JPH05215666A - 菌数測定方法とその装置 - Google Patents
菌数測定方法とその装置Info
- Publication number
- JPH05215666A JPH05215666A JP4021491A JP2149192A JPH05215666A JP H05215666 A JPH05215666 A JP H05215666A JP 4021491 A JP4021491 A JP 4021491A JP 2149192 A JP2149192 A JP 2149192A JP H05215666 A JPH05215666 A JP H05215666A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- bacteria
- electric signal
- lens
- liquid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】簡便な構造の光センサーを用い、液体中の菌数
を長期間安定に測定する。 【構成】菌を含む流動する液体中に光を照射し、透過光
を電気信号に変換し、透過光強度の平均値と標準偏差値
の比が液体中の懸濁質の粒径と菌数濃度の関数であり、
菌体の大きさがほぼ一定とみなされることから、この電
気信号の標準偏差値を平均値で割り算した値を用いて液
中の菌数をリアルタイムで測定することができ、また、
菌体によって散乱された光を所定の角度の後方から受光
して測定することもできる。特に、後方散乱光成分を測
定する光学センサー部は、投光系と受光系でレンズを共
有することにより、受光散乱角の決定が簡単でかつ正確
な測定を可能とし、測定装置がコンパクトで安価なもの
となる。
を長期間安定に測定する。 【構成】菌を含む流動する液体中に光を照射し、透過光
を電気信号に変換し、透過光強度の平均値と標準偏差値
の比が液体中の懸濁質の粒径と菌数濃度の関数であり、
菌体の大きさがほぼ一定とみなされることから、この電
気信号の標準偏差値を平均値で割り算した値を用いて液
中の菌数をリアルタイムで測定することができ、また、
菌体によって散乱された光を所定の角度の後方から受光
して測定することもできる。特に、後方散乱光成分を測
定する光学センサー部は、投光系と受光系でレンズを共
有することにより、受光散乱角の決定が簡単でかつ正確
な測定を可能とし、測定装置がコンパクトで安価なもの
となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は培養液中の菌の数を計測
する菌数測定方法およびその装置に関する。
する菌数測定方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】菌数の計測は食品、醸造、薬品などの分
野において、菌の培養過程の管理を行なう上で最も重要
な事項の一つであり、従来、微生物の菌数または微生物
活性の計測には以下のような方法が用いられている。 （１）コロニー計数法 寒天培地に生じたコロニーを肉眼的に計測して微生物菌
数を測定する。 （２）濁度計測法 培養液中に浮遊する菌体による光散乱現象を光学的に測
定し、その濁度により微生物菌数を求める。 （３）ＡＴＰ測定法 ＡＴＰをルシフェリン−ルシフェラーゼなどの生物発光
を利用して、その発光量から計測する。 （４）インピーダンス測定法 微生物の物質代謝による発酵培地中の電気的インピーダ
ンスの変化を測定し、微生物活性を測定する。
野において、菌の培養過程の管理を行なう上で最も重要
な事項の一つであり、従来、微生物の菌数または微生物
活性の計測には以下のような方法が用いられている。 （１）コロニー計数法 寒天培地に生じたコロニーを肉眼的に計測して微生物菌
数を測定する。 （２）濁度計測法 培養液中に浮遊する菌体による光散乱現象を光学的に測
定し、その濁度により微生物菌数を求める。 （３）ＡＴＰ測定法 ＡＴＰをルシフェリン−ルシフェラーゼなどの生物発光
を利用して、その発光量から計測する。 （４）インピーダンス測定法 微生物の物質代謝による発酵培地中の電気的インピーダ
ンスの変化を測定し、微生物活性を測定する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の（１）
〜（４）の方法にはそれぞれ次のような欠点がある。 （１）コロニー計数法 操作が煩雑で培地に散布後、生育に長時間（２４〜４８
時間）を要し、その計測は必ずしも正確ではない。 （２）濁度計測法 試料液が可視領域で分光学的に吸収の少ないものである
ことが必要であるが、実際には高着色度の培地を使う例
が多く、また、セルの汚れなどの影響で長期に亘る連続
インライン測定は困難である。 （３）ＡＴＰ測定法 培地中に共存する蛍光物質やＡＴＰが背景光となった
り、微生物または細胞１個当たりに含まれるＡＴＰ量が
種類や状態により異なるために、正確な菌数を求めるこ
とが困難である。 （４）インピーダンス測定法 通気攪拌のある条件下では測定することができず、また
試料溶液中に導電性物質が存在すると測定することがで
きない。
〜（４）の方法にはそれぞれ次のような欠点がある。 （１）コロニー計数法 操作が煩雑で培地に散布後、生育に長時間（２４〜４８
時間）を要し、その計測は必ずしも正確ではない。 （２）濁度計測法 試料液が可視領域で分光学的に吸収の少ないものである
ことが必要であるが、実際には高着色度の培地を使う例
が多く、また、セルの汚れなどの影響で長期に亘る連続
インライン測定は困難である。 （３）ＡＴＰ測定法 培地中に共存する蛍光物質やＡＴＰが背景光となった
り、微生物または細胞１個当たりに含まれるＡＴＰ量が
種類や状態により異なるために、正確な菌数を求めるこ
とが困難である。 （４）インピーダンス測定法 通気攪拌のある条件下では測定することができず、また
試料溶液中に導電性物質が存在すると測定することがで
きない。
【０００４】本発明は上述の欠点を解決するためになさ
れたものであり、その目的は簡便な構造を持つセンサー
で、インラインで使用することができ、しかも長期間安
定な菌数測定方法とその装置を提供することにある。
れたものであり、その目的は簡便な構造を持つセンサー
で、インラインで使用することができ、しかも長期間安
定な菌数測定方法とその装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の菌数測定方法について、第１の方法は、
菌を含む流動する液体中に光を照射し、透過した光を電
気信号に光電変換し、この電気信号の標準偏差値を電気
信号の平均値で割った結果Ａと、菌を含まない液を測定
した結果を電気信号の平均値で割ったものを対数変換し
た結果Ｂとを用いて、演算結果Ｂを演算結果Ａで割り算
した値に所定の定数を乗じた結果を自乗することにより
菌数を測定する。第２の方法は、菌を含む流動する液体
中に光を照射し、菌体によって散乱された光を所定の角
度の後方から受光して光電変換し、この電気信号の標準
偏差値を電気信号の平均値で割り算し、所定の定数を乗
じ、自乗することにより菌数を測定するものである。
めに、本発明の菌数測定方法について、第１の方法は、
菌を含む流動する液体中に光を照射し、透過した光を電
気信号に光電変換し、この電気信号の標準偏差値を電気
信号の平均値で割った結果Ａと、菌を含まない液を測定
した結果を電気信号の平均値で割ったものを対数変換し
た結果Ｂとを用いて、演算結果Ｂを演算結果Ａで割り算
した値に所定の定数を乗じた結果を自乗することにより
菌数を測定する。第２の方法は、菌を含む流動する液体
中に光を照射し、菌体によって散乱された光を所定の角
度の後方から受光して光電変換し、この電気信号の標準
偏差値を電気信号の平均値で割り算し、所定の定数を乗
じ、自乗することにより菌数を測定するものである。
【０００６】以上の方法を実施するための本発明の装置
は、透過光または後方散乱光を光量に比例した電気信号
に変換する光電変換素子と、この光電変換素子によって
得られた電気信号を所定の倍率に増幅する増幅回路と、
増幅した電気信号（Ｖ）の変動成分のみ増幅する交流増
幅回路と、交流増幅された変動信号から実効値を出力す
るためのＲＭＳ／ＤＣ変換器と、ＲＭＳ／ＤＣ変換器の
出力を、電気信号（Ｖ）の平均化直流信号で割り算する
ための第１の割り算器と、この平均化直流信号の逆数を
対数化する対数変換器と、この対数変換器の出力を第１
の割り算器の出力に所定の定数を乗じたもので割り算す
るための第２の割り算器と、この割り算器の出力を自乗
する自乗演算器と、この自乗演算器の出力を表示するた
めの表示器からなる電気回路を有し、とくに第２の方法
を行なう装置の光センサー部の構成は、光軸上の一端に
配した発光素子と、この発光素子からの光線を平行にす
るための第１レンズまたはレンズ群と、第１レンズまた
はレンズ群を通過した光を液中で一点に集束させるため
の第２レンズまたはレンズ群と、液体と第１，第２レン
ズまたはレンズ群とを隔てるための透明な光学窓と、第
２レンズまたはレンズ群の液中における焦点を中心とす
る後方散乱光を、第２レンズまたはレンズ群を通して受
光するための光ファイバー列と、この光ファイバーの他
端面で少なくとも発光素子の発する波長の光を透過させ
る干渉フィルターと、この干渉フィルターを通過した光
を受光して電気信号に変換する光電変換素子からなる。
は、透過光または後方散乱光を光量に比例した電気信号
に変換する光電変換素子と、この光電変換素子によって
得られた電気信号を所定の倍率に増幅する増幅回路と、
増幅した電気信号（Ｖ）の変動成分のみ増幅する交流増
幅回路と、交流増幅された変動信号から実効値を出力す
るためのＲＭＳ／ＤＣ変換器と、ＲＭＳ／ＤＣ変換器の
出力を、電気信号（Ｖ）の平均化直流信号で割り算する
ための第１の割り算器と、この平均化直流信号の逆数を
対数化する対数変換器と、この対数変換器の出力を第１
の割り算器の出力に所定の定数を乗じたもので割り算す
るための第２の割り算器と、この割り算器の出力を自乗
する自乗演算器と、この自乗演算器の出力を表示するた
めの表示器からなる電気回路を有し、とくに第２の方法
を行なう装置の光センサー部の構成は、光軸上の一端に
配した発光素子と、この発光素子からの光線を平行にす
るための第１レンズまたはレンズ群と、第１レンズまた
はレンズ群を通過した光を液中で一点に集束させるため
の第２レンズまたはレンズ群と、液体と第１，第２レン
ズまたはレンズ群とを隔てるための透明な光学窓と、第
２レンズまたはレンズ群の液中における焦点を中心とす
る後方散乱光を、第２レンズまたはレンズ群を通して受
光するための光ファイバー列と、この光ファイバーの他
端面で少なくとも発光素子の発する波長の光を透過させ
る干渉フィルターと、この干渉フィルターを通過した光
を受光して電気信号に変換する光電変換素子からなる。
【０００７】
【作用】本発明の菌数測定方法は上記のようにしたため
に、第１の方法では、菌体の大きさと屈折率によって決
まる散乱係数に依存することなく、しかもセルを流れる
液の流量にも依存せずに菌数を測定することができ、第
２の方法では第１の方法の作用に加え、セルや光学窓の
汚れ、光源の光強度変動に依存することなく長期的に安
定な菌数測定が可能である。また、これらの方法を実施
するために、上記の回路構成とすることにより、簡単で
安価な装置とすることができ、とくに第２の方法を行な
う光学センサー部をコンパクトにして、正確な後方散乱
光成分を測定できるようにしている。
に、第１の方法では、菌体の大きさと屈折率によって決
まる散乱係数に依存することなく、しかもセルを流れる
液の流量にも依存せずに菌数を測定することができ、第
２の方法では第１の方法の作用に加え、セルや光学窓の
汚れ、光源の光強度変動に依存することなく長期的に安
定な菌数測定が可能である。また、これらの方法を実施
するために、上記の回路構成とすることにより、簡単で
安価な装置とすることができ、とくに第２の方法を行な
う光学センサー部をコンパクトにして、正確な後方散乱
光成分を測定できるようにしている。
【０００８】
【実施例】以下、本発明を実施例により説明する。本発
明の第１の方法は、上水分野における凝集プロセスに適
用された光変動測定法に基づくものである。この方法
は、本来広い範囲の粒径分布を持つような懸濁液には適
用できなかったが、比較的粒径の揃った菌体に適用する
ことによって、菌数の正確な測定が可能になることに着
目したものである。この測定方法の原理を以下に説明す
る。
明の第１の方法は、上水分野における凝集プロセスに適
用された光変動測定法に基づくものである。この方法
は、本来広い範囲の粒径分布を持つような懸濁液には適
用できなかったが、比較的粒径の揃った菌体に適用する
ことによって、菌数の正確な測定が可能になることに着
目したものである。この測定方法の原理を以下に説明す
る。
【０００９】懸濁液に照射された光ビームの体積中に存
在する懸濁粒子数の確率分布はＰｏｉｓｓｏｎ分布に従
う。したがって、ある時刻の懸濁粒子数の分散と平均粒
子数が等しいことから、透過光強度の標準偏差
（Ｖrms ）は次の式で表わされる。 Ｖrms ＝Ｖ0 ｅｘｐ（−νＣ／Ａ）ｓｉｎｈ（ν1/2 Ｃ／Ａ） ＝Ｖm ｓｉｎｈ（ν1/2 Ｃ／Ａ） （１） 但し、Ｖ0 ：照射透過光量 Ｖm ：平均透過光量 ν ：光路体積中懸濁質平均個数濃度 Ｃ ：懸濁質散乱断面積 この式は、ν1/2 Ｃ／Ａ≪１の条件下で次のように近似
することができる。 Ｖrms ＝Ｖm （ν1/2 Ｃ／Ａ） （２）
在する懸濁粒子数の確率分布はＰｏｉｓｓｏｎ分布に従
う。したがって、ある時刻の懸濁粒子数の分散と平均粒
子数が等しいことから、透過光強度の標準偏差
（Ｖrms ）は次の式で表わされる。 Ｖrms ＝Ｖ0 ｅｘｐ（−νＣ／Ａ）ｓｉｎｈ（ν1/2 Ｃ／Ａ） ＝Ｖm ｓｉｎｈ（ν1/2 Ｃ／Ａ） （１） 但し、Ｖ0 ：照射透過光量 Ｖm ：平均透過光量 ν ：光路体積中懸濁質平均個数濃度 Ｃ ：懸濁質散乱断面積 この式は、ν1/2 Ｃ／Ａ≪１の条件下で次のように近似
することができる。 Ｖrms ＝Ｖm （ν1/2 Ｃ／Ａ） （２）
【００１０】一方、平均透過光強度はＬａｍｂｅｒ−Ｂ
ｅｅｒ式より次式で表わされる。 Ｖm ＝Ｖ0 ｅｘｐ（−νＣ／Ａ） （３） ｌｎ（Ｖ0 ／Ｖm ）＝νＣ／Ａ （４） 式（１）と式（４）より、懸濁質散乱断面積Ｃと光路断
面積Ａを消去し次の式が得られる。 ν＝Ａ｛ｌｎ（Ｖ0 ／Ｖm ）／（Ｖrms ／Ｖm ）｝2 （５） 単位体積当たりの懸濁粒子個数濃度をＮとすると、式
（５）より次の式を得ることができる。 Ｎ＝｛ｌｎ（Ｖ0 ／Ｖm ）／（Ｖrms ／Ｖm ）｝2 ／（ＬＡ）（６） 但し、Ｌ：光路長
ｅｅｒ式より次式で表わされる。 Ｖm ＝Ｖ0 ｅｘｐ（−νＣ／Ａ） （３） ｌｎ（Ｖ0 ／Ｖm ）＝νＣ／Ａ （４） 式（１）と式（４）より、懸濁質散乱断面積Ｃと光路断
面積Ａを消去し次の式が得られる。 ν＝Ａ｛ｌｎ（Ｖ0 ／Ｖm ）／（Ｖrms ／Ｖm ）｝2 （５） 単位体積当たりの懸濁粒子個数濃度をＮとすると、式
（５）より次の式を得ることができる。 Ｎ＝｛ｌｎ（Ｖ0 ／Ｖm ）／（Ｖrms ／Ｖm ）｝2 ／（ＬＡ）（６） 但し、Ｌ：光路長
【００１１】このように、単分散（粒径が揃っている）
粒子の懸濁液では、懸濁粒子の散乱断面積という厄介な
パラメータを消去できるので、光学系が一定であれば、
被測定粒子の粒径を問わない普遍的な測定法である。し
かし、多くの場合、懸濁粒子の粒径は数桁の広い分布を
持っており、式（１）のν1/2 Ｃと式（４）のν1/2は
それぞれ各粒径についての総和であり、単純な割り算で
は散乱断面積を消去することができない。この意味で、
一定の培養条件下における菌体の粒径がほぼ揃っている
（２〜３倍程度）という事実は、上述の測定方法を単純
な形で適用することができる極めて稀で有用な例であ
る。
粒子の懸濁液では、懸濁粒子の散乱断面積という厄介な
パラメータを消去できるので、光学系が一定であれば、
被測定粒子の粒径を問わない普遍的な測定法である。し
かし、多くの場合、懸濁粒子の粒径は数桁の広い分布を
持っており、式（１）のν1/2 Ｃと式（４）のν1/2は
それぞれ各粒径についての総和であり、単純な割り算で
は散乱断面積を消去することができない。この意味で、
一定の培養条件下における菌体の粒径がほぼ揃っている
（２〜３倍程度）という事実は、上述の測定方法を単純
な形で適用することができる極めて稀で有用な例であ
る。
【００１２】本発明の第２の方法は、前述の本発明の第
１の方法を改良したものであり、以下にその測定原理を
説明する。第１の方法では、透過光強度を測定量として
いたが、第２の方法は、懸濁粒子による散乱光のある角
度成分の強度を測定量とする。ここで、照射光光軸にあ
る有限の微小領域に存在する粒子のある角度成分（ｐ）
の平均散乱光強度Ｓmeanは、単純に次の式で表わされ
る。 Ｓmean.p＝νＶ0 Ｃp （７） Ｃp ：角度ｐの立体角積分散乱断面積 一方、散乱光強度の標準偏差Ｓrms は、前述のＰｏｉｓ
ｓｏｎ分布の仮定より、次式で表わされる。 Ｓrms.p ＝ν1/2 Ｖ0 Ｃp （８） したがって、式（７）と式（８）から次の式が得られ
る。 ν＝（Ｓmean.p／Ｓrms.p ）2 （９）
１の方法を改良したものであり、以下にその測定原理を
説明する。第１の方法では、透過光強度を測定量として
いたが、第２の方法は、懸濁粒子による散乱光のある角
度成分の強度を測定量とする。ここで、照射光光軸にあ
る有限の微小領域に存在する粒子のある角度成分（ｐ）
の平均散乱光強度Ｓmeanは、単純に次の式で表わされ
る。 Ｓmean.p＝νＶ0 Ｃp （７） Ｃp ：角度ｐの立体角積分散乱断面積 一方、散乱光強度の標準偏差Ｓrms は、前述のＰｏｉｓ
ｓｏｎ分布の仮定より、次式で表わされる。 Ｓrms.p ＝ν1/2 Ｖ0 Ｃp （８） したがって、式（７）と式（８）から次の式が得られ
る。 ν＝（Ｓmean.p／Ｓrms.p ）2 （９）
【００１３】上述のある有限の微小領域の体積は、その
微小領域が照射光の集束点であるから、照射光集束レン
ズの有効径、波長、焦点距離によって決まるビームウェ
ストの径ＡS と散乱光受光レンズの焦点深度Ｌw の積で
ある。したがって、懸濁粒子の個数濃度は次式で表わさ
れる。 Ｎ＝（Ｓmean.p／Ｓrms.p ）2 ／（Ｌw ＡS ） （１０） 式（１０）では、角度ｐの立体角積分散乱断面積Ｃp の
他に、照射光強度も消去されていることがわかる。即
ち、光源光強度の変動や光学窓の汚れの影響で容易に変
動する照射光強度に依存しない安定な菌数測定が可能に
なることを意味している。これは、本発明の第１の方法
が、式（６）で明らかなように、照射光強度を変数とし
て含むことに比べ大きな長所である。
微小領域が照射光の集束点であるから、照射光集束レン
ズの有効径、波長、焦点距離によって決まるビームウェ
ストの径ＡS と散乱光受光レンズの焦点深度Ｌw の積で
ある。したがって、懸濁粒子の個数濃度は次式で表わさ
れる。 Ｎ＝（Ｓmean.p／Ｓrms.p ）2 ／（Ｌw ＡS ） （１０） 式（１０）では、角度ｐの立体角積分散乱断面積Ｃp の
他に、照射光強度も消去されていることがわかる。即
ち、光源光強度の変動や光学窓の汚れの影響で容易に変
動する照射光強度に依存しない安定な菌数測定が可能に
なることを意味している。これは、本発明の第１の方法
が、式（６）で明らかなように、照射光強度を変数とし
て含むことに比べ大きな長所である。
【００１４】図１は、本発明の第１の方法を実施するた
めの回路ブロック図である。図１において、液中を透過
した光または散乱光を受光して、光電変換するためのフ
ォトダイオード（ＰＤ）の電流信号をＩ／Ｖ変換器で光
量に比例する電圧信号Ｖに変換する。この電圧信号Ｖ
は、ＡＣアンプによって変動成分のみを抽出して増幅し
た後、ＲＭＳ／ＤＣコンバータによって標準偏差を与え
る直流信号Ｖrms を得る。また、同時に電圧信号ＶはＤ
Ｃアンプで増幅された後、ローパスフィルター（ＬＰ
Ｆ）によって変動成分を平均化した直流電圧信号Ｖmean
に変換する。得られた二つの信号Ｖrms とＶmeanを第１
の割り算器（ＤＩＶ）で（Ｖrms ／Ｖmean）を計算す
る。また、Ｖmeanは同時に対数変換器（ＬＯＧ）で逆対
数変換される。これら二つの演算結果は、第２の割り算
器（ＤＩＶ）および自乗演算器（ＳＱ）で式（６）の演
算を施し、その結果を表示器（ＤＩＳＰ）で表示する。
但し、式（６）中の照射光強度Ｖ0 は、懸濁質を含まな
い液を測定したときのＶmeanが１Ｖとなるように、ＤＣ
アンプの増幅率を調整するものとする。また、ＡＣアン
プの増幅率は第１の割り算器で定数として増幅率を補正
するものとする。
めの回路ブロック図である。図１において、液中を透過
した光または散乱光を受光して、光電変換するためのフ
ォトダイオード（ＰＤ）の電流信号をＩ／Ｖ変換器で光
量に比例する電圧信号Ｖに変換する。この電圧信号Ｖ
は、ＡＣアンプによって変動成分のみを抽出して増幅し
た後、ＲＭＳ／ＤＣコンバータによって標準偏差を与え
る直流信号Ｖrms を得る。また、同時に電圧信号ＶはＤ
Ｃアンプで増幅された後、ローパスフィルター（ＬＰ
Ｆ）によって変動成分を平均化した直流電圧信号Ｖmean
に変換する。得られた二つの信号Ｖrms とＶmeanを第１
の割り算器（ＤＩＶ）で（Ｖrms ／Ｖmean）を計算す
る。また、Ｖmeanは同時に対数変換器（ＬＯＧ）で逆対
数変換される。これら二つの演算結果は、第２の割り算
器（ＤＩＶ）および自乗演算器（ＳＱ）で式（６）の演
算を施し、その結果を表示器（ＤＩＳＰ）で表示する。
但し、式（６）中の照射光強度Ｖ0 は、懸濁質を含まな
い液を測定したときのＶmeanが１Ｖとなるように、ＤＣ
アンプの増幅率を調整するものとする。また、ＡＣアン
プの増幅率は第１の割り算器で定数として増幅率を補正
するものとする。
【００１５】図２は本発明の第２の方法を実施するため
の回路ブロック図である。図２が図１と異なる点は、散
乱光が微弱であるために、光電変換素子に高感度の光電
子増倍管（ＰＭＴ）を用いた点、対数変換器と第２の割
り算器が不要となる点である。したがって、本発明の第
２の方法は、第１の方法に比べて簡単な回路構成で実現
することができる。
の回路ブロック図である。図２が図１と異なる点は、散
乱光が微弱であるために、光電変換素子に高感度の光電
子増倍管（ＰＭＴ）を用いた点、対数変換器と第２の割
り算器が不要となる点である。したがって、本発明の第
２の方法は、第１の方法に比べて簡単な回路構成で実現
することができる。
【００１６】図３は、本発明の第１の方法を実施するた
めの光学センサーの構成を示し、図３（ａ）は外観図、
図３（ｂ）は部分断面図を表わす。但し、図３は模式的
に光学センサーの構成を表わしたものであって、図の上
では（ａ）と（ｂ）の大きさは一致していない。この光
学センサーは、菌数測定のインラインセンサーを目的と
しており、センサー部は光ファイバーを用いてコンパク
ト化してある。本発明の第１の方法の測定原理は、測定
値が試料液の流速に依存しないという特徴を持っている
ことと、一般に、培養中の培養液は攪拌されていること
から、センサー部は開放型にして、照射光を直接流動す
る培養液に照射するように浸漬するのがよい。このよう
な理由から図３（ａ）のように、センサー部１は円柱状
とし、図３（ａ），（ｂ）に示すように、底面に切り込
みを入れて測定部とし、その内面に正確に光軸を一致さ
せて向き合うように、照射用光ファイバー２と受光用光
ファイバー３の各端面を配置してある。図３（ａ）の４
は光照射窓を表わす。また、測定部の幅、即ち、図３
（ｂ）に矢印で示した光路長５は１０ｍｍとした。セン
サー部１は、センサホルダー６から袋ねじ７を弛めるこ
とにより着脱可能としたために、種々の光路長５のセン
サー部１を用意しておき、これらを有効に使用すること
ができる。光ファイバー２，３は、コア径が０．５ｍｍ
の耐熱性石英ファイバーを用いた。これは、図３（ｂ）
に示すように、光センサー部１を樹脂性として、ファイ
バー埋め込みの射出成形を可能とするためである。光セ
ンサー部１とセンサーホルダー６は、Ｏリング８を介し
て袋ねじ７で密着させ、液のファイバーカップリング部
９への侵入を防いでいる。
めの光学センサーの構成を示し、図３（ａ）は外観図、
図３（ｂ）は部分断面図を表わす。但し、図３は模式的
に光学センサーの構成を表わしたものであって、図の上
では（ａ）と（ｂ）の大きさは一致していない。この光
学センサーは、菌数測定のインラインセンサーを目的と
しており、センサー部は光ファイバーを用いてコンパク
ト化してある。本発明の第１の方法の測定原理は、測定
値が試料液の流速に依存しないという特徴を持っている
ことと、一般に、培養中の培養液は攪拌されていること
から、センサー部は開放型にして、照射光を直接流動す
る培養液に照射するように浸漬するのがよい。このよう
な理由から図３（ａ）のように、センサー部１は円柱状
とし、図３（ａ），（ｂ）に示すように、底面に切り込
みを入れて測定部とし、その内面に正確に光軸を一致さ
せて向き合うように、照射用光ファイバー２と受光用光
ファイバー３の各端面を配置してある。図３（ａ）の４
は光照射窓を表わす。また、測定部の幅、即ち、図３
（ｂ）に矢印で示した光路長５は１０ｍｍとした。セン
サー部１は、センサホルダー６から袋ねじ７を弛めるこ
とにより着脱可能としたために、種々の光路長５のセン
サー部１を用意しておき、これらを有効に使用すること
ができる。光ファイバー２，３は、コア径が０．５ｍｍ
の耐熱性石英ファイバーを用いた。これは、図３（ｂ）
に示すように、光センサー部１を樹脂性として、ファイ
バー埋め込みの射出成形を可能とするためである。光セ
ンサー部１とセンサーホルダー６は、Ｏリング８を介し
て袋ねじ７で密着させ、液のファイバーカップリング部
９への侵入を防いでいる。
【００１７】図４は本発明の第２の方法を実施するため
の光学センサー部を示す側面図であり、一部を断面で表
わしてある。この光学センサー部は、液中の懸濁粒子か
らの散乱光のうち、ある特定の角度成分のみを受光する
ことを目的とし、かつ、前述の図３に示した光学センサ
ーと同様に、インライン測定のためにコンパクト化を図
ったものである。図４においてこの光学センサー部は、
図示を省略した光源として波長７８０ｎｍの半導体レー
ザー装置と、レーザービームを液中で平行光線にするコ
リメートレンズ（第１レンズ）１０、コリメートされた
レーザービームを液中でスポット状に集束させ、かつ、
このスポットの中に存在する菌１１からの散乱光（後方
散乱光）１２を集光する集束レンズ（第２レンズ）１３
と、このレンズで集光されコリメートされた散乱光を、
光軸の所定の同心円上で受光するための複数本の光ファ
イバー１４および光学窓１５から主として構成されてい
る。光ファイバー１４は多芯ケーブル１６により、図示
していない光電変換素子（光電子増倍管）に干渉フィル
ターを介して接合されている。１７はレーザ光用電源か
らのリード線である。受光散乱角度は、第２レンズ１３
の焦点距離および光軸を中心とする円周上に配列した光
ファイバー１４の位置の二つで厳密に決定される。この
ように、本発明の第２の方法を行なう装置では、投光系
と受光系でレンズを共有することによって、光学センサ
ー部をコンパクトにし、受光散乱角の決定を簡略にして
いる。
の光学センサー部を示す側面図であり、一部を断面で表
わしてある。この光学センサー部は、液中の懸濁粒子か
らの散乱光のうち、ある特定の角度成分のみを受光する
ことを目的とし、かつ、前述の図３に示した光学センサ
ーと同様に、インライン測定のためにコンパクト化を図
ったものである。図４においてこの光学センサー部は、
図示を省略した光源として波長７８０ｎｍの半導体レー
ザー装置と、レーザービームを液中で平行光線にするコ
リメートレンズ（第１レンズ）１０、コリメートされた
レーザービームを液中でスポット状に集束させ、かつ、
このスポットの中に存在する菌１１からの散乱光（後方
散乱光）１２を集光する集束レンズ（第２レンズ）１３
と、このレンズで集光されコリメートされた散乱光を、
光軸の所定の同心円上で受光するための複数本の光ファ
イバー１４および光学窓１５から主として構成されてい
る。光ファイバー１４は多芯ケーブル１６により、図示
していない光電変換素子（光電子増倍管）に干渉フィル
ターを介して接合されている。１７はレーザ光用電源か
らのリード線である。受光散乱角度は、第２レンズ１３
の焦点距離および光軸を中心とする円周上に配列した光
ファイバー１４の位置の二つで厳密に決定される。この
ように、本発明の第２の方法を行なう装置では、投光系
と受光系でレンズを共有することによって、光学センサ
ー部をコンパクトにし、受光散乱角の決定を簡略にして
いる。
【００１８】
【発明の効果】以上述べてきたように、本発明の菌数測
定方法の第１の方法は、菌を含む流動する液体中に光を
照射し、透過した光を電気信号に光電変換し、この電気
信号の標準偏差値を電気信号の平均値で割った結果Ａ
と、菌を含まない液を測定した結果を電気信号の平均値
で割ったものを対数変換した結果Ｂとを用いて、演算結
果Ｂを演算結果Ａで割り算した値に所定の定数を乗じた
結果を自乗することにより菌数を測定するようにしたた
めに、菌体の大きさと屈折率によって決まる散乱係数に
依存することなく、しかもセルを流れる液の流量にも依
存せずに菌数を測定することができる。本発明の第２の
方法では、菌を含む流動する液体中に光を照射し、菌体
によって散乱された光を所定の角度の後方から受光して
光電変換し、この電気信号の標準偏差値を電気信号の平
均値で割り算し、所定の定数を乗じ、自乗することによ
り菌数を測定するようにしたため、第１の方法の動作に
加えて、セルや光学窓の汚れ、光源の光強度変動に依存
することなく長期間安定な菌数測定が可能となる。一
方、これら二つの方法に適するように、各部材を組み合
わせて構成した実施例で述べた本発明の装置は、簡単で
安価なものであり、とくに本発明の第２の方法で用いる
光学センサー部は、コンパクトに形成され、正確に後方
散乱光成分を測定することができるという利点を持って
いる。
定方法の第１の方法は、菌を含む流動する液体中に光を
照射し、透過した光を電気信号に光電変換し、この電気
信号の標準偏差値を電気信号の平均値で割った結果Ａ
と、菌を含まない液を測定した結果を電気信号の平均値
で割ったものを対数変換した結果Ｂとを用いて、演算結
果Ｂを演算結果Ａで割り算した値に所定の定数を乗じた
結果を自乗することにより菌数を測定するようにしたた
めに、菌体の大きさと屈折率によって決まる散乱係数に
依存することなく、しかもセルを流れる液の流量にも依
存せずに菌数を測定することができる。本発明の第２の
方法では、菌を含む流動する液体中に光を照射し、菌体
によって散乱された光を所定の角度の後方から受光して
光電変換し、この電気信号の標準偏差値を電気信号の平
均値で割り算し、所定の定数を乗じ、自乗することによ
り菌数を測定するようにしたため、第１の方法の動作に
加えて、セルや光学窓の汚れ、光源の光強度変動に依存
することなく長期間安定な菌数測定が可能となる。一
方、これら二つの方法に適するように、各部材を組み合
わせて構成した実施例で述べた本発明の装置は、簡単で
安価なものであり、とくに本発明の第２の方法で用いる
光学センサー部は、コンパクトに形成され、正確に後方
散乱光成分を測定することができるという利点を持って
いる。
【図１】本発明の第１の方法を実施するための回路ブロ
ック図
ック図
【図２】本発明の第２の方法を実施するための回路ブロ
ック図
ック図
【図３】本発明の第１の方法を実施するための光学セン
サーの（ａ）は外観図、同じく（ｂ）は要部断面図
サーの（ａ）は外観図、同じく（ｂ）は要部断面図
【図４】本発明の第２の方法を実施するための光学セン
サー部の一部断面を含む側面図
サー部の一部断面を含む側面図
１ センサー部 ２ 照射用光ファイバー ３ 受光用光ファイバー ４ 光照射窓 ５ 光路長 ６ センサーホルダー ７ 袋ねじ ８ Ｏリング ９ ファイバーカップリング部 １０ 第１レンズ １１ 菌 １２ 散乱光 １３ 第２レンズ １４ 光ファイバー １５ 光学窓 １６ 多芯ケーブル １７ リード線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 財津 靖史 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (72)発明者 丹保 憲仁 北海道札幌市北区屯田２条４丁目10−33 (72)発明者 松井佳彦 北海道札幌市東区北16条東13丁目ヒュース 北16Ａ201号
Claims (4)
- 【請求項１】菌を含みかつ流動する液体中に光を照射
し、透過した光を電気信号に光電変換し、この電気信号
の標準偏差値を前記電気信号の平均値で割った演算結果
Ａと、菌を含まない液体を測定した結果を前記電気信号
の平均値で割ったものを対数変換した演算結果Ｂとを用
いて、前記演算結果Ｂを前記演算結果Ａで割り算した値
に所定の定数を乗じた結果を自乗することにより菌数を
測定することを特徴とする菌数測定方法。 - 【請求項２】菌を含みかつ流動する液体中に光を照射
し、菌体によって散乱された光を所定の角度の後方より
受光して電気信号に光電変換し、この電気信号の標準偏
差値を前記電気信号の平均値で割り算し、所定の定数を
乗じ、自乗することにより菌数を測定することを特徴と
する菌数測定方法。 - 【請求項３】請求項１記載の方法により液体中に含まれ
る菌数を測定する装置であって、透過光を光量に比例し
た電気信号に変換する光電変換素子と、この光電変換素
子によって得られた電気信号を所定の倍率に増幅する増
幅回路と、増幅した電気信号（Ｖ）の変動成分のみ増幅
する交流増幅回路と、交流増幅された変動信号から実効
値を出力するＲＭＳ／ＤＣ変換器と、ＲＭＳ／ＤＣ変換
器の出力を、前記電気信号（Ｖ）の平均化直流信号で割
り算する第１の割り算器と、前記平均化直流信号の逆数
を対数化する対数変換器と、この対数変換器の出力を前
記第１の割り算器の出力に所定の定数を乗じた値で割り
算する第２の割り算器と、この割り算器の出力を自乗す
る自乗演算器と、この自乗演算器の出力を表示する表示
器からなる電気回路を有することを特徴とする菌数測定
装置。 - 【請求項４】請求項２記載の方法を行なう装置の光学セ
ンサー部は、光軸上の一端に配した発光素子と、この発
光素子からの光線を平行にする第１レンズまたはレンズ
群と、第１レンズまたはレンズ群を通過した光を液中で
一点に集束させる第２レンズまたはレンズ群と、液体と
前記第１，第２レンズまたはレンズ群とを隔てる透明な
光学窓と、前記第２レンズまたはレンズ群の液中におけ
る焦点を中心とする後方散乱光を、前記第２レンズまた
はレンズ群を通して受光する光ファイバー列と、この光
ファイバーの他端面で少なくとも前記発光素子の発する
波長の光を透過させる干渉フィルターと、この干渉フィ
ルターを通過した光を受光して電気信号に変換する光電
変換素子からなることを特徴とする菌数測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4021491A JP2868947B2 (ja) | 1992-02-07 | 1992-02-07 | 菌数測定方法とその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4021491A JP2868947B2 (ja) | 1992-02-07 | 1992-02-07 | 菌数測定方法とその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05215666A true JPH05215666A (ja) | 1993-08-24 |
| JP2868947B2 JP2868947B2 (ja) | 1999-03-10 |
Family
ID=12056447
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4021491A Expired - Fee Related JP2868947B2 (ja) | 1992-02-07 | 1992-02-07 | 菌数測定方法とその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2868947B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001041878A (ja) * | 1999-07-28 | 2001-02-16 | Meidensha Corp | 濁度計の校正用セル |
| JP2004109010A (ja) * | 2002-09-19 | 2004-04-08 | Otsuka Denshi Co Ltd | 散乱光測定装置 |
| WO2007047382A3 (en) * | 2005-10-12 | 2007-06-07 | California Inst Of Techn | Optoelectronic system for particle detection |
| WO2011152236A1 (ja) * | 2010-06-04 | 2011-12-08 | Obata Toru | ゲル粒子測定装置 |
| JP2017198529A (ja) * | 2016-04-27 | 2017-11-02 | Ｋｙｂ株式会社 | 流体状態検出システム |
-
1992
- 1992-02-07 JP JP4021491A patent/JP2868947B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001041878A (ja) * | 1999-07-28 | 2001-02-16 | Meidensha Corp | 濁度計の校正用セル |
| JP2004109010A (ja) * | 2002-09-19 | 2004-04-08 | Otsuka Denshi Co Ltd | 散乱光測定装置 |
| WO2007047382A3 (en) * | 2005-10-12 | 2007-06-07 | California Inst Of Techn | Optoelectronic system for particle detection |
| WO2011152236A1 (ja) * | 2010-06-04 | 2011-12-08 | Obata Toru | ゲル粒子測定装置 |
| JP2011257156A (ja) * | 2010-06-04 | 2011-12-22 | Kohata Toru | ゲル粒子測定装置 |
| CN102869976A (zh) * | 2010-06-04 | 2013-01-09 | 小幡彻 | 凝胶粒子测定装置 |
| KR101485233B1 (ko) * | 2010-06-04 | 2015-01-22 | 토루 오바타 | 겔 입자 측정 장치 |
| US8980180B2 (en) | 2010-06-04 | 2015-03-17 | Toru Obata | Gel particle measurement device |
| EP2579020A4 (en) * | 2010-06-04 | 2017-12-20 | Toru Obata | Gel particle measurement device |
| JP2017198529A (ja) * | 2016-04-27 | 2017-11-02 | Ｋｙｂ株式会社 | 流体状態検出システム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2868947B2 (ja) | 1999-03-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA1144280A (en) | Automated method for cell volume determination | |
| US3990851A (en) | Process and device for measuring antigen-antibody reactions | |
| US3788744A (en) | Method and apparatus for photoanalysis | |
| Bronk et al. | In vivo measure of average bacterial cell size from a polarized light scattering function | |
| EP0167272B1 (en) | Particle size measuring apparatus | |
| JP2023500642A5 (ja) | ||
| JPS62274238A (ja) | フロ−サイトメトリ−装置に用いる光学的結合用ゲル | |
| CN102112866B (zh) | 用于测定来自生物体的生理活性物质的方法和测定装置 | |
| CN101187617A (zh) | 透过率脉动法颗粒测量方法及其装置 | |
| EP0074976A1 (en) | Application of optical fibre probes | |
| JP2868947B2 (ja) | 菌数測定方法とその装置 | |
| Ronald et al. | Optical properties of turbidity standards | |
| Price et al. | Measurement of cytoplasmic fluorescence depolarization of single cells in a flow system. | |
| WO1981001472A1 (fr) | Photometre a flux liquide | |
| CN110132922A (zh) | 一种叶绿素浓度的快速在线检测方法 | |
| Duling et al. | A computerized system for densitometric analysis of the microcirculation | |
| US5846759A (en) | Method of detecting live microorganisms | |
| Mestre | A precision photometer for the study of suspensions of bacteria and other microorganisms | |
| CA2329031C (en) | High numerical aperture flow cytometer and method of using same | |
| Einaga et al. | A Laser Scattering Photogoniometer | |
| JPH02173553A (ja) | 高濃度濁度測定法ならびに測定装置 | |
| Underwood et al. | A photoelectric nephelometer | |
| CN212255008U (zh) | 一种流式应用pd背景光消除装置 | |
| CN106546562A (zh) | 一种基于浊度检测的微生物传感器及浊度检测方法 | |
| RU2186362C1 (ru) | Лазерный анализатор микрочастиц и биологических микрообъектов |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |