(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学物質の生分解性の評価に用いる計測デバイスであって、
平板状の部材を含んで構成され、前記平板状の部材の一側面から該一側面に対向する側面に向けて形成された、前記化学物質の流路である液体流路と、前記液体流路に凹状に形成された、前記化学物質と混合される微生物を配置する孔部と、を有する基板部と、
前記液体流路を挟んで前記孔部に対向するよう設けられた、前記孔部に配置された微生物からの光を透過する光透過部と、を備える計測デバイス。
【請求項２】
前記孔部は、底部が光透過性を有する材料で形成されている、請求項１記載の計測デバイス。
【請求項３】
前記液体流路、前記孔部、及び前記光透過部をそれぞれ複数備える、請求項１又は２記載の計測デバイス。
【請求項４】
化学物質の生分解性の評価に用いる計測装置であって、
平板状の部材を含んで構成され、前記平板状の部材の一側面から該一側面に対向する側面に向けて形成された、前記化学物質の流路である液体流路と、前記液体流路に凹状に形成された、前記化学物質と混合される微生物を配置する孔部と、を含む基板部と、前記液体流路を挟んで前記孔部に対向するよう前記基板部に設けられ、前記孔部に配置された微生物からの光を透過する光透過部と、を有する計測デバイスと、
前記光透過部を透過した前記微生物からの光を検出する光検出器と、を備える計測装置。
【請求項５】
前記光検出器は、フォトダイオード又はフォトマルチプライヤーである、請求項４記載の計測装置。
【請求項６】
前記孔部は、底部が光透過性を有する材料で形成されており、
前記底部を透過し前記微生物に照射される光を発生する光源部を更に備える、請求項４又は５記載の計測装置。
【請求項７】
前記光源部から前記微生物に照射される光の長波長をカットする長波長フィルタと、
前記光源部からの光を照射された前記微生物からの蛍光の短波長をカットする短波長フィルタと、を更に備える、請求項６記載の計測装置。
【請求項８】
化学物質の生分解性の評価に用いる計測システムであって、
平板状の部材を含んで構成され、前記平板状の部材の一側面から該一側面に対向する側面に向けて形成された、前記化学物質の流路である液体流路と、前記液体流路に凹状に形成された、前記化学物質と混合される微生物を配置する孔部と、を含む基板部と、前記液体流路を挟んで前記孔部に対向するよう前記基板部に設けられ、前記孔部に配置された微生物からの光を透過する光透過部と、を有する計測デバイスと、
前記光透過部を透過した前記微生物からの光を検出する光検出器と、
前記光検出器により検出された光量を記憶する記憶部と、を備える計測システム。
【請求項９】
前記光検出器は、前記液体流路に連続的に前記化学物質が流されている状態において、前記微生物からの光を継続的に検出するように構成され、
前記記憶部は、前記光検出器によって継続的に検出される光量を経時的に記憶するように構成されている、請求項８記載の計測システム。
【請求項１０】
請求項８の計測システムを用いた計測方法であって、
前記孔部に微生物を配置した状態において前記液体流路に化学物質を流す工程と、
前記孔部に配置された微生物からの光を前記光検出器により検出する工程と、
前記光検出器により検出された光量を記憶部に記憶する工程と、を含む計測方法。
【請求項１１】
前記化学物質を流す工程においては、前記液体流路に前記化学物質を連続的に流し、
前記検出する工程においては、前記微生物からの光を継続的に検出し、
前記記憶する工程においては、前記光検出器によって継続的に検出される光量を経時的に記憶する、請求項１０記載の計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生分解性評価に係る計測デバイス、計測装置、計測システム、及び計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
細胞と化学物質との相互作用性を評価する細胞観察用デバイスが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された細胞観察用デバイスでは、実質的に細胞を含有しない、薬液が導入される薬液室側に観察窓が設けられることにより、薬液を作用させた細胞が鮮明に観察可能とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２０７１４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したような細胞観察用デバイスは、新規化学物質の生分解性評価に応用することが考えられる。化学物質の生分解性評価では、所定量（例えば１００ｍｇ／Ｌ）の化学物質と微生物を含んだ活性汚泥とが混合され、一定の期間内において、微生物の働きにより化学物質が分解される割合が導出される。ここで、従来の生分解性評価では一般的にバッチ計測が行われており、特定のタイミングにおける生分解性の計測結果の取得のみ可能とされている。この点、適切に生分解性を評価するためには、生分解性の経時的な計測結果を得て、生分解性の経過データが取得されることが好ましい。
【０００５】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、生分解性の経時的な計測結果を得ることにより、適切に生分解性を評価することができる、計測デバイス、計測装置、計測システム、及び計測方法に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係る計測デバイスは、化学物質の生分解性の評価に用いる計測デバイスであって、平板状の部材を含んで構成され、平板状の部材の一側面から該一側面に対向する側面に向けて形成された、化学物質の流路である液体流路と、液体流路に凹状に形成された、化学物質と混合される微生物を配置する孔部と、を有する基板部と、液体流路を挟んで孔部に対向するよう設けられた、孔部に配置された微生物からの光を透過する光透過部と、を備える。
【０００７】
この計測デバイスでは、平板状の部材の側面間に液体流路が形成されており、該液体流路に、凹状の孔部が形成されている。そのため、孔部に微生物が配置された状態において液体流路に化学物質が流されると、該液体流路に形成された孔部に配置された微生物が液体流路を流れる化学物質に継続して浸されることとなる。そして、液体流路を挟んで孔部に対向する領域には、微生物からの光を透過する光透過部が設けられている。このため、光透過部からは、化学物質の生分解度合いに応じた微生物からの光が計測デバイス外部に透過されることとなる。当該透過された光を連続的に計測することによって、生分解性の経時的な計測結果を得ることができる。以上より、本計測デバイスによれば、生分解性の経時的な計測結果を得ることにより、適切に生分解性を評価することができる。
【０００８】
また、孔部は、底部が光透過性を有する材料で形成されていてもよい。孔部の底部が光透過性を有する材料で形成されていることにより、基板部（計測デバイス）の外部から孔部に配置された微生物に光を照射し、該微生物からの蛍光を光透過部から計測デバイス外部に透過することができる。このことで、蛍光を連続的に計測して生分解性の経時的な計測結果を得ることができる。
【０００９】
また、液体流路、孔部、及び光透過部をそれぞれ複数備えていてもよい。これにより、例えば同じ化学物質について量を変えながら同時に生分解性の計測結果を得ること、或いは、異なる化学物質について同時に生分解性の計測結果を得ることが可能となる。すなわち、より効率的に生分解性の計測結果を得ることができる。
【００１０】
本発明の一態様に係る計測装置は、化学物質の生分解性の評価に用いる計測装置であって、平板状の部材を含んで構成され、平板状の部材の一側面から該一側面に対向する側面に向けて形成された、化学物質の流路である液体流路と、液体流路に凹状に形成された、化学物質と混合される微生物を配置する孔部と、を含む基板部と、液体流路を挟んで孔部に対向するよう基板部に設けられ、孔部に配置された微生物からの光を透過する光透過部と、を有する計測デバイスと、光透過部を透過した微生物からの光を検出する光検出器と、を備えている。このように、上述した計測デバイスに光検出器が組み合わされた計測装置を用いることにより、当該光検出器によって、サンプルＳからの光を確実に連続的に計測することができ、生分解性の経時的な計測結果を容易に取得することができる。
【００１１】
また、光検出器は、フォトダイオード又はフォトマルチプライヤーであってもよい。これにより、微生物からの光を確実に検出することができる。
【００１２】
また、孔部は、底部が光透過性を有する材料で形成されており、底部を透過し微生物に照射される光を発生する光源部を更に備えていてもよい。これにより、光源部から孔部に配置された微生物に光を照射し、該微生物からの蛍光を光透過部から計測デバイス外部に透過することができる。このことで、蛍光を連続的に計測して生分解性の経時的な計測結果を得ることができる。
【００１３】
また、光源部から微生物に照射される光の長波長をカットする長波長フィルタと、光源部からの光を照射された微生物からの蛍光の短波長をカットする短波長フィルタと、を更に備えていてもよい。これにより、微生物に照射される光（励起光）及び微生物からの蛍光のうち所望の波長成分のみを生分解性の計測に用いることができ、より適切に生分解性を評価することができる。
【００１４】
本発明の一態様に係る計測システムは、化学物質の生分解性の評価に用いる計測システムであって、平板状の部材を含んで構成され、平板状の部材の一側面から該一側面に対向する側面に向けて形成された、化学物質の流路である液体流路と、液体流路に凹状に形成された、化学物質と混合される微生物を配置する孔部と、を含む基板部と、液体流路を挟んで孔部に対向するよう基板部に設けられ、孔部に配置された微生物からの光を透過する光透過部と、を有する計測デバイスと、光透過部を透過した微生物からの光を検出する光検出器と、光検出器により検出された光量を記憶する記憶部と、を備える。このように記憶部が備わっていることにより、記憶部にて記憶されている光量から生分解性の経時的な計測結果を容易に得ることができる。
【００１５】
また、光検出器は、液体流路に連続的に化学物質が流されている状態において、微生物からの光を継続的に検出するように構成され、記憶部は、光検出器によって継続的に検出される光量を経時的に記憶するように構成されていてもよい。これにより、生分解性の経時的な計測結果を確実に取得することができる。
【００１６】
本発明の一態様に係る計測方法は、上述した計測システムを用いた計測方法であって、孔部に微生物を配置した状態において液体流路に化学物質を流す工程と、孔部に配置された微生物からの光を光検出器により検出する工程と、光検出器により検出された光量を記憶部に記憶する工程と、を含んでいる。また、当該計測方法では、化学物質を流す工程においては、液体流路に化学物質を連続的に流し、検出する工程においては、微生物からの光を継続的に検出し、記憶する工程においては、光検出器によって継続的に検出される光量を経時的に記憶してもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、生分解性の経時的な計測結果を得ることにより、適切に生分解性を評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る計測システムの構成図である。
【図２】第１実施形態に係る計測装置の計測原理を説明するための図である。
【図３】図３（ａ）は第１実施形態に係る計測デバイスの平面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ線に沿った断面図に計測装置の構成を付加した図である。
【図４】青色ＬＥＤの発光波長特性を示す図である。
【図５】図５（ａ）はＧＦＰの励起・蛍光スペクトルを示す図であり、図５（ｂ）はＰＩの励起・蛍光スペクトルを示す図である。
【図６】図６（ａ）はＧＦＰに関する長波長フィルタ特性を示す図であり、図６（ｂ）はＧＦＰに関する短波長フィルタ特性を示す図である。
【図７】図７（ａ）はＰＩに関する長波長フィルタ特性を示す図であり、図７（ｂ）はＰＩに関する短波長フィルタ特性を示す図である。
【図８】第１実施形態に係る計測装置を説明するための図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る計測システムの構成図である。
【図１０】第２実施形態に係る計測装置の計測原理を説明するための図である。
【図１１】第２実施形態に係る計測デバイスの断面図である。
【図１２】フォトンカウンティングヘッドのカウント特性を示す図である。
【図１３】ＧＦＰ蛍光強度の時間変化を示す図である。
【図１４】ＡＴＰ発光の光子数の時間変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
［第１実施形態］
以下、添付図面を参照しながら本発明の第１実施形態に係る計測システムを詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２０】
本実施形態に係る計測システムは、例えば、化学物質の生分解性評価に用いる計測システムである。生分解とは、有機物が微生物の働きによって二酸化炭素と水とに分解される現象をいう。また、生分解性とは、微生物の働きにより有機物が一定の期間に分解される度合い（割合（％））を示したものであり、環境中での分解されやすさの指標である。新規化学物質に対しては、国から義務づけられた国際的基準に従って生分解性評価を行うことが必要とされている。具体的には、ＯＥＣＤテストガイドライン３０１Ｃに基づく試験等により、生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ：Biochemical oxygen demand）等を指標として生分解性評価が行われる。本実施形態に係る計測システムは、ＯＥＣＤテストガイドライン３０１Ｃに基づく試験等とは異なる手法により、化学物質の生分解性評価を行うものであり、より詳細には、化学物質と混合された微生物からの光を計測することにより、化学物質の生分解性評価を行う計測システムである。
【００２１】
図１に示されるように、計測システム１は、計測装置１０と、コンピュータ２０とを備えて構成されている。計測装置１０は、化学物質の生分解性の評価に用いる装置であり、計測デバイス１１と、青色ＬＥＤ（Light Emitting Diode）１２（光源部）と、フォトダイオード１３（光検出器）と、長波長フィルタ１４と、短波長フィルタ１５と、アンプ１６と、を備えている。
【００２２】
まず、図２を参照して、計測装置１０の計測原理を説明する。図２に示されるように、計測装置１０では、青色ＬＥＤ１２からの光を励起光として、計測デバイス１１に収納されたサンプルから発せられる蛍光（化学物質と混合されたサンプルからの蛍光）がフォトダイオード１３により検出される。化学物質とは、生分解性評価を行いたい新規化学物質である。青色ＬＥＤ１２からの励起光は、長波長フィルタ１４を通過し、該長波長フィルタ１４のカット波長よりも短いスペクトル成分のみがサンプルに照射される。また、サンプルから発せられる蛍光は、短波長フィルタ１５を通過し、該短波長フィルタ１５のカット波長よりも長いスペクトル成分のみがフォトダイオード１３によって検出される。
【００２３】
このように、フォトダイオード１３においては、化学物質と混合されたサンプルからの蛍光が検出される。当該蛍光として、例えばＧＦＰ（Green Fluorescent Protein）蛍光又はＰＩ（Propidiumiodide）蛍光が検出される。ＧＦＰ蛍光は、緑色蛍光タンパク質を挿入した微生物（例えば大腸菌）をサンプルとして計測される蛍光であり、呼吸活性の計測を行う際に用いられる。ＰＩ蛍光は、死細胞に取り込まれて遺伝子にインターカレートするヨウ化プロピジウムを添加した微生物（例えば大腸菌）をサンプルとして計測される蛍光であり、生残性の計測を行う際に用いられる。なお、ＧＦＰ蛍光を計測する際のサンプルとして、緑色蛍光タンパク質に加えて、ゲンタマイシン（Ｇｍ）又は２−ＯＨＢＰ（2-hydroxybiphenyl）を挿入した微生物を用いてもよい。ゲンタマイシンはタンパク質の合成を阻害する抗生物質であり、２−ＯＨＢＰは微生物の呼吸活性を低下させる物質である。また、蛍光として、一本鎖ＲＮＡに結合して蛍光を発するチオフラビンＴからの蛍光を検出してもよい。以下、計測装置１０の各構成について説明する。
【００２４】
計測デバイス１１は、化学物質の生分解性の評価に用いるデバイスである。より詳細には、計測デバイス１１は、サンプルに対して化学物質を継続的に供給し、化学物質と混合されたサンプルからの蛍光をフォトダイオード１３に向けて透過するデバイスである。図３（ａ），（ｂ）に示されるように、計測デバイス１１は、略矩形の板状基板１１１を有している。板状基板１１１は、厚さ方向に三層構造とされており、液体流路１１２が形成された流路基板１１１ｘ（基板部）を、上側ガラス基板１１１ｙ及び下側ガラス基板１１１ｚで挟んだ構成とされている。流路基板１１１ｘ、上側ガラス基板１１１ｙ、及び下側ガラス基板１１１ｚは、平面視において互いに同一寸法の矩形である。また、流路基板１１１ｘの厚さは２．０〜４．０ｍｍ程度（例えば３．０ｍｍ程度）であり、上側ガラス基板１１１ｙ及び下側ガラス基板１１１ｚの厚さは０．２５〜０．５５ｍｍ程度（例えば０．３５〜０．４５ｍｍ程度）である。
【００２５】
流路基板１１１ｘは、例えばＳＵＳ（Stainless Used Steel）３０４等のステンレス鋼又はアクリル等により構成された平板状の部材である。流路基板１１１ｘには、流路基板１１１ｘの側面１１１ａから該側面１１１ａに対向する側面１１１ｂに向けて、化学物質の流路である液体流路１１２が複数（例えば４個〜９個）で互いに交わらないように並行に形成されている。以下では、側面１１１ａ及び側面１１１ｂに対して直交する方向（すなわち、液体流路１１２が形成されている方向）を流路方向と記載する場合がある。液体流路１１２の流路方向の長さは、すなわち流路基板１１１ｘの流路方向の長さであり、３０〜５０ｍｍ程度とされ、例えば４０ｍｍとされている。なお、図３（ａ）においては複数の液体流路１１２のうち２つの液体流路１１２のみが図示されており、その他の液体流路１１２の図示が省略されている。
【００２６】
液体流路１１２は、側面１１１ａに形成された化学物質の入口である入口部１１１ｃに連続するように流路基板１１１ｘの内部に直線状に形成された入口流路１１１ｅと、側面１１１ｂに形成された化学物質の出口である出口部１１１ｄに連続するように流路基板１１１ｘの内部に直線状に形成された出口流路１１１ｆと、入口流路１１１ｅ及び出口流路１１１ｆを連絡するように、流路基板１１１ｘの表面に直線状に形成された溝部である中間流路１１１ｇと、を含んで構成されている。液体流路１１２においては、図示しないポンプ等により入口部１１１ｃに送り込まれた化学物質が、入口流路１１１ｅ、中間流路１１１ｇ、及び出口流路１１１ｆを介して出口部１１１ｄに到達し、該出口部１１１ｄから液体流路１１２の外部に排出される。当該ポンプ等による化学物質の送り込みは計測中において連続的に行われる。すなわち、液体流路１１２は、連続的に化学物質が流された状態とされている。
【００２７】
入口流路１１１ｅ及び出口流路１１１ｆは、互いに略同一の形状とされており、流路基板１１１ｘの厚さ方向中央部分において、流路方向に形成された溝部である。入口流路１１１ｅ及び出口流路１１１ｆの流路方向の長さは、例えば６ｍｍとされている。また、入口流路１１１ｅ及び出口流路１１１ｆは、例えば流路基板１１１ｘの表面から１〜２ｍｍの深さ（例えば１．５ｍｍの深さ）の位置に形成されている。また、入口流路１１１ｅ及び出口流路１１１ｆの厚さ方向の長さは、例えば１．２３ｍｍとされている。入口流路１１１ｅ及び出口流路１１１ｆは、流路基板１１１ｘの厚さ方向中央部分に形成され、流路基板１１１ｘの上面１１１ｊ及び下面１１１ｋを貫通していない。そのため、入口流路１１１ｅ及び出口流路１１１ｆは、流路基板１１１ｘを平面視及び下面視した際に視認されない。
【００２８】
一方、入口流路１１１ｅ及び出口流路１１１ｆを連絡する中間流路１１１ｇは、流路基板１１１ｘの上面１１１ｊを貫通するように形成された溝部であり、流路基板１１１ｘを平面視した際に視認される。中間流路１１１ｇの流路方向の長さは、例えば２８ｍｍとされている。また、中間流路１１１ｇの厚さ方向の長さは、後述する孔部１１３を除き、入口流路１１１ｅ及び出口流路１１１ｆと同程度とされており、例えば１．０ｍｍとされている。このように、入口流路１１１ｅ、出口流路１１１ｆ、及び中間流路１１１ｇの厚さ方向の長さを同程度（孔部１１３を除く）とすべく、上面１１１ｊを貫通しない入口流路１１１ｅ及び出口流路１１１ｆと上面１１１ｊを貫通する中間流路１１１ｇとが連続する箇所には、段差形状１１１ｍが形成されている。
【００２９】
中間流路１１１ｇの流路方向略中央部には、凹状の孔部１１３が形成されている。当該孔部１１３は、化学物質と混合されるサンプルＳを配置する部分である。孔部１１３は、平面視において円形状に形成されており、例えば径が７ｍｍとされている。孔部１１３は、計測装置１０においてフォトダイオード１３の直下に位置するように設けられ、フォトダイオード１３の光検出範囲に応じた径とされている。また、孔部１１３は、流路基板１１１ｘの下面１１１ｋを貫通するように形成されており、下側ガラス基板１１１ｚによって塞がれることにより凹状をなしている。すなわち、流路基板１１１ｘの下面１１１ｋを貫通する孔部１１３の底部１１３ｘは、下側ガラス基板１１１ｚによって形成されている。そして、凹状の孔部１１３にサンプルＳが配置されるとき、下面１１１ｋを貫通する孔部１１３と下側ガラス基板１１１ｚとによって区画される領域において下側ガラス基板１１１ｚ上にサンプルＳが配置されることになる。
【００３０】
上側ガラス基板１１１ｙ及び下側ガラス基板１１１ｚは、計測に用いる所定の波長の光を透過するガラス基板である。すなわち、下側ガラス基板１１１ｚは、青色ＬＥＤ１２からの励起光を透過する。上述したように、孔部１１３が形成された領域においては、下側ガラス基板１１１ｚ上にサンプルＳが配置されているため、下側ガラス基板１１１ｚを透過した励起光はサンプルＳに照射される。また、上側ガラス基板１１１ｙは、励起光に応じてサンプルＳから発せられる蛍光を透過する。上側ガラス基板１１１ｙのうち、液体流路１１２を挟んで孔部１１３に対向する領域は、孔部１１３に配置されたサンプルＳからの蛍光を透過する光透過部１５０である。
【００３１】
青色ＬＥＤ１２は、計測デバイス１１の孔部１１３に配置されたサンプルＳに光を照射する光源部である。より詳細には、青色ＬＥＤ１２は、計測装置１０において、流路基板１１１ｘの下面１１１ｋ側から、孔部１１３に配置されたサンプルＳに光を照射する。すなわち、青色ＬＥＤ１２は、孔部１１３の底部１１３ｘを透過しサンプルＳに照射される光を発生する。青色ＬＥＤ１２としては、例えば図４に示されるように、中心波長が４６０ｎｍ程度の光を発生する光源を用いる。なお、図４〜図７においては、横軸が波長を示しており、縦軸が信号の相対強度を示している。ここで、サンプルＳの励起スペクトル及び蛍光スペクトルは、微生物に挿入（又は添加）された物質に応じて異なる（図５（ａ）（ｂ）参照）。例えば、図５（ａ）に示される例では、微生物にＧＦＰが挿入されたサンプルＳの最大励起波長は４８９ｎｍであり、最大蛍光波長は５０８ｎｍである。また、図５（ｂ）に示される例では、微生物にＰＩが添加されたサンプルＳの最大励起波長は５３０ｎｍであり、最大蛍光波長は６１５ｎｍである。このような励起スペクトル及び蛍光スペクトルを考慮して、サンプルＳ毎に、青色ＬＥＤ１２から発せられた励起光の長波長側をカットする長波長フィルタ１４、及び、サンプルＳから発せられた蛍光の短波長側をカットする短波長フィルタ１５が設定される。すなわち、サンプルＳとしてＧＦＰが挿入された微生物（図５（ａ）の特性を有するサンプル）が用いられる場合には、長波長フィルタ１４として４７０ｎｍ以上の波長成分をカットするフィルタ（図６（ａ）参照）が用いられ、短波長フィルタ１５として４９０ｎｍ以下の波長成分をカットするフィルタ（図６（ｂ）参照）が用いられる。また、サンプルＳとしてＰＩが添加された微生物（図５（ｂ）の特性を有するサンプル）が用いられる場合には、長波長フィルタ１４として５５０ｎｍ以上の波長成分をカットするフィルタ（図７（ａ）参照）が用いられ、短波長フィルタ１５として５９０ｎｍ以下の波長成分をカットするフィルタ（図７（ｂ）参照）が用いられる。なお、青色ＬＥＤ１２は複数の液体流路１１２それぞれに対応して複数設けられており、各青色ＬＥＤ１２は、対応する液体流路１１２の孔部１１３に対向する位置に設けられている。
【００３２】
フォトダイオード１３は、上側ガラス基板１１１ｙを透過した、サンプルＳからの蛍光を検出し、電流信号として出力する受光素子（光検出器）である。フォトダイオード１３としては、例えば、約７０ｎＡ／ｌｘの感度を持つフォトダイオードが用いられる。フォトダイオード１３は、サンプルＳからの蛍光を継続的に検出する。具体的には、フォトダイオード１３は、１００〜１０００ｍｓ間隔で蛍光を検出する。フォトダイオード１３から出力された電流信号は、１０７倍の係数でＩ−Ｖ変換されて電圧信号になり、後段のアンプ１６によって更に１０倍程度増幅される。この場合、当該電圧信号の出力信号感度は、７Ｖ／ｌｘとなる。なお、１ｌｘは月明かり程度の明るさに相当する。アンプ１６から出力された電圧信号は、計測装置１０外部のコンピュータ２０に入力される。なお、フォトダイオード１３は複数の液体流路１１２それぞれに対応して複数設けられており、各フォトダイオード１３は、対応する液体流路１１２の孔部１１３に対向する位置に設けられている。
【００３３】
上述した計測装置１０の各構成は、外部から光が入らないように遮光されたケース１８（図８参照）に格納されている。図８に示されるように、ケース１８には、計測デバイス１１及びアンプ１６等の、上述した計測装置１０の各構成に加えて、電源３０、ＡＣ電源３１、電源スイッチ３２、グランド端子３３，３４、出力端子３５，３６、及び、デバイス外流路３７，３８等が設けられている。グランド端子３３及び出力端子３５は一の液体流路１１２（ＣＨ１）に係る構成であり、グランド端子３４及び出力端子３６は他の液体流路１１２（ＣＨ２）に係る構成である。すなわち、図８においては、複数の液体流路１１２のうち、２つの液体流路１１２（ＣＨ１及びＣＨ２）に係る構成のみ図示している。デバイス外流路３７は、計測デバイス１１内の液体流路１１２の入口部１１１ｃに化学物質を流す流路である。また、デバイス外流路３８は、計測デバイス１１内の液体流路１１２の出口部１１１ｄから排出された化学物質を流す流路である。
【００３４】
コンピュータ２０は、ＰＣ（Personal Computer）等であり、物理的には、１又は複数のＣＰＵ、主記憶装置であるＲＡＭ及びＲＯＭ、入力デバイスであるキーボード及びマウス等の入力装置、ディスプレイ等の出力装置、ネットワークカード等のデータ送受信デバイスである通信モジュール、半導体メモリ等の補助記憶装置等を含んで構成されている。コンピュータ２０は、計測装置１０から出力された電圧信号に基づいて、計測装置１０において検出された蛍光の光量を導出する。コンピュータ２０は、例えば電圧と光量との対応関係を予め記憶しておくことにより、計測装置１０から出力された電圧信号に基づき計測装置１０において検出された蛍光の光量を導出する。また、コンピュータ２０は、当該光量を記憶するメモリ（記憶部）として機能する。コンピュータ２０は、例えば、フォトダイオード１３が光量を検出する度に、当該光量の値を記憶する。コンピュータ２０は、検出時間と対応付けて、光量の値を経時的に記憶する。
【００３５】
次に、計測システム１を用いた計測方法について説明する。計測を開始する場合、最初に、ケース１８の蓋を開け、短波長フィルタ１５及び長波長フィルタ１４をケース１８内にはめ込む。つづいて、計測デバイス１１を長波長フィルタ１４上に設定し、ケース１８内のガイドの溝に固定する。つづいて、ケース両側に形成された流路貫通穴３９，４０より、デバイス外流路３７，３８をケース１８内部に格納し化学物質の流路を設置する。このとき、外部から光が入らないように流路を遮光する。つづいて、ケース１８の蓋を閉じ、ケース１８内部に外部から光が入らないようにして計測を開始する。計測を開始すると、最初に、孔部１１３にサンプルＳを配置した状態において液体流路１１２に化学物質が流される（化学物質を流す工程）。つづいて、青色ＬＥＤ１２からの光がサンプルＳに照射され、当該サンプルＳからの蛍光がフォトダイオード１３により検出される（検出する工程）。つづいて、フォトダイオード１３により蛍光が電気信号に変換され、アンプ１６により当該電気信号が増幅され、当該増幅後の電気信号がコンピュータ２０に入力される。そして、コンピュータ２０において、入力された電気信号に応じた光量が記憶される（記憶する工程）。
【００３６】
次に、第１実施形態に係る計測デバイス１１、計測装置１０、計測システム１の作用効果について説明する。
【００３７】
計測デバイス１１では、流路基板１１１ｘの側面１１１ａ，１１１ｂ間に液体流路１１２が形成されており、該液体流路１１２に、凹状の孔部１１３が形成されている。そのため、孔部１１３にサンプルＳが配置された状態において液体流路１１２に化学物質が流されると、該液体流路１１２に形成された孔部１１３に配置されたサンプルＳが液体流路１１２を流れる化学物質に継続して浸されることとなる。そして、液体流路１１２を挟んで孔部１１３に対向する領域には、サンプルＳからの光を透過する、上側ガラス基板１１１ｙの光透過部１５０が設けられている。このため、光透過部１５０からは、化学物質の生分解度合いに応じたサンプルＳからの光が計測デバイス１１外部に透過されることとなる。当該透過された光を連続的に計測することによって、生分解性の経時的な計測結果を得ることができる。以上より、本計測デバイス１１によれば、生分解性の経時的な計測結果を得ることにより、適切に生分解性を評価することができる。
【００３８】
また、孔部１１３は、底部１１３ｘが光透過性を有する材料、具体的には下側ガラス基板１１１ｚで形成されている。これにより、流路基板１１１ｘの外部から孔部１１３に配置されたサンプルＳに光を照射し、該サンプルＳからの蛍光を光透過部１５０から計測デバイス１１外部に透過することができる。このことで、蛍光を連続的に計測して生分解性の経時的な計測結果を得ることができる。
【００３９】
また、液体流路１１２が複数（すなわち、液体流路１１２、孔部１１３、及び、上側ガラス基板１１１ｙにおける光透過部１５０が複数）存在することにより、例えば同じ化学物質について量を変えながら同時に生分解性の計測結果を得ること、或いは、異なる化学物質について同時に生分解性の計測結果を得ることが可能となる。すなわち、より効率的に生分解性の計測結果を得ることができる。
【００４０】
また、計測装置１０には、上側ガラス基板１１１ｙの光透過部１５０を透過した、サンプルＳからの光を検出するフォトダイオード１３が備わっている。これにより、サンプルＳからの光を確実に連続的に計測することができ、生分解性の経時的な計測結果を容易に取得することができる。
【００４１】
また、孔部１１３の底部１１３ｘを透過しサンプルＳに照射される光を発生する青色ＬＥＤ１２が備わっていることにより、青色ＬＥＤ１２から孔部１１３に配置されたサンプルＳに光を照射し、該サンプルＳからの蛍光を上側ガラス基板１１１ｙから計測デバイス１１外部に透過することができる。このことで、蛍光を連続的に計測して生分解性の経時的な計測結果を得ることができる。
【００４２】
また、青色ＬＥＤ１２からサンプルＳに照射される光の長波長をカットする長波長フィルタ１４と、青色ＬＥＤ１２からの光を照射されたサンプルＳからの蛍光の短波長をカットする短波長フィルタ１５と、が更に備わっていることにより、サンプルＳに照射される光（励起光）及びサンプルＳからの蛍光のうち、所望の波長成分のみを生分解性の計測に用いることができ、より適切に生分解性を評価することができる。
【００４３】
また、計測システム１には、フォトダイオード１３により検出された光量を記憶するコンピュータ２０が備わっているので、当該記憶した光量から、生分解性の経時的な計測結果を容易に得ることができる。更に、計測システム１では、液体流路１１２に連続的に化学物質が流されている状態において、フォトダイオード１３がサンプルＳからの光を継続的に検出し、コンピュータ２０が、フォトダイオード１３によって継続的に検出される光量を経時的に記憶している。これにより、生分解性の経時的な計測結果を確実に取得することができる。
【００４４】
図１３は、実際にＧＦＰ蛍光を経時的に測定した際の、蛍光強度の時間変化を示すグラフである。上述したように、ＧＦＰ蛍光強度は、計測装置１０から出力された電圧信号に基づき導出される。図１３において、横軸は時間（ｈｏｕｒ）を、縦軸は計測装置１０から出力されコンピュータ２０に入力された電圧（Ｖ）を、それぞれ示している。図１３に示されるように、電圧の大きさで示されるＧＦＰ蛍光強度は、経時的に上昇していることが確認できる。
【００４５】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る計測システムについて図９〜図１２を参照して説明する。なお、第２実施形態に関する説明においては、上述した第１実施形態と異なる点について主に説明する。
【００４６】
図９に示される、第２実施形態に係る計測システム５０は、計測装置６０と、カウント装置７０と、コンピュータ８０と、を備えて構成されている。計測装置６０は、計測デバイス６１と、フォトンカウンティングヘッド６２と、を備えている。
【００４７】
まず、図１０を参照して、計測装置６０の計測原理を説明する。図１０に示されるように、計測装置６０では、計測デバイス６１のサンプルＳからの発光（化学物質と混合されたサンプルＳからの発光）がフォトンカウンティングヘッド６２により検出され、当該フォトンカウンティングヘッド６２から出力される信号が計測装置６０外部に出力されている。当該信号のパルス数が、計測装置６０外部のカウント装置７０において計測されることにより、光子数がカウントされ、生分解性の計測結果が取得される。
【００４８】
上述したように、フォトンカウンティングヘッド６２においては、化学物質と混合されたサンプルＳからの発光が検出される。このような発光としては、例えばＡＴＰ（Adenosine TriPhosphate）発光が用いられる。ＡＴＰ発光とは、全ての生物の細胞内に存在するＡＴＰ（アデノシン三リン酸）を酵素（触媒）と組み合わせることにより生じる発光である。上述した酵素として、例えばルシフェラーゼを用いることができる。サンプルＳとしては、大腸菌等の微生物とルシフェラーゼとを組み合わせたものを用いてもよいし、発光する微生物であるビブリオフィッシェリとルシフェラーゼとを組み合わせたものを用いてもよい。以下、計測装置６０の各構成について説明する。
【００４９】
計測デバイス６１は、第１実施形態の計測デバイス１１と基本的に同様の構成を有している。ただし、図１１に示されるように、孔部１６３の形状が、上述した計測デバイス１１の孔部１１３の形状と異なっている。すなわち、計測デバイス６１の孔部１６３は、凹状であるものの流路基板１６１ｘの下面１６１ｋを貫通していない。よって、孔部１６３が形成された領域においては、流路基板１６１ｘの上面１６１ｊのみが貫通している。また、孔部１６３は、平面視において円形状に形成されており、例えば径が８ｍｍとされている。孔部１１３の径（７ｍｍ）と孔部１６３の径（８ｍｍ）との違いは、フォトダイオード１３の光検出範囲とフォトンカウンティングヘッド６２の光検出範囲との違いによるものである。更に、計測デバイス６１は、流路基板１６１ｘ、及び、流路基板１６１ｘの上面１６１ｊに接する上側ガラス基板１６１ｙから構成されており、第１実施形態の計測デバイス１１が有していた下側ガラス基板を有していない。
【００５０】
フォトンカウンティングヘッド６２は、光子（フォトン）の数を計測することにより光量を検出する。フォトンカウンティングヘッド６２は、例えば光電子増倍管（フォトマルチプライヤー）と、高圧電源回路と、パルス検出回路とを内蔵している。フォトンカウンティングヘッド６２は、毎秒１×１０７個の光子までをリニアに計測可能なカウント特性を有している（図１２参照）。
【００５１】
カウント装置７０は、計測装置６０から出力された信号のパルス数を計測することにより、光子数をカウントする。カウント装置７０としては、例えばＤＡＱ（Data AcQuisition）等を用いることができる。なお、フォトンカウンティングヘッド６２及びカウント装置７０は、複数の液体流路１６２それぞれに対応して複数設けられており、各フォトンカウンティングヘッド６２は、対応する液体流路１６２の孔部１６３に対向する位置に設けられている。
【００５２】
コンピュータ８０は、カウント装置７０から出力された信号に基づいて、計測装置６０において検出されたＡＴＰ発光の光子数を導出する。また、コンピュータ８０は、当該光子数を記憶するメモリ（記憶部）として機能する。コンピュータ２０は、例えば、光子数を導出する度に、当該光子数の値を記憶する。コンピュータ２０は、検出時間と対応付けて、光子数の値を経時的に記憶する。
【００５３】
このような計測システム５０においては、計測デバイス６１の孔部１６３に配置され化学物質と混合されたサンプルＳのＡＴＰ発光が、計測装置のフォトンカウンティングヘッド６２により検出される。そして、フォトンカウンティングヘッド６２により検出される光子の数がコンピュータ８０において経時的に記憶される。このように、ＡＴＰ発光を検出する構成によっても、生分解性の経時的な計測結果を得ることができる。
【００５４】
図１４は、実際のＡＴＰ発光を経時的に測定した際の、ＡＴＰ発光の光子数の時間変化を示す図である。図１３において、横軸は時間（ｄａｙ）を、縦軸はカウント装置７０においてカウントされコンピュータ８０に入力された光子数を、それぞれ示している。図１４に示されるように、光子数は、経時的に上昇していることが確認できる。
【００５５】
以上、本発明の実施形態について説明したが本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、液体流路、孔部、及び光透過部が複数設けられているとして説明したがこれに限定されず、それぞれ１つのみ設けられていてもよい。また、光検出器の例としてフォトダイオード及びフォトマルチプライヤーを例示したがこれに限定されず、その他の光検出器を用いてもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１，５０…計測システム、１０，６０…計測装置、１１，６１…計測デバイス、１２…青色ＬＥＤ（光源部）、１３…フォトダイオード（光検出器）、１４…長波長フィルタ、１５…短波長フィルタ、１６…アンプ、２０，８０…コンピュータ（記憶部）、６２…フォトンカウンティングヘッド（光検出器）、１１１ａ，１１１ｂ…側面、１１１ｘ，１６１ｘ…流路基板（基板部）、１１１ｚ…下側ガラス基板、１１２，１６２…液体流路、１１３，１６３…孔部、１１３ｘ…底部、１５０…光透過部、Ｓ…サンプル（微生物）。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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