(57)【要約】【課題】使用及び保持管理が便利でコスト負担のない環境ストレス誘発物質測定装置を提供する。【解決手段】環境ストレス誘発物質測定装置１５０は、水産物養殖場の水質状態を分析できる環境ストレス誘発物質測定装置であって、試薬供給経路を介して発光試薬をセンサユニット１５９に定量に供給する試薬供給部１５１と、サンプル供給経路を介してサンプル試料が供給されてサンプル試料をセンサユニット１５９に定量に供給するサンプル定量供給部１５７と、試薬供給部１５１とサンプル定量供給部１５７から発光試薬とサンプル試料が供給されるセンサユニット１５９とを含む。センサユニット１５９は、発光試薬とサンプル試料が互いに混合して化学発光反応できる空間を提供するフローセル１５２と、化学発光反応によって放出される光を検出できる光検出部１５４とを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水産物養殖場の水質状態を分析することのできる環境ストレス誘発物質測定装置であって、
試薬供給経路を介して発光試薬をセンサユニットに定量に供給する試薬供給部と、
サンプル供給経路を介してサンプル試料が供給され、前記サンプル試料を前記センサユニットに定量に供給するサンプル定量供給部と、
前記試薬供給部と前記サンプル定量供給部から前記発光試薬と前記サンプル試料が供給される前記センサユニットと、
を含み、
前記センサユニットは、
前記発光試薬と前記サンプル試料が互いに混合して化学発光反応できる空間を提供するフローセル（ｆｌｏｗ  ｃｅｌｌ）と、
前記化学発光反応によって放出される光を検出できる光検出部と、
を含むように構成されたことを特徴とする環境ストレス誘発物質測定装置。
【請求項２】
前記試薬供給部は、第１試薬を供給する第１試薬供給部、第２試薬を供給する第２試薬供給部、及び第３試薬を供給する第３試薬供給部を含み、
前記第１試薬は化学発光できる化合物であり、前記第２試薬又は前記第３試薬は前記第１試薬の化学発光を活性化させる活性剤であり、
前記第１試薬供給部は、前記第１試薬を第１定量でセンサユニットに供給し、前記第２試薬供給部は、前記第２試薬を第２定量でセンサユニットに供給し、前記第３試薬供給部は、前記第３試薬を第３定量でサンプル定量供給部に供給することを特徴とする、請求項１に記載の環境ストレス誘発物質測定装置。
【請求項３】
前記第２試薬は、酸化剤又は還元剤の１つであり、
前記第３試薬は、塩基性又は酸性化合物の１つであることを特徴とする、請求項２に記載の環境ストレス誘発物質測定装置。
【請求項４】
前記光検出部は、検出した光の強度を電気的信号に変換して出力するコンバータを含み、
前記コンバータは、光電子増幅管、フォトダイオード又はフォトトランジスタのいずれか１つである、請求項１に記載の環境ストレス誘発物質測定装置。
【請求項５】
前記サンプル供給経路上の前記サンプル定量供給部の上流に位置するフィルタ部をさらに含み、
前記フィルタ部は、前記サンプル試料が供給されて前記サンプル試料をフィルタリングし、前記フィルタリングされたサンプル試料は、前記サンプル定量供給部に供給されることを特徴とする、請求項１に記載の環境ストレス誘発物質測定装置。
【請求項６】
前記フィルタ部は、マスキングエージェントが含まれた吸着性樹脂コラム（ｒｅｓｉｎ  ｃｏｌｕｍｎ）から構成され、
前記発光試薬と前記サンプル試料の化学発光反応を干渉する干渉物質が、前記マスキングエージェントによってフィルタリングされることを特徴とする、請求項５に記載の環境ストレス誘発物質測定装置。
【請求項７】
前記フローセルは、前記発光試薬と前記サンプル試料を収容し、気密が保持される内部空間を有する反応チャンバーから構成され、
前記反応チャンバーは、光が透過できる透明な材質から形成され、
前記内部空間から放出される光が、前記反応チャンバーの一部である光透過部を通じてのみ透過できるように前記一部を除いた他の部分である光不透過部は不透明な材質で取り囲まれるように構成され、
前記光検出部には、前記反応チャンバーの前記光透過部を介して透過する光が流入可能な光流入ホールが形成され、
前記反応チャンバーの前記光透過部から流出される光が前記光検出部にのみ伝達されるように、前記光流入ホールは、前記光透過部を完全に覆うことができるサイズで形成され、
前記光流入ホールと前記光透過部が対応する位置で、前記フローセルと前記光検出部が気密に密着して結合されるように構成されたことを特徴とする、請求項１に記載の環境ストレス誘発物質測定装置。
【請求項８】
前記サンプル定量供給部は、流路変更できるように形成された６方向バルブから構成される、請求項１に記載の環境ストレス誘発物質測定装置。
【請求項９】
環境ストレス誘発物質は、酸化マンガン、酸化鉄、尿酸（Ｕｒｉｃ  ａｃｉｄ）、コバルト（Ｃｏ）、グルタミン酸（Ｇｌｕｔａｍｉｃ  ａｃｉｄ）、アスコルビン酸塩（Ａｓｃｏｒｂｉｃ  ａｃｉｄ）、ラクタム系抗生物質（Ｌａｃｔａｍ  ａｎｔｉｂｉｏｔｉｃｓ）、およびシャットネラマリーナ（Ｃｈａｔｔｏｎｅｌｌａ  ｍａｒｉｎａ）のいずれか１つであることを特徴とする、請求項１に記載の環境ストレス誘発物質測定装置。
【請求項１０】
前記第１試薬は、Ｌｕｍｉｎｏｌ、Ｌｕｃｉｇｅｎｉｎ、Ｌｕｃｉｆｅｒｉｎ、Ａｃｒｉｄｉｎｉｕｍ、Ｏｘａｌａｔｅおよびｒｕｔｈｅｎｉｕｍ系列のいずれか１つであることを特徴とする、請求項２に記載の環境ストレス誘発物質測定装置。
【請求項１１】
前記マスキングエージェントは、酸化鉄、アスコルビン酸塩（Ａｓｃｏｒｂｉｃ  ａｃｉｄ）、およびペリレン（Ｐｅｒｙｌｅｎｅ）のいずれか１つであることを特徴とする、請求項６に記載の環境ストレス誘発物質測定装置。
【請求項１２】
前記フローセルで前記化学発光反応によって放出される光を互いに異なる波長の光に分割できる光波長分割器と、
複数の光検出部と、
をさらに含み、
前記複数の光検出部のそれぞれは、前記光波長分割器によって分割されたそれぞれの波長の光が個別的に入力されて光を検出する、請求項１に記載の環境ストレス誘発物質測定装置。
【請求項１３】
複数のチューブ連動式ポンプをさらに含み、
前記複数のチューブ連動式ポンプは、前記サンプル供給経路上の前記フィルタ部の上流及び前記試薬供給経路上の前記試薬供給部の下流に配置され、
前記サンプル供給経路上の前記フィルタ部の上流に配置されたチューブ連動式ポンプは、サンプルが格納されたサンプル貯蔵槽と連結され、サンプル試料を前記フィルタ部又は前記サンプル定量供給部に供給し、
前記試薬供給経路上の前記試薬供給部の下流に配置されたチューブ連動式ポンプは、前記試薬供給部に格納された発光試薬を前記センサユニットに供給するように構成されたことを特徴とする、請求項５に記載の環境ストレス誘発物質測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、環境ストレス誘発物質測定装置に関し、より詳しくは、水産物養殖場の水質状態を分析することのできる環境ストレス誘発物質測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
環境ストレスは、水産物養殖場の養殖生物の成長を阻害し、さらに、生態環境を破壊し得る要素として流失した飼料によるストレス又は魚介類の分泌物質によるストレスなどを意味する。
【０００３】
このような水産物養殖場内の環境ストレス誘発物質の増加は、養殖場内部の養殖生物の大量斃死を引き起こし、外部に流出する養殖場の排出水は生態環境の破壊につながる問題である。
【０００４】
最近、水質汚染の最小化と共に水質汚染に対して即刻対策を立てるために水質状態をリアルタイムに測定するための水質汚染測定及びモニタリングシステムの設置が増加している。
【０００５】
従来技術において、下記の特許文献１に開示したように、光学センサを用いて水質汚染をモニタリングするシステムがある。しかし、この技術に用いられる光学センサを介して測定可能な水質情報は水素イオン濃度（ｐＨ）、酸化還元電位（ＯＲＰ）、溶存酸素（ＤＯ）、又は、ナトリウム（Ｓｏｄｉｕｍ）のように国内技術で測定し易い情報に過ぎない程度である。
【０００６】
ＮＨ4、ＮＯ2-、又はＮＯ3-のような水質情報は、大体高価な外国技術が適用された製品を用いているため、購入及び手続が複雑で保持に多くのコストが費やされる。
【０００７】
特許文献１における従来技術は、また、センサ周辺に汚染物質が蓄積され、センサの正確度及び精密度が低下するという問題があり、これを解決するために、センサの周辺に配置されたブラシなどを用いて周期的に洗浄する物理的な洗浄方法が開示されている。しかし、周期的な洗浄装置は、汚染の激しい時期には洗浄が不充分で水質測定の正確度及び精密度が低下してしまう問題が依然として存在している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】公開特許２００５−１０８７３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の一実施形態によれば、水産物養殖場内の水質状態分析に適するように魚類、貝類養殖場海水に含まれている酸化マンガン（例えば、Ｍｎ（II））、酸化鉄（例えば、Ｆ
ｅ（II））、尿酸（Ｕｒｉｃ  ａｃｉｄ）、コバルト（Ｃｏ）、グルタミン酸（Ｇｌｕｔ
ａｍｉｃ  ａｃｉｄ）、アスコルビン酸塩（Ａｓｃｏｒｂｉｃ  ａｃｉｄ）、ラクタム系抗生物質（Ｌａｃｔａｍ  ａｎｔｉｂｉｏｔｉｃｓ）、又は、海水中の有機汚染物質と赤潮を発生させるｒｅｄ  ｔｉｄｅ  ｐｈｙｔｏｐｌａｎｋｔｏｎ（Ｃｈａｔｔｏｎｅｌｌａ  ｍａｒｉｎａ）などを測定することのできる環境ストレス誘発物質測定装置が提供される。
【００１０】
本発明の一実施形態によれば、使用及び保持管理が便利でコスト負担のない環境ストレス誘発物質測定装置が提供される。
【００１１】
また、本発明の一実施形態によれば、サンプル試料がセンサユニットに供給される前にサンプル試料をフィルタリングすることで、センサユニットの正確度と精密度を高めることのできる環境ストレス誘発物質測定装置が提供される。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一実施形態によれば、水産物養殖場の水質状態を分析できる環境ストレス誘発物質測定装置であって、試薬供給経路を介して発光試薬をセンサユニットに定量に供給する試薬供給部と、サンプル供給経路を介してサンプル試料が供給されてサンプル試料をセンサユニットに定量に供給するサンプル定量供給部と、前記試薬供給部と前記サンプル定量供給部から前記発光試薬と前記サンプル試料が供給されるセンサユニットとを含み、前記センサユニットは、前記発光試薬と前記サンプル試料が互いに混合して化学発光反応できる空間を提供するフローセル（ｆｌｏｗ  ｃｅｌｌ）と、前記化学発光反応によって放出される光を検出できる光検出部とを含むように構成されたことを特徴とする環境ストレス誘発物質測定装置が提供され得る。
【００１３】
上述した実施形態において、試薬供給部は、第１試薬を供給する第１試薬供給部、第２試薬を供給する第２試薬供給部、及び第３試薬を供給する第３試薬供給部を含み得る。
【００１４】
上述した実施形態において、前記第１試薬は化学発光ができる化合物であり、前記第２試薬又は前記第３試薬は、前記第１試薬の化学発光を活性化させる活性剤であり得る。
【００１５】
上述した実施形態において、前記第１試薬供給部は前記第１試薬を第１定量でセンサユニットに供給し、前記第２試薬供給部は前記第２試薬を第２定量でセンサユニットに供給し、前記第３試薬供給部は前記第３試薬を第３定量でセンサユニットに供給し得る。
【００１６】
本発明の一実施形態に係る環境ストレス誘発物質測定装置は、サンプル供給経路上の前記サンプル定量供給部の上流に位置するフィルタ部をさらに含み得る。
【００１７】
上述した実施形態において、フィルタ部は、前記サンプル試料が供給されて前記サンプル試料をフィルタリングし、前記フィルタリングされた処理水を前記サンプル定量供給部に供給し得る。
【００１８】
上述した実施形態において、また、フィルタ部は、マスキングエージェント（Ｍａｓｋｉｎｇ  ａｇｅｎｔ）が含まれた吸着性樹脂コラム（ｒｅｓｉｎ  ｃｏｌｕｍｎ）から構成され、前記発光試薬と前記サンプル試料の化学発光反応を干渉する干渉物質が前記マスキングエージェント（Ｍａｓｋｉｎｇ  ａｇｅｎｔ）によってフィルタリングされ得る。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の環境ストレス誘発物質測定装置を構成するセンサユニットは、簡単な構成によって使用及び管理が容易となる効果がある。
【００２０】
本発明の一実施形態に係るセンサユニットは、化学発光センサから構成されることによって、魚類、貝類養殖場海水に含まれている酸化マンガン（例えば、Ｍｎ（II））、酸化
鉄（例えば、Ｆｅ（II））、尿酸（Ｕｒｉｃ  ａｃｉｄ）、コバルト（Ｃｏ）、グルタミ
ン酸（Ｇｌｕｔａｍｉｃ  ａｃｉｄ）、アスコルビン酸塩（Ａｓｃｏｒｂｉｃ  ａｃｉｄ）、ラクタム系抗生物質（Ｌａｃｔａｍ  ａｎｔｉｂｉｏｔｉｃｓ）、海水中の有機汚染物質と赤潮を発生させるｒｅｄ  ｔｉｄｅ  ｐｈｙｔｏｐｌａｎｋｔｏｎ（Ｃｈａｔｔｏｎｅｌｌａ  ｍａｒｉｎａ）などを測定することのできる環境ストレス誘発物質測定装置を提供することができる。
【００２１】
特に、サンプル試料がセンサユニットに供給される前にフィルタ部に含まれたマスキングエージェント（Ｍａｓｋｉｎｇ  ａｇｅｎｔ）を介して環境ストレス誘発物質測定に妨害となる物質をターゲット（標的化）して除去することから、より正確な測定が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係る環境ストレス誘発物質測定装置の構造を説明するための図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るサンプル定量供給部を説明するための図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るセンサユニットの例示的な構造を説明するための図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係るセンサユニットの構造を説明するための図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る発光試薬と干渉物質によるマスキングエージェント（Ｍａｓｋｉｎｇ  ａｇｅｎｔ）を説明するための表である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以上の本発明の目的、他の目的、特徴、及び利点は、添付の図面に関する以下の好ましい実施形態によって容易に理解されるのであろう。しかし、本発明は、ここで説明される実施形態に限定されることなく、別の形態に具体化されることもできる。むしろ、ここで紹介される実施形態は、開示された内容が徹底かつ完全になるように、そして、当業者に本発明の思想が十分伝えられるようにするために提供される。
【００２４】
本明細書において、いずれかの構成要素が他の構成要素上にあると言及される場合、それは他の構成要素上に直接形成されてもよく、又はその間に第３の構成要素が介在することもできることを意味する。また、図面において、構成要素の厚さは、技術的な内容の効果的な説明のために誇張されたものであり得る。
【００２５】
本明細書において、第１、第２などの用語が構成要素を記述するために使用された場合、これらの構成要素がこのような用語によって限定されることはない。この用語は、単にいずれかの構成要素を他の構成要素と区別させるために用いられているだけである。ここで説明されて例示される実施形態は、その相補的な実施形態も含む。
【００２６】
本明細書において、単数型は文書で特に言及しない限り複数型も含む。明細書で用いられる「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」及び／又は「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、言及された構成要素は１つ以上の他の構成要素の存在又は追加を排除しない。
【００２７】
本明細書において、「及び／又は」は「及び」又は「又は」を意味し、例えば、「構成要素Ａ及び／又は構成要素Ｂ」を含むことは構成要素Ａ、構成要素Ｂ、又は、構成要素Ａと構成要素Ｂを含む（すなわち、構成要素Ａと構成要素Ｂのうち少なくとも１つを含む）という意味として用いられる。
【００２８】
用語の定義
本明細書において、流体が流れる経路上に構成要素Ａが構成要素Ｂの「上流」に位置することは、前記流体が構成要素Ａを先に通過した後構成要素Ｂを通過するように、構成要素Ａと構成要素Ｂが前記経路に配置又は構成されていることを意味するものとして使用することにする。
【００２９】
本明細書において、流体が流れる経路上に構成要素Ｂが構成要素Ａの「下流」に位置することは、前記流体が構成要素Ａを先に通過した後構成要素Ｂを通過するように、構成要素Ａと構成要素Ｂが前記経路に配置又は構成されていることを意味するものとして使用することにする。
【００３０】
本明細書において、いずれかの「経路上」に構成要素Ａが位置しているということは、経路に流れる流体が構成要素Ａに流入したり又は構成要素Ａから流出するように構成要素Ａと経路が互いに有機的に配置又は構成されていることを意味する。
【００３１】
本明細書において、「経路」又は「配管」は、流体が流れることができるように空間を提供するものであり、例えば、流体が漏れることなく移動できるように密閉された内部空間を有するパイプラインのようなものであってもよい。
【００３２】
本明細書において、「連通」は、流体が移動できるように経路又は配管が連結されていることを意味し、「不通」は、流体が移動できないように経路又は配管が互いに連結されていないことを意味する。
【００３３】
本明細書において、「環境ストレス誘発物質」は、水産物養殖場の生態環境を破壊し得る汚染物質として、養殖場海水に含まれている酸化マンガン（例えば、Ｍｎ（II））、酸
化鉄（例えば、Ｆｅ（II））、尿酸（Ｕｒｉｃ  ａｃｉｄ）、コバルト（Ｃｏ）、グルタ
ミン酸（Ｇｌｕｔａｍｉｃ  ａｃｉｄ）、アスコルビン酸塩（Ａｓｃｏｒｂｉｃ  ａｃｉｄ）、ラクタム系抗生物質（Ｌａｃｔａｍ  ａｎｔｉｂｉｏｔｉｃｓ）、及び／又は海水中の有機汚染物質と赤潮を発生させるｒｅｄ  ｔｉｄｅ  ｐｈｙｔｏｐｌａｎｋｔｏｎ（Ｃｈａｔｔｏｎｅｌｌａ  ｍａｒｉｎａ）などを含む。
【００３４】
以下、図面を参照して本発明を詳説する。次の特定の実施形態を記述することにおいて、様々な特定的な内容は発明をさらに具体的に説明して理解を助けるために作成された。しかし、本発明を理解できるほど、この分野の知識を有する当業者はこのような様々な特定的な内容がなくても使用され得ることを認知することができる。一部の例では、発明を記述することにおいて、周知でありながら発明と大きく関連のない部分は、本発明の説明において混沌を防ぐために記述しないことを予め言及しておく。
【００３５】
図１に示すように、本発明の一実施形態に係る環境ストレス誘発物質測定装置１５０は、センサユニット１５９に発光試薬を定量に供給する試薬供給部１５１と、センサユニット１５９にサンプル試料を定量に供給するサンプル定量供給部１５７を含む。
【００３６】
サンプル試料に発光試薬で検出可能な環境ストレス誘発物質が含まれている場合、発光試薬と環境ストレス誘発物質の化学発光反応によって光が放出されることにより、環境ストレス誘発物質の存在の有無を確認することができる。さらに、実施形態によって、環境ストレス誘発物質の量も把握することができる。
【００３７】
発光試薬と検出対象の化学発光反応は、電気的に励起された生成物を作って、生成された物質が励起状態から基底状態に復帰しながら直接光を放出したり、励起状態のエネルギーを他の分子に転移させながら光出する現象である。
【００３８】
このような化学発光反応は一般的に反応速度が遅いため、短い時間で肉眼に確認し難い。したがって、発光試薬に適切な触媒を用いて反応を促進させることができるが、本願発明では、検出可能な環境ストレス誘発物質がこのような触媒の役割を果たし、本発明の「検出対象」とは、サンプル試料に含まれている環境ストレス誘発物質を意味する。
【００３９】
以下の本発明の実施形態ではこのような環境ストレス誘発物質を検出できる環境ストレス誘発物質測定装置１５０の具体的な構成を説明する。
【００４０】
一方、本願明細書で検出対象と反応すれば、光を放出する「発光試薬」はＬｕｍｉｎｏｌ（ルミノール）のように化学発光反応ができる化合物として「狭義の発光試薬」及び様々な化合物の混合によって化学発光反応できる混合物として「光の発光試薬」を全て含む意味で用いられる。区別の実益がない場合に「発光試薬」として説明することにする。
【００４１】
図１は、本発明の一実施形態に係る環境ストレス誘発物質測定装置の構造を説明するための図である。
【００４２】
図１を参照すると、一実施形態に係る環境ストレス誘発物質測定装置１５０は、試薬供給部１５１、複数のチューブ連動式ポンプ１５３、フィルタ部１５５、サンプル定量供給部１５７、及びセンサユニット１５９を含む。ここで、試薬供給部１５１と、チューブ連動式ポンプ１５３の一部は試薬供給経路上に位置し、試薬供給部１５１は、チューブ連動式ポンプ１５３の上流に位置する。また、フィルタ部１５５とサンプル定量供給部１５７はサンプル供給経路上に位置し、フィルタ部１５５はサンプル定量供給部１５７の上流に位置する。一方、センサユニット１５９は、サンプル供給経路と試薬供給経路が互いに合流する地点に位置する。
【００４３】
センサユニット１５９は、試薬供給部１５１から定量の発光試薬が供給され、サンプル定量供給部１５７から定量のサンプル試料が供給され、そのような発光試薬とサンプル試料が混合する構成を有し、発光試薬とサンプル試料が混合されたもの（以下、「混合物」と称する）から光を検出することで、サンプル試料に含まれている検出対象を検出することができる。
【００４４】
一実施形態によれば、試薬供給部１５１は発光試薬を格納し、試薬供給経路を介して発光試薬をセンサユニット１５９へ定量に供給する。
【００４５】
本発明の実施形態において、「試薬供給経路」とは、試薬供給部１５１に格納された発光試薬が移動できる空間を提供する構成要素を意味する。「試薬供給経路」は、例えば、流体が漏れることなく移動できるよう、密閉された内部空間を有するパイプラインのようなものである。
【００４６】
一実施形態によれば、チューブ連動式ポンプ１５３ａ，１５３ｂ，１５３ｃは、試薬供給経路上の試薬供給部１５１の下流に配置され、試薬供給部１５１から試薬をポンピングしてセンサユニット１５９側に供給し、供給される発光試薬の供給量を制御する。
【００４７】
例えば、チューブ連動式ポンプ１５３ａ，１５３ｂ，１５３ｃは、試薬供給部１５１で決定された時間の間に予め決定された量（以下、「定量」）の発光試薬をセンサユニット１５９に供給する。
【００４８】
本実施形態によれば、試薬供給部１５１は複数構成されてもよい。図１に示すように、試薬供給部１５１は、第１試薬Ｒ１を供給する第１試薬供給部１５１ａ、第２試薬Ｒ２を供給する第２試薬供給部１５１ｂ、及び第３試薬Ｒ３を供給する第３試薬供給部１５１ｃを含む。第１試薬供給部１５１ａは、第１試薬Ｒ１を第１定量でセンサユニット１５９に供給し、第２試薬供給部１５１ｂは第２試薬Ｒ２を第２定量でセンサユニット１５９に供給し、第３試薬供給部１５１ｃは第３試薬Ｒ３を第３定量でサンプル定量供給部１５７に供給するよう構成される。
【００４９】
本実施形態によると、それぞれのチューブ連動式ポンプ１５３ａ，１５３ｂ，１５３ｃは、それぞれの試薬供給部１５１ａ，１５１ｂ，１５１ｃに連結されたそれぞれの試薬供給経路上に配置され、それぞれの試薬供給部１５１ａ，１５１ｂ，１５１ｃから供給する試薬の量を制御することができる。
【００５０】
本実施形態によれば、一実施形態に係る環境ストレス誘発物質測定装置１５０は、試薬供給経路上に位置するＴ型の配管１６１をさらに含む。Ｔ型の配管１６１は、入力として少なくとも２つの流体が入力され、入力された２つの流体を混合して出力できる構成を有する。Ｔ型の配管１６１は、チューブ連動式ポンプ１５３ａ，１５３ｂの下流に位置し、センサユニット１５９の上流に位置する。
【００５１】
一方、Ｔ型の配管１６１は、チューブ連動式ポンプ１５３ａの出力とチューブ連動式ポンプ１５３ｂの出力が入力され、互いに混合して出力する。Ｔ型の配管１６１の出力は、センサユニット１５９に供給される。
【００５２】
例えば、図１に示すように、Ｔ型の配管１６１によってそれぞれの試薬供給部１５１ａ，１５１ｂに連結されたそれぞれのチューブ連動式ポンプ１５３ａ，１５３ｂが連結され、チューブ連動式ポンプ１５３ａ，１５３ｂによって出力された試薬Ｒ１、Ｒ２が混合した状態でセンサユニット１５９に供給される。また、チューブ連動式ポンプ１５３ｃにより出力された試薬Ｒ３は、サンプル定量供給部１５７に供給される。
【００５３】
ただし、これは例示的なものに過ぎず、必要な試薬だけを混合するように構成することも可能である。
【００５４】
一実施形態によれば、第１試薬Ｒ１、第２試薬Ｒ２、及び第３試薬Ｒ３は、それぞれ異なる機能を有する試薬であり、センサユニット１５９に供給される試薬は、第１試薬Ｒ１、第２試薬Ｒ２又は第３試薬Ｒ３のうち少なくとも１つ以上が含まれた混合物から構成される。例えば、試薬供給部１５１がセンサユニット１５９に供給する発光試薬は、第１試薬Ｒ１又は第２試薬Ｒ２のうち少なくとも１つ以上が含まれた混合物から構成されてもよく、試薬供給部１５１がサンプル定量供給部１５７に供給する発光試薬は第３試薬Ｒ３から構成されてもよい。
【００５５】
一実施形態によれば、第１試薬Ｒ１は、化学発光できる化合物として狭義の発光試薬であり、第２試薬Ｒ２と第３試薬Ｒ３は、第１試薬Ｒ１の化学発光を活性化させる活性剤から構成される。
【００５６】
一実施形態によれば、第２試薬Ｒ２は、第１試薬Ｒ１が化学発光するように第１試薬Ｒ１と化学発光反応を起こす酸化剤又は還元剤のうちの１つで構成される。
【００５７】
一実施形態によれば、第３試薬Ｒ３は、第１試薬Ｒ１が化学発光するように第１試薬Ｒ１と化学発光反応を起こす塩基性又は酸性化合物で構成される。第３試薬Ｒ３は、効率的な反応のためには、強塩基性又は強酸性化合物から構成されることが好ましい。一方、第３試薬Ｒ３は、サンプル定量供給部１５７に供給されてサンプル定量供給部１５７内で担体として作用することができる。
【００５８】
発光試薬は、検出対象に応じて様々な試薬を使用することができる。例えば、Ｌｕｍｉｎｏｌ、Ｌｕｃｉｇｅｎｉｎ、Ｌｕｃｉｆｅｒｉｎ、Ａｃｒｉｄｉｎｉｕｍ、Ｏｘａｌａｔｅ又はｒｕｔｈｅｎｉｕｍ系列のいずれか１つを使用することができる。ただし、これは例示に過ぎず、これに制限されることなく検出対象と反応して発光できる様々な発光試薬が使用される。
【００５９】
サンプル定量供給部１５７は、サンプル供給経路を介してサンプル試料が供給されてセンサユニット１５９に定量のサンプル試料を供給する。
【００６０】
「サンプル供給経路」とは、サンプル定量供給部１５７が供給されたサンプル試料が移動できる空間を提供する構成要素を意味する。例えば、流体が漏れることなく移動できるように、密閉された内部空間を有するパイプラインであってもよい。
【００６１】
一実施形態によれば、サンプル定量供給部１５７には、サンプル供給経路上に配置されたサンプルリザーバＲからサンプル試料が供給される。チューブ連動式ポンプ１５３ｄは、サンプルリザーバＲに連結されるようにサンプル供給経路上に配置され、サンプルリザーバＲに格納されたサンプル試料をポンピングしてフィルタ部１５５に供給し、サンプルリザーバＲからフィルタ部１５５に供給されるサンプル試料の供給量を制御することができる。
【００６２】
本実施形態によれば、一実施形態に係る環境ストレス誘発物質測定装置１５０は、サンプル供給経路上に位置するフィルタ部１５５をさらに含む。
【００６３】
フィルタ部１５５は、サンプル供給経路上でサンプル定量供給部１５７の上流に位置する。フィルタ部１５５は、サンプルリザーバＲから供給されたサンプル試料をフィルタリングし、フィルタリングされたサンプル試料（処理水）をサンプル定量供給部１５７に供給する。
【００６４】
一実施形態によれば、フィルタ部１５５は、マスキングエージェント（Ｍａｓｋｉｎｇ  ａｇｅｎｔ）の含まれている吸着性樹脂コラム（ｒｅｓｉｎ  ｃｏｌｕｍｎ）又は抽出コイル（ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ  ｃｏｉｌ）から構成される。マスキングエージェント（Ｍａｓｋｉｎｇ  ａｇｅｎｔ）は、サンプル試料のうち検出対象物質と発光試薬との化学発光反応を干渉する干渉物質をフィルタリングするための物質を意味する。
【００６５】
フィルタ部１５５は、マスキングエージェント（Ｍａｓｋｉｎｇ  ａｇｅｎｔ）を用いてサンプル試料のうち干渉物質を除去したり、サンプル試料のうち検出対象物質のみを抽出する方式でフィルタリングすることができる。
【００６６】
検出しようとする環境ストレス誘発物質の種類に応じて様々な発光試薬が使用され、発光試薬に応じて反応を干渉する干渉物質の種類も変わり得る。マスキングエージェント（Ｍａｓｋｉｎｇ  ａｇｅｎｔ）は、発光試薬に係る干渉物質をターゲット（標的化）して除去するよう多様に構成され得るため、より正確かつ精密な検出が可能である。
【００６７】
図５は、検出対象による発光試薬、干渉物質、及びマスキングエージェント（Ｍａｓｋｉｎｇ  ａｇｅｎｔ）を示す表である。以下は、図５を参照して具体的な例を説明することにする。
【００６８】
例１）検出対象が尿酸（Ｕｒｉｃ  ａｃｉｄ）である場合
サンプル試料のうち、環境ストレス誘発物質に該当する尿酸（Ｕｒｉｃ  ａｃｉｄ）を検出するために、発光試薬は、第１試薬Ｒ１としてＯｃｔｙｌ  ｐｈｅｎｙｌ  Ｐｏｌｙｇｌｙｃｏｌ  ｅｔｈｅｒ、第２試薬Ｒ２としてＫＭｎＯ4、第３試薬Ｒ３としてＨＮＯ3を使用する。この発光試薬が尿酸と化学発光反応するために干渉となる物質はアスコルビン酸塩（Ａｓｃｏｒｂｉｃ  ａｃｉｄ）であり、これに対するマスキングエージェントとして酸化鉄の一種類である３価鉄イオン（Ｆｅ（III））を使用する。
【００６９】
例２）検出対象が２価コバルトイオン（Ｃｏ（II））である場合
サンプル試料のうち、環境ストレス誘発物質に該当する２価コバルトイオン（Ｃｏ（II
））を検出するために、発光試薬は、第１試薬Ｒ１としてＬｕｍｉｎｏｌ、第２試薬Ｒ２としてＨ2Ｏ2、第３試薬Ｒ３としてＮａＯＨを使用する。この発光試薬が２価コバルトイオン（Ｃｏ（II））と化学発光反応するために干渉となる物質は３価鉄イオン（Ｆｅ（
III））であり、これに対するマスキングエージェントとしてアスコルビン酸塩（Ａｓｃｏ
ｒｂｉｃ  ａｃｉｄ）を使用する。
【００７０】
例３）検出対象が１−ｇｌｕｔａｍｉｃ  ａｃｉｄである場合
サンプル試料のうち、環境ストレス誘発物質に該当する１−ｇｌｕｔａｍｉｃ  ａｃｉｄを検出するために、発光試薬は第１試薬Ｒ１としてＰｅｒｏｘｙｏｘｌａｔｅ、第２試薬Ｒ２としてＨ2Ｏ2、第３試薬Ｒ３としてＨＮＯ3を使用する。この発光試薬が１−ｇｌｕｔａｍｉｃ  ａｃｉｄと化学発光反応するために干渉となる物質は、１価カリウムイオン（Ｋ（I））と２価マグネシウム（Ｍｇ（II））であり、これに対するマスキングエ
ージェントとしてペリレン（Ｐｅｒｙｌｅｎｅ）を使用する。
【００７１】
以下は、図２を参照してサンプル定量供給部１５７の動作を詳細に説明することにする。
【００７２】
図２を参照すると、サンプル定量供給部１５７は、サンプル試料を定量供給するように構成される。例えば、Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  ＡとＰｏｓｉｔｉｏｎ  Ｂという位置変更によってサンプル試料を定量供給することのできる６方向バルブで構成される。以下では、サンプル定量供給部１５７が６方向バルブで構成されると仮定し、サンプル定量供給部１５７の作用について説明する。
【００７３】
サンプル定量供給部１５７は、流体を入力又は出力することのできる６個のポートＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６を備えた本体Ｂと、配管Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４を含む。ここで、配管Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４は、本体Ｂの外部に位置し、ポート間を連通したり、又は外部経路（又は、配管）と連通するためのものである。
【００７４】
第１配管Ｌ１は、第１ポート（又は「サンプル側ポート」とも称する）Ｐ１と、サンプル試薬経路、具体的にはフィルタ部１５５の出力との連通のための経路であり、第２配管Ｌ２は、第２ポートＰ２と第５ポートＰ５との連通のための経路であり、第３配管Ｌ３は、第３ポート（又は「センサ側ポート」とも称する）Ｐ３と、サンプル試薬経路、具体的にはセンサユニット１５９の入力との連通のための経路であり、第４配管Ｌ４は、第４ポートＰ４と担体（ｃａｒｒｉｅｒ）リザーバ（図示せず）との連通のための経路であり、第５配管Ｌ５は、第６ポートＰ６と排出部（図示せず）との連通のための経路である。
【００７５】
すなわち、第１配管Ｌ１は、フィルタ部１５５から出力されるサンプル試料が第１ポートＰ１に入力されるようにするものであり、第３配管Ｌ３は、第３ポートＰ３に出力されるサンプル試料をセンサユニット１５９に入力されるようにするためのものである。
【００７６】
上述した配管Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４に流体が常に流れるのではなく、本体Ｂ内のポートの内部連結によって、配管Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４のうちの一部に流体が流れ、残りは流体が流れることなく詰まった状態になる。ここで、内部連結は、本体Ｂに含まれた６方向バルブ（図示せず）の動作（ここでは、矢印方向にバルブの動作を説明している）によって内部連結が変更される。一方、内部連結は、本発明の実施形態において、Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  ＡからＰｏｓｉｔｉｏｎ  Ｂに定義される。
【００７７】
Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ａでは、本体Ｂで第１ポートＰ１と第２ポートＰ２が互いに連通されるように内部的に連結され、また、第５ポートＰ５と第６ポートＰ６が互いに連通されるように内部的に連結される。ここで、第３ポートＰ３と第２ポートＰ２は互いに内部的に不通であり、第４ポートＰ４と第５ポートＰ５も互いに内部的に不通である。
【００７８】
一方、本発明の説明の目的のために、Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ａになるようにバルブ（図示せず）が位置する場合、サンプル定量供給部１５７が定量充填動作を行っていると言及する。定量充填動作は、サンプル試料を定量だけ充填する動作であり、本実施形態においてサンプル試料は、例えば、第２配管Ｌ２に充填されてもよい。
【００７９】
Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｂにおいては、本体Ｂで第１ポートＰ１と第６ポートＰ６が互いに連通されるように内部的に連結され、また、第２ポートＰ２と第３ポートＰ３が互いに連通されるように内部的に連結され、第４ポートＰ４と第５ポートＰ５が互いに連通されるように内部的に連結される。ここで、第３ポートＰ３と第２ポートＰ２は互いに内部的に不通であり、第５ポートＰ５と第６ポートＰ６も互いに内部的に不通である。
【００８０】
一方、本発明の説明の目的のために、Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｂになるようバルブ（図示せず）が位置する場合、サンプル定量供給部１５７が定量供給動作を行っていると言及する。すなわち、定量供給動作は、定量充填動作において定量だけ充填されたサンプル試料をセンサユニット１５９に供給する動作である。
【００８１】
Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ａ状態（すなわち、定量充填動作状態）では、チューブ連動式ポンプ１５３を介して第１配管Ｌ１に供給されたサンプル試料は、第１ポートＰ１、第２ポートＰ２、第２配管Ｌ２、第５ポートＰ５、第６ポートＰ６、及び第５配管Ｌ５を経由して外部に排出され、そして、担体は、第４配管Ｌ４、第４ポートＰ４、第３ポートＰ３、及び第３配管Ｌ３を経由してセンサユニット１５９に提供される。
【００８２】
一方、第５配管Ｌ５を介してサンプル試料が外部に排出される瞬間の後、Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｂ状態（すなわち、定量供給動作状態）に切り替えられる。
【００８３】
Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  ＡからＰｏｓｉｔｉｏｎ  Ｂに変更されれば、チューブ連動式ポンプ１５３を介して第１配管Ｌ１に供給されたサンプル試料は、第１ポートＰ１、第６ポートＰ６、第５配管Ｌ５を経由して外部に排出される。また、担体が第４配管Ｌ４に供給されれば、担体によって第２配管に充填されていたサンプル試料は、第３ポートＰ３を介してセンサユニット１５９に供給される。具体的に、担体が第４配管Ｌ４に供給されれば、担体は、第４ポートＰ４、第５ポートＰ５、第２配管Ｌ２、第２ポートＰ２、第３ポートＰ３、及び第３配管Ｌ３を経由しながらセンサユニット１５９に提供される。
【００８４】
ここで、第２配管Ｌ２に格納された全てのサンプル試料がセンサユニット１５９に供給されれば、その後、Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ａ状態（すなわち、定量充填動作状態）に切り替えられる。
【００８５】
以上、前述した方式により、Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  ＡとＰｏｓｉｔｉｏｎ  Ｂに動作が交番的に切り替えられながらサンプル試料が定量だけセンサユニット１５９に供給される。
【００８６】
図３は、発明の一実施形態に係るセンサユニットの例示的な構造を説明するための図である。
【００８７】
図３を参照すると、センサユニット１５９は、発光試薬とサンプル試料が互いに混合して化学発光反応できる空間を提供するフローセル（ｆｌｏｗ  ｃｅｌｌ）１５２と、化学発光反応によって放出される光を検出できる光検出部１５４を含む。
【００８８】
一実施形態によれば、センサユニット１５９は、アルミニウム板（ａｌｕｍｉｎｕｍ  ｐｌａｔｅ）のように柔軟な材質の基板上にフローセル１５２と光検出部１５４を実装させる形態で製造することができる。
【００８９】
フローセル１５２は、発光試薬とサンプル試料を収容することができ、気密が保持される内部空間を有する反応チャンバー１５２ａから構成される。反応チャンバー１５２ａは、光が透過する透明な材質から形成されるが、内部空間から放出される光は、反応チャンバー１５２ａの一部（以下、「光透過部」）を介してのみ透過されるように、光が透過する一部を除いた他の部分（以下、「光不透過部」）は、不透明な材質１５２ｂで取り囲まれるように構成される。
【００９０】
反応チャンバー１５２ａは、耐久性と透過度の優れた透明ガラス（例えば、ホウケイ酸（ｂｏｒｏｓｉｌｉｃａｔｅ））又は透明プラスチック（例えば、アクリル酸プラスチック（ａｃｒｙｌｉｃ  ｐｌａｓｔｉｃ））から構成される。
【００９１】
一実施形態によれば、反応チャンバー１５２ａは、光が透過されるように許容された光透過部の以外には光が漏れないように、ｂｌａｃｋ  ＰＶＣのように不透明な材質１５２ｂの材料で取り囲まれるように構成される。
【００９２】
光検出部１５４は、反応チャンバー１５２ａで光が透過されるように許容された光透過部を完全に覆う形式にフローセル１５２と結合する。
【００９３】
一実施形態によれば、光検出部１５４には、反応チャンバー１５２ａの光透過部を介して透過する光が流入される光流入ホール（ＰＭＴ  ｈｏｌｅ）が形成され、この光流入ホール（ＰＭＴ  ｈｏｌｅ）と反応チャンバー１５２ａの光透過部が対応する位置で光検出部１５４はフローセル１５２と気密に結合されている。ここで、光流入ホールは、反応チャンバー１５２ａの光透過部で流出される光が光検出部１５４にのみ伝えられるよう、反応チャンバー１５２ａの光透過部を完全に覆うことができるサイズと、反応チャンバー１５２ａの光透過部と密着して結合されるように構成されることが好ましい。
【００９４】
一実施形態によれば、光検出部１５４は、反応チャンバー１５２ａの光透過部から入射される光を検出すれば、検出された光の強度を電気的信号に変換して出力するコンバータを含む。コンバータは、例えば、光電子増幅管（ＰＭＴ：Ｐｈｏｔｏ  Ｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ  Ｔｕｂｅ）、光電子増配管（ｐｈｏｔｏｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ）、フォトダイオード（ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）、又はフォトトランジスタ（ｐｈｏｔｏ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）から構成される。
【００９５】
つまり、光検出部１５４は、光、すなわち、光を受けて電気的信号に切り替える装置であり、追加的に光及び／又は電気的信号を増幅する素子をさらに含み得る。
【００９６】
光検出部１５４で出力された電気的信号がコンピュータ２００に送信され、コンピュータ２００は、この電気的信号特性を分析してサンプル試料の汚染度を判断し得る。
【００９７】
例えば、コンピュータ２００は、電気的信号の強度を基準値（環境ストレス誘発物質ごとに予め決定された値）と比較することで、サンプル試料に検出しようとする環境ストレス誘発物質が含まれているか否かが分かる。また、コンピュータ２００は電気的信号の強度が基準値よりどれ程大きいかを分析することで、検出しようとする環境ストレス誘発物質の量も判断することができる。
【００９８】
発光試薬は、検出対象である環境ストレス誘発物質の種類に応じて様々な試薬を使用できる。したがって、基準値は、環境ストレス誘発物質による発光試薬ごとに予め決定された値を意味する。
【００９９】
図４は、本発明の他の実施形態に係るセンサユニットの構造を説明するための図である。
【０１００】
図４を参照すると、センサユニット１５９は、発光試薬とサンプル試料が互いに混合して化学発光反応できる空間を提供するフローセル１５２、化学発光反応によって放出される光を検出できる複数の光検出部１５４ａ，１５４ｂ，１５４ｃ及び光波長分割器１５６を含む。
【０１０１】
図４に示す実施形態と図１〜図３を参照して説明した実施形態とを比較すると、図４に示す実施形態は光波長分割器１５６をさらに含み、また、センサユニット１５９が複数の光検出部を含む点で両者の差がある。以下は、差異を中心に図４に示す実施形態を説明することにする。
【０１０２】
図４に示す実施形態によれば、図４に示されたセンサユニット１５９は、試薬供給部１５１で供給する発光試薬に化学発光できる化合物（狭義の発光試薬）が１つ以上含まれている場合、発光試薬の種類による検出対象を確認できるように構成されたものである。
【０１０３】
発光試薬の種類に応じて放出する光の波長が異なるため、フローセル１５２で反応する発光試薬が複数である場合、互いに異なる波長を有する光が放出される。
【０１０４】
光波長分割器１５６は、互いに異なる波長の光が含まれた光信号を受ければ、波長に応じて光を分割する光学的な素子である。
【０１０５】
一実施形態によれば、光波長分割器１５６は、フローセル１５２から放出される光が入射され、入射された光を互いに異なる波長に分割して放出する。
【０１０６】
光波長分割器１５６とフローセル１５２は、フローセル１５２から放出される光が外部に流出されることなく全て光波長分割器１５６に流入するように結合している。
【０１０７】
一方、光波長分割器１５６で分割された互いに異なる波長の光は、それぞれ個別的に複数の光検出部１５４ａ，１５４ｂ，１５４ｃに提供される。
【０１０８】
複数の光検出部１５４ａ，１５４ｂ，１５４ｃのそれぞれは、光波長分割器１５６によって分割されたそれぞれの波長の光が個別的に入力されて光を検出するように構成され、これによって発光試薬の種類に応じる検出対象を確認することができる。
【０１０９】
図４における複数の光検出部１５４ａ，１５４ｂ，１５４ｃのそれぞれの動作及び構成は図１〜図３の説明を参照すればよい。
【０１１０】
このように本発明が属する分野で通常の知識を有する者であれば、このような明細書の記載から様々な修正及び変形が可能であることを理解でき、したがって、本発明の範囲は、説明された実施形態に限定されて決定されることはなく、特許請求の範囲及び特許請求の範囲と均等なものなどによって定められる。
【符号の説明】
【０１１１】
１５０：環境ストレス誘発物質測定装置
１５１：試薬供給部
１５２：フローセル（ｆｌｏｗ  ｃｅｌｌ）
１５３：チューブ連動式ポンプ
１５４：光検出部
１５５：フィルタ部
１５７：サンプル定量供給部
１５９：センサユニット
１６１：Ｔ−ｐｉｅｃｅ（Ｔ型配管）
２００：コンピュータ
２０１：増幅部
２０３：ＡＤコンバータ
２０５：コンピュータプロセッサ
【図１】
2020115119.tif 000003
【図２】
2020115119.tif 000004
【図３】
2020115119.tif 000005
【図４】
2020115119.tif 000006
【図５】
2020115119.tif 000007