JP6316573B2 - 粒子検出装置及び粒子の検出方法 - Google Patents

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、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２参照。）。

特開２０１１−８３２１４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

しかし、検査対象とする気体等の流体に、検出対象とする微生物粒子や非微生物蛍光粒子等の蛍光粒子以外に、蛍光帯域の光を発する物質が含まれていると、粒子検出装置が、当該物質を誤って検出対象である蛍光粒子として検出する場合があることを、本発明者は見出した。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）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算出する相対値算出部と、（ｄ）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を参考値として保存する参考値記憶装置と、（ｅ）算出された相対値と参考値を比較し、流体が検出対象の蛍光粒子を含むか否か判定する判定部と、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）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算出することと、（ｄ）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を参考値として用意することと、（ｅ）算出された相対値と参考値を比較し、流体が検出対象の蛍光粒子を含むか否か判定することと、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。 本発明の第１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。 本発明の第１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。 本発明の第１の実施の形態の第１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。 本発明の第１の実施の形態の第１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。 本発明の第１の実施の形態の第２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。 本発明の第１の実施の形態の第２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。 本発明の第１の実施の形態の第３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。 本発明の第１の実施の形態の第３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。

（第１の実施の形態）
図１に示すように、第１の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（ＮＯ_X）、硫黄酸化物（ＳＯ_X）、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、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、４４０ｎｍ付近の帯域における波長の光強度に対する５３０ｎｍ以上の帯域における波長の光強度の比は、非生物において小さく、微生物粒子において大きくなる傾向にある。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。

上記本発明者の知見に基づく第１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算出する相対値算出部３０１を含む。ＣＰＵ３００には、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所定の物質が発する光の強度の相対値を参考値として保存する参考値記憶装置３５１が電気的に接続されている。ＣＰＵ３００は、さらに、相対値算出部３０１が算出した相対値と、参考値記憶装置３５１に保存されている参考値と、を比較し、流体が検出対象の蛍光粒子を含むか否か判定する判定部３０２を含む。

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（ＮＯ_X）、硫黄酸化物（ＳＯ_X）、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。

以下、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を、図４のフローチャートを用いて説明する。

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ΔＩ_f／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ΔＩ_f／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ΔＩ_f／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ΔＩ_f／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Ｉ_Pを検出する。蛍光帯域の光の強度の時間変化率ΔＩ_f／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Ｉ_P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ΔＩ_f／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ΔＩ_f／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Ｉ_P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Ｉ_PC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。

次に、参考値記憶装置３５１に保存されている、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を参考値として取得する方法を、図６のフローチャートを用いて説明する。なお、第１の実施の形態においては、励起光を照射される所定の物質が、粒子検出装置１が検出対象とする蛍光粒子である所定の微生物粒子である例を説明する。

ステップＳ２０１で、蛍光粒子として、所定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、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、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、第１の波長における蛍光強度の値を、第２の波長における蛍光強度の値で割って、参考値を算出する。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に所定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。

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、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、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、算出した相対値を相対値記憶装置３５２に保存する。

判定部３０２は、相対値記憶装置３５２から算出された相対値を読み出し、参考値記憶装置３５１から参考値の等価範囲を読み出す。次に、判定部３０２は、算出された相対値が、所定の微生物粒子の参考値の等価範囲に含まれるか否かを判定する。算出された相対値が、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、所定の微生物粒子を含んでいると判定する。算出された相対値が、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、この場合、判定部３０２は、測定された蛍光帯域の光が、検出対象とする所定の微生物粒子以外の物質由来であり、吸引した気体が、所定の微生物粒子以外の蛍光粒子を含んでいると判定してもよい。

さらに判定部３０２は、算出された相対値が、所定の微生物粒子の参考値の等価範囲に含まれるものの、等価範囲の上限又は下限に近似される場合は、クリーンルーム７０から吸引した気体が、所定の微生物粒子を含んでいると判定するが、判定の確実性は低いと判断してもよい。また、判定部３０２は、算出された相対値が、所定の微生物粒子の参考値の等価範囲に含まれていないものの、等価範囲の上限又は下限に近似される場合は、クリーンルーム７０から吸引した気体が、所定の微生物粒子を含んでいないと判定するが、判定の確実性は低いと判断してもよい。

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。

以上説明した第１の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。そのため、第１の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の実施の形態の第１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７に示す方法でもよい。

図７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８に示す第１のピークにおける蛍光帯域の光の強度Ｉ_P1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ΔＩ_f／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ΔＩ_f／Δｔが０に近似できない場合は、図８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Ｉ_P2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ΔＩ_f／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Ｉ_P1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Ｉ_P1C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Ｉ_P2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Ｉ_P2C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１の実施の形態の第２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９に示す方法でもよい。

図９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９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ΔＩ_f／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１０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１０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１の実施の形態の第３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１１に示す方法でもよい。

図１１のステップＳ５０１からステップＳ５０７までは、図９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１２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ΔＩ_f／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ΔＩ_f／Δｔが０に近似できない場合は、図１２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ΔＩ_f／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。

（第２の実施の形態）
第１の実施の形態では、図３に示す参考値記憶装置３５１に所定の微生物粒子の参考値が保存されている例を説明した。これに対し、参考値記憶装置３５１には所定の非微生物粒子の参考値が保存されていてもよい。所定の非微生物粒子の参考値は、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、これに非微生物粒子を含ませることにより得られる。

この場合、判定部３０２は、検査対象の気体を測定することにより算出された相対値が、所定の非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。算出された相対値が、所定の非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、検査対象の気体が、所定の非微生物粒子を含んでいると判定する。算出された相対値が、所定の非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、検査対象の気体が、所定の非微生物粒子を含んでいないと判定する。また、この場合、判定部３０２は、検査対象の気体が、所定の非微生物粒子以外の蛍光粒子を含んでいると判定してもよい。

さらに判定部３０２は、算出された相対値が、所定の非微生物粒子の参考値の等価範囲に含まれるものの、等価範囲の上限又は下限に近似される場合は、検査対象の気体が、所定の非微生物粒子を含んでいると判定するが、判定の確実性は低いと判断してもよい。また、判定部３０２は、算出された相対値が、所定の非微生物粒子の参考値の等価範囲に含まれていないものの、等価範囲の上限又は下限に近似される場合は、検査対象の気体が、所定の非微生物粒子を含んでいないと判定するが、判定の確実性は低いと判断してもよい。

（第３の実施の形態）
参考値記憶装置３５１には、二酸化窒素（ＮＯ₂）を含む窒素酸化物（ＮＯ_X）、硫黄酸化物（ＳＯ_X）、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。

この場合、判定部３０２は、検査対象の気体から算出された相対値が、所定の気体含有物質の参考値の等価範囲に含まれるか否かを判定する。算出された相対値が、所定の気体含有物質の参考値の等価範囲に含まれる場合、判定部３０２は、測定された蛍光帯域の光が、所定の気体含有物質由来であり、検査対象の気体が、所定の気体含有物質を含んでいると判定する。算出された相対値が、所定の気体含有物質の参考値の等価範囲に含まれない場合、判定部３０２は、検査対象の気体が、所定の気体含有物質を含んでいないと判定する。また、この場合、判定部３０２は、検査対象の気体が、所定の気体含有物質以外の蛍光粒子、あるいは検出対象の蛍光粒子を含んでいると判定してもよい。

さらに判定部３０２は、算出された相対値が、所定の気体含有物質の参考値の等価範囲に含まれるものの、等価範囲の上限又は下限に近似される場合は、検査対象の気体が、所定の気体含有物質を含んでいると判定するが、判定の確実性は低いと判断してもよい。また、判定部３０２は、算出された相対値が、所定の気体含有物質の参考値の等価範囲に含まれていないものの、等価範囲の上限又は下限に近似される場合は、検査対象の気体が、所定の気体含有物質を含んでいないと判定するが、判定の確実性は低いと判断してもよい。

（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。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
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
４０１ 出力装置

Claims (8)

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、
   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算出する相対値算出部と、
   前記少なくとも２つの波長で測定された、前記励起光を照射された所定の微生物粒子が発する光の強度の相対値を所定の微生物粒子の参考値として保存する参考値記憶装置と、
   前記少なくとも２つの波長で測定された、前記励起光を照射された二酸化窒素が発する光の強度の相対値を二酸化窒素の参考値として保存する参考値記憶装置と、
   前記算出された相対値と前記所定の微生物粒子の参考値を比較し、前記流体が前記所定の微生物粒子を含むか否か判定し、及び、前記算出された相対値と前記二酸化窒素の参考値を比較し、前記流体が前記二酸化窒素を含むか否か判定する判定部と、
   を備える、粒子検出装置であって、
   前記算出された相対値が前記所定の微生物粒子の参考値と等価である場合、前記測定された光が前記所定の微生物粒子由来であると前記判定部が判定し、
   前記算出された相対値が前記二酸化窒素の参考値と等価である場合、前記測定された光が前記二酸化窒素由来であると前記判定部が判定する、
   粒子検出装置。
2. 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が、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、請求項１に記載の粒子検出装置。
3. 前記少なくとも２つの波長で測定された光の強度の相対値が、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、の比である、請求項１に記載の粒子検出装置。
4. 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が、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、の比である、請求項１に記載の粒子検出装置。
5. 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、
   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算出することと、
   前記少なくとも２つの波長で測定された、前記励起光を照射された所定の微生物粒子が発する光の強度の相対値を所定の微生物粒子の参考値として用意することと、
   前記少なくとも２つの波長で測定された、前記励起光を照射された二酸化窒素が発する光の強度の相対値を二酸化窒素の参考値として用意することと、
   前記算出された相対値と前記所定の微生物粒子の参考値を比較し、前記流体が前記所定の微生物粒子を含むか否か判定し、及び、前記算出された相対値と前記二酸化窒素の参考値を比較し、前記流体が前記二酸化窒素を含むか否か判定することと、
   を含む、粒子の検出方法であって、
   前記算出された相対値が前記所定の微生物粒子の参考値と等価である場合、前記測定された光が前記所定の微生物粒子由来であると判定し、
   前記算出された相対値が前記二酸化窒素の参考値と等価である場合、前記測定された光が前記二酸化窒素由来であると判定する、
   粒子の検出方法。
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が、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、請求項５に記載の粒子の検出方法。
7. 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が、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、の比である、請求項５に記載の粒子の検出方法。
8. 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が、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、の比である、請求項５に記載の粒子の検出方法。