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JP2008096157A - Fine particle detector - Google Patents

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JP2008096157A
JP2008096157A JP2006275465A JP2006275465A JP2008096157A JP 2008096157 A JP2008096157 A JP 2008096157A JP 2006275465 A JP2006275465 A JP 2006275465A JP 2006275465 A JP2006275465 A JP 2006275465A JP 2008096157 A JP2008096157 A JP 2008096157A
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JP
Japan
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fluorescence
fine particles
detection
filter
detected
Prior art date
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Pending
Application number
JP2006275465A
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Japanese (ja)
Inventor
Masamoto Torimura
政基 鳥村
Hiroaki Tao
博明 田尾
Hiroto Nishijima
裕人 西島
Kunihiko Nishibe
邦彦 西部
Shohei Furukawa
正平 古川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumika Chemical Analysis Service Ltd
Hitachi Ltd
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Sumika Chemical Analysis Service Ltd
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Hitachi Plant Technologies Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumika Chemical Analysis Service Ltd, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST, Hitachi Plant Technologies Ltd filed Critical Sumika Chemical Analysis Service Ltd
Priority to JP2006275465A priority Critical patent/JP2008096157A/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fine particle detector for rapidly separating and detecting various kinds of fine particles, at high sensitivity. <P>SOLUTION: The fine particle detector is constituted so as to subject a sample, containing a plurality of kinds of fine particles to capillary electrophoresis, by using a migration liquid to detect the fine particles and equipped with an exciting light emitter for irradiating the fine particles, which are subjected to fluorescence dyeing so as to be selectively bonded, corresponding to the kind of the fine particles and a fluorescence detector for detecting fluorescence, having a plurality of wavelengths that are different, according to the kind of the fine particles and emitted from the fine particles subjected to fluorescence dyeing by using an optical system. A plurality of kinds of filters, permitting only a wavelength region to be detected to transmit, are installed, and a plurality of fluorescences are passed through the respective filters, by replacing the respective filters to be detected with respect to time, by the fluorescence detector. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、微細管電気泳動を用いて、検体試料中に存在する細胞等の各種微粒子を検出する微粒子検出装置に関し、特に人体に有害なレジオネラ属菌等の微生物を含む各種微粒子を迅速かつ高感度に分離検出することができる微粒子検出装置に関するものである。   The present invention relates to a microparticle detection apparatus for detecting various microparticles such as cells and the like present in a specimen sample using microtubule electrophoresis. The present invention relates to a fine particle detection apparatus capable of separating and detecting with sensitivity.

一般に、試料中に所望の微粒子が存在するか否かを調べたり、また試料中に含まれる微生物等の微粒子の種類や量、又は生菌や死菌の区別等を調べるためには、一旦これらの試料を適当な培地に接種して培養することによって目的の微生物である微粒子を増殖させる必要がある。
このため、従来では、微生物の検出にはその培養のために少なくとも数日間以上という長い時間が必要であり、結果が迅速に得られないという問題があった。
また、微生物培養は基本的に無菌的に行われるため、特殊な培養技術や設備が要求される問題もあった。
一方、微生物の遺伝子情報よりその種類を特定する方法等があるが、微生物の数や、生菌、死菌の区別までは特定できない問題があった。
In general, in order to investigate whether or not desired microparticles are present in a sample, or to examine the type and amount of microparticles such as microorganisms contained in a sample, or the distinction between live and dead microbes, these are temporarily used. It is necessary to grow microparticles that are target microorganisms by inoculating the sample in a suitable medium and culturing.
For this reason, conventionally, detection of microorganisms requires a long time of at least several days for culturing, and there has been a problem that results cannot be obtained quickly.
In addition, since microorganism culture is basically performed aseptically, there is a problem that special culture techniques and facilities are required.
On the other hand, there is a method for identifying the type of microorganism from genetic information, but there is a problem that the number of microorganisms and the distinction between live and dead bacteria cannot be identified.

これらのことから、微生物の培養並びに高度な技術や装置を要することなく、検体試料中に含まれ得る有害微生物の種類や性質等を迅速かつ簡便に検出し得る方法が望まれている。
多くの種類に分類される微生物の検出は、従来、選択分離培養で培養後、疑わしい集落を釣菌し、確認培地や同定キットあるいは抗血清により判定する必要があり、菌種・菌株を正確に同定するには多くの経験と熟練が必要であった。また、培養等の時間を合わせると判定結果には3〜5日間以上の長期間を要していた。
このため、環境・食品及び医療分野では、微生物、特に有害な微生物を菌種・菌株毎に特異的に検出するための迅速でかつ安全な方法の確立が求められているのが実情である。
For these reasons, there is a demand for a method that can quickly and easily detect the types and properties of harmful microorganisms that can be contained in a specimen sample without the need for culturing microorganisms and advanced techniques and devices.
For the detection of microorganisms classified into many types, conventionally, after culturing in selective separation culture, it is necessary to catch suspicious colonies and determine with confirmation medium, identification kit or antiserum. It took a lot of experience and skill to identify. Moreover, when time for culture | cultivation etc. was match | combined, the determination result required the long term of 3 to 5 days or more.
For this reason, in the environment / food and medical fields, establishment of a quick and safe method for specifically detecting microorganisms, particularly harmful microorganisms, for each species and strain is required.

ところで、近年、迅速な微生物の分離・検出手法として、微細管内で予め蛍光染色した微生物を電気泳動させ、励起光を照射してそのとき発生する蛍光から検出する電気泳動技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
また、微細管等電点電気泳動技術に関する論文はあるが、その具体的検出手段の詳細は記述されていない(例えば、非特許文献1参照)。
一方、微細管内で微生物を泳動分離する際には、微生物細胞と細管内壁、あるいは細胞と細胞との相互作用が大きく、迅速かつ高感度に微細管内で微生物を分離するためには、泳動液にアルギン酸塩を含有させることが有効である(例えば、特許文献2参照)。
この方法において、微生物の分離効率を向上させる添加剤としてのアルギン酸塩はすべての微生物に対して同様に機能するものではなく、多種多様な微生物種に対応できるより多くのタイプの分離効率向上剤の導入が期待されている。
By the way, in recent years, as a rapid method for separating and detecting microorganisms, an electrophoresis technique has been proposed in which microorganisms that have been pre-fluorescently stained in a microtubule are electrophoresed and irradiated with excitation light to detect the fluorescence generated at that time ( For example, see Patent Document 1).
Further, although there is a paper on the fine tube isoelectric focusing technique, details of specific detection means are not described (for example, see Non-Patent Document 1).
On the other hand, when migrating and separating microorganisms in a microtubule, the interaction between the microbial cells and the inner wall of the tubule or between the cells and the cells is large. It is effective to contain an alginate (see, for example, Patent Document 2).
In this method, alginate as an additive that improves the separation efficiency of microorganisms does not function in the same manner for all microorganisms, and more types of separation efficiency improvers that can handle a wide variety of microorganism species. The introduction is expected.

ところで、環境水や食品汚染及び感染症疾患に対して迅速に適切な処置を施したり、その汚染源や感染源を迅速に突きとめ対処したりするためには、汚染源や感染源となり得る微生物等の迅速でかつ特異的な検出方法が要求されている。
また、かかる微生物に対して、例えば、塩素殺菌等の処理を施した場合、すべての有害微生物が死滅したかどうかを確認することは重要である。
また、すべての有害菌の死滅が困難な場合には、殺菌後に生菌、死菌の数を確認することにより、塩素殺菌の状況や殺菌効率を把握したりする必要がある。
これら複数の種類の微生物を検出する方法として、複数の反射ミラーを利用して所望の波長の光のみを分離して取り出し、解析する例が提案されているが、この方法の場合は複数の反射ミラーを使用するため、検出する光量が減衰するという問題があった(特許文献3参照)。
特開2002−345451号公報 特開2002−181781号公報 米国特許第5982497号 微細管電気泳動法による微生物の分離検出法(月刊フードケミカル2005−2)
By the way, in order to quickly take appropriate measures against environmental water, food contamination and infectious diseases, and to quickly identify and deal with the contamination sources and infection sources, it is important There is a need for rapid and specific detection methods.
In addition, it is important to confirm whether or not all harmful microorganisms have been killed when such microorganisms are subjected to a treatment such as chlorine sterilization.
In addition, when it is difficult to kill all harmful bacteria, it is necessary to know the status of chlorine sterilization and the sterilization efficiency by checking the number of live and dead bacteria after sterilization.
As a method for detecting these multiple types of microorganisms, an example has been proposed in which only light of a desired wavelength is separated and analyzed using a plurality of reflection mirrors. Since a mirror is used, there is a problem that the amount of light to be detected is attenuated (see Patent Document 3).
JP 2002-345451 A JP 2002-181781 A US Pat. No. 5,982,497 Microbial electrophoresis separation and detection method (Monthly Food Chemical 2005-2)

本発明は、上記従来の微粒子検出装置が有する問題点に鑑み、複数の種類の微生物や、対象とする微生物の生菌、死菌の数等を迅速かつ高感度に分離検出することができる微粒子検出装置を提供することを目的とする。   In view of the problems of the conventional fine particle detection apparatus, the present invention is capable of separating and detecting a plurality of types of microorganisms, the number of living microorganisms of the target microorganism, the number of dead bacteria, and the like quickly and with high sensitivity. An object is to provide a detection device.

上記目的を達成するため、本発明の微粒子検出装置は、試料を微粒子の種類に応じて選択的に結合する蛍光染色で処理するとともに、該試料を泳動液を用いて微細管電気泳動することにより微粒子を検出する微粒子検出装置において、蛍光染色された微粒子に励起光照射する励起光発光器と、該励起光照射により発光した蛍光を検出する蛍光検出器と、特定の波長領域のみを透過させる複数種類のフィルタと、各フィルタを蛍光検出器の前方に順次切り替えて配置するフィルタ切替装置とを備え、各フィルタを通過した微粒子の蛍光を順次蛍光検出器で検出するようにしたことを特徴とする。   In order to achieve the above object, the microparticle detection apparatus of the present invention treats a sample with fluorescent staining that selectively binds depending on the type of microparticle, and performs microtube electrophoresis of the sample using an electrophoresis solution. In a fine particle detection apparatus for detecting fine particles, an excitation light emitter that irradiates fluorescence-stained fine particles with excitation light, a fluorescence detector that detects fluorescence emitted by the excitation light irradiation, and a plurality of light that transmits only a specific wavelength region It is characterized by comprising a filter of a type and a filter switching device that sequentially switches and arranges each filter in front of the fluorescence detector, and the fluorescence of the fine particles that have passed through each filter is sequentially detected by the fluorescence detector. .

この場合において、蛍光検出器より得られる蛍光信号を、各フィルタの切り替えのタイミングと同期して検出する微粒子検出制御装置と、該微粒子検出制御装置の検出信号を記録する信号記録装置とを備えることができる。   In this case, the apparatus includes a particulate detection control device that detects the fluorescence signal obtained from the fluorescence detector in synchronization with the switching timing of each filter, and a signal recording device that records the detection signal of the particulate detection control device. Can do.

また、蛍光検出器を画像検出センサとすることができる。   Further, the fluorescence detector can be an image detection sensor.

また、微粒子検出信号を、画像の輝度、画像の面積又は微粒子の数とすることができる。   Further, the particle detection signal can be the luminance of the image, the area of the image, or the number of particles.

本発明の微粒子検出装置によれば、蛍光染色された微粒子に励起光照射する励起光発光器と、該励起光照射により発光した蛍光を検出する蛍光検出器と、特定の波長領域のみを透過させる複数種類のフィルタと、各フィルタを蛍光検出器の前方に順次切り替えて配置するフィルタ切替装置とを備え、各フィルタを通過した微粒子の蛍光を順次蛍光検出器で検出することから、微粒子の種類に応じて異なった波長の蛍光を発する場合、又は同じ種類の微粒子であっても、生菌、死菌の区別により異なった波長の蛍光を発する場合等において、蛍光検出器における信号から複数のフィルタによる検出波長領域に応じた微粒子を検出することができ、これにより、特殊な技術を必要とすることなく、試料中に種々含まれる微粒子をその種類や特性を高い分離能をもってかつ再現性よく分離するとともに、目的の微粒子を予め蛍光染色することにより、微量の微粒子であっても培養等の増殖処理することなく高感度に検出し、一層高い分離能でもって精度よく所望の微粒子を検出することができ、さらに、試料中に混在する微粒子が単に検出できるだけでなく、微粒子の種類毎に、また特性毎に分離して定量的に検出することができる。   According to the fine particle detection apparatus of the present invention, an excitation light emitter that irradiates fluorescent light-stained fine particles with excitation light, a fluorescence detector that detects fluorescence emitted by the excitation light irradiation, and a specific wavelength region are transmitted. It is equipped with a plurality of types of filters and a filter switching device that sequentially switches and arranges each filter in front of the fluorescence detector, and the fluorescence detector sequentially detects the fluorescence of the particles passing through each filter. Depending on the signal from the fluorescence detector, when the fluorescence of different wavelengths is emitted or when the same kind of fine particles emit fluorescence of different wavelengths by distinguishing between live and dead bacteria, Fine particles according to the detection wavelength range can be detected, which allows the type and characteristics of various fine particles contained in the sample to be detected without the need for special techniques. In addition to separation with high reproducibility and reproducibility, the target microparticles are fluorescently stained in advance so that even minute amounts of microparticles can be detected with high sensitivity without culturing or other growth treatment, and with higher resolution. Desired fine particles can be detected with high accuracy, and furthermore, the fine particles mixed in the sample can be detected not only simply, but also can be quantitatively detected separately for each type of fine particles and for each characteristic.

この場合、蛍光検出器より得られる蛍光信号を、各フィルタの切り替えのタイミングと同期して検出する微粒子検出制御装置と、該微粒子検出制御装置の検出信号を記録する信号記録装置とを備えることにより、複数種類のフィルタで複数種類の蛍光をほぼ同時に検出するとともに、その処理結果を同時に表示したり、パソコン等のメモリに保存、記録することができる。   In this case, by including a particulate detection control device that detects the fluorescence signal obtained from the fluorescence detector in synchronization with the switching timing of each filter, and a signal recording device that records the detection signal of the particulate detection control device. The plurality of types of fluorescence can be detected almost simultaneously with the plurality of types of filters, and the processing results can be displayed at the same time or stored and recorded in a memory such as a personal computer.

また、蛍光検出器を画像センサとすることにより、信号記録装置では画像信号として記録することができ、微粒子検出制御装置で画像処理技術を使用することができる。また、画像信号が大量になる場合には、信号記録装置をDVD等で構成することにより、大量の画像を記録、再生することができる。   Further, by using the fluorescence detector as an image sensor, the signal recording apparatus can record as an image signal, and the particle detection control apparatus can use an image processing technique. In addition, when a large amount of image signals are used, a large amount of images can be recorded and reproduced by configuring the signal recording device with a DVD or the like.

また、微粒子検出信号を、画像の輝度、画像の面積又は微粒子の数とすることにより、その微粒子の検出結果の詳細データが明確となる。   Further, by using the fine particle detection signal as the luminance of the image, the area of the image, or the number of fine particles, the detailed data of the detection result of the fine particles becomes clear.

以下、本発明の微粒子検出装置の実施の形態を、図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the particulate detection device of the present invention will be described with reference to the drawings.

本発明の微粒子検出装置は、泳動液を用いた微細管電気泳動法を利用することにより、試料中に種々含まれる微生物等の複数種類の微粒子を高い分離能をもってかつ再現性よく分離する。
また、この微細管電気泳動法において、検出手段として蛍光検出器を利用することにより、目的の微粒子を予め蛍光染色することによって、微量の微粒子であっても培養等の増殖処理することなく高感度に検出できること、また、これによりさらに一層高い分離能でもって精度よく所望の微粒子が検出することができる。
さらに、試料中に混在する微粒子が単に検出できるだけでなく、定量的に検出することができる。
なお、本発明でいう検出とは、試料中に含まれる所望微粒子の濃縮、他との分離、定性的検出、定量的検出、スクリーニング、生死判別等を包含するものである。
The microparticle detection apparatus of the present invention separates a plurality of types of microparticles such as microorganisms included in a sample with high resolution and high reproducibility by utilizing microtubule electrophoresis using an electrophoresis solution.
In addition, in this microtubule electrophoresis, by using a fluorescence detector as a detection means, the target microparticles are preliminarily fluorescently stained, so that even a minute amount of microparticles can be highly sensitive without being subjected to growth treatment or the like. Therefore, the desired fine particles can be detected with high accuracy with an even higher resolution.
Furthermore, the fine particles mixed in the sample can be detected not only simply but also quantitatively.
The detection in the present invention includes the concentration of desired fine particles contained in a sample, separation from others, qualitative detection, quantitative detection, screening, life / death discrimination, and the like.

具体的には、例えば、下記の一部又は全部を構成要件として備えた微粒子検出装置である。
(1)微粒子を含む試料を、泳動液を用いて微細管電気泳動する。
(2)微粒子を含む試料を微粒子に選択的に結合するように蛍光染色し、これを微細管電気泳動に供して、蛍光染色された微粒子を蛍光検出する。
(3)微細管電気泳動を用いて微粒子を検出する装置であって、泳動液を含む水槽、泳動液に注入された微粒子を濃縮分離する微細管、及び濃縮された微粒子を検出するための検出手段を備えている。
(4)微細管電気泳動を用いて微粒子を検出する装置であって、微細管内に設けたpH勾配により微粒子を濃縮する。
(5)検出手段として蛍光検出器を備えており、蛍光染色した微粒子に励起光照射し、蛍光染色された微粒子から発光された蛍光を光学系を用いて蛍光検出し、蛍光検出した信号から微粒子を検出する。
(6)特定の波長領域のみを透過させる複数種類のフィルタと、各フィルタを蛍光検出器の前方に順次切り替えて配置するフィルタ切替装置とを備え、それぞれのフィルタを時間的に切り替えることにより、前記複数の蛍光をそれぞれのフィルタを通過させた後、蛍光検出器により検出する。
(7)また、光学系で蛍光検出した検出信号を記録する信号記録装置、検出信号から微粒子を検出した微粒子検出信号を記録する微粒子検出制御装置を有する。
(8)さらには、蛍光検出器として画像センサを使用し、微粒子検出信号として蛍光画像検出し、得られた画像の輝度、規定した輝度以上の信号を有する画像の面積、画像を空間的、時間的に特徴付けて検出した微粒子の数等とする。
Specifically, for example, it is a fine particle detection device having the following part or all as constituent elements.
(1) A sample containing fine particles is subjected to microtubule electrophoresis using an electrophoresis solution.
(2) A sample containing fine particles is fluorescently stained so as to selectively bind to the fine particles, and this is subjected to microtubule electrophoresis to detect fluorescence of the fluorescently stained fine particles.
(3) A device for detecting microparticles using microtubule electrophoresis, a water tank containing an electrophoretic solution, a microtubule for concentrating and separating microparticles injected into the electrophoretic solution, and a detection for detecting the concentrated microparticles Means.
(4) An apparatus for detecting microparticles using microtubule electrophoresis, wherein the microparticles are concentrated by a pH gradient provided in the microtube.
(5) A fluorescence detector is provided as a detection means. The fluorescent dyed fine particles are irradiated with excitation light, and fluorescence emitted from the fluorescently stained fine particles is detected using an optical system. Is detected.
(6) A plurality of types of filters that transmit only a specific wavelength region, and a filter switching device that sequentially switches and arranges each filter in front of the fluorescence detector, and by switching each filter in time, A plurality of fluorescences are detected by a fluorescence detector after passing through each filter.
(7) Further, a signal recording device for recording a detection signal detected by fluorescence with an optical system and a particle detection control device for recording a particle detection signal for detecting particles from the detection signal are provided.
(8) Furthermore, an image sensor is used as a fluorescence detector, and a fluorescence image is detected as a particulate detection signal. The number of fine particles detected by characterization.

図1に、本発明の微細管等電点電気泳動システムの基本的構成を一実施例として示す。
図1において、1はダイオード等の励起光発光器、2は微細管、3はその検出窓、4a、4bは電極、5a、5bは溶液、6は溶液中に含まれる微粒子、7は励起光発光器より放射される励起光、8は対物レンズ、9は微粒子から発光される蛍光、10はダイクロイックフィルタを示す。
また、11a、11bはそれぞれ特定の波長のみを通過させる2種類のフィルタ、12はCCDカメラ等の蛍光検出器、13は微粒子検出制御装置、14はフィルタ11a、11bを蛍光検出器12の前方に順次切り替えて配置するフィルタ切替装置、15は表示装置、16は信号記録装置である。
FIG. 1 shows a basic configuration of a microtubule isoelectric focusing system of the present invention as an embodiment.
In FIG. 1, 1 is an excitation light emitter such as a diode, 2 is a microtube, 3 is its detection window, 4a and 4b are electrodes, 5a and 5b are solutions, 6 is fine particles contained in the solution, and 7 is excitation light. Excitation light emitted from a light emitter, 8 is an objective lens, 9 is fluorescence emitted from fine particles, and 10 is a dichroic filter.
Also, 11a and 11b are two types of filters that allow only specific wavelengths to pass, 12 is a fluorescence detector such as a CCD camera, 13 is a particulate detection control device, and 14 is a filter 11a and 11b in front of the fluorescence detector 12. A filter switching device that is sequentially switched, 15 is a display device, and 16 is a signal recording device.

検出対象物である有害菌等の微生物、例えば、大腸菌やレジオネラ菌等の人体に有害な微生物等の微粒子は、予め微生物とのみ選択的に結合するように蛍光染色しておき、例えば、キャピラリー等の微細管2の内部に、その両端に設置した溶液5a又は溶液5bより注入する。
溶液5a又は溶液5bは検出の段階に応じて変更し、電極4a、4bにより微細管2の両端に高圧電源を印加する。
高電圧は図示しない電源より供給し、その電圧の大きさ、印加時間等は、例えば、パソコン等の微粒子検出制御装置13より制御する。
Microorganisms such as harmful bacteria that are detection objects, for example, microparticles such as microorganisms harmful to the human body such as Escherichia coli and Legionella, are previously fluorescently stained so as to selectively bind only to the microorganisms, for example, capillary Is injected from the solution 5a or the solution 5b installed at both ends thereof.
The solution 5a or the solution 5b is changed according to the detection stage, and a high voltage power source is applied to both ends of the microtube 2 by the electrodes 4a and 4b.
The high voltage is supplied from a power source (not shown), and the magnitude and application time of the voltage are controlled by the particulate detection control device 13 such as a personal computer, for example.

励起光発光器1から発した励起光7は、ダイクロイックフィルタ10で反射し、対物レンズ8より微細管の検出窓3より、蛍光染色された微粒子に照射される。
蛍光染色された微粒子は蛍光9を発光し、対物レンズ8より装置本体内に入射し、ダイクロイックフィルタ10を透過する。
このとき、微粒子の種類に応じて結合する蛍光染色の特性に基づき、蛍光染色された微粒子から発する蛍光9は種々の波長を有する。例えば、LIVE/DEAD試薬(Invitrogen社製)で蛍光染色した微生物に対して、青色の励起光を微粒子に照射した場合、生菌の場合緑色の蛍光を発し、死菌の場合赤色の蛍光を発する。
これらの蛍光9は、フィルタ11a又はフィルタ11bを通過した後、例えば、CCDカメラ等で構成される蛍光検出器12に結像し、その画像信号は微粒子検出制御装置13に送られ、検出処理される。
この検出画像信号は、信号記録装置16に記録される。
蛍光染色された微粒子は、後に述べる方法により濃縮され、検出窓3を通過させる。この通過時に微粒子の検出動作を行うことができる。
なお、蛍光検出器12を光電管とし、フィルタ11a、フィルタ11bを通過した蛍光信号を電気信号に変換し、微粒子検出制御装置13に送って検出処理してもよい。
The excitation light 7 emitted from the excitation light emitter 1 is reflected by the dichroic filter 10 and is irradiated from the objective lens 8 to the fluorescently stained fine particles from the detection window 3 of the fine tube.
The fluorescently stained fine particles emit fluorescent light 9, enter the apparatus main body through the objective lens 8, and pass through the dichroic filter 10.
At this time, the fluorescence 9 emitted from the fluorescently stained fine particles has various wavelengths based on the characteristics of the fluorescent staining combined according to the type of the fine particles. For example, when a microbe fluorescently stained with a LIVE / DEAD reagent (manufactured by Invitrogen) is irradiated with blue excitation light, green fluorescence is emitted in the case of live bacteria, and red fluorescence is emitted in the case of dead bacteria. .
After passing through the filter 11a or the filter 11b, the fluorescence 9 is imaged on a fluorescence detector 12 composed of, for example, a CCD camera, and the image signal is sent to the particle detection control device 13 for detection processing. The
This detected image signal is recorded in the signal recording device 16.
The fluorescently stained fine particles are concentrated by a method described later and passed through the detection window 3. The particulate detection operation can be performed during the passage.
The fluorescence detector 12 may be a photoelectric tube, and the fluorescence signal that has passed through the filters 11a and 11b may be converted into an electrical signal and sent to the particle detection control device 13 for detection processing.

図2は、第1のフィルタ11aと第2のフィルタ11bの切替要領を説明する図であり、フィルタ切替装置14は、それぞれのフィルタ11a、11bを、例えば、略直角に配設し、モータで往復回転(揺動)17をさせる。
このとき、蛍光9はフィルタ11a、フィルタ11b、又は両方のフィルタ11a、11bをそれぞれ通過して蛍光検出器12に結像する。したがって、各フィルタ11a、11bをそれぞれ所望の波長の蛍光のみを通過させるような組み合わせの特性に構成すれば、所望の特性の蛍光のみを選択的に取得できる。
なお、蛍光検出器12に結像した画像信号は、1枚又は複数枚のフィルタを通過しているので、光の屈折等による画像ゆがみ等がある場合には画像補正を行うとよい。
FIG. 2 is a diagram for explaining the switching procedure between the first filter 11a and the second filter 11b. The filter switching device 14 arranges the filters 11a and 11b at, for example, substantially right angles, and uses a motor. A reciprocating rotation (oscillation) 17 is performed.
At this time, the fluorescence 9 passes through the filter 11a, the filter 11b, or both the filters 11a and 11b, and forms an image on the fluorescence detector 12. Therefore, if each filter 11a, 11b is configured to have a combination of characteristics that allows only the fluorescence having a desired wavelength to pass therethrough, only the fluorescence having the desired characteristic can be selectively acquired.
Since the image signal imaged on the fluorescence detector 12 passes through one or more filters, image correction may be performed when there is image distortion due to light refraction or the like.

微粒子検出制御装置13においては、フィルタ切替装置14のモータの回転信号と同期させて画像信号を検出する。
すなわち、フィルタ11aのみを使用しているタイミング、フィルタ11a及びフィルタ11bの両方を使用しているタイミング、フィルタ11bのみを使用しているタイミングにそれぞれ同期して、それぞれ画像処理を行うことができる。その処理結果の詳細は後述する。
In the particulate detection control device 13, an image signal is detected in synchronization with the rotation signal of the motor of the filter switching device 14.
That is, image processing can be performed in synchronization with the timing using only the filter 11a, the timing using both the filter 11a and the filter 11b, and the timing using only the filter 11b, respectively. Details of the processing result will be described later.

図3は、微粒子の例として、微細管2内における有害菌である微生物の泳動状況を示したものであり、次に示す検出過程を踏む。
まず、検出対象としての微生物を含む試料である検水溶液を、例えば、溶液5aとして準備し、溶液5bの側から吸引することにより、微細管2内に対象とする検水溶液20として注入する。
次に、溶液5aとして酸性溶液、例えば、リン酸等を用い、溶液5bとしてはアルカリ性(塩基性)溶液、例えば、苛性ソーダ等を用いる。電極4a、4bはそれぞれ図示しない高電圧電源に接続されており、微粒子検出制御装置13により、電極4a(酸性の溶液5a側)には陽極、電極4b(アルカリ性の溶液5b側)には陰極の電圧を印加するように接続する。
ここで微細管2の両端は、上記の酸性又はアルカリ性の溶液(泳動液と呼ぶ)にそれぞれ浸され、次いで高圧電源を作動すると、微細管2内の検水溶液20に電位勾配が発生し、その結果、微細管内の泳動領域内(微細管内)の液全体は等電点現象により陰極方向と陽極方向の間にpH勾配を発生する。
FIG. 3 shows a migration state of microorganisms that are harmful bacteria in the microtubule 2 as an example of fine particles, and the following detection process is performed.
First, a test solution, which is a sample containing microorganisms as detection targets, is prepared as, for example, a solution 5a and sucked from the solution 5b side to be injected as a target test solution 20 into the microtube 2.
Next, an acidic solution such as phosphoric acid is used as the solution 5a, and an alkaline (basic) solution such as caustic soda is used as the solution 5b. The electrodes 4a and 4b are respectively connected to a high voltage power source (not shown). By the particulate detection control device 13, the electrode 4a (acidic solution 5a side) is an anode, and the electrode 4b (alkaline solution 5b side) is a cathode. Connect to apply voltage.
Here, both ends of the microtube 2 are immersed in the above acidic or alkaline solution (referred to as an electrophoretic solution), respectively, and then when a high-voltage power supply is operated, a potential gradient is generated in the sample solution 20 in the microtube 2. As a result, the entire liquid in the migration region (in the microtube) in the microtube generates a pH gradient between the cathode direction and the anode direction due to the isoelectric point phenomenon.

このとき、検水溶液20内に存在し得る微生物21は、異なるpH領域に拡散して存在するので、その電荷を持たない状態になる領域、すなわち、等電点位置24又は25に向かって泳動する。
すなわち、微生物21はそれが有する等電点と同じpH条件の領域(等電点位置24又は等電点位置25)へと移動する。
例えば、等電点pHがpH(A)である微生物のpHレンジが等電点位置24であるとすると、形成されたpH勾配により、微生物が等電点位置24より電極(陰極)4b側に存在する場合は移動方向22に移動し、等電点位置24より電極(陽極)4a側に存在する場合は移動方向23に移動し、等電点位置24に濃縮される。
同様に、等電点pHがpH(B)である微生物のpHレンジが等電点位置25であるとすると、形成されたpH勾配により、微生物が等電点位置25より電極(陰極)4b側に存在する場合は移動方向22に移動し、等電点位置25より電極(陽極)4a側に存在する場合は移動方向23に移動し、等電点位置25に濃縮される。
すなわち、微生物はそれが有する等電点により微細管2内の等電点位置24又は等電点位置25に集積化され、濃縮された微生物塊24a又は微生物塊25aを形成する。この等電点位置は対象の微生物の種類や生菌、死菌の状況により変化する。一般的には、微生物の表面電荷成分は特定の等電点を持つので、上記微細管内pH勾配により、微生物はそれぞれの特定箇所である等電点位置24、25等に濃縮される。
この状態になると、両電極4a、4b間の泳動電流は定常状態になり、ほとんど流れなくなる。
At this time, since the microorganisms 21 that may exist in the test solution 20 are diffused to different pH regions, they migrate toward the region that does not have the charge, that is, the isoelectric point position 24 or 25. .
That is, the microorganism 21 moves to a region (the isoelectric point position 24 or the isoelectric point position 25) having the same pH condition as the isoelectric point it has.
For example, assuming that the pH range of a microorganism having an isoelectric point pH of pH (A) is the isoelectric point position 24, the microorganism is moved from the isoelectric point position 24 to the electrode (cathode) 4b side by the formed pH gradient. When it exists, it moves in the moving direction 22, and when it exists on the electrode (anode) 4 a side from the isoelectric point position 24, it moves in the moving direction 23 and is concentrated at the isoelectric point position 24.
Similarly, if the pH range of a microorganism having an isoelectric point pH of pH (B) is the isoelectric point position 25, the microorganism is moved from the isoelectric point position 25 to the electrode (cathode) 4b side by the formed pH gradient. Is present in the moving direction 22, and when present on the electrode (anode) 4 a side from the isoelectric point position 25, it moves in the moving direction 23 and is concentrated at the isoelectric point position 25.
That is, the microorganisms are accumulated at the isoelectric point position 24 or the isoelectric point position 25 in the microtube 2 by the isoelectric point that the microorganisms have, thereby forming a concentrated microbial mass 24a or microbial mass 25a. The isoelectric point position changes depending on the type of the target microorganism, the live bacteria, and the dead bacteria. In general, since the surface charge component of the microorganism has a specific isoelectric point, the microorganism is concentrated at the specific electric points 24, 25, etc., which are the specific positions, by the pH gradient in the microtube.
In this state, the electrophoretic current between the electrodes 4a and 4b is in a steady state and hardly flows.

次に、図4に示すように、溶液5aはそのままの酸性溶液とし、溶液5bに、例えば、塩(モビライザ)を用いて、同様に電極4aに陽極、電極4bに陰極の電圧を印可すると、図3の等電点位置24又は等電点位置25に濃縮された微生物塊24a又は微生物塊25aは、再度発生した電位勾配により、例えば、モビライザで流される形で電極(陰極)4bに向かって移動方向26に移動する。
このとき、微生物塊24a、25aは検出窓3を通過する。この微生物塊は蛍光染色されており、図1で示したように、対物レンズ8より励起光が照射されると、蛍光染色の特性に応じた波長の蛍光色を発光する。
Next, as shown in FIG. 4, when the solution 5a is an acidic solution as it is and a voltage of an anode is applied to the electrode 4a and a cathode is applied to the electrode 4b using a salt (mobilizer), for example, The microbial mass 24a or the microbial mass 25a concentrated at the isoelectric point position 24 or the isoelectric point position 25 in FIG. 3 is directed toward the electrode (cathode) 4b, for example, in the form of flowing in a mobilizer due to the potential gradient generated again. Move in the moving direction 26.
At this time, the microbial masses 24 a and 25 a pass through the detection window 3. This microbial mass is fluorescently stained, and as shown in FIG. 1, when excitation light is irradiated from the objective lens 8, it emits a fluorescent color having a wavelength corresponding to the characteristic of the fluorescent staining.

微細管2内への検体試料の注入方法は、特に制限されず、従来使用される重力法、加圧法及び減圧法のいずれをも使用することができる。
注入量も特に制限されないが、通常用いる微細管全域に試料を満たすため、その微細管のサイズに依存し、0.1〜100μL、好ましくは0.5〜100μL、より好ましくは0.5〜10μLを例示することができる。
The method of injecting the specimen sample into the microtube 2 is not particularly limited, and any of the conventionally used gravity method, pressurization method, and decompression method can be used.
Although the injection amount is not particularly limited, it depends on the size of the microtubule in order to fill the sample in the entire microtubule to be used, and it is 0.1 to 100 μL, preferably 0.5 to 100 μL, more preferably 0.5 to 10 μL. Can be illustrated.

また、上記で例示した一対の電極4a、4b及び高圧電源は、微細管内に注入された微生物が微細管内の泳動液中を泳動するのに必要な強さの電位勾配を、微細管中の泳動液に対して印加するための手段である。
かかる目的が達成できるものであれば、これらのもの(電源及び一対の電極)に何ら限定されることなく任意の手段(電位勾配を印加するその他の手段)を使用することができる。
In addition, the pair of electrodes 4a and 4b and the high-voltage power source exemplified above, the potential gradient of the intensity necessary for the microbe injected into the microtube to migrate in the electrophoretic solution in the microtube, It is a means for applying with respect to a liquid.
Any means (other means for applying a potential gradient) can be used without being limited to these (power supply and a pair of electrodes) as long as the object can be achieved.

電極間にかけられる電圧としては、微細管長さに対して、一般に約1kV/m〜約500kV/m、好ましくは約2kV/m〜約100kV/m、より好ましくは約5kV/m〜約20kV/mを挙げることができる。
微細管としては、内径1〜150μm、長さ0.1〜100cm、好ましくは内径20〜100μm、長さ1〜50cmの中空管を挙げることができる。その材質としては特に制限されず、ガラス(フューズドシリカ)製等を任意に選択することができる。
The voltage applied between the electrodes is generally about 1 kV / m to about 500 kV / m, preferably about 2 kV / m to about 100 kV / m, more preferably about 5 kV / m to about 20 kV / m, relative to the length of the microtube. Can be mentioned.
Examples of the fine tube include a hollow tube having an inner diameter of 1 to 150 μm and a length of 0.1 to 100 cm, preferably an inner diameter of 20 to 100 μm and a length of 1 to 50 cm. The material is not particularly limited, and glass (fused silica) or the like can be arbitrarily selected.

図5は、例えば、ここで検出対象とする微生物21を拡大して示したもので、その外壁21aに選択的に結合する抗体30、抗体30を蛍光標識した蛍光色素31等を示している。
なお、図示しないが検出対象である微生物21に結合している抗体及び蛍光色素31以外に、微生物に結合しないままに溶液中を浮遊している抗体及び蛍光色素からも蛍光が発せられるが、濃縮位置が検出対象微生物とは異なるので、時間経過を見ることにより分離することは可能である。
FIG. 5 shows, for example, an enlarged view of the microorganism 21 to be detected here, and shows an antibody 30 that selectively binds to the outer wall 21a, a fluorescent dye 31 that is fluorescently labeled with the antibody 30, and the like.
Although not shown, in addition to the antibody and fluorescent dye 31 bound to the microorganism 21 to be detected, fluorescence is also emitted from the antibody and fluorescent dye floating in the solution without being bound to the microorganism. Since the position is different from the microorganism to be detected, it is possible to separate them by observing the passage of time.

図6は、前述した対象微生物等の微粒子の検出過程をフロー図で示したものである。
まず、検体溶液を微細管に注入し(ステップ32)、pH勾配を設けることにより微粒子を等電点電気泳動し、微粒子塊(濃縮)とする(ステップ33)。
次に、微粒子塊を微細管の中で泳動させ、微粒子塊の探索を行い(ステップ34)、フィルタを通じてCCDカメラ等で微粒子検出する(ステップ35)。
以上の過程で、対象微粒子を検出する。
FIG. 6 is a flowchart showing the detection process of the fine particles such as the target microorganism described above.
First, a sample solution is injected into a microtube (step 32), and a fine particle is subjected to isoelectric focusing by providing a pH gradient to form a fine particle mass (concentration) (step 33).
Next, the fine particle lump is migrated in a fine tube to search for the fine particle lump (step 34), and the fine particle is detected by a CCD camera or the like through a filter (step 35).
In the above process, the target fine particles are detected.

図7は、例えば、パソコン等の微粒子検出制御装置13における微粒子の画像処理表示例を示した図である。
主なキーには、開始キー40、中止キー41、終了キー42等がある。
開始キー40をクリックして微粒子の検出動作を開始すると、状態表示43は検出中となり、経過時間はコメント欄44に表示し、コメント欄45には異常の有無(ここでは正常)をそれぞれ表示する。
検出途中で検出動作を中止する場合は中止キー41を、検出動作を終了する場合は終了キー42をクリックする。
FIG. 7 is a diagram showing a fine particle image processing display example in the fine particle detection control device 13 such as a personal computer.
Main keys include a start key 40, a stop key 41, an end key 42, and the like.
When the particle detection operation is started by clicking the start key 40, the status display 43 is being detected, the elapsed time is displayed in the comment column 44, and whether or not there is an abnormality (normal here) is displayed in the comment column 45. .
Click the stop key 41 to stop the detection operation in the middle of detection, and click the end key 42 to end the detection operation.

蛍光9がフィルタ11aを通過したときには、それに同期して得られた画像を画面の左側の領域46として示し、蛍光9がフィルタ11aとフィルタ11bの両方を通過したときには、それに同期して得られた画像を画面の中央の領域47として示し、蛍光9がフィルタ11bを通過したときには、それに同期して得られた画像を画面の右側の領域48として示している。
ここで、51a、51bは微細管の管壁を示しており、蛍光染色された微粒子を検出すると、微粒子52、53、54を画像に表示する。
これらの検出画像の輝度、形状、面積、空間的位置、その移動方向等から画像トラッキングを行い、その検出微粒子に固有の番号を付し、その数をカウントする。
この実施例では、領域46に3個の微粒子52を検出するとともに、領域47に2個の微粒子53を検出し、さらに領域48に4個の微粒子54を検出した場合を示している。
これらの微粒子の検出位置と検出時間から、どの微粒子がどのような波長の蛍光を発しているかを判定することができる。
When the fluorescence 9 has passed through the filter 11a, an image obtained in synchronization therewith is shown as a region 46 on the left side of the screen, and when the fluorescence 9 has passed through both the filter 11a and the filter 11b, it has been obtained in synchronization therewith. The image is shown as a region 47 in the center of the screen, and when the fluorescence 9 passes through the filter 11b, the image obtained in synchronism with it is shown as a region 48 on the right side of the screen.
Here, 51a and 51b indicate the wall of the fine tube, and when the fluorescently stained fine particles are detected, the fine particles 52, 53 and 54 are displayed on the image.
Image tracking is performed from the brightness, shape, area, spatial position, direction of movement, and the like of these detected images, and a unique number is assigned to the detected fine particles, and the number is counted.
In this embodiment, three fine particles 52 are detected in the region 46, two fine particles 53 are detected in the region 47, and four fine particles 54 are detected in the region 48.
From the detection position and detection time of these fine particles, it is possible to determine which fine particles emit what kind of fluorescence.

検出する微粒子の画像輝度やその面積等は、励起光7、蛍光9の強さ、対象とする微粒子の種類、フィルタ特性等により変化する。
そこで、画像処理により検出する画像輝度値のレベル調整は、輝度値キー60の▽(図においては黒塗り。以下、同じ。)をクリックすることにより変更する。
また、検出する画像面積の調整は、面積キー61の▽をクリックすることにより変更する。
このような画像処理による微粒子検出技術、画像トラッキング技術は既存の技術であり容易に実現可能である。
The image brightness, the area, and the like of the detected fine particles vary depending on the intensity of the excitation light 7 and fluorescence 9, the type of target fine particles, the filter characteristics, and the like.
Therefore, the level adjustment of the image luminance value detected by the image processing is changed by clicking on the luminance value key 60 (▽ is black in the figure. The same applies hereinafter).
Further, the adjustment of the image area to be detected is changed by clicking ▽ of the area key 61.
Such fine particle detection technology and image tracking technology by image processing are existing technologies and can be easily realized.

さらに、本実施例では、領域46(第1のフィルタ11a通過)において検出した輝度の合計値62、検出した微粒子の面積の総和63、検出した微粒子数の瞬時値64、及び検出動作開始後に検出した微粒子の総和65を示しており、領域48(第2のフィルタ11b通過)において検出した輝度の合計値66、検出した微粒子の面積の総和67、検出した微粒子数の瞬時値68、及び検出動作開始後に検出した微粒子の総和69をそれぞれ表示している。
これにより、画像処理が正常に動作していることの確認ができる。また、得られたデータは微粒子検出制御装置13に内蔵するメモリ等の波形制御装置に保存する。
ここでは、領域46、48のみの詳細データを表示したが、合わせて領域47を表示することも可能であるし、どれかの領域を表示しないように構成することも可能である。
Furthermore, in this embodiment, the total luminance value 62 detected in the region 46 (passed through the first filter 11a), the total area 63 of the detected fine particles, the instantaneous value 64 of the number of detected fine particles, and detection after the detection operation is started. The sum total 65 of the detected fine particles, the total brightness 66 detected in the region 48 (passed through the second filter 11b), the total sum 67 of the detected fine particles, the instantaneous value 68 of the number of detected fine particles, and the detection operation The sum total 69 of the fine particles detected after the start is displayed.
Thereby, it can be confirmed that the image processing is operating normally. The obtained data is stored in a waveform control device such as a memory built in the particle detection control device 13.
Here, although the detailed data of only the areas 46 and 48 is displayed, the area 47 can be displayed together, or any area can be configured not to be displayed.

図8に、フィルタ切替装置とフィルタの他の実施例を示す。
本実施例では、第1のフィルタ11aと第2のフィルタ11bに、さらに第3のフィルタ11cと第4のフィルタ11dを付加している。
フィルタ切替装置14のモータの回転信号は図1と同様に、微粒子検出制御装置13に接続し、画像と同期させて画像処理する。
このように構成すれば、4種類のフィルタ11a〜11dにより、2枚のフィルタを同時に使用する場合を含め、8通りのフィルタ構成と同等の蛍光検出機能を有することとなる。
FIG. 8 shows another embodiment of the filter switching device and the filter.
In the present embodiment, a third filter 11c and a fourth filter 11d are further added to the first filter 11a and the second filter 11b.
The rotation signal of the motor of the filter switching device 14 is connected to the particulate detection control device 13 as in FIG. 1, and image processing is performed in synchronization with the image.
If comprised in this way, it will have a fluorescence detection function equivalent to eight types of filter configurations including the case where two filters are used simultaneously by four types of filters 11a-11d.

図9は、微粒子検出装置の他の実施例を示したもので、図1と同様の機能を有する部品には同じ符号を付している。
蛍光9に略直交するように配設したフィルタ80a、80bを、フィルタ切替装置81のモータにより各フィルタ80a、80bを回転運動させて切り替える。その他の動作は図1と共通するので説明を省略する。
FIG. 9 shows another embodiment of the particle detection apparatus, and parts having the same functions as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
Filters 80 a and 80 b arranged so as to be substantially orthogonal to the fluorescence 9 are switched by rotating the filters 80 a and 80 b by the motor of the filter switching device 81. Other operations are the same as those in FIG.

図10は、図9におけるフィルタの平面図である。
フィルタ80a、80bを、それぞれが半円となる円盤状に配置している。なお、この場合フィルタ80a、80bの両者を同時に使用する機能はない。
FIG. 10 is a plan view of the filter in FIG.
The filters 80a and 80b are arranged in a disc shape, each being a semicircle. In this case, there is no function to use both filters 80a and 80b at the same time.

図11に、フィルタ切替装置とフィルタの他の実施例を示す。
フィルタ84a、84bで構成したフィルタユニットを、フィルタ切替装置85のモータで矢印86の方向、又は矢印87の方向に往復移動させることにより、フィルタを切り替える。
その他の動作は、図1又は図9と共通するので説明を省略する。なお、この場合フィルタ84a、84bの両者を同時に使用する機能はない。
FIG. 11 shows another embodiment of the filter switching device and the filter.
The filter unit configured by the filters 84a and 84b is reciprocated in the direction of the arrow 86 or the direction of the arrow 87 by the motor of the filter switching device 85 to switch the filter.
The other operations are the same as those in FIG. 1 or FIG. In this case, there is no function of using both filters 84a and 84b simultaneously.

通常、微粒子の検出に要する時間は数分から数十分と長時間に亘ることから、蛍光検出器12に画像センサを用い、蛍光画像検出を行う場合は、信号記録装置16は多くの画像信号を記録できるDVDデッキ等とすることが望ましい。
また、微粒子検出制御装置13としては通常のパソコンで十分機能が発揮できるが、検出期間すべての画像の記録は困難なので、対象微粒子を検出した前後の画像のみを記録する、又は画像の記録は信号記録装置16専用とし、微粒子検出制御装置13には、本実施例で示したような画像処理結果、すなわち、対象微粒子に対する画像輝度、微粒子の数、その大きさ等、又は電気泳動のパラメータ等のみに限定してもよい。
Usually, since the time required for detection of fine particles ranges from several minutes to several tens of minutes, when using an image sensor for the fluorescence detector 12 and performing fluorescence image detection, the signal recording device 16 outputs many image signals. It is desirable to use a recordable DVD deck or the like.
Further, the fine particle detection control device 13 can sufficiently function on a normal personal computer, but since it is difficult to record images during the entire detection period, only the images before and after detecting the target fine particles are recorded, or image recording is a signal. Dedicated to the recording device 16, the fine particle detection control device 13 has only the image processing results as shown in the present embodiment, that is, only the image luminance, the number of fine particles, the size thereof, the electrophoresis parameters, etc. for the target fine particles. You may limit to.

また、微細管内にpH勾配を設けることにより、微粒子を濃縮する方法の代りに、泳動領域で微細管内に電位勾配を発生させ、この電位勾配により微細管内液体全体の流れである電気浸透流を用いる電気泳動法を用いることができる。この電気浸透流は陽極から陰極方向への流れとなる。
微細管内に注入された微粒子は、上記発生した電位勾配に応答して、微粒子が有する表面電荷とは反対の極性を有する電極方向へ移動する。
結果として、微細管内での微粒子の泳動方向(陰極から陽極方向)及び速度は、上記電気浸透流速度と微粒子の移動度によって決まり、微細管の反対端の近く(陽極の近く)に濃縮する方式で微粒子を検出する方法等、適宜その方式を変更することができる。
Further, instead of the method of concentrating the fine particles by providing a pH gradient in the microtube, a potential gradient is generated in the microtube in the migration region, and an electroosmotic flow that is the flow of the entire liquid in the microtube is used by this potential gradient. Electrophoresis can be used. This electroosmotic flow is a flow from the anode toward the cathode.
The fine particles injected into the microtube move in the direction of the electrode having a polarity opposite to the surface charge of the fine particles in response to the generated potential gradient.
As a result, the migration direction (velocity from the cathode to the anode) and velocity of the fine particles in the microtube are determined by the electroosmotic flow velocity and the mobility of the fine particles, and are concentrated near the opposite end of the microtube (near the anode). The method can be changed as appropriate, such as a method for detecting fine particles by the method.

また、微細管内で濃縮分離された微粒子を検出する手段としては、一般的には、分光学的、電気化学的、重量検出的方法のいずれもが使用できるが、好ましくはUV−可視検出、蛍光検出、発光検出、光散乱検出等の光学検出法が挙げられる。
中でも、検出の特異性と感度に優れた蛍光検出法が好ましく、LEDで光量が不足の場合は、より高感度検出が可能なレーザー誘導蛍光検出法が望ましい。これらの蛍光に基づく検出は、免疫反応(抗原抗体反応)、細胞内酵素反応、及び核酸相補鎖形成反応等の反応を目的微粒子に応じて適宜組み合わせることで、目的微粒子をより特異的かつ高感度に検出することができる。
これらの方法の中でも免疫反応は、微粒子試料に特別な前処理をする必要がなく、また特異性に優れている点で、好ましい方法の1つである。かかる免疫反応としては、具体的には蛍光色素標識抗体(単に蛍光抗体ともいう。)、酵素標識抗体(単に酵素抗体ともいう。)等を用いて目的の微粒子を蛍光や酵素等で標識する方法を挙げることができる。
In addition, as a means for detecting fine particles concentrated and separated in a microtube, generally, any of spectroscopic, electrochemical, and weight detection methods can be used, but preferably UV-visible detection, fluorescence Examples thereof include optical detection methods such as detection, luminescence detection, and light scattering detection.
Among these, a fluorescence detection method excellent in detection specificity and sensitivity is preferable, and a laser-induced fluorescence detection method capable of detecting with higher sensitivity is desirable when the light quantity of the LED is insufficient. These fluorescence-based detections can be performed by combining reactions such as immune reactions (antigen-antibody reactions), intracellular enzyme reactions, and nucleic acid complementary chain formation reactions as appropriate according to the target microparticles. Can be detected.
Among these methods, the immune reaction is one of the preferred methods because it does not require special pretreatment of the microparticle sample and is excellent in specificity. As such an immune reaction, specifically, a method of labeling target fine particles with fluorescence, an enzyme, or the like using a fluorescent dye-labeled antibody (also simply referred to as a fluorescent antibody), an enzyme-labeled antibody (also simply referred to as an enzyme antibody), or the like. Can be mentioned.

かくして、本実施例の微粒子検出装置は、蛍光染色された微粒子に励起光照射する励起光発光器1と、該励起光照射により発光した蛍光を検出する蛍光検出器12と、特定の波長領域のみを透過させる複数種類のフィルタ11と、各フィルタ11を蛍光検出器の前方に順次切り替えて配置するフィルタ切替装置14とを備え、各フィルタ11を通過した微粒子の蛍光を順次蛍光検出器12で検出することから、検体試料中の微粒子(例えば、微生物等)を短時間でかつ精度よく分離、検出、定量化することができる。すなわち、微生物の菌種・菌株を個々に分離することが可能となる。また、対象とする微生物に対して選択的に結合するように蛍光染色するので、特殊な技術を必要とすることなく、また培養操作なしに短時間にかつ容易にまた正確に検出できるため、高い精度の微生物検査とモニタリングシステムの確立が可能となる。
また、画像処理技術を用いて微粒子を検出することにより、その画像処理結果、及び微粒子検出画像をパソコン等のメモリに保存、記録することができる。したがって、その保存データを呼び出すことにより、検出結果の再確認、検体溶液供給者への詳細結果報告が可能となる。また、迅速な微生物対策、滅菌対策等に寄与することが可能となる。
また、励起光発光手段として安価なLED又はレーザー誘導蛍光検出器等を利用することにより、所望の微粒子を高感度かつ特異的に検出することができるので、試料を培養する等の増殖処理を施すことなく、微量の微粒子を精度よく分離検出することができる。
また、本実施例の微粒子検出装置は定量性を有するため、微生物検出に使用すれば、試料中に存在する微生物等の菌体数を判別測定(定量検出)することも可能であり、また、試料中の微生物の検出が可能であるだけでなく、種々の微生物に特有の特異的検出試薬(例えば、抗体等)を使用することにより菌種の同定も可能である。
このように、本実施例の微粒子検出装置は、有害微生物の検出(定性検出、定量検出)に適しているため、病原性微生物によって汚染された環境水や食品が早期に排除でき、病気の発生の防止に有用である。また、病原性微生物による患者の早期診断が可能になることから、有害微生物による被害の蔓延防止並びに早期治療の一助となる。さらには、食品の品質管理期間が短縮でき、また衛生管理の厳格性から賞味期間も延長可能であり、食品流通の経済性に大きく貢献することができる効果がある。
Thus, the particle detector of the present embodiment includes an excitation light emitter 1 that irradiates fluorescence-stained particles with excitation light, a fluorescence detector 12 that detects fluorescence emitted by the excitation light irradiation, and a specific wavelength region. And a filter switching device 14 that sequentially switches and arranges each filter 11 in front of the fluorescence detector, and the fluorescence detector 12 sequentially detects the fluorescence of the fine particles that have passed through each filter 11. Therefore, fine particles (for example, microorganisms) in the specimen sample can be separated, detected, and quantified with high accuracy in a short time. That is, it becomes possible to isolate the microorganism species and strains individually. In addition, since it is fluorescently stained so as to selectively bind to the target microorganism, it can be detected easily and accurately in a short time without requiring a special technique and without a culture operation. Accurate microbial testing and monitoring system can be established.
Further, by detecting fine particles using an image processing technique, the image processing result and the fine particle detection image can be stored and recorded in a memory such as a personal computer. Therefore, by recalling the stored data, it is possible to reconfirm the detection result and report the detailed result to the sample solution supplier. In addition, it is possible to contribute to quick measures against microorganisms, measures against sterilization, and the like.
In addition, by using an inexpensive LED or laser-induced fluorescence detector or the like as the excitation light emitting means, it is possible to detect the desired fine particles with high sensitivity and specificity, so that a proliferation treatment such as culturing the sample is performed. Therefore, a minute amount of fine particles can be separated and detected with high accuracy.
In addition, since the fine particle detection apparatus of this example has quantitative properties, if used for microorganism detection, it is possible to determine and measure (quantitative detection) the number of microorganisms such as microorganisms present in a sample, It is possible not only to detect microorganisms in a sample, but also to identify bacterial species by using specific detection reagents (for example, antibodies) specific to various microorganisms.
As described above, since the particulate detection device of this embodiment is suitable for detection of harmful microorganisms (qualitative detection, quantitative detection), environmental water and food contaminated with pathogenic microorganisms can be eliminated at an early stage, and the occurrence of diseases. It is useful for prevention. In addition, since early diagnosis of patients with pathogenic microorganisms becomes possible, it helps prevent the spread of damage caused by harmful microorganisms and helps early treatment. Furthermore, the quality control period of the food can be shortened, and the shelf life period can be extended due to the strictness of hygiene management, which has the effect of greatly contributing to the economics of food distribution.

この場合、蛍光検出器12より得られる蛍光信号を、各フィルタ11の切り替えのタイミングと同期して検出する微粒子検出制御装置13と、該微粒子検出制御装置13の検出信号を記録する信号記録装置16とを備えることにより、複数種類のフィルタ11で複数種類の蛍光をほぼ同時に検出するとともに、その処理結果を同時に表示したり、パソコン等のメモリに保存、記録することができる。   In this case, a particle detection control device 13 that detects the fluorescence signal obtained from the fluorescence detector 12 in synchronization with the switching timing of each filter 11, and a signal recording device 16 that records the detection signal of the particle detection control device 13. , The plurality of types of fluorescence can be detected almost simultaneously by the plurality of types of filters 11, and the processing results can be simultaneously displayed or stored and recorded in a memory such as a personal computer.

また、蛍光検出器12を画像センサとすることにより、信号記録装置16では画像信号として記録することができ、微粒子検出制御装置13で画像処理技術を使用することができる。   Further, by using the fluorescence detector 12 as an image sensor, the signal recording device 16 can record as an image signal, and the particle detection control device 13 can use an image processing technique.

また、微粒子検出信号を、画像の輝度、画像の面積又は微粒子の数とすることにより、その微粒子の検出結果の詳細データを明確にすることができる。   Further, by using the fine particle detection signal as the luminance of the image, the area of the image, or the number of fine particles, detailed data of the detection result of the fine particles can be clarified.

以上、本発明の微粒子検出装置について、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができる。   As mentioned above, although the particulate detection device of the present invention has been described based on the embodiments thereof, the present invention is not limited to the configurations described in the embodiments, and the configuration is appropriately changed without departing from the gist thereof. can do.

本発明の微粒子検出装置は、各種微粒子を迅速かつ高感度に分離検出するという特性を有していることから、例えば、浴槽水やプール、冷却塔の冷却水等の環境水、食品及び医療分野等において採取した検体試料中に混在する有害微生物を精度よく検出する用途に好適に用いることができる。   The fine particle detection device of the present invention has the property of separating and detecting various fine particles quickly and with high sensitivity. For example, environmental water such as bath water, pools, cooling water for cooling towers, food and medical fields For example, it can be suitably used for the purpose of accurately detecting harmful microorganisms mixed in a sample sample collected in the above.

本発明の微粒子検出装置の一実施例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows one Example of the microparticle detection apparatus of this invention. フィルタの動作を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows operation | movement of a filter. 微細管電気泳動による微粒子の検出過程を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the detection process of the microparticles | fine-particles by microtube electrophoresis. 微細管電気泳動による微粒子の検出過程の次段階の説明図である。It is explanatory drawing of the next step of the detection process of microparticles | fine-particles by microtube electrophoresis. 微粒子の詳細を示す拡大図である。It is an enlarged view showing details of fine particles. 微粒子の検出動作を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the detection operation of microparticles | fine-particles. 微粒子検出制御装置における画像処理結果を表示した画面を示す図である。It is a figure which shows the screen which displayed the image processing result in a microparticle detection control apparatus. フィルタ及びフィルタ切替装置の他の実施例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the other Example of a filter and a filter switching apparatus. 微粒子検出装置の他の実施例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the other Example of a microparticle detection apparatus. 同実施例のフィルタの平面図である。It is a top view of the filter of the Example. フィルタ及びフィルタ切替装置のさらに他の実施例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the further another Example of a filter and a filter switching apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

1 励起光発光器
2 微細管
3 検出窓
4a 電極(陽極)
4b 電極(陰極)
5a 溶液
5b 溶液
6 微粒子
7 励起光
8 対物レンズ
9 蛍光
10 ダイクロイックフィルタ
11a フィルタ
11b フィルタ
11c フィルタ
11d フィルタ
12 蛍光検出器
13 微粒子検出制御装置
14 フィルタ切替装置
15 表示装置
16 信号記録装置
20 検水溶液
21 微粒子
24 等電点位置
25 等電点位置
30 抗体
31 蛍光色素
40 開始キー
41 中止キー
42 終了キー
43 状態表示
44 経過時間
45 コメント欄
46 左画像領域
47 中央画像領域
48 右画像領域
51a 微細管の管壁
51b 微細管の管壁
52 左領域微粒子画像
53 中央領域微粒子画像
54 右領域微粒子画像
60 輝度値調整キー
61 面積調整キー
62 左領域輝度合計値
63 左領域微粒子の面積総和
64 左領域微粒子数の瞬時値
65 左領域微粒子の総和
66 右領域輝度合計値
67 右領域微粒子の面積総和
68 右領域微粒子数の瞬時値
69 右領域微粒子の総和
80a フィルタ
80b フィルタ
81 フィルタ切替装置
84a フィルタ
84b フィルタ
85 フィルタ切替装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Excitation light emitter 2 Fine tube 3 Detection window 4a Electrode (anode)
4b Electrode (cathode)
5a Solution 5b Solution 6 Fine Particle 7 Excitation Light 8 Objective Lens 9 Fluorescence 10 Dichroic Filter 11a Filter 11b Filter 11c Filter 11d Filter 12 Fluorescence Detector 13 Fine Particle Detection Control Device 14 Filter Switching Device 15 Display Device 16 Signal Recording Device 20 Analytical Solution 21 Fine Particle 24 isoelectric point position 25 isoelectric point position 30 antibody 31 fluorescent dye 40 start key 41 stop key 42 end key 43 status display 44 elapsed time 45 comment field 46 left image area 47 center image area 48 right image area 51a microtubule tube Wall 51b Tube wall of fine tube 52 Left region fine particle image 53 Center region fine particle image 54 Right region fine particle image 60 Luminance value adjustment key 61 Area adjustment key 62 Left region luminance total value 63 Left region fine particle area total 64 Left region fine particle number Instantaneous value 65 Sum of left area fine particles 66 Right area luminance total value 67 Area total area of right area fine particles 68 Instantaneous value of right area fine particle number 69 Sum of right area fine particles 80a Filter 80b Filter 81 Filter switching device 84a Filter 84b Filter 85 Filter switching device

Claims (4)

試料を微粒子の種類に応じて選択的に結合する蛍光染色で処理するとともに、該試料を泳動液を用いて微細管電気泳動することにより微粒子を検出する微粒子検出装置において、蛍光染色された微粒子に励起光照射する励起光発光器と、該励起光照射により発光した蛍光を検出する蛍光検出器と、特定の波長領域のみを透過させる複数種類のフィルタと、各フィルタを蛍光検出器の前方に順次切り替えて配置するフィルタ切替装置とを備え、各フィルタを通過した微粒子の蛍光を順次蛍光検出器で検出するようにしたことを特徴とする微粒子検出装置。   The sample is treated with fluorescent staining that selectively binds depending on the type of fine particles, and the sample is subjected to microtubule electrophoresis using an electrophoresis solution. An excitation light emitter that emits excitation light, a fluorescence detector that detects fluorescence emitted by the excitation light irradiation, a plurality of types of filters that transmit only a specific wavelength region, and each filter sequentially in front of the fluorescence detector A particulate matter detection device comprising: a filter switching device arranged to be switched, wherein the fluorescence of the particulate matter that has passed through each filter is sequentially detected by a fluorescence detector. 蛍光検出器より得られる蛍光信号を、各フィルタの切り替えのタイミングと同期して検出する微粒子検出制御装置と、該微粒子検出制御装置の検出信号を記録する信号記録装置とを備えたことを特徴とする請求項1記載の微粒子検出装置。   A particulate detection control device that detects a fluorescence signal obtained from the fluorescence detector in synchronization with the switching timing of each filter, and a signal recording device that records a detection signal of the particulate detection control device. The fine particle detection apparatus according to claim 1. 蛍光検出器を画像検出センサとしたことを特徴とする請求項1又は2記載の微粒子検出装置。   The fine particle detection apparatus according to claim 1 or 2, wherein the fluorescence detector is an image detection sensor. 微粒子検出信号を、画像の輝度、画像の面積又は微粒子の数としたことを特徴とする請求項1、2又は3記載の微粒子検出装置。   4. The particle detection apparatus according to claim 1, wherein the particle detection signal is an image brightness, an image area, or the number of particles.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111256949A (en) * 2020-03-09 2020-06-09 徐州工程学院 An experimental device for pollutant migration and seepage simulation

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