レーザ光走査を用いた、上水設備における濁度の大視野モニタリング技術の開発

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平成18年度:レーザ走査技術を用いた水中不純物粒子群空間分布の定量可視化技術の開発1)H18上半期:粒子形状・サイズ識別光学系およびフィルタリングシステムの構築前年度にひきつづき、走査レーザ光学系で可視化された粒子画像を、連続的かつ自動で計測する画像処理システム(ソフトウェア)の構築を試みた。具体的には、画像の取り込みから解析・結果表示(粒子個数、それぞれの粒子座標)・粒径分布表示までを行える一連の処理システムの開発を行った。これにより、粒子画像を遠隔操作で捉え、効率的に水質のモニタリングが行えるようなシステムとして構築することができた。2)H18下半期:組成の識別システムの開発および研究の総括構築したレーザ光源およびスキャニングデバイス、種々の光学部品による、走査レーザ光学系を用いて、特定の組成を有する粒子の検知する手法の開発を蛍光技術を用いて行った。前年度までは特に粒子のサイズおよび形状ごとに粒子を識別・検知して、そのサイズ・形状ごとの空間分布を定量可視化することが実現できた。これに加え、同じサイズ・形状の粒子でもターゲットとする特定の組成を持った粒子ができるように、蛍光現象を応用した粒子の識別・検知の手法を試みた。これは、同じサイズ・形状の粒子において、一つは無害な砂な石等の微小な粒子である場合と、有害な生物由来の微生物粒子(クリプトスポリジウムあるいはジアルジアなど)を識別するためである。予め用意した蛍光粒子(粒径20μ)を同じサイズのポリスチレンラテックス粒子(PSL粒子、非蛍光)とともに水中に分散させ、その粒子画像の撮影を行った。このとき、光学的な色フィルタ(シャープカットフィルタ)を用いて、蛍光粒子から発せられる特定の波長のみの粒子画像を捉えることができた。これによりターゲット粒子の組成からその物質の光吸収あるいは励起蛍光を用いた粒子画像を可視化することが可能となった。前年度の研究実績概要の内容と組み合わせ、上水設備における水道管内に本研究で提案する組成の識別システムを設置することにより、特定の有害な物質を粒子画像として迅速に検知できる可能性が得られた。