JPH09166531A

JPH09166531A - 微細物質の二次元分布計測方法

Info

Publication number: JPH09166531A
Application number: JP8195776A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Tomita; 勝彦冨田; Shuji Takamatsu; 修司高松; Takeshi Nakanishi; 剛中西; Satoshi Nomura; 聡野村; Hirotaka Tanabe; 裕貴田邉; Motoi Nakao; 基中尾
Original assignee: Horiba Ltd
Current assignee: Horiba Ltd
Priority date: 1995-10-08
Filing date: 1996-07-06
Publication date: 1997-06-24

Abstract

(57)【要約】【課題】物体に付着している微細物質の二次元分布を
簡易に顕微測定することができる微細物質の二次元分布
計測方法を提供すること。【解決手段】観測したい物体３２の表面を寒天培地３
１に押し付け、物体３１の表面に付着している微細物質
を寒天培地表面３１Ａに写し取り、この培地表面におけ
る化学種の変化を二次元画像２２として観測するように
した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、微細物質の二次
元分布計測方法に関する。

【０００２】

【従来の技術およびその欠点】物体上の微細物質の分布
を観測するのに、一般的には、各種の顕微鏡が用いられ
ているが、試料を用意したり、それを固定するなど煩わ
しくかつ困難な作業を要するとともに、測定条件の設定
など面倒な操作を必要とする。

【０００３】この発明は、上述の事柄に留意してなされ
たもので、物体に付着している微細物質の二次元分布を
簡易に顕微測定することができる微細物質の二次元分布
計測方法を提供することを目的としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の微細物質の二次元分布計測方法（以下、
単に分布計測方法という）は、観測したい物体の表面を
寒天培地に押し付け、物体の表面に付着している微細物
質を寒天培地表面に写し取り、この培地表面における化
学種の変化を二次元画像として観測するようにしてい
る。

【０００５】前記観測には、光走査型二次元濃度分布測
定装置を用いる。この光走査型二次元濃度分布測定装置
の一つに、ＬＡＰＳセンサ（Ｌｉｇｈｔ−Ａｄｄｒｅｓ
ｓａｂｌｅＰｏｔｅｎｔｉｏｍｅｔｒｉｃＳｅｎｓ
ｏｒ）からなる電気化学画像計測装置がある。この装置
は、近年、液体中あるいは物質中にしみこんだ液体中に
溶存している物質のｐＨを二次元的に測定するため開発
されたものであり、このような装置は、例えば、Ｊｐ
ｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｖｏｌ．３３（１９９
４）ｐｐＬ３９４−Ｌ３９７に記載してあるように、
センサ面を形成した半導体基板を適宜の光でスキャン
し、このスキャンによって、半導体中において誘発され
た光電流を取り出すことにより測定を行うことができ
る。

【０００６】前記装置のセンサ面を直接計測したい対象
物質に挿入したり接触させることによって溶存物質の濃
度分布を測定する。得られたデータはコンピュータ処理
により、二次元の濃度分布画像として出力される。ある
時間での濃度分布のみならず、その変化の様子をリアル
タイムに追跡することができる。リアルタイムに得られ
た画像を、目視、ＣＣＤカメラなどによって得られた光
学的画像と容易に比較できる。

【０００７】なお、この出願の出願人は、上記ｐＨなど
のイオン濃度の二次元分布を測定するのに用いる装置
を、「光走査型デバイス」として平成７年２月４日付け
にて特許出願している（特願平７−３９１１４号）。

【０００８】そして、前記化学種は、各種の無機イオ
ン、有機イオン、有機物、酵素反応に関与する物質、抗
原抗体反応に関与する物質、遺伝に関する物質で、液体
に溶け、かつ前記光走査型二次元濃度分布測定装置のセ
ンサ面を適当に修飾することことによって測定できるも
のなら何でもよい。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、この発明の詳細を、図を参
照しながら説明する。

【００１０】まず、この発明の分布計測方法を説明する
前に、この発明方法において用いる光走査型二次元濃度
分布測定装置１について説明する。すなわち、図１にお
いて、２は測定装置本体で、センサ部３とこれにプロー
ブ光４を照射するための光照射部５とからなる。

【００１１】前記センサ部３は、例えばシリコンなどの
半導体よりなる基板６の一方の面（図示例では上面）に
ＳｉＯ₂層７、センサ面としてのＳｉ₃Ｎ₄層８を熱酸
化、ＣＶＤなどの手法によって順次形成してなるもの
で、センサ面８は水素イオンに応答するように形成され
ている。９はセンサ面８に臨みこの周囲を囲むようにし
て設けられるセルである。

【００１２】ＣＥ、ＲＥはセンサ面８に接触するように
して配置される試料に接触するようにして設けられる対
極、比較電極で、これらの対極ＣＥ、比較電極ＲＥは、
ともに後述するポテンショスタット１３の安定化バイア
ス回路１５に接続されている。また、ＯＣは半導体基板
６に設けられる電流信号取出し用のオーミック電極で、
後述する電流−電圧変換器１６および演算増幅回路１７
を介して安定化バイアス回路１５に接続されている。

【００１３】そして、１０はセンサ部３を二次元方向、
つまり、Ｘ方向（図示例では左右方向）とＹ方向（図示
例では、紙面に垂直な方向）に走査するセンサ部走査装
置で、走査制御装置１１からの信号によって制御され
る。

【００１４】また、前記光照射部４は、例えばレーザ光
源からなるとともに、半導体基板６の下面側（センサ面
８とは反対側）に設けられており、後述するインターフ
ェイスボード１４を介して入力されるコンピュータ１８
（後述する）からの制御信号によって断続光を発すると
ともに、センサ部走査装置１０によって二次元方向に走
査されるセンサ部３の半導体基板６に対して最適なビー
ム径になるように調整されたプローブ光４を照射するよ
うに構成されている。

【００１５】１２は測定装置本体２を制御するための制
御ボックスであって、半導体基板６に適宜のバイアス電
圧を印加し、そのときに得られる信号を電流信号として
取り出すポテンショスタット１３と、このポテンショス
タット１３と信号を授受したり、走査制御装置１１や光
照射部５に対する制御信号を出力するインターフェイス
ボード１４よりなる。そして、ポテンショスタット１３
は、安定化バイアス回路１５と半導体基板６に形成され
たオーミック電極ＯＣから取り出される電流信号を電圧
信号に変換する電流−電圧変換器１６、この電流−電圧
変換器１６からの信号が入力される演算増幅回路１７と
から構成されている。

【００１６】１８は各種の制御や演算を行うとともに、
画像処理機能を有する制御・演算部としてのコンピュー
タ、１９は例えばキーボードなどの入力装置、２０はカ
ラーディスプレイなどの表示装置、２１はメモリ装置で
ある。

【００１７】上記構成の光走査型二次元濃度分布測定装
置Ｉを用いて、溶液の水素イオン濃度（ｐＨ）を測定す
る場合について説明すると、セル９内に溶液を入れる。
これにより、センサ面８に溶液が接する。そして、対極
ＣＥおよび比較電極ＲＥを溶液に浸漬する。

【００１８】上記の状態で、半導体基板６に空乏層が発
生するように、ポテンショスタット１３からの直流電圧
を比較電極ＲＥとオーミック電極ＯＣとの間に印加し
て、半導体基板６に所定のバイアス電圧を印加する。こ
の状態で半導体基板６に対してプローブ光４を一定周期
（例えば、１０ｋＨｚ）で断続的に照射することによっ
て半導体基板６に交流光電流を発生させる。このプロー
ブ光４の断続照射は、コンピュータ１８の制御信号がイ
ンターフェースボード１４を介して入力されることによ
って行われる。前記光電流は、半導体基板６の照射点に
対向する点で、センサ面８に接している溶液におけるｐ
Ｈを反映した値であり、その値を測定することにより、
この部分でのｐＨ値を知ることができる。

【００１９】さらに、センサ部走査装置１０によって、
センサ部３をＸ，Ｙ方向に移動させることにより、半導
体基板６にはプローブ光４が二次元方向に走査されるよ
うにして照射され、溶液における位置信号（Ｘ，Ｙ）
と、その場所で観測された交流光電流値により、表示装
置２０の画面上にｐＨを表す二次元画像２２が表示され
る。

【００２０】なお、上記光走査型二次元濃度分布測定装
置１において、比較電極ＲＥを省略し、対極ＣＥを介し
てバイアス電圧を印加してもよい。但し、比較電極ＲＥ
を設けていた場合の方が半導体基板６にバイアス電圧を
より安定に印加することができる。

【００２１】そして、光走査型二次元濃度分布測定装置
Ｉにおいて、センサ部３をＸ，Ｙ方向に移動させるのに
代えて、光照射部５に光照射部走査装置を設け、光照射
部５をＸ，Ｙ方向に移動させるようにしてもよく、ま
た、光照射部５とセンサ部３との間にプローブ光走査装
置を設け、プローブ光４をＸ，Ｙ方向に移動させるよう
にしてもよい。

【００２２】さらに、光走査型二次元濃度分布測定装置
Ｉにおいては、光照射部５によるプローブ光４を半導体
基板６のセンサ面８とは反対側から照射するようにして
いたが、これに代えて、センサ面８側から照射するよう
にしてもよい。そして、光照射部５として、例えば特願
平７−３９１１４号に示すように、半導体基板６に組み
込まれた光照射部を採用してもよい。

【００２３】このように、溶液などにおけるｐＨの二次
元分布を測定し表示する光走査型二次元濃度分布測定装
置については、この出願人が例えば特願平７−３９１１
２号、特願平７−３９１１４号、特願平７−３２９８３
７号など多数特許出願している。

【００２４】

【実施例】図２は、この発明の第１実施例を示すもの
で、この発明の分布計測方法を生鮮食品の鮮度評価に適
用したものである。すなわち、前記光走査型二次元濃度
分布測定装置１を用いて、例えば、魚の鮮度を調べる場
合、まず、魚の表面の有害微生物を写し取る寒天培地を
準備する。この寒天培地は、例えば、Ｊｏｕｒｎａｌｏ
ｆＦｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎａｎｄＢｉｏｅｎｇ
ｉｎｅｅｒｉｎｇＶｏｌ．７９，ｐ１６３−１６６，１
９９５または「食品衛生検査指針」（（社）日本食品衛
生協会社発行）に述べられている方法で形成できる。

【００２５】そして、図２（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示
すように、寒天培地３１を魚３２の表面（または開いた
断面）に押し付けることによって、微生物を寒天培地３
１に写し取る。

【００２６】次いで、図１および図２（Ｄ）に示すよう
に、前記寒天培地３１を、その写し取った部分（寒天培
地表面）３１Ａ側が光走査型二次元濃度分布測定装置１
のセンサ面８に接触するようにして、載せることによ
り、数時間後には、寒天培地表面３１Ａにおいて微生物
が活動を始め、その近傍の水素イオン濃度が変化する。
この水素イオン濃度の変化は、センサ面８によって検出
され、センサ面８からの信号に基づいて処理が行われ、
図１に示すように、表示装置２０の画面上にｐＨを表す
二次元画像２２が表示され、この分布画像２２から魚３
２に付着した微生物の存在を確認することができる。

【００２７】上述の説明から理解されるように、この発
明の分布計測方法においては、従来の顕微測定方法のよ
うに、特別な試料を用意したり、煩わしい前処理を施し
たり、測定条件の設定するといったことが一切不要であ
り、観察したい物体の表面に寒天培地３１を押し付ける
ことにより、物体の表面に付着している微細物質を寒天
培地３１の表面に写し取るだけでよいので、サンプリン
グが容易であり、どのような箇所でもサンプリングを行
うことができる。したがって、微細物質の二次元分布を
きわめて簡単に計測することができる。

【００２８】上述の第１実施例においては、微生物の存
在を知るために、化学種として水素イオンを利用し、そ
の濃度分布を計測するようにしていたが、化学種として
は水素イオンに限られるものではなく、光走査型二次元
濃度分布測定装置１のセンサ面８を適宜の応答物質によ
って修飾することにより、例えば、ナトリウムやカルシ
ウムなど他の化学種の濃度分布を計測するようにしても
よい。

【００２９】図３は、この発明の第２実施例を示すもの
で、この発明の分布計測方法をフィルタの目詰まりの具
合を調べるのに適用したものである。すなわち、例え
ば、浄水器のフィルタが汚れると、微生物が繁殖するこ
とがある。そこで、図３（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示す
ように、寒天培地３１をフィルタ３３のフィルタ面３３
Ａに押し付けることによって、フィルタ面３３Ａに繁殖
した微生物を寒天培地３１に写し取る。

【００３０】次いで、図３（Ｄ）に示すように、前記寒
天培地３１を、その写し取った部分（寒天培地表面）３
１Ａを、前記光走査型二次元濃度分布測定装置１のセン
サ面８に接触するように載せることにより、数時間後に
は、寒天培地表面３１Ａにおいて微生物が活動を始め、
その近傍の水素イオン濃度が変化する。このイオン濃度
変化を、光走査型二次元濃度分布測定装置１によって計
測することにより、第１実施例と同様に、フィルタ３３
の目詰まりの分布を得ることができる。

【００３１】上述の第２実施例では、浄水器のフィルタ
３３の目詰まり具合を調査する場合を示しているが、こ
れに限られるものではなく、各種工業プロセスに用いる
溶液濾過用のフィルタの目詰まり状態を検出する場合に
も適用してもよいことはいうまでもない。特に、フィル
タ３３の目がある化学種によって目詰まりする場合は、
上記第１実施例と同様に、光走査型二次元濃度分布測定
装置１のセンサ面８を適宜の応答物質によって修飾する
ようにしてもよいことはいうまでもない。

【００３２】また、図示は省略するが、この発明の分布
計測方法は、腐食現象を測定する場合にも適用できる。
この場合も上記第１実施例と同様に、ゲルをサンプリン
グ用として使用する。すなわち、例えば寒天など拡散速
度が遅い組成のゲル体を使用し、その水溶液組成は、腐
蝕を促進する酸化剤や還元剤を含ませておく。このゲル
を、腐蝕のおそれのある部分に貼り付けておき、数時間
から１日経過後、そのゲルを剥がして、これを光走査型
二次元濃度分布測定装置１のセンサ面８に接触するよう
に載せ、水素イオン濃度を測定するのである。

【００３３】この発明は、上述の各実施例に限られるも
のでなく、広く他の物体の表面に付着している微細物質
の二次元分布の計測に適用することができる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、この発明において
は、観測したい物体の表面を寒天培地に押し付け、物体
の表面に付着している微細物質を寒天培地表面に写し取
るようにしているので、サンプリングが容易であり、物
体の表面に付着している微細な物質や化学種など微細物
質の二次元分布を簡易に顕微測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の分布計測方法において用いる光走査
型二次元濃度分布測定装置の一例を概略的に示す図であ
る。

【図２】この発明の第１実施例を説明するための図であ
る。

【図３】この発明の第２実施例を説明するための図であ
る。

【符号の説明】

２２…二次元画像、３１…寒天培地、３１Ａ…寒天培地
表面、３２，３３…物体。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者野村聡京都府京都市南区吉祥院宮の東町２番地株式会社堀場製作所内 (72)発明者田邉裕貴京都府京都市南区吉祥院宮の東町２番地株式会社堀場製作所内 (72)発明者中尾基京都府京都市南区吉祥院宮の東町２番地株式会社堀場製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】観測したい物体の表面を寒天培地に押し
付け、物体の表面に付着している微細物質を寒天培地表
面に写し取り、この培地表面における化学種の変化を二
次元画像として観測することを特徴とする微細物質の二
次元分布計測方法。