JPH04235540A - 液中微小物質撮像装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液中の微小物質を連続
的に自動観察できる液中微小物質撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】下水処理場では、活性汚泥と称する多種
多様の微生物を利用して流入下水中の汚濁物質を除去し
て浄化している。この浄化機能を高効率に維持するには
、出現する微生物の種類やその濃度を適切に管理する必
要がある。これは、特定種類の微生物のみが過剰に増殖
すると、その種類に特異的な異常現象が発生して処理水
質が悪化し、回復させるのに多大な時間を要するためで
ある。このため、微生物の種類やその出現量をオンライ
ンで定量化し、これらの情報も反映した運転管理の必要
性が高まっている。

【０００３】日常的に、微生物の出現種類や濃度を考慮
した運転管理を実現するには、微生物を連続的、かつ、
自動的に観察できる撮像装置が必要となる。この場合、
微生物の凝集状態やその環境を変化させずに撮像し、活
性汚泥の正確な情報を得ることが重要である。そのため
には、液中に直接浸漬して微生物を観察できる撮像装置
でなければならない。直接浸漬方式の撮像装置には特開
昭５２−８９９４２　号、特公昭６３−４１６３９号、
特開平１−３１２９９２号などがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来方式は照明手
段、拡大光学手段と、拡大光学手段で得られた拡大光像
を電気信号に変換する手段（例えばテレビカメラ）とを
浸漬部に内蔵している。このうち、特開平１−３１２９
９２号は、拡大光学手段及び信号変換手段を固定容器に
内蔵し、照明手段側を移動可能なプランジャとする方式
で、このプランジャと固定容器間に挾み込んだ微生物混
合液を撮像対象としている。プランジャ方式は、数ｍｍ
に凝集した活性汚泥をもプランジャと固定容器間に導入
でき、活性汚泥を正確に観察するうえで不可欠である。 一方、活性汚泥中の微生物を観察し、その情報を得るに
は太さ約１μｍの糸状微生物を鮮明に認識できる撮像装
置が要求される。そのためには拡大倍率を数百倍にし、
観察時のプランジャと固定容器間の隙間を数百μｍ以下
にする必要がある。この隙間調整はプランジャを駆動し
て行われる。ところで、下水処理に流入する汚水中には
土砂や果実種、木片等の隙間幅以上の夾雑物も多数混入
している。これらの夾雑物がプランジャと固定容器間に
取り込まれた場合、プランジャの無理な押付けが働いて
観察部の窓ガラスが割れ、活性汚泥混合液がプランジャ
あるいは固定容器内に漏水する。従来方式は漏水を検知
し、警報あるいは電源遮断の対策のみがなされていた。 しかし、高精度の組合わせレンズが適用される拡大光学
手段や、半導体素子及び電気回路を構成要素とするテレ
ビカメラの浸水に対する考慮がなされていない。これら
の構成機器は泥水に漬かると使用不可となり、撮像装置
全体が使用不能となる。

【０００５】本発明の目的は窓ガラスの割れや摺動部の
シール損傷による漏水を早期に防止し、撮像構成機器を
保護する安全性の高い液中微小物質撮像装置を提供する
ことにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、本発明は浸漬可能な二つの防水筺体をもち、一方の防
水筺体は浸漬対象液を保持する構造物に固定された架台
と連結された支持棒に固定し、前記支持棒の上下位置を
調節できる手段を前記架台に配設し、他方の防水筺体を
前記固定筺体を基準として移動可能なプランジャ方式と
し、前記固定防水筺体には前記プランジャと対向する部
分に観察窓ガラスを設置して前記接液窓外のサンプル液
を撮像対象とする拡大光学手段とテレビカメラを内蔵さ
せ、プランジャには固定防水筺体の接液窓と対向する部
分に観察窓ガラスを設置して観察窓ガラスを照射する照
明手段を内蔵させ、前記二つの防水筺体の下部に漏水を
検知できる手段を配設し、さらに、二つの防水筺体の内
部圧力を検知する手段と該内部圧力を調整する手段とを
配設する。

【０００７】

【作用】本発明を構成する上記手段で、プランジャは固
定防水筺体に近づき、離れる動作を繰り返す。近づく動
作は微生物混合液を取り込んで観察画像を得るもので固
定防水筺体間の隙間が１５０μｍ以下に調節され、離れ
る動作は取り込んだ混合液を入れ替えるために最大数な
いし数十ｍｍに隙間が調節される。この近づく動作で粗
大、あるいは、堅い異物が観察窓ガラス間に混入した場
合、モータ等の駆動手段で動作するプランジャが無理に
押しつけることになり、観察窓ガラスを傷付けるだけで
なく破損の危険性がある。万一、破損して筺体内に混合
液が浸入した場合は漏水検知手段が作動し、筺体内蔵機
器への電源及び信号を遮断するとともに、圧力調整手段
を作動させて筺体内部圧力を高めて新たな漏水を防止す
る。さらに、圧力検知手段で圧力調整手段を調節するこ
とにより筺体内部圧力の上昇に伴う観察窓ガラスの破損
拡大を防ぐ。この圧力調整はプランジャが離れる動作時
に有効となる。また、支持棒の位置調節手段は漏水検知
手段からの信号により作動し、二つの防水筺体を少なく
とも浸漬対象液の水面上部まで引き上げる。これらの操
作はいずれか一方の漏水検知手段が作動した時点で実行
される。

【０００８】このように漏水を最小限に抑え、浸漬液か
ら引き上げることにより内蔵機器への被害をなくすこと
ができる。従って、本発明によれば、高性能な微生物撮
像装置の最も大きな問題である漏水に対する安全性を確
保することができる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１により説明す
る。図１は活性汚泥による下水処理設備への適用例で、
処理機能をまず、簡単に説明する。家庭や工場等から排
出された下水は、前処理プロセス（図示せず）で粗大な
夾雑物を除いた後、曝気槽１に導かれる。曝気槽１に流
入した下水２は曝気槽１の後方に配置された沈殿池（図
示せず）から返送される活性汚泥と称する微生物群５と
の混合液３となる。流入下水２には前処理プロセスで除
去されなかった夾雑物が混入している。この夾雑物は、
例えば、土砂や果実種、木片などで数ｍｍから数十ｍｍ
の大きさのものもある。混合液３は曝気槽１の底部に設
置された散気管７から噴射される空気８により撹拌され
酸素が供給され、液中の汚染物質が活性汚泥の働きによ
り処理される。例えば、有機物は炭酸ガスや水に変換さ
れ、アンモニア性窒素は硝酸性あるいは亜硝酸性窒素に
酸化されるとともに活性汚泥自身が自己増殖する。この
過程でリンの取り込み等も行われる。従って、混合液３
中の夾雑物は浮遊状態で流動する。曝気槽１から流出し
た混合液４は沈殿池で活性汚泥が重力沈降し、その上澄
液は処理水として殺菌処理を受けた後、河川や海に放流
される。一方、沈殿した活性汚泥は高濃度となり、その
大部分は返送汚泥５として曝気槽１に再循環され、増殖
分に相当する一部を余剰汚泥として系外に排出し、脱水
や焼却等の工程を経て処理される。

【００１０】このような水処理設備において、活性汚泥
の管理は重要な運転業務内容の一つである。特に、沈降
性の良好な活性汚泥を形成する維持管理が要求される。 活性汚泥の沈降性悪化は、バルキングと称され、沈殿池
からの汚泥流出の危険を増すのみならず、曝気処理機能
さらには汚泥処理機能にも大きな負担を強いる。沈降性
の良好な汚泥を維持できれば、前述のような心配は起こ
らない。このバルキングは活性汚泥に棲息する多種多様
の微生物のうち、糸状微生物の異常繁殖が原因とされて
いる。活性汚泥を用いる水処理設備では、バルキングの
他に、微生物に起因する異常現象が数多く発生する。従
って、微生物の種類や出現量を把握することにより、活
性汚泥の性状を判定し、異常現象の早期発見と事前対策
が可能となる。そのためには活性汚泥中の微生物を連続
的に観察できるオンライン撮像装置が必要である。本発
明はこの観点に立ち、強制的流動にある夾雑物が混入し
ても安全性が確保できる撮像装置に関するもので、以下
にその詳細を説明する。

【００１１】１０は混合液３を観察する撮像装置で、固
定支持棒１２に接続された固定防水筺体１０Ａと、固定
防水筺体１０Ａを基準に往復動作可能の移動防水筺体１
０Ｂと、これら二つの防水筺体を連結する連結棒１１で
構成され、全体が曝気槽混合液内に浸漬される。図１で
は、連結棒１１を一本しか示していないが、複数本設置
するのが好ましい。連結棒１１は移動防水筺体１０Ｂに
固定され、固定防水筺体１０Ａに固定されたガイド１３
，１３´に沿って往復動できる。二つの防水筺体１０Ａ
，１０Ｂは上下方向に配設され、対向する領域の一部に
観察窓１４Ａ，１４Ｂが設置されている。観察窓はガラ
スのような透明な材質が用いられる。

【００１２】移動防水筺体１０Ｂには、観察窓１４Ｂを
通して混合液３の一部を照射する照明手段１８を内蔵さ
せる。照明手段１８は、光源部を撮像装置１０の外部に
設置し、例えば、ライトガイドを介して観察窓１４Ｂを
照射しても良いが、図１のように、直接、光源部を設置
しても良い。この場合、集光レンズを照明手段１８の前
方に配置すれば、平行光が得られるので画質が向上する
。さらに、筺体底部に漏水検知器２１Ｂを設置している
。

【００１３】固定防水筺体１０Ａには、観察窓１４Ａの
外側の混合液３に焦点を合わせた拡大光学レンズ１９と
、拡大光学レンズ１９の光像を受光して電気信号に変換
するテレビカメラ２０、及び、移動防水筺体１０Ｂを往
復動作させる移動用駆動装置２２を内蔵している。さら
に、漏水検知器２１Ａを底部に、圧力検知器２２を漏水
検知器２１Ａより上部に配置させる。二つの筺体への各
種電源並びに電気信号配線は支持棒１２あるいは専用配
管を通して曝気槽１の外部に伝送することができる。 ４０はこれらの配線の信号を中継する回路である。なお
、移動防水筺体１０Ｂに内蔵されている機器の電源並び
に電気信号配線は中空管２４を介して固定防水筺体１０
Ａ側から配設される。

【００１４】このように配設した二つの防水筺体は、固
定防水筺体１０Ａ内に固定された移動用駆動装置２２の
動作に連動して移動防水筺体１０Ｂが二位置操作される
。この操作は、移動用駆動装置２２の回転に対応して上
下方向に移動防水筺体１０Ｂが移動する。移動防水筺体
１０Ｂの二位置操作を以下に説明する。移動防水筺体１
０Ｂを押し下げ、観察窓１４Ａと１４Ｂ間を広げた状態
では、混合液３が自由に観察窓間を通過する。このよう
に防水筺体間を広げることにより、観察窓間の混合液が
自然に入れ替わり、また、混合液３の流動力で観察窓１
４Ａ，１４Ｂの付着物が洗い流される効果がある。さら
に、図示していないが防水筺体間にワイパを設置し、窓
面の付着物を強制的に洗い流すとともに混合液を入れ替
える役割を果たさせてもよい。この場合の観察窓間は、
ワイパの有無で変わるが、数ｍｍから数十ｍｍに設定さ
れる。これは、活性汚泥は数ｍｍの大きさを形成するも
のもあり、正確な汚泥を観察するためである。混合液３
を入れ替えた後、移動防水筺体１０Ｂは観察窓１４Ａ，
１４Ｂ間の隙間が所定値に達するまで上方に移動し、微
生物の鮮明画像を得る。微生物観察時の隙間は、数百倍
の拡大倍率で活性汚泥中の微生物種や太さ約１μｍの糸
状性微生物を認識する場合、１５０μｍ以下に設定され
る。この移動防水筺体１０Ｂの上方移動時に、混合液３
中に浮遊している土砂や果実種、木片などの夾雑物が観
察窓１４Ａ，１４Ｂ間に混入し、一部が観察窓間に挾み
込まれる。これらの夾雑物は活性汚泥に比べて遥かに堅
く、所定値の隙間に調節しようとすると無理な押しつけ
が働いて観察窓が破損し、筺体内に活性汚泥混合液３が
流入する危険性がある。

【００１５】固定防水筺体１０Ａ、移動防水筺体１０Ｂ
の底部に設置した漏水検知器２１Ａ，２１Ｂの信号は判
定回路５０に入力され、筺体内への漏水の有無が判定さ
れる。一方あるいは双方の筺体で漏水が判定された場合
、電源回路６０，警報装置７０，調節装置８０に判定信
号が出力される。判定信号の入力により、電源回路６０
は撮像装置１０に内蔵しているテレビカメラ２０，移動
用駆動装置２２、及び照明手段１８への電源を遮断する
。警報装置７０はブザーや音声等により漏水発生を警報
する。調節装置８０は大気圧以上の圧力をもつガスを撮
像装置１０内に供給する。調節装置８０の初期動作は漏
水が判定された段階で実施されるが、その後は圧力検知
器２３の出力値に応じて動作する。判定回路５０には圧
力の判定機能もあり、筺体内圧力が所定値以上であれば
圧縮ガスの供給を停止、あるいは減少させ、所定値以下
であれば供給を再開、あるいは、増加させる。この作動
圧力は、撮像装置１０の水深位置を考慮して設定する。 すなわち、所定値は少なくとも水深位置の圧力以上とす
る。このように筺体内部圧力を高めることにより、漏水
個所からの新たな漏水を防ぐことができ、また、筺体内
部圧力の調整手段を設けることにより圧力の上昇に伴う
観察窓の破損拡大を防止できる。

【００１６】図２は、漏水防水を図るための他の実施例
の一例である。撮像装置１０を保持した支持棒１２は曝
気槽１構造物に固定された架台３０に支持される。さら
に、撮像装置１０は電動ドラム３２に連結されたワイヤ
３４で保持される。判定回路５０での漏水判定により電
源回路６０，警報装置７０を作動させると共に、駆動装
置３６を作動させて電動ドラム３２を回転させ、撮像装
置１０を混合液３から引き上げる。この操作により、漏
水検知器２１Ａ，２１Ｂが感知できる量のみで漏水を防
止できる。

【００１７】図３は、二つの筺体を横方向に配置した撮
像装置１０における検知手段の位置を説明するブロック
図である。この場合も漏水検知器２１Ａ，２１Ｂは各筺
体の底部に、圧力検知器２３をその上部に位置させるこ
とにより図１と同様の漏水防止を行うことができる。

【００１８】なお、上記実施例では一つの漏水防止手段
を適用した例を述べているが、図１と図２、すなわち、
圧力調整と引上げ操作を組み合わせた漏水防止手段でも
よい。また、本発明では、漏水後に新たな漏水を防止す
る実施例を述べたが、観察窓をテフロンあるいはプラス
チックでコーテングして補強してもよい。さらに、実施
例は下水処理場を対象としたが、これに限定するもので
なく、微生物利用プロセス一般、湖沼や河川、海洋等の
微生物、並びに、プランクトンの監視用にも適用できる
。なお、実施例では言及しなかったが、テレビカメラの
出力信号はモニタテレビや画像処理の情報に利用するの
は当然のことである。

【００１９】

【発明の効果】本発明によれば、夾雑物の混入で観察窓
が破損しても、筺体内への漏水を最小限に抑え、内蔵し
ている高精度の組合わせレンズや高価なテレビカメラへ
の被害をなくすことができる。また、移動筺体の往復動
に伴うシール機構の劣化による漏水防止にも対処できる
。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のブロック図。

【図２】本発明の他の漏水防止手段のブロック図。

【図３】横型撮像装置の本発明の実施例のブロック図。

【符号の説明】

１…曝気槽、３…混合液、１０…撮像装置、１０Ａ…固
定防水筺体、１０Ｂ…移動防水筺体、１４Ａ，１４Ｂ…
観察窓、２１Ａ，２１Ｂ…漏水検知器、２３…圧力検知
器、３６…駆動装置、５０…判定回路、６０…電源回路
、７０…警報装置、８０…調節装置。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】微生物などの微小物質を含む液体中に浸漬
   し、前記液体の一部を照射する手段と、照射された前記
   液体中の前記微小物質を拡大する手段と、前記微小物質
   の拡大像を受光して電気信号に変換する手段と、漏水を
   検知する手段とを内蔵した筺体と、前記漏水検知手段の
   信号により作動し、前記筺体への漏水を抑制する手段を
   具備したことを特徴とする液中微小物質撮像装置。
2. 【請求項２】請求項１において、前記漏水抑制手段がガ
   ス体を供給するものである液中微小物質撮像装置。
3. 【請求項３】請求項２において、ガス体を供給する領域
   に圧力を検知する手段を設け、前記圧力検知手段の信号
   により前記漏水抑制手段を操作する液中微小物質撮像装
   置。
4. 【請求項４】請求項１において、前記漏水抑制手段が前
   記筺体を浸漬液体の水面上に自動的に移動させるもので
   ある液中微小物質撮像装置。
5. 【請求項５】請求項１において、前記漏水抑制手段がガ
   ス体を供給する漏水抑制手段と前記筺体を浸漬液体の水
   面上に自動的に移動させるものである液中微小物質撮像
   装置。
6. 【請求項６】微生物などの微小物質を含む液体中に浸漬
   し、前記液体の一部を照射する手段を内蔵する第一の筺
   体と、照射された前記液体中の前記微小物質を拡大する
   手段と、前記微小物質の拡大像を受光して電気信号に変
   換する手段を内蔵する第二の筺体を設け、一方の前記筺
   体を移動させて前記微小物質の拡大像を自動的に更新す
   る撮像装置において、前記筺体への漏水を検知する手段
   と、前記漏水検知手段の信号により作動し、前記筺体へ
   の漏水を抑制する手段を具備したことを特徴とする液中
   微小物質撮像装置。