JP6325423B2 - 液中蛍光検出装置及び液中の蛍光の検出方法 - Google Patents

Description

本発明は検出技術に関し、液中蛍光検出装置及び液中の蛍光の検出方法に関する。

検査対象である気体に含まれる蛍光粒子を検出する方法（例えば、特許文献１、２参照。）、及び検査対象である液体に含まれる蛍光粒子を検出する方法（例えば特許文献３参照。）が提案されている。いずれの方法においても、検査対象に励起光が照射され、蛍光が検出された場合に、粒子が存在すると判断される。

特許４３７７０６４号公報 特開２０１２−８８３０４号公報 特開２０１３−１１７４６６号公報

一般に気体に励起光を照射しても、自家蛍光を発する蛍光粒子の検出の妨げになる程度の強さのラマン散乱光は生じないが、液体に励起光を照射すると、水などの液体を構成する分子、あるいは液体中に含まれる分子によって、自家蛍光を発する蛍光粒子の検出の妨げになる程度の強さのラマン散乱光が生じることがある。ラマン散乱光の波長は、励起光の波長よりも長いため、検査対象に含まれる蛍光粒子が発する蛍光の波長と重なる場合がある。また、検査対象は、複数種類の蛍光粒子を含んでいる場合がある。

そこで、本発明は、液中で正確に蛍光を検出可能な液中蛍光検出装置及び液中の蛍光の検出方法を提供することを目的の一つとする。なお、蛍光とは、自家蛍光を含む。

本発明の態様によれば、（ａ）第２の蛍光波長帯域より第１の蛍光波長帯域に強い強度を有する光を発する第１の物質、及び第１の蛍光波長帯域より第２の蛍光波長帯域に強い強度を有する光を発する第２の物質を含み得る液体に向けて、第１及び第２の蛍光波長帯域の間の波長帯域において液体でラマン散乱光が生じるような波長の励起光を発する光源と、（ｂ）第１及び第２の蛍光波長帯域の光を検出する蛍光検出部と、を備える、液中蛍光検出装置が提供される。

上記装置は、検出した第１の蛍光波長帯域の光の強度と、第２の蛍光波長帯域の光の強度と、を比較する蛍光基準比較部をさらに備えていてもよい。また、上記装置は、第１の蛍光波長帯域の光の強度が第２の蛍光波長帯域の光の強度よりも大きい場合、液体が第１の物質を含んでいると判定し、第２の蛍光波長帯域の光の強度が第１の蛍光波長帯域の光の強度よりも大きい場合、液体が第２の物質を含んでいると判定する判定部をさらに備えていてもよい。

上記装置において、第１の物質が生物粒子であり、第２の物質が非生物粒子であってもよい。また、第１の蛍光波長帯域の方が、第２の蛍光波長帯域よりも長波長側であってもよい。さらに、第１の蛍光波長帯域の光が生物粒子が発する自家蛍光であり、第２の蛍光波長帯域の光が非生物粒子が発する自家蛍光であってもよい。

あるいは、上記装置において、第１及び第２の物質が非生物粒子であってもよいし、第１及び第２の物質の少なくとも一方が液体中に溶解した蛍光物質であってもよい。

上記装置は、励起光を照射された液体中で生じた、励起光と波長が同じ散乱光を検出する散乱光検出部をさらに備えていてもよい。

また、本発明の態様によれば、（ａ）第２の蛍光波長帯域より第１の蛍光波長帯域に強い強度を有する光を発する第１の物質、及び第１の蛍光波長帯域より第２の蛍光波長帯域に強い強度を有する光を発する第２の物質を含み得る液体に向けて、第１及び第２の蛍光波長帯域の間の波長帯域において液体でラマン散乱光が生じるような波長の励起光を発することと、（ｂ）第１及び第２の蛍光波長帯域の光を検出することと、を含む、液中の蛍光の検出方法が提供される。

上記方法は、検出した第１の蛍光波長帯域の光の強度と、第２の蛍光波長帯域の光の強度と、を比較することをさらに含んでいてもよい。また、上記方法は、第１の蛍光波長帯域の光の強度が第２の蛍光波長帯域の光の強度よりも大きい場合、液体が第１の物質を含んでいると判定し、第２の蛍光波長帯域の光の強度が第１の蛍光波長帯域の光の強度よりも大きい場合、液体が第２の物質を含んでいると判定することをさらに含んでいてもよい。

上記方法において、第１の物質が生物粒子であり、第２の物質が非生物粒子であってもよい。また、上記方法において、第１の蛍光波長帯域の方が、第２の蛍光波長帯域よりも長波長側であってもよい。さらに、上記方法において、第１の蛍光波長帯域の光が生物粒子が発する自家蛍光であり、第２の蛍光波長帯域の光が非生物粒子が発する自家蛍光であってもよい。

あるいは、上記方法において、第１及び第２の物質が非生物粒子であってもよいし、第１及び第２の物質の少なくとも一方が液体中に溶解した蛍光物質であってもよい。

上記方法は、励起光を照射された液体中で生じた、励起光と波長が同じ散乱光を検出することをさらに含んでいてもよい。

本発明によれば、液中で正確に蛍光を検出可能な液中蛍光検出装置及び液中の蛍光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液中蛍光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微生物が発する自家蛍光の蛍光スペクトルの実例である。 本発明の第１の実施の形態に係る非生物粒子が発する自家蛍光の蛍光スペクトルの実例である。 図２及び図３に示したスペクトルを重ねたグラフである。 本発明の第１の実施の形態に係る微生物が発する自家蛍光の蛍光スペクトルの実例である。 本発明の第１の実施の形態に係る非生物粒子が発する自家蛍光の蛍光スペクトルの実例である。 図５及び図６に示したスペクトルを重ねたグラフである。 本発明の第１の実施の形態に係る微生物が発する自家蛍光の蛍光スペクトルの実例である。 本発明の第１の実施の形態に係る非生物粒子が発する自家蛍光の蛍光スペクトルの実例である。 図８及び図９に示したスペクトルを重ねたグラフである。 本発明の第２の実施の形態に係るガラスからなる非生物粒子が発する自家蛍光の蛍光スペクトルの実例である。 本発明の第２の実施の形態に係るＰＥＴからなる非生物粒子が発する自家蛍光の蛍光スペクトルの実例である。 図１１及び図１２に示したスペクトルを重ねたグラフである。 本発明の第３の実施の形態に係る消毒用アルコールが発する蛍光の蛍光スペクトルの実例である。 本発明の第３の実施の形態に係る緑茶が発する蛍光の蛍光スペクトルの実例である。 図１４及び図１５に示したスペクトルを重ねたグラフである。

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）
本発明の第１の実施の形態に係る液中蛍光検出装置は、図１に示すように、第２の蛍光波長帯域より第１の蛍光波長帯域に強い強度を有する光を発する第１の物質、及び第１の蛍光波長帯域より第２の蛍光波長帯域に強い強度を有する光を発する第２の物質を含み得るセル４０中の液体に向けて、第１及び第２の蛍光波長帯域の間の波長帯域において液体でラマン散乱光が生じるような波長の励起光を発する光源１０と、第１及び第２の蛍光波長帯域の光を検出する蛍光検出部１０２と、を備える。

例えば、セル４０中の液体に含まれうる第１の物質は微生物等の生物粒子であり、第２の物質が非生物粒子である。液体が第１の物質及び第２の物質を含みうるとは、液体が第１の物質及び第２の物質を含む可能性があることを意味し、検査のうえ、液体が第１の物質及び第２の物質を含んでいないと判定されることもある。

液中蛍光検出装置は、励起光を照射された液体中で生じた、励起光と波長が同じ散乱光を検出する散乱光検出部１０５をさらに備えていてもよい。光源１０と、蛍光検出部１０２と、散乱光検出部１０５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。励起光が照射される液体は、透明なセル４０の中を流れる。励起光が照射される液体は、例えば、純水、製薬用水、注射用水、及び培養液であるが、これらに限定されない。セル４０は、例えばプラントの配管に接続されていてもよいが、これに限定されない。

光源１０は、セル４０中を流れる液体に向けて、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。

セル４０の中の液体に細菌等の微生物が含まれる場合、励起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。また、セル４０の中の液体に例えば金属又は樹脂からなる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、又は波長帯域が蛍光と重なる光を発する場合がある。なお、蛍光とは、自家蛍光を含む。

例えば、液体が精製水製造装置で製造された水である場合、水には精製水製造装置の材料からなる非微生物粒子が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。また、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。さらに、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。またさらに、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。加えて、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。

微生物及び非微生物粒子が発する蛍光帯域の光のスペクトルは、微生物及び非微生物粒子の種類によって異なる。また、一般に、微生物が発する蛍光波長帯域の光の強度は、非微生物粒子が発する蛍光波長帯域の光の強度よりも長波長側で強い傾向にある。そのため、複数の波長において検出した蛍光帯域の光の強度に基づいて、液体に含まれる粒子等の物質が、微生物であるか、あるいは非微生物粒子であるかを判定することが可能となる。

また、液体に励起光を照射すると、励起光が液体に含まれる分子によって散乱され、励起光よりも波長の長いラマン散乱光が発生する。例えば、水においては、励起光の波長よりも５０ないし１００ｎｍ、あるいは６０ないし７０ｎｍ長い波長のラマン散乱光が生じる。ラマン散乱光の波長帯は、主に分子の種類と、励起光の波長により変化する。具体的には、励起光の波長が３８０ｎｍである場合、水において波長が４３６ｎｍ前後にラマン散乱光のピークが発生する。励起光の波長が４０５ｎｍである場合、水において波長が４６９ｎｍ前後にラマン散乱光のピークが発生する。励起光の波長が４９０ｎｍである場合、水において波長が５３５ｎｍ前後及び５８５ｎｍ前後にラマン散乱光のピークが発生する。

そのため、ラマン散乱光のピーク波長が、微生物又は非微生物粒子が発する強度の弱い自家蛍光等の蛍光帯域の光の波長と重なると、ラマン散乱光が迷光として作用し、本来の検出対象である、強度の弱い自家蛍光の検出が困難になる場合がある。また、液体中に微生物又は非微生物粒子が含まれていると誤判定する場合もあり得る。

これに対し、第１の実施の形態に係る液中蛍光検出装置は、微生物が発する蛍光の強度が強い第１の蛍光波長帯域と、非微生物粒子が発する蛍光の強度が強い第２の蛍光波長帯域の間の波長帯域においてラマン散乱光が生じるような波長の励起光を発する。

図２は、波長が４０５ｎｍの励起光を照射したときの、水棲菌であるシュードモナス・デミニュータ（Ｂｒｅｖｕｎｄｉｍｏｎａｓ ｄｉｍｉｎｕｔａ、ＡＴＣＣ １９１４６）及びシュードモナス・プチダ（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｐｕｔｉｄａ、ＡＴＣＣ １２６３３）が発する自家蛍光のスペクトルの実例の一つである。図３は、波長が４０５ｎｍの励起光を照射したときの、種々の樹脂ガスケット材料から生じた非生物粒子が発する自家蛍光のスペクトルの実例の一つである。図４は、図２に示したスペクトルと、図３に示したスペクトルと、を重ねたグラフである。図２ないし図４に示すように、微生物が発する自家蛍光のスペクトルは、非生物粒子が発する自家蛍光のスペクトルよりも長波長側において強度が強い。反対に、非生物粒子が発する自家蛍光のスペクトルは、微生物が発する自家蛍光のスペクトルよりも短波長側おいて強度が強い。また、このとき、水において波長が４６９ｎｍ前後にラマン散乱光のピークが発生している。微生物が発する自家蛍光のスペクトルは、ラマン散乱光のピークよりも長波長側において強度が強い。反対に、非生物粒子が発する自家蛍光のスペクトルは、ラマン散乱光のピークよりも短波長側において強度が強い。

図５は、波長が３８０ｎｍの励起光を照射したときの、枯草菌であるバシラス・アトロフィーウス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ ａｔｒｏｐｈａｅｕｓ）が発する自家蛍光のスペクトルの実例の一つである。図６は、波長が３８０ｎｍの励起光を照射したときの、ガラス及び種々の樹脂材料からなる非生物粒子が発する自家蛍光のスペクトルの実例の一つである。図７は、図５に示したスペクトルと、図６に示したスペクトルと、を重ねたグラフである。図５ないし図７に示すように、微生物が発する自家蛍光のスペクトルは、非生物粒子が発する自家蛍光のスペクトルよりも長波長側において強度が強い。反対に、非生物粒子が発する自家蛍光のスペクトルは、微生物が発する自家蛍光のスペクトルよりも短波長側おいて強度が強い。また、このとき、水において波長が４３６ｎｍ前後にラマン散乱光のピークが発生している。微生物が発する自家蛍光のスペクトルは、ラマン散乱光のピークよりも長波長側において強度が強い。反対に、非生物粒子が発する自家蛍光のスペクトルは、ラマン散乱光のピークよりも短波長側において強度が強い。

図８は、波長が４９０ｎｍの励起光を照射したときの、枯草菌であるバシラス・アトロフィーウス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ ａｔｒｏｐｈａｅｕｓ）が発する自家蛍光のスペクトルの実例の一つである。図９は、波長が４９０ｎｍの励起光を照射したときの、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなる非生物粒子が発する自家蛍光のスペクトルの実例の一つである。図１０は、図８に示したスペクトルと、図９に示したスペクトルと、を重ねたグラフである。図８ないし図１０に示すように、微生物が発する自家蛍光のスペクトルは、非生物粒子が発する自家蛍光のスペクトルよりも長波長側において強度が強い。反対に、非生物粒子が発する自家蛍光のスペクトルは、微生物が発する自家蛍光のスペクトルよりも短波長側おいて強度が強い。また、このとき、水において波長が５３５ｎｍ前後及び５８５ｎｍ前後にラマン散乱光のピークが発生している。微生物が発する自家蛍光のスペクトルは、ラマン散乱光のピークよりも長波長側において強度が強い。反対に、非生物粒子が発する自家蛍光のスペクトルは、ラマン散乱光のピークよりも短波長側において強度が強い。

図１に示す光源１０は、微生物が発する自家蛍光のスペクトルと、非生物粒子が発する自家蛍光のスペクトルと、の間に、ラマン散乱光の波長帯域が位置するような波長の励起光を照射する。あるいは、光源１０は、微生物が発する自家蛍光のスペクトルの裾と、非生物粒子が発する自家蛍光のスペクトルの裾と、が重なる部分に、ラマン散乱光の波長帯域が位置するような波長の励起光を照射する。

蛍光検出部１０２は、微生物又は非微生物粒子が発する蛍光帯域の光を検出する。蛍光検出部１０２は、第１の蛍光波長帯域の光を受光する第１の受光素子２０Ａと、第１の蛍光波長帯域とは異なる第２の蛍光波長帯域の光を受光する第２の受光素子２０Ｂと、を備える。第１及び第２の受光素子２０Ａ、２０Ｂは、ラマン散乱光の波長帯域の光を検出しないようにされてもよい。例えば、第１及び第２の受光素子２０Ａ、２０Ｂが検出可能な波長帯域から、ラマン散乱光の波長帯域を除外してもよい。あるいは、第１及び第２の受光素子２０Ａ、２０Ｂの前に、ラマン散乱光の波長帯域の光を遮光するフィルタ、あるいは、バンドパスフィルタ、ロングパスフィルタ、ショートパスフィルタ、及びダイクロイックミラー、並びにこれらを組み合わせた波長選択手段等を配置してもよい。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子増倍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は、例えば、検出した光のスペクトルの面積に基づいて、光の強度を算出する。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は、例えば、検出した光のスペクトルの面積に基づいて、光の強度を算出する。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。

散乱光検出部１０５は、検査光を照射された微生物、非微生物粒子、及び気泡で生じる散乱光を検出する。散乱光検出部１０５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光強度算出装置５３が接続されている。光強度算出装置５３には、光強度算出装置５３が算出した散乱光の強度を保存する光強度記憶装置５４が接続されている。

セル４０内を液体が流れると、光源１０が励起光を照射し、蛍光検出部１０２が、ラマン散乱光の波長帯域よりも長波長側の第１の蛍光波長帯域の光の強度と、ラマン散乱光の波長帯域よりも短波長側の第２の蛍光波長帯域の光の強度と、を測定し、時系列的に光強度記憶装置２４Ａ、２４Ｂに保存する。また、散乱光検出部１０５が、散乱光を測定し、散乱光の光強度を時系列的に光強度記憶装置５４に保存する。

第１の実施の形態に係る液中蛍光検出装置は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）３００をさらに含む。ＣＰＵ３００は、散乱光基準判定部３０３を含む。散乱光基準判定部３０３は、第１の蛍光波長帯域の光の強度の値と、第２の蛍光波長帯域の光の強度の値と、を光強度記憶装置２４Ａ、２４Ｂから読み出す。また、散乱光基準判定部３０３は、散乱光の強度を、光強度記憶装置５４から読み出す。

散乱光基準判定部３０３は、蛍光検出部１０２が蛍光帯域の光を測定せず、散乱光検出部１０５が散乱光を測定した場合、検査対象の水が気泡を含むと判定する。さらに、散乱光基準判定部３０３は、蛍光検出部１０２が蛍光帯域の光を測定せず、散乱光検出部１０５が散乱光を測定した場合、検査対象の水が微生物及び非微生物粒子を含まないと判定してもよい。またさらに、散乱光基準判定部３０３は、蛍光検出部１０２が蛍光帯域の光を測定し、散乱光検出部１０５が散乱光を測定した場合、検査対象の水が微生物又は非微生物粒子を含むと判定してもよい。

ＣＰＵ３００は、比較部３０１及び蛍光基準判定部３０２をさらに含んでいてもよい。比較部３０１は、検出した第１の蛍光波長帯域における光の強度の値と、第２の蛍光波長帯域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、比較部３０１は、第１の蛍光波長帯域の光の強度と、第２の蛍光波長帯域の光の強度と、を比較する。蛍光基準判定部３０２は、ラマン散乱光の波長帯域よりも長波長側の第１の蛍光波長帯域の光の強度が、ラマン散乱光の波長帯域よりも短波長側の第２の蛍光波長帯域の光の強度よりも大きい場合、液体が微生物を含んでいると判定する。また、蛍光基準判定部３０２は、ラマン散乱光の波長帯域よりも短波長側の第２の蛍光波長帯域の光の強度が、ラマン散乱光の波長帯域よりも長波長側の第１の蛍光波長帯域の光の強度よりも大きい場合、液体が非生物粒子を含んでいると判定する。

蛍光基準判定部３０２は、例えば、判定結果を出力装置４０１から出力する。出力装置４０１としては、ディスプレイ、スピーカ、及びプリンタ等が使用可能である。

以上説明した第１の実施の形態に係る液中蛍光検出装置によれば、ラマン散乱光が生じても、ラマン散乱光を液体中に含まれている微生物又は非微生物粒子からの自家蛍光であると誤判定することを抑制することが可能となる。

（第２の実施の形態）
第２の実施の形態では、第１の非生物粒子と、第１の非生物粒子とは異なる第２の非生物粒子と、を判別する方法を説明する。

第２の実施の形態においては、図１に示す光源１０は、第１の非生物粒子が発する自家蛍光のスペクトルと、第２の非生物粒子が発する自家蛍光のスペクトルと、の間に、ラマン散乱光の波長帯域が位置するような波長の励起光を照射する。あるいは、光源１０は、第１の非生物粒子が発する自家蛍光のスペクトルの裾と、第２の非生物粒子が発する自家蛍光のスペクトルの裾と、が重なる部分に、ラマン散乱光の波長帯域が位置するような波長の励起光を照射する。

図１１は、波長が４４５ｎｍの励起光を照射したときの、ガラスからなる非生物粒子が発する自家蛍光のスペクトルの実例の一つである。図１２は、波長が４４５ｎｍの励起光を照射したときの、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなる非生物粒子が発する自家蛍光のスペクトルの実例の一つである。図１３は、図１１に示したスペクトルと、図１２に示したスペクトルと、を重ねたグラフである。図１１ないし図１３に示すように、ガラスからなる非生物粒子が発する自家蛍光のスペクトルは、ＰＥＴからなる非生物粒子が発する自家蛍光のスペクトルよりも長波長側において強度が強い。反対に、ＰＥＴからなる非生物粒子が発する自家蛍光のスペクトルは、ガラスからなる非生物粒子が発する自家蛍光のスペクトルよりも短波長側おいて強度が強い。また、このとき、水において波長が５２４ｎｍ前後にラマン散乱光のピークが発生している。ガラスからなる非生物粒子が発する自家蛍光のスペクトルは、ラマン散乱光のピークよりも長波長側において強度が強い。反対に、ＰＥＴからなる非生物粒子が発する自家蛍光のスペクトルは、ラマン散乱光のピークよりも短波長側において強度が強い。

第２の実施の形態において、図１に示すＣＰＵ３００の比較部３０１は、第１の蛍光波長帯域の光の強度と、第２の蛍光波長帯域の光の強度と、を比較する。蛍光基準判定部３０２は、ラマン散乱光の波長帯域よりも長波長側の第１の蛍光波長帯域の光の強度が、ラマン散乱光の波長帯域よりも短波長側の第２の蛍光波長帯域の光の強度よりも大きい場合、液体が第１の非生物粒子を含んでいると判定する。また、蛍光基準判定部３０２は、ラマン散乱光の波長帯域よりも短波長側の第２の蛍光波長帯域の光の強度が、ラマン散乱光の波長帯域よりも長波長側の第１の蛍光波長帯域の光の強度よりも大きい場合、液体が第２の非生物粒子を含んでいると判定する。

（第３の実施の形態）
第３の実施の形態では、液体中に溶解した第１の蛍光物質と、液体中に溶解した第１の蛍光物質とは異なる第２の蛍光物質と、を判別する方法を説明する。

第３の実施の形態においては、図１に示す光源１０は、液体中に溶解した第１の蛍光物質が発する蛍光のスペクトルと、液体中に溶解した第２の蛍光物質が発する蛍光のスペクトルと、の間に、ラマン散乱光の波長帯域が位置するような波長の励起光を照射する。あるいは、光源１０は、液体中に溶解した第１の蛍光物質が発する蛍光のスペクトルの裾と、液体中に溶解した第２の蛍光物質が発する蛍光のスペクトルの裾と、が重なる部分に、ラマン散乱光の波長帯域が位置するような波長の励起光を照射する。

図１４は、波長が４６０ｎｍの励起光を照射したときの、消毒用アルコールに含まれる香料及び色素等の添加剤が発する蛍光のスペクトルの実例の一つである。図１５は、波長が４６０ｎｍの励起光を照射したときの、緑茶に含まれるクロロフィルが発する蛍光のスペクトルの実例の一つである。図１６は、図１４に示したスペクトルと、図１５に示したスペクトルと、を重ねたグラフである。図１４ないし図１６に示すように、消毒用アルコールに含まれる香料及び色素等の添加剤が発する蛍光のスペクトルは、緑茶に含まれるクロロフィルが発する蛍光のスペクトルよりも長波長側において強度が強い。反対に、緑茶に含まれるクロロフィルが発する蛍光のスペクトルは、消毒用アルコールに含まれる香料及び色素等の添加剤が発する蛍光のスペクトルよりも短波長側おいて強度が強い。また、このとき、水において波長が５４５ｎｍ前後にラマン散乱光のピークが発生している。消毒用アルコールに含まれる香料及び色素等の添加剤が発する蛍光のスペクトルは、ラマン散乱光のピークよりも長波長側において強度が強い。反対に、緑茶に含まれるクロロフィルが発する蛍光のスペクトルは、ラマン散乱光のピークよりも短波長側において強度が強い。

第３の実施の形態において、図１に示すＣＰＵ３００の比較部３０１は、第１の蛍光波長帯域の光の強度と、第２の蛍光波長帯域の光の強度と、を比較する。蛍光基準判定部３０２は、ラマン散乱光の波長帯域よりも長波長側の第１の蛍光波長帯域の光の強度が、ラマン散乱光の波長帯域よりも短波長側の第２の蛍光波長帯域の光の強度よりも大きい場合、液体が消毒用アルコールに含まれる香料及び色素等の添加剤を含んでいると判定する。また、蛍光基準判定部３０２は、ラマン散乱光の波長帯域よりも短波長側の第２の蛍光波長帯域の光の強度が、ラマン散乱光の波長帯域よりも長波長側の第１の蛍光波長帯域の光の強度よりも大きい場合、液体が緑茶に含まれるクロロフィルを含んでいると判定する。

第３の実施の形態によれば、飲料工場等において、配管に流れている液体が消毒用アルコールから緑茶に切り替わったことを検出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、第２の蛍光波長帯域より第１の蛍光波長帯域に強い強度を有する光を発する第１の物質と、第１の蛍光波長帯域より第２の蛍光波長帯域に強い強度を有する光を発する第２の物質と、の組み合わせは任意であり、第１の物質及び第２の物質が生物粒子であったり、第１及び第２の物質の少なくとも一方が細胞であったりしてもよい。第１及び第２の物質の少なくとも一方が細胞である場合、細胞は染色されていなくともよい。

また、粒子による散乱光の強度は、粒子の粒径と相関する。さらに、微生物及び非微生物粒子の粒径は、微生物及び非微生物粒子の種類によって異なる。そのため、検出した散乱光の強度から、水に含まれる微生物及び非微生物粒子の種類を特定してもよい。その他、粒子の種類の判別方法としては、米国特許第６８８５４４０号明細書、及び米国特許第７１０６４４２号明細書が開示している方法が使用可能である。また、図１においては、セル４０内を流れの液体に励起光を照射する例を示したが、容器中に保存された、流れていない液体に励起光を照射してもよい。

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。

以下に限定されないが、本発明は、医薬用精製水、食品用精製水、飲料用精製水、及び半導体装置製造用精製水の製造現場等で利用可能である。

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 セル
５０ 散乱光受光素子
５１ 増幅器
５２ 増幅器電源
５３ 光強度算出装置
５４ 光強度記憶装置
１０２ 蛍光検出部
１０５ 散乱光検出部
３００ 中央演算処理装置（ＣＰＵ）
３０１ 比較部
３０２ 蛍光基準判定部
３０３ 散乱光基準判定部
４０１ 出力装置

Claims (4)

1. 液体が流れるセルと、
   第２の蛍光波長帯域より第１の蛍光波長帯域に強い強度を有する光を発する生物粒子、及び前記第１の蛍光波長帯域より前記第２の蛍光波長帯域に強い強度を有する光を発する非生物粒子を含み得る前記セル中を流れる液体に向けて、前記第１及び第２の蛍光波長帯域の間の波長帯域において前記液体でラマン散乱光が生じるような波長の励起光を発する光源と、
   前記第１及び第２の蛍光波長帯域の光を検出する蛍光検出部と、
   前記励起光を照射された前記液体中で生じた、前記励起光と波長が同じ散乱光を検出する散乱光検出部と、
   前記蛍光検出部で検出された前記第１及び第２の蛍光波長帯域の光の強度と、前記散乱光検出部で検出された前記励起光と波長が同じ散乱光の強度と、を時系列的に保存する光強度記憶装置と、
   検出した前記第１の蛍光波長帯域の光の強度と、前記第２の蛍光波長帯域の光の強度と、を比較する比較部と、
   前記光強度記憶装置から前記第１及び第２の蛍光波長帯域の光の強度と、前記励起光と波長が同じ散乱光の強度と、を読み出し、前記励起光と波長が同じ散乱光が検出され、かつ、前記第１の蛍光波長帯域の光の強度が前記第２の蛍光波長帯域の光の強度よりも大きい場合、前記セル中を流れる液体が前記生物粒子を含んでいると判定し、前記励起光と波長が同じ散乱光が検出され、かつ、前記第２の蛍光波長帯域の光の強度が前記第１の蛍光波長帯域の光の強度よりも大きい場合、前記セル中を流れる液体が前記非生物粒子を含んでいると判定する判定部と、
   を備え、
   前記生物粒子が発する光のスペクトルの強度が、前記ラマン散乱光のピークよりも長波長側で強くなり、前記非生物粒子が発する光のスペクトルの強度が、前記ラマン散乱光のピークよりも短波長側で強くなるよう、前記励起光の波長を設定する、
   液中粒子検出装置。
2. 前記励起光と波長が同じ散乱光が検出され、かつ、前記第１及び第２の蛍光波長帯域の光が検出されなかった場合、前記液体が前記生物粒子及び前記非生物粒子を含んでいないと前記判定部が判定する、請求項１に記載の液中粒子検出装置。
3. セルに液体を流すことと、
   第２の蛍光波長帯域より第１の蛍光波長帯域に強い強度を有する光を発する生物粒子、及び前記第１の蛍光波長帯域より前記第２の蛍光波長帯域に強い強度を有する光を発する非生物粒子を含み得る前記セル中を流れる液体に向けて、前記第１及び第２の蛍光波長帯域の間の波長帯域において前記液体でラマン散乱光が生じるような波長の励起光を発することと、
   前記第１及び第２の蛍光波長帯域の光を検出することと、
   前記励起光を照射された前記液体中で生じた、前記励起光と波長が同じ散乱光を検出することと、
   前記検出された前記第１及び第２の蛍光波長帯域の光の強度と、前記検出された前記励起光と波長が同じ散乱光の強度と、を時系列的に光強度記憶装置に保存することと、
   検出した前記第１の蛍光波長帯域の光の強度と、前記第２の蛍光波長帯域の光の強度と、を比較することと、
   前記光強度記憶装置から前記第１及び第２の蛍光波長帯域の光の強度と、前記励起光と波長が同じ散乱光の強度と、を読み出し、前記励起光と波長が同じ散乱光が検出され、かつ、前記第１の蛍光波長帯域の光の強度が前記第２の蛍光波長帯域の光の強度よりも大きい場合、前記セル中を流れる液体が前記生物粒子を含んでいると判定し、前記励起光と波長が同じ散乱光が検出され、かつ、前記第２の蛍光波長帯域の光の強度が前記第１の蛍光波長帯域の光の強度よりも大きい場合、前記セル中を流れる液体が前記非生物粒子を含んでいると判定することと、
   を含み、
   前記生物粒子が発する光のスペクトルの強度が、前記ラマン散乱光のピークよりも長波長側で強くなり、前記非生物粒子が発する光のスペクトルの強度が、前記ラマン散乱光のピークよりも短波長側で強くなるよう、前記励起光の波長を設定する、
   液中粒子の検出方法。
4. 前記励起光と波長が同じ散乱光が検出され、かつ、前記第１及び第２の蛍光波長帯域の光が検出されなかった場合、前記液体が前記生物粒子及び前記非生物粒子を含んでいないと判定することを更に含む、請求項３に記載の液中粒子の検出方法。