JPH0451888A - バイオプロセスの微生物増殖率計測装置 - 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微生物の増殖率を計
測する装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来のバイオプロセスの微生物増殖率計測装置は、テレ
ビカメラを用い微生物の情報を画像情報に変換してから
演算装置によって演算をして微生物の増殖率を計測して
いる。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、従来のバイオプロセスの微生物増殖率計測装置
は、演算装置によって複雑な式に基いて演算をして増殖
率を計測しているから、計測に時間がかかり、かつ、こ
のため計測結果を制御装置による制御に反映させるまで
に遅れが生じてしまうという問題がある。

本発明の課題は、簡単な式の演算によって微生物の増殖
率を高速にオンラインで計測することができ、かつ、こ
のため計測結果を制御装置による制御にリアルタイムに
反映させることができるバイオプロセスの微生物増殖率
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、対向するように設けられた複数対の計
測窓を有し、かつ、培養液を流動させることができる培
養器と、この培養器の一方の側の計測窓から培養器の内
部に光を照射する光照射手段と、前記培養器の他方の側
の計測窓から外へ出る光を受けるように配置された複数
の光ファイバまたは撮像素子と、これからの情報をフラ
クタル次元に変換する画像処理手段と、これからの情報
を記録する記録手段とを備えたことを特徴とするバイオ
プロセスの微生物増殖率計測装置が得られる。

［実施例コ 次に、本発明の一実施例を図面に基いて詳細に説明する
。

第１図において符号１は培養器を示している。

この培養器１は、はぼ直方体状に形成されている。

培養器１の一端部は、管２により補助培養器３に連通さ
れている。また、培養器１の他端部は、管４により循環
ポンプ５に接続されている。この循環ポンプ５の送出側
は、管６により前記補助培養器３と連通されている。前
記循環ポンプ５により補助培養器３の培養液が培養器１
を移動してから戻るように循環される。

循環ポンプ５の送出側の管６には、一部に生成物分離フ
ィルタ７が設けられている。この生成物分離フィルタ７
の液出側には、生成物タンク８が管９を介して接続され
ている。生成物フィルタ７は、循環ポンプ５により送出
される培養液から生成物を分離して管９を介して生成物
タンク８に排出する。

循環ポンプ５と生成物フィルタ７との間の管６には、廃
液タンク１０が管１１を介して接続されている。この管
１１には弁１２が設けられている。

不要となった培養液は廃液タンク１０に排出される。

前記補助培養器３には、培養液供給タンク１３が管１４
を介して接続されている。管１４には供給ポンプ１５が
設けられている。培養液供給タンク１３には、培養液が
収容されており、この培養液は供給ポンプ１５により補
助培養器３に供給される。

前記補助培養器３の上には、モータ１６が配置されてい
る。補助培養器３の内部には、回転軸１７が配置されて
いる。この回転軸１７には、攪拌羽根１８が設けられて
いる。回転軸１７の上端部は、補助培養器３から上へ突
出していて、モータ１６の駆動軸に接続されている。

前記補助培養器３と培養器１とを接続する管２には、洗
浄液供給装［１９が管２０を介して接続されている。管
２０には減菌装置２１が管２２を介して接続されている
。管２０．２２にはそれぞれ弁２３．２４が設けられて
いる。

前記培養器１の上側板および下側板には、複数対の測定
窓２５がそれぞれ対向するように形成されている。第２
図に示すように、培養器１の上側板の測定窓２５には、
透明なガラス２６が設けられている。培養器１の下側板
の測定窓２５には、集光レンズ２７が設けられている。

培養器１の上には、光源２８が配置されている。

この光源２８は太陽光に近い光を放射する。この光源２
８と培養器１の上側板の測定窓２５との間には、複数の
束状の光ファイバ２９が配置されている。光源２８から
の光は、光ファイバ２９に導かれて測定窓２５から培養
器１の内部に照射される。なお、光ファイバ２９により
太陽光を培養器１の内部に導くようにしても良い。

前記培養器１の下側板の計測窓２５の下には、複数の束
状の光ファイバ３０が配置されている。

これらの光ファイバ３０からの光をそれぞれ受けるよう
に受光素子３１が配置されている。これらの受光素子３
１からの情報は、マルチプレクサ３２を介して画像処理
装置３３に与えられる。なお、前記光ファイバ３０およ
び受光素子３１の代わりに撮像素子を配置しても良い。

前記画像処理装置３３には、記録計３４、モニタテレビ
３５、ビデオデツキ３６およびホストコンピュータ３６
が接続されている。

前記画像処理装置３３は、受光素子３１からの情報をフ
ラクタル次元に変換するものである。この画像処理装置
３３からのフラクタル次元の情報が記録計３４により記
録される。

次に、前記受光素子３１からの情報をフラクタル次元に
変換する例を第３図に基いて詳細に説明する。

第３図は、フラクタルを説明するための微生物の画像の
説明図である。

前記１つの束状の光ファイバ３０が８×８の合計６４本
からなるものとする。

全画面に対応した領域に微生物が繁殖している場合には
、第３図（ａ）に示すように、６４本の光ファイバ３０
から微生物の画像が得られ、この数をＭ　（１）−６４
とする。

次に、光ファイバ３０の縦横の分割を粗くして４×４に
して、微生物の画像を数えるとＭ（２）−１６となる。

同様にして、Ｍ　（４）　、　Ｍ　（８）を求めて第３
図（ａ）に示しである。これらの数は、光ファイバ３０
の分割の粗さを２倍にすると、１／４となる。この数か
ら、 Ｄ＝　　ｌｏｇ　２　　（１／４）　−２を計算した値
がフラクタル次元である。

第３図（ａ）のように全画面に微生物が繁殖している場
合にはＤ−２，２，２となり、第３図（ｂ）のように微
生物が直線的に繁殖する場合にはＤ〜２．１．１となり
、第３図（ｃ）のように微生物が全体に散らばっている
場合にはＤ−０゜２．２となり、かつ、第３図（ｄ）の
ように微生物が中央部に集合している場合にはＤ−２，
０゜２となる。このように、Ｄの値によって微生物の繁
殖の様子（微生物の増殖率）を定量化することができる
。

前記計測窓２５からのすべての情報を前述のようにフラ
クタル次元りに画像処理装置３３が変換して記録計３４
で記録することにより、微生物の増殖率すなわち微生物
が光合成をどのように行っているかを連続的に計測する
ことができる。

そして、観測者は、記録計３４で記録されたフラクタル
次元りの値を観測することにより、微生物の増殖率を連
続的に観測することができ、かつ、観測したフラクタル
次元りの値によって培養液供給タンク１３の培養液を供
給するための供給ポンプ１５および循環ポンプ５を制御
することができる。

なお、前記光ファイバは、数を多く、かつ、密集の度合
を大きくすれば、微生物の増殖率をより正確に計測する
ことができる。

［発明の効果］ 本発明は、簡単な式の演算によって微生物の増殖率を高
速にオンラインで計測することができ、かつ、このため
計測結−果を制御装置による制御にリアルタイムに反映
させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例の概略を示す概略図、第２図
は同上実施例の１部を拡大して示す断面図および第３図
は本発明において微生物の情報をフラクタル次元に変換
する例を説明するための説明図である。 １・・・培養器、２８・・・光源、２９．３０・・・光
ファイバ、３１・・・受光素子、３３・・・画像処理装
置、３４・・・記録計。 第２図 第３図 フラクタル次元

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）対向するように設けられた複数対の計測窓を有し
   、かつ、培養液を流動させることができる培養器と、こ
   の培養器の一方の側の計測窓から培養器の内部に光を照
   射する光照射手段と、前記培養器の他方の側の計測窓か
   ら外へ出る光を受けるように配置された複数の光ファイ
   バまたは撮像素子と、これからの情報をフラクタル次元
   に変換する画像処理手段と、これからの情報を記録する
   記録手段とを備えたことを特徴とするバイオプロセスの
   微生物増殖率計測装置。