JPH0712304B2 - 微生物濃度または微生物活性の計測装置 - Google Patents

微生物濃度または微生物活性の計測装置

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JPH0712304B2
JPH0712304B2 JP61014850A JP1485086A JPH0712304B2 JP H0712304 B2 JPH0712304 B2 JP H0712304B2 JP 61014850 A JP61014850 A JP 61014850A JP 1485086 A JP1485086 A JP 1485086A JP H0712304 B2 JPH0712304 B2 JP H0712304B2
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哲 竹山
建樹 小沢
初男 四元
敏昭 小林
功一 堀内
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/645Specially adapted constructive features of fluorimeters
    • G01N21/6456Spatial resolved fluorescence measurements; Imaging

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、発酵プロセス、下水処理プロセス等におけ
る微生物濃度あるいは活性を計測する装置に関するもの
である。
〔従来の技術〕
従来、この種計測装置の一例として第3図に示すものが
あつた。図において、(1)は微生物を有する被検体、
(2)は光源、(3)はこの光源(2)に電圧を印加す
る電源、(4)は光電子増倍管、(5)はこの光電子増
倍管に電圧を印加する電源、(6)は光電子増倍管
(4)の光電流を測定する検出器である。
次に実際の測定方法について説明する。光源(2)から
発する光は微生物を有する被検体(1)を透過して、こ
の透過光が光電子増倍管(4)により受光され、その強
度が光電子増倍管(4)の光電流値として検出部(6)
により測定される。このようにして得られる可視光を光
源として用いた場合の吸光度と被検体(1)に存在する
微生物との間には一定の関係が成り立つため、吸光度を
測定することにより微生物濃度が評価でき、その結果あ
るいはそれに関連して菌数または微生物の活性が評価で
きる。
また、他の従来の測定装置として、第4図に特開昭59−
205998号公報に示されたメタン菌の菌数またはメタン生
成活性の測定方法を示す。図において、(8)は被検体
を有するメタン発酵槽内部、(9)は光をメタン発酵槽
内(3)へ導入および導出するための光フアイバ、(1
0)は光源(13)が発する光を光フアイバ(9)に集光
する集光器、(11)は光源(13)の光強度を調節するセ
レクタ、(12)は光源(13)からの光の波長を限定する
光フィルタ、(13)は光源、(14)は光源用電源、(1
5)は光フアイバ(9)を介して得られる光を集光する
集光器、(16)は光電子増倍管、(18)は光電子増倍管
用電源、(19)は光電子増倍管(17)の光電流を測定す
る検出器である。
つぎに、この従来装置の原理ならびに動作について説明
する。
この測定方法の原理は、メタン菌は特有の補酵素F420
保有しているが、この酵素は、220nm〜300nmの波長範囲
の励起光をあてると、330nm〜370nmの波長範囲の蛍光を
発する特性があることを応用したものである。即ち、補
酵素F420を定量することにより、菌1つ当りの蛍光量を
一定と考えれば生菌数を知ることができ、また菌の老若
により蛍光量が異なると考えれば群れとしての活性を知
ることができる。
第4図において、光源(13)から発する光は、光フイル
タ(12)によって波長を220nm〜300nmに限定される。つ
ぎに、この範囲の波長光は、集光器(10)により、光フ
アイバー(9)に集光され、光フアイバー(9)を介し
て励起光として被検体を有するメタン発酵槽内部(8)
へ供給され、被検体に照射される。被検体に含有されて
いるメタン生成菌の細胞内に存在する補酵素F420は、こ
の励起光を受け、蛍光を発する。この蛍光は、光フアイ
バー(9)を介して集光器(15)に送られて集光され、
さらに、光フイルタ(16)により330〜370nmの波長範囲
に限定される。光フイルタ(16)によつて波長範囲を限
定された光は光電子増倍管(17)により受光され、その
強度が光電子増倍管(17)の光電流値として検出部(1
9)により測定される。このようにして得られる蛍光の
強度とメタン発酵槽内部(8)の被検体中に存在するメ
タン菌濃度との間には一定の関係が成り立つため、蛍光
の強度を測定することによりメタン菌濃度が評価でき、
その結果あるいはそれに関連して菌数または微生物の活
性が評価できる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記第1,第2の従来の微生物の濃度または活性の計測装
置は、以上のように構成されているので、第1の従来の
計測装置では、被検体が1種類の微生物により構成さ
れ、かつ異物を含んでいない場合には有効であるが、被
検体(1)の多種類の微生物により構成され、かつ異物
が含まれている場合、この中から測定したい特定種類の
微生物の菌数または活性を選択的に計測することは不可
能であつた。また、第2の従来の計測装置は、第1の従
来の計測装置と比較すればかなり改善されているもの
の、被検体中に測定対象の微生物と同じ特性を有する物
質、言いかえれば、測定対象の微生物と同じ波長の励起
光で、計測に用いる波長の蛍光を発する物質が溶解ある
いは異物として混入している場合については、精度良く
計測することが難しいという問題があつた。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明に係る微生物濃度または微生物活性の計測装置
は、計測対象微生物を含有する被検体に照射するための
励起光を発する光源、上記励起光を予め定められた波長
範囲に限定する第1の光フィルタ、この第1の光フィル
タによって限定された上記励起光を集光する集光手段、
この励起光の照射によって計測対象微生物を含有する被
検体が発する蛍光を予め定められた波長範囲に限定する
第2の光フィルタ、この第2の光フィルタによって限定
された蛍光を拡大するレンズ光学系、拡大した蛍光を螢
光画像として取得するカメラ、上記蛍光画像を画像処理
し微生物以外の物質に基づく蛍光を排除し、微生物自身
が発する蛍光を直接計測する画像処理回路からなるもの
である。
〔作用〕
この発明における微生物濃度または微生物活性の計測装
置は、特定波長の蛍光画像を画像処理し、異物あるいは
被検体中に溶解している測定対象でない物質に基づく蛍
光画像を取り除くことにより、高精度の計測を達成する
ものである。
〔発明の実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第1
図において、(20)は微生物が発する蛍光を拡大するた
めに光フイルタの後段に取り付けられたレンズ光学系、
(21)は蛍光画像を得るためのカメラ、(22)は、カメ
ラ(21)で得た蛍光画像を画像処理して同じ波長の蛍光
を発する対象微生物以外の異物の影響を取り除き、微生
物に基づく蛍光のみから微生物濃度または微生物活性を
求める画像処理装置である。この画像処理装置(22)は
信号線(23)によつてカメラと接続されている。次に理
解を容易とするためにメタン菌を計測対象とする場合に
ついて動作を説明する。光源(13)から発する光は、光
フイルタ(12)によつて特定波長域(例えば、360nm以
下に限定される。つぎに、この限定された波長光は集光
器(10)により光フアイバー(9)に集光され、光フア
イバー(9)を介して励起光として被検体を有するメタ
ン発酵槽内部(8)へ供給され、被検体に照射される。
被検体に含有されているメタン菌の細胞内に存在する補
酵素F420は、この励起光を受け受光を発する。この蛍光
は光フイルタ(16)によつて特定波長域(例えば、400n
m以上の波長範囲に限定される。光フイルタ(16)によ
り波長範囲を限定された光は、レンズ光学系(20)によ
って拡大され、さらに、カメラ(22)により蛍光画像と
して取得される。カメラ(22)によつて得られた蛍光画
像は、信号線(23)を介して画像処理装置(22)に送ら
れる。画像処理装置(22)では、被検体中に含まれてい
るメタン菌以外の異物に基づく蛍光画像とメタン菌に基
づく蛍光画像とを、蛍光画像の光の強度,大きさ,形
状,模様の違いによつて判別し、メタン菌以外の異物に
基づく蛍光画像を排除して、メタン菌のみに基づく蛍光
画像からメタン菌の濃度あるいは活性を算定する。
なお、今述べた判別の手段として、例えば、光の強度の
場合、画像処理装置において2値化しきい値を適切に設
定する方法がある。この手段により、例えば活性の高い
メタン菌体のみを選択的に計数することができるように
なっている。
第2図はこの発明の他の実施例である。図において、
(24)は微生物を含む被検体(8)を計測器まで導くた
めの導管、(25)は計測時に微生物を含む被検体(8)
を固定するための手段であり、この場合はプランジヤー
で押えつけ固定するタイプのものを示している。(26)
は集光器(10)で集光された励起光を被検体(8)に照
射し、被検体(8)の発する蛍光を導管(24)の外部へ
とり出すためのカバーグラスである。
つぎに動作について説明する。導管(24)を通して送ら
れてきた被検体(8)は、プランジャー(25)によつて
カバーグラス(26)とプランジャー(25)の間にはさみ
こまれ固定される。この時、光源(2)より発し、光フ
イルタ(12)によつて特定波長域に限定され、集光器
(10)によつて集光された励起光は、カバーグラス(2
6)を通して、固定されている被検体(8)に照射され
る。固定されている被検体(8)は、この励起光を受
け、蛍光を発する。この蛍光は、カバーグラス(26)を
通して導管(24)の外部にとり出され、光フイルタ(1
6)により特定波長範囲に限定され、レンズ光学系(2
0)で拡大されカメラ(21)で蛍光画像として取得さ
れ、信号線(23)を介して画像処理装置(22)へ送られ
る。画像処理装置(22)では、第1の発明の実施例と同
様の画像処理を行って、微生物以外の異物に基づく蛍光
画像を排除した後、微生物のみに基づく蛍光画像から微
生物濃度あるいは微生物活性を算定する。
なお、上記実施例では、メタン菌の場合について説明し
たが一般の好気性菌であればNADH、葉緑素を有する微生
物であればクロロフイルといつたものが、補酵素F420
同様にある波長の励起光を受けると蛍光を発する物質と
して知られており、これらを対象とする場合にも励起
光,測定する蛍光の波長を適切に選ぶことにより、上記
実施例と同様の効果を奏する。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば、被検体の発する蛍光
のうち異物に基づくものを画像処理によつて取り除くよ
うにしたので、計測精度が向上するという極めて優れた
効果がある。また、第2の実施例では、微生物反応器か
ら被検体を導く導管を設け、計測の際に被検体を固定す
るように構成したので、プランジャーとカバーグラス
の間にはさみこむ被検体の容積が一定となり計測精度が
向上する、計測装置のメンテナンスが容易といつた効
果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例による微生物濃度または微
生物活性の計測装置の原理的構成図、第2図はこの発明
の他の実施例による微生物濃度または微生物活性の計測
装置の構成図、第3図は第1の従来の微生物濃度計測装
置の構成図、第4図は第2の従来の計測装置として、メ
タン菌の菌数またはメタン生成活性の計測装置の構成図
である。 図中、(8)は微生物を含む被検体、(9)は光フアイ
バー、(10)は集光器、(11)はセレクタ、(12),
(16)は光フイルタ、(13)は光源、(14)は電源、
(20)はレンズ光学系、(21)はカメラ、(22)は画像
処理装置、(23)は信号線、(24)は導管、(25)はプ
ランジャー、(26)はカバーグラスである。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 四元 初男 兵庫県尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三 菱電機株式会社応用機器研究所内 (72)発明者 小林 敏昭 兵庫県尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三 菱電機株式会社応用機器研究所内 (72)発明者 堀内 功一 兵庫県尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三 菱電機株式会社応用機器研究所内 (56)参考文献 特開 昭59−205998(JP,A) 特開 昭60−98787(JP,A)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】計測対象微生物を含有する被検体に照射す
    るための励起光を発する光源、上記励起光を予め定めら
    れた波長範囲に限定する第1の光フィルタ、この第1の
    光フィルタによって限定された上記励起光を集光する集
    光手段、この励起光の照射によって計測対象微生物を含
    有する被検体が発する蛍光を予め定められた波長範囲に
    限定する第2光フィルタ、この第2の光フィルタによっ
    て限定された蛍光を拡大するレンズ光学系、拡大した蛍
    光を螢光画像として取得するカメラ、上記蛍光画像を画
    像処理し微生物以外の物質に基づく蛍光を排除し、微生
    物自身が発する蛍光を直接測定する画像処理回路からな
    る微生物濃度または微生物活性の計測装置。
  2. 【請求項2】被検体を捕捉、固定する機構を備えたこと
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の微生物濃度ま
    たは微生物活性の計測装置。
JP61014850A 1986-01-28 1986-01-28 微生物濃度または微生物活性の計測装置 Expired - Lifetime JPH0712304B2 (ja)

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