微生物検出装置および検出方法
【課題】リアルタイムに、生物由来の粒子を、埃から分離して検出することのできる微生物検出装置を提供する。
【解決手段】微生物検出装置１００Ａのセンサ機構２０は、導入孔１０と排出孔１１とを有するケース５、信号処理部３０、および測定部４０を内部に含み、ケース５内に検出機構と捕集機構とを備える。所定時間、ケース５内に空気が導入されることで、放電電極１付近で帯電された空気中の粒子が捕集治具１２に静電吸着される。その後、捕集治具１２に発光素子６から光が照射され、それにより励起した捕集治具１２上の微生物から赤外光が発光される。赤外光は受光素子９で受光され、測定部４０においてその光量に基づいて微生物濃度が算出される。
【解決手段】微生物検出装置１００Ａのセンサ機構２０は、導入孔１０と排出孔１１とを有するケース５、信号処理部３０、および測定部４０を内部に含み、ケース５内に検出機構と捕集機構とを備える。所定時間、ケース５内に空気が導入されることで、放電電極１付近で帯電された空気中の粒子が捕集治具１２に静電吸着される。その後、捕集治具１２に発光素子６から光が照射され、それにより励起した捕集治具１２上の微生物から赤外光が発光される。赤外光は受光素子９で受光され、測定部４０においてその光量に基づいて微生物濃度が算出される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は微生物検出装置および検出方法に関し、特に、空気中の生物由来の粒子を検出する微生物検出装置および検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、空気中の微生物の検出においては、落下菌法、衝突法、スリット法、多孔板法、遠心衝突法、インピンジャ法、およびフィルタ法などの方法で空気中の微生物を採取した後、培養し、出現するコロニーの計数を行なう。しかしながら、この方法では、培養に２日から３日が必要であり、リアルタイムでの検出は難しい。そこで、近年、特開２００３−３８１６３号公報（特許文献１）、特表２００８−５０８５２７号公報（特許文献２）のように、空気中の微生物に紫外光を照射して、微生物からの蛍光発光を検出して個数を計測する装置が提案されている。
【０００３】
特許文献１、２で提案されているような従来装置では、浮遊粒子が生物由来のものかどうかを判定する手段として、紫外線の照射により蛍光を発光するかどうかを判断する手法が採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３８１６３号公報
【特許文献２】特表２００８−５０８５２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、実際に空気中に浮遊する埃には、紫外光の照射により蛍光を発する化学繊維のくずなどが多く含まれている。それ故、特許文献１、２で提案されているような従来装置を用いると、空気中に存在する生物由来の粒子に加え、蛍光を発する埃も検出されてしまう。すなわち、特許文献１、２で提案されているような従来装置では、空気中に存在する生物由来の粒子だけを正確に評価できないという問題がある。
【０００６】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって、リアルタイムに、生物由来の粒子を、蛍光を発する埃から分離して検出することのできる微生物検出装置および検出方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明のある局面に従うと、微生物検出装置は、発光素子と、赤外光を受光するための受光素子と、少なくとも、発光素子での発光と受光素子での受光とを制御するための制御手段と、導入された流体に対して発光素子で照射されることにより受光素子で受光された導入された流体中の粒子からの赤外光に基づいて、導入された流体中の粒子のうちの生物由来の粒子量を算出するための算出手段とを備える。
【０００８】
好ましくは、微生物検出装置は、導入された流体中の粒子を捕集するための捕集治具をさらに含み、発光素子は、照射方向を捕集治具に向かう方向として設けられ、算出手段は、捕集治具に対して発光素子で照射されることにより受光素子で受光された捕集治具上に捕集された粒子からの赤外光量、および、予め記憶されている赤外光量と生物由来の粒子量との関係に基づいて、導入された流体中の粒子のうちの生物由来の粒子量を算出する。
【０００９】
より好ましくは、捕集治具は交換可能である。
より好ましくは、微生物検出装置は、捕集治具に捕集された粒子を除去するための手段をさらに備える。
【００１０】
好ましくは、微生物検出装置は、赤外光量と生物由来の粒子量との関係の変更の指示を入力するための入力手段をさらに備える。
【００１１】
好ましくは、制御手段は、さらに流体の導入を制御し、流体を導入して捕集治具で流体中の粒子を捕集させるための第１の制御と、第１の制御以降に受光素子での受光を開始させ、受光の開始以降に発光素子での発光を開始させて、発光素子での発光開始から所定の測定時間の後に、受光素子での受光を終了させるための第２の制御とを行なう。
【００１２】
より好ましくは、制御手段は、第１の制御において、流体の導入開始から所定の捕集時間の経過の後に、流体の導入を終了させる。
【００１３】
好ましくは、微生物検出装置は流体を所定の流速で導入するための導入手段をさらに含み、発光素子は、照射方向を導入手段で導入される流体の流路と交差する方向として設けられ、算出手段は、流路に対して発光素子で照射されることにより受光素子での発光素子からの照射を横切る、導入された流体中の粒子からの赤外光の単位時間あたりの受光回数と、流速とに基づいて、導入された流体中の粒子のうちの生物由来の粒子量を算出する。
【００１４】
より好ましくは、算出手段は、受光素子からの受光した赤外光量に応じたパルス信号の受信回数をカウントする。
【００１５】
好ましくは、微生物検出装置は、受光素子への、発光素子からの波長の光および生物由来の粒子からの蛍光の入光を抑えるためのフィルタをさらに備える。
【００１６】
好ましくは、微生物検出装置は、算出手段での算出結果を測定結果として表示するための表示手段をさらに備える。
【００１７】
好ましくは、発光素子は、紫外から青色の波長域の光を照射する。
より好ましくは、発光素子は、１９０nm〜４５０nmの範囲の波長の光を照射する。
【００１８】
本発明の他の局面に従うと、検出方法は、発光素子と、赤外光を受光するための受光素子と、導入された流体に含まれる生物由来の粒子量を算出するための算出手段とを備えた微生物検出装置での、微生物の検出方法であって、受光素子から、発光素子で照射された、導入された流体中の粒子からの赤外光の受光量に応じた信号を受信するステップと、受信した信号を用いて、導入された流体中の粒子のうちの生物由来の粒子量を算出するステップとを含む。
【００１９】
好ましくは、微生物検出装置は導入された流体中の粒子を捕集するための捕集治具をさらに含み、発光素子は、照射方向を捕集治具に向かう方向として設けられ、信号を受信するステップでは、捕集治具に対して発光素子で照射されることにより受光素子で受光された捕集治具上に捕集された粒子からの赤外光量に応じた信号を受信し、生物由来の粒子量を算出するステップでは、赤外光量、および、予め記憶されている赤外光量と生物由来の粒子量との関係に基づいて導入された流体中の粒子のうちの生物由来の粒子量を算出する。
【００２０】
好ましくは、検出方法は、信号を受信するステップよりも以前に、微生物検出装置に流体を導入し、捕集治具で流体中の粒子を捕集させるステップを含み、信号を受信するステップは、流体の導入以降に受光素子での受光を開始させ、受光の開始以降に発光素子での発光を開始させて、発光素子での発光開始から所定の測定時間の後に、受光素子での受光を終了させるよう、受光素子と発光素子とを制御するステップを含む。
【００２１】
より好ましくは、捕集治具で流体中の粒子を捕集させるステップにおいて、流体の導入開始から所定の捕集時間の経過の後に、流体の導入を終了させ、受光素子と発光素子とを制御するステップでは、流体の導入の終了以降に受光素子での受光を開始させる。
【００２２】
好ましくは、発光素子は、照射方向を導入される流体の流路と交差する方向として設けられ、信号を受信するステップでは、流路に対して発光素子で照射されることにより発光素子からの照射を横切る上記流路内の所定の流速で導入されている流体中の粒子からの赤外光量に応じた信号を受信し、生物由来の粒子量を算出するステップでは、信号の単位時間あたりの受信回数と、流速とに基づいて、導入された流体中の粒子のうちの生物由来の粒子量を算出する。
【発明の効果】
【００２３】
この発明によると、リアルタイムかつ高精度で、生物由来の粒子を埃から分離して検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施の形態にかかる、微生物検出装置としての空気清浄機の外観の具体例を示す図である。
【図２】第１の実施の形態にかかる空気清浄機の、微生物検出装置部分の基本構成を示す図である。
【図３】第１の実施の形態にかかる空気清浄機の、検出機構の構成を説明する図である。
【図４】発明者らの実験に用いた微生物検出装置の構成の概略図である。
【図５】発明者らの実験の結果として、捕集治具に酵母菌を付着させる前の捕集治具から測定された、紫外光照射前後の赤外光スペクトルを表わす図である。
【図６】発明者らの実験の結果として、捕集治具に酵母菌を付着させた捕集治具から測定された、紫外光照射前後の赤外光スペクトルを表わす図である。
【図７】第１の実施の形態にかかる微生物検出装置としての機能構成の具体例を示すブロック図である。
【図８】微生物検出装置での、第１の実施の形態にかかる制御の流れを示すタイムチャートである。
【図９】赤外光量と微生物濃度との対応関係の具体例を示す図である。
【図１０】検出結果の表示例および表示方法を示す図である。
【図１１】発明者らの実験で得られた、捕集治具に付着させた酵母菌の濃度と赤外光量との対応関係を示す図である。
【図１２】第２の実施の形態にかかる空気清浄機の、検出機構の構成を説明する図である。
【図１３】第２の実施の形態にかかる微生物検出装置としての機能構成の具体例を示すブロック図である。
【図１４】微生物検出装置の、他のシステム構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下に、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。
【００２６】
実施の形態においては、図１に示される空気清浄機が、第１の実施の形態にかかる微生物検出装置１００Ａまたは第２の実施の形態にかかる微生物検出装置１００Ｂとして機能するものとする。図１を参照して、微生物検出装置１００Ａまたは微生物検出装置１００Ｂとしての空気清浄機は、操作指示を受け付けるためのスイッチ１１０と、検出結果などを表示するための表示パネル１３０とを含む。その他、図示されない、空気を導入するための吸引口、排気するための排気口、などを含む。さらに、微生物検出装置１００Ａは、記録媒体を装着するための通信部１５０を含む。通信部１５０は、ケーブル４００で外部装置としてのパーソナルコンピュータ（ＰＣ）３００など接続するためのものであってもよい。または、通信部１５０は、インターネットを介して他の装置と通信するための通信回線を接続するためのものであってもよい。または、通信部１５０は、赤外線通信やインターネット通信などで他の装置と通信するためのものであってもよい。
【００２７】
［第１の実施の形態］
図２を参照して、空気清浄機の検出装置部分である微生物検出装置１００Ａは、吸引口からの空気を導入するための導入孔１０および排出孔１１が設けられたケース５を有し、ケース５、信号処理部３０、および測定部４０を内部に含んだセンサ機構２０を含む。
【００２８】
微生物検出装置１００Ａには空気導入機構５０が設けられる。空気導入機構５０によって、吸引口からの空気がケース５に導入される。空気導入機構５０としては、たとえば、ケース５外に設置されたファンやポンプ、およびその駆動機構などであってよい。またたとえば、ケース５内に組み込まれた熱ヒータやマイクロポンプ、マイクロファン、およびその駆動機構などであってもよい。また、空気導入機構５０は、空気清浄機の空気清浄装置部分の空気導入機構と共通とする構成であってもよい。好ましくは、空気導入機構５０に含まれる駆動機構は、測定部４０によって制御され、導入する空気の流速が制御される。好ましくは、空気導入機構５０で導入する空気の流速は１L（リットル）/minから５０ｍ3/minである。
【００２９】
センサ機構２０は、検出機構と捕集機構とを含む。
捕集機構としては、公知の捕集機構を採用することができる。図２では、一例として特開２００３−２１４９９７号公報に開示されている捕集機構を採用した場合を示している。すなわち、図２を参照して、捕集機構は、放電電極１、捕集治具１２、および高圧電源２を含む。放電電極１は高圧電源２の負極に電気的に接続される。高圧電源２の正極は接地される。これにより、導入された空気中の浮遊粒子は放電電極１付近にて負に帯電される。捕集治具１２は、導電性の透明の皮膜３を有する、ガラス板などからなる支持基板４である。皮膜３は、接地される。これにより、負に帯電された空気中の浮遊粒子は静電気力で捕集治具１２の方向に移動して導電性の皮膜３に吸着されることで、捕集治具１２上に捕集される。
【００３０】
支持基板４は、ガラス板には限定されず、その他、セラミック、金属等であってもよい。また、支持基板４表面に形成される皮膜３は、透明に限定されない。他の例として、支持基板４は、金属皮膜をセラミック等の絶縁材料の上に形成して構成されてもよい。また、支持基板４が金属材料の場合は、その表面に皮膜を形成する必要もない。
【００３１】
検出機構は、光源である発光素子６と、発光素子６の照射方向に備えられ、発光素子６からの光を平行光にする、または所定幅とするためのレンズ（またはレンズ群）７と、アパーチャ８と、受光素子９と、受光素子９の受光方向に備えられ、捕集機構により捕集治具１２上に捕集された浮遊微粒子に発光素子６から照射することにより生じる赤外光を受光素子９に集光するための集光レンズ（またはレンズ群）１３と、照射光や生物由来の粒子からの蛍光が受光素子９に入り込むのを防ぐためのフィルタ（またはフィルタ群）１４とを含む。このうち、アパーチャ８は、必要に応じて設けられる。これらの構成は、従来技術を応用できる。
【００３２】
発光素子６は、半導体レーザまたはＬＥＤ（Light Emitting Diode）素子を含む。波長は、浮遊微粒子の生物由来の微粒子を励起して赤外光を発させるものであれば、紫外または可視いずれの領域の波長でもよい。好ましくは、１９０nmから４５０nmであり、より好ましくは、特開２００８−５０８５２７号公報に開示されているように、微生物中に含まれるトリプトファン、ＮａＤＨ、リボフラビン等が効率よく励起される３００nmから４５０nmである。受光素子９は、従来用いられている、フォトダイオード、イメージセンサなどが用いられる。
【００３３】
レンズ７および集光レンズ１３は、いずれも、プラスチック樹脂製またはガラス製でよい。レンズ７とアパーチャ８との組み合わせにより、発光素子６の発光は捕集治具１２の表面に照射され、捕集治具１２上に照射領域１５を形成する。照射領域１５の形状に限定はなく、円形、楕円形、四角形などであってよい。照射領域１５は特定のサイズに限定されないが、好ましくは、円の直径または楕円の長軸方向の長さまたは四角形の１辺の長さが約０．０５mmから５０mmである。
【００３４】
フィルタ１４は、単一または数種のフィルタの組み合わせで構成され、集光レンズ１３または受光素子９の前に設置される。これにより、捕集治具１２で捕集された粒子からの赤外光と共に、発光素子６からの照射光が捕集治具１２やケース５に反射した迷光、および生物由来の粒子の励起により発光される蛍光の、受光素子９への入光を抑えることができる。
【００３５】
ケース５は、各辺が３mmから５００mmの長さの直方体である。本実施の形態ではケース５の形状を直方体としているが、直方体に限定されず、他の形状であってもよい。好ましくは、少なくとも内部に、黒色塗料の塗布または、黒色アルマイト処理等が施される。これにより、迷光の原因となる内部壁面での光の反射が抑えられる。ケース５の材質は特定の材質に限定されないが、好ましくは、プラスチック樹脂、アルミもしくはステンレスなどの金属、またはそれらの組み合わせが用いられる。ケース５に設けられる導入孔１０および排出孔１１は、直径が１mmから５０mmの円形である。導入孔１０および排出孔１１の形状は円形に限定されず、楕円形、四角形など他の形状であってもよい。
【００３６】
上述のように、フィルタ１４は、受光素子９の前に設置されて迷光および蛍光の受光素子９への入光を防止する役割を果たすものである。しかしながら、より大きな発光強度を得ようとすると、発光素子６での発光強度を大きくする必要がある。これは、反射光強度、すなわち、迷光強度の増大を招く。そこで、好ましくは、発光素子６および受光素子９が、迷光強度がフィルタ１４による遮光効果を上回らないような位置関係で配置される。
【００３７】
図２、図３（Ａ）、および図３（Ｂ）を用いて、発光素子６および受光素子９の配置の一例について説明する。図３（Ａ）は、微生物検出装置１００Ａを図２のＡ−Ａ位置から矢印Ａ方向に見た断面図であり、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）のＢ−Ｂ位置から矢印Ｂ方向に見た断面図である。なお、説明の便宜上、これらの図には捕集治具１２以外の収集機構は示されていない。
【００３８】
図３（Ａ）を参照して、発光素子６およびレンズ７と、受光素子９および集光レンズ１３とは、図２の矢印Ａ方向（上面）から見て直角または略直角に設けられる。発光素子６からレンズ７およびアパーチャ８を通って捕集治具１２表面に形成される照射領域１５からの反射光は、入射光に沿った方向に向かう。そのため、この構成とすることで、反射光が直接受光素子９に入らない。なお、捕集治具１２表面からの赤外光は等方的に発光するので、反射光および迷光の受光素子９への入光射を抑えられる配置であれば、図示された配置には限定されない。
【００３９】
より好ましくは、捕集治具１２は、照射領域１５に対応する表面に捕集した粒子からの赤外光を受光素子９に集めるための構成を備える。該構成は、図３（Ｂ）を参照して、たとえば球面状の窪み５１が該当する。さらに、捕集治具１２は、好ましくは、受光素子９に捕集治具１２表面が相対するよう、受光素子９に向かう方向に角度θだけ傾けて設けられる。この構成により、球面状の窪み５１内の粒子から等方的に発光した赤外光が球面表面で反射して受光素子９方向に集められる効果があり、受光信号を大きくできるメリットがある。窪み５１の大きさは限定されないが、好ましくは、照射領域１５よりも大きい。
【００４０】
再び図２を参照して、受光素子９は信号処理部３０に接続されて、受光量に比例した電流信号を信号処理部３０に対して出力する。従って、導入された空気中に浮遊し、捕集治具１２表面に捕集された粒子に発光素子６から光が照射されることによって該粒子から発光された赤外光は、受光素子９において受光され、信号処理部３０においてその受光量が検出される。
【００４１】
さらに、ケース５の導入孔１０および排出孔１１には、それぞれ、シャッタ１６Ａ，１６Ｂが設置される。シャッタ１６Ａ，１６Ｂは、それぞれ測定部４０に接続され、その開閉が制御される。シャッタ１６Ａ，１６Ｂが閉塞されることでケース５内への空気の流入および外部光の入射が遮断される。測定部４０は、後述する赤外光測定時にシャッタ１６Ａ，１６Ｂを閉塞し、ケース５内への空気の流入および外部光の入光を遮断する。これにより、赤外光測定時には捕集機構での浮遊粒子の捕集が中断される。また、赤外光測定時に外部光のケース５内への入光が遮断されることで、ケース５内の迷光が抑えられる。なお、シャッタ１６Ａ，１６Ｂのうちのいずれか一方、たとえば、少なくとも排出孔１１のシャッタ１６Ｂのみが備えられてもよい。
【００４２】
信号処理部３０は測定部４０に接続されて、電流信号を処理した結果を測定部４０に対して出力する。測定部４０は、信号処理部３０からの処理結果に基づいて、測定結果を表示パネル１３０に表示させるための処理を行なう。
【００４３】
ここで、微生物検出装置１００Ａにおける検出原理について説明する。
Jurgen Baier et alによる「Journal of Investigative Dermatology」（Vol.127,P.1498-P.1506(2007)）“Direct Detection of Singlet Oxygen Generated by UVA Irradiation in Human Cells and Skin”にも開示されているように、生体組織に３００nmから４５０nmの波長域の紫外光または青色光を照射すると、組織内のフラビン、ＮＡＤＨ、ある種のステロール化合物を介して脂質などに含まれる酸素が一重項状態に励起し、それが基底状態に戻るときに１２７０nm付近にピークをもつ赤外光を発光することが知られている。そして、この現象は埃等では生じない。発明者らは、次のようにして実験を行ない、この原理を用いて微生物の検出が可能であること見出した。
【００４４】
当該実験には、図４に示されるように、図２の構成から捕集機構および空気導入機構５０を除き、フィルタ１４、集光レンズ１３、受光素子９に替えて、開口部７２の外側に分光器７１を備えた装置が用いられた。発明者らは、捕集治具１２の上面に設けた紫外線ＬＥＤである発光素子６（発光ピーク波長：３６５nmおよび４０５nm）を用いて、捕集治具１２表面に微生物として酵母菌を付着させる前後で、それぞれ、酵母菌に対して紫外光を照射し、酵母菌からの発光を開口部７２を介して分光器７１に導入し、微生物の付着の前後それぞれで分光スペクトルを測定した。
【００４５】
酵母菌の付着前であって紫外光照射前には、図５に示される、赤外光スペクトル６４が測定され、酵母菌の付着前であって紫外光照射後には、図５に示される、赤外光スペクトル６５が測定され、酵母菌の付着後であって紫外光照射後には、図６に示される、赤外光スペクトル６１が測定された。
【００４６】
図６に示される、酵母菌の付着後に測定された赤外光スペクトル６１は、約１２００nmから約１３５０nm、より具体的には１２７０nm付近に、微生物特有のピークをもつ。一方、図５に示される酵母菌の付着前の捕集治具１２表面から測定された、紫外光照射前の赤外光スペクトル６４と紫外光照射後の赤外光スペクトル６５とのいずれにもピークは見られず、かつ、これらを比較して特定の波長にのみ大きな光量の差も見られない。そのため、この測定結果より、図６に示されるピーク波長での発光は、微生物（酵母菌）によるものと判断できる。従って、この原理を利用することにより、微生物の検出が可能であることが検証された。
【００４７】
なお、図６に示される赤外光スペクトル６１には、約１２００nmから約１３５０nmに出現する微生物特有の発光ピーク以外に、１４００nm以上の波長域にも発光が現われている。受光素子９の受光感度特性が１４００nm以上の波長域まである場合には、図２の構成では微生物特有の発光ピークを表わす赤外光以外の発光も受光してしまう可能性がある。そこで、この問題を解消するために、好ましくは、フィルタ１４として、たとえば約１２００nmから約１３５０nmまでの赤外光だけを透過するようなバンドパスフィルタを用いる。受光素子の感度が１４００nm以上の波長域でない場合には、フィルタ１４として、約１２００nm以上の光を通すようなショートカットフィルタを用いればよい。
【００４８】
上の原理を利用して空気中の微生物を検出するための、微生物検出装置１００Ａの機能構成を、図７を用いて説明する。図７では、信号処理部３０の機能が主に電気回路であるハードウェア構成で実現される例が示されている。しかしながら、これら機能のうちの少なくとも一部は、信号処理部３０が図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）を備え、該ＣＰＵが所定のプログラムを実行することによって実現される、ソフトウェア構成であってもよい。また、測定部４０の構成がソフトウェア構成である例が示されている。しかしながら、これら機能のうちの少なくとも一部は、電気回路などのハードウェア構成で実現されてもよい。
【００４９】
図７を参照して、信号処理部３０は、受光素子９に接続される電流−電圧変換回路３４と、電流−電圧変換回路３４に接続される増幅回路３５とを含む。
【００５０】
測定部４０は、制御部４１、記憶部４２、およびクロック発生部４３を含む。さらに、測定部４０は、スイッチ１１０の操作に伴ったスイッチ１１０からの入力信号を受け付けることで情報の入力を受け付けるための入力部４４と、表示パネル１３０に測定結果等を表示させる処理を実行するための表示部４５と、通信部１５０に接続された外部装置とのデータ等のやり取りに必要な処理を行なうための外部接続部４６と、シャッタ１６Ａ，１６Ｂや空気導入機構５０を駆動させるための駆動部４８とを含む。
【００５１】
ケース５に導入され捕集治具１２上に捕集された粒子に対して発光素子６から照射されることで照射領域１５にある当該粒子から発光される赤外光が、受光素子９に集光される。受光素子９から、受光量に応じた電流信号が信号処理部３０に対して出力される。電流信号は、電流−電圧変換回路３４に入力される。
【００５２】
電流−電圧変換回路３４は、受光素子９から入力された電流信号より赤外光強度を表わすピーク電流値Ｈを検出し、電圧値Ｅｈに変換する。電圧値Ｅｈは増幅回路３５で予め設定した増幅率に増幅され、測定部４０に対して出力される。測定部４０の制御部４１は信号処理部３０から電圧値Ｅｈの入力を受け付けて、順次、記憶部４２に記憶させる。
【００５３】
クロック発生部４３はクロック信号を発生させ、制御部４１に対して出力する。制御部４１は、クロック信号に基づいたタイミングで、シャッタ１６Ａ，１６Ｂを開閉させるための制御信号を駆動部４８に対して出力して、シャッタ１６Ａ，１６Ｂの開閉を制御する。また、制御部４１は発光素子６および受光素子９と電気的に接続され、それらのＯＮ／ＯＦＦを制御する。
【００５４】
制御部４１は計算部４１１を含み、計算部４１１において、記憶部４２に記憶された電圧値Ｅｈを用いて、導入された空気中の生物由来の粒子量を算出するための計算が行なわれる。具体的な計算方法について、図８の制御部４１での制御の流れを示すタイムチャートを用いて説明する。ここでは、生物由来の粒子量として、ケース５内に導入された空気中の微生物濃度を算出するものとする。
【００５５】
図８を参照して、測定部４０の制御部４１は、微生物検出装置１００ＡがＯＮされたことに伴って駆動部４８に対して制御信号を出力し、空気導入機構５０を駆動させる。また、制御部４１は、クロック発生部４３からのクロック信号に基づいた時刻Ｔ１に、駆動部４８に対して、シャッタ１６Ａ，１６Ｂを開放（ＯＮ）させるための制御信号を出力する。その後、時刻Ｔ１から、予め規定した捕集時間△Ｔ１経過後の時刻Ｔ２に、制御部４１は、駆動部４８に対して、シャッタ１６Ａ，１６Ｂを閉塞（ＯＦＦ）させるための制御信号を出力する。
【００５６】
これにより、時刻Ｔ１から捕集時間△Ｔ１の間シャッタ１６Ａ，１６Ｂが開放され、空気導入機構５０の駆動により外部空気がケース５内に導入孔１０を通じて導入される。ケース５内に導入された空気中の粒子は、放電電極１により負電荷に帯電され、空気の流れと放電電極１および捕集治具１２表面の皮膜３の間で形成される電界とにより、捕集治具１２表面に捕集時間△Ｔ１の間、捕集される。
【００５７】
また、時刻Ｔ２にシャッタ１６Ａ，１６Ｂが閉塞され、ケース５内の空気の流れが止まる。これにより、捕集治具１２での浮遊粒子の捕集が終了する。また、これにより、外部からの迷光が遮光される。
【００５８】
制御部４１は、シャッタ１６Ａ，１６Ｂが閉塞した時刻Ｔ２に、受光素子９に受光を開始（ＯＮ）させるための制御信号を出力する。さらに、それと同時（時刻Ｔ２）または時刻Ｔ２から少し遅れた時刻Ｔ３に、発光素子６に発光を開始（ＯＮ）させるための制御信号を出力する。その後、発光素子６での発光の開始（時刻Ｔ２または時刻Ｔ３）から赤外光強度を測定するための予め規定した測定時間△Ｔ２経過後の時刻Ｔ４に、制御部４１は、受光素子９に受光を終了（ＯＦＦ）させるための制御信号、および発光素子６に発光を終了（ＯＦＦ）させるための制御信号を出力する。なお、測定時間△Ｔ２は制御部４１に予め設定されているものであってもよいし、スイッチ１１０などの操作や、ケーブル４００を介して通信部１５０に接続されたＰＣ３００からの信号や、通信部１５０に装着された記録媒体からの信号などによって入力、変更されるものであってもよい。捕集時間△Ｔ１も同様とする。
【００５９】
これにより、時刻Ｔ３（または時刻Ｔ２）より発光素子６からの照射が開始される。発光素子６からの光は、捕集治具１２の表面の照射領域１５に照射され、捕集された粒子から赤外光が発光される。時刻Ｔ３（または時刻Ｔ２）から測定時間△Ｔ２分の赤外光が受光素子９により受光され、その光量Ｒに応じた電圧値が測定部４０に入力されて記憶部４２に記憶される。
【００６０】
このとき、別途設けたＬＥＤ等の発光素子（図示せず）からの発光の、捕集治具１２表面の粒子が捕集されない反射領域（図示せず）からの反射光を、別途設けた受光素子（図示せず）で受光し、その受光量を参照値Ｉ０として用いて比率Ｒ／Ｉ０を記憶部４２に記憶してもよい。参照値Ｉ０に対する比率を算出することで、励起光の環境温度や劣化等による変動に起因する赤外光量の変動を補償することができるという利点が生じる。
【００６１】
規定時間に測定される赤外光量Ｒは、生物由来の粒子量（粒子数または粒子濃度等）に関連している。計算部４１１は、予め、図９に表わされたような、赤外光量Ｒ（に対応した電圧値）と生物由来の粒子量（粒子濃度）との対応関係を記憶しておく。そして、計算部４１１は、測定された赤外光量Ｒと該対応関係とを用いて得られる生物由来の粒子濃度を、ケース５内に時間△Ｔ１の間に導入された空気中の生物由来の粒子濃度として算出する。
【００６２】
赤外光量Ｒ（に対応した電圧値）と生物由来の粒子濃度との対応関係は、予め実験的に決められる。たとえば、１ｍ3の大きさの容器内に、大腸菌やバチルス菌やカビ菌などの微生物の一種を、ネブライザを利用して噴霧し、微生物濃度をＮ個／ｍ3に維持して、微生物検出装置１００Ａを用いて、上述の検出方法により捕集時間△Ｔ１の間、微生物を捕集する。そして、捕集した微生物に発光素子６から光を照射し、測定時間△Ｔ２の間に発光される赤外光量Ｒを測定する。種々の微生物濃度について同様の測定がなされることで、図９に示された赤外光量Ｒと微生物濃度（個／ｍ3）との関係が得られる。
【００６３】
赤外光量Ｒ（に対応した電圧値）と生物由来の粒子濃度との対応関係は、スイッチ１１０などの操作によって入力されることで計算部４１１に記憶されてもよい。または、該対応関係を記録した記録媒体が通信部１５０に装着され、外部接続部４６が読み込むことで計算部４１１に記憶されてもよい。または、ＰＣ３００によって入力および送信され、通信部１５０に接続されたケーブル４００を介して外部接続部４６が受け付けることで、計算部４１１に記憶されてもよい。または、通信部１５０が赤外線通信やインターネット通信を行なう場合には、外部接続部４６が通信部１５０でのそれらの通信によって他の装置から受け付けることで、計算部４１１に記憶されてもよい。また、いったん計算部４１１に記憶された該対応関係が、測定部４０により更新されてもよい。
【００６４】
計算部４１１は、測定された赤外光量Ｒに対応した電圧値が電圧Ｖ１である場合、図９の電圧値と微生物濃度との対応関係から電圧Ｖ１に対応する値を特定することで、生物由来の粒子濃度Ｎ１（個／ｍ3）を算出する。
【００６５】
ただし、赤外光量Ｒと微生物濃度との対応関係は、微生物の種類（たとえば菌種）によって異なる。そこで、計算部４１１は、いずれかの微生物を標準の微生物と規定して、赤外光量Ｒと該微生物の濃度との対応関係を記憶する。これにより、様々な環境における微生物濃度が、標準の微生物を基準として換算された微生物濃度として算出される。その結果、様々な環境を比較することが可能となり、環境管理が容易となる。
【００６６】
なお、図６を用いて説明されたように、測定された赤外光スペクトルに現われるピーク波長での発光が、微生物から発光される赤外光である。そのため、測定された赤外光スペクトルにピークが見られない場合には、微生物が検出されていない可能性が高い。そこで、たとえば図４の装置のように微生物検出装置１００Ａに分光スペクトルを測定するための機能が含まれる場合、計算部４１１は、測定された赤外光スペクトルのピークの有無を判断し、ピークがない場合には微生物量の算出処理を行なわずエラーを返すようにしてもよい。
【００６７】
計算部４１１で算出された、導入された空気中の生物由来の粒子の量、すなわち微生物の濃度は、制御部４１から表示部４５に対して出力される。表示部４５は、入力された微生物の濃度を、表示パネル１３０に表示させるための処理を行なう。表示パネル１３０での表示の一例として、たとえば、図１０（Ａ）に表わされるセンサ表示が挙げられる。詳しくは、表示パネル１３０には、濃度ごとのランプが備えられ、図１０（Ｂ）に示されるように、表示部４５は、算出された濃度に対応したランプを点灯するランプとして特定し、該ランプを点灯する。他の例として、算出された濃度ごとに、ランプを異なる色に点灯させてもよい。また、表示パネル１３０はランプ表示に限定されず、数字を表示したり、濃度や対応して予め用意されているメッセージを表示したりしてもよい。また、測定結果は、外部接続部４６によって、通信部１５０に装着された記録媒体に書き込まれてもよいし、通信部１５０に接続されたケーブル４００を介してＰＣ３００に送信されてもよい。
【００６８】
入力部４４はスイッチ１１０からの操作信号に従って、表示パネル１３０での表示方法の選択を受け付けてもよい。または、測定結果を、表示パネル１３０に表示するか、外部装置に出力するか、の選択を受け付けてもよい。その内容を示す信号は、制御部４１に対して出力され、制御部４１から表示部４５および／または外部接続部４６に対して必要な制御信号が出力される。
【００６９】
発明者らは、捕集治具１２表面の微生物濃度とその表面からの赤外光量との依存性について、図４に示された構成の装置を用いて捕集治具１２表面に種々の濃度の酵母菌を付着させたときの赤外光量を測定する実験を行ない、確認した。その結果、酵母菌の濃度と測定された赤外光量とが、図１１に示される関係であることが確認された。図１１において、横軸は、単位面積あたりの酵母菌の菌数を表わす。縦軸は、図６に表わされた酵母菌の付着後に測定された赤外光スペクトル６１とベースライン６２とで囲まれた赤外光量の積算値を表わす。図１１示された測定結果より、赤外光量の積算値が捕集治具１２表面の単位面積あたりの酵母菌の菌数Ｎに依存することが検証された。
【００７０】
捕集治具１２表面の微生物濃度は空気中の生物由来の粒子濃度に依存する。また、赤外光スペクトル６１とベースライン６２とで囲まれた赤外光量の積算値は赤外光量に相当する電圧値に対応する。従って、この実験より、図９の対応関係を用いて空気中の生物由来の粒子濃度が得られることが検証された。
【００７１】
このように、微生物検出装置１００Ａは、生物由来の粒子からは赤外光が発光され、その他埃等の生物由来ではない粒子からは赤外光が発光されないことを利用して生物由来の粒子濃度を算出するため、導入された空気中に埃などの生物由来の粒子以外の粒子が含まれている場合であっても、リアルタイムに、かつ精度よく、生物由来の粒子を埃などの他の粒子から分離して検出することができる。また、従来の、蛍光を利用して生物由来の粒子を検出する方法と比較して、より精度よく検出することができる。
【００７２】
さらに、微生物検出装置１００Ａでは図８の制御がなされることによって、捕集機構での捕集工程から検出機構での検出工程に移行する際にシャッタ１６Ａ，１６Ｂを閉塞してケース５内への外部光の入射が遮断される。これにより、赤外光測定中に浮遊粒子による散乱等での迷光が抑えられ、測定精度を向上させることができる。
【００７３】
なお、微生物検出装置１００Ａでは、捕集治具１２を取り替えることで、繰り返し測定を行なうことができる。すなわち、捕集治具１２は、取り出て吸着した埃などを洗浄することで再生して使用することが可能である。または、病原菌等が多い使用環境などでは、支持基板４をプラスチック材料等安価なものにすることで使い捨てにしてもよい。または、たとえば特開２００８−１８４０６号公報に開示されているように、測定終了後、捕集治具１２と放電電極１との極性を逆にすることで静電的に捕集治具１２表面に吸着した粒子と捕集治具１２表面との間で静電反発を生じさせ、その後シャッタ１６Ａ，１６Ｂを開放して気流を発生させることにより、捕集治具１２表面に吸着した粒子を除去することで捕集治具１２表面をリフレッシュしてもよい。
【００７４】
［第２の実施の形態］
図１２を参照して、第２の実施の形態にかかる微生物検出装置１００Ｂは、微生物検出装置１００Ａと同様に導入孔１０および排気孔が設けられたケース５を有し、ケース５、信号処理部３０、および測定部４０を内部に含んだセンサ機構２０を含む。
【００７５】
微生物検出装置１００Ｂでは、センサ機構２０に微生物検出装置１００Ａに含まれた捕集機構が含まれず、検出機構のみが含まれる。微生物検出装置１００Ｂの検出機構においては、発光素子６およびレンズ７と、受光素子９、フィルタ（またはフィルタ群）１４および集光レンズ１３とが、それぞれ、レンズ７によって平行光とされた発光素子６の照射方向と、集光レンズ１３で集光されることで受光素子９において受光可能な方向とが所定角度を保って設置される。さらに、これらは、それぞれ、導入孔１０から排出孔への流路を構成して移動する空気が、レンズ７によって平行光とされた発光素子６からの照射領域と、集光レンズ１３で集光されることで受光素子９において受光可能な領域との重なる領域である、図１２の領域５５を通過するような角度を保って、設置される。図１２では、上記所定角度が約６０度となる位置関係であり、かつ、領域５５が導入孔１０の正面となるように、これらが設置されている例が示されている。上記所定角度は６０度に限定されず、他の角度であってもよい。
【００７６】
第１の実施の形態にかかる微生物検出装置１００Ａと同様に、フィルタ１４としては、領域５５の流体中の粒子からの散乱光、発光素子６からの光による迷光、および微生物ならびに蛍光発光性の埃から発光される蛍光が受光素子９に入らないような光学特性をもつものが用いられる。また、受光素子９の受光感度特性が１４００nm以上の波長域まである場合には、好ましくは、フィルタ１４としては、約１２００nmから約１３５０nmに出現する微生物特有の発光ピークを表わす赤外光以外の発光の受光素子９への入光を防ぐような光学特性をもつものが用いられる。この場合のフィルタ１４としては、たとえば約１２００nmから約１３５０nmまでの赤外光だけを透過するようなバンドパスフィルタが好適である。受光素子の感度が、１４００nm以上の波長域でない場合には、フィルタ１４として、約１２００nm以上の光を通すようなショートカットフィルタを用いればよい。
【００７７】
微生物検出装置１００Ｂでは、図１２に示された検出機構の構成により、導入孔１０から排出孔へと移動する空気中に浮遊する粒子であって、領域５５を通過する粒子に対して発光素子６から照射され、そのうちの生物由来の粒子から発光される赤外光が受光素子９において受光される。粒子が発光素子６からの照射光を横切るときに赤外光が生じるため、受光素子９からの、受光量に応じて信号処理部３０に入力される信号はパルス状になる。
【００７８】
図１３を参照して、空気中の微生物を検出するための微生物検出装置１００Ｂの機能は、図７に示された微生物検出装置１００Ａの機能構成のうち、クロック発生部４３および駆動部４８を除くその他の構成を含む。
【００７９】
微生物検出装置１００Ｂでは、受光素子９からのパルス状の電流信号のピーク電流値は、電流−電圧変換回路３４で電圧値に変換され、増幅回路３５で所定の増幅率で増幅される。制御部４１は電圧値の入力回数を生物由来の粒子の個数としてカウントし、その結果を記憶部４２に記憶させる。制御部４１の計算部４１１は、記憶部４２に記憶されたカウント結果を用いて、導入された空気中の生物由来の粒子量（粒子濃度）を算出する。
【００８０】
微生物検出装置１００Ｂでの、計算部４１１での具体的な計算方法について説明する。空気導入機構５０によりケース５内に流速Ｗｍ3/minで空気の導入中の、所定の時間△Ｔ（min）のカウント結果として、Ｎ１が記憶されているものとする。このとき、時間△Ｔの間に、ケース５にはＷ×△Ｔ（ｍ3）の量の空気が導入される。そのため、この空気量中にＮ１個の生物由来の粒子が存在することになる。これより、計算部４１１は、生物由来の粒子濃度を、Ｎ１／（Ｗ×△Ｔ）（個/ｍ3）と算出する。算出結果である粒子数や粒子濃度は、表示部４５により表示パネル１３０に表示される。
【００８１】
１回の測定時間、すなわち空気をケース５内に導入する時間△Ｔや空気導入機構５０の流量Ｗは、制御部４１に予め設定されているものであってもよいし、スイッチ１１０などの操作や、ケーブル４００を介して通信部１５０に接続されたＰＣ３００からの信号や、通信部１５０に装着された記録媒体からの信号などによって入力、変更されるものであってもよい。
【００８２】
微生物検出装置１００Ｂは、流体中の生物由来の粒子として、液体中の生物由来の粒子も検出可能である。その場合、微生物検出装置１００Ｂには、図１２に示された構成に加えて、特開２００６−１７７６８７号公報や、特表２００８−５０８５２７号公報にも表わされている、液体を流すための流路や、液体サンプル用セルが、たとえばその断面が領域５５内となるように、すなわち、導入孔１０と排出孔とを貫通するように設けられる。設けられる流路やセルの材料は特定のものには限定されないが、好ましくは、３００nmから４５０nmの波長域の紫外光または青色光を効率よく液中の粒子に照射できるような素材、また粒子から発光される赤外光を効率よく受光素子に集光できるような素材である。より好ましくは、石英が用いられる。
【００８３】
このように構成することで、領域５５を通過する液体中に生物由来の粒子が存在すれば、当該粒子に発光素子６から照射されることで発光される赤外光が受光素子９に入射し、当該粒子が検出される。この場合、計算部４１１は、上述の空気導入機構５０による流速Ｗｍ3/minに替えて流路中の液体の流速を用いて液体中の粒子濃度を算出する。
【００８４】
なお、以上の微生物検出装置１００Ｂでの検出方法は、流体中の生物由来の粒子濃度が小さい場合や導入される流体の流速が小さい場合に用いられるものであり、領域５５、すなわち発光素子６の照射領域にほぼ１個の粒子が順次入るような条件での検出方法である。そこで、流体中の生物由来の粒子濃度が大きい場合や流速が大きい場合、つまり領域５５すなわち発光素子６の照射領域に同時に多数の粒子が入る場合には、次のような検出方法が採用される。
【００８５】
すなわち、予め、たとえばバチルス菌や特定のカビ菌など標準とする菌を、所定容量（たとえば１ｍ3）のケース５内にネブライザを利用して所定の濃度に噴霧し、微生物検出装置１００Ｂを用いて、所定の時間△Ｔ１の積算した赤外光量を測定する。同様の測定を、ケース５内の濃度を種々として行なうことで、図９に表わされた対応関係を得る。そして、この対応関係を、スイッチ１１０などの操作や、ケーブル４００を介して通信部１５０に接続されたＰＣ３００からの信号や、通信部１５０に装着された記録媒体からの信号などによって入力することで、制御部４１に設定する。
【００８６】
このように設定しておくことで、測定対象の流体を、微生物検出装置１００Ｂを用いて時間△Ｔ１測定し、測定した赤外光量から、計算部４１１で予め設定された上記対応関係を参照して、生物由来の粒子量、すなわち微生物の濃度を算出することができる。
【００８７】
このように、微生物検出装置１００Ｂでも、生物由来の粒子からは赤外光が発光され、その他埃等の生物由来ではない粒子からは赤外光が発光されないことを利用して生物由来の粒子濃度を算出するため、導入された空気中に埃などの生物由来の粒子以外の粒子が含まれている場合であっても、リアルタイムに、かつ精度よく、生物由来の粒子を埃などの他の粒子から分離して検出することができる。また、従来の、蛍光を利用して生物由来の粒子を検出する方法と比較して、より精度よく検出することができる。
【００８８】
微生物検出装置１００Ａまたは微生物検出装置１００Ｂは、図１に表わされたように空気清浄機として用いることで、空気清浄機の設置された環境中の微生物および埃の量の管理や制御を可能とし、健康で安心な生活を提供することができる。さらに、上のように、微生物検出装置１００Ａまたは微生物検出装置１００Ｂでは測定結果をリアルタイムに表示することができるため、測定者は測定結果をリアルタイムに把握することができる。その結果、当該環境中の微生物および埃の量の管理や制御を効果的にすることができる。
【００８９】
なお、他の例として、微生物検出装置１００Ａまたは微生物検出装置１００Ｂは、図１４（Ａ）に表わされるように、空気清浄機２００に組み込んで用いることもできる。空気清浄機の他、エアコンなどに組み込んで用いることもできる。または、図１４（Ｂ）に表わされるように、微生物検出装置１００Ａまたは微生物検出装置１００Ｂ単体で用いることもできる。
【００９０】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００９１】
１ 放電電極、２ 高圧電源、３ 皮膜、４ 支持基板、５ ケース、６ 発光素子、７ レンズ、８ アパーチャ、９ 受光素子、１０ 導入孔、１１ 排出孔、１２ 捕集治具、１３ 集光レンズ、１４ フィルタ、１５ 照射領域、１６Ａ，１６Ｂ シャッタ、２０ センサ機構、３０ 信号処理部、３４ 電流−電圧変換回路、３５ 増幅回路、４０ 測定部、４１ 制御部、４２ 記憶部、４３ クロック発生部、４４ 入力部、４５ 表示部、４６ 外部接続部、４８ 駆動部、５０ 空気導入機構、５１ 窪み、５５ 領域、６１，６４，６５ 赤外光スペクトル、６２ ベースライン、７１ 分光器、７２ 開口部、１００Ａ，１００Ｂ 微生物検出装置、１１０ スイッチ、１３０ 表示パネル、１５０ 通信部、３００ ＰＣ、４００ ケーブル、４１１ 計算部。
【技術分野】
【０００１】
この発明は微生物検出装置および検出方法に関し、特に、空気中の生物由来の粒子を検出する微生物検出装置および検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、空気中の微生物の検出においては、落下菌法、衝突法、スリット法、多孔板法、遠心衝突法、インピンジャ法、およびフィルタ法などの方法で空気中の微生物を採取した後、培養し、出現するコロニーの計数を行なう。しかしながら、この方法では、培養に２日から３日が必要であり、リアルタイムでの検出は難しい。そこで、近年、特開２００３−３８１６３号公報（特許文献１）、特表２００８−５０８５２７号公報（特許文献２）のように、空気中の微生物に紫外光を照射して、微生物からの蛍光発光を検出して個数を計測する装置が提案されている。
【０００３】
特許文献１、２で提案されているような従来装置では、浮遊粒子が生物由来のものかどうかを判定する手段として、紫外線の照射により蛍光を発光するかどうかを判断する手法が採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３８１６３号公報
【特許文献２】特表２００８−５０８５２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、実際に空気中に浮遊する埃には、紫外光の照射により蛍光を発する化学繊維のくずなどが多く含まれている。それ故、特許文献１、２で提案されているような従来装置を用いると、空気中に存在する生物由来の粒子に加え、蛍光を発する埃も検出されてしまう。すなわち、特許文献１、２で提案されているような従来装置では、空気中に存在する生物由来の粒子だけを正確に評価できないという問題がある。
【０００６】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって、リアルタイムに、生物由来の粒子を、蛍光を発する埃から分離して検出することのできる微生物検出装置および検出方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明のある局面に従うと、微生物検出装置は、発光素子と、赤外光を受光するための受光素子と、少なくとも、発光素子での発光と受光素子での受光とを制御するための制御手段と、導入された流体に対して発光素子で照射されることにより受光素子で受光された導入された流体中の粒子からの赤外光に基づいて、導入された流体中の粒子のうちの生物由来の粒子量を算出するための算出手段とを備える。
【０００８】
好ましくは、微生物検出装置は、導入された流体中の粒子を捕集するための捕集治具をさらに含み、発光素子は、照射方向を捕集治具に向かう方向として設けられ、算出手段は、捕集治具に対して発光素子で照射されることにより受光素子で受光された捕集治具上に捕集された粒子からの赤外光量、および、予め記憶されている赤外光量と生物由来の粒子量との関係に基づいて、導入された流体中の粒子のうちの生物由来の粒子量を算出する。
【０００９】
より好ましくは、捕集治具は交換可能である。
より好ましくは、微生物検出装置は、捕集治具に捕集された粒子を除去するための手段をさらに備える。
【００１０】
好ましくは、微生物検出装置は、赤外光量と生物由来の粒子量との関係の変更の指示を入力するための入力手段をさらに備える。
【００１１】
好ましくは、制御手段は、さらに流体の導入を制御し、流体を導入して捕集治具で流体中の粒子を捕集させるための第１の制御と、第１の制御以降に受光素子での受光を開始させ、受光の開始以降に発光素子での発光を開始させて、発光素子での発光開始から所定の測定時間の後に、受光素子での受光を終了させるための第２の制御とを行なう。
【００１２】
より好ましくは、制御手段は、第１の制御において、流体の導入開始から所定の捕集時間の経過の後に、流体の導入を終了させる。
【００１３】
好ましくは、微生物検出装置は流体を所定の流速で導入するための導入手段をさらに含み、発光素子は、照射方向を導入手段で導入される流体の流路と交差する方向として設けられ、算出手段は、流路に対して発光素子で照射されることにより受光素子での発光素子からの照射を横切る、導入された流体中の粒子からの赤外光の単位時間あたりの受光回数と、流速とに基づいて、導入された流体中の粒子のうちの生物由来の粒子量を算出する。
【００１４】
より好ましくは、算出手段は、受光素子からの受光した赤外光量に応じたパルス信号の受信回数をカウントする。
【００１５】
好ましくは、微生物検出装置は、受光素子への、発光素子からの波長の光および生物由来の粒子からの蛍光の入光を抑えるためのフィルタをさらに備える。
【００１６】
好ましくは、微生物検出装置は、算出手段での算出結果を測定結果として表示するための表示手段をさらに備える。
【００１７】
好ましくは、発光素子は、紫外から青色の波長域の光を照射する。
より好ましくは、発光素子は、１９０nm〜４５０nmの範囲の波長の光を照射する。
【００１８】
本発明の他の局面に従うと、検出方法は、発光素子と、赤外光を受光するための受光素子と、導入された流体に含まれる生物由来の粒子量を算出するための算出手段とを備えた微生物検出装置での、微生物の検出方法であって、受光素子から、発光素子で照射された、導入された流体中の粒子からの赤外光の受光量に応じた信号を受信するステップと、受信した信号を用いて、導入された流体中の粒子のうちの生物由来の粒子量を算出するステップとを含む。
【００１９】
好ましくは、微生物検出装置は導入された流体中の粒子を捕集するための捕集治具をさらに含み、発光素子は、照射方向を捕集治具に向かう方向として設けられ、信号を受信するステップでは、捕集治具に対して発光素子で照射されることにより受光素子で受光された捕集治具上に捕集された粒子からの赤外光量に応じた信号を受信し、生物由来の粒子量を算出するステップでは、赤外光量、および、予め記憶されている赤外光量と生物由来の粒子量との関係に基づいて導入された流体中の粒子のうちの生物由来の粒子量を算出する。
【００２０】
好ましくは、検出方法は、信号を受信するステップよりも以前に、微生物検出装置に流体を導入し、捕集治具で流体中の粒子を捕集させるステップを含み、信号を受信するステップは、流体の導入以降に受光素子での受光を開始させ、受光の開始以降に発光素子での発光を開始させて、発光素子での発光開始から所定の測定時間の後に、受光素子での受光を終了させるよう、受光素子と発光素子とを制御するステップを含む。
【００２１】
より好ましくは、捕集治具で流体中の粒子を捕集させるステップにおいて、流体の導入開始から所定の捕集時間の経過の後に、流体の導入を終了させ、受光素子と発光素子とを制御するステップでは、流体の導入の終了以降に受光素子での受光を開始させる。
【００２２】
好ましくは、発光素子は、照射方向を導入される流体の流路と交差する方向として設けられ、信号を受信するステップでは、流路に対して発光素子で照射されることにより発光素子からの照射を横切る上記流路内の所定の流速で導入されている流体中の粒子からの赤外光量に応じた信号を受信し、生物由来の粒子量を算出するステップでは、信号の単位時間あたりの受信回数と、流速とに基づいて、導入された流体中の粒子のうちの生物由来の粒子量を算出する。
【発明の効果】
【００２３】
この発明によると、リアルタイムかつ高精度で、生物由来の粒子を埃から分離して検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施の形態にかかる、微生物検出装置としての空気清浄機の外観の具体例を示す図である。
【図２】第１の実施の形態にかかる空気清浄機の、微生物検出装置部分の基本構成を示す図である。
【図３】第１の実施の形態にかかる空気清浄機の、検出機構の構成を説明する図である。
【図４】発明者らの実験に用いた微生物検出装置の構成の概略図である。
【図５】発明者らの実験の結果として、捕集治具に酵母菌を付着させる前の捕集治具から測定された、紫外光照射前後の赤外光スペクトルを表わす図である。
【図６】発明者らの実験の結果として、捕集治具に酵母菌を付着させた捕集治具から測定された、紫外光照射前後の赤外光スペクトルを表わす図である。
【図７】第１の実施の形態にかかる微生物検出装置としての機能構成の具体例を示すブロック図である。
【図８】微生物検出装置での、第１の実施の形態にかかる制御の流れを示すタイムチャートである。
【図９】赤外光量と微生物濃度との対応関係の具体例を示す図である。
【図１０】検出結果の表示例および表示方法を示す図である。
【図１１】発明者らの実験で得られた、捕集治具に付着させた酵母菌の濃度と赤外光量との対応関係を示す図である。
【図１２】第２の実施の形態にかかる空気清浄機の、検出機構の構成を説明する図である。
【図１３】第２の実施の形態にかかる微生物検出装置としての機能構成の具体例を示すブロック図である。
【図１４】微生物検出装置の、他のシステム構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下に、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。
【００２６】
実施の形態においては、図１に示される空気清浄機が、第１の実施の形態にかかる微生物検出装置１００Ａまたは第２の実施の形態にかかる微生物検出装置１００Ｂとして機能するものとする。図１を参照して、微生物検出装置１００Ａまたは微生物検出装置１００Ｂとしての空気清浄機は、操作指示を受け付けるためのスイッチ１１０と、検出結果などを表示するための表示パネル１３０とを含む。その他、図示されない、空気を導入するための吸引口、排気するための排気口、などを含む。さらに、微生物検出装置１００Ａは、記録媒体を装着するための通信部１５０を含む。通信部１５０は、ケーブル４００で外部装置としてのパーソナルコンピュータ（ＰＣ）３００など接続するためのものであってもよい。または、通信部１５０は、インターネットを介して他の装置と通信するための通信回線を接続するためのものであってもよい。または、通信部１５０は、赤外線通信やインターネット通信などで他の装置と通信するためのものであってもよい。
【００２７】
［第１の実施の形態］
図２を参照して、空気清浄機の検出装置部分である微生物検出装置１００Ａは、吸引口からの空気を導入するための導入孔１０および排出孔１１が設けられたケース５を有し、ケース５、信号処理部３０、および測定部４０を内部に含んだセンサ機構２０を含む。
【００２８】
微生物検出装置１００Ａには空気導入機構５０が設けられる。空気導入機構５０によって、吸引口からの空気がケース５に導入される。空気導入機構５０としては、たとえば、ケース５外に設置されたファンやポンプ、およびその駆動機構などであってよい。またたとえば、ケース５内に組み込まれた熱ヒータやマイクロポンプ、マイクロファン、およびその駆動機構などであってもよい。また、空気導入機構５０は、空気清浄機の空気清浄装置部分の空気導入機構と共通とする構成であってもよい。好ましくは、空気導入機構５０に含まれる駆動機構は、測定部４０によって制御され、導入する空気の流速が制御される。好ましくは、空気導入機構５０で導入する空気の流速は１L（リットル）/minから５０ｍ3/minである。
【００２９】
センサ機構２０は、検出機構と捕集機構とを含む。
捕集機構としては、公知の捕集機構を採用することができる。図２では、一例として特開２００３−２１４９９７号公報に開示されている捕集機構を採用した場合を示している。すなわち、図２を参照して、捕集機構は、放電電極１、捕集治具１２、および高圧電源２を含む。放電電極１は高圧電源２の負極に電気的に接続される。高圧電源２の正極は接地される。これにより、導入された空気中の浮遊粒子は放電電極１付近にて負に帯電される。捕集治具１２は、導電性の透明の皮膜３を有する、ガラス板などからなる支持基板４である。皮膜３は、接地される。これにより、負に帯電された空気中の浮遊粒子は静電気力で捕集治具１２の方向に移動して導電性の皮膜３に吸着されることで、捕集治具１２上に捕集される。
【００３０】
支持基板４は、ガラス板には限定されず、その他、セラミック、金属等であってもよい。また、支持基板４表面に形成される皮膜３は、透明に限定されない。他の例として、支持基板４は、金属皮膜をセラミック等の絶縁材料の上に形成して構成されてもよい。また、支持基板４が金属材料の場合は、その表面に皮膜を形成する必要もない。
【００３１】
検出機構は、光源である発光素子６と、発光素子６の照射方向に備えられ、発光素子６からの光を平行光にする、または所定幅とするためのレンズ（またはレンズ群）７と、アパーチャ８と、受光素子９と、受光素子９の受光方向に備えられ、捕集機構により捕集治具１２上に捕集された浮遊微粒子に発光素子６から照射することにより生じる赤外光を受光素子９に集光するための集光レンズ（またはレンズ群）１３と、照射光や生物由来の粒子からの蛍光が受光素子９に入り込むのを防ぐためのフィルタ（またはフィルタ群）１４とを含む。このうち、アパーチャ８は、必要に応じて設けられる。これらの構成は、従来技術を応用できる。
【００３２】
発光素子６は、半導体レーザまたはＬＥＤ（Light Emitting Diode）素子を含む。波長は、浮遊微粒子の生物由来の微粒子を励起して赤外光を発させるものであれば、紫外または可視いずれの領域の波長でもよい。好ましくは、１９０nmから４５０nmであり、より好ましくは、特開２００８−５０８５２７号公報に開示されているように、微生物中に含まれるトリプトファン、ＮａＤＨ、リボフラビン等が効率よく励起される３００nmから４５０nmである。受光素子９は、従来用いられている、フォトダイオード、イメージセンサなどが用いられる。
【００３３】
レンズ７および集光レンズ１３は、いずれも、プラスチック樹脂製またはガラス製でよい。レンズ７とアパーチャ８との組み合わせにより、発光素子６の発光は捕集治具１２の表面に照射され、捕集治具１２上に照射領域１５を形成する。照射領域１５の形状に限定はなく、円形、楕円形、四角形などであってよい。照射領域１５は特定のサイズに限定されないが、好ましくは、円の直径または楕円の長軸方向の長さまたは四角形の１辺の長さが約０．０５mmから５０mmである。
【００３４】
フィルタ１４は、単一または数種のフィルタの組み合わせで構成され、集光レンズ１３または受光素子９の前に設置される。これにより、捕集治具１２で捕集された粒子からの赤外光と共に、発光素子６からの照射光が捕集治具１２やケース５に反射した迷光、および生物由来の粒子の励起により発光される蛍光の、受光素子９への入光を抑えることができる。
【００３５】
ケース５は、各辺が３mmから５００mmの長さの直方体である。本実施の形態ではケース５の形状を直方体としているが、直方体に限定されず、他の形状であってもよい。好ましくは、少なくとも内部に、黒色塗料の塗布または、黒色アルマイト処理等が施される。これにより、迷光の原因となる内部壁面での光の反射が抑えられる。ケース５の材質は特定の材質に限定されないが、好ましくは、プラスチック樹脂、アルミもしくはステンレスなどの金属、またはそれらの組み合わせが用いられる。ケース５に設けられる導入孔１０および排出孔１１は、直径が１mmから５０mmの円形である。導入孔１０および排出孔１１の形状は円形に限定されず、楕円形、四角形など他の形状であってもよい。
【００３６】
上述のように、フィルタ１４は、受光素子９の前に設置されて迷光および蛍光の受光素子９への入光を防止する役割を果たすものである。しかしながら、より大きな発光強度を得ようとすると、発光素子６での発光強度を大きくする必要がある。これは、反射光強度、すなわち、迷光強度の増大を招く。そこで、好ましくは、発光素子６および受光素子９が、迷光強度がフィルタ１４による遮光効果を上回らないような位置関係で配置される。
【００３７】
図２、図３（Ａ）、および図３（Ｂ）を用いて、発光素子６および受光素子９の配置の一例について説明する。図３（Ａ）は、微生物検出装置１００Ａを図２のＡ−Ａ位置から矢印Ａ方向に見た断面図であり、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）のＢ−Ｂ位置から矢印Ｂ方向に見た断面図である。なお、説明の便宜上、これらの図には捕集治具１２以外の収集機構は示されていない。
【００３８】
図３（Ａ）を参照して、発光素子６およびレンズ７と、受光素子９および集光レンズ１３とは、図２の矢印Ａ方向（上面）から見て直角または略直角に設けられる。発光素子６からレンズ７およびアパーチャ８を通って捕集治具１２表面に形成される照射領域１５からの反射光は、入射光に沿った方向に向かう。そのため、この構成とすることで、反射光が直接受光素子９に入らない。なお、捕集治具１２表面からの赤外光は等方的に発光するので、反射光および迷光の受光素子９への入光射を抑えられる配置であれば、図示された配置には限定されない。
【００３９】
より好ましくは、捕集治具１２は、照射領域１５に対応する表面に捕集した粒子からの赤外光を受光素子９に集めるための構成を備える。該構成は、図３（Ｂ）を参照して、たとえば球面状の窪み５１が該当する。さらに、捕集治具１２は、好ましくは、受光素子９に捕集治具１２表面が相対するよう、受光素子９に向かう方向に角度θだけ傾けて設けられる。この構成により、球面状の窪み５１内の粒子から等方的に発光した赤外光が球面表面で反射して受光素子９方向に集められる効果があり、受光信号を大きくできるメリットがある。窪み５１の大きさは限定されないが、好ましくは、照射領域１５よりも大きい。
【００４０】
再び図２を参照して、受光素子９は信号処理部３０に接続されて、受光量に比例した電流信号を信号処理部３０に対して出力する。従って、導入された空気中に浮遊し、捕集治具１２表面に捕集された粒子に発光素子６から光が照射されることによって該粒子から発光された赤外光は、受光素子９において受光され、信号処理部３０においてその受光量が検出される。
【００４１】
さらに、ケース５の導入孔１０および排出孔１１には、それぞれ、シャッタ１６Ａ，１６Ｂが設置される。シャッタ１６Ａ，１６Ｂは、それぞれ測定部４０に接続され、その開閉が制御される。シャッタ１６Ａ，１６Ｂが閉塞されることでケース５内への空気の流入および外部光の入射が遮断される。測定部４０は、後述する赤外光測定時にシャッタ１６Ａ，１６Ｂを閉塞し、ケース５内への空気の流入および外部光の入光を遮断する。これにより、赤外光測定時には捕集機構での浮遊粒子の捕集が中断される。また、赤外光測定時に外部光のケース５内への入光が遮断されることで、ケース５内の迷光が抑えられる。なお、シャッタ１６Ａ，１６Ｂのうちのいずれか一方、たとえば、少なくとも排出孔１１のシャッタ１６Ｂのみが備えられてもよい。
【００４２】
信号処理部３０は測定部４０に接続されて、電流信号を処理した結果を測定部４０に対して出力する。測定部４０は、信号処理部３０からの処理結果に基づいて、測定結果を表示パネル１３０に表示させるための処理を行なう。
【００４３】
ここで、微生物検出装置１００Ａにおける検出原理について説明する。
Jurgen Baier et alによる「Journal of Investigative Dermatology」（Vol.127,P.1498-P.1506(2007)）“Direct Detection of Singlet Oxygen Generated by UVA Irradiation in Human Cells and Skin”にも開示されているように、生体組織に３００nmから４５０nmの波長域の紫外光または青色光を照射すると、組織内のフラビン、ＮＡＤＨ、ある種のステロール化合物を介して脂質などに含まれる酸素が一重項状態に励起し、それが基底状態に戻るときに１２７０nm付近にピークをもつ赤外光を発光することが知られている。そして、この現象は埃等では生じない。発明者らは、次のようにして実験を行ない、この原理を用いて微生物の検出が可能であること見出した。
【００４４】
当該実験には、図４に示されるように、図２の構成から捕集機構および空気導入機構５０を除き、フィルタ１４、集光レンズ１３、受光素子９に替えて、開口部７２の外側に分光器７１を備えた装置が用いられた。発明者らは、捕集治具１２の上面に設けた紫外線ＬＥＤである発光素子６（発光ピーク波長：３６５nmおよび４０５nm）を用いて、捕集治具１２表面に微生物として酵母菌を付着させる前後で、それぞれ、酵母菌に対して紫外光を照射し、酵母菌からの発光を開口部７２を介して分光器７１に導入し、微生物の付着の前後それぞれで分光スペクトルを測定した。
【００４５】
酵母菌の付着前であって紫外光照射前には、図５に示される、赤外光スペクトル６４が測定され、酵母菌の付着前であって紫外光照射後には、図５に示される、赤外光スペクトル６５が測定され、酵母菌の付着後であって紫外光照射後には、図６に示される、赤外光スペクトル６１が測定された。
【００４６】
図６に示される、酵母菌の付着後に測定された赤外光スペクトル６１は、約１２００nmから約１３５０nm、より具体的には１２７０nm付近に、微生物特有のピークをもつ。一方、図５に示される酵母菌の付着前の捕集治具１２表面から測定された、紫外光照射前の赤外光スペクトル６４と紫外光照射後の赤外光スペクトル６５とのいずれにもピークは見られず、かつ、これらを比較して特定の波長にのみ大きな光量の差も見られない。そのため、この測定結果より、図６に示されるピーク波長での発光は、微生物（酵母菌）によるものと判断できる。従って、この原理を利用することにより、微生物の検出が可能であることが検証された。
【００４７】
なお、図６に示される赤外光スペクトル６１には、約１２００nmから約１３５０nmに出現する微生物特有の発光ピーク以外に、１４００nm以上の波長域にも発光が現われている。受光素子９の受光感度特性が１４００nm以上の波長域まである場合には、図２の構成では微生物特有の発光ピークを表わす赤外光以外の発光も受光してしまう可能性がある。そこで、この問題を解消するために、好ましくは、フィルタ１４として、たとえば約１２００nmから約１３５０nmまでの赤外光だけを透過するようなバンドパスフィルタを用いる。受光素子の感度が１４００nm以上の波長域でない場合には、フィルタ１４として、約１２００nm以上の光を通すようなショートカットフィルタを用いればよい。
【００４８】
上の原理を利用して空気中の微生物を検出するための、微生物検出装置１００Ａの機能構成を、図７を用いて説明する。図７では、信号処理部３０の機能が主に電気回路であるハードウェア構成で実現される例が示されている。しかしながら、これら機能のうちの少なくとも一部は、信号処理部３０が図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）を備え、該ＣＰＵが所定のプログラムを実行することによって実現される、ソフトウェア構成であってもよい。また、測定部４０の構成がソフトウェア構成である例が示されている。しかしながら、これら機能のうちの少なくとも一部は、電気回路などのハードウェア構成で実現されてもよい。
【００４９】
図７を参照して、信号処理部３０は、受光素子９に接続される電流−電圧変換回路３４と、電流−電圧変換回路３４に接続される増幅回路３５とを含む。
【００５０】
測定部４０は、制御部４１、記憶部４２、およびクロック発生部４３を含む。さらに、測定部４０は、スイッチ１１０の操作に伴ったスイッチ１１０からの入力信号を受け付けることで情報の入力を受け付けるための入力部４４と、表示パネル１３０に測定結果等を表示させる処理を実行するための表示部４５と、通信部１５０に接続された外部装置とのデータ等のやり取りに必要な処理を行なうための外部接続部４６と、シャッタ１６Ａ，１６Ｂや空気導入機構５０を駆動させるための駆動部４８とを含む。
【００５１】
ケース５に導入され捕集治具１２上に捕集された粒子に対して発光素子６から照射されることで照射領域１５にある当該粒子から発光される赤外光が、受光素子９に集光される。受光素子９から、受光量に応じた電流信号が信号処理部３０に対して出力される。電流信号は、電流−電圧変換回路３４に入力される。
【００５２】
電流−電圧変換回路３４は、受光素子９から入力された電流信号より赤外光強度を表わすピーク電流値Ｈを検出し、電圧値Ｅｈに変換する。電圧値Ｅｈは増幅回路３５で予め設定した増幅率に増幅され、測定部４０に対して出力される。測定部４０の制御部４１は信号処理部３０から電圧値Ｅｈの入力を受け付けて、順次、記憶部４２に記憶させる。
【００５３】
クロック発生部４３はクロック信号を発生させ、制御部４１に対して出力する。制御部４１は、クロック信号に基づいたタイミングで、シャッタ１６Ａ，１６Ｂを開閉させるための制御信号を駆動部４８に対して出力して、シャッタ１６Ａ，１６Ｂの開閉を制御する。また、制御部４１は発光素子６および受光素子９と電気的に接続され、それらのＯＮ／ＯＦＦを制御する。
【００５４】
制御部４１は計算部４１１を含み、計算部４１１において、記憶部４２に記憶された電圧値Ｅｈを用いて、導入された空気中の生物由来の粒子量を算出するための計算が行なわれる。具体的な計算方法について、図８の制御部４１での制御の流れを示すタイムチャートを用いて説明する。ここでは、生物由来の粒子量として、ケース５内に導入された空気中の微生物濃度を算出するものとする。
【００５５】
図８を参照して、測定部４０の制御部４１は、微生物検出装置１００ＡがＯＮされたことに伴って駆動部４８に対して制御信号を出力し、空気導入機構５０を駆動させる。また、制御部４１は、クロック発生部４３からのクロック信号に基づいた時刻Ｔ１に、駆動部４８に対して、シャッタ１６Ａ，１６Ｂを開放（ＯＮ）させるための制御信号を出力する。その後、時刻Ｔ１から、予め規定した捕集時間△Ｔ１経過後の時刻Ｔ２に、制御部４１は、駆動部４８に対して、シャッタ１６Ａ，１６Ｂを閉塞（ＯＦＦ）させるための制御信号を出力する。
【００５６】
これにより、時刻Ｔ１から捕集時間△Ｔ１の間シャッタ１６Ａ，１６Ｂが開放され、空気導入機構５０の駆動により外部空気がケース５内に導入孔１０を通じて導入される。ケース５内に導入された空気中の粒子は、放電電極１により負電荷に帯電され、空気の流れと放電電極１および捕集治具１２表面の皮膜３の間で形成される電界とにより、捕集治具１２表面に捕集時間△Ｔ１の間、捕集される。
【００５７】
また、時刻Ｔ２にシャッタ１６Ａ，１６Ｂが閉塞され、ケース５内の空気の流れが止まる。これにより、捕集治具１２での浮遊粒子の捕集が終了する。また、これにより、外部からの迷光が遮光される。
【００５８】
制御部４１は、シャッタ１６Ａ，１６Ｂが閉塞した時刻Ｔ２に、受光素子９に受光を開始（ＯＮ）させるための制御信号を出力する。さらに、それと同時（時刻Ｔ２）または時刻Ｔ２から少し遅れた時刻Ｔ３に、発光素子６に発光を開始（ＯＮ）させるための制御信号を出力する。その後、発光素子６での発光の開始（時刻Ｔ２または時刻Ｔ３）から赤外光強度を測定するための予め規定した測定時間△Ｔ２経過後の時刻Ｔ４に、制御部４１は、受光素子９に受光を終了（ＯＦＦ）させるための制御信号、および発光素子６に発光を終了（ＯＦＦ）させるための制御信号を出力する。なお、測定時間△Ｔ２は制御部４１に予め設定されているものであってもよいし、スイッチ１１０などの操作や、ケーブル４００を介して通信部１５０に接続されたＰＣ３００からの信号や、通信部１５０に装着された記録媒体からの信号などによって入力、変更されるものであってもよい。捕集時間△Ｔ１も同様とする。
【００５９】
これにより、時刻Ｔ３（または時刻Ｔ２）より発光素子６からの照射が開始される。発光素子６からの光は、捕集治具１２の表面の照射領域１５に照射され、捕集された粒子から赤外光が発光される。時刻Ｔ３（または時刻Ｔ２）から測定時間△Ｔ２分の赤外光が受光素子９により受光され、その光量Ｒに応じた電圧値が測定部４０に入力されて記憶部４２に記憶される。
【００６０】
このとき、別途設けたＬＥＤ等の発光素子（図示せず）からの発光の、捕集治具１２表面の粒子が捕集されない反射領域（図示せず）からの反射光を、別途設けた受光素子（図示せず）で受光し、その受光量を参照値Ｉ０として用いて比率Ｒ／Ｉ０を記憶部４２に記憶してもよい。参照値Ｉ０に対する比率を算出することで、励起光の環境温度や劣化等による変動に起因する赤外光量の変動を補償することができるという利点が生じる。
【００６１】
規定時間に測定される赤外光量Ｒは、生物由来の粒子量（粒子数または粒子濃度等）に関連している。計算部４１１は、予め、図９に表わされたような、赤外光量Ｒ（に対応した電圧値）と生物由来の粒子量（粒子濃度）との対応関係を記憶しておく。そして、計算部４１１は、測定された赤外光量Ｒと該対応関係とを用いて得られる生物由来の粒子濃度を、ケース５内に時間△Ｔ１の間に導入された空気中の生物由来の粒子濃度として算出する。
【００６２】
赤外光量Ｒ（に対応した電圧値）と生物由来の粒子濃度との対応関係は、予め実験的に決められる。たとえば、１ｍ3の大きさの容器内に、大腸菌やバチルス菌やカビ菌などの微生物の一種を、ネブライザを利用して噴霧し、微生物濃度をＮ個／ｍ3に維持して、微生物検出装置１００Ａを用いて、上述の検出方法により捕集時間△Ｔ１の間、微生物を捕集する。そして、捕集した微生物に発光素子６から光を照射し、測定時間△Ｔ２の間に発光される赤外光量Ｒを測定する。種々の微生物濃度について同様の測定がなされることで、図９に示された赤外光量Ｒと微生物濃度（個／ｍ3）との関係が得られる。
【００６３】
赤外光量Ｒ（に対応した電圧値）と生物由来の粒子濃度との対応関係は、スイッチ１１０などの操作によって入力されることで計算部４１１に記憶されてもよい。または、該対応関係を記録した記録媒体が通信部１５０に装着され、外部接続部４６が読み込むことで計算部４１１に記憶されてもよい。または、ＰＣ３００によって入力および送信され、通信部１５０に接続されたケーブル４００を介して外部接続部４６が受け付けることで、計算部４１１に記憶されてもよい。または、通信部１５０が赤外線通信やインターネット通信を行なう場合には、外部接続部４６が通信部１５０でのそれらの通信によって他の装置から受け付けることで、計算部４１１に記憶されてもよい。また、いったん計算部４１１に記憶された該対応関係が、測定部４０により更新されてもよい。
【００６４】
計算部４１１は、測定された赤外光量Ｒに対応した電圧値が電圧Ｖ１である場合、図９の電圧値と微生物濃度との対応関係から電圧Ｖ１に対応する値を特定することで、生物由来の粒子濃度Ｎ１（個／ｍ3）を算出する。
【００６５】
ただし、赤外光量Ｒと微生物濃度との対応関係は、微生物の種類（たとえば菌種）によって異なる。そこで、計算部４１１は、いずれかの微生物を標準の微生物と規定して、赤外光量Ｒと該微生物の濃度との対応関係を記憶する。これにより、様々な環境における微生物濃度が、標準の微生物を基準として換算された微生物濃度として算出される。その結果、様々な環境を比較することが可能となり、環境管理が容易となる。
【００６６】
なお、図６を用いて説明されたように、測定された赤外光スペクトルに現われるピーク波長での発光が、微生物から発光される赤外光である。そのため、測定された赤外光スペクトルにピークが見られない場合には、微生物が検出されていない可能性が高い。そこで、たとえば図４の装置のように微生物検出装置１００Ａに分光スペクトルを測定するための機能が含まれる場合、計算部４１１は、測定された赤外光スペクトルのピークの有無を判断し、ピークがない場合には微生物量の算出処理を行なわずエラーを返すようにしてもよい。
【００６７】
計算部４１１で算出された、導入された空気中の生物由来の粒子の量、すなわち微生物の濃度は、制御部４１から表示部４５に対して出力される。表示部４５は、入力された微生物の濃度を、表示パネル１３０に表示させるための処理を行なう。表示パネル１３０での表示の一例として、たとえば、図１０（Ａ）に表わされるセンサ表示が挙げられる。詳しくは、表示パネル１３０には、濃度ごとのランプが備えられ、図１０（Ｂ）に示されるように、表示部４５は、算出された濃度に対応したランプを点灯するランプとして特定し、該ランプを点灯する。他の例として、算出された濃度ごとに、ランプを異なる色に点灯させてもよい。また、表示パネル１３０はランプ表示に限定されず、数字を表示したり、濃度や対応して予め用意されているメッセージを表示したりしてもよい。また、測定結果は、外部接続部４６によって、通信部１５０に装着された記録媒体に書き込まれてもよいし、通信部１５０に接続されたケーブル４００を介してＰＣ３００に送信されてもよい。
【００６８】
入力部４４はスイッチ１１０からの操作信号に従って、表示パネル１３０での表示方法の選択を受け付けてもよい。または、測定結果を、表示パネル１３０に表示するか、外部装置に出力するか、の選択を受け付けてもよい。その内容を示す信号は、制御部４１に対して出力され、制御部４１から表示部４５および／または外部接続部４６に対して必要な制御信号が出力される。
【００６９】
発明者らは、捕集治具１２表面の微生物濃度とその表面からの赤外光量との依存性について、図４に示された構成の装置を用いて捕集治具１２表面に種々の濃度の酵母菌を付着させたときの赤外光量を測定する実験を行ない、確認した。その結果、酵母菌の濃度と測定された赤外光量とが、図１１に示される関係であることが確認された。図１１において、横軸は、単位面積あたりの酵母菌の菌数を表わす。縦軸は、図６に表わされた酵母菌の付着後に測定された赤外光スペクトル６１とベースライン６２とで囲まれた赤外光量の積算値を表わす。図１１示された測定結果より、赤外光量の積算値が捕集治具１２表面の単位面積あたりの酵母菌の菌数Ｎに依存することが検証された。
【００７０】
捕集治具１２表面の微生物濃度は空気中の生物由来の粒子濃度に依存する。また、赤外光スペクトル６１とベースライン６２とで囲まれた赤外光量の積算値は赤外光量に相当する電圧値に対応する。従って、この実験より、図９の対応関係を用いて空気中の生物由来の粒子濃度が得られることが検証された。
【００７１】
このように、微生物検出装置１００Ａは、生物由来の粒子からは赤外光が発光され、その他埃等の生物由来ではない粒子からは赤外光が発光されないことを利用して生物由来の粒子濃度を算出するため、導入された空気中に埃などの生物由来の粒子以外の粒子が含まれている場合であっても、リアルタイムに、かつ精度よく、生物由来の粒子を埃などの他の粒子から分離して検出することができる。また、従来の、蛍光を利用して生物由来の粒子を検出する方法と比較して、より精度よく検出することができる。
【００７２】
さらに、微生物検出装置１００Ａでは図８の制御がなされることによって、捕集機構での捕集工程から検出機構での検出工程に移行する際にシャッタ１６Ａ，１６Ｂを閉塞してケース５内への外部光の入射が遮断される。これにより、赤外光測定中に浮遊粒子による散乱等での迷光が抑えられ、測定精度を向上させることができる。
【００７３】
なお、微生物検出装置１００Ａでは、捕集治具１２を取り替えることで、繰り返し測定を行なうことができる。すなわち、捕集治具１２は、取り出て吸着した埃などを洗浄することで再生して使用することが可能である。または、病原菌等が多い使用環境などでは、支持基板４をプラスチック材料等安価なものにすることで使い捨てにしてもよい。または、たとえば特開２００８−１８４０６号公報に開示されているように、測定終了後、捕集治具１２と放電電極１との極性を逆にすることで静電的に捕集治具１２表面に吸着した粒子と捕集治具１２表面との間で静電反発を生じさせ、その後シャッタ１６Ａ，１６Ｂを開放して気流を発生させることにより、捕集治具１２表面に吸着した粒子を除去することで捕集治具１２表面をリフレッシュしてもよい。
【００７４】
［第２の実施の形態］
図１２を参照して、第２の実施の形態にかかる微生物検出装置１００Ｂは、微生物検出装置１００Ａと同様に導入孔１０および排気孔が設けられたケース５を有し、ケース５、信号処理部３０、および測定部４０を内部に含んだセンサ機構２０を含む。
【００７５】
微生物検出装置１００Ｂでは、センサ機構２０に微生物検出装置１００Ａに含まれた捕集機構が含まれず、検出機構のみが含まれる。微生物検出装置１００Ｂの検出機構においては、発光素子６およびレンズ７と、受光素子９、フィルタ（またはフィルタ群）１４および集光レンズ１３とが、それぞれ、レンズ７によって平行光とされた発光素子６の照射方向と、集光レンズ１３で集光されることで受光素子９において受光可能な方向とが所定角度を保って設置される。さらに、これらは、それぞれ、導入孔１０から排出孔への流路を構成して移動する空気が、レンズ７によって平行光とされた発光素子６からの照射領域と、集光レンズ１３で集光されることで受光素子９において受光可能な領域との重なる領域である、図１２の領域５５を通過するような角度を保って、設置される。図１２では、上記所定角度が約６０度となる位置関係であり、かつ、領域５５が導入孔１０の正面となるように、これらが設置されている例が示されている。上記所定角度は６０度に限定されず、他の角度であってもよい。
【００７６】
第１の実施の形態にかかる微生物検出装置１００Ａと同様に、フィルタ１４としては、領域５５の流体中の粒子からの散乱光、発光素子６からの光による迷光、および微生物ならびに蛍光発光性の埃から発光される蛍光が受光素子９に入らないような光学特性をもつものが用いられる。また、受光素子９の受光感度特性が１４００nm以上の波長域まである場合には、好ましくは、フィルタ１４としては、約１２００nmから約１３５０nmに出現する微生物特有の発光ピークを表わす赤外光以外の発光の受光素子９への入光を防ぐような光学特性をもつものが用いられる。この場合のフィルタ１４としては、たとえば約１２００nmから約１３５０nmまでの赤外光だけを透過するようなバンドパスフィルタが好適である。受光素子の感度が、１４００nm以上の波長域でない場合には、フィルタ１４として、約１２００nm以上の光を通すようなショートカットフィルタを用いればよい。
【００７７】
微生物検出装置１００Ｂでは、図１２に示された検出機構の構成により、導入孔１０から排出孔へと移動する空気中に浮遊する粒子であって、領域５５を通過する粒子に対して発光素子６から照射され、そのうちの生物由来の粒子から発光される赤外光が受光素子９において受光される。粒子が発光素子６からの照射光を横切るときに赤外光が生じるため、受光素子９からの、受光量に応じて信号処理部３０に入力される信号はパルス状になる。
【００７８】
図１３を参照して、空気中の微生物を検出するための微生物検出装置１００Ｂの機能は、図７に示された微生物検出装置１００Ａの機能構成のうち、クロック発生部４３および駆動部４８を除くその他の構成を含む。
【００７９】
微生物検出装置１００Ｂでは、受光素子９からのパルス状の電流信号のピーク電流値は、電流−電圧変換回路３４で電圧値に変換され、増幅回路３５で所定の増幅率で増幅される。制御部４１は電圧値の入力回数を生物由来の粒子の個数としてカウントし、その結果を記憶部４２に記憶させる。制御部４１の計算部４１１は、記憶部４２に記憶されたカウント結果を用いて、導入された空気中の生物由来の粒子量（粒子濃度）を算出する。
【００８０】
微生物検出装置１００Ｂでの、計算部４１１での具体的な計算方法について説明する。空気導入機構５０によりケース５内に流速Ｗｍ3/minで空気の導入中の、所定の時間△Ｔ（min）のカウント結果として、Ｎ１が記憶されているものとする。このとき、時間△Ｔの間に、ケース５にはＷ×△Ｔ（ｍ3）の量の空気が導入される。そのため、この空気量中にＮ１個の生物由来の粒子が存在することになる。これより、計算部４１１は、生物由来の粒子濃度を、Ｎ１／（Ｗ×△Ｔ）（個/ｍ3）と算出する。算出結果である粒子数や粒子濃度は、表示部４５により表示パネル１３０に表示される。
【００８１】
１回の測定時間、すなわち空気をケース５内に導入する時間△Ｔや空気導入機構５０の流量Ｗは、制御部４１に予め設定されているものであってもよいし、スイッチ１１０などの操作や、ケーブル４００を介して通信部１５０に接続されたＰＣ３００からの信号や、通信部１５０に装着された記録媒体からの信号などによって入力、変更されるものであってもよい。
【００８２】
微生物検出装置１００Ｂは、流体中の生物由来の粒子として、液体中の生物由来の粒子も検出可能である。その場合、微生物検出装置１００Ｂには、図１２に示された構成に加えて、特開２００６−１７７６８７号公報や、特表２００８−５０８５２７号公報にも表わされている、液体を流すための流路や、液体サンプル用セルが、たとえばその断面が領域５５内となるように、すなわち、導入孔１０と排出孔とを貫通するように設けられる。設けられる流路やセルの材料は特定のものには限定されないが、好ましくは、３００nmから４５０nmの波長域の紫外光または青色光を効率よく液中の粒子に照射できるような素材、また粒子から発光される赤外光を効率よく受光素子に集光できるような素材である。より好ましくは、石英が用いられる。
【００８３】
このように構成することで、領域５５を通過する液体中に生物由来の粒子が存在すれば、当該粒子に発光素子６から照射されることで発光される赤外光が受光素子９に入射し、当該粒子が検出される。この場合、計算部４１１は、上述の空気導入機構５０による流速Ｗｍ3/minに替えて流路中の液体の流速を用いて液体中の粒子濃度を算出する。
【００８４】
なお、以上の微生物検出装置１００Ｂでの検出方法は、流体中の生物由来の粒子濃度が小さい場合や導入される流体の流速が小さい場合に用いられるものであり、領域５５、すなわち発光素子６の照射領域にほぼ１個の粒子が順次入るような条件での検出方法である。そこで、流体中の生物由来の粒子濃度が大きい場合や流速が大きい場合、つまり領域５５すなわち発光素子６の照射領域に同時に多数の粒子が入る場合には、次のような検出方法が採用される。
【００８５】
すなわち、予め、たとえばバチルス菌や特定のカビ菌など標準とする菌を、所定容量（たとえば１ｍ3）のケース５内にネブライザを利用して所定の濃度に噴霧し、微生物検出装置１００Ｂを用いて、所定の時間△Ｔ１の積算した赤外光量を測定する。同様の測定を、ケース５内の濃度を種々として行なうことで、図９に表わされた対応関係を得る。そして、この対応関係を、スイッチ１１０などの操作や、ケーブル４００を介して通信部１５０に接続されたＰＣ３００からの信号や、通信部１５０に装着された記録媒体からの信号などによって入力することで、制御部４１に設定する。
【００８６】
このように設定しておくことで、測定対象の流体を、微生物検出装置１００Ｂを用いて時間△Ｔ１測定し、測定した赤外光量から、計算部４１１で予め設定された上記対応関係を参照して、生物由来の粒子量、すなわち微生物の濃度を算出することができる。
【００８７】
このように、微生物検出装置１００Ｂでも、生物由来の粒子からは赤外光が発光され、その他埃等の生物由来ではない粒子からは赤外光が発光されないことを利用して生物由来の粒子濃度を算出するため、導入された空気中に埃などの生物由来の粒子以外の粒子が含まれている場合であっても、リアルタイムに、かつ精度よく、生物由来の粒子を埃などの他の粒子から分離して検出することができる。また、従来の、蛍光を利用して生物由来の粒子を検出する方法と比較して、より精度よく検出することができる。
【００８８】
微生物検出装置１００Ａまたは微生物検出装置１００Ｂは、図１に表わされたように空気清浄機として用いることで、空気清浄機の設置された環境中の微生物および埃の量の管理や制御を可能とし、健康で安心な生活を提供することができる。さらに、上のように、微生物検出装置１００Ａまたは微生物検出装置１００Ｂでは測定結果をリアルタイムに表示することができるため、測定者は測定結果をリアルタイムに把握することができる。その結果、当該環境中の微生物および埃の量の管理や制御を効果的にすることができる。
【００８９】
なお、他の例として、微生物検出装置１００Ａまたは微生物検出装置１００Ｂは、図１４（Ａ）に表わされるように、空気清浄機２００に組み込んで用いることもできる。空気清浄機の他、エアコンなどに組み込んで用いることもできる。または、図１４（Ｂ）に表わされるように、微生物検出装置１００Ａまたは微生物検出装置１００Ｂ単体で用いることもできる。
【００９０】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００９１】
１ 放電電極、２ 高圧電源、３ 皮膜、４ 支持基板、５ ケース、６ 発光素子、７ レンズ、８ アパーチャ、９ 受光素子、１０ 導入孔、１１ 排出孔、１２ 捕集治具、１３ 集光レンズ、１４ フィルタ、１５ 照射領域、１６Ａ，１６Ｂ シャッタ、２０ センサ機構、３０ 信号処理部、３４ 電流−電圧変換回路、３５ 増幅回路、４０ 測定部、４１ 制御部、４２ 記憶部、４３ クロック発生部、４４ 入力部、４５ 表示部、４６ 外部接続部、４８ 駆動部、５０ 空気導入機構、５１ 窪み、５５ 領域、６１，６４，６５ 赤外光スペクトル、６２ ベースライン、７１ 分光器、７２ 開口部、１００Ａ，１００Ｂ 微生物検出装置、１１０ スイッチ、１３０ 表示パネル、１５０ 通信部、３００ ＰＣ、４００ ケーブル、４１１ 計算部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と、
赤外光を受光するための受光素子と、
少なくとも、前記発光素子での発光と前記受光素子での受光とを制御するための制御手段と、
導入された流体に対して前記発光素子で照射されることにより前記受光素子で受光された前記導入された流体中の粒子からの赤外光に基づいて、前記導入された流体中の粒子のうちの生物由来の粒子量を算出するための算出手段とを備える、微生物検出装置。
【請求項２】
前記導入された流体中の粒子を捕集するための捕集治具をさらに含み、
前記発光素子は、照射方向を前記捕集治具に向かう方向として設けられ、
前記算出手段は、前記捕集治具に対して前記発光素子で照射されることにより前記受光素子で受光された前記捕集治具上に捕集された粒子からの赤外光量、および、予め記憶されている赤外光量と生物由来の粒子量との関係に基づいて、前記導入された流体中の粒子のうちの生物由来の粒子量を算出する、請求項１に記載の微生物検出装置。
【請求項３】
前記捕集治具は交換可能である、請求項２に記載の微生物検出装置。
【請求項４】
前記捕集治具に捕集された粒子を除去するための手段をさらに備える、請求項２または３に記載の微生物検出装置。
【請求項５】
前記赤外光量と生物由来の粒子量との関係の変更の指示を入力するための入力手段をさらに備える、請求項２〜４のいずれかに記載の微生物検出装置。
【請求項６】
前記制御手段は、さらに、前記流体の導入を制御し、
前記流体を導入し、前記捕集治具で前記流体中の粒子を捕集させるための第１の制御と、
前記第１の制御以降に前記受光素子での受光を開始させ、前記受光の開始以降に前記発光素子での発光を開始させて、前記発光素子での発光開始から所定の測定時間の後に、前記受光素子での受光を終了させるための第２の制御とを行なう、請求項２〜５のいずれかに記載の微生物検出装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記第１の制御において、前記流体の導入開始から所定の捕集時間の経過の後に、前記流体の導入を終了させる、請求項６に記載の微生物検出装置。
【請求項８】
前記流体を所定の流速で導入するための導入手段をさらに含み、
前記発光素子は、前記照射方向を前記導入手段で導入される前記流体の流路と交差する方向として設けられ、
前記算出手段は、前記流路に対して前記発光素子で照射されることにより前記受光素子での前記発光素子からの照射を横切る前記導入された流体中の粒子からの赤外光の単位時間あたりの受光回数と、前記流速とに基づいて、前記導入された流体中の粒子のうちの生物由来の粒子量を算出する、請求項１に記載の微生物検出装置。
【請求項９】
前記算出手段は、前記受光素子からの受光した赤外光量に応じたパルス信号の受信回数をカウントする、請求項８に記載の微生物検出装置。
【請求項１０】
前記受光素子への、前記発光素子からの波長の光および生物由来の粒子からの蛍光の入光を抑えるためのフィルタをさらに備える、請求項１〜９のいずれかに記載の微生物検出装置。
【請求項１１】
前記算出手段での算出結果を測定結果として表示するための表示手段をさらに備える、請求項１〜１０のいずれかに記載の微生物検出装置。
【請求項１２】
前記発光素子は、紫外から青色の波長域の光を照射する、請求項１〜１１のいずれかに記載の微生物検出装置。
【請求項１３】
前記発光素子は、１９０nm〜４５０nmの範囲の波長の光を照射する、請求項１２に記載の微生物検出装置。
【請求項１４】
発光素子と、
赤外光を受光するための受光素子と、
導入された流体に含まれる生物由来の粒子量を算出するための算出手段とを備えた微生物検出装置での、微生物の検出方法であって、
前記受光素子から、前記発光素子で照射された、前記導入された流体中の粒子からの赤外光の受光量に応じた信号を受信するステップと、
前記信号を用いて、前記導入された流体中の粒子のうちの生物由来の粒子量を算出するステップとを含む、検出方法。
【請求項１５】
前記微生物検出装置は前記導入された流体中の粒子を捕集するための捕集治具をさらに含み、
前記発光素子は、照射方向を前記捕集治具に向かう方向として設けられ、
前記信号を受信するステップでは、前記捕集治具に対して前記発光素子で照射されることにより前記受光素子で受光された前記捕集治具上に捕集された粒子からの赤外光量に応じた信号を受信し、
前記生物由来の粒子量を算出するステップでは、前記赤外光量、および、予め記憶されている赤外光量と生物由来の粒子量との関係に基づいて前記導入された流体中の粒子のうちの生物由来の粒子量を算出する、請求項１４に記載の検出方法。
【請求項１６】
前記信号を受信するステップよりも以前に、前記微生物検出装置に前記流体を導入し、前記捕集治具で前記流体中の粒子を捕集させるステップを含み、
前記信号を受信するステップは、前記流体の導入以降に前記受光素子での受光を開始させ、前記受光の開始以降に前記発光素子での発光を開始させて、前記発光素子での発光開始から所定の測定時間の後に、前記受光素子での受光を終了させるよう、前記受光素子と前記発光素子とを制御するステップを含む、請求項１４または１５に記載の検出方法。
【請求項１７】
前記捕集治具で前記流体中の粒子を捕集させるステップにおいて、前記流体の導入開始から所定の捕集時間の経過の後に、前記流体の導入を終了させ、
前記受光素子と前記発光素子とを制御するステップでは、前記流体の導入の終了以降に前記受光素子での受光を開始させる、請求項１６に記載の検出方法。
【請求項１８】
前記発光素子は、前記照射方向を前記導入される前記流体の流路と交差する方向として設けられ、
前記信号を受信するステップでは、前記流路に対して前記発光素子で照射されることにより前記発光素子からの照射を横切る前記流路内の所定の流速で導入されている流体中の粒子からの赤外光量に応じた信号を受信し、
前記生物由来の粒子量を算出するステップでは、前記信号の単位時間あたりの受信回数と、前記流速とに基づいて、前記導入された流体中の粒子のうちの生物由来の粒子量を算出する、請求項１４に記載の検出方法。
【請求項１】
発光素子と、
赤外光を受光するための受光素子と、
少なくとも、前記発光素子での発光と前記受光素子での受光とを制御するための制御手段と、
導入された流体に対して前記発光素子で照射されることにより前記受光素子で受光された前記導入された流体中の粒子からの赤外光に基づいて、前記導入された流体中の粒子のうちの生物由来の粒子量を算出するための算出手段とを備える、微生物検出装置。
【請求項２】
前記導入された流体中の粒子を捕集するための捕集治具をさらに含み、
前記発光素子は、照射方向を前記捕集治具に向かう方向として設けられ、
前記算出手段は、前記捕集治具に対して前記発光素子で照射されることにより前記受光素子で受光された前記捕集治具上に捕集された粒子からの赤外光量、および、予め記憶されている赤外光量と生物由来の粒子量との関係に基づいて、前記導入された流体中の粒子のうちの生物由来の粒子量を算出する、請求項１に記載の微生物検出装置。
【請求項３】
前記捕集治具は交換可能である、請求項２に記載の微生物検出装置。
【請求項４】
前記捕集治具に捕集された粒子を除去するための手段をさらに備える、請求項２または３に記載の微生物検出装置。
【請求項５】
前記赤外光量と生物由来の粒子量との関係の変更の指示を入力するための入力手段をさらに備える、請求項２〜４のいずれかに記載の微生物検出装置。
【請求項６】
前記制御手段は、さらに、前記流体の導入を制御し、
前記流体を導入し、前記捕集治具で前記流体中の粒子を捕集させるための第１の制御と、
前記第１の制御以降に前記受光素子での受光を開始させ、前記受光の開始以降に前記発光素子での発光を開始させて、前記発光素子での発光開始から所定の測定時間の後に、前記受光素子での受光を終了させるための第２の制御とを行なう、請求項２〜５のいずれかに記載の微生物検出装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記第１の制御において、前記流体の導入開始から所定の捕集時間の経過の後に、前記流体の導入を終了させる、請求項６に記載の微生物検出装置。
【請求項８】
前記流体を所定の流速で導入するための導入手段をさらに含み、
前記発光素子は、前記照射方向を前記導入手段で導入される前記流体の流路と交差する方向として設けられ、
前記算出手段は、前記流路に対して前記発光素子で照射されることにより前記受光素子での前記発光素子からの照射を横切る前記導入された流体中の粒子からの赤外光の単位時間あたりの受光回数と、前記流速とに基づいて、前記導入された流体中の粒子のうちの生物由来の粒子量を算出する、請求項１に記載の微生物検出装置。
【請求項９】
前記算出手段は、前記受光素子からの受光した赤外光量に応じたパルス信号の受信回数をカウントする、請求項８に記載の微生物検出装置。
【請求項１０】
前記受光素子への、前記発光素子からの波長の光および生物由来の粒子からの蛍光の入光を抑えるためのフィルタをさらに備える、請求項１〜９のいずれかに記載の微生物検出装置。
【請求項１１】
前記算出手段での算出結果を測定結果として表示するための表示手段をさらに備える、請求項１〜１０のいずれかに記載の微生物検出装置。
【請求項１２】
前記発光素子は、紫外から青色の波長域の光を照射する、請求項１〜１１のいずれかに記載の微生物検出装置。
【請求項１３】
前記発光素子は、１９０nm〜４５０nmの範囲の波長の光を照射する、請求項１２に記載の微生物検出装置。
【請求項１４】
発光素子と、
赤外光を受光するための受光素子と、
導入された流体に含まれる生物由来の粒子量を算出するための算出手段とを備えた微生物検出装置での、微生物の検出方法であって、
前記受光素子から、前記発光素子で照射された、前記導入された流体中の粒子からの赤外光の受光量に応じた信号を受信するステップと、
前記信号を用いて、前記導入された流体中の粒子のうちの生物由来の粒子量を算出するステップとを含む、検出方法。
【請求項１５】
前記微生物検出装置は前記導入された流体中の粒子を捕集するための捕集治具をさらに含み、
前記発光素子は、照射方向を前記捕集治具に向かう方向として設けられ、
前記信号を受信するステップでは、前記捕集治具に対して前記発光素子で照射されることにより前記受光素子で受光された前記捕集治具上に捕集された粒子からの赤外光量に応じた信号を受信し、
前記生物由来の粒子量を算出するステップでは、前記赤外光量、および、予め記憶されている赤外光量と生物由来の粒子量との関係に基づいて前記導入された流体中の粒子のうちの生物由来の粒子量を算出する、請求項１４に記載の検出方法。
【請求項１６】
前記信号を受信するステップよりも以前に、前記微生物検出装置に前記流体を導入し、前記捕集治具で前記流体中の粒子を捕集させるステップを含み、
前記信号を受信するステップは、前記流体の導入以降に前記受光素子での受光を開始させ、前記受光の開始以降に前記発光素子での発光を開始させて、前記発光素子での発光開始から所定の測定時間の後に、前記受光素子での受光を終了させるよう、前記受光素子と前記発光素子とを制御するステップを含む、請求項１４または１５に記載の検出方法。
【請求項１７】
前記捕集治具で前記流体中の粒子を捕集させるステップにおいて、前記流体の導入開始から所定の捕集時間の経過の後に、前記流体の導入を終了させ、
前記受光素子と前記発光素子とを制御するステップでは、前記流体の導入の終了以降に前記受光素子での受光を開始させる、請求項１６に記載の検出方法。
【請求項１８】
前記発光素子は、前記照射方向を前記導入される前記流体の流路と交差する方向として設けられ、
前記信号を受信するステップでは、前記流路に対して前記発光素子で照射されることにより前記発光素子からの照射を横切る前記流路内の所定の流速で導入されている流体中の粒子からの赤外光量に応じた信号を受信し、
前記生物由来の粒子量を算出するステップでは、前記信号の単位時間あたりの受信回数と、前記流速とに基づいて、前記導入された流体中の粒子のうちの生物由来の粒子量を算出する、請求項１４に記載の検出方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１１−９７８６１（Ｐ２０１１−９７８６１Ａ）
【公開日】平成２３年５月１９日（２０１１．５．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２５３９１５（Ｐ２００９−２５３９１５）
【出願日】平成２１年１１月５日（２００９．１１．５）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年５月１９日（２０１１．５．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月５日（２００９．１１．５）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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