JP2010071981A - Asbestos identifying method using, as index, laser-induced fluorescence amount per unit area - Google Patents
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Abstract
【解決課題】一般には困難と考えられる環境試料中の多様な物質からアスベストを簡便に識別する方法を提供する。
【解決手段】検体試料に対してレーザー光を照射し、検体試料中の物質から物質固有のレーザー誘起蛍光を発生させる第一の工程、顕微鏡観察視野内で発生したレーザー誘起蛍光を照射レーザー波長よりも長波長域にある任意の波長域に光透過特性を有する光学ローパスフィルターを通して光検出し、微粒子からの蛍光を2次元光検出器で画像計測する第二の工程、画像計測した微粒子の蛍光画像から微粒子のレーザー誘起蛍光を発する面積とその面積から発生する積算蛍光量を求める第三の工程、微粒子が蛍光を発生する面積とその面積から発生する蛍光量から単位照射面積当たりの蛍光量を算出し、予め同計測条件で求めておいたアスベストの単位面積当たりの蛍光量と比較する第四の工程を具備する、単位面積あたりのレーザー誘起蛍光量を指標とするアスベスト識別法。
【選択図】なしProvided is a method for easily discriminating asbestos from various substances in environmental samples that are generally considered difficult.
The first step of irradiating a specimen sample with laser light to generate substance-specific laser-induced fluorescence from the substance in the specimen sample, the laser-induced fluorescence generated within the microscope observation field from the irradiation laser wavelength The second step in which light is detected through an optical low-pass filter having light transmission characteristics in an arbitrary wavelength region in the long wavelength region, and the fluorescence from the fine particles is measured with a two-dimensional photodetector, the fluorescent image of the fine particles measured by the image measurement The third step to find the area where laser-induced fluorescence of fine particles is emitted and the integrated amount of fluorescence generated from the area, calculate the amount of fluorescence per unit irradiation area from the area where the fine particles generate fluorescence and the amount of fluorescence generated from the area And a laser-induced fluorescence per unit area comprising a fourth step of comparing the amount of fluorescence per unit area of asbestos determined in advance under the same measurement conditions. Asbestos identification method as an index the amount.
[Selection figure] None
Description
本発明は、アスベストの識別法に関し、特に大気中に浮遊するアスベストまたは建築材料中に含まれるアスベストの簡易識別法に関する。 The present invention relates to a method for identifying asbestos, and more particularly to a simple method for identifying asbestos floating in the atmosphere or asbestos contained in a building material.
従来のアスベスト分析方法には、アスベスト粒子と他の物質粒子の屈折率の相違を利用する位相差顕微鏡による分散染色法、複屈折性をも確認できる手法を組み込んだ位相差顕微鏡による分散染色法(特許文献1)、アスベストの複屈折性を利用する偏光顕微鏡による消光角法、物質の結晶構造の相違を利用する基底標準吸収補正法等を利用したX線回折分析法、偏光顕微鏡による消光角法の改良型で暗視野落射照明を利用する偏光判定法(PVS)(非特許文献1)、呈色試薬を用いる方法(特許文献2及び3)、蛍光色素を吸着させて染色させる方法(特許文献4)、アスベスト繊維粒子によるレーザー散乱光の偏光特性を利用する方法(特許文献5)、レーザーラマン分光を用いる分析法(非特許文献2)、バイオ技術を用いる方法(非特許文献3)などがある。これらのうち、位相差顕微鏡による分散染色法及び偏光顕微鏡による消光角法並びに基底標準吸収補正法等を利用したX線回折分析法は、建材、吹き付け材中のアスベスト含有量を計測する定性分析手法として2006年のJIS A 1481に定められている手法である。また、大気汚染防止法で規制対象となる大気中の飛散アスベストの濃度測定法として、環境省 水・大気環境局大気環境課によるアスベストモニタリングマニュアル(第3版、平成19年5月)では、光学顕微鏡法が標準とされており、結果を補足する手段として電子顕微鏡による観察、または分散染色法が参考法として定められている。 Conventional asbestos analysis methods include a dispersion staining method using a phase-contrast microscope that utilizes the difference in refractive index between asbestos particles and other substance particles, and a dispersion staining method using a phase-contrast microscope that can also check birefringence ( Patent Document 1), extinction angle method using a polarization microscope utilizing the birefringence of asbestos, X-ray diffraction analysis method using a basis standard absorption correction method utilizing the difference in crystal structure of the substance, extinction angle method using a polarization microscope Polarization determination method (PVS) using dark field epi-illumination (Non-patent Document 1), a method using a color reagent (Patent Documents 2 and 3), a method of adsorbing and dyeing a fluorescent dye (Patent Document) 4), a method using polarization characteristics of laser scattered light by asbestos fiber particles (Patent Document 5), an analysis method using laser Raman spectroscopy (Non-Patent Document 2), a method using biotechnology ( Patent Document 3), and the like. Among these, the X-ray diffraction analysis method using the dispersion staining method using a phase contrast microscope, the extinction angle method using a polarizing microscope, and the base standard absorption correction method is a qualitative analysis method for measuring the asbestos content in building materials and spray materials. This is a method defined in JIS A 1481 of 2006. In addition, as a method for measuring the concentration of scattered asbestos in the atmosphere regulated by the Air Pollution Control Law, the Asbestos Monitoring Manual (3rd edition, May 2007) by the Ministry of the Environment Microscopy is standard, and observation with an electron microscope or disperse staining is defined as a reference method as a means to supplement the results.
しかし、これらの方法は、欠点として煩雑な前処理や分析結果を得るまでに長い期間、日数を要すること、顕微鏡法では目視観察のため人為的測定誤差が大きいという測定精度の問題がある。 However, these methods have a problem of measurement accuracy that, as a disadvantage, it takes a long period of time to obtain complicated preprocessing and analysis results, and in the case of microscopy, an artificial measurement error is large due to visual observation.
位相差顕微鏡による分散染色法は、粒子の屈折率の違いによって生じる色の相違を顕微鏡で観察してアスベストの識別を行うものである。建材を含む多くの材料からなる検体試料中にはアスベストの屈折率と同様の屈折率を有するタルク等の多くの鉱物材料が存在するため、目視による色の相違のみによる識別は熟練の専門家でも困難な作業となる。 The disperse dyeing method using a phase contrast microscope discriminates asbestos by observing a difference in color caused by a difference in refractive index of particles with a microscope. Since many mineral materials such as talc having a refractive index similar to that of asbestos are present in specimen samples consisting of many materials including building materials, identification by visual color difference can be performed even by a skilled expert. It will be a difficult task.
偏光顕微鏡による消光角法では、顕微鏡操作の熟練と消光角による判定法に関する高度な鉱物の光学物性の専門知識が必要で、非専門家にはアスベストの同定が困難であり、識別には経験者でも長い分析時間を要する。JIS A 1481には、位相差顕微鏡による分散染色法と偏光顕微鏡による消光角法とを併用することも参考として示されているが、これら二つの方法を両立できる専門家の数が極めて少ない。このため、これらの手法は現在標準的な計測技術であるが、結果としてアスベストの識別に煩雑な手間と長大な分析時間が必要となる。また、高精度の測定には高い専門知識及び技量が不可欠であることが、分析者による測定精度のばらつき(人為的な測定誤差)を大きくさせている原因となっている。 The extinction angle method using a polarizing microscope requires skill in microscope operation and advanced expertise in optical properties of minerals regarding the determination method based on the extinction angle, and it is difficult for non-experts to identify asbestos. But it takes a long analysis time. In JIS A 1481, the combined use of a dispersion staining method using a phase-contrast microscope and an extinction angle method using a polarizing microscope is also shown as a reference, but the number of experts who can achieve both of these two methods is extremely small. For this reason, these methods are currently standard measurement techniques, but as a result, cumbersome labor and long analysis time are required to identify asbestos. In addition, high expertise and skill are indispensable for high-accuracy measurement, which causes a large variation in measurement accuracy (artificial measurement error) by analysts.
位相差顕微鏡による分散染色法及び偏光顕微鏡による消光角法の改良型である特許文献1に記載の方法や偏光判定法(PVS)は、測定手法に関する改善は見られるものの、やはり同様の問題をかかえている。特に偏光判定法(PVS)は、微細なアスベスト繊維粒子の識別が困難で、光学的倍率は位相差顕微鏡や偏光顕微鏡に及ばないとされている。 Although the method described in Patent Document 1 and the polarization determination method (PVS), which are improved versions of the dispersion staining method using a phase contrast microscope and the extinction angle method using a polarization microscope, have seen improvements in measurement techniques, they still have similar problems. ing. In particular, in the polarization determination method (PVS), it is difficult to identify fine asbestos fiber particles, and the optical magnification does not reach that of a phase contrast microscope or a polarization microscope.
X線回折法によるアスベスト識別に関しては、分散染色法及び消光角法以上に高度な知識と経験が必要であることが指摘されている(非特許文献4)。 Regarding asbestos discrimination by X-ray diffraction method, it has been pointed out that advanced knowledge and experience are required more than the disperse staining method and the extinction angle method (Non-patent Document 4).
以上のように、顕微鏡観察、X線回折による従来方法で高精度な計測を行う際には、試料を準備し計測するまでに煩雑な手間や化学処理等が必要で、さらにアスベストの判定には高度な専門知識や熟達した技量が必要になる。アスベストをリアルタイムでその場で識別し計測することは困難で、結果を得るまでに長い時間と多くの労力が必要であり、測定精度は測定者の技量に依存するという問題点がある。 As described above, when performing high-precision measurement using a conventional method based on microscopic observation and X-ray diffraction, complicated labor and chemical treatment are required to prepare and measure a sample. Advanced expertise and skill are required. It is difficult to identify and measure asbestos on the spot in real time, and it takes a long time and much labor to obtain a result, and there is a problem that measurement accuracy depends on the skill of the measurer.
一方、呈色試薬による方法や蛍光色素を吸着させて染色させる手法、及びタンパク質を吸着させる手法等は、適用可能な建材材料等の範囲が不明な場合やクリソタイル以外には適用困難であるというような問題があるため、使用する際には対象範囲が限定されるという問題点がある。 On the other hand, the method using a color reagent, the method of adsorbing and dyeing fluorescent dyes, the method of adsorbing proteins, etc. are difficult to apply when the range of applicable building materials is unknown or other than chrysotile Therefore, there is a problem that the target range is limited when used.
また、レーザー散乱光の偏光特性を利用する方法やラマン分光を用いる分析法は、計測者の技量に関係なくアスベストをその場で計測することができる。しかし、前者は、繊維状粒子によるレーザー散乱光の偏光特性を利用することから、アスベスト以外の繊維粒子との識別が不十分であるという問題がある。また、後者は、ラマン散乱光が非常に微弱で小さいこと、また同様の波長域でラマン散乱光を発する建材、鉱物等が多数存在するためアスベストの識別が難しいという問題点がある。 In addition, asbestos can be measured on the spot regardless of the skill of the measurer by the method using the polarization characteristic of the laser scattered light or the analysis method using Raman spectroscopy. However, since the former utilizes the polarization characteristics of the laser scattered light by the fibrous particles, there is a problem that discrimination from fiber particles other than asbestos is insufficient. Further, the latter has a problem that Raman scattered light is very weak and small, and there are many building materials, minerals, etc. that emit Raman scattered light in the same wavelength range, and therefore it is difficult to identify asbestos.
これら従来技術を単独で用いる場合は、上記のような技術的問題点がありアスベストの識別を困難にしている。高精度で分析する場合には、高度な専門知識、経験、技量も要求され、上記の従来技術を単独ではなく複数併用しなくてはならない。結果として、従来技術で用いられている方法では、アスベスト繊維粒子のその場で迅速に識別計測することはできず、計測精度のばらつき、長い分析時間、及び煩雑な手間が不可欠という問題がある。 When these conventional techniques are used alone, there are technical problems as described above, making it difficult to identify asbestos. When analyzing with high accuracy, advanced expertise, experience, and skill are required, and a plurality of the above conventional techniques must be used in combination. As a result, the method used in the prior art cannot identify and measure asbestos fiber particles quickly on the spot, and there is a problem that variation in measurement accuracy, long analysis time, and complicated labor are indispensable.
現在のアスベスト計測技術ではアスベストの厳密な判定が困難であるため、その場での迅速なリアルタイム計測が不可能である。よって、アスベストを含む建材を使用した老朽化した建物の解体工事現場などで建材中のアスベストの分析及び飛散するアスベストの環境調査のために長い日数と煩雑な作業を要している。 Since it is difficult to accurately determine asbestos with current asbestos measurement technology, it is impossible to perform real-time measurement on the spot. Therefore, long days and complicated work are required for analysis of asbestos in building materials and environmental investigation of asbestos scattered at demolition work sites of aging buildings using asbestos-containing building materials.
また、これまで計測対象は、クリソタイル、クロシドライト及びアモサイトの3種類であったが、アスベストの健康被害対策のため、厚生労働省通達(基安化発0206003号、平成20年2月6日付)によりクロシドライトと同じ各閃石族のアンソフィライト、トレモライトやアクチノライトの3種類のアスベストの分析も義務付けられることになった。しかしながら、現在、主流となっている分散染色法による位相差顕微鏡によるアスベスト計測法では、このような計測数の増加に対してある程度の計測精度を維持したまま対処することは大幅な作業時間の増加を招く。 In addition, until now there have been three types of measurements, chrysotile, crocidolite and amosite. However, as a measure against asbestos health damage, according to the Ministry of Health, Labor and Welfare notification (No. 0206003, dated February 6, 2008), Analysis of three types of asbestos, the anthophyllite, tremolite, and actinolite of each of the olivine groups, was also required. However, with the asbestos measurement method using a phase contrast microscope using the dispersion staining method, which is currently the mainstream, dealing with such an increase in the number of measurements while maintaining a certain degree of measurement accuracy significantly increases the work time. Invite.
一方、アスベスト計測に適用されてはいないが、蛍光寿命により物質の発光機構と化学種の関係等を分析する手法として時間分解蛍光分光(測光)法がある(非特許文献5)。この方法では、蛍光スペクトルを時間分解してスペクトルの変化や蛍光寿命を計測して2成分系試料の定量分析、物質の同定や分子の動的構造解析等を行う(特許文献6、7及び8)。また、代表的なものとしてバイオ分野で細胞内の微小環境評価、色素、抗体、アミノ酸の検出等に蛍光寿命顕微鏡が用いられている(特許文献9及び10、非特許文献6)。蛍光寿命は、蛍光強度と違って物質の濃度により影響を受けないため、バイオ、化学分析分野では、主に蛍光色素、特定物質等の画像検出または挙動解析に用いられている。蛍光寿命を検出するため、寿命計測装置や寿命解析装置が開発されてきた(特許文献11及び12)。しかしながら、蛍光寿命による物質同定または識別法は、これまで細胞内や化学溶液内等の非常に限られた条件下で使用されており、アスベストのような無機物質または有機物質など多様な物質が混在する試料を分析する環境分析の分野では一般に使用されていない。その理由として、同様の蛍光寿命を有する物質が多数混在していること、それら多様かつ多数の蛍光寿命の解析に膨大な分析時間と手間が必要になることが挙げられる。また、それら多様な試料には蛍光強度に大きな差があるため、微量かつ微弱な蛍光強度を有する物質の同定は実質的に不可能である。 On the other hand, although not applied to asbestos measurement, there is a time-resolved fluorescence spectroscopy (photometry) method as a technique for analyzing a relationship between a light emission mechanism of a substance and a chemical species by a fluorescence lifetime (Non-patent Document 5). In this method, the fluorescence spectrum is time-resolved to measure the change in spectrum and fluorescence lifetime, and quantitative analysis of a binary sample, identification of a substance, dynamic structure analysis of a molecule, and the like are performed (Patent Documents 6, 7 and 8). ). Moreover, as a typical example, a fluorescence lifetime microscope is used in the bio field for evaluation of intracellular microenvironment, detection of dyes, antibodies, amino acids, and the like (Patent Documents 9 and 10, Non-Patent Document 6). Unlike the fluorescence intensity, the fluorescence lifetime is not affected by the concentration of the substance. Therefore, in the bio and chemical analysis fields, it is mainly used for image detection or behavior analysis of fluorescent dyes, specific substances and the like. In order to detect the fluorescence lifetime, a lifetime measuring device and a lifetime analyzing device have been developed (Patent Documents 11 and 12). However, substance identification or identification method based on fluorescence lifetime has been used under very limited conditions such as in cells and chemical solutions, and various substances such as inorganic or organic substances such as asbestos are mixed. It is not generally used in the field of environmental analysis for analyzing samples. The reason for this is that a large number of substances having the same fluorescence lifetime are mixed, and enormous analysis time and labor are required to analyze these various and various fluorescence lifetimes. In addition, since these various samples have a large difference in fluorescence intensity, it is practically impossible to identify a substance having a trace amount and a weak fluorescence intensity.
したがって、本発明は、従来法の欠点を解消し、単位面積あたりのレーザー誘起蛍光量を指標として、一般には困難と考えられる環境試料中の多様な物質からアスベストを簡便に識別する方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a method for easily discriminating asbestos from various substances in environmental samples that are generally considered difficult by eliminating the disadvantages of conventional methods and using the amount of laser-induced fluorescence per unit area as an index. For the purpose.
本発明によれば、アスベストを識別する指標として物質固有のレーザー誘起蛍光の単位面積あたりの蛍光量を用いることにより、従来技術でのアスベスト判定の困難さ、計測に係る煩雑な処理または手間、及び測定精度等の問題点を解消する。 According to the present invention, by using the fluorescence amount per unit area of the substance-specific laser-induced fluorescence as an index for identifying asbestos, it is difficult to determine asbestos in the prior art, complicated processing or labor related to measurement, and Eliminate problems such as measurement accuracy.
具体的には、検査対象の検体試料にレーザー光を照射して物質から発生する任意波長のレーザー誘起蛍光の蛍光量と当該レーザー誘起蛍光を発する物質の面積を計測し、単位面積あたりの蛍光量を検出して、あらかじめ作成しておいた基準アスベストの単位面積あたりの蛍光量とその場で比較し、検体試料がアスベストを含むか否かを識別する。 Specifically, the amount of fluorescence of laser-induced fluorescence of an arbitrary wavelength generated from a substance by irradiating the sample to be examined with laser light and the area of the substance emitting the laser-induced fluorescence are measured, and the amount of fluorescence per unit area Is detected and compared with the amount of fluorescence per unit area of reference asbestos prepared in advance to identify whether or not the specimen sample contains asbestos.
一般に物質にレーザー光が照射されると、その物質表面から物質の組成に依存する物質特有のレーザー誘起蛍光が発生する。その蛍光の発生波長域は、照射するレーザー光の波長域よりも広く、数ナノメートルから数百ナノメートルに及ぶことがある。蛍光スペクトルの発生特性は、同じ物質でも照射するレーザーの波長によっても異なる。同一波長のレーザー光で様々な物質を照射すると、発生する蛍光量、蛍光スペクトルのピークを示す波長、蛍光スペクトル形状、及びその蛍光寿命は物質によって様々異なる。この物質によって異なる蛍光量の差異を利用して、予め任意の波長域でのアスベストの蛍光発生特性を調査して単位面積当たりの蛍光量を把握しておき、それを基準として同条件での物質からの単位面積当たりの蛍光量と比較することでアスベストの識別が可能となる。 In general, when a substance is irradiated with laser light, a substance-specific laser-induced fluorescence depending on the composition of the substance is generated from the surface of the substance. The generation wavelength range of the fluorescence is wider than the wavelength range of the laser light to be irradiated, and may range from several nanometers to several hundred nanometers. The generation characteristics of the fluorescence spectrum differ depending on the wavelength of the laser to be irradiated even with the same substance. When various substances are irradiated with laser light of the same wavelength, the amount of fluorescence generated, the wavelength showing the peak of the fluorescence spectrum, the shape of the fluorescence spectrum, and the fluorescence lifetime vary depending on the substance. Using the difference in the amount of fluorescence that varies depending on this substance, investigate the fluorescence generation characteristics of asbestos in an arbitrary wavelength region in advance to ascertain the amount of fluorescence per unit area, and use this as a standard for substances under the same conditions. Asbestos can be identified by comparing the amount of fluorescence per unit area.
一般には蛍光から物質の詳細な識別は困難とされている。しかし、本発明においては、特定波長域のレーザー誘起蛍光を検出し、当該特定波長域のレーザー誘起蛍光を発している物質の面積を顕微鏡観察により求めて、単位面積当たりレーザー誘起蛍光の量を簡易かつ厳密に検出することによって、環境試料中の多様な物質からアスベストを高精度で識別する方法を提供する。 In general, detailed identification of a substance from fluorescence is considered difficult. However, in the present invention, laser-induced fluorescence in a specific wavelength region is detected, the area of the substance emitting laser-induced fluorescence in the specific wavelength region is obtained by microscopic observation, and the amount of laser-induced fluorescence per unit area is simplified. In addition, the present invention provides a method for identifying asbestos from various substances in an environmental sample with high accuracy by strictly detecting it.
本発明は、アスベストが混在する試料中にレーザー照射を施し、そこに発生するレーザー誘起蛍光の特定波長域での積算蛍光量又はピーク値と当該レーザー誘起蛍光を発する物質の面積を検出して求めた単位面積あたりの蛍光量を比較するだけの簡単な手法である。また、従来技術で用いられている識別法よりも数値で評価できるため簡易かつ精度の高いアスベストの識別法となる。このため、本発明は、従来技術の問題点である目視によるアスベスト判定に伴う人為的な誤差や煩雑な顕微鏡の操作、試料の前処理等を解決する有力な手段となる。 The present invention is obtained by performing laser irradiation in a sample mixed with asbestos, and detecting the accumulated fluorescence amount or peak value in a specific wavelength region of the laser-induced fluorescence generated therein and the area of the substance emitting the laser-induced fluorescence. This is a simple method that simply compares the amount of fluorescence per unit area. In addition, since it can be evaluated numerically as compared with the identification method used in the prior art, it is a simple and highly accurate identification method for asbestos. For this reason, the present invention is an effective means for solving an artificial error associated with visual asbestos determination, a complicated operation of a microscope, sample pretreatment, and the like, which are problems of the prior art.
次に、単位面積あたりの蛍光量を指標とするアスベストの識別原理について説明する。 Next, the principle of asbestos identification using the amount of fluorescence per unit area as an index will be described.
天然または人為的に生成された化学物質、有機物、無機物等の物質に単色のレーザー光が照射されると、物質表面からレーザー誘起蛍光を発生する。この蛍光は、一般に照射したレーザー波長よりも長い波長域に幅広く発生し、同一波長のレーザー照射条件では、物質ごとに異なる発生特性を示し、発生するスペクトルの波長域、強度、及び蛍光の寿命が異なる。図1には、異なる物質A、B及びCのレーザー誘起蛍光のスペクトル概念図を示す。レーザー誘起蛍光スペクトルは、基本的に物質の組成が異なれば、蛍光の発生波長域、スペクトル形状及び蛍光寿命なども異なる。蛍光スペクトルの蛍光量(積算蛍光量)は、各波長での蛍光強度をスペクトルの発生波長域にわたって積算したものであり、その量は図1における蛍光スペクトルの線と蛍光強度0の基準線とによって囲まれた領域の面積に相当する。レーザーの照射面積は同一なので、その面積すなわち単位面積当たりの蛍光スペクトルの量が物質によって異なる。したがって、検体試料中の物質の単位面積あたりの蛍光量を求めて、予め求めておいたアスベストの単位面積あたりの蛍光量(基準アスベスト蛍光量)と比較することによって、その物質がアスベストか否かを識別することができる。また、図1に示すように物質A、B及びCの蛍光スペクトル形状が顕著に異なる特定ピークを有する場合には、この特定ピーク(図1に示す波長λ1)の単位面積当たりの蛍光強度だけを比較するだけでも物質の識別が可能である。 When a monochromatic laser beam is irradiated on a natural or artificially generated substance such as a chemical substance, organic substance, or inorganic substance, laser-induced fluorescence is generated from the substance surface. In general, this fluorescence is generated in a wide wavelength range longer than the irradiated laser wavelength. Under the same wavelength laser irradiation condition, it shows different generation characteristics for each substance, and the generated spectrum wavelength range, intensity, and fluorescence lifetime are different. Different. In FIG. 1, the spectrum conceptual diagram of the laser-induced fluorescence of different substances A, B, and C is shown. The laser-induced fluorescence spectrum basically differs in the generation wavelength range, spectrum shape, and fluorescence lifetime of the substance if the composition of the substance is different. The fluorescence amount of the fluorescence spectrum (accumulated fluorescence amount) is obtained by integrating the fluorescence intensity at each wavelength over the wavelength range where the spectrum is generated, and the amount is determined by the fluorescence spectrum line in FIG. It corresponds to the area of the enclosed region. Since the laser irradiation area is the same, the area, that is, the amount of the fluorescence spectrum per unit area differs depending on the substance. Therefore, by calculating the amount of fluorescence per unit area of the substance in the sample and comparing it with the previously determined amount of fluorescence per unit area of asbestos (reference asbestos fluorescence amount), whether the substance is asbestos or not. Can be identified. In addition, as shown in FIG. 1, when the substance A, B and C have specific peaks with significantly different fluorescence spectrum shapes, only the fluorescence intensity per unit area of this specific peak (wavelength λ1 shown in FIG. 1) is obtained. Substances can be identified only by comparison.
単位面積あたりの蛍光量という数値によってアスベストの識別が可能となるため、目視によって観測、識別する顕微鏡観察法等の従来技術よりも簡易かつ迅速なアスベスト計測が可能となる。本発明では、様々な種類のアスベストの単位面積あたりの蛍光量を予め測定しておいて既知のデータ(基準アスベスト蛍光量)として、計測対象物質の単位面積あたりの蛍光量を計測して比較する。したがって、アスベスト以外の物質との識別が容易となるばかりでなく、計測すべきアスベストの種類が増加してもアスベストの種類別識別も容易であり、従来方法のように特段の作業時間の増加(検体試料数の増加、前処理の増加など)を招くことはない。 Since asbestos can be identified by the numerical value of the amount of fluorescence per unit area, asbestos measurement can be performed more easily and faster than conventional techniques such as microscopic observation methods such as observation and identification by visual observation. In the present invention, the fluorescence amount per unit area of various types of asbestos is measured in advance, and the fluorescence amount per unit area of the measurement target substance is measured and compared as known data (reference asbestos fluorescence amount). . Therefore, not only is it easy to distinguish from substances other than asbestos, but even if the number of types of asbestos to be measured increases, it is also easy to identify asbestos by type. Increase in the number of specimen samples, increase in pretreatment, etc.).
図6に本発明のアスベスト識別装置の概念図を示す。アスベスト識別装置は、パルス発振のレーザー光源(d)と、対物レンズの光路中に任意波長域に光透過特性を有するローパスフィルター又はバンドパスフィルター(b)と、当該ローパスフィルター又はバンドバスフィルター(b)により分離されたレーザー誘起蛍光を観察する高速ゲート付高感度CCDカメラ(a)と、を具備する蛍光顕微鏡、及び当該高速ゲート付高感度CCDカメラの画像から、レーザー誘起蛍光を発する微粒子の面積と、その面積から発生する蛍光量から単位照射面積当たりの蛍光量を算出し、当該面積あたりの蛍光量を求める計測制御装置(g)を具備する。 FIG. 6 shows a conceptual diagram of the asbestos identification device of the present invention. The asbestos identification device includes a pulsed laser light source (d), a low-pass filter or band-pass filter (b) having light transmission characteristics in an arbitrary wavelength region in the optical path of the objective lens, and the low-pass filter or band-pass filter (b). A high-speed gated high-sensitivity CCD camera (a) for observing the laser-induced fluorescence separated by), and the area of fine particles emitting laser-induced fluorescence from the image of the high-speed gated high-sensitivity CCD camera And a measurement control device (g) for calculating the fluorescence amount per unit irradiation area from the fluorescence amount generated from the area and obtaining the fluorescence amount per area.
次に、図6に示すアスベスト識別装置を用いるアスベスト識別手法を説明する。まず、顕微鏡システムで検体試料(f)にパルスレーザーを照射する。検体試料中の微粒子から発生するレーザー誘起蛍光を照射するレーザー波長よりも長い波長域に透過特性のあるローパス光学フィルターまたはレーザー誘起蛍光の発生波長域に任意の狭い波長域に透過特性を有するバンドパス(干渉)光学フィルター(波長λA)(b)を通して高感度CCDカメラ(a)で顕微鏡観察する。高感度CCDカメラ(a)により、光学フィルター(b)を通した蛍光顕微鏡画像(図中右下)が得られる。この画像を計測制御装置(g)であるパーソナルコンピュータ等に取り込み、画像処理を行い、蛍光を発している微粒子の面積を算出し、この微粒子画像からCCD信号を基にしてこの微粒子から発生する所定波長域での積算蛍光量を導出する。蛍光を発している微粒子の面積と積算蛍光量から単位面積当たりの蛍光量を求め、予め調査済みの同計測条件下でのアスベストの単位面積当たりの積算蛍光量と比較する。この処理によりアスベストと識別された微粒子をアスベスト繊維粒子1個と計数する。この画像中の1個の微粒子に対するアスベスト識別に関する画像識別処理を画像中に写る全ての微粒子に繰り返し施すことにより画像中の全てのアスベスト粒子を計数する。 Next, an asbestos identification method using the asbestos identification apparatus shown in FIG. 6 will be described. First, the specimen sample (f) is irradiated with a pulsed laser with a microscope system. A low-pass optical filter with transmission characteristics in the wavelength range longer than the wavelength of the laser that emits laser-induced fluorescence emitted from fine particles in the specimen sample or a bandpass with transmission characteristics in any narrow wavelength range in the generation wavelength range of laser-induced fluorescence (Interference) The sample is observed with a high sensitivity CCD camera (a) through an optical filter (wavelength λ A ) (b). A fluorescence microscope image (lower right in the figure) through the optical filter (b) is obtained by the high sensitivity CCD camera (a). This image is taken into a personal computer or the like which is the measurement control device (g), image processing is performed, the area of the fluorescent fine particles is calculated, and a predetermined generated from the fine particles based on the CCD signal from the fine particle image. The integrated fluorescence amount in the wavelength region is derived. The amount of fluorescence per unit area is obtained from the area of the fine particles emitting fluorescence and the amount of accumulated fluorescence, and compared with the amount of accumulated fluorescence per unit area of asbestos under the same measurement conditions investigated in advance. The fine particles identified as asbestos by this process are counted as one asbestos fiber particle. All the asbestos particles in the image are counted by repeatedly performing an image identification process relating to asbestos identification for one fine particle in the image on all the fine particles appearing in the image.
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.
[実施例1]
紫外パルスレーザー(Nd:YAGレーザー4倍波、波長266nm、パルス時間幅〜4ns)を試料(照射面積〜0.8cm2)に照射して、レーザー誘起蛍光を発生させた。図2に、パルスレーザーと発生するレーザー誘起蛍光、及びCCDカメラのゲート時間の時間的相関を表すタイムシーケンスを示す。レーザー誘起蛍光は、レーザー照射直後より物質から発生する経過時間によって図2のように減衰する。その蛍光をマルチチャンネル分光器で200nsの露出(ゲート)時間で100回積算して平均し、波長350〜700nmの蛍光スペクトルを計測した。レーザー散乱光を除去するため分光器にカットオフ波長360nmのローパス光学フィルターを使用した。なお、使用するローパスフィルターの透過特性により蛍光スペクトルの形状が変化し、計測する蛍光量も変化する。
[Example 1]
A sample (irradiation area to 0.8 cm 2 ) was irradiated with an ultraviolet pulse laser (Nd: YAG laser quadruple wave, wavelength 266 nm, pulse time width to 4 ns) to generate laser-induced fluorescence. FIG. 2 shows a time sequence representing a temporal correlation between the pulse laser, the laser-induced fluorescence generated, and the gate time of the CCD camera. The laser-induced fluorescence attenuates as shown in FIG. 2 depending on the elapsed time generated from the material immediately after laser irradiation. The fluorescence was integrated 100 times with an exposure (gate) time of 200 ns with a multichannel spectrometer and averaged, and a fluorescence spectrum with a wavelength of 350 to 700 nm was measured. In order to remove the laser scattered light, a low-pass optical filter having a cutoff wavelength of 360 nm was used in the spectroscope. Note that the shape of the fluorescence spectrum changes depending on the transmission characteristics of the low-pass filter used, and the amount of fluorescence to be measured also changes.
図3に代表的なアスベストである5種類のクリソタイル、クロシドライト、アモサイト、トレモライト、及びアンソフィライトの繊維粒子を固めたバルク試料からの同一のレーザー照射面積から発生した波長350nm付近から700nmのレーザー誘起蛍光スペクトルをそれぞれ示す。これらの蛍光スペクトルは、物質表面の同一のレーザー照射面積から発生したレーザー誘起蛍光を同一の計測条件で計測したものである。クリソタイルの蛍光スペクトルは、ピーク強度においてアンソフィライトの0.5倍程度、クロシドライ及びアモサイトの10倍程度、トレモライトの1.5倍程度の強度を示すが、スペクトル形状は非常に酷似している。これら5種類のアスベストの種類間で蛍光量に顕著な差異があり、識別できる程度の差があること、及びピーク強度に明確な差があることがわかった。各アスベストのピーク波長の強度差でもこれらアスベストの識別が可能であることがわかる。 In FIG. 3, laser induction from a wavelength of about 350 nm to 700 nm is generated from the same laser irradiation area from a bulk sample in which fiber particles of five types of asbestos, which are typical asbestos, crocidolite, amosite, tremolite, and anthophyllite are consolidated. The fluorescence spectrum is shown respectively. These fluorescence spectra are obtained by measuring laser-induced fluorescence generated from the same laser irradiation area on the material surface under the same measurement conditions. The chrysotile fluorescence spectrum shows peak intensities of about 0.5 times that of anthophyllite, about 10 times that of crosidyl and amosite, and about 1.5 times that of tremolite, but the spectrum shape is very similar. It was found that there was a significant difference in the amount of fluorescence among these five types of asbestos, there was a difference that could be discriminated, and there was a clear difference in peak intensity. It can be seen that these asbestos can be identified even by the difference in intensity between the peak wavelengths of the asbestos.
図4には、アスベストと誤認されやすいアスベストと同様の繊維状物質であるガラスウール、ロックウール及びガラスウールの蛍光スペクトルを示す。これら繊維状物質の蛍光スペクトルは、アスベストのものとは異なるスペクトル形状を示し、ピーク位置も50nmから100nmほど長波長側にあることがわかった。また、ピークの蛍光強度においても、特にガラスウールはクリソタイルよりも30倍以上程度高く、ロックウールとロックファイバーは、5〜7倍程度高いことがわかった。このようにガラスウール、ロックウール及びロックファイバー等のアスベストと誤認されやすい繊維状物質はアスベストよりも格段に多い蛍光量を発することが観測された。 FIG. 4 shows fluorescence spectra of glass wool, rock wool, and glass wool, which are fibrous materials similar to asbestos that are easily misidentified as asbestos. The fluorescence spectrum of these fibrous substances showed a spectrum shape different from that of asbestos, and the peak position was found to be on the longer wavelength side from 50 nm to 100 nm. Moreover, also in the peak fluorescence intensity, it turned out that especially glass wool is about 30 times or more higher than chrysotile, and rock wool and rock fiber are about 5 to 7 times higher. Thus, it was observed that fibrous materials that are easily misidentified as asbestos, such as glass wool, rock wool, and rock fiber, emit significantly more fluorescence than asbestos.
図5に、非繊維状物質でアスベスト検査時に検査試料によく混入される建材試料のタルク、石膏及びセメントの図3と図4と同条件で計測したレーザー誘起蛍光スペクトルを示す。タルクと石膏は、ほぼ同様のスペクトル形状である。ピーク値における蛍光強度は、クリソタイル(1.95×105)と比較して、タルク(2.0×106)の場合は約10倍、石膏(7.8×106)の場合は約4倍、高いことがわかった。一方、セメントはタルク及び石膏とスペクトル形状が酷似しているものの、強度はピークにおいてタルクに対して40分の1以下と低かった。 FIG. 5 shows a laser-induced fluorescence spectrum measured under the same conditions as FIGS. 3 and 4 for talc, gypsum, and cement of a building material sample that is a non-fibrous substance and is often mixed into an inspection sample during asbestos inspection. Talc and gypsum have almost the same spectral shape. The fluorescence intensity at the peak value is about 10 times for talc (2.0 × 10 6 ) and about gypsum (7.8 × 10 6 ) compared to chrysotile (1.95 × 10 5 ). It was 4 times higher. On the other hand, although the cement has a spectrum shape very similar to that of talc and gypsum, the strength was as low as 1/40 or less than that of talc at the peak.
表1に図3、図4及び図5に示す全ての物質の蛍光スペクトルの波長350〜700nmの積算蛍光量をクリソタイルの値を基準(1)としてまとめたものを示す。これらの値は、試料表面の同一のレーザー照射面積から発生した蛍光量を同一の計測条件でまとめたものであり、粒子の単位面積当たりの蛍光量の比に相当する。 Table 1 shows a summary of the total fluorescence amount of wavelengths 350 to 700 nm of the fluorescence spectra of all the substances shown in FIGS. 3, 4 and 5 with reference to the value of chrysotile (1). These values are obtained by collecting the fluorescence amounts generated from the same laser irradiation area on the sample surface under the same measurement conditions, and correspond to the ratio of the fluorescence amount per unit area of the particles.
表1に示すように、積算蛍光量の比は、物質間で大きく異なることがわかる。アスベストはこれら物質の中で蛍光量が小さいほうに分類される。セメントがクリソタイルの約1/5であり、クロシドライトは約1/8、アモサイトは約1/20、トレモライトは約2/3と低い値を示し、アンソフィライトは約1.8倍であった。また、アスベストと誤認されやすい繊維状物質であるガラスウールがクリソタイルの25倍以上、ロックウールやロックファイバーは6〜8倍程度の高い値を示した。セメント以外の非繊維状物質のタルクと石膏もクリソタイルに対してそれぞれ9倍、3倍以上の積算蛍光量を発生することがわかった。よって、アスベストと他の物質間の単位面積当たりの蛍光量でこのような顕著な数値上の顕著な差異があるため、これらの数値を用いれば高精度なアスベストの識別が可能になる。 As shown in Table 1, it can be seen that the ratio of the accumulated fluorescence amount varies greatly between substances. Asbestos is classified into the substances with the smallest fluorescence. Cement was about 1/5 of chrysotile, crocidolite was about 1/8, amosite was about 1/20, tremolite was about 2/3, and anthophyllite was about 1.8 times. Further, glass wool, which is a fibrous material that is easily misidentified as asbestos, was 25 times or more higher than chrysotile, and rock wool and rock fiber were about 6-8 times higher. It has been found that talc and gypsum, which are non-fibrous substances other than cement, generate an integrated fluorescence amount that is 9 times or 3 times that of chrysotile, respectively. Therefore, since there is a remarkable difference in such remarkable numerical values in the amount of fluorescence per unit area between asbestos and other substances, it is possible to identify asbestos with high accuracy by using these numerical values.
また、表1では波長350〜700nmの積算蛍光量を比較したが、図3、図4、図5に示す各スペクトル波形のピーク値の単位面積当たりの蛍光強度比較でもアスベストの識別が可能であることを上述した。しかし、この場合には物質ごとに蛍光スペクトル波形を取得してピーク値を検出する煩雑な解析作業が不可欠となる。この手間を省いて容易に蛍光強度からアスベストを識別できる方法として、狭い波長域に透過特性のあるバンドパスフィルターで任意の波長域の蛍光強度で識別する方法を以下に示す。表2に波長522nm付近での各物質の蛍光強度を表1と同様にクリソタイルを基準にしてまとめた結果を示す。この方法では、面倒なスペクトル解析作業が不要で一つのバンドパスフィルターで同様の計測条件で任意の狭い波長域での蛍光強度を容易に求めることができる。 In Table 1, the accumulated fluorescence amounts at wavelengths of 350 to 700 nm were compared. Asbestos can also be identified by comparing the fluorescence intensity per unit area of the peak values of each spectrum waveform shown in FIGS. 3, 4, and 5. That was mentioned above. However, in this case, a complicated analysis operation for acquiring a fluorescence spectrum waveform for each substance and detecting a peak value is indispensable. As a method for easily identifying asbestos from the fluorescence intensity without this trouble, a method for identifying with the fluorescence intensity in an arbitrary wavelength range by a bandpass filter having transmission characteristics in a narrow wavelength range is shown below. Table 2 shows the results of summarizing the fluorescence intensity of each substance around the wavelength of 522 nm on the basis of chrysotile as in Table 1. In this method, troublesome spectral analysis work is not required, and the fluorescence intensity in an arbitrary narrow wavelength region can be easily obtained with the same measurement condition with a single bandpass filter.
単位面積あたりの波長522nmでの蛍光強度からでもアスベストと他の物質間、及びアスベストの種類間でも顕著な差異があり、これらの数値からでもアスベストの識別が可能であることがわかる。しかし、狭い波長域の蛍光強度で識別する場合、選択する波長域によってはアスベストと同様の蛍光強度を示す物質があるので、蛍光強度を比較する波長域の選定には注意を要する。表2のように物質間で蛍光強度の差異が顕著である波長域を選択しなければならない。 From the fluorescence intensity at a wavelength of 522 nm per unit area, there is a significant difference between asbestos and other substances, and also between the types of asbestos, and it can be seen from these numerical values that asbestos can be identified. However, when discriminating by the fluorescence intensity in a narrow wavelength range, there is a substance that exhibits the same fluorescence intensity as asbestos depending on the wavelength range to be selected, so care must be taken in selecting the wavelength range for comparing the fluorescence intensity. As shown in Table 2, it is necessary to select a wavelength region in which the difference in fluorescence intensity between substances is significant.
このように長い波長域での積算蛍光量や一つの任意の狭い波長域での単位面積当たりの蛍光量は、アスベストと他の物質間で大きな差があるため、アスベストのこれらの値を予め求めておいて顕微鏡観察により物質の単位面積当たりのこれらの積算蛍光量または蛍光強度を検出しアスベストのものと比較することでアスベストの識別を容易かつ迅速に行うことができる。顕微鏡での蛍光観察により得られる蛍光顕微画像をパーソナルコンピュータ等で画像処理を行えば、人為的な目視計測によらずアスベストの自動識別、計数が可能となる。 In this way, the accumulated amount of fluorescence in a long wavelength region and the amount of fluorescence per unit area in one arbitrary narrow wavelength region are greatly different between asbestos and other substances. In addition, asbestos can be easily and quickly identified by detecting the accumulated fluorescence amount or fluorescence intensity per unit area of the substance by microscopic observation and comparing it with that of asbestos. If image processing is performed on a fluorescence microscopic image obtained by fluorescence observation with a microscope using a personal computer or the like, asbestos can be automatically identified and counted without artificial visual measurement.
[実施例2]
表1に示す積算蛍光量比は、繊維状或いは粉末状のアスベスト及び建材試料を固めたバルク試料を用いた分光試験で計測したバルク試料からの蛍光量に基づくものである。実際に表1に示す積算蛍光量比に相当する蛍光量比の差異が図6に例示した顕微鏡システムで観察する粒子でも得られることを確認するため粒子からの蛍光量の顕微鏡観察試験を行った。
[Example 2]
The integrated fluorescence amount ratio shown in Table 1 is based on the fluorescence amount from a bulk sample measured by a spectroscopic test using a bulk sample obtained by solidifying fibrous or powdered asbestos and a building material sample. In order to confirm that the difference in the fluorescence amount ratio corresponding to the cumulative fluorescence amount ratio shown in Table 1 is actually obtained even with the particles observed with the microscope system illustrated in FIG. 6, a microscope observation test of the fluorescence amount from the particles was performed. .
観察した試料は、クリソタイル(アスベスト)とガラスウール(アスベスト代替建材試料)の繊維状粒子である。石英ガラス製の顕微鏡観察用のスライドガラス2枚の内側にそれらの粒子を各々区別して挟んだものを顕微鏡で観測した。図7は、図3と同様に波長266nmのパルスレーザー光を照射して、顕微鏡の対物レンズに図3の場合とは異なる透過特性を有するローパスフィルター(カットオフ波長:363.8nm)を使用して観察したクリソタイルとガラスウール粒子の実際の蛍光画像である。図7では、粒子からのレーザー誘起蛍光をパルスレーザー照射直後からカメラ露出時間200nsで計測した。図中左の粒子はクリソタイル、右はガラスウールである。画像中同程度の粒子面積でありながらガラスウール粒子の輝度がクリソタイルのものよりも顕著に高いことから、この粒子の輝度の違いからでも容易にアスベストとガラスウールを識別できることがわかる。それぞれの粒子画像の鮮明な部分の単位面積当たりの蛍光量比を求めるとガラスウールの蛍光量比はクリソタイルに対して表1に示した27倍に近い23倍程度であった。実際に図6に例示した顕微鏡システムでも表1に示す蛍光量比に相当する単位面積あたりの蛍光量比の大きな差異が確認された。顕微鏡観察でもクリソタイルとガラスウール間で蛍光量比の顕著な差が実際に観察されたことにより、レーザー誘起蛍光の蛍光量からアスベストを識別する手法を実現する一例として例示した顕微鏡観察でも蛍光量比を指標として明確にアスベストを識別できることの確証が得られた。 The observed samples are fibrous particles of chrysotile (asbestos) and glass wool (asbestos alternative building material sample). A sample in which the particles were sandwiched between two glass slides made of quartz glass for microscope observation was observed with a microscope. 7 irradiates pulse laser light having a wavelength of 266 nm as in FIG. 3, and uses a low-pass filter (cutoff wavelength: 363.8 nm) having transmission characteristics different from those in FIG. 3 for the objective lens of the microscope. Is an actual fluorescence image of chrysotile and glass wool particles observed. In FIG. 7, laser-induced fluorescence from the particles was measured with a camera exposure time of 200 ns immediately after pulse laser irradiation. The left particle in the figure is chrysotile and the right is glass wool. Since the brightness of the glass wool particles is significantly higher than that of chrysotile while having the same particle area in the image, it can be seen that asbestos and glass wool can be easily distinguished even from the difference in brightness of the particles. When the fluorescence amount ratio per unit area of the clear part of each particle image was determined, the fluorescence amount ratio of glass wool was about 23 times that was close to 27 times shown in Table 1 with respect to chrysotile. Actually, even in the microscope system illustrated in FIG. 6, a large difference in the fluorescence amount ratio per unit area corresponding to the fluorescence amount ratio shown in Table 1 was confirmed. Even in the microscopic observation, a remarkable difference in the fluorescence ratio between chrysotile and glass wool was actually observed, so that the fluorescence ratio was also demonstrated in the microscope observation illustrated as an example of realizing a method for discriminating asbestos from the fluorescence quantity of laser-induced fluorescence. It was confirmed that asbestos can be clearly identified using as an index.
表1に示したガラスウールのクリソタイルに対する蛍光量比27倍は、分光試験で分光器にカットオフ波長360nmのローパスフィルターを使用して得られた蛍光スペクトルを波長350から700nmにかけて積算した結果である。顕微鏡試験では、波長363.8nm以上の蛍光量を全部積算したものだが、表1の分光試験の結果とほぼ同程度の蛍光量比を確認することができた。表1の分光試験と図7の顕微鏡観察の蛍光量比のずれは、上述の蛍光スペクトルを積算する波長領域の差もあるが、さらにそれぞれの試験で使用した計測器の装置関数(ローパスフィルターの透過特性、光検出器の感度特性等)の違いにもよる。表1の分光試験で使用したローパルフィルターと図7の顕微鏡観察で使用したものの透過特性は、カットオフ波長は同じ波長域だがカットオフ波長付近での波長に対する透過特性が大きく異なる。さらに、表1の分光試験で使用した光検出器と図7の顕微鏡観察で使用した光検出器(光増倍管付きCCDカメラ)の波長に対する感度特性も異なる。顕微鏡観察試験でも表1の分光試験と同様のローパスフィルターの透過特性、光検出器の感度特性を有するものを使用すれば表1の蛍光量比とほぼ同様の値が顕微鏡観察でも得られると考えられる。表1のバルク試料を用いる分光試験と実際の粒子を観察する顕微鏡システムから得られるそれぞれの蛍光量比には、装置関数が異なるためずれが生じることが予想される。このため、本手法を図6に示す顕微鏡システムに適用する場合には、アスベスト識別の指標とするアスベストとその他の物質の単位面積あたりの蛍光量比は、実際に使用する顕微鏡システムで校正した蛍光量比を使用することが推奨される。 The fluorescence amount ratio of 27 times the glass wool to chrysotile shown in Table 1 is the result of integrating the fluorescence spectrum obtained by using a low-pass filter with a cutoff wavelength of 360 nm as a spectroscope in a spectroscopic test from a wavelength of 350 to 700 nm. . In the microscopic test, all the fluorescence amounts having a wavelength of 363.8 nm or more were integrated, but a fluorescence amount ratio almost the same as the result of the spectroscopic test in Table 1 could be confirmed. The difference in the fluorescence amount ratio between the spectroscopic test in Table 1 and the microscopic observation in FIG. 7 is due to the difference in the wavelength region in which the above-described fluorescence spectrum is integrated. It depends on the difference in transmission characteristics, sensitivity characteristics of photodetectors, etc. The transmission characteristics of the low-pass filter used in the spectroscopic test of Table 1 and that used in the microscopic observation of FIG. 7 are greatly different in transmission characteristics with respect to wavelengths near the cutoff wavelength although the cutoff wavelength is the same wavelength range. Furthermore, the sensitivity characteristics with respect to the wavelength of the photodetector used in the spectroscopic test of Table 1 and the photodetector (CCD camera with photomultiplier tube) used in the microscope observation of FIG. 7 are also different. In the microscopic observation test, if the same low-pass filter transmission characteristics and photodetector sensitivity characteristics as those in the spectroscopic test in Table 1 are used, it is considered that the same value as the fluorescence amount ratio in Table 1 can be obtained by microscopic observation. It is done. It is expected that a difference occurs between the fluorescence amount ratios obtained from the spectroscopic test using the bulk sample in Table 1 and the microscope system for observing actual particles because the instrument functions are different. Therefore, when this technique is applied to the microscope system shown in FIG. 6, the fluorescence amount ratio per unit area between asbestos and other substances as an index for asbestos identification is the fluorescence calibrated by the actually used microscope system. It is recommended to use a quantitative ratio.
本発明により、従来の方法で困難であったアスベスト識別計測が簡便かつ迅速化される。本発明を従来の顕微鏡によるアスベスト計測技術に組み込むことにより数値でアスベストの判定が可能になるため従来の大きな問題点の一つである人為的な誤差を回避することができ判定精度が向上する。さらに計測時間の大幅な短縮が期待できる。例えば、本発明では一つの試料でアスベスト種類の識別が可能なため従来技術の位相差顕微鏡による分析で不可欠となる計測するアスベスト種類別の検体試料の作成等の準備が不要になり、分析作業に係る時間を短縮することができる。 According to the present invention, asbestos discrimination measurement, which has been difficult with the conventional method, is simple and quick. By incorporating the present invention into an asbestos measurement technique using a conventional microscope, asbestos can be determined numerically, so that an artificial error which is one of the major problems of the prior art can be avoided and the determination accuracy is improved. In addition, the measurement time can be greatly shortened. For example, in the present invention, asbestos type can be identified with a single sample, preparation for preparing a sample sample for each asbestos type to be measured, which is indispensable for analysis by a phase contrast microscope of the prior art, is unnecessary, and analysis work can be performed. Such time can be shortened.
微粒子の単位面積当たりの蛍光量をアスベスト識別の指標とすることを特徴とする本発明の最適な適用法として顕微鏡観察に適用した例を示した。しかし、本発明の特徴である単位面積当たりの蛍光量を容易に検出できうるものであれば顕微鏡以外の計測システムにも本発明の手法は適用できる。計測装置としては複雑なシステムになるが、原理的には蛍光量と蛍光を発生する微粒子の面積または大きさが計測できれば光散乱式の微粒子計測器(パーティクルカウンター)などにも適用可能である。 As an optimal application method of the present invention, characterized in that the amount of fluorescence per unit area of fine particles is used as an index for asbestos identification, an example applied to microscopic observation has been shown. However, the method of the present invention can be applied to measurement systems other than a microscope as long as the amount of fluorescence per unit area, which is a feature of the present invention, can be easily detected. Although it is a complicated system as a measuring device, in principle it can be applied to a light scattering type particle measuring device (particle counter) as long as the amount of fluorescence and the area or size of the particles that generate fluorescence can be measured.
本発明は、アスベスト計測に係る作業効率と計測精度を飛躍的に向上させる。結果として、本発明を用いることにより従来よりも正確にアスベストの迅速識別が可能となるめ、本発明はアスベストに係る環境汚染問題の解決に役立てることのできる有効な一つの手段となりうるものと考えられる。 The present invention dramatically improves work efficiency and measurement accuracy related to asbestos measurement. As a result, the use of the present invention makes it possible to identify asbestos more accurately than in the past. Therefore, the present invention can be an effective means that can be used to solve environmental pollution problems related to asbestos. It is done.
Claims (6)
顕微鏡観察視野内で発生したレーザー誘起蛍光を照射レーザー波長よりも長波長域にある任意の波長域に光透過特性を有する光学ローパスフィルターを通して光検出し、微粒子からの蛍光を2次元光検出器で画像計測する第二の工程、
画像計測した微粒子の蛍光画像から微粒子のレーザー誘起蛍光を発する面積と、その面積から発生する積算蛍光量と、を求める第三の工程、
微粒子が蛍光を発生する面積と、その面積から発生する蛍光量から単位照射面積当たりの蛍光量とを算出し、予め同計測条件で求めておいたアスベストの単位面積当たりの蛍光量と比較する第四の工程、
を具備する、アスベスト識別法。 A first step of irradiating a specimen sample with laser light to generate substance-specific laser-induced fluorescence from the substance in the specimen specimen;
The laser-induced fluorescence generated in the microscope observation field is detected through an optical low-pass filter having light transmission characteristics in an arbitrary wavelength region longer than the irradiation laser wavelength, and the fluorescence from the fine particles is detected by a two-dimensional photodetector. The second step of image measurement,
A third step of determining an area for emitting laser-induced fluorescence of the fine particle from the fluorescent image of the fine particle obtained by image measurement, and an integrated fluorescence amount generated from the area;
Calculate the area where the microparticles generate fluorescence and the amount of fluorescence per unit irradiation area from the amount of fluorescence generated from the area, and compare it with the amount of fluorescence per unit area of asbestos obtained in advance under the same measurement conditions. Four steps,
An asbestos identification method comprising:
顕微鏡観察視野内で発生したレーザー誘起蛍光を照射レーザー波長よりも長波長域にある特定波長域に光透過特性を有するバンドパスフィルターを通して光検出し、微粒子からの蛍光を2次元光検出器で画像計測する第二の工程、
画像計測した微粒子の蛍光画像から微粒子のレーザー誘起蛍光を発する面積とその面積から発生する特定波長の蛍光量を求める第三の工程、
微粒子が蛍光を発生する面積とその面積から発生する蛍光量から単位照射面積当たりの蛍光量を算出し、予め同計測条件で求めておいたアスベストの単位面積当たりの蛍光量と比較する第四の工程、
を具備する、アスベスト識別法。 A first step of irradiating a specimen sample with laser light to generate substance-specific laser-induced fluorescence from the substance in the specimen specimen;
Laser-induced fluorescence generated in the microscope observation field is detected through a bandpass filter that has light transmission characteristics in a specific wavelength range longer than the irradiation laser wavelength, and the fluorescence from the fine particles is imaged with a two-dimensional photodetector. The second step to measure,
A third step of determining the area where laser-induced fluorescence of fine particles is emitted from the fluorescent image of the fine particles obtained by image measurement and the amount of fluorescence of a specific wavelength generated from the area,
Calculate the amount of fluorescence per unit irradiation area from the area where the fine particles generate fluorescence and the amount of fluorescence generated from the area, and compare with the amount of fluorescence per unit area of asbestos obtained in advance under the same measurement conditions Process,
An asbestos identification method comprising:
対物レンズの光路中に任意波長域に光透過特性を有するローパスフィルター又はバンドパスフィルターと、
当該ローパスフィルター又はバンドバスフィルターにより分離されたレーザー誘起蛍光を観察する高速ゲート付高感度CCDカメラと、
を具備する蛍光顕微鏡、及び
当該高感度CCDカメラの画像から、レーザー誘起蛍光を発する微粒子の面積と、その面積から発生する蛍光量から単位照射面積当たりの蛍光量とを算出し、当該面積あたりの蛍光量を求める計測制御装置
を具備するアスベスト識別装置。 A laser light source;
A low-pass filter or a band-pass filter having light transmission characteristics in an arbitrary wavelength region in the optical path of the objective lens;
A high-sensitivity CCD camera with a high-speed gate for observing laser-induced fluorescence separated by the low-pass filter or band-pass filter;
From the image of the fluorescence microscope having the above and the high-sensitivity CCD camera, the area of fine particles emitting laser-induced fluorescence and the amount of fluorescence per unit irradiation area are calculated from the amount of fluorescence generated from the area. An asbestos identification device comprising a measurement control device for determining the amount of fluorescence.
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| Country | Link |
|---|---|
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017049150A (en) * | 2015-09-02 | 2017-03-09 | アズビル株式会社 | Method for measuring fluorescent particles |
| CN109633201A (en) * | 2019-01-24 | 2019-04-16 | 西北大学 | Laser induced fluorescence based on fiber bundle bleaches tachymeter |
| CN115494045A (en) * | 2022-09-01 | 2022-12-20 | 广东省药品检验所(广东省药品质量研究所、广东省口岸药品检验所) | A method for identifying asbestos in talcum powder using laser Raman spectroscopy |
-
2009
- 2009-08-07 JP JP2009184707A patent/JP2010071981A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017049150A (en) * | 2015-09-02 | 2017-03-09 | アズビル株式会社 | Method for measuring fluorescent particles |
| CN109633201A (en) * | 2019-01-24 | 2019-04-16 | 西北大学 | Laser induced fluorescence based on fiber bundle bleaches tachymeter |
| CN109633201B (en) * | 2019-01-24 | 2021-08-20 | 西北大学 | Fiber plexus-based laser-induced fluorescence bleaching velocimetry |
| CN115494045A (en) * | 2022-09-01 | 2022-12-20 | 广东省药品检验所(广东省药品质量研究所、广东省口岸药品检验所) | A method for identifying asbestos in talcum powder using laser Raman spectroscopy |
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