JFE 技報 No. 37（2016 年 2 月）p. 98-99

製品・技術紹介

多波長励起蛍光光度計
Multi-Exciter

1． はじめに
海水・湖水中における植物プランクトンの種組成測定は，生態系や環境の保全，赤潮による漁業被害低減を目的として定期的に実施されている。たとえば，魚介類養殖が盛んな沿岸海域では，特定の有害種を監視し，増殖傾向が観察されると赤潮警報が発表される。種組成を測定するために有効であり一般的な手段は，光学顕微鏡を用いた観察方法である。しかし，観察結果が観察者の技能に依存し，試料採水から測定完了までに多大な時間を要するため，広い空間を短時間に測定することが困難である。また，短時間測写真 1 多波長励起蛍光光度計

定が可能な現場型装置である市販のクロロフィル蛍光光度

Photo 1計は，すべての植物プランクトンが保有するクロロフィル a

Appearance of Multi-Exciter(Chlorophyll-a, Chl-a）の蛍光を測定するものであり，全植物プランクトンの現存量を測定できるが，種組成を測定できない。そのため，短時間に広い空間の植物プランクトンの種組成を客観的に測定する現場観測技術の開発が求められ1）ていた 。
JFE アドバンテックが開発した多波長励起蛍光光度計（写真 1）は，植物プランクトンの蛍光励起スペクトルを測定する水中投入型の現場型計測装置であり，蛍光励起スペクトルを測定することによって，植物プランクトンの種組成を推定することを目的としている。本稿では，多波長励起蛍光光度計の特徴および測定例について紹介する。
写真 2 センサーと生物付着防止ワイパーの配置

2． 製品の特長
2.1

Photo 25）

Arrangement of sensors and biofouling protection5)
wiper

製品概要

多波長励起蛍光光度計は，蛍光励起スペクトルセンサー組込みを実現する。また，測定可能な最大水深は 500 m でのほかに，深度センサーと水温センサー，濁度センサーをあり，幅広い環境と測定形態での観測が可能となっている。

搭載した多項目計測装置である（写真 2）。深度測定値は鉛

2.2

直プロファイル観測に利用できる。また，水温・濁度測定

測定原理

値は蛍光励起スペクトル測定結果の質（温度影響，濁度影響）

一般に，植物プランクトンの光学特性（吸収スペクトル，の確認に利用できる。さらに，生物付着防止のため機械式蛍光励起スペクトル）は，植物プランクトンに含まれる色素ワイパーを備えており，数ヶ月にわたる長期観測において安に依存する。また，植物プランクトンは種ごとに異なる色素定かつ正確なデータ観測が可能である。

組成を持つ。したがって，光学特性を測定することにより，本製品にはメモリータイプと有線タイプがある。測定値を装置の内部に記録するメモリータイプは，長期間の自動観色素を間接的に測定し，その結果より植物プランクトン種の推定が可能であることが知られている。

植物プランクトンはクロロフィル a による蛍光が 680 nm測を実現し，水中ケーブルを用いて通信を行なう有線タイ
プは，リアルタイム観測や他のプラットフォームへの容易な2, 3）付近に現れる。多波長励起蛍光光度計は，610 nm より短波長の複数励起光源によって励起された 640 nm から 1 100 nm

2015 年 7 月 30 日受付までの蛍光を検出することで，植物プランクトンの蛍光励起－ 98 －

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多波長励起蛍光光度計

図 1 LED の発光特性と光学フィルタの透過特性
Fig. 15）

Spectral distributions of the nine light emitting diodes5)(LEDs) and characteristics of the optical filters
図 2 沿岸海域での鉛直種分布推定例
Fig. 2スペクトルを測定する。励起光源は，中心波長の異なる 9

Example of estimated vertical class distribution in acoastal region

種類の LED（Light emitting diode）を使用し，各 LED の中心波長は，375, 400, 420, 435, 470, 505, 525, 570, 590 nm である。これらの波長は，植物プランクトンがもつ色素の吸収極

4． おわりに大を考慮して選択されている。図 1 は，各 LED の発光特性
多波長励起蛍光光度計は，植物プランクトンが保有すると光学フィルタの光学特性，検出するクロロフィル a の蛍光色素組成に依存した蛍光励起スペクトルを，水中で短時間スペクトルを示している。に広範囲を測定することができる計測装置である。そして，3． 製品性能
3.1

測定された蛍光励起スペクトルは，重回帰分析などにより種組成推定に応用が可能である。また，本装置は，高感度測定感度と濁度影響性能によって，植物プランクトン密度が希薄な外洋域での植物プランクトン観測は，外洋域や沿岸海域，湖沼，上使用を可能にしたことと，濁度影響が少ないという性能に下水設備などのさまざまな場所で実施されている。したがっよって，濁度が比較的高い沿岸海域や湖沼での測定を可能て，植物プランクトンの密度が非常に低い外洋域と，懸濁にしたことに特徴がある。これにより，幅広い用途，環境で物質などによる濁度が高い沿岸海域・湖沼に対応する必要の植物プランクトン種組成測定に貢献することができる。

がある。この両方の課題に対応するため，多波長励起蛍光光度計は，クロロフィル a 濃度 0.1 mg/l 以下の高感度性能と，濁度 109 FTU（Formazin turbidity unit）における誤検出が0.6％以下という濁度影響が少ない性能を有している

3.2

4, 5）

。

測定例

多波長励起蛍光光度計で測定された単一種の植物プラン
クトンの蛍光励起スペクトルは，各植物プランクトン種において特徴的なスペクトルの形状を示す

4, 5）。この形状の違いを利用し，重回帰分析などの手法により，種組成の推定が可能である

参考文献
1）Cullen, John J. et al. Optical detection and assessment of algal blooms.
Limnology and Oceanography. 1997, vol. 42, no. 5, part 2, p. 1223-1239.
2）Yentsch, Charles S.; Yentsch, Clarice M. Fluorescence spectral
signatures: the characterization of phytoplankton populations by the useof excitation and emission spectra. J. Mar. Res. 1979, vol. 37, p. 471-483.
3）Yentsch, C. S.; Phinney, D. A. Spectral fluorescence: an ataxonomic tool
for studying the structure of phytoplankton populations. J. Plankton Res.
1985, vol. 7, no. 5, p. 617-632.
4）Yoshida, M.; Horiuchi, T.; Nagasawa, Y. In situ multi-excitation
chlorophyll fluorometer for phytoplankton measurements: technologies
and applications beyond conventional fluorometers. Proceedings of theOCEANS 2011 MTS/IEEE KONA Conference & Exhibition.
5）吉田光男，長澤泰宏．環境システム計測制御学会誌．2012, vol. 17, no.
2 & 3, p. 177-179.

4, 5）。図 2 は，沿岸海域において鉛直方向に連続

測 定 し， そ の 測 定 結 果 を 珪 藻（Diatoms）， 緑 藻（Greenalgae），藍藻（Cyanobacteria）について種組成推定した結果の例である。

〈問い合わせ先〉JFE アドバンテック 海洋・河川事業部
TEL：0798-66-1783 FAX：0798-66-1654
ホームページ：http://www.jfe-advantech.co.jp－ 99 －

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