(57)【要約】【課題】流体中の生物由来の粒子を、効率的に短時間で精度よく捕集し、検出することができる検出装置を提供する。【解決手段】内部に誘電泳動に適した液体を格納したチェンバ１６に、ポンプ６を駆動させることで開口部９から空気を取り込む。バルブ２２ａを開放してポンプ７を駆動させることで、チェンバ１６内の液体が電極１４に触れながら循環する。その状態で電極１４に所定の電圧を印加することで、誘電泳動によって液体中に取り込まれた微生物が電極１４に付着する。その状態でバルブ２２ａを閉めバルブ２２ｃを開放して排水し、電極１４への加圧を停止する。それにより微生物濃度が濃縮される。その後、バルブ２２ｂを開放することで液体を測定セル３に移し、蛍光量などによって微生物量を測定する。【選択図】図１
2012005381.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生物由来の粒子を捕集するための機構であって、
液体を保持するためのチェンバと、
前記チェンバ内に設けられる、所定の周波数の電圧が印加されることで前記液体中の前記生物由来の粒子を誘電泳動により収集するための電極と、
前記チェンバ内の前記液体を排出するための排出機構とを備え、
前記電極に前記生物由来の粒子が誘電泳動により収集された状態で前記チェンバ内の前記液体を所定量排出することで、前記生物由来の粒子の濃度を濃縮して捕集する、捕集機構。
【請求項２】
前記チェンバ内で前記液体を循環させるための循環機構をさらに備える、請求項１に記載の捕集機構。
【請求項３】
前記チェンバ内に、前記電極が形成される、前記液体が通過するための貫通口を有した基板が設けられる、請求項１または２に記載の捕集機構。
【請求項４】
前記チェンバ内に、前記液体を前記電極に誘導するためのガイドが設けられる、請求項１〜３のいずれかに記載の捕集機構。
【請求項５】
前記生物由来の粒子が含まれた流体を前記チェンバに取り込むことで前記流体中の前記生物由来の粒子を前記液体中に取り込むための取込機構をさらに備える、請求項１〜４のいずれかに記載の捕集機構。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の捕集機構と、
前記捕集機構によって捕集された前記生物由来の粒子の量を測定するための測定手段とを備え、
前記捕集機構によって捕集された前記生物由来の粒子を、前記測定手段で測定するためのセルまで移動させるための移動機構をさらに備える、検出装置。
【請求項７】
生物由来の粒子を捕集する方法であって、
チェンバ内の、生物由来の粒子を含んだ液体を循環させるステップと、
前記チェンバ内に設けられた電極に所定の周波数の電圧を印加し、前記液体中の前記生物由来の粒子を誘電泳動により前記電極に収集するステップと、
前記チェンバから前記液体を所定量排出するステップと、
前記電極への印加を停止することで前記電極から前記収集された前記生物由来の粒子を乖離させ、前記チェンバ内に残留した前記液体に分散させるステップとを備える、捕集方法。
【請求項８】
生物由来の粒子を捕集する方法であって、
チェンバ内の、生物由来の粒子を含んだ液体を循環させるステップと、
前記チェンバ内に設けられた電極に所定の周波数の電圧を印加し、前記液体中の前記生物由来の粒子を誘電泳動により前記電極に収集するステップと、
前記チェンバから前記液体を排出した後に、所定量の新たな溶液を前記チェンバに供給するステップと、
前記電極への印加を停止することで前記電極から前記収集された前記生物由来の粒子を乖離させ、前記チェンバに供給された新たな前記液体に分散させるステップとを備える、捕集方法。
【請求項９】
前記生物由来の粒子が含まれた流体を前記チェンバに取り込むことで前記流体中の前記生物由来の粒子を前記液体中に取り込むステップをさらに備え、
前記生物由来の粒子を前記液体中に取り込むステップは、前記チェンバ内の液体を循環させるステップよりも以前に実行される、請求項７または８に記載の捕集方法。
【請求項１０】
前記チェンバ内の液体を循環させるステップは、前記生物由来の粒子が含まれた流体を前記チェンバに取り込むことで前記流体中の前記生物由来の粒子を前記液体中に取り込むステップを含む、請求項７または８に記載の捕集方法。
【請求項１１】
請求項７〜１０のいずれかに記載の捕集方法によって捕集された前記生物由来の粒子を検出する方法であって、
前記生物由来の粒子が収集された前記電極の撮像に基づいて前記生物由来の粒子を検出するステップを含む、検出方法。
【請求項１２】
請求項７〜１０のいずれかに記載の捕集方法によって捕集された前記生物由来の粒子を検出する方法であって、
前記電極で収集された前記生物由来の粒子が分散された液体からの散乱光の強度に基づいて前記生物由来の粒子を検出するステップを含む、検出方法。
【請求項１３】
請求項７〜１０のいずれかに記載の捕集方法によって捕集された前記生物由来の粒子を検出する方法であって、
前記電極で収集された前記生物由来の粒子が分散された液体の、励起光の照射下での蛍光強度に基づいて前記生物由来の粒子を検出するステップを含む、検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は捕集機構、検出装置、捕集方法および検出方法に関し、特に、流体中の生物由来の粒子を検出する捕集機構、検出装置、捕集方法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、インピンジャー法、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培養法が提案されている。しかしながら、この方法では、培養に２〜３日が必要であり、リアルタイムでの検出は難しい。
【０００３】
そこで、近年、特開２００３−００２２４号公報（特許文献１）のように、誘電泳動用の一対の電極と、該電極間に接続された交流電圧を印加する誘電泳動用電源部と、電極間のインピーダンスを測定する測定部とを備える構成の微生物活性測定装置が提案されている。この装置では、誘電泳動用の電極が設けられた測定チェンバ内に微生物を含む溶液が供給される。両電極間に、所定の微生物に対して予め決められている周波数の交流電圧が印加されることで、対応する微生物が電極間に濃縮される。その結果、電極間のインピーダンスが変化する。このインピーダンス値から、予め得られているインピーダンスと微生物量との検量線データを用いて、微生物量が算出される。
【０００４】
また、特開平１１−２９９４７７号公報（特許文献２）は、電極付近に集まった微生物に光を照射して微生物からの散乱強度を測定して微生物数を算出する方法を提案している。上記の誘電泳動法によれば、印加する周波数を選ぶことで生菌と一部損傷菌および死菌とを分離することが可能であるため、従来の培養法に代わる検出方法として注目されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２２４号公報
【特許文献２】特開平１１−２９９４７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１の提案する装置を用いる場合、まず溶液中の微生物を誘電泳動現象を利用して電極に引き寄せて濃縮する必要がある。しかしながら、誘電泳動による微生物への引力が働く範囲は、数十ミクロンから百ミクロン程度であり、それ以上の範囲に存在する微生物については、拡散により微生物が範囲内に入るまで待つしか手段がない。そのため、溶液中の微生物濃度が低い場合、インピーダンスの変化が生じるまでに時間がかかるという問題がある。
【０００７】
一方、空気中の微生物量を特許文献１の提案する装置を用いて測定する場合、フィルタ法やインピンジャー法により空気中の微生物をフィルタまたは溶液中に取り込み、その溶液を当該装置に入れて誘電泳動により濃縮してインピーダンス測定を行ない、微生物量を算出する。たとえば、毎分１００リットルの捕集スピードで、空気中から１０ミリリットルの溶液中に微生物を集めた場合を考える。通常の室内での静寂状態での空気中の微生物濃度が１ｍ3当り１０の４乗個のオーダーとする。上記のように、電極付近の微生物しか短時間では検出できないことを考慮した場合、検出可能なインピーダンスを得るための溶液中の微生物の濃度が１ミリリットル当り１０の５乗個のオーダー必要とすると、微生物の捕集時間は、１，０００分で、約１７時間かかってしまう。実際は、捕集用の溶液量は多く必要であり、捕集スピードは小さくなるため、時間は長くなる。このように、従来の方法では、高濃度の微生物の検出には使えるが、通常の室内の状況の把握は難しいという問題がある。
【０００８】
溶液に空気中の微生物を捕集した後、該溶液を蒸発させたり遠心法の利用により微生物を沈殿させて上澄み液を取ったりすることで濃縮する方法もあるが、完全には沈殿しない微生物があったり、取扱いが煩雑になったりするという問題がある。
【０００９】
また、特許文献２の提案する検出方法では電極間に濃縮された微生物の散乱強度を測定するため、低濃度側では散乱強度が微粒子濃度に依存するが、高濃度側では局所的に微粒子が重なり合い、散乱強度が粒子濃度に依存するよりも粒子サイズに依存してしまい、正確な測定ができなくなるという問題が生じる。そのため、測定濃度範囲が低濃度側に限られてしまうという問題が生じる。
【００１０】
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、流体中の生物由来の粒子を、効率的に短時間で精度よく捕集し、検出することができる捕集機構、検出装置、捕集方法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】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明のある局面に従うと、捕集機構は生物由来の粒子を捕集するための機構であって、液体を保持するためのチェンバと、チェンバ内に設けられる、所定の周波数の電圧が印加されることで液体中の生物由来の粒子を誘電泳動により収集するための電極と、チェンバ内の液体を排出するための排出機構とを備え、電極に生物由来の粒子が誘電泳動により収集された状態でチェンバ内の液体を所定量排出することで、生物由来の粒子の濃度を濃縮して捕集する。
【００１２】
好ましくは、捕集機構はチェンバ内で液体を循環させるための循環機構をさらに備える。
【００１３】
好ましくは、チェンバ内に、電極が形成される、液体が通過するための貫通口を有した基板が設けられる。
【００１４】
好ましくは、チェンバ内に、液体を電極に誘導するためのガイドが設けられる。
好ましくは、捕集機構は、生物由来の粒子が含まれた流体をチェンバに取り込むことで流体中の生物由来の粒子を液体中に取り込むための取込機構をさらに備える。
【００１５】
本発明の他の局面に従うと、検出装置は、上述の捕集機構と、捕集機構によって捕集された生物由来の粒子の量を測定するための測定手段とを備え、捕集機構によって捕集された生物由来の粒子を、測定手段で測定するためのセルまで移動させるための移動機構をさらに備える。
【００１６】
本発明のさらに他の局面に従うと、捕集方法は生物由来の粒子を捕集する方法であって、チェンバ内の、生物由来の粒子を含んだ液体を循環させるステップと、チェンバ内に設けられた電極に所定の周波数の電圧を印加し、液体中の生物由来の粒子を誘電泳動により電極に収集するステップと、チェンバから液体を所定量排出するステップと、電極への印加を停止することで電極から収集された生物由来の粒子を乖離させ、チェンバ内に残留した液体に分散させるステップとを備える。
【００１７】
本発明のさらに他の局面に従うと、捕集方法は生物由来の粒子を捕集する方法であって、チェンバ内の、生物由来の粒子を含んだ液体を循環させるステップと、チェンバ内に設けられた電極に所定の周波数の電圧を印加し、液体中の生物由来の粒子を誘電泳動により電極に収集するステップと、チェンバから液体を排出した後に、所定量の新たな溶液をチェンバに供給するステップと、電極への印加を停止することで電極から収集された生物由来の粒子を乖離させ、チェンバに供給された新たな液体に分散させるステップとを備える。
【００１８】
好ましくは、捕集方法は生物由来の粒子が含まれた流体をチェンバに取り込むことで流体中の生物由来の粒子を液体中に取り込むステップをさらに備え、生物由来の粒子を液体中に取り込むステップは、チェンバ内の液体を循環させるステップよりも以前に実行される。
【００１９】
好ましくは、チェンバ内の液体を循環させるステップは、生物由来の粒子が含まれた流体をチェンバに取り込むことで流体中の生物由来の粒子を液体中に取り込むステップを含む。
【００２０】
本発明のさらに他の局面に従うと、検出方法は上述の捕集方法によって捕集された生物由来の粒子を検出する方法であって、生物由来の粒子が収集された電極の撮像に基づいて生物由来の粒子を検出するステップを含む。
【００２１】
本発明のさらに他の局面に従うと、検出方法は上述の捕集方法によって捕集された生物由来の粒子を検出する方法であって、電極で収集された生物由来の粒子が分散された液体からの散乱光の強度に基づいて生物由来の粒子を検出するステップを含む。
【００２２】
本発明のさらに他の局面に従うと、検出方法は上述の捕集方法によって捕集された生物由来の粒子を検出する方法であって、電極で収集された生物由来の粒子が分散された液体の、励起光の照射下での蛍光強度に基づいて生物由来の粒子を検出するステップを含む。
【発明の効果】
【００２３】
この発明によると、流体中の生物由来の粒子を、効率的に短時間で捕集し、精度よく検出することができる。さらに、生物由来の粒子の該流体中での濃度が低い場合であっても、該生物由来の粒子を精度よく捕集し、検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第１の実施の形態にかかる検出装置の構成の具体例を示す図である。
【図２】検出装置に含まれるチェンバ内に備えられた基板の、チェンバの排出孔側に設けられる流路の１つの具体例を示す図である。
【図３】検出装置に含まれるチェンバ内に備えられた基板の構成の１つの具体例を示す図である。
【図４】検出装置の構成の変形例を示す図である。
【図５】誘電泳動用の電極の構成の他の例として、複数対の櫛型電極で形成される例を示す図である。
【図６】誘電泳動用の電極が複数対の櫛型電極で形成される場合の、電極付近での液体の流れを説明する図である。
【図７】複数対の櫛型電極で電極が形成される場合にチェンバ内に設けられるガイドを説明するための図である。
【図８】複数対の櫛型電極で電極が形成される場合にチェンバ内に設けられるガイドを説明するための図である。
【図９】ＣＣＤで取り込まれた電極付近の画像を説明する図である。
【図１０】誘電泳動用の電極の表面に液体中の微生物を循環により移動させるための構成の他の具体例を示す図である。
【図１１】本実施の形態の変形例にかかる検出装置の構成の具体例を示す図である。
【図１２】捕集チェンバを搭載する捕集装置の構成の具体例を示す図である。
【図１３】検出装置に含まれる、１つの捕集チェンバを充填する捕集チェンバ充填部の構成の具体例を示す図である。
【図１４】検出装置のうちの濃縮部および測定部の構成の具体例を示す図である。
【図１５】検出装置の利用法の具体例を説明する図である。
【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】
図１は、実施の形態にかかる検出装置１００の構成の具体例を示す図である。図１を参照して、検出装置１００は、基本構成部品として、捕集部と濃縮部とを一体とした捕集濃縮部１１、測定系１、循環機構２、流路５、および光学系１３を含む。
【００２７】
捕集濃縮部１１は外部の空気中に浮遊する微生物をチェンバ１６内に取り込むための機構であって、そのうちの捕集部は、捕集用の開口部９、捕集用のポンプ６、捕集用のフィルタ１０、およびチェンバ１６を含む。開口部９は吸入用の流路１８で、ポンプ６は排気用の流路１９で、それぞれチェンバ１６の一方の側に接続される。フィルタ１０は流路１８に設けられる。ポンプ６が稼動することで外部流体（ここでは空気とする）が開口部９からフィルタ１０を抜け、流路１８を通ってチェンバ１６内に供給される。
【００２８】
チェンバ１６はその内部に誘電泳動に適した液体を格納することができる構造を有する。その内部には、複数の貫通孔２０が削孔された基板１５が設けられる。基板１５の表面には誘電泳動用の電極１４が設けられる。
【００２９】
チェンバ１６の、開口部９およびポンプ６の接続された面と反対側の面（図では下面）に排出孔１７が設けられる。基板１５と排出孔１７との間には空間が設けられ、基板１５が排出孔１７の備えられた側のチェンバ１６の内面に対して壁３１で支持されてもよい。
【００３０】
図２は、基板１５の排出孔１７側に設けられる流路の１つの具体例を示す図である。図２を参照して、壁３１は基板１５に設けられた貫通孔２０と接続され、貫通孔２０から排出孔１７へ向けてらせん状に形成されたらせん状流路２１を有してもよい。
【００３１】
図３は、基板１５の構成の１つの具体例を示す図である。図３を参照して、基板１５の、開口部９およびポンプ６側の面（図では上面）には、複数の円形の貫通孔２０と、電極端子３５，３６を有した櫛型の１対の電極１４とが形成される。貫通孔２０の形状は円形には限定されず、基板１５を貫通して、液体を通すことができれば他の形状であってもよい。また、その数は１つまたは複数のいずれでもよい。また、貫通孔２０の位置および配置は、後述するように、チェンバ１６内の基板１５の上にある液体が排出孔１７を通って流れた場合に、電極１４の表面を流れるか、電極１４表面に衝突して流れるように形成されれば、特定の位置および配置に限定されない。
【００３２】
循環機構２はチェンバ１６内の液体を循環させるための機構であって、循環用の流路４、循環用のポンプ７、および循環系用のフィルタ１２を含む。流路４はチェンバ１６の排出孔１７の設けられる面とは異なる面（図では側面）とバルブ２２ａを介して排出孔１７とを接続し、その途中にポンプ７およびフィルタ１２が、チェンバ１６から排出孔１７へ向かう方向にその順で設けられる。
【００３３】
測定系１は、測定セル３、測定セル３への溶液を充填するためのポンプ８、光源３２、および受光素子３４を含む。測定セル３は一方向の長軸に沿って延伸した形状であって、その軸の一端側に注入孔２３、他端側に排出孔２４を有する。注入孔２３はチェンバ１６の排出孔１７とバルブ２２ｂを介して接続され、排出孔２４はポンプ８と接続される。
【００３４】
排出孔１７は、さらにバルブ２２ｃを介した排出用の流路５で排液溜２５と接続される。排液溜２５には、排出用のポンプ２６が設けられている。
【００３５】
光学系１３は、少なくとも電極１４付近に焦点を合わすためのレンズ群２７とＣＣＤ（Charge Coupled Device Image Sensor）２８とを含む。
【００３６】
チェンバ１６、液体を通すための各流路、およびバルブ２２ａ，２２ｂ，２２ｃなどの材質は特定の材質には限定されない。たとえば、金属材料、プラスチック材料、ガラスなどが用いられてよい。好ましくは、チェンバ１６に保持される液体が水溶液のため腐食等が生じない素材が用いられる。詳しくは、誘電泳動用の電極１４の材質としては金属材料が使用され、金、白金、銀、チタンなどの酸化等が生じにくい材料が好ましく、合金でもよい。測定セル３の材質としてはプラスチック、ガラスが利用でき、微生物を含む液体からの蛍光を測定する場合は、紫外線光を透過する石英が好ましい。ポンプ類、光学系は、従来のものがそのまま使用できる。
【００３７】
チェンバ１６のサイズは、処理する液量や処理時間に応じて定められる。一例として、平面サイズは、幅が１０mmから５００mm、奥行きが１０mmから５００mm、高さは０．１mmから５００mmが挙げられる。流路のサイズも、処理する液量や処理時間に応じて定められる。各流路で異なっていてもよい。一例として、流路の断面サイズは、断面を円形として、直径が０．１mmから１０mmが挙げられる。流路断面は円形に限るものでなく、楕円形、四角形などでもよい。もちろん、これらのサイズは上記サイズには限定されない。
【００３８】
誘電泳動用の電極１４としては櫛型電極が一般に提案されているが、従来提案されているものをそのまま使用できる。また、図３では電極１４が一対の櫛型電極で形成される例が示されているが、基盤１５表面に複数対形成されてもよい。後述するように、複数対形成されることは、液体中の微生物を短時間でより多く電極付近に集めることが可能になるので利点がある。
【００３９】
本実施の形態にかかる検出装置１００では、濃縮工程と測定工程とを分離して空気中に浮遊する生物由来の粒子量を検出する。すなわち、まず、捕集された空気中の微生物の液体中の濃度を濃縮し（濃縮工程）、その後、濃縮された液体から微生物を測定する（測定工程）。そのため、検出装置１００は、微生物を濃縮するためのチェンバ１６と測定セル３とが分離して設けられる。
【００４０】
なお、「生物由来の粒子」とは、以降の説明においては菌、ウィルスなどの微生物（死骸も含む）が代表されるが、生死に関わらず、生命活動を行なうものまたはその一部であって空気中に浮遊する程度のサイズのものを指し、微生物以外も含む。具体的には、菌、ウィルスなどの微生物（死骸も含む）の他に、ダニ（死骸も含む）等を含み得る。以降の説明において、「微生物」はこの「生物由来の粒子」を代表させたものとする。
【００４１】
濃縮工程において、検出装置１００では、誘電泳動の原理を利用して液体中に取り込んだ微生物を電極に付着させる。ここで利用される誘電泳動とは、生物由来の粒子と媒質（ここでは水等）との誘電率などの電気的な性質の差異を利用し、生物由来の粒子を電極に付着させたり乖離させたりする現象を指す。詳しくは、微生物が取り込まれた液体中に交流の電界を発生させることで微生物内部がプラスとマイナスとに分極する。特定の周波数帯とすることによって細胞膜の破損していない正常な微生物粒子（生菌）のみ強電場側に引き寄せられ（正の誘電泳動）、破損した微生物粒子（死菌または損傷菌）は生菌と誘電率が異なるため、反発する（負の誘電泳動）、という現象が起きる。検出装置１００では、この現象を利用して所定の電圧を印加した電極１４に液体中の微生物を付着させた上で液体を排出して、液体中の微生物濃度を濃縮する。上記のように、生菌と死菌または損傷菌とが分離できる周波数を用いた場合は、一方のみを濃縮することができる。また、生菌と死菌または損傷菌ともに電極に引き寄せられる周波数を用いた場合は、両方の菌が濃縮できる。
【００４２】
測定工程において、検出装置１００では、たとえばライン状の光源３２を測定セル３の長軸に沿って配置して測定セル３に対して励起光を照射し、液体中の微生物からの蛍光量を受光素子３４で測定することで微生物量を測定する。ここで、ライン状の光源３２を用いてセル全体に励起光を照射することで液体中に存在する全ての微生物からの蛍光が測定でき、測定感度を高くできるという利点が生じる。
【００４３】
ライン状の光源３２としては、たとえば、青色または紫外の半導体ＬＥＤ（Light Emitting Diode）または半導体レーザをアレイ状に配置したものが用いられてもよいし、従来提案されているライン光源が用いられてもよい。
【００４４】
また、励起光の受光素子３４への侵入を防ぐために、測定セル３と受光素子３４との間に光学フィルタ３３が設けられてもよい。このことで、液体中の微生物量が少ない場合でも、感度良く測定ができるという利点が生じる。
【００４５】
測定方法は特定の方法には限定されない。その一例として、微生物からの散乱光を測定し、その強度に基づいて微生物量を測定する方法が挙げられる。その他、従来の方法を適用してもよい。いずれの方法であっても、検出装置１００では、濃縮用の誘電泳動用電極に集めた微生物を直接測定するのではなく、一旦、長軸に沿って延伸した形状の測定セル３に移した液体から微生物を検出する。この構成により、チェンバ１６内の溶液中の微生物濃度が高い場合であっても局所的に微生物の粒子が重なり合うことが回避され、該溶液中の微生物を測定することが可能となる。その結果、従来の測定方法よりも測定濃度範囲が広がるというメリットがある。
【００４６】
以降、検出装置１００を用いて微生物を検出する方法について詳細に説明する。
始めに、チェンバ１６の排出孔１７に接続されるバルブ２２ａ，２２ｂ，２２ｃを閉塞した状態で誘電泳動に適した液体を、液面が流路４が接続される位置より上になるまでチェンバ１６内に供給する。液体は、検出対象の微生物に応じた誘電率等の特性を有するものが選定される。たとえば、純水、緩衝液、マニトールなどの化合物を所定濃度含む水溶液、などが候補として挙げられる。
【００４７】
その後、バルブ２２ｂ，２２ｃは閉塞したままでバルブ２２ａのみ開放してポンプ７を駆動する。これにより、チェンバ１６内の液体は、電極１４を形成した基板１５に設けた貫通孔２０を通り、この基板１５下に設けたらせん状の流路２１を通って排出孔１７から排出され、その後流路４を通ってチェンバ１６内に戻る、というルートでチェンバ１６、排出孔１７、および流路４を満たしながら図１中の矢印Ａの向きに循環する。
【００４８】
次に、ポンプ６を駆動する。これにより、外部空気が開口部９からチェンバ１６内の液体の中に取り込まれる。その時、ポンプ７を駆動させて液体を循環させておいてもよい。または、一定時間外部空気を取り込みながら、一定時間循環を行なったり、止めたりすることを繰り返してもよい。
【００４９】
循環中に、電極１４（図３の例では電極端子３５，３６）に所定の周波数の電圧を印加する。これにより、誘電泳動が行なわれる。液体の循環に伴って液体中の微生物が順次電極１４付近に接近するので、電極１４表面に形成される誘電泳動力により液体中の微生物が順次電極１４表面に付着する。なお、矢印Ｂで示すような電極表面に接近できない流れも生じる。しかしながら、循環回数を多くすることで、循環の間で液体中のほとんどの微生物が電極１４表面に付着する。その結果、液体中の微生物濃度は電極１４付近で効率的に、従来方法より短い時間で濃縮される。なお、液体中に混入したごみ、埃は、循環中にフィルタ１２で捕獲される。
【００５０】
図４は検出装置１００の構成の変形例を示す図である。図４に示すように、基板１５の電極１４近傍に液体を誘導するための、電極１４に対応した位置に開口部を有するガイド３０が設けられてもよい。ガイド３０の開口部は、基板１５の上部の液体が電極１４表面に流れ込みやすいように臼状に形成されてもよい。このような構成にすることで、矢印Ｃのように、ガイド３０がない場合と比較してより効果的に液体が電極１４表面に導かれる。その結果、少ない循環回数で、より短時間に液体中の微生物を電極１４表面に濃縮することができる。
【００５１】
図５は、誘電泳動用の電極１４の構成の他の例として、複数対の櫛型電極で形成される例を示す図である。また、図６は、この場合の電極１４付近での液体の流れを説明する図である。
【００５２】
図５のように複数対の櫛型電極で電極１４が形成される場合、循環により図６で矢印Ｅに示されるような電極対上部から電極対に向かう流れが生じる。これにより、液体中の微生物が効率よく電極１４表面に移動して電極１４表面に形成された誘電泳動力で電極１４表面に捕らえられる。
【００５３】
なお、この場合であっても図１で矢印Ｂに示されたような電極１４表面を通過しない流れ（図６中の矢印Ｄ）も生じるが、循環回数を多くすることで、従来に比べ短時間で液体中の微生物を電極表面に濃縮することができる。
【００５４】
図５のように複数対の櫛型電極で電極１４を形成することによって、複数の電極対で同時に濃縮が生じることになる。これにより、一対の電極対で濃縮を生じさせるよりも短時間で液体中の微生物を電極表面に捕獲、濃縮することが可能となる。
【００５５】
なお、この構成においても、図４で説明されたものと同様のガイド３０を設けてもよい。図７および図８は、複数対の櫛型電極で電極１４が形成される場合に設けられるガイド３０を説明するための図である。図７および図８を参照して、この場合、ガイド３０は、複数対の櫛型電極のそれぞれに液体を誘導するようにそれぞれに開口部を有している。このような構成にすることで、ガイド３０がない場合と比較してより効果的に液体がそれぞれの電極対に導かれる。その結果、少ない循環回数で、より短時間に液体中の微生物を電極１４表面に濃縮することができる。
【００５６】
ここで、外部空気を取り込む流量、循環速度は、検出対象の微生物に応じて、該微生物が効率よく濃縮されるように設定される。従って、流路４のサイズやチェンバ１６のサイズなどによって異なる。一例として、外部空気を取り込む流量は、毎分０．０１リットル〜毎分１００リットル、循環速度は、毎時１ミリリットル〜毎分１００ミリリットルが挙げられる。
【００５７】
所定の時間外部空気を取り込んだ後、ポンプ６の駆動を停止する。これにより、外部空気の取り込みは停止し、液体の循環のみ継続することになり、液体中の微生物が電極１４付近に濃縮する。
【００５８】
その後、ポンプ７の駆動を停止し、バルブ２２ａを閉塞する。これにより、液体の循環が停止する。そして、バルブ２２ｃを開放してポンプ２６を駆動する。これにより、液体中の微生物は電極１４付近に濃縮されたままでチェンバ１６内の液体が排液溜２５に移動する。
【００５９】
液面が電極１４の表面近くになるとバルブ２２ｃを閉塞してポンプ２６の駆動を停止し、電極１４に対する交流電圧の印加を停止する。これにより誘電泳動が終了し、電極１４付近に濃縮されていた微生物はチェンバ１６内に残留した液体中に分散する。そのため、液体中の微生物の濃度が高まる。
【００６０】
その後、バルブ２２ｂを開放し、ポンプ８を駆動させる。これにより、微生物が分散したチェンバ１６内に残留した液体が測定セル３に移動する。液体が移動した測定セル３にライン状の光源３２から紫外から青色の波長の光を照射し、端面からの蛍光発光を測定する。これにより、測定セル３中の微生物の量が測定できる。
【００６１】
なお、循環中のフィルタリングで取りきれない埃の中に蛍光を発するものもある可能性があり、蛍光量から算出される微生物量が不正確になる懸念がある。微生物濃度が高い環境ではそのような懸念は少ないが、濃度が低い場合には微生物量が不正確になる懸念がある。そのため、好ましくは、チェンバ１６内の液体を排液溜２５に移動させる際にチェンバ１６内の液体全てを移動させて、別の液体で電極１４より下の部分を洗浄した後に、新しい液体をチェンバ１６に供給し、電極１４に対する交流電圧の印加を停止する。これにより、電極１４付近に濃縮されていた微生物は洗浄後の新しい液体中に分散することになる。そのため、微生物の分散する液体中の埃等の量を減少させることができ、測定される蛍光量を微生物の量に相関させることができる。
【００６２】
このように、本実施の形態にかかる検出装置１００は、微生物の液体中の濃度を濃縮させるための機構として誘電泳動をさせる構成を有し、さらに、濃縮させる機構とは異なる機構として測定機構を別途設けた構成を有する。この構成にすることで従来技術に比べて高濃度での測定も可能となり、測定濃度範囲が広がる。
【００６３】
なお、上の例では外部空気の取り込みと循環とを同時に行なうものとしているが、外部空気の取り込みと循環とのタイミングは特定のタイミングに限定されない。たとえば、所定の時間外部空気を取り込み、その後、循環を行なってもよい。
【００６４】
また、上の例では蛍光または光散乱を用いた定量的な測定を行なっているが、電極１４付近に濃縮した微生物を、光学系１３を用いてＣＣＤで取り込んでもよい。図９は、ＣＣＤで取り込まれた画像を説明する図である。図９を参照して、光学系１３を用いてＣＣＤで電極１４付近の画像を取り込むと、一対の電極１４の間に集まった微生物３７の画像が得られる。この画像から、定性的に微生物量を観察してもよい。もちろん、従来技術を組み合わせて、画像処理により微生物数を算出してもよい。
【００６５】
さらに、図１０は、誘電泳動用の電極１４の表面に液体中の微生物を循環により移動させるための構成の他の具体例を示す図である。図１０は、説明の簡便のためにチェンバ１６付近のみを表わしている。図１０を参照して、他の構成として、基板１５は削孔されておらず、その替わり、チェンバ１６の排出孔１７が基板１５の上面に沿って設けられる構成であってもよい。そして、チェンバ１６内の電極１４に対応した位置に開口部を有するガイド３０を設けてもよい。このような構成とすることで、チェンバ１６に供給された液体は、ガイド３０に沿って開口部を経て矢印Ｇのように電極対上部から電極対表面を通って基板１５の上面に沿って排出孔１７に向けて流れる。その結果として、図８で示された構成と同様に、従来の測定方法に比べ短時間に液体中の微生物を電極対表面に捕獲、濃縮できる。
【００６６】
［変形例］
図１１は、変形例にかかる検出装置２００の構成の具体例を示す図である。検出装置２００は、捕集チェンバ充填部と濃縮装置と測定装置とに分離された構成を有する。すなわち図１１を参照して、検出装置２００は、捕集チェンバ充填部２０１、濃縮部２０２、および測定部２０３を含む。捕集チェンバ充填部２０１および濃縮部２０２は、検出装置２００に１つまたは複数設けられる。バルブは必要に応じて設ければよく、以降の説明においては、特に主要なもの以外は示さない。
【００６７】
捕集チェンバ充填部２０１は捕集チェンバ１１６を充填可能な構成を有する。捕集チェンバ１１６には、空気中の微生物が分散した液体供給される。濃縮部２０２は検出装置１００の濃縮機構と同様に、誘電泳動法を利用して微生物の濃度を濃縮させる。
【００６８】
捕集チェンバ１１６は捕集装置１３０（図１２）に搭載されることで、外部空気中の微生物を捕集するために用いられる。捕集装置１３０としては、従来のインピンジャ法で用いる捕集装置を利用することができる。図１２は、捕集チェンバ１１６を搭載する捕集装置１３０の構成の具体例を示す図である。図１２では、捕集装置１３０が従来のインピンジャ法で用いる捕集装置として示されている。
【００６９】
図１２を参照して、捕集装置１３０は、外部空気を捕集チェンバ１１６内に取り込むための捕集用の開口部１０９と、大きなごみ、埃、花粉等を取るためのフィルタ１１０と、空気を捕集チェンバ１１６に導くための流路１１９と、外部空気を取り込むためのポンプ１０６と、ポンプ１０６と捕集チェンバ１１６とを接続するための流路１１９とを含む。
【００７０】
捕集チェンバ１１６は、流路１１８および流路１１９から分離できる構成である。開口部１０９は流路１１８で、ポンプ１０６は排気用の流路１１９で、それぞれ捕集チェンバ１１６の一方の側（図では上部）に接続される。また、捕集チェンバ１１６の流路１１８，１１９が接続されている面と異なる面（図では底部）には開閉可能なジョイント１５０を有する排出用孔１１７が設けられる。
【００７１】
捕集チェンバ１１６には捕集した微生物を捕集し、分散させるための液体が供給される。該液体は、上述のように検出対象の微生物によりその誘電率等の特性を有するものが選定される。たとえば、純水、緩衝液、マニトールなどの化合物を所定濃度含む水溶液、などが候補として挙げられる。
【００７２】
捕集チェンバ１１６のサイズは、処理する液量や処理時間、捕集速度に応じて定められる。一例として、平面サイズは、幅が１０mmから５００mm、奥行きが１０mmから５００mm、高さは０．１mmから５００mmで挙げられる。流路サイズも、処理する液量や処理時間に応じて定められる。各流路で異なっていてもよい。一例として、流路の断面サイズは、断面を円形として、直径が０．１mmから１０mmが挙げられる。流路断面は、円形に限るものでなく、楕円形、四角形などでもよい。また、これらのサイズは上記サイズには限定されない。
【００７３】
外部空気を取り込む流量、循環速度は、検出対象の微生物に応じて、該微生物が効率よく濃縮されるように設定される。一例として、外部空気を取り込む流量は、毎分０．０１リットル〜毎分１００リットル、循環速度は、毎時１ミリリットル〜毎分１００ミリリットルが挙げられる。
【００７４】
変形例にかかる捕集チェンバ充填部２０１は、捕集チェンバ１１６を１つまたは複数個充填できる構成を有する。図１３は、１つの捕集チェンバ１１６を充填する捕集チェンバ充填部２０１の構成の具体例を示す図である。図１３を参照して、捕集チェンバ充填部２０１はそれぞれジョイント２０７，２０６を有した流路１０２，２０４を含み、ジョイント２０７，２０６はそれぞれ捕集チェンバ１１６のジョイント１５０，１５１と接続される。これらジョイントを接続することで、捕集チェンバ充填部２０１の流路１０２，２０４は捕集チェンバ１１６に接続される。
【００７５】
流路１０２はさらに濃縮部２０２と接続される。これにより、捕集チェンバ１１６の排出用孔１１７はジョイント１５０，２０７を介して流路１０２で濃縮部２０２と接続される。
【００７６】
流路２０４はさらに液溜２０５と接続される。これにより、捕集チェンバ１１６はジョイント１５１，２０６を介して流路２０４で液溜２０５と接続される。液溜２０５は、さらに流路４に接続される。液溜２０５は、捕集チェンバ１１６に供給される液体と同じ液体を予め保持している。
【００７７】
濃縮部２０２には、後述するように、捕集チェンバ１１６を充填して、捕集チェンバ１１６および濃縮部２０２内に液体を充填させるための空気抜き機構が適当な位置に設けられる。
【００７８】
図１４は、検出装置２００のうちの濃縮部２０２および測定部２０３の構成の具体例を示す図である。図１４に示される濃縮部２０２の構成は、図１に示された検出装置１００に示された濃縮機構に含まれた外部空気を取り込むための開口部９、フィルタ１０、流路１８，１９およびポンプ６に替えて、捕集チェンバ充填部２０１に接続される液体注入用の流路１０２を有する。さらに、図１において測定系１として表わされた構成が測定部２０３として示されている。なお、図１に示された検出装置１００と同様の機能のものは同じ符号をつけている。
【００７９】
詳しくは、図１４を参照して、測定部２０３は、図１に示された検出装置１００のバルブ２２ｂから下流側の測定系１の構成と同様の、測定セル３、充填用のポンプ８、測定セル３とポンプ８とを接続する流路、ライン状の光源３２、光学フィルタ３３、および受光素子３４を含む。チェンバ１６は流路１０２で捕集チェンバ充填部２０１に接続される。図１３に示されたように捕集チェンバ充填部２０１に捕集チェンバ１１６が充填されているとき、チェンバ１６は捕集チェンバ１１６の排出用孔１１７とジョイント１５０，２０７を介して接続される。
【００８０】
以降、検出装置２００を用いて微生物を検出する方法について説明する。
始めに、捕集装置１３０にその内部に上記液体が供給された捕集チェンバ１１６を搭載し、ポンプ１０６を所定の時間駆動させる。これにより、捕集チェンバ１１６内の液体中に開口部１０９とフィルタ１１０とを通して外部空気が取り込まれる。取り込まれた空気は液体中でバブリングされることで、空気中の微生物が液体中に取り込まれる。大きな埃、花粉等はフィルタ１１０で除去される。
【００８１】
所定時間の捕集動作の後、捕集チェンバ１１６を流路１１８および流路１１９から分離する。この時、ジョイント１５１，１５２を閉塞することで、捕集チェンバ１１６内の液体が漏れることを防止できる。なお、ジョイント１５１，１５２は、捕集チェンバ１１６が流路１１８および流路１１９から分離されたことに伴って自動的に閉塞される構成であってもよい。
【００８２】
次に、空気中の微生物が取り込まれた液体を保持する捕集チェンバ１１６のジョイント１５１，１５０を、それぞれ、捕集チェンバ充填部２０１のジョイント２０６，２０７に接続する。これにより、捕集チェンバ１１６が捕集チェンバ充填部２０１に充填される。
【００８３】
その状態でバルブ２２ａを開放し、濃縮部２０２のポンプ７を駆動させる。これにより、液溜２０５内の液体が捕集チェンバ１１６に注入され、捕集チェンバ１１６および濃縮部２０２内が液体で満たされる。
【００８４】
その後、所定の時間、上述の循環動作を行なわせながら誘電泳動用の電極１４に所定の周波数の電圧を印加する。これにより、誘電泳動法によりチェンバ１６中の液体内の微生物が電極１４付近に濃縮する。上述のように、濃縮部２０２のチェンバ１６はその内部が循環液が電極表面に衝突するか、接触して流れる構造となっている。そのため、従来の測定装置に比べ効率よく電極付近に微生物を濃縮させることができる。その結果、濃縮時間を短縮でき、測定時間も短縮できるというメリットがある。
【００８５】
循環終了後、電極１４に所定の周波数の電圧を印加したまま、所定時間バルブ２２ｃを開放する。これにより、チェンバ１６内の液体が所定の量だけ排出され、液面が電極１４の表面近くとなる。
【００８６】
その後、バルブ２２ｃを閉塞してポンプ２６の駆動を停止し、電極１４に対する交流電圧の印加を停止する。これにより、チェンバ１６内に残留した液体中に微生物が分散する。そのため、液体中の微生物の濃度が高まる。
【００８７】
その後、バルブ２２ｂを開放し、ポンプ８を駆動させる。これにより、微生物が分散したチェンバ１６内に残留した液体が測定セル３に移動する。液体が移動した測定セル３にライン状の光源３２から紫外から青色の波長の光を照射し、端面からの蛍光発光を測定する。これにより、測定セル３中の微生物の量が測定できる。この動作は、検出装置１００を用いた測定と同じである。
【００８８】
図１５は検出装置２００の利用法の具体例を説明する図である。すなわち、図１５に示されるように、検出対象の空間（部屋）に簡易な構成の捕集装置１３０を多数配置し、空気中の微生物を捕集して検出装置２００で検出する。上記の方法により、部屋の各部の微生物量が測定できるという利点があると共に、２回目以降は捕集と濃縮および測定とを並行して行なうことができ、部屋の各部の微生物の量の時間変化がほぼリアルタイムに効率よく得られるというメリットがある。
【００８９】
このような利用の場合、検出装置２００の捕集チェンバ充填部２０１に部屋の各部での微生物の捕集に用いられた複数の捕集チェンバ１１６を充填する。各捕集チェンバ１１６内の液体は、独立に循環して微生物が各々の濃縮部２０２の電極付近で濃縮される。次に、測定を個々の濃縮部２０２の液体について順次行なえば、部屋の中の各部での微生物量が分かり、部屋内部の微生物分布が分かる。また、各濃縮部２０２の液体を混合して測定することで、部屋全体のトータルの微生物量を得ることもできる。この方法では、各部当りの微生物量が少なくても複数の捕集チェンバ１１６で捕集された微生物を足し合わせることになるので、合計の微生物量は大きくなり、捕集時間を短くできるという利点が生じる。また、上記方法を繰り返すことで、部屋内部の微生物分布の時間変化や部屋全体のトータルの微生物量の時間変化の情報を得ることもできる。
【００９０】
なお、以上の説明では検出装置１００，２００を用いて空気中の微生物を検出するものとしている。しかしながら、空気に限定されず、液体などの流体中に浮遊する微生物は同様に検出することができる。
【００９１】
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】
【００９２】
１  測定系、２  循環機構、３  測定セル、４，５，１８，１９，２１，１０２，１１８，１１９，２０４  流路、６，７，８，２６，１０６  ポンプ、９，１０９  開口部、１０，１２，１１０  フィルタ、１１  捕集濃縮部、１３  光学系、１４  電極、１５  基盤、１６  チェンバ、１７，２４  排出孔、２０  貫通孔、２２ａ，２２ｂ，２２ｃ  バルブ、２３  注入孔、２５  排液溜、２７  レンズ群、３０  ガイド、３１  壁、３２  光源、３３  光学フィルタ、３４  受光素子、３５，３６  電極端子、３７  微生物、１００，２００  検出装置、１１６  捕集チェンバ、１１７  排出用孔、１３０  捕集装置、１５０，１５１，１５２，２０６，２０７  ジョイント、２０１  捕集チェンバ充填部、２０２  濃縮部、２０３  測定部、２０５  液溜。
【図１】
2012005381.tif 000003
【図２】
2012005381.tif 000004
【図３】
2012005381.tif 000005
【図４】
2012005381.tif 000006
【図５】
2012005381.tif 000007
【図６】
2012005381.tif 000008
【図７】
2012005381.tif 000009
【図８】
2012005381.tif 000010
【図９】
2012005381.tif 000011
【図１０】
2012005381.tif 000012
【図１１】
2012005381.tif 000013
【図１２】
2012005381.tif 000014
【図１３】
2012005381.tif 000015
【図１４】
2012005381.tif 000016
【図１５】
2012005381.tif 000017