JP2018011544A

JP2018011544A - Microorganism detection method and microorganism detection apparatus

Info

Publication number: JP2018011544A
Application number: JP2016142672A
Authority: JP
Inventors: 憲路野口; Norimichi Noguchi
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2016-07-20
Filing date: 2016-07-20
Publication date: 2018-01-25

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a microorganism detection method, etc., which can perform quantitative detection of a microorganism to be tested, quickly and conveniently.SOLUTION: According to the present invention, there is provided a method comprising: allowing a detection target present on the surface of an object to be brought into contact with a reagent that specifically binds to the detection target to initiate a reaction therebetween; irradiating the excitation light in the wavelength range from the ultraviolet region to the blue region; and receiving fluorescence emitted from the reagent to detect the spectrum and brightness of the fluorescence; and processing the detected spectral and luminance data to quantitatively measure the object to be detected present on the surface of the object.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、微生物を検出する微生物検出方法及び微生物検出装置に関する。 The present invention relates to a microorganism detection method and a microorganism detection apparatus for detecting microorganisms.

食品工場又は病院などでは、細菌やウイルスなどの存在を検出することは重要である。このため、従来から、細菌やウイルスなどの微生物を検出する様々な方法が提案されている。 In food factories or hospitals, it is important to detect the presence of bacteria and viruses. For this reason, various methods for detecting microorganisms such as bacteria and viruses have been proposed.

この種の微生物検出方法として、例えば、微生物菌体からアデノシン３リン酸（ＡＴＰ：ａｄｅｎｏｓｉｎｅｔｒｉｐｈｓｐｈａｔｅ）を抽出し、ルシフェリン・ルシフェラーゼ反応により微生物菌体数を測定する方法が知られている（特許文献１）。 As this type of microorganism detection method, for example, a method is known in which adenosine triphosphate (ATP) is extracted from microbial cells and the number of microbial cells is measured by a luciferin-luciferase reaction (Patent Document 1). ).

しかしながら、ＡＴＰはエネルギー物質であるため、従来の測定方法では、実環境においては、細菌によるＡＴＰだけではなく、食品などの汚れによるＡＴＰも検出されてしまう。このため、ＡＴＰが検出されたとしても、それが細菌によるものなのか汚れによるものなのかを区別することが難しい。 However, since ATP is an energetic substance, in the conventional measurement method, not only ATP caused by bacteria but also ATP caused by dirt such as food is detected in the actual environment. For this reason, even if ATP is detected, it is difficult to distinguish whether it is caused by bacteria or dirt.

もっとも、細菌やウイルスの存在を検出する方法としては培養法が知られているが、細菌やウイルスを培養するには一般的には２４時間程度かかるため、迅速に細菌やウイルスを検出することができない。また追加で同定を行うとなると、更に時間が必要となる。 However, a culture method is known as a method for detecting the presence of bacteria and viruses. However, since it usually takes about 24 hours to culture bacteria and viruses, it is possible to detect bacteria and viruses quickly. Can not. If additional identification is performed, more time is required.

そこで、細菌やウイルスなどの病原体に特異的に結合する糖鎖を担持したカルボシランデンドリマーによるＡＩＥ（ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ−ｉｎｄｕｃｅｄｅｍｉｓｓｉｏｎ）効果を利用した検出方法が提案されている（特許文献２、３、４）。 Therefore, a detection method using an AIE (aggregation-induced emission) effect by a carbosilane dendrimer carrying a sugar chain that specifically binds to a pathogen such as bacteria or virus has been proposed (Patent Documents 2, 3, and 4). .

特開平５−３０４９９５号公報JP-A-5-304995 特開２０１０−１１２７７７号公報JP 2010-1112777 A 特開２０１１−１８００１８号公報JP 2011-180018 A 特開２０１２−１８５０４１号公報JP 2012-185041 A

しかしながら、ＡＩＥ効果を利用した従来の検出方法では、特定の検出対象を、簡易、迅速かつ高精度で検出することができるとしながらも、定量的に検出する具体的な検出方法については開示されていない。 However, with the conventional detection method using the AIE effect, a specific detection method for detecting a specific detection target quantitatively while being able to detect a specific detection target simply, quickly and with high accuracy is disclosed. Absent.

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、検査対象である微生物を迅速かつ簡便に定量的に検出することができる微生物検出方法及び微生物検出装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to provide a microorganism detection method and a microorganism detection apparatus capable of quantitatively detecting a microorganism to be inspected quickly and easily. And

上記目的を達成するために、本発明に係る微生物検出方法の一態様は、物体表面に存在する検出対象と前記検出対象に対して特異的に結合して発光する試薬とを接触させて前記試薬を反応させた後、紫外領域から青色領域の波長域の励起光を照射することで前記試薬から発せられる蛍光を受光して前記蛍光のスペクトル及び輝度を検出し、検出した前記スペクトル及び前記輝度のデータを処理することによって前記検出対象を定量的に検出するものである。 In order to achieve the above object, one aspect of the microorganism detection method according to the present invention is a method in which a detection target existing on an object surface is contacted with a reagent that specifically binds to the detection target and emits light. Then, the fluorescence emitted from the reagent is received by irradiating excitation light in the wavelength region from the ultraviolet region to the blue region, and the spectrum and luminance of the fluorescence are detected. The detection target is quantitatively detected by processing data.

また、本発明に係る微生物検出装置の一態様は、物体表面に存在する検出対象に対して特異的に結合して発光する試薬を接触させた前記検出対象に紫外領域から青色領域の波長域の励起光を照射させる励起光源と、前記励起光源による励起光の照射によって前記試薬から発せられる蛍光を受光する受光素子と、前記受光素子によって受光した前記蛍光のスペクトル及び輝度のデータを処理する処理部とを備える。 In addition, one aspect of the microorganism detection apparatus according to the present invention is configured such that a reagent that specifically binds to a detection target existing on the surface of the object and a reagent that emits light are contacted with the detection target in a wavelength region from an ultraviolet region to a blue region. An excitation light source for irradiating excitation light, a light receiving element for receiving fluorescence emitted from the reagent by irradiation of excitation light from the excitation light source, and a processing unit for processing spectrum and luminance data of the fluorescence received by the light receiving element With.

本発明によれば、検査対象である微生物を迅速かつ簡便に定量的に検出することができる。 According to the present invention, it is possible to quantitatively detect a microorganism to be examined quickly and easily.

実施の形態に係る微生物検出方法のフローチャートである。It is a flowchart of the microorganisms detection method which concerns on embodiment. 実施の形態に係る微生物検出方法を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the microorganisms detection method which concerns on embodiment. 実施の形態に係る微生物検出方法で用いられる励起光のスペクトル及び試薬の蛍光のスペクトルの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the spectrum of the excitation light used by the microorganisms detection method which concerns on embodiment, and the spectrum of the fluorescence of a reagent. 実施の形態に係る微生物検出方法で用いられる試薬の蛍光の輝度（蛍光強度）と検出対象の濃度との相関関係を示す図である。It is a figure which shows the correlation with the fluorescence brightness | luminance (fluorescence intensity) of the reagent used with the microorganisms detection method which concerns on embodiment, and the density | concentration of a detection target. 実施の形態に係る微生物検出方法によって算出された検出対象の濃度分布の一例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically an example of the concentration distribution of the detection target computed by the microorganisms detection method which concerns on embodiment. 実施の形態に係る微生物検出装置を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the microorganisms detection apparatus which concerns on embodiment. 変形例に係る微生物検出方法を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the microorganisms detection method which concerns on a modification. ２種類の試薬の蛍光のスペクトルの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the fluorescence spectrum of two types of reagents.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、並びに、ステップ及びステップの順序などは、一例であって本発明を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that each of the embodiments described below shows a preferred specific example of the present invention. Therefore, numerical values, shapes, materials, components, arrangement positions and connection forms of components, and steps and order of steps shown in the following embodiments are merely examples, and are not intended to limit the present invention. Absent. Therefore, among the constituent elements in the following embodiments, constituent elements that are not described in the independent claims showing the highest concept of the present invention are described as optional constituent elements.

なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。 Each figure is a schematic diagram and is not necessarily illustrated strictly. Moreover, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the substantially same structure, The overlapping description is abbreviate | omitted or simplified.

（実施の形態）
まず、実施の形態に係る微生物検出方法について、図１及び図２を用いて説明する。図１は、実施の形態に係る微生物検出方法のフローチャートである。図２は、実施の形態に係る微生物検出方法を説明するための模式図である。 (Embodiment)
First, the microorganism detection method according to the embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a flowchart of a microorganism detection method according to an embodiment. FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the microorganism detection method according to the embodiment.

本実施の形態における微生物検出方法は、ＡＩＥ効果を利用することで検出対象（検査対象）を検出する方法である。検出対象は、例えば、細菌、ウイルスなどである。検出対象は、これらに限るものではなく、他にもタンパク質などもあげられる。 The microorganism detection method in the present embodiment is a method of detecting a detection target (test target) by using the AIE effect. The detection target is, for example, a bacterium or a virus. The detection target is not limited to these, and other proteins are also included.

本実施の形態における微生物検出方法は、図１に示すように、机やテーブルなどの物体表面に存在する検出対象に試薬を接触させて反応させるステップＳ１と、物体表面の検出対象に励起光を照射して得られる蛍光のスペクトルと輝度を検出するステップＳ２と、検出した蛍光のスペクトルと輝度のデータを処理するステップＳ３とを含む。 As shown in FIG. 1, the microorganism detection method according to the present embodiment includes a step S1 in which a reagent is brought into contact with a detection target existing on the surface of an object such as a desk or a table and reacts, and excitation light is applied to the detection target on the object surface. It includes step S2 for detecting the spectrum and luminance of the fluorescence obtained by irradiation, and step S3 for processing the detected fluorescence spectrum and luminance data.

ステップＳ１では、物体表面に存在する検出対象と検出対象に対して特異的に結合して発光する試薬とを接触させて試薬を反応させる。検出対象（微生物）に対して特異的に結合して発光する試薬としては、例えば、２，３，４，５−テトラフェニル−１，１−ジメチルシロール、テトラフェニルエチレン、又は、テトラフェニルエテンなどのＡＩＥ効果を惹起又は発現する化合物を含むものである。ＡＩＥ効果とは、中心の環の周りを囲むように複数のアリール基（例えば、フェニル基）が結合した分子が、液体中で互いに凝集し合い、紫外線照射により高効率発光を行う現象のことである。 In step S1, the detection target existing on the object surface and the reagent that specifically binds to the detection target and emits light are brought into contact with each other to react the reagent. Examples of the reagent that specifically binds to the detection target (microorganism) and emits light include 2,3,4,5-tetraphenyl-1,1-dimethylsilole, tetraphenylethylene, or tetraphenylethene. The compound which induces or expresses the AIE effect of is included. The AIE effect is a phenomenon in which molecules having a plurality of aryl groups (for example, phenyl groups) bonded around a central ring aggregate together in a liquid and emit light with high efficiency by ultraviolet irradiation. is there.

具体的には、ステップＳ１では、図２（ａ）に示すように、微生物が存在しうる物体１００の検出対象領域１００ａに対して、図２（ｂ）に示すように、試薬（ＡＩＥ試薬）を含むジェル材２００を配置する。これにより、ジェル材に含まれる試薬と検出対象とが接触する。つまり、ステップＳ１では、試薬を含むジェル材２００を検出対象に付着させることによって、検出対象と試薬とを接触させている。 Specifically, in step S1, as shown in FIG. 2 (a), as shown in FIG. 2 (b), a reagent (AIE reagent) is applied to the detection target region 100a of the object 100 in which microorganisms can exist. The gel material 200 including the is disposed. Thereby, the reagent contained in a gel material and a detection target contact. That is, in step S1, the detection target and the reagent are brought into contact with each other by attaching the gel material 200 containing the reagent to the detection target.

一例として、ジェル材２００は、直径６０ｍｍの円形シート状のジェルシートであるが、これに限るものではない。また、試薬は、ジェル材２００全体に混合されていてもよいし、ジェル材２００の表面のみに存在するように付与されていてもよい。 As an example, the gel material 200 is a circular sheet-like gel sheet having a diameter of 60 mm, but is not limited thereto. Moreover, the reagent may be mixed in the whole gel material 200, or may be provided so that it may exist only on the surface of the gel material 200.

検出対象とジェル材２００の試薬とが接触すると、試薬が反応する。この場合、試薬が反応するまでジェル材２００を物体表面に配置した状態で静置する。例えば、ジェル材２００を検出対象領域１００ａに載置してから５分程度静置する。なお、静置する時間は、５分に限るものではなく、検出対象と試薬とが反応すれば、数十秒程度又は数分程度であってもよい。 When the detection target comes into contact with the reagent of the gel material 200, the reagent reacts. In this case, the gel material 200 is left standing on the object surface until the reagent reacts. For example, after placing the gel material 200 on the detection target region 100a, the gel material 200 is allowed to stand for about 5 minutes. The time for standing still is not limited to 5 minutes, and may be about several tens of seconds or several minutes as long as the detection target and the reagent react.

ステップＳ１の後は、ステップＳ２が行われる。ステップＳ２では、紫外領域から青色領域の波長域の励起光を照射することで試薬から発せられる蛍光を受光することで蛍光のスペクトル及び輝度を検出する。 Step S2 is performed after step S1. In step S2, the fluorescence spectrum and brightness are detected by receiving the fluorescence emitted from the reagent by irradiating the excitation light in the wavelength region from the ultraviolet region to the blue region.

具体的には、ステップＳ２では、図２（ｃ）に示すように、微生物検出装置１によって、励起光として紫外領域から青色領域の短波長域の光を、検出対象（検出対象領域１００ａ）に照射する。励起光は、微生物検出装置１の励起光源から照射される。励起光には、検出対象と反応した試薬を蛍光させることができる波長成分が含まれている。検出対象に励起光を照射することで、検出対象と反応した試薬から蛍光が発生する。つまり、試薬からは、ＡＩＥ効果によって特異なスペクトルを持つ蛍光が発生する。 Specifically, in step S2, as shown in FIG. 2 (c), the microorganism detection apparatus 1 applies light in the short wavelength region from the ultraviolet region to the blue region as the excitation light to the detection target (detection target region 100a). Irradiate. Excitation light is emitted from the excitation light source of the microorganism detection apparatus 1. The excitation light contains a wavelength component that can cause the reagent that has reacted with the detection target to fluoresce. By irradiating the detection target with excitation light, fluorescence is generated from the reagent that has reacted with the detection target. That is, the reagent generates fluorescence having a unique spectrum due to the AIE effect.

なお、図３の破線は、微生物検出装置１の励起光源から照射される励起光のスペクトルの一例を示しており、例えばピーク波長が３６５ｎｍである。また、図３の実線は、試薬の蛍光スペクトルの一例を示しており、例えばピーク波長が４７０ｎｍである。 3 indicates an example of the spectrum of excitation light emitted from the excitation light source of the microorganism detection apparatus 1, and has a peak wavelength of 365 nm, for example. Moreover, the solid line of FIG. 3 has shown an example of the fluorescence spectrum of a reagent, for example, a peak wavelength is 470 nm.

本実施の形態では、微生物検出装置１によって、検出対象に接触させたジェル材２００に励起光を照射している。この場合、ジェル材２００全体を微生物検出装置１の筐体４０で覆って外光を遮光した状態で励起光を照射している。 In the present embodiment, the microorganism detection apparatus 1 irradiates the gel material 200 brought into contact with the detection target with excitation light. In this case, the gel material 200 is entirely covered with the housing 40 of the microorganism detection apparatus 1 and the excitation light is irradiated in a state where the external light is shielded.

そして、微生物検出装置１によって励起光が照射されると、検査対象で反応したジェル材２００の試薬から蛍光が発生する。試薬から発生した蛍光は、微生物検出装置１で受光され、この受光した信号をもとに、試薬の蛍光のスペクトル及び輝度を検出する。例えば、微生物検出装置１の受光素子で取得した撮像画像の画像データから、試薬の蛍光のスペクトル及び輝度を検出する。 And when excitation light is irradiated by the microorganisms detection apparatus 1, fluorescence will generate | occur | produce from the reagent of the gel material 200 which reacted with the test object. Fluorescence generated from the reagent is received by the microorganism detection apparatus 1, and the fluorescence spectrum and luminance of the reagent are detected based on the received signal. For example, the fluorescence spectrum and luminance of the reagent are detected from the image data of the captured image acquired by the light receiving element of the microorganism detection apparatus 1.

蛍光のスペクトル及び輝度を検出は、例えば、受光素子で撮像した撮像画像の各画素のＲＧＢ信号をもとに行うことができる。具体的には、撮像画像の各画素のＲＧＢ信号（輝度信号、色信号）から、蛍光のスペクトルを算出するとともに、各画素における輝度を算出する。 The fluorescence spectrum and luminance can be detected based on, for example, RGB signals of each pixel of the captured image captured by the light receiving element. Specifically, the spectrum of fluorescence is calculated from the RGB signal (luminance signal, color signal) of each pixel of the captured image, and the luminance at each pixel is calculated.

ステップＳ２の後は、ステップＳ３が行われる。ステップＳ３では、検出した蛍光のスペクトル及び輝度のデータを処理することによって、物体表面に存在する検出対象を定量的に検出する。 Step S3 is performed after step S2. In step S3, the detection target existing on the object surface is quantitatively detected by processing the detected fluorescence spectrum and luminance data.

具体的には、図２（ｂ）に示される状態で、微生物検出装置１によって検出した蛍光のスペクトル及び輝度のデータをもとに、ジェル材２００が置かれた物体表面１００ｓにおける検出対象（微生物）を特定するとともに、物体表面１００ｓにおける検出対象の濃度分布を求める。つまり、物体表面１００ｓに存在する微生物の種類を定性的に特定するとともに、特定した微生物についての物体表面１００ｓにおける数（量）の分布を求める。 Specifically, in the state shown in FIG. 2B, based on the fluorescence spectrum and luminance data detected by the microorganism detection apparatus 1, the detection target (microorganism) on the object surface 100s on which the gel material 200 is placed. ) And the concentration distribution of the detection target on the object surface 100s. That is, the type of microorganisms present on the object surface 100s is qualitatively specified, and the distribution of the number (amount) of the specified microorganisms on the object surface 100s is obtained.

微生物の種類は、例えば、検出した蛍光のスペクトルに一致するＡＩＥ効果を発揮する微生物を選ぶことで特定することができる。 The type of microorganism can be specified, for example, by selecting a microorganism that exhibits an AIE effect that matches the detected fluorescence spectrum.

この場合、微生物検出装置１のメモリなどには微生物の種類ごと（つまり特異的に反応する試薬ごと）に対応する複数のスペクトルのデータが記憶されており、この複数のスペクトルのデータを参照して、検出した蛍光のスペクトルがどのスペクトルに一致するかを判別する。これにより、微生物の種類を特定することができる。 In this case, a plurality of spectrum data corresponding to each type of microorganism (that is, each reagent that specifically reacts) is stored in the memory or the like of the microorganism detection apparatus 1, and the plurality of spectrum data is referred to. Then, it is determined which spectrum the detected fluorescence spectrum matches. Thereby, the kind of microorganisms can be specified.

また、微生物の濃度分布については、例えば、撮像画像の画素ごとに検出した輝度（蛍光強度）をもとにこの輝度の大きさに応じた検出対象の濃度を算出し、撮像画像の画素ごとに対応した濃度をマップ化することで求めることができる。 For the concentration distribution of microorganisms, for example, the concentration of the detection target corresponding to the magnitude of the luminance is calculated based on the luminance (fluorescence intensity) detected for each pixel of the captured image, and for each pixel of the captured image. It can be obtained by mapping the corresponding density.

この場合、図４に示すように、蛍光の輝度（蛍光強度）と検出対象の濃度との相関関係を実験などによって予め求めておき、微生物検出装置１のメモリなどにこの相関関係を記憶しておく。そして、微生物検出装置１で実際に測定された蛍光の輝度と図４に示す相関関係とをもとにして、検出した輝度に対応する濃度を撮像画像の画素ごとに算出し、この画素ごとの濃度をもとにマップ化することによって、図５に示すように、検出対象（微生物）の濃度の分布を求めることができる。 In this case, as shown in FIG. 4, a correlation between the luminance of the fluorescence (fluorescence intensity) and the concentration of the detection target is obtained in advance by an experiment or the like, and this correlation is stored in the memory of the microorganism detection apparatus 1 or the like. deep. Then, based on the fluorescence luminance actually measured by the microorganism detection apparatus 1 and the correlation shown in FIG. 4, a density corresponding to the detected luminance is calculated for each pixel of the captured image, By mapping based on the concentration, the distribution of the concentration of the detection target (microorganism) can be obtained as shown in FIG.

なお、特定した微生物の種類及びこの微生物の濃度分布は、検出結果として、例えば微生物検出装置１の表示部に表示される。また、検出結果は、微生物検出装置１に内蔵されるメモリに記憶されてもよい。 Note that the type of the specified microorganism and the concentration distribution of the microorganism are displayed as a detection result, for example, on the display unit of the microorganism detection apparatus 1. The detection result may be stored in a memory built in the microorganism detection apparatus 1.

ここで、図６を用いて、本実施の形態における微生物検出方法に用いられる微生物検出装置１の構造を説明する。図６は、実施の形態に係る微生物検出装置１を模式的に示す断面図である。なお、図６は、図２（ａ）の場合の断面図であり、微生物検出装置１を用いてジェル材２００に励起光を照射したときに試薬が蛍光している様子を示している。 Here, the structure of the microorganism detection apparatus 1 used in the microorganism detection method of the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing the microorganism detection apparatus 1 according to the embodiment. FIG. 6 is a cross-sectional view in the case of FIG. 2A, and shows a state where the reagent is fluorescent when the gel material 200 is irradiated with excitation light using the microorganism detection apparatus 1.

図６に示すように、本実施の形態における微生物検出装置１は、励起光源１０と、受光素子２０と、処理部３０と、筐体４０と、表示部５０と、操作部６０と、フィルタ７０とを備える。 As shown in FIG. 6, the microorganism detection apparatus 1 according to the present embodiment includes an excitation light source 10, a light receiving element 20, a processing unit 30, a housing 40, a display unit 50, an operation unit 60, and a filter 70. With.

励起光源１０は、物体１００の物体表面１００ｓに存在する検出対象に対して特異的に結合して発光する試薬を接触させた検出対象に紫外領域から青色領域の波長域の励起光を照射させる。励起光源１０から出射する励起光は、例えば図３の破線で示されるスペクトルを有し、ピーク波長が３６５ｎｍの紫外光である。励起光源１０は、ＬＥＤ又はランプ等である。励起光源１０は、例えばユーザの操作部６０の操作によって制御される。例えば、操作部６０の操作によって励起光源１０から励起光が出射する。 The excitation light source 10 irradiates the detection target, which is in contact with a reagent that specifically binds to the detection target existing on the object surface 100 s of the object 100, with excitation light in the wavelength region from the ultraviolet region to the blue region. Excitation light emitted from the excitation light source 10 is, for example, ultraviolet light having a spectrum indicated by a broken line in FIG. 3 and a peak wavelength of 365 nm. The excitation light source 10 is an LED or a lamp. The excitation light source 10 is controlled by, for example, operation of the operation unit 60 by the user. For example, the excitation light is emitted from the excitation light source 10 by the operation of the operation unit 60.

励起光源１０は、筐体４０内に配置されている。具体的には、複数の励起光源１０が筐体４０の内面に設置されている。この場合、複数の励起光源１０は、筐体４０の開口部４１に向けて励起光が照射されるように設置されている。一例として、複数の励起光源１０は、筐体４０内の同じ高さの位置において、筐体４０の内周に沿って環状に等間隔で配列されている。これにより、精度よく検出対象を検出することができる。 The excitation light source 10 is disposed in the housing 40. Specifically, a plurality of excitation light sources 10 are installed on the inner surface of the housing 40. In this case, the plurality of excitation light sources 10 are installed such that excitation light is emitted toward the opening 41 of the housing 40. As an example, the plurality of excitation light sources 10 are arrayed at equal intervals along the inner periphery of the housing 40 at the same height in the housing 40. Thereby, a detection target can be detected with high accuracy.

受光素子２０は、励起光源１０による励起光の照射によって試薬から発せられる蛍光を受光する。具体的には、受光素子２０は、励起光源１０から照射される励起光によって励起されて試薬から発生する蛍光を受光する。受光素子２０は、例えばＣＭＯＳイメージセンサなどのフォトダイオードを用いた撮像素子であるが、これに限るものではない。 The light receiving element 20 receives fluorescence emitted from the reagent by irradiation of excitation light from the excitation light source 10. Specifically, the light receiving element 20 receives fluorescence generated from the reagent when excited by the excitation light emitted from the excitation light source 10. The light receiving element 20 is an image pickup element using a photodiode such as a CMOS image sensor, but is not limited thereto.

受光素子２０は、筐体４０内に配置されている。例えば、筐体４０内に配置された基板に配置される。受光素子２０で受光した光は、電気信号に変換されて処理部３０に出力される。具体的には、受光素子２０で受光した蛍光は、画素ごとの画素データ（ＲＧＢ値、輝度値）として処理部３０に出力される。 The light receiving element 20 is disposed in the housing 40. For example, it is disposed on a substrate disposed in the housing 40. The light received by the light receiving element 20 is converted into an electrical signal and output to the processing unit 30. Specifically, the fluorescence received by the light receiving element 20 is output to the processing unit 30 as pixel data (RGB value, luminance value) for each pixel.

処理部３０は、受光素子２０によって受光した蛍光のスペクトル及び輝度のデータを処理する。また、処理部３０は、検出したスペクトル及び輝度のデータを処理することによって、物体表面１００ｓに存在する検出対象を定量的に検出する。具体的には、処理部３０は、上記のステップＳ２及びＳ３の処理を行う。 The processing unit 30 processes the fluorescence spectrum and luminance data received by the light receiving element 20. In addition, the processing unit 30 quantitatively detects a detection target existing on the object surface 100s by processing the detected spectrum and luminance data. Specifically, the processing unit 30 performs the processes of steps S2 and S3 described above.

筐体４０は、内部が外光と遮断された有底筒状体である。つまり、筐体４０は、励起光源１０から励起光を照射する際、外光を遮光するように構成されている。筐体４０は、例えば円筒のカップ状であるが、これに限るものではない。 The housing 40 is a bottomed cylindrical body whose inside is shielded from external light. That is, the housing 40 is configured to shield outside light when irradiating excitation light from the excitation light source 10. The housing 40 has, for example, a cylindrical cup shape, but is not limited thereto.

筐体４０は、検出対象に接触させたジェル材２００を覆う開口部４１を有する。具体的には、物体表面１００ｓの検出対象を検出する際、開口部４１を物体表面１００ｓに接触させた状態で、励起光源１０から励起光を照射して、検出対象で反応した試薬の蛍光を受光素子２０で受光する。 The housing 40 has an opening 41 that covers the gel material 200 brought into contact with the detection target. Specifically, when detecting the detection target of the object surface 100s, the excitation light from the excitation light source 10 is irradiated with the opening 41 in contact with the object surface 100s, and the fluorescence of the reagent that has reacted with the detection target is emitted. Light is received by the light receiving element 20.

表示部５０は、検出結果を表示するための表示素子である。例えば、表示部５０には、特定された微生物の名称とこの微生物の濃度分布（図５）とが表示される。表示部５０は、例えば液晶パネルであるが、これに限るものではない。 The display unit 50 is a display element for displaying the detection result. For example, the name of the identified microorganism and the concentration distribution of the microorganism (FIG. 5) are displayed on the display unit 50. The display unit 50 is, for example, a liquid crystal panel, but is not limited thereto.

表示部５０は、筐体４０に設けられている。本実施の形態では、筐体４０の底部に設けられているが、これに限るものではない。例えば、表示部５０は、筐体４０の側面に設けられていてもよい。 The display unit 50 is provided in the housing 40. In the present embodiment, it is provided at the bottom of the housing 40, but is not limited thereto. For example, the display unit 50 may be provided on the side surface of the housing 40.

操作部６０は、微生物検出装置１を操作するための操作スイッチである。操作部６０は、測定を開始させる測定開始ボタン、測定を停止させる停止ボタン、又は、表示を切り替える表示切り替えボタンなどである。例えば、測定開始ボタンをユーザが押下することで、励起光源１０から励起光が照射され、一定時間後に、表示部５０に検出結果が表示される。なお、本実施の形態において、ジェル材２００の試薬が反応してから測定が完了するまでの時間は１０分以内である。 The operation unit 60 is an operation switch for operating the microorganism detection device 1. The operation unit 60 is a measurement start button for starting measurement, a stop button for stopping measurement, a display switching button for switching display, or the like. For example, when the user presses the measurement start button, excitation light is emitted from the excitation light source 10, and the detection result is displayed on the display unit 50 after a predetermined time. In the present embodiment, the time from the reaction of the reagent of the gel material 200 to the completion of the measurement is within 10 minutes.

操作部６０は、筐体４０に設けられている。実施の形態では、筐体４０の底部に設けられているが、これに限るものではない。例えば、操作部６０は、筐体４０の側面に設けられていてもよい。 The operation unit 60 is provided in the housing 40. In the embodiment, it is provided at the bottom of the housing 40, but is not limited thereto. For example, the operation unit 60 may be provided on the side surface of the housing 40.

フィルタ７０は、試薬から発する蛍光は透過し、かつ、励起光源１０から出射される励起光を吸収してカットする機能を有する。フィルタ７０は、例えば、ダイクロイックフィルタである。このようなフィルタ７０を用いることで、精度よく検出対象を検出することができる。 The filter 70 has a function of transmitting the fluorescence emitted from the reagent and absorbing and cutting the excitation light emitted from the excitation light source 10. The filter 70 is, for example, a dichroic filter. By using such a filter 70, a detection target can be detected with high accuracy.

以上、本実施の形態における微生物検出方法では、物体表面１００ｓに存在する検出対象とこの検出対象に対して特異的に結合して発光する試薬とを接触させて試薬を反応させた後、紫外領域から青色領域の波長域の励起光を照射することで試薬から発せられる蛍光を受光して蛍光のスペクトル及び輝度を検出し、検出したスペクトル及び輝度のデータを処理することによって検出対象を定量的に検出している。 As described above, in the microorganism detection method according to the present embodiment, the detection target existing on the object surface 100s is brought into contact with the reagent that specifically binds to the detection target and emits light, and then the reagent is reacted. The fluorescence emitted from the reagent is received by irradiating excitation light in the blue wavelength range from the reagent to detect the fluorescence spectrum and brightness, and the detected spectrum and brightness data are processed to quantify the detection target. Detected.

これにより、物体表面１００ｓに存在する検出対象（微生物）を迅速かつ簡便に特定することができるとともに、検出対象の濃度を簡単に検出することができる。つまり、検査対象である微生物を迅速かつ簡便に定量的に検出することができる。 Thereby, the detection target (microorganism) existing on the object surface 100s can be quickly and easily specified, and the concentration of the detection target can be easily detected. That is, it is possible to quickly and easily quantitatively detect the microorganism to be inspected.

また、本実施の形態における微生物検出方法では、試薬を含むジェル材２００を検出対象に付着させることによって、検出対象と試薬とを接触させている。 In the microorganism detection method in the present embodiment, the detection target and the reagent are brought into contact with each other by attaching the gel material 200 containing the reagent to the detection target.

これにより、特定の検出対象領域１００ａに存在する検出対象に対して、試薬を付着させることができる。 Thereby, a reagent can be made to adhere with respect to the detection target which exists in the specific detection target area | region 100a.

また、本実施の形態における微生物検出装置１は、物体表面１００ｓに存在する検出対象に対して特異的に結合して発光する試薬を接触させた検出対象に紫外領域から青色領域の波長域の励起光を照射させる励起光源１０と、励起光源１０による励起光の照射によって試薬から発せられる蛍光を受光する受光素子２０と、受光素子２０によって受光した蛍光のスペクトル及び輝度のデータを処理する処理部３０とを備える。 In addition, the microorganism detection apparatus 1 according to the present embodiment excites the detection target in contact with a reagent that specifically binds to the detection target existing on the object surface 100s and emits light in the wavelength region from the ultraviolet region to the blue region. An excitation light source 10 that irradiates light, a light receiving element 20 that receives fluorescence emitted from the reagent by irradiation of excitation light from the excitation light source 10, and a processing unit 30 that processes the spectrum and luminance data of the fluorescence received by the light receiving element 20 With.

このように、微生物検出装置１を用いることで、検体（検体原液）を別の処理装置などに移動させることなく、物体表面１００ｓに存在する検出対象（微生物）を迅速かつ簡便に特定することができるとともに、検出対象の濃度を簡単に検出することができる。つまり、検査対象である微生物を、迅速かつ簡便でありながら精度よく定量的に検出することができる。 As described above, by using the microorganism detection apparatus 1, the detection target (microorganism) existing on the object surface 100s can be quickly and easily specified without moving the specimen (specimen stock solution) to another processing apparatus or the like. In addition, the concentration of the detection target can be easily detected. That is, the microorganism to be examined can be detected quantitatively with high accuracy while being quick and simple.

また、本実施の形態において、微生物検出装置１は、内部が外光と遮断された筐体４０を備えており、励起光源１０及び受光素子２０は、筐体４０内に配置されている。 Moreover, in this Embodiment, the microorganisms detection apparatus 1 is provided with the housing | casing 40 by which the inside was interrupted | blocked with external light, and the excitation light source 10 and the light receiving element 20 are arrange | positioned in the housing | casing 40. FIG.

これにより、暗闇の状態で励起光を照射して蛍光を受光することができるので、受光素子２０による感度を上げることができる。したがって、検出精度を向上させることができる。 Thereby, since the fluorescence can be received by irradiating excitation light in the dark state, the sensitivity of the light receiving element 20 can be increased. Therefore, detection accuracy can be improved.

また、本実施の形態において、筐体４０は、検出対象に接触させた試薬を含むジェル材２００を覆う開口部４１を有する。 Moreover, in this Embodiment, the housing | casing 40 has the opening part 41 which covers the gel material 200 containing the reagent made to contact the detection target.

これにより、ジェル材２００を開口部４１で覆った状態で測定を行うことができる。これにより、ジェル材２００を検出領域として検査対象を検出することができる。 Thereby, the measurement can be performed in a state where the gel material 200 is covered with the opening 41. Thereby, it is possible to detect the inspection object using the gel material 200 as the detection region.

また、本実施の形態において、筐体４０には、検出結果を表示するための表示部５０が設けられている。 Moreover, in this Embodiment, the housing | casing 40 is provided with the display part 50 for displaying a detection result.

これにより、検出結果を可視化することができるので、ユーザは、検出結果を容易に視認することができる。 Thereby, since a detection result can be visualized, the user can visually recognize a detection result easily.

また、本実施の形態において、筐体４０には、微生物検出装置１を操作するための操作部６０が設けられている。 In the present embodiment, the casing 40 is provided with an operation unit 60 for operating the microorganism detection apparatus 1.

これにより、ユーザは、微生物検出装置１を容易に操作することができる。 Thereby, the user can operate the microorganisms detection apparatus 1 easily.

（変形例）
以上、本発明に係る微生物検出方法及び微生物検出装置１について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。 (Modification)
As described above, the microorganism detection method and the microorganism detection apparatus 1 according to the present invention have been described based on the embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiments.

例えば、上記実施の形態では、試薬を含むジェル材２００を用いて、検出対象と試薬とを接触させたが、これに限るものではなく、図７に示すように、スプレーボトル３００を用いて、試薬を含む液体を検出対象にスプレーすることによって検出対象と試薬とを接触させてもよい。これにより、広範囲に存在する検出対象に対して試薬を接触させることができるので、広範囲に存在する検査対象を迅速かつ簡便に検出することができる。 For example, in the above-described embodiment, the detection target and the reagent are brought into contact with each other using the gel material 200 containing the reagent. However, the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. You may make a detection target and a reagent contact by spraying the liquid containing a reagent on a detection target. Thereby, since the reagent can be brought into contact with a detection target existing in a wide range, a test target existing in a wide range can be detected quickly and easily.

また、上記実施の形態では、１種類の試薬を用いて１種類の検出対象を検出する方法を例示したが、これに限るものではない。例えば、複数種類の試薬を用いて複数種類の検出対象を検出してもよい。一例として、図８に示すように、ピーク波長が４４０ｎｍと５００ｎｍの蛍光色が異なる２種類の試薬を含ませたジェル材２００を用いて励起光を照射して、受光した蛍光をスペクトル解析することで複数種類の検出対象を同時に検出することができる。 In the above embodiment, the method of detecting one type of detection target using one type of reagent is exemplified, but the present invention is not limited to this. For example, a plurality of types of detection targets may be detected using a plurality of types of reagents. As an example, as shown in FIG. 8, excitation light is irradiated using a gel material 200 containing two types of reagents having different fluorescence colors with peak wavelengths of 440 nm and 500 nm, and the received fluorescence is spectrally analyzed. Can simultaneously detect a plurality of types of detection objects.

また、上記実施の形態では、受光素子２０で受光した画素の輝度分布をもとに検出対象の濃度分布を算出したが、これに限るものではない。例えば、各画素で得られた発光強度の積算値を用いることで、検量線との対応関係から検出対象領域１００ａ全体における濃度分布を算出してもよい。 In the above embodiment, the concentration distribution of the detection target is calculated based on the luminance distribution of the pixels received by the light receiving element 20, but the present invention is not limited to this. For example, the concentration distribution in the entire detection target region 100a may be calculated from the correspondence relationship with the calibration curve by using the integrated value of the emission intensity obtained in each pixel.

また、上記実施の形態では、検出結果を微生物検出装置１に内蔵された処理部３０に解析機能をもたせているが、これに限るものではない。例えば、処理部３０は外部との通信機能を有し未処理のデータを外部機器、例えばスマートフォンなどに転送してそこで解析を行っても良い。つまりステップＳ３の機能を外部機器に持たせてもよい。 Moreover, in the said embodiment, although the analysis function is given to the process part 30 incorporated in the microorganisms detection apparatus 1 in the said embodiment, it does not restrict to this. For example, the processing unit 30 may have a communication function with the outside and transfer unprocessed data to an external device such as a smartphone and perform analysis there. That is, the function of step S3 may be provided to an external device.

また、上記実施の形態では、検出結果を微生物検出装置１に内蔵された表示部５０に表示させたが、これに限るものではない。例えば、スマートフォンなどの外部端末を利用して検出結果を表示させてもよい。 Moreover, in the said embodiment, although the detection result was displayed on the display part 50 incorporated in the microorganisms detection apparatus 1, it is not restricted to this. For example, the detection result may be displayed using an external terminal such as a smartphone.

また、上記実施の形態では、物体１００を机やテーブル等として、物体表面１００ｓが平面である場合を例示したが、これに限るものではない。例えば、物体表面１００ｓは、湾曲面又は凹凸面等の平面以外の形状であってもよい。 In the above-described embodiment, the case where the object 100 is a desk, a table, or the like and the object surface 100s is a plane is illustrated, but the present invention is not limited to this. For example, the object surface 100s may have a shape other than a plane such as a curved surface or an uneven surface.

また、微生物検出装置１の光学系はダイクロイックミラーや各種フィルターを組み合わせたものでも良い。その場合は励起光源１０の個数を低減させることが可能となる。 The optical system of the microorganism detection apparatus 1 may be a combination of a dichroic mirror and various filters. In that case, the number of excitation light sources 10 can be reduced.

その他、上記実施の形態及び変形例に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。 In addition, it is realized by arbitrarily combining the components and functions in the embodiments without departing from the gist of the present invention, and forms obtained by making various modifications conceived by those skilled in the art to the above-described embodiments and modifications. Forms to be made are also included in the invention.

また、上記の説明において、処理部３０は、回路として構成することができる。この場合、処理部３０は、汎用的な回路であってもよいし、専用の回路であってもよい。 In the above description, the processing unit 30 can be configured as a circuit. In this case, the processing unit 30 may be a general-purpose circuit or a dedicated circuit.

また、処理部３０等の動作として説明した処理は、コンピュータが実行してもよい。例えば、コンピュータが、プロセッサ（ＣＰＵ）、メモリ及び入出力回路等のハードウェア資源を用いてプログラムを実行することによって、上記の各処理を実行する。具体的には、プロセッサが処理対象のデータをメモリ又は入出力回路等から取得してデータを演算したり、演算結果をメモリ又は入出力回路等に出力したりすることによって、各処理を実行する。 Further, the processing described as the operation of the processing unit 30 or the like may be executed by a computer. For example, a computer executes each of the above processes by executing a program using hardware resources such as a processor (CPU), a memory, and an input / output circuit. Specifically, each process is executed by the processor obtaining data to be processed from a memory or an input / output circuit or the like and calculating the data, or outputting the calculation result to the memory or the input / output circuit or the like. .

また、上記の各処理を実行するためのプログラムは、コンピュータ読み取り可能な非一時的な記録媒体に記録されてもよい。この場合、コンピュータが、非一時的な記録媒体からプログラムを読み出して、プログラムを実行することにより、各処理を実行する。例えば、上記照明システムにおける方法をコンピュータに実行させるプログラムとして実現したり、そのようなプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体として実現したりすることもできる。 In addition, the program for executing each process described above may be recorded on a computer-readable non-transitory recording medium. In this case, the computer reads the program from the non-temporary recording medium and executes the program to execute each process. For example, the method in the lighting system can be realized as a program that causes a computer to execute the method, or can be realized as a computer-readable recording medium that records such a program.

なお、本発明は、上記微生物検出方法をコンピュータに実行させるためのプログラムとして実現したり、そのプログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な記録媒体として実現したりすることもできる。 The present invention can also be realized as a program for causing a computer to execute the microorganism detection method, or as a computer-readable recording medium storing the program.

１微生物検出装置
１０励起光源
２０受光素子
３０処理部
４０筐体
４１開口部
５０表示部
６０操作部
７０フィルタ
１００物体
１００ｓ物体表面
１００ａ検出対象領域
２００ジェル材
３００スプレーボトル DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Microbe detection apparatus 10 Excitation light source 20 Light receiving element 30 Processing part 40 Case 41 Opening part 50 Display part 60 Operation part 70 Filter 100 Object 100s Object surface 100a Detection target area 200 Gel material 300 Spray bottle

Claims

物体表面に存在する検出対象と前記検出対象に対して特異的に結合して発光する試薬とを接触させて前記試薬を反応させた後、
紫外領域から青色領域の波長域の励起光を照射することで前記試薬から発せられる蛍光を受光して前記蛍光のスペクトル及び輝度を検出し、
検出した前記スペクトル及び前記輝度のデータを処理することによって前記検出対象を定量的に検出する
微生物検出方法。 After reacting the reagent by contacting a detection target existing on the object surface and a reagent that specifically binds to the detection target and emits light,
Detecting the fluorescence spectrum and brightness by receiving the fluorescence emitted from the reagent by irradiating the excitation light in the wavelength region of the blue region from the ultraviolet region,
A microorganism detection method for quantitatively detecting the detection target by processing the detected spectrum and luminance data.

前記試薬を含む液体を前記検出対象にスプレーすることによって、前記検出対象と前記試薬とを接触させる
請求項１に記載の微生物検出方法。 The microorganism detection method according to claim 1, wherein the detection target and the reagent are brought into contact with each other by spraying a liquid containing the reagent onto the detection target.

前記試薬を含むジェル材を前記検出対象に付着させることによって、前記検出対象と前記試薬とを接触させる
請求項１に記載の微生物検出方法。 The microorganism detection method according to claim 1, wherein the detection target and the reagent are brought into contact with each other by attaching a gel material containing the reagent to the detection target.

物体表面に存在する検出対象に対して特異的に結合して発光する試薬を接触させた前記検出対象に紫外領域から青色領域の波長域の励起光を照射させる励起光源と、
前記励起光源による励起光の照射によって前記試薬から発せられる蛍光を受光する受光素子と、
前記受光素子によって受光した前記蛍光のスペクトル及び輝度のデータを処理する処理部とを備える
微生物検出装置。 An excitation light source that irradiates the detection target that is specifically bound to the detection target existing on the object surface with a reagent that emits light and irradiates the detection target with excitation light in a wavelength region from the ultraviolet region to the blue region;
A light receiving element that receives fluorescence emitted from the reagent by irradiation of excitation light from the excitation light source;
A microbe detection apparatus comprising: a processing unit that processes the spectrum and luminance data of the fluorescence received by the light receiving element.

さらに、内部が外光と遮断された筐体を備え、
前記励起光源及び前記受光素子は、前記筐体内に配置されている
請求項４に記載の微生物検出装置。 In addition, it has a housing that is shielded from outside light,
The microorganism detection apparatus according to claim 4, wherein the excitation light source and the light receiving element are arranged in the housing.

前記筐体は、前記検出対象に接触させた、前記試薬を含むジェル材を覆う開口部を有する
請求項５に記載の微生物検出装置。 The microorganism detection apparatus according to claim 5, wherein the casing includes an opening that covers the gel material containing the reagent that is brought into contact with the detection target.

前記筐体には、検出結果を表示するための表示部が設けられている
請求項５又は６に記載の微生物検出装置。 The microorganism detection apparatus according to claim 5 or 6, wherein the housing is provided with a display unit for displaying a detection result.

前記筐体には、前記微生物検出装置を操作するための操作部が設けられている
請求項５〜７のいずれか１項に記載の微生物検出装置。
The microorganism detection apparatus according to any one of claims 5 to 7, wherein the casing is provided with an operation unit for operating the microorganism detection apparatus.