WO2016056405A1 - 液中蛍光検出装置及び液中の蛍光の検出方法 - Google Patents

液中蛍光検出装置及び液中の蛍光の検出方法 Download PDF

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light
liquid
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太輔 小原
雅 古谷
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アズビル株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence

Definitions

  • the present invention relates to a detection technique, and relates to a liquid fluorescence detection apparatus and a fluorescence detection method in liquid.
  • a method for detecting fluorescent particles contained in a gas to be inspected for example, see Patent Documents 1 and 2) and a method for detecting fluorescent particles in a liquid to be inspected (for example, see Patent Document 3). Proposed. In any method, it is determined that particles are present when the examination target is irradiated with excitation light and fluorescence is detected.
  • irradiation of gas with excitation light does not produce Raman scattered light that is strong enough to prevent detection of fluorescent particles that emit autofluorescence, but when liquid is irradiated with excitation light, it forms a liquid such as water.
  • the molecules scattered in the liquid or the molecules contained in the liquid may generate Raman scattered light having an intensity that hinders detection of fluorescent particles that emit autofluorescence. Since the wavelength of the Raman scattered light is longer than the wavelength of the excitation light, it may overlap with the wavelength of the fluorescence emitted by the fluorescent particles included in the inspection target.
  • the inspection target may include a plurality of types of fluorescent particles.
  • an object of the present invention is to provide an in-liquid fluorescence detection apparatus and a detection method of fluorescence in a liquid that can accurately detect fluorescence in the liquid.
  • the fluorescence includes autofluorescence.
  • a first substance that emits light having a stronger intensity in the first fluorescence wavelength band than in the second fluorescence wavelength band, and a second fluorescence wavelength from the first fluorescence wavelength band Excitation light having a wavelength such that Raman scattered light is generated in the liquid in a wavelength band between the first and second fluorescence wavelength bands toward a liquid that may include a second substance that emits light having strong intensity in the band.
  • An in-liquid fluorescence detection apparatus comprising: a light source that emits light; and (b) a fluorescence detection unit that detects light in the first and second fluorescence wavelength bands.
  • the apparatus may further include a fluorescence reference comparison unit that compares the intensity of the detected light in the first fluorescence wavelength band with the intensity of the light in the second fluorescence wavelength band.
  • a fluorescence reference comparison unit that compares the intensity of the detected light in the first fluorescence wavelength band with the intensity of the light in the second fluorescence wavelength band.
  • the apparatus determines that the liquid contains the first substance, and the second fluorescence
  • a determination unit that determines that the liquid contains the second substance may be further provided.
  • the first substance may be a biological particle and the second substance may be a non-biological particle.
  • the first fluorescence wavelength band may be longer than the second fluorescence wavelength band.
  • the light in the first fluorescence wavelength band may be autofluorescence emitted from biological particles
  • the light in the second fluorescence wavelength band may be autofluorescence emitted from non-biological particles.
  • the first and second substances may be non-biological particles, or at least one of the first and second substances may be a fluorescent substance dissolved in a liquid.
  • the apparatus may further include a scattered light detector that detects scattered light generated in the liquid irradiated with the excitation light and having the same wavelength as the excitation light.
  • the first substance that emits light having a stronger intensity in the first fluorescence wavelength band than the second fluorescence wavelength band and the second substance than in the first fluorescence wavelength band.
  • Excitation of a wavelength such that Raman scattered light is generated in the liquid in a wavelength band between the first and second fluorescence wavelength bands toward a liquid that may include a second substance that emits light having strong intensity in the fluorescence wavelength band There is provided a method for detecting fluorescence in a liquid, comprising emitting light and (b) detecting light in first and second fluorescence wavelength bands.
  • the method may further include comparing the intensity of the detected light in the first fluorescence wavelength band with the intensity of the light in the second fluorescence wavelength band. Further, the method determines that the liquid contains the first substance when the intensity of the light in the first fluorescence wavelength band is larger than the intensity of the light in the second fluorescence wavelength band, and the second fluorescence When the intensity of light in the wavelength band is greater than the intensity of light in the first fluorescence wavelength band, it may further include determining that the liquid contains the second substance.
  • the first substance may be a biological particle and the second substance may be a non-biological particle.
  • the first fluorescence wavelength band may be longer than the second fluorescence wavelength band.
  • the light in the first fluorescence wavelength band may be autofluorescence emitted from biological particles
  • the light in the second fluorescence wavelength band may be autofluorescence emitted from non-biological particles.
  • the first and second substances may be non-biological particles, or at least one of the first and second substances may be a fluorescent substance dissolved in a liquid.
  • the above method may further include detecting scattered light having the same wavelength as the excitation light, which is generated in the liquid irradiated with the excitation light.
  • an in-liquid fluorescence detection apparatus and a method for detecting fluorescence in a liquid that can accurately detect fluorescence in the liquid.
  • FIG. 4 is a graph in which the spectra shown in FIGS. 2 and 3 are superimposed. It is an example of the fluorescence spectrum of the autofluorescence which the microorganisms concerning the 1st Embodiment of this invention emit.
  • the in-liquid fluorescence detection device emits light having a stronger intensity in the first fluorescence wavelength band than in the second fluorescence wavelength band. And between the first and second fluorescence wavelength bands toward the liquid in the cell 40, which may include a second material that emits light having a stronger intensity in the second fluorescence wavelength band than in the first fluorescence wavelength band.
  • a light source 10 that emits excitation light having a wavelength such that Raman scattered light is generated in the liquid in the wavelength band, and a fluorescence detection unit 102 that detects light in the first and second fluorescence wavelength bands.
  • the first substance that can be included in the liquid in the cell 40 is a biological particle such as a microorganism
  • the second substance is a non-biological particle.
  • the fact that the liquid can contain the first substance and the second substance means that the liquid may contain the first substance and the second substance. It may be determined that the second substance is not included.
  • the in-liquid fluorescence detection apparatus may further include a scattered light detection unit 105 that detects scattered light having the same wavelength as that of the excitation light generated in the liquid irradiated with the excitation light.
  • the light source 10, the fluorescence detection unit 102, and the scattered light detection unit 105 are provided in the housing 30.
  • a light source driving power source 11 that supplies power to the light source 10 is connected to the light source 10.
  • a power source control device 12 that controls the power supplied to the light source 10 is connected to the light source driving power source 11.
  • the liquid irradiated with the excitation light flows through the transparent cell 40.
  • the liquid irradiated with the excitation light is, for example, pure water, pharmaceutical water, water for injection, and culture solution, but is not limited thereto.
  • the cell 40 may be connected to, for example, plant piping, but is not limited thereto.
  • the light source 10 irradiates the liquid flowing through the cell 40 with excitation light having a broadband wavelength.
  • the light source 10 for example, a light emitting diode (LED) and a laser can be used.
  • the wavelength of the excitation light is, for example, 250 to 550 nm.
  • the excitation light may be visible light or ultraviolet light.
  • the wavelength of the excitation light is, for example, in the range of 400 to 550 nm, for example, 405 nm.
  • the wavelength of the excitation light is, for example, in the range of 300 to 380 nm, for example, 340 nm.
  • the wavelength of the excitation light is not limited to these.
  • the liquid in the cell 40 contains microorganisms such as bacteria, nicotinamide adenine dinucleotide and riboflavin contained in the microorganisms irradiated with the excitation light emit fluorescence.
  • the non-microbial particles irradiated with excitation light may emit fluorescence or light whose wavelength band overlaps with fluorescence. .
  • the fluorescence includes autofluorescence.
  • the water when the liquid is water produced by a purified water production apparatus, the water may contain non-microbial particles made of the material of the purified water production apparatus.
  • a filter or a housing that can be provided in the purified water production apparatus can generate particles made of at least one material selected from polypropylene, polyethylene, polytetrafluoroethylene (PTFE), olefin, polycarbonate, polyurethane, and the like.
  • the packing that the purified water production apparatus may include, for example, particles made of at least one material selected from silicon rubber, nitrile rubber (NBR), ethylene propylene rubber (EPDM), fluoro rubber, Kalrez, PTFE, and the like. Can occur.
  • particles made of at least one material selected from viton, fluororesin, silicon resin, polyamide, polyphenylene sulfide (PPS), perflo, and the like can be generated from a pump that can be provided in the purified water production apparatus.
  • particles made of, for example, PTFE can be generated from the seal that can be provided in the purified water production apparatus.
  • particles made of a metal material such as stainless steel oxide can be generated from the piping that the purified water production apparatus can have.
  • the spectrum of light in the fluorescence band emitted by microorganisms and non-microbial particles varies depending on the type of microorganisms and non-microbial particles.
  • the intensity of light in the fluorescence wavelength band emitted by microorganisms tends to be stronger on the longer wavelength side than the intensity of light in the fluorescence wavelength band emitted by non-microbial particles. Therefore, it is possible to determine whether a substance such as particles contained in the liquid is a microorganism or a non-microbial particle based on the intensity of light in the fluorescence band detected at a plurality of wavelengths.
  • the excitation light when the liquid is irradiated with excitation light, the excitation light is scattered by molecules contained in the liquid, and Raman scattered light having a longer wavelength than the excitation light is generated.
  • Raman scattered light having a wavelength 50 to 100 nm or 60 to 70 nm longer than the wavelength of the excitation light is generated.
  • the wavelength band of Raman scattered light varies mainly depending on the type of molecule and the wavelength of excitation light. Specifically, when the wavelength of the excitation light is 380 nm, the peak of Raman scattered light is generated around 436 nm in water. When the wavelength of the excitation light is 405 nm, the peak of Raman scattered light is generated at a wavelength of about 469 nm in water. When the wavelength of the excitation light is 490 nm, Raman scattered light peaks occur in water at wavelengths of around 535 nm and 585 nm.
  • Raman scattered light acts as stray light and is the original detection target. It may be difficult to detect low-intensity autofluorescence. Moreover, it may be erroneously determined that microorganisms or non-microbial particles are contained in the liquid.
  • the in-liquid fluorescence detection device has a first fluorescence wavelength band in which the intensity of fluorescence emitted by microorganisms is strong, and a second fluorescence wavelength in which the intensity of fluorescence emitted by non-microbial particles is strong.
  • Excitation light having a wavelength such that Raman scattered light is generated in a wavelength band between the bands.
  • FIG. 2 is an example of the spectrum of autofluorescence emitted by Pseudomonas deminuta (Brevundimonas diminuta, ATCC 19146) and Pseudomonas putida (ATCC 12633), which are varicella, when irradiated with excitation light having a wavelength of 405 nm.
  • FIG. 3 is an example of an autofluorescence spectrum emitted by non-living particles generated from various resin gasket materials when irradiated with excitation light having a wavelength of 405 nm.
  • FIG. 4 is a graph in which the spectrum shown in FIG. 2 and the spectrum shown in FIG. 3 are superimposed. As shown in FIGS.
  • the spectrum of autofluorescence emitted by microorganisms has a stronger intensity on the longer wavelength side than the spectrum of autofluorescence emitted by non-living particles.
  • the autofluorescence spectrum emitted by the non-biological particles has a stronger intensity on the shorter wavelength side than the autofluorescence spectrum emitted by the microorganism.
  • a peak of Raman scattered light is generated at a wavelength of about 469 nm in water.
  • the spectrum of autofluorescence emitted by microorganisms has a stronger intensity on the longer wavelength side than the peak of Raman scattered light.
  • the spectrum of autofluorescence emitted by non-living particles has a stronger intensity on the shorter wavelength side than the peak of Raman scattered light.
  • FIG. 5 is one example of an autofluorescence spectrum emitted by Bacillus atrophyus, a Bacillus subtilis, when irradiated with excitation light having a wavelength of 380 nm.
  • FIG. 6 is an example of an autofluorescence spectrum emitted by non-living particles made of glass and various resin materials when irradiated with excitation light having a wavelength of 380 nm.
  • FIG. 7 is a graph in which the spectrum shown in FIG. 5 and the spectrum shown in FIG. 6 are superimposed. As shown in FIGS. 5 to 7, the spectrum of the autofluorescence emitted by the microorganism is stronger on the longer wavelength side than the spectrum of the autofluorescence emitted by the non-biological particles.
  • the autofluorescence spectrum emitted by the non-biological particles has a stronger intensity on the shorter wavelength side than the autofluorescence spectrum emitted by the microorganism.
  • a peak of Raman scattered light is generated at a wavelength of about 436 nm in water.
  • the spectrum of autofluorescence emitted by microorganisms has a stronger intensity on the longer wavelength side than the peak of Raman scattered light.
  • the spectrum of autofluorescence emitted by non-living particles has a stronger intensity on the shorter wavelength side than the peak of Raman scattered light.
  • FIG. 8 is one example of an autofluorescence spectrum emitted by Bacillus atrophyus, a Bacillus subtilis, when irradiated with excitation light having a wavelength of 490 nm.
  • FIG. 9 is one example of an autofluorescence spectrum emitted from non-biological particles made of polyethylene terephthalate (PET) when irradiated with excitation light having a wavelength of 490 nm.
  • FIG. 10 is a graph in which the spectrum shown in FIG. 8 and the spectrum shown in FIG. 9 are superimposed. As shown in FIGS. 8 to 10, the spectrum of the autofluorescence emitted by the microorganism is stronger on the longer wavelength side than the spectrum of the autofluorescence emitted by the non-biological particles.
  • the autofluorescence spectrum emitted by the non-biological particles has a stronger intensity on the shorter wavelength side than the autofluorescence spectrum emitted by the microorganism.
  • peaks of Raman scattered light are generated in water at wavelengths of around 535 nm and around 585 nm.
  • the spectrum of autofluorescence emitted by microorganisms has a stronger intensity on the longer wavelength side than the peak of Raman scattered light.
  • the spectrum of autofluorescence emitted by non-living particles has a stronger intensity on the shorter wavelength side than the peak of Raman scattered light.
  • the light source 10 shown in FIG. 1 irradiates excitation light having such a wavelength that the wavelength band of Raman scattered light is located between the spectrum of autofluorescence emitted by microorganisms and the spectrum of autofluorescence emitted by non-living particles.
  • the light source 10 may be an excitation light having a wavelength such that the wavelength band of the Raman scattered light is located at a portion where the tail of the autofluorescence spectrum emitted by the microorganism overlaps the tail of the autofluorescence spectrum emitted by the non-living particle. Irradiate.
  • the fluorescence detection unit 102 detects light in the fluorescence band emitted by microorganisms or non-microbial particles.
  • the fluorescence detection unit 102 includes a first light receiving element 20A that receives light in the first fluorescence wavelength band, and a second light receiving element that receives light in a second fluorescence wavelength band different from the first fluorescence wavelength band. 20B.
  • the first and second light receiving elements 20A and 20B may be configured not to detect light in the wavelength band of Raman scattered light.
  • the wavelength band of Raman scattered light may be excluded from the wavelength bands that can be detected by the first and second light receiving elements 20A and 20B.
  • a filter that blocks light in the wavelength band of Raman scattered light or a bandpass filter, a longpass filter, a shortpass filter, a dichroic mirror, and these A combined wavelength selection means or the like may be arranged.
  • a photodiode, a photomultiplier tube, or the like can be used as the first light receiving element 20A and the second light receiving element 20B. When receiving light, the light energy is converted into electric energy.
  • the amplifier 21A for amplifying the current generated in the first light receiving element 20A is connected to the first light receiving element 20A.
  • An amplifier power supply 22A that supplies power to the amplifier 21A is connected to the amplifier 21A.
  • the amplifier 21A is connected to a light intensity calculating device 23A that receives the current amplified by the amplifier 21A and calculates the intensity of the light received by the first light receiving element 20A. For example, the light intensity calculation device 23A calculates the light intensity based on the detected spectrum area of the light.
  • the light intensity calculation device 23A is connected to a light intensity storage device 24A that stores the light intensity calculated by the light intensity calculation device 23A.
  • the amplifier 21B that amplifies the current generated in the second light receiving element 20B is connected to the second light receiving element 20B.
  • An amplifier power supply 22B that supplies power to the amplifier 21B is connected to the amplifier 21B.
  • the amplifier 21B is connected to a light intensity calculation device 23B that receives the current amplified by the amplifier 21B and calculates the intensity of light received by the second light receiving element 20B. For example, the light intensity calculation device 23B calculates the light intensity based on the detected spectrum area of the light.
  • a light intensity storage device 24B that stores the light intensity calculated by the light intensity calculation device 23B is connected to the light intensity calculation device 23B.
  • the scattered light detection unit 105 detects scattered light generated by microorganisms, non-microbial particles, and bubbles irradiated with the inspection light.
  • the scattered light detection unit 105 includes a scattered light receiving element 50 that receives scattered light.
  • a photodiode or the like can be used as the scattered light receiving element 50. When light is received, the light energy is converted into electric energy.
  • the scattered light receiving element 50 is connected to an amplifier 51 that amplifies the current generated in the scattered light receiving element 50.
  • An amplifier power supply 52 that supplies power to the amplifier 51 is connected to the amplifier 51.
  • the amplifier 51 is connected to a light intensity calculation device 53 that receives the current amplified by the amplifier 51 and calculates the intensity of scattered light received by the scattered light receiving element 50.
  • a light intensity storage device 54 that stores the intensity of scattered light calculated by the light intensity calculation device 53 is connected to the light intensity calculation device 53.
  • the light source 10 emits excitation light
  • the fluorescence detection unit 102 detects the intensity of the light in the first fluorescence wavelength band longer than the wavelength band of the Raman scattered light and the Raman scattering.
  • the intensity of light in the second fluorescence wavelength band shorter than the wavelength band of light is measured and stored in the light intensity storage devices 24A and 24B in time series.
  • the scattered light detection unit 105 measures the scattered light and stores the light intensity of the scattered light in the light intensity storage device 54 in time series.
  • the liquid fluorescence detection apparatus further includes a central processing unit (CPU) 300.
  • the CPU 300 includes a scattered light reference determination unit 303.
  • the scattered light reference determination unit 303 reads the light intensity value in the first fluorescence wavelength band and the light intensity value in the second fluorescence wavelength band from the light intensity storage devices 24A and 24B. Further, the scattered light reference determination unit 303 reads the intensity of the scattered light from the light intensity storage device 54.
  • the scattered light reference determination unit 303 determines that the water to be inspected contains bubbles when the fluorescence detection unit 102 does not measure the fluorescence band light and the scattered light detection unit 105 measures the scattered light. Further, when the scattered light reference determination unit 303 does not measure the fluorescence band light and the scattered light detection unit 105 measures the scattered light, the water to be inspected does not include microorganisms and non-microbial particles. May be determined. Furthermore, when the fluorescence detection unit 102 measures the fluorescence band light and the scattered light detection unit 105 measures the scattered light, the scattered light reference determination unit 303 determines that the water to be inspected contains microorganisms or non-microbial particles. You may judge.
  • the CPU 300 may further include a comparison unit 301 and a fluorescence reference determination unit 302.
  • the comparison unit 301 reads the detected light intensity value in the first fluorescence wavelength band and the light intensity value in the second fluorescence wavelength band from the light intensity storage devices 24A and 24B. Further, the comparison unit 301 compares the intensity of light in the first fluorescence wavelength band with the intensity of light in the second fluorescence wavelength band.
  • the fluorescence reference determination unit 302 has an intensity of light in the first fluorescence wavelength band longer than the wavelength band of Raman scattered light in the second fluorescence wavelength band shorter than the wavelength band of Raman scattered light. If it is greater than the light intensity, it is determined that the liquid contains microorganisms.
  • the fluorescence reference determination unit 302 has a first fluorescence wavelength whose light intensity in the second fluorescence wavelength band shorter than the wavelength band of Raman scattered light is longer than the wavelength band of Raman scattered light. If it is greater than the intensity of light in the band, it is determined that the liquid contains non-biological particles.
  • the fluorescence reference determination unit 302 outputs the determination result from the output device 401, for example.
  • the output device 401 a display, a speaker, a printer, and the like can be used.
  • the in-liquid fluorescence detection device According to the in-liquid fluorescence detection device according to the first embodiment described above, even if Raman scattered light is generated, it is autofluorescence from microorganisms or non-microbial particles contained in the liquid. It is possible to suppress erroneous determination.
  • the light source 10 shown in FIG. 1 has a Raman spectrum between the autofluorescence spectrum emitted by the first non-living particle and the autofluorescence spectrum emitted by the second non-living particle. Excitation light having a wavelength such that the wavelength band of scattered light is located is irradiated.
  • the light source 10 has a wavelength band of Raman scattered light at a portion where the tail of the autofluorescence spectrum emitted from the first non-living particle and the tail of the autofluorescence spectrum emitted from the second non-living particle overlap. Irradiate excitation light having such a wavelength.
  • FIG. 11 is one example of an autofluorescence spectrum emitted by non-living particles made of glass when irradiated with excitation light having a wavelength of 445 nm.
  • FIG. 12 is one example of an autofluorescence spectrum emitted by non-biological particles made of polyethylene terephthalate (PET) when irradiated with excitation light having a wavelength of 445 nm.
  • FIG. 13 is a graph obtained by superimposing the spectrum shown in FIG. 11 and the spectrum shown in FIG. As shown in FIGS. 11 to 13, the spectrum of autofluorescence emitted from non-biological particles made of glass is stronger on the longer wavelength side than the spectrum of autofluorescence emitted from non-biological particles made of PET.
  • PET polyethylene terephthalate
  • the spectrum of autofluorescence emitted from non-biological particles made of PET has a stronger intensity on the shorter wavelength side than the spectrum of autofluorescence emitted from non-biological particles made of glass.
  • a peak of Raman scattered light is generated at a wavelength of about 524 nm in water.
  • the spectrum of autofluorescence emitted from non-biological particles made of glass has a stronger intensity on the longer wavelength side than the peak of Raman scattered light.
  • the spectrum of autofluorescence emitted from non-biological particles made of PET has a stronger intensity on the shorter wavelength side than the peak of Raman scattered light.
  • the comparison unit 301 of the CPU 300 illustrated in FIG. 1 compares the light intensity in the first fluorescence wavelength band with the light intensity in the second fluorescence wavelength band.
  • the fluorescence reference determination unit 302 has an intensity of light in the first fluorescence wavelength band longer than the wavelength band of Raman scattered light in the second fluorescence wavelength band shorter than the wavelength band of Raman scattered light. If it is greater than the light intensity, it is determined that the liquid contains the first non-biological particles. Further, the fluorescence reference determination unit 302 has a first fluorescence wavelength whose light intensity in the second fluorescence wavelength band shorter than the wavelength band of Raman scattered light is longer than the wavelength band of Raman scattered light. If it is greater than the light intensity in the band, it is determined that the liquid contains second non-living particles.
  • the light source 10 shown in FIG. 1 includes a fluorescence spectrum emitted from the first fluorescent substance dissolved in the liquid and a fluorescence spectrum emitted from the second fluorescent substance dissolved in the liquid.
  • the excitation light having such a wavelength that the wavelength band of the Raman scattered light is located is irradiated.
  • the light source 10 has a Raman spectrum in a portion where the bottom of the fluorescence spectrum emitted from the first fluorescent material dissolved in the liquid overlaps the bottom of the fluorescence spectrum emitted from the second fluorescent material dissolved in the liquid. Excitation light having a wavelength such that the wavelength band of scattered light is located is irradiated.
  • FIG. 14 is one example of a spectrum of fluorescence emitted by additives such as fragrances and pigments contained in alcohol for disinfection when irradiated with excitation light having a wavelength of 460 nm.
  • FIG. 15 is one example of a spectrum of fluorescence emitted by chlorophyll contained in green tea when irradiated with excitation light having a wavelength of 460 nm.
  • FIG. 16 is a graph obtained by superimposing the spectrum shown in FIG. 14 and the spectrum shown in FIG. As shown in FIGS. 14 to 16, the spectrum of fluorescence emitted by additives such as fragrances and pigments contained in the alcohol for disinfection is stronger on the longer wavelength side than the spectrum of fluorescence emitted by chlorophyll contained in green tea.
  • the fluorescence spectrum emitted by chlorophyll contained in green tea has a stronger intensity on the shorter wavelength side than the fluorescence spectrum emitted by additives such as fragrances and pigments contained in alcohol for disinfection.
  • a peak of Raman scattered light is generated at a wavelength of about 545 nm in water.
  • the spectrum of the fluorescence emitted by additives such as fragrances and pigments contained in the disinfecting alcohol has a stronger intensity on the longer wavelength side than the peak of the Raman scattered light.
  • the spectrum of the fluorescence emitted by chlorophyll contained in green tea has a stronger intensity on the shorter wavelength side than the peak of Raman scattered light.
  • the comparison unit 301 of the CPU 300 shown in FIG. 1 compares the intensity of light in the first fluorescence wavelength band with the intensity of light in the second fluorescence wavelength band.
  • the fluorescence reference determination unit 302 has an intensity of light in the first fluorescence wavelength band longer than the wavelength band of Raman scattered light in the second fluorescence wavelength band shorter than the wavelength band of Raman scattered light. When the intensity is higher than the light intensity, it is determined that the liquid contains an additive such as a fragrance and a pigment contained in the alcohol for disinfection. Further, the fluorescence reference determination unit 302 has a first fluorescence wavelength whose light intensity in the second fluorescence wavelength band shorter than the wavelength band of Raman scattered light is longer than the wavelength band of Raman scattered light. When it is larger than the intensity of light in the band, it is determined that the liquid contains chlorophyll contained in green tea.
  • the third embodiment in a beverage factory or the like, it is possible to detect that the liquid flowing in the pipe has been switched from sanitizing alcohol to green tea.
  • the first substance that emits light having a stronger intensity in the first fluorescence wavelength band than the second fluorescence wavelength band and the light having a stronger intensity in the second fluorescence wavelength band than the first fluorescence wavelength band are emitted.
  • the combination with the second substance is arbitrary, and the first substance and the second substance may be biological particles, or at least one of the first and second substances may be a cell. When at least one of the first and second substances is a cell, the cell may not be stained.
  • the intensity of light scattered by the particles correlates with the particle size of the particles.
  • the particle sizes of microorganisms and non-microbial particles vary depending on the types of microorganisms and non-microbial particles. Therefore, the types of microorganisms and non-microbial particles contained in water may be specified from the detected intensity of scattered light.
  • methods disclosed in US Pat. No. 6,885,440 and US Pat. No. 7,106,442 can be used.
  • the example which irradiates the liquid which flows in the cell 40 with excitation light was shown in FIG. 1, you may irradiate the liquid which is preserve
  • the present invention can be used at the production site of purified water for pharmaceuticals, purified water for food, purified water for beverages, purified water for manufacturing semiconductor devices, and the like.

Abstract

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、を備える液中蛍光検出装置。

Description

液中蛍光検出装置及び液中の蛍光の検出方法
　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 (18)

  1. 　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第２の物質を含み得る液体に向けて、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、
    　を備える、液中蛍光検出装置。
  2. 　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、を比較する比較部を更に備える、請求項１に記載の液中蛍光検出装置。
  3. 　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、前記液体が前記第１の物質を含んでいると判定し、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、前記液体が前記第２の物質を含んでいると判定する蛍光基準判定部を更に備える、請求項２に記載の液中蛍光検出装置。
  4. 　前記第１の物質が生物粒子であり、前記第２の物質が非生物粒子である、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の液中蛍光検出装置。
  5. 　前記第１の蛍光波長帯域の方が、前記第２の蛍光波長帯域よりも長波長側である、請求項４に記載の液中蛍光検出装置。
  6. 　前記第１の蛍光波長帯域において、生物粒子が発する自家蛍光が非生物粒子が発する自家蛍光より強く、前記第２の蛍光波長帯域において、非生物粒子が発する自家蛍光が生物粒子が発する自家蛍光より強い、請求項４又は５に記載の液中蛍光検出装置。
  7. 　前記第１及び第２の物質が非生物粒子である、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の液中蛍光検出装置。
  8. 　前記第１及び第２の物質の少なくとも一方が前記液体中に溶解した蛍光物質である、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の液中蛍光検出装置。
  9. 　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を更に備える、請求項１ないし８のいずれか１項に記載の液中蛍光検出装置。
  10. 　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第２の物質を含み得る液体に向けて、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、
    　を含む、液中の蛍光の検出方法。
  11. 　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、を比較することを更に含む、請求項１０に記載の液中の蛍光の検出方法。
  12. 　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、前記液体が前記第１の物質を含んでいると判定し、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、前記液体が前記第２の物質を含んでいると判定することを更に含む、請求項１１に記載の液中の蛍光の検出方法。
  13. 　前記第１の物質が生物粒子であり、前記第２の物質が非生物粒子である、請求項１０ないし１２のいずれか１項に記載の液中の蛍光の検出方法。
  14. 　前記第１の蛍光波長帯域の方が、前記第２の蛍光波長帯域よりも長波長側である、請求項１３に記載の液中の蛍光の検出方法。
  15. 　前記第１の蛍光波長帯域の光において、生物粒子が発する自家蛍光が非生物粒子が発する自家蛍光より強く、前記第２の蛍光波長帯域において、非生物粒子が発する自家蛍光が生物粒子が発する自家蛍光より強い、請求項１３又は１４に記載の液中の蛍光の検出方法。
  16. 　前記第１及び第２の物質が非生物粒子である、請求項１０ないし１２のいずれか１項に記載の液中の蛍光の検出方法。
  17. 　前記第１及び第２の物質の少なくとも一方が前記液体中に溶解した蛍光物質である、請求項１０ないし１２のいずれか１項に記載の液中の蛍光の検出方法。
  18. 　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を更に含む、請求項１０ないし１７のいずれか１項に記載の液中の蛍光の検出方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018096920A1 (ja) * 2016-11-22 2018-05-31 リオン株式会社 生物粒子計数システムおよび生物粒子計数方法
JP2018087809A (ja) * 2016-11-22 2018-06-07 リオン株式会社 生物粒子計数システムおよび生物粒子計数方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62212552A (ja) * 1986-03-14 1987-09-18 Hitachi Ltd 濃度分析方法
JPH0815157A (ja) * 1994-07-01 1996-01-19 Kimoto Denshi Kogyo Kk 水中のプランクトンセンサ
JP2003227813A (ja) * 2003-03-04 2003-08-15 Hitachi Ltd キャピラリー電気泳動装置
JP2008529000A (ja) * 2005-01-31 2008-07-31 ケミマジ コーポレーション 生物サンプルの化学的像形成装置および方法
JP2013148391A (ja) * 2012-01-17 2013-08-01 Rion Co Ltd 浄水用生物粒子計数器、浄水用生物粒子計数方法、及び、浄水監視システム

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62212552A (ja) * 1986-03-14 1987-09-18 Hitachi Ltd 濃度分析方法
JPH0815157A (ja) * 1994-07-01 1996-01-19 Kimoto Denshi Kogyo Kk 水中のプランクトンセンサ
JP2003227813A (ja) * 2003-03-04 2003-08-15 Hitachi Ltd キャピラリー電気泳動装置
JP2008529000A (ja) * 2005-01-31 2008-07-31 ケミマジ コーポレーション 生物サンプルの化学的像形成装置および方法
JP2013148391A (ja) * 2012-01-17 2013-08-01 Rion Co Ltd 浄水用生物粒子計数器、浄水用生物粒子計数方法、及び、浄水監視システム

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3206018A4 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018096920A1 (ja) * 2016-11-22 2018-05-31 リオン株式会社 生物粒子計数システムおよび生物粒子計数方法
JP2018087809A (ja) * 2016-11-22 2018-06-07 リオン株式会社 生物粒子計数システムおよび生物粒子計数方法
US11119027B2 (en) 2016-11-22 2021-09-14 Rion Co., Ltd. Microbial particle counting system and microbial particle counting method

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