JPH0269174A - バイオプロセス用計側装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、バイオプロセスにおける菌体、酵素。

微生物等の濃度を計測するためのバイオプロセス用計１
則装置に関する。

［従来の技術］ 従来、菌体、酵素、微生物等の濃度、数等を測定するに
は、濁度ハ１定で計測している。

この濁度測定法は、試料溶液に特定波長の光を入射させ
、その入射光と透過光強度の比率、蛍光分・折等より濃
度、数等を決定したり、入射光の軸と直角方向で散乱光
の強さを測定することにより、濃度、数を決定する方法
である。

Ｃ発明が解決しようとする課ｆｆｉ］ しかしながら、この濁度計は、菌体及び菌体以外の総合
的な濁度を測定するために、菌体以外の成分も同時に測
定することになる。したがって、７１ｐ１定された菌体
の濃度は、正確の値ではなかった。

そして、菌体以外の成分の測定するに際しても、菌体に
妨害されるために、必ずしも測定された値が正確な値で
あるといい難く、同じ方法で２成分を測定することは不
可能で、夫々別の測定方法を用いなければならなかった
。

そこで、本発明の技術課題は、菌体及び菌体以外の成分
の濃度及び数を、分離装置を用いることなく、各々の成
分の濃度を独立に正確に測定することができるバイオプ
ロセス用計測装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明によれば、バイオリアクタに設けられるバイオプ
ロセス用計測装置において、両端内付近にａｌｌ主空間
有する円筒容器と、この円筒容器の両端面より一端を発
し、他端は前記バイオリアクタ内まで延出する接続パイ
プと、この円筒容器の中央部に貫設され容器内に連絡す
る導入パイプと、この円筒容＝の側面にこの導入パイプ
の両側から該円筒容器の両端に向かって配された磁界印
加の為のコイルと、この容器内に設けられ、側面から他
端に抜ける屈曲した貫通孔を有する着磁された円筒形磁
性材料よりなるピストンと、この容器の両端付近の測定
空間の周りに配され、この測定空間内に電界を印加する
電極対と、この電極対と共に設けられ、この電極対と相
対応する位置に配された発光部と、この容器の外周にこ
の発光部に相対応する位置関係を有するように設けられ
た受光部とを有し、このコイルの磁界印加によりこの容
器の両端方向にしゅう動可能で、この側壁の貫通孔口部
とこの導入パイプを合せて、この導入パイプとこの測定
空間とを連絡することを特徴するバイオプロセス用計測
装置が得られる。

本発明によれば、バイオリアクタに設けられるバイオプ
ロセス用計測装置において、両端内付近に測定空間を有
する円筒容器と、この円筒容器の両端に一端を発し、他
端は前記バイオリアクタの異なる位置に延出する接続パ
イプと、この円筒容器の側面に該導入パイプの両側から
この円筒容器の両端に向かって配された磁界印加の為の
コイルと、この容器内に設けられ、この容器内の長さ方
向に沿ってしゅう動可能な着磁された円筒形磁性材料よ
りなるピストンと、この１ｌｌＪ定空間のうち一方の周
りに配され、この測定空間内に電界を印加する電極対と
、この電極対と共に設けられ、この電極対と相対応する
位置関係を有するように配された発光部と、この容器の
外周にこの発光部に相対応する位置に配された受光部と
を有し、前記ピストンは、両端を貫通し前記空間を連絡
する貫通孔を有し、前記コイルの磁界印加によりこの容
器の両端方向に移動することにより、前記被測定物は前
記空間の一方より前記貫通孔を通って、前記空間の他方
に移動させて、この他方の空間内にこの被測定物を濃縮
することを特徴とする計測装置が得られる。

本発明によれば、バイオリアクタに連絡する測定容器を
存するバイオプロセス用計測装置において、前記測定容
器内に設けられた測定空間を一定方向に横切る電界を印
加して分画する分画手段と、該電界をと交差する方向に
レーザ光を放射する発光手段と、前記レーザ光の前記測
定空間内の測定液からの反射光又は透過光を受光する受
光手段とを有することを特徴とするバイオプロセス用計
ｎ１装置が得られる。

〔作　用］ 本発明においては、バイオリアクタに設けられるバイオ
プロセス用計測装置はピストンは側面から他端に抜ける
屈曲した貫通孔を有する着磁された円筒形磁性材料より
なり、コイルの磁界印加すると、容器の両端方向にピス
トンがしゅう動して、側壁の貫通孔口部と導入パイプを
合せて、導入パイプとｌ１ｌｌＪ定空間とを連絡する。

このため、測定以前において、測定空間内を水を通ずる
洗浄と、蒸気を通じる滅菌が可能である。更に、計測中
においては、試料溶液に希釈用の水を加え、希釈して、
４Ｉ１１定することが出来る。

本発明のバイオリアクタに設けられるバイオプロセス用
計測装置においては、両端内付近に測定空間を有する円
筒容器内のピストンは、両端を貫通し空間を連絡する貫
通孔を有し、コイルの磁界印加により両端に移動する。

一方の接続パイプより測定空間の一方に導入された被測
定物は電極対によって、電界印加方向に分画される。分
画された被測定物は、空間の一方より貫通孔を通って、
１１ｐｔ定空間の他方に移動させる。このような、操作
を繰り返すと他方の測定空間に次第に被測定物が濃縮さ
れる。他方の測定空間内に電界を印加して分画して、濃
縮された被測定物濃度が測定される。

本発明のバイオリアクタに連絡する測定容器を有するバ
イオプロセス用計測装置においては、容器内の彼ｌＪ＋
定空間に導入された被測定液は、分画手段によって、こ
のａ１１定量を一定方向に横切る電界を印加して分画さ
れ、発光手段によりこの電界をと交差する方向にレーザ
光を放射され、反射光を受光する第１の受光手段と、透
過光を受光する第２の受光手段の少なくとも一方により
検出され、濃度測定がなされる。

［実施Ｎ］ 本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は、本発明の実施例に係る計／１？ｌ装置の取付
は状態を示す図である。

この図において、計Ｉｆ！１装置本体１の両端は接続パ
イプ２及び３が設けられ、この接続パイプ２及び３は、
バイオリアクタ４の管壁４ａの被測定位置に接続されて
いる。

第２図は計測装置の構成を示す断面図である。

この図において、計測装置本体１は、着磁された磁性材
料よりなる円筒状のピストン５と、このピストンの外壁
５ａにその内壁１ａが密着して収容する円筒容器６と、
この容器６の中央部に設けられた希釈パイプ７と、この
希釈パイプの両側に夫々設けられ、ピストンの長さの半
分よりも長い磁界発生用コイル９及びコイル１０と、容
器６の両端よりに配された電極対１１ａ、ｌｌｂ及び１
２ａ、１２ｂ及び光ファイバー１３ａ、１３ｂ及び１４
ａ、１４ｂとを有し、両端は接続パイプ２及び３に接続
されている。

ピストン５は、側面の長さ方向の中央よりやや両端より
に２つのポート５ｂ、５ｃを有し、このボート５ｂ及び
５ｃは、ピストン５の側面より中心に向かい、更に、中
心より直角に長さ方向沿って互いに逆方向に成るように
、両端まで設けられている。

希釈用パイプ７は、容器の管壁６ａの中央に配され、容
器内に希釈するための溶液、容器内の洗浄のための溶液
及び滅菌用の蒸気を注入する。

容器側面の希釈パイプ７の両側に設けられたＡコイル９
及びＢコイル１０が、配されている。容器両端より内側
のピストン５より接続パイプ２及び３に至る空間は、測
定位置に一端を有する各接続パイプ２及び３によって導
かれた被測定溶液を蓄積する測定空間Ａ及び測定空間Ｂ
である。リアクタ１の２ケ所の異なる位置での濃度等の
同時に計測が可能である。この空間Ａ及びＢを夫々横切
る様に、電極１．１ａ、ｌｌｂ及びこれと直交して、先
端よりレーザ光を放射及びこのレーザ光を受止める光フ
ァイバー１３ａ、１３ｂ及び１４ａ、１４ｂが配されて
いる。

第３図はこのａｊ定空間の横断面図である。一対の７・
１向する電極間１３ａ、１４ａ及び１３ｂ、１４ｂに予
め定められた電界か印加され、測定空間内の測定溶液中
の荷電粒子は、その有する電荷及び半径の大きさに応じ
て分画される。

第４図は、その分画状態を模式的に示す図である。この
図において、荷電粒子の有する固有の電荷と、その粒子
径に応じて、夫々分画されている。

ｉＩＥ極１１ａ、　　１２　ａ近傍には、粒径の小さな
負に計電した粒子２０が、それより中心側には、粒径の
大きな負に帯電したｔｎ　Ｔ　２２が、また、これより
負極よりには、粒径の大きな正に帯電した粒子２２が、
更に負極近傍には、粒径の小さな正に帯電した粒子２３
が夫々、Ｉ、　　ｎ、　ＩＩＩ、　ｒＶの領域に夫々分
画されている。光ファイバーは、この電界方向２４に直
交するように、この披ＡＰ１定液を挟むか又は反射位置
に配置されており、各分画位置に対応する光フアイバ一
対を配置することで、同時に分画数に応じた（この例の
場合は、■〜■の４つの成分）成分数の成分を測定する
ことが出来る。

コノ分画数は、電極間１１ａ、ｌｌｂ又は１２ａ。

１２ｂの電界強度の差に応じて調節することが出来る。

第５図は第２図の縦断面図である。この図において、発
光部３０と受光部３１とを有する。発光部３０は発光素
子３０ａ、　とこれに一端が結合する発光用光ファイバ
１３ａ、１４ａとを有し、光ファイバの他端は、容器の
管壁に対して、一定の角度の傾きαをなして配されてい
る。これと同側の管壁に受光部３２があり、一定の角度
の傾きαをなして光ファイバー１３ｂ−，１４ｂ−の一
端が配されている。この光ファイバー１３ａ、１３ｂ、
１３ｂ−及び１４ａ、１４ｂ、１４ｂ−は、他端は、受
光素子とトランスデユーサ−３２ａ。

３１ａを夫々有し、第１の受光部を構成する。

一方、光ファイバー１３ａ、　　１４ａの放射方向の管
壁には、光ファイバー１３ｂ、１４ｂが設けられており
、互いに先端部を対向させている。光ファイバーは、受
光素子とトランスデユーサ−３１ａ、３４ａを有し、第
２の受光部を構成する。

発光部の先ファイバー先端より、特定波長のレーザー光
が、発せられる。

散乱光を測定するような場合には、第１の受光部３２．
３５を使用し、透過光を測定する場合には、第２の受光
部３１．３４を使用する。

第６図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は本発明の実施例に係る
濃縮計測装置の動作を示す図である。この図において、
濃縮計測装置４ｏは、ピストン４１には、長さ方向に沿
って両端に至るまで貫通する貫通孔４１ａを有する他は
、先に示した計ｎｊ装置１とは５、同様の構成を有する
。このような、濃縮計測装置４０において、次のように
測定試料、濃縮される。先ず、空間Ｂ内に、試料溶液が
注入される。空間Ｂに対応する電極１１ａ、１．１ｂに
よって、必要とする成分が電界の印加方向に、中央に成
るように、分画される。次に、適当な電流をコイル９及
び１ｏに印加することにより、磁界を発生させて、ピス
トン４１を、容器１の他端側に移動して、試料溶液の中
央部付近の部分をピストンの貫通孔４１ａを通じて、他
端に移動する。

空間Ａに移動した溶液は、他端に設けられた受光部３０
及び受光部３１．３１によって、その濃度が測定される
。このような操作を数回繰返すことにより、次第に試料
溶液が、空間Ａで濃縮され、濃縮された濃度を測定する
ことができる。

［発明の効果コ 以上説明したように、従来の濁度計では測定できなか）
た微量の成分までも、本発明のパイイオプロセス用計４
ｐ１装置によれば、正確に測定できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る計測装置の取付は状態を
示す図、第２図は第１図の計測装置の構成を示す断面図
、第３図は第２図の計測装置における測定空間の横断面
図、第４図は第３図の部分拡大図で、測定空間の分画状
態を模式的に示す図、第５図は第２図の縦断面図、第６
図Ｖｊｌ（ａ）。 （ｂ）、及び（ｃ）は本発明の実施例に係る濃縮計測装
置の動作を示す図である。 図中１は計測装置本体、１ａは内壁、２及び３は接続パ
イプ、４はバイオリアクタ、４ａは管壁、５は円筒状の
ピストン、５ａ、５ｂ、５ｃは外壁、６は円筒容器、６
ａは管壁、７は希釈パイプ、９は磁界発生用コイル、１
０はコイル、１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂは電極対
、１３ａ、１３ｂ。 １４ａ、１４ｂは光ファイバー　２０は負に帯電した粒
子、２２は粒径の大きな負に帯電した粒子、２３は粒径
の小さな正に帯電した粒子、２４は電界方向、３０は発
光部、３０ａは発光素子、３１及び３４は発光部、３１
ａ、３２ａ及び３４ａはトランスデユーサ−３２及び３
５は受光部、４０は濃縮汁１則装置、４１はピストン、
４１ａは貫通孔である。 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、バイオリアクタに設けられるバイオプロセス用計測
   装置において、 両端内付近に測定空間を有する円筒容器と、該円筒容器
   の両端面より一端を発し、他端は前記バイオリアクタ内
   まで延出する接続パイプと、該円筒容器の中央部に貫設
   され容器内に連絡する導入パイプと、該円筒容器の側面
   に該導入パイプの両側から該円筒容器の両端に向かって
   配された磁界印加の為のコイルと、該容器内に設けられ
   、側面から他端に抜ける屈曲した貫通孔を有する着磁さ
   れた円筒形磁性材料よりなるピストンと、該容器の両端
   付近の測定空間の周りに配され、該測定空間内に電界を
   印加する電極対と、該電極対と共に設けられ、該電極対
   と相対応する位置に配された発光部と、該容器の外周に
   該発光部に相対応する位置関係を有するように設けられ
   た受光部とを有し、該コイルの磁界印加により該容器の
   両端方向にしゅう動可能で、該側壁の貫通孔口部と該導
   入パイプを合せて、該導入パイプと該測定空間とを連絡
   することを特徴するバイオプロセス用計測装置。 ２、バイオリアクタに設けられるバイオプロセス用計測
   装置において、両端内付近に測定空間を有する円筒容器
   と、該円筒容器の両端に一端を発し、他端は前記バイオ
   リアクタの異なる位置に延出する接続パイプと、該円筒
   容器の側面に該導入パイプの両側から該円筒容器の両端
   に向かって配された磁界印加の為のコイルと、該容器内
   に設けられ、該容器内の長さ方向に沿ってしゅう動可能
   な着磁された円筒形磁性材料よりなるピストンと、該測
   定空間のうち一方の周りに配され、該測定空間内に電界
   を印加する電極対と、該電極対と共に設けられ、該電極
   対と相対応する位置関係を有するように配された発光部
   と、該容器の外周に該発光部に相対応する位置に配され
   た受光部とを有し、前記ピストンは、両端を貫通し前記
   空間を連絡する貫通孔を有し、前記コイルの磁界印加に
   より該容器の両端方向に移動することにより、前記被測
   定物は前記空間の一方より前記貫通孔を通って、前記空
   間の他方に移動させて、該他方の空間内に該被測定物を
   濃縮することを特徴とする計測装置。 ３、バイオリアクタに連絡する測定容器を有するバイオ
   プロセス用計測装置において、 前記測定容器内に設けられた測定空間を一定方向に横切
   る電界を印加して分画する分画手段と、該電界をと交差
   する方向にレーザ光を放射する発光手段と、前記レーザ
   光の前記測定空間内の測定液からの反射光又は透過光を
   受光する受光手段とを有することを特徴とするバイオプ
   ロセス用計測装置。