(57)【要約】【課題】検出時に混入する反射光や外乱光によるノイズを十分に抑制し、安定的に精度の高い検出出力が得られるようにした蛍光検出装置を提供する。【解決手段】フロート部１２０で装置本体部１１０が浮遊可能な方式を採り、更に、励起光照射部１３０からの励起光照射の光軸と水面１１との交点を通る鉛直線との第１の角度θ21と光検出部１４０における受光光軸と水面１１の交点を通る鉛直線との第２の角度θ22とが、励起光照射部１３０からの励起光の水面上及び水中照射領域ＥＡ１、ＵＷ1と光検出部１４０における受光視野の水面上及び水中領域ＦＡ１、ＵＷ2との重なりＳＡ１、ＵＷｃが励起光の照射領域ＥＡ１、ＵＷ1の過半を占め、且つ、水面での反射光が光検出部１４０に入射しないようにして、光検出部１４０からの検出出力レベルが相対的に大で、且つ、外乱光の影響を受け難いようにする。【選択図】図１
2012037356.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光を照射すると蛍光を発する対象物質を検出する蛍光検出装置であって、
装置本体部を構成する構造メンバと結合され液面に対する前記装置本体部の水準位置が既定範囲内の位置となる浮力を得るフロート部と、
励起光を照射するように前記装置本体部に設けられた励起光照射部と、
前記励起光照射部から照射された励起光による当該対象物質の蛍光の受光レベルを検出するように前記装置本体部に設けられた光検出部と、を備え
前記励起光照射部は、励起光を照射する際の照射光軸が鉛直線に対し該照射光軸と鉛直線とに係る面内回転方向に既定の第１の角度の傾斜をなすように配置され、
前記光検出部は、受光光軸が鉛直線に対し該受光光軸と鉛直線とに係る面内で前記第１の角度と同じ回転方向に既定の第２の角度の傾斜をなすように配置されていることを特徴とする蛍光検出装置。
【請求項２】
前記励起光照射部と前記光検出部とは、前記第１の角度と前記第２の角度とが異なるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の蛍光検出装置。
【請求項３】
前記励起光照射部から励起光を照射する照射時点前の直近の第１時点で前記光検出部から第１の検出データを得て保持する照射前データ取得保持部と、前記照射時点後の直近の第２時点で前記光検出部から第２の検出データを得て保持する照射時データ取得保持部と、を含んで構成された検出データ取得部を更に備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の蛍光検出装置。
【請求項４】
前記検出データ取得部は、検出対象物質の有無を判定する外部の検出データ判定部に前記照射前データ取得保持部で保持された該第１の検出データおよび前記照射時データ取得保持部で保持された該第２の検出データを送信する通信回路部を更に備えたことを特徴とする請求項３に記載の蛍光検出装置。
【請求項５】
前記検出データ取得部は、前記照射時データ取得保持部で保持された該第２の検出データから前記照射前データ取得保持部で保持された該第１の検出データを差し引いた検出差分データに基づいて検出対象物質の有無を判定する検出データ判定部を更に備えたことを特徴とする請求項３に記載の蛍光検出装置。
【請求項６】
励起光を照射すると蛍光を発する対象物質を検出する蛍光検出装置であって、
装置本体部を構成する構造メンバと結合され液面に対する前記装置本体部の水準位置が既定範囲内の位置となる浮力を得るフロート部と、
励起光を照射するように前記装置本体部に設けられた励起光照射部と、
前記励起光照射部から照射された励起光による当該対象物質の蛍光の受光レベルを検出するように前記装置本体部に設けられた光検出部と、
前記光検出部からの検出データを取得する検出データ取得部と、を備え、
前記検出データ取得部は、
前記励起光照射部から励起光を照射する照射時点前の直近の第１時点で前記光検出部から第１の検出データを得て保持する照射前データ取得保持部と、前記照射時点後の直近の第２時点で前記光検出部から第２の検出データを得て保持する照射時データ取得保持部と、
前記照射時データ取得保持部で保持された該第２の検出データから前記照射前データ取得保持部で保持された該第１の検出データを差し引いた検出差分データに基づいて検出対象物質の有無を判定する検出データ判定部を更に備えたことを特徴とする蛍光検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、浄水場の浄水池や工場排水等の水面上に浮遊し、或いは、水中に存在している油等の物質を検出する蛍光検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
海や河川における化学物質や油等の流出事故は環境に重大な被害をもたらす。特に、油等の流出は比較的頻繁に発生するため、工場の排水施設等では、水質を常時監視して大規模な流出事故を未然に防止する必要がある。
上述のような水質の監視に適用される反射式検出装置が既に提案されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１に提案されている反射式検出装置では、水面に浮遊する物質にレーザー光を投射し、このレーザー光に関する水面および油面での反射率の違いに基づいて水面上に浮遊する油等の物質を検出している。
【０００３】
一方、水面上に浮遊する油等のほかに、水中に存在している油等の物質をも検出対象とする必要がある。このように水中に存在している油等の物質を検出するについては、光の反射率の違いを利用した検出を行うことができないため、水質汚濁の指標の一つである化学的酸素要求量（ＣＯＤ）を計測することによって水中の油等の有無を判断している。
しかしながら、ＣＯＤの計測には時間がかかるため、迅速な対応が求められる漏洩事故等の監視用には適合し得ないという問題がある。
【０００４】
このような問題を解決するために、油等の蛍光性のある物質から発せられる蛍光を検出する手法が存在する。この手法によれば、瞬時に油等の物質を検出することができる。
ところが、この手法では、水位変動が大きい条件下では、検出距離の変動が蛍光強度に影響を与えるため、常時安定的に検出出力を得ることが難しい。
このため、現在では、検出距離を一定に保持するために、検出装置を水面上に浮かべて検出をおこなう、所謂、フロートタイプの蛍光検出装置が提案されるに到っている。特許文献２所載の蛍光検出装置がこのフロートタイプに該当するものである。
【０００５】
フロートタイプの蛍光検出装置では、検出出力の安定化が図られ、且つ、検出装置自体を水面に接近させることによって高い検出感度が得られるという点で優れている。
しかしながら、従来のフロートタイプの蛍光検出装置では、蛍光性の弱い物質や濃度の低い物質を検出するに際しては、未だ検出感度が不十分であり、更なる高感度化が求められていた。
【０００６】
また、フロートタイプのものを含む従来の蛍光検出装置では、水面や水中からの励起光や太陽光などの外乱光が反射ノイズとして作用し、検出感度の低下や誤検出を惹起する要因になっていた。
水面からの反射ノイズは、照射手段から発せられた励起光が水面で反射し、検出器に入射することによって生じる。また、反射ノイズは、外乱光の水面での反射によっても生じるが、フロートタイプの蛍光検出装置の場合は、装置と水面との間に外乱光となる太陽光を遮る覆いを設けることによってこの発生を防止することができる。
【０００７】
一方、光量や水面が変動する場合、水面からの反射ノイズは、これが大きいほど検出値に対して大きなノイズとなって悪影響を及ぼすことになる。そして、このようにノイズが大きい場合には、蛍光量が少ないと小さな信号はそのノイズに埋もれてしまい、油等の物質の検出が難しくなる。上述のような励起光の反射ノイズを低減するには、照射手段に励起フィルタを設け、検出手段に蛍光フィルタを設けるのが一般的である。この励起フィルタは、蛍光物質の励起に必要な光を光源から抽出するための光学素子であり、特定の波長の励起光のみを透過させ、それ以外の波長の光をカットする。また、蛍光フィルタは、検出対象物質から発せられる蛍光を効率よく透過させるための光学素子であり、不要な励起光や外乱光をカットする。
【０００８】
上述のような光学素子を適用することによって、励起光の水面からの反射ノイズの多くの部分を低減することができる。しかしながら、このような光学素子の能力にも限界があり、検出対象物質によっては十分な効果が得られない。
一方、水中からの反射ノイズは、太陽光などの外乱光が河川やピット等の水底で反射し検出器に入射することによって生じる。
【０００９】
このような水中からの反射ノイズについても、上掲の特許文献２には、その対処方法が提案されている。即ち、特許文献２には、外乱光防止体を水面下に設けることが開示されている。この外乱光防止体は、外乱光を物理的に抑止する手段としては効果的である。しかしながら、工場排水のように浮遊物が高密度で含まれている排水中では、短期間のうちに外乱光防止体の表面にこれらの浮遊物が堆積してしまうという問題がある。そして、このように堆積した浮遊物は、外乱光防止体を重くし且つ重量バランスを崩すことにも繋がる場合がある。このような場合には、蛍光検出装置の喫水が変化したり浮揚姿勢が傾いたりすることになり、仕様通りの検出機能が損なわれてしまう虞がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００３―１４９１３４号公報
【特許文献２】特開２００４―０２８８１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は検出時に混入する反射光や外乱光によるノイズを十分に抑制し、安定的に精度の高い検出出力が得られるようにした蛍光検出装置を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するべく次に列記するような技術を提案する。
（１）励起光を照射すると蛍光を発する対象物質を検出する蛍光検出装置であって、
装置本体部を構成する構造メンバと結合され液面に対する前記装置本体部の水準位置が既定範囲内の位置となる浮力を得るフロート部と、
励起光を照射するように前記装置本体部に設けられた励起光照射部と、
前記励起光照射部から照射された励起光による当該対象物質の蛍光の受光レベルを検出するように前記装置本体部に設けられた光検出部と、を備え
前記励起光照射部は、励起光を照射する際の照射光軸が鉛直線に対し該照射光軸と鉛直線とに係る面内回転方向に既定の第１の角度の傾斜をなすように配置され、
前記光検出部は、受光光軸が鉛直線に対し該受光光軸と鉛直線とに係る面内で前記第１の角度と同じ回転方向に既定の第２の角度の傾斜をなすように配置されていることを特徴とする蛍光検出装置。
【００１３】
上記（１）の蛍光検出装置では、フロート部によって装置本体部が液体上を浮遊可能であるため、該装置本体部と液面との距離が液面自体の昇降の変動に依存せず対象物質の検出を安定的に行うに有利である。更に、前記励起光照射部は、励起光を照射する際の照射光軸が鉛直線に対し該照射光軸と鉛直線とに係る面内回転方向に既定の第１の角度の傾斜をなすように配置され、前記光検出部は、受光光軸が鉛直線に対し該受光光軸と鉛直線とに係る面内で前記第１の角度と同じ回転方向に既定の第２の角度の傾斜をなすように配置されているため、結果的に、前記励起光照射部からの励起光の照射領域と前記光検出部の受光部における受光視野領域との重なりが相対的に大きくなり、前記光検出部からの検出出力レベルが上記配置にない場合に比し相対的に大となり、対象物質の検出を行うに外乱の影響を受けにくい。
【００１４】
（２）前記励起光照射部と前記光検出部とは、前記第１の角度と前記第２の角度とが異なるように配置されていることを特徴とする（１）の蛍光検出装置。
上記（２）の蛍光検出装置では、（１）の蛍光検出装置において特に、前記励起光照射部と前記光検出部とが、前記第１の角度と前記第２の角度とが異なるように配置されている結果、外乱光となる反射光が前記光検出部に入射し難くなり、外乱光の影響が一層低減される。
【００１５】
（３）前記励起光照射部から励起光を照射する照射時点前の直近の第１時点で前記光検出部から第１の検出データを得て保持する照射前データ取得保持部と、前記照射時点後の直近の第２時点で前記光検出部から第２の検出データを得て保持する照射時データ取得保持部と、を含んで構成された検出データ取得部を更に備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の蛍光検出装置。
【００１６】
上記（３）の蛍光検出装置では、（１）または（２）の蛍光検出装置において特に、検出データ取得部が取得して保持するデータに基づいて、前記励起光照射部から励起光を照射する照射時点後の直近の第２時点で前記光検出部から得た第２の検出データから、前記照射時点前の直近の第１時点で前記光検出部から得た第１の検出データを差し引く処理を後段で行うことができる。このため、外乱光防止体等を液面下に設けることなく液中からの反射ノイズを含む外乱光の影響を低減した検出データを得ることを可能にすることになる。
【００１７】
（４）前記検出データ取得部は、検出対象物質の有無を判定する外部の検出データ判定部に前記照射前データ取得保持部で保持された該第１の検出データおよび前記照射時データ取得保持部で保持された該第２の検出データを送信する通信回路部を更に備えた（３）の蛍光検出装置。
上記（４）の蛍光検出装置では、（３）の蛍光検出装置において特に、検出対象物質の有無を判定する外部の検出データ判定部に対し、該第１の検出データおよび該第２の検出データを通信回路部を通して供給することができる。
【００１８】
（５）前記照射時データ取得保持部で保持された該第２の検出データから前記照射前データ取得保持部で保持された該第１の検出データを差し引いた検出差分データに基づいて検出対象物質の有無を判定する検出データ判定部を更に備えた（３）の蛍光検出装置。
上記（５）の蛍光検出装置では、（３）の蛍光検出装置において特に、この検出データ判定部で、前記照射時データ取得保持部で保持された該第２の検出データから前記照射前データ取得保持部で保持された該第１の検出データを差し引いた検出差分データに基づいて検出対象物質の有無を判定することができる。このため外乱光の影響を低減した該判定が可能になる。
【００１９】
（６）透明な液体の液面乃至液中に存在し励起光を照射すると蛍光を発する対象物質を検出する蛍光検出装置であって、
装置本体部を構成する構造メンバと結合され当該液面に対する前記装置本体部の水準位置が既定範囲内の位置となる浮力を得るフロート部と、
励起光を照射するように前記装置本体部に設けられた励起光照射部と、
前記励起光照射部から照射された励起光による当該対象物質の蛍光の受光レベルを検出するように前記装置本体部に設けられた光検出部と、
前記光検出部からの検出データを取得する検出データ取得部と、を備え、
前記検出データ取得部は、
前記励起光照射部から励起光を照射する照射時点前の直近の第１時点で前記光検出部から第１の検出データを得て保持する照射前データ取得保持部と、前記照射時点後の直近の第２時点で前記光検出部から第２の検出データを得て保持する照射時データ取得保持部と、
前記照射時データ取得保持部で保持された該第２の検出データから前記照射前データ取得保持部で保持された該第１の検出データを差し引いた検出差分データに基づいて検出対象物質の有無を判定する検出データ判定部を更に備えたことを特徴とする蛍光検出装置。
【００２０】
上記（６）の蛍光検出装置では、フロート部によって装置本体部が液体上を浮遊可能であるため、該装置本体部と液面との距離が液面自体の昇降の変動に依存せず対象物質の検出を安定的に行うに有利である。更に、検出データ取得部が取得して保持するデータに基づいて、前記励起光照射部から励起光を照射する照射時点後の直近の第２時点で前記光検出部から得た第２の検出データから、前記照射時点前の直近の第１時点で前記光検出部から得た第１の検出データを差し引く処理を後段で行うことができる。このため、外乱光防止体等を液面下に設けることなく液中からの反射ノイズを含む外乱光の影響を低減した検出データを得ることを可能にすることになる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、検出時に混入する反射光や外乱光によるノイズを十分に抑制し、安定的に精度の高い検出出力が得られるようにした蛍光検出装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態としての蛍光検出装置を表す図である。
【図２】図１の蛍光検出装置における励起光照射部と光検出部との設置角度の選択について説明するための図である。
【図３】図２における設置角度の選択による作用を説明するための図である。
【図４】図１の蛍光検出装置における検出データ処理系を表す機能ブロック図である。
【図５】図４の各部における動作のタイミングを表すタイミングチャートである。
【図６】図４の検出データ処理系のうち図１の蛍光検出装置本体部に搭載される検出データ取得部の構成をより具体的に表す機能ブロックである。
【図７】図４および図６の検出データ取得部におけるデータ検出の特性を表す図である。
【図８】本発明の実施の形態としての蛍光検出装置における外乱光抑制の特性を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態につき詳述することにより本発明を明らかにする。
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態としての蛍光検出装置を表す図である。
図１において、蛍光検出装置１００は、半透明である場合を含む透明な液体である排水或いはその他の水１０の水面１１乃至水中１２に存在し励起光ＥＬを照射すると蛍光ＦＬを発する検出対象物質２１（水面１１乃至その近傍に存在するもの）や、検出対象物２２（水中１２に存在するもの）を検出する。
【００２４】
蛍光検出装置１００の装置本体部１１０を構成する構造メンバ１１１結合され水面１１に対する装置本体部１１０の水準位置が既定範囲内の位置となる浮力を得るフロート部１２０が設けられている。このフロート部１２０は、図示の例では、装置本体部１１０の概略円筒状の筐体部１１２を下方（水面）に向け投影した領域の外周を囲むような概略環状の部材によって構成されている。
【００２５】
装置本体部１１０には、その筐体部１１２内に、励起光を照射する際の照射光軸が当該液面（水面）における該光軸との交点における鉛直線に対し既定の第１の角度θ１をなすように励起光照射部１３０が設けられている。即ち、励起光照射部１３０は、励起光を照射する際の照射光軸が上記鉛直線に対し該照射光軸と上記鉛直線とに係る面内回転方向に既定の第１の角度θ１の傾斜をなすように配置されている。
【００２６】
また、装置本体部１１０には、その筐体部１１２内に、受光光軸が、当該液面（水面）における該光軸との交点における鉛直線に対し上述の第１の角度θ１と同方向に開いた角度であって第１の角度θ１とは異なる既定の第２の角度θ２をなすように設けられ受光レベルを検出する光検出部１４０が設けられている。即ち、光検出部１４０は、受光光軸が上記鉛直線に対し該受光光軸と上記鉛直線とに係る面内で第１の角度θ１と同じ回転方向に既定の第２の角度θ２の傾斜をなすように配置されている。
そして、更に、装置本体部１１０には、その筐体部１１２内に、後述する検出データ取得部１５０が搭載されている。
【００２７】
図２は、図１の蛍光検出装置１００における励起光照射部１３０と光検出部１４０との設置角度の選択について説明するための図である。
図３は、図２における設置角度の選択による作用を説明するための図であり、励起光照射部による励起光の水面上での照射領域と光検出部による蛍光に対する水面上での検出領域との重なりの程度を表している。尚、図２における実線の矢線は水面での反射光を表している。
【００２８】
図２（ａ）は、従来の蛍光検出装置における励起光照射部と光検出部との設置角度を表し、図２（ｂ）は、図２（ａ）の設置角度との相対においては、多少優れた検出特性が得られる場合の設置角度を表している。そして、図２（ｃ）は、図２（ｂ）の設置角度との相対においても、更に優れた検出特性が得られる場合の設置角度であって本実施の形態でも採用している設置角度を表している。一方、図２（ｄ）は上述の何れの例に比しても検出特性が劣悪な例を表している。
【００２９】
図２（ａ）の例では、励起光照射部１３０によって励起光を照射する際の照射光軸が当該液面（水面）における該光軸との交点における鉛直線に対し平行（照射光軸と該鉛直線とのなす角が０）であり、且つ、光検出部１４０によって蛍光を検出するに際しての受光光軸が該鉛直線に対し平行（受光光軸と該鉛直線とのなす角が０）である。この場合は、図３（ａ）の如く、励起光照射部による励起光の水面上での照射領域ＥＡ１と光検出部による蛍光に対する水面上での検出領域ＦＡ１とが重なる領域ＳＡ１は相対的に狭小であり、光検出部１４０における本来の検出対象である蛍光に対し外乱となる外光の影響が大きい。また図２（ａ）におけるハッチングが施された領域ＵＷａは、励起光照射部からの励起光の照射領域（液中の３次元の仮想的領域）と前記光検出部の受光部における受光視野領域（液中の３次元の他の仮想的領域）との水中における重なりの領域である。図２（ａ）の例では、この領域ＵＷａも相対的に狭小であり、水中の検出対象物質を高感度で検出するには余り有利ではない。
【００３０】
図２（ｂ）の例では、励起光照射部１３０によって励起光を照射する際の照射光軸が当該液面（水面）における該光軸との交点における鉛直線に対し一定の角度θ11をなし、且つ、光検出部１４０によって蛍光を検出するに際しての受光光軸が該鉛直線に対し上記と同じ角度θ11をなしている。即ち、照射光軸と受光光軸が平行である。この場合も、図３（ａ）の如く、励起光照射部による励起光の水面上での照射領域ＥＡ１と光検出部による蛍光に対する水面上での検出領域ＦＡ１とが重なる領域ＳＡ１は相対的に狭小であり、水面上の検出対象物質を高感度で検出するには不利である。但し、図２（ｂ）の場合は、照射光の水面での反射光が光検出部に入射する割合は僅少であるため、反射光に起因するノイズ成分が低減されるという点では有利である。そして、寧ろこの点が勝るため、図２（ｂ）の配置を採ることは比較的有利である。一方、図２（ｂ）のハッチングが施された領域ＵＷｂは、励起光照射部からの励起光の照射領域と前記光検出部の受光部における受光視野領域との水中における重なりの領域である。図２（ａ）の例では、この領域ＵＷｂも相対的に狭小であり、水中の検出対象物質を高感度で検出するには次に述べる図２（ｃ）の例との比較では、相対的に不利ではある。
【００３１】
図２（ｃ）の例では、励起光照射部１３０によって励起光を照射する際の照射光軸が、当該液面（水面）における該光軸との交点における鉛直線に対し、該光軸と鉛直線とに係る面内回転方向に既定の第１の角度θ21をなしている。そして、更に、光検出部１４０によって蛍光を検出するに際しての受光光軸が、該鉛直線に対し、該受光光軸と鉛直線とに係る面内で第１の角度θ21と同じ回転方向に第１の角度θ21とは異なる既定の第２の角度θ22をなしている。この場合は、図３（ｂ）の如く、励起光照射部による励起光の水面上での照射領域ＥＡ２と光検出部による蛍光に対する水面上での検出領域ＦＡ２とが重なる領域ＳＡ２は相対的に広くなり、水面上の検出対象物質を高感度で検出するには有利である。更に、図２（ｃ）の場合は、照射光の水面での反射光が光検出部に入射することがないように照射光軸の傾きと受光光軸の傾きとが設定されているため、水面での反射光は殆ど光検出部１４０に入射せず、従って、水面での反射光に起因するノイズ成分が十分低減されるという点で極めて有利である。更にまた、図２（ｃ）の例では、ハッチングが施された領域ＵＷｃは、励起光照射部からの励起光の照射領域ＵＷ1と前記光検出部の受光部における受光視野領域ＵＷ2との水中における重なりの領域である。図２（ｃ）の例では、この領域ＵＷｃが相対的に大となるように第１の角度θ21と第２の角度θ22とが選択されている。このため、水中の検出対象物質を高感度で検出するには極めて有利である。
【００３２】
一方、図２（ｄ）の例では、励起光照射部１３０によって励起光を照射する際の照射光軸が、当該液面（水面）における該光軸との交点における鉛直線に対し、該照射光軸と鉛直線とに係る面内回転方向に一定の角度θ31をなしている。そして、更に、光検出部１４０によって蛍光を検出するに際しての受光光軸が、該当する鉛直線に対し、該受光光軸と鉛直線とに係る面内で上記角度と反対方向に傾斜して等量の角度−θ３1をなしている。即ち、照射光軸と受光光軸と当該鉛直線に関して対象である。この場合は、図３（ｂ）の如く、励起光照射部による励起光の水面上での照射領域ＥＡ１と光検出部による蛍光に対する水面上での検出領域ＦＡ１とが重なる領域ＳＡ１は相対的に広くなり、水面上の検出対象物質を高感度で検出するには有利となるはずである。しかしながら、この場合には、照射光の水面での反射光が光検出部に入射する割合は上掲の例の中では最大となるため、反射光に起因するノイズ成分が極めて大きくなるという点では非常に不利であり、この不利な点が勝る。一方、図２（ｄ）のハッチングが施された領域ＵＷｄは、励起光照射部からの励起光の照射領域と前記光検出部の受光部における受光視野領域との水中における重なりの領域である。図２（ｄ）の例では、この領域ＵＷｄが相対的に狭小であり、水中の検出対象物質を高感度で検出するには不利である。
【００３３】
以上、励起光照射部１３０と光検出部１４０との設置角度の選択について、図２（ａ）〜図２（ｄ）を参照して蛍光の検出特性に関する得失について説明した。
次に、図２に表された各設置態様のうち、従来同様の態様である図２（ａ）、本発明の実施の形態に該当する最も優れた態様である図２（ｃ）、および、劣悪な態様である図２（ｄ）の各例について、具体的に模擬的な条件を設定して実験を行った結果を次の表に示す。この表における「感度  Ｓ／Ｎ」の値が、総合的に見た検出特性の優劣を表す指標である。一見して了解されるとおり、本発明の実施の形態に該当する図２（ｃ）の圧倒的な優位性が実証されるところである。
【００３４】
【表１】
2012037356.tif 000003
【００３５】
尚、上掲の表において、「反射レベル」は、水面の波立ち、および、水槽底面（水底）からの反射等の影響を受けない条件を設定するために、静水面に替えて透明なガラス板を設置し、このガラス板からの反射を測定した。また、「蛍光レベル」は上記のガラス板の位置に油を入れたシャーレを置き、この油による蛍光を測定した。尚、このシャーレの底面には反射防止用の黒色のつや消し塗装を施している。
【００３６】
図４は、図１の蛍光検出装置における検出データ処理系を表す機能ブロック図である。
また、図５は図４の各部における動作のタイミングを表すタイミングチャートである。
図４において、励起光照射部１３０に励起光照射のタイミングを制御するための発光トリガ信号Ｓ00を供給する発光トリガ信号発生部４１０が設けられている。図５（ｂ）に上述の発光トリガ信号Ｓ00が発せられるタイミング（時点ｔ０）が表されている。
【００３７】
この発光トリガ信号発生部４１０は、また、照射前データ取得保持部４２０に光検出部１４０からのデータ検出のタイミングを規定する第１の検出タイミング信号Ｓ10を供給する。即ち、照射前データ取得保持部４２０は第１の検出タイミング信号Ｓ10に基づいて、励起光照射部１３０が励起光を照射する照射時点ｔ０前の直近の第１時点ｔ１で光検出部１４０から第１の検出データを得て保持する。図５（ａ）に上述の第１の検出タイミング信号Ｓ10の発せられるタイミング（時点ｔ１）が、図５（ｄ）に第１の検出データを得て保持するタイミングが表されている。
【００３８】
光検出部１４０からの検出データはまた、照射時データ取得・保持部４３０に供給され、ここで取得・保持される。即ち、照射時データ取得・保持部４３０は、サンプルホールド制御部４４０から供給される第２の検出タイミング信号Ｓ20に基づいて、励起光照射部１３０における励起光照射に同期したタイミングで、光検出部１４０で検出される蛍光の検出出力を取得・保持（サンプルホールド）する。図５（ｃ）に上述の第２の検出タイミング信号Ｓ20が発せられるタイミング（時点ｔ２）が、図５（ｅ）に上述の励起光照射に応じて生じる蛍光の発光のタイミングが、図５（ｆ）に蛍光の検出出力を取得・保持（サンプルホールド）するタイミングが表されている。
【００３９】
図５を参照して説明した励起光の照射から該励起光による蛍光の検出までの一連の動作は、図示より明らかな通り、一定の周期で繰り返し継続的に実行される。
尚、本実施の形態では、発光トリガ信号発生部４１０、照射前データ取得保持部４２０、照射時データ取得・保持部４３０、および、サンプルホールド制御部４４０を含んで検出データ取得部４５０が構成されている。この検出データ取得部４５０は、図１における検出データ取得部１５０に相当する。
【００４０】
本実施の形態では、検出データ取得部４５０は、照射前データ取得保持部４２０で保持された第１の検出データＤ、および、照射時データ取得保持部４３０で保持された第２の検出データＬを、後述する通信回路部からケーブル４６０を通して、検出対象物質の有無を判定する外部の検出データ判定部４７０に送信する。
検出データ判定部４７０は、上述の第２の検出データＬから第１の検出データＤを差し引く演算を実行して検出差分データＬ−Ｄを得る減算処理部４７１と、減算処理部４７１による演算結果を所定の閾値と比較することによって検出対象物質の有無を判定する判定処理部４７２と、判定処理部４７２が検出対象物質が有る旨の出力を発したことに応答してアラームを発生するアラーム発生部４７３を含んで構成されている。
【００４１】
減算処理部４７１における上述のような減算処理を行うため、既述の従来技術におけるような外乱光防止体等を液面下に設けることなく液中からの反射ノイズを含む外乱光の影響を低減した検出データを得ることが可能になる。
図５（ａ）と図５（ｃ）との対比、従って、図５（ｄ）と図５（ｆ）との対比より明らかなとおり、本実施の形態では、検出差分データＬ−Ｄを得るに供される第１の検出データＤを取得するタイミングと第２の検出データＬを取得するタイミングとの間にはサンプリングに係る時間差Ｔが生じることになる。この時間差Ｔは本実施の形態の装置における外乱光の影響を除去する能力を左右する値であり、これについては、図面を伴って後に詳述する。
【００４２】
図６は、図４の検出データ処理系のうち図１の蛍光検出装置本体部に搭載される検出データ取得部の構成をより具体的に表す機能ブロックである。
図６に表記された検出データ取得部６００の機能は、図４における検出データ取得部４５０の機能に相当する。
図６において、励起光照射部１３０には励起光の照射強度をモニタする発光モニタ部１３１が付設され、この発光モニタ部１３１の検出レベルに応じて励起光照射部１３０からの励起光の照射強度が適切なレベルを維持するべく閉ループ制御されるように構成されている。
【００４３】
励起光照射部１３０は、照射用電力供給部６１０から照射用電力の供給を受けて発光動作を行う。照射用電力供給部６１０からの電力の供給のタイミングが光源駆動信号生成部６１１からのタイミング信号によって制御される。尚、本実施の形態では、照射用電力供給部６１０の電源は外部からケーブル中の電力供給用導体６１２を通して供給される。
一方、光検出部１４０で検出される蛍光の検出出力は、蛍光の波長域を通過域とするフィルタ部６２０を通してノイズ成分が除去され、更に、増幅部６２１で既定の増幅を行った上、サンプルホールド部６２２で図５（ｆ）を参照して既述のタイミングで取得・保持される。
【００４４】
このサンプルホールド部６２２で取得・保持されたアナログ信号である検出データが、ＡＤ変換部６２３を通してデジタルデータに変換される。そして、ＡＤ変換部６２３の出力であるデジタルデータがシステムコントローラ６３０に供給される。このシステムコントローラ６３０はマイクロプロセッサを主体に構成され、検出データ取得部６００の系全体の動作を統括的に管理すると共に、所要のデータ処理および外部とのデータの授受を行う。
【００４５】
上述の図６の構成において、光源駆動信号生成部６１１およびシステムコントローラ６３０の該当する機能が、図４のトリガ信号発生部４１０の機能に相当する。尚。図４では、照射用電力供給部６１０相当の機能部については図示省略されている。
また、図６におけるフィルタ部６２０、増幅部６２１、サンプルホールド部６２２、および、ＡＤ変換部６２３、ならびに、システムコントローラ６３０の該当する機能が、図４の照射前データ取得保持部４２０、照射時データ取得・保持部４３０、および、サンプルホールド制御部４４０の総体における機能を賄う。この結果、ＡＤ変換部６２３の出力として、図４の照射前データ取得・保持部４２０の出力に相当するデジタルデータＳＤ１、および、照射時データ取得・保持部４３０に相当するデジタルデータＳＤ２が順次出力され、システムコントローラ６３０に供給されて保持される。即ち、デジタルデータＳＤ１は図４における第１の検出データＤに相当し、デジタルデータＳＤ２は第２の検出データＬに相当する。
【００４６】
システムコントローラ６３０の管理下に通信回路部６４０が設けられ、この通信回路部６４０によって、上述のようにシステムコントローラ６３０に保持されたデジタルデータＳＤ１およびＳＤ２がデータの伝送に適用する通信方式に適合した信号フォーマットに変換され、ケーブル中の信号用導体６４１を通して、検出データ判定部４７０（図４）に伝送される。
【００４７】
図７は、図４および図６の検出データ取得部において蛍光を検出する際のデータ検出の特性を表す図である。
図７（ａ）は、外乱光の影響を受けない条件下での蛍光のデータ検出の特性を仮想的に表している。また、図７（ｂ）は、外乱光の影響を受ける条件下での蛍光のデータ検出の実際の特性を表している。
図７（ａ）および図７（ｂ）の何れにおいても、図示の通り、励起光の投射時点直後から、蛍光の検出レベルは一定の時定数をもって相対的に速やかに増加し、ピークに達して以降は相対的に緩慢に降下する特性を呈する。
【００４８】
図７（ｂ）におけるハッチングを施した部分は、図４および図５を参照して説明した励起光の投射時点直前における蛍光の検出レベル（第１の検出データＤ）、即ち、外乱光の検出レベルである。図示のとおり、検出データＤも時間の推移と共にそのレベルが変化する。図７（ｂ）の場合は、励起光の投射時点から蛍光の検出レベルがピークに達する近傍時点で検出されるまでの時間Ｔのうちに検出データはＤからＤ′へと変化している。これは、励起光の投射時に検出される検出信号データＬから励起光の投射時点直前に検出された検出信号データＤを差し引いて蛍光の強度Ｓを割り出すに際して、検出データＤの変動の程度（即ち、周波数）に応じて誤差を除去できる効果の程度に相違が生じることを意味する。
【００４９】
上述のように除去可能な誤差は、外乱光強度の時間的推移の特性である周波数に大きく依存する。このように外乱光の周波数を勘案した本実施の形態の装置における外乱光の影響の抑制効果について次に説明する。
図８は、本発明の実施の形態としての蛍光検出装置における外乱光抑制の特性を表す図である。
図８は、外乱光が或る周波数の三角波であると仮定し、その１周期分のレベルの変化を表しており、例えば外乱光が所謂チラつきを生じている場合における、そのチラつきの１周期分のレベルの変化に対応する。
図８の三角波について、図４および図５を参照して既述のように取得した第１の検出データＤの取得時点である励起光照射直前の時点（ｔ１）と第２の検出データＬの取得時点である蛍光のピーク近傍時点（ｔ２）との時間差Ｔ（サンプリング間隔）に対応する検出レベルの値の変化について着目する。
【００５０】
ここで、本実施の形態の装置において、外乱光の影響を除去する特性に関する要求仕様が、当該外乱光の波高値の１０分の１に抑制する旨規定されていると仮定する。
この要求仕様が満足される状態とは、換言すれば、サンプリング間隔Ｔに対応する外乱光の検出レベルの変化が上記波高値の１０分の１以下の範囲内にあるということである。
従って、外乱光の検出レベルの周波数ｆについて、ｆ＝１／２０Ｔ以下の周波数である場合には、上記要求仕様が満足されることになる。具体例では、Ｔ＝１０μsecである場合にはｆ＝５ｋHz以下の外乱光に対して上記要求仕様が満足される。
【００５１】
（第２の実施の形態）
既述の図４における検出データ取得部４５０と検出データ判定部４７０とを併せ持つ、同図中二点鎖線で囲まれたような構成は、本発明の第２の実施の形態における蛍光検出装置に該当する。
但し、第２の実施の形態では、検出データ取得部４５０と検出データ判定部４７０とは比較的近接して設置されるため、既述の第１の実施の形態におけるように両者を結ぶケーブル４６０は不要であり、通常の配線で結ぶ構成が採られる。
この第２の実施の形態では、検出データ判定部４７０における減算処理部４７１で上述のような減算処理を実行するため、既述の従来技術におけるような外乱光防止体等を液面下に設けることなく液中からの反射ノイズを含む外乱光の影響を低減した検出データを得ることが可能になる。
【符号の説明】
【００５２】
１０…………………………………水（透明な液体）
１１…………………………………水面（液面）
１２…………………………………水中（液中）
２１…………………………………対象物質
２２…………………………………対象物質
１００………………………………蛍光検出装置
１１０………………………………装置本体部
１１１………………………………構造メンバ
１１２………………………………筐体部
１２０………………………………フロート部
１３０………………………………励起光照射部
１３１………………………………発光モニタ部
１４０………………………………光検出部
１５０………………………………検出データ取得部
４１０………………………………発光トリガ信号発生部
４２０………………………………照射前データ取得保持部
４３０………………………………照射時データ取得・保持部
４４０………………………………サンプルホールド制御部
４５０………………………………検出データ取得部
４６０………………………………ケーブル
４７０………………………………検出データ判定部
４７１………………………………減算処理部
４７２………………………………判定処理部
４７３………………………………アラーム発生部
６００………………………………検出データ取得
６１０………………………………照射用電力供給部
６１１………………………………タイミングが光源駆動信号生成部
６１２………………………………電力供給用導体
６２０………………………………フィルタ部
６２１………………………………増幅部
６２２………………………………サンプルホールド部
６２３………………………………ＡＤ変換部
６３０………………………………システムコントローラ
６４０………………………………サンプルホールド制御部４４０
６４１………………………………信号用導体
【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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