JPH09145617A

JPH09145617A - 濃度計測装置

Info

Publication number: JPH09145617A
Application number: JP7309597A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Hayashi; 明弘林; Tetsuya Fukaya; 哲也深谷; Hideki Sakamoto; 秀樹坂本; Yoshiya Furuta; 義也古田
Original assignee: HAYASHI GIKEN KOGYO KK; Kagome Co Ltd
Current assignee: HAYASHI GIKEN KOGYO KK; Kagome Co Ltd
Priority date: 1995-11-28
Filing date: 1995-11-28
Publication date: 1997-06-06

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単な構成のプローブを備えた、濃度を精度
良く計測できる濃度計測装置を提供する。【解決手段】計測対象である液体中に光を照射して、
散乱光強度を検出するためのロッド２１を備えるプロー
ブ１１と、ロッド２１に光を供給する発光素子３１と、
ロッド２１の先端に入射された光を受光する受光素子３
２とが同一の高熱伝導性部材３４に固定された発光・受
光部１２と、高熱伝導性部材３４の温度を一定に制御す
る温度制御部１３と、発光素子３１および受光素子３２
を制御して、ロッド２１に接触している液体中に含まれ
る被検物質濃度を計測する濃度計測部１４とから濃度計
測装置を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光を用いて、液体
中に含まれる被検物質濃度の計測を行う濃度計測装置に
係わり、たとえば、発酵槽内の微生物菌体濃度の計測に
用いられる濃度計測装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液体中の被検物質濃度を光を用いて測定
する装置は、容器内の液体を、その外部から観測するこ
とによって濃度を測定する装置と、容器内の液体にプロ
ーブを浸漬させて濃度を測定する装置とに大別される。
このうち、前者の装置は、容器が透明でないと使用でき
ないが、後者の装置は、容器の形態に依らず使用可能で
あり、汎用性が高い。このため、種々の、プローブを用
いた濃度計測装置が実用化あるいは提案されている。

【０００３】たとえば、特開昭５６−２９１４６号公報
には、図４に示したような構成を有する浸漬型測光セン
サが示されている。図示したように、この浸漬型センサ
は、プローブ５１と制御部６０とから構成されており、
プローブ５１と制御部６０は、光ファイバ５２によって
接続されている。

【０００４】プローブ５１は、光ファイバ５２と凹面反
射鏡５３を主な構成要素として形成されている。凹面反
射鏡５３は、光ファイバ５２の端面と凹面反射鏡５３間
の距離に、ほぼ等しい曲率半径を有する反射鏡であり、
光ファイバ５２と凹面反射鏡５３とは、保持具５４を介
して相互に固定されている。すなわち、このプローブ５
１では、光ファイバ５２の端面から照射された光は、測
光部５５を通過して、凹面反射鏡５３で反射される。そ
して、再び測光部５５を通過して、光ファイバ５２の端
面に入射される。

【０００５】制御部６０は、光源６１と光方向性結合器
６２と光検出器６３、６４とモニタ回路６５と信号処理
回路６６と出力部６７とを備える。光方向性結合器６２
は、光源６１が出力する光を、光検出器６３方向と、光
ファイバ５１方向に分岐出力するとともに、光ファイバ
５１から入力される光を光検出器６４方向に出力する光
回路であり、モニタ回路６５は、光検出器６３の出力す
る信号レベルが一定となるように、光源６１が出力する
光のレベルを制御する。信号処理回路６６は、光検出器
６４の出力する信号レベルを基に吸光度を求め、出力部
６７は、その吸光度を表示あるいは印字する。

【０００６】このように、この公報に記載の技術では、
測光経路上に反射鏡を設け、同一方向から光の供給と光
の検出が行えるようにすることによって、プローブの単
一化と小型化を図っている。なお、同様に、測光経路上
に反射鏡を設けることによって、プローブの単一化と小
型化を図った技術は、特開昭５６−２６２４５号公報、
特開昭５７−６１９３５号公報にも開示されている。

【０００７】また、特開昭６１−２５８１４８号公報で
は、図５に示したようなプローブ（光学的装置）が開示
されている。図示してあるように、この公報に記載のプ
ローブは、その上端の面に対して４５度の角度をなす面
上に反射膜７２が形成された、２つの石英ガラス部材７
０と、スペーサ７１とから構成されており、一方の石英
ガラス部材７０の上端の面から光を入射した際、その光
は、矢印で示したように、各反射膜７２において反射さ
れ、他方の石英ガラス部材７０の上端の面から射出され
る。

【０００８】すなわち、このプローブからは、石英ガラ
ス部材７０間の距離分（スペーサ７１の厚さ分）、液体
を通過した光が出力され、その光のレベルに基づき濃度
の計測が行われることになる。なお、特開平１−１８７
０９８号公報には、２本の光ファイバの端面を対向させ
ることによって、同様の構成を実現した技術が開示され
ている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
プローブは、液体通過による光の減衰量を測定すること
を目的として構成されている。従って、いずれのプロー
ブも、その先端の構成（形状）が複雑にならざるを得
ず、作製が困難であるといった問題があった。また、先
端の構成が複雑であるが故に、その洗浄も困難であり、
衛生上の問題が生じやすかった。このため、従来のプロ
ーブは、たとえば、発酵工業のような、ワンバッチ毎に
発酵槽の洗浄、滅菌が行われる分野での使用に適したも
のとはなっていなかった。

【００１０】さらに、従来の濃度計測装置では、環境温
度が変化した場合、測定結果に誤差が生ずるといった問
題もあった。そこで、本発明の課題は、簡単な構成のプ
ローブを備えた、濃度を精度良く計測できる濃度計測装
置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明による濃度計測装
置は、光を透過する材料からなり、一方の端に第１およ
び第２光ファイバが接続されたロッドと、このロッドの
側面を覆い、かつ、ロッドの先端を液体に浸漬した際に
その液体がロッドの先端の所定の部分だけに触れるよう
にロッドに対して固定された保護管とを備えるプローブ
と、第１光ファイバを介してロッドに光を供給する発光
素子と、ロッドの先端に入射された光を第２光ファイバ
を介して受光する受光素子とが同一の高熱伝導性部材に
固定された発光・受光部と、高熱伝導性部材の温度を一
定に制御する温度制御部と、発光素子に光を発生させる
発光素子制御部と、受光素子が出力する信号のレベルに
基づきロッドの先端が浸されている液体に含まれる被検
物質の濃度を算出する濃度算出部とを具備する。

【００１２】すなわち、本発明では、散乱光強度に基づ
いて濃度の計測を行うことによって、プローブの中心的
構成要素であるロッドを、単純な形状とすることを可能
とする。そして、そのロッドの回りを覆う保護管を設け
ることによって、ロッドに散乱光以外の光が入ることを
防止し、高感度化を図る。

【００１３】また、その保護管とロッドとを、ロッドの
先端を液体に浸漬した際にその液体がロッドの先端部分
だけに触れるように固定することによって、濃度測定に
不必要な部分にまで液体が侵入することを防ぎ、洗浄の
容易化を図る。なお、このような固定状態は、たとえ
ば、ロッドと保護管との空隙に、接着剤を充填すること
によって実現される。

【００１４】さらに、上記構成のプローブに光を供給す
るための発光素子と、プローブによって収集された散乱
光を検出するための受光素子とを、温度が一定に制御さ
れた同一の高熱伝導性部材に固定することによって、環
境温度が変化しても、発光素子および受光素子の動作状
態が変化しないようにする。そして、濃度算出部に、そ
の高熱伝導部材に対して固定された受光素子が出力する
信号のレベルに基づき、液体に含まれる被検物質の濃度
を算出させる。なお、この濃度算出部は、受光素子の出
力をデジタル処理して濃度を算出するものであっても良
く、アンプ等を用いたアナログ処理によって濃度を算出
するものであっても良い。

【００１５】このように、本発明の濃度計測装置では、
散乱光強度に基づき被検物質濃度を求める構成となって
いるので、単純な形状のロッドを中心的な構成要素とし
て、プローブは形成される。このため、プローブの作製
が容易であり、また、洗浄も容易なものとなっている。

【００１６】また、発光素子と受光素子の温度は、常に
一定となるように制御されているので、環境温度の変化
が、発光素子および受光素子の動作内容に影響を及ぼす
ことがない。従って、散乱光強度の僅かな変化が確実に
検出できることになり、その結果として、低濃度領域か
ら高濃度領域まで、レンジの切り換えなしで精度良く計
測されることになる。

【００１７】本発明の濃度計測装置には、液体に浸漬し
た際にその内面が液体に触れる部分に気泡抜き穴が設け
られている保護管を備えるプローブを用いることができ
る。このように濃度計測装置を構成した場合には、プロ
ーブを液体に浸漬させた際などに、プローブ内（液体と
接触する部分）に気体が溜まってしまうようなことを防
止できることになる。このため、ロッド先端と、被検物
質が含まれる液体との接触状態は常に均一となり、接触
状態の違いが測定結果に悪影響を及ぼすことを防止でき
ることになる。

【００１８】また、気泡が発生するような液体を測定す
る場合には、保護管に気泡抜き穴を設けるとともに、ロ
ッドの先端を円錐形状にしておくことが望ましい。この
ように構成すると、液体中で発生した気泡が、ロッド表
面に沿って上方に移動し、気泡抜き穴から外部に排出さ
れるので、ロッド表面に気泡が留まるといった現象が生
じない。このため、気泡が発生する液体中の被検物質濃
度をも正確に測定できるようになる。

【００１９】本発明の濃度計測装置では、発光素子制御
部として、発光素子に所定の周期で安定したピークレベ
ルの光を発生させる回路を用い、濃度算出部として、受
光素子が出力する信号から所定の周期で変化する信号成
分を抽出し、抽出した信号成分のレベルに基づきロッド
の先端が浸されている液体に含まれる被検物質の濃度を
算出する回路を用いることもできる。なお、発光素子制
御部は、発光素子にパルス状の光を出力させる回路であ
ってもよく、連続的にレベルが変化する光を出力させる
回路であってもよい。

【００２０】濃度計測装置を、このように構成した場合
には、散乱光だけのレベルに基づき被検物質の濃度が算
出されることになる。このため、測定環境の違いが測定
結果に与える影響が極めて少ない高精度な濃度計測装置
が得られることになる。

【００２１】また、発光・受光部に、発光素子が出力す
る光をモニタするモニタ用受光素子を付加し、発光素子
制御部として、モニタ用受光素子から出力する信号のレ
ベルが、目的とするレベルになるように、発光素子に与
える制御信号のレベルを変化させる回路を用いることも
できる。このように、濃度計測装置を構成した場合に
は、液体に照射される光のレベルが、安定化するので、
上記と同等な精度の濃度計測装置が得られることにな
る。

【００２２】さらに、本発明の濃度計測装置を構成する
際に、高熱伝導性部材に対して直接あるいは間接的に固
定された、発光素子が出力する波長の光を通過する光フ
ィルタを備え、発光素子は、その光フィルタを介して第
２光ファイバからの光を受光する発光・受光部を用いる
こともできる。

【００２３】一般に、光フィルタのピーク透過率波長
は、温度に依存して変動するが、本構成では、光フィル
タが高熱伝導性部材に対して直接あるいは間接的に固定
されているので、その温度は、常に一定であり、ピーク
透過率波長が変動することはない。このため、濃度計測
装置を、このような構成とした場合には、常に散乱光だ
けが受光素子に導入されることになり、精度の高い濃度
計測が可能となる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明を
具体的に説明する。図１に、本発明の一実施形態による
濃度計測装置の構成を示す。図示したように、本実施形
態の濃度計測装置は、プローブ１１と発光・受光部１２
と温度制御部１３と濃度計測部１４と光ファイバ１
５₁、１５₂とから構成されている。

【００２５】本濃度計測装置は、液体の散乱光強度を測
定することによって、その液体中に含まれる被検物質濃
度を計測する装置であり、計測を行う際には、プローブ
１１を、その先端が計測対象である液体中に浸されるよ
うに、その液体の容器に対して固定する。

【００２６】プローブ１１は、石英ロッド２１と保護管
２２とシリコン処理部２３とコネクタ２４とから構成さ
れている。石英ロッド２１は、一方の端が頂角６０度の
円錐状に加工されており、他方の端には、２つのコネク
タ２４が設けられている。計測を行う際には、これらの
コネクタ２４に光ファイバ１５₁、１５₂が接続され、光
ファイバ１５₁からの光が、石英ロッド２１の先端から
液体中に照射される。また、その照射に応じて発生する
散乱光が、石英ロッド２１を介して、光ファイバ１５₂
に導入されるようになっている。

【００２７】石英ロッド２１の先端を円錐状に加工して
あるのは、気泡が発生するような試料に対して、プロー
ブ１１を使用した際に、石英ロッド２１の表面に気泡が
留まってしまうことを防ぐためであり、石英ロッド２１
表面に付着した気泡は、円錐面に沿って上方に移動し、
後述する気泡抜き穴を通って外部に放出される。なお、
気泡が発生しない試料に対してのみ使用する場合には、
石英ロッド２１の先端を、平面状、あるいは、半球状と
しても良い。

【００２８】シリコン処理部２３は、石英ロッド２１と
保護管２２間の空隙にシリコン接着剤を充填することに
よって形成されている。プローブ１１では、このシリコ
ン処理部２３によって、保護管２２と石英ロッド２１と
の固定が行われており、プローブ１１を液体中に浸漬さ
せた際、シリコン処理部２３より上には液体が侵入しな
いようになっている。

【００２９】保護管２２の下部には、プローブ１１の先
端を液体中に浸漬させた際に、気体が先端部分に溜まる
のを防ぐための気泡抜き穴２５が設けられている。既に
説明したように、この気泡抜き穴２５は、測定対象であ
る液体中で発生した気泡を、プローブ先端部分から除去
する機能も有する。また、保護管２２の上部には、ネジ
（図示せず）が切ってあり、光ファイバ１５をコネクタ
２４から外した際には、盲栓を固定することができるよ
うになっている。

【００３０】この保護管２２の主な役割は、石英ロッド
２１に、散乱光以外の光が入射されるのを防ぐことにあ
るのであるが、保護管２２の外壁は、プローブ１１を容
器に固定するためにも使用される。また、盲栓をした際
には、ロッド２１の端面およびコネクタ２４を保護する
役割をも果たすことになり、盲栓をしたプローブ１１
は、容器とともに高圧蒸気滅菌することも可能となって
いる。

【００３１】発光・受光部１２は、主な構成要素とし
て、半導体レーザ３１とフォトダイオード３２とペルチ
ェ素子３３を備える。半導体レーザ３１とフォトダイオ
ード３２は、銅ブロック３４内に埋め込まれており、銅
ブロック３４の一面には、放熱板３５を備えたペルチェ
素子３３が固定されている。

【００３２】銅ブロック３４の回りには、断熱材で形成
されたケース３６が設けられており、ケース３６には、
半導体レーザ３１の出力光を光ファイバ１５₁に導入す
るためのコネクタ３７₁と、光ファイバ１５₂からの光を
フォトダイオード３２に導入するためのコネクタ３７₂
が設けられている。コネクタ３７₂と受光素子３２の受
光面との間には、半導体レーザ３１が出力する波長の光
を透過する干渉フィルタ３９が挿入されている。また、
銅ブロック３４には、その温度を測定するための温度セ
ンサ３８が取り付けられている。

【００３３】温度センサ３８の出力は、温度制御部１３
に入力されている。温度制御部１３は、いわゆる、ＰＩ
Ｄコントローラであり、温度センサ３８により観測され
る温度が、目標温度と一致するように、ペルチェ素子３
３を駆動する。本実施形態の濃度計測装置では、目標温
度を２５℃に設定した場合、この温度制御部１３によっ
て、銅ブロック３６の温度は、２５℃±０．０４℃に制
御される。

【００３４】発光・受光部１２内に設けられている半導
体レーザ３１は、出力光強度をモニタするためのモニタ
用受光素子が組み込まれたデバイスであり、半導体レー
ザ３１とフォトダイオード３２の制御は、濃度計測部１
４によって行われる。

【００３５】図２に、濃度計測部の構成を示す。図示し
てあるように、濃度計測部１４は、発振器４０とレーザ
駆動回路４１とフォトアンプ４２とオートゼロ回路４３
と切替回路４４と増幅器４５とバンドパスフィルタ４６
と実効値変換回路４７と増幅器４８と表示器４９とを備
える。

【００３６】本濃度計測装置によって濃度測定を行う際
には、発振器４０から、所定の周波数の信号が出力され
る。レーザ駆動回路４１は、発振器４０からの信号を受
けて、半導体レーザ３１に、周期的に、その信号レベル
に応じたレベルのパルス状の光を出力させる。この際、
レーザ駆動回路４１は、半導体レーザ３１内の受光素子
からの信号レベルをモニタすることによって、出力され
る光のレベルが発振器４０からの信号レベルに正確に対
応したレベルとなるように、半導体レーザ３１を制御す
る。

【００３７】フォトダイオード３２からの信号は、フォ
トアンプ４２に入力されており、フォトアンプ４２によ
って増幅された信号は、切替回路４４を介して増幅器４
５に入力され、増幅される。なお、オートゼロ回路４３
は、フォトダイオード３２の出力から、外乱光の影響を
キャンセルするための回路であり、レーザ駆動回路４１
がＯＦＦの時に機能する。

【００３８】バンドパスフィルタ４６は、増幅器４５が
出力する信号から、発振器４０の発振周波数を中心とし
た所定の周波数範囲の信号を、実効値変換回路４７に供
給する。実効値変換回路４７は、増幅器４５ならびにバ
ンドパスフィルタ４６の電圧ドリフトの影響を避けるた
めに設けた回路である。実効値変換回路４７の出力は増
幅器４８に入力される。増幅器４８には、ゼロ位置決定
用ボリューム５０₁、スパン決定用ボリューム５０₂が接
続されており、増幅器４８は、ゼロ位置決定用ボリュー
ム５０₁の設定値に応じたオフセットを、実効値変換回
路４７からの信号に与えた後に、スパン決定用ボリュー
ム５０₂の設定値に応じた増幅を施す。増幅器４８の出
力は、表示器４９に入力され、表示器４９は、入力信号
のレベルを数値で表示する。

【００３９】このように、濃度計測部１４内では、半導
体レーザ３１に、周期的にそのレベルが変化するパルス
状の光を出力させる処理と、フォトダイオード３２の出
力を、その周期で検波する処理が行われている。すなわ
ち、濃度計測部１４では、ロッド２１からの光のうち、
ロッド２１に供給した光に応じて発生した光だけを対象
として濃度が算出されている。

【００４０】また、既に説明したように、半導体レーザ
３１およびフォトダイオード３２は、温度が一定に制御
された銅ブロック３４に固定されているので、それらの
動作温度は、環境温度が変化しても、常に一定である。
従って、本濃度計測装置では、周囲の温度が変わって
も、半導体レーザ３１、フォトダイオード３２それぞれ
における入力と出力の関係が変わることはない。

【００４１】そして、半導体レーザ３１が出力する波長
の光だけを通過する干渉フィルタ３９が、フォトダイオ
ード３２の前面に設けてあるため、その波長以外の光、
すなわち、被検物質濃度にそのレベルが依存しない光
が、フォトダイオード３２に入射されることもない。し
かも、干渉フィルタ３９は、銅ブロック３４内に設けら
れており、その温度は、半導体レーザ３１およびフォト
ダイオード３２と同様に、常に一定に制御されているの
で、干渉フィルタ３９のピーク透過率波長が、環境温度
によって変動することがない。このため、フォトダイオ
ード３２には、半導体レーザ３１が出力した光と同じ波
長の光だけが入力され、電気信号に変換される。

【００４２】このように、本濃度計測装置では、環境温
度の変化による影響や外乱光による影響を除外できる形
で、散乱光強度の測定が行われるので、本濃度計測装置
によって計測される濃度は、極めて精度の高いものとな
る。

【００４３】図３に、本実施形態による濃度計測装置を
用いて、実際に、酵母の増殖をモニタした結果を示す。
この図は、内容積２Ｌのジャファメンターで酵母を２８
℃で増殖させ、その酵母濃度（菌体濃度）を、温度制御
を行った濃度計測装置と、温度制御を行わない濃度計測
装置によって同時に計測した結果を、別途決定した乾燥
菌体濃度（ｇ／Ｌ）に対してプロットした図である。図
中、●で示したデータが、温度制御を行った濃度計測装
置による測定結果であり、○で示したデータが、温度制
御を行わない濃度計測装置による測定結果である。ま
た、各濃度計測装置の発光・受光部１２近傍の温度測定
結果を、環境温度として示してある。

【００４４】図から明かなように、温度制御を行った濃
度計測装置の出力には、菌体濃度との間に、高い直線性
（相関係数Ｒ＝0.99944）が認められており、出力から
菌体濃度が正確に計測できることが分かる。

【００４５】また、温度制御を行っていない場合にも、
出力と菌体濃度との間に、ある程度の直線性（相関係数
Ｒ＝0.98748）が認められているが、この直線性は、環
境温度の変化がなだらかであるから得られているものに
過ぎない。たとえば、菌体濃度が約４ｇ／Ｌの測定時に
環境温度が２３℃であり、約８ｇ／Ｌの測定時に環境温
度が２５℃となった場合を考える。この場合、菌体濃度
が約４ｇ／Ｌの測定時には、○で示したデータが測定さ
れるが、８ｇ／Ｌの測定時には、●で示したデータが測
定される（温度制御を行った場合の各測定結果は、環境
温度が２５℃の測定結果に対応している。）ことにな
り、濃度が増大しているにもかかわらず、出力が増大す
るといった現象が生じてしまう。

【００４６】このように、温度制御を行わない場合に
は、環境温度が変動すると出力が変動してしまうため、
濃度を一義的に決定することができない。これに対し、
温度制御を行っている実施形態の濃度計測装置は、環境
温度の変動の影響を受けないように構成されているの
で、常に、精度良く濃度を計測することが可能である。

【００４７】＜実施形態の変形例＞本実施形態の濃度計
測装置では、光ファイバと石英ロッドとの接続をコネク
タを介して行っているが、石英ロッドと光ファイバとを
直接接続しても良いことは当然である。

【００４８】また、本実施形態の濃度計測装置では、石
英ロッドを用いてプローブを形成してあるが、たとえ
ば、ＢＫ７（ホウケイ酸クラウンガラス）、サファイ
ア、パイレックス、シリコン等の光の透過率が高い材料
からなるロッドを用いてプローブを形成しても、実施形
態の濃度計測装置と、同様に機能する濃度計測装置を構
成することができる。また、高圧蒸気滅菌を行わない場
合には、塩化ビニル、アクリル、ポリカーボネートなど
により形成されたロッドを用いることもできる。

【００４９】さらに、濃度計測部として、半導体レーザ
に所定の周期で連続的にそのレベルが変化する光を出力
させるとともに、フォトダイオードの出力を、その周期
で同期検波することによって濃度を計測する濃度計測部
を用いても、同様の効果を有する濃度計測装置を構成す
ることができる。

【００５０】また、半導体レーザとフォトダイオードの
制御温度は、２５℃でなくとも良く、半導体レーザおよ
びフォトダイオードが動作する温度、たとえば、−１０
〜５０℃であれば良い。

【００５１】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、散乱光強度に基づき被検物質濃度を求める構成と
なっているので、単純な形状のロッドを中心的な要素と
して、プローブを構成できる。このため、プローブの作
製が容易であり、また、洗浄も容易である。また、発光
素子と受光素子の温度は、常に一定となるように制御さ
れているので、環境温度の変化が測定結果に影響を及ぼ
すことがなく、常に、正確な濃度測定が行える。

【００５２】本発明の濃度計測装置に、気泡抜き穴が設
けられている保護管を備えるプローブを採用すれば、ロ
ッド先端と、被検物質が含まれる液体との接触状態の違
いが測定結果に悪影響を及ぼすことを防止できることに
なる。

【００５３】また、保護管に気泡抜き穴を設けるととも
に、ロッドの先端を円錐形状にしておくと、気泡が発生
する液体中の被検物質濃度をも正確に測定できるように
なる。

【００５４】そして、発光素子に周期的に安定したピー
クレベルの光を発生させ、受光素子が出力する信号内
の、その変化に対応する信号成分から被検物質の濃度を
算出するように構成した場合には、測定環境の違いが測
定結果に与える影響を極めて少なくした濃度計測装置が
得られることになる。

【００５５】また、モニタ用受光素子を備えた発光素子
を用いて濃度計測装置を構成した場合には、長期的にも
安定な状態で、高精度に濃度の測定が行える濃度計測装
置が得られる。

【００５６】そして、受光素子前面に、発光素子が出力
する波長の光だけを透過する光フィルタを設けるととも
に、その光フィルタの温度が一定に制御されるように構
成した場合には、濃度計測の妨害となる外乱光が受光素
子に入力されるのを防止できるので、正確な濃度計測が
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による濃度計測装置の概要
を示す構成図である。

【図２】実施形態の濃度計測装置で用いた濃度計測部の
構成を示すブロック図である。

【図３】実施形態の濃度計測装置による測定結果の一例
を示した図である。

【図４】特開昭５６−２９１４６号公報に記載のセンサ
の概要を示す構成図である。

【図５】特開昭６１−２５８１４８号公報に記載のプロ
ーブの概要を示す構成図である。

【符号の説明】

１１プローブ１２発光・受光部１３温度制御部１４濃度計測部１５光ファイバ２１石英ロッド２２保護管２３シリコン処理部２４、３７コネクタ２５気泡抜き穴３１半導体レーザ３２フォトダイオード３３ペルチェ素子３４銅ブロック３５放熱板３６ケース３８温度計３９干渉フィルタ４０発振器４１レーザ駆動回路４２フォトアンプ４３オートゼロ回路４４切換回路４５、４８増幅器４６バンドパスフィルタ４７実効値変換回路４９表示器５０ボリューム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者坂本秀樹栃木県那須郡西那須野町西富山17番地カゴメ株式会社総合研究所内 (72)発明者古田義也栃木県那須郡西那須野町西富山17番地カゴメ株式会社総合研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光を透過する材料からなり、一方の端に
第１および第２光ファイバが接続されたロッドと、この
ロッドの側面を覆い、かつ、ロッドの先端を液体に浸漬
した際にその液体が前記ロッドの先端の所定の部分だけ
に触れるように前記ロッドに対して固定された保護管と
を備えるプローブと、前記第１光ファイバを介して前記ロッドに光を供給する
発光素子と、前記ロッドの先端に入射された光を前記第
２光ファイバを介して受光する受光素子とが同一の高熱
伝導性部材に固定された発光・受光部と、前記高熱伝導性部材の温度を一定に制御する温度制御部
と、前記発光素子に光を発生させる発光素子制御部と、前記受光素子が出力する信号のレベルに基づき前記ロッ
ドの先端が浸されている液体に含まれる被検物質の濃度
を算出する濃度算出部とを具備する濃度計測装置。
【請求項２】前記プローブを構成する保護管は、前記
プローブを液体に浸漬した際にその内面が前記液体に触
れる部分に気泡抜き穴が設けられていることを特徴とす
る請求項１記載の濃度計測装置。
【請求項３】前記プローブを構成するロッドは、先端
が円錐形状をしていることを特徴とする請求項２記載の
濃度計測装置。
【請求項４】前記発光素子制御部は、前記発光素子に
所定の周期で安定したピークレベルの光を発生させ、前記濃度算出部は、前記受光素子が出力する信号から前
記所定の周期で変化する信号成分を抽出し、抽出した信
号成分のレベルに基づき前記ロッドの先端が浸されてい
る液体に含まれる被検物質の濃度を算出することを特徴
とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の濃度
計測装置。
【請求項５】前記発光・受光部は、さらに、前記発光
素子が出力する光をモニタするモニタ用受光素子を備
え、前記発光素子制御部は、前記モニタ用受光素子から出力
される信号のレベルが、目的とするレベルになるよう
に、前記発光素子に与える制御信号のレベルを変化させ
ることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか
に記載の濃度計測装置。
【請求項６】前記発光・受光部は、さらに、前記高熱
伝導性部材に対して直接あるいは間接的に固定された、
前記発光素子が出力する波長の光を通過する光フィルタ
を備え、前記発光素子は、その光フィルタを介して前記
第２光ファイバからの光を受光することを特徴とする請
求項１ないし請求項５のいずれかに記載の濃度計測装
置。