JPH0833351B2 - メタン生成菌計測装置 - Google Patents
メタン生成菌計測装置Info
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- JPH0833351B2 JPH0833351B2 JP63076850A JP7685088A JPH0833351B2 JP H0833351 B2 JPH0833351 B2 JP H0833351B2 JP 63076850 A JP63076850 A JP 63076850A JP 7685088 A JP7685088 A JP 7685088A JP H0833351 B2 JPH0833351 B2 JP H0833351B2
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- excitation light
- light
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- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
- G01N21/6486—Measuring fluorescence of biological material, e.g. DNA, RNA, cells
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
- G01N21/645—Specially adapted constructive features of fluorimeters
- G01N21/6456—Spatial resolved fluorescence measurements; Imaging
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、微生物活性計測装置の１つであるメタン
生成菌計測装置に関し、特に醗酵プロセス及び下水処理
プロセス等におけるメタン生成菌の濃度あるいは活性を
計測するメタン生成菌計測装置に関するものである。
生成菌計測装置に関し、特に醗酵プロセス及び下水処理
プロセス等におけるメタン生成菌の濃度あるいは活性を
計測するメタン生成菌計測装置に関するものである。
微生物の濃度を計測する装置の第１の従来例として第
３図に示すものがある。これは被検体の吸光度を計測す
るものである。
３図に示すものがある。これは被検体の吸光度を計測す
るものである。
図において、１は醗酵槽、８は微生物を含有する被検
体、２は可視光を主に発する光源、３は光源電源、４は
光電子増倍管、５は同電源、６は光電子増倍管４の光電
流を測定する検出器である。
体、２は可視光を主に発する光源、３は光源電源、４は
光電子増倍管、５は同電源、６は光電子増倍管４の光電
流を測定する検出器である。
次に動作について説明する。
光源２から発する光は微生物を含有する被検体１を透
過し、この透過光は光電子増倍管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器６によ
り測定される。そして、この値と光源に対応する値とか
ら吸光度が計算される。このようにして計測された吸光
度と微生物濃度との間には一定の関係が成り立つため、
微生物濃度が計測できることになる。
過し、この透過光は光電子増倍管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器６によ
り測定される。そして、この値と光源に対応する値とか
ら吸光度が計算される。このようにして計測された吸光
度と微生物濃度との間には一定の関係が成り立つため、
微生物濃度が計測できることになる。
第２の従来例として、第４図に示すものがある（特開
昭59−205998号公報）。これはメタン生成菌数を選択的
に計測するもので、メタン生成菌が特異的に保有する螢
光物質F420の螢光強度を計測することを原理としてい
る。
昭59−205998号公報）。これはメタン生成菌数を選択的
に計測するもので、メタン生成菌が特異的に保有する螢
光物質F420の螢光強度を計測することを原理としてい
る。
図において、１は醗酵槽、８はメタン醗酵槽内部に含
有されている被検体、９は光をメタン醗酵槽内へ導入及
び導出するための光ファイバー、10は光源13が発する光
を光ファイバー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
定するための光フィルタ、14は光源電源、15は光ファイ
バー９より発する光を集光する集光器、16は光フィル
タ、17は光電子増倍管、18は同電源、19は光電子増倍管
17の光電流を測定する検出部である。
有されている被検体、９は光をメタン醗酵槽内へ導入及
び導出するための光ファイバー、10は光源13が発する光
を光ファイバー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
定するための光フィルタ、14は光源電源、15は光ファイ
バー９より発する光を集光する集光器、16は光フィル
タ、17は光電子増倍管、18は同電源、19は光電子増倍管
17の光電流を測定する検出部である。
次に動作について説明する。
光源13から発する光は、光フィルタ12によって励起光
波長領域に限定される。つぎに、限定された光は集光器
10により光ファイバー９に集光され、同光ファイバー10
を介して励起光として被検体８を含有するメタン醗酵槽
内部へ導入され、被検体８に照射される。被検体８に含
有されるメタン生成菌の細胞内部に存在する補醗酵F420
は、この励起光を受けて螢光を発する。この螢光は光フ
ァイバー９を介して集光器15に送られて集光され、さら
に光フィルタ16により波長が限定される。光フィルタ16
により波長範囲が限定された光は、光電子増倍管17によ
り受光され、その強度が光電流値として検出部19により
計測される。このようにして得られた螢光強度とメタン
生成菌との間には一定の関係が成り立つため、螢光強度
を測定することによりメタン生成菌の濃度が評価でき
る。
波長領域に限定される。つぎに、限定された光は集光器
10により光ファイバー９に集光され、同光ファイバー10
を介して励起光として被検体８を含有するメタン醗酵槽
内部へ導入され、被検体８に照射される。被検体８に含
有されるメタン生成菌の細胞内部に存在する補醗酵F420
は、この励起光を受けて螢光を発する。この螢光は光フ
ァイバー９を介して集光器15に送られて集光され、さら
に光フィルタ16により波長が限定される。光フィルタ16
により波長範囲が限定された光は、光電子増倍管17によ
り受光され、その強度が光電流値として検出部19により
計測される。このようにして得られた螢光強度とメタン
生成菌との間には一定の関係が成り立つため、螢光強度
を測定することによりメタン生成菌の濃度が評価でき
る。
第３の従来例として、第１図に示すものがある。これ
はメタン生成菌の螢光画像を撮影し、画像処理によりメ
タン生成菌を特定するものである。
はメタン生成菌の螢光画像を撮影し、画像処理によりメ
タン生成菌を特定するものである。
図において、20はメタン生成菌が発する螢光画像を拡
大するためのレンズ光学系、21は螢光画像を撮影するた
めのカメラ、22は螢光画像処理装置であり、信号線23に
よりカメラ21と接続されている。
大するためのレンズ光学系、21は螢光画像を撮影するた
めのカメラ、22は螢光画像処理装置であり、信号線23に
よりカメラ21と接続されている。
次に動作について説明する。
光源13から発する光は光フィルタ12により特定波長領
域に限定される。次に、この限定された波長の光は集光
器10により光ファイバー９に集光され、同光ファイバー
９を介して励起光として被検体８を含有するメタン醗酵
槽内部へ導入され、被検体８に照射される。メタン生成
菌はこの励起光を受けて細胞全域から螢光を発する。こ
の螢光は光フィルタ16で当該螢光波長領域以外をカット
された後、レンズ光学系20で拡大され、さらにカメラ21
により螢光画像が撮影される。このようにして得られた
螢光画像は、信号線23を介して画像処理装置22に送ら
れ、螢光画像の螢光強度、形状などが識別され、メタン
生成菌以外の異物は除去される。
域に限定される。次に、この限定された波長の光は集光
器10により光ファイバー９に集光され、同光ファイバー
９を介して励起光として被検体８を含有するメタン醗酵
槽内部へ導入され、被検体８に照射される。メタン生成
菌はこの励起光を受けて細胞全域から螢光を発する。こ
の螢光は光フィルタ16で当該螢光波長領域以外をカット
された後、レンズ光学系20で拡大され、さらにカメラ21
により螢光画像が撮影される。このようにして得られた
螢光画像は、信号線23を介して画像処理装置22に送ら
れ、螢光画像の螢光強度、形状などが識別され、メタン
生成菌以外の異物は除去される。
また、この第３の従来例の変形例として第２図に示す
ものがある。
ものがある。
図において、24は微生物を含む被検体８を計測器に導
く導管、25は計測時に微生物を含む被検体８を固定する
ためのもので、この場合はプランジャーで押さえつけ固
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、同被検体８の発する
螢光を導管24の外部へ取り出すためのカバーグラスであ
る。
く導管、25は計測時に微生物を含む被検体８を固定する
ためのもので、この場合はプランジャーで押さえつけ固
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、同被検体８の発する
螢光を導管24の外部へ取り出すためのカバーグラスであ
る。
次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によってカバーグラス26とプランジャー25の間に挟み
こまれ固定される。この時光源２より発し、光フィルタ
12によって特定波長領域に限定され、集光器10によって
集光された励起光はカバーグラス26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て螢光を発する。この螢光はカバー
グラス26を介して導管24の外部に取り出され、レンズ光
学系20で拡大され、カメラ21で螢光画像が撮影され、信
号線23を介して画像処理装置22へ送られる。同画像処理
装置22では、第３の従来例と同様の画像処理を行って、
メタン生成菌以外の異物に基づく螢光画像を排除し、メ
タン生成菌濃度を計測する。
25によってカバーグラス26とプランジャー25の間に挟み
こまれ固定される。この時光源２より発し、光フィルタ
12によって特定波長領域に限定され、集光器10によって
集光された励起光はカバーグラス26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て螢光を発する。この螢光はカバー
グラス26を介して導管24の外部に取り出され、レンズ光
学系20で拡大され、カメラ21で螢光画像が撮影され、信
号線23を介して画像処理装置22へ送られる。同画像処理
装置22では、第３の従来例と同様の画像処理を行って、
メタン生成菌以外の異物に基づく螢光画像を排除し、メ
タン生成菌濃度を計測する。
第１の従来例では、全ての微生物とそれ以外の全ての
固体を計測してしまうので、メタン生成菌を選択的に測
定することは、原理的に不可能である。
固体を計測してしまうので、メタン生成菌を選択的に測
定することは、原理的に不可能である。
第２の従来例では、F420の螢光波長領域と重なる共存
物質及び体外に放出されたF420の影響を受けるために、
測定精度に問題がある。
物質及び体外に放出されたF420の影響を受けるために、
測定精度に問題がある。
第３の従来例では、メタン生成菌の分別測定の精度は
大幅に改善されているが、通常の形状主体の通常の画像
処理により、高精度でメタン生成菌を特定しようとすれ
ば高度の画像処理技術が必要になり、処理時間が長くな
ったり、高価な設備が必要になる。
大幅に改善されているが、通常の形状主体の通常の画像
処理により、高精度でメタン生成菌を特定しようとすれ
ば高度の画像処理技術が必要になり、処理時間が長くな
ったり、高価な設備が必要になる。
上記のような問題点を解消し、ノイズの少ない螢光画
像を得るためには、励起光波長の波長幅をできるだけ狭
くし、検出する螢光の波長幅もできるだけ狭くすること
が望ましい。第３の従来例においては、光源の強度、波
長カットフィルタ特性、励起及び螢光スペクトル幅を考
慮して幅と強度が決められる。しかし、これだけの考慮
では不十分で、画像処理と整合性のあるメタン生成菌の
螢光特性を調べ、それを画像処理に反映させなければな
らない。
像を得るためには、励起光波長の波長幅をできるだけ狭
くし、検出する螢光の波長幅もできるだけ狭くすること
が望ましい。第３の従来例においては、光源の強度、波
長カットフィルタ特性、励起及び螢光スペクトル幅を考
慮して幅と強度が決められる。しかし、これだけの考慮
では不十分で、画像処理と整合性のあるメタン生成菌の
螢光特性を調べ、それを画像処理に反映させなければな
らない。
この発明は上記のような問題点、特に第３の従来例の
欠点を解消するためになされたもので、励起光波長領
域，強度と螢光画像特性との関係を詳細に検討し、高精
度の画像処理を可能としたメタン生成菌計測装置を提供
することを目的としている。
欠点を解消するためになされたもので、励起光波長領
域，強度と螢光画像特性との関係を詳細に検討し、高精
度の画像処理を可能としたメタン生成菌計測装置を提供
することを目的としている。
この発明に係るメタン生成菌計測装置は、励起光波長
領域を392〜418nmに限定し、この励起光波長領域の光強
度を2000ワット／平方メートル以上とし、さらに螢光波
長領域を462〜502nm、カメラ感度を45μA/lx以上に限定
して種々のメタン生成菌の螢光画像を測定し、励起光照
射直後の螢光画像と一定時間経過後の螢光画像を比較検
討し、消失した画像がメタン生成菌であると特定するよ
うにしたものである。
領域を392〜418nmに限定し、この励起光波長領域の光強
度を2000ワット／平方メートル以上とし、さらに螢光波
長領域を462〜502nm、カメラ感度を45μA/lx以上に限定
して種々のメタン生成菌の螢光画像を測定し、励起光照
射直後の螢光画像と一定時間経過後の螢光画像を比較検
討し、消失した画像がメタン生成菌であると特定するよ
うにしたものである。
この発明のメタン生成菌計測装置においては、励起光
波長領域幅、励起光波長領域の光強度、螢光波長領域
幅、及びカメラ感度を以上のように限定したので、メタ
ン生成菌の螢光強度の時間減衰が加速され、一定時間後
の螢光画像から消失した画像がメタン生成菌であると特
定できるので、メタン生成菌の画像処理が単純化され、
かつ精度も高くなる。
波長領域幅、励起光波長領域の光強度、螢光波長領域
幅、及びカメラ感度を以上のように限定したので、メタ
ン生成菌の螢光強度の時間減衰が加速され、一定時間後
の螢光画像から消失した画像がメタン生成菌であると特
定できるので、メタン生成菌の画像処理が単純化され、
かつ精度も高くなる。
本発明の一実施例によるメタン生成菌計測装置の構成
は第１図の第３の従来例の構成と類似しているので、以
下これを用いて本発明の一実施例を説明する。
は第１図の第３の従来例の構成と類似しているので、以
下これを用いて本発明の一実施例を説明する。
光源から発する光の励起光波長領域を光フィルタ12に
より392〜418nmに限定し、この励起光波長領域の光強度
を2000ワット／平方メートル以上とし、さらに光フィル
タ16により螢光波長領域を462〜502nm、カメラ感度を45
μA/lx以上と限定して種々のメタン生成菌の螢光画像を
測定すると安定した螢光画像が得られる。上記の励起光
波長領域幅は、メタン生成菌特有の螢光物質F420の励起
スペクトルの半値幅程度であり、このような選択により
良質で安定したメタン生成菌の螢光画像を得ることがで
きる。
より392〜418nmに限定し、この励起光波長領域の光強度
を2000ワット／平方メートル以上とし、さらに光フィル
タ16により螢光波長領域を462〜502nm、カメラ感度を45
μA/lx以上と限定して種々のメタン生成菌の螢光画像を
測定すると安定した螢光画像が得られる。上記の励起光
波長領域幅は、メタン生成菌特有の螢光物質F420の励起
スペクトルの半値幅程度であり、このような選択により
良質で安定したメタン生成菌の螢光画像を得ることがで
きる。
次に、励起光照射直後の螢光画像と一定時間（１秒〜
５分）経過後の螢光画像を比較検討し、消失した画像が
メタン生成菌であると特定する。
５分）経過後の螢光画像を比較検討し、消失した画像が
メタン生成菌であると特定する。
またメタン生成菌の他の特性として、螢光画像測定
後、励起波長領域幅を上記より広げ、かつ光強度を上げ
るとメタン生成菌の螢光強度は速やかに減衰し、螢光画
像が消失する。しかし、大腸菌に代表される酸生成菌な
どの共存物の螢光強度はこのような現象を示さない。
後、励起波長領域幅を上記より広げ、かつ光強度を上げ
るとメタン生成菌の螢光強度は速やかに減衰し、螢光画
像が消失する。しかし、大腸菌に代表される酸生成菌な
どの共存物の螢光強度はこのような現象を示さない。
このように、この発明は励起光波長領域と励起光波長
領域の光強度と螢光波長領域とカメラ感度を選択するこ
とにより、メタン生成菌の螢光強度の時間減衰が加速さ
れる現象を見出してなされたもので、この現象はメタン
生成菌内の螢光物質F420に特有のものである。これを画
像処理に取り入れることにより、メタン生成菌の特定が
著しく容易になる。
領域の光強度と螢光波長領域とカメラ感度を選択するこ
とにより、メタン生成菌の螢光強度の時間減衰が加速さ
れる現象を見出してなされたもので、この現象はメタン
生成菌内の螢光物質F420に特有のものである。これを画
像処理に取り入れることにより、メタン生成菌の特定が
著しく容易になる。
なお、本発明は第３の従来例の変形例の第２図のメタ
ン生成菌計測装置にも適用できる。このようにした本発
明の他の実施例は醗酵槽１から被検体８を導く導管24を
設け、計測の際に被検体８を固定するように構成したも
のであるので、上記実施例の効果に加え、プランジャー
25とカバーグラス26の間にはさみこまれる被検体８の容
量が一定となり計測精度が向上し、また計測装置のメン
テナンスが容易になるという効果がある。
ン生成菌計測装置にも適用できる。このようにした本発
明の他の実施例は醗酵槽１から被検体８を導く導管24を
設け、計測の際に被検体８を固定するように構成したも
のであるので、上記実施例の効果に加え、プランジャー
25とカバーグラス26の間にはさみこまれる被検体８の容
量が一定となり計測精度が向上し、また計測装置のメン
テナンスが容易になるという効果がある。
以上のように、この発明のメタン生成菌計測装置によ
れば、励起光波長領域を392〜418nm、この励起光波長領
域の光強度を2000ワット／平方メートル以上、螢光波長
領域を462〜502nm、カメラ感度を45μA/lx以上に限定し
て種々のメタン生成菌の螢光画像を測定し、励起光照射
直後の螢光画像と一定時間経過後の螢光画像を比較検討
し、消失した画像がメタン生成菌であると特定するよう
に構成したので、大腸菌に代表される酸生成菌などの共
存物の螢光を著しく弱めることができ、画像処理による
メタン生成菌の特定が従来に増して容易になり、画像処
理が単純化され、全体として高精度で安価なメタン生成
菌計測装置を提供できる効果がある。
れば、励起光波長領域を392〜418nm、この励起光波長領
域の光強度を2000ワット／平方メートル以上、螢光波長
領域を462〜502nm、カメラ感度を45μA/lx以上に限定し
て種々のメタン生成菌の螢光画像を測定し、励起光照射
直後の螢光画像と一定時間経過後の螢光画像を比較検討
し、消失した画像がメタン生成菌であると特定するよう
に構成したので、大腸菌に代表される酸生成菌などの共
存物の螢光を著しく弱めることができ、画像処理による
メタン生成菌の特定が従来に増して容易になり、画像処
理が単純化され、全体として高精度で安価なメタン生成
菌計測装置を提供できる効果がある。
第１図は第３の従来例あるいは本発明の一実施例のメタ
ン生成菌計測装置の構成図、第２図は第３の従来例の変
形例あるいは本発明の他の実施例のメタン生成菌計測装
置の構成図、第３図は第１の従来例のメタン生成菌計測
装置の構成図、第４図は第２の従来例のメタン生成菌計
測装置の構成図である。 １は醗酵槽、８はメタン生成菌を含む被検体、９は光フ
ァイバー、10は集光器、11はセレクタ、12,16は光フィ
ルタ、13は光源、14は電源、20はレンズ光学系、221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又は相当部分を示す。
ン生成菌計測装置の構成図、第２図は第３の従来例の変
形例あるいは本発明の他の実施例のメタン生成菌計測装
置の構成図、第３図は第１の従来例のメタン生成菌計測
装置の構成図、第４図は第２の従来例のメタン生成菌計
測装置の構成図である。 １は醗酵槽、８はメタン生成菌を含む被検体、９は光フ
ァイバー、10は集光器、11はセレクタ、12,16は光フィ
ルタ、13は光源、14は電源、20はレンズ光学系、221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又は相当部分を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−174636（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−234599（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−269045（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】メタン生成菌を含有する被検体に所定の波
長範囲の励起光を照射する光照射手段と、 上記メタン生成菌を含有する被検体が上記励起光の照射
を受けて発する螢光のうち、所定の波長範囲の螢光を螢
光画像として取得する手段と、 上記螢光画像を画像処理してメタン生成菌以外の物質に
基づく螢光を排除する画像処理回路とを備え、メタン生
成菌の濃度または活性を計測するメタン生成菌計測装置
において、 励起光波長領域、螢光波長領域を限定する各フィルタの
透過光波長領域をそれぞれ392〜418nm、462〜502nmと
し、励起光強度を2000ワット／平方メートル以上、カメ
ラ感度を45μA/lx以上とし、励起光照射直後の螢光画像
と予め定めた一定時間後の螢光画像とを比較処理するこ
とを特徴とするメタン生成菌計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63076850A JPH0833351B2 (ja) | 1988-03-30 | 1988-03-30 | メタン生成菌計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63076850A JPH0833351B2 (ja) | 1988-03-30 | 1988-03-30 | メタン生成菌計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01250043A JPH01250043A (ja) | 1989-10-05 |
| JPH0833351B2 true JPH0833351B2 (ja) | 1996-03-29 |
Family
ID=13617131
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63076850A Expired - Fee Related JPH0833351B2 (ja) | 1988-03-30 | 1988-03-30 | メタン生成菌計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0833351B2 (ja) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60234599A (ja) * | 1984-05-07 | 1985-11-21 | Mitsubishi Electric Corp | メタン菌の菌数またはメタン生成活性の測定方法 |
| JPH0712304B2 (ja) * | 1986-01-28 | 1995-02-15 | 三菱電機株式会社 | 微生物濃度または微生物活性の計測装置 |
| JPS62269045A (ja) * | 1986-05-19 | 1987-11-21 | Mitsubishi Electric Corp | メタン菌の菌数またはメタン生成活性の測定方法 |
-
1988
- 1988-03-30 JP JP63076850A patent/JPH0833351B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01250043A (ja) | 1989-10-05 |
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