(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明部材によって構成され、サンプル水が満たされる測定セルと、
この測定セルに満たされている前記サンプル水に特定波長域の光を照射しつつ、このサンプル水で散乱された光を受光し、濁度データを生成する濁度測定手段と、
前記測定セルに満たされている前記サンプル水に特定波長域の励起光を照射しつつ、このサンプル水から発せられる蛍光を受光して蛍光強度データを生成する蛍光測定手段と、
前記濁度測定手段から出力される濁度データに基づき、前記蛍光測定手段から出力される蛍光強度データに含まれる濁度分を補正する濁度影響補正手段と、
この濁度影響補正手段から出力される濁度補正済みの蛍光強度データに基づき、前記サンプル水に含まれる藻類の濃度を求める藻類濃度演算手段と、
を備え、
前記蛍光測定手段は、クロロフィルａに対応する４００〜５００ｎｍの波長域内にある波長光を生成し、これを励起光として前記測定セル内の前記サンプル水に照射し、また前記測定セル内の前記サンプル水から発せられる蛍光のうち、６７０〜６９０ｎｍの波長域内にある蛍光を選択的に受光して、クロロフィルａを含有している緑藻類及び珪藻類の能度を計測する第１の蛍光強度データを生成し、
フィコシアニンに対応する５４０〜６００ｎｍの波長域内にある波長光を生成し、これを励起光として前記測定セル内の前記サンプル水に照射し、また前記測定セル内の前記サンプル水から発せられる蛍光のうち、６３０〜６５０ｎｍの波長域内にある蛍光を選択的に受光して、フィコシアニンを含有している藍藻類の濃度を計測する第２の蛍光強度データを生成する
ことを特徴とする藻類濃度測定システム。
【請求項２】
サンプル水の濁度を散乱光用いて測定して濁度データを生成する濁度計と、
透明部材によって構成され、前記サンプル水が満たされる測定セルと、
この測定セルに満たされている前記サンプル水に特定波長域の励起光を照射しつつ、このサンプル水から発せられる蛍光を受光して蛍光強度データを生成する蛍光測定手段と、
前記濁度計から出力される濁度データに基づき、前記蛍光測定手段から出力される蛍光強度データに含まれる濁度分を補正する濁度影響補正手段と、
この濁度影響補正手段から出力される濁度補正済みの蛍光強度データに基づき、前記サンプル水に含まれる藻類の濃度を求める藻類濃度演算手段と、
を備え、
前記蛍光測定手段は、クロロフィルａに対応する４００〜５００ｎｍの波長域内にある波長光を生成し、これを励起光として前記測定セル内の前記サンプル水に照射し、また前記測定セル内の前記サンプル水から発せられる蛍光のうち、６７０〜６９０ｎｍの波長域内にある蛍光を選択的に受光して、クロロフィルａを含有している緑藻類及び珪藻類の能度を計測する第１の蛍光強度データを生成し、
フィコシアニンに対応する５４０〜６００ｎｍの波長域内にある波長光を生成し、これを励起光として前記測定セル内の前記サンプル水に照射し、また前記測定セル内の前記サンプル水から発せられる蛍光のうち、６３０〜６５０ｎｍの波長域内にある蛍光を選択的に受光して、フィコシアニンを含有している藍藻類の濃度を計測する第２の蛍光強度データを生成する
ことを特徴とする藻類濃度測定システム。
【請求項３】
請求項１又は２のいずれか１に記載の藻類濃度測定システムにおいて、
前記濁度影響補正手段は、前記濁度計または前記濁度測定手段で得られた濁度データ、前記蛍光測定手段で得られた第１及び第２の蛍光強度データ、次式に示す演算式を使用して、第１及び第２の蛍光強度データに含まれる濁度の影響を除去する、
Ｉ0＝Ｉ−（ａ・Ｄ＋ｂ）
但し、ａ：係数
ｂ：係数
Ｄ：濁度
Ｉ：濁度補正前の蛍光強度
Ｉ0：濁度補正後の蛍光強度
ことを特徴とする藻類濃度測定システム。
【請求項４】
請求項１又は３のいずれか１に記載の藻類濃度測定システムにおいて、
前記濁度測定手段または前記蛍光測定手段のうち、少なくともいずれか一方は、複数の光学フィルタを切り替えて指定された波長を持つ励起光を生成する処理、指定された波長を持つ透過光、散乱光、蛍光を受光する処理を行う、
ことを特徴とする藻類濃度測定システム。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１に記載の藻類濃度測定システムにおいて、
前記測定セルに前記サンプル水を導入する前に前記サンプル水を撹拌し、凝集している藻類を分散させる撹拌処理手段、
を備えたことを特徴とする藻類濃度測定システム。
【請求項６】
請求項５に記載の藻類濃度測定システムにおいて、
前記撹拌処理手段は、前記サンプル水を機械的に撹拌する撹拌子である、
ことを特徴とする藻類濃度測定システム。
【請求項７】
請求項５に記載の藻類濃度測定システムにおいて、
前記撹拌処理手段は、前記サンプル水を超音波を用いて撹拌する超音波処理手段である、
ことを特徴とする藻類濃度測定システム。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載の藻類濃度測定システムにおいて、
前記測定セル内を洗浄する測定セル洗浄手段、
を備えたことを特徴とする藻類濃度測定システム。
【請求項９】
請求項８に記載の測定セル洗浄手段において、
前記測定セル洗浄手段は、前記測定セル内をオゾンによって洗浄するオゾン洗浄手段である、
ことを特徴とする藻類濃度測定システム。
【請求項１０】
請求項８に記載の測定セル洗浄手段において、
前記測定セル洗浄手段は、前記測定セル内を酸によって洗浄する酸洗浄手段である、
ことを特徴とする藻類濃度測定システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、河川の水、湖沼の水、ダムの水など、上道水の原水となる水に含まれている藻類の濃度を測定する藻類濃度測定システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
上水道の水源である、河川、湖沼、ダムでは、多種多用な生物が生存しているが、中にはそれらが増殖することにより、水質管理、制御に障害をもたらす場合がある。その中の１つに富栄養化が進んだ水域で、藻類が増殖し、凝集障害、瀘過障害、異臭味障害が発生することが挙げられる。これらの障害を未然に防止するためには、水道原水中の藻類の種類および濃度を定量的に測定し、適切な対策をとる必要がある。
【０００３】
従来の藻類の分析では、原水をバッチ的にサンプリングして得られたサンプル水を分析する方法が行われており、連続的に水道原水中の藻類を監視することは困難であった。この場合の分析法としては、顕微鏡観察による藻類種の分画および藻類数の計数が上げられる。この方法では、藻類種の判別および藻類数の計数には、熟練を要すること、または同一サンプルでも測定毎の誤差が大きいこと、測定に時間と手間とがかかることが問題である。
【０００４】
また、藻類の分析する他の方法として、水中の藻類に含まれる色素であるクロロフィルａを抽出し、その含有量を吸光度測定を用いて定量する方法も用いられる。この方法では、一定体積中の藻類に含まれるクロロフィルａの量を精度良く測定可能であるものの、藻類細胞の破砕、色素の溶媒への抽出、遠心分離などの工程が必要であるため、やはり連続的に測定を行うのは困難である。
【０００５】
そこで、連続的に藻類濃度を測定する方法として、藻類に含まれる色素を特定の波長の光で選択的に励起し、蛍光強度から藻類濃度を測定する方法が開発された。この蛍光法による測定では、溶媒への抽出を行う必要が無いため、連続的に測定が可能である。また、微量の藻類についても検出可能であることから、河川水など、比較的、藻類濃度の低い水道原水に対しても適用可能である。
【０００６】
また、蛍光法による藻類濃度の定量的測定は、藻類の培養状態のモニタリングなどにも適用されている。これは純粋培養している培地中での藻類の増殖を、蛍光強度の増加からモニタリングするものである。この場合、サンプルに含まれるものは、藻類、培地のみであり、蛍光測定を妨害する因子の混入は無いことから、理想的な測定が可能である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の藻類濃度測定方法においては、次に述べるような問題があった。
【０００８】
すなわち、蛍光法を使用すれば、水道原水中の藻類濃度を連続的に測定可能であるが、河川水などの水道原水には、藻類以外の濁質が含まれている。これらの濁質のほとんどは、蛍光を発する特性は有していない。
【０００９】
しかし、水中に存在する濁質に光が当たると、散乱が起こり、照射光と同波長の光が四方に発するため、受光器に、照射光と同波長の散乱光（１次散乱光）が到達する。また、照射光と異なる波長においても、濁質の存在により、１次散乱光の整数倍の波長を持った光（高次散乱光）、水のラマン散乱強度の増大、その他の全波長域での散乱光強度の増大が見られる。
【００１０】
また、蛍光分析では、照射光と異なる波長（照射光より長波長側）の光を受光するため、１次散乱光の存在はさほど問題とならない。しかし、ラマン散乱およびそれ以外の全波長域での強度の増大により、受光器によって、測定対象とする藻類の蛍光強度と濁質による散乱光の両方が測定されることになる。
【００１１】
特に、原水に含まれる濃度レベルの藻類が発する蛍光が微弱であることから、藻類に比較して多量の濁質が混入している原水の場合、正確な藻類濃度の測定を行うことが難しいという問題があった。
【００１２】
また、濁質の蛍光測定に及ぼす影響を除去する方法として、蛍光測定を行う前段で、フィルタにより藻類以外の濁質を物理的に除去する方法が提案されているが、このような方法では、藻類自身が濁質の一種として除去されてしまうため、フィルタの適用が困難である。
【００１３】
これらのことから、蛍光法で、藻類濃度を定量的に正確に測定するためには、濁質の影響を何らかの方法で補正する必要があった。
【００１４】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、濁質の影響を受けずに、サンプル水中に含まれている藻類の濃度を連続的に測定することができる藻類濃度測定システムを提供することを主目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明は、請求項１では、透明部材によって構成され、サンプル水が満たされる測定セルと、この測定セルに満たされている前記サンプル水に特定波長域の光を照射しつつ、このサンプル水で散乱された光を受光し、濁度データを生成する濁度測定手段と、前記測定セルに満たされている前記サンプル水に特定波長域の励起光を照射しつつ、このサンプル水から発せられる蛍光を受光して蛍光強度データを生成する蛍光測定手段と、前記濁度測定手段から出力される濁度データに基づき、前記蛍光測定手段から出力される蛍光強度データに含まれる濁度分を補正する濁度影響補正手段と、この濁度影響補正手段から出力される濁度補正済みの蛍光強度データに基づき、前記サンプル水に含まれる藻類の濃度を求める藻類濃度演算手段とを備え、前記蛍光測定手段は、クロロフィルａに対応する４００〜５００ｎｍの波長域内にある波長光を生成し、これを励起光として前記測定セル内の前記サンプル水に照射し、また前記測定セル内の前記サンプル水から発せられる蛍光のうち、６７０〜６９０ｎｍの波長域内にある蛍光を選択的に受光して、クロロフィルａを含有している緑藻類及び珪藻類の能度を計測する第１の蛍光強度データを生成し、フィコシアニンに対応する５４０〜６００ｎｍの波長域内にある波長光を生成し、これを励起光として前記測定セル内の前記サンプル水に照射し、また前記測定セル内の前記サンプル水から発せられる蛍光のうち、６３０〜６５０ｎｍの波長域内にある蛍光を選択的に受光して、フィコシアニンを含有している藍藻類の濃度を計測する第２の蛍光強度データを生成することを特徴としている。
【００１６】
請求項２では、サンプル水の濁度を散乱光を用いて測定して濁度データを生成する濁度計と、透明部材によって構成され、前記サンプル水が満たされる測定セルと、この測定セルに満たされている前記サンプル水に特定波長域の励起光を照射しつつ、このサンプル水から発せられる蛍光を受光して蛍光強度データを生成する蛍光測定手段と、前記濁度計から出力される濁度データに基づき、前記蛍光測定手段から出力される蛍光強度データに含まれる濁度分を補正する濁度影響補正手段と、この濁度影響補正手段から出力される濁度補正済みの蛍光強度データに基づき、前記サンプル水に含まれる藻類の濃度を求める藻類濃度演算手段とを備え、前記蛍光測定手段は、クロロフィルａに対応する４００〜５００ｎｍの波長域内にある波長光を生成し、これを励起光として前記測定セル内の前記サンプル水に照射し、また前記測定セル内の前記サンプル水から発せられる蛍光のうち、６７０〜６９０ｎｍの波長域内にある蛍光を選択的に受光して、クロロフィルａを含有している緑藻類及び珪藻類の能度を計測する第１の蛍光強度データを生成し、フィコシアニンに対応する５４０〜６００ｎｍの波長域内にある波長光を生成し、これを励起光として前記測定セル内の前記サンプル水に照射し、また前記測定セル内の前記サンプル水から発せられる蛍光のうち、６３０〜６５０ｎｍの波長域内にある蛍光を選択的に受光して、フィコシアニンを含有している藍藻類の濃度を計測する第２の蛍光強度データを生成することを特徴としている。
【００１８】
請求項３では、請求項１又は２のいずれか１に記載の藻類濃度測定システムにおいて、  前記濁度影響補正手段は、前記濁度計または前記濁度測定手段で得られた濁度データ、前記蛍光測定手段で得られた第１及び第２の蛍光強度データ、次式に示す演算式を使用して、第１及び第２の蛍光強度データに含まれる濁度の影響を除去することを特徴としている。
【００１９】
Ｉ0＝Ｉ−（ａ・Ｄ＋ｂ）
但し、ａ：係数
ｂ：係数
Ｄ：濁度
Ｉ：濁度補正前の蛍光強度
Ｉ0：濁度補正後の蛍光強度
【００２０】
請求項４では、請求項１又は３のいずれか１に記載の藻類濃度測定システムにおいて、  前記濁度測定手段または前記蛍光測定手段のうち、少なくともいずれか一方は、複数の光学フィルタを切り替えて指定された波長を持つ励起光を生成する処理、指定された波長を持つ透過光、散乱光、蛍光を受光する処理を行うことを特徴としている。
【００２２】
請求項５では、請求項１乃至４のいずれか１に記載の藻類濃度測定システムにおいて、  前記測定セルに前記サンプル水を導入する前に前記サンプル水を撹拌し、凝集している藻類を分散させる撹拌処理手段を備えたことを特徴としている。
【００２３】
請求項６では、請求項５に記載の藻類濃度測定システムにおいて、前記撹拌処理手段は、前記サンプル水を機械的に撹拌する撹拌子であることを特徴としている。
【００２４】
請求項７では、請求項５に記載の藻類濃度測定システムにおいて、前記撹拌処理手段は、前記サンプル水を超音波を用いて撹拌する超音波処理手段であることを特徴としている。
【００２５】
請求項８では、請求項１乃至７のいずれか１に記載の藻類濃度測定システムにおいて、前記測定セル内を洗浄する測定セル洗浄手段を備えたことを特徴としている。
【００２６】
請求項９では、請求項８に記載の測定セル洗浄手段において、前記測定セル洗浄手段は、前記測定セル内をオゾンによって洗浄するオゾン洗浄手段であることを特徴としている。
【００２７】
請求項１０では、請求項８に記載の測定セル洗浄手段において、前記測定セル洗浄手段は、前記測定セル内を酸によって洗浄する酸洗浄手段であることを特徴としている。
【００２８】
上記構成の請求項１によれば、システム全体を小型化しつつ、１つの測定セルで、サンプル水に混在している濁質の濃度と、藻類の濃度とを各々、計測させて、藻類の濃度測定で得られた藻類濃度に含まれる濁質分をキャンセルさせ、これによって濁質の影響を受けずに、サンプル水中に含まれている藻類の濃度を連続的に測定させる。
また、サンプル水に混在している濁質の濃度と、緑藻、珪藻類などの濃度とを各々、計測させて、緑藻、珪藻類などの濃度測定で得られた藻類濃度に含まれる濁質分をキャンセルさせ、これによって濁質の影響を受けずに、サンプル水中に含まれている藻類の濃度を連続的に測定させる。
さらに、サンプル水に混在している濁質の濃度と、藍藻類などの濃度とを各々、計測させて、藍藻類などの濃度測定で得られた藻類濃度に含まれる濁質分をキャンセルさせ、これによって濁質の影響を受けずに、サンプル水中に含まれている藻類の濃度を連続的に測定させる。
【００２９】
請求項２によれば、サンプル水に混在している濁質の濃度と、藻類の濃度とを各々、計測させて、藻類の濃度測定で得られた藻類濃度に含まれる濁質分をキャンセルさせ、これによって濁質の影響を受けずに、サンプル水中に含まれている藻類の濃度を連続的に測定させる。
また、サンプル水に混在している濁質の濃度と、緑藻、珪藻類などの濃度とを各々、計測させて、緑藻、珪藻類などの濃度測定で得られた藻類濃度に含まれる濁質分をキャンセルさせ、これによって濁質の影響を受けずに、サンプル水中に含まれている藻類の濃度を連続的に測定させる。
さらに、サンプル水に混在している濁質の濃度と、藍藻類などの濃度とを各々、計測させて、藍藻類などの濃度測定で得られた藻類濃度に含まれる濁質分をキャンセルさせ、これによって濁質の影響を受けずに、サンプル水中に含まれている藻類の濃度を連続的に測定させる。
【００３１】
請求項３によれば、演算内容を簡素化し、処理速度を高めながら、サンプル水に混在している濁質の濃度と、藻類の濃度とを各々、計測させて、藻類の濃度測定で得られた藻類濃度に含まれる濁質分をキャンセルさせ、これによって濁質の影響を受けずに、サンプル水中に含まれている藻類の濃度を連続的に測定させる。
【００３４】
請求項４によれば、光源、受光素子などを共通化させて、システム全体を小型化させながら、サンプル水に混在している濁質の濃度と、緑藻、珪藻類などの濃度とを各々、計測させて、緑藻、珪藻類などの濃度測定で得られた藻類濃度に含まれる濁質分をキャンセルさせ、これによって濁質の影響を受けずに、サンプル水中に含まれている藻類の濃度を連続的に測定させる。
【００３５】
請求項５によれば、サンプル水中に、藻類が凝集した状態で、濁質と混在していても、凝集している藻類をばらばらにした後、濁質の濃度と、藻類の濃度とを各々、計測させて、藻類の濃度測定で得られた藻類濃度に含まれる濁質分をキャンセルさせ、これによって濁質の影響を受けずに、サンプル水中に含まれている藻類の濃度を連続的に測定させる。
【００３６】
請求項６によれば、サンプル水中に、藻類が凝集した状態で、濁質と混在していても、撹拌子などによってサンプル水を直接、撹拌させて、凝集している藻類をばらばらにした後、濁質の濃度と、藻類の濃度とを各々、計測させて、藻類の濃度測定で得られた藻類濃度に含まれる濁質分をキャンセルさせ、これによって濁質の影響を受けずに、サンプル水中に含まれている藻類の濃度を連続的に測定させる。
【００３７】
請求項７によれば、サンプル水中に、藻類が凝集した状態で、濁質と混在していても、超音波によってサンプル水を振動させて、凝集している藻類をばらばらにした後、濁質の濃度と、藻類の濃度とを各々、計測させて、藻類の濃度測定で得られた藻類濃度に含まれる濁質分をキャンセルさせ、これによって濁質の影響を受けずに、サンプル水中に含まれている藻類の濃度を連続的に測定させる。
【００３８】
請求項８によれば、機械的な力、化学的な力などにより、測定セル内を適時、洗浄して、測定精度が低下しないようにしつつ、サンプル水に混在している濁質の濃度と、藻類の濃度とを各々、計測させて、藻類の濃度測定で得られた藻類濃度に含まれる濁質分をキャンセルさせ、これによって濁質の影響を受けずに、サンプル水中に含まれている藻類の濃度を連続的に測定させる。
【００３９】
請求項９によれば、強酸化作用を持つオゾンによって、測定セル内に付着した藻類、
有機物、生物などを取り除いて、測定精度が低下しないようにしつつ、サンプル水に混在している濁質の濃度と、藻類の濃度とを各々、計測させて、藻類の濃度測定で得られた藻類濃度に含まれる濁質分をキャンセルさせ、これによって濁質の影響を受けずに、サンプル水中に含まれている藻類の濃度を連続的に測定させる。
【００４０】
請求項１０によれば、強い酸化作用を持つ酸によって、測定セル内に付着したカルシウム、マグネシウムなどでできたスケールを取り除いて、測定精度が低下しないようにしつつ、サンプル水に混在している濁質の濃度と、藻類の濃度とを各々、計測させて、藻類の濃度測定で得られた藻類濃度に含まれる濁質分をキャンセルさせ、これによって濁質の影響を受けずに、サンプル水中に含まれている藻類の濃度を連続的に測定させる。
【００４１】
【発明の実施の形態】
《発明の基本説明》
次に、本発明による藻類濃度測定システムの詳細な説明に先だち、図１１〜図１６に示すグラフ、図１７に示す構成図を参照しつつ、本発明による藻類濃度測定システムの基本原理を説明する。
【００４２】
＜藻の種類と、励起波長、蛍光波長との関係＞
まず、サンプル水に含まれる藻の種類と、励起光照射手段から出射される励起光の波長と、蛍光受光手段で受光される蛍光の波長との関係を把握するため、以下に述べる実験を行った。
【００４３】
すなわち、水道原水に含まれる藻類には、一般の植物と同様に、特定波長の励起光を照射したとき、特定波長の蛍光を発するクロロフィルａという色素が含まれていることから、蛍光法を使用してサンプル水中の藻類濃度を測定することができるものと思われる。
【００４４】
そこで、藻類の濃度を正確に測定することができるかどうかを確認するため、クロロフィルａの濃度が“８５［μｇ／ｌ］”となるように、サンプル水中に緑藻、珪藻のみを混入し、３００〜８００ｎｍの波長範囲で励起光を生成し、これをサンプル水に照射し、その励起スペクトルを測定したところ、図１１に示すように、クロロフィルａの蛍光波長である６７８ｎｍを含む、４００〜５００ｎｍの範囲で、励起スペクトルのピークが現われのを確認した。
【００４５】
このとき、上記の励起光の波長範囲である４３５ｎｍの励起光をサンプル水に照射した時点で、図１２のグラフに示すように、６７０〜６９０ｎｍの波長範囲で、蛍光スペクトルのピークが現われるのを確認した。
【００４６】
また、クロロフィルａの濃度が“１４０［μｇ／ｌ］”となるように、サンプル水中に藍藻類のみを混入し、上記の励起光の波長範囲である４３５ｎｍの励起光をサンプル水に照射し、その蛍光スペクトルを測定したところ、図１３のグラフに示すように、６７０〜６９０ｎｍで、クロロフィルａによるピークが僅かしか現われないことを確認した。
【００４７】
これらの実験結果から、４３５ｎｍの励起光をサンプル水に照射し、クロロフィルａの蛍光波長となる６７８ｎｍの蛍光を受光し、その強度を測定すると、サンプル水中に含まれる緑藻、珪藻などの濃度しか測定できないことが分かった。
【００４８】
この原因として、異臭味障害の原因となる藍藻類では、細胞内にクロロフィルａを含有しているものの、細胞内に励起光が入り込まないこと、クロロフィルａから発せられる蛍光が細胞内から出ないことなどが考えられ、細胞膜などを破砕しない限り、藍藻類の濃度を測定することができないと思われる。
【００４９】
そこで、緑藻、珪藻などについては、４３５ｎｍの励起光をサンプル水に照射しつつ、クロロフィルａの蛍光波長となる６７８ｎｍの蛍光を受光し、その強度を測定する方法で、緑藻、珪藻などの濃度を測定し、緑藻、珪藻以外の藻、例えば異臭味障害の原因となっている藍藻類については、これら藍藻類に特徴的な色素であるフィコシアニンに着目し、このフィコシアニンの濃度を測定して藍藻類の濃度測定を行うという方法を考案した。
【００５０】
この方法による効果を確認するために、クロロフィルａの濃度が“１４０［μｇ／ｌ］”となるように、サンプル水中に藍藻を混入し、３００〜８００ｎｍの波長範囲で励起光を生成して、これをサンプル水に照射し、その励起スペクトルを測定したところ、図１４に示すように、フィコシアニンの蛍光波長６４２ｎｍを含む連続した範囲で、励起スペクトルが現われるのを確認することができた。
【００５１】
この際、励起光波長が蛍光波長に近いほど、サンプル水から発せられる蛍光が大きくなるものの、励起光の波長と、蛍光の波長とがあまりにも近いと、サンプル水中の濁質分などによる、１次散乱光の影響が大きくなり、蛍光受光手段によって、散乱光を光学的にカットできなくなってしまい、測定誤差が大きくなってしまうことから、ラマン散乱の発生なども考慮し、励起光の波長を５４０〜６００ｎｍにし、蛍光測定を行うことにした。
【００５２】
そして、クロロフィルａの濃度が“１４０［μｇ／ｌ］”となるように、サンプル水中に藍藻を混入し、上記の励起光の範囲である６００ｎｍの励起光を照射したところ、図１５のグラフに示すように、６４０ｎｍ付近に蛍光スペクトルのピークが現われるのを確認することができた。
【００５３】
また、クロロフィルａの濃度が“８５［μｇ／ｌ］”となるように、サンプル水中に緑藻のみを混入し、上記の励起光の波長範囲である６００ｎｍの励起光をサンプル水に照射して、その蛍光スペクトルを測定したところ、図１６のグラフに示すように、６４０ｎｍで、蛍光スペクトルのピークが僅かしか現われないことを確認することができた。
【００５４】
そして、これら図１５、図１６のグラフを比較すると分かるように、緑藻については、６４０ｎｍ付近で、蛍光のピークが現われずに、他のピークが現われ、さらに藍藻と比較すると、蛍光強度のレベルが非常に小さいことから、この波長域で蛍光測定を行うことにより、サンプル水中に含まれる藍藻の濃度を測定できることがわかった。
【００５５】
これらの実験結果から、本発明による藻類濃度測定システムでは、サンプル水中の緑藻、珪藻の濃度を蛍光測定するとき、４００〜５００ｎｍの波長範囲にある励起光を使用し、６７０〜６９０ｎｍの波長範囲にある蛍光を受光して、緑藻、珪藻の濃度を測定し、また５４０〜６００ｎｍの波長範囲にある励起光を使用し、６３０〜６５０ｎｍの波長範囲にある蛍光を受光して、藍藻の濃度を測定することにより、水道原水中に含まれる緑藻（または、珪藻）の濃度と、藍藻の濃度とを個々に測定する。
【００５６】
この際、これら緑藻（または、珪藻）の濃度、藍藻の濃度を別々に測定することも可能であるが、１つの光源および１つの受光素子を用い、励起光照射手段および蛍光受光手段で、２つの光学フィルタを交互に切り替えることにより、緑藻類および藍藻類を交互に、かつ連続的に測定する。
【００５７】
＜濁度による蛍光強度の補正＞
次に、上述した蛍光測定法によって得られた蛍光強度に含まれる濁度の影響を除去する方法について説明する。
【００５８】
まず、壁面が透明な蛍光測定セル中にサンプル水を導入し、励起光照射手段により、蛍光測定セル内のサンプル水に特定の波長の励起光を照射しつつ、蛍光受光手段によって、サンプル水から発せられる蛍光の強度を測定すると、藻類に含まれる色素による蛍光強度および濁質による散乱光強度を合わせた光強度が得られることから、濁質による散乱光強度の大きさを算定できれば、藻類に含まれる色素による純粋な蛍光強度を求めることができるものと推定される。
【００５９】
そこで、図１に示すように、サンプル水流路３、濁度計４、蛍光測定セル５、励起光照射装置６、蛍光受光装置７、濁度影響補正演算装置１０、藻類濃度演算手段１１によって藻類濃度測定システム１を構築し、サンプル水２の蛍光強度を測定するとき、この測定動作と並行して、サンプル水２中の濁度（サンプル水の濁質含有量を表わす指標）を測定し、この測定動作で得られた濁度を使用して、励起光照射装置６から発せられる励起光がサンプル水２中の濁質によって散乱される度合い（散乱光強度）を算出し、蛍光受光装置７で得られる蛍光強度を補正して、藻類９に含まれた色素による純粋な蛍光強度を求めた。
【００６０】
この際、サンプル水２の蛍光測定を行う前に、サンプル水２の濁度と、サンプル水２の散乱光強度との相関関係を求め、この相関関係に基づき、測定動作で得られた濁度から蛍光強度の補正値を算出するための演算式を決定して、濁質影響補正演算装置１０に登録しておき、測定動作によって濁度が得られたとき、濁質影響補正演算装置１０に、測定動作によって濁度と、演算式とを使用させて、蛍光受光装置６で得られた蛍光強度を補正させ、これによって得られた藻類９の色素による蛍光強度を藻類濃度演算装置１１に渡した。
【００６１】
そして、一般的には、濁質８による散乱光強度が増分として、藻類９の蛍光強度に上乗せされる形で現われ、実測された蛍光強度から濁質８による散乱光強度を減じることにより、藻類９の色素による蛍光強度を算出することができ、また濁質と散乱光強度との関係がほぼ線形で表すことができることから、次式によって一般的な濁質による影響を補正した。
【００６２】
Ｉ0＝Ｉ−（ａ・Ｄ＋ｂ）         …（１）
但し、ａ：係数
ｂ：係数
Ｄ：濁度
Ｉ：濁度補正前の蛍光強度
Ｉ0：濁度補正後の蛍光強度
また、実験によって、蛍光強度と藻類濃度との相関関係についても、事前に関係式を決定し、これを藻類濃度演算装置１１に登録しておき、濁質影響補正演算装置１０から、濁度補正された蛍光強度が出力されたとき、登録されている関係式を使用して、蛍光強度から藻類濃度を算出させた。
【００６３】
この結果、サンプル水中に濁質が混在していても、このサンプル水中に含まれている藻類の濃度を正確に定量化することを確認した。なお、図１の構成、作用については第１の実施の形態で詳述する。
【００６４】
《発明の実施の形態》
次に、上述した基本原理を使用した、本発明による藻類濃度測定システムについて詳細に説明する。
【００６５】
＜第１の実施の形態＞
図１は本発明による藻類濃度測定システムのうち、第１の実施の形態を示す構成図である。
【００６６】
この図に示す藻類濃度測定システム１は、水道原水などの一部を取込み、これをサンプル水２として流すサンプル水流路３と、このサンプル水流路３の途中に介挿され、このサンプル水流路３を流れるサンプル水２の濁度を測定して濁度データを生成する濁度計４と、無蛍光ガラスなどの透明部材によって構成され、サンプル水流路３の途中に介挿される蛍光測定セル５と、この蛍光測定セル５の奥側に配置され、蛍光測定セル５内を流れるサンプル水２に励起光を照射する励起光照射装置６と、蛍光測定セル５の上側に配置され、蛍光測定セル５内のサンプル水２から発せられた蛍光を受光して、蛍光強度データを生成する蛍光受光装置７と、濁度計４から出力される濁度データに基づき、蛍光受光装置７から出力される蛍光強度データを補正して、サンプル水２中に含まれる濁質８による誤差を補正する濁度影響補正演算装置１０と、この濁度影響補正演算装置１０によって補正された蛍光強度データに基づき、蛍光測定セル５内を流れるサンプル水２の藻類濃度を求める藻類濃度演算装置１１とを備えている。
【００６７】
濁度計４は、市販されている通常の濁度計などによって構成されており、サンプル水流路３を流れるサンプル水２の濁度を測定し、この測定動作で得られる濁度データを濁度影響補正装置１０に供給する。
【００６８】
また、励起光照射装置６は、光源となる発光素子と、特定の波長の光を選択的に透過させる１つまたは２つの光学フィルタとを備えおり、サンプル水２中の藻類濃度を測定するとき、発光素子を動作させて、励起光を生成するとともに、光学フィルタによって、励起光の中から、特定の波長の光を選択して、蛍光測定セル５内にあるサンプル水２中の藻類９に特有の色素のみを励起させる。
【００６９】
また、蛍光受光装置７は、光学フィルタと受光素子とを備えており、光学フィルタによって、蛍光測定セル５中のサンプル水２から発せられる蛍光のうち、特定の波長光（励起光により励起された色素から発生られる蛍光）のみを透過させながら、受光素子によって、光学フィルタで選択された蛍光を受光させ、これよって得られた蛍光の強度を示す蛍光強度データを濁度影響補正演算装置１０に供給する。
【００７０】
この場合、事前に行われた測定作業で、クロロフィルａの波長域に対応する４３５ｎｍの波長を持つ励起光をサンプル水２に照射したとき、図２に示すように、６７８ｎｍの波長を持つ蛍光が発せられ、またフィコシアニンの波長域に対応する６００ｎｍの波長を持つ励起光をサンプル水２に照射したとき、図３に示すように、６４２ｎｍの波長を持つ蛍光が得られた場合には、次式に示す演算式に基づき、蛍光受光装置７の定数が調整され、緑藻、珪藻の濃度に応じた蛍光強度データ、藍藻類の濃度に応じた蛍光強度データが生成され、これらが濁度影響補正演算装置７に供給される。
【００７１】
ＩChr＝０．３Ｃg＋４．１          …（２）
ＩPhr＝５．８Ｃb＋３．０          …（３）
但し、ＩChr：クロロフィルａピークの蛍光強度
［励起光４３５ｎｍ、蛍光６７８ｎｍ］
ＩPhr：フィコシアニンピークの蛍光強度
［励起光６００ｎｍ、蛍光６４２ｎｍ］
Ｃg：緑藻濃度、クロロフィルａレベル［μｇ／ｌ］
Ｃb：藍藻濃度、クロロフィルａレベル［μｇ／ｌ］
濁度影響補正演算装置１０は、サンプル水２中に含まれる濁質濃度（濁度）からサンプル水２によって散乱される光の強度（散乱光強度）を求める演算式が格納されたテーブルと、このテーブルに格納されている演算式で得られた散乱光強度に基づき、蛍光受光装置７から出力される蛍光強度データを補正して、濁質成分の影響を取り除く演算式が格納されたテーブルと、これらのテーブルに格納されている各演算式を使用して、演算処理を行う演算処理部とを備えており、濁度計４から出力される濁度データに基づき、サンプル水２中の濁質８によって発生する散乱光の強度（散乱光強度）を求めるとともに、この散乱光強度を使用し、蛍光受光装置７から出力される蛍光強度データを補正し、サンプル水２中の濁質８による影響を取り除いて、サンプル水２中の藻類９に含まれている色素に由来した純粋な蛍光強度データを求め、これを藻類濃度演算装置１１に供給する。
【００７２】
この場合、事前に行われた測定作業で、サンプル水２に無機質の濁質８を添加し、クロロフィルａの波長域に対応する、４３５ｎｍの波長を持つ励起光をサンプル水２に照射したとき、図４に示すように６７８ｎｍの蛍光波長に対し、濁度と散乱光強度との関係が得られ、またフィコシアニンの波長域に対応する、６００ｎｍの波長を持つ励起光をサンプル水２に照射したとき、図５に示すように６４２ｎｍの蛍光波長に対し、濁度と散乱光強度との関係が得られると、濁度影響補正演算装置１０によって、濁度計４から出力された濁度データで示されるサンプル水２の濁度Ｄが使用されて、次式に示す演算が行われ、クロロフィルａピークの散乱光強度（蛍光強度変化分）ΔＩChr、フィコシアニンピークの散乱光強度（蛍光強度変化分）ΔＩPhrが求められる。
【００７３】
ΔＩChr＝０．１Ｄ＋０．５          …（４）
ΔＩPhr＝０．５Ｄ＋１．８          …（５）
但し、ΔＩChr：クロロフィルａピークの散乱光強度度（蛍光強度変化分）
［励起光４３５ｎｍ、蛍光６７８ｎｍ］
ΔＩPhr：フィコシアニンピークの散乱光強度（蛍光強度変化分）
［励起光６００ｎｍ、蛍光６４２ｎｍ］
Ｄ：濁度［ｍｇ／ｌ］
そして、実際に測定された蛍光強度Ｉが藻類９の蛍光強度に濁質の影響が上乗せされた形になっていることから、濁度影響補正演算装置１０によって、次式に示す演算が行われて、実測した蛍光強度Ｉからクロロフィルａピークの散乱光強度（蛍光強度変化分）ΔＩChr、またはフィコシアニンピークの散乱光強度（蛍光強度変化分）ΔＩPhrが減算されて、藻類９に含まれる色素に由来する純粋な蛍光強度が求められ、これが蛍光強度データとして、藻類濃度演算装置１１に供給される。
【００７４】
Ｉ0Chr＝Ｉ−ΔＩChr                …（６）
Ｉ0Phr＝Ｉ−ΔＩPhr                …（７）
藻類濃度演算装置１１は、濁度影響補正演算装置１０から出力される蛍光強度データから藻類濃度データを求める演算式が格納されたテーブルと、このテーブルに格納された演算式を使用して演算処理を行う演算処理部とを備えており、濁度影響補正演算装置１０から出力される蛍光強度データに基づき、サンプル水２中に含まれている藻類９の濃度を示す藻類濃度データを求め、これを表示装置（図示は省略する）などに供給する。
【００７５】
そして、この藻類濃度測定システム１ａの測定精度を確認するために、藍藻（クロロフィルａ濃度１３．９［μｇ／ｌ］）を含むサンプル水２に濁質８となる無機質を少なめに混入したとき、通常量だけ混入したとき、多めに混入したときに分けて、藍藻の濃度を測定したとき、図６の表１２に示す結果を得ることができた。
【００７６】
この表１２から明らかなように、濁度Ｄによる補正を行うことにより、無機濁質の添加量によらず、藍藻の濃度を正確に定量化することができた。
【００７７】
このように、この第１の実施の形態では、濁度計４によって、サンプル水流路３を流れるサンプル水２の濁度を測定し、さらに励起光照射装置６に励起光を生成させ、これを蛍光測定セル５内のサンプル水２に照射させながら、蛍光受光装置７によって、蛍光測定セル５内のサンプル水２から発せられる蛍光を受光させるとともに、濁度影響補正演算装置１０によって、濁度計４から出力される濁度データに基づき、蛍光受光装置７から出力される蛍光強度データを補正させ、サンプル水２中に含まれる濁質８による影響を取り除かせた後、藻類濃度演算装置１１によって、濁質８による影響が取り除かれた蛍光強度データを藻類濃度データに変換させるようにした。このため、サンプル水２に濁質８が混在していても、濁質９の影響を受けずに、サンプル水２中に含まれている藻類９の濃度を連続的に測定させることができる。
【００７８】
また、この第１の実施の形態では、サンプル水２に含まれる濁質８の濃度と、サンプル水２で散乱されて発せられる散乱光の強度とが線形になり、また蛍光受光装置７で受光される光の強度が、サンプル水２から発せられる蛍光の強度と、散乱光の強度とを加算した形になっていることに着目した、（２）式〜（７）式で示される簡単な演算式を用いて、濁度計４から出力される濁度データで、蛍光受光装置７から出力される蛍光強度データを補正し、サンプル水２に含まれている藻類９の濃度を求めるようにしているので、演算処理を簡素化させ、リアルタイムで、サンプル水２中に含まれている藻類９の濃度を連続的に測定させることができる。
【００７９】
また、この第１の実施の形態では、サンプル水２に含まれている緑藻、珪藻類の濃度を測定するとき、波長が４３５ｎｍの励起光を使用して、波長が６７８ｎｍの蛍光を受光させ、またサンプル水２に含まれている藍藻類の濃度を測定するとき、波長が６００ｎｍの励起光を使用して、波長が６４２の蛍光を受光させるようにしているので、サンプル水２に含まれている緑藻、珪藻類の濃度、または藍藻類の濃度のうち、いずれかの濃度を選択的に測定させて、水道原水に対する適切な水処理を行わせることができる。
【００８０】
さらに、この第１の実施の形態では、１つの励起光照射装置６から波長が４３５ｎｍの励起光、または波長が６００ｎｍの励起光のうち、どちらの励起光でも、出射可能にするとともに、蛍光受光装置７によって、波長が６７８ｎｍの蛍光、または波長が６４２の蛍光のうち、どちらの蛍光でも受光可能にしているので、光源、受光素子などを共通化させて、システム全体を小型化させながら、サンプル水２に混在している緑藻、珪藻類の濃度と、藍藻類の濃度とを各々、計測させることができる。
【００８１】
＜第２の実施の形態＞
図７は本発明による藻類濃度測定システムのうち、第２の実施の形態を示す構成図である。
【００８２】
この図に示す藻類濃度測定システム１５は、水道原水などの一部を取込み、これをサンプル水１６として流すサンプル水流路１７と、無蛍光ガラスなどの透明部材によって構成され、サンプル水流路１７の途中に介挿される蛍光測定セル１８と、この蛍光測定セル１８の奥側に配置され、蛍光測定セル１８内を流れるサンプル水１６に各波長の励起光を照射する励起光照射装置１９と、蛍光測定セル１８の手前側に配置され、蛍光測定セル１８内のサンプル水１６を透過した励起光を受光して、受光信号を生成する透過光受光器２０と、この透過光受光器２０から出力される受光信号に基づき、サンプル水１６の濁度を示す濁度データを生成する濁度演算装置２１と、蛍光測定セル１８の上側に配置され、蛍光測定セル１８内のサンプル水１６から発せられた蛍光を受光して、蛍光強度データを生成する蛍光受光装置２４と、濁度演算装置２１から出力される濁度データに基づき、蛍光受光装置２４から出力される蛍光強度データを補正して、サンプル水１６中に含まれる濁質２２による誤差を補正する濁度影響補正演算装置２５と、この濁度影響補正演算装置２５によって補正された蛍光強度データに基づき、蛍光測定セル１８内を流れるサンプル水１６の藻類濃度を求める藻類濃度演算装置２６とを備えている。
【００８３】
励起光照射装置１９は、図８に示すように、光源となる発光素子２７と、クロロフィルａを励起させる波長の光（例えば、波長が４３５ｎｍの光）を選択的に透過させる光学フィルタ２８と、フィコシアニンピークを励起させる波長の光（例えば、波長が６００ｎｍの光）を選択的に透過させる光学フィルタ２９と、サンプル水１６の濁度を測定するのに適した波長の光（例えば、波長が６６０ｎｍの光）を選択的に透過させる光学フィルタ３０と、これらの光学フィルタ２８、２９、３０のいずれかを発光素子２７の光軸上に突出させる光学フィルタ切換機構３１とを備えており、サンプル水１６中の藻類濃度、濁度を測定するとき、発光素子２７を動作させて、励起光を生成するとともに、光学フィルタ切換機構３１によって、各光学フィルタ２８、２９、３０のいずれかを発光素子２７の前面に突出させて、励起光の中から、特定の波長の光を選択させ、これを蛍光測定セル１８内のサンプル水１６に照射させる。
【００８４】
また、透過光受光器２０は、蛍光測定セル１８内のサンプル水１６を透過した励起光（濁度測定用の波長を持つ励起光）を選択的に透過させる透過光光学フィルタ３２と、この透過光光学フィルタ３２を透過した透過光を受光し、その強度に応じた受光信号を生成する受光素子３３とを備えており、蛍光測定セル１８内のサンプル水１６を透過した励起光（濁度測定用の波長を持つ励起光）を選択して、その強度に応じた受光信号を生成し、これを濁度演算装置２１に供給する。
【００８５】
濁度演算装置２１は、透過光受光器２０から出力される受光信号で示された透過光の強度とサンプル水１６中に存在する濁質２２の濃度との関係が記述されたテーブルと、このテーブルに格納されている透過光の強度と濁質２２の濃度との関係を参照しつつ、透過光受光器２０から出力される受光信号に応じた濁度データを生成する演算処理部とを備えており、透過光受光器２０から受光信号が出力されているとき、この受光信号の強度に応じた濁度データを生成し、これを濁度影響補正演算装置２５に供給する。
【００８６】
また、蛍光受光装置２４は、蛍光測定セル１８中のサンプル水１６から発せられる蛍光のうち、クロロフィルａが発する蛍光の波長光を選択的に透過させる光学フィルタ３４と、フィコシアニンが発する蛍光の波長光を選択的に透過させる光学フィルタ３５と、各光学フィルタ３４、３５のいずれかを使用して、蛍光測定セル１８内のサンプル水１６から発生られた蛍光を選択的に透過させる光学フィルタ切換機構３６と、この光学フィルタ切換機構３６によって選択された光学フィルタを透過した蛍光を受光して、蛍光強度データを生成する受光素子３７とを備えており、光学フィルタ切換機構３６によって、各光学フィルタ３４、３５の一方を選択して、蛍光測定セル１８中のサンプル水１６から発せられる蛍光のうち、特定の波長光（励起光により励起された色素から発生られる蛍光）のみを透過させながら、受光素子３７によって、光学フィルタで選択された蛍光を受光させ、これよって得られた蛍光の強度を示す蛍光強度データを濁度影響補正演算装置２５に供給する。
【００８７】
濁度影響補正演算装置２５は、サンプル水１６中に含まれる濁質２２の濃度（濁度）からサンプル水１６によって散乱される光の強度（散乱光強度）を求める演算式が格納されたテーブルと、このテーブルに格納されている演算式で得られた散乱光強度に基づき、蛍光受光装置２４から出力される蛍光強度データを補正して、濁質成分の影響を取り除く演算式が格納されたテーブルと、各テーブルに格納されている各演算式を使用して、演算処理を行う演算処理部とを備えており、濁度演算装置２１から出力される濁度データに基づき、サンプル水１６中の濁質２２によって発生する散乱光の強度（散乱光強度）を求めるとともに、この散乱光強度を使用し、蛍光受光装置２４から出力される蛍光強度データを補正して、サンプル水１６中の藻類２３に含まれている色素に由来した純粋な蛍光強度データを求め、これを藻類濃度演算装置２６に供給する。
【００８８】
藻類濃度演算装置２６は、濁度影響補正演算装置２５から出力される蛍光強度データから藻類濃度データを求める演算式が格納されたテーブルと、このテーブルに格納された演算式を使用して演算処理を行う演算処理部とを備えており、濁度影響補正演算装置２５から出力される蛍光強度データに基づき、サンプル水１６中の藻類濃度を示す藻類濃度データを求め、これを表示装置（図示は省略する）などに供給する。
【００８９】
このように、この第２の実施の形態では、励起光照射装置１９に濁度測定用の励起光を生成させ、これを蛍光測定セル１８内のサンプル水１６に照射させながら、透過光受光器２０、濁度演算装置２１によって、蛍光測定セル１８内のサンプル水１６を透過した励起光の強度を測定させ、濁度データを生成させた後、励起光照射装置１９に藻類濃度測定用の励起光を生成させ、これを蛍光測定セル１８内のサンプル水１６に照射させながら、蛍光受光装置２４によって、蛍光測定セル１８内のサンプル水１６から発せられる蛍光を受光させ、蛍光強度データを生成させ、さらに濁度影響補正演算装置２５によって、濁度演算装置２１から出力される濁度データに基づき、蛍光受光装置２４から出力される蛍光強度データを補正させ、サンプル水１６中に含まれる濁質２２による影響を取り除かせた後、藻類濃度演算装置２６によって、濁質２２による影響が取り除かれた蛍光強度データを藻類濃度データに変換させるようにした。このため、装置全体を小型化しつつ、１つの蛍光測定セル１８で、サンプル水１６に混在している濁質２２の濃度と、藻類２３の濃度とを各々、計測させて、藻類２３の濃度測定で得られた藻類濃度に含まれる濁質分をキャンセルさせ、濁質２２の影響を受けずに、サンプル水１６中に含まれている藻類２３の濃度を連続的に測定させることができる。
【００９０】
また、この第２の実施の形態では、サンプル水１６の濁度を測定するとき、励起光照射装置１９の光学フィルタ切換機構３１によって、蛍光測定用の光学フィルタ２８、２９から濁度測定用の光学フィルタ３０に切り替え、励起光照射装置１９から濁度測定に適した波長範囲の励起光を出射させ、これを蛍光測定セル１８内のサンプル水１６に照射させながら、透過光受光器２０によって、蛍光測定セル１８内のサンプル水１６を透過した励起光を受光させ、サンプル水１６の濁度を測定させるようにしているので、１つの励起光照射装置１９によって、蛍光測定用の励起光と、濁度測定用の励起光とを出射させることができ、これによって蛍光測定のための測定セルと、濁度測定用セルとを独立させたシステムに比べて、システム全体を小型化させることができる。
【００９１】
また、この第２の実施の形態では、上述した第１の実施の形態と同様に、サンプル水１６に含まれる濁質２２の濃度と、サンプル水１６で散乱されて発せられる散乱光の強度とが線形になり、また蛍光受光装置２４で受光される光の強度が、サンプル水１６から発せられる蛍光の強度と、散乱光の強度とを加算した形になっていることに着目した、（２）式〜（７）式で示される簡単な演算式を用いて、濁度演算装置２１から出力される濁度データで、蛍光受光装置２４から出力される蛍光強度データを補正し、サンプル水１６に含まれている藻類２３の濃度を求めるようにしているので、演算処理を簡素化させ、リアルタイムで、サンプル水１６中に含まれている藻類２３の濃度を連続的に測定させることができる。
【００９２】
また、この第２の実施の形態では、上述した第１の実施の形態と同様に、サンプル水１６に含まれている緑藻、珪藻類の濃度を測定するとき、波長が４３５ｎｍの励起光を使用して、波長が６７８ｎｍの蛍光を受光させ、またサンプル水１６に含まれている藍藻類の濃度を測定するとき、波長が６００ｎｍの励起光を使用して、波長が６４２の蛍光を受光させるようにしているので、サンプル水２に含まれている緑藻、珪藻類の濃度、または藍藻類の濃度のうち、いずれかの濃度を選択的に測定させて、水道原水に対する適切な水処理を行わせることができる。
【００９３】
さらに、この第２の実施の形態では、上述した第１の実施の形態と同様に、１つの励起光照射装置１９から波長が４３５ｎｍの励起光、波長が６００ｎｍの励起光、波長が６６０ｎｍの励起光のうち、いずれの励起光でも、出射可能にするとともに、蛍光受光装置２４によって、波長が６７８ｎｍの蛍光、または波長が６４２の蛍光のうち、どちらの蛍光でも受光可能にしているので、光源、受光素子などを共通化させて、システム全体を小型化させながら、サンプル水１６に混在している濁質２２の濃度と、緑藻、珪藻類の濃度と、藍藻類の濃度とを各々、計測させることができる。
【００９４】
＜第３の実施の形態＞
図９は本発明による藻類濃度測定システムのうち、第３の実施の形態を示す構成図である。
【００９５】
この図に示す藻類濃度測定システム４０は、水道原水などの一部を取込み、これをサンプル水４１として流すサンプル水流路４２と、無蛍光ガラスなどの透明部材によって構成され、サンプル水流路４２の途中に介挿される蛍光測定セル４３と、この蛍光測定セル４３の奥側に配置され、蛍光測定セル４３内を流れるサンプル水４１に各波長の励起光を照射する励起光照射装置４４と、蛍光測定セル４３の上側に配置され、蛍光測定セル４３内のサンプル水４１から発せられた散乱光または蛍光を受光して、受光信号を生成する蛍光／散乱光受光器４５と、この蛍光／散乱光受光器４５から出力される受光信号に基づき、濁度データまたは蛍光強度データを生成する蛍光／濁度演算装置４６と、この蛍光／濁度演算装置４６から出力される濁度データに基づき、蛍光／濁度演算装置４６から出力される蛍光強度データを補正して、サンプル水４１中に含まれる濁質４７による誤差を補正する濁度影響補正演算装置４９と、この濁度影響補正演算装置４９によって補正された蛍光強度データに基づき、蛍光測定セル４３内を流れるサンプル水４１の藻類濃度を求める藻類濃度演算装置５０とを備えている。
【００９６】
励起光照射装置４４は、図１０に示すように、光源となる発光素子５１と、クロロフィルａを励起させる波長の光（例えば、波長が４３５ｎｍの光）を選択的に透過させる光学フィルタ５２と、フィコシアニンを励起させる波長の光（例えば、波長が６００ｎｍの光）を選択的に透過させる光学フィルタ５３と、サンプル水４１の濁度を測定するのに適した波長の光（例えば、波長が６６０ｎｍの光）を選択的に透過させる光学フィルタ５４と、これらの光学フィルタ５２、５３、５４のいずれかを発光素子５１の光軸上に突出させる光学フィルタ切換機構５５とを備えており、サンプル水４１中の藻類濃度、濁度を測定するとき、発光素子５１を動作させて、励起光を生成するとともに、光学フィルタ切換機構５５によって、各光学フィルタ５２、５３、５４のいずれかを発光素子５１の前面に突出させて、励起光の中から、特定の波長の光を選択させ、これを蛍光測定セル４３内にあるサンプル水４１に照射させる。
【００９７】
また、蛍光／散乱光受光器４５は、蛍光測定セル４３中のサンプル水４１から発せられる蛍光のうち、クロロフィルａが発する蛍光の波長光を選択的に透過させる光学フィルタ５６と、フィコシアニンが発する蛍光の波長光を選択的に透過させる光学フィルタ５７と、濁度測定用の波長光を選択的に透過させる光学フィルタ５８と、各光学フィルタ５６、５７、５８のいずれかを使用して、蛍光測定セル４３内のサンプル水４１から発生られた散乱光、または蛍光を選択的に透過させる光学フィルタ切換機構５９と、この光学フィルタ切換機構５９によって選択された光学フィルタを透過した散乱光または蛍光を受光して、散乱光強度信号または蛍光強度信号を生成する受光素子６０とを備えており、光学フィルタ切換機構５９によって、各光学フィルタ５６、５７、５８の１つを選択して、蛍光測定セル４３中のサンプル水４１から発せられる散乱光または蛍光のうち、特定の波長光（濁質４７で散乱させれた散乱光、または励起光により励起された色素から発生られる蛍光）のみを透過させながら、受光素子６０によって、これら散乱光または蛍光を受光させ、散乱光の強度を示す散乱光強度信号または蛍光の強度を示す蛍光強度信号を生成させ、これを蛍光／濁度演算装置４６に供給する。
【００９８】
蛍光／濁度演算装置４６は、蛍光／散乱光受光器４５から出力される散乱光強度信号を濁度データに変換するのに必要なテーブルと、蛍光／散乱光受光器４５から出力される蛍光強度信号を蛍光強度データに変換するのに必要なテーブルと、各テーブルの内容を参照しつつ、蛍光／散乱光受光器４５から出力される散乱光強度信号、蛍光強度信号を濁度データ、蛍光強度データに変換する演算処理部とを備えており、蛍光／散乱光受光器４５から散乱光強度信号が出力されているとき、この散乱光強度信号を濁度データに変換して、濁度影響補正演算装置４９に供給し、また蛍光／散乱光受光器４５から蛍光強度信号が出力されているとき、この蛍光強度信号を蛍光強度データに変換して、濁度影響補正演算装置４９に供給する。
【００９９】
濁度影響補正演算装置４９は、サンプル水４１中に含まれる濁質４７の濃度（濁度）からサンプル水４１によって散乱される光の強度（散乱光強度）を求める演算式が格納されたテーブルと、このテーブルに格納されている演算式で得られた散乱光強度に基づき、蛍光／濁度演算装置４６から出力される蛍光強度データを補正して、サンプル水４１中に含まれている濁質４７の影響を取り除く演算式が格納されたテーブルと、各テーブルに格納されている各演算式を使用して、演算処理を行う演算処理部とを備えており、蛍光／濁度演算装置４６から出力される濁度データに基づき、サンプル水４１中の濁質４７によって発生する散乱光強度を求めるとともに、この散乱光強度を使用し、蛍光／濁度演算装置４６から出力される蛍光強度データを補正して、濁質成分の影響を取り除いて、サンプル水４１中の藻類４８に含まれている色素に由来した純粋な蛍光強度データを求め、これを藻類濃度演算装置５０に供給する。
【０１００】
藻類濃度演算装置５０は、濁度影響補正演算装置４９から出力される蛍光強度データから藻類濃度データを求める演算式が格納されたテーブルと、このテーブルに格納された演算式を使用して演算処理を行う演算処理部とを備えており、濁度影響補正演算装置４９から出力される蛍光強度データに基づき、サンプル水４１中の藻類濃度を示す藻類濃度データを求め、これを表示装置（図示は省略する）などに供給する。
【０１０１】
このように、この第３の実施の形態では、励起光照射装置４４によって濁度測定用の波長を持つ励起光を生成させ、これを蛍光測定セル４３内のサンプル水４１に照射させながら、蛍光／散乱光受光器４５、蛍光／濁度演算装置４６によって、蛍光測定セル４３内のサンプル水４１で散乱された励起光の強度を測定させ、濁度データを生成させた後、励起光照射装置４４によって、蛍光測定用の波長を持つ励起光を生成させ、これを蛍光測定セル４３内のサンプル水４１に照射させながら、蛍光／散乱光受光器４５、蛍光／濁度演算装置４６によって、蛍光測定セル４３内のサンプル水４１から発せられる蛍光を受光させ、蛍光強度データを生成させ、さらに濁度影響補正演算装置４９によって、蛍光／濁度演算装置４６から出力される濁度データに基づき、蛍光／濁度演算装置４６から出力される蛍光強度データを補正させ、サンプル水４１中に含まれる濁質４７による影響を取り除かせた後、藻類濃度演算装置５０によって、濁質４７による影響が取り除かれた蛍光強度データを藻類濃度データに変換させるようにした。このため、装置全体を小型化しつつ、１つの蛍光測定セル４３で、サンプル水４１に混在している濁質４７の濃度と、藻類４８の濃度とを各々、計測させて、藻類４８の濃度測定で得られた藻類濃度に含まれる濁質分をキャンセルさせ、濁質４７の影響を受けずに、サンプル水４１中に含まれている藻類４８の濃度を連続的に測定させることができる。
【０１０２】
また、この第３の実施の形態では、サンプル水４１濁度を測定するとき、励起光照射装置４４の光学フィルタ切換機構５５によって、蛍光測定用の光学フィルタ５２、５３から濁度測定用の光学フィルタ５４に切り替え、励起光照射装置４４から濁度測定に適した波長範囲の励起光を出射させ、これを蛍光測定セル４３内のサンプル水４１に照射させるとともに、蛍光／散乱光受光器４５の光学フィルタ切換機構５９によって、蛍光測定用の光学フィルタ５６、５７から濁度測定用の光学フィルタ５８に切り替え、蛍光測定セル４３内のサンプル水４１で散乱された励起光を受光させ、サンプル水４１の濁度を測定させるようにしているので、１つの蛍光／散乱光受光器４５、蛍光／濁度演算装置４６によって、蛍光測定と、濁度測定とを行わせることができ、これによってシステム全体を小型化させることができる。
【０１０３】
また、この第３の実施の形態では、上述した第１、第２の実施の形態と同様に、サンプル水４１に含まれる濁質４７の濃度と、サンプル水４１で散乱されて発せられる散乱光の強度とが線形になり、また蛍光／散乱光受光器４５で受光される光の強度が、サンプル水４１から発せられる蛍光の強度と、散乱光の強度とを加算した形になっていることに着目した、（２）式〜（７）式で示される簡単な演算式を用いて、蛍光／濁度演算装置４６から出力される濁度データで、蛍光／濁度演算装置４６から出力される蛍光強度データを補正し、サンプル水４１に含まれている藻類４８の濃度を求めるようにしているので、演算処理を簡素化させ、リアルタイムで、サンプル水４１中に含まれている藻類４８の濃度を連続的に測定させることができる。
【０１０４】
また、この第３の実施の形態では、上述した第１、第２の実施の形態と同様に、サンプル水４１に含まれている緑藻、珪藻類の濃度を測定するとき、波長が４３５ｎｍの励起光を使用して、波長が６７８ｎｍの蛍光を受光させ、またサンプル水４１に含まれている藍藻類の濃度を測定するとき、波長が６００ｎｍの励起光を使用して、波長が６４２の蛍光を受光させるようにしているので、サンプル水４１に含まれている緑藻、珪藻類の濃度、または藍藻類の濃度のうち、いずれかの濃度を選択的に測定させて、水道原水に対する適切な水処理を行わせることができる。
【０１０５】
さらに、この第３の実施の形態では、上述した第１、第２の実施の形態と同様に、１つの励起光照射装置４４から波長が４３５ｎｍの励起光、波長が６００ｎｍの励起光、波長が６６０ｎｍの励起光のうち、いずれの励起光でも、出射可能にするとともに、蛍光／散乱光受光器４５によって、波長が６７８ｎｍの蛍光、波長が６４２の蛍光、波長が６６０ｎｍの散乱光のうち、いずかの蛍光、または散乱光を受光可能にしているので、光源、受光素子などを共通化させて、システム全体を小型化させながら、サンプル水４１に混在している濁質４７の濃度と、緑藻、珪藻類の濃度と、藍藻類の濃度とを各々、計測させることができる。
【０１０６】
《他の実施の形態》
また、上述した第２、第３の実施の形態では、励起光照射装置１９、４４の光学フィルタ切換機構３１、５５を動作させて、蛍光測定用の光学フィルタ２８、２９、５２、５３、濁度測定用の光学フィルタ３０、５４のいずれか一方を選択させて、励起光照射装置１９、４４から蛍光測定に適した波長範囲の励起光、濁度測定に適した波長範囲の励起光のいずれか一方を出射させるようにしているが、蛍光測定に適した波長範囲の励起光を出射する励起光照射装置と、濁度測定に適した波長範囲の励起光を出射する励起光照射装置とを使用して、サンプル水１６、４１に含まれている藻類２２、４８の濃度測定と、サンプル水１６、４１に含まれている濁質２２、４７の濃度測定とを並列に行わせるようにしても良い。
【０１０７】
このように、構成することにより、サンプル水流路１７、４２を流れるサンプル水１６、４１の特性変動が激しいときでも、サンプル水１６、４１の同じ部分に対し、藻類２２、４８の濃度測定と、濁質２２、４７の濃度測定とを行わせて、藻類濃度の測定精度が低下しないようにすることができる。
【０１０８】
また、上述した第１、第２、第３の実施の形態では、水道原水などの一部を取り込んで、これをサンプル水２、１６、４１として、そのまま蛍光測定セル５、１８、４３に導入するようにしているが、藻類９、２３、４８の種類によっては、個体同士が結び付いて群体を形成するとともに、個体および群体同士が凝集し、肉眼で確認できるほどの大きさの塊になる場合があり、このように凝集した状態で、蛍光測定を行うと、励起光が塊中の内部の藻類９、２３、４８まで到達せずに、実際のサンプル水２、１６、４１に含まれている藻類９、２３、４８のうち、励起されて蛍光を発する藻類９、２３、４８の割合が小さくなり、均一に分散している場合に比較し、低い濃度になってしまうことがある。
【０１０９】
そこで、このような場合には、サンプル水流路３、１７、４２の途中に、超音波の振動によって、藻類同士の結合を物理的に分割させる超音波撹拌装置、または急速に回転する撹拌子によって、藻類同士の結合を物理的に分割させる撹拌装置などを挿入して、サンプル水流路３、１７、４２内を流れるサンプル水２、１６、４１を撹拌させ、凝集した藻類９、２３、４８を均一に分散させた後、蛍光測定セル５、１８、４３に導入させるようにしても良い。
【０１１０】
このようにすることにより、藻類９、２３、４８が凝集して塊になっているときでも、これらの塊を分割させて、サンプル水２、１６、４１中に藻類９、２３、４８を均一に分散させ、藻類濃度の測定精度を向上させることができる。
【０１１１】
また、上述した第１、第２、第３の実施の形態では、蛍光測定セル５、１８、４３の透明度が低下しないことを前提にしているが、実際の蛍光測定セル５、１８、４３では、内部に藻類９、２３、４８、あるいは濁質８、２２、４７が付着したり、その他の生物、その他の無機質、有機質などが付着して、蛍光測定セル５、１８、４３の透明度が低下してしまうことがある。
【０１１２】
そこで、このような場合、蛍光測定セル５、１８、４３の透明度が低下した時点、あるいは予め設定されている周期で、測定動作を停止させて、サンプル水流路３、１７、４２から蛍光測定セル５、１８、４３を取り外し、その内部を機械的に洗浄するようにしても良い。
【０１１３】
また、蛍光測定セル５、１８、４３内を洗浄する方法として、汚れの内容に応じた洗浄方法、例えば蛍光測定セル５、１８、４３内に生物が付着して、繁殖しているとき、あるいは有機性の付着物が付着しているときには、強力な酸化力を持つオゾンを使用して、蛍光測定セル５、１８、４３内を洗浄し、また蛍光測定セル５、１８、４３内にカルシウム、マグネシウムなどの硬度成分が析出して、スケールが付着しているとき、塩酸などの酸を使用して、蛍光測定セル５、１８、４３内を洗浄するようにしても良い。
【０１１４】
このように、汚れの内容に応じて、洗浄方法を選択することにより、蛍光測定セル５、１８、４３の透明度を高い状態に保ち、測定精度が低下しないようにすることができる。
【０１１５】
また、このように、オゾン、酸などを使用する洗浄方法では、サンプル水流路３、１７、４２から蛍光測定セル５、１８、４３を取り外す必要が無いことから、予め設定された周期で、自動的に洗浄を開始させたり、蛍光測定セル５、１８、４３の汚れが規定の汚れ以上になった時点で、自動的に洗浄を開始させたりしても良い。
【０１１６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の藻類濃度測定システムでは、サンプル水に混在している濁質の濃度と、緑藻、珪藻類などの濃度とを各々、計測させて、緑藻、珪藻類などの濃度測定で得られた藻類濃度に含まれる濁質分をキャンセルさせ、これによって濁質の影響を受けずに、サンプル水中に含まれている藻類の濃度を連続的に測定させることができる。
【０１１７】
請求項２、３の藻類濃度測定システムでは、１つの測定セルによりサンプル水に混在している濁質の濃度と藻類の濃度とを各々計測できるので、システム全体を小型化することができる。
【０１１８】
請求項４の藻類濃度測定システムでは、演算内容を簡素化し、処理速度を高めることができる。
【０１２０】
請求項４の藻類濃度測定システムでは、光源、受光素子などを共通化させて、システム全体を小型化させることができる。
【０１２１】
請求項５、６、７の藻類濃度測定システムでは、サンプル水中に、藻類が凝集した状態で、濁質と混在していても、撹拌子などによってサンプル水を直接、撹拌させて、超音波によってサンプル水を振動させて、凝集している藻類をばらばらにした後に濁質の濃度と、藻類の濃度とを各々計測することができる。
【０１２２】
請求項８の藻類濃度測定システムでは、機械的な力、化学的な力などにより、測定セル内を適時、洗浄して、測定精度が低下しないようにすることができる。
【０１２３】
請求項９の藻類濃度測定システムでは、強酸化作用を持つオゾンによって、測定セル内に付着した藻類、有機物、生物などを取り除いて、測定精度が低下しないようにすることができる。
【０１２４】
請求項１０の藻類濃度測定システムでは、強い酸化作用を持つ酸によって、測定セル内に付着したカルシウム、マグネシウムなどでできたスケールを取り除いて、測定精度が低下しないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による藻類濃度測定システムの第１の実施形態を示す構成図である。
【図２】緑藻を含むサンプル水、藍藻を含むサンプル水に波長が４３５ｎｍの励起光を照射したとき、サンプル水から発せられる波長が６７８ｎｍの蛍光強度と、クロロフィルａ濃度との関係を示すグラフである。
【図３】緑藻を含むサンプル水、藍藻を含むサンプル水に波長が６００ｎｍの励起光を照射したとき、サンプル水から発せられる波長が６４２ｎｍの蛍光強度と、クロロフィルａ濃度との関係を示すグラフである。
【図４】模擬濁質として、種々の濃度のカオリンを添加したサンプル水に波長が４３５ｎｍの励起光を照射したとき、サンプル水から発せられる波長が６７８ｎｍの散乱光と、濁度との関係を示すグラフである。
【図５】模擬濁質として、種々の濃度のカオリンを添加したサンプル水に波長が６００ｎｍの励起光を照射したとき、サンプル水から発せられる波長が６４２ｎｍの散乱光と、濁度との関係を示すグラフである。
【図６】図１に示す藻類濃度測定システムにおいて、蛍光強度に濁度補正を行う前の数値と、蛍光強度に濁度補正を行った後の数値との関係を示す表である。
【図７】  本発明による藻類濃度測定システムの第２の実施形態を示す構成図である。
【図８】図７に示す励起光照射装置、蛍光測定セル、透過光受光器、濁度演算装置、蛍光受光装置の詳細な内容を示す構成図である。
【図９】  本発明による藻類濃度測定システムの第３の実施形態を示す構成図である。
【図１０】図９に示す励起光照射装置、蛍光測定セル、蛍光／散乱光受光器、蛍光／濁度演算装置の詳細な内容を示す構成図である。
【図１１】緑藻、珪藻のみを含むサンプル水に照射する励起光の波長と、サンプル水から発せられる波長が６７８ｎｍとなっている蛍光の強度との関係を示すグラフである。
【図１２】緑藻、珪藻のみを含むサンプル水に波長が４３５ｎｍの励起光を照射したとき、サンプル水から発せられる蛍光の波長と、強度との関係を示すグラフである。
【図１３】藍藻類のみを含むサンプル水に波長が４３５ｎｍの励起光を照射したとき、サンプル水から発せられる蛍光の波長と、強度との関係を示すグラフである。
【図１４】藍藻類のみを含むサンプル水に照射する励起光の波長と、サンプル水から発せられる波長が６４２ｎｍとなっている蛍光の強度との関係を示すグラフである。
【図１５】藍藻類のみを含むサンプル水に波長が６００ｎｍの励起光を照射したとき、サンプル水から発せられる蛍光の波長と、強度との関係を示すグラフである。
【図１６】緑藻、珪藻のみを含むサンプル水に波長が６００ｎｍの励起光を照射したとき、サンプル水から発せられる蛍光の波長と、強度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１，１５，４０：藻類濃度測定システム
２，１６，４１：サンプル水
３，１７，４２：サンプル水流路
４：濁度計
５，１８，４３：蛍光測定セル（測定セル）
６：励起光照射装置（蛍光測定手段）
７，２４：蛍光受光装置（蛍光測定手段）
８，２２，４７：濁質
９，２３，４８：藻類
１０，４９：濁度影響補正演算装置（濁度影響補正手段）
１１，５０：藻類濃度演算装置
１９，４４：励起光照射装置（濁度測定手段、蛍光測定手段）
２０：透過光受光器（濁度測定手段）
２１：濁度演算装置（濁度測定手段）
２５：濁度影響補正演算装置（濁度影響補正手段）
２６：藻類濃度演算装置
２７，５１：発光素子
２８，２９，３０，３４，３５，５２，５２，５３，５４，５６，５７，５８：光学フィルタ
３１，３６，５５，５９：光学フィルタ切換機構
３２：透過光光学フィルタ
３３，３７，６０：受光素子
４５：蛍光／散乱光受光器（濁度測定手段、蛍光測定手段）
４６：蛍光／濁度演算装置（濁度測定手段、蛍光測定手段）
【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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