JPH1156342A

JPH1156342A - 浄水中の生菌・原虫類の測定方法

Info

Publication number: JPH1156342A
Application number: JP9241825A
Authority: JP
Inventors: Ryosuke Fukushima; 良助福嶋; Satoshi Nomura; 聡野村
Original assignee: Horiba Ltd
Current assignee: Horiba Ltd
Priority date: 1997-08-21
Filing date: 1997-08-21
Publication date: 1999-03-02

Abstract

(57)【要約】【課題】浄水中に含まれるクリプトスポリジウムなど
生菌・原虫類を選択的に測定することができるととも
に、簡単な操作かつきわめて短時間に測定を行うことが
できる浄水中の生菌・原虫類の測定方法を提供するこ
と。【解決手段】半導体基板５の一方の面にセンサ面７を
有し、前記半導体基板５に対してプローブ光３を照射す
るように構成された光走査型二次元濃度分布測定装置の
前記センサ面７にサンプルとしての浄水２９を接するよ
うに設け、そのときのｐＨ変化をモニターすることによ
り前記浄水中に生菌・原虫類ｃが含まれているか否かを
判定するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、上水道など浄水
に含まれるクリプトスポリジウムなどの生菌・原虫類の
測定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、感染性微生物クリプトスポリジウ
ムによる集団下痢事件などの被害が我が国や、米国ある
いは英国などで発生している。前記クリプトスポリジウ
ムは、被膜に覆われたオーシストという体形をとること
などから、塩素などの消毒剤に対し強い抵抗力を有す
る。このため、現在の浄水工程での除去は困難である。

【０００３】そして、１９９６年９月に発表された我が
国の厚生省の指針案では、浄水処理の徹底と濾過池出口
の濁度を０．１度以下に維持することを浄水場での予防
対策としているとともに、水道水に関するクリプトスポ
リジウムのオーシストの検出のための暫定的な試験方法
として、以下のような試験方法を推奨している。

【０００４】すなわち、前記試験方法の概要は、採取し
た試験水を直径４７ｍｍ以上のディスクフィルタで濾過
濃縮し、このフィルタをアセトンで溶解し遠心分離した
後、生じた沈殿物を（必要に応じてショ糖浮遊法による
前処理を行い）適当な濃度に再懸濁させる。この再懸濁
液の適当量を直径２５ｍｍのディスクフィルタで濾過
し、濾紙上の捕捉物をモノクロナール抗体で蛍光染色
し、プレパラートを作製後、落射蛍光顕微鏡を用いてク
リプトスポリジウムを推定し、同時に、微分干渉装置に
よりその内部構造を精査して確定を行い、それぞれの推
定および確定数を算出する。というものである。

【０００５】また、現場モニタとして濁度計を用い、濁
度計測として０．１ＮＴＵ以下とすることとなってい
る。このようにしたには次の理由によるものと思われ
る。すなわち、現場パイロットプラントおよび実プラン
トでの凝集剤に硫酸バンドを用いた浄水の処理実験によ
ると、浄水中のクリプトスポリジウムの存在量と最も相
関の高かった指標は、径が４μｍ〜７μｍの粒子の量で
あり、濁度はこれに次ぐ相関があると報告されており、
米国水道協会では、上水道水中のクリプトスポリジウム
による感染症の発生を最小限に抑えるため、濾過水の濁
度を０．１ＮＴＵ以下に維持するように提言しているた
めである。なお、前記ＮＴＵとは、Ｎｅｐｈｅｌｏｍｅ
ｔｒｉｃＴｕｒｂｉｄｉｔｙＵｎｉｔの頭文字をと
ったもので、ホルマジン濁度標準液（ホルマジンポリマ
ー）を用いて、散乱光測定法により測定した濁度で、
０．１ＮＴＵ＝約０．０７度である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記試
験方法は、多くの複雑で煩瑣なステップを含む手分析で
あるとともに、測定に多くの器材を必要とし、数１０分
もかかるようなステップ数回行う必要があり、試験多く
の時間と労力を要するといった不都合があり、また、自
動化を行うこともきわめて困難である。

【０００７】また、前記濁度法による計測は、懸濁物質
を測定しているものであって、クリプトスポリジウムの
みを選択的に測定しているとは言えず、その計測結果に
は濁度物質などに起因して誤差が大きく混じり、クリプ
トスポリジウムのみを必ずしも正確に検出し、測定する
ことができないといった問題点がある。

【０００８】そして、上述したように、飲用に供される
浄水は塩素殺菌が施されるが、塩素に対して強い抵抗力
を有するクリプトスポリジウムなどの生菌・原虫類以外
の大腸菌などの微生物は生息してなく、この消毒後の水
における生理代謝活性は、クリプトスポリジウムなどの
生菌・原虫類によるものと考えることができる。

【０００９】ところで、近年、液体中あるいは物質中に
しみこんだ液体中に溶存している物質（イオンなど）の
濃度を二次元的に計測する装置の研究・開発が行われ、
この二次元分布の計測を行う手法の一つに、ＬＡＰＳ
（Ｌｉｇｈｔ−ＡｄｄｒｅｓｓａｂｌｅＰｏｔｅｎｔ
ｉｏｍｅｔｒｉｃＳｅｎｓｏｒ）センサからなる電気
化学画像計測装置がある。このような装置は、例えば、
Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｖｏｌ．３３（１９
９４）ｐｐＬ３９４−Ｌ３９７に記載してあるよう
に、イオンなどに感応するセンサ面を形成した半導体基
板を適宜の光でスキャンし、このスキャンによって、半
導体基板中に誘発された光電流を取り出すことにより測
定を行うことができる。

【００１０】前記装置のセンサ面を直接計測したい対象
物質に挿入したり接触させることによって溶存物質の濃
度分布を測定する。得られたデータは、コンピュータ処
理により、二次元または三次元の濃度分布画像として出
力される。ある時間での濃度分布のみならず、その変化
の様子をリアルタイムに追跡することができる。リアル
タイムに得られた画像を、目視、ＣＣＤカメラなどによ
って得られた光学的画像と容易に比較できる。

【００１１】この出願の出願人は、上述の二次元濃度分
布を測定する装置およびこれに関連した技術を主題とす
る発明を、特願平７−３９１１４号（特開平８−２１３
５８０号）を始めとして多数特許出願している。

【００１２】この発明は、上述の事柄に留意してなされ
たもので、その目的は、浄水中に含まれるクリプトスポ
リジウムなどの生菌・原虫類を選択的に測定することが
できるとともに、簡単な操作かつきわめて短時間に測定
を行うことができる浄水中の生菌・原虫類の測定方法を
提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の浄水中の生菌・原虫類の測定方法は、半
導体基板の一方の面にセンサ面を有し、前記半導体基板
に対してプローブ光を照射するように構成された光走査
型二次元濃度分布測定装置の前記センサ面にサンプルと
しての浄水を接するように設け、そのときのｐＨ変化を
モニターすることにより前記浄水中に生菌・原虫類が含
まれているか否かを判定するようにしている。

【００１４】浄水中の生菌・原虫類を測定するには、例
えば、サンプルとしての浄水を適宜のゲルに塗布し、こ
のゲルを、その塗布面がサンサ面に当接するようにして
セットする。そして、浄水中に生菌・原虫類が存在して
おれば、その生理代謝活性により、ゲルにおけるｐＨに
変化が生ずる。したがって、このｐＨの変化の有無を数
値的に捉えることにより、浄水中に生菌・原虫類が含ま
れているか否かを判定することができる。

【００１５】上記浄水中の生菌・原虫類の測定方法によ
れば、濁度法などに則った従来の浄水中のクリプトスポ
リジウムの測定方法と異なり、浄水中に含まれるクリプ
トスポリジウムなどの生菌・原虫類のみを選択的に測定
することができるとともに、はるかに簡単にしかもきわ
めて短時間に測定を行うことができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】発明の実施の形態を図面を参照し
ながら説明する。まず、この発明の浄水中の生菌・原虫
類の測定方法を説明する前に、この測定方法に用いる光
走査型二次元濃度分布測定装置の構成について、図１を
参照しながら説明する。

【００１７】図１において、１はセンサ部で、センサ２
とこれにプローブ光３を照射するための光照射部４とか
らなる。

【００１８】前記センサ２は、シリコンなどの半導体よ
りなる基板５の一方の面（図示例では上面）にＳｉＯ₂
層６、センサ面としてのＳｉ₃Ｎ₄層７を熱酸化、ＣＶ
Ｄなどの手法によって順次形成してなるもので、センサ
面７は例えば水素イオンに応答するように形成されてい
る。８はセンサ面７を含みその周囲に設けられるセル
で、溶液などの試料を収容できるように構成され、合成
樹脂などの絶縁性素材よりなる。

【００１９】そして、９，１０はセンサ面７の近傍に設
けられる対極、比較電極（参照極）で、これらの対極
９、比較電極１０は、ともに後述するポテンショスタッ
ト１５に接続されている。また、１１は半導体基板５に
設けられる電流信号取出し用のオーミックコンタクト
で、後述する電流−電圧変換器１６および演算増幅回路
１７を介してポテンショスタット１５に接続されてい
る。

【００２０】また、１２はセンサ２を二次元方向、つま
り、Ｘ方向（図示例では左右方向）とこれと直交するＹ
方向（紙面に垂直な方向）に走査するセンサ走査機構と
しての透過型ＸＹステージで、走査制御装置１３によっ
て制御される。

【００２１】前記光照射部４は、例えば半導体レーザか
らなるとともに、半導体基板５および透過型ＸＹステー
ジ１２の下面側（センサ面７とは反対側）に設けられて
おり、後述するインタフェースボード１８を介して入力
されるコンピュータ１９（後述する）からの制御信号に
よって断続光を発するとともに、ＸＹステージ１２によ
って二次元方向に走査されるセンサ２の半導体基板５に
対して最適なビーム径になるように調整されたプローブ
光３を照射するように構成されている。

【００２２】１４はセンサ部１を制御するための制御ボ
ックスであって、半導体基板５に適宜のバイアス電圧を
印加するためのポテンショスタット１５と、半導体基板
５に形成されたオーミックコンタクト１１から取り出さ
れる電流信号を電圧信号に変換する電流−電圧変換器１
６と、この電流−電圧変換器１６からの信号が入力され
る演算増幅回路１７と、この演算増幅回路１７と信号を
授受したり、走査制御装置１３や光照射部４に対する制
御信号を出力するインタフェースボード１８などよりな
る。

【００２３】１９は各種の制御や演算を行うとともに、
画像処理および出力機能を有する画像出力装置としての
コンピュータ、２０は例えばキーボードなどの入力装
置、２１はカラーディスプレイなどの表示装置、２２は
メモリ装置である。

【００２４】上記構成の光走査型二次元濃度分布測定装
置を用いて、溶液の水素イオン濃度（ｐＨ）を測定する
場合について説明すると、セル８内に溶液を入れる。こ
れにより、センサ面７に溶液が接する。そして、対極９
および比較電極１０を溶液に浸漬する。

【００２５】上記の状態で、半導体基板５に空乏層が発
生するように、ポテンショスタット１５からの直流電圧
を比較電極１０とオーミックコンタクト１１との間に印
加して、半導体基板５に所定のバイアス電圧を印加す
る。この状態で半導体基板５に対してプローブ光３を一
定周期（例えば、５ｋＨｚ）で断続的に照射することに
よって半導体基板５に交流光電流を発生させる。このプ
ローブ光３の断続照射は、コンピュータ１９の制御信号
がインタフェースボード１８を介して入力されることに
よって行われる。前記光電流は、半導体基板５の照射点
に対向する点で、センサ面７に接している溶液における
ｐＨを反映した値であり、その値を測定することによ
り、この部分でのｐＨ値を知ることができる。

【００２６】さらに、走査制御装置１３によって、セン
サ２をＸ，Ｙ方向に二次元的に移動させることにより、
半導体基板５にはプローブ光３が二次元方向に走査され
るようにして照射され、溶液における位置信号（Ｘ，
Ｙ）と、その場所で観測された交流光電流値により、表
示装置２１の画面上にｐＨを表す二次元画像が表示され
る。

【００２７】なお、上記光走査型二次元濃度分布測定装
置において、センサ２をＸ，Ｙ方向に移動させるのに代
えて、光照射部４に光照射部走査装置を設け、光照射部
４をＸ，Ｙ方向に移動させるようにしてもよく、また、
光照射部４とセンサ２との間にプローブ光走査装置を設
け、プローブ光３をＸ，Ｙ方向に移動させるようにして
もよい。

【００２８】さらに、上記光走査型二次元濃度分布測定
装置においては、光照射部４によるプローブ光３を半導
体基板５のセンサ面７とは反対側から照射するようにし
ていたが、これに代えて、センサ面７側から照射するよ
うにしてもよい。そして、光照射部４として、例えば特
願平７−３９１１４号（特開平８−２１３５８０号公
報）に示すように、半導体基板５に組み込まれた光照射
部を採用してもよい。

【００２９】次に、上記光走査型二次元濃度分布測定装
置を用いて浄水中の生菌・原虫類の測定を行う手順の一
例を説明する。この発明の浄水中の生菌・原虫類の測定
方法で使用するサンプルは、一般に用いられている方法
で形成することができ、例えば寒天培地を用いたサンプ
ルを形成する。この方法は、例えば微生物検査（医学書
院刊、臨床検査技術全書７）に記載されている。以下、
図２を参照しながら説明する。

【００３０】まず、図２（Ａ）に示すように、適宜の容
器２３内に微生物を活動させるための適当な条件に調整
された溶液２４に寒天２５を加えてこれをシャーレ２６
に収容して、例えば厚さ５ｍｍ程度のゲル２７とする。
一方、同図（Ｂ）に示すように、試験管２８に測定した
い浄水２９を入れ、これをスポイトなどの器具を用いて
前記シャーレ２６に収容されたゲル２７の表面に滴下
し、浄水２９をゲル２７の表面全体に塗布して、サンプ
ル３０とする（同図（Ｂ）参照）。

【００３１】そして、図２（Ｃ）に示すように、サンプ
ル３０を上下逆さにして、光走査型二次元濃度分布測定
装置のセンサ面７に載せ、サンプル３０のゲル２７に対
極９および比較電極１０を突き刺すなどして接触させ
る。

【００３２】上記状態において、半導体基板５に空乏層
が発生するように、ポテンショスタット１５からの直流
電圧を比較電極１０とオーミックコンタクト１１との間
に印加して、半導体基板５に所定のバイアス電圧を印加
する。この状態で半導体基板５に対してプローブ光３を
一定周期（例えば、５ｋＨｚ）で断続的に照射すること
によって半導体基板５に交流光電流を発生させる。この
プローブ光３の断続照射は、コンピュータ１９の制御信
号がインタフェースボード１８を介して入力されること
によって行われる。前記光電流は、半導体基板５の照射
点に対向する点で、センサ面７に接しているゲル２７に
おけるｐＨを反映した値であり、その値を測定すること
により、この部分でのｐＨ値を知ることができる。

【００３３】そして、前記ゲル２７に塗布された浄水２
９中にクリプトスポリジウムなどの生菌・原虫類ｃが存
在していると、この生菌・原虫類ｃの生理代謝活性によ
ってゲル２７の表面におけるｐＨに変化が生じ、この場
合、生菌・原虫類ｃの呼吸作用により二酸化炭素が放出
されるため、ゲル２７の表面が酸性化され、ｐＨ値とし
ては小さくなる。このとき、ｐＨの変化の割合は、生菌
・原虫類ｃの数に比例するので、その変化割合により、
生菌・原虫類ｃの個数を知ることができる。

【００３４】一方、前記ゲル２７に塗布された浄水２９
中に生菌・原虫類ｃが存在していないときは、ゲル２７
の表面におけるｐＨに変化が生ずることがない。

【００３５】このように、この発明の浄水中の生菌・原
虫類の測定方法においては、測定対象である浄水２９を
ゲル２７の表面に塗布し、このゲル２７の浄水２９が塗
布された面を光走査型二次元濃度分布測定装置のセンサ
面７に当接するだけでよく、前述した試験方法に比べ
て、はるかに簡単にしかもきわめて短時間に測定を行う
ことができる。

【００３６】そして、測定対象の浄水２９は、塩素殺菌
が予め施されており、この浄水２９には生菌・原虫類ｃ
以外の大腸菌などの微生物が生息していないので、前記
ｐＨの変化は生菌・原虫類ｃの生理代謝活性にのみ起因
して生ずるものである。したがって、上記測定方法によ
れば、濁度法などに則った従来の浄水中のクリプトスポ
リジウムの測定方法と異なり、浄水２９中に含まれるク
リプトスポリジウムなど生菌・原虫類ｃのみを選択的に
測定することができる。

【００３７】上述の実施の形態においては、塩素殺菌処
理後の浄水を寒天などのゲル２７の表面に塗布してサン
プル３０を形成していたが、これに代えて、図３に示す
ような手法を採用してもよい。すなわち、図３（Ａ）に
示すように、水道蛇口３１の下方に漏斗３２を設け、さ
らにその下方に少なくともクリプトスポリジウムなどの
生菌・原虫類ｃの大きさよりも目の細かい（例えば１μ
ｍ程度）フィルタ３４を設けて、水道水を濾過し、その
ときの濾過液３５をビーカー３６で受ける。これによ
り、水道水中の生菌・原虫類ｃがフィルタ３４によって
捕捉される。

【００３８】そして、図３（Ａ），（Ｂ）に示すよう
に、前記フィルタ３４における濾過面３４ａをセンサ面
７に当接させるのである。この場合、前記濾過液３５を
スポイトなどの器具３７によってセンサ面７に深さが例
えば１ｍｍ程度になるように入れ、その上からフィルタ
３４の濾過面３４ａを当接させるのである。そして、対
極９および比較電極１０を濾過液３５に接触させた状態
で、ポテンショスタット１５からの直流電圧を比較電極
１０とオーミックコンタクト１１との間に印加するな
ど、上述の実施の形態と同様に行うことにより、生菌・
原虫類ｃの検出を行うことができる。

【００３９】

【発明の効果】この発明の浄水中の生菌・原虫類の測定
方法は、生菌・原虫類の生態情報である生理代謝活性の
大きさを光走査型二次元濃度分布測定装置によって測定
するものであるから、浄水中のクリプトスポリジウムな
どの生菌・原虫類を誤差なく正確に測定することができ
る。

【００４０】そして、前記生菌・原虫類の測定に際して
は面倒な前処理や複雑なステップを段階的に経たりする
必要がなく、浄水を採取してこれを光走査型二次元濃度
分布測定装置のセンサ面に載置するだけであるから、上
述した推奨されている試験方法に比べてはるかに簡単な
装置でしかも簡単な操作で短時間にクリプトスポリジウ
ムなどの生菌・原虫類の測定を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の測定方法で使用する光走査型二次元
濃度分布測定装置の構成を概略的に示す図である。

【図２】この発明の測定方法の一例を示す図である。

【図３】この発明の測定方法の他の例を示す図である。

【符号の説明】

３…プローブ光、５…半導体基板、７…センサ面、２７
…ゲル、２９，３３…浄水、３４…フィルタ、３４ａ…
濾過面、３５…濾過液、ｃ…生菌・原虫類。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体基板の一方の面にセンサ面を有
し、前記半導体基板に対してプローブ光を照射するよう
に構成された光走査型二次元濃度分布測定装置の前記セ
ンサ面にサンプルとしての浄水を接するように設け、そ
のときのｐＨ変化をモニターすることにより前記浄水中
に生菌・原虫類が含まれているか否かを判定することを
特徴とする浄水中の生菌・原虫類の測定方法。
【請求項２】サンプルとしての浄水を適宜のゲルに塗
布し、その塗布された面をセンサ面に当接させるように
した請求項１に記載の浄水中の生菌・原虫類の測定方
法。
【請求項３】サンプルとしての浄水をフィルタで濾過
し、そのとき得られる濾過液とともにフィルタの濾過面
をセンサ面に当接させるようにした請求項１に記載の浄
水中の生菌・原虫類の測定方法。