(57)【要約】【課題】高々、数十センチメートル径の水道管末端を監視する場合と比べ、河川などの水域は桁違いに広く、監視体制を構築するためには自動監視装置の配置の適正化、他の監視方法との組み合わせが重要である。【解決手段】河川・湖沼・海などの水域への排水口から出る排水の水質を連続的に計測し、計測した水質データを外部に伝送する水質監視システム。【選択図】  図１
2005052697.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
河川・湖沼・海などの水域に設けられた排水口と、この排水口から出る排水の水質を連続的に計測する計測手段と、この計測手段からの水質データを外部に伝送する伝送手段とを備えたことを特徴とする水質監視システム。
【請求項２】
請求項１に記載の水質監視システムにおいて、
前記水質データを水質監視センターや排水口に排水を排出する可能性のある事業所に報知する手段を備えたことを特徴とする水質監視システム。
【請求項３】
排水口に排水を排出する可能性のある事業所の敷地内や道路に降った雨水の量と水質を計測する水質監視装置と、前記事業所の排水口から出た排水の水質を計測する水質監視装置と、この水質監視装置からの水質データを演算し事業所や道路が排出した汚染物総量を算出する算出手段とを備えたことを特徴とする水質監視システム。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の水質監視システムにおいて、
排水を一旦貯留する中間槽と、この中間槽の水位が一定以上になったとき前記排水をくみ上げて水質を測定する手段と、前記中間槽の排水を排出する手段を備えたことを特徴とする水質監視システム。
【請求項５】
水域を横断する構築物上に設置された水質監視装置と、この水質監視装置を前記構築物上で移動させる移動機構と、前記水質監視装置に水域から試料水を供給する試料水供給機構と、前記水質監視装置により計測した水質データを外部に伝送する伝送手段とを備えたことをと特徴とする水質監視システム。
【請求項６】
水域内に設けられたポンプと、このポンプから放出された試料水を貯留させる中間槽と、この中間槽に貯留された試料水の水質を監視する水質監視装置と、この水質監視装置に導入された水質データを外部に伝送する電装手段とを備えたことを特徴とする水質監視システム。
【請求項７】
請求項６に記載の水質監視システムにおいて、
前記試料水の濾過装置と、この濾過装置による濾過水の水質を分析する分析装置を備えた水質監視装置と、前記濾過水と電源を供給するそれぞれの接続部とを有し、前記接続部を着脱可能としたことを特徴とする水質監視システム。
【請求項８】
請求項６に記載の水質監視システムにおいて、
前記水域を監視する監視カメラと、この監視カメラにより得た画像を画像処理して画像内の浮遊物のサイズ、動きを検出する検出手段とを備え、この検出手段から魚と他の浮遊物を分別することを特徴とする水質監視システム。
【請求項９】
河川に設置した複数の水質監視装置と、この水質監視装置からの水質データから二つの濃度変化のトレンドを選択する手段と、相互相関を取りトレンド間の時間間隔を決定する手段と、一方のトレンドの時間間隔を変更しもう一方のトレンドとの相互相関が最大になるようにしたときの時間間隔の縮小（拡大）率から汚染発生時刻を推定する手段とを備えたことを特徴とする水質監視システム。
【請求項１０】
請求項９に記載の水質監視システムにおいて、
前記汚染発生時刻と、前記河川に設置した流量センサとからの流量データとを演算して汚染発生点を推定することを特徴とする水質監視システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水域の水質監視システムと監視システムに使用される水質監視装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
工場などの事業所から突発的な事故などにより、有害物質が河川・湖沼などの水域に流れ込む事（水質事故）がある。有害物質にはメッキに使用されるシアンなどの致死性のものもあり、事故時には、緊急の対応が要求される。
通常、このような場合、事故の原因者や一般市民などから自治体など関係機関への通報があり、現場の確認が行われ、水質検査により有害物質の特定や濃度、汚染領域の把握がなされる。汚染領域が水路などであれば、水門の閉鎖、中和剤の投入が行われる。河川などの広い水域に流れ出した場合は、状況に応じて浄水場などの取水停止が行われる。また、これと並行して一般市民に該当水域への接近を行わないよう注意を呼びかける。
水路や河川では、汚染物質は流れにより速やかに拡散するので、発見から対策までの時間が経過すればするほど被害が拡大し対策に要する費用・時間がかさむため早期発見が望まれる。事故の早期発見を可能とするためには、河川などの水質を広範囲にわたり常に監視することが望ましい。
【０００３】
また、家庭や事業所から排出される排水に含まれるリンや窒素などの栄養塩による河川や湖沼の環境汚染が深刻化してきている。
特に、瀬戸内海や東京湾などの閉鎖水域ではリン・窒素濃度の増加によりプランクトンが大量発生し、赤潮の被害が無視できなくなってきている。これらに対応するため窒素・リンの総量規制が導入され水域の水質監視が行われている。  また、現在、ＩＳＯ１４００１などの環境マネジメントシステム規格や事業所内への化学物質の出入り量の管理と規制を行うＰＲＴＲ法等の化学物質管理法が導入されている。企業としても企業から排出される廃棄物や汚染物質量を抑制することにより環境汚染の防止と共に企業イメージの向上を図る事が望まれている。これらの要求を満たすためにメータサイズの大形の水質自動監視装置が該当水域に設置されている所もあるが、装置が大形・高価なことなどから設置場所が限られ、設置箇所も少ないのが現状である。
【０００４】
一方、水道分野では浄水場から各家庭に配水される水道水の水質を水道事業体がチェックすることが義務付けられている。
特に残留塩素・色度・濁度の３項目は毎日検査が必要で、これに対応するため配水末端に水質自動監視装置が設置されるようになってきている。従来は、この装置も河川などの装置と同様、メータサイズの大形であったが、近年、ＭＥＭＳ技術の応用などにより、水質検出部や内部の配管の大幅な小型化が達成され、従来のメータサイズの装置に代わり、Ａ４用紙程度の縦横サイズの装置が開発された（参考文献、三宅他：コンパクト水道水質計の開発、ながれ、ｖｏｌ．２１、Ｎｏ．３、ｐ２１３−２１９）。小型の装置は、従来装置に比較し低コストで設置も容易となった。
この技術を河川の水質監視に適用すれば水道分野と同様、広域にわたり多数の装置が設置でき監視体制の充実・システム化が図ることが考えられる。また、装置としては、河川や湖沼の水には土壌粒子やプランクトンなどの小さな浮遊物質が大量に含まれるため、これらの粒子を除去する小型の濾過装置が必要になる。
【非特許文献１】
三宅他：コンパクト水道水質計の開発、ながれ、ｖｏｌ．２１、Ｎｏ．３、ｐ２１３−２１９
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、高々、数十センチメートル径の水道管末端を監視する場合と比べ、河川などの水域は桁違いに広く、監視体制を構築するためには自動監視装置の配置の適正化、他の監視方法との組み合わせが重要である。また、また、従来装置では装置構造が複雑で、装置が大型化する恐れがあった。
【０００６】
本発明の目的は、小型の水質監視装置により詳細かつ迅速な水域の汚染検出が可能な水質監視システムを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、河川・湖沼・海などの水域に設けられた排水口と、この排水口から出る排水の水質を連続的に計測する計測手段と、この計測手段からの水質データを外部に伝送する伝送手段とを備えたことにより達成される。
【０００８】
また、上記目的は、前記水質データを水質監視センターや排水口に排水を排出する可能性のある事業所に報知する手段を備えたことにより達成される。
【０００９】
また、上記目的は、排水口に排水を排出する可能性のある事業所の敷地内や道路に降った雨水の量と水質を計測する水質監視装置と、前記事業所の排水口から出た排水の水質を計測する水質監視装置と、この水質監視装置からの水質データを演算し事業所や道路が排出した汚染物総量を算出する算出手段とを備えたことにより達成される。
【００１０】
また、上記目的は、排水を一旦貯留する中間槽と、この中間槽の水位が一定以上になったとき前記排水をくみ上げて水質を測定する手段と、前記中間槽の排水を排出する手段を備えたことにより達成される。
【００１１】
また、上記目的は、水域を横断する構築物上に設置された水質監視装置と、この水質監視装置を前記構築物上で移動させる移動機構と、前記水質監視装置に水域から試料水を供給する試料水供給機構と、前記水質監視装置により計測した水質データを外部に伝送する伝送手段とを備えたことにより達成される。
【００１２】
また、上記目的は、水域内に設けられたポンプと、このポンプから放出された試料水を貯留させる中間槽と、この中間槽に貯留された試料水の水質を監視する水質監視装置と、この水質監視装置に導入された水質データを外部に伝送する電装手段とを備えたことにより達成される。
【００１３】
また、上記目的は、前記試料水の濾過装置と、この濾過装置による濾過水の水質を分析する分析装置を備えた水質監視装置と、前記濾過水と電源を供給するそれぞれの接続部とを有し、前記接続部を着脱可能としたことにより達成される。
【００１４】
また、上記目的は、前記水域を監視する監視カメラと、この監視カメラにより得た画像を画像処理して画像内の浮遊物のサイズ、動きを検出する検出手段とを備え、この検出手段から魚と他の浮遊物を分別することにより達成される。
【００１５】
また、上記目的は、河川に設置した複数の水質監視装置と、この水質監視装置からの水質データから二つの濃度変化のトレンドを選択する手段と、相互相関を取りトレンド間の時間間隔を決定する手段と、一方のトレンドの時間間隔を変更しもう一方のトレンドとの相互相関が最大になるようにしたときの時間間隔の縮小（拡大）率から汚染発生時刻を推定する手段とを備えたことにより達成される。
【００１６】
また、上記目的は、前記汚染発生時刻と、前記河川に設置した流量センサとからの流量データとを演算して汚染発生点を推定することにより達成される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図１により説明する。
図１は、本発明の一実施例を備えた水質監視システムの構成図である。
図１において、小型の水質監視装置１をシアンなどの特定の化学物質を使用している事業所の雨水の排水溝から外部の水路に排出する排水口や下水への排出口に近接して設ける。排水口が数箇所にある場合、事業所内の化学物質保管場所や使用場所からもれ出た場合に推定される排水経路が明らかな場合はその排水経路末端の排水口に設置する。
【００１８】
水質監視装置１は太陽電池やバッテリー、電線などの電源３１から電力を得る。設置点では、排水口２０から出た排水２１を受水槽２２に一旦受け、受水槽２２で混合した排水２１の上澄みを連続的に水質監視装置１に取水する。受水槽２２は二重底とし、上底板２２１を受水槽２２の側壁に蝶番２２２を介して取り付ける。また、受水槽２２の下低板２２３と上低板２２１の間に弾性部材２２４を挿入する。排水口２０より受水槽２２に入った排水２１が増し、排水２１の重量により弾性部材２２４が変形し上底板２２１が蝶番２２２を支点に回転すると、側面に隙間が出来、受水槽２２内の排水２１が急速に排水される。また受水槽２２内にはフロート２２５が浮び、フロート２２５に、水質監視装置１に排水２１を供給する採水チューブ２２６が接続されている。受水槽２２内の排水２１をポンプ１１１により採水チューブ２２６を通して水質監視装置１に供給する。
【００１９】
また、水質監視装置から出る排水は排水チューブ２２８を介して、受水槽２２または図示しない排水設備（下水管、排水溝、貯留槽など）に排水される。採水チューブ２２６の先端は、受水槽２２内の排水２１の液面上下に従い、フロート２２５が上下することにより、常に水面から一定位置にある。また、受水槽２２に取り付けた液面センサ２２７は受水槽２２内の液面位置データを水質監視装置１に送る。水質監視装置１では液面位置データが一定値より低下した場合、受水槽２２からの採水を中止する。また、液面位置データが一定位置より上昇した場合、図示しない駆動機構により上低板２２１を駆動し、受水槽内の排水２１を排出することとしてもよい。また、受水槽２２に図示しないポンプや電磁弁等の排水機構を取り付け、液面位置データにより受水槽内の排水２１を排出してもよいことは言うまでも無い。また、水質監視装置１は排水の排出時間を記録することにより、排水の流量データを得る。
【００２０】
本実施例によれば、河川などと異なり、水量の増減の激しい排水口からの排水量を簡単な装置で計ることが出来る。また、排水が出ないときは測定を中止できるので、水質測定用の試薬等のランニングコストを削減できる。また、受水槽２２の底部に溜まった汚泥等の異物を排水２１とともに一気に排出できるので受水槽２２の洗浄が自動で出来安定した計測が可能になる。
【００２１】
また、水質監視装置１から得られた水質データは有線または無線の通信手段３２により水質監視センター（図示せず）に定期的に送出されると共に、該当事業所（図示せず）にも送出される。また、汚染物質濃度が一定値を超えた場合は、警報を水質監視センターおよび事業所に送出する。
【００２２】
これにより、水質監視センターで事業所の個別監視が可能になると共に、事業所はこれらのデータをもとに、廃水処理設備の導入や整備、事業所構内の環境管理を強化すると共に、緊急時の対応を取ることが出来る。
【００２３】
また、事業所内に降った雨水、および水道水の水質を計測する水質監視装置を設け、降水量、および水道メータから求めた事業所に入った水の量と汚染物質濃度の積をとることにより事業所内に入った汚染物質総量を把握する。これと、排出口に設けた水質監視装置から得た汚染物質濃度と排水量から事業所外に出た汚染物質総量を把握し、汚染物質量の減量に向けた環境管理を行うことができる。
【００２４】
また、幹線道路の橋の付近や、河川に近接し交通事故の勃発する可能性の高い交差点などから排水溝により河川に注ぎ込む排水口にも設置する。これにより、タンクローリーや廃棄物運搬車の交通事故により漏れでた汚染物質の状況を監視し、関係機関に連絡することにより対応を早めることが出来る。また、道路付近に降った雨水の水質を計測する水質監視装置を設け、降水量から求めた道路に入った水の量と汚染物質濃度の積をとることにより、道路に入った汚染物質総量を把握する。これと、道路からの排水が集まる排出口に設けた水質監視装置から得た汚染物質濃度と排水量から、道路や車から出た汚染物質総量（路面とタイヤの接触により双方が摩耗することにより発生する汚染物質、車のブレーキなどの摺動部からの汚染物質などが考えられる）を把握し、道路の整備や車の改良による汚染物質量の減量に向けた環境管理を行うことができる。また、河川の合流点では合流点上流側の河川それぞれにポンプなどにより原水を河川から吸い上げるサンプリング機構を備えた水質監視装置を設置する。
【００２５】
図２は、川幅が広い場合の実施例を示す水質監視装置の構成図である。
図２において、橋の上などに設置し、川を横断して原水をサンプリングし水質監視装置で測定する。水質監視装置１は、橋などの河川を横断する構築物３３に沿って設けたレールなどの支持体３４上に、移動機構３５とともに搭載され、移動機構３５により支持体３４上を構築物３３に沿って移動する。また河川上にはフロート２２５が浮び、フロート２２５に、水質監視装置１に河川水３６１を供給する採水チューブ２２６が接続されている。河川水３６１をポンプ１１１により採水チューブ２２６を通して水質監視装置１に供給する。また、水質監視装置１から出る排水は排水チューブ２２８を介して、河川または図示しない排水設備（下水管、排水溝、貯留槽など）に排水される。採水チューブ２２６の先端は、河川水位変化に従い、フロート２２５が上下することにより、常に水面から一定位置にある。
【００２６】
本実施例によれば、河川の幅方向に複数のポイントで河川水の計測が行えるので、河川の幅方向に汚染物質が偏って流れることによる汚染物質の見落としが防止できる。
【００２７】
また、橋などの構築物が無い場合は橋を横断するワイアーなどに取り付けた駆動機構上に水質監視装置を設置し、そこから懸架されたチューブを水中に没し、ポンプなどにより水中から原水を吸い上げるサンプリング機構によりチューブ先端から原水を採取する。装置が小型であるので駆動装置も小さく、また、試料水も少量ですむためサンプリング機構のポンプなども小容量・小型化出来るので、装置の設置が容易になり導入コスト、運転コストを小さく出来る。
【００２８】
図３は、河川内にポンプを設置した場合の実施例を説明する水質監視装置の構成図である。
図３において、河川内にポンプ１１２を設け、河川水３６１を吸引しノズル１１３から吐出し水流１１４とし、受水槽２２に空中を経由して送り込む。受水槽２２には庇２２９を設け上向きの水流１１４を庇２２９に当てて受水槽２２に取り込む。受水槽２２に取り込んだ河川水は、図１の例と同様二重底として排水を行うこととしてもよい。また、特に排水機構を設けることなく、受水槽２２からオーバフローすることにより水の更新を行ってもよいことは言うまでもない。また、河川内に複数のポンプを設け、水質監視装置１を移動してポンプからの水流を受水槽２２に受け計測を行う。受水槽２２内の排水河川水をポンプ１１１により採水チューブ２２６を通して水質監視装置１に供給する。また、水質監視装置１から出る排水は排水チューブ２２８を介して、受水槽２２または図示しない排水設備（下水管、排水溝、貯留槽など）に排水される。
【００２９】
本実施例により、河川上にチューブを懸下することなく採水が行えるので、河川の流れにより採水位置がずれることが無い。また、チューブの破断による計測中断が無い。また、フロートや液面センサが不要となり装置が簡素化しコストが低下すると共にメンテナンスが容易となる。
【００３０】
図４は、河川内に複数のポンプを設け、受水槽に各ポンプから順次、河川水を導き順次水質監視装置１により計測する場合の実施例説明する水質監視装置の構成図である。
【００３１】
図４において、本実施例によれば、水質監視装置を移動することが無いので、メンテナンスが容易な場所に設置できる。また、移動機構が必要ないのでシステムのコストが低下し、メンテナンスが用意となる。また、河川の任意のポイントでの河川水の計測が行えるので、河川に汚染物質が偏って流れることによる汚染物質の見落としが防止できる。また、汚染物質が流入しやすい箇所にポンプを設置するなど採水ポイントの選択が容易になる。
【００３２】
図５は、超音波霧化を利用したフィルタリングを行う実施例を説明する水質監視装置の構成図である。
図５において、河川などの水源や水源からくみ上げ一時貯留する受水槽から、試料水２１１を、水質監視装置１の前処理部５にポンプ１１１などにより供給する。前処理部は試料水２１１に含まれる粒子成分を除去するフィルタ作用を有するものであればよいが、本実施例では超音波により液体を微粒化する超音波霧化を利用したフィルタリングを行う。
【００３３】
前処理部５は、試料水貯留部５３１で試料水１５をオーバフローさせ一定水位を保つように構成されている。試料水貯留部５３１の底には超音波振動子５２を水面に向かって設置されている。この超音波振動子５２に通電することにより、超音波振動子５２に対向する試料水水面から試料水２１１が霧化される。
【００３４】
試料水貯留部５３１上には試料水２１１の霧化領域を囲む筒状の霧化部容器５３が設けられている。霧化部容器５３は、水面を覆う外筒５３２と、霧化領域で発生した霧を導く内筒５３３とを備えて構成されている。また、霧化部容器５３に隣接して筒状の収集部容器５４が設けられている。そして、霧化部容器５３の内筒５３３の側面上端と収集部容器５４の側面上端とが通路５３４で結ばれている。さらに、霧化部容器５３の外筒５３２と収集部容器５４の下部側面とが通路５３５で結ばれている。
【００３５】
さらに、収集部容器５４上に設けられたモータ５６の回転軸５６１が収集部容器５４の上面を貫通して収集部容器５４内に突出して設けられている。この収集部容器５４内の回転軸５６１には１つ以上の翼から成る翼列５７が設置されている。翼は支持リング５７１と複数の羽根５７２とを備えて構成されている。羽根５７２は、支持リング５７１の外周にモータ５６の回転軸５６１に垂直な平面に対して一定の取付角度を有している。翼列５７がモータ５６により回転することにより、収集部容器５４から霧化部容器５３を循環する図の矢印のような流れを形成するこれにより、超音波振動子５２により霧化され、霧化部容器５３内に入った試料水２１１が、収集部容器５４に至り、翼列５７や収集部容器５４の壁に衝突することによ収集され滴下して、濾過液２１２として再生される。収集部容器５４下部は漏斗状になっており、下流側の分析装置４０に接続する副流路７７２が出ており、脱着可能なコネクタ４０１により分割可能となっている。
【００３６】
また、試料水貯留部５３１内の超音波振動子５２から霧化領域に至る部分を囲む様にコイル状のヒータ５９が設置されている。超音波振動子５２により試料水２１１を霧化する場合試料水貯留部５３１内に設けた温度センサで試料水２１１の温度を検出し、試料水２１１の温度が一定値以下であればヒータ５９に電流を流し、試料水２１１を暖める。これにより、低温の試料水２１１においても確実な霧化が行なえる。
【００３７】
モータ５６の回転により、回転軸５６１に取り付けた翼列５７が回転し、霧化部容器５３内で霧化した試料水（霧粒子）が内筒５３３から通路５３４を通って収集部容器５４内に導かれる。霧粒子は収集部容器５４内で高速回転する翼列５７や壁面と接触し収集部容器の下部に滴下し濾過液２１２となる。超音波振動子５２により霧化された霧粒子は数ミクロンの大きさとなるので、試料水２１１中に含まれる粒子のうち霧粒子よりもサイズの大きなものは霧化されず収集部容器５４に達しない。これによって、霧粒子より大きな粒子は試料水２１１から分離され、濾過液２１２には含まれない。したがって、本装置は高性能なフィルタ機能を有する。
【００３８】
本実施例によれば、試料水２１１を供給するチューブなどの流路が前処理部に接続しないので水質監視装置の移動が容易になる。
【００３９】
図６は、現場で採水した試料液を分析する実施例を説明する水質監視装置の構成図である。
図６において、前処理装置５と分析装置４０がコネクタ４０１により容易に着脱可能となるので、前処理装置５が無く分析装置４０のみで小型軽量となった装置を携帯し、採水した試料を受ける携帯用アタッチメント５０を取り付け、人手などにより現場で採水した試料液２１１（ろ紙などで粒子を除去済み）を分析することが可能になる。また、通信部伝送部を、携帯電話などの携帯ＩＴ機器と接続可能とし測定したデータを伝送する。これにより、汚染発生地により近いポイントでの測定に対応することが可能となる。さらに、装置故障時や保守点検時に携帯部のみを取り外し交換して、工場などの生産現場で一括してメンテナンスすることが出来、保守管理が容易になる。
なお、濾過部５の電源は分析装置４０から図示しないコネクタを介して供給されることとしてもよい。
【００４０】
次に、本発明の分析装置の分析部の例を図７から図１４を用いて説明する。  最初に、この実施例の分析部の全体構成を図７から図１１を参照しながら説明する。
図７は、本実施例の分析部の構成図である。
図８は、図７のＡ−Ａ断面図である。
図９は、図７のＢ−Ｂ断面図である。
図１０は、図７のＣ−Ｃ断面図である。
図１１は、図７のＤ−Ｄ断面図である。
各図において、分析部４０１は、試料液、試薬、標準液及び洗浄液を送液する流体駆動部８と、流体駆動部８によって送液される試料液及び試薬が混合し反応する分析流路７２を有する混合反応部と、分析流路７２で反応した反応液の状態を検出する検出部と、を備えて構成されている。
【００４１】
上述した混合反応部はマイクロセル７で構成されている。このマイクロセル７は、正面形状が横長の矩形状をしており、平板状の透明なカバーガラス７１１、シリコン基板７１２、支持ガラス７１３から成る３層構造で構成されている。このガラス７１１、７１３とシリコン基板７１２とは陽極接合などにより密着結合されている。そして、シリコン基板７１２には異方性エッチングにより分析流路７２を構成するための溝が一方の面（以後、表面と呼ぶ）から掘ってある。この溝の開口面を塞ぐようにカバーガラス７１１がシリコン基板７１２に接合され、この溝が分析流路７２として構成されている。
【００４２】
分析流路７２は、混合流路７２２、検出流路７２１、連絡流路７２３及び蓄流路７２４を備えて構成されている。混合流路７２２、検出流路７２１及び蓄流路７２４は、マイクロセル７の長手方向に沿って延びるように形成されている。混合流路７２２はマイクロセル７の上下方向の中央部に形成されている。検出流路７２１と蓄流路７２４は混合流路７２２の上下両側に並行して配置されている。
連絡流路７２３は検出流路７２１と蓄流路７２４とを連通するように上下に延びて形成されている。
【００４３】
試薬注入孔７３３〜７３５は、シリコン基板７１２の溝をエッチングした面の反対側（以後、裏面と呼ぶ）から多数の微小孔をエッチングにより作成して構成されている。これにより、試薬注入孔７３３〜７３５は裏面側から微小孔を通して試薬を分析流路側に噴出できるようになっている。分析流路７２の幅は通常１ｍｍ程度であり、試薬注入孔部分の微小孔は数十μｍの角孔で１００個程度配列されている。このように非常に小さな孔を多数配列しているため試薬注入孔７３３、７３４、７３５から噴出された試薬は分析流路７２を満たした試料液と数秒で急速に拡散混合される。
【００４４】
分析流路７２は、その一側に吸排孔７３１が形成され、その他側に作動液孔７３７が形成されている。具体的には、吸排孔７３１は混合流路７２２の端部に形成され（ここを便宜的に最上流とする）、作動液孔７３７は蓄流路７２４の端部に形成されている（ここを便宜的に最下流とする）。この吸排孔７３１と作動液孔７３７との間には、標準液孔７３２、第２試薬注入試薬注入孔７３３、第１試薬注入孔７３４、第３試薬注入孔７３５及び洗浄液孔７３６が形成されている。
【００４５】
分析流路７２の一部である混合流路７２２には、エッチングにより標準液孔７３２、第２試薬注入孔７３３、第１試薬注入孔７３４が吸排孔７３１側から順に設けられている。標準液孔７３２はシリコン基板７１２の裏面からエッチングにより流路幅程度の単一の孔を貫通して形成され、これに対応する支持ガラス７１３の部分にも貫通する孔が形成されている。標準液孔７３２には標準液駆動部８４が接続されている。この標準液駆動部８４は、ポンプ８４ａと、その両側のバルブ８４ｂとを備えて構成されている。この標準液駆動部８４の他側には標準液槽８４ｃが接続されている。標準液槽８４ｃには標準液として純水が収納されている。
【００４６】
混合流路７２２の第２試薬注入孔７３３には第２試薬駆動部８２が接続されている。この第２試薬駆動部８２は、ポンプ８２ａと、その両側のバルブ８２ｂとを備えて構成されている。この第２試薬駆動部５２の他側には第２試薬槽８２ｃが接続されている。第２試薬槽８２ｃには第２試薬が収納されている。
【００４７】
混合流路７２２の第１試薬注入孔７３４には第１試薬駆動部８１が接続されている。この第１試薬駆動部８１は、ポンプ８１ａと、その両側のバルブ８１ｂとを備えて構成されている。この第１試薬駆動部８１の他側には第１試薬槽８１ｃが接続されている。第１試薬槽８１ｃには第１試薬が収納されている。
【００４８】
第１試薬注入孔７３４の下流側で９０°屈曲した分析流路７２はさらに下流側で２回９０°屈曲する。この後者の２箇所の屈曲部間は光が通過する検出流路７２１になっている。光源７５１から発した光７５３は、検出流路７２１の一端の側壁で反射し検出流路７２１内を通過して他端の側壁で反射し、光センサ７５２に至る。光源７５１がＬＥＤなどの拡散光源の場合、一部の光は側壁で反射した後流路内面を何回か反射しながら他端に至るため、カバーガラス７１１の検出流路側に金属などからなる薄い反射膜を蒸着やスパッタにより成膜することが望ましい。なお、光源７５１及び光センサ７５２は、反応液の状態を検出するための検出部を構成する。
【００４９】
検出流路７２１の下流側の上下に延びる連絡流路７２３の下部には第３試薬注入孔７３５が設けられている。分析流路７２は、第３試薬注入孔７３５の下流側でさらに９０°屈曲し、蓄流路７２４となる。蓄流路７２４の下流側には標準液孔７３２と同様の構造の洗浄液孔７３６、作動液孔７３７が設けられている。
【００５０】
連絡流路７２３の第３試薬注入孔７３５には第３試薬駆動部８３が接続されている。この第３試薬駆動部８３は、ポンプ８３ａと、その両側のバルブ８３ｂとを備えて構成されている。この第３試薬駆動部８３の他側には第３試薬槽８３ｃが接続されている。第３試薬槽８３ｃには第３試薬が収納されている。
【００５１】
蓄流路７２４の洗浄液孔７３６には洗浄液駆動部８６が接続されている。この洗浄液駆動部８６は、ポンプ８６ａと、その両側のバルブ８６ｂとを備えて構成されている。この洗浄液駆動部８６の他側には洗浄液槽８６ｃが接続されている。洗浄液槽８６ｃには洗浄液が収納されている。
【００５２】
蓄流路７２４の作動液孔７３７には作動液駆動部８５が接続されている。この作動液駆動部８５は、ポンプ８５ａと、その両側のバルブ８５ｂとを備えて構成されている。この作動液駆動部８５の他側には作動液槽８５ｃが接続されている。作動液槽８５ｃには作動液として純水が収納されている。
【００５３】
また、支持ガラス７１３は、シリコン基板７１２の検出流路７２１部分の裏面には存在せず、シリコン基板７１２の裏面下部にのみ設けられている。シリコン基板７１２の検出流路７２１部分の裏面にはヒータ７５が設けられている。このヒータ７５としては、露出したシリコン基板７１２上に金属膜を蒸着またはスパッタしたヒータが設けられるか、あるいはフィルム状のヒータが接着して設けられる。
【００５４】
そして、検出流路７２１と混合流路７２２との間のシリコン基板７１２にはエッチングにより長孔７４が設けられている。この長孔７４は混合流路７２２に沿って長く延びて形成されている。この長孔７４の上方にヒータ７５が配置され、その下方に支持ガラス７１３が配置されている。このように構成することにより、ガラスに比べ熱伝導率の大きなシリコン基板７１２を通ってヒータ７５の熱が逃げるのを長孔７４によって防ぐことができる。
【００５５】
なお、図７の例では異方性エッチングにより形成された分析流路７２の幅は１ｍｍ程度、深さは０．３ｍｍ程度、長さが１００ｍｍ程度で構成されている。従って、分析流路７２の体積は３０μＬ程度と極微量であり、試料液及び試薬の使用量が微量で済むだけではなく、試料液及び試薬の混合液を加熱して反応させる場合の電力がわずかで済ますことができる。
【００５６】
次に、本実施例による計測動作を説明する。
【００５７】
この分析部では、標準液校正動作（０測定とも呼ぶ）により、測定対象の化学成分が存在しない標準液に試料液測定時と同様に試薬を混合したり加熱したりする動作を行ない、基準となる化学成分の濃度０の場合の光７５３の検出部透過量を求める。次に、試料液測定動作により、試料液を導入して試料液測定を行ない、試料液での光７５３の検出部透過量を求める。
【００５８】
図１２は、試料液中に含まれる化学成分の濃度を示す校正曲線のグラフである。
図１２において、二つの透過量の比から吸光度を求め、あらかじめ測定した図１２に示す校正曲線に照らし合わせて試料液中に含まれる化学成分の濃度を求めるものである。
【００５９】
標準液校正動作を以下に説明する。まず、第１試薬駆動部８１、第２試薬駆動部８２、標準液駆動部８４及び作動液駆動部８５を動作させ、第１試薬と第２試薬と標準液とを混合させて第１混合液を生成する。
【００６０】
ここで、作動液駆動部８５は吸入動作、第１試薬駆動部８１、第２試薬駆動部８２及び標準液駆動部８４は注入動作とする。作動液の流量をＱｄ、第１試薬の流量をＱ１、第２試薬の流量をＱ２、標準液の流量をＱｒ、これらの流体の出入りにより生じる吸排孔７３１での流入あるいは流出の流量をＱｓとすると（流量の値はマイクロセル７への流入を正、マイクロセル７からの流出を負とする）、マイクロセル７内の体積は一定なので、次の式（１１）が成立する。
【００６１】
Ｑ１＋Ｑ２＋Ｑｒ＋Ｑｄ＋Ｑｓ＝０              （１１）
この式（１）から流量Ｑｓを求めると、次の式（１２）が得られる。
【００６２】
Ｑｓ＝−（Ｑ１＋Ｑ２＋Ｑｒ＋Ｑｄ）            （１２）
０測定の場合には吸排孔７３１から試料液が導入されることは望ましくないので、吸排孔７３１での流量Ｑｓを、Ｑｓ≦０となるよう設定する。この場合、Ｑｓ＝０を実際に確保することは難しいため、標準液の一部が吸排孔７３１側に流れるように設定することが望ましい。したがって、この時の標準液の試薬注入孔側への流量ＱＲは、次の式（１３）で得られる。
【００６３】
ＱＲ＝Ｑｒ＋Ｑｓ＝−（Ｑ１＋Ｑ２＋Ｑｄ）        （１３）
この式（３）から明らかなように、Ｑ１：Ｑ２：ＱＲから成る混合比で第１試薬と第２試薬と標準液とが混合されて第１混合液が生成される。ここで、この混合比を対象とする化学成分と各試薬間の反応が十分に行われる規定の混合比に対応するよう設定する。以上の関係を有する第１試薬、第２試薬、標準液からなる第１混合液の先端が下流側の第３試薬注入孔７３５に達した時点で各駆動部８１、８２、８４、８５を停止する。
【００６４】
次いで、検出流路７２１に対応して設けたヒータ７５に電流を通し、検出流路７２１の第１混合液を所定温度に加熱し、この温度に所定時間保持する。これにより、第１混合液内では、第１試薬及び第２試薬が試料液の化学成分と反応し、第１混合液が第１反応液に変化する。
【００６５】
次いで、第３試薬駆動部８３及び作動液駆動部８５を動作させ、第１反応液と第３試薬とを混合させて第２混合液を生成する。ここで、作動液駆動部８５は吸入動作、第３試薬駆動部８３は注入動作とする。作動液の流量をＱｄ、第３試薬の流量をＱ３とすると、次の式（１４）を満足するように設定する。
【００６６】
｜Ｑ３｜≦｜Ｑｄ｜                              （１４）
ここで、Ｑ３、Ｑ３＋Ｑｄ（第１反応液の流量）は対象とする化学成分と各試薬間の反応が十分に行われる規定の混合比に対応するよう設定する。さらに、第１反応液及び第３試薬からなる第２混合液の先端が下流側の作動液孔７３７に達した時点で各駆動部を停止する。
【００６７】
次いで、作動液駆動部８５を吐出動作とし、先に第２混合液を形成した時の吸い込み量だけ吐き戻した後に、作動液駆動部８５を停止する。これにより、マイクロセル７内の最奥部まで達した第２混合液は、検出流路７２１側に逆流する。
【００６８】
次いで、検出流路７２１に対応するヒータ７５に電流を通し、検出流路７２１の第２混合液を所定温度に加熱し、この温度に所定時間保持する。これにより、第２混合液内では、第３試薬が第１反応液の化学成分と反応し、第２混合液が第２反応液に変化する。以上の動作により得た第２反応液の透過光量を計測する。
この計測は、上述した光源７５１及び光センサ７５２からなる光検出部により行なう。なお、この逆流時に第３試薬駆動部８３を注入動作することにより、第１反応液と第３試薬の混合を行なってもよい。
【００６９】
次いで、作動液駆動部８５を吐出動作させ、マイクロセル７内の反応液などの廃水を最上流の吸排孔７３１から排出する。このようにして０測定が完了する。
【００７０】
続いて、試料液測定動作を説明する。まず、第１試薬駆動部８１、第２試薬駆動部８２及び作動液駆動部８５を動作させ、第１試薬と第２試薬と試料液とを混合させて第１混合液を生成する。作動液駆動部８５は吸入動作、第１試薬駆動部８１、第２試薬駆動部８２は注入動作とする。
【００７１】
ここで、作動液の流量をＱｄ、第１試薬の流量をＱ１、第２試薬の流量をＱ２とすると、吸排孔７３１からマイクロセル７に吸入される試料液の流量Ｑｓは、次の式（１５）で表わせる。
【００７２】
Ｑｓ＝−（Ｑ１＋Ｑ２＋Ｑｄ）                    （１５）
ここで、Ｑ１：Ｑ２：Ｑｓを上述した標準液での混合比Ｑ１：Ｑ２：ＱＲと一致させる。これにより、吸排孔７３１から試料液が吸入され、第２試薬注入孔７３３、第１試薬注入孔７３４から噴出される第２試薬及び第１試薬と混合されて第１混合液が生成される。この第１試薬、第２試薬、試料液からなる第１混合液の先端が下流側の第３試薬注入孔７３５に達した時点で各駆動部８１、８２、８５を停止する。
【００７３】
次いで、検出流路７２１に対応して設けたヒータ７５に電流を通し、検出流路７２１の第１混合液を所定温度に加熱し、この温度に所定時間保持する。これにより、第１混合液内では、第１試薬及び第２試薬と試料液の化学成分とが反応し、第１混合液が第１反応液に変化する。
【００７４】
次いで、第３試薬駆動部８３及び作動液駆動部８５を動作させ、第１反応液と第３試薬とを混合させて第２混合液を生成する。ここで、作動液駆動部８５は吸入動作、第３試薬駆動部８３は注入動作とする。作動液の流量をＱｄ、第３試薬の流量をＱ３とすると（流量の値はマイクロセルへの注入を正、マイクロセルからの吸入を負とする）、次の式（１６）を満足するように設定する。
【００７５】
｜Ｑ３｜≦｜Ｑｄ｜                          （１６）
第１反応液及び第３試薬からなる第２混合液の先端が下流側の作動液孔７３７に達した時点で各駆動部を停止する。
【００７６】
次いで、作動液駆動部８５を吐出動作として先に第２混合液を形成した時の吸い込み量だけ吐き戻した後に、作動液駆動部８５を停止する。これによりマイクロセル７内の最奥部まで達した第２混合液は、検出流路７２１側に逆流する。なお、この逆流時に第３試薬駆動部８３を注入動作することにより、第１反応液と第３試薬の混合を行なってもよい。
【００７７】
次いで、検出流路７２１に対応するヒータ７５に電流を通し、検出流路７２１の第２混合液を所定温度に加熱し、この温度に所定時間保持する。これにより、第２混合液内では、第３試薬が試料液の化学成分と反応し、第２混合液が第２反応液に変化し発色する。以上の動作により発色した第２反応液の透過光量を計測する。この計測は、上述した光源７５１及び光センサ７５２からなる光検出部により行なう。
【００７８】
次いで、作動液駆動部８５を吐出動作させ、マイクロセル７内の反応液などの廃水を最上流の吸排孔７３１から排出する。このようにして試料液の測定が完了する。
【００７９】
以上の標準液校正動作と試料液測定動作を１サイクルとして、以後の測定を行なう。なお、本実施例では、第１の反応に２つの試薬を使用し、第２の反応に１つの試薬を使用したが、対象とする化学成分によって試薬数が異なるときは試薬注入孔数を増減または十分な数の試薬注入孔を備え動作試薬注入孔数を変えることにより対応できる。また、加熱を要しない反応では加熱動作を省略してもよい。
【００８０】
本実施例によれば、検出流路７２１の前後に試薬注入孔７３３〜７３５を備えたため、２段階の反応を要するシアンなどの水質分析が可能となる。また、ヒータ７５により混合液を加熱できるので試薬の反応時間が短縮でき、測定時間を短縮できる。また、試料液がマイクロセル７内から外部の作動液駆動部８５に達することがないので、作動液駆動部８５に至る流路や作動液駆動部８５を構成するポンプ８５ａやバルブ８５ｂを汚染したり閉塞したり腐食したりすることがなく、装置の信頼性が向上し、メンテナンスに要する費用を節約できる。
【００８１】
本実施例の特長をさらに具体的に説明すると、流体駆動部８は、分析流路７２中に作動液を送液したり分析流路７２中の液体を吸液したりする作動液駆動部８５と、分析流路７２に試薬を送液する試薬駆動部８１、８２と、を備え、分析流路７２は、試料液に接続される吸排孔７３１を一側に形成し、作動液駆動部８５に接続される作動液孔７３７を他側に形成し、吸排孔７３１と作動液孔７３７との間に位置しかつ試薬駆動部８１、８２に接続される試薬注入孔７３３、７３４を形成し、試薬注入孔７３３、７３４より作動液孔７３７側に位置して反
応液の検出流路７２を形成している。この構成によって、作動液駆動部８５及び試薬駆動部８１、８２を動作させることにより吸排孔７３１から試料液が分析流路７２に導入されると共に試薬注入孔７３３、７３４から試薬が分析流路７２に注入され、試料液と試薬とが混合されて反応し、その反応液の状態を検出流路７２１で検出することができる。しかも、これらの動作は、従来技術と比較して試薬液孔７３３、７３４と検出流路７２１との位置を変更するのみで可能となると共に、マイクロセル７より外部の作動液駆動部８５に試料液や反応液が送液されることなく行なうことができる。従って、試料液や反応液の送液がマイクロセル７内に止められて小型化が図れ、作動液駆動部８５が試料液や反応液で汚染されてしまうことがなく、長期にわたりメンテナンスを不要とすることができる。
【００８２】
また、マイクロセル７の分析流路７２は、試料液に接続される吸排孔７３１を一側に形成し、作動液駆動部８５に接続される作動液孔７３７を他側に形成し、吸排孔７３１と作動液孔７３７との間に位置しかつ試薬駆動部に接続される複数の試薬注入孔を形成し、複数の試薬注入孔の間に反応液の検出流路７２１を形成しているので、作動液駆動部８５及び吸排孔７３１側の試薬駆動部８１、８２を動作させることにより吸排孔７３１から試料液が分析流路７２に送液されると共に吸排孔７３１側の試薬注入孔７３３、７３４から試薬が分析流路７２に送液され、この試薬と試料液とが混合されて反応し、さらに作動液駆動部８５及び作動液孔７３７側の試薬駆動部８３を作動させることにより検出流路７２１の反応液が作動液孔７３７側の試薬注入孔４３５を通るように送液されると共に作動液孔７３７側の第３試薬注入孔７３５から試薬が分析流路７２に送液されてこの試薬と反応液とが混合され、さらに作動液駆動部８５を逆に動作させることにより混合液を検出流路７２１に戻して反応させ、この反応液の状態を検出流路７２１で検出することができる。従って、複数の反応部を同じ検出流路７２１で共有させることにより小型化でき、しかも複数の試薬を用いて複数の反応を行なわせることが必要な化学成分の分析ができる。
【００８３】
また、複数の試薬注入孔７３３、７３４と７３５との間に検出流路７２１を形成すると共に、マイクロセル７の検出流路７２１に対応する部分にのみヒータ７５を設けているので、複数の検出流路７２１を形成しそれぞれにヒータ７５を設けるものと比較してヒータ７５を小さくかつ安価にすることができる。
【００８４】
また、複数の試薬注入孔７３３、７３４と７３５との間に検出流路７２１を形成し、作動液孔７３７側の第３試薬注入孔７３５よりさらに作動液孔７３７側に蓄流路７２４を形成しているので、複数の試薬を用いて複数の反応を行なわせることができると共にその検出流路７２１を共有させることができるという効果を奏しつつ、作動液孔７３７側の第３試薬注入孔７３５から試薬が分析流路７２に送液されて反応液と混合される流路が蓄流路７２４により確保でき、動作時に作動液駆動部８５に混合液を送液しないようにすることができる。
【００８５】
また、マイクロセル７の分析流路７２は、吸排孔７３１及び試薬注入孔７３３、７３４が形成された混合流路７２２と検出流路７２１と蓄流路７２４とをマイクロセル４の長手方向に沿って延びるように形成すると共に、混合流路７２２の両側に検出流路７２１と蓄流路７２４とを並行して配置しているので、小型のマイクロセル７で混合流路７２２、検出流路７２１、蓄流路７２４に必要な長さを確保することができると共に、複数の試薬注入孔７３３〜７３５及び作動液孔７３７を検出流路７２１に対して一側に纏めて配置でき、全体のスペースファクタを良好なものとすることができる。
【００８６】
また、吸排孔７３１と作動液孔７３７との間に位置しかつ試薬駆動部８１、８２に接続される試薬注入孔７３３、７３４を形成し、試薬注入孔７３３、７３４より作動液孔７３７側に位置して反応液の検出流路７２１を形成し、試薬注入孔７３３、７３４より吸排孔７３１側に位置しかつ標準液駆動部８４に接続される標準液孔７３２を形成しているので、作動液駆動部８５、試薬駆動部８１、８２及び標準液駆動部８４を動作させて標準液による基準となる測定を行ない、それから試料液による測定を行なって基準となる測定結果と比較して化学成分の分析を行なうことができると共に、これらの動作は作動液駆動部８５に試料液や反応液を送液しないで行なうことができる。これにより、長期にわたりメンテナンス不要で、精度の高い分析を行なうことができる。
【００８７】
また、マイクロセル７は異方性エッチングした溝を有するシリコン基板７１２と透明なカバーガラス７１２とで分析流路７２を形成し、試薬注入孔７３３〜７３５は多数の微細孔よりなる試薬注入孔で形成しているので、極めて小型なマイクロセル７とすることができる。
【００８８】
図１３は、図１４のＥ−Ｅ断面図である。
図１４は、本発明の実施例を備えた分析装置の要部斜視図である。
各図において、マイクロセル７は流路ブロック７７上に搭載されている。この流路ブロック７７は、紫外線硬化樹脂による光造形技術などにより３次元流路を形成すると共に、複数のマイクロセル７を同一面側に並置している。この３次元流路（図示せず）は、その一端がマイクロセル７に設けた試薬注入孔７３３〜７３５や孔７３２、７３６、７３７に接続され、その他端が流路ブロック７７表面のマイクロセル７などの設置されていない空き場所に開口されている。この開口に、各外部の駆動部のバルブなどが接続されている。
【００８９】
さらに、流路ブロック７７には、各マイクロセル７の吸排孔７３１の直下を通るように試料液通路７７１が設けられている。この試料液通路７７１は、流路ブロック７７を貫通して直線状に形成され、マイクロセル７の吸排孔７３１と接続されている。本実施例のように、複数のマイクロセルを搭載する場合は、試料液通路７７１に沿ってマイクロセル７が整列され、各マイクロセル７の吸排孔７３１と試料液通路７７１が接続されている。さらに、試料液通路７７１の一側は図５、図６などの実施例に示す濾過装置から濾過液２１２がコネクタ４０１を介して供給される（試料液が清澄な場合は濾過を行わなくてもよいことは言うまでもない）。また、副流路７７２に接続され、試料液通路７７１の他側は排水側に接続されている。副流路７７２の先端付近（流路ブロック７７に近接する部分）にはヒータ７７３が設置されている。このヒータ７７３は試料液の加熱脱気用であり、ヒータ７７３で試料液を加熱することにより脱気した試料液がマイクロセル７に供給される。
【００９０】
本実施例によれば、複数のマイクロセル７に一つの流路ブロック７７に形成された一本の試料液通路７７１により試料液を供給することが出来る。また、一つの流路ブロック７７に形成した３次元流路を介して外部の駆動部のバルブなどが接続することができる。これにより、分析部の構成を簡単なものとすることができる。
【００９１】
図１５は、本発明の監視システム例を示す構成図である。
図１５において、河川などに設置した監視カメラ９０から水質監視センター９１に送られた河川水面の画像から、一定時間ごとに水面および水中の物体（浮遊物９２と呼ぶ）の数、大きさ、動き（速度、方向、方向変化）などを画像処理により計量し、それぞれのデータのトレンドを記録する。浮遊物９２のサイズが数ｃｍ〜数十ｃｍ以下の物を魚候補物体とする、さらに魚候補物体のうち、上流側に向かうなど水に逆らう動きが検出された場合は生魚として分類する。また、動きの変化頻度などを水槽などで飼育された魚の動きのパターンや監視システムで過去に記録した動きのパターンと比較し異常行動であるかどうかを判断し異常行動のある場合は異常魚、異常行動の無い場合は正常魚と分類するする。
【００９２】
また、水に従う動きの場合は、外形状や色などから判断して魚類似の場合は仮死魚として分類する。また、それ以外の物体は一般浮遊物として分類する。また、それぞれに分類された検出物を望遠レンズ（図示せず）と駆動機構９３１により拡大追跡可能な監視カメラ９３で拡大して撮像し画像記録する。一定時間内に検出された異常魚、仮死魚数が設定した数以上になった場合は、アラームを発する。このとき、オペレータが在席の場合は、オペレータがモニタ画面に表示した画像記録済みの異常魚、仮死魚を見て本当に魚かどうかを最終判断する。
【００９３】
この判断を入力手段によりシステムに入力すると、システムは各関係機関の端末に場所や浮遊物の数、などと合わせ警報を送出する。なお、川岸などに川水を引き込んだ池様の場所を設け、池の入口、出口を網などで仕切り、この池に監視カメラを設け魚の監視を行っても良い。本実施例に拠れば、河川内の魚を直接監視できるので、異常を早期に発見できる。また、水槽などで飼育する場合に必要な、給餌や清掃などの管理が不要となる。
【００９４】
また、上記監視システムで異常が発見された場合、異常場所を含む流域に存在する水質監視装置の計測頻度を上げると共に、各水質監視装置からの過去の水質情報を呼び出し、各計測ポイントでの水質データトレンド間の相関を計算して、変化が上流側計測点から下流側計測点に及んでいることが認識された場合は、最上流側計測点より上流側に事故発生点が存在すると見て関係部署に通報する。また、変化した水質項目が特定できた場合は、その項目についてさらに頻度を上げて計測し関連の無い水質項目については計測頻度を通常の頻度以下に下げる。これにより、事故発生点の判明が早くなる。
【００９５】
従来の汚染物質流入箇所の特定方法では、例えば、汚染物質が一時的に流れ込み、河川横断面に即座に均一に広がり流下していった場合、流れ込んだ時刻からｔ（ｓ）だけ時間が経過し時に、流れ込んだ場所から流下距離ｘ（ｍ）の位置での、汚染物質の濃度Ｃ（ｘ、ｔ）（ｍｇ／Ｌ）は、
【数１】
2005052697.tif 000003
となる。ただし、ｕ：計算区間での代表的な流速（ｍ）、Ｄｘ：拡散係数（ｍ２／ｓ）、Ｃ０：汚水濃度（ｍｇ／Ｌ）、Ｑ０：汚水流入量（Ｌ）である。このような式から汚染拡大の予測を行っているが、実際の河川の状態をかなり単純化しており、河川の状態をそのまま反映するものではないので、実際に水質を計測し予測を補正している。また、例えば特開平１１−２５６６６５で示すように汚染を発見してから水質計測・計算を行うため迅速な対応が出来ない恐れがあった。
【００９６】
本実施例では、最初に水質監視装置により汚染物質が確認された場合の発生時間・場所の推測方法を示す。ある河川の上流側と下流側に設置した複数の水質監視装置で汚染物質が確認されたとする。このとき、複数の水質監視装置からの汚染物質濃度データトレンド間の相互相関を取り、それぞれのトレンド間の時間差を求める。次に、それぞれのトレンドの時間差分（図１６参照、以下、トレンド９４１、９４２の組に付考察する）
ｂ＝（ｔ２−ｔ１）                            （数２）
をシフトし、２つのトレンドのピークを合わせる（ｔ１、ｔ２は汚染物質流入時を時刻０としたときの水質監視装置で汚染物質が検出された時刻を表す。汚染物質流入時の絶対的な時刻は不明である）。さらに、一方のトレンドの時間間隔を実際の時間間隔のａ１倍とする。通常、下流側では拡散によりトレンドが広がるので下流側の時間間隔を狭める（０＜ａ１＜１とする）。その後、２つのデータの相互相関を取り、相関が大きくなった場合は、さらに時間間隔をａ２（０＜ａ２＜ａ１）倍とする。また、相関が小さくなった場合は、時間間隔をａ２（ａ１＜ａ２＜１）とする。以上を繰り返し、ｎ回目に相互相関の変化が設定した値以上になった時に作業を中止する。トレンドの時間変化が（数１）に従うとする。
（数１）のｅｘｐ内の項の分子は、時間が変化してもｔ＝ｘ／ｕの周りでは対称であるが、分母はｔの増加に比例して大きくなる。従って、時間間隔をｔ２／ｔ１とすれば２つのトレンドの形状が一致し相互相関が最大になると考えられる。したがって、
ａｎ＝ｔ２／ｔ１                              （数３）
となり、（数２）と（数３）から、ｔ２、ｔ１を求めることができる。ｔ２、ｔ１に相当する実際の時刻は明らかなので、汚染物質流入の実際の時刻が確定できる。水質監視装置からのデータが３つ以上ある場合は、結果が複数出るが、これらの平均または、（数１）がよく成り立つと思われる範囲（河川の蛇行や他河川の流入などの少ない範囲）のデータ組を選ぶ。一方、汚染物質、流入箇所は水質監視装置付近に設置した流速計などで求めた流速や事前にトレーサなどを流し確認したデータから川の流速ｕを求める。この川の流速に先ほど求めたｔ１やｔ２などの時刻をかけ水質監視装置からの距離を求め、汚染物質流入ポイントを推測する。また、このデータを各関係機関に送付し現場を確認する。
【００９７】
本実施例によれば、水質監視装置により汚染の発見と計測が同時に出来るので汚染物質流入箇所の推定が早期に出来、汚染の拡大を防ぐことが出来る。
【００９８】
また、河川に水質監視装置が設置されていない場合、汚染源からの通報が無く、魚の斃死などで汚染物質の流入が推定された場合、異常発生ポイントおよび、異常発生ポイントの上流側、下流側に臨時に車載または携帯の水質監視装置を設置し水質監視ポイントとする。これらの水質計測ポイントからのデータを水質監視センターに送信し上記の様な相関分析により汚染物質流入ポイントを推定する。通常時、これらの監視システムでは一定の計測ポイントを巡回し計測を行い、水質データの蓄積を行い、水質悪化の状況を把握し、異常時に集合し計測にあたることとしてもよい（異常発生流域は別流域の装備・人員の応援を受けることもできる）。
【００９９】
本実施例によれば、水質監視システムを複数の河川で運用できるので装置、人員コストの削減が出来る。
【０１００】
また、シアンなどの毒性物質以外にリン・窒素などの環境汚染物質についても特定の汚染物質流入箇所を推定することが出来る。リン・窒素などの環境汚染物質はよほどの高濃度で無い限り、魚類などの水生生物を即座に死に至らしめるものではない。従って、魚の斃死などで発見されないため前期方法はさらに有効となる。また、汚染物資流入箇所が推定された場合は、推定箇所周辺の該当事業所排水の水質検査を実施し排出源の特定を行い、浄化対策を指示できる。
【０１０１】
また、耕作地などの面源による汚染は、肥料散布時期に汚染物質が増加するなど季節的な変化や短期間での明確な変動が見られないことなどから推定できる。
また、家庭排水などによる汚染は、人の１日周期の活動に対応した１日周期での変化が見られることから推定できる。これらの、面源とみなせるデータから、各流域での下水処理場などの設置の提案・立案が可能になる。
【０１０２】
また、事業者により継続的に汚染物質が排出されている場合、はっきりしたピークが見られないが、事業者よりの排水が流入する地点より下流側の水質計測ポイントでは水質の悪化が観測される。また、休日などの操業停止日には水質が改善するなどの情報が得られる。これらの情報から事業者よりの継続的な排出が推定される場合は、車載や携帯の水質監視装置により汚染が確認された計測ポイントから上流側に水質計測を行う。この場合、汚染流入箇所に向かって徐々に水質が悪化してゆく。汚染流入箇所を過ぎると水質が急に改善されるので、水質が急に改善されるポイントを探す。異常により汚染物資流入箇所が推定された場合は、推定箇所周辺の該当事業所排水の水質検査を実施し排出源の特定を行い、浄化対策を指示する。
【０１０３】
この場合、船などに水質監視装置を積載し連続的に水質を計測してゆくことにより場所の特定がより精密になる。分析装置が小型であれば積載する船も小型ですむので小さな河川での観測が容易になる。
【０１０４】
【発明の効果】
本発明によれば、小型の水質監視装置により詳細かつ迅速な水域の汚染検出が出来るので水質事故時の対策が早急に出来るとともに、水環境の管理、汚染物排出事業所での水質管理が容易な水質監視システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施例を備えた水質監視システムの構成図である。
【図２】図２は、本発明の一実施例を備えた水質監視システムの構成図である。
【図３】図３は、本発明の一実施例を備えた水質監視システムの構成図である。
【図４】図４は、本発明の一実施例を備えた水質監視システムの構成図である。
【図５】図５は、本発明の一実施例を備えた水質監視装置の構成図である。
【図６】図６は、本発明の一実施例を備えた水質監視装置の構成図である。
【図７】図７は、本発明の一実施例を備えた分析部の構造図である。
【図８】図８は、マイクロセルのＡ−Ａ断面図である。
【図９】図９は、マイクロセルのＢ−Ｂ断面図である。
【図１０】図１０は、マイクロセルのＣ−Ｃ断面図である。
【図１１】図１１は、マイクロセルのＤ−Ｄ断面図である。
【図１２】図１２は、校正曲線の特性図である。
【図１３】図１３は、図１４のＥ−Ｅ断面図である。
【図１４】図１４は、本発明の一実施例を備えた分析装置の要部斜視図である。
【図１５】図１５は、本発明の一実施例を備えた水質監視システムの構成図である。
【図１６】図１６は、本発明の一実施例を備えた処理ステップを表す図である。
【符号の説明】
１・・水質監視装置、７・・マイクロセル、８・・前処理装置、２０・・排水口、２１・・排水、２２・・受水槽、３１・・電源、３２・・通信手段、３３・・構築物、３５・・移動機構、４０・・分析装置、９０、９３・・監視カメラ、９１・・水質監視センター、９４１、９４２・・トレンド。
【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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【図１５】
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【図１６】
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