JPS626143A - 液中の微小物体観察装置 - 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】 本発明は、醸造過程における酵母の振舞い、海水のプラ
ンクトンの振舞い等、液中の微小物体を動態のまま観察
する新規の観察装置に関する。

一般に、液中の微生物の種類、密度もしくは集合状態等
の状態を知ることができれば、その液の状態を知ること
ができる場合がある。

例えば、発酵作用を利用する製造分野では、酵母の状態
から発酵段階を知ることができ、生物学的汚水処理の分
野では、処理液中におけるバクテリア等の原生動物の繁
殖状態を観察することによって、適正な処理条件に管理
されているかどうかを知ることができる。

従来においては、この種の観察はもっばらサンプリング
による顕微鏡観察に依存していた。

しかしながら、この方法は、微生物等の微小物体を動態
のまま観察できない本質的な欠点を有する。すなわち、
顕微鏡観察のためにはサンプリングした液をプレパラー
トで抑え込んで固定する必要があり、このため、液中に
おける状態をそのまま再現できないばかりか、場合によ
っては、微小物体の集合状態を破損してしまうおそれが
ある。

実公昭４：３−１１１４号公報には、液中において、流
動粒子を捕捉する挟着体を設けて、モニタテレビ等で遠
隔観察しうるようにしたものが機業されているが、この
ものは流動粒子を決着体間に挟み込んで観察するもので
あるため、基本的には、上記サンプリングによる顕微鏡
観察と同様、流動粒子を動態のまま観察することができ
ず、挟み込みによって流動粒子の集合状態が壊されると
いった問題があった。

本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであって、液
中の微小物体をそのままの状態で観察することができる
観察装置を提供することを基本的な目的としている。

液中における微小物体を肉眼で観察することができるよ
うに拡大することは、液が対流等により流動状態にある
ため、同時に微小物体の流速が、肉眼に対して著しく大
きくなることを意味する。

本発明は、したがって、かかる流動状態にある液中の微
小物体を瞬間的にとらえるとともに、微小物体の移動方
向′、移動速度から液の局所的な流動状態をも観察する
ことができる観察装置を提供することをいま−っの目的
としている。

これらの目的を達成するため、本発明においては、液中
に突出もしくは浸漬可能に液密にシールした拡大光学系
を設けて、液中に焦点を設定する一方、拡大光学系の結
像面もしくはこれと光学的に等価な面に撮像面を有する
撮像手段を設けるとともに、ストロボ等の閃光手段と閃
光手段によって発生された閃光を液内において拡大光学
系の焦点前方から拡大光学系に向けて照射するように対
置した光案内手段と、光案内手段により案内された閃光
を第１レンズ系の焦点に向けて集光する集光手段とを設
けて、閃光手段を発光させたときに、瞬間的に上記焦点
近傍の状態を撮像管に拡大して撮像するようにしたこと
を特徴としてＣ）る。

以下、図示の実施例について本発明の詳細な説明する。

第１図において、Ｉは観察しようとする微生物等の微小
物体が浮遊する液を収容したタンクの周壁、２は微小物
体を肉眼で観察することができる程度の倍率を有する拡
大光学系、３は周壁ｌからタンク内に少なくともその先
端部が突出した円筒状のハウジングケースで、該ケース
３は周壁ｌとの嵌合部が液密にシールされる一方、先端
面側には防水ガラス４を支持し、タンク内の液を透視す
ることができるように拡大光学系２を収容している。

５は拡大光学系２の結像面に撮像面を有するテレビカメ
ラ、６はストロボランプ、７はファイバーグラスを集束
したライトガイドで、このライトガイド７は周壁Ｉから
タンク内に挿通され、Ｕターンしたライトガイド７の端
面７ａは、上記防水ガラス４に対して適当な距離をおい
て対向するように支持されている。

前記拡大光学系２は、献本的には通常の顕微鏡と同様の
構成を有し、防水ガラス４を通して液中に焦点ｒを設定
した対物レンズ８と長尺の鏡胴部９と対物レンズ８と協
同して焦点ｒの近傍にある微小物体を肉眼で観察しうる
大きさまで拡大する接眼レンズ■０とからなる。

ストロボランプ７は、制御回路１１から印加される発光
信号によってストロボ電源１２がオンされたときに瞬間
的に発光し、その後傾かなタイミングをおいて、テレビ
カメラ５は制御回路＋１からの走査開始信号により走査
を開始し、撮像面上に拡大光学系２によって拡大投射さ
れた液中の焦点ｒ近傍の状態を画像情報として電気信号
（ビデオ信号）に変換する。なお、ストロボランプ６の
閃光時間は、拡大光学系２の倍率、液の流速等に依存し
て設定すればよいが、例えば液流が３０（ｃｍ／５ｅｃ
）の場合には、５μ程度の微小物体を２００倍程度に拡
大して観察するためには２〜５μｓｅｃ程度とすること
が好ましい。

ビデオ信号の処理に関しては、必要に応じて２通りの処
理を行なう。一つは、テレビカメラ５のビデオ信号をま
まテレビ１３に入力し、ストロボランプ６を断続的に発
光させながら、画像をモニターするいわば連続処理で、
いま一つは、ビデオ信号を画像メモリ１４にメモリさせ
、信号処理回路１５によりメモリされた画像ごとの処理
を行なう単発処理である。これら２通りの処理の切換え
は、図に点線で示すように、相互に連動して切換えられ
る２連の切換スイッチＳ＋、Ｓｔによって行なう。図は
後者の単発処理の場合を示し、この場合には、制御回路
１１は、第２図（ａ）〜（ｄ）に示すように、ストロボ
電源１２に対して単発的に発光信号Ｐ１を印加するとと
もに、ストロボランプ６の発光時にテレビカメラ５には
垂直同期信号Ｐ。

を、また画像メモリ１４には書込信号Ｐ３を夫々印加す
る。画像メモリ１４にメモリされたビデオ信号Ｐ［３は
、テレビ１３と信号処理回路Ｉ５に夫々人力される。こ
の場合、垂直同期信号Ｐｔを撮像面に画像が記憶されて
いる間、適当回数繰り返してテレビカメラ５に印加する
とともに、書込信号Ｐ３もこれに対して適当回数繰り返
すことにより、同一画像のビデオ信号ＰＢ、、ＰＢｔ、
・・・を繰り返し回数だけ重ね合わせるようにして、い
わゆる粒状性雑音の影響を除去し、Ｓ／Ｎ比を改善する
ことが望ましい。信号処理回路１５は人力された画像情
報をもとに、画面中の微小物体の大きさ。

個数、密度、集合状態等を、例えばパルスカウンタ等に
より検出し、検出したデータをもとに表示手段１６によ
り８蒙なノン示を行なう。

一方、連続処理の場合には、第３図（ａ）、　（ｂ）に
示すように、ストロボ発光信号Ｐ１が垂直同期信号Ｐ、
と同期して走査時間間隔、例えば■／６０（ｓｅｃ）ご
とに連続的に印加され、テレビＩ３の画像は、ストロボ
ランプ６の発光ごとに連続的に切換えられる。この場合
には、液中の経時的な変化をあたかも高速度分解写真の
場合のように観察することができる。

なお、第４図以下に示すように、拡大光学系２の対物レ
ンズ８としては、ハウジングケース３の先端面において
外周囲をシール手段１８によってシールした液浸対物レ
ンズを用いて、液中に突出さＵ゛、直接に液中の状態を
観察するようにすれば有利である。

また、液の不透明度が高い場合あるいは液の透明度が高
くてら、像の鮮明度を高めたい場合に備えて、ライトガ
イド７により案内した閃光を焦点「に集中させることが
好ましい。このためには、第４図に示すように、ライト
ガイド７の端面７ａに、コンデンサレンズ１９を取り付
けるか、第５図に示すように、ライトガイド７の先端を
円錐状に焦点ｒに向けて収束させるようにすればよい。

さらに、液中の任意の位置の状態を観察するためには、
第６図に示すように、拡大光学系２とテレビカメラ５と
をユニット化して、耐圧構造の水中ケース２０内に内蔵
し、該水中ケース２ｏを吊り具４０により吊り下げるよ
うにしておくことが望ましい。この場合には、ケーブル
式にしたライトガイド７の先端を液浸対物レンズ８′に
対して一定位置に保持するように水中ケース２ｏから支
持手段２１によって支持し、またテレビカメラ５のビデ
オ信号はケーブル１ａ２２で処理側と連絡する。なお、
ユニット化に際しては、二つの直角プリズム２３．２４
を組み合わせて光路をＵターンさせるとともに、光路長
を適当に確保し、拡大光学系２とテレビカメラ５を平行
に収納するようにすれば、コンパクトな構造とすること
ができる。

この場合、ライトガイド７に代えて、第７図に示すよう
に、ストロボランプ６をランプハウジング２５に収納し
て、該ハウジング２５を水中ケース２０から支持手段２
６で支持して、水中ケース２０とともに上下させること
ができるようにすれば、より一層使用しやすくすること
ができる。このランプハウジング２５内は、第８図によ
り明瞭に示すように、ストロボランプ６の後方に凹面反
射鏡２７を配する一方、ストロボランプ６の前方には、
焦点ｒ側に向けて、集光レンズ２８．防熱フィルタ２９
およびコンデンサレンズ３０を配し、ランプハウジング
２５の窓部２５ａから、集光したストロボ光を焦点ｒに
向けて照射するようにする。なお、防熱フィルタ２９は
、ランプハウジング２５の窓部２５ａと液浸対物レンズ
１８との間を通過する微小物体に熱的影響を与えないた
めのものである。

以上詳述したことから明らかなように、本発明によれば
、ストロボの閃光を光案内手段で液中に導き、閃光によ
り瞬間的に照明された液中の微小物体を拡大光学系で拡
大して、撮像手段により撮像るようにした液中の微小物
体観察装置を提供するものである。

本発明によれば、対物レンズと光案内手段との間に液が
流動しうる間隔を設けたから、微小物体は両者の間を自
由に通過することができ、その際ストロボ等の閃光で微
小物体を瞬間的に撮像するようにしたから、微小物体を
動態のまま像の流れなしにとらえることができる。

したがって、本発明は、液中の微小物体の観察が有用な
全ての分野、例えば前述の発酵過程や生物学的汚水処理
の管理や水質管理のほか、化学工業における工程管理、
プランクトンの観察による赤潮の予知や漁業資源の確保
等々に極めて有用である。なお、上記のことから明らか
なように、本発明の観察対象は微生物に限られず、コロ
イド状粒子等のを機、無機の微小粒子であってもよい。

また、微小物体が光不透過性物体である場合には、反射
式照明手段を併用すると有ｆＩＩである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の全体系を示すシステム図、
第２図（ａ）乃至（ｄ）及び第３図（ａ）、　（ｂ）は
各々、画像の処理方式を示すタイムチャート図、第４図
及び第５図はそれぞれ本発明の変形例を示す要部側面図
、第６図は本発明の他の実施例を示す説明図、第７図は
第６図に示す実施例の変形例を示す説明図、第８図は第
７図の要部拡大説明図である。 ２・・・拡大光学系（８・・・対物レンズ、９・・・接
眼レンズ）、　３・・・ハウジングケース、　　５・・
・テレビカメラ、　　６・・・ストロボランプ、　　７
・・・ライトガイド、　　１９．３０・・・コンデンサ
レンズ、　ｆ・・・焦点、　Ｐｌ・・・ストロボ発光信
号、　Ｐｔ・・・垂直同期信号、　Ｐ３・・・書込信号
、　ＰＢ・・・ビデオ信号。 特許出願人　　　サントリー株式会社 株式会社甲南カメラ研究所 代　理　人　弁理士　前出　　葆　ほか２名第２図 第３図 第４図 第５図 図面の浄ｔ！Ｊ（内１５Ｆに変更なし）第６Ｎ 第７図 ｔυ 第８図 手続補正書（方式］ ％式％ ２）発明の名称 液中の微小物体観察装置 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住所　大阪府大阪市北区堂島浜２丁目１番４０号名称　
サントリー株式会社 代表者　　佐　治　敬　三 （ほか１名〕 ４、代理人

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）液中の微小物体を観察する装置であって、液中に
   少なくとも一部を液密に浸漬可能で、液中に焦点を有す
   る第１レンズ系と該第１レンズ系による微小物体の像を
   視覚し得る程度にまで拡大して結像する第２レンズ系と
   を備えた光学系と、該光学系の結像面もしくはこれと光
   学的に等価な面に撮像面を有する撮像手段と、微小物体
   の流動速度に比して十分に高速で瞬間的に閃光を発する
   閃光手段と、液中において上記光学系の第１レンズ系に
   対して微小物体が自由に通過しうる間隔をおいて対置さ
   れ、第１レンズ系の焦点近傍にまで上記閃光手段の閃光
   を案内する光案内手段と、光案内手段により案内された
   閃光を第１レンズ系の焦点に向けて集光する集光手段と
   を備え、閃光時、液中の微小物体を動態のまま観察しう
   るようにしたことを特徴とする液中の微小物体観察装置
   。
2. （２）特許請求の範囲第１項記載の微小物体観察装置に
   おいて、第１光学系が液浸式の対物レンズを含むことを
   特徴とする液中の微小物体観察装置。
3. （３）特許請求の範囲第１項又は第２項記載の微小物体
   観察装置において、少なくとも光学系および撮像手段が
   防水ケース内に収容され、かつ該防水ケースは液中に浸
   漬自在に支持されたことを特徴とする液中の微小物体観
   察装置。
4. （４）特許請求の範囲第３項記載の微小物体観察装置に
   おいて、光案内手段が防水ケースから支持されたことを
   特徴とする液中の微小物体観察装置。
5. （５）特許請求の範囲第１項乃至第４項のいずれか一に
   記載の微小物体観察装置において、閃光手段と光案内手
   段とが前記防水ケース内に収容され、かつ光案内手段が
   集光手段を兼ねる一方、防水ケースが、光案内手段と第
   １光学系との間に液中の微小物体観察装置が自由に通過
   しうる流通間隔を有することを特徴とする液中の微小物
   体観察装置。