(57)【要約】【課題】微生物生成物質を適切に連続して分析することができる微生物生成物質の分析装置及びその分析方法を提供する。【解決手段】微生物生成物質分析装置１００は、培地とＡＨＬの存在下で発色するレポータ株を有するチップ１２０と、少なくともレポータ株を活性が低下しない保存温度に調整する保存温度調整手段１３０ａと、前記培地及びレポータ株を微生物の培養に適した培養温度に調整する培養温度調整手段１３０ｂと、チップ１２０を所定の温度調整領域に移送するチップ移送手段１４０と、を備える。また、サンプルをチップ１２０に供給するサンプル供給手段１１０と、サンプル中の微生物生成物質に反応して発色するレポータ株の発色を検出する画像処理手段１５０と、画像処理手段１５０の出力に基づいてＡＨＬ濃度を算出する濃度算出手段１６０と、サンプル中のＡＨＬを連続計測するように各手段の動作を制御する分析装置制御手段１７０と、を備える。【選択図】図１
2014167395.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
培地と微生物生成物質の存在下で発色するレポータ株を有するチップの温度を温度調整領域において調整する温度調整部と、
前記チップを所定の前記温度調整領域に移送するチップ移送部と、
所定サンプルを前記チップに供給するサンプル供給部と、
前記サンプル中の微生物生成物質に反応して発色するレポータ株の発色を検出する発色検出部と、
前記発色検出部の出力に基づいて微生物生成物質濃度を算出する濃度算出部と、
前記サンプル中の微生物生成物質を連続計測するように前記各部の動作を制御する制御部と、を備える
ことを特徴とする微生物生成物質の分析装置。
【請求項２】
前記温度調整部は、
少なくとも前記レポータ株を活性が低下しない保存温度に調整する保存温度調整領域を有する保存温度調整部と、
前記培地及びレポータ株を微生物の培養に適した培養温度に調整する培養温度調整領域を有する培養温度調整部と、を備える
ことを特徴とする請求項１記載の微生物生成物質の分析装置。
【請求項３】
前記温度調整部は、
さらに、前記培地及びレポータ株を所定の冷蔵温度に調整する冷蔵温度調整領域を有する冷蔵温度調整部を備える
ことを特徴とする請求項２記載の微生物生成物質の分析装置。
【請求項４】
前記保存温度調整部は、前記レポータ株を凍結保存する
ことを特徴とする請求項２記載の微生物生成物質の分析装置。
【請求項５】
前記発色検出部は、画像処理によりレポータ株の発色を検出する
ことを特徴とする請求項１記載の微生物生成物質の分析装置。
【請求項６】
前記発色検出部は、発色の分布を求め、所定の範囲の発色部分の平均値から微生物生成物質濃度を算出する
ことを特徴とする請求項１記載の微生物生成物質の分析装置。
【請求項７】
前記制御部は、
前記チップ移送部が、前記保存温度調整部に冷凍保存された前記培地及びレポータ株からなるチップを前記冷蔵温度調整部に移送し、
前記冷蔵温度調整部が、前記チップを冷蔵温度で所定時間保持し、
前記チップ移送部が、前記冷蔵温度調整部に冷蔵された前記チップを培養温度調整部に移送し、
前記培養温度調整部が、前記チップを培養温度で所定時間培養し、
前記サンプル供給部が、サンプルを前記チップに供給し、
前記発色検出部が、前記サンプル中のレポータ株の発色を検出し、
前記濃度算出部が、前記発色検出部の出力に基づいて微生物生成物質濃度を算出するように制御して、前記サンプル中の微生物生成物質を連続計測する
ことを特徴とする請求項３記載の微生物生成物質の分析装置。
【請求項８】
前記制御部は、
前記チップ移送部が、前記保存温度調整部に冷凍保存されたレポータ株を冷蔵温度調整部に移送し、
前記冷蔵温度調整部が、前記レポータ株と培地からなるチップを冷蔵温度で所定時間保持し、
前記チップ移送部が、前記冷蔵温度調整部に冷蔵された前記チップを培養温度調整部に移送し、
前記培養温度調整部が、前記チップを培養温度で所定時間培養し、
前記サンプル供給部が、サンプルを前記チップに供給し、
前記発色検出部が、前記サンプル中のレポータ株の発色を検出し、
前記濃度算出部が、前記発色検出部の出力に基づいて微生物生成物質濃度を算出するように制御して、前記サンプル中の微生物生成物質を連続計測する
ことを特徴とする請求項３記載の微生物生成物質の分析装置。
【請求項９】
前記チップは、培地部分を予め流路に備える流路型チップ、又は予めウェルに備えるウェル型チップである
ことを特徴とする請求項１記載の微生物生成物質の分析装置。
【請求項１０】
前記チップ上又はチップ内部に濃縮水サンプルを流通させる流路を備え、
前記流路に対してレポータ株を保持した培地が接触する
ことを特徴とする請求項１記載の微生物生成物質の分析装置。
【請求項１１】
前記濃縮水サンプル中のアルカリ金属、アルカリ土類金属及び塩化物イオンを除去する脱塩部を備える
ことを特徴とする請求項１０記載の微生物生成物質の分析装置。
【請求項１２】
前記脱塩部は、一価イオン選択透過膜を備えた電気透析法である
ことを特徴とする請求項１１記載の微生物生成物質の分析装置。
【請求項１３】
分析したＡＨＬ濃度を、予め定めた所定のＡＨＬ濃度と比較し、これを超えた場合に、水処理施設の逆浸透膜への薬品注入頻度又は注入量の増加、供給水量の低減、又は、前処理装置の強化を実施する、水処理施設の支援部を備える
ことを特徴とする請求項１記載の微生物生成物質の分析装置。
【請求項１４】
前記微生物生成物質は、アシル化ホモセリンラクトン（ＡＨＬ）、アシル鎖の構造又はその長さが異なるＡＨＬ構造類似体、若しくは、ＡＨＬのホモセリンラクトン部位をシクロペンチルアミドに置換したアシル化シクロペンチルアミド（Ｃｎ−ＣＰＡ）を含むＡＨＬ構造類似体である
ことを特徴とする請求項１記載の微生物生成物質の分析装置。
【請求項１５】
微生物生成物質の分析装置に備わる制御部が、
温度調整部を介して、培地と微生物生成物質の存在下で発色するレポータ株を有するチップの温度を温度調整領域において調整し、
チップ移送部を介して、前記チップを所定の前記温度調整領域に移送し、
サンプル供給部を介して、サンプルを前記チップに供給し、
発色検出部を介して、前記サンプル中の微生物生成物質に反応して発色するレポータ株の発色を検出し、
濃度算出部を介して、前記発色検出部の出力に基づいて微生物生成物質濃度を算出するように制御して、前記サンプル中の微生物生成物質を連続計測する
ことを特徴とする微生物生成物質の分析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微生物生成物質の分析装置及びその分析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、膜を用いた海水淡水化技術の適用が増加している。逆浸透膜法は、セルロースやポリアミド等の素材で作られた逆浸透膜に海水の浸透圧（約２．５ＭＰａ）の二倍以上の圧力を加え、塩分は膜を透過させないで水を透過させることにより淡水を得ることができる。
【０００３】
逆浸透膜法は、海水を取水した後に、まず、砂や有機物を砂ろ過などの方法で除去する。このとき、大部分の微生物も同時に除去される。そして、海水中のイオンを逆浸透膜で分離して淡水を得る。このとき、海水中のマグネシウム、カルシウム、炭酸イオン、硫酸イオンが主な原因となり、プラント内でスケール（Scale）が析出する。また、微生物とその代謝物によってバイオフィルム（Biofilm）が形成される。これらが逆浸透膜の表面に付着・堆積すると、逆浸透膜の目詰まり、いわゆるファウリング（Fouling）が生じる。ファウリングは、逆浸透膜による処理流束の低下、塩阻止率の低下を引き起こし、所定の水量と水質を確保するためには高圧ポンプ動力の増加や膜モジュールの交換頻度の増加が必要となる。
【０００４】
無機成分のスケールへの対策として、海水のｐＨ管理（酸によって低ｐＨを維持）やスケール防止剤（カルボン酸重合物等）の注入、前処理工程での水質管理の高度化、より目開きの小さいＵＦ膜（Ultrafiltration Membrane：限外ろ過膜）等の適用がある。これらの対策の結果、逆浸透膜ろ過プラントにおける無機成分によるファウリングの発生は、抑制される傾向にある。無機成分によるファウリングが軽減されてきたのに伴い、バイオフィルムによるファウリングが次の課題として挙げられている。
【０００５】
海水淡水化以外にも、逆浸透膜を用いた水処理プロセスとして下水再生プロセスがある。下水を水資源として有効利用することを目的として、下水の二次処理水（活性汚泥による有機物、窒素、リンの除去）を原水として逆浸透膜処理する。下水二次処理水中の微生物や有機物濃度は、海水に比べて高く、逆浸透膜上にバイオフィルムが生成しやすい環境であるため、下水再生プロセスでもバイオファウリング抑制が課題である。
【０００６】
バイオフィルムは、逆浸透膜表面や、スパイラル膜で膜間に配置されている格子状のスペーサーの表面に、海水中の微生物が付着し、さらに、それらが細胞外多糖（Extra Cellular polysaccharides:ＥＰＳ）と呼ばれる有機物を生産し、複数の微生物が共存する形で形成される。バイオフィルムは、微生物が安定して生存できる環境であり、海水や下水の二次処理水中に添加される殺菌剤等に対する保護膜となる。
【０００７】
バイオファウリングの抑制手段としては、微生物の除去（ＵＦ膜等の導入）、原水水質の制御（有機物の吸着・分解）等が提案されている。しかし、ＵＦ膜の通過や外部からの微生物の侵入によって、逆浸透膜処理工程への微生物の混入が発生してしまう。また、有機物を十分低い濃度まで除去することは技術的にもコスト的にも困難がある。さらに、有機物や栄養塩の少ない貧栄養状態では、微生物は自らの周囲の環境を改善するために、多糖の生成・蓄積を活発にするとの報告もある。そのため、現行の逆浸透膜プラントでは、バイオフィルム生成抑制のための措置としての殺菌剤の注入、無機スケールの生成抑制と洗浄のための措置としての酸／アルカリ剤の注入がそれぞれなされているのが実際である。
【０００８】
これらの薬剤を適切に注入制御するためには、バイオフィルムの状態のセンシングが必要である。センシング項目としては、物理的な指標（流束、逆浸透膜の透過抵抗、モジュールの通水抵抗）、生物学的な指標（菌数、アデノシン３リン酸（ＡＴＰ：adenosine-triphosphate）、エンドトキシン（endotoxin））、化学的な指標（細胞外多糖）などがある。これらのセンシングによってバイオフィルムの成長段階を判断できることが重要となるが、これらは微生物数及び細胞外多糖が実際に増加した後に検知できる項目である。一方、流入水質や原水中の微生物の計測値を基に、バイオフィルムの生成量とバイオファウリングの発生を予測する手法もある。しかし、バイオフィルム生成は数日から数カ月の長期間に渡る現象であり、多種の微生物の関係性にも依存するため、予測精度は必ずしも十分でない。
【０００９】
特許文献１には、海水淡水化における逆浸透膜のファウリングを抑制するため、逆浸透膜処理の前段に前処理装置と、この前処理装置による処理水中の有機物濃度、ｐＨ、水温、導電率、ＡＴＰを計測する手段とを有する海水淡水化装置が記載されている。特許文献１記載の海水淡水化装置は、計測結果をもとに、バイオファウリング生成能を算出し、この値と、予め与えたバイオファウリング生成能の目標値とに基づいて、前処理装置の運転を制御する。
【００１０】
特許文献２には、クオラムセンシング（Quorum Sensing）細菌のコミュニケーション及び毒性を調整するための組成物及び方法が記載されている。クオラムセンシングとは、ある一定以上の菌体密度に到達したことを、その細菌特有のシグナル物質を用いて感知し、特定の遺伝子の転写活性の促進または抑制を行う機構である。また、バイオフィルム形成にもクオラムセンシングが関連していることが明らかとなってきている。特許文献２記載の方法は、天然に存在する及び天然に存在しないアシル化ホモセリンラクトン（ＡＨＬ：Acylated Homoserine Lactone）類似体の合成類似体を含むクオラムセンシング化合物のコンビナトリアルライブラリーと、それらの化合物の合成及び使用方法を提供する。クオラムセンシングでは、自己誘導物質リガンドを使用して、その集団密度を監視している。高い細胞密度では、細菌は、この化学的なシグナル伝達プロセスを使用して、放浪的存在から多細胞のコミュニケーションへと転換する。この生活スタイルの転換は、多数の病原菌がクオラムセンシングを使用して毒性経路を作動させ、無数の慢性感染症の基礎である生物膜とよばれる薬物耐性のコミュニティーを形成するために重要である、と記載している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１１-１７７６０４号公報
【特許文献２】特表２００８-５３００１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、このような従来の技術にあっては、バイオファウリングの原因となるバイオフィルムは、以下の理由から計測が難しかった。
特許文献１記載の装置は、前処理水の水質を計測対象としており、これらのデータから得られるのはあくまで生成能である。ＡＴＰの値から微生物の活性を評価するとしているが、前処理水中とバイオフィルム内の微生物種の構成が同一であるとは言えず、この指標を基にした運転制御では、薬剤注入の過不足が生じる頻度が高い。また、いわゆるフィードフォワード制御のみで運転されるため、制御が不安定となりやすいという問題がある。
【００１３】
特許文献２記載の方法は、ＡＨＬを計測する方法として、レポータ株を用いる。しかし、このレポータ株による分析は、ラボのような環境でそれぞれのサンプルを個別に分析する手順を採る。このため、海水淡水化の前処理の運転制御に用いるには下記の問題がある。すなわち、レポータ株は微生物であり、ＡＨＬの存在を検出（この場合は発色）させるには、レポータ株の活性を維持する必要がある。短期的な分析であれば問題ないものの、数か月乃至数年の期間、自動連続計測を実現するには、レポータ株を適切な状態で保存しなければならない。活性が低下しない頻度でレポータ株を手動で供給する方法も考えられるが、このとき、供給するレポータ株の濃度が一定でなくなるため、低濃度となってしまった場合は、極低濃度の逆浸透膜濃縮水中のＡＨＬ分析が困難になるケースが発生するという問題がある。さらに、逆浸透膜の濃縮水中には、ＡＨＬ単体だけでなく、逆浸透膜モジュール内からＡＨＬを生成する微生物が剥離し、レポータ株培地に混入し、分析精度を低下させるという問題がある。
【００１４】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、微生物生成物質を適切に連続して分析することができる微生物生成物質の分析装置及びその分析方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために、本発明の微生物生成物質の分析装置は、培地と微生物生成物質の存在下で発色するレポータ株を有するチップの温度を温度調整領域において調整する温度調整部と、前記チップを所定の前記温度調整領域に移送するチップ移送部と、所定サンプルを前記チップに供給するサンプル供給部と、前記サンプル中の微生物生成物質に反応して発色するレポータ株の発色を検出する発色検出部と、前記発色検出部の出力に基づいて微生物生成物質濃度を算出する濃度算出部と、前記サンプル中の微生物生成物質を連続計測するように前記各部の動作を制御する制御部と、を備える。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、微生物生成物質を適切に連続して分析する微生物生成物質の分析装置及びその分析方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る微生物生成物質分析装置を採用する水処理装置の構成を示す図である。
【図２】上記第１の実施形態に係る微生物生成物質分析装置の分析処理を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る微生物生成物質分析装置を採用する水処理装置の構成を示す図である。
【図４】上記第２の実施形態に係る微生物生成物質分析装置の分析処理を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る微生物生成物質分析装置に用いられるチップの構造を示す図である。
【図６】上記第３の実施形態に係る微生物生成物質分析装置に用いられる他のチップ構造を示す図である。
【図７】上記第３の実施形態に係る微生物生成物質分析装置の分析処理を示すフローチャートで
【図８】本発明の第４の実施形態に係る微生物生成物質分析装置を採用する水処理装置の構成を示す図である。
【図９】培地の透過度によるレポータ株の発色検出を説明する図である。
【図１０】培地による光の吸収によるレポータ株の発色検出を説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る微生物生成物質分析装置を採用する水処理装置の構成を示す図である。本実施形態は、逆浸透膜を用いて海水又は下水を処理して淡水を得るシステムおいて、微生物が生成する物質としてＡＨＬを連続自動で分析する装置に適用した例である。
【００１９】
〔水処理施設１０〕
図１に示すように、水処理施設１０は、前処理装置２、ポンプ３、及び逆浸透膜４を備える。
水処理施設１０は、原水１を前処理装置２により前処理し、ポンプ３で加圧して逆浸透膜４へ供給する。逆浸透膜４により脱塩された水は、処理水５として回収される。一方、逆浸透膜４により脱塩されなかった濃縮水６は、排水処理等を経て海洋などへ放流される。水処理施設１０が海水淡水化プラントの場合、逆浸透膜４から排出される濃縮水６は圧力を有している。このため、濃縮水６の圧力を低減する減圧弁２０を備え、減圧弁２０で微生物生成物質分析装置１００に供給できる圧まで減圧する。この圧力は、後記するサンプル供給手段１１０の仕様にもよるが、０．２ＭＰａ以下が好ましい。
【００２０】
〔微生物生成物質分析装置１００〕
微生物生成物質分析装置１００は、逆浸透膜処理を有する水処理施設１０における逆浸透膜４から排出される濃縮水６の分析装置である。微生物生成物質分析装置１００は、水処理施設１０の逆浸透膜処理４からの濃縮水６をサンプルとし、このサンプル中のＡＨＬを分析する。なお、このサンプルは、以下でサンプル水、サンプル液、又は濃縮水サンプルと呼称することがある。
微生物生成物質分析装置１００は、サンプル供給手段１１０、チップ１２０、温度調整手段１３０、チップ移送手段１４０、画像処理手段１５０、濃度算出手段１６０、及び分析装置制御手段１７０を備えて構成される。
【００２１】
[サンプル供給手段１１０]
サンプル供給手段１１０は、水処理施設１０から得たサンプル水をチップ１２０に供給するためのポンプ、バルブ、配管、及び計測機を備え、濃縮水サンプルをチップ１２０に供給する。
サンプル供給手段１１０は、分析装置制御手段１７０によって運転が制御される。サンプル供給手段１１０でチップ１２０に供給されたサンプル水のうち、チップ１２０の流路内の洗浄や過剰に供給されたものは廃液として微生物生成物質分析装置１００外へ排出される。
【００２２】
[チップ１２０]
チップ１２０は、培地とセンサとして用いる微生物であるレポータ株を備える。例えば、チップ１２０は、培地とアシル化ホモセリンラクトン（ＡＨＬ）を計測するためのレポータ株を備えたＡＨＬ分析用のチップである。
【００２３】
（培地及びレポータ株）
チップ１２０は、培地とＡＨＬの存在下で発色するレポータ株を備える。レポータ株を含む固形培地の成分は、選択したレポータ株が育成できる種類として、例えばＬＢ培地やＡＢ培地がある。レポータ株としては、例えば、Agrobacterium tumefaciens A136, Psudomonau aeruginosaのLas R、Burkholderia cepaciaのcep R、A. tumefaciensのTra R、Chromobacterium violaceum、P. aeruginosaのLas RあるいはRhl R、Vibrio fischeriのLux R系などがある。また、アシル鎖の構造が様々に異なるＡＨＬを用いることができる。具体的には、微生物生成物質は、アシル鎖の構造又はその長さが異なるＡＨＬ構造類似体、ＡＨＬのホモセリンラクトン部位をシクロペンチルアミドに置換したアシル化シクロペンチルアミド（Ｃｎ−ＣＰＡ）を含むＡＨＬ構造類似体を用いることができる。
【００２４】
（チップ構造）
チップ１２０は、透明な材料にサンプル供給用の流路又はウェル（穴）が一つ又は複数設けてある。流路の一部及びウェルの底面には、予めレポータ株を含む固形培地を供給しておき、これを温度調整手段１３０により管理する。
なお、培地とレポータ株（溶液）を順次、マイクロ流路に供給し、流路中に分析用のレポータ株培地を形成させる構成及び方法については、図６により後記する。
【００２５】
（温度）
チップ１２０は、分析装置制御手段１７０により、培地とレポータ株を長期間保存する保存に適した温度（例えば冷凍：−２０℃）と、微生物の培養に適した温度（例えば培養：３０℃）と、の少なくとも２つの温度調整領域で保持される。例えば、長期間保存する（長期間使用しない）チップ１２０は、冷凍される。また、１−２日後に使用するチップ１２０は、解凍・冷蔵される。また、分析に使用中のチップ１２０は、サンプル供給・培養・濃度測定され、使用後のチップ１２０は、滅菌の温度で管理される。
【００２６】
[温度調整手段１３０]
（温度調整）
温度調整手段１３０は、チップ１２０の温度を微生物の保存に適した保存温度に調整する温度調整手段１３０ａ（以下、適宜「冷凍部」という）と、微生物の培養に適した培養温度に調整する温度調整手段１３０ｂ（以下、適宜「培養部」という）と、を有し、各温度調整手段１３０ａ，１３０ｂは、分析装置制御手段１７０により所定の時間温度に制御される。
具体的には、温度調整手段１３０は、チップ１２０の温度を制御するヒータ及び冷却機を備え、チップ１２０の管理状態に応じて各チップ１２０の温度を調整する。上記管理状態は、例えば、冷凍保存、解凍・冷蔵、サンプル供給、培養、濃度測定、滅菌である。温度調整手段１３０は、各チップ１２０の温度調整範囲を、−８０℃から１２０℃の範囲で調整する。温度調整手段１３０は、分析装置制御手段１７０により温度が制御される。
なお、冷凍（例えば−２０℃）と培養（例えば３０℃）との間に、冷蔵（例えば−５℃）を備える構成及び方法については、第２の実施形態により後記する。
【００２７】
（温度調整領域間の移送）
また、温度調整手段１３０ａ，１３０ｂの温度調整領域に保持されたチップ１２０は、チップ移送手段１４０により次の温度調整領域の所定位置まで移送可能である。例えば、温度調整手段１３０ａの保存温度調整領域に保持されたチップ１２０は、チップ移送手段１４０により温度調整手段１３０ｂの培養温度調整領域の所定位置まで移送される。
（温度調整領域における画像取得）
また、温度調整手段１３０ｂの培養温度調整領域の上部には画像処理手段１５０が設置され、上面から当該培養温度調整領域に配置されたチップ１２０の画像を取得することができる。
【００２８】
このように、温度調整手段１３０は、少なくとも２つの温度領域に分割され、一つの温度領域が微生物の長期保存に適した保存温度（ここでは冷凍）に調整する温度調整手段１３０ａと、他の温度領域が微生物の培養に適した培養温度に調整する温度調整手段１３０ｂと、を有している。温度調整手段１３０ａ，１３０ｂは、分析装置制御手段１７０により所定の時間温度に制御される。この場合、高温の培養温度調整領域の温度調整手段１３０ｂが、保存温度調整領域の温度調整手段１３０ａより上段に配置され、温度調整手段１３０ｂ内のチップを画像処理手段１５０で撮像処理可能である。
【００２９】
[チップ移送手段１４０]
チップ移送手段１４０は、チップ１２０を所定の温度調整された区域に移送する。チップ移送手段１４０は、温度管理されたチップ１２０を、分析装置制御手段１７０のシーケンスに従って各処理段階へ移送する。例えば、チップ移送手段１４０は、冷凍状態にあるチップ１２０を使用する場合、サンプルを供給する予定日時から逆算して、微生物生成物質分析装置１００内の解凍させる位置までチップ１２０を移送する。次に、チップ移送手段１４０は、チップ１２０をサンプル供給手段１１０に接続又は所定の位置まで移送し、所定量のサンプルを供給する。チップ１２０は、発色させるために培養の温度領域で待機することになる。
【００３０】
[画像処理手段１５０]
画像処理手段１５０は、レポータ株の発色を画像処理により検出する。
温度調整手段１３０を、冷凍・培養の２つの領域に分割し、かつ、これらを下から順に上方向に配置している。さらに、培養温度調整領域の上部に画像処理手段１５０を設置し、上面からチップ１２０の画像を取得する構成とした。
なお、画像処理による検出以外の方法については、図９により後記する。
【００３１】
[濃度算出手段１６０]
濃度算出手段１６０は、画像処理手段１５０の出力に基づきＡＨＬ濃度を算出する。濃度算出手段１６０は、画像処理手段１５０により取り込まれたチップ画像を用いてＡＨＬの濃度を算出する。この場合、分析毎に図示しないＡＨＬの標準溶液を用いて、レポータ株の発色の程度とＡＨＬ濃度との検量線を作成することが望ましい。また、予め作成した検量線を用いてＡＨＬ濃度を定量してもよい。
濃度算出手段１６０による処理が終了したチップ１２０は、滅菌処理後、チップ移送手段１４０により微生物生成物質分析装置１００外に排出される。上記滅菌処理は、例えば、温度調整手段１３０により１２０℃加熱する、また次亜塩素酸ナトリウム溶液をチップ１２０の流路に供給した後、供給消毒液を流すことが挙げられる。
【００３２】
[分析装置制御手段１７０]
分析装置制御手段１７０は、マイクロコンピュータ等からなり、図示しないＲＯＭ等に記憶された制御プログラムをＲＡＭ上に展開して実行し、サンプル供給手段１１０、温度調整手段１２０、チップ移送手段１４０、画像処理手段１５０及び濃度算出手段１６０の動作を制御し、ＡＨＬを連続計測する。
【００３３】
以下、上述のように構成された微生物生成物質分析装置１００の動作について説明する。
図２は、微生物生成物質分析装置１００の分析処理を示すフローチャートである。図中、Ｓはフローの各ステップを示す
まず、ステップＳ１で、チップ移送手段１４０は、温度調整手段１３０ａ（冷凍部）から温度調整手段１３０ｂ（培養部）へチップ１２０を移送する。
ステップＳ２では、温度調整手段１３０ｂ（培養部）は、チップ１２０を所定時間保持する。保持時間は、温度調整手段１３０ｂ（培養部）の温調性能とチップ１２０の熱容量に依存する。保持時間は、５分間〜２４時間の範囲とする。温度調整手段１３０ｂ（培養部）は、培養温度調整領域の温度を２５〜４０℃、望ましくは３０±１℃に管理する。この後、チップ１２０は、サンプル供給手段１１０からのサンプルが供給できる状態となる。すなわち、チップ１２０上のレポータ株が塗布されている部分の形状がウェル（Well）であれば、サンプル供給手段１１０のサンプル注入個所に合致させる。一方、チップ１２０上のレポータ株が塗布されている部分の形状が流路であれば、サンプルの注入部と排出部（いずれも図示略）がチップ１２０に接続された状態とする。
【００３４】
ステップＳ３では、サンプル供給手段１１０は、水処理施設１０から得たサンプル（サンプル液）をチップ１２０に所定量供給する。供給量は、チップ１２０のウェルや流路の大きさ、レポータ株の塗布量に応じて異なる。チップ１２０上のレポータ株が塗布されている部分の形状が流路の場合、所定量を供給した後、送液を停止する。
ステップＳ４では、画像処理手段１５０は、サンプルが供給されたチップ１２０の画像（初期チップ画像）を取得する。チップ１２０上のレポータ株が塗布されている部分の形状がウェルの場合は、ウェル全体を画像取得の対象とする。一方、流路の場合は、流入部から流出部まででレポータ株が塗布されている流路部分のみを画像処理の対象とする。画像処理手段１５０は、取得した画像の発色状態を基準として、ＡＨＬが含まれた場合のレポータ株の発色の程度と比較し、ＡＨＬの濃度を算出する。
【００３５】
ステップＳ５では、温度調整手段１３０ｂ（培養部）は、チップ１２０を所定時間保持する。保持時間は、６〜２４時間の範囲とする。
所定時間経過後、ステップＳ６で画像処理手段１５０は、培養後のチップ１２０の画像を取得する。取得範囲は、ステップＳ４と同様である。
ステップＳ７では、画像処理手段１５０は、上記ステップＳ６で取得した画像におけるレポータ株の発色の程度を基準値と比較する。具体的には、画像処理手段１５０は、レポータ株の発色最大値が基準値より大きいか否かを判別する。
レポータ株の発色最大値が基準値より大きい場合（Ｓ７：ＹＥＳ）、ステップＳ８以降でＡＨＬの濃度を算出する。
すなわち、ステップＳ８では、画像処理手段１５０は、発色量の分布を算出しヒストグラムを作成する。具体的には、画像処理手段１５０は、対象範囲（レポータ株塗布範囲）の各画素の発色の程度を求め、発色の程度に対する画素数の関係を得る。
ステップＳ９では、画像処理手段１５０は、所定の画素数の範囲の発色量から平均値（平均濃度）を算出してステップＳ１１に進む。所定の画素数の範囲としては、例えば対象となる全画素の６８．３％とする。
【００３６】
一方、上記ステップＳ７でレポータ株の発色最大値が基準値以下の場合（Ｓ７：ＮＯ）、ステップＳ１０で画像処理手段１５０は、検出下限値を平均濃度に設定（平均濃度＝検出下限値）してステップＳ１１に進む。
ステップＳ１１では、画像処理手段１５０は、算出したＡＨＬの平均値（平均濃度）を出力する。例えば、画像処理手段１５０は、ＡＨＬの平均値を図示しない表示手段に出力する。
【００３７】
このように、微生物生成物質分析装置１００のチップ移送手段１４０は、温度管理されたチップ１２０を、分析装置制御手段１７０のシーケンスに従って各処理段階へ移送する。冷凍状態にあるチップ１２０を使用する場合、サンプルを供給する予定日時から逆算して、装置内の解凍させる位置までチップ１２０を移送する（Ｓ１）。そして、サンプル供給手段１１０は、チップ１２０を接続又は所定の位置まで移送し、所定量のサンプルを供給する（Ｓ３）。発色させるためにチップ１２０を培養の温度領域で待機させる（Ｓ５）。次いで、画像処理手段１５０は、チップ画像を取り込み（Ｓ６）、濃度算出手段１６０は取り込んだ画像を用いてＡＨＬの濃度を算出する（Ｓ１１）。このとき、分析毎に図示しないＡＨＬの標準溶液を用いて、レポータ株の発色の程度とＡＨＬ濃度との検量線を作成することが望ましい。また、予め作成した検量線を用いてＡＨＬ濃度を定量してもよい。
【００３８】
サンプル供給手段１１０は、チップに供給されたサンプル水のうち、チップ１２０の流路内の洗浄や過剰に供給されたものは廃液３０（図１参照）として微生物生成物質分析装置１００外へ排出する。また、濃度算出手段１６０による濃度算出処理が終了した使用済チップ４０（図１参照）は、滅菌処理されて、チップ移送手段１４０により微生物生成物質分析装置１００外に排出される。上記滅菌処理は、例えば、温度調整手段１３０によって１２０℃加熱する、あるいは図示しない次亜塩素酸ナトリウム溶液をチップ１２０の流路に供給した後、供給消毒液を流す方法がある。
【００３９】
以上説明したように、本実施形態に係る微生物生成物質分析装置１００は、培地とＡＨＬ（微生物生成物質）の存在下で発色するレポータ株を有するチップ１２０と、少なくともレポータ株を活性が低下しない保存温度に調整する保存温度調整領域を有する保存温度調整手段１３０ａと、前記培地及びレポータ株を微生物の培養に適した培養温度に調整する培養温度調整領域を有する培養温度調整手段１３０ｂと、チップ１２０を所定の温度調整領域に移送するチップ移送手段１４０と、を備える。また、微生物生成物質分析装置１００は、サンプルをチップ１２０に供給するサンプル供給手段１１０と、サンプル中の微生物生成物質に反応して発色するレポータ株の発色を検出する画像処理手段１５０と、画像処理手段１５０の出力に基づいてＡＨＬ濃度を算出する濃度算出手段１６０と、サンプル中のＡＨＬを連続計測するように各手段の動作を制御する分析装置制御手段１７０と、を備える。
【００４０】
この構成により、分析装置制御手段１７０が、温度調整手段１３０ａ，１３０ｂを介して、培地とレポータ株を有するチップ１２０の温度を温度調整領域において調整し、チップ移送手段１４０を介して、チップ１２０を所定の温度調整領域に移送し、サンプル供給手段１４０を介して、サンプルをチップ１２０に供給し、画像処理手段１５０を介して、レポータ株の発色を検出し、濃度算出手段１６０を介して、画像処理手段１５０の出力に基づいてＡＨＬ濃度を算出するように制御して、サンプル中のＡＨＬを連続計測する。本微生物生成物質分析装置１００により、ＡＨＬを連続でかつ高精度で分析することができる。
【００４１】
また、本実施形態では、冷凍・培養の温度調整領域をそれぞれ設けることで、分析手順において培地やレポータ株を各々適切な状態に維持できることから、分析精度を向上させることができる。
【００４２】
また、本実施形態では、ＡＨＬ濃度を算出するための画像処理において、発色の分布を求め、所定の範囲の発色部分の平均値からＡＨＬの濃度を算出する方式とすることで、チップ１２０に付着した微生物由来ではなく、海水サンプル中に元々含まれるＡＨＬの濃度を計測することができる。
【００４３】
かかる特徴を有する微生物生成物質分析装置１００は、逆浸透膜を用いて海水又は下水を処理して淡水を得るシステムに好適に適用できる。例えば、当該システムにおける薬品注入制御を目的に、微生物が生成する物質としてＡＨＬを連続自動で分析することができる。特に、膜モジュールの濃縮水を対象とし、バイオセンサを用いる装置に適用した場合、
微生物に由来して逆浸透膜の表面に形成されるバイオフィルムを抑制し、逆浸透膜処理におけるポンプ動力の低減と膜モジュールの寿命延長を実現することができる。また、バイオフィルムの増加を検出し、システムの運転制御を支援するためのセンシング方法を提供することができる。
【００４４】
（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態に係る微生物生成物質分析装置を採用する水処理装置の構成を示す図である。図１と同一構成部分には、同一符号を付して重複箇所の説明を省略する。
本実施の形態は、冷凍（例えば−２０℃）と培養（例えば３０℃）との間に、冷蔵（例えば−５℃）を備える構成及び方法である。
【００４５】
図３に示すように、微生物生成物質分析装置２００は、逆浸透膜処理を有する水処理施設１０における逆浸透膜４の濃縮水６の分析装置である。
微生物生成物質分析装置２００は、サンプル供給手段１１０、チップ１２０、温度調整手段２３０、チップ移送手段１４０、画像処理手段１５０、濃度算出手段１６０、及び分析装置制御手段１７０を備えて構成される。
【００４６】
チップ１２０は、レポータ株を用いたＡＨＬ分析用のチップであり、透明な材料にサンプル供給用の流路又はウェル（穴）が一つ又は複数設けてある。流路の一部及びウェルの底面には予めレポータ株を含む固形培地を供給しておき、温度調整手段２３０により管理する。
チップ１２０は、分析装置制御手段１７０により、培地とレポータ株を長期間保存する保存に適した温度（例えば冷凍：−２０℃）と、冷蔵温度（例えば冷蔵：−５℃）と、微生物の培養に適した温度（例えば培養：３０℃）と、の温度領域で保持される。例えば、長期間保存する（長期間使用しない）チップ１２０は冷凍、１−２日後に使用するチップ１２０は解凍・冷蔵、分析に使用中のチップ１２０はサンプル供給、培養、濃度測定、そして、使用後のチップ１２０は滅菌の温度で管理される。
【００４７】
温度調整手段２３０は、チップ１２０の温度を微生物の長期保存に適した保存温度に調整する温度調整手段２３０ａ（以下、適宜「冷凍部」という）と、培地及びレポータ株を所定の冷蔵温度に調整する冷蔵温度調整領域を有する温度調整手段２３０ｂ（以下、適宜「冷蔵部」という）と、微生物の培養に適した培養温度に調整する温度調整手段２３０ｃ（以下、適宜「培養部」という）と、を有し、各温度調整手段２３０ａ，２３０ｂ，２３０ｃは、分析装置制御手段１７０により所定の時間温度に制御される。
具体的には、温度調整手段２３０は、チップ１２０の温度を制御するヒータ及び冷却機を備え、チップ１２０の管理状態に応じて各チップ１２０の温度を調整する。上記管理状態は、例えば、冷凍保存、解凍・冷蔵、サンプル供給、培養、濃度測定、滅菌である。温度調整手段２３０は、各チップ１２０の温度調整範囲を、−８０℃から１２０℃の範囲で調整する。温度調整手段２３０は、分析装置制御手段１７０により温度が制御される。
【００４８】
このように、微生物生成物質分析装置２００は、温度調整手段２３０を、冷凍・冷蔵・培養の３つの領域に分割し、かつ、これらを下から順に上方向に配置している。さらに、培養温度調整領域の上部に画像処理手段１５０を設置し、上面からチップ１２０の画像を取得する構成としている。
【００４９】
以下、上述のように構成された微生物生成物質分析装置２００の動作について説明する。
図４は、微生物生成物質分析装置１００の分析処理を示すフローチャートである。図２と同一処理には同一ステップ番号を付している。
まず、ステップＳ２１で、チップ移送手段１４０は、温度調整手段２３０ａ（冷凍部）から温度調整手段２３０ｂ（冷蔵部）へチップを移送する。
ステップＳ２２では、温度調整手段２３０ｂ（冷蔵部）は、チップ１２０を所定時間保持する。保持時間は、温度調整手段２３０ｂ（冷蔵部）の温調性能とチップ１２０の熱容量に依存する。例えば、温度調整手段２３０ｂ（冷蔵部）は、保持時間を、５分間〜２４時間の範囲とし、０〜１０℃に管理する。実際にチップ１２０の表面温度を計測して必要な時間を確保することもできる。
【００５０】
ステップＳ２３では、チップ移送手段１４０は、解凍できたチップを、温度調整手段２３０ｂ（冷蔵部）から温度調整手段２３０ｃ（培養部）へ移送する。
ステップＳ２４では、温度調整手段２３０ｃ（培養部）は、チップ１２０を所定時間保持する。保持時間は、温度調整手段２３０ｃ（培養部）の温調性能とチップ１２０の熱容量に依存する。保持時間は、５分間〜２４時間の範囲とする。温度調整手段２３０ｃ（培養部）は、培養温度調整領域の温度を２５〜４０℃、望ましくは３０±１℃に管理する。この後、チップ１２０は、サンプル供給手段１１０からのサンプルが供給できる状態となる。すなわち、チップ１２０上のレポータ株が塗布されている部分の形状がウェル（Well）であれば、サンプル供給手段１１０のサンプル注入個所に合致させる。一方、チップ１２０上のレポータ株が塗布されている部分の形状が流路であれば、サンプルの注入部と排出部（いずれも図示略）がチップ１２０に接続された状態とする。
【００５１】
このように、本実施形態によれば、微生物生成物質分析装置２００は、温度調整手段２３０が、培地及びレポータ株を所定の冷蔵温度に調整する冷蔵温度調整領域を有する温度調整手段２３０ｂ（冷蔵部）を備える。
【００５２】
このような構成により、第１の実施形態と同様な効果、すなわちＡＨＬを連続でかつ高精度で分析することができる効果に加え、下記の効果を得ることができる。本実施の形態は、冷凍（例えば−２０℃）と培養（例えば３０℃）との間に、冷蔵（例えば−５℃）を備えることで、凍結保存した培地及びレポータ株を、培養温度で培養するに際して、一旦冷蔵し、ゆっくり解凍させることができる。これにより、分析ロットにおいて、チップ又はサンプルを揃えるための時間調整を行うことができ、作業性向上を図ることができる。
【００５３】
また、本実施形態では、温度調整領域を冷凍・冷蔵・培養の３つとし、下部を低温部を配置することで、他の温度調整領域の影響を受けにくく、分析手順において培地やレポータ株を適切な状態に維持できることから、分析精度を向上させることができる。
【００５４】
（第３の実施形態）
上記各実施形態では、培地とレポータ株を備えるチップ１２０を、冷凍、培養していた。本発明者らは、少なくともレポータ株を冷凍しておけばよく、培地については、必ずしもレポータ株と同時に冷凍しておく必要がないことを見出した。また、濃縮水サンプルの流路にレポータ株を配置し、その上にサンプル供給することで、より一層小型化できることを見出した。
第３の実施形態は、チップのレポータ株のみを冷凍する例について説明する。これに伴い、レポータ株の供給方法にも変更がある。
【００５５】
図５は、本発明の第３の実施形態に係る微生物生成物質分析装置に用いられるチップの構造を示す図である。図５（ａ）はその平面図、図５（ｂ）はそのＡ−Ａ矢視断面図である。
図５（ａ）に示すように、ウェル型チップ３２０は、チップ上に培地、レポータ株溶液、及び、サンプルを注入するウェル（Well：穴）３２１を有するマイクロプレート（Microplate）構造である。ウェル３２１の直径は、φ１〜２０ｍｍとする。
図５（ｂ）に示すように、ウェル型チップ３２０には、レポータ株溶液滴下手段３５０からウェル３２１の予め固形培地注入部３２２に所定の種類の固形培地が注入される。ここで、本実施形態は、チップのレポータ株のみを冷凍している。このため、分析に際しては、冷凍したレポータ株を解凍し、一旦、固形培地で培養する必要がある。固形培地注入部３２２は、冷凍したレポータ株を培養するための固形培地を注入しておくスペースである。ウェル型チップ３２０の場合、固形培地注入部３２２はウェル３２１の底部に形成される。
ウェル型チップ３２０は、図１及び図３のチップ１２０として使用可能である。
【００５６】
図６は、本実施形態に係る微生物生成物質分析装置に用いられる他のチップ構造を示す図である。図６（ａ）はその平面図、図６（ｂ）はその断面図である。
図６に示すように、流路型チップ４２０は、レポータ株溶液送液手段４５０と接続するレポータ株溶液供給口４２１と、サンプル供給手段１１０と接続するサンプル水供給口４２２と、流路４２３と、流路４２３の下部に流路４２３と同程度の幅で階層的に設けられた固形培地注入部４２４と、排出口４２５と、を備える。すなわち、流路型チップ４２０は、レポータ株溶液供給口４２１、サンプル水供給口４２２及び排出口４２５を設け、レポータ株溶液供給口４２１及びサンプル水供給口４２２と排出口４２５との間を流路４２３及び固形培地注入部４２４で結合している。
【００５７】
このように、流路型チップ４２０は、チップ上又はチップ内部に濃縮水サンプルを流通させることができる流路４２３を有し、流路４２３に対してレポータ株を保持した培地が接触する構造である。
流路型チップ４２０は、図１及び図３のチップ１２０として使用可能である。
【００５８】
流路型チップ４２０は、固形培地注入部４２４に所定の種類の固形培地を注入した状態で組み立て、温度調整手段１３０の温度調整手段１３０ｃ（冷蔵部）に格納する。一方、レポータ株溶液送液手段４５０のレポータ株溶液の原液を、温度調整手段１３０ａ（冷凍部）（図３参照）に格納する。レポータ株溶液送液手段４５０のレポータ株溶液の原液は、１回から複数回数の分析で必要な量の単位に分割して、温度調整手段１３０ａ（冷凍部）に格納する。
流路型チップ４２０における流路幅は、５ｍｍから１０μｍとする。バイオフィルム等の固形物混入の可能性や粘性の高い培地溶液を流通させる必要から、１〜０．１ｍｍが望ましい。固形物を事前に除去するためのフィルタを設けてもよい。
【００５９】
上述したように、本実施形態では、冷凍したレポータ株を解凍し、一旦、固形培地で培養する必要がある。流路型チップ４２０の場合、固形培地注入部４２４は流路４２３の底部に形成される。
【００６０】
以下、上述のように構成された微生物生成物質分析装置の動作について説明する。
図７は、微生物生成物質分析装置の分析処理を示すフローチャートである。図２と同一処理には同一ステップ番号を付している。
本実施形態では、冷凍したレポータ株を固形培地で培養する処理が追加される。また、チップは、ウェル型チップ３２０（図５参照）と流路型チップ４２０（図６参照）のいずれにも適用可能である。図７の分析フローは、流路型チップ４２０を用いた流路へのレポータ株溶液添加を行う分析処理に適用した例である。
【００６１】
（チップ処理：チップの取り扱い）
まず、ステップＳ３１で、チップ移送手段１４０は、温度調整手段２３０ｂ（冷蔵部）に保管された流路型チップ４２０（図６参照）を温度調整手段２３０ｃ（培養部）へ輸送する。
ステップＳ３２では、チップ移送手段１４０は、流路型チップ４２０を所定時間保持する。
【００６２】
（レポータ株処理：レポータ株溶液の取り扱い）
ステップＳ３３では、チップ移送手段１４０は、温度調整手段２３０ａ（冷凍部）から所定量のレポータ株溶液（図示略）を温度調整手段２３０ｂ（冷蔵部）へ移送する。レポータ株溶液は、小型容器に収め、以下ではチップ移送手段１４０は、この小型容器を移送する。
ステップＳ３４では、温度調整手段２３０ｂ（冷蔵部）は、小型容器に収納したレポータ株溶液（以下、レポータ株溶液という）を所定時間保持する。
ステップＳ３５では、チップ移送手段１４０は、温度調整手段２３０ｂ（冷蔵部）から温度調整手段２３０ｃ（培養部）へレポータ株溶液を送る。
ステップＳ３６では、このレポータ株溶液を温度調整手段２３０ｃ（培養部）で所定時間保持する。保持時間は、一定の時間であればよく、１〜６０分間とする。
ステップＳ３７では、レポータ株溶液送液手段４５０（図６（ａ）参照）は、レポータ株溶液４２を流路型チップ４２０に供給する。
ステップＳ３８では、温度調整手段２３０ｃ（培養部）は、流路型チップ４２０内でレポータ株が固形培地に定着するまでの間、例えば２５〜４０℃（好ましくは３０±１℃）で所定時間（例えば１２〜１７時間）保持する。
【００６３】
以下、ステップＳ３以降、図４の分析フローと同様のサンプル供給とＡＨＬ濃度定量のための画像処理を行ってＡＨＬ濃度を定量する。
なお、図７の分析フローでは、ステップＳ３３の（レポータ株処理）開始前に、ステップＳ３１及びステップＳ３２の（チップ処理）を行う例を示したが、（チップ処理）と（レポータ株処理）とを別フローにより行ってもよい。この場合は、分析装置制御手段１７０（図３参照）は、上記（チップ処理）のステップＳ３２の操作が終了した以降に、上記（レポータ株処理）のステップＳ３６の操作が終了するように動作させる。
【００６４】
このように、本実施形態によれば、温度調整手段２３０ａ（冷凍部）には、チップのレポータ株のみを冷凍しているので、上記各実施形態と同様の効果に加えて、温度調整手段２３０ａ（冷凍部）にはレポータ株溶液のみを保管することとなることから、温度調整手段２３０ａ（冷凍部）を小型化することができ、延いては、微生物生成物質分析装置を小型化できるという効果がある。
また、図６の例では、培地部分を予め流路又はウェルに備えたチップを冷蔵するとともに、レポータ株を含む薬剤を冷凍保存し、分析前にチップにレポータ株を供給し、培地内に拡散させる構成とすることで、冷凍部分を小型化することができる。
【００６５】
（第４の実施形態）
図８は、本発明の第４の実施形態に係る微生物生成物質分析装置を採用する水処理装置の構成を示す図である。図３と同一構成部分には、同一符号を付して重複箇所の説明を省略する。
本実施形態は、脱塩手段を備える微生物生成物質分析装置を、水処理施設運転支援に適用した例である。
図８に示すように、微生物生成物質分析装置５００は、前処理手段５１０、サンプル供給手段１１０、チップ１２０、温度調整手段２３０、チップ移送手段１４０、画像処理手段１５０、濃度算出手段１６０、及び分析装置制御手段１７０を備えて構成される。
また、微生物生成物質分析装置５００は、水処理施設運転支援手段５２０を介して水処理施設１０の運転制御支援を実施する。
【００６６】
前処理手段５１０は、濃縮水サンプル中のアルカリ金属、アルカリ土類金属及び塩化物イオンを除去する脱塩部である。ここでは、前処理手段５１０は、原水１が海水である時、逆浸透膜４の濃縮水６から脱塩処理する。前処理手段５１０は、分析対象であるＡＨＬをサンプル中に残し、海水中のイオンを選択的に除去する方法が望ましい。本実施形態では、前処理手段５１０として電気透析法を用いる。電気透析法による電気透析槽は、主に陽イオン交換膜、陰イオン交換膜、正負の電極、及び直流電源から構成される。電気透析槽は、陽イオン交換膜と陰イオン交換膜を電極間に交互に重ねた配置とし、膜間にサンプル液（脱塩液）と濃縮液を供給する。膜は、イオンの電荷に対する選択性のないものでもよいが、海水中の割合が高いＮａ＋及びＣｌ−を選択的に除去できる一価イオン選択透過膜を用いることが好ましい。
電気透析法以外に、拡散透析法、晶析法、イオン交換法を適用することができる。
【００６７】
前処理手段５１０により処理されたサンプル水は、サンプル供給手段１１０に供給される。サンプル供給手段１１０は、このサンプル水を温度調整手段２３０ｃ（培養部）のレポータ株を備えたチップ１２０に供給し、画像処理手段１５０及び濃度算出手段１６０によりＡＨＬ濃度が定量される。
【００６８】
水処理施設運転支援手段５２０は、分析したＡＨＬの濃度を、予め定めた所定のＡＨＬ濃度と比較し、これを超えた場合に、水処理施設の逆浸透膜への薬品注入頻度又は注入量の増加、供給水量の低減、若しくは、前処理装置の処理性能の強化を実施する。ここでは、水処理施設運転支援手段５２０は、得られたＡＨＬ濃度を元に、水処理施設１０の前処理装置２、逆浸透膜４の運転制御を支援する。具体的には、逆浸透膜に対する操作として、ＡＨＬ濃度が所定の値を越えた際に、図示しない薬品注入を実施又は実施を推奨する表示を行う。注入する薬剤としては、殺菌剤、制菌剤、洗浄剤がある。また、ＡＨＬ濃度とともに逆浸透膜４の透過抵抗が所定の値を超えた場合、逆浸透膜の薬品洗浄を実施又は実施を推奨する表示を行う。洗浄剤としては、アルカリ剤等を適用することができる。
ＡＨＬ濃度に基づいた前処理装置２の運転制御支援内容としては、前処理方法に依存するが、除去性能を向上させる運転を実施する。前処理で凝集剤を注入する場合は、凝集剤注入率の増加、吸着処理を行う場合は吸着剤の増加又は吸着塔（adsorption tower）のＳＶ（Space Velocity：通液速度）の低減、膜処理の場合は処理水量の低減がある。
【００６９】
本実施形態によれば、微生物生成物質分析装置５００は、前処理手段５１０、及び水処理施設運転支援手段５２０を備えているので、海水サンプルを対象としたとき、脱塩処理することで、レポータ株の活性を維持し、より低濃度のＡＨＬ分析が可能となる。また、ＡＨＬ分析結果を水処理施設１０の運転制御に反映できるため、逆浸透膜４の寿命を延長し、膜にかかるコストを低減することができる。
また、海水サンプルを対象としたとき、脱塩処理することで、レポータ株の活性を維持し、より低濃度のＡＨＬ分析が可能となる。
【００７０】
（変形例）
上記各実施の形態では、レポータ株の発色を画像処理により検出している。レポータ株の発色の検出は、どのような方法を用いてもよく、以下画像処理による検出以外の方法について説明する。
画像処理による検出以外の方法として、例えば培地の透過度又は培地による光の吸収を用いる方法がある。
【００７１】
図９は、培地の透過度によるレポータ株の発色検出を説明する図である。図９（ａ）は、
その上方から見た場合の平面図、図９（ｂ）は、その断面図である。
図９に示すように、チップ６２０は、レポータ株が発色する発色部６２１を備え、位置調整手段６３０に載置される。位置調整手段６３０は、チップ６２０を所定位置に移動可能に支持する。チップ６２０の一方（ここでは上方）には、チップ６２０上方から光を照射する照射手段６４０と、チップ６２０を挟んで反対側に、照射光を受光する受光手段６５０が配置される。照射手段６４０は、例えば整列配置された複数のＬＥＤ又は半導体レーザ光源であり、受光手段６５０はそれらの照射光を受光する受光素子である。
チップ６２０は、チップ１２０（図１及び図３）、ウェル型チップ３２０（図５）、流路型チップ４２０（図６）のいずれでも適用可能である。
【００７２】
照射する光の波長は、レポータ株の発色によって透過量が低下する領域であれば、特に限定されない。予め、ＡＨＬサンプル供給前のチップ６２０に対して透過強度の計測を行い（ＩＯ）、この値を基準とする。そして、所定時間後にレポータ株の発色が生じたチップ６２０を対象として再度透過強度（Ｉ）を計測する。ＩＯとＩの比を透過度とし、これを用いて発色量を算出する。このとき、予めＡＨＬ標準溶液を用いて透過度とＡＨＬ濃度との関係を求めておき、ＡＨＬサンプルにおける透過度をＡＨＬ濃度に変換する。
レポータ株が塗布されている面積が照射手段６４０による照射範囲に対して十分小さい場合には、受光手段６５０で受けた透過強度は全体のＡＨＬ濃度の平均として求められる。一方、レポータ株が塗布されている面積が照射範囲を対して大きい場合は、チップ６２０上の複数の点で透過度を計測する。ＡＨＬサンプルを供給した地点からの距離と透過度の値から、チップ上の発色面積を得ることができる。透過度を計測する点は、ウェルを用いる場合、径方向に複数点選択する。また、複数の方向で同様に計測することで、微生物の混入による局所的な発色の影響を排除することができる。図９では、位置調整手段６３０チップ６２０を移動させて所定の位置の吸光度を測定しているが、照射手段６４０と受光手段６５０の位置を調整して所定の位置の吸光度を測定する方法を採ることもできる。
【００７３】
図１０は、培地による光の吸収によるレポータ株の発色検出を説明する断面図である。なお、その上方から見た場合の平面図は、図９（ａ）と同様である。
図１０に示すように、培地による光の吸収を用いる方法では、チップ６２０の一方（上方）から光を照射する照射手段６４０、及びチップ６２０からの反射光を受光する受光手段６５０を設ける。照射手段６４０は、チップ６２０上面に対し、所定の傾きをもって光を照射し、受光手段６５０はチップ６２０からの反射光を受光する。
照射する光の波長は、レポータ株の発色に対応させ、例えば紫色に発色するケースでは、λ＝３８０−４５０ｎｍの領域が望ましい。波長は、光学フィルタにより所定の１波長を選定しても、分光器を用いて所定の範囲の連続スペクトルを選定してもよい。予め、ＡＨＬサンプルが供給されない培地及びＡＨＬ標準液で生じる発色部の反射強度を測定しておき、検量線とする。そして、ＡＨＬサンプルを供給し、発色したチップを対象として反射強度を測定する。この値と検量線を用いて、照射した部分の発色の程度、すなわち、ＡＨＬ濃度を算出する。
培地による光の吸収を用いる方法では、透過度を用いた方法と同様に、光の照射領域とレポータ株が塗布されている領域の面積の大小によって、ＡＨＬ濃度を平均値として得るか、又は、チップ上での発色領域の広がりを用いたＡＨＬ濃度として得るかのいずれかの方法を採る。
【００７４】
本発明は上記の実施形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、他の変形例、応用例を含む。
例えば、逆浸透膜を用いて海水又は下水を処理して淡水を得るシステムおいて、当該システムにおける薬品注入制御を目的に、微生物が生成する物質としてＡＨＬを連続自動で分析する技術に適用しているが、バイオセンサを用いる装置全般適用することができる。特に、膜モジュールの濃縮水を対象とし、バイオセンサを用いる装置に好適である。
【００７５】
また、上記した実施形態例は本発明をわかりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態例の構成の一部を他の実施形態例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態例の構成に他の実施形態例の構成を加えることも可能である。また、各実施形態例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【００７６】
また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、図１及び図５に示すように、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行するためのソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記録装置、又は、ＩＣ（Integrated Circuit）カード、ＳＤ（Secure Digital）カード、光ディスク等の記録媒体に保持することができる。また、本明細書において、時系列的な処理を記述する処理ステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理（例えば、並列処理あるいはオブジェクトによる処理）をも含むものである。
【００７７】
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしもすべての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
【符号の説明】
【００７８】
１  原水
２  前処理装置
３  ポンプ
４  逆浸透膜
５  処理水
６  濃縮水
１０  水処理施設
１００，２００，５００  微生物生成物質分析装置
１１０  サンプル供給手段（サンプル供給部）
１２０，６２０  チップ
１３０，２３０  温度調整手段（温度調整部）
１３０ａ，２３０ａ  温度調整手段（冷凍部）（冷凍温度調整部）
１３０ｂ，２３０ｃ  温度調整手段（培養部）（培養温度調整部）
１４０  チップ移送手段（チップ移送部）
１５０  画像処理手段（発色検出部）
１６０  濃度算出手段（濃度算出部）
１７０  分析装置制御手段（制御部）
２３０ｂ  温度調整手段（冷蔵部）（冷蔵温度調整部）
３２０  ウェル型チップ
３２１  ウェル
３２２  固形培地注入部
３５０  レポータ株溶液滴下手段
４２０  流路型チップ
４２１  レポータ株溶液供給口
４５０  レポータ株溶液送液手段
４２２  サンプル水供給口
４２３  流路
４２４  固形培地注入部
４２５  排出口
５１０  前処理手段（脱塩部）
５２０  水処理施設運転支援手段（支援部）
６２１  発色部
６３０  位置調整手段
６４０  照射手段
６５０  受光手段
【図１】
2014167395.tif 000003
【図２】
2014167395.tif 000004
【図３】
2014167395.tif 000005
【図４】
2014167395.tif 000006
【図５】
2014167395.tif 000007
【図６】
2014167395.tif 000008
【図７】
2014167395.tif 000009
【図８】
2014167395.tif 000010
【図９】
2014167395.tif 000011
【図１０】
2014167395.tif 000012