JP6076680B2 - 不溶性不純物判別方法及びその装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体中に存在する粒子を判別する評価技術に関し、特に、液体中に存在する不溶性不純物を迅速に判別する方法及びその装置に関する。

医薬品、電子工業、半導体製造などの分野においては、有機物や無機物などの不純物を除いた高純度の水（あるいは精製水）が必要とされている。この不純物は、不溶性不純物と可溶性不純物とに大別される。不溶性不純物には有機物と無機物が有り、前者には微生物が該当する。また、後者には微粒子が該当する。可溶性不純物は、水分が蒸発すれば結晶粒子等の形で析出する。無機物の可溶性不純物には塩類などが該当する。高純度の水（あるいは液体）を製造する上で、純度の検査を目的とした、水中（液中）に含まれるこれら不純物の測定が必要である。

例えば、前述の不溶性不純物粒子に対して、精製水の一部（所定量のサンプル水）をメンブレンフィルタで濾過し、メンブレンフィルタ上に捕集した粒子を電子顕微鏡で観察し、粒子の粒径や個数を数えることで、不溶性不純物の種類を解析することが可能である。また、不溶性不純物粒子のうち、微生物については、同様にメンブレンフィルタに捕集した粒子を、数日間培養して、観察可能な大きさのコロニーを形成させた上で、コロニーを目視あるいは画像処理を利用して個数を数える。

特開２００３−１２１３１５号公報（特許文献１）に記載の発明は、液体に存在する粒子に対して、液体パーティクルカウンタを用いた粒子数の計数を行う方法を提案している。この方法は、光散乱方式と呼ばれる、レーザー光を被測定媒体へ照射し、散乱した光の強度を測定し、散乱光の強度を粒子径に換算することで、被測定媒体中に存在する粒子を、粒子径毎に計数する方法である。液体に存在する不溶性不純物は、この方法を利用して、不溶性不純物の粒子径毎に計数することが可能である。

なお、可溶性不純物に対して、特開平６−１９４２９８号公報（特許文献２）に記載の発明は、可溶性不純物を含む対象溶液（精製水）を霧化蒸発させた後に残る可溶性不純物の粒子（不純物の再結晶）径を、粒子数の計測が可能な測定限界の大きさになるように調整し、残留した可溶性不純物粒子数を気中微粒子測定器で計数し、該計数値から対象溶液中の可溶性不純物含有量を求める方法を提案している。これは対象溶液中の可溶性不純物濃度が増加すると、気化後残留する可溶性不純物粒子の（再結晶）径が増大して計測可能数が増え、可溶性不純物濃度が減少すると、気化後残留する可溶性不純物粒子の径が減少して計測可能数が減少することに着目している。

特開２００３−１２１３１５号公報 特開平６−１９４２９８号公報

上述した電子顕微鏡による観察やコロニーを目視、画像処理を利用して観察する方法は、判別したい不溶性不純物の種類（例えば、微生物と微粒子）を判別するまでに時間がかかり、迅速に判別することが難しい。

この点、先行例（特許文献２）の噴霧乾燥法では、例えば、気中微粒子測定器によって計測した粒径により、無機物の微粒子（０．１〜０．６μｍ）、微生物（０．５〜３μｍ）、可溶性無機物（例えば、０．１μｍ）等と判別するので、不純物の種類を判別するまでに掛かる時間を短縮できる。
しかし、各粒子径の分布範囲が一部重複するので粒子径のみの判別では、不溶性不純物が微生物であるか微粒子であるかを誤検出する可能性が高い。
例えば、微生物のうち、細菌の一種であるマイコプラズマは、細胞壁を持たず、また、自己増殖できる最小単位の大きさが０．２μｍ程度であることが知られている。先行例（特許文献２）が、微生物の判断を０．５μｍ以上としているのは０．４５μｍ孔径のフィルタを用いて微生物検査を行った場合に検出し得る微生物を対象としているからであるが、マイコプラズマ等の細胞壁を持たない細菌は０．４５μｍや０．２２μｍ孔径のフィルタを通過することが知られている。

仮に、上述の液体パーティクルカウンタを用いた粒子数の計数方法を利用することを考えても、この方法は、粒子径の検出に基づく方法であるため、不溶性不純物の種類を判別するにも、上述した噴霧乾燥法と同じく、粒子径（例えば、０．５μｍ）を、判別の閾値とすることになり、上述した噴霧乾燥法と同様の課題がある。

このように、不溶性不純物粒子の粒子径によって、当該不溶性不純物粒子の種類（例えば、微生物と微粒子）を正確かつ迅速に判別することは難しい。

よって、本発明は液体中の不溶性不純物粒子の存在と当該粒子が微生物か否かを短時間で判別可能な判別方法及びその装置を提供することを目的とする。

本発明の態様によれば、不溶性不純物を含む液体からエアロゾルを発生させるエアロゾル発生手段と、上記エアロゾルを流路内に浮遊移動させるエアロゾル搬送手段と、上記流路内に浮遊する上記エアロゾルに励起光を照射する励起光照射手段と、上記励起光を照射された上記エアロゾルが発する蛍光を検出する蛍光検出手段と、上記蛍光検出手段が検出した上記蛍光の強度に基づき、上記蛍光を発した上記エアロゾルに含まれる不溶性不純物を蛍光性粒子（例えば、微生物）と判別する蛍光性粒子判別手段と、を備える不溶性不純物判別装置が提供される。それにより、液体中の蛍光性化合物を含む粒子、例えば、生物由来粒子（細菌など）が存在することを気体中の粒子検出装置で検出することができる。ここで、エアロゾル(aerosol)は、気体中に浮遊する微小な液体又は固体の粒子である。

また、本発明の態様によれば、不溶性不純物を含む液体からエアロゾルを形成し、上記エアロゾルを流路内に浮遊移動させ、上記流路内に浮遊する上記エアロゾルに励起光を照射し、上記励起光が照射された上記エアロゾルが発する蛍光を検出し、検出された上記蛍光の強度に基づき、上記蛍光を発した上記エアロゾルに含まれる不溶性不純物を微生物と判別する、不溶性不純物の判別方法が提供される。それにより、液体中の不溶性不純物粒子の存在、例えば、生物由来粒子が液体中に存在することを気体中の粒子検出装置を使用して検出することができる。

本発明によれば、液体中の不溶性不純物の種類が微生物（生物由来）か否かを迅速に判別することが可能となる。

第１及び第２実施例を説明する説明図である。 蛍光検出部の構成例を説明する説明図である。 第２実施例を説明する説明図である。 蛍光/散乱光検出部の構成例を説明する説明図である。 第３実施例を説明する説明図である。 噴霧手段の一例を説明する説明図である。 噴霧手段の一例を説明する説明図である。 噴霧手段の一例を説明する説明図である。 噴霧手段の一例を説明する説明図である。 噴霧手段の一例を説明する説明図である。 噴霧手段の一例を説明する説明図である。 噴霧手段の一例を説明する説明図である。 第４実施例を説明する説明図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。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。

発明者は、鋭意研究の結果、液体中に存在する不溶性不純物の種類（例えば、微生物）を判別する上で、まず、不溶性不純物が存在する液体からエアロゾルを発生させ、そのエアロゾルに含まれる不溶性不純物を気中に浮遊させることで、気中において、前記不溶性不純物の種類（例えば、微生物）を、迅速に判別できることを見出した。

本発明の実施例の不溶性不純物の判別方法においては、例えば、エアロゾル発生部によって、不溶性不純物を含む液体からエアロゾルを形成する過程が実行され、排風機又は送風機によって、エアロゾルを流路内に浮遊させる過程が実行され、蛍光検出部によって流路内に浮遊するエアロゾルに励起光を照射する過程と、励起光が照射されたエアロゾルが発生する蛍光を検出する過程とが実行され、判別部によって、検出された蛍光の強度に基づき、蛍光を発したエアロゾルに含まれる不溶性不純物を蛍光性粒子（例えば、微生物）と判別する過程が実行される。

（実施例１）
図１に示すように、本発明の実施の形態に係る不溶性不純物判別装置１は、蛍光性粒子判別装置１００、エアロゾル発生部２００、流路４００等によって構成される。蛍光性粒子判別装置１００は蛍光性粒子判別手段に相当し、蛍光性粒子からの蛍光を検出する蛍光検出部１１０、蛍光検出信号から微生物かどうかを判別する判別部１２０、空気を吸引してエアロゾルを経路に沿って移動させる排風機１３０を含んでいる。なお、排風機１３０に換えて、又は排風機と共に送風機(図示せず)を用いても良い。排風機１３０及び送風機はエアロゾル搬送手段に相当する。エアロゾル発生部２００は不溶性不純物を含む計測対象液を気体中に浮遊する微小な液体又は固体の粒子とする。エアロゾル発生部２００はネブライザやスプレーなどの種々の装置によって構成することができる。また、蛍光性粒子判別装置１００は、後述するように蛍光検出部１１０に代えて、蛍光検出に加えて散乱光検出を行う蛍光/散乱光検出部１２０を備えても良い（図３参照）。

計測対象液は、例えば、図示しない純水（液体）製造設備から製造した純水の一部を、製造設備から分岐した配管を経由して、エアロゾル発生部２００に導入される。なお、純水の一部を、製造設備から容器へ取り出した上で、その容器からエアロゾル発生部２００へ導入しても良い。エアロゾル発生部２００へ導入された純水は、エアロゾル発生部２００内部の液溜に計測対象液として貯留される。なお、液体は主に純水（あるいは精製水）を例として説明したが、これに限定されるものではない。

エアロゾル発生部２００としては、具体的にはネブライザやスプレーノズルを用いることができる。ネブライザやスプレーノズルは、液体を、不溶性不純物を判別できる所定の大きさの液滴に形成できるものであれば良い。例えば、後述するように、ネブライザは、Collision ネブライザ、ジェットネブライザ、超音波ネブライザ、ピエゾ素子ネブライザ、遠心分離ネブライザ等、あるいはその他のものを適宜に選択して用いることが可能である。そして、スプレーノズルは、二流体ノズル、ミニアトマイズノズル、等、あるいはその他のものを適宜に選択して用いることが可能である。

また、エアロゾル発生部２００には、図示しないエアポンプ（あるいはコンプレッサ）からＨＥＰＡ（High Efficiency Particulate Air）フィルタ等によって不純物が除かれた清浄空気が配管を介して供給される。エアロゾル発生部２００は、加圧（あるいは圧縮）空気によって液体を微小管で吸い上げてジェットノズル（微小孔）から容器内壁に噴射してエアロゾル（あるいはミスト）を発生させる。このエアロゾルを排風機１３０により吸引して配管４００を介して蛍光検出部１１０の試料導入部に導出する。

なお、不溶性不純物判別装置１からの排出空気（例えば、排風機１３０からの排気）は、図示しないフィルタなどによって不純物が除去された清浄な状態で排出される。例えば、上記ＨＥＰＡフィルタは、０．３μｍ以上の微粒子を９９．９７％以上捕集可能である。更に、ＵＬＰＡ（Ultra Low Penetration Air）フィルタは、０．１μｍ以上の微粒子を９９．９９％以上捕集可能である。後述の各実施例においても同様に装置外部への排出空気は清浄化されている。

図２は、蛍光性粒子判別装置１００の蛍光検出部１１０の構成の概略を説明する図である。同図（Ａ）は上面図、同図（Ｂ）は正面図である。
同図に示されるように、蛍光検出部１１０は、レーザ光源（励起光源）１０、集光レンズ１１、試料流路１２（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）、蛍光を集める集光ミラー１５、蛍光を通過し他の光を除去するフィルタ１６、蛍光を検出する蛍光検出器（高感度光検出器）１７等によって構成される。レーザ光源１０は、固体レーザ光源、ガスレーザ光源、半導体レーザ光源など各種のものを使用可能である。なお、励起光源１０は、特定の波長の励起光を不溶性不純物粒子に照射して当該粒子に含まれる化合物に由来したスペクトルの蛍光を発生させるものであれば良く、レーザ光源等の特定のものに限定されるものではない。ＬＥＤ（発光ダイオード）光源などであってもよい。

試料流路１２は、入口側ノズル１２ａ、検査領域１２ｂ、出口側ノズル１２ｃからなる。試料流路１２の一端（入口側ノズル１２ａ）に流路４００が接続され、他端（出口側ノズル１２ｃ）に排風機１３０が接続され、試料流路１２にエアロゾル（試料ガス）が流れる。排風機１３０や調圧器（図示せず）等によって試料ガスは一定の流量に調整されている。

試料ガス中の検出対象とすべき不溶性不純物粒子の多くは、特定の波長の励起光を照射した際に、粒子に含まれる化合物に由来したスペクトルの蛍光を発する(蛍光性粒子)。特に細菌などに代表される生物由来粒子（これに限定されるものではない）は、ＵＶ(紫外線)ないしは可視領域の励起光を照射した際に、例えば、生物細胞に存在するアミノ酸の一種であるトリプトファン、代謝物質であるＮＡＤＨ(Nicotinamide Adenine Dinucleotide)、リボフラビン等が蛍光を発生することが知られている。

上述の構成においてレーザ光源１０から出射したレーザ光（励起光）２１は、検査領域１２ｂにおける試料ガス流径に対して適当な大きさの光スポット径に調整される。レーザ光２１が試料ガス中の不溶性不純物粒子を照射すると、当該粒子が蛍光性粒子である場合に蛍光２３及び散乱光を発生する。微弱な自家蛍光２３を集光ミラー１５で集め、バンドパスフィルタ１６で集光光から蛍光以外の光成分を除去して蛍光検出器１７に送る。蛍光検出器１７は蛍光を検出すると蛍光検出信号を判別部１２０に送る。判別部１２０は、蛍光検出信号の特徴（信号の強度、信号の周波数対強度分布特性など）により検出した不溶性不純物粒子が蛍光性粒子であるか否かを判断する。また、判別部１２０は予め記憶されたデータベースを参照して蛍光性粒子の種類（細菌、真菌など）を推測することができる。判別部１２０は、例えば、検出した蛍光性粒子の数を図示しない純水（液体）製造設部の制御装置に伝達する。製造設備の制御装置は蛍光性粒子の数が規定値を超えるときには、殺菌設備の殺菌機能を強化する。また、蛍光性粒子の数が規定値を超えるときには、フィルタの交換や濾過回数を増加するなどの対応を行うことができる。

上述したように、実施例１においては、不溶性不純物の粒子を含む液体を所定空間に噴霧し、エアロゾル化（霧化）された液体を蒸発させて粒子を浮遊させる。浮遊している粒子に励起光を照射し、励起光の照射によって発生する粒子からの蛍光を検出する。蛍光の有無により液体内に蛍光性粒子が存在することを判別する。蛍光性粒子は生物由来粒子であることが多いのでプラントなどの制御指標とすることができる。

（実施例２）
図３及び図４は、本発明の実施の形態に係る不溶性不純物判別装置１の第２の構成例を示している。両図において、図１及び図２と対応する部分には同一符号を付し、かかる部分の説明は省略する。
この実施例においては、図１に示す蛍光検出部１１０を蛍光/散乱光検出部１１２によって構成している。それにより検査対象液体のエアロゾルから蛍光検出信号と散乱光検出信号とを得て判別部１２０にて検査対象液体中に存在する不溶性不純物の種別判別をより正確に行っている。他の構成は図１の例と同様である。

図４に示すように、エアロゾルは空気と共に流路４００を介して蛍光/散乱光検出部１１２の試料導入部に導出される。エアロゾルを空気と共に移動させるために蛍光/散乱光検出部１１２の試料排出口には排風機１３０が接続されている。

図４は、第２の実施例の蛍光/散乱光検出部１１２の構成の概略を説明する図である。同図（Ａ）は上面図、同図（Ｂ）は正面図である。図に示されるように、装置１１２は、レーザ光源（励起光源）１０、集光レンズ１１、試料流路１２（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）、集光レンズ１３、散乱光を計測する粒子検出器（光検出器）１４、蛍光を集める集光ミラー１５、蛍光を通過し他の光を除去するフィルタ１６、蛍光を検出する蛍光検出器（高感度光検出器）１７等によって構成される。レーザ光源１０は、固体レーザ光源、ガスレーザ光源、半導体レーザ光源など各種のものを使用可能である。なお、励起光源は微生物（粒子）から蛍光及び散乱光を得ることができる励起光を発生するものであれば良く、レーザ光源等の特定のものに限定されるものではない。ＬＥＤ（発光ダイオード）光源などであってもよい。

試料流路１２は、入口側ノズル１２ａ、検査領域１２ｂ、出口側ノズル１２ｃからなる。試料流路１２の一端に流路１２０が接続され、他端に排風機１３０が接続され、試料流路１２に試料ガス（不溶性不純物の粒子）が流れる。排風機１３０や調圧器（図示せず）等によって試料ガスは一定の流量に調整されている。

上述の構成においてレーザ光源１０から出射したレーザ光（励起光）２１は、検査領域１２ｂにおける試料ガス流径に対して適当な大きさの光スポット径に調整される。レーザ光２１が試料ガス中の粒子を照射すると、粒子において光散乱が発生する。この散乱光の強度は光検出器１４によって検出され、散乱光検出信号としてコンピュータシステムによって構成される判別装置６００に送られる。散乱光の強度は粒子の大きさに対応する。判別部１２０は粒子の有無を判断し、粒子の大きさ、粒子の数等を計算する。既述のように、レーザ光による前方散乱光（後方散乱光、側方散乱光などでもよい。）を検出することで、粒子の有無、粒子の大きさを検出することができる。

また、レーザ光２１が試料ガス中の粒子を照射すると、粒子が生体由来の物質や蛍光性を有する化学物質を含む場合（蛍光性粒子）に蛍光２３を発生する。例えば、生物細胞に存在するアミノ酸の一種であるトリプトファン、代謝物質であるＮＡＤＨ、リボフラビン等が蛍光を発生することが知られている。微弱な自家蛍光２３を集光ミラー１５で集め、バンドパスフィルタ１６で集光光から蛍光以外の光成分（ノイズ成分）を除去して蛍光検出器１７に送る。蛍光検出器１７は蛍光を検出すると蛍光検出信号を判別部１２０に送る。判別部１２０は、蛍光検出信号により検出した粒子が蛍光性粒子であるか否かを判断する。また、判別部１２０は検出粒子の大きさと検出粒子の蛍光性の有無とから予め記憶されたデータベースを参照して該当する粒子の種類（細菌、真菌などの微生物、生物系のダスト、無機の微粒子など）を推測することができる。判別部１２０は、例えば、検出した微生物の種別・数、微粒子（非生物）の種別・数などを図示しない純水（液体）製造設部の制御装置に伝達する。製造設備の制御装置は微生物の数が規定値を超えるときには、殺菌設備の殺菌機能を強化する。また、微粒子の数が規定値を超えるときには、フィルタの交換や濾過回数を増加するなどの対応を行うことができる。

上述したように、実施例２においては、粒子を含む液体を所定空間に噴霧し、霧化された液体を蒸発させて粒子を浮遊させる。浮遊している粒子に励起光を照射し、励起光の照射によって発生する粒子からの散乱光の強度を検出する。また、励起光の照射によって発生する粒子からの蛍光を検出する。粒子からの散乱光の強度により当該粒子の大きさを判別し、粒子からの蛍光の有無により当該粒子の生物又は非生物を判別する。

（実施例３）
図５は、本発明の実施の形態に係る不溶性不純物判別装置１の第３の構成例を示している。図５において、図３と対応する部分には同一符号を付し、かかる部分の説明は省略する。
この実施例では、上述した実施例２の構成において、更に乾燥流路３００を備えた構成としている。他の構成は図３と同様である。

乾燥流路３００は筒状の金属体（例えば、ステンレス等であるが、これに限定されるものではない。）であり、その一端部中央部に配管３１０が接続され、エアロゾル（霧化液滴）が導入される。また、乾燥流路３００の一端部の配管３１０の外周側に複数の空気配管３２０が環状に接続される。空気配管３２０から乾燥流路３００内に図示しない乾燥機で乾燥された乾燥空気が導入される。環状に配置された空気配管３２０の出口から噴射される乾燥空気が壁面に沿って流れる。乾燥空気は霧化液滴を蒸発気化させると共に、液滴の気化によって残留した不溶性粒子を蛍光/散乱光検出部１１２に搬送するキャリアガスとして機能する。気化した水分の粒子は、０．０００４μｍ程度の大きさになって不溶性不純物粒子（０．１μｍ以上）から分離可能である。もっとも気化した水粒子は噴霧のシステムと乾燥工程の効率等で粒子径が変わり、場合によっては０．５μｍ程度の大きさとなるが、ノズル、液体流量、気体流量、乾燥効率などのプロセパラメータの調整によって蛍光性粒子判別装置１００の仕様もしくは使用者の都合にあわせて適宜な大きさになるように調整される。

乾燥手段としては、噴霧された液滴粒子を気化させる乾燥空気（冷風、温風、熱風）を発生するものや乾燥環境であれば良い。乾燥空気の発生源としては市販の乾燥機（ドライヤ）と微生物除去フィルタ（ＨＥＰＡフィルタ等）とを組み合わせたものを使用することが可能である。乾燥環境としては、電熱用抵抗、加熱光源（例えば赤外線ランプ）、加熱コイル、熱交換機等を使用することが可能である。

なお、必要により、流路の壁面に霧化液滴が付着し難いように整流板によって流路内の気流を整流することとしてもよい。霧化液滴や不溶性不純物粒子等とキャリアガスとの化学反応を抑制したい場合には窒素ガスなどの不活性ガスをキャリアガスとして使用することが可能である。

不溶性不純物粒子は乾燥空気と共に流路４００を介して蛍光/散乱光検出部１１２の試料導入部に導出される。不溶性不純物粒子を空気と共に移動させるために粒子検出装置１１２の試料排出口には排風機１３０が接続されている。

上述したように、実施例３においては、粒子を含む液体を所定空間に噴霧してエアロゾルとし、更に、エアロゾルを乾燥蒸発させて液体分子、不溶性不純物粒子を浮遊させる。浮遊している粒子に励起光を照射し、励起光によって発生する粒子からの散乱光の強度を検出する。また、励起光の照射によって発生する粒子からの蛍光を検出する。粒子からの散乱光の強度により当該粒子の大きさを判別し、粒子からの蛍光の有無により当該粒子の生物（蛍光性）又は非生物（非蛍光性）を判別する。
このような構成によって、液体中の不溶性不純物粒子が微粒子（非生物）か微生物かを判別することが可能となる。

なお、流路３００は、流れ方向に垂直な流路の断面において流路中央部側を霧化液滴（エアロゾル）が流れ、流路外周側（流路内壁側）にキャリアガスが流れることが望ましい。それにより、流路の壁面に霧化液滴が付着することを回避することが可能となる。また、流路の壁面に霧化液滴が付着し難いように流路内の気流を整流することも望ましい。キャリアガスは、例えば乾燥空気である。不溶性不純物粒子等とキャリアガスとの化学反応を抑制したい場合には窒素ガスなどの不活性ガスをキャリアガスとして使用することが望ましい。流路は、配管、気化室、容器などであっても良い。また、壁面に液滴が付着し難いように表面処理を施すことも望ましい。

上述した蛍光性粒子判別装置１００は、もともと気体中の粒子の蛍光を検出して蛍光性粒子（微生物）が存在するかどうかを判別する装置であり、液中の粒子判別をすることはできないのであるが、液体をエアロゾル化し液体（例えば水）を乾燥・蒸発させることによって不溶性不純物を浮遊させ、検査できなかった液体中の不溶性の蛍光性粒子（微生物など）の有無を判別することができるようになった。更に、エアロゾルの不溶性不純物による散乱光の検出によって、検査できなかった液体中の粒子の存在、粒子の大きさが判別できるようになった。本発明は気中用の蛍光性粒子判別装置を液中の粒子種別の判別にも使用することができるようにした意義がある。

図６乃至図１２はエアロゾル発生部２００の具体例を説明する説明図である。

図６は、既述実施例（図５参照）において使用したコリジョン・ネブライザ（Collison nebulizer）をエアロゾル発生部とする例である。コリジョン・ネブライザは、液体を微小管で吸い上げ、容器壁面に噴射することでエアロゾル（噴霧液滴）を発生させる。ネブライザ２００への供給空気の圧力を調整することにより、空気の流量を調節することができる。空気圧が高いほど粒子径は細かくなる。発生した噴霧液滴を配管３００内で乾燥エアーと混合し、噴霧液滴を蒸発気化させる。壁面に沿った空気流で壁面への水滴の付着を防止している。エアロゾルは、更に、配管（流路）４００を介して蛍光/散乱光検出部１１２に供給される。

図７は、エアロゾル発生部２００としてジェットネブライザを使用する例を示している。この例では、計測対象の液体を毛細管現象で吸い上げ、加圧空気とともに噴射する。加圧空気の圧力を調整することにより、空気の流量を調節することが可能である。空気圧が高いほど噴霧液滴（ミスト）の粒子径は細かくなる。発生したミストは流路（配管）３００内で乾燥空気と混合されて蒸発気化する。

図８は、エアロゾル発生部２００として超音波ネブライザを使用する例を示している。超音波ネブライザは計測対象溶液中の超音波振動素子の振動によって発生した微小液滴（ミスト）を乾燥空気に乗せてエアロゾルを形成する。液滴の発生量、風量を変更することで噴霧量を変更することができる。

図９は、エアロゾル発生部２００としてピエゾ素子ネブライザを使用する例を示している。インクジェットヘッドなどで液滴（インク）吐出素子として使用されるピエゾ素子を用いて微小液滴を発生させるものである。液滴の発生量、風量を変更することで噴霧量を変更することができる。乾燥配管３００及び配管４００を経て蛍光/散乱光検出部１１２に噴霧液滴が供給される。

図１０は、エアロゾル発生部２００として遠心分離ネブライザを使用する例を示している。遠心分離ネブライザは、回転円盤上に噴霧溶液を滴下し、遠心力によって円盤から液滴を飛散させることで噴霧液滴を形成する。回転数や風量を変更することで含む量を変更することができる。

図１１は、エアロゾル発生部２００として二流体ノズルを使用する例を示している。二流体ノズルでは、噴霧する液体と加圧空気とを別々にノズル部に供給し、ノズル部内部で混合する。配管３００内にノズルを配置してミストを発生させている。二流体ノズルは、一般的に小流量のものから大流量のものまで入手が容易であり、また、発生機構ごとオートクレーブ（高圧蒸気による滅菌）を行うことが可能である等の利点がある。

図１２は、エアロゾル発生部２００としてミニアトマイズノズルを使用する例を示している。ミニアトマイズノズルは、ノズルを配管内に配置してミストを発生させることができ、発生機構ごとオートクレーブを行うことが可能である利点がある。また、ミニアトマイズノズルは、粒子径が小さい、液体吐出口の口径が大きく、詰まりにくい、高粘度液体を自吸して噴霧が可能である等の利点も有する。

上述各種ノズルを検討した結果、二流体ノズルは選択できる種類が多い。ミニアトマイズノズルは５０ｍｍ径の配管内で壁面に液滴が付着し、噴霧した全量を乾燥させるのが難しい。コリジョン・ネブライザ（Collison nebulizer）は、噴霧したミストの配管内付着は見られない。噴霧流量はノズルの数で変更することが可能である。例えば、６ｊｅｔで２２ｍｌ/ｈのサンプル液を噴霧可能である。

ジェットネブライザは、噴霧したミストの配管内付着は見られなかった。噴霧流量の変更は難しい。例えば、５ｍｌ/ｈのサンプル液を噴霧可能である。

（実施例４）
図１３は、本発明の他の実施例を説明する説明図である。同図において、図３、図５と機能が対応する部分には同一符号を付し、かかる部分の説明は省略する。

この実施例では、上述した乾燥流路３００を乾燥配管部３００ａ、接続配管３００ｂ、及びサンプリング部３００ｃによって構成している。また、サンプリング部３００ｃには、蛍光性粒子判別装置１００に加えてエアロゾルの不溶性不純物を捕集するエアサンプラ７００が設けられている。それにより、例えば、蛍光性粒子判別装置１００にて微生物（蛍光性粒子）を検出したとき、エアサンプラ７００を起動して蛍光性粒子を採取することが可能となる。エアサンプラ７００には微生物、微粒子採集用のインパクタやメンブレンフィルタなど、一般的に使用されている採集方法を使用することができる。

図１３に示すように、上下方向に縦長に併存する乾燥配管部３００ａ及びサンプリング部３００ｃの各上端部が円錐台状（テーパ面）になっており、両円錐台の頂上部分が連結部（接続配管）３００ｂによって接続されている。乾燥配管部３００ａ及びサンプリング部３００ｃの下端側も同様に逆円錐台状（テーパ面）になっている。乾燥配管部３００ａの下端部中央（逆円錐台の頂部）には噴霧ノズル２００が設けられている。サンプリング部３００ｃの下端側には排風機（図示せず）が接続されており、それにより、乾燥配管部３００ａに噴霧された不溶性不純物粒子は気化粒子となって配管部３００ａ、３００ｂ及び３００ｃを移動する。

噴射ノズル部２００には、計測対象液と加圧空気が供給され、試料液が乾燥配管部３００ａ内に噴霧される。乾燥配管部３００ａの下端側テーパ面に複数の空気配管３２０が接続されて加圧空気（乾燥空気）が供給され、ノズル部２００から噴霧された噴霧液滴を攪拌する。噴霧液滴は乾燥配管部３００ａにて蒸発気化し、気化粒子となって連結部３００ｂを介してサンプリング部３００ｃに導入される。サンプリング部３００ｃにはサンプリング部３００ｃの筒状体（配管）に対して対称形に蛍光性粒子判別装置１００とエアサンプラ７００の各サンプリングポートが配置され、蛍光性粒子判別装置１００による検出と、エアサンプラ７００による検出とが同時にあるいは選択的に行える。蛍光性粒子判別装置１００の作動あるいはエアサンプラ７００の作動は各検出器に接続されたポンプの動作を制御することによって行われる。

蛍光性粒子判別装置１００には判別装置１２０が接続され、例えば、蛍光性粒子判別装置１００に微生物が補足されると、これを判別装置１２０が判別し、エアサンプラ７００を動作させて微生物を図示しないメンブレンフィルタ上に捕集する。メンブレンフィルタに捕集された微生物は培養装置により培地で１日〜数日培養されてコロニーを形成し、目視あるいは顕微鏡で観察される。あるいは、カメラによってコロニーを撮影し、画像処理装置によって観察される。微生物には、例えば、細菌、真菌、マイコプラズマなどが含まれる。例えば、マイコプラズマは非常に小さい細胞サイズ（例えば、０．２〜０．３［μｍ］）であるので培養したコロニーで観察するのが都合よい。このようにして、蛍光性粒子判別装置１００で検出した微生物が何であるかをエアサンプラ７００を利用することで、具体的に特定することができる。

この実施例４の構成においても、既述実施例と同様に、粒子を含む液体を乾燥配管部３００ａに噴霧し、霧化された液体を蒸発させて粒子を浮遊させる。浮遊している粒子にレーザ光を照射して、レーザ光の照射によって発生する粒子からの散乱光の強度を検出して粒子の存在、大きさを検出し、更に、レーザ光の照射によって発生する粒子からの蛍光を検出することによって当該粒子が微生物であることを判別する。

上述した乾燥配管部３００ａ、接続配管３００ｂ、及びサンプリング部３００ｃは、例えば、ステンレス管で構成される。更に、表面が研磨されたサニタリー配管とすることができる。

以上説明したように、本発明の不溶性不純物判別装置（方法）は、液体中の不溶性不純物粒子を噴霧して液体を蒸発気化させ、気化して浮遊する不溶性不純物粒子を気中微生物検出装置に導出することにより、（液体中に存在していた）微粒子（非生物）と微生物とを区別して検出することが可能となる。

１ 不溶性不純物判別装置
１００ 蛍光性粒子判別装置
１１０ 蛍光検出部
１１２ 蛍光/散乱光検出部
１２０ 判別部
１３０ 排風機（エアロゾル搬送手段）
２００ エアロゾル発生部
３００ 乾燥流路
４００ 流路
７００ エアサンプラ

Claims (10)

1. 不溶性不純物を含む液体から前記不溶性不純物を含む霧化液滴を発生させるエアロゾル発生手段と、
   ガスによって前記霧化液滴を流路内に浮遊移動させるエアロゾル搬送手段と、
   前記流路を移動してきた前記不溶性不純物が発する蛍光を検出し、前記蛍光の強度に基づき、前記蛍光を発した前記不溶性不純物を蛍光性粒子と判別する気中蛍光性粒子判別手段と、
   を備える不溶性不純物判別装置。
2. 前記ガスによって前記霧化液滴の液体を乾燥させる、請求項１に記載の不溶性不純物判別装置。
3. 前記気中蛍光性粒子判別手段は、
   前記不溶性不純物に励起光を照射する励起光照射手段と、
   前記励起光を照射された前記不溶性不純物が発する蛍光を検出する蛍光検出手段と、
   前記蛍光検出手段が検出した前記蛍光の強度に基づき、前記蛍光を発した前記不溶性不純物を蛍光性粒子と判別する第１判別手段と、
   を備える請求項１又は２に記載の不溶性不純物判別装置。
4. 更に、
   前記不溶性不純物を捕集する捕集手段を備え、
   前記蛍光性粒子判別手段は、前記不溶性不純物を蛍光性粒子と判別したときに前記捕集手段を動作させる、ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の不溶性不純物判別装置。
5. 不溶性不純物を含む液体から前記不溶性不純物を含む霧化液滴を発生させるエアロゾル発生手段と、
   ガスによって前記霧化液滴を流路内に浮遊移動させるエアロゾル搬送手段と、
   前記流路を移動してきた前記不溶性不純物が発する散乱光及び蛍光を検出し、前記散乱光及び蛍光の強度に基づき、前記散乱光を発した前記不溶性不純物を微生物又は微粒子と判別する気中蛍光性粒子判別手段と、
   を備える不溶性不純物判別装置。
6. 前記ガスによって前記霧化液滴の液体を乾燥させる、請求項５に記載の不溶性不純物判別装置。
7. 前記気中蛍光性粒子判別手段は、
   前記不溶性不純物に励起光を照射する手段と、
   前記励起光が前記不溶性不純物で散乱した光を検出する散乱光検出手段と、
   前記励起光が照射された前記不溶性不純物から発生する蛍光を検出する蛍光検出手段と、
   前記散乱光及び蛍光の強度に基づき、前記散乱光を発した前記不溶性不純物を微生物あるいは微粒子と判別する第２判別手段と、
   を備える請求項５又は６に記載の不溶性不純物判別装置。
8. 更に、
   前記不溶性不純物を捕集する捕集手段を備え、
   前記蛍光性粒子判別手段は、前記不溶性不純物を微生物と判別したときに前記捕集手段を動作させる、ことを特徴とする請求項５から７のいずれか１項に記載の不溶性不純物判別装置。
9. 不溶性不純物を含む液体から前記不溶性不純物を含む霧化液滴を形成する過程と、
   ガスによって前記霧化液滴を流路内に浮遊させる過程と、
   前記流路内に浮遊する前記不溶性不純物に励起光を照射する過程と、
   前記励起光が照射された前記不溶性不純物が発する蛍光を検出する過程と、
   検出された前記蛍光の強度に基づき、前記蛍光を発した前記不溶性不純物を蛍光性粒子と判別する過程と、
   を含む不溶性不純物判別方法。
10. 不溶性不純物を含む液体から前記不溶性不純物を含む霧化液滴を形成する過程と、
    ガスによって前記霧化液滴を流路内に浮遊移動させる過程と、
    前記流路内に浮遊する前記不溶性不純物に励起光を照射する過程と、
    前記励起光を照射された前記不溶性不純物が発する蛍光を検出する過程と、
    前記不溶性不純物に照射された前記励起光が散乱した散乱光を検出する過程と、
    前記蛍光の強度および前記散乱光の強度に基づき、前記散乱光を発した前記不溶性不純物を微生物あるいは微粒子と判別する過程と、
    を含む不溶性不純物判別方法。

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