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JP2012005381A - Collection mechanism, detection apparatus, and method for collecting and detecting - Google Patents

Collection mechanism, detection apparatus, and method for collecting and detecting Download PDF

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JP2012005381A
JP2012005381A JP2010142248A JP2010142248A JP2012005381A JP 2012005381 A JP2012005381 A JP 2012005381A JP 2010142248 A JP2010142248 A JP 2010142248A JP 2010142248 A JP2010142248 A JP 2010142248A JP 2012005381 A JP2012005381 A JP 2012005381A
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JP
Japan
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liquid
chamber
electrode
biological particles
collection
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2010142248A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuo Ban
和夫 伴
Kazushi Fujioka
一志 藤岡
Norie Matsui
紀江 松井
Hiroki Okuno
大樹 奥野
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a detection apparatus for effectively and accurately collecting particles derived from living organisms in a fluid in a short time.SOLUTION: The detection apparatus takes air in by driving a pump 6 from an opening 9 to a chamber 16 in which a liquid for dielectrophoresis is stored inside. The liquid in the chamber 16 is circulated with contacting an electrode 14 by driving a pump 7 by opening a bulb 22a. In the state, microorganisms taken in the liquid by dielectrophoresis adhere to the electrode 14 by applying a predetermined voltage to the electrode 14. In the state, by closing the bulb 22a and discharging water by opening a bulb 22c, the application of pressure to the electrode 14 is stopped. As the result, concentration of the microorganisms is concentrated. Then, the liquid is transferred to a measurement cell 3 by opening the bulb 22b. An amount of the microorganisms is determined based on fluorescence amount or the like.

Description

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。   The present invention relates to a collection mechanism, a detection device, a collection method, and a detection method, and more particularly, to a collection mechanism, a detection device, a collection method, and a detection method for detecting organism-derived particles in a fluid.

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。   Conventionally, in the detection of microorganisms in the air, after collecting microorganisms in the air by methods such as the falling bacteria method, collision method, slit method, perforated plate method, centrifugal collision method, impinger method, and filter method, culture However, a culture method for counting the number of appearing colonies has been proposed. However, this method requires 2-3 days for culturing and is difficult to detect in real time.

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。   Therefore, in recent years, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2003-00224 (Patent Document 1), a pair of electrodes for dielectrophoresis, a dielectrophoresis power supply unit that applies an AC voltage connected between the electrodes, There has been proposed a microbial activity measuring apparatus having a configuration including a measuring unit that measures the impedance of the microbial activity. In this apparatus, a solution containing microorganisms is supplied into a measurement chamber provided with an electrode for dielectrophoresis. By applying an alternating voltage having a predetermined frequency to a predetermined microorganism between both electrodes, the corresponding microorganism is concentrated between the electrodes. As a result, the impedance between the electrodes changes. From this impedance value, the amount of microorganisms is calculated using calibration curve data of the impedance and the amount of microorganisms obtained in advance.

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。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-299477 (Patent Document 2) proposes a method of calculating the number of microorganisms by irradiating the microorganisms gathered in the vicinity of the electrode with light and measuring the scattering intensity from the microorganisms. According to the above-mentioned dielectrophoresis method, it is possible to separate live bacteria from partially damaged bacteria and dead bacteria by selecting the frequency to be applied, so it has been attracting attention as a detection method that replaces the conventional culture method. .

特開2003−224号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-224 特開平11−299477号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-299477

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。   By the way, when using the apparatus proposed in Patent Document 1, it is necessary to first concentrate the microorganisms in the solution by drawing them to the electrode using the dielectrophoresis phenomenon. However, the range in which the attractive force to the microorganisms by dielectrophoresis works is about several tens of microns to one hundred microns, and the microorganisms existing in the range beyond that can only be waited until the microorganisms enter the range by diffusion. Therefore, when the concentration of microorganisms in the solution is low, there is a problem that it takes time until the impedance changes.

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。 On the other hand, when the amount of microorganisms in the air is measured using the apparatus proposed in Patent Document 1, microorganisms in the air are taken into a filter or a solution by a filter method or an impinger method, and the solution is put into the apparatus to form a dielectric. Concentrate by electrophoresis and measure impedance to calculate the amount of microorganisms. For example, consider the case where microorganisms are collected in air in a 10 milliliter solution at a collection speed of 100 liters per minute. The microbial concentration in the air in a quiet state in a normal room is set to the order of 10 4 per m 3 . As described above, when considering that only microorganisms near the electrode can be detected in a short time, the concentration of microorganisms in the solution to obtain a detectable impedance requires an order of 10 5 per milliliter, The collection time of microorganisms is 1,000 minutes, which takes about 17 hours. In practice, a large amount of solution for collection is required, and the collection speed is small, so the time is long. As described above, the conventional method can be used for the detection of high-concentration microorganisms, but has a problem that it is difficult to grasp a normal indoor situation.

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。   There is also a method of concentrating by collecting microorganisms in the air in the solution and then evaporating the solution or precipitating the microorganisms by using a centrifugal method and taking the supernatant liquid. And there is a problem that handling becomes complicated.

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。   In addition, the detection method proposed in Patent Document 2 measures the scattering intensity of microorganisms concentrated between electrodes, and the scattering intensity depends on the particle concentration on the low concentration side, but the particles overlap locally on the high concentration side. The scattering intensity depends on the particle size rather than on the particle concentration, which causes a problem that accurate measurement cannot be performed. Therefore, there arises a problem that the measured density range is limited to the low density side.

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。   The present invention has been made in view of such a problem, and is a collection mechanism, a detection apparatus, and the like, capable of efficiently collecting and detecting biologically-derived particles in a fluid in a short time. It aims at providing the collection method and the detection method.

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。   In order to achieve the above object, according to one aspect of the present invention, the collection mechanism is a mechanism for collecting biological particles, and is provided in a chamber for holding a liquid, and in the chamber. An electrode for collecting biological particles in a liquid by dielectrophoresis when a voltage of a predetermined frequency is applied, and a discharge mechanism for discharging the liquid in the chamber, the biological particles in the electrode By discharging a predetermined amount of the liquid in the chamber in a state where is collected by dielectrophoresis, the concentration of biological particles is concentrated and collected.

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。   Preferably, the collection mechanism further includes a circulation mechanism for circulating the liquid in the chamber.

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。   Preferably, a substrate having a through-hole for allowing liquid to pass therethrough is provided in the chamber.

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。
Preferably, a guide is provided in the chamber for guiding the liquid to the electrode.
Preferably, the collection mechanism further includes an intake mechanism for taking in the biological particles in the fluid into the liquid by taking the fluid containing the biological particles into the chamber.

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。   According to another aspect of the present invention, a detection device includes the above-described collection mechanism and a measurement unit for measuring the amount of biological particles collected by the collection mechanism, and is collected by the collection mechanism. A moving mechanism is further provided for moving the collected biological particles to a cell for measurement by the measuring means.

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。   According to still another aspect of the present invention, the collection method is a method for collecting biological particles, the step of circulating a liquid containing biological particles in the chamber, and a method provided in the chamber. Applying a voltage of a predetermined frequency to the electrode, collecting biological particles in the liquid on the electrode by dielectrophoresis, discharging a predetermined amount of liquid from the chamber, and stopping the application to the electrode. Separating biological particles collected from the electrodes and dispersing them in the liquid remaining in the chamber.

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。   According to still another aspect of the present invention, the collection method is a method for collecting biological particles, the step of circulating a liquid containing biological particles in the chamber, and a method provided in the chamber. Applying a voltage of a predetermined frequency to the electrode, collecting biological particles in the liquid on the electrode by dielectrophoresis, and supplying a predetermined amount of a new solution to the chamber after discharging the liquid from the chamber And dissociating the biological particles collected from the electrodes by stopping application to the electrodes and dispersing them in a new liquid supplied to the chamber.

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。   Preferably, the collection method further includes the step of taking in the biological particles in the fluid into the liquid by taking the fluid containing the biological particles in the chamber, and the step of taking in the biological particles in the liquid This is performed before the step of circulating the liquid in the chamber.

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。   Preferably, the step of circulating the liquid in the chamber includes the step of taking the biological particles in the fluid into the liquid by taking the fluid containing the biological particles into the chamber.

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。   According to still another aspect of the present invention, the detection method is a method for detecting biological particles collected by the above-described collection method, and is based on imaging of an electrode from which biological particles are collected. Detecting a particle of origin.

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。   According to still another aspect of the present invention, the detection method is a method for detecting biological particles collected by the above-described collection method, from a liquid in which biological particles collected by an electrode are dispersed. Detecting a biological particle based on the intensity of the scattered light.

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。   According to still another aspect of the present invention, the detection method is a method for detecting biological particles collected by the above-described collection method, wherein the biological particles collected by the electrode are dispersed in a liquid. Detecting a biological particle based on the fluorescence intensity under irradiation of excitation light.

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。   According to the present invention, it is possible to efficiently collect biologically-derived particles in a fluid in a short time and detect them with high accuracy. Furthermore, even when the concentration of biological particles is low in the fluid, the biological particles can be collected and detected with high accuracy.

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。It is a figure which shows the specific example of a structure of the detection apparatus concerning 1st Embodiment. 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。It is a figure which shows one specific example of the flow path provided in the discharge hole side of the chamber of the board | substrate provided in the chamber contained in a detection apparatus. 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。It is a figure which shows one specific example of a structure of the board | substrate provided in the chamber contained in a detection apparatus. 検出装置の構成の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of a structure of a detection apparatus. 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。It is a figure which shows the example formed with a several pairs comb-shaped electrode as another example of a structure of the electrode for dielectrophoresis. 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。It is a figure explaining the flow of the liquid in the electrode vicinity when the electrode for dielectrophoresis is formed with a plurality of pairs of comb electrodes. 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。It is a figure for demonstrating the guide provided in a chamber when an electrode is formed with a several pairs comb-shaped electrode. 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。It is a figure for demonstrating the guide provided in a chamber when an electrode is formed with a several pairs comb-shaped electrode. CCDで取り込まれた電極付近の画像を説明する図である。It is a figure explaining the image of the electrode vicinity taken in by CCD. 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。It is a figure which shows the other specific example of the structure for moving the microorganisms in a liquid to the surface of the electrode for dielectrophoresis by circulation. 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。It is a figure which shows the specific example of a structure of the detection apparatus concerning the modification of this Embodiment. 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。It is a figure which shows the specific example of a structure of the collection apparatus carrying a collection chamber. 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。It is a figure which shows the specific example of a structure of the collection chamber filling part filled with one collection chamber contained in a detection apparatus. 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。It is a figure which shows the specific example of a structure of the concentration part and measurement part of a detection apparatus. 検出装置の利用法の具体例を説明する図である。It is a figure explaining the specific example of the usage method of a detection apparatus.

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。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following description, the same parts and components are denoted by the same reference numerals. Their names and functions are also the same.

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。   FIG. 1 is a diagram illustrating a specific example of the configuration of the detection apparatus 100 according to the embodiment. Referring to FIG. 1, a detection device 100 includes, as basic components, a collection and concentration unit 11, a measurement system 1, a circulation mechanism 2, a flow path 5, and an optical system 13, which are an integrated collection unit and concentration unit. including.

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。   The collection and concentration unit 11 is a mechanism for taking in microorganisms floating in the external air into the chamber 16, and the collection unit includes the collection opening 9, the collection pump 6, the collection pump. A collection filter 10 and a chamber 16 are included. The opening 9 is a suction flow path 18 and the pump 6 is an exhaust flow path 19 connected to one side of the chamber 16. The filter 10 is provided in the flow path 18. By operating the pump 6, an external fluid (here, air) passes through the filter 10 from the opening 9 and is supplied into the chamber 16 through the flow path 18.

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。   The chamber 16 has a structure in which a liquid suitable for dielectrophoresis can be stored. Inside the substrate, a substrate 15 having a plurality of through holes 20 drilled is provided. An electrode 14 for dielectrophoresis is provided on the surface of the substrate 15.

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。   A discharge hole 17 is provided on a surface (lower surface in the drawing) of the chamber 16 opposite to the surface to which the opening 9 and the pump 6 are connected. A space may be provided between the substrate 15 and the discharge hole 17, and the substrate 15 may be supported by the wall 31 with respect to the inner surface of the chamber 16 on the side where the discharge hole 17 is provided.

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。   FIG. 2 is a diagram illustrating one specific example of the flow path provided on the discharge hole 17 side of the substrate 15. Referring to FIG. 2, the wall 31 may be connected to the through hole 20 provided in the substrate 15, and may have a spiral channel 21 formed in a spiral shape from the through hole 20 toward the discharge hole 17. .

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。   FIG. 3 is a diagram showing one specific example of the configuration of the substrate 15. Referring to FIG. 3, a pair of comb-shaped members having a plurality of circular through holes 20 and electrode terminals 35 and 36 are formed on the surface of substrate 15 on the side of opening 9 and pump 6 (upper surface in the figure). Electrode 14 is formed. The shape of the through hole 20 is not limited to a circular shape, and may be another shape as long as the liquid can pass through the substrate 15. Moreover, the number may be either one or more. Further, as will be described later, the position and arrangement of the through-holes 20 flow on the surface of the electrode 14 when the liquid on the substrate 15 in the chamber 16 flows through the discharge hole 17 or the surface of the electrode 14. If it forms so that it may collide with and flow, it will not be limited to a specific position and arrangement | positioning.

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。   The circulation mechanism 2 is a mechanism for circulating the liquid in the chamber 16, and includes a circulation channel 4, a circulation pump 7, and a circulation system filter 12. The flow path 4 connects a surface (a side surface in the figure) different from the surface where the discharge hole 17 of the chamber 16 is provided and the discharge hole 17 via the valve 22a, and the pump 7 and the filter 12 are connected to the chamber 16 along the way. They are provided in that order in the direction toward the discharge hole 17.

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。   The measurement system 1 includes a measurement cell 3, a pump 8 for filling the measurement cell 3 with a solution, a light source 32, and a light receiving element 34. The measurement cell 3 has a shape extending along the long axis in one direction, and has an injection hole 23 on one end side of the axis and a discharge hole 24 on the other end side. The injection hole 23 is connected to the discharge hole 17 of the chamber 16 via the valve 22 b, and the discharge hole 24 is connected to the pump 8.

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。   The discharge hole 17 is further connected to the drainage reservoir 25 through the discharge channel 5 via the valve 22c. The drainage reservoir 25 is provided with a pump 26 for discharging.

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。   The optical system 13 includes a lens group 27 and a CCD (Charge Coupled Device Image Sensor) 28 for focusing at least near the electrode 14.

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。   The material of the chamber 16, each flow path for passing a liquid, and the valves 22 a, 22 b, and 22 c is not limited to a specific material. For example, a metal material, a plastic material, glass or the like may be used. Preferably, a material that does not cause corrosion or the like because the liquid held in the chamber 16 is an aqueous solution is used. Specifically, a metal material is used as the material of the electrode 14 for dielectrophoresis, and a material that is unlikely to be oxidized such as gold, platinum, silver, and titanium is preferable, and an alloy may be used. Plastic or glass can be used as the material of the measurement cell 3, and quartz that transmits ultraviolet light is preferable when measuring fluorescence from a liquid containing microorganisms. Conventional pumps and optical systems can be used as they are.

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。   The size of the chamber 16 is determined according to the amount of liquid to be processed and the processing time. As an example, the planar size may be 10 mm to 500 mm in width, 10 mm to 500 mm in depth, and 0.1 mm to 500 mm in height. The size of the flow path is also determined according to the amount of liquid to be processed and the processing time. Each flow path may be different. As an example, the cross-sectional size of the flow path may be 0.1 mm to 10 mm in diameter with a circular cross section. The cross section of the flow path is not limited to a circle but may be an ellipse or a rectangle. Of course, these sizes are not limited to the above sizes.

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。   A comb-shaped electrode is generally proposed as the electrode 14 for dielectrophoresis, but a conventionally proposed electrode can be used as it is. 3 shows an example in which the electrodes 14 are formed of a pair of comb-shaped electrodes, a plurality of pairs may be formed on the surface of the base 15. As will be described later, the formation of a plurality of pairs is advantageous because more microorganisms in the liquid can be collected in the vicinity of the electrode in a short time.

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。   In the detection apparatus 100 according to the present embodiment, the concentration step and the measurement step are separated and the amount of biological particles floating in the air is detected. That is, first, the concentration of the microorganisms in the collected air in the liquid is concentrated (concentration step), and then the microorganisms are measured from the concentrated liquid (measurement step). Therefore, the detection apparatus 100 is provided with the chamber 16 for concentrating microorganisms and the measurement cell 3 separately.

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。   In the following description, “biologically-derived particles” are represented by microorganisms (including dead bodies) such as bacteria and viruses, but those that carry out life activities regardless of life or death. This refers to a size that floats in the air, including non-microorganisms. Specifically, in addition to microorganisms (including dead bodies) such as bacteria and viruses, mites (including dead bodies) and the like may be included. In the following description, it is assumed that “microorganism” represents this “biological particle”.

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。   In the concentration step, the detection apparatus 100 attaches microorganisms taken in the liquid to the electrode by using the principle of dielectrophoresis. Dielectrophoresis used here uses the difference in electrical properties such as dielectric constant between biological particles and a medium (here, water) to attach or separate biological particles from electrodes. It refers to the phenomenon. Specifically, by generating an alternating electric field in the liquid in which the microorganism is taken in, the inside of the microorganism is polarized to plus and minus. By using a specific frequency band, only normal microbial particles (live bacteria) whose cell membrane is not damaged are attracted to the high electric field (positive dielectrophoresis), and damaged microbial particles (dead or damaged bacteria) are live bacteria. And the dielectric constant is different, the phenomenon of repulsion (negative dielectrophoresis) occurs. In the detection apparatus 100, by utilizing this phenomenon, microorganisms in the liquid are attached to the electrode 14 to which a predetermined voltage is applied, the liquid is discharged, and the microorganism concentration in the liquid is concentrated. As described above, when a frequency capable of separating live bacteria and dead or damaged bacteria is used, only one of them can be concentrated. Moreover, when the frequency attracted to the electrode is used for both live and dead or damaged bacteria, both bacteria can be concentrated.

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。   In the measurement process, in the detection apparatus 100, for example, a linear light source 32 is arranged along the long axis of the measurement cell 3 to irradiate the measurement cell 3 with excitation light, and receive fluorescence from microorganisms in the liquid. The amount of microorganisms is measured by measuring with the element 34. Here, by irradiating the entire cell with excitation light using the linear light source 32, fluorescence from all the microorganisms existing in the liquid can be measured, and there is an advantage that the measurement sensitivity can be increased.

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。   As the line-shaped light source 32, for example, blue or ultraviolet semiconductor LEDs (Light Emitting Diodes) or semiconductor lasers arranged in an array may be used, or a conventionally proposed line light source may be used. Also good.

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。   Further, an optical filter 33 may be provided between the measurement cell 3 and the light receiving element 34 in order to prevent the excitation light from entering the light receiving element 34. This has the advantage that even when the amount of microorganisms in the liquid is small, measurement can be performed with high sensitivity.

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。   The measurement method is not limited to a specific method. As an example, there is a method of measuring scattered light from microorganisms and measuring the amount of microorganisms based on the intensity. In addition, a conventional method may be applied. In any method, the detection apparatus 100 does not directly measure the microorganisms collected on the electrode for concentration dielectrophoresis, but once transferred to the measurement cell 3 having a shape extending along the long axis. Detect microorganisms from With this configuration, even when the concentration of microorganisms in the solution in the chamber 16 is high, it is possible to avoid local overlapping of microorganism particles, and to measure microorganisms in the solution. As a result, there is an advantage that the measurement concentration range is wider than that of the conventional measurement method.

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。
Hereinafter, a method for detecting microorganisms using the detection apparatus 100 will be described in detail.
First, the liquid suitable for dielectrophoresis with the valves 22 a, 22 b, and 22 c connected to the discharge hole 17 of the chamber 16 is closed until the liquid level is above the position where the flow path 4 is connected. Supply in. As the liquid, a liquid having characteristics such as a dielectric constant according to the microorganism to be detected is selected. For example, pure water, a buffer solution, an aqueous solution containing a compound such as mannitol at a predetermined concentration, and the like can be cited as candidates.

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。   Thereafter, with the valves 22b and 22c closed, only the valve 22a is opened and the pump 7 is driven. As a result, the liquid in the chamber 16 passes through the through hole 20 provided in the substrate 15 on which the electrode 14 is formed, passes through the spiral channel 21 provided under the substrate 15, and is discharged from the discharge hole 17. It circulates in the direction of arrow A in FIG. 1 while filling the chamber 16, the discharge hole 17, and the flow path 4 by a route of returning to the chamber 16 through the flow path 4.

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。   Next, the pump 6 is driven. Thereby, external air is taken into the liquid in the chamber 16 from the opening 9. At that time, the pump 7 may be driven to circulate the liquid. Or you may repeat circulating or stopping for a fixed time, taking in external air for a fixed time.

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。   During the circulation, a voltage having a predetermined frequency is applied to the electrode 14 (electrode terminals 35 and 36 in the example of FIG. 3). Thereby, dielectrophoresis is performed. As the liquid circulates, microorganisms in the liquid sequentially approach the vicinity of the electrode 14, so that microorganisms in the liquid sequentially adhere to the surface of the electrode 14 due to the dielectrophoretic force formed on the surface of the electrode 14. In addition, the flow which cannot approach the electrode surface as shown by the arrow B also arises. However, by increasing the number of circulations, most microorganisms in the liquid adhere to the surface of the electrode 14 during the circulation. As a result, the microorganism concentration in the liquid is efficiently concentrated in the vicinity of the electrode 14 in a shorter time than the conventional method. Note that dust and dust mixed in the liquid are captured by the filter 12 during circulation.

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。   FIG. 4 is a diagram illustrating a modification of the configuration of the detection apparatus 100. As shown in FIG. 4, a guide 30 having an opening at a position corresponding to the electrode 14 for guiding the liquid in the vicinity of the electrode 14 of the substrate 15 may be provided. The opening of the guide 30 may be formed in a mortar shape so that the liquid above the substrate 15 can easily flow into the surface of the electrode 14. By adopting such a configuration, as shown by an arrow C, the liquid is more effectively guided to the surface of the electrode 14 as compared with the case where the guide 30 is not provided. As a result, microorganisms in the liquid can be concentrated on the surface of the electrode 14 in a shorter time with a smaller number of circulations.

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。   FIG. 5 is a diagram showing an example in which a plurality of pairs of comb electrodes are formed as another example of the configuration of the electrode 14 for dielectrophoresis. Moreover, FIG. 6 is a figure explaining the flow of the liquid in the vicinity of the electrode 14 in this case.

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。   When the electrode 14 is formed of a plurality of pairs of comb-shaped electrodes as shown in FIG. 5, a flow from the upper part of the electrode pair to the electrode pair as shown by the arrow E in FIG. Thereby, microorganisms in the liquid efficiently move to the surface of the electrode 14 and are captured on the surface of the electrode 14 by the dielectrophoretic force formed on the surface of the electrode 14.

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。   Even in this case, a flow that does not pass through the surface of the electrode 14 as shown by an arrow B in FIG. 1 (arrow D in FIG. 6) also occurs. However, by increasing the number of circulations, the flow is shorter than conventional. The microorganisms in the liquid can be concentrated on the electrode surface over time.

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。   By forming the electrode 14 with a plurality of pairs of comb-shaped electrodes as shown in FIG. 5, concentration occurs simultaneously on the plurality of electrode pairs. As a result, it is possible to capture and concentrate microorganisms in the liquid on the electrode surface in a shorter time than when concentration is caused by a pair of electrodes.

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。   In this configuration, the same guide 30 as that described with reference to FIG. 4 may be provided. 7 and 8 are diagrams for explaining the guide 30 provided when the electrode 14 is formed by a plurality of pairs of comb-shaped electrodes. Referring to FIGS. 7 and 8, in this case, guide 30 has an opening for guiding liquid to each of a plurality of pairs of comb-shaped electrodes. By adopting such a configuration, the liquid is more effectively guided to the respective electrode pairs as compared with the case where the guide 30 is not provided. As a result, microorganisms in the liquid can be concentrated on the surface of the electrode 14 in a shorter time with a smaller number of circulations.

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。   Here, the flow rate and circulation speed for taking in the external air are set so that the microorganisms are efficiently concentrated according to the microorganisms to be detected. Therefore, it differs depending on the size of the flow path 4 and the size of the chamber 16. As an example, the flow rate for taking in external air is 0.01 liter / min to 100 liter / min, and the circulation rate is 1 ml / hour to 100 ml / min.

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。   After taking in the external air for a predetermined time, the driving of the pump 6 is stopped. As a result, the intake of the external air is stopped and only the circulation of the liquid is continued, and the microorganisms in the liquid are concentrated near the electrode 14.

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。   Thereafter, the driving of the pump 7 is stopped and the valve 22a is closed. Thereby, the circulation of the liquid is stopped. Then, the valve 22c is opened to drive the pump 26. Accordingly, the liquid in the chamber 16 moves to the drainage reservoir 25 while the microorganisms in the liquid are concentrated near the electrode 14.

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。   When the liquid level is close to the surface of the electrode 14, the valve 22 c is closed to stop the driving of the pump 26 and the application of the AC voltage to the electrode 14 is stopped. As a result, the dielectrophoresis is completed, and the microorganisms concentrated in the vicinity of the electrode 14 are dispersed in the liquid remaining in the chamber 16. This increases the concentration of microorganisms in the liquid.

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。   Thereafter, the valve 22b is opened and the pump 8 is driven. Thereby, the liquid remaining in the chamber 16 in which the microorganisms are dispersed moves to the measurement cell 3. The measurement cell 3 to which the liquid has moved is irradiated with light having a wavelength of ultraviolet to blue from a linear light source 32, and fluorescence emission from the end face is measured. Thereby, the quantity of the microorganisms in the measurement cell 3 can be measured.

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。   In addition, there is a possibility that some dust emits fluorescence in the dust that cannot be removed by circulating filtering, and there is a concern that the amount of microorganisms calculated from the amount of fluorescence becomes inaccurate. There are few such concerns in an environment with a high concentration of microorganisms, but there is a concern that the amount of microorganisms may be inaccurate when the concentration is low. Therefore, preferably, when the liquid in the chamber 16 is moved to the drainage reservoir 25, all the liquid in the chamber 16 is moved, and after washing the portion below the electrode 14 with another liquid, the new liquid is changed to the chamber. 16 and the application of the AC voltage to the electrode 14 is stopped. Thereby, the microorganisms concentrated in the vicinity of the electrode 14 are dispersed in the new liquid after washing. Therefore, the amount of dust or the like in the liquid in which microorganisms are dispersed can be reduced, and the amount of fluorescence measured can be correlated with the amount of microorganisms.

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。   As described above, the detection apparatus 100 according to the present embodiment has a configuration in which dielectrophoresis is performed as a mechanism for concentrating the concentration of the microorganism in the liquid, and further includes a measurement mechanism as a mechanism different from the mechanism for concentration. It has a configuration provided separately. With this configuration, it is possible to measure at a higher concentration than in the prior art, and the measurement concentration range is expanded.

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。   In the above example, external air intake and circulation are performed simultaneously, but the timing of external air intake and circulation is not limited to a specific timing. For example, outside air may be taken in for a predetermined time and then circulated.

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。   In the above example, quantitative measurement using fluorescence or light scattering is performed, but microorganisms concentrated in the vicinity of the electrode 14 may be captured by the CCD using the optical system 13. FIG. 9 is a diagram illustrating an image captured by the CCD. Referring to FIG. 9, when an image near the electrode 14 is captured by the CCD using the optical system 13, an image of the microorganism 37 gathered between the pair of electrodes 14 is obtained. From this image, the amount of microorganisms may be observed qualitatively. Of course, the number of microorganisms may be calculated by image processing by combining conventional techniques.

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。   Further, FIG. 10 is a diagram showing another specific example of the configuration for moving microorganisms in the liquid by circulation to the surface of the electrode 14 for dielectrophoresis. FIG. 10 shows only the vicinity of the chamber 16 for ease of explanation. Referring to FIG. 10, as another configuration, substrate 15 may not be drilled, and instead, a configuration in which discharge hole 17 of chamber 16 is provided along the upper surface of substrate 15 may be employed. A guide 30 having an opening may be provided at a position corresponding to the electrode 14 in the chamber 16. With this configuration, the liquid supplied to the chamber 16 passes through the opening along the guide 30, and is discharged along the upper surface of the substrate 15 from the upper part of the electrode pair through the surface of the electrode pair as indicated by an arrow G. It flows toward the hole 17. As a result, like the configuration shown in FIG. 8, microorganisms in the liquid can be captured and concentrated on the surface of the electrode pair in a shorter time than the conventional measurement method.

[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。
[Modification]
FIG. 11 is a diagram illustrating a specific example of the configuration of the detection apparatus 200 according to the modification. The detection device 200 has a configuration separated into a collection chamber filling unit, a concentration device, and a measurement device. That is, referring to FIG. 11, detection device 200 includes collection chamber filling unit 201, concentration unit 202, and measurement unit 203. One or more collection chamber filling units 201 and concentration units 202 are provided in the detection device 200. The valve may be provided as necessary, and in the following description, only the main ones are not shown.

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。   The collection chamber filling unit 201 has a configuration capable of filling the collection chamber 116. A liquid in which microorganisms in the air are dispersed is supplied to the collection chamber 116. Similar to the concentration mechanism of the detection apparatus 100, the concentration unit 202 concentrates the concentration of microorganisms using a dielectrophoresis method.

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。   The collection chamber 116 is mounted on the collection device 130 (FIG. 12), and is used for collecting microorganisms in the external air. As the collection device 130, a collection device used in a conventional impinger method can be used. FIG. 12 is a diagram illustrating a specific example of the configuration of the collection device 130 on which the collection chamber 116 is mounted. In FIG. 12, the collection device 130 is shown as a collection device used in the conventional impinger method.

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。   Referring to FIG. 12, the collection device 130 includes a collection opening 109 for taking outside air into the collection chamber 116, a filter 110 for removing large dust, dust, pollen, and the like, and air A flow path 119 for guiding the air to the collection chamber 116, a pump 106 for taking in external air, and a flow path 119 for connecting the pump 106 and the collection chamber 116.

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。   The collection chamber 116 can be separated from the flow path 118 and the flow path 119. The opening 109 is a flow path 118, and the pump 106 is an exhaust flow path 119, which are connected to one side (upper part in the drawing) of the collection chamber 116. Further, a discharge hole 117 having an openable / closable joint 150 is provided on a surface (bottom portion in the drawing) different from a surface to which the flow paths 118 and 119 of the collection chamber 116 are connected.

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。   The collection chamber 116 is supplied with a liquid for collecting and dispersing the collected microorganisms. As the liquid, a liquid having characteristics such as a dielectric constant is selected depending on the microorganism to be detected as described above. For example, pure water, a buffer solution, an aqueous solution containing a compound such as mannitol at a predetermined concentration, and the like can be cited as candidates.

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。   The size of the collection chamber 116 is determined according to the amount of liquid to be processed, the processing time, and the collection speed. As an example, the plane size is 10 mm to 500 mm in width, 10 mm to 500 mm in depth, and 0.1 mm to 500 mm in height. The channel size is also determined according to the amount of liquid to be processed and the processing time. Each flow path may be different. As an example, the cross-sectional size of the flow path may be 0.1 mm to 10 mm in diameter with a circular cross section. The cross section of the flow path is not limited to a circle but may be an ellipse or a rectangle. Further, these sizes are not limited to the above sizes.

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。   The flow rate and circulation speed for taking in external air are set so that the microorganisms are efficiently concentrated according to the microorganisms to be detected. As an example, the flow rate for taking in external air is 0.01 liter / min to 100 liter / min, and the circulation rate is 1 ml / hour to 100 ml / min.

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。   The collection chamber filling unit 201 according to the modification has a configuration capable of filling one or more collection chambers 116. FIG. 13 is a diagram illustrating a specific example of the configuration of the collection chamber filling unit 201 that fills one collection chamber 116. Referring to FIG. 13, the collection chamber filling unit 201 includes flow paths 102 and 204 having joints 207 and 206, respectively. The joints 207 and 206 are connected to the joints 150 and 151 of the collection chamber 116, respectively. By connecting these joints, the flow paths 102 and 204 of the collection chamber filling unit 201 are connected to the collection chamber 116.

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。   The channel 102 is further connected to the concentration unit 202. As a result, the discharge hole 117 of the collection chamber 116 is connected to the concentrating unit 202 through the flow path 102 via the joints 150 and 207.

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。   The flow path 204 is further connected to a liquid reservoir 205. Thereby, the collection chamber 116 is connected to the liquid reservoir 205 through the flow path 204 via the joints 151 and 206. The liquid reservoir 205 is further connected to the flow path 4. The liquid reservoir 205 holds the same liquid as that supplied to the collection chamber 116 in advance.

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。   As will be described later, the concentrating unit 202 is provided with an air vent mechanism for filling the collecting chamber 116 and filling the collecting chamber 116 and the concentrating unit 202 with a liquid at an appropriate position.

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。   FIG. 14 is a diagram illustrating a specific example of the configuration of the concentration unit 202 and the measurement unit 203 in the detection apparatus 200. The configuration of the concentration unit 202 shown in FIG. 14 includes an opening 9 for taking in external air included in the concentration mechanism shown in the detection device 100 shown in FIG. 1, a filter 10, flow paths 18 and 19, and Instead of the pump 6, a liquid injection flow channel 102 connected to the collection chamber filling unit 201 is provided. Further, the configuration represented as the measurement system 1 in FIG. In addition, the thing with the same function as the detection apparatus 100 shown by FIG. 1 attaches | subjects the same code | symbol.

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。   Specifically, referring to FIG. 14, the measurement unit 203 includes a measurement cell 3, a filling pump 8, the same as the configuration of the measurement system 1 downstream from the valve 22 b of the detection device 100 shown in FIG. 1. A flow path connecting the measurement cell 3 and the pump 8, a linear light source 32, an optical filter 33, and a light receiving element 34 are included. The chamber 16 is connected to the collection chamber filling unit 201 through the flow path 102. As shown in FIG. 13, when the collection chamber filling unit 201 is filled with the collection chamber 116, the chamber 16 is connected to the collection chamber 116 through the discharge hole 117 and the joints 150 and 207.

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。
Hereinafter, a method for detecting microorganisms using the detection apparatus 200 will be described.
First, the collection chamber 116 in which the liquid is supplied is mounted in the collection device 130, and the pump 106 is driven for a predetermined time. As a result, external air is taken into the liquid in the collection chamber 116 through the opening 109 and the filter 110. The taken-in air is bubbled in the liquid, so that microorganisms in the air are taken into the liquid. Large dust, pollen and the like are removed by the filter 110.

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。   After the collection operation for a predetermined time, the collection chamber 116 is separated from the flow path 118 and the flow path 119. At this time, it is possible to prevent the liquid in the collection chamber 116 from leaking by closing the joints 151 and 152. The joints 151 and 152 may be configured to be automatically closed when the collection chamber 116 is separated from the flow path 118 and the flow path 119.

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。   Next, the joints 151 and 150 of the collection chamber 116 holding the liquid in which the microorganisms in the air are taken in are connected to the joints 206 and 207 of the collection chamber filling unit 201, respectively. Thereby, the collection chamber 116 is filled in the collection chamber filling unit 201.

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。   In this state, the valve 22a is opened, and the pump 7 of the concentration unit 202 is driven. As a result, the liquid in the liquid reservoir 205 is injected into the collection chamber 116, and the collection chamber 116 and the concentration unit 202 are filled with the liquid.

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。   Thereafter, a voltage having a predetermined frequency is applied to the electrode 14 for dielectrophoresis while performing the above-described circulation operation for a predetermined time. Thereby, the microorganisms in the liquid in the chamber 16 are concentrated near the electrode 14 by the dielectrophoresis method. As described above, the chamber 16 of the concentrating unit 202 has a structure in which the circulating fluid collides with the electrode surface or flows in contact therewith. Therefore, it is possible to concentrate microorganisms near the electrode more efficiently than the conventional measuring apparatus. As a result, there is an advantage that the concentration time can be shortened and the measurement time can be shortened.

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。   After the circulation is completed, the valve 22c is opened for a predetermined time while a voltage having a predetermined frequency is applied to the electrode 14. As a result, a predetermined amount of the liquid in the chamber 16 is discharged, and the liquid level is close to the surface of the electrode 14.

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。   Thereafter, the valve 22c is closed to stop the driving of the pump 26, and the application of the AC voltage to the electrode 14 is stopped. Thereby, microorganisms disperse in the liquid remaining in the chamber 16. This increases the concentration of microorganisms in the liquid.

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。   Thereafter, the valve 22b is opened and the pump 8 is driven. Thereby, the liquid remaining in the chamber 16 in which the microorganisms are dispersed moves to the measurement cell 3. The measurement cell 3 to which the liquid has moved is irradiated with light having a wavelength of ultraviolet to blue from a linear light source 32, and fluorescence emission from the end face is measured. Thereby, the quantity of the microorganisms in the measurement cell 3 can be measured. This operation is the same as the measurement using the detection apparatus 100.

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。   FIG. 15 is a diagram illustrating a specific example of how the detection apparatus 200 is used. That is, as shown in FIG. 15, a large number of collection devices 130 having a simple configuration are arranged in a space (room) to be detected, and microorganisms in the air are collected and detected by the detection device 200. By the above method, there is an advantage that the amount of microorganisms in each part of the room can be measured, and in the second and subsequent times, collection, concentration and measurement can be performed in parallel, and the time change of the amount of microorganisms in each part of the room There is an advantage that can be obtained efficiently in almost real time.

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。   In such a case, the collection chamber filling unit 201 of the detection apparatus 200 is filled with a plurality of collection chambers 116 used for collecting microorganisms in each part of the room. The liquid in each collection chamber 116 circulates independently, and microorganisms are concentrated in the vicinity of the electrode of each concentration unit 202. Next, if the measurement is sequentially performed on the liquid in each concentration unit 202, the amount of microorganisms in each part in the room can be determined, and the distribution of microorganisms in the room can be determined. Moreover, the total amount of microorganisms of the whole room can also be obtained by mixing and measuring the liquid of each concentration part 202. FIG. In this method, even if the amount of microorganisms per part is small, the microorganisms collected by the plurality of collection chambers 116 are added together, so that the total amount of microorganisms is increased and the collection time can be shortened. Arise. In addition, by repeating the above method, it is possible to obtain information on temporal changes in the distribution of microorganisms in the room and temporal changes in the total amount of microorganisms in the entire room.

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。   In the above description, microorganisms in the air are detected using the detection devices 100 and 200. However, the present invention is not limited to air, and microorganisms floating in a fluid such as a liquid can be similarly detected.

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。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

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。   1 measurement system, 2 circulation mechanism, 3 measurement cell, 4, 5, 18, 19, 21, 102, 118, 119, 204 flow path, 6, 7, 8, 26, 106 pump, 9,109 opening, 10 , 12, 110 Filter, 11 Collection and concentration unit, 13 Optical system, 14 Electrode, 15 Base, 16 Chamber, 17, 24 Discharge hole, 20 Through hole, 22a, 22b, 22c Valve, 23 Injection hole, 25 Drainage reservoir , 27 lens group, 30 guide, 31 wall, 32 light source, 33 optical filter, 34 light receiving element, 35, 36 electrode terminal, 37 microorganism, 100, 200 detector, 116 collection chamber, 117 discharge hole, 130 collection Apparatus, 150, 151, 152, 206, 207 joint, 201 collection chamber filling unit, 202 concentrating unit, 203 measuring unit, 205 liquid reservoir.

Claims (13)

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。
A mechanism for collecting biological particles,
A chamber for holding liquid;
An electrode provided in the chamber for collecting the biological particles in the liquid by dielectrophoresis by applying a voltage of a predetermined frequency;
A discharge mechanism for discharging the liquid in the chamber;
A collection mechanism for collecting and concentrating the concentration of the biological particles by discharging a predetermined amount of the liquid in the chamber in a state where the biological particles are collected by dielectrophoresis on the electrode.
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。   The collection mechanism according to claim 1, further comprising a circulation mechanism for circulating the liquid in the chamber. 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。   The collection mechanism according to claim 1 or 2, wherein a substrate having a through-hole for allowing the liquid to pass therethrough is provided in the chamber. 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。   The collection mechanism according to claim 1, wherein a guide for guiding the liquid to the electrode is provided in the chamber. 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。   5. The apparatus according to claim 1, further comprising an uptake mechanism for taking up the biogenic particles in the fluid into the liquid by taking the fluid containing the biogenic particles into the chamber. The collection mechanism described. 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。
The collection mechanism according to any one of claims 1 to 5,
Measuring means for measuring the amount of the particles derived from the organism collected by the collection mechanism,
A detection apparatus further comprising a moving mechanism for moving the biological particles collected by the collecting mechanism to a cell for measurement by the measuring means.
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。
A method of collecting biological particles,
Circulating a liquid containing biological particles in the chamber;
Applying a voltage of a predetermined frequency to an electrode provided in the chamber, and collecting the biological particles in the liquid on the electrode by dielectrophoresis;
Discharging a predetermined amount of the liquid from the chamber;
A step of separating the collected biological particles from the electrode by stopping application to the electrode and dispersing the particles in the liquid remaining in the chamber.
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。
A method of collecting biological particles,
Circulating a liquid containing biological particles in the chamber;
Applying a voltage of a predetermined frequency to an electrode provided in the chamber, and collecting the biological particles in the liquid on the electrode by dielectrophoresis;
Supplying a predetermined amount of new solution to the chamber after draining the liquid from the chamber;
A step of separating the collected biological particles from the electrode by stopping application to the electrode and dispersing the particles in the new liquid supplied to the chamber.
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。
Incorporating the biological particles in the fluid into the liquid by incorporating fluid containing the biological particles into the chamber;
The collection method according to claim 7 or 8, wherein the step of taking the biological particles into the liquid is performed before the step of circulating the liquid in the chamber.
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。   The step of circulating the liquid in the chamber includes the step of taking the biological particles in the fluid into the liquid by taking the fluid containing the biological particles into the chamber. Or the collection method of 8. 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。
A method for detecting the organism-derived particles collected by the collection method according to claim 7,
A detection method comprising detecting the biological particle based on imaging of the electrode from which the biological particle is collected.
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。
A method for detecting the organism-derived particles collected by the collection method according to claim 7,
A detection method comprising detecting the biological particles based on the intensity of scattered light from a liquid in which the biological particles collected by the electrode are dispersed.
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。
A method for detecting the organism-derived particles collected by the collection method according to claim 7,
A detection method comprising the step of detecting the biological particle based on fluorescence intensity of the liquid in which the biological particle collected by the electrode is dispersed under excitation light irradiation.
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