JP2024506692A - シアノバクテリアの、検出、アセスメント、軽減、のための装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、シアノバクテリアのような有害な水媒介性のバクテリアの、検出、アセスメント、及び軽減、に関する。複数の装置の実施形態及び変形が記載されている。ある装置は、UV-C放射、オゾンを含むマイクロバブル、及び超音波、のうちの少なくとも1種を適用して、前記有害な水媒介性のバクテリアを軽減することができる。本発明のシステム及び方法を、水体、例えば、淡水及び塩水等、に適用することができる、並びに廃水処理に適用することができる。本発明のシステム及び方法を使用して、藻類の濃度を直接的に減少させることができる、及び本発明のシステム及び方法を使用して、藻類が増殖するために使用する、水中の栄養分の濃度を減少させることができる。環境に化学物質を導入することを含まない、有害なバクテリアを軽減する方法が記載される。【選択図】なし

Description

［関連出願の相互参照］
本出願は、2021年2月16日に提出された同時係属中の米国仮特許出願第63149707号、への優先権、及び、の利益、並びに2022年1月25日に提出された同時係属中の米国仮特許出願第63302766号、への優先権、及び、の利益、を主張する、各出願は、その全体が本出願に参照により取り込まれる。

本発明は、広く、シアノバクテリアの、検出、アセスメント及び軽減、特に、シアノバクテリアをリアルタイムで、検出する、アセスメントする及び軽減する、ためのシステム及び方法に関する。

米国疾病予防管理センター(The Centers for Disease Control (CDC))は最近、全国的に広範なシアノバクテリアの異常発生のアウトブレイクを追跡するために、有害な藻類の異常発生(Harmful Algal Bloom (HAB))ウェブサイトを立ち上げた。2016年の最近の報告では、有害な藻類の異常発生が、9月だけの月に、17州でアウトブレイクしたことが示された。

CDCによれば、藻類の異常発生は、急速に公衆衛生上の問題となりつつあり、軽度から重度までにわたる症状(symptom)を招いている。HAB毒素の典型的な症状(symptom)としては、皮膚刺激、胃及び腸の痙攣、肺及び中枢神経システムの障害、が挙げられる。HAB毒素は、ヒト及び動物の両方に有害である。

シアノバクテリアの異常発生は、水が暖かく、栄養分が豊富な場合、例えば、肥料が流出した場合に、起こる。前記異常発生は、典型的には、水体が温かくなり始めるのに伴い、中夏から晩夏にかけて現れる。リンや窒素などの栄養分によって、このバクテリア（このバクテリアは、典型的には、夜間に増殖し、水面に広がる）が養われることが促進される。

シアノバクテリアの異常発生の出現は、しばしば緑色のペンキが浮揚していることに似ていて、シアノバクテリアが死ぬと、しばしば強いにおいが発せられる。前記異常発生は、しばしば、生物体が水中で繁殖するのに必要な光を遮断したり、貴重な酸素に関する水源を枯渇させる。シアノバクテリアは、しばしば、シアノ毒素を産生するが、シアノ毒素は、ヒトと動物の両方で、様々な有害作用を引き起こす危険な自然毒素である。

光合成を保持するために必要な増殖因子が増加（富栄養化としても知られる）することの結果として、藻類が過剰に増殖すると、米国だけでも年間22億ドルの損害が生じると推定されている。これらの損害は、しばしば、飲料水供給やレクリエーション地域を汚染する藍藻類（シアノバクテリアとしても知られる）の異常発生の結果である。

大規模な藍藻類の異常発生の典型的な結果は、藻類が死滅するときに、腐敗した藻類からしばしば生じる悪臭である。これらの高密度な異常発生は、しばしば、水中で典型的には繁殖する（しかし、水面がしばしば高密度で覆われると、太陽光に対して飢餓状態になる）生物体を維持することを促進するために必要な太陽光を遮断する。前記藻類は死滅すると、しばしば無機炭素が枯渇し、その結果、水のpHレベルが上昇する。腐敗に関する更なる結果は、溶存酸素が枯渇することであり、これは、生命を維持することができない、低酸素状態又は無酸素状態、を作り出すことが知られている因子である。

さらに最近では、海洋沿岸環境に沿って低酸素事象（例えば、ミシシッピ川沿い、メキシコ湾、サスケハナ川、及びチェサピーク湾に沿って見られるような低酸素事象）が見つかっており、これによって、収益性のある商業的な及びレクリエーション的な漁場を危機に晒している。これらの低酸素事象は、しばしば、広い範囲（例えば、同じ地域内で約245,000平方キロメートル等）に影響を及ぼす。もちろん、これらの事象は沿岸海域に限らず、多くの淡水湖（例えば、エリー湖など）でも見られる。

最近、異常に暑い気象パターンが、五大湖の大部分の水温を、夏の初めに、記録的な最高レベルにまで押し上げている。エリー湖上及びオンタリオ湖上では、その水温は、記録を取り始めて以来、最も高く、今後数週間で、更に高くなる可能性がある。異常に温かい水は、ここ数十年の気候変動の傾向と一致しており、水質を損なう可能性があり、一部の地域の海洋生物に危害を与える可能性がある。五大湖全体の平均表面水温は、深くて波が荒いスペリオル湖を除いて、70度台まで上昇し、エリー湖では80度台まで到達しそうである。

2020年7月初旬のエリー湖西部の水域における藍藻類又はシアノバクテリア。悪臭を放つ藻類の異常発生によって、魚が害され、その水の暴露を受けた人々が病気になるおそれがある。2014年、エリー湖由来のシアノバクテリアは、トレドにおいて、水道に入り、住民は、その水を飲んだり触れないように指示された。温かい水温により、藻類が、跳躍的に、異常発生し始めたことは、それが、通常よりも数週間長く存在するであろうことを意味する。五大湖で、最も早く観察された藻類の異常発生は、2018年6月に発生したものである。

藻類の異常発生が増えていくことを支える特定の条件としては、熱成層を実際に形成する水が挙げられる。これは、水の上側層が下側層よりも温かい場合に発生し、これは、2つの熱層が混じり合わなくなる場合に、しばしば発生する。この熱混合の減少は、しばしば、その水が穏やかな場合に起こる。

過去10年間、エリー湖では、ヒトの疾患の事例をもたらしたと思われる、有害なシアノバクテリアの異常発生(cHAB)及びシアノ毒素、が繰り返し発生している。蔓延している毒素産生シアノバクテリアは、ミクロキスティス属（Microcystis genus）であり、これは、ミクロキスチン（microcystin）を産生することが知られている。更に、アナベナ（Anabaena） （ドリコスペルムム(Dolichospermum)）及びリングビア（Lyngbya）のような他の毒素産生シアノバクテリアの存在を意味する、アナトキシン-aのような他のシアノ毒素も同定されている。

シアノバクテリア（アナベナ・フロス-アクアエ(Anabaena flos-aquae)）の細胞は、中枢神経システムを妨害することができる神経毒素を産生することができる。これらの神経毒は、神経細胞と筋細胞との間の伝達を破壊し、呼吸筋の麻痺を引き起こして死に至らしめることがある。

全てのシアノバクテリアが藍藻類を産生するわけではないが、あるものは、「赤潮」又は赤水の異常発生、を生じさせる。本発明の同じ方法を、これらのバクテリアに対しても展開することができる。

シアノ毒素は、以下の2つの基準によって分類される：(1)陸上脊椎動物における作用機序（これは、3つのサブ-グループに分けられる、即ち；肝臓毒素、神経毒素、及び皮膚毒素）；並びに(2)それらの全体的な化学構造（これも、3つのサブ-グループに分けられる、即ち；環状ペプチド、アルカロイド、又はリポ多糖(LPS)）。

肝臓毒素は、循環血液量減少性ショックを介して肝臓内の構造物の破裂を引き起こし、その結果、肝臓内に血液が過剰に蓄積する。また、肝臓毒素はまた、タンパク質ホスファターゼ1型又は2型(PP1又はPP2A)を阻害することによって、肝臓の細胞構造及び機能のコントロールを妨げることもある。

シアノバクテリアによってしばしば産生される最も毒性の強い化合物は、神経毒素として知られている。これらの毒素は、神経筋システムを妨害することによって、呼吸筋の麻痺を引き起こすことがあり、実験用ラットでは、ほんの数分間で死に至ることが示されている。そのような神経毒素の1つはサキシトキシン型であり、PSP（麻痺性貝中毒(paralytic shellfish poisoning)）とも呼ばれる。これは主に、汚染された二枚貝の軟体動物を摂取したヒトからこの毒素が最初に同定された経緯による。これらの同じ毒素は、「赤潮」現象として知られるようになったものの結果でもあることもわかった。

皮膚毒素、アプリシア毒素（aplysiatoxin）、リングビア毒素（lyngbiatoxin）のように分類されるシアノ毒素は、それぞれ海洋シアノバクテリアで同定されており、前記シアノバクテリアに感染した沿岸の水を浴びた人々に重度の皮膚炎を引き起こすことが知られている。

先行技術では、シアノバクテリアの増殖をコントロールするための化学的な方法としては、過酸化水素の使用が挙げられ、これは、過酸化水素(H₂O₂)が、水(H₂O)及び純酸素(O₂)に分解する酸化プロセスを引き起こし、曝露を受けたバクテリアには死がもたらされる。この方法での限界は、有益なバクテリアもその使用によって死滅することであり、この化学剤を採用する際には、大きな注意が必要である。シアノバクテリアの蔓延をコントロールするためのもう一つ別の化学的な方法は、抗生物質の使用である。マラシン（Maracyn）やエリスロマイシン（Erythromycin）などの抗生物質は、シアノバクテリアを殺す効果があることがわかっている。しかし、シアノバクテリアを処理するための抗生物質の使用もまた、同様に、有益なバクテリアのプロセスを妨害するだろう。

湖、川、及び海などの水で、肉食バクテリアが、近年、問題視されるようになってきている。

水体をサンプリングすることによる標準的なモニタリング
藍藻類(Blue Green Algae (“BGA”))について、水体をサンプリングするための標準的な手順には、水サンプルを採取するステップ、検査のために検査室に送付するステップ、及び報告書の返事を受け取るステップ、が含まれる。このプロセスは、完了するまでに1日以上かかることがある。

前記サンプルの輸送中に、間違いが生じることがある。

BGAは、条件が良好であれば、3日ごとにその数が2倍になり得ることが、知られている。BGAサンプルは、温度の及び光の条件に敏感である。

前記サンプルが光照射を受けた場合（例えば、透明又は半透明の容器に入れた場合）は、BGAが増殖し続けることがある。前記サンプルを不透明な容器に入れて保持すると、BGAが失われることがある（暗所では、長時間保持されると、BGAの一部が死滅することがあるため）。増殖速度は、前記サンプルが置かれる温度の影響を受ける可能性がある。

前記サンプルを検査室に運ぶ際における遅れは、サンプル毎に様々である。

いずれにせよ、報告書として返送されたデータは、何日間か分、古いという可能性があり（これは、その結果が得られた時点での水の状態ではない可能性がある）、結果そのものが、前記サンプルを収集した時点での水の状態を、正確に表していない可能性がある。

特許先行技術
また、de Meulenaerらの米国特許第8,097,170号（2012年1月17日発行）も、先行技術として公知である、これは、液体媒体を保持する容器の区画に対して超音波エミッタを配置する、及び前記区画に対してマイクロバブル・エミッタを配置する、液体媒体を処理するためのデバイスを開示する、と言われている。前記超音波エミッタは、約200 KHzと10 MHzとの間の高-周波数の超音波を放出する。前記マイクロバブル・エミッタは、平均直径が1 mm未満であるバブルを放出する。

また、Kuwataらの米国特許第8,849,483号（2014年9月30日発行）も、先行技術として公知である、これは、自動運転の水上輸送の船舶を、安全な方法で操作するためのシステム及び方法を開示する、と言われている。前記システムには、他の船舶の位置や動き、並びに航行の危険性を表す静止した物体の位置、を特定するためのハードウエアが含まれる。危険を回避するための海上ナビゲーション・アルゴリズムを使用する計算方法を適用することにより、及び得られたデータに対してVelocity Obstaclesを用いるCOLREGSに従うことにより、その自動運転の船舶は、危険を回避するための、及び国際協定によって規定された標準的なナビゲーション手順の遵守を維持するための、様式で動作をしつつ、望ましいナビゲーション最終結果を達成するために辿るべき、安全で効果的な経路を計算する。そのシステムと方法は、認識センサとしてレーダーとステレオ・カメラを使って、水上で成功裏に実証され、操縦目標を追跡するためのより高いレベルのプランナー（planner）と統合されている。

また、Songらの韓国特許出願公開KR 1020160031766A（2016年3月23日公開）も、先行技術として公知である、その発明は、UV-Cランプと超音波発生装置を用いる緑潮除去装置に係るものであり、これによって、川、湖等の水質を測定することで藍藻類の発生をモニタリングすることによって、及び、アウトブレイクの初期段階の間に藍藻類を除去することによって、緑潮を防止することができる。当該発明の緑潮除去装置は、以下を含む：水上に浮揚するように浮揚性を有する本体；前記本体を動かすための動力を発生するエンジン・ユニット；前記エンジン・ユニットが動作するために必要な電気を発生する発電ユニット；対応する水から得られる試料から藍藻類の集団を含む水質を測定する解析ユニット；超音波及び紫外線を用いて、藍藻類を除去する処理ユニット；前記解析ユニットの測定した藍藻類の集団に応じて前記処理ユニットの動作をコントロールする、コントロール・ユニット；及び藍藻類の発生をモニタリングするために、前記解析ユニットの測定した水質データをコントロール・センターに送る、通信ユニット。

また、Baltzらの米国特許第9,778,180号（2017年10月3日発行）も、先行技術として公知である、これは、非常に小さい幾何学的形状に多数の光学構成要素を収容するための独特の形態因子を有する、濁度計及び蛍光光度計を開示する、と言われている。これにより、閉-ループ様式であっても、光源からの光強度の変化を補償することができるようになる。非常に小さい幾何学的形状に、比較的大径のLED光源と並べて、基準及び信号ディテクタをパッケージ化することができることは、小径のセンサを必要とする用途（例えば、全直径がサブ-2インチ範囲であるマルチ-パラメータ・ゾンデ・デバイス(multi-parameter sonde device)）に特に適している。米国特許第10,393,654（2019年8月27日発行）及び第10,989,657号（2021年4月27日発行）は、上記の米国特許第9,778,180号の継続出願から生じたものであり、類似の開示を含む。

シアノバクテリア及び他の有害な水媒介性のバクテリアを、リアルタイムで、検出する、アセスメントする、及び軽減する、ためのシステム及び方法が必要とされている。

1つの態様によれば、本発明は、以下を含む、有害な水媒介性のバクテリアを軽減するように構成された装置：水モニタリング・サブ-システム、ここで、前記水モニタリング・サブ-システムは、水体中の藻類の濃度を測定するように構成されている；アセスメント・サブ-システム、ここで、前記アセスメント・サブ-システムは、前記水モニタリング・サブ-システムと通信する、ここで、前記アセスメント・サブ-システムは、不-揮発性メモリに記録された１セットの命令を実行することが可能であるマイクロプロセッサを含む、ここで、前記アセスメント・サブ-システムは、前記水体中の藻類の濃度の現在値を提供するように構成されている、及び所定の基準濃度値を提供するように構成されている；コントロール・サブ-システム、ここで、前記コントロール・サブ-システムは、前記水モニタリング・サブ-システム及び前記アセスメント・サブ-システムと通信する、並びに前記サブ-システムの動作をコントロールするように構成されている、及び前記サブ-システムによって提供されるデータを記録するように構成されている；軽減サブ-システム、ここで、前記軽減サブ-システムは、前記コントロール・サブ-システムからの命令に応じて、藻類の増殖を軽減するために、ある量の前記水に対して、UV照射、マイクロバブル、及び超音波のうちの1種以上を、それぞれ適用するように構成された、UV照射源、マイクロバブル源、及び超音波トランスデューサ、を含む；並びに、コミュニケーション・サブ-システム、ここで、前記コミュニケーション・サブ-システムは、前記コントロール・サブ-システムと通信する、ここで、前記コミュニケーション・サブ-システムは、前記データを前記装置のオペレータに送信するように、及び前記オペレータの、通信するための、前記コントロール・サブ-システムへの、命令を受信するように、構成されている、を特徴とする。

1つの実施形態では、前記装置は、前記藻類の増殖を軽減するために、前記水の中の栄養分の濃度を減少させるように構成されている。

もう1つの実施形態では、前記水の中の前記栄養分は、リンである。

なお更なる実施形態では、前記軽減サブ-システムは、前記量の水に適用した後に残るあらゆる前記オゾンを、分子酸素に変換するように構成されている。

別の実施形態では、前記装置は、以下を更に含む：浮揚サブ-システム、ここで、前記浮揚サブ-システムは、前記装置が、水を進む装置として動作することを可能にするように、構成されている；推進サブ-システム、ここで、前記推進サブ-システムは、前記水を進む装置が、それが浮かぶ水体に対して、動くことを可能にするように、構成されている；位置サブ-システム、ここで、前記位置サブ-システムは、前記水を進む装置が前記水体内のどこに位置するかを決定するように、構成されている；ここで、前記浮揚サブ-システム、前記推進サブ-システム、及び前記推進サブ-システム、の各々は、前記コントロール・サブ-システムと通信する。

更に別の実施形態において、前記装置は、前記水を進む装置に繋がれている、及び前記水を進む装置の近傍の範囲に関する情報を提供するように構成されている、空中観測サブ-システムを更に含む、ここで、 前記空中観測サブ-システムは、前記コントロール・サブ-システムと通信する。

更に別の実施形態では、前記装置は、 前記藻類の前記濃度を直接的に減少させる。

別の態様によれば、本発明は、以下のステップを含む、有害な水媒介性のバクテリアを軽減する方法：以下を含む装置を提供するステップ：水モニタリング・サブ-システム、ここで、前記水モニタリング・サブ-システムは、水体中の藻類の濃度を測定するように構成されている；アセスメント・サブ-システム、ここで、前記アセスメント・サブ-システムは、前記水モニタリング・サブ-システムと通信する、ここで、前記アセスメント・サブ-システムは、不-揮発性メモリに記録された１セットの命令を実行することが可能であるマイクロプロセッサを含む、ここで、前記アセスメント・サブ-システムは、前記水体中の藻類の濃度の現在値を提供するように構成されている、及び所定の基準濃度値を提供するように構成されている；コントロール・サブ-システム、ここで、前記コントロール・サブ-システムは、前記水モニタリング・サブ-システム及び前記アセスメント・サブ-システムと通信する、並びに前記サブ-システムの動作をコントロールするように構成されている、及び前記サブ-システムによって提供されるデータを記録するように構成されている；軽減サブ-システム、ここで、前記軽減サブ-システムは、前記コントロール・サブ-システムからの命令に応じて、藻類の増殖を軽減するために、ある量の前記水に対して、UV照射、マイクロバブル、及び超音波のうちの1種以上を、それぞれ適用するように構成された、UV照射源、マイクロバブル源、及び超音波トランスデューサ、を含む；並びに、コミュニケーション・サブ-システム、ここで、前記コミュニケーション・サブ-システムは、前記コントロール・サブ-システムと通信する、ここで、前記コミュニケーション・サブ-システムは、前記データを前記装置のオペレータに送信する、及び前記オペレータの、通信するための、前記コントロール・サブ-システムへの、命令を受信するように構成されている；ある量の水を回収するために、前記装置が動作するステップ；前記UV照射、前記マイクロバブル、及び前記超音波、のうちの少なくとも1種を、前記量の前記水に適用して、栄養分の濃度を減少させるための、前記軽減サブ-システムが動作するために、前記コントロール・サブ-システムを使用するステップ；これによって、前記有害な水媒介性のバクテリアを軽減する、に関する。

更に別の実施形態では、前記栄養分は、リンである。

更に別の実施形態では、前記軽減サブ-システムは、前記量の水に適用した後に残るあらゆる前記オゾンを、分子酸素に変換するステップを実行する。

1つの実施形態では、前記装置は、以下を更に含む：浮揚サブ-システム、ここで、前記浮揚サブ-システムは、前記装置が、水を進む装置として動作することを可能にするように、構成されている；推進サブ-システム、ここで、前記推進サブ-システムは、前記水を進む装置が、それが浮かぶ水体に対して、動くことを可能にするように、構成されている；位置サブ-システム、ここで、前記位置サブ-システムは、前記水を進む装置が前記水体内のどこに位置するかを決定するように、構成されている；ここで、前記浮揚サブ-システム、前記推進サブ-システム、及び前記推進サブ-システム、の各々は、前記コントロール・サブ-システムと通信する；並びに、前記水を進む装置が動作して、前記藻類の濃度を直接的に減少させる。

別の実施形態では、前記装置は、前記水を進む装置に繋がれている、及び前記水を進む装置の近傍の範囲に関する情報を提供するように構成されている、空中観測サブ-システムを更に含む、ここで、 前記空中観測サブ-システムは、前記コントロール・サブ-システムと通信する。

本発明の目的及び特徴は、後述する図面及び特許請求の範囲を参考にして、より良く理解することができる。本図面は、必ずしも尺度的なものではなく、本発明の原理を説明するために、一般的に、強調がなされている。本図面では、様々な面図全体にわたって、同様の数字を使用して、同様の部分を示す。

図１は、浮揚補助はしけによりサポートを受けた、水を通り抜けることができる、シアノバクテリア軽減装置の1つの構成の横断面を示す。 図２は、放射源を水平位置に描いた、放射源についてのレイアウトの1つの構成を示す。 図３は、水平位置に構成した放射源の断面図を示す。 図４は、本装置に推進力を提供するための、前記装置の後部に位置する推進デバイスを含む、1つの実施形態を示す、断面図としての模式図である。 図５は、推進システムに関して、第2の位置を示す、平面図としての模式図である。 図６Ａは、放射チャンバに対する外部サポートの断面を示す、断面図としての模式図である。図６Ｂは、放射チャンバの平面図としての模式図である。 図７は、特に外部サポートにスルー-ボルトで留める（thru-bolted）ことによって、前記デバイスに固定されるように構成された、推進システムを示す模式図である。 図８は、水中での照射の吸収係数を図示する曲線とともに、紫外線スペクトルを含む、電磁スペクトルを示す。 図９は、細胞の生物学的なプロセスへの、様々なUV波長（UV-A、UV-B、及びUV-C）の影響を、模式的に図示する。 図１０は、シアノバクテリアを軽減するために有用なベンチトップの試作装置の図である。 図１１は、オゾンを試薬として使用する、軽減サブ-システムの第1の実施形態の模式的なフロー図である。 図１２Ａから図１２Ｄは、酸素を変換して、試薬としてオゾンを提供するように構成された、185nmのUV照射を使用するベンチトップの試作オゾン発生装置の実施形態の画像である。 図１３は、オゾンを試薬として使用する、軽減サブ-システムの第2の実施形態の模式的なフロー図である。 図１４は、前記装置の1つの実施形態の模式図である。 図１５Ａは、クロロフィルAの化学式の構造表示である。図１５Ｂは、クロロフィルBの化学式の構造表示である。図１５Ｃは、β-カロテンの化学式の構造表示である。図１５Ｄは、クロロフィルA、クロロフィルB及びβ-カロテンの吸収スペクトルの図である。

詳細な説明
本発明の原理に従うシステム及び方法は、サブ-システムとしての以下の装置を含み、それらを以下に詳しく説明する。

本装置は、浮揚サブ-システム（例えば、浮揚はしけを備えた、水を進む船舶等）及び推進サブ-システム（例えば、モータ等）を有する、水を進む装置を含む、その結果、前記水を進む装置は、水体に対して、前記水を進む装置が動く結果として、有害な水媒介性のバクテリアを含む水を回収するように、構成される。いくつかの実施形態では、前記装置は、単独で又は組み合わせて適用可能な、3つのプロセス（超音波源を用いて、藻類を含む水を超音波処理すること、紫外線照射(通常UV-C)を用いて、藻類を含む水を照射すること、及び前記藻類を含む水に対してオゾンを適用し、続いて254nm付近の紫外線を用いて、あらゆる余剰のオゾンを意図的に破壊すること）を適用することによって有害な藻類の異常発生（hazardous algae blooms）(しばしば「HAB」と呼ばれる)を軽減することができる軽減サブ-システムを含む。いくつかの実施形態では、前記装置は、着色した化学種（例えば、クロロフィルA、フィコシアニン(BGA-PC)及びフィコエリスリン(BGA-PE)等）の量を定量することにより、水中の藻類の存在及び濃度を同定するための光学センサを含む、水モニタリング・サブ-システムを含む。前記センサは、0.01マイクログラム/Lの分解能、0から1000マイクログラム/Lまでの範囲、及び前記3種の各々について1秒以下での応答時間、である。いくつかの実施形態では、前記装置は、ソフトウェア（例えば、不-揮発性メモリ上に記録された1セットの命令）として実装されることがあるアセスメント・サブ-システムを含み、これは、マイクロプロセッサ-ベースのハードウエア上で実行される場合、水モニタリング・サブ-システムによってモニタリングされている水中に存在する藻類の量をアセスメントすることができるようになる、及び、これは、その観察値を所定の基準値と比較して、例えば、藻類の濃度が懸念されるほどに高い、という警告信号を、適宜、提供することができる。いくつかの実施形態では、更なる光学センサを設けて、前記装置の前記軽減サブ-システムから放出される排出水中の、軽減後の、藻類のレベルを測定することができる。いくつかの実施形態では、フィードバック・ループが提供され、その結果、藻類が適切に軽減されることを確実にするために、前記装置が前記軽減サブ-システムの動作に関するパラメータを変更することが、可能となる。いくつかの実施形態では、前記装置は、前記水を進む装置に隣接する領域上で観察される視覚データを提供することができる、繋がれた飛行ドローンのような空中観測サブ-システム、を含む。いくつかの実施形態では、前記装置は、GPSのような位置サブ-システムを含み、その結果、その位置が確認できるようになる、及び、行き先に関する命令を与えることができるようになる。いくつかの実施形態では、前記位置サブ-システムの一部として、例えば、Kuwataらの米国特許第8,849,483号に記載されているように、前記水を進む装置は、自動運転の動作を行うことができる。いくつかの実施形態では、前記装置は、各サブ-システムをコントロールすることを可能にする、1つ以上のコントローラ（例えば、マイクロコントローラに又はマイクロプロセッサに基づく）を含むコントロール・サブ-システム、並びに、必要に応じて各サブ-システム及び関連データ（これらのデータは、記録される、表示される、若しくは他のシステムに送信される、又は更なる処理及び評価のために使用される、ことがある）の状態をユーザに通信するためのコミュニケーション・サブ-システム（例えば、無線-ベースのトランスミッタ（transmitter）及びレシーバ（reciever）等）を含む。

上記の装置は、浮揚、推進及び位置サブ-システムを伴わずに、前記装置に運ばれてきた水（例えば、従来の排水システムでの処理のために集められた排水）を、測定する、評価する、及び処理する、ためにも使用することができると考えられる。

概して、本発明の原理に従った動作の方法は、以下のステップ又はサブ-動作を含む。例示として、この考察では、湖等の淡水体について述べるが、同じ方法を、塩水体に対して、同等の利益で、適用できると考えられる。

HABを検出する従来の方法としては、視覚的な検出（例えば、水体の表面の着色したフィルムを又は層を観察する）、嗅覚的な検出（例えば、水体から発せられる悪臭を嗅ぐ）、及びその水に接触する人又は動物への傷害又は死亡の観察（例えば、その水中に浮揚している死んだ魚、その水を、飲むことによって、又は浴びることによって、病気になっている人又は動物）、その後、水サンプルを化学分析すること、が挙げられる。これに比べて、本発明では、視覚的な若しくは嗅覚的な観察によって、又は人又は動物へのダメージを観察することによって、HABの存在が明らかになるのに必要な濃度、をはるかに下回る濃度で、（環境光の照射ではなく）LED照射に応答する光学センサを使用することにより、水中の藻類の存在を検出することができる。従って、本発明のプロセス中の1ステップは、藻類の濃度をモニタリングするモニタリング・サブ-システムを使用することを含む、及び前記藻類の濃度が所定の基準値（この所定の基準値は、例えば、HAB中の藻類の濃度よりも低い値であることがある）に達した場合に、警告信号又は表示を提供する。前記プロセスにおけるもう1つ別のステップは、前記水の中に存在するバクテリアのレベルをアセスメントすることができる、及び前記バクテリアを軽減するべきか否かを判断することができる（又は行動方針を提案することができる）、コンピューター-ベースのアセスメント・サブ-システムを使用することである。前記水を進む装置は、位置サブ-システム（例えば、GPS又は前記水を進む装置の位置を提供する類似の装置等）を含むことができるので、前記水を進む装置に、湖などの水体の領域を、通り抜けさせるという、並びにその位置を及び対応する藻類の濃度を報告させるという、ステップ、を提供することができる。そのようなステップでは、前記水を進む装置は、HABが形成される可能性が高い条件に近づきつつある水体の領域又は部分をマッピングすることができ、その結果、近い将来に、HABが実際に形成されないように、軽減ステップを開始することが適切であるか否かを決定することができる。更に、前記水を進む装置の位置を囲む領域をスキャンする能力を備えた繋がれたドローンのような、空中観測サブ-システムを使用するステップによって、初期のHABに関して、可能性のある範囲及び／又は動く方向についての更なる情報が提供されることがある。更に、HAB軽減ステップからの排出中の藻類の濃度をモニタリングするために、光学センサを更に使用することは、前記軽減ステップがどれほど効果的であったかを判定する際に役立つことがある、及び存在する藻類を処理するために前記軽減ステップを調整することが可能になる、しかし、一旦、前記藻類が十分に軽減されたならば、前記水が過剰に処理されないようにすることができる。

リアル-タイム現場試験の長所
リアル-タイム・センサを使用して得られたデータは、それが得られた時点で正確である、及び測定時の水質の状態を記述するデータを表している。市販されているセンサを使用すると、データを、リアル-タイム（1回の測定当たり1秒未満）で取得できる。これによって、特に、そのデータを得る時間及びそのデータの正確さ、に関して、水サンプルを採取するステップ、それらを検査室へ輸送するステップ及び前記検査室で試験をするステップ、を含む方法を使用するモニタリング全体に、多くの長所が提供される。

市販のフィコシアニン藍藻類センサ（Phycocyanin Blue-Green Algae Sensor (BGA-PC)）及び市販のフィコエリスリン藍藻類センサ（Phycoerythrin Blue-Green Algae Sensor (BGA-PE)）は、In-Situ Inc., 221 East Lincoln Avenue, Fort Collins, CO 80524 USA から入手可能である。前記ベンダーによれば、前記センサが提供するデータは、前記ベンダーが提供できるソフトウェアを使用して、ワイヤレスで取得することができる。前記センサは、水中に沈めた状態でも動作可能である。

クロロフィルAは、酸素発生型光合成の際に使用されるクロロフィルの特定の型である。それは、紫-青色の光の及び橙-赤色の光の波長から、大部分のエネルギーを吸収する、並びにスペクトルの緑色部分及び近緑色部分の吸収力が乏しい。

クロロフィルAとBとの間の主な違いのうちの1つは、それらが吸収する光の色である。クロロフィルBは、青色光を吸収する。クロロフィルBの中心的な役割は、生命体の吸収スペクトルを拡げることである。

市販のクロロフィルAセンサ（CHLOROPHYLL A sensor）も、同じベンダーから入手可能である。

前記センサ（これは、米国特許第9,778,180, 10,393,654及び10,989,657号に記載されている）は、LED光源を含む。前記ベンダーによれば、前記センサは、他の蛍光源からの干渉を最小限に抑えながら性能を高めるために、結合センサよりも可視光スペクトルのより小さな範囲を励起することができる、及び検出することができる、別個に分かれたクロロフィル及び藍藻類センサを採用している。更に、前記ベンダーは、様々な現場にわたって、より一貫したモニタリング及び校正を行うために、環境光排斥により、外光を遮断し、センサに影響を与えないようにする、と述べている。従って、環境光が存在するか否かに関係なく、これらのセンサを使用することができるはずであり、これは、任意の時点（昼間又は夜間、例えば、24時間動作）での動作が可能であることを意味する。更に、前記ベンダーは、前記センサは、別々の周波数を使用する（干渉を最小限に抑えて精度を向上させるために、各々の光源に独自のデジタル署名を提供する）、と述べている。従って、各々のセンサからのデータは、その個々のデジタル署名によって識別することができるので、アレイ中の特定の領域をモニタリングするために、複数のセンサを使用することができると考えられる。

装置
本発明は、シアノバクテリアのような有害な水媒介性のバクテリアの、検出、アセスメント及び軽減、に関する。

総じて、本発明は、装置が、推進システムによって、水体を通り抜けるように設計されていること、を認識することによって、理解することができる。前記装置が水を通り抜けながら、それは、水を、回収する、及び軽減サブ-システムの中に集める。前記水が前記軽減サブ-システムを通過するとき、それは、少なくとも1つの放射源の曝露を受ける。いくつかの実施形態では、前記水にマイクロバブルを加える。いくつかの実施形態では、前記水を超音波（超音波処理）に供する。その回収した水が、最適な紫外線波長の曝露を確実に受けるように、前記放射源を一か所に集める。放射源は、前記水の中に含まれる微生物の細胞プロセスにおける破壊をもたらす。いくつかの実施形態では、前記水及びその含有物は、オゾンに暴露される。前記水を環境に戻す前に、あらゆる過剰なオゾンを酸素に変換する。前記水が前記軽減サブ-システムから出ると、すべての検体は、それらが由来した水体と同じ水体に戻される。本システムは、試験のためのサンプル以外に、いかなる物質も、抽出するように、又は保持するように、設計されていない、また、いかなる有害な化学物質も、前記水の中に放出しない。前記装置が回収した生物体は、1つの非常に重要な特徴（即ち、前記生物体（シアノバクテリア）は、その細胞プロセスが破壊されるのに十分な処理に、今や既に暴露を受けている）をもって、前記水に戻される。その結果、細胞は死滅する。1つの実施形態では、前記装置は、水を前記装置に持ってくるのではなく、水体を通り抜けるように設計されている。予防方法として、又は既に存在している藍藻類のアウトブレイクが存在する期間を短縮するために、この装置を地域に持ち込むことができる。

本発明は、そのようなシアノバクテリアを、化学的な方法を使用することに関連する費用及び危険を伴うことなく、（例えば、それらのDNA及びRNAプロセスを妨害することにより）複製することができないようにする、システム及び方法を提供する。

1つの実施形態では、本発明は、水源からシアノバクテリアを回収するように、及びそれらを放射源内及びその周辺に移動させるように、設計された電気機械的デバイスを含む、それによって前記シアノバクテリアは、例えば、複数のUV (UV-A、UV-B、UV-C)光源から、密度の濃い放射を受ける。その回収システムは、シアノバクテリアを原水から抽出するように、細胞機能に関与するDNA及びRNAプロセスを妨害する等、有害なバクテリアを中和するように、設計されている、これにより、前記バクテリアは、生存し続けることができないように、及び／又は複製することができないように、なる（即ち、それらの全ては、放射型光源に、繰り返し曝露されることによって、中和される）。

1つの実施形態では、BGA-PC、BGA-PE及びクロロフィルAの存在（又は不存在）に関する水体の状態について、有用なリアル-タイム情報を提供することができる装置は、センサがオペレータ又はコントロール・デバイスのコントロールのもとで検出ステップを行うように、水中でバクテリア中のBGA-PC、BGA-PE及び／若しくはクロロフィルAを検出することができるセンサ、並びに前記センサを運ぶことができる船舶又は水上のセンサ、を含む。その結果、前記センサは、オペレータ又はコントロール・デバイス、のコントロール下で、検出ステップを実行する。前記船舶は、浮揚デバイス、モータ、前記船舶の位置を測定することができるデバイス（例えば、GPSセンサ等）、前記装置内の水サンプルを処理できるデバイス、データを記録すること、データを送信すること、及び動作を更にコントロールするために前記データを使用すること、のうちの少なくとも1つを行うことができるデバイス、前記センサをコントロールするデバイス、並びデータを送信することができる、及び前記船舶及び検出器の動作に関する、データ及び命令、を受信することができる、デバイス、を含む。

本発明を記載するにあたり、多くの方法、技術及びステップ、が開示されることが理解されるであろう。これらの各々は、個々の利益がある、並びに、各々は、他の開示された、方法の、技術の及びステップの、1つ以上、又はいくつかの場合には全て、と組み合わせて使用することもできる。従って、明確にするために、この明細書では、個々のステップのあらゆる可能な組合せを、不必要な方法で、繰り返すことを控えることにする。それにもかかわらず、そのような組み合わせが完全に、本発明の範囲内であり、且つ特許請求の範囲内である、ことを理解した上で、本明細書及び特許請求の範囲は、読まれるべきである。前記装置における各種システムの動作を、動作方法と題したセクションで、以下、より完全に記載する。

図１は、断面図100であり、その中に、放射チャンバ102、点線104で表される水位、モータ106、106'、デッキ108、はしけ110、110'、及び矢印112で示される漏斗状の水侵入口、を示している。

図１は、シアノバクテリアが回収される、及び1か所に集められる、放射チャンバを有する装置を示す。そのように1か所に集められることにより、シアノバクテリアに、致死量のUV光を受けさせることが可能になる。

図１の装置は、温度成層が発生しそうな、水の表面又はその近く、を通り抜けるように構成されている。前記成層によって、水の表面又はその近くで、シアノバクテリアを回収できるようになる。

図１の装置は、更に、水を通り抜けることを補助するための推進デバイスから構成される。

図１の推進デバイスは、電気的な又は燃料の助けを借りた推進システムのいずれかとして、構成される。様々な実施形態では、パワーは、電池によって、再生可能なエネルギー源によって、燃料駆動のエンジンによって、又は燃料駆動の発電器によって、供給されることがある。

図１の装置は、コントロールの及びナビゲーションの電子機器を収容するように構成された、デッキ又は乾燥領域、を含むように構成されている。

図２は、1つ以上の放射源202、202'を中に配置した放射チャンバ200のレイアウトに関する平面図である。その概略図の中では、矢印204、204'によって図示した水流の方向が示される。

図２は、前記放射源についてのレイアウトに関する1つの構成を示す、その中で、前記放射源は、水平位置に描かれている。

図２の放射源は、垂直位置に構成することもできる。

図２の放射源は、バッフル（baffle）206を使用することによって、方向性を持つ水流を受けるように構成されている。前記バッフル（baffle）206は、水流を前記放射源の方に向け直し、放射露光を最大にするように、構成されている。

図２の放射源は、16の2列に描かれている。前記放射源は、より多い又はより少ない放射源を含むことがある。いくつかの例では、用語「放射（irradiation）」及び「照射（illumination）」を、互換的に使用するが、UV-A、UV-B、及びUV-Cの紫外線範囲の1種以上の光、並びに／又は、そのような紫外光を関心とするサンプルに適用することがあるキャビティ、を指すことが意図される。

図２の放射源は、前記放射源の中及びその周辺に、水が流れることができるように設計されている。前記水は、UV源の最適な露光を確実にするために、前記放射源の周辺に集められる。

図３は、放射チャンバ200の断面図300である。放射チャンバ200の中に、1つ以上の放射源202、202'が配置される、及びその概略図の中では、矢印204、204'によって図示した水流の方向が示される。

図３は、水平位置に構成された放射源の断面図を示す。

図３の放射源は、前記放射源の中及びその周辺に、水が流れることができるように構成されている。その流れは、UV源の最適な露光を確実にするために、1か所に集められる。

図３に示すように、前記放射チャンバの中の水が1か所に集められることを利用して、関心とする検体に適用される放射の強度をコントロールする。逆2乗則は、放射が、その原点から2倍の距離まで伝播すると、その放射範囲は4倍に広がり、結果としてその強度は1/4倍になること、を示す。

図４は、モータ402の取り付けを図示する断面図における模式図400である、その模式図の中で、水位404、照射チャンバ408のためのケージ又はサポート406、及びモータ402が障害物に遭遇することなく動作することを可能にするクリアランス距離を表す距離410、が示されている。

図４は、前記装置の船尾に位置する推進デバイスを含む前記装置に、推進力を提供するための1つの構成を示す。

図４の装置は、前記放射チャンバ用の外部サポートを更に含む。図４のサポートは、前記放射チャンバが、その外面に作用する圧力によって曲がることを防止するように設計されている。その表面に作用する圧力としては、浮力の及び推進力の要因が挙げられる。

図５は、平面図としての模式図500である。模式図の中には、はしけ510、510'に取り付けられたモータ502、502'、及びそのはしけが照射チャンバ504を支えること、が図示されている。

図５は、推進システムの第2の位置を示す。この改良は、ナビゲーションの一助となるほか、前記水の中で前記デバイスを操縦するのに必要な加える力を低下させることにも役立つ。更に、図５に関する改良は、前記デバイス上の推進システムの重量のバランスをとることに役立つ。

図６Ａは、照射チャンバ604を含むように構成されたサポート構造602を図示する、断面図としての模式図600である。

図６Ａは、放射チャンバに対する外部サポートの断面を示す。前記サポートは、水平構成及び垂直構成の両方において、角があって管状のサポートから構成される。前記サポートは、前記放射チャンバを封入する。

図６Ａの外部サポートは、フォーム（foam）で更に構成されている。図６Ａのフォームは、前記放射チャンバと前記外部サポートとの間を分け隔てるように構成されている。前記フォームは、振動を吸収するための可撓性のライニング（lining）となり、前記放射チャンバと外部サポートとの間の摩擦も低減する。

図６Ａの外部サポートは、ケージ（cage）として構成される。前記ケージは、前記放射チャンバを、封入するように、又は支えるように、構成される。

図６Ａの外部サポートは、取り外せるように構成されている。図６Ａの外部上部サポートは、取り外せて、前記放射チャンバにアクセスできるように、構成されている。

図６Ｂは、照射チャンバ604を含むように構成された、複数のサポート構造602を図示する平面図としての模式図620である。

図７は、照射チャンバ704に取り付けられたモータ702を図示する模式図700である。各々のモータを別々に駆動させることにより、前記装置を、前記水の中で操縦することができる。

図７は、特に、図６Ａの外部サポートにスルー-ボルトで留める（thru-bolted）ことによって、前記デバイスに固定されるように構成された、推進システムを示す。

図７の推進システムは、電気通信ケーブルを介してコントロールされるように構成される。前記通信ケーブルによって、コントロール・モジュールとの電気通信ができる。

図８は、水中での照射の吸収係数を図示する曲線とともに、UVスペクトルを含む、電磁スペクトルを示す。UV放射（UV radiation (UVR)）の波長は、100-400 nmの範囲にある、及び更にUV-A(315-400 nm)、UV-B(280-315 nm)、及びUV-C(100-280 nm)、に細分される。真昼の太陽からの地球への放射のUV構成要素は、約95%のUV-A及び5%のUV-B、を含む；UV-C及び大部分のUV-Bは、成層圏オゾンによって、地球外放射から除去される。

UV-Cに関する最適な殺菌作用のあるUV波長は、約264 nmに位置する。

図９は、細胞の生物学的プロセスに対する、様々なUV波長(UV-A、UV-B、及びUV-C)の影響を模式的に図示する。

図９は、UV-A光への曝露が、DNA中に、酸化的損傷及び鎖切断、を発生させることによって、細胞の健全性に対して、どのように影響し得るかを説明する。

図９は、UV-B光への曝露が、細胞周期の変化及び細胞プロセスにおける変異を生成することによって、細胞の健全性に対して、どのように影響し得るかを説明する。

図９は、UV-C光への曝露が、細胞においてシクロピリミジン二量体(病変)を生成することによって、細胞の健全性に対して、どのように影響し得るかを説明する。

図１０は、シアノバクテリアを軽減するために有用な、ベンチトップ試作装置1000の画像である。図１０では、格納船舶／貯蔵船舶1002、UV-Cランプ1004、UV-Cの98%が逃げるのを防止するアクリル製の外装ブロックから構築された光学チャンバ1006、前記装置が動作している間での、目視観察を可能にするアクリル製の安全窓1008、UV-Cランプ・バラスト（UV-C lamp ballast）1010、複数色のLED安全インディケーター1012（赤色、黄色、緑色）、アルドゥイーノUNOマイクロコントローラ・ユニット1014（Arduino UNO microcontroller unit 1014）、4-ワット可変空気サプライ1016、超音波発生装置28Khz @.75-ワット1018、前記超音波発生装置及びトランスデューサ1020との間の直接的な電気通信、並びに方向性バルブ1022を伴う空気ライン、が図示されている。

前記Arduino Unoは、Microchip ATmega328Pマイクロコントローラに基づく、オープン-ソースのマイクロコントローラ・ボードである、及びArduino.ccにより開発された。前記ボードには、様々な拡張ボード(シールド)に及びその他の回路にインタフェースする可能性のある、デジタルの及びアナログの入力／出力(I/O)ピンのセットが装備されている。前記ボードは、14個のデジタルI/Oピン(6個は、PWM出力が可能)、6個のアナログI/Oピンを有する、及びタイプBのUSBケーブルを介して、Arduino IDE (Integrated Development Environment)を用いて、プログラムで制御することができる。7から20 ボルトの電圧に対応しているが、前記USBケーブルによって、又は外部9-ボルトの電池によって、給電することができる。それは、Arduino Nano及びLeonardoに類似している。ハードウエア参考デザインは、Creative Commons Attribution Share-Alike 2.5のライセンスの下で配布され、Arduinoのウェブサイトで利用可能である。一部のバージョンのハードウェアのレイアウトと製造ファイルも利用可能である。Arduino製品は、様々なベンダー（例えば、Newark, 300 S. Riverside Plaza, Suite 2200, Chicago, Il 60606等）から購入することができる。

図１０に図示した装置の動作を、ここで説明する、及び得られた結果を以下の表Ｉに図示する。シアノバクテリアを光学チャンバの中に装填する。前記チャンバは、光学ミラー(97%反射率)からなり、前記チャンバを通して水平に構成されたRexim 6-ワットUV-Cランプ（石英スリーブ付き254nm UV出力＠1cm = 5000μw/cm²）を有する。そのシークエンス（sequence）は、マイクロプロッサー・コントロールを介してコントロールされ、インディケーターLEDが緑色を表示した場合にのみ作動する。そのシークエンス（sequence）は、USBを介して前記Arduinoと電気通信ができる外部ラップトップを介して、開始する。いったん開始すると、前記プログラムは、リレー・スイッチを介して、UV-C、空気注入（Zhongleナノバブルを発生させるセラミック・エア・ストーン（air stone）モデル#ASC-89204）、及びKemo超音波発生装置（モデル#M048N、12-15VDC @ <50mAで動作する）の組み合わせ、を起動する。電力は、ライン電圧源と電気通信ができるバラストから得られる。前記チャンバから出た光は、その外部アクリルによって遮断される(98%)、これは、更なるアクリル窓によって、更に98%の遮断を追加し、更に増強を受ける。前記シークエンス（sequence）が完了すると、前記LEDは、赤色から緑色に変わり、前記サンプルを取り除くのが安全であることを示す。このベンチトップは、シアノバクテリアを軽減するために、UV-C、空気、及び超音波源を、単独で、又は組み合わせて、利用する。UV-C照射、空気のマイクロバブル及び超音波エネルギーの各々は、単独で、又は組み合わせで、シアノバクテリアを軽減することができると考えられている。
表Ｉ：実験結果

別の実施形態では、水中のシアノバクテリアを処理した図１０の光学チャンバ1006を、図１１又は図１３に図示する実施形態と置き換えることができる。

図１１は、オゾンを試薬として使用する、軽減サブ-システムの第1の実施形態に関する概略フロー図1100である。図１１には、別個の構造1110、1120及び1130として図示される、3つの反応ゾーンがある。各々のゾーンで起こるプロセスは、別々の反応ユニット若しくはセル（cell）を有することによって、又はフロー・システムの中で適切な距離を隔てた3つの反応レジーム（regime）を単に有することによって、別々のゾーンで起こるプロセスから隔離される、ことは理解されるべきである。図１１に模式的に図示するように、無害化するべきシアノバクテリアを含む水を、矢印1112で示すように、反応ゾーン1110の中に流す。反応ゾーン1110において、前記シアノバクテリアを含む水を、UV-C照射（例えば、254 nm照射）1114、超音波処理1116、及び前記水の中に複数のマイクロバブルが作り出されるように、セラミックのエアストーン（air stone）を介して導入された酸素(O)を含むガス1118、のうちの1種以上に、供する。反応ゾーン1110において処理した後、前記水を、矢印1122で模式的に示すように、反応ゾーン1120に運ぶ。任意選択的に、前記水を濾過して、矢印1119に示すように、固体（照射を受けたシアノバクテリア、これは無害化されている）を除去してもよい。反応ゾーン1120では、前記水の中に複数のマイクロバブルが作り出されるように、セラミックのエアストーンを介してオゾン(O₃)を含むガス1126が加えられる。オゾンを含むガスは、オゾンが存在する供給源から供給されることがある。周知のオゾン源としては、空気を又は他の酸素を含むガスを、放電に又は波長185nmのUV照射に、供する反応器が挙げられる。いくつかの実施形態では、オゾンを含むガスを、ポンプを使用することによって、供給することがある。オゾンは、存在する可能性のあるシアノバクテリア、及びシアノバクテリアが産生する有害な化学物質、の両方と反応すると考えられている。次に、反応ゾーン1120中の水を、矢印1132によって図示するように、反応ゾーン1130に移す。反応ゾーン1130では、前記水を、254 nmの波長を含むUV照射1134に供する（これにより、オゾン(O₃)の残存物は酸素(O₂)に変換され、反応ゾーン1130に存在する排出物［存在する排出物は、矢印1140によって模式的に示すように、移動する］は、環境に対して有害なオゾンを含まなくなる、と考えられる）。

1つの実施形態では、185nmのランプを使用して、再循環する空気を前記ランプを繰り返し通過させながら、現場でオゾンを発生させた。その結果、発生したオゾンの量は、通過する度に、増加する。次に、前記オゾンを、反応ゾーン1120の中に送り込み、そこで、オゾンは、シアノバクテリアと相互作用した後、反応ゾーン1130に移動し、そこで一連の254nmのUVCランプ（これは、前記オゾンを分解するフィルタリング機構として作用する）を通過する。これにより、環境中に放出されるオゾンの溶存量が減少する。オゾンは、30-60分で、自然に減衰する。しかし、環境中に放出されると、分解されるまで、水の中の生物体と反応することになる。これが、オゾンを人為的に分解することが重要な理由である。

図１２Ａから図１２Ｄは、酸素を変換して、オゾンを試薬として提供するように構成された、185nmのUV照射を使用する、ベンチトップ試作オゾン発生装置の実施形態に関する画像である。図１２Ａから図１２Ｄには、以下の構成要素が示されている：RJ45通信ポート1202、120ボルトAC電源1204、USBケーブル1206、Arduino UNO 1208、リレー・モジュール1210、電源供給ハーネス1212、空気ポンプ1214、1方向空気バルブ1216、低電圧供給1218、排出ポート1220、12 vol DCファン1224、185 nm UVランプ1226、及び反射性アルミニウム1228。

図１３は、オゾンを試薬として使用する軽減サブ-システムの第2の実施形態に関する模式図である。図１３には、別個の構造1310、1320及び1330として図示される、3つの反応ゾーンがある。各々のゾーンで起こるプロセスは、別々の反応ユニット若しくはセル（cell）を有することによって、又はフロー・システムの中で適切な距離を隔てた3つの反応レジーム（regime）を単に有することによって、別々のゾーンで起こるプロセスから隔離される、ことは理解されるべきである。図１３に模式的に図示するように、無害化するべきシアノバクテリアを含む水を、矢印1312で示すように、反応ゾーン1310の中に流す。反応ゾーン1310において、前記シアノバクテリアを含む水を、UV-C照射（例えば、254 nm照射）1314、超音波処理1316、及び前記水の中に複数のマイクロバブルが作り出されるように、セラミックのエアストーン（air stone）を介して導入された酸素(O)を含むガス1318、のうちの1種以上に、供する。反応ゾーン1310において処理した後、前記水を、矢印1322で模式的に示すように、反応ゾーン1320に運ぶ。任意選択的に、前記水を濾過して、矢印1319に示すように、固体（照射を受けたシアノバクテリア、これは無害化されている）を除去してもよい。反応ゾーン1320では、前記水の中に複数のマイクロバブルが作り出されるように、セラミックのエアストーンを介して酸素(O₂)を含むガス1326が加えられる。代替として、又はそれに加えて、185nmの波長を有するUV照射1324を加えることによって、酸素を含むガス（空気であってもよい）を反応させて、現場で、酸素の一部をオゾン(O₃)に変換することがある。いくつかの実施形態では、酸素を含むガスを、ポンプを使用することによって、供給することがある。オゾンは、存在する可能性のあるシアノバクテリア、及びシアノバクテリアが産生する有害な化学物質、の両方と反応すると考えられている。次に、反応ゾーン1320中の水を、矢印1332によって図示するように、反応ゾーン1330に移す。反応ゾーン1330では、前記水を、254 nmの波長を含むUV照射1334に供する（これにより、オゾン(O₃)の残存物は酸素(O₂)に変換され、反応ゾーン1330に存在する排出物［存在する排出物は、矢印1340によって模式的に示すように、移動する］は、環境に対して有害なオゾンを含まなくなる、と考えられる）。

リアル-タイム・センサを用いると、BGA-PC、BGA-PE及びクロロフィルAの所望の値を、同じ場所で、経時的に（例えば、一日の間に複数回）、測定することができる、その結果、関心とする藻類の量を、経時的に、及び場所を跨いで、分析することができ、それにより、BGAの異常発生が起こることが予想される場所の予測が可能となる。

非常に低い濃度値で、関心とするBGAが始まることを、予測することができるので、BGAが危険値に達する前に、BGAの濃度を低下させるように介入することが可能である。本装置及びその本出願に記載される使用方法、によって取得することができる情報と比較して、サンプリング、検査室への搬送、及び現場から離れた解析、を必要とするシステムによっては、正確な情報を得ることができない。

図１４は、本装置の1つの実施形態に関する模式図である。図１４には、船舶1402が図示されていて、前記船舶1402は、浮揚サブ-システム1404、推進サブ-システム1406、前記船舶の位置を測定できる位置サブ-システム1408（例えば、GPS等）、データを処理すること、データを記録すること、データを送信すること、及び動作を更にコントロールするために前記データを使用すること、のうちの少なくとも1つを行うことができるマイクロプロセッサ-ベースのデバイス1410（例えば、所定の参考濃度に対して、水の中の藻類の濃度を判定するためのアセスメント・サブ-システムを提供すること等）、前記マイクロプロセッサ-ベースのデバイス1410上で動作するコントロール・サブ-システム1412、通信サブ-システム1414（例えば、データを送信することができる、並びにデータを、及び前記船舶の動作に関する命令を、受信することができる、トランスミッタ（transmitter）／レシーバ（reciever）等）、水の中の藻類の濃度をモニタリングするための水モニタリング・サブ-システム1416、軽減サブ-システム1418、並びにテザー（tether）1422によって前記船舶1402に接続した、空中観測サブ-システム1420（例えば、カメラを有する、繋がれたドローン又は浮揚バルーン等)、を含む。前記コントロール・サブ-システム1412は、前記船舶1402、前記浮揚システム1404、前記推進サブ-システム1406、前記位置サブ-システム1408、前記マイクロプロッサ-ベースのデバイス1410、トランスミッタ（transmitter）／レシーバ（reciever）1414、水モニタリング・サブ-システム1416、軽減サブ-システム1418（これは、様々な実施形態では、図１１に図示される及び図１３に代替的に図示される、サブ-システムであることがある）、並びに空中観測サブ-システム1420、をコントロールすることができる。他の実施形態では、前記デバイスのうちの何れかのコントロールを、前記船舶1402上に存在する、又は前記船舶1402から離れて（例えば、陸上の離れた場所）存在する、人間のオペレータが行うことがある。

前記船舶1402は、水の中の藻類の濃度をモニタリングするために、水モニタリング・サブ-システム1416を使用して、水の状態をモニタリングするように構成されている。すぐ近く（例えば、視線内）を越えた懸念領域を同定することの一助とするために、繋がれたドローンのような空中観測サブ-システム1420を、前記船舶1402の上方に飛ばすことがある。前記繋がれたドローンは、前記テザー（tether）1422の長さ及び張力をコントロールするコントロール・ベース、並びに、典型的には複数の回転翼の飛行機である、ドローン1420、から構成される。繋がれたドローン1420は、前記テザー（tether）1422を介して電力を受け取り、これによって、前記ドローンを、長期間、空中に滞留させることができるようになる。繋がれたドローンは、150フィート天井下に留まる限り、パート107 FCCの免許を必要としない。懸案とする領域が、前記ドローンの中のカメラで確認された場合は、前記船舶をその領域に送り込むことができる。前記繋がれたドローン1420を、シアノバクテリアの濃度を同定するのに役立つように、RGBの、スペクトルの、又は超スペクトルの、撮像装置の何れかを有するように構成することができる。一旦、前記繋がれたドローン1420によって同定された関心とする領域に、前記船舶が到達すると、前記水モニタリング・サブ-システム1416は、藍藻類の存在を確認することができる。

図１５Ａは、クロロフィルAの化学式の構造表示である。

図１５Ｂは、クロロフィルBの化学式の構造表示である。

図１５Ｃは、β-カロテンの化学式の構造表示である。

図１５Ｄは、クロロフィルA、クロロフィルB及びβ-カロテンの吸収スペクトルの図である。

動作方法
1つの実施形態では、本装置を、以下のようにして使用することができる：前記船舶を、BGAのモニタリング対象となる領域（region）又は範囲（area）で、水全体を、運転することができる。例として、前記船舶を、芝を刈り取るために使用するパターンと同様のパターンで、例えば、第1の通り抜け方向に、直線で所与の距離を運転し、次に、向きを変えて、及び前記第1の通り抜け方向から垂直であると測定された所望の距離を差し引いて、反対の方向に（前記第1の通り抜け方向に対して、平行且つ側面を差し引いて）、同様の距離を運転することがある。必要に応じて、その差し引くことの及び通り抜けることのパターンを、所望の範囲をモニタリングするのに必要な数の通過（通り抜け）について、繰り返すことがある。いくつかの実施形態では、同様の通り抜けパターンを、藻類を処理する及び軽減する際に、用いることがある。

各々の通り抜けの間に、前記水モニタリング・サブ-システム内のセンサはBGAの局所的な濃度及び関連する水の化学的性質を測定する、その測定をした位置はGPSを用いて記録される、そのデータは記録される、そのデータは送信される及び／又は分析される、オペレータが前記船舶に対して通信したいと希望する動作及びあらゆる命令が受信される。前記コントローラは、必要に応じて、前記センサをコントロールする、必要に応じて、データの記録、分析、及び伝達をコントロールする、並びに前記船舶の動作をコントロールする、役割をする。前記データを、リアル-タイム（即ち、前記センサが前記データを測定できるのと本質的に同じ速さ［これは、1秒未満］である）で集めることができる。

オペレータ（例えば、人であるオペレータ）は、前記船舶に、関心とする場所に移動するように、並びに、その場所で動作してBGA及び水質をモニタリングするように、命令をすることがある。

放射チャンバ内に組み込まれる3つの実施形態がある、及びそれらは以下を含む：
１．浮揚性を変化させることによってバクテリアをUV-C光に向かって運ぶための攪乱作用因子として働くナノバブル。いくつかの実施形態では、前記ナノバブルは、オゾンを含むことがある。図１１に図示するように、前記オゾンは、オゾン源から供給されることがある。図１３に図示するように、前記オゾンは、前記軽減サブ-システム内で生成されることがある（例えば、現場で生成される）。
２．シアノバクテリアを、そのDNAを破壊することによって、死滅させる、及び細胞機能を破壊する、UV-C放射
３．20kHz以上で動作する超音波トランスデューサは、シアノバクテリアの内部の気体小胞又は他の組織を破壊する。

前記放射チャンバは、シアノバクテリアの局在化を最適化するために、水体内でその上昇を調整するように設計されている。いくつかの実施形態では、前記シアノバクテリアが本システムを通過するとき、前記シアノバクテリアは、一群ののナノバブルで衝撃を受けることがある。これらのバブルは、細胞膜の表面に付着し、その細胞膜の浮揚性を変化させる、又は浮揚効果を与える、ように設計されている。浮揚性におけるこの変化によって、前記シアノバクテリアを前記UV-C源に向かって上昇させる浮揚効果が発生する。理論的には、攪乱作用因子が存在しない場合には、前記バクテリアは、攪乱を受けずに本システムを流れ通ることができるだろう。放射チャンバの場合、前記ナノバブルは、UV-C源への曝露が減少した前記チャンバを、前記バクテリアが流れ通ること、を妨げる作用因子となる。前記バクテリアは上行すると、それらはUV-C源に近接するようになる。この結果、UV-C源への曝露が増強される。例えば、前記バクテリアを前記水の表面により近づけると、UV-C照射（UV-C illumination）（又は、それに相当するUV-C放射(UV-C radiation)）が通過しなければならない水はより少なくなる。図１０に示されている、液体水の、可視の及びUVのスペクトルからわかるように、100-200 nmの範囲の水の吸収係数は急激に上昇する。従って、UV-Cが水中を移動しなければならない距離を前もって短縮することにより、（同一の源強度について）より高い合計強度のUV-Cを前記バクテリアに到達させることが、効果的に可能になる。

いくつかの実施形態では、前記UV-C光は、シアノバクテリアの第一次の破壊源である。様々な実施形態では、UV-C光、オゾンを含むナノバブル、及び超音波トランスデューサによって提供される超音波を、個別に又は組み合わせて使用して、シアノバクテリアを軽減させることがある。

前記超音波トランスデューサを、単独で、又はUV-Cランプに対する増強システムとして、使用することもある。音は、水中を、その濁度に関わらず、かなりよく伝わる。水の濁度に著しい変化がある場合には、超音波周波数の使用を加えることによって、濁った水中でのシアノバクテリアの変化に応じて、シアノバクテリアの軽減が増強される。前記超音波トランスデューサは、前記シアノバクテリアの細胞膜を透過するように設計された高周波数の音を、発するように設計されている。この透過作用は、高周波数の振動が使用されるので、細胞の変化を誘導することによって、細胞の軽減を可能にする。これらの超音波振動は、前記シアノバクテリア内の空気小胞（前記シアノバクテリアは、前記空気小胞を利用して、水中でのその浮揚性を操作する）を破壊するように設計されている。前記超音波振動はまた、シアノバクテリアを、前記シアノバクテリアの表面でのマイクロバブルとの相互作用により、破壊することもある。通常の働きでは、前記シアノバクテリアは、その浮揚性を操作して水柱内での好適な高さに自身を位置づけ、太陽光へのそれらの曝露を増強する。これらのシアノバクテリアは、光合成を利用して食物を生成するので、光合成の反応が無くなれば、その生存能力が低下することになる。

他の実施形態では、前記超音波による励振はまた、前記シアノバクテリアの表面上のマイクロバブルを破壊することによって（このことによって、前記シアノバクテリアの細胞膜は破壊され、それによって、前記シアノバクテリア自体が損傷することがある、又は破壊されることがある）、前記シアノバクテリアを破壊することもある。

放置されたシアノバクテリアは、それらの前記UV-Cへの曝露が制限されたチャンバ内では、低く保つことができるかもしれない。

実験結果
藻類
軽減実験を、ニューヨークにある多くの淡水湖について、行った。1つの実験を、ニューヨーク州フルトンのニータワンタ（Neatahwanta）湖で、行った。使用したオゾン濃度を、5ppm (5 パーツ／100万)とした。この実験では、シアノバクテリアのクロロフィルを約60%減少させること、が観察された。

もう1つ別の実験を、ニューヨーク州ブリッジポートのオナイダ（Oneida）湖で、行った。使用したオゾン濃度を、10ppm (10 パーツ／100万)とした。この実験では、シアノバクテリアのクロロフィルを約69.7%減少させること、が観察された。

これらの減少は、船が動いている間に採取したサンプルを、処理前と処理後との間の比較に基づいていた。オゾンと一緒にUV-Cを使用して軽減させると、試験した全ての方法の中で、最も光合成のストレスを生じさせた。これらの条件下では、細胞は、増殖しない、及び育たない、このことは、数日間かけて着実に減少していくこと、を説明する。

UV-Cエネルギーに関する36ワット-秒という軽減閾値を用いると、24時間の間に、シアノバクテリアのクロロフィル活性を56%も減少させることができる、という実験データが観察された。クロロフィルの減少は、前記シアノバクテリアの光合成の反応が減少することと等しい。

本実験データは、マイクロバブル及び超音波トランスデューサを利用する超音波処理と併用した約48ワット-秒のUV-Cパワーは、シアノバクテリアを軽減することにおいて、非常に効果的であることを示している。2個の超音波トランスデューサにより、28 Khz ＠.75ワットという周波数を放射した。この処理により、クロロフィルが有意に減少し、24-時間の観察期間後、凡そ-96.5%の減少が測定された。

別の実施例では、クロロフィル・レベルの減少を、デュプリケートの実験（duplicate experiment）で調べた、しかし、今回は72-時間の観察期間後に、クロロフィル・レベルを調べた。72時間後のクロロフィル・レベルは、それらの元のベースラインの、又は処理前の、レベルの59%と、測定された。このことから、3日間のウインドウ後であっても、前記シアノバクテリアの活性は、処理前のレベルよりも、有意に低いことが示唆される。

ベンチトップの試験を利用して、動作するデバイスで得られる可能性のある軽減レベルの概算値を得た。動作するデバイスに関する1つの実施形態は、16個を2列に構成した、32個のUV-Cランプを含む。各ランプは、254 nmで動作するRexim 6-ワットのホット・フィラメント・ランプ（hot filament lamp）であり、前記チャンバ内で組み合わさると、UV-C光に関する192ワットという累積値を生成した。

1つの実施形態では、前記動作するデバイスは、1 mphで、水を通り抜けるように設計されている。このことにより、前記動作するデバイスは、現行のチャンバのサイズであれば、2.5秒という通過暴露時間となるであろう。従って、前記シアノバクテリアが遭遇する可能性がある凡そのUV-Cエネルギーは、凡そ192ワット×2.5秒=480ワット-秒の曝露、になるであろう。

本発明者らは、本実験の全てを実施し、本出願に記載されているように、シアノバクテリアの軽減について試験をした。軽減実験の結果を測定するために、分光学的な観察実験（及び本出願に記載されたデータ）を、ニューヨーク州シラキュースのSUNY ESFで、未処理の水というコントロール・サンプル及び処理済みの水というサンプルの両方を含む、本発明者が提供するサンプルについて、実施した、並びにその検査職員が監督した。

廃水
環境を救うことに関する1つの重要な態様は、全リン(total phosphorus (TP))を除去することである。廃水中のTPは、反応性リン又は非-反応性リンのいずれかであることがある。前記反応性リンは、植物や藻類によって取り込まれることがある。水柱内のリン濃度が高すぎると、有害な藻類の異常発生(HAB)に繋がることがある。リン含有量を減らすことによって、藻類を軽減させることがある、又は問題を引き起こす程度にまで藻類が増殖することを防ぐことがある。この軽減を、前記藻類が増殖するために依存する栄養分を除去することによって、達成することがある。

一例を挙げると、タンパ湾の東部, FLは、採掘されたリン酸塩の主要な供給源である、ことがよく知られている。その地域にあるリン廃棄物の保管池からの溶存リンに富んだ流出水がタンパ湾のメキシコ湾に到達したとき、長時間にわたって深刻な藻類の異常発生が発生し、地域住民の問題が生じ、多くの魚類及び野生生物が死滅した。

また、ニューヨーク州カナストタにあるカナストタ水質汚濁防止施設（Canastota Water Pollution Control Plant, in Canastota, NY）から採取した排水サンプルについても、上述の本装置を用いて実験を行った。これらの実験では、排水施設が既知の場所にあるため、前記浮揚サブ-システム、前記推進サブ-システム、前記位置サブ-システム及び前記空中観測サブ-システム、を使用する必要はなかった。いくつかの実施形態では、排水中の藻類濃度を直接的にモニタリングしたいか否かによって、前記水モニタリング・サブ-システム及び前記アセスメント・サブ-システムの使用は、任意選択的である。本実験を、廃水原液のサンプルを抽出する、それらをベンチトップ装置で処理する、コントロール・サンプルを確保する、そして本結果を解析する、ことによって、実施した。リンを除去する一般的な方法としては、カルシウム、アルミニウム、及び鉄のような多価の金属イオンを使った化学的な析出、が挙げられる。過剰な化学物質を加えずに過剰なTPレベルを除去するための、迅速な、効率的な、及び効果的な方法を見つければ、地域の廃水処理施設にとって理想的であろう。

思いがけないことに、本出願に記載した軽減装置及び方法は、処理済みの廃水中のリンを有意に減少させる、ということが分かった。特に、UV-C照射、超音波処理及びオゾンを、単独で及び様々な組合せで、使用して、廃水の処理を行った。UV-C単独によるリンの減少は約60%に達したが、UV-Cをオゾン及び超音波処理と組合せて用いると、約30%の減少が観察された。

前記排水を、以下の様々な処理が完結するベンチトップ装置内の軽減サブ-システム内で処理した：UV-C単独、超音波処理単独、エアレーション単独、オゾン単独、UV-C／超音波処理／エアレーション、及びUV-C／超音波処理／オゾン。超音波処理は、前記軽減サブ-システム内に設置した2個のエミッタから放射された0.75 Wの28 kHzから35 kHzまでの範囲の正弦波で、構成された。エアレーションは、流速2 L/分のエア・ポンプ、からなり、これを、エア・ストーンを通して、前記チャンバに導入した。オゾンを、エア・ストンを兼ねたツイン185 nmのUVランプを利用して、2 L/分の合成流量で、生成した。処理時にその反応器に導入されたオゾンのレベルは、約3.4 ppmであった。前記UV-Cランプは、254 nmという周波数で、ランプ表面で、5.62 μW/cm² という測定強度を生成する、6-ワットのホット・フィラメント・ランプ（hot filament lamp）、を含んでいた。全ての処理は、精度を向上させるために、マイクロプロッサでコントロールした、及び各処理中にはラップトップと電気通信状態にした。

処理後、次に、水を、ポリプロピレン・ボトルの中に集め、硫酸と一緒に保存した。TP解析のために、サンプルを、ニューヨーク州 11747メルビルの575 Broad Hollow Road、Pace Analytical Services、LLCに送付した。

定義
特許請求の範囲において、電気信号若しくは電磁信号（又はそれらの均等物）に対して参照する場合はいつも、好ましい実施形態では、前記信号は、非-一時的な電気信号又は非-一時的な電磁信号、であると理解される。もし、前記シグナル自体が主張されない場合、いくつかの例では、その参照は、伝播する、又は一時的な、電気シグナル又は電磁シグナルに関する説明であることがある。

動作による又はデータ取得による結果を記録すること（例えば、特定の周波数での又は波長での結果を記録すること等）は、出力データを、非-一時的な様式で、保存要素へ、機械で読み込むことが可能な媒体へ、又は保存デバイスへ、書き込むこととして、本出願では、意味するものと理解される、及び定義される。本発明において使用することがある、非-一時的な、機械で読み込むことが可能な、保存媒体としては、電子的な、磁気的な、及び／又は光学的な保存媒体、例えば、磁気フロッピー・ディスク及びハード・ディスク；いくつかの実施形態では、DVDディスクを、CD-ROMディスク（即ち、読み出し専用の光学的な保存ディスク）、CD-Rディスク（即ち、1回書き込み、多数読み出しの光学的な保存ディスク）、及びCD-RWディスク（即ち、書き換え可能な光学的な保存ディスク)のうちの何れかを、利用する、DVDドライブ、CDドライブ；並びに電子的な保存媒体、例えば、RAM、ROM、EPROM、コンパクト・フラッシュ・カード、PCMCIAカード、又は代替的にSD又はSDIOメモリ；並びに前記保存媒体、を収容する、及び、から読み出す、並びに／又は、に書き込む、電子的な構成要素（例えば、フロッピー・ディスク・ドライブ、DVDドライブ、CD/CD-R/CD-RWドライブ、又はコンパクト・フラッシュ/PCMCIA/SDアダプター）、が挙げられる。別途明示的に列挙しない場合、本出願で「記録（record）」又は「記録すること（recording）」に対して参照する場合はいつも、非-一時的な記録、又は非-一時的に記録すること、を参照するものと理解される。

機械で読み込むことが可能な媒体の技術における当業者に知られているように、データ保存のための新しい媒体及びフォーマットは、絶えず考案されている、並びに、将来に利用可能になる可能性のある、あらゆる便利な、商業的に利用可能な、保存媒体及び対応する読み取りの／書き込みのデバイスは、特に、それが、より大きな記憶容量、より高速なアクセス速度、より小さなサイズ、及び保存情報のビット当たりのより低いコスト、のうちの何れかを提供する場合には、使用が適切である可能性が高い。周知のより古い、機械で読み込むことが可能な媒体もまた、ある特定の条件下では、使用するために利用可能である（例えば、パンチした紙テープ又はカード、テープ又はワイヤ上での磁気記録、印刷された文字を光学的に又は磁気的に読み取ること［例えば、OCR及び磁気的にコード化された記号］、並びに1次元及び2次元バー・コードのような機械で読み込むことが可能な記号、等）。後で使用するために、画像データを記録すること（例えば、メモリに又はデジタル・メモリに、画像を書き込むこと）を行って、その記録済みの情報を、出力として、ユーザに表示するためのデータとして、又は後で使用するために利用可能にするためのデータとして、利用可能にすることがある。そのようなデジタル・メモリ要素又はチップは、スタンドアロンのメモリ・デバイスであることがある、又は関心とするデバイス内に組み込まれることがある。「出力データを書き込むこと」又は「メモリへ画像を書き込むこと」は、本出願では、変換したデータを、マイクロコンピュータ内のレジスタへ書き込むこと、を含むものとして定義される。

「マイクロコンピュータ」とは、本出願では、マイクロプロッサー、マイクロコントローラ、及びデジタル・シグナル・プロセッサ（digital signal processor (“DSP”)）、と同義であると定義する。前記マイクロコンピュータによって使用されるメモリは、例えば、マイクロコンピュータ・チップの物理的に内部のメモリ内に、若しくは前記マイクロコンピュータに対して外部のメモリ内に、又は内部の及び外部のメモリを併用して、存在することがある、「ファームウェア」としてコード化された、データ処理のための命令、を含む、ということが理解される。同様に、アナログ信号を、スタンドアロンのアナログからデジタルへのコンバータ(analog to digital converter (“ADC”))によってデジタル化することがある、又は1つ以上のADCを、又は多重化したADCチャネルを、マイクロコンピュータ・パッケージ内に設けることがある。また、フィールド・プログラマブル・アレイ(field programmable array (“FPGA”))チップ又は特定用途向け集積回路(application specific integrated circuits (“ASIC”))チップは、ハードウエア・ロジック、マイクロコンピュータのソフトウェア・エミュレーション、又はこの2つの組合せ、のいずれかによって、マイクロコンピュータ機能を実行することができると理解される。本出願に記載される発明の特徴の何れかを有する装置は、完全に1つのマイクロコンピュータ上で動作することが可能である、又は複数のマイクロコンピュータを含むことがある。

本明細書に係る、装置の使用をコントロールすること、信号を記録すること、及び信号又はデータを分析すること、に役立つ汎用のプログラムで制御できるコンピュータは、パーソナル・コンピュータ（PC）、マイクロプロッサをベースとしたコンピュータ、ポータブル・コンピュータ、又は他のタイプのプロセシング・デバイスのうちの何れであっても良い。汎用のプログラムで制御できるコンピュータは、典型的には、中央処理装置、機械で読み込むことが可能な保存媒体を使用する、情報及びプログラム、を記録することができる及び読み込むことができる、保存ユニット又はメモリ・ユニット、有線通信デバイス又は無線通信デバイスのような通信端末、ディスプレイ端末のような出力デバイス、及びキーボードのような入力デバイス、を含む。前記ディスプレイ端末は、タッチ・スクリーン・ディスプレイであることがある、その場合、それは、ディスプレイ・デバイス及び入力デバイスの両方として機能することができる。様々な及び／又は追加の入力デバイス、例えば、ポインティング・デバイス（例えば、マウス又はジョイスティック等）等、が存在することがある、及び、様々な又は追加の出力デバイス、例えば、アナンシエータ（enunciator）（例えば、スピーカ、第2のディスプレイ又はプリンタ）等、が存在することがある。前記コンピュータは、様々なオペレーティング・システムのうちの何れか1つ（例えば、いくつかのバージョンのWindows、MacOS、UNIX、又はLinuxのうちの何れか1つ等）を、実行することができる。汎用コンピュータの動作で得られた計算結果は、後で使用するために保存することがある、及び／又はユーザに表示することがある。少なくとも、各々のマイクロプロセッサをベースとした汎用コンピュータは、前記マイクロプロセッサ内に、各計算ステップの結果を保存するレジスタを有する、その結果は、次に、後で使用するためにキャッシュ・メモリに一般的に保存される、そして、前記結果は、表示されることがある、不-揮発性メモリに記録されることがある、又は更なるデータ処理又は解析に使用されることがある。

電気装置及び電子装置の多くの機能を、ハードウェア（例えば、ハード・ワイヤード・ロジック(hard-wired logic)）で、ソフトウェア（例えば、汎用プロセッサ上で動作するプログラムにコード化されたロジック）で、及びファームウェア（例えば、必要に応じてプロセッサ上で動作するために起動される不-揮発性メモリにコード化されたロジック）で、実装することがある。本発明は、ハードウェア、ファームウェア、及びソフトウェアに関するある実装を、ハードウェア、ファームウェア、及びソフトウェアのうちの異なる1つを使用する、均等な機能に関する別の実装に、置き換えることを、想定する。伝達関数によって数学的に実装を表現できる範囲において（即ち、前記伝達関数を示す「ブラックボックス」の入力端末に印加される特定の励振（excitation）に対して、出力端末で、特定の応答が生成される）、前記伝達関数に関する任意の実装（ハードウェア、ファームウェア、及びソフトウェアの任意の組み合わせによって、前記伝達関数の部分を又はセグメントを実装すること、を含む）が、前記実装の少なくとも一部がハードウェアで実行される限り、本出願において企図される。

理論的な考察
本出願でなされる理論的な記載は正しいと考えられるが、本出願に記載される及び特許請求されるデバイスの動作は、理論的な記載の正確性又は有効性に依存しない。即ち、本出願で提示された理論とは異なる根拠に基づいて、観察された本結果を説明することができる将来の理論的発展は、本出願に記載された発明から逸脱しない。

参照による取り込み
本明細書において特定される特許、特許出願、特許出願公開、ジャーナル記事、書籍、公開された論文、又は他の公的に利用可能な資料は、その全体が本出願に参照により取り込まれる。本出願に参照により取り込まれるとは言ったが、本出願で明示的に記載される現行の定義、陳述書、又は他の開示資料と相反する、あらゆる資料又はその部分は、取り込まれた資料と本開示資料との間に相反が生じない程度に、取り込まれるのみとする。相反が生じた場合、その相反を、好ましい開示としての本開示にとって有利ように、解決するものとする。

本発明を、特に本図面に図示されているような好適な様式を参照しながら、示してきた、及び記載してきた。当業者は、本特許請求の範囲によって定義される本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、本発明において細部における様々な変更を行い得ることを、理解するであろう。

Claims (12)

1. 以下を含む、有害な水媒介性のバクテリアを軽減するように構成された装置：
   水モニタリング・サブ-システム、ここで、前記水モニタリング・サブ-システムは、水体中の藻類の濃度を測定するように構成されている；
   アセスメント・サブ-システム、ここで、前記アセスメント・サブ-システムは、前記水モニタリング・サブ-システムと通信する、ここで、前記アセスメント・サブ-システムは、不-揮発性メモリに記録された１セットの命令を実行することが可能であるマイクロプロセッサを含む、ここで、前記アセスメント・サブ-システムは、前記水体中の藻類の濃度の現在値を提供するように構成されている、及び所定の基準濃度値を提供するように構成されている；
   コントロール・サブ-システム、ここで、前記コントロール・サブ-システムは、前記水モニタリング・サブ-システム及び前記アセスメント・サブ-システムと通信する、並びに前記サブ-システムの動作をコントロールするように構成されている、及び前記サブ-システムによって提供されるデータを記録するように構成されている；
   軽減サブ-システム、ここで、前記軽減サブ-システムは、前記コントロール・サブ-システムからの命令に応じて、藻類の増殖を軽減するために、ある量の前記水に対して、UV照射、マイクロバブル、及び超音波のうちの1種以上を、それぞれ適用するように構成された、UV照射源、マイクロバブル源、及び超音波トランスデューサ、を含む；並びに、
   コミュニケーション・サブ-システム、ここで、前記コミュニケーション・サブ-システムは、前記コントロール・サブ-システムと通信する、ここで、前記コミュニケーション・サブ-システムは、前記データを前記装置のオペレータに送信するように、及び前記オペレータの、通信するための、前記コントロール・サブ-システムへの、命令を受信するように、構成されている。
2. 請求項１に記載の装置、ここで、前記装置は、前記藻類の増殖を軽減するために、前記水の中の栄養分の濃度を減少させるように構成されている。
3. 請求項２に記載の装置、ここで、前記水の中の前記栄養分は、リンである。
4. 請求項１に記載の装置、ここで、前記軽減サブ-システムは、前記量の水に適用した後に残るあらゆる前記オゾンを、分子酸素に変換するように構成されている。
5. 以下を更に含む、請求項１に記載の装置：
   浮揚サブ-システム、ここで、前記浮揚サブ-システムは、前記装置が、水を進む装置として動作することを可能にするように、構成されている；
   推進サブ-システム、ここで、前記推進サブ-システムは、前記水を進む装置が、それが浮かぶ水体に対して、動くことを可能にするように、構成されている；
   位置サブ-システム、ここで、前記位置サブ-システムは、前記水を進む装置が前記水体内のどこに位置するかを決定するように、構成されている；
   ここで、前記浮揚サブ-システム、前記推進サブ-システム、及び前記推進サブ-システム、の各々は、前記コントロール・サブ-システムと通信する。
6. 請求項５に記載の装置、 ここで、前記装置は、前記水を進む装置に繋がれている、及び前記水を進む装置の近傍の範囲に関する情報を提供するように構成されている、空中観測サブ-システムを更に含む、ここで、 前記空中観測サブ-システムは、前記コントロール・サブ-システムと通信する。
7. 請求項５に記載の装置、ここで、 前記装置は、 前記藻類の前記濃度を直接的に減少させる。
8. 以下のステップを含む、有害な水媒介性のバクテリアを軽減する方法：
   以下を含む装置を提供するステップ：
   水モニタリング・サブ-システム、ここで、前記水モニタリング・サブ-システムは、水体中の藻類の濃度を測定するように構成されている；
   アセスメント・サブ-システム、ここで、前記アセスメント・サブ-システムは、前記水モニタリング・サブ-システムと通信する、ここで、前記アセスメント・サブ-システムは、不-揮発性メモリに記録された１セットの命令を実行することが可能であるマイクロプロセッサを含む、ここで、前記アセスメント・サブ-システムは、前記水体中の藻類の濃度の現在値を提供するように構成されている、及び所定の基準濃度値を提供するように構成されている；
   コントロール・サブ-システム、ここで、前記コントロール・サブ-システムは、前記水モニタリング・サブ-システム及び前記アセスメント・サブ-システムと通信する、並びに前記サブ-システムの動作をコントロールするように構成されている、及び前記サブ-システムによって提供されるデータを記録するように構成されている；
   軽減サブ-システム、ここで、前記軽減サブ-システムは、前記コントロール・サブ-システムからの命令に応じて、藻類の増殖を軽減するために、ある量の前記水に対して、UV照射、マイクロバブル、及び超音波のうちの1種以上を、それぞれ適用するように構成された、UV照射源、マイクロバブル源、及び超音波トランスデューサ、を含む；並びに、
   コミュニケーション・サブ-システム、ここで、前記コミュニケーション・サブ-システムは、前記コントロール・サブ-システムと通信する、ここで、前記コミュニケーション・サブ-システムは、前記データを前記装置のオペレータに送信するように、及び前記オペレータの、通信するための、前記コントロール・サブ-システムへの、命令を受信するように、構成されている；
   ある量の水を回収するために、前記装置が動作するステップ；
   前記UV照射、前記マイクロバブル、及び前記超音波、のうちの少なくとも1種を、前記量の前記水に適用して、栄養分の濃度を減少させるための、前記軽減サブ-システムが動作するために、前記コントロール・サブ-システムを使用するステップ；
   これによって、前記有害な水媒介性のバクテリアを軽減する。
9. 請求項８に記載の方法、ここで、前記栄養分は、リンである。
10. 請求項８に記載の方法、ここで、前記軽減サブ-システムは、前記量の水に適用した後に残るあらゆる前記オゾンを、分子酸素に変換するステップを実行する。
11. 請求項８に記載の方法、ここで、前記装置は、以下を更に含む：
    浮揚サブ-システム、ここで、前記浮揚サブ-システムは、前記装置が、水を進む装置として動作することを可能にするように、構成されている；
    推進サブ-システム、ここで、前記推進サブ-システムは、前記水を進む装置が、それが浮かぶ水体に対して、動くことを可能にするように、構成されている；
    位置サブ-システム、ここで、前記位置サブ-システムは、前記水を進む装置が前記水体内のどこに位置するかを決定するように、構成されている；
    ここで、前記浮揚サブ-システム、前記推進サブ-システム、及び前記推進サブ-システム、の各々は、前記コントロール・サブ-システムと通信する；並びに、
    前記水を進む装置が動作して、前記藻類の濃度を直接的に減少させる。
12. 請求項１１に記載の方法、ここで、前記装置は、前記水を進む装置に繋がれている、及び前記水を進む装置の近傍の範囲に関する情報を提供するように構成されている、空中観測サブ-システムを更に含む、ここで、 前記空中観測サブ-システムは、前記コントロール・サブ-システムと通信する。
    
    
    

Images