JPS6121084A - バクテリアカウンタ - Google Patents

バクテリアカウンタ

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JPS6121084A
JPS6121084A JP14141584A JP14141584A JPS6121084A JP S6121084 A JPS6121084 A JP S6121084A JP 14141584 A JP14141584 A JP 14141584A JP 14141584 A JP14141584 A JP 14141584A JP S6121084 A JPS6121084 A JP S6121084A
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JP
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bacteria
water
excitation light
measurement
measurement chamber
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Mitsuru Ikeda
満 池田
Katsuhiro Koda
幸田 勝博
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  • Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明はバクテリアカウンタに関するものであシ、特に
半導体製造等に用いられる超純水中のバクテリア量を測
定するためのバクチリアカウンタに関するものである。
と従ヰの#術〉 水質検査においては測定水に含まれるバクテリアの種類
等を検査することの他に、単位水量当りどの位の量のバ
クテリアが存在するか、を検査することが重要である。
このバクテリアの量の検査は例えば医薬品等ア製造にお
いて極めて少ないバクテリア量のみしか許容されない場
合や、半導体(特に超LSI半導体)素子の製造におい
て1occ当り10個あるいはそれ以下程度のバクテリ
アの量のみしか許容されない場合の如く超純水を必要と
する分野においては欠くことのできない検査であると言
える。
従来、この単位水量当りのバクテリア量を検査する方法
としては、製造された超純水を採取し、この中に含まれ
るバクテリアを培養して増殖した後、これをフィルタ濾
過されたバクテリアを染色し、しかるのち染色されたバ
クテリア量を顕微鏡によって観察して計数する方法が一
般的である。
しかしながら、この種の検査法を用いると超純水の採取
からバクテリア量の計数まで1週間程度の時間を要する
ことから、この検査によって水質の不適格が判明したと
してもこの検査期間中に製造された半導体素子等は不良
品となってしまい、その結果生産コストの上昇をまねい
てしまう恐わが大きい。
そこで本発明者らは極めて短時間で測定水中のバクテリ
ア量を検出することができ、且つ常時このバクテリア量
を監視することにより半導体等の生産コストを低減させ
ることが可能なバクテリアカウンタを先に提案した。
本発明者らが提案したバクテリアカウンタは、アクリジ
ンオレンジ又はその誘導体が添加され、含有するバクテ
リアとの反応生成物を生成させた測定水が導かハた透光
性の測定室、この測定室中の測定水に励起光を照射して
該反応生成物から蛍光を発生させるための励起光源、該
蛍光を受光するための光電変換器、この光電変換器の出
力を単位バクテリア当りの蛍光出力で換算して出力する
ための演算器を有することを基本構成とするものである
第1図はかかる基本構成に基〈バクテリアカウンタの要
部を示す概略図である。1は例えば半導体製造設備に導
かれる純水ラインから供給される測定水に、アクリジン
オレンジ又はその誘導体(例えば3−アミノ−6−メド
キシアクリジン等)を添加して反応させる反応室である
この反応室3において反応生成物が生成された測定水は
次に測定室2に導かれる。この測定室2は例えば石英等
の透明材料によって形成されており、この例では測定水
が導かれる空間(内壁空間)が10crnX10c1n
の正方形に形成されている。
3は励起光源であり、この例では2.5mWのアルゴン
レーザ(波長488 nm )が用いられている。4は
レンズであり、光源3の励起光を約0.5φのビームと
して測定室2中の測定水に照射する。5,6及び7は測
定水中の反応生成物に励起光が照射されることによって
発生した蛍光を受光して出力を発生するための干渉フィ
ルタ、集光レンズ及びフォトマルチプライヤ−である。
測定室2の反応生成物の量に応じた蛍光を受光したフォ
トマルチプライヤ−7の出力はロツタインアンプを介し
て演算器に入力される。この演算器は測定水中のバクテ
リアの量に相当するフォトマルチプライヤ−7の出力を
、単位バクテリア当りの出力で換算してバクテリアの量
として算出するだめのものであシ、例えば、フォトマル
チプライヤ−7からの出力の振幅値を単位バクテリア当
りの振幅値で換算することによって測定水中に含まれる
バクテリアの量を算出させることができる。
〈発明が解決しようとする問題点〉 第1図に示す装置を用いて、純水100CC当りアクリ
ジンオレンジ50μfを加えた測定水にノくクチリアの
数を種々変化させて、フォトマルチグライヤーのカウン
ト値を測定した。その結果を第1表及び第2A図に示す
又、同様にしてアクリジンオレンジの熱経時を調べる目
的で純水1000C当りアクリジンオレンジ20μtを
加えた測定水(バクテリアを加えない)に、5mWのア
ルゴンレーザーを照射しつづけた時のフォトマルチプラ
イヤ−のカウント値を測定した。
その結果を第2表及び第2B図に示す。
第2表 更にフォトマルチプライヤ−、レーザーの変化率を測定
する目的で純水100ccから成る測定水に前述と同様
にしてフォトマルチプライヤ−のカウント値を測定した
。その結果を第3表及び第2C図に示す。
第3表 第2A図から明らかな如く、上記の装置におけるバクテ
リア量の検出限界は符号りに示す蛍光ノイズ及び各カウ
ント値のバラツキに基いて測定水”1 cc当り800
乃至1000個程度である。従って、この装置は半導体
素子の製造に必要な1゜頭当り10個あるいはそれ以下
程度のバクテリアの検出を行なう必要のある検査には十
分ではない。又、上記の検出限界の最も大きな因子であ
る蛍光ノイズは測定水に励起光を照射した時に、バクテ
リアと反応したアクリジンオレンジが蛍光を発生するこ
とのみならず、純水中に存在する遊離アクリジンオレン
ジもまた蛍光を発することに基いていることも明らかと
なった。
〈発明の目的〉 本発明は極めて短時間で測定水中のバクテリア量を検出
することができ、且つ常時このバクテリア量を監視する
ことにより半導体等の生産コストを低減させることが可
能なバクテリアカウンタを提供することを目的とするも
のであシ、%K、半導体製造に要求される極めて少量の
バクテリアも検出することが可能なバクテリアカウンタ
を提供することを目的とするものである。
く問題点を解決するための構成〉 上記の問題点を解決するための本発明のバクテリアカウ
ンタの構成は、 アクリジンオレンジ等の試薬が添加され、含有するバク
テリアとの反応生成物を生成させた超純水である測定水
が導かれた透光性の測定室と、この測定室中の測定水に
励起光を照射して該反応生成物から蛍光を発生させるだ
めの励起光源と、該蛍光を受光するための光電変換器と
を有し、励起光照射方向における測定室空間の厚さ及び
励起光の照射面積を小さくして測定室の励起光照射部に
おける前記反応生成物からの蛍光が試薬単体の蛍光より
も十分大きくなるように励起光照射体積を小さくすると
共に、該測定室に測定水を流入させるための加圧手段と
を備えたものである。
〈実施例〉 以下、図面を参照して本発明を更に詳細に説明する。
まず、第1゛図に示す装置におけるバクテリアの測定限
界を生じる原因について、バクテリア1個(1μmサイ
ズと仮定する)当りの蛍光強度■B及びアクリジンオレ
ンジを含有する純水l11i当りの蛍光強度IRA(ア
クリジンオレンジni濃度下)を仮定してシュξレート
する。ここで、測定室空間を10mX10crn、レー
ザービームの大きさを0.5 rns X O,5uの
それぞれ正方形とした(第3図参照)。
照射部に存在するバクテリアの数 2.5 X 10−3・NB個、         −
(1)ここでNBは単位体積(cd)当りのバクテリア
数 照射部の体積 2.5  X  10’ μ?門−−(2ン測定された
全蛍光強度工 i I =(1)X IB +(2)X I鳩      
 −(3)ここで前述の実験結果から nil 180 IAQ−f−iコ薯ε道f中7.2 X 10−8カウ
ント/1μ−一(4) であり、更に In中177−18旦キ4カウント/1μ−−(5)と
なる。
式(4)及び(5)はそれぞれアクリジンオレンジ分子
量で各々105個及び1012個に相当する。
一方、レーザー照射部におけるlメユニットセルの総数
はM4図に示すように2,5 X 10’個であるから
、照射部におけるバクテリア数をパラメータにシュミレ
ーションすると第4表に示す通りとなる。
上記のシュミレーションの結果から明らかな如く、レー
ザー照射部の体積を減少させることによって蛍光ノイズ
を低下させてバクテリア量の検出限界を高めることがで
きる。例えばレーザーが照射される方向における測定室
の空間を100μfF!厚、レーザービーム径を100
1tfnとしたとすると、照射部における水中(遊離)
のアクリジンオレンジの数はI X 1011個となり
、1cC中に1個のバクテリアが存在する測定液もジN
≧10で検出可能となるのである。
ここで第5図を参照して本発明の詳細な説明する。21
は例えば半導体製造設備に導かれる超純水のラインであ
り、23は上記超純水ライン21から分岐管路22を通
って供給される測定水にアクリジンオレンジ又はその誘
導体(例えば3−アミノ−6−メドキシアクリジン等)
を添加して反応させる反応室である。アクリジンオレン
ジ又はその誘導体は測定水中のバクテリアのDNA(蛋
白質の核であるジオキシが・ニークリア・アシッド)と
反応してバクテリアに高密度の反応生成物を生成し、こ
の生成物は励起光の照射によって比較的高い蛍光を発生
させる。例えば励起光として約440乃至500nm 
(例アルゴンレーザ・488 nm )が用いられ、約
500乃至580nm(ピーク値約530 nm )の
蛍光を発生させる。
反応室23に供給されるN、ガスは超純水にアクリジン
オレンジ又はその誘導体が添加された測定水を測定室2
8に注入するだめの加圧ガスである。又、24.25及
び26はそれぞれ超純水、N、ガス及び測定水ための弁
でありこれらを調整することによって測定室28中の測
定水の通過速度を制御する。又27はアクリジンオレン
ジ試薬の添加のための弁である。
反応室23内において、反応生成物が生成された測定水
はN!ガスの圧力により測定室28に注入される。この
測定室28は第5図にその断面を示すようにその空間の
厚みが励起光の照射方向に極めて小さな矩形の通路を形
成している。
測定室28の空間の厚みは、前記した励起光の照射部の
体積に基く信号のSへ比によって決定される。例えば、
この空間は100戸乃至200μm×10鰭 の断面矩
形の空間が用いられる。測定室28は上記反応生成物が
生成された測定水に励起光を照射して蛍光を発光させ、
この蛍光量を測定するだめのものであり、少なくとも部
分的に上記励起光及び蛍光の波長域の光に対して透光性
である必要があシ、例えば石英チューブが用いられる。
29は励起光源であり、例えばアルゴンレーザ(488
nm )が用いられ、集光レンズ30、ガルバノミラ−
31を介して測定室28の測定水に励起光を照射する。
集光レンズ30は励起光を例えば10011fn径程度
に絞って測定室28の励起光照射部の体積を減小させる
ためのものである。又、ガルバノミラ−31は測定室2
8を通過する測定水の通過方向に対して直角方向に励起
上を走査するものである。
このガルバノミラ−31による励起光の走査速度と、測
定室28を通過する測定水の通過速度の関係は例えば次
の如くして求めることができる。例えば測定室28の空
間を厚み0.1乃至0.27ui1幅8[11として、
l0CCの測定水を押出しフローさせ、測定時間を2分
で行なうとすればフロー速度は0.083 ’/see
となり、測定室28内の線速度は厚み0.1io+でl
 Q 、 4 cm/8eo1厚み0.2−で5.2a
し′8o0と々る。レーザー径は100μmであるから
、測定水の全体に励起光を照射するためには走査速度は
厚み0.1Mで520Hz、厚み0.2鶴で260Hz
あればよい事となる。
34は測定室28中の測定水に励起光が照射されること
によって発生した蛍光を受光して、この蛍光強度に基い
た出力を発生するためのフォトマルチプライヤ−である
。32及び33はフォトマルチプライヤ−34の入射側
に配された干渉フィルタ及び集光光学系である。フォト
マルチプライヤ−34は励起光の入射によるノイズの発
生を防ぐために励起光の光軸と直角な方向に配されるこ
とが好ましい。
このようにして蛍光を受光したフォトマルチプライヤ−
34の出力は第6図に示す如く、アンプ35で増幅され
たのち、オシロスコープに入力され、蛍光の発生を検出
することができる。
更にこのアンプ出力は微分回路37を介してパルスカウ
ンタ38に入力されてバクテリア数を直接にカウントす
ることもできる。39はガルバノミラ−31及びオシロ
スコープ36等を駆動するための駆動源であり、40は
レーザ光源の駆動源である。
第7図は励起光を測定水に照射して発生した蛍光を開動
率でフォトマルチプライヤ−34に導くだめの球面鏡4
1を測定室28を囲むように設けたものであり、この球
面鏡41には励起光の入出力のための開孔42及び43
を有しており、更にフォトマルチプライヤ−34が取シ
付けられている。
以上の実施例においては、測定水のフロー及び励起光の
走査によって測定室を通過する測定水の全体のバクテリ
ア量を検出するものについて述べたが、測定室を通過す
る測定水の一部のバクテリア数を検出し、この値に基い
て全体のバクテリア数を算出するようにしてもよい。こ
の場合、励起光の走査は必ずしも必要ではない。
更に上記の実施例においてはバクテリアの数のみを検出
するものについてのみ述べたが、励起光を測定室中の測
定水に照射した時の、測定水中での反射光(励起光と同
じ波長の光)も更に測定すれば、測定水中での不純物量
を検出することができる。これによりバクテリア及びバ
クテリア以外の不純物をカウントすることができる。こ
の励起光反射の測定は必ずしもバクテリアを検出するた
めの測定室で行なう必要はなく、測定室を直列に2個配
して行なってもよい。
〈発明の効果〉 以上詳細に説明した如く、本発明によれば極めて短時間
で測定水中のバクテリア量を検出することができ、且つ
常時このバクテリア量を監視することにより半導体等の
生産コストを低減させることが可能となる。特に半導体
製造等に要求される極めて少量のバクテリアも検出する
ことができるので、半導体の生産コストの低減に対して
著大な効果を奏することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明者らが先に提案したバクテリアカウンタ
の概略を示す斜視図、第2^f173M2C14’を壮
記装置を用いてバクテリアを測定したときの測定データ
を示すグラフ、第3図及び第4図は励起光照射部の状態
を示す概念図、第5図及び第6図は本発明の一実施例を
示す斜視図及び橘ハ図、第7図は本発明の他の実施例を
示す要部斜視図である。 図中、 21は純水ライン、 23は反応室、 28は測定室、 29は励起光源、 31はガルバノミラ−1 34はフォトマルチプライヤ−である。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)アクリジンオレンジ等の試薬が添加され、含有す
    るバクテリアとの反応生成物を生成させた超純水である
    測定水が導かれた透光性の測定室と、この測定室中の測
    定水に励起光を照射して該反応生成物から蛍光を発生さ
    せるための励起光源と、該蛍光を受光するための光電変
    換器とを有し、励起光照射方向における測定室空間の厚
    さ及び励起光の照射面積を小さくして測定室の励起光照
    射部における前記反応生成物からの蛍光が試薬単体の蛍
    光よりも十分大きくなるように励起光照射体積を小さく
    すると共に、該測定室に測定水を流入させるための加圧
    手段とを備えることを特徴とするバクテリアカウンタ。
  2. (2)励起光源がレーザー光源であることを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載のバクテリアカウンタ。
  3. (3)励起光を測定室中の測定水の流入方向に対して直
    交する方向に走査する機構を有することを特徴とする特
    許請求の範囲第1項又は第2項記載のバクテリアカウン
    タ。
  4. (4)測定室の励起光照射部の体積が測定水10c.c
    .当り1個のバクテリアを検出するに十分に小さく構成
    したことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のバク
    テリアカウンタ。
  5. (5)蛍光を受光するための光電変換器の出力を微分す
    る回路と、この出力をカウントするカウンタを有するこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のバクテリア
    カウンタ。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01128781A (ja) * 1987-11-16 1989-05-22 Hitachi Electron Eng Co Ltd 生菌数測定方法
US5389544A (en) * 1990-02-21 1995-02-14 Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha Method for counting living cells of microbes and apparatus therefor

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US5389544A (en) * 1990-02-21 1995-02-14 Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha Method for counting living cells of microbes and apparatus therefor

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