JPH067149A - 菌体濃度計測装置 - Google Patents

菌体濃度計測装置

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JPH067149A
JPH067149A JP4167574A JP16757492A JPH067149A JP H067149 A JPH067149 A JP H067149A JP 4167574 A JP4167574 A JP 4167574A JP 16757492 A JP16757492 A JP 16757492A JP H067149 A JPH067149 A JP H067149A
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JP
Japan
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cell concentration
cell
concentration
vibrator
measurement
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Withdrawn
Application number
JP4167574A
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English (en)
Inventor
Tetsuya Yamada
哲也 山田
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Treatment Of Sludge (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 菌体濃度の計測精度が高く、連続計測が可能
な装置を実現する。 【構成】 ポンプ2と仕切弁3を有するサンプリング配
管1a,1bに計測セル5を設け、同セル5に熱電対6
を挿入し振動子4を設け、同振動子4はアンプを介して
また熱電対6は直接演算器8に接続し、上記計測セル5
は恒温槽9a内に収納し、同恒温槽9aには冷却又は加
熱装置9bを接続することによって、気泡発生が抑制さ
れるため高精度の菌体濃度の測定が可能となり、また、
菌体濃度の短時間の計測ができるため菌体濃度の連続的
な計測が可能となり、メタノール生産等における生産効
率の向上が可能となる装置を実現する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、各種醗酵タンクやバイ
オリアクタに適用される菌体濃度計測装置に関する。
【0002】
【従来の技術】醗酵プロセス等を利用した燃料用や化学
原材料用のエタノールの生産は、化石燃料使用による大
気中のCO2 濃度増加を抑制するため推進されるべきで
あるが、今後、生産の高効率化が課題である。生産の高
効率化を行なう場合、バイオリアクタ内の種々のパラメ
ータを計測、制御することが必要である。特にバイオテ
クノロジーで改良された菌体は、かなり限定された条件
でしか活性を維持できないことが多く、その菌体濃度の
連続的な計測技術が必要となる。
【0003】従来の菌体濃度の測定においては、コロニ
ー計測法と濁度法が用いられていた。上記コロニー計測
法とは、培養液の入ったシャーレ中で菌体を培養した
後、顕微鏡で観察して菌体の数をカウントするものであ
る。また、濁度法は、培養液に光を当てて菌体による光
の減衰を測定して菌体濃度を推定するものである。な
お、減衰する光の波長は菌体によって異なり、菌体の種
類による測定器の選択が必要である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の菌体濃度の測定
において、コロニー計測法を用いた場合は、測定精度は
非常に高いが、菌体を数日間、インキュベートするため
に測定に時間を要していた。
【0005】濁度法を用いた場合は、吸収する光の周波
数が菌体の種類により異なるため、菌体により異なる受
光センサを準備する必要があり、また、吸光度を測定す
るため、着色培地を使用する醗酵プロセスには適用が困
難であった。
【0006】また、濁度法では、菌体が活性を有する温
度域での測定が一般的であるが、この場合、菌体が発生
させる気泡の影響により、測定精度が低下することがあ
った。更に、醗酵液の菌体濃度が微小な場合又は高密度
培養のように大きな場合には、受光センサの検出濃度又
は検出限界とのかね合いでしばしば計測が困難となるこ
とがあった。
【0007】本発明は上記の課題を解決しようとするも
のである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
(1)本発明の菌体濃度計測装置は、醗酵タンクに両端
が接続されたサンプリング配管に設けられた一方のポン
プと仕切弁、同一方のポンプと仕切弁の間のサンプリン
グ配管に設けられ超音波振動子が配設された計測セル、
同計測セル内に一端が挿入された熱電対、同熱電対の他
端に接続された菌体濃度演算器、同演算器と上記超音波
振動子の間に接続されたアンプ、上記計測セルが収納さ
れ上記サンプリング配管が貫通する恒温槽、および同恒
温槽に接続され同恒温槽内に冷水又は温水を供給する冷
却又は加熱装置を備えたことを特徴としている。 (2)本発明の菌体濃度計測装置は、上記発明(1)の
菌体濃度計測装置において、サンプリング配管に他方の
ポンプを介して貯水槽が接続されたことを特徴としてい
る。 (3)本発明の菌体濃度計測装置は、上記発明(1)の
菌体濃度計測装置において、超音波振動子に代えて高周
波超音波振動子と低周波超音波振動子を計測セルに配設
し、それぞれの振動子に接続された切換スイッチを設
け、それぞれの振動子をアンプに切換接続することを特
徴としている。
【0009】
【作用】上記発明(1)において、醗酵タンク中の醗酵
液はサンプリング配管を介してポンプによりサンプリン
グされ計測セル中に供給される。
【0010】上記計測セル中に供給された醗酵液は、熱
電対によりその温度が計測されるとともに、アンプより
送波信号を入力された超音波振動子により超音波が加え
られ、その反射波が上記振動子により受信される。
【0011】上記熱電対により計測された醗酵液の温度
信号が熱電対より、また、超音波振動子に印加された振
動子印加電圧とその送波周波数と同振動子が受波した反
射波の超音波受波電圧がアンプより、それぞれ菌体濃度
演算器に送られる。上記温度と振動子印加電圧と送波周
波数と超音波受波電圧と菌体濃度の間には一定の関係が
あるため、上記演算器は演算により菌体濃度を求めて出
力する。
【0012】上記計測において、菌体が発生する気泡が
計測に支障となり、その精度低下をもたらすが、菌体の
周囲温度を一定の温度域とすることにより気泡の発生を
抑制することができる。そのため、本発明においては、
菌体濃度計測時には、冷却又は加熱装置より恒温槽内に
冷水又は温水を供給し、醗酵液の温度を一定温度域内と
することにより気泡の発生を抑制し、計測精度向上を可
能としている。
【0013】また、上記菌体による気泡発生は、醗酵液
を加圧することによっても抑制可能なため、サンプリン
グ配管に設けられた仕切弁を閉じ、一方のポンプを駆動
することにより、計測セル中の醗酵液の加圧を可能とし
ている。
【0014】上記により、気泡発生が抑制されるため高
精度の菌体濃度の測定が可能となり、また、菌体濃度の
短時間の計測ができるため菌体濃度の連続的な計測が可
能となり、メタノール生産等における生産効率の向上が
可能となる。
【0015】上記発明(2)においては、上記発明
(1)の装置に加えてポンプと貯水槽を設け、サンプリ
ング配管に水を供給することができるため、計測が困難
な菌体濃度の高い場合には、貯水槽よりポンプを介して
水を供給し、サンプリングされた醗酵液にこれを混合し
てその菌体濃度を希釈し、菌体濃度の計測を可能として
いる。
【0016】上記発明(3)においては、上記発明
(1)における超音波振動子に代えて高周波超音波振動
子と低周波超音波振動子を設けており、菌体濃度が高い
場合は高周波超音波振動子を用い、低濃度の場合は超音
波の減衰の少ない低周波超音波を発信する低周波超音波
振動子を切換使用できるものとしているため、菌体濃度
の幅広い変化に対応可能としている。
【0017】
【実施例】本発明の第1実施例を図1(a),(b)に
より説明する。図1(a),(b)に示す本実施例は、
仕切弁3を有する配管1aとポンプ2を有する配管1b
により醗酵タンク10に接続された計測セル5、同セル
5に配設された振動子4、上記計測セル5内に一端が挿
入された熱電対6、同熱電対6が電線により接続された
演算器8、同演算器8と上記振動子4の間に電線により
接続されたアンプ7、上記計測セル5がその内部に設け
られ上記配管1a,1bが貫通する恒温槽9a、および
同恒温槽9aが配管により接続された冷却又は加熱装置
9bを備えている。
【0018】上記において、配管1a,1bは醗酵液サ
ンプル用に設けられており、同配管1a,1b、仕切弁
3及びポンプ2を介して醗酵液が醗酵タンク10より計
測セル5へサンプリングされる。
【0019】上記計測セル5には醗酵液温度測定用の熱
電対6と超音波を送受波させる振動子4が設けられてお
り、熱電対6は醗酵液の温度を検出してその温度信号を
演算器8に送る。また、上記振動子4は、アンプ7から
送られた送波信号により計測セル5内に超音波を発信す
るとともに、その反射波を受信して受波信号をアンプ7
へ送り、アンプ7がその受波信号を増幅する。このアン
プ7は、受波信号の超音波受波電圧とともに振動子4へ
送った送波信号の振動子印加電圧を演算器8へ送る。
【0020】上記計測セル5中の醗酵液の菌体濃度Nτ
については、次式により表わすことができる。
【0021】ER =ER (f,EI ,ητ,T) ここで、ER は超音波受波電圧、fは送波周波数、EI
は振動子印加電圧、Tは温度である。
【0022】演算器8には上記の式が記憶されており、
熱電対6からの温度情報とアンプ7からの情報により菌
体濃度ητが推定される。また、冷却又は加熱装置9b
は、恒温槽9a内に所定の温度の水を供給して恒温槽9
a内の温度を調節し、計測セル5内の醗酵液を適温とす
るものである。
【0023】上記の式は、醗酵液中の菌体が不活性とな
り気泡を殆ど発生しない温度域にて精度良く成立するた
め、演算器8が上記の式を用い、計測セル5内の醗酵液
を冷却又は加熱装置9bで冷却又は加熱して適切な温度
域に制御することにより、気泡発生が抑制され、菌体濃
度の計測精度を上げることができるものとしている。
【0024】なお、上記ポンプ2は醗酵タンク10より
計測セル5へ醗酵液を供給する働きを行うと共に、仕切
弁3を閉としてポンプ2を駆動することにより、醗酵液
を加圧することもでき、このポンプ2による醗酵液の加
圧によっても気泡の発生を抑制することができる。
【0025】上記により、気泡の発生が抑制されるため
高精度の菌体濃度の測定が可能となり、また、菌体濃度
の短時間の計測ができるものとしたため菌体濃度の連続
的な計測が可能となった。
【0026】本発明の第2実施例を図2(a),(b)
により説明する。図2(a),(b)に示す本実施例
は、上記第1実施例の装置に加えて、配管1aに接続さ
れた配管11と同配管11に設けられたポンプ13と同
配管11の端部に設けられた貯水槽12を備えたもので
ある。
【0027】本実施例については、貯水槽12に貯えら
れた水をポンプ11により輸送して醗酵液と混合させる
ことができ、超音波による計測が困難な高密度醗酵液の
場合にも、これを希釈して菌体濃度の計測を可能とし、
希釈倍率より元の菌体濃度を求め得るものとしている。
【0028】本発明の第3実施例を図3(a),(b)
により説明する。図3(a),(b)に示す本実施例
は、上記第1実施例の装置における振動子4に代えて高
周波超音波振動子(高菌体濃度用)4aと低周波超音波
振動子(低菌体濃度用)4bを計測セル5に設け、それ
ぞれの振動子4a,4bは切換スイッチ15を介してア
ンプ7に接続されるものとし、恒温槽9aと冷却又は加
熱装置9bは不要としたものである。
【0029】本実施例においては、醗酵液の温度調節は
行わず、菌体濃度については切換スイッチ15により醗
酵液の菌体濃度が高いときには振動子4aを、低いとき
には振動子4bをそれぞれ切換使用するものとし、醗酵
液の幅広い菌体濃度変化に対応可能としている。
【0030】本発明の第4実施例を図4(a),(b)
により説明する。図4(a),(b)に示す本実施例
は、上記第1実施例における振動子4に代えて高周波超
音波振動子4aと低周波超音波振動子4bを計測セル5
に設け、それぞれの振動子4a,4bは切換スイッチ1
5を介してアンプ7に接続されるものとしている。
【0031】本実施例においては、切換スイッチ15に
より切換え、醗酵液の菌体濃度が高いときには高周波超
音波振動子4aを使用し、低いときには低周波超音波振
動子4bを使用することにより、醗酵液の菌体濃度の幅
広い濃度変化に対応できるものとしている。
【0032】
【発明の効果】本発明の菌体濃度計測装置は、ポンプと
仕切弁を有するサンプリング配管に計測セルを設け、同
セルに熱電対を挿入し振動子を設け、同振動子はアンプ
を介してまた熱電対は直接演算器に接続し、上記計測セ
ルは恒温槽内に収納し、同恒温槽には冷却又は加熱装置
を接続することによって、気泡発生が抑制されるため高
精度の菌体濃度の測定が可能となり、また、菌体濃度の
短時間の計測ができるため菌体濃度の連続的な計測が可
能となり、メタノール生産等における生産効率の向上が
可能となる装置を実現する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例の説明図で、(a)は全体
図、(b)は(a)のA部の詳細図である。
【図2】本発明の第2実施例の説明図で、(a)は全体
図、(b)は(a)のB部の詳細図である。
【図3】本発明の第3実施例の説明図で、(a)は全体
図、(b)は(a)のC部の詳細図である。
【図4】本発明の第4実施例の説明図で、(a)は全体
図、(b)は(a)のD部の詳細図である。
【符号の説明】
1a,1b 配管 2 ポンプ 3 仕切弁 4,4a,4b 振動子 5 計測セル 6 熱電対 7 アンプ 8 演算器 9a 恒温槽 9b 冷却又は加熱装置 10 醗酵タンク 11 配管 12 貯水槽 13 ポンプ 15 切換スイッチ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 醗酵タンクに両端が接続されたサンプリ
    ング配管に設けられた一方のポンプと仕切弁、同一方の
    ポンプと仕切弁の間のサンプリング配管に設けられ超音
    波振動子が配設された計測セル、同計測セル内に一端が
    挿入された熱電対、同熱電対の他端に接続された菌体濃
    度演算器、同演算器と上記超音波振動子の間に接続され
    たアンプ、上記計測セルが収納され上記サンプリング配
    管が貫通する恒温槽、および同恒温槽に接続され同恒温
    槽内に冷水又は温水を供給する冷却又は加熱装置を備え
    たことを特徴とする菌体濃度計測装置。
  2. 【請求項2】 上記請求項1の菌体濃度計測装置におい
    て、サンプリング配管に他方のポンプを介して貯水槽が
    接続されたことを特徴とする菌体濃度計測装置。
  3. 【請求項3】 上記請求項1の菌体濃度計測装置におい
    て、超音波振動子に代えて高周波超音波振動子と低周波
    超音波振動子を計測セルに配設し、それぞれの振動子に
    接続された切換スイッチを設け、それぞれの振動子をア
    ンプに切換接続することを特徴とする菌体濃度計測装
    置。
JP4167574A 1992-06-25 1992-06-25 菌体濃度計測装置 Withdrawn JPH067149A (ja)

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JP4167574A JPH067149A (ja) 1992-06-25 1992-06-25 菌体濃度計測装置

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JPH067149A true JPH067149A (ja) 1994-01-18

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6437769B1 (en) 1998-07-24 2002-08-20 Seiko Epson Corporation Display apparatus
JP2006078334A (ja) * 2004-09-09 2006-03-23 Mitsubishi Electric Plant Engineering Corp 液体中の溶解ガス量測定方法および溶解ガス量測定装置

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US6437769B1 (en) 1998-07-24 2002-08-20 Seiko Epson Corporation Display apparatus
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