水質測定装置及び水質測定方法
【課題】遮光方式による測定と蛍光方式による測定とを同時、且つ、安価に実行する。
【解決手段】水質測定装置は、所定時間毎に高出力状態と低出力状態との間で出力状態が切り替わる、フローセル１内を流れる蛍光標識された微生物を含む試料水２に向けて光を照射する光源３と、フローセル１を挟んで光源３に対向する位置に配置された、試料水２を介して光源３から照射された光を検出する遮光検出器４と、フローセル１を流れる試料水の蛍光強度を検出する蛍光検出器５と、を備え、遮光検出器４は、光源３の出力状態が低出力状態の時に検出された光出力に基づいて微生物を検出し、蛍光検出器５は、光源３の出力状態が高出力状態である時に検出された蛍光強度に基づいて微生物を検出する。
【解決手段】水質測定装置は、所定時間毎に高出力状態と低出力状態との間で出力状態が切り替わる、フローセル１内を流れる蛍光標識された微生物を含む試料水２に向けて光を照射する光源３と、フローセル１を挟んで光源３に対向する位置に配置された、試料水２を介して光源３から照射された光を検出する遮光検出器４と、フローセル１を流れる試料水の蛍光強度を検出する蛍光検出器５と、を備え、遮光検出器４は、光源３の出力状態が低出力状態の時に検出された光出力に基づいて微生物を検出し、蛍光検出器５は、光源３の出力状態が高出力状態である時に検出された蛍光強度に基づいて微生物を検出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、河川や湖沼等の環境水や上下水道の各処理プロセスにおける処理水等の原水中に含まれる微生物を光学的に検出する水質測定装置及び水質測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、クリプトスポリジウム等の原虫類，腸管出血性大腸菌Ｏ１５７やレジオネラ菌等の細菌，及びウィルス等の微生物による水系感染症の発生が大きな社会問題となっている。水系感染症の発生を防ぐためには、水処理プロセスにおいて微生物をモニタリングすることが重要である。このような背景から、特許出願人は、試料水中に含まれる微生物を膜ろ過によって濃縮し、洗浄液をろ過ユニットに通水することによって膜上に補足された微生物を回収し、回収した微生物に蛍光標識された抗体を結合し、蛍光検出器を用いて微生物を検出する水質測定装置を提案している（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２３６８６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、微生物の検出方法としては、フローサイトメトリー（フローサイトメーター）を用いた光学的検出方法が知られている。フローサイトメトリーは、流路内を流れる蛍光抗体等によって標識された目的微生物に特定波長のレーザ光を照射し、目的微生物から発せられた前方散乱光や蛍光の強度を測定する装置である。フローサイトメトリーを用いて前方散乱光の強度を測定することによって、目的微生物の大きさを検出することができる。また、フローサイトメトリーを用いて蛍光の強度を測定することによって、目的微生物の種類を検出することができる。
【０００５】
しかしながら、前方散乱光の強度は、微生物の屈折率等によって変化する。このため、前方散乱光の強度を測定することによって目的微生物の大きさを検出する場合、目的微生物の種類によっては目的微生物の大きさを正確に検出できないことがある。なお、このような問題を解決するために、前方散乱光ではなく、目的微生物によるレーザ光の遮光時間を測定することによって目的微生物の大きさを検出する方法が考えられる。この方法では、目的微生物の大きさがレーザ光の受光光量に反比例することから、目的微生物の種類に関係なく目的微生物の大きさを検出できる。
【０００６】
ところが、レーザ光の遮光時間を測定することによって目的微生物の大きさを検出する場合、レーザ光の強度を小さくする必要があることから、蛍光の強度を検出するためのレーザ光の光源とは別個に光源を用意しなければならない。このため、レーザ光の遮光時間と蛍光の強度とを測定することによって目的微生物の大きさと種類とを検出する場合には、レーザ光の光源が２つ必要になり、目的微生物の大きさと種類とを同時、且つ、安価に測定することが困難であった。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、遮光方式による測定と蛍光方式による測定とを同時、且つ、安価に実行可能な水質測定装置及び水質測定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る水質測定装置は、所定時間毎に高出力状態と低出力状態との間で出力状態が切り替わる、フローセル内を流れる蛍光標識された微生物を含む試料水に向けて光を照射する光源と、前記フローセルを挟んで光源に対向する位置に配置された、前記試料水を介して前記光源から照射された光を検出する遮光検出器と、前記フローセルを流れる試料水の蛍光強度を検出する蛍光検出器と、を備え、前記遮光検出器は、前記光源の出力状態が低出力状態の時に検出された光出力に基づいて微生物を検出し、前記蛍光検出器は、前記光源の出力状態が高出力状態である時に検出された蛍光強度に基づいて微生物を検出する。
【０００９】
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る水質測定方法は、所定時間毎に高出力状態と低出力状態との間で出力状態が切り替わる光を、フローセル内を流れる蛍光標識された微生物を含む試料水に向けて照射するステップと、前記フローセルを挟んで光源に対向する位置に配置された遮光検出器を用いて前記試料水を介して前記光源から照射された光を検出し、前記光源の出力状態が低出力状態の時に検出された光出力に基づいて微生物を検出するステップと、蛍光検出器を用いて前記フローセルを流れる試料水の蛍光強度を検出し、前記光源の出力状態が高出力状態である時に検出された蛍光強度に基づいて微生物を検出するステップと、を含む。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る水質測定装置及び水質測定方法によれば、遮光方式による測定と蛍光方式による測定とを同時、且つ、安価に実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の一実施形態である水質測定装置の構成を示す概念図である。
【図２】図２は、図１に示す光源から出力される光信号の一例を示す波形図である。
【図３】図３は、図１に示す遮光検出器によって検出される光信号の一例を示す波形図である。
【図４】図４は、図１に示す蛍光検出器によって検出された光信号の一例を示す波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態である水質測定装置の構成について説明する。図１は、本発明の一実施形態である水質測定装置の構成を示す概念図である。図２は、図１に示す光源から出力される光信号の一例を示す波形図である。図３は、図１に示す遮光検出器によって検出される光信号の一例を示す波形図である。図４は、図１に示す蛍光検出器によって検出された光信号の一例を示す波形図である。
【００１３】
図１に示すように、本発明の一実施形態である水質測定装置は、フローセル１内を流れる試料水２中に含まれる微生物を検出する装置であり、光源３，遮光検出器４，及び蛍光検出器５を主な構成要素として備えている。光源３は、図２に示すように、所定時間毎に高出力状態と低出力状態との間で出力状態が切り替われる光源によって構成されており、フローセル１内を流れる試料水２に向けて光を照射する。
【００１４】
遮光検出器４は、フローセル１を挟んで光源３に対向する位置に配置されている。遮光検出器４は、遮光方式によって試料水２中に含まれる微生物の大きさを検出するものである。具体的には、光源３が図２に示す出力状態の光を試料水２に照射した場合、遮光検出器４は、図３（ａ）に示すような光出力を検出する。そこで、遮光検出器４は、図３（ａ）に示す光出力に対して信号処理を施すことによって図３（ｂ）に示すような光源３から射出された光が低出力状態の時に検出された光出力を算出し、算出された光出力に基づいて試料水２中に含まれる微生物の大きさを検出する。
【００１５】
蛍光検出器５は、光源３の側方位置に配置されている。蛍光検出器５は、蛍光方式によって試料水２中に含まれる微生物の数を検出するものである。具体的には、試料水２中に含まれる微生物には、予め蛍光標識された抗体が結合されている。これにより、光源３が図２に示す出力状態の光を試料水２に照射した場合、蛍光検出器５は、図４に示すような光出力を検出する。そこで、蛍光検出器５は、図４に示す光出力に対して信号処理を施すことによって光源３から射出された光が高出力状態の時に検出された光出力を算出し、算出された光出力に基づいて試料水２中に含まれる微生物の数を検出する。
【００１６】
以上の説明から明らかなように、本発明の一実施形態である水質測定装置は、所定時間毎に高出力状態と低出力状態との間で出力状態が切り替わる、フローセル１内を流れる蛍光標識された微生物を含む試料水２に向けて光を照射する光源３と、フローセル１を挟んで光源３に対向する位置に配置された、試料水２を介して光源３から照射された光を検出する遮光検出器４と、フローセル１を流れる試料水の蛍光強度を検出する蛍光検出器５と、を備え、遮光検出器４は、光源３の出力状態が低出力状態の時に検出された光出力に基づいて微生物を検出し、蛍光検出器５は、光源３の出力状態が高出力状態である時に検出された蛍光強度に基づいて微生物を検出する。これにより、遮光方式による測定と蛍光方式による測定とを同時、且つ、安価に実行することができる。
【００１７】
以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。
【符号の説明】
【００１８】
１ フローセル
２ 試料水
３ 光源
４ 遮光検出器
５ 蛍光検出器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、河川や湖沼等の環境水や上下水道の各処理プロセスにおける処理水等の原水中に含まれる微生物を光学的に検出する水質測定装置及び水質測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、クリプトスポリジウム等の原虫類，腸管出血性大腸菌Ｏ１５７やレジオネラ菌等の細菌，及びウィルス等の微生物による水系感染症の発生が大きな社会問題となっている。水系感染症の発生を防ぐためには、水処理プロセスにおいて微生物をモニタリングすることが重要である。このような背景から、特許出願人は、試料水中に含まれる微生物を膜ろ過によって濃縮し、洗浄液をろ過ユニットに通水することによって膜上に補足された微生物を回収し、回収した微生物に蛍光標識された抗体を結合し、蛍光検出器を用いて微生物を検出する水質測定装置を提案している（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２３６８６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、微生物の検出方法としては、フローサイトメトリー（フローサイトメーター）を用いた光学的検出方法が知られている。フローサイトメトリーは、流路内を流れる蛍光抗体等によって標識された目的微生物に特定波長のレーザ光を照射し、目的微生物から発せられた前方散乱光や蛍光の強度を測定する装置である。フローサイトメトリーを用いて前方散乱光の強度を測定することによって、目的微生物の大きさを検出することができる。また、フローサイトメトリーを用いて蛍光の強度を測定することによって、目的微生物の種類を検出することができる。
【０００５】
しかしながら、前方散乱光の強度は、微生物の屈折率等によって変化する。このため、前方散乱光の強度を測定することによって目的微生物の大きさを検出する場合、目的微生物の種類によっては目的微生物の大きさを正確に検出できないことがある。なお、このような問題を解決するために、前方散乱光ではなく、目的微生物によるレーザ光の遮光時間を測定することによって目的微生物の大きさを検出する方法が考えられる。この方法では、目的微生物の大きさがレーザ光の受光光量に反比例することから、目的微生物の種類に関係なく目的微生物の大きさを検出できる。
【０００６】
ところが、レーザ光の遮光時間を測定することによって目的微生物の大きさを検出する場合、レーザ光の強度を小さくする必要があることから、蛍光の強度を検出するためのレーザ光の光源とは別個に光源を用意しなければならない。このため、レーザ光の遮光時間と蛍光の強度とを測定することによって目的微生物の大きさと種類とを検出する場合には、レーザ光の光源が２つ必要になり、目的微生物の大きさと種類とを同時、且つ、安価に測定することが困難であった。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、遮光方式による測定と蛍光方式による測定とを同時、且つ、安価に実行可能な水質測定装置及び水質測定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る水質測定装置は、所定時間毎に高出力状態と低出力状態との間で出力状態が切り替わる、フローセル内を流れる蛍光標識された微生物を含む試料水に向けて光を照射する光源と、前記フローセルを挟んで光源に対向する位置に配置された、前記試料水を介して前記光源から照射された光を検出する遮光検出器と、前記フローセルを流れる試料水の蛍光強度を検出する蛍光検出器と、を備え、前記遮光検出器は、前記光源の出力状態が低出力状態の時に検出された光出力に基づいて微生物を検出し、前記蛍光検出器は、前記光源の出力状態が高出力状態である時に検出された蛍光強度に基づいて微生物を検出する。
【０００９】
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る水質測定方法は、所定時間毎に高出力状態と低出力状態との間で出力状態が切り替わる光を、フローセル内を流れる蛍光標識された微生物を含む試料水に向けて照射するステップと、前記フローセルを挟んで光源に対向する位置に配置された遮光検出器を用いて前記試料水を介して前記光源から照射された光を検出し、前記光源の出力状態が低出力状態の時に検出された光出力に基づいて微生物を検出するステップと、蛍光検出器を用いて前記フローセルを流れる試料水の蛍光強度を検出し、前記光源の出力状態が高出力状態である時に検出された蛍光強度に基づいて微生物を検出するステップと、を含む。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る水質測定装置及び水質測定方法によれば、遮光方式による測定と蛍光方式による測定とを同時、且つ、安価に実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の一実施形態である水質測定装置の構成を示す概念図である。
【図２】図２は、図１に示す光源から出力される光信号の一例を示す波形図である。
【図３】図３は、図１に示す遮光検出器によって検出される光信号の一例を示す波形図である。
【図４】図４は、図１に示す蛍光検出器によって検出された光信号の一例を示す波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態である水質測定装置の構成について説明する。図１は、本発明の一実施形態である水質測定装置の構成を示す概念図である。図２は、図１に示す光源から出力される光信号の一例を示す波形図である。図３は、図１に示す遮光検出器によって検出される光信号の一例を示す波形図である。図４は、図１に示す蛍光検出器によって検出された光信号の一例を示す波形図である。
【００１３】
図１に示すように、本発明の一実施形態である水質測定装置は、フローセル１内を流れる試料水２中に含まれる微生物を検出する装置であり、光源３，遮光検出器４，及び蛍光検出器５を主な構成要素として備えている。光源３は、図２に示すように、所定時間毎に高出力状態と低出力状態との間で出力状態が切り替われる光源によって構成されており、フローセル１内を流れる試料水２に向けて光を照射する。
【００１４】
遮光検出器４は、フローセル１を挟んで光源３に対向する位置に配置されている。遮光検出器４は、遮光方式によって試料水２中に含まれる微生物の大きさを検出するものである。具体的には、光源３が図２に示す出力状態の光を試料水２に照射した場合、遮光検出器４は、図３（ａ）に示すような光出力を検出する。そこで、遮光検出器４は、図３（ａ）に示す光出力に対して信号処理を施すことによって図３（ｂ）に示すような光源３から射出された光が低出力状態の時に検出された光出力を算出し、算出された光出力に基づいて試料水２中に含まれる微生物の大きさを検出する。
【００１５】
蛍光検出器５は、光源３の側方位置に配置されている。蛍光検出器５は、蛍光方式によって試料水２中に含まれる微生物の数を検出するものである。具体的には、試料水２中に含まれる微生物には、予め蛍光標識された抗体が結合されている。これにより、光源３が図２に示す出力状態の光を試料水２に照射した場合、蛍光検出器５は、図４に示すような光出力を検出する。そこで、蛍光検出器５は、図４に示す光出力に対して信号処理を施すことによって光源３から射出された光が高出力状態の時に検出された光出力を算出し、算出された光出力に基づいて試料水２中に含まれる微生物の数を検出する。
【００１６】
以上の説明から明らかなように、本発明の一実施形態である水質測定装置は、所定時間毎に高出力状態と低出力状態との間で出力状態が切り替わる、フローセル１内を流れる蛍光標識された微生物を含む試料水２に向けて光を照射する光源３と、フローセル１を挟んで光源３に対向する位置に配置された、試料水２を介して光源３から照射された光を検出する遮光検出器４と、フローセル１を流れる試料水の蛍光強度を検出する蛍光検出器５と、を備え、遮光検出器４は、光源３の出力状態が低出力状態の時に検出された光出力に基づいて微生物を検出し、蛍光検出器５は、光源３の出力状態が高出力状態である時に検出された蛍光強度に基づいて微生物を検出する。これにより、遮光方式による測定と蛍光方式による測定とを同時、且つ、安価に実行することができる。
【００１７】
以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。
【符号の説明】
【００１８】
１ フローセル
２ 試料水
３ 光源
４ 遮光検出器
５ 蛍光検出器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定時間毎に高出力状態と低出力状態との間で出力状態が切り替わる、フローセル内を流れる蛍光標識された微生物を含む試料水に向けて光を照射する光源と、
前記フローセルを挟んで光源に対向する位置に配置された、前記試料水を介して前記光源から照射された光を検出する遮光検出器と、
前記フローセルを流れる試料水の蛍光強度を検出する蛍光検出器と、を備え、
前記遮光検出器は、前記光源の出力状態が低出力状態の時に検出された光出力に基づいて微生物を検出し、
前記蛍光検出器は、前記光源の出力状態が高出力状態である時に検出された蛍光強度に基づいて微生物を検出すること
を特徴とする水質測定装置。
【請求項２】
所定時間毎に高出力状態と低出力状態との間で出力状態が切り替わる光を、フローセル内を流れる蛍光標識された微生物を含む試料水に向けて照射するステップと、
前記フローセルを挟んで光源に対向する位置に配置された遮光検出器を用いて前記試料水を介して前記光源から照射された光を検出し、前記光源の出力状態が低出力状態の時に検出された光出力に基づいて微生物を検出するステップと、
蛍光検出器を用いて前記フローセルを流れる試料水の蛍光強度を検出し、前記光源の出力状態が高出力状態である時に検出された蛍光強度に基づいて微生物を検出するステップと、
を含むことを特徴とする水質測定方法。
【請求項１】
所定時間毎に高出力状態と低出力状態との間で出力状態が切り替わる、フローセル内を流れる蛍光標識された微生物を含む試料水に向けて光を照射する光源と、
前記フローセルを挟んで光源に対向する位置に配置された、前記試料水を介して前記光源から照射された光を検出する遮光検出器と、
前記フローセルを流れる試料水の蛍光強度を検出する蛍光検出器と、を備え、
前記遮光検出器は、前記光源の出力状態が低出力状態の時に検出された光出力に基づいて微生物を検出し、
前記蛍光検出器は、前記光源の出力状態が高出力状態である時に検出された蛍光強度に基づいて微生物を検出すること
を特徴とする水質測定装置。
【請求項２】
所定時間毎に高出力状態と低出力状態との間で出力状態が切り替わる光を、フローセル内を流れる蛍光標識された微生物を含む試料水に向けて照射するステップと、
前記フローセルを挟んで光源に対向する位置に配置された遮光検出器を用いて前記試料水を介して前記光源から照射された光を検出し、前記光源の出力状態が低出力状態の時に検出された光出力に基づいて微生物を検出するステップと、
蛍光検出器を用いて前記フローセルを流れる試料水の蛍光強度を検出し、前記光源の出力状態が高出力状態である時に検出された蛍光強度に基づいて微生物を検出するステップと、
を含むことを特徴とする水質測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−２５１９６２（Ｐ２０１２−２５１９６２Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２６８９１（Ｐ２０１１−１２６８９１）
【出願日】平成２３年６月７日（２０１１．６．７）
【出願人】（５０７２１４０８３）メタウォーター株式会社 (277)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月７日（２０１１．６．７）
【出願人】（５０７２１４０８３）メタウォーター株式会社 (277)
【Ｆターム（参考）】
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