JPS6210670Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、新規投込型比色計に関し、更に詳し
くは、検液を透過した光を、光伝導手段を介して
光電子増倍管に導き測定することを特徴とする投
込型比色計に関するものである。

従来の投込型比色計は、センサー内部に受光部
としての光電池又はフオトトランジスタを設けて
成るものであつた。このように、光電池又はフオ
トトランジスタのような温度に対する感受性の高
い素子をセンサー内部に組み込んだ投込型比色計
は、常に一定の温度で測定が行われる場合には好
都合である。しかし、たとえば、微生物菌体の増
殖過程を測定しようとするような場合、微生物の
種類により、培養条件、特にその最適生育温度
は、著しく異なるのが普通であり、このような測
定に従来の、温度依存性の高い感光素子を内蔵し
たセンサーから成る比色計を使用することは、測
定値に信頼性を欠き適当でないことはいうまでも
ない。さらに、特に、微生物菌体数の測定を、従
来の投込型比色計を用いて行う場合には、次のよ
うな問題点があつた。

まず、培養液のオプテイカル・デンシテイーは
培養液中の菌数に比例する事が明らかにされてい
るから、培養中のオプテイカル・デンシテイーは
培養液中の菌数、即ち生育度を知る上で極めて重
要である。オプテイカル・デンシテイー（以下
「O.D.」という。）は次の式によつて表わされ
る。

O.D.＝−log（透過光の強さ）／（入射光の強さ） ところが、光電池やフオトトランジスタを用い
た比色計の測定可能なO.D.の範囲は、通常、好
ましくは０〜1.5であり、最大限０〜2.5の範囲で
ある。しかしながら、実際の工業的培養において
は、このO.D.の範囲に越えた、もつと微生物濃
度の高い培養液並びに濃色の培養液を測定しなけ
ればならない場合が少なくない。すなわち、通常
の微生物培養においては、菌体濃度は、O.D.0〜
5.0の範囲である。このような場合には培養液を
測定範囲となるまで希釈して測定しなければなら
ず、微生物菌体の増殖過程の連続測定は極めて煩
瑣とならざるを得ない。

さらに、通気撹拌培養条件下においては、撹拌
速度の上昇と共にO.D.の測定値は上昇する傾向
があり、その測定値から菌体数を求めるには相当
の補正を加えなければならず取扱上極めて問題が
あつた。

さらに又、培養槽は使用に先立ち高温高圧滅菌
を行うのが普通であるが、その際、比色計を取り
付けたまま滅菌操作を行つた場合には、比色計の
性能は著しく低下し、これを避けるためには、比
色計を培養槽から取りはずし、比色計は別の温和
な方法で滅菌し、再度取り付けなければならず取
扱上極めて煩瑣であるという欠点があつた。

本考案者等は、従来の投込型比色計の有する上
記諸欠点に鑑み、測定温度、撹拌条件等の影響を
実質的に受けず、O.D.の範囲が実用的測定範囲
を十分にカバーし、かつ取扱、メンテナンスが容
易な投込型比色計につき種々研究した結果、本考
案を完成したものである。

すなわち、本考案は、高温高圧滅菌に耐性を有
し、通気撹拌条件下において発生する気泡に妨害
されることなく、微生物菌体の増殖過程を連続測
定することのできる投込型比色計において、受光
部として光電子増倍管を使用することにより、測
定可能なO.D.の範囲を実用的測定に十分な範囲
に拡大し、かつ、この受光部をセンサーの外部、
即ち培養槽外部に置くことにより培養温度の影響
を避け得るようにし、測定室の検液中を透過した
光線は、光伝導手段を介して光電子増倍管に受光
させるようにしたことを特徴とするものである。

即ち本考案は (i) センサー、 (ii) 上記センサーに連結された第一の光伝導手
段、 (iii) 上記光伝導手段に連結された光電子増倍管、 (iv) 光源用電源及び指示計、からなり、 上記センサーは光源、色フイルター、検液の流
入口及び流出口を有する測定室、及び、色フイル
ターを介して検液を透過した光を前記第一の光伝
導手段に導くための第二の光伝導手段を有するこ
とを特徴とする投込型比色計を提供するものであ
る。

本考案を、添付図面により更に詳しく説明す
る。第１図は、本考案の投込型比色計の一実施例
のセンサー及び第一の光伝導手段を示す断面図で
ある。センサーは、本体筒１及び底部キヤツプ２
からなり、筒内底部には光源３を備えている。光
源３を出た光は、色フイルター４及び透明仕切板
５を介して測定室６内の検液を照射する。検液を
透過した光線は第二の光伝導手段１０及び第一の
光伝導手段１２を介して、第３図に示す光電子
増倍管２３に受光される。

本考案の光源３は、その種類を特に限定するこ
となく、一定領域の波長の光を出す光源であれば
何れも用いることができる。測定室６には１個以
上の検液流入口７と１個以上の検液流出口８が開
口している。第二の光伝導手段は、測定室の検液
中を透過した光線が、高効率で第一の光伝導手段
に導かれるものであればどのようなものでもよ
く、透明なガラスまたは合成樹脂製の棒状材料、
ガラス、合成樹脂または金属製の管状材料、また
は、オプテイカル・フアイバー等を適宜使用する
ことができる。耐熱性、耐腐食性、及び価格等の
点から、ガラスの丸棒を使用するのが好ましい。
又、ガラスの丸棒を使用することにより、内面結
露によつておこる光伝導の外乱による測定のドリ
フトを防ぐことができる。この際、ガラスをその
まま使用することもできるが、ガラス外側面を、
たとえばアルミニウム等の金属を蒸着し、鏡面処
理しておくと更に好ましい。このような外面処理
がないと、ガラス棒の外壁面に水、溶剤等の小滴
が結露付着した場合、その部分に照射した光の一
部がガラス面で反射されずにこれを透過して光伝
導効率が低下するおそれがある。なお蒸着膜は、
通常のシリコーン樹脂またはフツ素樹脂を被覆し
て、これを保護しておくのが好ましい。第二の光
伝導手段１０の測定室側端面は凸面にしておくと
よい。これは撹拌により発生し、検液と共に測定
室内に流入した気泡が、光伝導手段１０の下端面
に付着滞留するのを防止し、更に、凸面にするこ
とにより集光効果が向上するためである。第二の
光伝導手段１０の上部側面は、センサーの本体筒
１の内面と、たとえば、Ｏ−リング１１を介して
摺動し得るようにしておくのが好ましい。これ
は、センサーの本体筒１と第二の光伝導手段１０
を構成する材料の熱膨張率が異なる場合に、加熱
等により生じる熱膨張に基づく応力を逃がすため
である。本体筒１の材料は特に限定されることな
く、金属、ガラス、合成樹脂、セラミツク等を適
宜利用し得るが、耐熱性、耐腐食性、耐衝撃性及
び加工性等の点から、たとえばステンレススチー
ル製のものが好ましい。

センサーと第一の光伝導手段は着脱自在である
のが好ましい。これらは第一及び第二の光伝導手
段を連結するコネクター１６及び１７、及び、光
源の電源コネクター１４及び１５を連結した後、
第一の光伝導手段１２と電源ケーブル１９を内蔵
したカバー２０及び１８をリテーナ１３により、
センサー本体筒１のフランジ３０に取付けること
により、固定される。培養槽等にセンサーを取付
けたまま高温高圧滅菌処理等を行う場合には、第
一の光伝導手段及び電源ケーブルを取りはずした
後第２図に示したように、キヤツプ２２をリテー
ナ２１によりフランジ３０に固定してセンサー上
端面を保護するのが好ましい。

第一の光伝導手段１２は、光線を高効率で伝導
し得るものであれば何れも使用し得るが、可撓性
であり入手が容易なオプテイカル・フアイバーを
使用するのが特に好適である。耐熱性の点からガ
ラス製または耐熱性合成樹脂製のものが特に好ま
しい。第一の光伝導手段１２は、電源ケーブル１
９と共にカバー内に内蔵され、光電子増倍管、電
圧計及び電源を内蔵するアンプユニツト３１（第
３図）に接続される。本考案の光電子増倍管、
指示計は市販のものを適宜利用することができ
る。

本考案の投込型比色計本体は、前記のとおりの
構造を有するものであり、O.D.の高い検液の測
定が可能となる。又、通気撹拌条件下において
は、本考案の比色計本体に消泡装置を取付けるこ
とによつて、発生する気泡に妨害されることなく
O.D.を測定することができる。

本考案に使用する消泡装置は、上記投込型比色
計センサーの機能を妨害しないものであればいか
なる形状のものでも使用し得る。たとえば、本考
案者等の発明にかかる特許第956077号（特願昭50
−70387号）記載の消泡装置付投込型比色計に使
用された消泡装置を使用することができる。

即ち、上記の消泡装置は、二重筒より成り、上
部に内筒に連通するメツシユ付き流入口を有し、
中間に内筒を流下する検液を反転上昇させる内筒
−外筒連結上昇路を設け、更にその下部に外筒よ
り内筒への流入口を有する中間通路を設け、中間
通路下部は投込型比色計本体の測定室の流入口に
開口し、前記測定室の流出口は底部に循環排出口
を有する底室に開口して成るものである。

第３図は、従来型の光電池又はフオトトラン
ジスタ２４をセンサー内部に有する比色計に上記
消泡装置を取付けて成る前記特許発明にかかる消
泡装置付投込型比色計の構造を示す図面であり、
第３図は、本願の消泡装置付投込型比色計の構
造を示す図面である。

微生物の培養を行うには、撹拌槽の中において
エアーパイプより送られた滅菌空気をノズルより
噴出させながら、撹拌器を回転して撹拌下に培養
を行う。

撹拌を行う前には撹拌槽内の水位は消泡装置の
外筒２８と内筒２７内の水位と等しい。

撹拌を始めると、撹拌により培養液は回転し、
外筒２８に当つた培養液は外筒２８に沿つただけ
せり上がる。従つて、培養液の撹拌方向に対向し
て設けた流入口３２から内筒２７に流入した培養
液は外筒２８に沿つてせり上がつた培養液の水位
とほゞ等しい水位を示し、周囲の水位より高くな
る。外筒２８の流入口３２に設けたメツシユ（図
には示されていない。）により大きい気泡を取除
かれて、内筒２７に流入した培養液は液柱差によ
り、含有される泡を上昇除去しつつ内筒２７内を
ゆるやかに流下する。

本願装置に於いては５乃至10mmの液差を得るの
が好ましいが、この層には20cm中の培養槽に於い
て150r.p.m以上の撹拌速度でこれを得ることが
出来、培養槽の径が大となればより小さい撹拌速
度で目的を達し得る。

ついで内筒２７の下降流は内筒外筒連結上昇路
３３を通つて外筒２８に移り、ついで反転して外
筒２８内を下降する。この２回の反転によつて含
有気泡は放出されて外筒２８内を上昇除去され
る。ついで気泡を含有しない培養液は内筒への流
入口３４を経て中間室３５に入り中間室下部に設
けられた測定室６に於いて濁度を測定されつつ測
定室６を通過して排出口８より循環排出口３６を
経て培養槽内に循環される。本願濁度測定器の通
過所要時間は約１〜２分程度であつて測定上のず
れは問題とならない。又、測定室に随伴せられ少
量の気泡が混在した場合にも測定室は狭小であつ
てその通過速度は大きいから測定上の誤差は極め
て小さく正確な測定を行い得る。

かくして、人手を何ら要せず、連続的に培養液
の濃度や濁度を容易に測定することができ、また
更に本装置の比色計をケーブルでレコーダーに接
続することにより自動記録が可能である。また、
この出力を更に各種の自動制御にも利用できる。

更に測定室は上記にその構成の概要を説明した
が、その形式として種々のものが任意に採用出来
るものであり、光源と測定室間に検液を連続通過
させる事により行う事ができるが、特に流れの滞
留する部分を出来るだけ少なくして菌体等が堆積
することを防止する構成を採用することは好まし
い事である。

上記のとおり、本願の投込型比色計は、受光部
として光電子増倍管を使用しているため、従来の
光電池又はフオトトランジスタを使用した比色計
にくらべて、約10000倍の濃度、即ち、O.D.で０
〜7.0の範囲の測定が可能となつた。これは、実
用上、例えば、微生物培養において必要とされる
O.D.の範囲を充分にカバーするものである。更
に又、従来型の比色計においては、第４図に示し
たように、撹拌速度の上昇と共にその測定値も上
昇するという結果が得られているのに対して、本
考案の比色計を用いた場合には、撹拌速度を変え
てもその測定値はほとんど変動せず一定である。
これは、撹拌速度を変えた場合にも測定値の補正
が全く不要であることを意味する。又、前記のと
おり光電子増倍管はセンサー外部にあるため、温
度の影響をほんど受けないという利点がある。

以下に、本考案の消泡装置付投込型比色計を用
いて行つた試験例につき説明する。

試験例 １ 本考案の比色計を小型培養槽に設置し、液量12
、通気量12／min、撹拌数500回転／分、温
度30℃の条件下で、酵母（Saccharomyces
cerevisiae）を培養して、酵母菌数に対する比色
計の指示値のキヤリブレーシヨン（calibration）
を行つた。酵母菌数はトーマ（Thoma）血球計
を用い、顕微鏡下で直接計測を行ない、全菌数と
して表わした。

酵母（Saccharomyces cerevisiae）菌数に対
する比色計の指示値を第５図に示した。この図よ
り、酵母菌においては、10⁶〜10⁹菌数／mlの範囲
で生育度を連続測定できることが判明した。全く
同様の条件で、従来型の比色計（第３図におい
てフオトトランジスタ使用）を用いて測定を行つ
たが、第５図の矢印に示した濃度より高い場合に
は、飽和して、そのままでは測定することができ
なかつた。

また、この装置は、高温高圧滅菌（121℃、１
Kg／cm²、30分）を繰り返しても性能に低下が認め
られなかつた。

試験例 ２ 試験例１の小型培養槽に流入口３２、15×15
mm、流出口３６、８φmmの比色計を設置し、酵母
の呼吸欠損株を用い、菌体の増殖が起らない条件
下で、通気速度12空気量／分にて、撹拌速度を
変えてO.D.値を測定した。撹拌速度200r.p.mに
おけるO.D.指示値を１とした場合の、各撹拌速
度におけるO.D.値の相対比を図にプロツトし
た。これを第４図に示した。同図から明らかなよ
うに、従来型の比色計を用いた場合には、撹拌速
度が800r.p.mになるとO.D.値比は約40％大きく
なるのに対して、本考案の比色計を用いた場合に
は、ほとんどO.D.値は変化しない。

試験例 ３ 製図用黒インクを用いて、本考案比色計の指示
値とインクの各希釈度との関係を調べた結果、第
６図の関係が得られた。なお、比色計指示値が
7.0となるようにインクの濃度を調整し、この場
合の希釈度を１として倍々希釈した試料を測定し
た。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案の投込型比色計のセンサーと
第一の光伝導手段を示す断面図であり、第２図は
センサーキヤツプの部分断面図であり、第３図は
従来型の消泡装置付投込型比色計の構造、及び
本考案の消泡装置付投込型比色計の構造を示す
図面である。第４図は撹拌速度とO.D.指示値と
の関係を表わす図面であり、第５図は菌体数と
O.D.指示値の関係を表わす図面である。第６図
は試料（インク）の希釈度とO.D.指示値の関係
を表わす図面である。 １……センサー本体筒、２……底部キヤツプ、
３……光源、４……色フイルター、５……透明仕
切板、６……測定室、７……検液流入口、８……
検液流出口、９……Ｏ−リング、１０……第二の
光伝導手段、１１……Ｏ−リング、１２……第一
の光伝導手段、１３……リテーナ、１４，１５…
…電源用コネクター、１６，１７……第一及び第
二光伝導手段用コネクター、１８，２０……カバ
ー、１９……電源ケーブル、２１，２２……セン
サー滅菌用キヤツプ、２３……光電子増倍管、２
４……フオトトランジスタ、２５……培養槽蓋、
２６……測定液面、２７……消泡装置内筒、２８
……消泡装置外筒、３０……フランジ、３１……
アンプユニツト、３２……消泡装置流入口、３３
……消泡装置内筒外筒連結上昇路、３４……消泡
装置内筒への流入口、３５……消泡装置中間室、
３６……消泡装置循環排出口。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) (i) センサー、 (ii) 上記センサーに連結された第一の光伝導手
   段、 (iii) 上記光伝導手段に連結された光電子増倍
   管、 (iv) 光源用電源及び指示計、からなり、 上記センサーは光源、色フイルター、検液の
   流入口及び流出口を有する測定室、及び、色フ
   イルターを介して検液を透過した光を前記第一
   の光伝導手段に導くための第二の光伝導手段を
   有することを特徴とする投込型比色計。 (2) センサーが消泡装置を具備している実用新案
   登録請求の範囲第１項記載の投込型比色計。 (3) 消泡装置は、二重筒より成り、上部に内筒に
   連通するメツシユ付き流入口を有し、中間に内
   筒を流下する検液を反転上昇させる内筒−外筒
   連結上昇路を設け、更にその下部に外筒より内
   筒への流入口を有する中間通路を設け、中間通
   路下部は前記測定室の流入口に開口し、前記測
   定室の流出口は底部に循環排出口を有する底室
   に開口して成る実用新案登録請求の範囲第２項
   記載の投込型比色計。 (4) 前記第一の光伝導手段はオプテイカル・フア
   イバーから成り、前記第二の光伝導手段は外表
   面をアルミニウム蒸着したガラス棒から成る実
   用新案登録請求の範囲第１〜３項記載の投込型
   比色計。 (5) 前記第二の光伝導手段の測定室側端面を凸面
   にして成る実用新案登録請求の範囲第４項記載
   の投込型比色計。 (6) 前記第二の光伝導手段の上部側面を、前記セ
   ンサー本体の筒内面と摺動し得るようにして成
   る実用新案登録請求の範囲第４項又は第５項記
   載の投込型比色計。 (7) 前記センサーと前記第一の光伝導手段とを着
   脱自在にして成る実用新案登録請求の範囲第１
   〜６項記載の投込型比色計。