(57)【要約】【課題】冷却動作による基板表面の乱れを抑えることのできる加熱冷却装置を提供する。【解決手段】表面に粒子を捕集可能な捕集基板２００を加熱および冷却するための加熱冷却装置１００は、匡体１内に固定された捕集基板を加熱するためのヒータ２と、匡体内に外気を導入して排気することで気流を発生させ、それによって匡体内に固定された捕集基板を冷却するためのファン３とを含む。ヒータはその上面に捕集基板を載荷可能であり、捕集基板を匡体内に、匡体に対して捕集基板の位置を固定するための固定部としても機能する。匡体の、固定された捕集基板の裏面が向く側には給気口１Ａおよび排気口１Ｂが設けられ、ファンは、固定された捕集基板に対して給気口および排気口が設けられた側と同じ側に設置される。【選択図】図１
2015077102.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に粒子を捕集可能な捕集基板を加熱および冷却するための装置であって、
匡体内に、前記匡体に対して前記捕集基板の位置を固定するための固定部と、
前記匡体内に固定された前記捕集基板を加熱するためのヒータと、
前記匡体内に外気を導入して排気することで気流を発生させ、それによって前記匡体内に固定された前記捕集基板を冷却するためのファンとを備え、
前記匡体の、前記固定部によって固定された前記捕集基板の第１の面が向く側には給気口および排気口が設けられ、
前記ファンは、前記固定部によって固定された前記捕集基板に対して前記給気口および前記排気口が設けられた側と同じ側に設置される、加熱冷却装置。
【請求項２】
前記匡体の、前記固定部によって固定された前記捕集基板の前記第１の面の裏面の第２の面が向く側に、前記捕集基板を前記匡体内に挿入するための挿入口がさらに設けられ、
前記挿入口を通過する外気への抵抗を前記給気口を通過する外気への抵抗よりも大きくするように前記挿入口をふさぐための蓋部をさらに備える、請求項１に記載の加熱冷却装置。
【請求項３】
前記固定部は前記捕集基板を前記匡体内において水平または略水平に固定し、
前記第１の面が向く側は前記捕集基板の下側である、請求項１または２に記載の加熱冷却装置。
【請求項４】
表面に粒子を捕集可能な捕集基板を加熱および冷却した後に前記表面から生物由来の粒子を検出するための装置であって、
匡体内に、前記匡体に対して前記捕集基板の位置を固定するための固定部と、
前記匡体内に固定された前記捕集基板を加熱するためのヒータと、
前記匡体内に外気を導入して排気することで気流を発生させ、それによって前記匡体内に固定された前記捕集基板を冷却するためのファンとを備え、
前記匡体の、前記固定部によって固定された前記捕集基板の第１の面が向く側には給気口および排気口が設けられ、
前記ファンおよび前記ヒータは、前記固定部によって固定された前記捕集基板に対して前記給気口および前記排気口が設けられた側と同じ側に設置され、
前記匡体内の、前記固定部によって固定された前記捕集基板の前記第１の面の裏面の第２の面が向く側に配置された、前記第２の面に対して励起光を照射するための光源および前記第２の面からの蛍光を受光するための受光素子を含んだ検出部をさらに備える、検出装置。
【請求項５】
前記ヒータによって加熱し、その後、前記ファンが駆動することで冷却された前記捕集基板の、前記第２の面に対して前記励起光が照射されたときの前記受光素子で受光した蛍光強度に基づいて前記第２の面から前記生物由来の粒子を検出するための演算部をさらに備える、請求項４に記載の検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は加熱冷却装置および検出装置に関し、特に、粒子が表面に捕集された基板を加熱および冷却する加熱冷却装置および検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば大気中の微生物等の生物由来の粒子を検出する場合など、捕集基板表面に慣性衝突法などを利用して捕集し、その表面から生物由来の粒子を検出する方法が採られている。この検出の際に、たとえば特開２００８−１８７９３５号公報（以下、特許文献１）が開示している手法を利用することができる。すなわち、捕集基板を蛍光染色試薬で事前に染色した上で蛍光画像を得、蛍光像の面積および輝度値から生物由来の粒子を判別することができる。しかしながら、この方法では蛍光染色試薬での染色作業が不可欠となり、煩雑である。
【０００３】
これに替わる方法として、本願出願人は、特表２０１３−５２０６３９号公報（以下、特許文献２）で加熱により生物由来の粒子からの蛍光強度が増大することを利用して、上記の染色作業を行なうことなく高感度、高精度で生物由来の粒子を検出することのできる方法を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１８７９３５号公報
【特許文献２】特表２０１３−５２０６３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献２のように捕集基板が加熱される場合には、加熱後の次の工程のために捕集基板が冷却される。その際に、冷却ファン等を用いて捕集基板を冷却することが通常なされる。
【０００６】
しかしながら、冷却ファンによる気流が直接、捕集基板の表面に当たると、上記のように検出対象が微生物等の生物由来の粒子のような微小なものである場合にはその表面に捕集された粒子が損なわれたり冷却工程でいわゆるコンタミと呼ばれ異物が付着したりするなどしてその表面が乱れ、検出動作後の状態に保たれなくなるおそれがある。たとえば、上記のように捕集基板が検出に用いられる場合には、捕集基板の冷却によって表面が乱れることで検出精度が低下するおそれもある。
【０００７】
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、冷却動作による基板表面の乱れを抑えることのできる加熱冷却装置および該加熱冷却装置を含んだ検出装置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】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明のある局面に従うと、加熱冷却装置は表面に粒子を捕集可能な捕集基板を加熱および冷却するための装置であって、匡体内に、匡体に対して捕集基板の位置を固定するための固定部と、匡体内に固定された捕集基板を加熱するためのヒータと、匡体内に外気を導入して排気することで気流を発生させ、それによって匡体内に固定された捕集基板を冷却するためのファンとを備える。匡体の、固定部によって固定された捕集基板の第１の面が向く側には給気口および排気口が設けられ、ファンは、固定部によって固定された捕集基板に対して給気口および排気口が設けられた側と同じ側に設置される。
【０００９】
好ましくは、匡体の、固定部によって固定された捕集基板の第１の面の裏面の第２の面が向く側に、捕集基板を匡体内に挿入するための挿入口がさらに設けられ、加熱冷却装置は、挿入口を通過する外気への抵抗を給気口を通過する外気への抵抗よりも大きくするように挿入口をふさぐための蓋部をさらに備える。
【００１０】
好ましくは、固定部は捕集基板を匡体内において水平または略水平に固定し、第１の面が向く側は捕集基板の下側である。
【００１１】
本発明の他の局面に従うと、検出装置は表面に粒子を捕集可能な捕集基板を加熱および冷却した後に表面から生物由来の粒子を検出するための装置であって、匡体内に、匡体に対して捕集基板の位置を固定するための固定部と、匡体内に固定された捕集基板を加熱するためのヒータと、匡体内に外気を導入して排気することで気流を発生させ、それによって匡体内に固定された捕集基板を冷却するためのファンとを備える。匡体の、固定部によって固定された捕集基板の第１の面が向く側には給気口および排気口が設けられ、ファンおよびヒータは、固定部によって固定された捕集基板に対して給気口および排気口が設けられた側と同じ側に設置される。検出装置は、匡体内の、固定部によって固定された捕集基板の第１の面の裏面の第２の面が向く側に配置された、第２の面に対して励起光を照射するための光源および第２の面からの蛍光を受光するための受光素子を含んだ検出部をさらに備える。
【００１２】
好ましくは、検出装置は、ヒータによって加熱し、その後、ファンが駆動することで冷却された捕集基板の、第２の面に対して励起光が照射されたときの受光素子で受光した蛍光強度に基づいて第２の面から生物由来の粒子を検出するための演算部をさらに備える。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によると、加熱冷却装置において、冷却動作による基板表面の乱れを抑えることができる。そのため、特に、加熱、冷却後の基板を検出に用いる場合、検出精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施の形態にかかる加熱冷却装置の構成の具体例を示す概略図である。
【図２】第１の実施の形態にかかる加熱冷却装置の構成の他の具体例を示す概略図である。
【図３】捕集基板の表面温度の推移の測定結果を表わしたグラフである。
【図４】第２の実施の形態にかかる加熱冷却装置の構成の具体例を示す概略図である。
【図５】第２の実施の形態にかかる加熱冷却装置の構成の具体例を示す概略図である。
【図６】駆動部および保持部の外観の具体例を表わした図である。
【図７】保持部の外観の具体例を表わした図である。
【図８】駆動部の他の例を表わした図である。
【図９】第３の実施の形態にかかる加熱冷却装置の構成の具体例を示す概略図である。
【図１０】第３の実施の形態にかかる加熱冷却装置の構成の具体例を示す概略図である。
【図１１】第３の実施の形態にかかる加熱冷却装置の構成の他の具体例を示す概略図である。
【図１２】第３の実施の形態にかかる加熱冷却装置への捕集基板のセットの様子を表わした図である。
【図１３】第４の実施の形態にかかる検出装置の構成の具体例を示す概略図である。
【図１４】大腸菌を２００℃にて５分間加熱処理したときの、加熱処理前後の蛍光スペクトルの測定結果である。
【図１５】大腸菌を２００℃にて５分間加熱処理したときの加熱処理前後の蛍光顕微鏡写真である。
【図１６】バチルス菌を２００℃にて５分間加熱処理したときの加熱処理前後の蛍光スペクトルの測定結果である。
【図１７】バチルス菌を２００℃にて５分間加熱処理したときの加熱処理前後の蛍光顕微鏡写真である。
【図１８】カビ菌を２００℃にて５分間加熱処理したときの加熱処理前後の蛍光スペクトルの測定結果である。
【図１９】カビ菌を２００℃にて５分間加熱処理したときの加熱処理前後の蛍光顕微鏡写真である。
【図２０】蛍光を発する埃を２００℃にて５分間加熱処理したときの加熱処理前後の蛍光スペクトルの測定結果である。
【図２１】蛍光を発する埃を２００℃にて５分間加熱処理したときの蛍光顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。したがって、これらの説明は繰り返さない。
【００１６】
本実施の形態にかかる加熱冷却装置は、匡体内にセット（固定）された捕集基板を加熱し、その後に冷却する装置である。加熱および冷却対象となる捕集基板は、樹脂、ガラス、金属、シリコン基板であってもよいし、シリコンや樹脂等の基板上に形成されたポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）などの薄板であってもよいし、シャーレ等の担体に保持された培地であってもよい。
【００１７】
［第１の実施の形態］
図１は、第１の実施の形態にかかる加熱冷却装置１００の構成の具体例を示す概略図である。図１を参照して、加熱冷却装置１００は、匡体１内に配置されたヒータ２と冷却用のファン３とを含む。
【００１８】
ヒータ２としては、好適にはセラミックヒータが用いられる。その他、遠赤外線ヒータや遠赤外線ランプなどであってもよい。ヒータ２は平面形状を有し、その平面を水平または略水平として匡体１内に配置されている。この平面の上には、捕集基板２００をその表面を接触させて載荷可能である。それ故、ヒータ２は、載荷された捕集基板２００を加熱するための加熱部として機能すると共に、その平面で捕集基板２００を支持することで、捕集基板２００を匡体１内に、匡体１に対して位置を固定するための固定部としても機能する。
【００１９】
ファン３は、駆動することで匡体１内に外気を導入して排気し、気流を発生させる。ファン３は、匡体１内に上記の気流を生じさせるための気流発生機構と言える。気流発生機構は、この例ではファンとしているが、ファンに限定されずその他ポンプなどであってもよい。発生した気流が固定されている捕集基板２００に接することで、ヒータ２によって加熱された捕集基板２００を冷却することができる。匡体１には、匡体１内に外気を導入するための給気口１Ａと、排気するための排気口１Ｂとが設けられている。ファン３は、匡体１内であって、給気口１Ａと排気口１Ｂとの間に配置される。それ故、ファン３が駆動することで、匡体１内に給気口１Ａからファン３を経て排気口１Ｂへ向かう気流が発生する。
【００２０】
図１に表わされたように、匡体１の給気口１Ａおよび排気口１Ｂは、ヒータ２の上面に載荷されて固定された捕集基板２００の、ヒータ２の上面に接した側の面が向く側に設けられる。また、ファン３も、上記の捕集基板２００に対して給気口１Ａおよび排気口１Ｂが設けられた側と同じ側に設置される。図１の例では、捕集基板２００はヒータ２上に水平または略水平に載荷されて固定され、給気口１Ａは捕集基板２００およびヒータ２よりも下方の側方、排気口１Ｂはヒータ２の下側に設けられている。ファン３は、ヒータ２よりも下方であって、給気口１Ａと排気口１Ｂとの間の高さに設置されている。
【００２１】
なお、図１の例では（また、以降の説明でも）、ヒータ２およびファン３は匡体１内に配置されるものとしている。しかしながら、これらの位置は匡体１内に限定されるものではない。すなわち、ヒータ２は、匡体１の外部、たとえば匡体１に接した外側などに配置され、匡体１を加熱することで間接的に加熱冷却装置１００の内部および捕集基板２００を加熱してもよい。この場合、（後述の例と同様に）匡体１内には捕集基板２００の位置を固定して支持するための支持部が設けられる。
【００２２】
ファン３の位置も、図１に示された位置に限定されない。すなわち、ファン３は、その駆動によって匡体１内に生じる給気口１Ａから排気口１Ｂへ向かう気流が捕集基板２００の下側の面が向く側、つまり捕集基板２００より下方にのみにあるようなる、上記気流上のいずれの位置に配置されてもよい。たとえば、図１に示された位置に給気口１Ａと排気口１Ｂとが設けられる場合、ファン３は、排気口１Ｂよりも匡体１の外側に設けられ、排気口１Ｂから内部空気を吸引して排気するようにしてもよい。
【００２３】
なお、上記したように、ファン３の駆動によって生じる気流は捕集基板２００の冷却に用いられる。そのため、より多くの空気が捕集基板２００の下側の面に当たることで冷却効率を高めることができる。そこで、図２に表わされたように、給気口１Ａ近傍には、好ましくは、給気口１Ａから導入される外気を捕集基板２００の下側の面へ誘導するためのガイド１Ａ’が設けられる。これにより、冷却効率を高めることができる。
【００２４】
加熱冷却装置１００はさらに、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）１０Ａを有する制御装置１０を含む。制御装置１０はヒータ２およびファン３と電気的に接続されて、それらの駆動を制御する。すなわち、制御装置１０は、所定時間、所定熱量でヒータ２を発熱させる。その後、制御装置１０は、所定時間、所定の回転数でファン３を回転させる。制御装置１０は、たとえば一般的なＰＣ（パーソナルコンピュータ）にヒータ２等を駆動するための電源を接続し、その電圧値や出力のＯＮ／ＯＦＦを制御可能としたものが相当する。好ましくは、加熱冷却装置１００は図示しない捕集基板２００の表面温度を測定するための熱電対をさらに含み、該熱電対からの信号が制御装置１０に入力される。制御装置１０は熱電対からの信号を集録することで、捕集基板２００表面が所定の温度（たとえば加熱時には２００℃）となるよう、ヒータ２をフィードバック制御してもよい。
【００２５】
図３は、捕集基板２００の表面温度の推移の測定結果を表わしたグラフである。これは、発明者が第１の実施の形態にかかる加熱冷却装置１００を用いて捕集基板２００を加熱、冷却した際の捕集基板２００の表面温度の測定結果を表わしている。図３を参照して、制御装置１０がヒータ２による加熱を開始し、上記のフィードバック制御することで、捕集基板２００の表面温度が微生物を加熱するために必要な温度として目標とする２００℃まで加熱されることが確認された。また、制御装置１０がヒータ２をＯＦＦし、ファン３の駆動を開始することで捕集基板２００が冷却され、表面温度が急速に低下していくことも確認された。なお、ファン３の駆動によって捕集基板２００表面に異物の付着も確認されなかった。
【００２６】
＜第１の実施の形態の効果＞
上記のようにファン３と給気口１Ａおよび排気口１Ｂとが配置されることによって、図１において矢印付きの曲線で表わされたように、ファン３が駆動することで匡体１内に発生する給気口１Ａからファン３を経て排気口１Ｂへ向かう気流が、ヒータ２の上面に載荷されて固定された捕集基板２００よりも下方のみに生じることになる。
【００２７】
捕集面（表面とも称する）で粒子を捕集している捕集基板２００をヒータ２上面に載荷する場合、粒子が落ちないように表面を上にし、裏面がヒータ２上面と接するようにヒータ２上面に載荷することになる。それ故、ファン３および給気口１Ａと排気口１Ｂとがセットされた捕集基板２００の裏面が向く側、つまり捕集基板２００より下方に配置されていることで気流が捕集基板２００の裏面側のみに生じることになる。そのため、気流によって捕集基板２００表面の粒子が損なわれたり、捕集基板２００表面にいわゆるコンタミと呼ばれ異物が付着したりすることを防止できる。
【００２８】
［第２の実施の形態］
図４および図５は、第２の実施の形態にかかる加熱冷却装置１００の構成の具体例を示す概略図である。図４および図５を参照して、第２の実施の形態にかかる加熱冷却装置１００は第１の実施の形態にかかる加熱冷却装置１００と同様に、匡体１内に配置されたヒータ２と冷却用のファン３とを含む。ヒータ２およびファン３は第１の実施の形態にかかる加熱冷却装置１００に含まれるものと同様である。
【００２９】
第２の実施の形態にかかる加熱冷却装置１００は、捕集基板２００を保持するための保持部４と、保持部４によって保持された状態の捕集基板２００を移動させるための駆動機構である駆動部５とをさらに含む。駆動部５は制御装置１０に電気的に接続されて、その駆動が制御される。すなわち、駆動部５は制御装置１０の制御によって、保持部４によって保持された状態の捕集基板２００を、裏面がヒータ２の上面に接する位置である第１の位置（図４）と、裏面がヒータ２の上面から離れた位置である第２の位置（図５）との間で移動させる。
【００３０】
図６は、駆動部５および保持部４の外観の具体例を表わした図である。図６を参照して、一例として、駆動部５は水平または略水平方向に伸びるアームを有し、該アームで保持部４を支持する。駆動部５は、保持部４の支持方向である水平方向、および保持部４の支持方向に直交する方向である上下方向に可動に構成されている。
【００３１】
図７は、保持部４の外観の具体例を表わした図である。図７を参照して、保持部４は、一例として捕集基板２００を保持する面を有し、その面上に捕集基板２００が搭載されること、またはビスなどで固定されることで、捕集基板２００を保持する。
【００３２】
図８は、駆動部５の他の例を表わした図である。図８を参照して、駆動部５は、図６に表わされた２軸方向のみに可動なものに限定されず、図８に表わされたような３軸方向に可動であってもよい。
【００３３】
制御装置１０は、捕集基板２００を加熱する際に駆動部５を制御して捕集基板２００を上記第１の位置とし（図４）、加熱後、捕集基板２００を上記第２の位置としてから（図５）冷却する。
【００３４】
＜第２の実施の形態の効果＞
制御装置１０による駆動部５の上記制御により、加熱効率および冷却効率を高めることができる。また、捕集基板２００がヒータ２に対して容易に脱着可能な構成としたことによって、捕集基板２００の交換の作業が容易になると共に交換のためのランニングコストを抑えることができる。また、ヒータ２に対する脱着の位置の精度を高めることができる。
【００３５】
［第３の実施の形態］
図９および図１０は、第３の実施の形態にかかる加熱冷却装置１００の構成の具体例を示す概略図である。図９および図１０を参照して、第３の実施の形態にかかる加熱冷却装置１００もまた第１の実施の形態にかかる加熱冷却装置１００と同様に、匡体１内に配置されたヒータ２と冷却用のファン３とを含む。ヒータ２およびファン３は第１の実施の形態にかかる加熱冷却装置１００に含まれるものと同様である。また、第３の実施の形態にかかる加熱冷却装置１００は第２の実施の形態にかかる加熱冷却装置１００と同様に、捕集基板２００を保持するための保持部４と、保持部４によって保持された状態の捕集基板２００を移動させるための駆動機構である駆動部５とをさらに含む。保持部４および駆動部５は、図６〜図８で説明されたものと同様である。
【００３６】
第３の実施の形態にかかる加熱冷却装置１００の匡体１にはさらに導入口１Ｃが設けられる。駆動部５は、保持部４によって保持された状態の捕集基板２００を、匡体１内のヒータ２上面に裏面が接する位置である第１の位置と匡体１外である第２の位置との間で、匡体１の導入口１Ｃを経由して移動させる。一例として駆動部５は、図６および図８に表わされたように、アームで捕集基板２００を保持した保持部４を支持した状態で、保持部４で保持された捕集基板２００を導入口１Ｃを経由して上記の第１の位置と第２の位置との間で移動させる。
【００３７】
なお、ヒータ２を用いて捕集基板２００に対する均一および効率的な加熱を実現するために、捕集基板２００の少なくとも粒子を捕集している位置、好ましくは裏面全面がヒータの上面と確実に接触することが好ましい。そこで、好ましくは、図１１に表わされたように、第３の実施の形態にかかる加熱冷却装置１００は、ヒータ２の下面、つまり、捕集基板２００と接触する上面とは反対側の面に配置された緩衝部材２１を含む。緩衝部材２１は、板バネ、スプリングなどのバネ、ゴム、スポンジなどの樹脂などが該当する。
【００３８】
駆動部５は、制御装置１０の制御によって保持部４で保持された状態の捕集基板２００をヒータ２の上面に接触させる際に、緩衝部材２１が変形する程度の力を捕集基板２００に対して下向きに加える。これにより、緩衝部材２１からヒータ２に向かって上向きの力が生じ、捕集基板２００とヒータ２とが密着することになる。
【００３９】
上記の緩衝部材２１が無い場合、たとえば捕集基板２００の裏面がヒータ２の上面に対して傾きを有して挿入されると捕集基板２００の裏面とヒータ２の上面との接触面積が小さくなる。そのため、均一かつ効率的な加熱が難しい。この場合、緩衝部材２１が設けられていると、たとえ上記のように傾きがあった場合であっても緩衝部材２１からヒータ２に向かって上向きの力が生じることで捕集基板２００とヒータ２とが密着するため、均一かつ効率的な加熱が実現される。そのため、生物由来の粒子の検出精度を向上させることができる。
【００４０】
図７を参照して、好ましくは、駆動部５には、捕集基板２００が上記の第１の位置となったときに匡体１の導入口１Ｃを通過する空気への抵抗（流体抵抗）を給気口１Ａを通過する空気への抵抗よりも大きくするための蓋部の一例としての固定具６１が設けられる。固定具６１は、捕集基板２００が上記の第１の位置となったときに、導入口１Ｃに駆動部５のアームが存在する状態で、導入口１Ｃのアーム以外の部分を覆う。すなわち、固定具６１は、導入口１Ｃよりも広い面を有する。一例として、固定具６１は保持部４の、加熱冷却装置１００に挿入される側とは反対側の端部に設けられ、保持部４で保持された捕集基板２００を匡体１内の第１の位置とするための匡体１内に挿入されると、固定具６１が導入口１Ｃを覆う。より好ましくは、固定具６１の導入口１Ｃとの接する位置に、空気への抵抗を増加させるための部材の一例としてＯリング６２が設置されている。なお、空気への抵抗を増加させるための部材の一例としてＯリング６２は、導入口１Ｃ側に設けられていてもよい。
【００４１】
図１２は、第３の実施の形態にかかる加熱冷却装置１００への捕集基板２００のセットの様子を表わした図である。図１２を参照して、駆動部５は、保持部４によって保持された状態の捕集基板２００を導入口１Ｃを経由して匡体１内部に導入する。駆動部５は、捕集基板２００がヒータ２上に位置すると、制御装置１０からの制御信号に従って捕集基板２００をヒータ２に対して下向きに押し付けると共に、規定時間、固定具６１を導入口１Ｃに対して押し付ける方向に押圧を維持する。これにより、導入口１Ｃを通過する空気に対する流体抵抗を高めることができる。
【００４２】
＜第３の実施の形態の効果＞
加熱冷却装置１００が以上の構成であることによって、捕集装置などから捕集基板２００を加熱冷却装置１００の匡体１内へのセットを自動化することができ、操作が容易になる。また、セット位置の精度を向上させることができる。
【００４３】
その際に、導入口１Ｃを蓋部である固定具６１で覆う構成によって、冷却時に導入口１Ｃを通過する空気を給気口１Ａを通過する空気の量と比較して大幅に抑えることができる。そのため、たとえ捕集基板２００の表面側に導入口１Ｃが設けられたとしても、冷却時に捕集基板２００の表面側に生じる気流を抑えることができる。これによって、気流によって捕集基板２００表面の粒子が損なわれたり、捕集基板２００表面にいわゆるコンタミと呼ばれ異物が付着したりすることを防止できる。
【００４４】
［第４の実施の形態］
第４の実施の形態にかかる検出装置は、第１の実施の形態〜第３の実施の形態にかかる加熱冷却装置のいずれかを含み、捕集基板の加熱および冷却の後に、その表面に捕集された空気中の粒子を検出する。
【００４５】
図１３は、第４の実施の形態にかかる検出装置１００’の構成の具体例を示す概略図である。図１３を参照して、検出装置１００’は、一例として第１の実施の形態にかかる加熱冷却装置１００と、捕集基板２００の表面に捕集された粒子を検出するための検出部３００とを含む。すなわち、検出装置１００’は、加熱冷却装置１００がさらに検出部３００を含む構成である。
【００４６】
検出部３００での検出方法は特定の方法に限定されず、粒子由来の散乱光を検出する方法や、粒子由来の蛍光を検出する方法や、粒子画像を取得し、該画像認識処理を行なうことによる検出などが好適に採用され得る。
【００４７】
検出部３００は、捕集基板２００表面を照射するための光源３１と、捕集基板２００表面からの光を受光するための受光素子３２とを含む。受光素子３２は制御装置１０に電気的に接続されて、受光量を表わす検出信号を制御装置１０に対して入力する。
【００４８】
制御装置１０は、ヒータ２により加熱およびファン３による冷却の後、光源３１を発光させ、その状態での受光素子３２からの受光量に基づいて生物由来の粒子量を算出する。制御装置１０は、加熱および冷却の前後の受光素子３２からの受光量に基づいて生物由来の粒子量を算出してもよい。
【００４９】
散乱光を検出する方法の場合、受光素子３２は、捕集基板２００表面の粒子からの散乱光を測定するためのフォトダイオードや光電子増倍管などが該当する。受光素子３２は、光源３１の照射方向に対していずれの角度に配置されてもよい。受光素子３２は、配置された位置に応じて、前方散乱、側方散乱、後方散乱などを検出する。受光素子３２から検出信号を受け付けた制御装置１０は、粒子径や粒子内の構成の複雑度などを算出し、予め記憶している基準値と比較することで、目的とする粒子（たとえば生物由来の粒子等）を検出する。または、制御装置１０は、粒子の有無や数を確認する場合には、散乱光の信号パルスを計数すればよい。
【００５０】
蛍光を検出する方法の場合、光源３１は励起光を照射する。受光素子３２は粒子からの蛍光を測定するためのフォトダイオードや光電子増倍管やＣＣＤ（Charge  Coupled  Device）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary  Metal  Oxide  Semiconductor）イメージセンサなどのイメージセンサなどが該当する。検出部３００は、必要に応じて蛍光検出用のレンズおよびバンドパスフィルタ、ロングパスフィルタなどの蛍光検出用のフィルタが配されてもよい。また、光源３１の照射方向前方には照射方向を整えるための光源用レンズが配されてもよい。また、受光素子の配置される角度によっては、ダイクロイックミラーなどの光路を調整するためのミラーが配されてもよい。
【００５１】
画像認識処理を行なう場合、受光素子３２は、捕集基板２００表面の粒子画像を測定（撮影）するためのＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサなどのイメージセンサなどが該当する。受光素子３２から粒子画像を受け付けた制御装置１０は、予め記憶している粒子画像と比較することで、目的とする粒子（たとえば生物由来の粒子等）や粒子の有無などを検出する。
【００５２】
＜検出原理＞
空気中に浮遊する、化学繊維の埃など非生物由来の粒子も、生物由来の粒子と同様に、紫外光または青色光を照射すると蛍光を発するものがある。しかしながら、生物由来の粒子は加熱によって蛍光強度が増加するのに対して、化学繊維の埃などの非生物由来の粒子は加熱によって蛍光強度が変化しない。第４の実施の形態にかかる検出装置１００’は、この性質を利用して、空気中の生物由来の粒子を検出する。以下、この原理を詳しく説明する。
【００５３】
図１４は、生物由来の粒子として、大腸菌を２００℃にて５分間加熱処理したときの、加熱処理前（曲線７１）および加熱処理後（曲線７２）の蛍光スペクトルの測定結果である。また、図１５（Ａ）は加熱処理前の、図１５（Ｂ）は加熱処理後の蛍光顕微鏡写真である。図１４に表わされた測定結果、および図１５の（Ａ）と（Ｂ）との比較より、加熱処理を施すことによって大腸菌からの蛍光強度が大幅に増加していることがわかる。
【００５４】
同様に、図１６は、生物由来の粒子として、バチルス菌を２００℃にて５分間加熱処理したときの加熱処理前（曲線７３）および加熱処理後（曲線７４）の蛍光スペクトルの測定結果である。また、図１７（Ａ）は加熱処理前、図１７（Ｂ）は加熱処理後の蛍光顕微鏡写真である。図１６に表わされた測定結果、および図１７の（Ａ）と（Ｂ）との比較より、加熱処理を施すことによってバチルス菌からの蛍光強度が大幅に増加していることがわかる。
【００５５】
同様に、図１８は、生物由来の粒子として、カビ菌を２００℃にて５分間加熱処理したときの加熱処理前（曲線７５）および加熱処理後（曲線７６）の蛍光スペクトルの測定結果である。また、図１９（Ａ）は加熱処理前、図１９（Ｂ）は加熱処理後の蛍光顕微鏡写真である。図１８に表わされた測定結果、および図１９の（Ａ）と（Ｂ）との比較より、加熱処理を施すことによってカビ菌からの蛍光強度が大幅に増加していることがわかる。
【００５６】
これに対して、図２０（Ａ）および図２０（Ｂ）は、それぞれ、蛍光を発する埃を２００℃にて５分間加熱処理したときの加熱処理前（曲線７７）および加熱処理後（曲線７８）の蛍光スペクトルの測定結果である。また、図２１（Ａ）は加熱処理前、図２１（Ｂ）は加熱処理後の蛍光顕微鏡写真である。図２０（Ａ）および図２０（Ｂ）を比較するとこれらの蛍光スペクトルはほぼ重なる。すなわち、図２０（Ａ）と（Ｂ）との比較、および図２１の（Ａ）と（Ｂ）との比較より、埃からの蛍光強度は加熱処理の前後において変化がないことがわかる。
【００５７】
したがって、制御装置１０は、粒子を捕集した捕集基板２００を、所定時間、ヒータ２で加熱してファン３で冷却した後に検出部３００で加熱後の捕集基板２００表面の粒子を測定（粒子画像を撮影）する。これにより、図１５（Ｂ）、図１７（Ｂ）、図１９（Ｂ）、および図２１（Ｂ）のような測定結果を得ることができる。制御装置１０は、加熱および冷却後の捕集基板２００からの蛍光強度が予め記憶しているしきい値以上である粒子を生物由来の粒子として検出する。
【００５８】
なお、他の方法として、制御装置１０は、粒子を捕集した捕集基板２００を加熱および冷却することなく検出部３００で加熱前の捕集基板２００表面の粒子を測定（粒子画像を撮影）し、その後、捕集基板２００を加熱および冷却した後に検出部３００で加熱後の捕集基板２００表面の粒子を測定（粒子画像を撮影）してもよい。これにより、図１５（Ａ），（Ｂ）、図１７（Ａ），（Ｂ）、図１９（Ａ），（Ｂ）、および図２１（Ａ），（Ｂ）のような測定結果を得ることができる。そして、制御装置１０は、加熱前後の捕集基板２００からの蛍光強度の差分（（Ｂ）−（Ａ））を予め記憶しているしきい値以上である粒子を生物由来の粒子として検出してもよい。
【００５９】
＜第４の実施の形態の効果＞
第４の実施の形態にかかる検出装置１００’が以上の構成であることによって、加熱および冷却から検出までの一連の動作を１つの装置で自動で行なうことができる。これにより、より高速、高精度に捕集基板２００表面に捕集された粒子から生物由来の粒子を検出することができる。
【００６０】
さらに、検出装置１００’は、加熱および冷却後の蛍光強度（または加熱および冷却前後の蛍光強度の差分）によって、蛍光染色試薬による処理などを必要とせずに、生物由来粒子を非生物由来の粒子から分離して高精度で検出することができる。
【００６１】
特に、検出装置１００’では、所定の捕集動作によって捕集基板２００表面で捕集された粒子を乱すことなく加熱冷却、および検出を行なうことができるため、高精度で生物由来の粒子を検出することが可能となる。
【００６２】
＜他の例＞
なお、以上の説明では、加熱冷却装置１００で加熱冷却した後の捕集基板２００を生物由来の粒子の検出に用いる例を挙げている。しかしながら、捕集基板２００は検出動作に用いられるものに限定されない。そのため、加熱冷却装置１００は、基板表面に捕集された粒子を加熱、冷却の後に活用するものであれば、あらゆるものに活用され得る。たとえば、基板表面に捕集された遺伝子を増幅させる作業（たとえばポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ））に用いるための基板を加熱冷却するために加熱冷却装置１００を用いることもできる。
【００６３】
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】
【００６４】
１  匡体、１Ａ  給気口、１Ａ’  ガイド、１Ｂ  排気口、１Ｃ  導入口、２  ヒータ、３  ファン、４  保持部、５  駆動部、１０  制御装置、２１  緩衝部材、３１  光源、３２  受光素子、６１  固定具、６２  Ｏリング、７１〜７８  曲線、１００  加熱冷却装置、１００’  検出装置、２００  捕集基板、３００  検出部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１６】
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【図１８】
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【図２０】
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【図１５】
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【図１７】
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【図１９】
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【図２１】
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