ1'・ＸRh／ａ）−（Ｘ1'・ＹRh／ａ） （１８）
ＸR1' ＝Ｘ1'（ＸR0＋ＸRh）／Ｘh'＋Ｙ1'（ＹRh−ＹR0）／Ｘh'
＝（Ｘ1'・ＸRh／ａ）＋（Ｙ1'・ＹRh／ａ） （１７）
ＹR1' ＝Ｙ1'（ＸR0＋ＸRh）／Ｘh'−Ｘ1'（ＹRh−ＹR0）／Ｘh'
＝（Ｙ1'・ＸRh／ａ）−（Ｘ1'・ＹRh／ａ） （１８）
ここで、第１の基準点が、実際には、材料分析装置の試料ステージの原点（０，０）とは異なり、ベクトル（Ｖx，Ｖy）ずれている場合、材料分析装置の試料ステージの座標系における蛍光粒子の座標（ＸR1，ＹR1）のＸ座標は下記（１９）式で与えられ、Ｙ座標は下記（２０）式で与えられる。
ＸR1＝（Ｘ1'・ＸRh／ａ）＋（Ｙ1'・ＹRh／ａ）＋Ｖx （１９）
ＹR1＝（Ｙ1'・ＸRh／ａ）−（Ｘ1'・ＹRh／ａ）＋Ｖy （２０）
ＸR1＝（Ｘ1'・ＸRh／ａ）＋（Ｙ1'・ＹRh／ａ）＋Ｖx （１９）
ＹR1＝（Ｙ1'・ＸRh／ａ）−（Ｘ1'・ＹRh／ａ）＋Ｖy （２０）
材料分析装置は、座標記憶装置から、両端に基準点が設定された辺の長さａの値、蛍光観察装置が特定した座標変換された蛍光粒子のＸ座標の値Ｘ1'、及び蛍光観察装置が特定した座標変換された蛍光粒子のＹ座標の値Ｙ1'を読み出し、それぞれを上記（１９）式及び（２０）式に代入して、材料分析装置の試料ステージの座標系における蛍光粒子の座標（ＸR1，ＹR1）の値を特定する。
図１のステップＳ１０５で、材料分析装置は、座標（ＸR1'，ＹR1'）にある蛍光粒子の材料を分析して、特定する。材料分析装置が、例えばラマン分光装置である場合、ラマン分光装置は蛍光粒子のラマン散乱スペクトルを測定する。ラマン分光装置は、例えば、種々の材料のラマン散乱スペクトルのデータベースを保存するデータベース記憶装置を備えている。ラマン分光装置は、得られるスペクトルをデータベースに照会して、測定した蛍光粒子の材料を特定する。材料分析装置は、蛍光粒子の特定した材料を、材料記憶装置に保存する。なお、必要に応じて、材料分析装置は、試料ステージを移動させることによって、分析可能な領域内に蛍光粒子を移動させてもよい。
また、蛍光観察装置が複数の蛍光粒子の座標を特定した場合は、材料分析装置は、複数の蛍光粒子のそれぞれの材料を特定し、材料記憶装置に保存してもよい。また、複数の蛍光粒子のそれぞれの材料が異なる場合は、蛍光粒子の種類の分布を算出してもよい。さらに、最も数が多かった蛍光粒子の種類を特定し、材料記憶装置に保存してもよい。
平面を含む物体を、蛍光観察装置及び材料分析装置の試料ステージの座標軸に正確に沿って配置することが困難である場合がある。そのため、図５に示すように、蛍光観察装置及び材料分析装置のそれぞれの試料ステージ上において、平面を含む物体の配置がずれる場合がある。したがって、蛍光観察装置で蛍光粒子の位置を特定しても、蛍光粒子を捕捉している平面を含む物体を蛍光観察装置から材料分析装置に移動する際に、座標軸に対する蛍光粒子の座標がずれてしまい、当該ずれを補正しないで、蛍光観察装置が特定した座標における物質を材料分析装置で分析しても、蛍光粒子がそこに存在しない場合がある。
これに対し、実施の形態に係る蛍光粒子の計測方法によれば、平面を含む物体に少なくとも２つの基準点を設定し、少なくとも２つの基準点に対する蛍光粒子の相対的な座標を特定することによって、平面を含む物体を蛍光観察装置から材料分析装置に移動させても、材料分析装置で蛍光粒子の存在位置を正確に特定することが可能となる。
ステップＳ１０６で、材料分析装置で特定された蛍光粒子の材料に基づき、特定された材料からなる蛍光粒子を発生させている事象を特定する。例えば、最も数が多い蛍光粒子の材料が花粉であると特定されれば、蛍光粒子を発生させている事象は、植物による花粉の放出と特定することが可能である。
また、例えば、評価対象の流体が精製水である場合、蛍光粒子の材料がポリプロピレン、ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、オレフィン、ポリカーボネート、及びポリウレタン等であると特定されれば、蛍光粒子を発生させている事象は、精製水製造装置が備えるフィルターやハウジングの劣化と特定することが可能である。蛍光粒子の材料がシリコンゴム、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、フッ素ゴム、カルレッツ、及びＰＴＦＥ等であると特定されれば、蛍光粒子を発生させている事象は、精製水製造装置が備えるパッキンの劣化と特定することが可能である。蛍光粒子の材料がバイトン、フッ素樹脂、シリコン樹脂、ポリアミド、ポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）、及びパーフロ等であると特定されれば、蛍光粒子を発生させている事象は、精製水製造装置が備えるポンプの劣化と特定することが可能である。蛍光粒子の材料がＰＴＦＥ等であると特定されれば、蛍光粒子を発生させている事象は、精製水製造装置が備えるシールの劣化と特定することが可能である。蛍光粒子の材料が酸化ステンレス等の金属材料であると特定されれば、蛍光粒子を発生させている事象は、精製水製造装置が備える配管の劣化と特定することが可能である。
ステップＳ１０７で、蛍光粒子計測器内に流体を吸引し、流体に含まれる蛍光粒子の数を蛍光粒子計測器で測定する。蛍光粒子の数とは、蛍光粒子の個数、濃度、及び密度等を指す。流体が気体である場合、蛍光粒子計測器は、例えば図６の模式的な断面図に示すように、筐体１１と、蛍光粒子計測器の外部から筐体１１の内部に、気体を吸引する第１の吸引装置１２と、を備える。第１の吸引装置１２で吸引された気体は、筐体１１内部のノズル１３の先端から放出される。ノズル１３の先端から放出された気体は、ノズル１３の先端と対向して筐体１１の内部に配置された第２の吸引装置１４で吸引される。
蛍光粒子計測器は、レーザー等の光源１５をさらに備える。光源１５は、ノズル１３の先端から放出され、第２の吸引装置１４で吸引される気体に向けて、レーザー光１６を照射する。気体中に粒子が含まれる場合、レーザー光１６を照射された粒子のそれぞれが、蛍光を発する。蛍光粒子計測器は、蛍光検出器１７をさらに備える。蛍光検出器１７は、蛍光粒子が発した蛍光を検出し、蛍光強度を計測する。なお、流体が液体である場合は、液体を透明なセルに流して、セルに向かって励起光を照射すればよい。
ステップＳ１０８で、蛍光粒子計測器で計測された蛍光粒子の材料が、材料分析装置で特定された材料であるとみなす。材料分析装置で複数種類の蛍光粒子が特定された場合は、蛍光粒子計測器で計測された蛍光粒子の材料が、材料分析装置で特定された最も数が多い蛍光粒子の材料であるとみなす。例えば、蛍光粒子計測器は、材料記憶装置から、材料分析装置が特定した蛍光粒子の材料を読み出し、計測した蛍光粒子の数と、蛍光粒子の材料と、を結び付けてもよい。
ステップＳ１０９で、蛍光粒子計測器による蛍光粒子の数の計測結果に基づき、事象の発生状況を監視する。例えば、材料が花粉であるとみなされる蛍光粒子の計測数が増加すれば、植物による花粉の放出という事象の発生が増大しており、材料が花粉であるとみなされる蛍光粒子の計測数が減少すれば、植物による花粉の放出という事象の発生が減少していると評価することが可能である。このように、蛍光粒子の材料と相関する事象をリアルタイムに監視することが可能となる。
（液体中の微粒子の捕捉）
金を蒸着したポリカーボネート製フィルターメンブレン（メルクミリポア製ＩＳＯＰＯＲＥ、孔径０．４５μｍ）で、モデルサンプルとしての市販の緩衝液（ステリウォーター、ＧＳＩクレオス製）をろ過し、緩衝液に含まれうる微粒子をメンブレンで捕捉した。
金を蒸着したポリカーボネート製フィルターメンブレン（メルクミリポア製ＩＳＯＰＯＲＥ、孔径０．４５μｍ）で、モデルサンプルとしての市販の緩衝液（ステリウォーター、ＧＳＩクレオス製）をろ過し、緩衝液に含まれうる微粒子をメンブレンで捕捉した。
（蛍光顕微鏡観察）
ろ過の終わったメンブレンをスライドガラスに貼り付け、蛍光ミラーユニット（Ｕ−ＭＮＶ２、オリンパス製）を備える蛍光顕微鏡（ＢＸ５１、オリンパス製）下で観察した。観察により得られた蛍光画像を図７に示す。さらに、画像処理ソフト（Ｉｍａｇｅ−Ｐｒｏ Ｐｌｕｓ、Ｍｅｄｉａ Ｃｙｂｅｒｎｅｔｉｃｓ社）を用いて、メンブレン上の２点の座標を記録し、基準点とした。また、蛍光を示す粒子を探し、蛍光粒子の座標も記録した。さらに、上記（１１）式及び（１２）式に従って、蛍光粒子の座標を変換して、蛍光顕微鏡の試料ステージの座標軸に対するスライドガラスのずれを補正した。
ろ過の終わったメンブレンをスライドガラスに貼り付け、蛍光ミラーユニット（Ｕ−ＭＮＶ２、オリンパス製）を備える蛍光顕微鏡（ＢＸ５１、オリンパス製）下で観察した。観察により得られた蛍光画像を図７に示す。さらに、画像処理ソフト（Ｉｍａｇｅ−Ｐｒｏ Ｐｌｕｓ、Ｍｅｄｉａ Ｃｙｂｅｒｎｅｔｉｃｓ社）を用いて、メンブレン上の２点の座標を記録し、基準点とした。また、蛍光を示す粒子を探し、蛍光粒子の座標も記録した。さらに、上記（１１）式及び（１２）式に従って、蛍光粒子の座標を変換して、蛍光顕微鏡の試料ステージの座標軸に対するスライドガラスのずれを補正した。
（ラマン分光分析）
次に、メンブレンを貼ったスライドガラスを、ラマン分光装置（ＤＸＲ Ｒａｍａｎ、ＴｈｅｒｍｏＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃ製）の試料ステージに載せ、基準点２点の座標を測定した。さらに、ラマン分光装置の試料ステージ上で測定した２つの基準点の座標と、蛍光顕微鏡の試料ステージ上で測定した蛍光粒子の座標と、に基づいて、ラマン分光装置の試料ステージ上における蛍光粒子の座標を、上記（１５）から（２０）式に従って計算し、特定した。
次に、メンブレンを貼ったスライドガラスを、ラマン分光装置（ＤＸＲ Ｒａｍａｎ、ＴｈｅｒｍｏＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃ製）の試料ステージに載せ、基準点２点の座標を測定した。さらに、ラマン分光装置の試料ステージ上で測定した２つの基準点の座標と、蛍光顕微鏡の試料ステージ上で測定した蛍光粒子の座標と、に基づいて、ラマン分光装置の試料ステージ上における蛍光粒子の座標を、上記（１５）から（２０）式に従って計算し、特定した。
特定された蛍光粒子の座標に基づいて、ラマン分光装置のＸＹステージを移動させ、目的の蛍光粒子を視野の中に導いた。視野のなかの粒子同士の位置関係からも、特定された座標上に目的の蛍光粒子があることが確認された。その後、目的の蛍光粒子のラマン散乱を測定し、得られたスペクトルをデータベースに照合して、蛍光粒子の材料を同定した。
その結果、図８に示すように、ノナン酸、及びオクタデカン酸メチル等の脂肪酸；これらの脂肪酸エステル；並びにエチレン／酢酸ビニルコポリマーが、蛍光粒子の材料として同定された。
（事象の特定）
脂肪酸、及び脂肪酸エステルは、樹脂の可塑剤や成型時の金型の離型剤として使われる。顕微鏡の明視野画像からは、メンブレン上にこれらの液滴と、液滴が透過したような跡が認められた。緩衝液が入っていたボトル容器に使われている材質はポリプロピレンであるが、ラマン分光装置による分析では、ポリプロピレンを材料とする蛍光粒子はなかった。
脂肪酸、及び脂肪酸エステルは、樹脂の可塑剤や成型時の金型の離型剤として使われる。顕微鏡の明視野画像からは、メンブレン上にこれらの液滴と、液滴が透過したような跡が認められた。緩衝液が入っていたボトル容器に使われている材質はポリプロピレンであるが、ラマン分光装置による分析では、ポリプロピレンを材料とする蛍光粒子はなかった。
なお、エチレン／酢酸ビニルコポリマーは、フィルム素材として多く使われることから、メンブレン納品時の梱包フィルムに由来し、緩衝液には元々含まれていなかったものと考えられた。
したがって、緩衝液中に主に存在する蛍光粒子は、メンブレン上の透過跡の数も考慮すると、緩衝液が入っていたボトル容器から溶出、あるいはボトル容器の表面から放出された可塑剤や離型剤の油滴であると特定された。
（蛍光粒子計測器による計測）
メンブレンでろ過した緩衝液と同じ緩衝液が流れている配管に、蛍光粒子計測器（ＩＭＤ−Ｗ、登録商標、アズビル・バイオビジラント製）を接続し、緩衝液に含まれる蛍光粒子を蛍光粒子計測器で計測した。その結果、図９に示すように、検出された全粒子の約５％に蛍光が認められた。これらの蛍光粒子は、ノナン酸、及びオクタデカン酸メチル等の脂肪酸；これらの脂肪酸エステル；又はエチレン／酢酸ビニルコポリマーからなるものと考えられる。
メンブレンでろ過した緩衝液と同じ緩衝液が流れている配管に、蛍光粒子計測器（ＩＭＤ−Ｗ、登録商標、アズビル・バイオビジラント製）を接続し、緩衝液に含まれる蛍光粒子を蛍光粒子計測器で計測した。その結果、図９に示すように、検出された全粒子の約５％に蛍光が認められた。これらの蛍光粒子は、ノナン酸、及びオクタデカン酸メチル等の脂肪酸；これらの脂肪酸エステル；又はエチレン／酢酸ビニルコポリマーからなるものと考えられる。
（事象の監視）
蛍光粒子計測器により、同一条件で計測を続けた結果、緩衝液が入っていたボトル容器が変わるごとに、蛍光粒子計測器で検出された蛍光粒子の割合が変化した。このことから、緩衝液が入っていたボトル容器から溶出、あるいはボトル容器の表面から放出された可塑剤や離型剤の油滴の量の変化の監視が可能となった。
蛍光粒子計測器により、同一条件で計測を続けた結果、緩衝液が入っていたボトル容器が変わるごとに、蛍光粒子計測器で検出された蛍光粒子の割合が変化した。このことから、緩衝液が入っていたボトル容器から溶出、あるいはボトル容器の表面から放出された可塑剤や離型剤の油滴の量の変化の監視が可能となった。
１１ 筐体
１２ 吸引装置
１３ ノズル
１４ 吸引装置
１５ 光源
１６ レーザー光
１７ 蛍光検出器
１２ 吸引装置
１３ ノズル
１４ 吸引装置
１５ 光源
１６ レーザー光
１７ 蛍光検出器
Claims (11)
- 評価対象の流体に含まれる蛍光粒子を捕捉することと、
前記捕捉された蛍光粒子の材料を材料分析装置で特定することと、
前記流体に含まれる前記蛍光粒子の数を蛍光粒子計測器で計測することと、
前記蛍光粒子計測器で計測された前記蛍光粒子の材料が、前記材料分析装置で特定された材料であるとみなすことと、
を備える、蛍光粒子の計測方法。 - 前記評価対象の流体に含まれる前記蛍光粒子を平面上に捕捉し、
前記平面上における前記蛍光粒子の位置を特定し、
前記材料分析装置が、前記特定された位置の前記蛍光粒子の材料を特定する、
請求項１に記載の蛍光粒子の計測方法。 - 前記平面上における前記蛍光粒子の位置が、蛍光観察装置で特定される、請求項２に記載の蛍光粒子の計測方法。
- 前記蛍光観察装置が、前記平面上において少なくとも２つの基準点を特定し、前記少なくとも２つの基準点に対する前記蛍光粒子の相対的な座標を特定する、請求項３に記載の蛍光粒子の計測方法。
- 前記蛍光観察装置が、前記平面上において少なくとも２つの基準点を特定し、前記少なくとも２つの基準点のうちの１つの基準点に対する前記蛍光粒子の相対的な座標を特定し、前記基準点を結ぶ直線と、前記平面を備える物体が配置された前記蛍光観察装置の試料ステージの座標軸と、がなす角度に基づいて、前記蛍光粒子の座標を変換し、前記少なくとも２つの基準点に対する前記蛍光粒子の相対的な座標を特定する、請求項３に記載の蛍光粒子の計測方法。
- 前記材料分析装置が、前記蛍光観察装置が特定した前記基準点を特定し、前記基準点を結ぶ直線と、前記平面を備える物体が配置された前記材料分析装置の試料ステージの座標軸と、がなす角度に基づいて、前記少なくとも２つの基準点に対する前記蛍光粒子の相対的な座標を変換し、前記材料分析装置の試料ステージの座標系における前記蛍光粒子の座標を特定する、請求項４又は５に記載の蛍光粒子の計測方法。
- 前記蛍光観察装置が、蛍光顕微鏡又は蛍光イメージャーである、請求項３から６のいずれか１項に記載の蛍光粒子の計測方法。
- 前記材料分析装置が、ラマン分光装置、赤外分光装置、又は電子線マイクロアナライザである、請求項１から７のいずれか１項に記載の蛍光粒子の計測方法。
- 前記特定された蛍光粒子の材料に基づき、前記蛍光粒子を発生させている事象を特定することを更に備える、請求項１から８のいずれか１項に記載の蛍光粒子の計測方法。
- 前記蛍光粒子計測器による前記蛍光粒子の数の計測結果に基づき、前記事象の発生状況を監視する、請求項９に記載の蛍光粒子の計測方法。
- 前記流体が気体又は液体である、請求項１から１０のいずれか１項に記載の蛍光粒子の計測方法。
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