JPH01250043A - 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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- JPH01250043A JPH01250043A JP63076850A JP7685088A JPH01250043A JP H01250043 A JPH01250043 A JP H01250043A JP 63076850 A JP63076850 A JP 63076850A JP 7685088 A JP7685088 A JP 7685088A JP H01250043 A JPH01250043 A JP H01250043A
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- Japan
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- light
- fluorescence
- methane
- methanogens
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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
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
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- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
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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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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
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。
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。
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。
、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。
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。
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。
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1a13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。
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1a13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酵
素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。
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酵
素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。
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。
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vA23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。
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。
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1
0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2
2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
基づく螢光画像筒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。
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1
0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2
2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
基づく螢光画像筒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。
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。
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。
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。
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(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。
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(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9
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462〜502
nm、カメラ感度を45.crA/fx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。
点を解消するためになされたもので、励起光波長領域9
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462〜502
nm、カメラ感度を45.crA/fx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灘装置においては、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。
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。
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462〜50
2nm、カメラ感度を45μA/Ilx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462〜50
2nm、カメラ感度を45μA/Ilx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。
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。
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。
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l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。
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l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45
μA/j2x以上に限定して種々のメタン生成菌の螢光
画像を測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、。
、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45
μA/j2x以上に限定して種々のメタン生成菌の螢光
画像を測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。
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−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−又は相当部分を示す。
Claims (1)
- (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以上とした
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 true JPH01250043A (ja) | 1989-10-05 |
| JPH0833351B2 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) |
Citations (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 |
| JPS62174636A (ja) * | 1986-01-28 | 1987-07-31 | Mitsubishi Electric Corp | 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 |
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1988
- 1988-03-30 JP JP63076850A patent/JPH0833351B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (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 |
| JPS62174636A (ja) * | 1986-01-28 | 1987-07-31 | Mitsubishi Electric Corp | 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 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0833351B2 (ja) | 1996-03-29 |
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