(57)【要約】【課題】  高感度、低コスト、高精度の状態評価装置を提供する。【解決手段】  状態評価装置は、第１の状態から、所定の環境に置かれることによって第２の状態に変化する指標物質と、第１波長の光を指標物質に照射する第１発光デバイスと、第１波長と異なる第２波長の光を指標物質に照射する第２発光デバイスと、指標物質からの反射光又は透過光を受光して電気信号を出力する受光デバイスと、第１発光デバイスから指標物質に前記第１波長の光を照射し、受光デバイスで指標物質からの反射光又は透過光を受光して出力される第１電気信号を観測し、第２発光デバイスから指標物質に第２波長の光を照射し、受光デバイスで指標物質からの反射光又は透過光を受光して出力される第２電気信号を観測し、第１電気信号と第２電気信号とに基づいて指標物質が第１状態であるか前記第２状態であるかを判別する制御部とを備える。【選択図】        図１
2006250766.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の状態から、所定の環境に置かれることによって第２の状態に変化する指標物質と、
第１波長の光を前記指標物質に照射する第１発光デバイスと、
前記第１波長と異なる第２波長の光を前記指標物質に照射する第２発光デバイスと、
前記指標物質からの反射光又は透過光を受光して電気信号を出力する受光デバイスと、
前記第１発光デバイスから前記指標物質に前記第１波長の光を照射し、前記受光デバイスで前記指標物質からの反射光又は透過光を受光して出力される第１電気信号を観測し、前記第２発光デバイスから前記指標物質に前記第２波長の光を照射し、前記受光デバイスで前記指標物質からの反射光又は透過光を受光して出力される第２電気信号を観測し、前記第１電気信号と前記第２電気信号とに基づいて前記指標物質が前記第１状態であるか前記第２状態であるかを判別する制御部と
を備えることを特徴とする状態評価装置。
【請求項２】
前記受光デバイスは、電圧を印加することによって前記第１波長及び前記第２波長より長波長の光を発光する発光ダイオードとして機能することを特徴とする請求項１に記載の状態評価装置。
【請求項３】
前記指標物質は、前記第２の状態の前記指標物質からの反射光又は透過光のスペクトルが、前記第１の状態の前記指標物質からの反射光又は透過光のスペクトルと比較して、前記第１波長又は前記第２波長の少なくとも一方の波長で異なる光強度を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の状態評価装置。
【請求項４】
前記指標物質は、金属錯体であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の状態評価装置。
【請求項５】
前記指標物質は、酵素反応基質であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の状態評価装置。
【請求項６】
前記第１波長及び前記第２波長の両方と異なる第３波長の光を前記指標物質に照射する第３発光デバイスであって、前記第１状態及び前記第２状態の両方で、前記第３波長の光について前記指標物質からの反射光又は透過光を受光して前記受光デバイスから出力される第３電気信号が実質的に同一である第３発光デバイスをさらに備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の状態評価装置。
【請求項７】
前記第１発光デバイス及び前記第２発光デバイスの少なくとも一方は、発光ダイオードであることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の状態評価装置。
【請求項８】
前記第１発光デバイス及び前記第２発光デバイスの少なくとも一方は、エレクトロルミネッセンス素子であることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の状態評価装置。
【請求項９】
前記第１発光デバイス、前記第２発光デバイス、及び前記受光デバイスは、前記第１及び第２発光デバイスからの光を前記指標物質で反射し、前記指標物質からの反射光を前記受光デバイスで受光するように配置されていることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の状態評価装置。
【請求項１０】
前記第１発光デバイス、前記第２発光デバイス、及び前記受光デバイスは、前記第１及び第２発光デバイスからの光が前記指標物質を透過し、前記指標物質からの透過光を前記受光デバイスで受光するように配置されていることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の状態評価装置。
【請求項１１】
前記第１発光デバイス、前記第２発光デバイス、及び前記受光デバイスの前記指標物質に対する相対位置を変化させる位置決め治具をさらに備えることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の状態評価装置。
【請求項１２】
前記第１発光デバイス及び前記第２発光デバイスの少なくとも一方の発光中心波長が紫外線領域または赤外線領域であることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の状態評価装置。
【請求項１３】
第１指標物質を含む第１組の請求項１から１２のいずれか一項に記載の前記状態評価装置と、
第２指標物質を含む第２組の請求項１から１２のいずれか一項に記載の前記状態評価装置と
を備え、
前記第２指標物質による測定結果を用いて前記第１指標物質による測定結果を較正し、所定の環境を評価することを特徴とする状態評価システム。
【請求項１４】
所定の環境に置かれることによって第１の状態から第２の状態に変化する第１指標物質と、
第１波長の光を前記第１指標物質に照射する第１発光デバイスと、
前記第１波長と異なる第２波長の光を前記第１指標物質に照射する第２発光デバイスと、
前記第１発光デバイスからの前記第１波長の光について前記第１指標物質からの反射光又は透過光を受光して第１電気信号を出力し、前記第２発光デバイスからの前記第２波長の光について前記第１指標物質からの反射光又は透過光を受光して第２電気信号を出力する第１受光デバイスと、
前記所定の環境に置かれることによって第３の状態から第４の状態に変化する第２指標物質と、
第３波長の光を前記第２指標物質に照射する第３発光デバイスと、
前記第３波長と異なる第４波長の光を前記第２指標物質に照射する第４発光デバイスと、
前記第３発光デバイスからの前記第３波長の光について前記第２指標物質からの反射光又は透過光を受光して第３電気信号を出力し、前記第４発光デバイスからの前記第４波長の光について前記第２指標物質からの反射光又は透過光を受光して第４電気信号を出力する第２受光デバイスと、
前記第３電気信号及び前記第４電気信号に基づいて、前記第１電気信号及び前記第２電気信号を較正し、前記所定の環境を評価する制御部と
を備えることを特徴とする状態評価システム。
【請求項１５】
前記第１指標物質はコバルトサレンであって、前記第２指標物質は亜鉛サレンであって、環境中の一酸化窒素を評価することを特徴とする請求項１３又は１４に記載の状態評価システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学物質や生物等が存在するか否か等の状態を評価する状態評価装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の化学センサでは、濃度を測定したい化学物質や生物と反応して吸収スペクトルが変化する物質を塗布した試験紙の色変化を評価するために、白色光を試験紙に照射し、その反射光を３色の受光デバイス、例えば、ＣＣＤやフォトダイオードで受光して、試験紙の色変化を評価するものがあった（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００３】
また、同様な物質を溶解した試験液の色調を簡易に評価する方法として、互いに異なる波長の光を発する複数の発光ダイオードを発光させて、試験液に照射し、その透過光を、複数の光倍増管やフォトダイオードで評価するものがあった（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【非特許文献１】学会論文集  電気学会全国大会、２００３年、３−１１１
【特許文献１】特開昭５９−０１２３２３号公報（全頁および図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような化学センサにあっては、受光デバイスとして高価な光倍増管、ＣＣＤ、フォトダイオードを複数用いているため、化学センサ自体も高価となる。
【０００６】
本発明の目的は、簡易に化学物質や生物等が存在するか否か等の状態を評価する状態評価装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る状態評価装置は、
第１の状態から、所定の環境に置かれることによって第２の状態に変化する指標物質と、
第１波長の光を前記指標物質に照射する第１発光デバイスと、
前記第１波長と異なる第２波長の光を前記指標物質に照射する第２発光デバイスと、
前記指標物質からの反射光又は透過光を受光して電気信号を出力する受光デバイスと、
前記第１発光デバイスから前記指標物質に前記第１波長の光を照射し、前記受光デバイスで前記指標物質からの反射光又は透過光を受光して出力される第１電気信号を観測し、前記第２発光デバイスから前記指標物質に前記第２波長の光を照射し、前記受光デバイスで前記指標物質からの反射光又は透過光を受光して出力される第２電気信号を観測し、前記第１電気信号と前記第２電気信号とに基づいて前記指標物質が前記第１状態であるか前記第２状態であるかを判別する制御部と
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の状態評価装置によれば、互いに異なる発光中心波長の２つの発光デバイスを順次発光させて指標物質に照射し、指標物質からの反射光又は透過光を１つの受光デバイスで順次受光して得られる第１電気信号と第２電気信号とに基づいて指標物質が第１状態又は第２状態のうちのいずれの状態であるかを評価できる。これにより、低コストの状態評価装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の実施の形態に係る状態評価装置、状態評価システムについて、添付図面を用いて説明する。なお、図面において実質的に同一の部材には同一の符号を付している。
【００１０】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る状態評価装置１０の構成を示す概略図である。この状態評価装置１０は、２個の発光デバイス１ａ、１ｂと、１個の受光デバイス２と、コバルトサレンからなる指標物質３と、指標物質３を収納する測定セル６と、測定セル６と外気とを接続する配管５と、外気を導入するためのポンプ４と、発光デバイス１ａ、１ｂと、受光デバイス２と指標物質３との相対位置を変化させる位置決め治具７と、発光デバイス１ａ、１ｂと、受光デバイス２と、位置決め治具７とを制御する制御部８とを備える。発光デバイス１ａ、１ｂは、それぞれ発光中心波長が４１０ｎｍ、４３０ｎｍの発光ダイオードであり、受光デバイス２も、発光中心波長が８８０ｎｍの発光ダイオードである。測定セル６は、透明ガラスからなる。発光デバイス１ａ、１ｂ及び受光デバイス２は、すべて測定セル６の外部に配置されているが、発光デバイス１ａ、１ｂからの光は測定セル６を透過し、指標物質３で一部反射され、受光デバイス２に至る。
【００１１】
次に、この状態評価装置１０によって、大気中の一酸化窒素の評価を行う構成について説明する。指標物質３には、図２に示す化学式を有するコバルトサレンを用いた。図４は、指標物質としてのコバルトサレンが一酸化窒素を吸着する前後の状態のそれぞれの吸収スペクトルである。コバルトサレンは、図４に示す反射光のスペクトルの実線に示すように、約４１０ｎｍの波長に吸収ピークを持つ。また、コバルトサレンは、窒素酸化物である一酸化窒素を吸着することにより、図４の破線で示すように、波長約４１０ｎｍの吸収ピークが小さくなり、代わりに約４３０ｎｍの波長に吸収ピークを持つようになる。そこで、コバルトサレンの２つの状態の間で互いに吸収度が大きく異なる波長で評価を行うために、発光デバイス１ａ、１ｂとして、発光中心波長が４３０ｎｍと、４１０ｎｍの２つの発光ダイオードを選択した。また、受光デバイス２としての発光ダイオードには、その発光中心波長が上記発光デバイスの発光中心波長と同等か又はより長波長のものであれば用いることができる。ここでは、発光中心波長８８０ｎｍの発光ダイオードを用いた。なお、受光デバイスは、発光ダイオードとして機能するものに限られず、フォトダイオードを用いてもよい。この状態評価装置１０によれば、指標物質３に一酸化窒素の有無によって状態が変化するコバルトサレンを用いている。またコバルトサレンの状態変化に応じて反射光の強度が変化する波長の光を発光する２つの発光ダイオードを選択して用いている。これによって、環境における一酸化窒素の有無を評価することができる。
【００１２】
この状態評価装置１０では、発光デバイス１ａ、１ｂのみならず受光デバイス２にも発光ダイオードを用いている。これにより、発光デバイス１ａ、１ｂ及び受光デバイス２の調達コストや基板への装着コスト等を下げることができると共に、消費電力を下げることができる。また、受光デバイス２が高感度なため発光デバイス１ａ、１ｂの発光量を小さくすることができ、指標物質３の光劣化を小さくできる。
【００１３】
なお、発光デバイス１ａ、１ｂには、発光ダイオードに限られず、エレクトロルミネッセンス素子を用いてもよい。また、受光デバイスには、発光ダイオードに限られず、フォトダイオードを用いてもよい。さらに、発光デバイスとして、発光ダイオードを用いる場合、その発光中心波長は紫外線領域または赤外線領域であってもよい。また、発光デバイスは、３個以上用いてもよい。
【００１４】
この状態評価装置１０によって、大気中の一酸化窒素の評価を行った具体例について以下に説明する。
（ａ）空気を採取し、ポンプ４によって配管５を通じて測定セル６内に送り込む。ここでは、例えば、自動車の往来の激しい道路脇で一酸化窒素を含む空気を採取した例について示す。
（ｂ）２つの発光デバイス１ａ、１ｂを、それぞれ間隔をおいて発光させ、波長４１０ｎｍおよび波長４３０ｎｍの光を指標物質３であるコバルトサレンに順次照射する。
（ｃ）波長４１０ｎｍおよび波長４３０ｎｍのそれぞれの光に対する指標物質３からのそれぞれの反射光を受光デバイス２で受光し、受光デバイス２から受光した光強度に応じた電気信号がそれぞれ順次出力される。
（ｄ）受光デバイス２から出力されたそれぞれの電気信号を制御部で処理する。具体的には、空気を送り込む前の状態で波長４１０ｎｍの光に対する出力を１と標準化した場合に、空気１００ｌを送り込む前後で、波長４１０ｎｍおよび波長４３０ｎｍのそれぞれの光に対する出力比は、空気送り込み前の１：０．３から空気送り込み後の０．９：０．３５へと変化した。すなわち、波長４１０ｎｍおよび波長４３０ｎｍの発光に対する受光デバイス２からの出力の比［４１０］／［４３０］は、３．３から２．６と変化した。
（ｅ）そこで、この状態評価装置１０によって、一酸化窒素の有無の不明な大気についても同様に波長４１０ｎｍおよび波長４３０ｎｍの発光に対する受光デバイス２からの出力の比［４１０］／［４３０］を測定する。得られた出力比について、上記の空気送り込み前、又は、上記空気送り込み後の出力比と比較することによって、いずれの状態に近いか判定できる。さらに、一酸化窒素濃度が既知のガスに対する［４１０］／［４３０］の値と、一酸化窒素濃度が未知のガスの［４１０］／［４３０］の値とを比較することによって、未知のガスの一酸化窒素濃度を知ることができる。
【００１５】
なお、ここでは指標物質３としてコバルトサレンを用いたが、これに代えて、コバルトテトラポルフィリンなどの金属錯体を用いてもよい。指標物質として金属錯体を用いることにより、窒素酸化物やオゾンなどの大気中の酸化性物質と反応して、金属錯体の吸収スペクトルが変化するので、これを検知することによって、大気中の酸化性物質の濃度を評価できる。また、３個目の発光デバイスの発光ダイオードとして、一酸化窒素との反応で吸光度の変化しない、例えば、発光中心波長５００ｎｍの発光ダイオードを用いてもよい。この第３の発光デバイスを用いることにより、波長５００ｎｍの光による受光デバイス２の出力値を基準とする相対値を用いることで、汚れや他の物質による影響を小さくすることができる。なお、指標物質３として、アスコルビン酸を用い、空気中のオゾン濃度を評価することができる。この他、指標物質３として還元されやすい物質を用いてもよい。あるいは、指標物質３として塩化コバルトを用いることによって、空気中の水分すなわち湿度を評価することができる。
【００１６】
ここで、受光デバイス２として発光ダイオードを用いる場合の出力評価回路としては、Ｔａｌａｎｔａ、第６３巻、Ｉｓｓｕｅ  １、第１６７頁〜第１７３頁、２００４年５月に示される方法を用いることができる。この方法について以下に説明する。まず、受光デバイス２としての発光ダイオードには発光時とは逆のバイアスを印加しておく。それにより、発光部の半導体を挟む２つの電極に電荷が蓄積され、発光ダイオードはコンデンサーとして働く。半導体に光が照射されると、受光した光強度に応じた抵抗値を持つため、半導体を通して蓄積された電荷が移動して減少する。その結果、２電極間の電圧は下がる。例えば、最初に逆バイアスとして５Ｖ印加し、その後、一定の電圧、例えば、１．７Ｖまで低下するまでの時間（減衰時間）を計測する。この減衰時間は半導体の抵抗、すなわち受光した光強度に依存する。そこで、減衰時間を計ることによって受光した光強度を定量的に得ることができる。
【００１７】
なお、この状態評価装置１０では、開放系等で評価を行う場合には測定セル６、ポンプ４、配管５は必ずしも必須の構成部材ではない。また、発光デバイス１ａ、１ｂや受光デバイス２に用いる発光ダイオードをほこりや外部破壊力から保護する手段、たとえばカバーや気流発生装置（ブロワ）を備えていてもよい。また、この状態評価装置１０は、さらに、受光デバイス２の出力から一酸化窒素の濃度への変換用のデータを格納するメモリや、上記変換を行う演算処理装置を備えていてもよい。また、上記変換用データを有する外部記憶装置と通信によって該変換用データを取得するか、又は、演算結果を外部に送るための発信器やアンテナ等の通信手段を備えていてもよい。またさらに、乾電池、蓄電池、太陽電池等の電源や、データや演算結果を表示するための表示装置や、演算結果に基づいて警報するためのアラーム装置、及びアラーム設定値を入力するためのキー等の入力手段をさらに備えていてもよい。
【００１８】
また、発光デバイス１ａ、１ｂとして、広い波長域の光、例えば、白色ＬＥＤ、白熱灯、蛍光灯等の白色光を発光するデバイスと所定の波長域の光のみを通過させるバンドパスフィルタとを組み合わせたものを用いる点で相違する。このように発光デバイス１ａ、１ｂとして白色光を発光するデバイスとバンドパスフィルタとを組み合わせることによって、所望の発光中心波長を有する発光デバイス１ａ、１ｂを簡易に構成することができる。なお、白色光を発光する１つの白色光発光デバイスと、シャッタとバンドパスフィルタとを組み合わせてもよい。この場合、シャッタを順次開閉することで発光デバイス１ａ、１ｂを順次発光させることができる。これにより、所望の発光中心波長を有する発光デバイス１ａ、１ｂを簡易に構成することができる。
【００１９】
実施の形態２．
図５は、本発明の実施の形態２に係る状態評価システムの構成を示す概略図である。この状態評価システム１０ａは、第１指標物質３ａについての第１及び第２発光デバイス１ａ、１ｂと第１受光デバイス２ａと、第２指標物質３ｂについての第３及び第４発光デバイス１ｃ、１ｄと第２受光デバイス２ｂと、位置決め治具７ａ、７ｂと、制御部８とを備える。この状態評価システム１０ａは、実施の形態１に係る状態評価装置を二組備えているものと考えることができる。
【００２０】
この状態評価システム１０ａでは、第１指標物質３ａとして、実施の形態１と同じコバルトサレンを用い、第２指標物質３ｂとして図３に示す化学式を有する亜鉛サレンを用いる。亜鉛サレンは、コバルトサレンとほぼ同じ吸収スペクトルを示すが、一酸化窒素とはほとんど反応・吸着しない。その一方で、両サレンともにオゾンなどの強い酸化力を持つ物質によって一部分解され、波長４１０ｎｍの吸収ピークが小さくなる。そのため、測定対象の空気にオゾンが含まれている場合には、コバルトサレンが一部酸化されて吸光度が落ちる。上述のように、第１及び第２指標物質３ａ、３ｂは、それぞれほぼ同じ吸収スペクトルを示すので、この状態評価装置１０ａでは、第１組の発光デバイス１ａ、１ｂ及び受光デバイス２ａと、第２組の発光デバイス１ｃ、１ｄ及び受光デバイス２ｂとは、それぞれ同一であり、実施の形態１と同じ発光ダイオードを用いる。なお、必ずしも同一の発光ダイオードである必要はなく、指標物質の吸収スペクトルなどに基づいて変えてもよい。
【００２１】
次に、この状態評価システム１０ａにおける動作について説明する。この状態評価システム１０ａでは、実施の形態１と同様に第１指標物質３ａのコバルトサレンに対する応答から一酸化窒素の有無を評価すると共に、第２指標物質３ｂの亜鉛サレンに対する応答から大気中に含まれるオゾンによる影響を求め、第１指標物質３ａのコバルトサレンからのデータをオゾンの存在を考慮して補正する。具体的には、測定は、第１指標物質３ａで、波長４１０ｎｍの評価を行った後に、波長４３０ｎｍの評価を行い、次に、第２指標物質３ｂで同様に行う。なお、それぞれの指標物質３ａ、３ｂについての評価を同時に行ってもよい。また、２つの指標物質３ａ、３ｂによって測定大気中のオゾンと一酸化窒素との両方の評価を行うこともできる。このように、第１及び第２指標物質３ａ、３ｂを用いてオゾンの存在を補正することによって、より精度の高い測定を行うことができる。
【００２２】
実施の形態３．
図６は、本発明の実施の形態３に係る状態評価システム１０ｂの構成を示す概略図である。この状態評価システム１０ｂは、２つの指標物質３ａ、３ｂを用いる点で実施の形態２と同様であるかが、一組の発光デバイス１ａ、１ｂと受光デバイス２を用いて、これを移動させて２つの指標物質３ａ、３ｂのそれぞれについての評価を実現している点で相違する。具体的には、一組の発光デバイス１ａ、１ｂと受光デバイス２をリニアモータからなる駆動装置で第１指標物質３ａの上から第２指標物質３ｂの上へと移動させる。測定は、まず、第１指標物質３ａについて、波長４１０ｎｍの光に対する評価を行った後に、波長４３０ｎｍの光に対する評価を行って、次に、第２指標物質３ｂ上に一組の発光デバイス１ａ、１ｂと受光デバイス２を移動させて同様に行う。このように移動手段を設けることにより、一組の発光デバイス１ａ、１ｂと受光デバイス２によって２つの指標物質について評価することができる。
【００２３】
実施の形態４．
本発明の実施の形態４に係る状態評価装置は、実施の形態１から３と比較すると、基本構成は、実施の形態１（図１）の状態評価装置と同じであるが、評価対象が液体試料であると共に指標物質が液体である点で相違する。この評価対象の液体試料は、大腸菌群を含む液体、又は、大腸菌群を含まない液体である。この状態評価装置では、指標物質３としてニュートラルレッドを用いる。指標物質３のニュートラルレッドは、大腸菌群の持つ酵素のベータガラクトシダーゼが乳糖と反応することにより生成した酸により赤くなり、約５３０ｎｍの波長に吸収ピークを持つようになる。そのため、あらかじめ指標物質３のベータガラクトシダーゼには、基質となる乳糖を含ませておく。また、発光デバイス１ａ、１ｂとして、発光中心波長が５３０ｎｍの発光ダイオードと、酸によってニュートラルレッドの吸光度が変化しない発光中心波長が６５０ｎｍの発光ダイオードを選択する。なお、評価対象が液体であるので、液体用のポンプを用いて測定セル６内に評価対象の液体を注入する。この場合、指標物質及び乳糖を含む液体は、あらかじめ測定セル６内に導入しておいてもよい。あるいは、指標物質及び乳糖を評価対象の液体中に導入してもよい。
【００２４】
上述のように、酵素と反応する基質が大腸菌等の微生物の持つ酵素と反応して生成する物質の吸収スペクトルが変化する場合には、このような吸収スペクトルの変化を検知することによって、水中の微生物濃度、微生物活性、酵素濃度、酵素活性を評価できる。また、これを利用して、微生物や酵素に影響を与える物質、プラスの影響であれば、例えば、栄養素、マイナスの影響であれば、例えば、毒物の濃度を評価することができる。
【００２５】
実施例１．
この状態評価装置によって、評価対象として、下水放流水およびそれを水道水で５倍に希釈したサンプルを評価した例について説明する。波長５３０ｎｍおよび波長６５０ｎｍでの反射率を（波長５３０ｎｍの反射率、波長６５０ｎｍの反射率）の組として、２つのサンプルに対して示すと、（０．２２、０．０２）、（０．０６、０．０２）となった。このことから、下水放流水における大腸菌群の存在が示唆されるとともに、波長５３０ｎｍおよび波長６５０ｎｍでの反射率の差が大腸菌濃度に比例することが分かった。一方、寒天培地法により得られた大腸菌群数と、波長５３０および波長６５０ｎｍでの反射率の差と比較したところ、強い相関が得られた。
【００２６】
以下に、同様に評価できた結果を、（対象微生物または化学物質、指標物質、第１発光デバイスの発光中心波長、第２発光デバイスの発光中心波長）の組合せで示すと、（サルモネラ菌、５−ブロモ−６−クロロ−３−インドキシル−α−Ｄ−ガラクトピラノシド、波長５００ｎｍ、波長６３０ｎｍ）、（大腸菌群、５−ブロモ−４−クロロ−３−インドリル−β−Ｄ−ガラクトピラノシド、波長５９０ｎｍ、６７０ｎｍ）、（六価クロム、ジフェニルカルバジド、波長５４０ｎｍ、波長６７０ｎｍ）、（２価鉄イオン、１，１０フェナントロリン、波長５１０ｎｍ、波長６７０ｎｍ）、（残留塩素、ジエチル−ｐ−フェニレンジアミン、波長５１０ｎｍ、波長６７０ｎｍ）、（シアン、クロラミンＴとピリジンとの混合物、波長６２０ｎｍ、波長８８０ｎｍ）を挙げることができる。なお、この状態評価装置は、他の微生物や化学物質の存在を評価することにも応用できる。
【００２７】
実施例２．
さらに、この状態評価装置によって、蛍光を評価した例について説明する。この場合の指標物質には、４−メチルウンベリフェリル−β−グルクロニドを用いる。指標物質の４−メチルウンベリフェリル−β−グルクロニドは、酵素のベータガラクトシダーゼにより４−メチルウンベリフェロンが生成され、波長３８０ｎｍの光を照射することにより波長４５０ｎｍの蛍光を発する。また、波長４２０ｎｍの光を照射することによっても波長４５０ｎｍの蛍光を発するが、波長３８０ｎｍの場合に発する蛍光に比べて弱い。そこで、発光デバイスには、発光中心波長が３８０ｎｍと４２０ｎｍの２つの発光ダイオードを選択する。
【００２８】
一方、下水中に洗濯洗剤が含まれる場合、洗濯洗剤に混合されている蛍光物質には、上記の指標物質とは逆に、波長３８０ｎｍの光を照射した場合の蛍光が波長４２０ｎｍの光を照射した場合の蛍光に比べて弱いものがある。また、励起光も反射により一部受光されるので、それを除去するために、蛍光物質を励起しない波長として５２０ｎｍの光を照射するもう一つの発光デバイスを追加する。そこで、発光デバイスとして、発光中心波長が３８０ｎｍ、４２０ｎｍ、５２０ｎｍの３個の発光ダイオードを選択する。また、受光デバイスには発光中心波長５３０ｎｍの発光ダイオードを用いる。
【００２９】
次に、この状態評価装置における蛍光の測定による大腸菌群の有無の評価について以下に説明する。
（ａ）まず、下水、下水と洗剤を混ぜたもの、水道水、水道水に洗剤を混ぜたものの４つのサンプルを参照用のサンプルとして、波長３８０ｎｍ、波長４２０ｎｍの光に対する応答について、波長５２０ｎｍに対する応答を基準とした比を調べた。その結果、下水、下水と洗剤を混ぜたもの、水道水、水道水に洗剤を混ぜたものの４つのサンプルについて、波長３８０ｎｍ、波長４２０ｎｍでの応答について、波長５２０ｎｍでの応答を基準とする比は、それぞれ（０．１３、０．０１）、（０．１５、０．０５）、（０．００、０．００）、（０．０２、０．０４）となった。
（ｂ）上記結果から、波長４２０ｎｍの光に対する応答の半分を波長３８０ｎｍの光に対する応答から差し引けば、ほぼ４−メチルウンベリフェロン由来の蛍光量が推定できることがわかる。
（ｃ）そこで、評価対象の下水において、大腸菌群の存在の有無と、洗剤の有無とがいずれも不明な場合にも、波長３８０ｎｍ、波長４２０ｎｍの光に対する応答について、波長５２０ｎｍに対する応答を基準とした比を測定することにより、上述のｂ）に基づいて蛍光量が推定でき、蛍光量から下水放流水の大腸菌群を評価することができる。
【００３０】
以下に、同様な評価ができた結果を、（対象微生物又は化学物質、指標物質、発光デバイスに用いた発光ダイオードのうち励起光光源の波長）の組合せで示すと、（ウェルシュ菌、４−メチルウンベリフェリル−フスフェイト、波長３８０ｎｍ）、（サルモネラ菌、４−メチルウンベリフェリルカプリレート、波長３８０ｎｍ）、（大腸菌群、４−トリフルオロ−ウンベリフェリル−β−ガラクトピラノシド、波長４００ｎｍ）を挙げることができる。
【００３１】
実施の形態５．
図７は、実施の形態５に係る状態評価装置１０ｃの構成を示す概略図である。この状態評価装置１０ｃは、実施の形態１に係る状態評価装置と比較すると、発光デバイス１ａ、１ｂと受光デバイス２とを互いに対向するように配置している点で相違する。さらに、評価対象が液体９である点で相違し、発光デバイス１ａ、１ｂと受光デバイス２との間に評価対象の液体を導入させて評価する。なお、指標物質３は、固体、液体又は気体のいずれであってもよく、あらかじめ測定セル６内に配置しておいても、あるいは、評価対象の液体９中に混合しておいてもよい。この場合、発光デバイス１ａ、１ｂから発せられた光は、評価対象の液体９内の指標物質３によって一部吸収され、残りの光はそのまま透過し、測定セル６の反対側に配置された受光デバイス２で受光される。なお、評価対象が液体９であるので、液体用のポンプ４ｂを用いて測定セル６内に注入する。また、液体９に、指標物質３や指標物質の酵素の基質やｐＨ調整剤などを予め混合させる装置をさらに設けてもよい。
【００３２】
なお、上述の全ての実施の形態において、発光デバイスに用いる発光ダイオードの発光波長は、発光スペクトルの中心波長を示すが、上記値に限定するものではなく、中心波長から±１０ｎｍ程度ずれていても、同程度の結果が得られる。なお、鋭いスペクトルピークを持つものであれば、発光波長のずれ方も少ない方が好ましい。
【００３３】
また、以上の実施の形態において、本発明に係る状態評価装置は、出力と濃度等との間の変換用データを格納するメモリや変換のための演算処理装置を備えていてもよい。さらに、変換用データを記憶する外部記憶装置から通信によって該変換用データを取得するかあるいは、演算結果を外部に送る発信器やアンテナ等の通信手段をさらに備えてもよい。またさらに、この状態評価装置は、乾電池、蓄電池、太陽電池等の電源、データや演算結果を表示する表示装置を備えていてもよい。また、必要に応じて、演算結果に基づいて警報するアラーム装置、さらに、アラーム装置にアラーム設定値を入力するキー等を併せて備えていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施の形態１に係る状態評価装置の構成を示す概略図である。
【図２】指標物質のコバルトサレンの化学式を示す図である。
【図３】指標物質の亜鉛サレンの化学式を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１において、指標物質としてのコバルトサレンが一酸化窒素を吸着する前後の状態のそれぞれの吸収スペクトルである。
【図５】本発明の実施の形態２に係る状態評価装置の構成を示す概略図である。
【図６】本発明の実施の形態３に係る状態評価装置の構成を示す概略図である。
【図７】本発明の実施の形態５に係る状態評価装置の構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【００３５】
１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ  発光デバイス、２、２ａ、２ｂ  受光デバイス、３、３ａ、３ｂ  指標物質、４、４ａ、４ｂ  ポンプ、５  配管、６  測定セル、７、７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ  位置決め手段、８  制御部、９  試料液体、１０、１０ｃ  状態評価装置、１０ａ、１０ｂ  状態評価システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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