JP6276949B2 - Large algae growth diagnosis apparatus and large algae growth diagnosis method - Google Patents

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Description

本発明は、大型藻類の生育診断装置及び大型藻類の生育診断方法に関する。   The present invention relates to a macroalgae growth diagnostic apparatus and a macroalgae growth diagnostic method.

特許文献1には、大型藻類の試料片に励起光を照射してその蛍光強度を測定し、得られた測定値を予め設定された蛍光強度−品質検定曲線に照合し、品質を評価することを特徴とする大型藻類の品質評価方法の技術が記載されている。   In Patent Document 1, a sample of large algae is irradiated with excitation light, the fluorescence intensity is measured, and the obtained measurement value is collated with a preset fluorescence intensity-quality test curve to evaluate the quality. The technique of the quality evaluation method of the macroalgae characterized by these is described.

特開昭61−133842号公報JP-A-61-133842

「蛍光寿命を用いたスサビノリの生育診断への可能性」,平成24年度(第45回)照明学会全国大会,12-4,2012年9月6日〜8日“Possibility for growth diagnosis of Susabiori using fluorescence lifetime”, 2012 (45th) National Congress of Lighting Society, 12-4, September 6-8, 2012

特許文献1に記載の技術は、光合成酸素発生量と、色素の蛍光強度の相関関係を求め、求めた相関関係に基づいて、品質を評価している。特許文献1に記載の技術では、大型藻類の育成診断を非破壊で簡便に行うことができる。しかしながら、大型藻類は、病害、生育(育成)環境のストレスなどにより、蛍光強度が増加する現象が引き起こされる可能性がある。このため、特許文献1に記載の技術は、正常な大型藻類を評価できるが、病害、育成環境のストレスなどを受けた大型藻類を評価する技術は確立していない。   The technique described in Patent Document 1 obtains the correlation between the amount of photosynthetic oxygen generation and the fluorescence intensity of the dye, and evaluates the quality based on the obtained correlation. With the technique described in Patent Document 1, it is possible to easily carry out non-destructive growth diagnosis of large algae. However, large algae may cause a phenomenon in which the fluorescence intensity increases due to disease, growth (nurturing) environment stress, and the like. For this reason, although the technique of patent document 1 can evaluate normal macroalgae, the technique which evaluates macroalgae which received the disease, the stress of the growth environment, etc. is not established.

大型藻類の養殖は、海を生産の場としているため、気象、海象の影響が大きく作用する。また、大型藻類の養殖では、生態系の生物の相互関係の影響、大型藻類の養殖に用いる水質、大型藻類の疾病等による大型藻類の生育状態の劣化を抑制したい要望がある。大型藻類の養殖の漁業従事者、つまり測定者は、大型藻類の生育状態の劣化を目視で判断していた。ところで、大型藻類の生育状態の劣化は、初期段階では可視判断がつきにくい。大型藻類の生育状態の劣化を初期段階で診断できれば、大型藻類の生育状態の劣化の要因を除去する対応をとることができ、大型藻類の養殖の生産性を向上することもできる。そこで、本発明者は、蛍光寿命測定の手法を用いて、大型藻類の生育診断方法を検討してきたが、非特許文献1に記載の時点では、大型藻類の生育状態の劣化を初期段階で診断できる知見を得ていなかった。   Large-scale algae farming uses the sea as a place for production, so the effects of weather and sea conditions are greatly affected. Further, in the cultivation of macroalgae, there is a demand to suppress the deterioration of the growth state of macroalgae due to the influence of the interrelationship of ecosystem organisms, the water quality used for macroalgae culture, the disease of macroalgae, and the like. The fishermen who measure the cultivation of macroalgae, that is, the measurers, visually judged the deterioration of the growth state of macroalgae. By the way, the deterioration of the growth state of macroalgae is difficult to be visually determined at the initial stage. If the deterioration of the growth state of the large algae can be diagnosed at the initial stage, it is possible to take measures to eliminate the cause of the deterioration of the growth state of the large algae, and it is possible to improve the productivity of the cultivation of the large algae. Therefore, the present inventor has studied a method for diagnosing the growth of large algae using a fluorescence lifetime measurement method, but at the time described in Non-Patent Document 1, the deterioration of the growth state of the large algae is diagnosed at an early stage. I didn't get any knowledge.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、大型藻類の生育状態の劣化を初期段階で診断できる大型藻類の生育診断装置及び大型藻類の生育診断方法を提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of the above, Comprising: It aims at providing the growth diagnostic apparatus of the large algae which can diagnose the deterioration of the growth state of a large algae at an early stage, and the growth diagnostic method of a large algae.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、大型藻類の生育診断装置は、フィコエリスリンの吸収ピーク波長付近の波長を含むパルス励起光を大型藻類の試料に照射するパルス光源と、前記パルス励起光が照射された前記大型藻類の試料から放出される蛍光のうち、580nmの波長の蛍光を検出する検出器と、蛍光寿命に関する閾値の情報を記憶する記憶手段と、前記検出器から出力される出力信号に基づいて、前記580nmの波長の蛍光の平均蛍光寿命を演算する解析手段と、前記記憶手段に記憶する前記閾値と比較して、前記解析手段が演算した前記580nmの波長の蛍光の平均蛍光寿命が前記閾値以上である場合に、前記大型藻類の試料が異常である診断結果を出力する育成診断結果出力手段と、を備えることを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the macroalgae growth diagnostic apparatus comprises a pulsed light source that irradiates a sample of macroalgae with pulsed excitation light including a wavelength near the absorption peak wavelength of phycoerythrin, and Among the fluorescence emitted from the sample of macroalgae irradiated with pulsed excitation light, a detector for detecting fluorescence at a wavelength of 580 nm, storage means for storing threshold information regarding fluorescence lifetime, and output from the detector Based on the output signal, the analyzing means for calculating the average fluorescence lifetime of the fluorescence having the wavelength of 580 nm and the fluorescence having the wavelength of 580 nm calculated by the analyzing means in comparison with the threshold value stored in the storage means And when the average fluorescence lifetime is greater than or equal to the threshold value, a growth diagnosis result output means for outputting a diagnosis result indicating that the macroalgae sample is abnormal is provided.

この大型藻類の生育診断装置によれば、大型藻類の生育状態の劣化を初期段階で診断できるので、大型藻類の生育状態の劣化の要因を除去する対応をとることができ、大型藻類の養殖の生産性を向上することもできる。   According to this macroalgae growth diagnostic apparatus, since the deterioration of the growth state of the large algae can be diagnosed at an early stage, it is possible to take measures to eliminate the cause of the deterioration of the growth state of the large algae, and Productivity can also be improved.

望ましい態様として、前記閾値は、0.3nsであることが好ましい。大型藻類の生育状態の劣化が生じる初期段階でも580nmの波長の蛍光の蛍光寿命が長くなることから、大型藻類の生育診断装置が、大型藻類の生育状態の劣化の判断を行う明確な基準を提供し、測定者によって海苔の評価に差異が生じてしまう可能性を抑制することができる。また、大型藻類の生育診断装置は、580nmの波長の蛍光の蛍光寿命を演算して評価すればよいので、測定及び評価が迅速に行え、簡便な測定システムとなり、また装置自体が低コストとなる。   As a desirable mode, the threshold is preferably 0.3 ns. Since the fluorescence lifetime of fluorescence at a wavelength of 580 nm is prolonged even in the initial stage when the growth state of macroalgae is degraded, the macroalgae growth diagnostic device provides a clear standard for determining the degradation of macroalgae growth state In addition, it is possible to suppress the possibility that differences in the evaluation of seaweed will occur depending on the measurer. In addition, since the macroalgae growth diagnostic apparatus only needs to calculate and evaluate the fluorescence lifetime of the fluorescence having a wavelength of 580 nm, the measurement and evaluation can be performed quickly, resulting in a simple measurement system, and the apparatus itself is low in cost. .

望ましい態様として、前記育成診断結果出力手段は、前記記憶手段に記憶する閾値と比較して、前記解析手段が演算した前記580nmの波長の蛍光の平均蛍光寿命が前記閾値未満である場合に、前記大型藻類の試料が正常である診断結果を出力することが好ましい。これにより、大型藻類の生育診断装置が、大型藻類の生育状態の劣化の判断を行う明確な基準を提供し、健康な大型藻類を正常と識別し、可視判断がつきにくい初期段階における大型藻類の生育状態の劣化した大型藻類と区別することができる。   As a desirable mode, the growth diagnosis result output means, when the average fluorescence lifetime of the fluorescence of the wavelength of 580 nm calculated by the analysis means is less than the threshold, compared with the threshold value stored in the storage means, It is preferable to output a diagnosis result indicating that the macroalgae sample is normal. As a result, the device for diagnosing the growth of large algae provides a clear standard for determining the deterioration of the growth state of large algae, distinguishes healthy large algae as normal, and prevents large-scale algae in the initial stage where it is difficult to make a visual judgment. It can be distinguished from macroalgae whose growth state has deteriorated.

望ましい態様として、前記記憶手段が前記580nmの波長の平均蛍光寿命と、大型藻類の生育状態の劣化度合いとの相関関係の情報を記憶しており、前記育成診断結果出力手段は、前記異常であると診断結果が出力された前記大型藻類の試料の、前記解析手段が演算した580nmの波長の平均蛍光寿命と、前記相関関係の情報とに基づいて、大型藻類の生育状態の劣化度合いを出力することが好ましい。これにより、大型藻類の生育診断装置が異常であると診断した大型藻類の試料について、大型藻類の生育状態の劣化度合いの定量的評価を行うことができる。例えば、大型藻類の生育状態の劣化度合いに応じて、漁業従事者が大型藻類の生育状態の劣化の要因を除去する対応をとることができる。   As a desirable mode, the storage means stores information on the correlation between the average fluorescence lifetime of the wavelength of 580 nm and the degree of deterioration of the growth state of macroalgae, and the growth diagnosis result output means is the abnormality. The degree of deterioration of the growth state of the macroalgae is output based on the average fluorescence lifetime of the wavelength of 580 nm calculated by the analysis means and the information on the correlation of the macroalgae sample from which the diagnosis result is output. It is preferable. Thereby, it is possible to quantitatively evaluate the degree of deterioration of the growth state of the large algae with respect to the sample of the large algae diagnosed as abnormal by the apparatus for diagnosing the growth of the large algae. For example, depending on the degree of deterioration of the growth state of the large algae, the fishermen can take measures to remove the cause of the deterioration of the growth state of the large algae.

望ましい態様として、前記検出器は、クロロフィル蛍光の波長の蛍光を検出しておき、 前記記憶手段が前記クロロフィル蛍光の波長の蛍光強度に対する前記580nmの波長の蛍光強度の比と、大型藻類の生育状態の劣化度合いとの相関関係の情報を記憶しており、前記解析手段は、前記異常であると診断結果が出力された前記大型藻類の試料の、前記クロロフィル蛍光の波長の蛍光強度に対する前記580nmの波長の蛍光強度の比を演算し、前記育成診断結果出力手段は、前記解析手段が演算した蛍光強度の比及び前記相関関係の情報から大型藻類の生育状態の劣化度合いを出力することが好ましい。これにより、大型藻類の生育診断装置が異常であると診断した大型藻類の試料について、大型藻類の生育状態の劣化度合いの定量的評価を行うことができる。例えば、大型藻類の生育状態の劣化度合いに応じて、漁業従事者が大型藻類の生育状態の劣化の要因を除去する対応をとることができる。   As a desirable mode, the detector detects fluorescence at the wavelength of chlorophyll fluorescence, and the storage means has a ratio of the fluorescence intensity at the wavelength of 580 nm to the fluorescence intensity at the wavelength of the chlorophyll fluorescence and the growth state of macroalgae. Information on the correlation with the degree of deterioration of the chlorophyll fluorescence of the macroalgae sample for which the diagnosis result is output as abnormal, and the analysis means It is preferable that the ratio of the fluorescence intensity of the wavelength is calculated, and the growth diagnosis result output means outputs the degree of deterioration of the growth state of the large algae from the fluorescence intensity ratio calculated by the analysis means and the correlation information. Thereby, it is possible to quantitatively evaluate the degree of deterioration of the growth state of the large algae with respect to the sample of the large algae diagnosed as abnormal by the apparatus for diagnosing the growth of the large algae. For example, depending on the degree of deterioration of the growth state of the large algae, the fishermen can take measures to remove the cause of the deterioration of the growth state of the large algae.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、大型藻類の生育診断方法は、フィコエリスリンの吸収ピーク波長付近の波長を含むパルス励起光を大型藻類の試料に照射し、前記パルス励起光が照射された前記大型藻類の試料から放出される蛍光を受光し、前記蛍光の580nmの蛍光寿命が0.3ns以上である場合、前記大型藻類の試料が異常であることを診断することを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, the macroalgae growth diagnosis method irradiates a sample of macroalgae with pulsed excitation light including a wavelength near the absorption peak wavelength of phycoerythrin, and the pulsed excitation light Receiving fluorescence emitted from the sample of the macroalgae irradiated with, and diagnosing that the sample of the macroalgae is abnormal when the fluorescence lifetime of the fluorescence at 580 nm is 0.3 ns or more. And

この大型藻類の生育診断方法によれば、大型藻類の生育状態の劣化を初期段階で診断できるので、大型藻類の生育状態の劣化の要因を除去する対応をとることができ、大型藻類の養殖の生産性を向上することもできる。   According to this method for diagnosing macroalgae growth, the deterioration of the growth state of the macroalgae can be diagnosed at an early stage, so it is possible to take measures to eliminate the cause of the degradation of the macroalgae growth state, Productivity can also be improved.

望ましい態様として、異常であると診断された前記大型藻類の試料に対して、580nmの波長の平均蛍光寿命に基づいて、大型藻類の生育状態の劣化度合いを診断することが好ましい。これにより、大型藻類の生育診断方法は、異常であると診断した大型藻類の試料について、大型藻類の生育状態の劣化度合いの定量的評価を行うことができる。その結果、診断数を低減し、大型藻類の生育診断の労力を抑制できる。そして、例えば、大型藻類の生育状態の劣化度合いに応じて、漁業従事者が大型藻類の生育状態の劣化の要因を除去する対応をとることができる。 Desirable embodiments, the sample of the macroalgae diagnosed as abnormal based on the average fluorescence lifetime of the wavelength of 580 nm, and diagnose child degree of deterioration of the state of growth of macroalgae is preferred. Thereby, the growth diagnostic method for macroalgae can quantitatively evaluate the degree of deterioration of the growth state of macroalgae for the macroalgae samples diagnosed as abnormal. As a result, the number of diagnoses can be reduced, and the labor for diagnosing the growth of large algae can be suppressed. For example, depending on the degree of deterioration of the growth state of the large algae, the fishermen can take measures to remove the cause of the deterioration of the growth state of the large algae.

望ましい態様として、大型藻類の生育診断方法は、異常であると診断された前記大型藻類の試料に対して、前記蛍光のクロロフィル蛍光の蛍光強度に対する前記蛍光の580nmの蛍光強度の比に基づいて、大型藻類の生育状態の劣化度合いを診断することが好ましい。これにより、大型藻類の生育診断方法は、異常であると診断した大型藻類の試料について、大型藻類の生育状態の劣化度合いの定量的評価を行うことができる。その結果、診断数を低減し、大型藻類の生育診断の労力を抑制できる。そして、例えば、大型藻類の生育状態の劣化度合いに応じて、漁業従事者が大型藻類の生育状態の劣化の要因を除去する対応をとることができる。   As a desirable embodiment, the method for diagnosing macroalgae growth is based on a ratio of the fluorescence intensity of the fluorescence at 580 nm to the fluorescence intensity of the fluorescence chlorophyll fluorescence for the macroalgae sample diagnosed as abnormal. It is preferable to diagnose the degree of deterioration of the growth state of macroalgae. Thereby, the growth diagnostic method for macroalgae can quantitatively evaluate the degree of deterioration of the growth state of macroalgae for the macroalgae samples diagnosed as abnormal. As a result, the number of diagnoses can be reduced, and the labor for diagnosing the growth of large algae can be suppressed. For example, depending on the degree of deterioration of the growth state of the large algae, the fishermen can take measures to remove the cause of the deterioration of the growth state of the large algae.

本発明によれば、大型藻類の生育状態の劣化を初期段階で診断できる大型藻類の生育診断装置及び大型藻類の生育診断方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the growth diagnostic apparatus of the large algae which can diagnose the deterioration of the growth state of a large algae at an initial stage, and the growth diagnostic method of a large algae can be provided.

図1は、大型藻類の生育診断装置の概略の構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a macroalgae growth diagnostic apparatus. 図2は、大型藻類の生育診断方法の処理ステップを示すフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart showing processing steps of the macroalgae growth diagnosis method. 図3は、正常なスサビノリの蛍光スペクトルを示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing the fluorescence spectrum of normal Susabiori. 図4は、正常なスサビノリの基準サンプル1に関し、580nmの波長ピークの蛍光減衰曲線を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a fluorescence decay curve of a wavelength peak of 580 nm with respect to a normal sausobiori reference sample 1. 図5は、正常なスサビノリの基準サンプル1に関し、720nmの波長ピークの蛍光減衰曲線を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing a fluorescence decay curve of a wavelength peak of 720 nm with respect to a normal sausobiori reference sample 1. 図6は、正常なスサビノリの基準サンプル1に関し、2回目に計測した580nmの波長ピークの蛍光減衰曲線を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing a fluorescence decay curve of a wavelength peak at 580 nm measured for the second time with respect to the normal reference sample 1 of Susavino. 図7は、評価例1、評価例2、評価例3及び評価例4のあかぐされ病進行状態を示す外観例を示す説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram showing an appearance example showing the progress of disease progression of Evaluation Example 1, Evaluation Example 2, Evaluation Example 3, and Evaluation Example 4. 図8は、図7に示す、評価例1、評価例2、評価例3及び評価例4の蛍光スペクトルを示す説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram showing fluorescence spectra of Evaluation Example 1, Evaluation Example 2, Evaluation Example 3, and Evaluation Example 4 shown in FIG. 図9は、評価例1に関し、580nmの波長ピークの蛍光減衰曲線を示す説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram showing a fluorescence decay curve of a wavelength peak of 580 nm with respect to Evaluation Example 1. 図10は、評価例1に関し、720nmの波長ピークの蛍光減衰曲線を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing a fluorescence decay curve at a wavelength peak of 720 nm with respect to Evaluation Example 1. 図11は、評価例1に関し、2回目に計測した580nmの波長ピークの蛍光減衰曲線を示す説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram showing a fluorescence decay curve of a wavelength peak of 580 nm measured for the second time in Evaluation Example 1. FIG. 図12は、評価例2に関し、580nmの波長ピークの蛍光減衰曲線を示す説明図である。FIG. 12 is an explanatory diagram showing a fluorescence decay curve of a wavelength peak of 580 nm with respect to Evaluation Example 2. 図13は、評価例2に関し、720nmの波長ピークの蛍光減衰曲線を示す説明図である。FIG. 13 is an explanatory diagram showing a fluorescence decay curve of a wavelength peak of 720 nm with respect to Evaluation Example 2. 図14は、評価例2に関し、2回目に計測した580nmの波長ピークの蛍光減衰曲線を示す説明図である。FIG. 14 is an explanatory diagram showing a fluorescence decay curve of a wavelength peak of 580 nm measured for the second time in Evaluation Example 2. 図15は、評価例3に関し、580nmの波長ピークの蛍光減衰曲線を示す説明図である。FIG. 15 is an explanatory diagram showing a fluorescence decay curve of a wavelength peak of 580 nm with respect to Evaluation Example 3. 図16は、評価例3に関し、720nmの波長ピークの蛍光減衰曲線を示す説明図である。FIG. 16 is an explanatory diagram showing a fluorescence decay curve of a wavelength peak of 720 nm with respect to Evaluation Example 3. 図17は、評価例3に関し、2回目に計測した580nmの波長ピークの蛍光減衰曲線を示す説明図である。FIG. 17 is an explanatory diagram showing a fluorescence decay curve of a wavelength peak of 580 nm measured for the second time in Evaluation Example 3. 図18は、評価例4に関し、580nmの波長ピークの蛍光減衰曲線を示す説明図である。FIG. 18 is an explanatory diagram showing a fluorescence decay curve of a wavelength peak of 580 nm with respect to Evaluation Example 4. 図19は、評価例4に関し、720nmの波長ピークの蛍光減衰曲線を示す説明図である。FIG. 19 is an explanatory diagram showing a fluorescence decay curve of a wavelength peak of 720 nm with respect to Evaluation Example 4. 図20は、評価例4に関し、2回目に計測した580nmの波長ピークの蛍光減衰曲線を示す説明図である。FIG. 20 is an explanatory diagram showing a fluorescence decay curve of a wavelength peak of 580 nm measured for the second time in Evaluation Example 4. 図21は、正常なスサビノリの基準サンプル1及び評価例4に関して580nmの波長ピークの蛍光減衰曲線を示す説明図である。FIG. 21 is an explanatory diagram showing fluorescence decay curves of a wavelength peak of 580 nm with respect to a normal sausobiori reference sample 1 and evaluation example 4. 図22は、基準サンプル1、評価例1、評価例2、評価例3及び評価例4に関して、蛍光ピークの強度比I580/I720と、580nmの波長及び720nmの波長の平均蛍光寿命との関係を説明する説明図である。FIG. 22 shows the fluorescence peak intensity ratio I 580 / I 720 and the average fluorescence lifetime of the wavelength of 580 nm and the wavelength of 720 nm for the reference sample 1, evaluation example 1, evaluation example 2, evaluation example 3 and evaluation example 4. It is explanatory drawing explaining a relationship. 図23は、大型藻類におけるエネルギー移動を説明する説明図である。FIG. 23 is an explanatory diagram illustrating energy transfer in macroalgae. 図24は、光合成色素の吸収スペクトルを説明する説明図である。FIG. 24 is an explanatory diagram for explaining an absorption spectrum of a photosynthetic pigment. 図25は、淡水に15分浸したスサビノリの蛍光スペクトルを示す説明図である。FIG. 25 is an explanatory diagram showing the fluorescence spectrum of Susabiori soaked in fresh water for 15 minutes. 図26は、評価例5に関し、580nmの波長ピークの蛍光減衰曲線を示す説明図である。FIG. 26 is an explanatory diagram showing a fluorescence decay curve of a wavelength peak of 580 nm with respect to Evaluation Example 5. 図27は、評価例5に関し、720nmの波長ピークの蛍光減衰曲線を示す説明図である。FIG. 27 is an explanatory diagram showing a fluorescence decay curve of a wavelength peak of 720 nm with respect to Evaluation Example 5. 図28は、評価例5に関し、2回目に計測した580nmの波長ピークの蛍光減衰曲線を示す説明図である。FIG. 28 is an explanatory diagram showing a fluorescence decay curve of a wavelength peak of 580 nm measured for the second time in Evaluation Example 5. 図29は、図22の評価に加え、評価例5に関して、蛍光ピークの強度比I580/I720と、580nmの波長及び720nmの波長の平均蛍光寿命との関係を説明する説明図である。FIG. 29 is an explanatory diagram for explaining the relationship between the fluorescence peak intensity ratio I 580 / I 720 and the average fluorescence lifetime of the wavelength of 580 nm and the wavelength of 720 nm in the evaluation example 5 in addition to the evaluation of FIG.

以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の発明を実施するための形態(以下、実施形態という)により本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited by the following modes for carrying out the invention (hereinafter referred to as embodiments). In addition, constituent elements in the following embodiments include those that can be easily assumed by those skilled in the art, those that are substantially the same, and those in a so-called equivalent range. Furthermore, the constituent elements disclosed in the following embodiments can be appropriately combined.

図1は、大型藻類の生育診断装置の概略の構成を示すブロック図である。大型藻類の生育診断装置1は、制御装置2と、パルス光源3と、検出器4と、分光器5と、表示手段6と、計測回路8とを備え、パルス励起光を大型藻類の試料7に照射し、大型藻類の試料7から放出される蛍光を受光する。   FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a macroalgae growth diagnostic apparatus. The large algae growth diagnostic apparatus 1 includes a control device 2, a pulse light source 3, a detector 4, a spectroscope 5, a display means 6, and a measurement circuit 8, and applies pulse excitation light to a sample 7 of the large algae. To receive the fluorescence emitted from the macroalgae sample 7.

制御装置2は、パーソナルコンピュータ(PC)等のコンピュータであり、CPU(Central Processing Unit)と、ROM(Read Only Memory)と、RAM(Random Access Memory)と、記憶装置と、入出力インターフェースと、パルス光源3及び検出器4を制御する制御回路を含んでいる。制御装置2は、ROMにBIOS(Basic Input Output System)等のプログラムが記憶されている。記憶装置は、記憶手段23であって、例えばHDD(Hard Disk Drive)やフラッシュメモリ等であり、後述する平均蛍光寿命の閾値の情報を記憶しているとともに、オペレーティングシステムプログラムやアプリケーションプログラムを記憶している。CPUは、演算手段であり、RAMをワークエリアとして使用しながらROM及び記憶手段23に記憶されているプログラムを実行することにより、種々の機能、例えば、解析手段21及び育成診断結果出力手段22を実現することができる。制御装置2は、入出力インターフェースを介して、計測回路8及び表示手段6に接続されている。計測回路8は、パルス光源3及び検出器4に接続されている。表示手段6は、例えば、CRT(Cathode Ray Tube)、液晶ディスプレイ等の画像を表示する装置である。   The control device 2 is a computer such as a personal computer (PC), and includes a central processing unit (CPU), a read only memory (ROM), a random access memory (RAM), a storage device, an input / output interface, and a pulse. A control circuit for controlling the light source 3 and the detector 4 is included. The control device 2 stores programs such as BIOS (Basic Input Output System) in the ROM. The storage device is storage means 23, for example, an HDD (Hard Disk Drive), a flash memory, etc., and stores information on threshold values of the average fluorescence lifetime, which will be described later, and also stores operating system programs and application programs. ing. The CPU is a calculation means, and executes various programs such as the analysis means 21 and the growth diagnosis result output means 22 by executing a program stored in the ROM and the storage means 23 while using the RAM as a work area. Can be realized. The control device 2 is connected to the measurement circuit 8 and the display means 6 via an input / output interface. The measurement circuit 8 is connected to the pulse light source 3 and the detector 4. The display means 6 is a device that displays an image, such as a CRT (Cathode Ray Tube) or a liquid crystal display.

図2は、大型藻類の生育診断方法の処理ステップを示すフローチャートである。図2に示すように、解析手段21は、CPUがパルス光源3及び検出器4を制御する計測回路8に指示し、測定開始の同期をとり、測定を開始することができる(ステップS1)。   FIG. 2 is a flowchart showing processing steps of the macroalgae growth diagnosis method. As shown in FIG. 2, the analysis means 21 can instruct the measurement circuit 8 that controls the pulse light source 3 and the detector 4 by the CPU to synchronize the start of measurement and start measurement (step S <b> 1).

パルス光源3は、フィコエリスリンの吸収ピーク付近の波長であって、励起される光の波長が450nm以上550nm以下の発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)またはレーザーダイオードを用いることができる。以下の実施形態では、パルス光源3がレーザーダイオードの励起光源である、蛍光スペクトル測定について説明する。蛍光スペクトル測定とは、励起光を試料7に照射して光合成色素内の電子を励起し、その電子が元のエネルギー状態に戻るときに発する蛍光を検出する方法である。この手法は従来の破壊検査による化学分析等と比べて非破壊で迅速かつ効率的な測定であり、加えて遠隔計測も可能である。   The pulsed light source 3 may be a light emitting diode (LED) or laser diode having a wavelength near the absorption peak of phycoerythrin and having a wavelength of excited light of 450 nm to 550 nm. In the following embodiment, a fluorescence spectrum measurement in which the pulse light source 3 is an excitation light source of a laser diode will be described. The fluorescence spectrum measurement is a method of detecting fluorescence emitted when the sample 7 is irradiated with excitation light to excite electrons in the photosynthetic dye and return to the original energy state. This method is non-destructive, quick and efficient measurement compared to conventional chemical analysis by destructive inspection, and in addition, remote measurement is possible.

大型藻類の試料7として、アオノリ、アオサなどの緑藻、コンブ、ワカメなどの褐藻、スサビノリ、テングサなどの紅藻などを用いることができる。大型藻類の試料7として、紅藻である、スサビノリ、アサクサノリ、テングサ、オゴノリなどを用いることがより好ましい。本実施形態の大型藻類の試料7は、スサビノリを用いている。   As the macroalgae sample 7, green algae such as Aonori and Aosa, brown algae such as kombu and wakame, red algae such as Susabiori and Tengusa can be used. As the macroalgae sample 7, it is more preferable to use red algae such as Susabinori, Asakusa Nori, Proboscis and Ogonori. The macroalgae sample 7 of the present embodiment uses Susabinori.

パルス励起光が照射された大型藻類の試料7から放出される蛍光は、分光器5を介して、検出器4に入射する。分光器5は、例えば、干渉フィルタなどであり、蛍光の測定波長成分を主として透過させ、検出器4へ検知させることができる。検出器4は、蛍光光子を検出し、計測回路8を介して電気信号に変換して、制御装置2へ送出する。   The fluorescence emitted from the macroalgae sample 7 irradiated with the pulsed excitation light enters the detector 4 via the spectroscope 5. The spectroscope 5 is, for example, an interference filter or the like, and can mainly transmit the measurement wavelength component of fluorescence and allow the detector 4 to detect it. The detector 4 detects fluorescent photons, converts them into electrical signals via the measurement circuit 8, and sends them to the control device 2.

制御装置2は、解析手段21が580nmの波長の蛍光の平均蛍光寿命を演算する(ステップS2)。蛍光寿命の複数の成分(τ、τ・・・τ)うち、例えば蛍光寿命が2成分(τ、τ・・・τ)とした場合、下記式(1)を用いて、上述した検出器4の検出電気信号をフィッティング(近似)して、デコンボリューション処理を行うことにより、時間tの関数である蛍光減衰曲線を演算する。ここで、A、Aは、フィッティング(近似)して決まる係数である。解析手段21が演算する蛍光寿命は、1成分であっても、3成分以上であってもよい。 In the control device 2, the analysis means 21 calculates the average fluorescence lifetime of fluorescence having a wavelength of 580 nm (step S2). Of the plurality of components of the fluorescence lifetime (τ 1 , τ 2 ... Τ i ), for example, when the fluorescence lifetime is 2 components (τ 1 , τ 2 ... Τ i ), the following equation (1) is used. A fluorescence decay curve that is a function of time t is calculated by fitting (approximate) the detection electric signal of the detector 4 described above and performing deconvolution processing. Here, A 1 and A 2 are coefficients determined by fitting (approximation). The fluorescence lifetime calculated by the analysis means 21 may be one component or three or more components.

次に、制御装置2は、下記式(2)を用いて解析手段21が平均蛍光寿命τを演算する。   Next, in the control device 2, the analysis means 21 calculates the average fluorescence lifetime τ using the following formula (2).

次に育成診断結果出力手段22は、ステップS2で解析手段21が演算した、580nmの波長の蛍光の平均蛍光寿命τと、記憶手段23に記憶した閾値を比較し、閾値以上である場合(ステップS3、Yes)、育成診断結果出力手段22が異常を表示手段6に出力する(ステップS4)。このため、表示手段6は、測定者に異常を知らせることができる。育成診断結果出力手段22が異常を出力する手段は、表示手段6に限られず、音、振動、紙への印刷など測定者が知覚できる手段であればよい。   Next, the growth diagnosis result output unit 22 compares the average fluorescence lifetime τ of the fluorescence having a wavelength of 580 nm calculated by the analysis unit 21 in step S2 with the threshold value stored in the storage unit 23, and when it is equal to or greater than the threshold value (step S21). (S3, Yes), the growth diagnosis result output means 22 outputs an abnormality to the display means 6 (step S4). For this reason, the display means 6 can inform the measurer of the abnormality. The means by which the growth diagnosis result output means 22 outputs an abnormality is not limited to the display means 6, and may be any means that can be perceived by the measurer, such as sound, vibration, and printing on paper.

本実施形態において、記憶手段23に記憶した閾値は、0.3nsである。記憶手段23に記憶した閾値は0.5nsであってもよいが、記憶手段23に記憶した閾値が0.3nsである方がより、大型藻類の生育状態の劣化を初期段階で診断できるので、大型藻類の生育状態の劣化の要因を除去する対応をとることができ、大型藻類の養殖の生産性を向上することもできる。   In the present embodiment, the threshold value stored in the storage unit 23 is 0.3 ns. The threshold value stored in the storage unit 23 may be 0.5 ns, but the threshold value stored in the storage unit 23 is 0.3 ns, so the deterioration of the growth state of the large algae can be diagnosed at an early stage. It is possible to take measures to eliminate the cause of deterioration of the growth state of the large algae, and it is possible to improve the productivity of the cultivation of the large algae.

580nmの波長の平均蛍光寿命の値は、大型藻類の生育状態の劣化の度合いに応じて大きくなる。このため、記憶手段23が580nmの波長の平均蛍光寿命の値と、大型藻類の生育状態の劣化度合いとの相関関係の情報を記憶している場合、異常であると診断結果が出力された大型藻類の試料7の、解析手段21が演算した580nmの波長の平均蛍光寿命と、上述した相関関係の情報とに基づいて、大型藻類の生育状態の劣化度合いを演算する(ステップS5)。次に、育成診断結果出力手段22は、ステップS5で演算した大型藻類の生育状態の劣化度合いを表示手段6に出力する(ステップS6)。このため、表示手段6は、測定者に大型藻類の生育状態の劣化度合いを知らせることができる。育成診断結果出力手段22が大型藻類の生育状態の劣化度合いを出力する手段は、表示手段6に限られず、音、振動、紙への印刷など測定者が知覚できる手段であればよい。   The value of the average fluorescence lifetime at a wavelength of 580 nm increases according to the degree of deterioration of the growth state of macroalgae. For this reason, when the storage unit 23 stores information on the correlation between the value of the average fluorescence lifetime at a wavelength of 580 nm and the degree of deterioration of the growth state of the large algae, the large-sized diagnostic result is output as abnormal. Based on the average fluorescence lifetime of the wavelength of 580 nm calculated by the analysis means 21 of the algae sample 7 and the correlation information described above, the degree of deterioration of the growth state of the large algae is calculated (step S5). Next, the growth diagnosis result output means 22 outputs the degree of deterioration of the growth state of the large algae calculated in step S5 to the display means 6 (step S6). For this reason, the display means 6 can inform the measurer of the degree of deterioration of the growth state of the macroalgae. The means by which the growth diagnosis result output means 22 outputs the degree of deterioration of the growth state of the large algae is not limited to the display means 6, and may be any means that can be perceived by the measurer, such as sound, vibration, and printing on paper.

これにより、本実施形態の大型藻類の生育診断装置1は、上述したステップS4で異常であると診断した大型藻類の試料について、大型藻類の生育状態の劣化度合いの定量的評価を行うことができる。その結果、全部の試料について、大型藻類の生育状態の劣化度合いの定量的評価を行う必要がなくなり、大型藻類の生育診断装置1は、演算負荷が軽減し、全部の試料について結果を得る演算速度が向上する。育成診断結果出力手段22がステップS6を処理した後、処理を終了する。なお、大型藻類の生育状態の劣化度合いを出力する必要がない場合、育成診断結果出力手段22がステップS4を処理した後、処理を終了してもよい。   Thereby, the growth diagnostic apparatus 1 for large algae according to the present embodiment can quantitatively evaluate the degree of deterioration of the growth state of the large algae for the large algae sample diagnosed as abnormal in step S4 described above. . As a result, it is not necessary to quantitatively evaluate the degree of deterioration of the growth state of the large algae for all the samples, and the large algae growth diagnostic apparatus 1 reduces the calculation load and obtains the results for all the samples. Will improve. After the growth diagnosis result output means 22 processes step S6, the process ends. In addition, when there is no need to output the degree of deterioration of the growth state of the large algae, the processing may be terminated after the growth diagnosis result output means 22 processes step S4.

上述したように、育成診断結果出力手段22は、図2に示すステップS2で演算した、580nmの波長の蛍光の平均蛍光寿命τと、記憶手段23に記憶した閾値を比較し、閾値未満の場合(ステップS3、No)、育成診断結果出力手段22が正常を表示手段6に出力する(ステップS7)。このため、表示手段6は、測定者に正常を知らせることができる。これにより、大型藻類の生育診断装置1が、大型藻類の生育状態の劣化の判断を行う明確な基準を提供し、健康な大型藻類を正常と識別し、可視判断がつきにくい初期段階における大型藻類の生育状態の劣化した大型藻類と区別することができる。なお、育成診断結果出力手段22が正常を出力する手段は、表示手段6に限られず、音、振動、紙への印刷など測定者が知覚できる手段であればよい。育成診断結果出力手段22が正常を出力するステップS7は省略することもできる。   As described above, the growth diagnosis result output unit 22 compares the average fluorescence lifetime τ of the fluorescence having a wavelength of 580 nm calculated in step S2 shown in FIG. 2 with the threshold value stored in the storage unit 23, and is less than the threshold value. (Step S3, No), the growth diagnosis result output means 22 outputs normality to the display means 6 (Step S7). For this reason, the display means 6 can inform the measurer of normality. Accordingly, the macroalgae growth diagnosis apparatus 1 provides a clear standard for judging the deterioration of the growth state of the macroalgae, identifies healthy macroalgae as normal, and the macroalgae in the initial stage where visual judgment is difficult to make. It can be distinguished from large algae whose growth state has deteriorated. Note that the means by which the growth diagnosis result output means 22 outputs normality is not limited to the display means 6 and may be any means that can be perceived by the measurer, such as sound, vibration, and printing on paper. Step S7 in which the growth diagnosis result output means 22 outputs normality can be omitted.

(変形例)
記憶手段23がクロロフィル蛍光の波長の蛍光強度に対する580nmの波長の蛍光強度の比と、大型藻類の生育状態の劣化度合いとの相関関係の情報を記憶している場合、育成診断結果出力手段22が図2に示すステップS5及びステップS6の処理をしてもよい。
(Modification)
When the storage means 23 stores information on the correlation between the ratio of the fluorescence intensity of the wavelength of 580 nm to the fluorescence intensity of the wavelength of chlorophyll fluorescence and the degree of deterioration of the growth state of the large algae, the growth diagnosis result output means 22 You may perform the process of step S5 and step S6 shown in FIG.

大型藻類の試料7は、例えば670nmから750nmの範囲のクロロフィル蛍光が発現する。例えば、720nm又は685nmの波長の蛍光強度に対する580nmの波長の蛍光強度の比と、大型藻類の生育状態の劣化度合いとの相関関係は、相関があることが分かっている。そこで、予め、記憶手段23が670nm以上750nm以下の範囲のクロロフィル蛍光の波長の蛍光強度に対する580nmの波長の蛍光強度の比と、大型藻類の生育状態の劣化度合いとの相関関係の情報を記憶しておく。そして、育成診断結果出力手段22が異常である診断結果が出力された大型藻類の試料7の、670nmから750nmの範囲のクロロフィル蛍光の強度に対する580nmの波長の蛍光強度の比を演算する(ステップS5)。次に、育成診断結果出力手段22は、解析手段21が演算した、670nmから750nmの範囲のクロロフィル蛍光の強度に対する580nmの波長の蛍光強度の比に基づいて、記憶手段23に記憶する670nmから750nmの範囲のクロロフィル蛍光の強度に対する580nmの波長の蛍光強度の比と、大型藻類の生育状態の劣化度合いとの相関関係から、対応する大型藻類の生育状態の劣化度合いを演算する(ステップS6)。これにより、本実施形態の大型藻類の生育診断装置1は、上述したステップS4で異常であると診断した大型藻類の試料について、大型藻類の生育状態の劣化度合いの定量的評価を行うことができる。その結果、全部の試料について、大型藻類の生育状態の劣化度合いの定量的評価を行う必要がなくなり、大型藻類の生育診断装置1は、演算負荷が軽減し、全部の試料について結果を得る演算速度が向上する。育成診断結果出力手段22がステップS6を処理した後、処理を終了する。   The macroalgae sample 7 expresses chlorophyll fluorescence in the range of 670 nm to 750 nm, for example. For example, it has been found that there is a correlation between the ratio of the fluorescence intensity at a wavelength of 580 nm to the fluorescence intensity at a wavelength of 720 nm or 685 nm and the degree of deterioration of the growth state of macroalgae. Therefore, the storage means 23 stores in advance information on the correlation between the ratio of the fluorescence intensity of the wavelength of 580 nm to the fluorescence intensity of the wavelength of chlorophyll fluorescence in the range of 670 nm to 750 nm and the degree of deterioration of the growth state of the large algae. Keep it. Then, the ratio of the fluorescence intensity of the wavelength of 580 nm to the intensity of chlorophyll fluorescence in the range of 670 nm to 750 nm of the macroalgae sample 7 from which the diagnostic result indicating that the growth diagnosis result output means 22 is abnormal is output (step S5). ). Next, based on the ratio of the fluorescence intensity of the wavelength of 580 nm to the intensity of chlorophyll fluorescence in the range of 670 nm to 750 nm calculated by the analysis means 21, the growth diagnosis result output means 22 stores 670 nm to 750 nm stored in the storage means 23. From the correlation between the ratio of the fluorescence intensity at the wavelength of 580 nm to the intensity of chlorophyll fluorescence in the range of γ and the degree of deterioration of the growth state of the large algae, the degree of deterioration of the growth state of the corresponding large algae is calculated (step S6). Thereby, the growth diagnostic apparatus 1 for large algae according to the present embodiment can quantitatively evaluate the degree of deterioration of the growth state of the large algae for the large algae sample diagnosed as abnormal in step S4 described above. . As a result, it is not necessary to quantitatively evaluate the degree of deterioration of the growth state of the large algae for all the samples, and the large algae growth diagnostic apparatus 1 reduces the calculation load and obtains the results for all the samples. Will improve. After the growth diagnosis result output means 22 processes step S6, the process ends.

上述したように、実施形態に係る大型藻類の生育診断方法は、フィコエリスリンの吸収ピーク波長付近の波長を含むパルス励起光を大型藻類の試料1に照射し、大型藻類の試料7から放射される蛍光を受光し、580nmの平均蛍光寿命が0.3ns以上である場合、大型藻類の試料が異常であることを診断する。この大型藻類の生育診断方法によれば、大型藻類の生育状態の劣化を初期段階で診断できるので、大型藻類の生育状態の劣化の要因を除去する対応をとることができ、大型藻類の養殖の生産性を向上することもできる。   As described above, the macroalgae growth diagnosis method according to the embodiment irradiates the macroalgae sample 1 with pulsed excitation light including a wavelength near the absorption peak wavelength of phycoerythrin, and is emitted from the macroalgae sample 7. When the average fluorescence lifetime at 580 nm is 0.3 ns or more, it is diagnosed that the macroalgae sample is abnormal. According to this method for diagnosing macroalgae growth, the deterioration of the growth state of the macroalgae can be diagnosed at an early stage, so it is possible to take measures to eliminate the cause of the degradation of the macroalgae growth state, Productivity can also be improved.

また、大型藻類の育成診断方法は、異常であると診断された大型藻類の試料7の、670nmから750nmの範囲のクロロフィル蛍光の強度に対する580nmの蛍光強度の比に基づいて、大型藻類の生育状態の劣化度合いを診断することができる。これにより、大型藻類の生育診断方法は、異常であると診断した大型藻類の試料について、大型藻類の生育状態の劣化度合いの定量的評価を行うことができる。その結果、診断数を低減し、大型藻類の生育診断の労力を抑制できる。そして、例えば、大型藻類の生育状態の劣化度合いに応じて、漁業従事者が大型藻類の生育状態の劣化の要因を除去する対応をとることができる。   The method for diagnosing macroalgae is based on the ratio of the fluorescence intensity at 580 nm to the chlorophyll fluorescence intensity in the range of 670 nm to 750 nm of the macroalgae sample 7 diagnosed as abnormal. The degree of deterioration can be diagnosed. Thereby, the growth diagnostic method for macroalgae can quantitatively evaluate the degree of deterioration of the growth state of macroalgae for the macroalgae samples diagnosed as abnormal. As a result, the number of diagnoses can be reduced, and the labor for diagnosing the growth of large algae can be suppressed. For example, depending on the degree of deterioration of the growth state of the large algae, the fishermen can take measures to remove the cause of the deterioration of the growth state of the large algae.

(評価)
図3から図29を用いて、大型藻類の生育診断方法及び本実施形態の大型藻類の生育診断装置1の評価例について、説明する。図3は、正常なスサビノリの蛍光スペクトルを示す説明図である。基準サンプル1及び基準サンプル2は、試料には、平成24年12月に新富津漁業協同組合で養殖したスサビノリである。励起光の波長はスサビノリの生育診断に適している励起波長であるフィコエリスリンの吸収ピーク波長付近の470nmの励起光を用いて蛍光寿命測定を行った。測定した蛍光の波長はフィコエリスリンに起因すると思われる蛍光波長の580nm、アロフィコシアニンに起因すると思われる蛍光波長の660nm、クロロフィルaに起因すると思われる蛍光波長の685nm、720nmとした。
(Evaluation)
An evaluation example of the macroalgae growth diagnosis method and the macroalgae growth diagnosis apparatus 1 of the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is an explanatory diagram showing the fluorescence spectrum of normal Susabiori. The reference sample 1 and the reference sample 2 are sasabinori cultivated by the Shin Futtsu Fishery Cooperative in December 2012. The wavelength of the excitation light was measured using a 470 nm excitation light in the vicinity of the absorption peak wavelength of phycoerythrin, which is an excitation wavelength suitable for the growth diagnosis of Susabiori. The fluorescence wavelengths measured were 580 nm of the fluorescence wavelength considered to be attributable to phycoerythrin, 660 nm of the fluorescence wavelength believed to be attributable to allophycocyanin, and 685 nm and 720 nm of the fluorescence wavelengths believed to be attributable to chlorophyll a.

図3に示すように、基準サンプル1及び基準サンプル2のどちらの試料も、同様の蛍光スペクトルを示している。次に、基準サンプル1について、本実施形態の大型藻類の生育診断装置1が大型藻類の生育診断方法を処理した。図4は、正常なスサビノリの基準サンプル1に関し、580nmの波長ピークの蛍光減衰曲線を示す説明図である。図5は、正常なスサビノリの基準サンプル1に関し、720nmの波長ピークの蛍光減衰曲線を示す説明図である。図6は、正常なスサビノリの基準サンプル1に関し、2回目に計測した580nmの波長ピークの蛍光減衰曲線を示す説明図である。なお、図4から図6には、正常なスサビノリの基準サンプル1に関して蛍光寿命を測定した際の装置応答関数(IRF)を示す。図4及び図6に示すように、580nmのピークについては確認のため2回測定を行ったが、測定結果には有意差がなく、試料の変質などがないことが確認された。基準サンプル2についても同様に評価した。   As shown in FIG. 3, both the reference sample 1 and the reference sample 2 have the same fluorescence spectrum. Next, for the reference sample 1, the macroalgae growth diagnosis apparatus 1 of the present embodiment processed the macroalgae growth diagnosis method. FIG. 4 is an explanatory diagram showing a fluorescence decay curve of a wavelength peak of 580 nm with respect to a normal sausobiori reference sample 1. FIG. 5 is an explanatory diagram showing a fluorescence decay curve of a wavelength peak of 720 nm with respect to a normal sausobiori reference sample 1. FIG. 6 is an explanatory diagram showing a fluorescence decay curve of a wavelength peak at 580 nm measured for the second time with respect to the normal reference sample 1 of Susavino. 4 to 6 show an apparatus response function (IRF) when the fluorescence lifetime is measured with respect to a normal sausobiori reference sample 1. FIG. As shown in FIGS. 4 and 6, the 580 nm peak was measured twice for confirmation, but it was confirmed that there was no significant difference in the measurement results and there was no alteration of the sample. Reference sample 2 was similarly evaluated.

上述した式(1)及び式(2)より、図4及び図6に示すような580nmの蛍光ピークの場合、正常なスサビノリの平均蛍光寿命τが0.12ns以上0.2ns以下となった。上述した式(1)及び式(2)より、図5に示すような720nmの蛍光ピークの場合、正常なスサビノリの平均蛍光寿命τが0.12ns以上0.13ns以下となった。   From the above-mentioned formulas (1) and (2), in the case of the fluorescence peak at 580 nm as shown in FIGS. 4 and 6, the average fluorescence lifetime τ of normal Susavino was 0.12 ns or more and 0.2 ns or less. From the above-mentioned formulas (1) and (2), in the case of a fluorescence peak at 720 nm as shown in FIG. 5, the average fluorescence lifetime τ of normal Susavino was 0.12 ns or more and 0.13 ns or less.

次に、大型藻類の生育状態の劣化の一例として、あかぐされ病に感染したスサビノリの評価例1、評価例2、評価例3及び評価例4を用意した。図7は、評価例1、評価例2、評価例3及び評価例4のあかぐされ病進行状態を示す外観例を示す説明図である。図7に示すように、測定者が評価例1、評価例2、評価例3及び評価例4の外観を官能評価し、あかぐされ病進行状態を示す矢印のように、評価例1、評価例2、評価例3及び評価例4の順に、あかぐされ病が進行していることが確認されている。あかぐされ病は、細菌の寄生により、赤錆(あかさび)色の斑を生じ、スサビノリの葉状体が劣化する可能性がある。   Next, as an example of the deterioration of the growth state of macroalgae, Evaluation Example 1, Evaluation Example 2, Evaluation Example 3, and Evaluation Example 4 of Susabiori infected with scabbed disease were prepared. FIG. 7 is an explanatory diagram showing an appearance example showing the progress of disease progression of Evaluation Example 1, Evaluation Example 2, Evaluation Example 3, and Evaluation Example 4. As shown in FIG. 7, the measurer performs sensory evaluation of the appearance of Evaluation Example 1, Evaluation Example 2, Evaluation Example 3 and Evaluation Example 4, and evaluation example 1 and evaluation example are as indicated by arrows indicating the disease progression state. 2. It has been confirmed that the disease is progressed in the order of Evaluation Example 3 and Evaluation Example 4. Red-spotted disease can cause red rust spots due to bacterial infestation, which can cause deterioration of the leaves of Susabiori.

図8は、図7に示す、評価例1、評価例2、評価例3及び評価例4の蛍光スペクトルを示す説明図である。なお、比較のために、図8には、正常なスサビノリの蛍光スペクトル(基準サンプル1)も示している。励起光源は、蛍光寿命測定に用いた波長470nmのレーザーダイオードである。図8に示すように、あかぐされ病に感染すると580nm付近のフィコエリスリンに起因すると考えられるピークの強度が相対的に増加する。図8に示すと580nm付近のフィコエリスリンに起因すると考えられるピークは、基準サンプル1、評価例1、評価例2、評価例3及び評価例4の順に大きくなっている。   FIG. 8 is an explanatory diagram showing fluorescence spectra of Evaluation Example 1, Evaluation Example 2, Evaluation Example 3, and Evaluation Example 4 shown in FIG. For comparison, FIG. 8 also shows a normal fluorescence spectrum (reference sample 1). The excitation light source is a laser diode with a wavelength of 470 nm used for fluorescence lifetime measurement. As shown in FIG. 8, the intensity of the peak considered to be caused by phycoerythrin near 580 nm is relatively increased when infected with scabbed disease. As shown in FIG. 8, the peaks considered to be caused by phycoerythrin near 580 nm increase in the order of reference sample 1, evaluation example 1, evaluation example 2, evaluation example 3, and evaluation example 4.

図9は、評価例1に関し、580nmの波長ピークの蛍光減衰曲線を示す説明図である。図10は、評価例1に関し、720nmの波長ピークの蛍光減衰曲線を示す説明図である。図11は、評価例1に関し、2回目に計測した580nmの波長ピークの蛍光減衰曲線を示す説明図である。なお、図9から図11には、評価例1に関して蛍光寿命を測定した際の装置応答関数(IRF)を示す。   FIG. 9 is an explanatory diagram showing a fluorescence decay curve of a wavelength peak of 580 nm with respect to Evaluation Example 1. FIG. 10 is an explanatory diagram showing a fluorescence decay curve at a wavelength peak of 720 nm with respect to Evaluation Example 1. FIG. 11 is an explanatory diagram showing a fluorescence decay curve of a wavelength peak of 580 nm measured for the second time in Evaluation Example 1. FIG. 9 to 11 show an apparatus response function (IRF) when the fluorescence lifetime is measured for Evaluation Example 1. FIG.

図12は、評価例2に関し、580nmの波長ピークの蛍光減衰曲線を示す説明図である。図13は、評価例2に関し、720nmの波長ピークの蛍光減衰曲線を示す説明図である。図14は、評価例2に関し、2回目に計測した580nmの波長ピークの蛍光減衰曲線を示す説明図である。なお、図12から図14には、評価例2に関して蛍光寿命を測定した際の装置応答関数(IRF)を示す。   FIG. 12 is an explanatory diagram showing a fluorescence decay curve of a wavelength peak of 580 nm with respect to Evaluation Example 2. FIG. 13 is an explanatory diagram showing a fluorescence decay curve of a wavelength peak of 720 nm with respect to Evaluation Example 2. FIG. 14 is an explanatory diagram showing a fluorescence decay curve of a wavelength peak of 580 nm measured for the second time in Evaluation Example 2. FIGS. 12 to 14 show the apparatus response function (IRF) when the fluorescence lifetime is measured for the evaluation example 2. FIG.

図15は、評価例3に関し、580nmの波長ピークの蛍光減衰曲線を示す説明図である。図16は、評価例3に関し、720nmの波長ピークの蛍光減衰曲線を示す説明図である。図17は、評価例3に関し、2回目に計測した580nmの波長ピークの蛍光減衰曲線を示す説明図である。なお、図15から図17には、評価例3に関して蛍光寿命を測定した際の装置応答関数(IRF)を示す。   FIG. 15 is an explanatory diagram showing a fluorescence decay curve of a wavelength peak of 580 nm with respect to Evaluation Example 3. FIG. 16 is an explanatory diagram showing a fluorescence decay curve of a wavelength peak of 720 nm with respect to Evaluation Example 3. FIG. 17 is an explanatory diagram showing a fluorescence decay curve of a wavelength peak of 580 nm measured for the second time in Evaluation Example 3. 15 to 17 show an apparatus response function (IRF) when the fluorescence lifetime is measured in the evaluation example 3.

図18は、評価例4に関し、580nmの波長ピークの蛍光減衰曲線を示す説明図である。図19は、評価例4に関し、720nmの波長ピークの蛍光減衰曲線を示す説明図である。図20は、評価例4に関し、2回目に計測した580nmの波長ピークの蛍光減衰曲線を示す説明図である。図18から図20には、評価例4に関して蛍光寿命を測定した際の装置応答関数(IRF)を示す。   FIG. 18 is an explanatory diagram showing a fluorescence decay curve of a wavelength peak of 580 nm with respect to Evaluation Example 4. FIG. 19 is an explanatory diagram showing a fluorescence decay curve of a wavelength peak of 720 nm with respect to Evaluation Example 4. FIG. 20 is an explanatory diagram showing a fluorescence decay curve of a wavelength peak of 580 nm measured for the second time in Evaluation Example 4. 18 to 20 show an apparatus response function (IRF) when the fluorescence lifetime is measured for Evaluation Example 4. FIG.

評価例1、評価例2、評価例3及び評価例4について、本実施形態の大型藻類の生育診断装置1が大型藻類の生育診断方法を処理した。そして、評価例1、評価例2、評価例3及び評価例4について、上述した式(1)及び式(2)より、2成分の蛍光寿命を仮定してフィッティングを行い、平均蛍光寿命を計算した。図21は、正常なスサビノリの基準サンプル1及び評価例4に関して580nmの波長ピークの蛍光減衰曲線を示す説明図である。図21に示すように、式(1)の蛍光寿命の近似は、正常なスサビノリの基準サンプル1及び評価例4に関して、適切なフィッティングであることが分かる。評価結果を図22に示す。図22は、基準サンプル1、評価例1、評価例2、評価例3及び評価例4に関して、蛍光ピークの強度比I580/I720と、580nmの波長及び720nmの波長の平均蛍光寿命との関係を説明する説明図である。基準サンプル1の実線の三角は、580nmの波長の平均蛍光寿命であり、基準サンプル1の破線の三角は、720nmの波長の平均蛍光寿命を示している。評価例1の実線の丸は、580nmの波長の平均蛍光寿命であり、評価例1の破線の丸は、720nmの波長の平均蛍光寿命を示している。評価例2の実線の四角は、580nmの波長の平均蛍光寿命であり、評価例2の破線の四角は、720nmの波長の平均蛍光寿命を示している。評価例3の実線の菱形は、580nmの波長の平均蛍光寿命であり、評価例3の破線の菱形は、720nmの波長の平均蛍光寿命を示している。評価例4の実線の五角形は、580nmの波長の平均蛍光寿命であり、評価例4の破線の五角形は、720nmの波長の平均蛍光寿命を示している。 For Evaluation Example 1, Evaluation Example 2, Evaluation Example 3, and Evaluation Example 4, the macroalgae growth diagnosis apparatus 1 of this embodiment processed the macroalgae growth diagnosis method. Then, for the evaluation example 1, the evaluation example 2, the evaluation example 3 and the evaluation example 4, fitting is performed by assuming the fluorescence lifetime of two components from the above formulas (1) and (2), and the average fluorescence lifetime is calculated. did. FIG. 21 is an explanatory diagram showing fluorescence decay curves of a wavelength peak of 580 nm with respect to a normal sausobiori reference sample 1 and evaluation example 4. As shown in FIG. 21, it can be seen that the approximation of the fluorescence lifetime of the formula (1) is an appropriate fitting with respect to the normal Susavinori reference sample 1 and the evaluation example 4. The evaluation results are shown in FIG. FIG. 22 shows the fluorescence peak intensity ratio I 580 / I 720 and the average fluorescence lifetime of the wavelength of 580 nm and the wavelength of 720 nm for the reference sample 1, evaluation example 1, evaluation example 2, evaluation example 3 and evaluation example 4. It is explanatory drawing explaining a relationship. The solid triangle of the reference sample 1 is the average fluorescence lifetime at a wavelength of 580 nm, and the dashed triangle of the reference sample 1 indicates the average fluorescence lifetime at a wavelength of 720 nm. The solid circle in Evaluation Example 1 is the average fluorescence lifetime at a wavelength of 580 nm, and the dashed circle in Evaluation Example 1 indicates the average fluorescence lifetime at a wavelength of 720 nm. The solid-line square in Evaluation Example 2 is the average fluorescence lifetime at a wavelength of 580 nm, and the dashed-line square in Evaluation Example 2 indicates the average fluorescence lifetime at a wavelength of 720 nm. The solid diamond in Evaluation Example 3 is the average fluorescence lifetime at a wavelength of 580 nm, and the dashed diamond in Evaluation Example 3 is the average fluorescence lifetime at a wavelength of 720 nm. The solid pentagon in Evaluation Example 4 is the average fluorescence lifetime at a wavelength of 580 nm, and the dashed pentagon in Evaluation Example 4 indicates the average fluorescence lifetime at a wavelength of 720 nm.

あかぐされ病に感染すると580nm付近のピーク強度I580が相対的に増加する。すなわち、あかぐされ病が進行すると蛍光ピークの強度比I580/I720が大きくなる。720nmの波長の蛍光強度に対する580nmの波長の蛍光強度の比、つまりピークの強度比I580/I720は、図22に示すように、評価例1、評価例2、評価例3及び評価例4の順に、あかぐされ病が進行している順に並んでいる相関関係があることが分かる。まず、580nmの蛍光寿命に着目すると、蛍光ピークの強度比I580/I720が増加するにつれて平均蛍光寿命が長くなっている。このことより、蛍光寿命測定により、あかぐされ病の診断が可能であることが分かる。蛍光ピークの強度比I580/I720は、大型藻類の生育状態の劣化度合いと相関関係があり、記憶手段23は、予め、720nmの波長の蛍光強度に対する580nmの波長の蛍光強度の比と、大型藻類の生育状態の劣化度合いとの相関関係の情報を記憶しておくことができる。しかしながら、強度比I580/I720ではほとんど変化が見られない軽度のあかぐされ病の場合でも、580nmの平均蛍光寿命は大きく変化している。実施形態に係る大型藻類の生育診断方法は、フィコエリスリンの吸収ピーク波長付近の波長を含むパルス励起光を大型藻類の試料7に照射し、大型藻類の試料7から放射される蛍光を受光し、580nmの平均蛍光寿命が0.3ns以上である場合、大型藻類の試料が異常であることを診断する。このことより、実施形態に係る大型藻類の生育診断方法は、580nmの平均蛍光寿命を閾値と比較することで、初期のあかぐされ病においてより感度の高い測定をすることができる。 When infected with scarlet disease, the peak intensity I 580 near 580 nm relatively increases. That is, when the scab is progressed, the intensity ratio I 580 / I 720 of the fluorescence peak increases. The ratio of the fluorescence intensity at the wavelength of 580 nm to the fluorescence intensity at the wavelength of 720 nm, that is, the peak intensity ratio I 580 / I 720 is shown in Evaluation Example 1, Evaluation Example 2, Evaluation Example 3, and Evaluation Example 4 as shown in FIG. It can be seen that there is a correlation that is arranged in the order in which the disease is progressed and the disease progresses. First, focusing on the fluorescence lifetime at 580 nm, the average fluorescence lifetime becomes longer as the fluorescence peak intensity ratio I 580 / I 720 increases. From this, it is understood that the diagnosis of scabbed disease is possible by measuring the fluorescence lifetime. The fluorescence peak intensity ratio I 580 / I 720 correlates with the degree of deterioration of the growth state of macroalgae, and the storage means 23 previously stores the ratio of the fluorescence intensity at the wavelength of 580 nm to the fluorescence intensity at the wavelength of 720 nm, and Information of correlation with the degree of deterioration of the growth state of macroalgae can be stored. However, the average fluorescence lifetime at 580 nm is greatly changed even in the case of mild scab that hardly changes at the intensity ratio I 580 / I 720 . The macroalgae growth diagnosis method according to the embodiment irradiates the macroalgae sample 7 with pulsed excitation light including a wavelength near the absorption peak wavelength of phycoerythrin, and receives fluorescence emitted from the macroalgae sample 7. When the average fluorescence lifetime at 580 nm is 0.3 ns or more, it is diagnosed that the sample of macroalgae is abnormal. Accordingly, the method for diagnosing macroalgae according to the embodiment can perform measurement with higher sensitivity in the early scabbed disease by comparing the average fluorescence lifetime of 580 nm with a threshold value.

本実施形態に係る大型藻類の生育診断装置及び大型藻類の生育診断方法によれば、大型藻類の生育状態の劣化を初期段階で診断できるので、大型藻類の生育状態の劣化の要因を除去する対応をとることができ、大型藻類の養殖の生産性を向上することもできる。   According to the macroalgae growth diagnostic apparatus and macroalgae growth diagnostic method according to the present embodiment, the deterioration of the growth state of the macroalgae can be diagnosed at an early stage, so that the cause of the deterioration of the macroalgae growth state can be removed. It is also possible to improve the productivity of large algae culture.

基準サンプル1の580nmの平均蛍光寿命は、0.3ns以下の範囲であり、評価例1の580nmの平均蛍光寿命は、0.3nsよりも急激に増加している。図22に示すように、580nmの平均蛍光寿命は、評価例1、評価例2、評価例3及び評価例4の順に、あかぐされ病が進行している順に大きくなる相関関係がある。このため、評価例1、評価例2、評価例3及び評価例4の580nmの平均蛍光寿命の値は、大型藻類の生育状態の劣化の度合いに応じて大きくなる。これに対して、720nmの平均蛍光寿命は基準サンプル1と、評価例1(評価例2)との値に大きな差がなく、強度比I580/I720にほぼ比例して増加している。 The average fluorescence lifetime of 580 nm of the reference sample 1 is in the range of 0.3 ns or less, and the average fluorescence lifetime of 580 nm of the evaluation example 1 increases more rapidly than 0.3 ns. As shown in FIG. 22, the average fluorescence lifetime of 580 nm has a correlation that increases in the order of evaluation and progression of disease in the order of evaluation example 1, evaluation example 2, evaluation example 3, and evaluation example 4. For this reason, the value of the average fluorescence lifetime of 580 nm of Evaluation Example 1, Evaluation Example 2, Evaluation Example 3, and Evaluation Example 4 increases according to the degree of deterioration of the growth state of the macroalgae. On the other hand, the average fluorescence lifetime at 720 nm is not significantly different between the values of the reference sample 1 and the evaluation example 1 (evaluation example 2), and increases almost in proportion to the intensity ratio I 580 / I 720 .

図23は、大型藻類におけるエネルギー移動を説明する説明図である。図24は、光合成色素の吸収スペクトルを説明する説明図である。図23及び図24から分かるように、励起光に用いた波長470nmの光は主としてフィコエリスリンで吸収される。フィコエリスリンで吸収された光のエネルギーは、様々な過程を介して光合成反応中心であるクロロフィルaへのエネルギーが移動する。そのため、フィコエリスリンに起因すると考えられる580nmの蛍光とクロロフィルaに起因すると考えられる685nm及び720nmの蛍光の両方が観測される。正常なスサビノリの場合には、フィコエリスリンで吸収された光のエネルギーはスムーズにエネルギー移動され、クロロフィルaに移動されたエネルギーは、スムーズに光合成に利用される。そのため、フィコエリスリンに起因すると考えられる580nmの蛍光及びクロロフィルaに起因すると考えられる685nm又は720nmの蛍光の寿命は、0.1ns以上0.2ns以下と短くなると考えられる。一方、あかぐされ病に感染すると、初期の段階ではまずフィコエリスリンで吸収されたエネルギーのクロロフィルaへの移動が阻害されるため、580nmの平均蛍光寿命が長くなると考えられる。さらに、あかぐされ病が進行すると、クロロフィルaに移動されたエネルギーの光合成への利用も阻害されるようになるため、720nmの平均蛍光寿命が長くなると考えられる。このような反応は、クロロフィルを主とする植物の反応とは異なるものである。   FIG. 23 is an explanatory diagram illustrating energy transfer in macroalgae. FIG. 24 is an explanatory diagram for explaining an absorption spectrum of a photosynthetic pigment. As can be seen from FIGS. 23 and 24, the light having a wavelength of 470 nm used for the excitation light is mainly absorbed by phycoerythrin. The energy of light absorbed by phycoerythrin is transferred to chlorophyll a, which is a photosynthetic reaction center, through various processes. For this reason, both fluorescence at 580 nm which is considered to be attributable to phycoerythrin and fluorescence at 685 nm and 720 nm which are considered to be attributable to chlorophyll a are observed. In the case of normal sausobiori, the energy of light absorbed by phycoerythrin is smoothly transferred, and the energy transferred to chlorophyll a is smoothly used for photosynthesis. For this reason, it is considered that the lifetime of fluorescence at 580 nm, which is considered to be caused by phycoerythrin, and fluorescence of 685 nm or 720 nm, which is considered to be caused by chlorophyll a, is shortened to 0.1 ns or more and 0.2 ns or less. On the other hand, when infected with a scab, the transfer of energy absorbed by phycoerythrin to chlorophyll a is first inhibited at an early stage, so that the average fluorescence lifetime at 580 nm is considered to be long. Furthermore, when the disease is progressed, utilization of the energy transferred to chlorophyll a for photosynthesis is also inhibited, so that it is considered that the average fluorescence lifetime at 720 nm is prolonged. Such a reaction is different from the reaction of plants mainly composed of chlorophyll.

図24から分かるように、アロフィコシアニンの吸収ピーク付近の励起光で励起して、アロフィコシアニンの蛍光(例えば660nm)での平均蛍光寿命で評価することでも同様の評価が可能と考えられる。しかしながら、アロフィコシアニンの吸収範囲が550nm以上700nm以下の範囲であり、蛍光全体の波長範囲(550nm〜800nm程度)と重なっており、かつ550nm以上600nm以下の範囲はフィコエリスリンの吸収とも重複している。このため、アロフィコシアニンの吸収ピーク付近の励起光で励起して、アロフィコシアニンの蛍光での蛍光寿命で評価するよりも、フィコエリスリンの吸収ピーク波長付近(450nm以上550nm以下)の波長を含む励起光で励起して、フィコエリスリンの蛍光での平均蛍光寿命で評価した方がより高精度の評価が可能になる。同様に、フィコシアニンの吸収範囲はフィコエリスリンおよびアロフィコシアニンの吸収範囲と重複しており、フィコシアニンの吸収ピーク付近の励起光で励起して、フィコシアニンの蛍光での平均蛍光寿命で評価するよりも、フィコエリスリンの吸収ピーク波長付近(450nm以上550nm以下)の波長を含む励起光で励起して、フィコエリスリンの蛍光での平均蛍光寿命で評価した方がより高精度の評価が可能になる。   As can be seen from FIG. 24, it is considered that the same evaluation can be performed by exciting with excitation light in the vicinity of the absorption peak of allophycocyanin and evaluating it with the average fluorescence lifetime of allophycocyanin fluorescence (for example, 660 nm). However, the absorption range of allophycocyanin is in the range of 550 nm to 700 nm, which overlaps the entire fluorescence wavelength range (about 550 nm to 800 nm), and the range of 550 nm to 600 nm overlaps with the absorption of phycoerythrin. Yes. For this reason, the excitation including the wavelength near the absorption peak wavelength of phycoerythrin (450 nm or more and 550 nm or less) than the excitation with the excitation light near the absorption peak of allophycocyanin and evaluating the fluorescence lifetime with the fluorescence of allophycocyanin. More accurate evaluation is possible by exciting with light and evaluating with the average fluorescence lifetime in the fluorescence of phycoerythrin. Similarly, the absorption range of phycocyanin overlaps with that of phycoerythrin and allophycocyanin, rather than being excited by excitation light near the absorption peak of phycocyanin and evaluated by the average fluorescence lifetime in the fluorescence of phycocyanin. More accurate evaluation is possible by exciting with excitation light including a wavelength in the vicinity of the absorption peak wavelength of phycoerythrin (450 nm or more and 550 nm or less) and evaluating with the average fluorescence lifetime in the fluorescence of phycoerythrin.

図22に示すように、記憶手段23に記憶した閾値が0.3nsであれば、大型藻類の育成状態の劣化により、580nmの平均蛍光寿命が長くなり、大型藻類の生育状態の劣化を初期段階で診断できる。図22に示すように、記憶手段23に記憶した閾値が0.3nsであれば、720nmの平均蛍光寿命が初期段階での感度が高くないので、0.3nsの閾値を720nmの平均蛍光寿命との対比で判断すると誤判断をしてしまう可能性がある。   As shown in FIG. 22, if the threshold value stored in the storage means 23 is 0.3 ns, the average fluorescence lifetime of 580 nm is prolonged due to the deterioration of the growth state of the large algae, and the deterioration of the growth state of the large algae is in the initial stage. Diagnose with As shown in FIG. 22, if the threshold value stored in the storage means 23 is 0.3 ns, the average fluorescence lifetime of 720 nm is not high in the initial stage, so the threshold value of 0.3 ns is set as the average fluorescence lifetime of 720 nm. There is a possibility of making a misjudgment if judged by contrast.

図25は、淡水に15分浸したスサビノリの蛍光スペクトルを示す説明図である。評価例5は、スサビノリを淡水に15分浸した場合で、平均蛍光寿命への淡水の影響を検討した。淡水にスサビノリを浸した場合にも、蛍光スペクトルは変化し、淡水に浸してから数十秒から100秒程度で580nmのピーク強度が増加する。図26は、評価例5に関し、580nmの波長ピークの蛍光減衰曲線を示す説明図である。図27は、評価例5に関し、720nmの波長ピークの蛍光減衰曲線を示す説明図である。図28は、評価例5に関し、2回目に計測した580nmの波長ピークの蛍光減衰曲線を示す説明図である。なお、図26から図27には、評価例5に関して蛍光寿命を測定した際の装置応答関数(IRF)を示す。   FIG. 25 is an explanatory diagram showing the fluorescence spectrum of Susabiori soaked in fresh water for 15 minutes. In Evaluation Example 5, the effect of fresh water on the average fluorescence lifetime was examined in the case where Susabiori was soaked in fresh water for 15 minutes. The fluorescence spectrum also changes when soaking the water in fresh water, and the peak intensity at 580 nm increases in about several tens to 100 seconds after soaking in fresh water. FIG. 26 is an explanatory diagram showing a fluorescence decay curve of a wavelength peak of 580 nm with respect to Evaluation Example 5. FIG. 27 is an explanatory diagram showing a fluorescence decay curve of a wavelength peak of 720 nm with respect to Evaluation Example 5. FIG. 28 is an explanatory diagram showing a fluorescence decay curve of a wavelength peak of 580 nm measured for the second time in Evaluation Example 5. 26 to 27 show the apparatus response function (IRF) when the fluorescence lifetime is measured for Evaluation Example 5. FIG.

評価例5について、本実施形態の大型藻類の生育診断装置1が大型藻類の生育診断方法を処理した。そして、評価例5について、上述した式(1)及び式(2)より、2成分の蛍光寿命を仮定してフィッティングを行い、平均蛍光寿命を計算した。図29は、図22の評価に加え、評価例5に関して、蛍光ピークの強度比I580/I720と、580nmの波長及び720nmの波長の平均蛍光寿命との関係を説明する説明図である。評価例5の実線黒塗の六角形は、580nmの波長の平均蛍光寿命であり、評価例5の破線の六角形は、720nmの波長の平均蛍光寿命を示している。 For Evaluation Example 5, the macroalgae growth diagnostic apparatus 1 of the present embodiment processed the macroalgae growth diagnostic method. And about the evaluation example 5, it assumed that the fluorescence lifetime of 2 components was assumed from the formula (1) and Formula (2) mentioned above, and the average fluorescence lifetime was calculated. FIG. 29 is an explanatory diagram for explaining the relationship between the fluorescence peak intensity ratio I 580 / I 720 and the average fluorescence lifetime of the wavelength of 580 nm and the wavelength of 720 nm in the evaluation example 5 in addition to the evaluation of FIG. The solid black hexagon in Evaluation Example 5 has an average fluorescence lifetime at a wavelength of 580 nm, and the broken hexagon in Evaluation Example 5 indicates an average fluorescence lifetime at a wavelength of 720 nm.

スサビノリは淡水に浸される580nm付近のピーク強度I580が相対的に増加する。すなわち、スサビノリは淡水などのストレスに反応して蛍光ピークの強度比I580/I720が大きくなる。まず、580nmの蛍光寿命に着目すると、蛍光ピークの強度比I580/I720が増加するにつれて平均蛍光寿命が長くなっている。このことより、本実施形態に係る大型藻類の生育診断装置及び大型藻類の生育診断方法によれば、大型藻類の養殖に用いる水質などの育成環境の劣化の診断が可能であることが分かる。その結果、大型藻類の養殖の漁業従事者は、大型藻類の生育状態の劣化の要因を除去する対応をとることができ、大型藻類の養殖の生産性を向上することができる。 Susavinori has a relatively increased peak intensity I 580 near 580 nm immersed in fresh water. That is, Susabinori increases the fluorescence peak intensity ratio I 580 / I 720 in response to stress such as fresh water. First, focusing on the fluorescence lifetime at 580 nm, the average fluorescence lifetime becomes longer as the fluorescence peak intensity ratio I 580 / I 720 increases. From this, it can be seen that according to the macroalgae growth diagnostic apparatus and macroalgae growth diagnostic method according to the present embodiment, it is possible to diagnose the deterioration of the growing environment such as water quality used for the culture of macroalgae. As a result, a fisherman engaged in the cultivation of macroalgae can take measures to eliminate the cause of the deterioration of the growth state of macroalgae, and the productivity of macroalgae culture can be improved.

1 大型藻類の生育診断装置
2 制御装置
3 パルス光源
4 検出器
5 分光器
6 表示手段
7 試料
8 計測回路
21 解析手段
22 育成診断結果出力手段
23 記憶手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Large algae growth diagnostic apparatus 2 Control apparatus 3 Pulsed light source 4 Detector 5 Spectrometer 6 Display means 7 Sample 8 Measuring circuit 21 Analyzing means 22 Growth diagnostic result output means 23 Storage means

Claims (7)

フィコエリスリンの吸収ピーク波長付近の波長を含むパルス励起光を大型藻類の試料に照射するパルス光源と、
前記パルス励起光が照射された前記大型藻類の試料から放出される蛍光のうち、580nmの波長の蛍光を検出する検出器と、
蛍光寿命に関する閾値の情報を記憶する記憶手段と、
前記検出器から出力される出力信号に基づいて、前記580nmの波長の蛍光の平均蛍光寿命を演算する解析手段と、
前記記憶手段に記憶する前記閾値と比較して、前記解析手段が演算した前記580nmの波長の蛍光の平均蛍光寿命が前記閾値以上である場合に、前記大型藻類の試料が異常である診断結果を出力する育成診断結果出力手段と、
を備え、
前記閾値は、0.3nsであることを特徴とする大型藻類の生育診断装置。
A pulsed light source that irradiates a sample of macroalgae with pulsed excitation light including a wavelength near the absorption peak wavelength of phycoerythrin;
A detector for detecting fluorescence having a wavelength of 580 nm among fluorescence emitted from the sample of the macroalgae irradiated with the pulsed excitation light;
Storage means for storing threshold information regarding fluorescence lifetime;
Based on an output signal output from the detector, an analysis means for calculating an average fluorescence lifetime of the fluorescence having the wavelength of 580 nm,
Compared with the threshold value stored in the storage means, when the average fluorescence lifetime of the fluorescence of the wavelength of 580 nm calculated by the analysis means is equal to or greater than the threshold value, a diagnosis result that the sample of the macroalgae is abnormal A diagnostic diagnosis result output means for outputting;
With
The growth diagnostic apparatus for macroalgae , wherein the threshold is 0.3 ns .
前記育成診断結果出力手段は、前記記憶手段に記憶する閾値と比較して、前記解析手段が演算した前記580nmの波長の蛍光の平均蛍光寿命が前記閾値未満である場合に、前記大型藻類の試料が正常である診断結果を出力する請求項1に記載の大型藻類の生育診断装置。   The growth diagnosis result output means compares the threshold value stored in the storage means with the sample of the macroalgae when the average fluorescence lifetime of the fluorescence having the wavelength of 580 nm calculated by the analysis means is less than the threshold value. The apparatus for diagnosing macroalgae growth according to claim 1, which outputs a diagnosis result of normal. 前記記憶手段が前記580nmの波長の平均蛍光寿命と、大型藻類の生育状態の劣化度合いとの相関関係の情報を記憶しており、
前記育成診断結果出力手段は、前記異常であると診断結果が出力された前記大型藻類の試料の、前記解析手段が演算した580nmの波長の平均蛍光寿命と、前記相関関係の情報とに基づいて、大型藻類の生育状態の劣化度合いを出力する請求項1または請求項2に記載の大型藻類の生育診断装置。
The storage means stores information on the correlation between the average fluorescence lifetime of the wavelength of 580 nm and the degree of deterioration of the growth state of macroalgae,
The growth diagnosis result output means is based on the average fluorescence lifetime of the wavelength of 580 nm calculated by the analysis means and the correlation information of the macroalgae sample whose diagnosis result is output as abnormal. The growth diagnostic apparatus for macroalgae according to claim 1 or 2 , which outputs a degree of deterioration of the growth state of macroalgae.
前記検出器は、クロロフィル蛍光の波長の蛍光を検出しておき、
前記記憶手段が前記クロロフィル蛍光の波長の蛍光強度に対する前記580nmの波長の蛍光強度の比と、大型藻類の生育状態の劣化度合いとの相関関係の情報を記憶しており、
前記解析手段は、前記異常であると診断結果が出力された前記大型藻類の試料の、前記クロロフィル蛍光の波長の蛍光強度に対する前記580nmの波長の蛍光強度の比を演算し、
前記育成診断結果出力手段は、前記解析手段が演算した蛍光強度の比及び前記相関関係の情報から大型藻類の生育状態の劣化度合いを出力する請求項1または請求項2に記載の大型藻類の生育診断装置。
The detector detects fluorescence of the wavelength of chlorophyll fluorescence,
The storage means stores information on the correlation between the ratio of the fluorescence intensity at the wavelength of 580 nm to the fluorescence intensity at the wavelength of the chlorophyll fluorescence and the degree of deterioration of the growth state of the macroalgae,
The analysis means calculates a ratio of the fluorescence intensity of the wavelength of 580 nm to the fluorescence intensity of the wavelength of the chlorophyll fluorescence of the macroalgae sample whose diagnostic result is output as the abnormality,
3. The growth of the large algae according to claim 1 or 2 , wherein the growth diagnosis result output means outputs a degree of deterioration of the growth state of the large algae from the fluorescence intensity ratio calculated by the analysis means and the correlation information. Diagnostic device.
フィコエリスリンの吸収ピーク波長付近の波長を含むパルス励起光を大型藻類の試料に照射し、
前記パルス励起光が照射された前記大型藻類の試料から放出される蛍光を受光し、
前記蛍光の580nmの蛍光寿命が0.3ns以上である場合、前記大型藻類の試料が異常であることを診断することを特徴とする大型藻類の生育診断方法。
Irradiate a sample of macroalgae with pulsed excitation light containing a wavelength near the absorption peak wavelength of phycoerythrin,
Receiving fluorescence emitted from the macroalgae sample irradiated with the pulsed excitation light;
A method for diagnosing the growth of a large algae, comprising diagnosing that the sample of the large algae is abnormal when the fluorescence lifetime of the fluorescence at 580 nm is 0.3 ns or longer.
異常であると診断された前記大型藻類の試料に対して、580nmの波長の平均蛍光寿命に基づいて、大型藻類の生育状態の劣化度合いを診断する、請求項に記載の大型藻類の生育診断方法。 6. The diagnosis of growth of macroalgae according to claim 5 , wherein the degree of deterioration of the growth state of macroalgae is diagnosed based on an average fluorescence lifetime of a wavelength of 580 nm for the macroalgae sample diagnosed as abnormal. Method. 異常であると診断された前記大型藻類の試料に対して、前記蛍光のクロロフィル蛍光の蛍光強度に対する前記蛍光の580nmの蛍光強度の比に基づいて、大型藻類の生育状態の劣化度合いを診断する、請求項に記載の大型藻類の生育診断方法。 Diagnosing the degree of deterioration of the growth state of macroalgae based on the ratio of the fluorescence intensity of 580 nm of the fluorescence to the fluorescence intensity of the fluorescence chlorophyll fluorescence for the macroalgae sample diagnosed as abnormal, The method for diagnosing the growth of macroalgae according to claim 5 .
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