JPH0667312B2 - 水中微生物自動観察装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、微生物を利用して発酵あるいは排水処理など
を行う設備において、該微生物が収容された容器中に浸
漬し、該微生物の状態を観察することのできる水中微生
物自動観察装置に関するものである。

〔従来の技術〕

微生物を利用して、有用物質の生産、排水中の汚濁物質
の分解除去を行うプロセスは、発酵工業、下水、産業排
水処理の分野で広く行われているが、これらは用いられ
ている微生物の働きを効率良く制御することが比較的困
難で、未だ十分な制御方法が確立しているとは言い難
い。

とりわけ、時々刻々変化するプロセス内の微生物の状態
を正確に把握することが、プロセスの進行状況を判定す
るのに極めて有用な情報であるにもかかわらず、従来こ
のための有効な手段がなかったため、プロセス内の微生
物混合水をサンプリングし、乾燥重量を測定したり、プ
レパラートを作成して顕微鏡で観察して情報を得、これ
によりプロセス内の微生物の状態を推定する方法がとら
れてきた。

しかしながら、これらの方法は、情報を得るまでに長時
間を要する上、サンプリングの際に微生物の集合状態な
どがプロセス内と異なってしまうことが多く、内部状態
の正確な判定を行い、オンライン制御のための情報とす
るには甚だ不十分なものであった。

このため、最近に至って、プロセス内部の微生物の状態
を直接光学的な映像として取り出すとともに、この光学
的な情報を電気信号に変換して、画像解析処理装置、コ
ンピュータを採用して処理することにより、必要な情報
としようとする技術がみられるようになった。

これに必要な水中浸漬型の自動観察装置としては、既に
実公昭61−35280を始めとしていくつかみられ始めてい
るが、これらはいずれも、 水中浸漬型ではあっても、サンプル室が固定の大き
さとなっており、かつそのサンプル室内への微生物の導
入および排出を円滑にするために、サンプルの厚みが数
mm程度必要とされていて、光学装置を用いて観察するに
は焦点を合わせにくいうえ、解像度も低く、また倍率を
余りに高くすることができないために、微生物の状態に
関する詳細な情報を得るには限界があって、不十分なも
のである（特開昭62−6143、実公昭61−35280、実開昭6
0−108394）。

微生物観察面を洗浄する機構を持たないため、微生
物や藻類によるスライムの付着によって、短期間に映像
が劣化してしまう（特開昭62−6143）。

洗浄機構を有していても、の理由によって十分な
情報が得られない（実公昭61−35280）。

拡大倍率を高め、解像度の高い情報を得る工夫とし
て、プロセス内部から微生物混合水を採水し、その通夜
管路の中途に被検液を固定して観察する手段を設けると
ともに、該通夜路を薬剤等を含む洗浄液によって洗浄可
能としたシステムも公表されているが（特開昭60−2442
79）、プロセス内からポンプ等で被検水をサンプリング
するために微生物の破壊が起り、微生物の状態判定に重
要な稠密度に関する情報の信頼性に乏しく、また被検水
タンクと観察個所との距離が長すぎると、酸素欠乏によ
って原生動物や細菌の状態に異常が起こるため、設置場
所、観察方法に制約を受けるなどの難点を有している。

さらに、特にこのような装置を排水処理装置に応用する
場合、異物の混入によって機器が破損しないよう対策を
講じておく必要があるが、従来の技術は必ずしもこの点
でも十分なもとは言えないものであった。

このように従来公表されている技術内容はいずれも信頼
性の高い情報を得るには難点があり、より精密かつ正確
に微生物像を観察し得る装置が求められている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、これに対して、従来技術の有する前記の問題
点、即ち、低倍率、低解像度、スライム付着、設置場所
や方法に制約があるといった問題点を解決し、もって精
密で鮮明な微生物像を得ることができ、かつ設置、取扱
いが容易な上、異物の混入によって機器が破損し、使用
不能となることを避け得る安全性、保守性の高い装置を
提供するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

このために本発明で採用する具体的手段としては、水中
に浸漬可能な防水容器内に、導入路によって容器外と連
通する側壁に観察窓を設けたサンプル室を配設し、該観
察窓側の該防水容器内に該観察窓に向けて近接して光学
的映像拡大装置および、これに連結したテレビカメラを
配設するとともに、該観察窓側の光学的映像拡大装置に
対向した該防水容器内には、照明装置および該照明装置
からの光案内通路および集光装置を配設し、かつ該光案
内通路および集光装置が、該防水容器内に収納された第
一の駆動装置によって、該観察窓に向かって移動可能と
し、集光装置の先端部と観察窓の間隙に、該導水路を介
して導入されたサンプルを固定可能にした水中微生物撮
影装置と、該サンプル室の内壁に接したワイパーと、一
端が該ワイパーに連結しており該サンプル室の軸方向に
配設されていて、他端が該容器内に収納された第二の駆
動装置によって、該サンプル室内を移動可能とした中空
軸であって、該中空軸を介して該サンプル室内に洗浄剤
を供給することが可能なように配設された中空軸と、該
洗浄剤を供給する装置からなるサンプル室洗浄装置およ
び、これら水中微生物撮影装置とサンプル室洗浄装置の
動作を制御する制御装置および該水中微生物撮影装置か
らの映像信号を処理する映像信号処理装置とを具備して
成る水中微生物自動観察装置であって、上記サンプル
室、上記集光装置先端部のガラス板を着脱可能とするこ
とによって、不慮に異物が混入し、サンプル室に配設さ
れた観察窓ガラスあるいは集光装置先端部のガラス板が
破損した場合には、サンプル室に配設された観察窓ガラ
スあるいは、該集光装置先端部のガラス板をとり替える
ことによって、従前と同様に使用することが可能となる
様な構造を具備して成ることを特徴とするものである。

〔実施例〕

本発明の作用を、実施例を挙げて具体的に説明する。第
１図は、本発明の１実施例の主要部の構造図であり、第
２図は着脱可能なサンプル室の一例を示す図、第３図は
着脱可能な、集光装置先端部のガラス板とり付けユニッ
トを示す図である。

第１図を参照して具体的に作用機構を説明すると、水中
に浸漬可能な防水容器１内に、導水路によって容器外と
連通するサンプル室２を配設し、該サンプル室２内に導
入された微生物混合水を観察するための、光学的映像拡
大装置３、テレビカメラ４、照明装置５、光案内通路
６、集光装置７、該光案内通路および該集光装置を駆動
する第１の駆動装置Ａ、該サンプル室２の内壁に密接せ
るワイパー９を取り付けた中空軸10を駆動する第二の駆
動装置Ｂが収納されており、該防水容器１は支持棒８に
よって、被観察水中に吊り下げ、浸漬可能となってい
る。

駆動装置Ｂには、先端に、サンプル室内壁に密接するワ
イパー９をとりつけた中空軸10が連結されており、該中
空軸10およびワイパー９は駆動装置Ｂによってサンプル
室２内を自由に移動可能となっている。中空軸10および
ワイパー９が後退することによって、ストレーナ11を介
してサンプル室２内に微生物混合液が導入されると、駆
動装置Ａが働いて、光案内通路６および集光装置７を着
脱可能なサンプル室内に観察窓12と対向する位置に設け
た切欠部14（第２図参照）を通して押し出し、観察窓12
と集光装置７の先端に取り付けられた着脱可能なガラス
板22との微小間隙に該混合液を固定し、観察室を形成す
るようになっている。この微小間隙の厚さｄ（第３図）
は、像拡大倍率に応じて、あらかじめ10〜100μ程度と
なる様に着脱可能なガラス板がとり付けられている。

13は観察窓に接近して光学拡大装置３側に設けられたガ
ラス板よりなる隔壁である。

また、この際、該光案内通路６および集光装置７は光源
５からの光軸が光案内通路６の中心軸と一致する位置に
まで移動する様に、光源５、光案内通路６の取付け位置
が定められている。

該光案内通路６および集光装置の移動距離は、駆動装置
Ａを制御して、集光装置先端部23がサンプル室対向壁に
密着せるように決定される。

光学的像拡大装置３の焦点は、固定された微生物混合水
の位置になる様にあらかじめ調節されており、固定され
た微生物像を光学的像拡大装置３およびテレビカメラ４
によって、拡大、撮像することができる。

サンプル室内に導入されるサンプルは予めストレーナを
経由して導入されるため、粗大な夾雑物は除かれている
が、このストレーナの目開きを余り細くすることは、導
入される微生物フロックの集合状態を変化させたり、ス
トレーナの目詰まりの原因ともなって好ましくないの
で、適度な目開き（１〜2mm程度）が選ばれるが、この
ストレーナを通過した異物によって、万一、サンプル室
の観察窓12の窓ガラスあるいは集光装置先端部のガラス
板22が破損した場合には、これらをとり外し、新品と交
換することによって、従前と同様の機能を確保すること
ができる。

サンプル室２は第２図に示すように中空筒状に形成さ
れ、防水容器の所定の位置に取り付けた場合、ガラス板
隔壁13と同じ位置にくるように観察窓12が設けられてお
り、該観察窓と対向する側に集光装置７を挿入可能な切
欠部14が設けられ、中空塔状体２の下部には、サンプル
室２を防水ボックスに取り付けるための鍔部が設けら
れ、該鍔部にはボルト等で締付けるため止め穴16が設け
られている。また、ストレーナ11はサンプル室を取付け
たあと、ネジ止め等で取り付けられる。

第３図は集光装置７の先端部23がサンプル室の対向壁
部、即ち、観察窓部に密着させた状態における集光室７
およびサンプル室の観察部の断面図を示すものであっ
て、集光装置の先端部にはガラス板22が取り付けられて
おり、その内部にはガラス板隔壁24が集光装置の外側に
固定されている。

第４図はガラス板22および該板を集光装置の先端部に取
り付けるための詳細を示すもので、22はガラス板、25は
フレームを示す。

なお、本発明の水中微生物自動観察装置においては、光
学的像拡大装置の撮像部側の防水ボックス壁および集光
装置７の先端部は、第１図および第３図に示すとおりガ
ラス板隔壁13および24により仕切られているため、万
一、前述のような事故が起こっても観察液が防水ボック
ス内に侵入することはなく機器の安全性が確保される。

ガラス板22の取り外しは、防水容器側板を取り外し、集
光装置を取り出して行えばよい。

さらに使用中も時々、これを取り出して洗浄すれば、よ
り一層汚れによるトラブルのない観察を行うことができ
る。

撮像された微生物像は画像処理装置などの情報処理装置
に送られて、必要な任意の処理を受け、この加工情報を
生かして、該微生物収容容器に関する制御動作を行わせ
ることも任意である。

光学的像拡大装置３による微生物像の拡大倍率は、観察
対象とする微生物の種類によって、また必要とする情報
の質および量により任意に選択できるが、活性汚泥微生
物の観察の場合には、通常の顕微鏡観察に模して、100
倍〜400倍程度とするのが良い。

微生物像の取り込みが終了すると、駆動装置Ａが働い
て、光案内通路６および集光装置７が後退し、続いて駆
動装置Ｂが働いて、中空軸10およびワイパー９を前進さ
せて、サンプル室２内の微生物混合液を外部に押し出
す。

この際、中空軸10中を通して、洗浄剤を導入しながら、
これを行っても良く、あるいは、あらかじめ洗浄剤を導
入した後、サンプルを押し出す動作を行っても良い。ま
た、これを必要に応じ繰り返すも任意である。

以上の一連の動作を行うことにより、水中微生物の状態
を表わす画像を自動的に観察することが可能となる。

これらの動作を必要に応じて任意の周期でくり返すこと
により、液中の微生物の状態の変化を追跡することがで
きる。

〔発明の効果〕

以上に示した本発明による水中微生物自動観察装置の特
徴は次の通りである。

１） 水中浸漬型の為、対象微生物の状態をそのままの
状態で把えることができる。

２） サンプルの導入、排出は、駆動装置、中空軸、ワ
イパーを介して行うため、確実で正確である。

３） サンプル排出時には、サンプル室内が幅10mm程度
と広いため、洗浄、排出の動作が確実で、夾雑物による
閉塞トラブルがおこらない。

４） サンプル観察時には、微生物混合液が薄層を作っ
て固定されるため、高倍率でも解像度の高い鮮明な微生
物像が得られる。

５） 駆動装置A,Bの移動は、外部から制御装置を介し
て自由に制御することができる。

６） 万一、異物の混入によって観察窓ガラス等が破損
してもこれを交換することで、従前と同様の機能を保持
することができる。

７） 収集された微生物像に関する情報を利用すること
で、該微生物に関わる制御動作を効果的に行わせること
が可能となる。

これらの特徴を具備した本発明による水中微生物自動観
察装置を用いることにより、従来正確で十分な観察がで
きなかった微生物利用プロセス内の微生物の状態をオン
ラインで随時自動的に観察することが可能となり、また
観察情報を任意に加工して利用することにより、該微生
物利用プロセスを効果的に制御運転することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の水中微生物自動観察装置を説明する
ための概略図、第２図および第３図は、着脱可能なサン
プル室および、集光装置先端部の構造を示す図、第４図
は集光装置先端部に装着するガラス板ユニットを示す図
である。 １……防水容器、２……サンプル室、３……光学的映像
拡大装置、４……テレビカメラ、５……照明装置、６…
…光案内通路、７……集光装置、８……支持棒、９……
ワイパー、10……中空軸、11……ストレーナ、12……観
察窓ガラス、22……ガラス板、13,24……ガラス板隔壁

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水中に浸漬可能な、サンプル室、水中微生
   物撮影装置、照明装置、サンプル室洗浄装置、これら水
   中微生物撮影装置とサンプル室洗浄装置の動作を制御す
   る制御装置および該水中微生物撮影装置からの映像信号
   を処理する映像信号処理装置とを具備してなる水中微生
   物自動観察装置において、 該水中微生物自動観察装置が、 （１） 防水容器内に、容器外と連通して配設された一
   方の側壁に観察窓、他方の側壁に切り欠き部を設けた中
   空筒状のサンプル室と、 （２） 該観察窓側の防水容器内に観察窓に向けて近接
   して配設されており、工業用テレビカメラを連結した光
   学的拡大装置よりなる水中微生物撮影装置と、 （３） 該切り欠き部側の防水容器内に配設された照明
   装置および該照明装置からの光案内通路および集光装置
   とから構成されるものであって、かつ （４） 該光案内通路および集光装置が、該防水容器内
   に収納された第一の駆動装置によって前記観察窓に向か
   って移動可能であって、該集光装置の先端部に配備され
   たガラス板と観察窓とで区画される間隙に、サンプル室
   内に導入されたサンプルを保持可能とする構造を有する
   ものであり、かつ 先記サンブル室洗浄装置が、 （５） サンプル室の内壁に接したワイパーと、一端が
   該ワイパーに連結しており、該サンプル室の軸方向に配
   設されていて、他端が該容器内に収納された第二の駆動
   装置によって該サンプル内を移動可能とした中空軸であ
   って、該中空軸を介して該サンプル室内に洗浄液を供給
   することが可能なように配設された中空軸と、該洗浄剤
   を中空軸に供給する装置とから構成されたものであると
   共に、 （６） 前記サンプル室を前記防水容器に対し、着脱自
   在に取付けたことを特徴とする水中微生物自動観察装
   置。
2. 【請求項２】水中に浸漬可能な、サンプル室、水中微生
   物撮影装置、照明装置、サンプル室洗浄装置、これら水
   中微生物撮影装置とサンプル室洗浄装置の動作を制御す
   る制御装置および該水中微生物撮影装置からの映像信号
   を処理する映像信号処理装置とを具備してなる水中微生
   物自動観察装置において、 該水中微生物自動観察装置が、 （１） 防水容器内に、容器外と連通して配設された一
   方の側壁に観察窓、他方の側壁に切り欠き部を設けた中
   空筒状のサンプル室と、 （２） 該観察窓側の防水容器内に観察窓に向けて近接
   して配設されており、工業用テレビカメラを連結した光
   学的拡大装置よりなる水中微生物撮影装置と、 （３） 該切り欠き部側の防水容器内に配設された照明
   装置および該照明装置からの光案内通路および集光装置
   とから構成されるものであって、かつ （４） 該光案内通路および集光装置が、該防水容器内
   に収納された第一の駆動装置によって前記観察窓に向か
   って移動可能であって、該集光装置の先端部に配備され
   たガラス板と観察窓とで区画される間隙に、サンプル室
   内に導入されたサンプルを保持可能とする構造を有する
   ものであり、かつ 先記サンブル室洗浄装置が、 （５） サンプル室の内壁に接したワイパーと、一端が
   該ワイパーに連結しており、該サンプル室の軸方向に配
   設されていて、他端が該容器内に収納された第二の駆動
   装置によって該サンプル内を移動可能とした中空軸であ
   って、該中空軸を介して該サンプル室内に洗浄液を供給
   することが可能なように配設された中空軸と、該洗浄剤
   を中空軸に供給する装置とから構成されたものであると
   共に、 （６） 前記集光装置の先端部に配備されたガラス板を
   着脱自在に取付けたことを特徴とする水中微生物自動観
   察装置。