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JP2009192450A - Method of measuring phytoplankton - Google Patents

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JP2009192450A
JP2009192450A JP2008035540A JP2008035540A JP2009192450A JP 2009192450 A JP2009192450 A JP 2009192450A JP 2008035540 A JP2008035540 A JP 2008035540A JP 2008035540 A JP2008035540 A JP 2008035540A JP 2009192450 A JP2009192450 A JP 2009192450A
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JP
Japan
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phytoplankton
water
ultrasonic
algae
flow cytometer
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Withdrawn
Application number
JP2008035540A
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Japanese (ja)
Inventor
Minoru Suzuki
穣 鈴木
Yuichi Kitamura
友一 北村
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National Research and Development Agency Public Works Research Institute
Original Assignee
Public Works Research Institute
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of measuring phytoplankton to correctly measure the number of microphytoplankton and to perform quick, objective measurement. <P>SOLUTION: Ultrasonic waves that would not destroy the phytoplankton itself are emitted to water 5 containing the microphytoplankton forming a colony, the phytoplankton is dispersed separately into cell units, and the number of the phytoplankton of the dispersed cell units is measured by a flow cytometer 4. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

この発明は、湖沼やダム湖に存在する微細植物プランクトンの量を計測する植物プランクトンの計測法に関するものである。   The present invention relates to a phytoplankton measurement method for measuring the amount of fine phytoplankton present in lakes and dam lakes.

近年、湖水中には数μmの微細な植物プランクトンが存在することが明らかになり、この微細植物プランクトン、一例を挙げるとその大きさによりフェムトプランクトン(0.02〜0.2μm)、ピコプランクトン(0.2〜2μm)、ナノプランクトン(2〜20μm)、ミクロプランクトン(20〜200μm)、等々であるが、水質に悪影響を及ぼしていることが明らかになってきた。微細植物プランクトンは、そのサイズが小さいことから光学顕微鏡で検出することが困難であり、湖水中の植物プランクトンの量は明らかになっていない。最近は特殊な顕微鏡(蛍光顕微鏡)での計数も試みられるようになってきたが、これはフィルタへの捕捉といった前処理と目視による計数であり、迅速、客観的に、植物プランクトンを計測できないのが現状である。   In recent years, it has been clarified that fine phytoplankton of several μm exists in lake water, and this fine phytoplankton, for example, femtoplankton (0.02-0.2 μm), picoplankton ( 0.2-2 [mu] m), nanoplankton (2-20 [mu] m), microplankton (20-200 [mu] m), etc., but it has become clear that they have an adverse effect on water quality. Fine phytoplankton is difficult to detect with an optical microscope because of its small size, and the amount of phytoplankton in the lake water is not clear. Recently, counting with a special microscope (fluorescence microscope) has been tried, but this is a pre-processing such as trapping in a filter and visual counting, and phytoplankton cannot be measured quickly and objectively. Is the current situation.

そこで発明者らは、微細な粒子を流体中に分散させ、その流体を細く流して個々の粒子を光学的に分析するフローサイトメトリーは、1秒あたり数千個程度の細胞を計数できることから、微細植物プランクトンの迅速な計数には、フローサイトメトリーに用いられる装置であるフローサイトメーターは有効であると考え、本技術の微細植物プランクトン計測への適用性を検討してきた。その結果、水中の微細植物プランクトンは、群体を形成しているものも多く、フローサイトメーターによる微細植物プランクトンの計測では、細胞をバラバラに分散させる必要があることが分かった。   Therefore, the inventors can disperse fine particles in a fluid, flow the fluid finely, and optically analyze the individual particles, so that flow cytometry can count about several thousand cells per second. The flow cytometer, which is a device used for flow cytometry, is considered effective for rapid counting of fine phytoplankton, and the applicability of this technology to fine phytoplankton measurement has been studied. As a result, it was found that many fine phytoplanktons in the water form clusters, and it is necessary to disperse the cells apart when measuring fine phytoplankton with a flow cytometer.

しかも、水中の微細植物プランクトンの中には、複数の細胞が寒天状物質に包まれているものがあり、フローサイトメーターで細胞数を正確に計測するためには、寒天状物質を破壊し、藻類を細胞単位にバラバラにさせる必要がある。   In addition, some of the fine phytoplankton in the water are those in which multiple cells are encased in agar-like substances, and in order to accurately measure the number of cells with a flow cytometer, the agar-like substances are destroyed, It is necessary to make algae fall apart on a cell-by-cell basis.

前記のことから、発明者らは、細胞が破壊されない程度の超音波を照射することにより、寒天状物質を破壊し、細胞単位にバラバラにし、植物プランクトンが有するクロロフィルとフィコエリスリンの粒子数とその蛍光強度をフローサイトメーターで計測することを見出した。これにより、微細植物プランクトンの数をより正確に計数することが可能となること、さらに、フローサイトメーターで計測する際、フローセルの目詰まりを防ぐため50μm程度のメッシュで試料をろ過する必要が好ましいこと、超音波処理は、藻類を分散させることから、メッシュに捕捉される藻類を減少させる効果も期待できること、また、超音波処理前と処理後のフローサイトメーターによる計測結果を比較することにより、群体形成種を同定することも可能であること、等も見出した。   From the above, the inventors destroyed the agar-like substance by irradiating ultrasonic waves to such an extent that the cells are not destroyed, disaggregated into cell units, and the number of phytoplankton particles of chlorophyll and phycoerythrin It was found that the fluorescence intensity was measured with a flow cytometer. This makes it possible to more accurately count the number of fine phytoplankton, and further, when measuring with a flow cytometer, it is preferable to filter the sample with a mesh of about 50 μm to prevent clogging of the flow cell. In addition, since ultrasonic treatment disperses algae, it can also be expected to reduce the algae trapped in the mesh, and by comparing the measurement results with the flow cytometer before and after ultrasonic treatment, It has also been found that it is possible to identify colony-forming species.

すなわち、この発明は、前記従来の技術では解決できなかった課題を解決し、微細植物プランクトンの数をより正確に計測することができ、しかもその計測を迅速、客観的に行うことができる植物プランクトンの計測法を提供することを目的とする。   That is, the present invention solves the problems that could not be solved by the conventional technique, can more accurately measure the number of fine phytoplankton, and can perform the measurement quickly and objectively. The purpose is to provide a measurement method.

なお、この発明と関連する技術として、これまでに特許文献1や特許文献2などが提案されている。しかし、特許文献1は低濁検水中の微小植物プランクトンを即座にしかも連続的に計数することを技術的課題とし、その課題解決のために、測定セルと、微粒子計と、蛍光光度計とからなり、検水中の粒子径毎の粒子数及びクロロフィル含有粒子数を蛍光光度計の出力から計数するものであり、また、特許文献2は現地で簡便に植物プランクトンを測定できるようにすることを技術的課題とし、その課題解決のために、センサ部とデータ解析部とからなり、前記センサ部は、特定の波長光を透過する干渉フィルタと該干渉フィルタを透過した光量を検知する光センサとからなるセンサユニットを備えるとともに、該センサユニットの複数種類を耐水圧ケース内に納めており、前記データ解析部は、前記センサ部を水中に沈めた時に前記各センサユニットから出力される信号に基づいて各波長光ごとの分光放射照度を演算し植物プランクトン量を求める手段を備えているものであり、いずれもフローサイトメーターによって計測するものでなく、また計測に際して超音波照射によって植物プランクトンを細胞単位にバラバラに分散するものでもなく、この発明とは技術的に程遠いものである。
特開2003−254891号公報 特開平6−213802号公報
In addition, as a technique relevant to this invention, patent document 1, patent document 2, etc. are proposed until now. However, Patent Document 1 has a technical problem to count minute phytoplankton in low turbidity test water immediately and continuously, and in order to solve the problem, from a measurement cell, a particle meter, and a fluorometer. The number of particles for each particle size in the test water and the number of chlorophyll-containing particles are counted from the output of the fluorimeter, and Patent Document 2 is a technique that makes it possible to easily measure phytoplankton locally. In order to solve the problem, the sensor unit includes a sensor unit and a data analysis unit. The sensor unit includes an interference filter that transmits light of a specific wavelength and an optical sensor that detects the amount of light transmitted through the interference filter. And a plurality of types of sensor units are housed in a water pressure resistant case, and the data analysis unit is configured to store each sensor unit when the sensor unit is submerged in water. It is equipped with a means to calculate the spectral irradiance for each wavelength light based on the signal output from the unit to obtain the amount of phytoplankton, none of which is measured by a flow cytometer, The phytoplankton is not dispersed in units of cells by sonication and is technically far from the present invention.
JP 2003-254891 A JP-A-6-213802

前記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、群体を形成している微細な植物プランクトンを含む水に植物プランクトンそのものが破壊されない程度の超音波を照射して植物プランクトンを細胞単位にバラバラに分散し、この分散した細胞単位の植物プランクトンの数をフローサイトメーターで計測することを特徴とする。請求項2に記載の発明は、請求項1において、寒天状物質に包まれている植物プランクトンに超音波を周波数20〜45kHz、2w〜100wで、5〜20秒照射し、寒天状物質のみを破壊して植物プランクトンを細胞単位にバラバラに分散することを特徴とする。   In order to solve the above problems, the invention according to claim 1 is directed to phytoplankton in units of cells by irradiating water containing fine phytoplankton forming a colony with ultrasonic waves to such an extent that the phytoplankton itself is not destroyed. And the number of dispersed phytoplankton per cell is measured with a flow cytometer. The invention according to claim 2 is the method according to claim 1, wherein the phytoplankton encapsulated in the agar-like substance is irradiated with ultrasonic waves at a frequency of 20 to 45 kHz and 2 to 100 w for 5 to 20 seconds, and only the agar-like substance is irradiated. It is characterized by breaking and dispersing the phytoplankton in units of cells.

請求項3に記載の発明は、請求項1又は2において、フローサイトメーターで計測する際、フローセルの目詰まりを防ぐため目開き約50μmのメッシュで水をろ過することを特徴とする。   The invention described in claim 3 is characterized in that, when measuring with a flow cytometer, water is filtered with a mesh having an opening of about 50 μm in order to prevent clogging of the flow cell.

請求項1ないし3に記載の発明は、前記のように水に植物プランクトンそのものが破壊されない程度の超音波を照射することにより、寒天状物質を破壊し、細胞単位にバラバラに分散し、フローサイトメーターで計数するものであるから、微細植物プランクトンの数をより正確に計測することができる。しかも、目視の必要がないから、その計測を迅速、かつ客観的に行うことができる。さらに、フローサイトメーターで計測する際、フローセルの目詰まりを防ぐため目開き約50μmのメッシュで水をろ過するが、その際には超音波処理は藻類を分散させることから、メッシュに捕捉される藻類を減少させる効果も期待できる。また、プランクトンが含まれる水を超音波処理する工程では、例えばホーン型又は水浴型の超音波発生槽を使用し、藻類を包む寒天状物質のみが破壊される程度(藻類細胞自体は破壊されない)の強度で超音波処理を行うので、水中のプランクトンを大きく損傷しない。   The invention according to any one of claims 1 to 3, by irradiating water with ultrasonic waves to such an extent that the phytoplankton itself is not destroyed, destroys the agar-like substance and disperses it in cell units. Since it counts with a meter, the number of fine phytoplankton can be measured more accurately. In addition, since there is no need for visual observation, the measurement can be performed quickly and objectively. Furthermore, when measuring with a flow cytometer, water is filtered through a mesh with an opening of about 50 μm to prevent clogging of the flow cell. In this case, ultrasonic treatment disperses the algae and is trapped by the mesh. The effect of reducing algae can also be expected. Moreover, in the process of ultrasonically treating the water containing plankton, for example, a horn type or water bath type ultrasonic generation tank is used, and only the agar-like substance that encloses the algae is destroyed (algae cells themselves are not destroyed). Ultrasonic treatment is performed at a high intensity so that plankton in the water is not significantly damaged.

また、請求項1ないし3に記載の発明は、植物プランクトンの計測に関連して、計測結果である超音波未処理と、超音波処理サンプルのサイトグラムを比較するという簡単な手法により、計測した微細植物プランクトンの群体形成藻類集団における種類(群体形成種)を容易に同定することができ、同定後はそのサンプルを使って各種の活用を図ることができる効果も期待できる。   In addition, the invention according to claims 1 to 3 is measured by a simple method of comparing a cytogram of an ultrasonic treatment sample with an untreated ultrasonic wave as a measurement result in relation to the measurement of phytoplankton. The type (group forming species) of the microphytoplankton in the colony forming algae can be easily identified, and after the identification, various effects can be expected using the sample.

この発明の一実施の形態を、図面を参照して説明する。   An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、植物プランクトンの計測法を説明するための工程とその工程を実施するための装置概要を示す図面である。   FIG. 1 is a drawing showing a process for explaining a phytoplankton measurement method and an outline of an apparatus for carrying out the process.

同図に示すように、装置は大略、ホーン型の超音波発生器1又は水浴型の超音波洗浄機2と、ろ過手段としてのメッシュ3と、フローサイトメーター4とからなっている。これら機器は市販の製品を使用する。超音波を発生させる装置としての超音波発生器1又は超音波洗浄機2はあくまでも一例であって、これ以外の装置を使用してもよいことは勿論である。フローサイトメーター4は図示のようなフローセル、アルゴンレーザー、前方散乱光検出器、側方散乱検出器、蛍光検出器(赤色蛍光、橙色蛍光、黄色蛍光、緑色蛍光)、光学フィルタ、偏向板、ソーティング調整器、等の構成部材からなっている。フローサイトメーター4の細部構成と、その使用上の動作は従前より周知であるため、ここでは詳しい説明は省略する。   As shown in the figure, the apparatus generally comprises a horn type ultrasonic generator 1 or a water bath type ultrasonic cleaner 2, a mesh 3 as a filtering means, and a flow cytometer 4. These instruments use commercially available products. The ultrasonic generator 1 or the ultrasonic cleaner 2 as an apparatus for generating ultrasonic waves is merely an example, and it goes without saying that other apparatuses may be used. The flow cytometer 4 includes a flow cell, an argon laser, a forward scattered light detector, a side scattered detector, a fluorescent detector (red fluorescent light, orange fluorescent light, yellow fluorescent light, green fluorescent light), an optical filter, a deflecting plate, and a sorting. It consists of components such as a regulator. Since the detailed configuration of the flow cytometer 4 and the operation in its use are well known from the past, detailed description is omitted here.

前記の装置を用いた植物プランクトンの計測法について、各工程別に説明する。   A method for measuring phytoplankton using the above apparatus will be described for each step.

<超音波処理工程>
まず、植物プランクトンが含まれる水を超音波処理する工程では、微細藻類が含まれる試料としての水5を入れるホーン型のチップ6を有する超音波発生器1又は水浴型の超音波洗浄機2を使用し、微細藻類を包む寒天状物質のみが破壊される程度(藻類細胞自体が破壊されない程度)の強さで超音波を水5に照射して植物プランクトンを細胞単位にバラバラに分散する処理を行う。分散の効果が期待できる超音波周波数は20〜45kHzであり、20kHz,2w程度のホーン型の超音波発生器1では10〜20秒程度の照射、28〜45kHz,100w程度の超音波洗浄機2では5秒程度の照射で植物プランクトンの分散が可能となる。
<Sonication process>
First, in the step of ultrasonically treating water containing phytoplankton, an ultrasonic generator 1 or a water bath type ultrasonic cleaner 2 having a horn-type chip 6 for containing water 5 as a sample containing microalgae is used. Use treatment to disperse phytoplankton in units of cells by irradiating water 5 with ultrasonic waves at such a strength that only the agar-like material enclosing the microalgae is destroyed (the algal cells themselves are not destroyed). Do. The ultrasonic frequency at which the dispersion effect can be expected is 20 to 45 kHz. In the horn type ultrasonic generator 1 of about 20 kHz and 2 w, irradiation is performed for about 10 to 20 seconds, and the ultrasonic cleaner 2 is about 28 to 45 kHz and 100 w. Then, phytoplankton can be dispersed by irradiation for about 5 seconds.

<メッシュ処理工程>
次に、メッシュ処理する工程では、水5を目開き約50μmのメッシュ3に通してろ過し、大きな夾雑物を除去する。なお、このメッシュ処理工程は必須のものではなく、必要に応じて付加すれば足りる。また、メッシュ3も一例であって、大きなゴミを取り除き、フローサイトメーター4のフローセルの目詰まりを防ぐことが可能であれば、他のろ過手段を使用してもよい。
<Mesh processing process>
Next, in the step of mesh treatment, the water 5 is filtered through a mesh 3 having an opening of about 50 μm to remove large impurities. Note that this mesh processing step is not essential and may be added as necessary. The mesh 3 is also an example, and other filtering means may be used as long as large dust can be removed and the flow cytometer 4 can be prevented from being clogged.

<フローサイトメトリーによる計測工程>
次に、フローサイトメトリーによる計測工程では、メッシュ処理して別の容器に移された水5を、別途に容器に用意したシース液とともにフローサイトメーター4のフローセルに投入する。そして、フローセルを1個1個の藻類が1列となり、1個ずつ順番に流れていく間にフローセルにアルゴンレーザーからレーザー光を照射する。レーザー光が照射された藻類からは藻類の特性(藻類にはクロロフィルやフィコエリスリンと呼ばれる蛍光色素をもつ)に応じ蛍光が出るので、レーザー光を横切った藻類の1つひとつの蛍光を前方散乱光検出器及び側方散乱光検出器で検出する。また、藻類から生じた蛍光は様々な光学フィルタを用いて波長別に分解され、それぞれの波長別に分解された光を蛍光検出器(光電子増倍管)で検出する。そして、このそれぞれの検出器で検出した藻類1個1個の蛍光の強さ等が数値化される。つまり、植物プランクトンが有するクロロフィルを反映する675nm(赤色)と、フィコエリスリン等を反映する610nm、575nm(橙色、黄色)の蛍光を前記蛍光検出器で検出し、その検出結果を増幅器で増幅し、さらにパルス処理し、デジタル変換して表示と解析処理を行う。この解析処理で水5中において分散された植物プランクトンの数を計測することができることとなる。
<Measurement process by flow cytometry>
Next, in the measurement process by flow cytometry, the water 5 that has been meshed and transferred to another container is poured into the flow cell of the flow cytometer 4 together with the sheath liquid separately prepared in the container. The flow cells are irradiated with laser light from an argon laser while the algae in the flow cell are arranged in a row and flow in sequence one by one. The algae irradiated with laser light emit fluorescence according to the characteristics of the algae (algae have a fluorescent dye called chlorophyll or phycoerythrin), so each algae across the laser light is scattered forward. Detection is performed with a photodetector and a side scattered light detector. Further, the fluorescence generated from the algae is decomposed by wavelength using various optical filters, and the light decomposed by each wavelength is detected by a fluorescence detector (photomultiplier tube). Then, the intensity of fluorescence of each algae detected by each detector is digitized. In other words, the fluorescence detector detects 675 nm (red) reflecting chlorophyll of phytoplankton and 610 nm and 575 nm (orange, yellow) reflecting phycoerythrin and the like, and the detection result is amplified by an amplifier. Further, pulse processing and digital conversion are performed for display and analysis processing. With this analysis process, the number of phytoplankton dispersed in the water 5 can be measured.

前記のようにフローサイトメーター4による計測の前に水5に超音波発生器1又は超音波洗浄機2により超音波を照射するので、植物プランクトンの分散がきわめて容易に行われる。しかも、メッシュ3でろ過してさらに不要な夾雑物を除去するので、純度の高い植物プランクトンを計測に供することができる。したがって、フローサイトメーター4による計測では微細植物プランクトンの数をより正確に計測することができる。また、計測も従前のように目視に頼らずに行えるため、迅速であるとともに、客観的な計測結果を担保することができる。   As described above, since the water 5 is irradiated with ultrasonic waves by the ultrasonic generator 1 or the ultrasonic cleaner 2 before measurement by the flow cytometer 4, phytoplankton can be dispersed very easily. In addition, since unnecessary impurities are removed by filtration through the mesh 3, highly pure phytoplankton can be used for measurement. Therefore, the number of fine phytoplankton can be measured more accurately by measurement using the flow cytometer 4. In addition, since measurement can be performed without relying on visual observation as before, it is quick and can guarantee an objective measurement result.

実験例1
琵琶湖表層のサンプルを使用し、超音波処理時間とフローサイトメーター4による検出個数の関係を調査した。超音波発生装置として用いたものはブランソン社製の超音波発信機(SONIFIER 450D)にチップ(マイクロチューブ)用ホーン7を取り付けたものであり、20kHz,約2wの条件で使用した。チップ6に水5を1mlとり、ホーン7を直接、水5に浸透し、超音波処理を行った。超音波処理時間は0秒、2秒、5秒、10秒、20秒である。計測は、488nmのアルゴンレーザーにより励起し、前方散乱、側方散乱、及び藻類中の蛍光物質の蛍光を測定した。測定した蛍光はクロロフィルを反映する675nm(赤色)とフィコビリン等を反映する610nm、575nm(橙色、黄色)の蛍光である。その結果、10秒程度超音波処理することにより、検出される細胞数が35000〜40000個に達し、増大することが分かった(図2)。
Experimental example 1
Using the surface samples of Lake Biwa, the relationship between the ultrasonic treatment time and the number detected by the flow cytometer 4 was investigated. What was used as the ultrasonic generator was a Branson ultrasonic transmitter (SONIFIER 450D) equipped with a tip (microtube) horn 7 and was used under the conditions of 20 kHz and about 2 w. 1 ml of water 5 was taken in the chip 6, and the horn 7 was directly infiltrated into the water 5 to perform ultrasonic treatment. The ultrasonic treatment time is 0 second, 2 seconds, 5 seconds, 10 seconds, and 20 seconds. The measurement was excited by an argon laser of 488 nm, and forward scatter, side scatter, and fluorescence of a fluorescent substance in algae were measured. The measured fluorescence is fluorescence of 675 nm (red) reflecting chlorophyll and 610 nm and 575 nm (orange, yellow) reflecting phycobilin and the like. As a result, it was found that the number of detected cells reached 35,000 to 40,000 and increased by ultrasonic treatment for about 10 seconds (FIG. 2).

図3は、微細藻類が含まれる琵琶湖湖水1mlの超音波処理前のサイトグラム、図4は、超音波処理後のサイトグラムを示す。すなわち、図4は、ホーン型の超音波発生器1で約2w、10秒間超音波処理し、その処理した水をフローサイトメーター4で計測した結果の一部である。図4は、蛍光検出器(黄色蛍光)と蛍光検出器(赤色蛍光)で検出された藻類1個1個の蛍光の強さを数値化しプロットしたものである。図4中のドット1つひとつが藻類、つまり微細植物プランクトン1個1個に対応している(図3でも同様である)。図4中のドットは約3万6千個ある(フローサイトメーター4には自動カウント機能がついている)ので、植物プランクトンは約3万6千個あることになる。同じ種類の植物プランクトンは、概ね同じ蛍光の強さとなるので、仮に水中に1種類の植物プランクトンしか存在しないとした場合、図4のように整理すると、ある一箇所にプロットが集中することになる。しかし、図4は概ねA、B、Cの3領域にわけることができるので3種類以上の植物プランクトンが存在していることが分かる。また、図3と図4のそれぞれプロットの対比において、図4では領域Cの斜め上方の領域のプロットが減少している。これから図3でこの位置に検出されていたものが群体形成藻類であることが分かる。超音波処理前と処理後のサイトグラムの変化は、微細植物プランクトンの群体構造が壊れ、小さな粒子となるため、蛍光強度が低下するためと考えられる。サイトグラム上で変化が見られた領域の藻類をソーティング(フローサイトメーター4には、サイトグラム上の任意に指定した領域の藻類を分取することができる機能がついている)し、顕微鏡観察などを用いることにより、前記藻類の群体形成藻類集団における種類を同定することが可能となる。   FIG. 3 shows a cytogram before sonication of 1 ml of Lake Biwa water containing microalgae, and FIG. 4 shows a cytogram after sonication. That is, FIG. 4 shows a part of a result obtained by performing ultrasonic treatment with the horn type ultrasonic generator 1 for about 2 w for 10 seconds and measuring the treated water with the flow cytometer 4. FIG. 4 is a numerical plot of the fluorescence intensity of each algae detected by the fluorescence detector (yellow fluorescence) and the fluorescence detector (red fluorescence). Each dot in FIG. 4 corresponds to an algae, that is, one fine phytoplankton (the same applies to FIG. 3). Since there are about 36,000 dots in FIG. 4 (the flow cytometer 4 has an automatic counting function), there are about 36,000 phytoplankton. Since the same type of phytoplankton has almost the same fluorescence intensity, if there is only one type of phytoplankton in the water, plots will be concentrated in one place when arranged as shown in FIG. . However, since FIG. 4 can be roughly divided into three regions A, B, and C, it can be seen that three or more types of phytoplankton exist. Further, in the comparison of the plots of FIG. 3 and FIG. 4, the plot of the region diagonally above region C in FIG. 4 decreases. From this, it can be seen that what was detected at this position in FIG. 3 is a colony forming algae. The change in the cytogram before and after the ultrasonic treatment is considered to be due to the fact that the microphytoplankton cluster structure is broken and becomes small particles, so that the fluorescence intensity decreases. Sort the algae in the area where the change is seen on the cytogram (the flow cytometer 4 has a function that can sort out the algae in the arbitrarily specified area on the cytogram) It is possible to identify the type of the algal colony forming algae population.

また、前記の計測に基づく、超音波未処理(0秒)と超音波処理(10秒)の水の計測結果(サイトグラム)の比較から、群体を形成する藻類は赤色及び黄色の蛍光を同時にもつ藻類であることが分かる(図3,4)。   In addition, based on the comparison of the measurement results (cytogram) of untreated ultrasonic waves (0 seconds) and ultrasonic waves (10 seconds) based on the above measurement, the algae forming the colony simultaneously emit red and yellow fluorescence. It can be seen that it is an algae (Figs. 3 and 4).

実験例2
琵琶湖水深別のサンプルを使用し、超音波処理を10秒行った水と、未処理の水を用いた分析を行った。フローサイトメトリーの計測法は実験例1と同様である。その結果、表層付近では未処理サンプルより、超音波処理したサンプルで藻類検出個数が4万個と未処理のものより倍近く増大していた(図5)。水面から水深が10m位までの表層付近では群集で存在している藻類が多いことが分かる。すなわち、この実験例2は、実験例1(最適な超音波条件を調べたもの)で決めた超音波処理条件を用いて、琵琶湖の水深別の水を超音波処理なしと、超音波処理ありの条件でフローサイトメーター4により計測したものであるが、表層では超音波処理した植物プランクトンの数は超音波処理しない植物プランクトンの数より断然多いが、水深が深くなるにしたがって超音波処理してもしなくとも植物プランクトンの数に大差なく少ないこと、換言すると水深が深くなるにしたがって超音波処理しても、しなくても植物プランクトンの数に大差なく少ないことが分かるデータともなっている。これは、水深が深くなるにしたがい群体を形成する微細植物プランクトン数が少なくなるためであると考えられる。
Experimental example 2
Using samples from Lake Biwa water depth, analysis was performed using water that was subjected to ultrasonic treatment for 10 seconds and untreated water. The flow cytometry measurement method is the same as in Experimental Example 1. As a result, in the vicinity of the surface layer, the number of algae detected in the sonicated sample was 40,000, which was nearly double that of the untreated sample (FIG. 5). It can be seen that there are many algae present in the community near the surface layer where the water depth is about 10 m from the water surface. That is, this Experimental Example 2 uses the ultrasonic treatment conditions determined in Experimental Example 1 (examined the optimal ultrasonic conditions), and uses ultrasonic treatment of water at different depths of Lake Biwa with and without ultrasonic treatment. The number of phytoplankton that was sonicated on the surface layer was significantly higher than the number of phytoplankton that was not sonicated, but the sonication was performed as the water depth increased. The data shows that the number of phytoplankton is at least small, in other words, that the number of phytoplankton is small with or without sonication as the water depth increases. This is considered to be because the number of fine phytoplankton forming the colony decreases as the water depth increases.

図6は、超音波周波数と琵琶湖水中の藻類の分散効果を調べた結果である。横軸の未処理は超音波処理せずにフローサイトメーター4で計測したときの藻類の個数(植物プランクトン検出個数/ml)である。横軸の20kHz、ホーン型は実験例1と実験例2で使用した超音波発生器1で2w、10秒で処理したものである。この処理では植物プランクトン検出個数がml当り1万5千個近くに達し、分散効果が認められた。さらに、横軸の28kHz,38kHz,45kHz,100kHzのものは超音波洗浄機2で100w〜120w、5秒で処理したものである。この28kHz,38kHz,45kHzの超音波洗浄機2でも植物プランクトン検出個数がml当り1万5千個近くから2万個近くに及び、20kHzのホーン型と同等以上の分散効果があることが分かった。ただし、100kHzの超音波洗浄機2では分散効果が期待できないことも明らかとなった。   FIG. 6 shows the results of examining the ultrasonic frequency and the effect of dispersing algae in Lake Biwa water. The untreated horizontal axis represents the number of algae (the number of detected phytoplankton / ml) measured with the flow cytometer 4 without ultrasonic treatment. The horizontal axis of 20 kHz and the horn type are processed by the ultrasonic generator 1 used in Experimental Example 1 and Experimental Example 2 in 2 w for 10 seconds. In this treatment, the number of detected phytoplankton reached nearly 15,000 per ml, and a dispersion effect was observed. Further, the samples with 28 kHz, 38 kHz, 45 kHz, and 100 kHz on the horizontal axis are processed by the ultrasonic cleaner 2 for 100 w to 120 w for 5 seconds. This 28 kHz, 38 kHz, 45 kHz ultrasonic cleaning machine 2 also showed that the number of detected phytoplankton ranges from nearly 15,000 to 20,000 per ml, and has a dispersion effect equivalent to or better than that of a 20 kHz horn type. . However, it became clear that the dispersion effect could not be expected with the ultrasonic cleaner 2 of 100 kHz.

図7は超音波照射前の植物プランクトンの画像写真、図8は超音波照射後の植物プランクトンの画像写真である。これら両図の画像から超音波の照射によって植物プランクトンがバラバラに分散されている状態が分かる。画像には5μmの長さのバーが示されているので、これとの比較からバラバラにされた1つひとつの植物プランクトンの大きさが窺い知れる。また、この顕微鏡観察からも、超音波照射後では群体を形成している植物プランクトンは減少していることが分かる。   FIG. 7 is an image photograph of phytoplankton before ultrasonic irradiation, and FIG. 8 is an image photograph of phytoplankton after ultrasonic irradiation. From these images, it can be seen that the phytoplankton is dispersed apart by the irradiation of ultrasonic waves. Since the image shows a bar with a length of 5 μm, the size of each phytoplankton that has been broken apart can be known from comparison with this bar. Moreover, also from this microscopic observation, it turns out that the phytoplankton which has formed the colony has decreased after ultrasonic irradiation.

以上のように、この発明の一実施の形態を説明してきたが、あくまでも一例を示すものであり、その実施に際しては使用する超音波発生の装置や数値等を特許請求の範囲に記載した範囲内で、任意に設計変更・修正ができるものである。   As described above, the embodiment of the present invention has been described. However, this is merely an example, and the ultrasonic generator and numerical values used in the implementation are within the scope described in the claims. Thus, design changes and corrections can be made arbitrarily.

この発明の一実施の形態である、植物プランクトンの計測法を説明するための工程とその工程を実施するための装置概要を示す図面である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is drawing which shows the process for demonstrating the measuring method of the phytoplankton which is one embodiment of this invention, and the apparatus outline | summary for implementing the process. 超音波処理時間と微細植物プランクトン検出個数を表わすグラフである。It is a graph showing ultrasonic treatment time and the number of fine phytoplankton detected. 超音波処理前のサイトグラムを表わす図面である。It is drawing which represents the cytogram before ultrasonic processing. 超音波処理後のサイトグラムを表わす図面である。It is drawing which represents the cytogram after ultrasonic processing. 琵琶湖水深方向と植物プランクトン数を表わすグラフである。It is a graph showing the depth direction of Lake Biwa and the number of phytoplankton. 超音波周波数と植物プランクトン数を表わすグラフである。It is a graph showing an ultrasonic frequency and a phytoplankton number. 超音波照射前の植物プランクトン画像を表わす写真である。It is a photograph showing the phytoplankton image before ultrasonic irradiation. 超音波照射後の植物プランクトン画像を表わす写真である。It is a photograph showing the phytoplankton image after ultrasonic irradiation.

符号の説明Explanation of symbols

1 ホーン型の超音波発生器
2 超音波洗浄機
3 メッシュ
4 フローサイトメーター
5 水(試料)
6 チップ(マイクロチューブ)
7 チップ(マイクロチューブ)用ホーン
1 Horn-type ultrasonic generator 2 Ultrasonic cleaner 3 Mesh 4 Flow cytometer 5 Water (sample)
6 Chip (micro tube)
7 Chip (microtube) horn

Claims (3)

群体を形成している微細な植物プランクトンを含む水に植物プランクトンそのものが破壊されない程度の超音波を照射して植物プランクトンを細胞単位にバラバラに分散し、この分散した細胞単位の植物プランクトンの数をフローサイトメーターで計測することを特徴とする植物プランクトンの計測法。   The water containing fine phytoplankton forming the colony is irradiated with ultrasonic waves to the extent that the phytoplankton itself is not destroyed to disperse the phytoplankton into cells, and the number of dispersed phytoplankton per cell A phytoplankton measurement method characterized by measuring with a flow cytometer. 寒天状物質に包まれている植物プランクトンに超音波を周波数20〜45kHz、2w〜100wで、5〜20秒照射し、寒天状物質のみを破壊して植物プランクトンを細胞単位にバラバラに分散する請求項1に記載の植物プランクトンの計測法。   A request to irradiate phytoplankton wrapped in agar-like material with ultrasonic waves at a frequency of 20 to 45 kHz and 2 to 100 w for 5 to 20 seconds to destroy only the agar-like material and disperse the phytoplankton in units of cells. Item 2. A phytoplankton measurement method according to Item 1. フローサイトメーターで計測する際、フローセルの目詰まりを防ぐため目開き約50μmのメッシュで水をろ過する請求項1又は2に記載の植物プランクトンの計測法。   The method for measuring phytoplankton according to claim 1 or 2, wherein when measuring with a flow cytometer, water is filtered with a mesh having an opening of about 50 µm to prevent clogging of the flow cell.
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