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WO2012127650A1 - 濁度測定装置 - Google Patents

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Publication number
WO2012127650A1
WO2012127650A1 PCT/JP2011/056955 JP2011056955W WO2012127650A1 WO 2012127650 A1 WO2012127650 A1 WO 2012127650A1 JP 2011056955 W JP2011056955 W JP 2011056955W WO 2012127650 A1 WO2012127650 A1 WO 2012127650A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
turbidity
light
culture
culture tank
optical path
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.)
Ceased
Application number
PCT/JP2011/056955
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
石川　陽一
宏幸 釣井
勉 妙圓薗
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Able Corp
Original Assignee
Able Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Able Corp filed Critical Able Corp
Priority to PCT/JP2011/056955 priority Critical patent/WO2012127650A1/ja
Publication of WO2012127650A1 publication Critical patent/WO2012127650A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • 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
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G01N21/49—Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid
    • G01N21/51—Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid inside a container, e.g. in an ampoule
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
    • C12M41/30—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of concentration
    • C12M41/36—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of concentration of biomass, e.g. colony counters or by turbidity measurements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G01N21/49—Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid
    • G01N21/53—Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid within a flowing fluid, e.g. smoke
    • G01N21/534—Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid within a flowing fluid, e.g. smoke by measuring transmission alone, i.e. determining opacity

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus for measuring the turbidity of a culture solution, and more particularly, to a turbidity measurement apparatus for optically measuring the turbidity of a culture solution in a culture tank from outside the culture tank through a tank wall. .
  • the concentration (number) of cells or cells in the culture solution or the degree of proliferation thereof is measured for culture management.
  • the turbidity of the culture solution may be used as an index when managing the culture state.
  • a turbidity sensor probe
  • the turbidity of the culture solution is optically measured. Is done.
  • a turbidity sensor irradiates a liquid with light from a light source of a light emitting unit, and measures turbidity from the amount of light received by a light receiving unit for detection at that time. And when calculating the concentration of microbial cells and cells from the turbidity of the culture solution, create a standard curve (calibration curve) in advance by calculating the relationship between turbidity and microbial cell concentration, etc., based on the standard curve, The bacterial cell concentration and the like are determined from the measured turbidity of the culture solution.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-75344
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-232790 proposes securing the length of a measurement optical path by providing a reflection mirror in a water quality measurement device that measures turbidity and the like.
  • a turbidity sensor is arranged in the culture tank by fixing it to the top plate (canopy) at the top of the culture tank. It is known to measure the turbidity of a culture solution.
  • the turbidity sensor when the turbidity sensor is placed in the culture tank, the turbidity sensor may be damaged by heat cycle due to autoclave sterilization of the entire small culture tank or steam sterilization in a stationary culture tank. If the turbidity sensor is damaged, it is practically impossible to replace it during the culture.
  • the present invention has been made in view of such problems of the conventional technology, and the object of the present invention is to accurately measure the turbidity of a culture solution in culturing microorganisms, animal and plant cells, etc. Therefore, it is intended to provide a technique capable of accurately obtaining the bacterial cell concentration and the like.
  • the present inventors have arranged a light emitting part and a light receiving part for detection on the outside of the tank wall toward the reflecting mirror arranged in the culture solution in the culture tank, Then, the culture medium is irradiated from the light emitting part through the transparent part provided on the tank wall, and the light from the reflector direction is received by the light receiving part for detection through the transparent part, thereby culturing from outside the culture tank.
  • the transmission distance (transmitted optical path length) of the light in the culture solution is at least 2 of the distance between the inner surface of the transparent part and the reflecting mirror. Since the absorption rate of light by the culture solution can be increased by extending it twice, the turbidity of the culture solution can be accurately measured using transmitted light even when the turbidity is low.
  • the light from the direction of the reflecting mirror received by the detection light-receiving unit includes scattered light as the turbidity increases, and finally becomes only scattered light.
  • the turbidity of the culture solution can be accurately determined by using scattered light even when the turbidity of the culture solution is high. It can be measured well.
  • the turbidity measuring apparatus includes a transparent portion provided on the tank wall of the culture tank, a reflector disposed in the culture solution in the culture tank, and disposed outside the culture tank.
  • a light emitting unit that irradiates light through the transparent unit, and a light receiving unit for detection that is disposed outside the culture tank and receives light from the direction of the reflecting mirror through the transparent unit.
  • another embodiment of the turbidity measuring apparatus further includes bubble removing means for preventing bubbles from being mixed in the turbidity measuring optical path between the inner surface of the transparent portion and the reflecting mirror.
  • the bubble removing means may be an optical path vicinity enclosure that surrounds at least a part of a space including the turbidity measuring optical path.
  • another embodiment of the turbidity measuring apparatus of the present invention is characterized in that the optical path vicinity enclosure is formed of a 10-200 mesh net.
  • the present invention is a culture apparatus, characterized in that it includes the turbidity measurement apparatus described above.
  • culture management of the culture solution can be performed quickly and accurately.
  • the turbidity of the culture solution can be monitored online, and thereby the bacterial cell concentration of the culture solution can be grasped and managed.
  • the present invention is a method for measuring the turbidity of a culture solution from outside the culture tank, and is characterized by using the turbidity measuring apparatus described above.
  • the present invention it is possible to optically measure the turbidity of a culture solution from outside the culture tank. Moreover, since the microbial cell density
  • the turbidity from the time point when the turbidity of the culture solution is low to the time when it is high can be continuously measured.
  • the reflecting mirror is arranged on the inner side of the culture tank, the light emitting part and the light receiving part for detection are arranged on the outer side of the reflecting tank, and the light emitting part is provided via the transparent part provided on the tank wall of the culture tank.
  • a turbidity sensor in the culture tank in order to receive light from the direction of the reflector, such as light transmitted through the culture medium between the transparent part inner surface and the reflector, Compared with the case where is placed, stable turbidity measurement can be performed without causing damage to the turbidity sensor due to thermal heat cycle.
  • a turbidity sensor it is not necessary to attach a turbidity sensor to the upper part of the culture tank as in the prior art, and this is particularly advantageous when measuring turbidity in a small culture tank in which it is difficult to secure a mounting space.
  • the turbidity of the culture solution can be measured optically from outside the culture tank.
  • the culture solution may or may not contain bubbles. In the latter case, the bubbles may cause an error in the measured turbidity.
  • turbidity can be measured without being greatly affected by bubbles.
  • FIG. 2 is a graph (standard curve) showing the relationship between turbidity (absorbance) measured in Example 1 and yeast cell concentration. It is a graph (standard curve) which shows the relationship between the turbidity (absorbance) measured in Example 2, and yeast cell density
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a tip portion of a coaxial optical fiber in a light emitting / receiving unit integrated light emitting / receiving unit used in Examples 3 to 5. It is a graph (standard curve) which shows the relationship between the turbidity (absorbance) measured in Example 3, and yeast cell density
  • the present invention relates to a turbidity measuring apparatus for optically measuring the turbidity of a culture solution from outside the culture tank.
  • turbidimeters there are four types of turbidimeters: a transmitted light measurement method, a scattered light measurement method, a transmitted light / scattered light calculation method, and an integrating sphere measurement method.
  • the turbidity is measured by using the transmitted light when the test solution containing light is irradiated, and in the scattered light measurement method, the turbidity is measured by using the scattered light from the test solution.
  • the basic configuration of the turbidity measuring apparatus of the present invention is that a reflecting mirror is arranged in a culture tank, a light emitting part and a light receiving part for detection are arranged outside the culture tank, and the light receiving part for detection is arranged on the tank wall of the culture tank.
  • Light is emitted from the light emitting part to the culture solution through the transparent part provided, and light from the reflector direction such as light transmitted through the culture solution between the inner surface of the transparent part and the reflector is detected on the same side as the light emitting part.
  • the light receiving unit receives light.
  • One feature of the present invention is that the turbidity of the culture solution is measured from the outside of the culture tank by a transmitted light measurement method by arranging reflected light in the culture tank.
  • the light emitting part and the light receiving part for detection are arranged on the same side outside the culture tank, that is, at substantially the same position or near the outside of the culture tank, as described later, by arranging the reflecting mirror in the culture tank.
  • the turbidity of the culture solution can be measured by a transmitted light measurement method.
  • the present invention even when the turbidity of the culture solution is low, the irradiation light from the light emitting part is reflected between the inner surface of the transparent part and the reflecting mirror. ), It is possible to measure the turbidity of the culture solution by the transmitted light measurement method by extending the transmitted light path length and increasing the absorption rate of the culture solution.
  • the other feature of the present invention is that, although the turbidity transmitted light measurement method is adopted, the light emitting unit and the light receiving unit for detection are arranged at substantially the same position outside the culture vessel or in the vicinity thereof. In addition, since the light emitting unit and the light receiving unit for detection are both arranged toward the reflecting mirror, the light receiving unit for detection is incident in the direction of the reflecting mirror in the culture solution of light caused by irradiation light. It is also possible to receive scattered light from turbid substances (bacteria, cells, etc.).
  • the turbidity measuring apparatus of the present invention is not limited to the transmitted light measurement method, but is used in a wide range from low to high turbidity as a transmitted light / scattered light measurement method and further as a scattered light measurement method.
  • the turbidity of the culture solution can also be continuously measured, and it is extremely effective for the temporal management of the cell concentration and the like such as grasping the growth process in the culture of microorganisms, animals and plants.
  • the turbidity measuring apparatus of the present invention is provided with a transparent portion provided on the tank wall of the culture tank, a reflecting mirror disposed in the culture solution in the culture tank, and disposed outside the culture tank and reflecting.
  • a light emitting unit that emits light toward the mirror through the transparent unit, and a light receiving unit for detection that is disposed outside the culture tank and receives light from the direction of the reflecting mirror through the transparent unit.
  • the culture tank is used by putting a culture solution therein, and a known culture tank can be used.
  • the material, size, shape and the like of the culture tank are not particularly limited, and can be appropriately selected in consideration of the application, culture / sterilization temperature, and the like.
  • the material of the culture tank is preferably, for example, metal, glass, or resin. From the viewpoint of transparency and heat resistance in the small culture tank, for example, transparent heat-resistant glass such as Pyrex (registered trademark) glass, stainless steel in the large culture tank. Steel or the like is preferred.
  • the volume of the culture tank is not particularly limited, and any capacity culture tank can be used.
  • the culture tank can be used from a small culture tank having a capacity of about 100 ml to a large culture tank having a capacity exceeding 10,000 L.
  • the shape of the culture tank may be, for example, a cylindrical shape, a conical shape, a prismatic shape, or a pyramid shape.
  • the opening part of a culture tank may be liquid-tightly sealed with a top plate etc. so that it may mention later.
  • the tank wall of a culture tank means the wall surface which comprises a culture tank, and contains not only the side wall of a culture tank but a bottom wall.
  • the transparent portion is provided on the side wall or bottom wall of the culture tank because it is easy to measure the turbidity of the culture solution in contact with the inner surface thereof.
  • the transparent part is provided on the tank wall of the culture tank as described above, and transmits the irradiation light, transmitted light and scattered light when measuring turbidity.
  • the tank wall of the culture tank is transparent
  • the tank wall can be used as a transparent part, but when the tank wall of the culture tank is made of an opaque material such as metal, a transparent material is partially used. It is only necessary to provide a transparent portion by using.
  • the material of the transparent part is preferably heat resistant from the viewpoint of the sterilization treatment of the culture tank.
  • glass, resin or the like can be used.
  • the transparent resin include polypropylene (PP) and polycarbonate (PC). And tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene copolymer (FEP).
  • the light emitting section and the detection light receiving section are provided outside the transparent section.
  • the turbidity measuring apparatus of the present invention achieves excellent durability and measurement accuracy.
  • the outer side of the transparent part refers to the side facing the transparent part through the transparent part when the side in which the culture solution is stored is taken as the inner side.
  • a reflector is arranged in the culture tank, and by adopting such a configuration, as described above, the turbidity measuring apparatus of the present invention has excellent measurement accuracy even when turbidity is low. Realize. In other words, by increasing the light transmission distance by reciprocating the culture solution between the transparent part and the reflector through a reflector, the light absorption rate by the turbid substance in the culture solution is increased. Therefore, even when the turbidity of the culture solution is low, the bacterial cell concentration and the like can be optically measured as turbidity from outside the culture tank with high accuracy.
  • the installation position of the reflecting mirror is not particularly limited, and is installed at an arbitrary position in the culture solution having no light shielding material such as equipment and members in the optical path of the transmitted light between the transparent portion and the reflecting mirror. .
  • the position is selected in consideration of the position of irradiation light so that the amount of received light or the received light value (hereinafter referred to as “received light amount or the like”) in the detection light receiving unit is maximized.
  • the reflecting mirror is set, for example, at a position of 1 to 50 mm, preferably 2 to 30 mm from the inner surface of the transparent portion of the tank wall.
  • a light emitting part is arranged outside the side wall of the culture tank, and a light receiving part for detection is arranged outside the opposite side wall to measure turbidity by a transmitted light measurement method. It is difficult to do because there are light shields such as various devices and members in the culture tank, but by using the turbidity measuring device of the present invention, the light from the light emitting part outside the tank wall is reflected.
  • the turbidity can be measured from the outside of the culture tank by the transmitted light measurement method by reflecting the light with a mirror and receiving the light with the detection light receiving unit outside the same side.
  • the angle of the reflection surface is not particularly limited as long as the transmitted light can be measured, but the reflection surface faces the inner surface of the transparent portion, and the irradiation light from the light emitting portion is used as the detection light receiving portion. It is preferable that they are arranged at an angle that allows efficient reflection.
  • the reflector may be supported by a device or member such as a baffle plate installed in the culture tank, or a dedicated support member can be used. And measurement errors due to position movement can be prevented.
  • the material of the reflecting mirror is not particularly limited, but for example, metal, glass, and resin are preferable. From the viewpoint of sterilization, stainless steel and heat resistant glass are more preferable, and the reflecting surface is coated with a metal such as aluminum or silver. It may be a thing.
  • the shape of the reflecting mirror is not particularly limited as long as it reflects light, and reflecting mirrors of any shape such as a plane mirror, a concave mirror, and a convex mirror can be used. Further, the size and shape of the reflecting surface of the reflecting mirror are not particularly limited. For example, a circular mirror or a rectangular mirror having a diameter of 10 to 30 mm can be used.
  • the reflector placed in the culture tank can be separately installed in the culture tank, but the surface of various devices and members such as stainless steel sensors in the culture tank is reflected as it is or after being processed. Can be used as a mirror.
  • the surface of an object in the culture tank since the space in the culture tank is limited, it is advantageous to use the surface of an object in the culture tank as a reflecting mirror.
  • the number of reflectors arranged in the culture tank is not limited to a single one, and a plurality of reflectors may be arranged at positions where the distance from the inner surface of the transparent part of the tank wall is different and the turbidity measurement optical paths do not overlap.
  • a plurality of reflectors may be arranged at positions where the distance from the inner surface of the transparent part of the tank wall is different and the turbidity measurement optical paths do not overlap.
  • the turbidity of the culture solution is low, it is difficult to measure turbidity when using a certain reflector, but turbidity can be measured using another reflector that has a longer distance from the inner surface of the transparent part.
  • the light emitting / receiving units described later disposed outside the culture tank may be moved to positions facing the reflecting mirrors when measuring turbidity.
  • a belt-like reflecting mirror separated from the inner surface of the transparent part of the side wall at an appropriate distance all around (the reflecting mirror at this time should be cylindrical) can be arranged within an appropriate range such as a half circle.
  • the light emitting / receiving unit described later arranged outside the culture tank is restricted in the vertical direction but can be arranged with a degree of freedom in the horizontal direction.
  • the portion of the side wall facing the reflecting mirror at this time is a transparent portion.
  • a light emitting / receiving unit described later is disposed below the transparent window of the supporting rigid flat plate on which the entire bottom of the transparent wide bag is fixed and placed, and the upper surface of the transparent window
  • the turbidity of the present invention is such that a reflecting mirror is fixed inside a tank wall (transparent portion of the bottom wall) in contact with the bag through a support member fixed to the inner surface of the bag with an adhesive or the like.
  • a measuring device can be applied.
  • the irradiation light can be generated using a light source usually used for measuring turbidity.
  • the wavelength of light is not particularly limited, for example, light having a wavelength of 900 nm, 660 nm, 600 nm, 610 nm, 562 nm, or the like can be suitably used.
  • a publicly known one can be used as the light emitting part of the irradiation light.
  • a light emitting diode LED: Light Emitting Diode
  • a laser can be suitably used as the light source.
  • the turbidity measuring apparatus of the present invention is provided with a light receiving part for detection.
  • the light receiving unit for detection is a position that can receive light from the direction of the reflecting mirror caused by irradiation light such as light reflected by the reflecting mirror and transmitted through the culture solution, and facing the reflecting mirror outside the transparent portion. Be placed.
  • a publicly known one can be used.
  • a photodiode Photo-Diode: PD
  • a photocell or the like can be preferably used.
  • each of the irradiation and light receiving parts facing the outer surface of the transparent part of the tank wall may be a separate type or an integrated type.
  • the light emitting unit (light projector) and the light receiving unit for detection (light receiver) are separate, and these are connected to the arithmetic processing unit (amplifier) attached to the digital display unit via a cable. Can be linked.
  • the light emitting unit includes a main body that houses the light source and an optical fiber connected to the main body, and light is irradiated from the tip of the optical fiber.
  • the detection light receiving section includes a main body for housing the PD and an optical fiber, and the light received at the tip of the optical fiber is detected by the PD.
  • the main body of the light emitting unit and the main body of the light receiving unit for detection may be combined with an arithmetic processing unit (amplifier) attached to the digital display unit to form one unit.
  • the portion for irradiation and light reception at this time may be a separate type or an integrated type.
  • the tip of one optical fiber connected to the light source in the light emitting unit body May be a coaxial one in which the tip ends of a plurality of optical fibers connected to the PD in the detection light receiving unit main body are arranged around the center axis.
  • bubble removing means is provided inside the transparent portion. Furthermore, it can be provided.
  • an optical path vicinity enclosure that surrounds at least a part of the space including the turbidity measuring optical path can be cited.
  • a peripheral surface substantially perpendicular to the inner surface of the transparent portion that is, , Side surface
  • the optical path vicinity enclosure has one end surface in contact with the inner surface of the transparent portion of the tank wall, the contact surface opened, and the other end surface formed of a reflecting mirror.
  • the entire circumference of the space including the turbidity measurement optical path (in other words, the angle of the circumferential surface in the direction substantially perpendicular to the inner surface of the transparent portion is 360 degrees).
  • the surrounding optical path surrounding body can be exemplified.
  • an optical path vicinity enclosure which is surrounded by a material (for example, a net) that allows the culture medium to pass but does not allow air bubbles to substantially pass and has a non-contact surface with the tank wall can be exemplified.
  • substantially do not allow bubbles to pass means that fine bubbles may be allowed to pass therethrough.
  • bubbles that may be generated by the collection of fine bubbles that have passed through can be naturally discharged to the outside of the enclosure near the optical path by the buoyancy. It is convenient because it can.
  • the optical path vicinity enclosure is an optical path vicinity enclosure having an open portion in a direction substantially perpendicular to the inner surface of the transparent part, and at least a half circumference of a peripheral surface of the space including the turbidity measurement optical path (
  • it may be one that is surrounded by a member that does not allow the culture medium to pass through, and that removes bubbles by retaining the culture liquid.
  • the turbidity of the inside and outside of the enclosure near the optical path is made uniform by the inflowing culture solution staying, but the inflowed bubbles are naturally discharged from the open part of the peripheral surface part to the outside of the enclosure near the optical path. be able to.
  • the space including the turbidity measurement optical path has a shape surrounding an angle of 180 degrees or more and less than 360 degrees of the circumferential surface substantially perpendicular to the inner surface of the transparent portion (in the same direction). Any shape can be used as long as it has a belt-like open portion on the peripheral surface), but a substantially L-shaped or substantially U-shaped cross section is preferable.
  • turbidity is an index indicating the degree of turbidity of water.
  • a standard prepared by using a standard solution or the like which is a known method by measuring the amount of transmitted light or scattered light received. From the curve (calibration curve), the concentration of the item required for the sample can be quantified as turbidity.
  • the absorbance, the received light value that is the received light value, etc. can be measured as turbidity.
  • a standard curve showing the relationship between turbidity and cell concentration (cells / ml) is a known method, for example, a turbidity measurement value of a culture solution and a known method for the culture solution at that time. Or from the cell suspensions prepared to various known cell concentrations and the respective turbidity measurement values. Since this standard curve differs depending on the type of microorganism, animal or plant cell, etc., it is prepared in advance for each type, and the effective measurement range such as the bacterial cell concentration can also be confirmed from this standard curve.
  • the turbidity of a culture solution to be measured is such that the absorbance measured using a spectrophotometer (for example, absorbance at a wavelength of 660 nm) is in the range of 0.2-6. Sometimes, it is applied particularly effectively, but is not limited to such a range.
  • the turbidity measuring apparatus of the present invention can be measured from the outside, it can be applied regardless of the internal environment. Therefore, small-scale basic research and large-scale industrial use can be applied to all cultures such as microorganisms and cells. Can be used for various purposes.
  • a culture apparatus provided with the turbidity measuring apparatus of the present invention and a method for optically measuring the turbidity of a culture solution from the outside of the culture tank using the turbidity measuring apparatus of the present invention. Can be mentioned.
  • FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of the turbidity measuring apparatus of the present invention
  • FIG. 1 (a) is an explanatory schematic view showing a part thereof in a longitudinal section
  • FIG. It is explanatory explanatory drawing which shows the cross section by X.
  • the culture apparatus 1 is a culture apparatus provided with a stirrer 3 and a baffle plate (baffle plate) 4 in a cylindrical culture tank 2, and is a turbidity measurement apparatus 6A according to an embodiment of the present invention.
  • the culture tank 2 illustrated in FIG. 1 is made of heat-resistant glass, which is Pyrex (registered trademark) glass, and has a capacity of 1000 ml.
  • sensors and the like provided as necessary in the culture tank 2 such as a pH sensor, a DO sensor, a vent pipe, a temperature control pipe, an exhaust port, and a temperature control pipe are shown. However, it is natural that these can be attached to the culture tank of FIG. 1 according to the embodiment.
  • the upper opening of the cylindrical culture tank 2 is liquid-tightly sealed with a top plate 5.
  • the culture tank 2 is equipped with a stirrer 3, and for example, the rotating shaft 3a is supported by a bearing 3b provided at the center on the top plate 5, and the stirring blade 3c is attached to the rotating shaft 3a in multiple stages. It has been.
  • a rotating disk 3d containing a plurality of permanent magnets (not shown) is connected to the lower end of the rotating shaft 3a so as to be separated from the inner surface of the bottom wall 2b, and the rotating disk 3d is separated from the outer surface of the bottom wall 2b. It is rotated by a magnet rotating body (not shown) that faces the lever and rotates horizontally by power.
  • baffle plates 4 are suspended in the axial direction in the vicinity of the inner periphery of the culture tank 2 (only one is shown in FIG. 1a), and each upper end of the baffle plate 4 is suspended and fixed to the top plate 5. Further, the lower end portions thereof are firmly connected and fixed to each other by a ring 4a (a part of which is shown in FIG. 1A).
  • a light emitting / receiving unit (for example, using laser light) 6U is arranged outside the tank wall of the culture tank 2.
  • Separate light-emitting portions 6a (example: laser projector) and detection light-receiving portions 6b (example: light receiver using PD) are respectively fixed as light-receiving / emitting units 6U and housed in the casing.
  • the reflecting mirror 8 (example: via the transparent part 2aa).
  • a light emitting section 6a that irradiates light toward a stainless steel circular mirror having a diameter of 20 mm is disposed, and the light irradiated from the light emitting section 6a such as light reflected by the reflecting mirror 8 and transmitted through the culture solution 7 is disposed.
  • a light receiving unit 6b for detection that receives light from the direction of the reflecting mirror through the transparent part 2aa and outputs a light reception signal for detection according to the amount of received light or the like is arranged toward the reflecting mirror 8.
  • the arrangement position of the light emitting / receiving unit 6U may be any as long as the culture solution 7 is outside the tank wall in contact with the inner surface thereof.
  • the position of the reflecting mirror 8 (example: substantially perpendicular direction from the inner surface of the transparent portion 2aa to the inner surface thereof. 3mm) is appropriately selected and determined.
  • the light emitting / receiving unit 6U may be installed on the outside of the tank wall by an appropriate method.
  • the light receiving / emitting unit 6U may be directly attached to the tank wall with a support member whose distance from the tank wall can be adjusted, or may be mounted on a support stand near the tank wall. It may be attached or the like.
  • the light emitting / receiving unit 6U may accommodate an arithmetic processing unit attached to the digital display unit for digitizing the light receiving amount or the like, or for calculating turbidity.
  • a position where the amount of received light is maximized is generally selected as the installation position of the reflector 8 that is fixedly arranged in the culture tank 2.
  • the reflection surface faces the inner surface of the transparent portion 2aa and is disposed in parallel with the axial direction.
  • the reflecting mirror 8 in the turbidity measuring apparatus 6A shown in FIG. 1 is provided inside the transparent part 2aa of the side wall 2a. However, when this is provided in the transparent part of the bottom wall 2b, the reflecting mirror 8 is provided on the side wall 2a. It may be provided in accordance with the same purpose as provided.
  • the turbidity measuring apparatus 6A of the present invention configured as described above allows the irradiation light from the light emitting part 6a to pass through the transparent part 2aa through the reflector 8 even when the turbidity of the culture solution 7 is low. Transmission through the culture solution 7 from the inner surface to the reflection mirror 8 and further from the reflection mirror 8 to the inner surface of the transparent portion 2aa in the direction of the detection light receiving portion 6b, that is, the transmission distance (transmission of light in the culture solution 7) By increasing the optical path length), the absorption rate of light by suspended substances (turbid substances) in the culture solution is increased, and the cell concentration etc. is optically measured as turbidity from outside the culture tank 2 with high accuracy. can do.
  • the culture apparatus 1 measuring the turbidity by the transmitted light measurement method by arranging the light emitting part outside the tank wall and arranging the light receiving part for detection outside the opposite tank wall is the culture tank 2.
  • the culture tank 2 Inside, it is difficult because there are light shielding materials such as various devices and members as described above, but in the turbidity measuring device 6A of the present invention, the light from the light emitting portion 6a outside the tank wall is reflected.
  • the turbidity can be measured mainly from the outside of the culture vessel 2 by the transmitted light measurement method by reflecting the light by the mirror 8 and receiving the light by the detection light receiving unit 6b outside the same side.
  • the reflecting mirror 8 is supported by a baffle plate 4 made of stainless steel that is suspended in the axial direction of the culture tank 2.
  • a notch concave portion
  • the reflecting mirror 8 is firmly fitted thereto, screwed via an attachment member
  • an appropriate method such as welding is adopted.
  • apparatuses and members other than the baffle plate 4 can also be utilized suitably, and a dedicated support member can also be used.
  • the reflecting mirror 8 can be firmly fixed to the baffle plate 4 or the like, thereby preventing measurement errors due to vibration or position movement of the reflecting mirror.
  • the reflecting mirror 8 As a method of arranging the reflecting mirror 8 at a predetermined position in the culture tank 2, the reflecting mirror 8 is previously placed outside the culture tank 2 at a specific position of the baffle plate 4 (when the baffle plate 4 is inserted into the culture tank 2) 8 is a predetermined position), and then the top plate 5 to which the upper end of the baffle plate 4 is fixed is gradually lowered to insert the baffle plate 4 into the culture tank 2, and then the top plate 5 Is placed on the upper opening surface of the culture tank 2 and fixed so that the reflecting mirror 8 is appropriately disposed at a predetermined position in the culture tank 2.
  • the positional relationship between the light emitting unit 6a and the detection light receiving unit 6b in the turbidity measuring device 6A is not particularly limited, and may be any direction such as a vertical direction or a horizontal direction as in the present embodiment.
  • the light emitting unit 6a and the detection light receiving unit 6b are positions where the optical axis of the irradiation light from the light emitting unit 6a and the optical axis of the incident light (transmitted light) to the detection light receiving unit 6b are necessarily included in the same plane. In addition, it is usually arranged at a position where the angle of both optical axes is an appropriate angle of 100 degrees or less, for example, a position where the amount of received light is maximized.
  • the detection light-receiving unit 6b also receives external light other than the light emitted from the light-emitting unit 6a.
  • the intensity of light as an external light source of the light-emitting unit 6a is external.
  • the received external light signal is processed by a filter circuit to obtain an electric signal (target,
  • the turbidity can be measured without being affected by external light by adopting a method such as analog circuit processing of only the received light light signal from the pulsed light source. For this reason, light shielding in the vicinity of the optical path between the light emitting part 6a and the detection light receiving part 6b from the outer surface of the transparent part 2aa of the tank wall is not particularly required.
  • the light emitting unit 6a may be a single light source or a plurality of light sources, and the light source light intensity and the like are not particularly limited and are appropriately selected.
  • the detection light-receiving unit 6b is disposed toward the reflecting mirror 8 and receives light from the direction of the reflecting mirror 8 due to irradiation light such as transmitted light from the reflecting mirror 8. Accordingly, the amount of light received by the detection PD (detection light receiving portion 6b) (detection light reception signal) varies depending on the turbidity of the culture solution 7 between the inner surface of the transparent portion 2aa and the reflecting mirror 8.
  • the detection PD outputs a detection light reception signal (electrical signal) that changes according to the turbidity, and the arithmetic processing unit (not shown) quantifies the electric signal, and further, based on this, the turbidity is calculated. It is calculated by a method well known to those skilled in the art.
  • the light emitting / receiving unit 6U having the light emitting unit 6a and the detection light receiving unit 6b for example, as described above, using laser light
  • a known unit can be used, for example, a transmission type laser sensor head IB. -01 (manufactured by Keyence Corporation) is used.
  • This light emitting / receiving unit is connected to a known arithmetic processing unit attached to the digital display unit, for example, a transmission type laser sensor amplifier 1B-1500 (manufactured by Keyence Corporation) via a cable.
  • a light emitting / receiving unit in the case where an LED or the like is used as a light source is as exemplified in the examples described later.
  • the turbidity measuring apparatus 6A of the present invention thus configured can accurately measure the turbidity of the culture solution 7 from the outside of the culture tank 2, and the measured turbidity and the turbidity in advance From the standard curve for which the relationship with the bacterial cell concentration or the like is required, the bacterial cell concentration or the like of the culture solution is determined.
  • the turbidity measurement may be performed every predetermined time or continuously.
  • the turbidity measuring apparatus of the present invention can include a bubble removing means.
  • FIG. 2A is a longitudinal sectional view showing an embodiment of the turbidity measuring apparatus of the present invention provided with bubble removing means
  • FIG. 2B is a schematic view showing a section taken along YY. 3 (a) and 3 (b) are enlarged schematic views of the turbidity measuring device portion of FIG.
  • members and places that are substantially the same as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
  • the bubble removing means substantially prevents bubbles generated by aeration stirring or the like in the culture solution in the turbidity measuring optical path between the inner surface of the transparent part and the reflecting mirror, and may be generated by bubbles in some cases. Suppress errors in certain turbidity measurements.
  • the turbidity measuring apparatus of the present invention provided with the bubble removing means can be used even in the case of turbidity measurement of a culture solution containing no bubbles (bubbles are not substantially mixed).
  • the bubble removing means 6c provided in the turbidity measuring device 6B includes a turbidity measuring optical path between the inner surface of the transparent portion 2aa and the reflecting mirror 8.
  • the entire circumference in other words, the portion corresponding to the circumferential surface of the space is indicated by 6cs in FIG. 3B) in the direction substantially perpendicular to the inner surface of the transparent portion 2aa (in other words, the circumferential surface 6cs in the same direction).
  • the optical path vicinity enclosure (6c) in which the angle of 360 degrees is enclosed, and is disposed sideways so as to sufficiently surround the turbidity measurement optical path.
  • the bubble removing means 6c is, for example, a cylindrical (or rectangular tube-shaped) optical path vicinity enclosure (6c), and the optical path vicinity enclosure (6c) is a contact surface (one side) with the inner surface of the transparent portion 2aa.
  • the transparent portion 2aa is formed by the reflecting mirror 8, and the other surface (portion) in contact with the culture solution 7 passes the turbid substance but the air bubbles substantially pass.
  • the net 6ca is not formed.
  • what is necessary is just to adhere
  • the size of the enclosure near the optical path (6c) is not limited, but the inner diameter is preferably 10 to 30 mm, and the height is preferably 2 to 30 mm.
  • the inner diameter is the diameter of the reflector 8 and the height is transparent.
  • the distance from the inner surface of the portion 2aa to the reflecting mirror is preferably the same.
  • a part of the enclosure near the optical path may function as the reflecting mirror 8, and in this case, the opposing surface of the transparent portion 2 a forms the reflecting mirror 8.
  • bubble removing means 6c having such a simple structure, bubbles mixed in the culture solution 7 in the vicinity of the turbidity measuring optical path can be substantially removed, and the object of the present invention can be achieved.
  • a bubble discharge port 6cb is provided in the upper part of the optical path vicinity enclosure (6c), and the opening area can be 100% of the upper surface or the other end surface, but 20 to 80% is preferable.
  • the upper part means the upper surface (above half of the cross section of the cylinder) or the upper part of the other end surface, and this also applies to the following.
  • the bubble discharge port (opening) 6cb is provided so that the fine bubbles may be formed by gradually gathering the bubbles. By releasing from the air, it is possible to prevent the bubbles from affecting the turbidity measurement value.
  • a skeleton is formed by an appropriate support member, and a surface in contact with the culture solution 7 is formed by a net 6ca along the skeleton.
  • a material of the support member for example, a metal, a heat resistant resin, or the like is used from the viewpoint of sterilization treatment of the culture tank 2.
  • the material of the mesh 6ca is not particularly limited, and similarly, for example, metal, heat-resistant resin, etc. can be mentioned, and the mesh is, for example, 10 to 200 mesh, preferably 20 to 100 mesh.
  • the optical path vicinity enclosure (6c) having the reflecting mirror 8 on the other end face is disposed, for example, so that its central axis is substantially perpendicular to the inner surface of the transparent portion 2aa of the side wall 2a.
  • the reflecting mirror 8 is supported by the baffle plate 4 suspended in the axial direction of the culture tank 2, the outside of the reflecting mirror 8 on the other end face is bubbled.
  • the entire enclosure near the optical path (6c) may be supported by supporting the baffle plate 4 with the discharge port 6cb facing up.
  • the contact surface between the opening end surface of one end surface of the enclosure near the optical path (6c) and the inner surface of the transparent portion 2aa may be brought into close contact via an elastic body (not shown) or the like.
  • the material of the elastic body is not particularly limited, and for example, silicon resin can be used.
  • an elastic member such as a spring is interposed between the other end face of the optical path vicinity enclosure (6c) and the baffle plate 4, and the opening end face of one end face of the optical path vicinity enclosure (6c) is transparent.
  • the contact surface with the inner surface of the portion 2aa may be pressed in close contact with the transparent portion 2aa.
  • An example of a method of mounting the enclosure near the optical path (6c) in the culture tank 2 is substantially the same as the case where the reflecting mirror 8 is disposed, and the elastic body is provided on the opening end surface of one end surface as necessary.
  • the fixed top plate 5 is gradually lowered and the baffle plate 4 is inserted into the culture tank 2, and then the top plate 5 is placed and fixed on the upper end opening surface of the culture tank 2 to thereby enclose the vicinity of the optical path.
  • (6c) is appropriately arranged in the vicinity of the optical path in the culture tank 2.
  • the optical path vicinity enclosure (6c) arranged and mounted in this way has an opening end surface of one end surface thereof in close contact with the inner surface of the transparent portion 2aa, and the other end surface thereof is firmly fixed to the baffle plate 4. It does not vibrate or move position.
  • the bubble removing means 6c shown in FIGS. 2 and 3 is provided in the transparent portion 2aa of the side wall 2a.
  • the above-described reflecting mirror 8 is disposed.
  • the enclosure near the optical path is substantially perpendicular to the inner surface of the transparent portion of the bottom wall 2b, and the bubble outlet is in the vicinity of the optical path. What is necessary is just to provide in the other end part surface (upper part) of an enclosure.
  • the turbidity measuring apparatus 6B of the present invention including the bubble removing means 6c configured as described above eliminates or reduces errors in turbidity measurement values that may be caused by bubbles in the culture solution 7, and more accurately. Turbidity can be measured.
  • the enclosure near the optical path is at least a half circumference (angle 180) of the circumferential surface substantially perpendicular to the inner surface of the transparent portion of the space including the turbidity measuring optical path. Is formed of a material that does not allow the culture medium to pass therethrough, and thereby the culture medium is retained to remove bubbles in the culture liquid.
  • the turbidity is an enclosure near the optical path having a substantially L-shaped or substantially U-shaped cross section, with one end face opening to contact the inner surface of the transparent portion of the tank wall.
  • a bubble removing means that surrounds the measurement optical path with sufficient spread can be mentioned.
  • the other end faces are provided with reflecting mirrors.
  • the bubble of the culture fluid flows in a substantially constant direction by the stirring method, the aeration method, etc., or flows as a turbulent flow, but what type of optical path vicinity enclosure is used, Taking into account the flow state of the bubbles, such as using a near-L-shaped optical path enclosure with a substantially L-shaped cross section when the flow of bubbles is in a substantially constant direction, and a near-U-shaped optical path enclosure with turbulent flow. What is necessary is just to select suitably.
  • FIG. 4 is a schematic perspective view showing a bubble removing means which is an optical path vicinity enclosure having an L-shaped cross section, and has a very simple structure.
  • the one end face 16cc is in contact with the inner surface of the transparent portion of the tank wall, and the outside of the L-shaped side face 16cd is located upstream of the flow of the culture medium bubbles.
  • a retention area of the culture solution is formed between the inside of one peripheral surface (side surface) 16cd and the inside of the other L-shaped peripheral surface (side surface) 16ce.
  • Bubbles are removed from 16cf.
  • at least half the circumference (angle 180 degrees) of the circumferential surface substantially perpendicular to the inner surface of the transparent portion is surrounded by the inner side of 16cd and 16ce.
  • the bubble removing means 16c if the outside of the other side surface 16ce of the L-shape is arranged so as to be positioned on the lower peripheral surface (side surface) of the turbidity measuring optical path, the bubble rising from below is provided. This is preferable because it can prevent the contamination.
  • One end face 16cc of the bubble removing means 16c is in contact with the inner surface of the transparent portion of the tank wall, but a reflecting mirror 18 is provided on the other end face.
  • FIG. 5 is a schematic perspective view showing a bubble removing means which is an optical path vicinity enclosure having a U-shaped cross section and a cross-sectionally arc-shaped cross section. In these cases, most of the peripheral surface (side surface) near the turbidity measurement optical path is surrounded by the optical path vicinity enclosure.
  • one end face 26cc, 36cc is in contact with the inner surface of the transparent portion of the tank wall, but the other end face is provided with reflecting mirrors 28, 38. And since the residence area
  • the open portions 26cf and 36cf in a direction substantially perpendicular to the inner surface of the transparent portion on the peripheral surface (side surface) of the optical path vicinity enclosures (26c) and (36c) are positions where air bubbles are easily released as much as possible (normally upward). It is preferable to set to.
  • a turbidity measurement optical path vicinity between the transparent part and the reflecting mirror can be sufficiently surrounded, for example, a cylindrical optical path vicinity enclosure or the like.
  • the other end face can be made to function as a reflecting mirror by using a material that can be used for the reflecting mirror.
  • the enclosure near the optical path is, for example, cylindrical, and has a contact surface with the inner surface of the transparent portion at one end surface thereof, and has a culture solution outflow inlet at the top.
  • the inflowing culture solution stays and bubbles rise upward, and are discharged and removed from the upper culture solution outlet.
  • the material for the enclosure near the optical path used for removing bubbles by retaining the culture solution for example, metal, heat-resistant resin, rubber, or the like is used as the material for the enclosure near the optical path used for removing bubbles by retaining the culture solution.
  • the arrangement of the enclosure near the optical path in the culture tank, the supporting method, and the like may be the same as described in the above embodiment (FIGS. 2 and 3).
  • an optical path vicinity enclosure having a peripheral surface (side surface) perpendicular to the inner surface of the transparent portion of the tank wall is illustrated, but if it surrounds the vicinity of the turbidity measurement optical path, the angle of the surface Is not limited, and may be, for example, a tapered shape from the inner surface of the transparent portion of the tank wall toward the reflecting mirror.
  • the light emitting / receiving unit of the turbidity measuring apparatus outside the culture tank is temporarily removed. Etc., and move the culture tank, return to the original position after sterilization, and re-install the light emitting unit etc.
  • enclose the vicinity of the optical path with the light receiving and emitting unit etc. and the reflector in the culture tank The position with the body may be greatly displaced (for example, in the turbidity measuring apparatus shown in FIG. 2, the displacement in the horizontal direction). Taking this into consideration, the horizontal direction of the vertical cross section with respect to the axial direction of the enclosure near the optical path can be made sufficiently wide.
  • the turbidity measuring apparatus of the present invention provided with the bubble removing means configured as described above eliminates or reduces the error of the turbidity measurement value that may be caused by bubbles in the culture solution in some cases, and more accurately turbidity. Can be measured.
  • Example 1 (light emitting part: laser pulse light source)
  • the turbidity of a yeast suspension (culture solution) having a known yeast cell concentration was measured using the turbidity measuring apparatus 6A of the present invention using a laser pulse light source as a light emitting unit provided in the culture apparatus shown in FIG.
  • turbidity measuring device On the outside of a 1000 ml cylindrical culture tank (inner diameter 84 mm, height 180 mm) made of transparent glass, equipped with a light emitting / receiving unit in the turbidity measuring apparatus of the present invention (as exemplified in the turbidity measuring apparatus in FIG. 1), A culture apparatus equipped with a reflector in the culture tank was used. In this case, the glass on the side wall of the cylindrical culture tank constitutes the transparent part of the turbidity measuring apparatus of the present invention.
  • the light receiving / emitting unit is a separate light emitting / receiving unit (stock) with a laser pulse light source (wavelength: 660 nm) as a light emitting part (projector) and a photodiode (PD) as a light receiving part for detection (light receiver).
  • a transmission type laser sensor head IB-01 manufactured by Keyence Corporation was used.
  • the light emitting / receiving unit is installed so that the light emitting part is positioned 15 mm from the level of the bottom surface of the culture tank (the interval between the light emitting part and the light receiving part for detection is 30 mm). It was connected to a KEYENCE transmission laser sensor amplifier IB-1500.
  • the arithmetic processing unit includes a digital display unit, and the transmittance (%) is displayed on the digital display unit.
  • the combined device of the light emitting / receiving unit and the arithmetic processing unit is not affected by external light other than the irradiation light from the light emitting unit.
  • the light emitting unit and the detection light receiving unit of the light receiving and emitting unit are arranged at a position where the optical axis of the irradiation light from the light emitting unit and the optical axis of the incident light (transmitted light) to the detection light receiving unit are necessarily included in the same plane.
  • both optical axes are arranged so that the angle is 90 degrees (the angle of the optical axis of the irradiated light with respect to the reflecting surface of the reflecting mirror is 45 degrees and the angle of the optical axis of the incident light is 45 degrees).
  • the plane including the optical axis of the irradiation light and the optical axis of the incident light is perpendicular to the bottom surface of the culture tank, and the irradiation light is irradiated from below as shown in FIG. Received light.
  • the reflecting mirror is made of a circular (diameter 20 mm) stainless steel, and one of the three baffle plates is arranged so that its reflecting surface is opposed to and parallel to the inner surface of the transparent part of the side wall of the culture tank.
  • the reflecting mirror has a distance from the inner surface of the transparent portion of the tank wall to the reflecting surface of the reflecting mirror in the vertical direction (hereinafter referred to as “distance from the inner surface of the transparent portion to the reflecting mirror”) of 3.5 mm or 5. It arrange
  • the turbidity measuring optical path length (hereinafter simply referred to as “optical path length”) is 10 mm, and the distance from the inner surface of the transparent part to the reflecting mirror is 5.0 mm. In this case, the optical path length is 14 mm.
  • the light emitting and receiving unit with the light emitting part and the light receiving part for detection fixed to the outside of the culture tank so that the separation distance from the tank wall can be adjusted, and the separation distance can be adjusted so as to maximize the amount of light received. It is.
  • Saccharomyces cerevisiae Oriental Yeast Industry Co., Ltd., Oriental East Regular was used and suspended in water. was prepared.
  • Example 2 (light emitting part: LED pulse light source, light emitting part / light receiving part separate type) A yeast suspension having a known yeast cell concentration in the same manner as in Example 1 except that the following light emitting / receiving unit and arithmetic processing unit were used and the distance from the inner surface of the transparent part to the reflecting mirror was changed to the following distance. The turbidity of was measured.
  • Light emitting / receiving unit and arithmetic processing unit As a light receiving / emitting unit, a light emitting unit composed of an LED pulse light source (wavelength 660 nm) and an optical fiber coupled thereto, and a light receiving unit for detection composed of a PD and an optical fiber coupled thereto A separate light emitting / receiving unit (manufactured by Keyence Corporation, fiber unit FU-77 (fiber strand diameter 1.13 mm, with a transmissive lens F-4 attached to the tip of the fiber unit)) was used. This light emitting / receiving unit is connected to an arithmetic processing unit (Keyence Co., Ltd., digital fiber amplifier FS-N11MN) attached to the digital display unit to form one unit.
  • arithmetic processing unit Keyence Co., Ltd., digital fiber amplifier FS-N11MN
  • Example 3 (light emitting part: LED pulse light source, light emitting part / light receiving part integrated type) Using the following light emitting / receiving unit and arithmetic processing unit, except that the distance from the inner surface of the transparent part to the reflecting mirror is 7.5 mm (optical path length: 15 mm), and the yeast cell concentration is as described in Table 3, The turbidity of a yeast suspension with a known yeast cell concentration was measured in the same manner as in Example 2.
  • Light emitting / receiving unit and arithmetic processing unit a light emitting / receiving unit integrated type (coaxial type) light receiving / emitting unit was used. This light emitting / receiving unit is composed of an optical fiber unit, a light emitting part, and a light receiving part for detection.
  • the optical fiber unit is centered on the tip part of one optical fiber connected to the LED pulse light source (wavelength 660 nm) in the light emitting part body.
  • Eight optical fibers connected to the PD in the main body of the detection light-receiving unit around the shaft are arranged with the tip portion coaxial (fiber unit FU-35FZ manufactured by Keyence Corporation).
  • a schematic cross-sectional view is shown in FIG. 9, where 101 is the tip of the light-emitting optical fiber (fiber strand diameter: 0.5 mm ⁇ 1), and 102 is the tip of the light-receiving fiber (fiber strand diameter: 0. 265 mm x 8), and a reflective lens F-2HA is attached to the tip of the fiber unit.
  • this light emitting / receiving unit is connected to an arithmetic processing unit (Keyence Corporation, digital fiber amplifier FS-N11MN) attached to the digital display unit to form one unit.
  • the optical fiber unit is arranged on the outside of the culture tank so as to be at a position 30 mm from the level of the bottom surface thereof, and at a position where the amount of received light and the like is maximum horizontally toward the reflecting mirror.
  • the turbidity measuring device used in the present embodiment is an integral type (coaxial type) of the light emitting unit and the light receiving unit for detection, and therefore does not require angle adjustment between the light emitting unit and the light receiving unit for detection.
  • it since it is structurally simple as an apparatus, it is convenient and suitable.
  • Example 4 (light receiving part: LED pulse light source, light emitting part / light receiving part integrated type) Except that the yeast cell concentration is as described in Table 4, the turbidity of the yeast suspension having a known yeast cell concentration is transmitted from the direction of the reflector caused by the irradiation light in the same manner as in Example 3. It was measured as a light receiving value of light such as light.
  • the turbidity measurement of the present invention can be applied as a transmitted light measurement method, a transmitted light / scattered light measurement method, or a scattered light measurement method depending on the turbidity of the culture solution. It was.
  • Table 4 for cell concentrations of 1.0 ⁇ 10 4 to 4.0 ⁇ 10 7 , the transmittance and absorbance are shown for reference.
  • the turbidity of the culture solution can be continuously measured over a wide range by measuring the turbidity as a light reception value of light from the direction of the reflector using the turbidity measuring apparatus of the present invention, It is extremely effective for time-dependent management of bacterial cell concentration and the like, such as grasping the growth process in the culture of cells.
  • Example 5 (light emitting part: LED pulse light source, light emitting part / light receiving part integrated type, bubble removing means)
  • the same turbidity measuring apparatus as in Example 3 was used, but the distance from the inner surface of the transparent part to the reflecting mirror was 15 mm (optical path length: 30 mm), and the following cylindrical shape was formed between the inner surface of the transparent part and the reflecting mirror: A device with and without a bubble removing means (enclosed near the optical path) was used.
  • Bubble removing means a cylinder made of a 30 mesh stainless steel net with a diameter of 20 mm and a length (height) of 15 mm. One end face is brought into contact with the inner surface of the transparent part, and the other end face is brought into contact with and fixed to a stainless steel reflecting mirror (a notch is formed as a bubble outlet on the upper part of the reflecting mirror).
  • the received light value from the direction of the reflector caused by the irradiated light is 100 to 130 times per minute. Moving and shaking vigorously, stable measurement was impossible.
  • the turbidity is measured using a turbidity measuring apparatus equipped with the bubble removing means, as apparent from Table 5 and FIG. 12, the culture solution is not greatly affected by bubbles. The turbidity could be measured accurately.

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Abstract

本発明の課題は、培養槽内の培養液の濁度を培養槽外から光学的に測定する技術を提供することである。 本発明により、培養槽の槽壁に設けられる透明部と；培養槽内の培養液中に配置される反射鏡と；培養槽外に配置され、反射鏡に向けて透明部を介して光を照射する発光部と；培養槽外に配置され、反射鏡方向からの光を透明部を介して受光する検出用受光部と；を備える、培養液の濁度を培養槽外から測定する濁度測定装置が提供される。

Description

濁度測定装置
　本発明は、培養液の濁度を測定するための装置に関し、さらに詳しくは、培養槽内の培養液の濁度を培養槽外から槽壁を介して光学的に測定する濁度測定装置に関する。
　培養槽を用いて微生物や動植物の細胞等を培養するに際し、培養管理のために、培養液中の菌体や細胞の濃度（数）あるいはそれらの増殖度等が測定される。そして、培養状態を管理する際の指標として培養液の濁度を利用する場合があり、例えば、培養槽内に濁度センサー（プローブ）を配置し、培養液の濁度を光学的に測定することが行われる。
　一般に濁度センサーは、発光部の光源から光を液体に照射し、そのときの検出用受光部における受光量から濁度を測定する。そして、培養液の濁度から菌体や細胞の濃度等を求める場合、あらかじめ濁度と菌体濃度等との関係を求めて標準曲線（検量線）を作成し、その標準曲線に基づいて、測定した培養液の濁度から菌体濃度等が求められる。
　培養液を測定対象とする濁度センサーとしては、培養槽内に設置される特殊な脱泡機構を備えた濁度センサーが特許文献１（特開２００３－７５３４４号公報）に提案されている。また、濁度等を測定する水質測定装置に反射ミラーを備えることにより、測定光路の長さを確保することが特許文献２（特開２００８－２３２７９０号公報）に提案されている。
特開２００３－７５３４４号公報 特開２００８－２３２７９０号公報
　上述したように従来、培養管理のために培養槽内の培養液の濁度を測定する場合、培養槽上部の天板（天蓋）に固定することによって培養槽内に濁度センサーを配置して、培養液の濁度を測定することが知られている。
　しかしながら、濁度センサーを培養槽内に配置した場合には、小型の培養槽全体のオートクレーブ滅菌処理あるいは据え置きの培養槽内の蒸気滅菌処理等によるヒートサイクルで濁度センサーが損傷する可能性があり、濁度センサーが損傷してしまうと、培養中にはその交換が事実上不可能であることから、その後は培養管理ができなくなるといった問題がある。
　また、濁度センサーを培養槽内に配置するには、これを装着、固定するために、専用の密封可能なノズル（ソケット）を培養槽上部の天板（天蓋）に新たに設ける必要があるが、温度センサーやｐＨセンサーなど多数のセンサーや装置が培養槽上部に設けられることが多く、特に小型の培養槽では、濁度センサーの取付けスペースの確保が困難であったり、取付けられたとしても、濁度センサーの着脱操作がしにくいといった問題がある。
　さらに、培養条件によっては培養液に気泡が存在する場合があるため、濁度センサーを単に培養槽内に設置するだけではその気泡により濁度測定値に誤差が生じることもあるという問題があった。
　本発明は、このような従来技術が有する課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、微生物や動植物の細胞等の培養において培養液の濁度を精度よく測定し、以て菌体濃度等を精度よく求めることができる技術を提供することにある。
　本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討した結果、培養槽内の培養液中に配置される反射鏡に向けて、槽壁の外側に発光部および検出用受光部を配置し、そして、槽壁に設けた透明部を介して発光部から培養液に光を照射し、反射鏡方向からの光を透明部を介して検出用受光部で受光することにより、培養槽外から培養液の濁度を精度よく測定することに成功した。
　また、光を反射鏡に向けて照射し、その反射光を受光することで、培養液中の光の透過距離（透過光路長）を透明部の内面と反射鏡との間の距離の少なくとも２倍に延長させて培養液による光の吸収率を高めることができるため、濁度が低い場合であっても透過光を利用して培養液の濁度を精度よく測定することができる。
　そしてまた、検出用受光部で受光する反射鏡方向からの光は、濁度が高くなるに従い、散乱光を含むようになり、遂には散乱光のみになるが、本発明における濁度は検出用受光部での受光量または受光値によって測定されることから、本発明によれば、培養液の濁度が高い場合であっても、散乱光をも利用することによって培養液の濁度を精度よく測定することができる。
　さらに、培養液中の気泡により濁度測定値に誤差が生じるような場合には、透明部の内面と反射鏡との間の濁度測定光路近傍の培養液に気泡が混在するのを防ぐ気泡除去手段を培養槽内部に設けることにより、濁度をより精度よく測定することができる。
　すなわち、本発明の濁度測定装置は、培養槽の槽壁に設けられる透明部と、培養槽内の培養液中に配置される反射鏡と、前記培養槽外に配置され、前記反射鏡に向けて前記透明部を介して光を照射する発光部と、前記培養槽外に配置され、前記反射鏡方向からの光を透明部を介して受光する検出用受光部と、を備えることを特徴とする。
　また、本発明の濁度測定装置の他の実施の形態は、前記透明部の内面と前記反射鏡との間の濁度測定光路に気泡が混在することを防止する気泡除去手段をさらに備えていてもよい。一つの態様において気泡除去手段は、前記濁度測定光路を含む空間の少なくとも一部を囲う光路近傍囲い体であってもよい。また、本発明の濁度測定装置の別の実施形態は、前記光路近傍囲い体が、１０～２００メッシュの網で形成されることを特徴とする。
　そして、他の観点において本発明は培養装置であり、上記の濁度測定装置を備えることを特徴とする。上記の濁度測定装置を備える培養装置を用いることにより、培養液の培養管理を迅速かつ正確に行うことができる。また、本発明によれば、培養液の濁度をオンラインでモニタリングすることができ、それによって培養液の菌体濃度等を把握し、管理することができる。
　さらに別の観点からは本発明は培養液の濁度を培養槽外から測定する方法であり、上記の濁度測定装置を用いることを特徴とする。
　本発明によれば、培養槽外から光学的に培養液の濁度を精度よく測定することができる。また、本発明により測定した培養液の濁度に基づいて、培養液中の菌体濃度、細胞濃度等を評価することができるため、本発明は培養管理などに好適に使用できる。
　さらに、本発明によれば、特に、培養に際し、培養液の濁度が低い時点から高い時点までの濁度を連続的に測定することができる。
　本発明によれば、培養槽の内側に反射鏡を、外側に反射鏡に向けて発光部および検出用受光部を配置し、そして、培養槽の槽壁に設けた透明部を介して発光部から培養液に光を照射し、透明部内面と反射鏡との間の培養液を透過した光等の反射鏡方向からの光を検出用受光部で受光するため、培養槽内に濁度センサーを配置した場合と比較して、熱ヒートサイクルによる濁度センサーの損傷などが起こることなく安定した濁度測定が可能となる。また、本発明によれば、従来のように培養槽上部に濁度センサーを取り付ける必要がないため、取付けスペースの確保が困難な小型の培養槽における濁度測定の際に特に有利である。
　さらに、本発明にしたがって濁度測定光路近傍に光路近傍囲い体等の気泡除去手段を設けることにより、培養槽外から光学的に培養液の濁度を精度よく測定することができる。培養液には、培養方法等により気泡を含まないものと含むものとがあるが、後者の場合、その気泡により濁度の測定値に誤差が生じることがあるところ、気泡除去手段を培養槽内部に設けることにより、気泡の影響を大きく受けることなく濁度を測定することができる。
本発明の濁度測定装置を備えた培養装置の一例を示す概略図である。 本発明の他の濁度測定装置を備えた培養装置の一例を示す概略図である。 図２の濁度測定装置の部分拡大図である。 本発明の濁度測定装置に備える気泡除去手段の一態様を示す概略斜視図である。 本発明の濁度測定装置に備える気泡除去手段の一態様を示す概略斜視図である。 本発明の濁度測定装置に備える気泡除去手段の一態様を示す概略斜視図である。 実施例１で測定した濁度（吸光度）と酵母菌体濃度との関係を示すグラフ（標準曲線）である。 実施例２で測定した濁度（吸光度）と酵母菌体濃度との関係を示すグラフ（標準曲線）である。 実施例３～５で用いた発光部・受光部一体型の受発光ユニットにおける同軸型光ファイバーの先端部を示す概略断面図である。 実施例３で測定した濁度（吸光度）と酵母菌体濃度との関係を示すグラフ（標準曲線）である。 実施例４で測定した濁度（受光値）と酵母菌体濃度との関係を示すグラフ（標準曲線）である。 実施例５で測定した濁度（吸光度）と酵母菌体濃度との関係を示すグラフ（標準曲線）である。
　１つの態様において本発明は、培養液の濁度を培養槽外から光学的に測定する濁度測定装置に関する。
　一般に濁度計には、透過光測定方式、散乱光測定方式、透過光・散乱光演算方式、積分球測定方式という４つの方式があるが、透過光測定方式においては、懸濁物質（濁り物質）を含む被検液に光を照射した際の透過光を利用して濁度が測定され、散乱光測定方式においては、被検液による散乱光を利用して濁度が測定される。
　先ず、本発明の濁度測定装置の基本構成は、培養槽内に反射鏡を、培養槽外に反射鏡に向けて発光部および検出用受光部を配置し、そして、培養槽の槽壁に設けた透明部を介して発光部から培養液に光を照射し、透明部内面と反射鏡との間の培養液を透過した光等の反射鏡方向からの光を発光部と同じ側の検出用受光部で受光するものである。
　そして、本発明の特徴の一つの点は、培養槽内に反射光を配置することにより、培養液の濁度を培養槽外から透過光測定方式で測定することにある。
　そもそも、培養液の濁度を測定する方法において、培養槽の側壁外から光を照射し、その反対側の側壁外で受光する透過光測定方式の採用は、特に小型の培養槽の場合では、その内部にセンサー等の各種機器、部材等の光遮蔽物が配置されている等のため困難であり、また、据え置き（大型）の培養槽の場合では、培養槽の直径が大で培養液中の光の透過距離（透過光路長）が極端に長くなる等して事実上不可能である。
　本発明は、培養槽内への反射鏡の配置により、発光部と検出用受光部とを、後記のごとく、培養槽外の同じ側、すなわち、培養槽外の略同位置または近傍に配置して培養液の濁度を透過光測定方式で測定することを可能にするものである。
　それと同時に、本発明は、前記のごとく、培養液の濁度が低い場合であっても、発光部からの照射光が透明部の内面と反射鏡との間を反射鏡を反射点（折返し点）として往復させることにより透過光路長を延長し、以て培養液の吸収率を高めることで、培養液の濁度を透過光測定方式で測定することを可能にしたものである。
　また、本発明の特徴の他の点は、前記のごとく、濁度の透過光測定方式を採用してはいるものの、発光部と検出用受光部とを培養槽外の略同位置又は近傍に配置し、しかも、これら発光部および検出用受光部を共に反射鏡に向けて配置していることから、検出用受光部では、反射鏡方向から入射する、照射光に起因する光の培養液中の濁り物質（菌体、細胞等）による散乱光をも受光することができることである。
　すなわち、本発明においては、照射光に基因する反射鏡方向からの光を検出用受光部で受光するが、培養液の濁度が低いときには主として反射鏡による反射光（透過光）を受光し、その濁度が高くなる程、透過光は減少して散乱光が増加することになり、培養液の濁度が高いときには主として散乱光を受光することになる。このように、本発明の濁度測定装置は、単に透過光測定方式のみではなく、透過光・散乱光測定方式、さらには散乱光測定方式として、濁度が低いものから高いものまでの広範囲に亘って培養液の濁度を連続的に測定することもでき、微生物や動植物の細胞等の培養における増殖経過を把握する等の菌体濃度等の経時的管理に極めて有効である。
　以上のようにして、本発明の濁度測定装置は、培養槽の槽壁に設けられる透明部と、培養槽内の培養液中に配置される反射鏡と、培養槽外に配置され、反射鏡に向けて透明部を介して光を照射する発光部と、培養槽外に配置され、反射鏡方向からの光を透明部を介して受光する検出用受光部とを備える。
　本発明において培養槽とは、培養液をその中に入れて用いるものであり、公知の培養槽を使用することができる。培養槽の材質、大きさ、形状などは特に限定されず、用途、培養・滅菌温度などを考慮して適宜選択することができる。培養槽の材質は、例えば、金属、ガラス、樹脂が好ましく、小型培養槽では透明性・耐熱性の観点から、例えば、パイレックス（登録商標）ガラスなどの透明な耐熱ガラス等、大型培養槽ではステンレス鋼等が好ましい。また、培養槽の容積は特に制限されず、あらゆる容量の培養槽を用いることができ、例えば、容量が１００ｍｌ程度の小型培養槽から容量が１００００Ｌを超える大型培養槽まで使用することができる。さらに、培養槽の形状は、例えば、円筒状、円錐状、角柱状、角錐状などであってよい。なお、培養槽の開口部は後述するように天板等により液密に封止されていてもよい。
　本発明において培養槽の槽壁とは、培養槽を構成する壁面をいい、培養槽の側壁のみならず底壁を含む。本発明において透明部は、その内面に接する培養液の濁度を測定しやすいため、培養槽の側壁または底壁に設ける。
　本発明において透明部とは、前記のごとく、培養槽の槽壁に設けられ、濁度を測定する際の照射光および透過光や散乱光を透過させる。培養槽の槽壁が透明である場合は、槽壁をそのまま透明部とすることができるが、培養槽の槽壁が金属などの不透明な材料で構成される場合は、部分的に透明材料を用いて透明部を設ければよい。透明部の材質は培養槽の滅菌処理の観点から耐熱性であることが好ましいが、例えば、ガラス、樹脂等を用いることができ、透明樹脂の例としては、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）などを挙げることができる。
　本発明においては透明部の外側に発光部および検出用受光部が設けられるが、このような構成を採用することによって、本発明の濁度測定装置は優れた耐久性や測定精度を実現する。透明部の外側とは、培養液が収容されている側を内側とした際に、それと透明部を介して対峙する側をいう。
　本発明においては培養槽内に反射鏡が配置され、このような構成を採用することによって、前記のごとく、本発明の濁度測定装置は濁度が低い場合であっても優れた測定精度を実現する。つまり、反射鏡を介在させて、透明部と反射鏡との間の培養液中を往復させることにより光の透過距離を延長させることで、培養液中の濁り物質による光の吸収率を高めることが可能になるため、培養液の濁度が低い場合であっても培養槽外から光学的に菌体濃度等を濁度として精度よく測定することができる。
　ここで、反射鏡の設置位置は、特に制限されず、透明部と反射鏡との間の透過光の光路に機器、部材等の光遮蔽物のない培養液中の任意の位置に設置される。一般的には、検出用受光部における受光量または受光値（以下「受光量等」という。）が最大になるように、照射光の位置を考慮しつつ選定される。光路における光の散乱や減衰を考慮すると、反射鏡は、例えば、槽壁の透明部の内面から、１～５０ｍｍ、好ましくは２～３０ｍｍの位置に設定する。なお、前記のごとく、特に小型の培養槽の場合では、培養槽の側壁の外側に発光部、その反対側の側壁の外側に検出用受光部を配置して透過光測定方式で濁度を測定することは、培養槽内に各種機器、部材等の光遮蔽物があることから困難であるが、本発明の濁度測定装置を用いることにより、槽壁の外側の発光部からの光を反射鏡で反射させて同じ側の外側の検出用受光部で受光することにより、培養槽外から透過光測定方式で濁度を測定することができる。
　ここで、その反射面の角度は、透過光の測定が可能な角度であれば特に制限されないが、反射面が透明部の内面に対向すると共に、発光部からの照射光を検出用受光部に効率よく反射できる角度で配置されることが好ましい。なお、反射鏡は、培養槽内に設置されたバッフルプレートなどの機器、部材に支持されていてもよく、専用の支持部材を使用することもでき、強固に固定することにより、反射鏡の振動や位置移動による測定誤差を防止できる。
　反射鏡の材質は、特に制限されないが、例えば、金属、ガラス、樹脂が好ましく、滅菌処理の観点からは、ステンレス鋼、耐熱性ガラスがより好ましく、反射面をアルミニウムや銀などの金属により塗装したものでもよい。また、反射鏡の形状は、光を反射するものであれば特に制限されず、平面鏡、凹面鏡、凸面鏡などのあらゆる形状の反射鏡を用いることができる。さらに、反射鏡の反射面の大きさや形状は、特に制限されないが、例えば、直径１０～３０ｍｍの円形鏡、矩形鏡などを用いることができる。
　培養槽内に配置される反射鏡は、前記のごとく、培養槽内に別途設置することもできるが、培養槽内のステンレス鋼製センサーなどの各種機器や部材の表面をそのまま又は加工して反射鏡として利用することができる。特に、小型の培養槽においては培養槽内のスペースに限りがあるため、培養槽内にある物体の表面を反射鏡として利用すると有利である。
　また、培養槽内に配置される反射鏡は、単数に限定されず、槽壁の透明部の内面からの距離が異なり、かつ、濁度測定光路が重ならない位置に複数配置することもできる。例えば、培養液の濁度が低いため、ある反射鏡を用いたときには濁度測定が困難であるが、透明部の内面からの距離がより長い別の反射鏡を用いれば濁度測定が可能であるような場合、複数の反射鏡を配置しておくと有効である。この態様では、培養槽の外側に配置される後記の受発光ユニット等は、濁度を測定する際に夫々反射鏡に対向する位置に移動して配置すればよい。
　さらに、濁度測定装置を培養槽の側壁に設ける場合では、例えば、側壁の透明部の内面から適当な距離で離間する帯状の反射鏡を全周（このときの反射鏡は円筒状を呈することになる）や半周など適宜の範囲で巡らすように配置することもできる。このようにすることにより、培養槽の外側に配置される後記の受発光ユニット等は、縦方向には制限されるが水平方向には自由度をもって配置することができるので、滅菌処理時等に取外した培養槽を再設置する際に、培養槽の側壁面の位置決めを要することなしに単に所定位置に載置するだけでよく、好都合である。なお、このときの側壁の反射鏡と対向する部分を透明部とすることは勿論である。
　また、合成樹脂製のバッグ（袋）等のフレキシブル培養槽を用いる特殊な培養装置も知られている（例えば、発売元　株式会社バイオットの細胞培養装置　ＷＡＶＥ、ＧＥヘルスケア・ジャパン株式会社の細胞培養装置　ＷＡＶＥ　Ｂｉｏｒｅａｃｔｏｒ等）。このようなフレキシブル培養槽においても、例えば、透明な横広のバッグの底部全体を固定して載置する支持剛体平板の透明窓の下方に後記の受発光ユニットを配置し、この透明窓の上面に接するバッグの槽壁（底壁の透明部）の内側に反射鏡を、該バッグの内面に接着剤等で固着された支持部材を介し固定して配置する等して、本発明の濁度測定装置を適用することができる。
　本発明において照射光は、濁度の測定に通常用いられる光源を利用して発生させることができる。光の波長は特に制限されないが、例えば、９００ｎｍ、６６０ｎｍ、６００ｎｍ、６１０ｎｍ、５６２ｎｍなどの波長の光を好適に使用することができる。
　照射光の発光部としては、公知のものを使用することができ、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode)やレーザーなどを光源として好適に使用することができる。
　また、本発明の濁度測定装置は検出用受光部を備える。検出用受光部は、反射鏡で反射し、培養液を透過した光等の照射光に基因する反射鏡方向からの光を受光し得る位置であって、透明部の外側に反射鏡に向けて配置される。検出用受光部としては、公知のものを使用することができ、例えば、フォトダイオード（Photo Diode：ＰＤ）、フォトセル等を好適に使用することができる。発光部と検出用受光部の構成において、公知のごとく、槽壁の透明部の外面に対向する夫々の照射及び受光する部分は、別体型でも一体型でもよい。
　例えば、レーザー光を用いる１つの態様において、発光部（投光器）と検出用受光部（受光器）とが別体型であり、これらはデジタル表示部付属の演算処理部（アンプ）にケーブルを介して連結することができる。
　また、例えば、ＬＥＤを光源とする１つの態様において、発光部は、光源を収容する本体とこれに連結する光ファイバーを備えており、この光ファイバーの先端部から光が照射される。検出用受光部も、同様にＰＤを収容する本体と光ファイバーを備えており、この光ファイバーの先端部で受光した光がＰＤで検出される。そして、前記発光部の本体と検出用受光部の本体とは、デジタル表示部付属の演算処理部（アンプ）と組み合わせて一つのユニットとしてもよい。さらに、このときの照射及び受光する部分は、別体型であっても、一体型であってもよく、一体型の場合、例えば、発光部本体内の光源に連結する１本の光ファイバーの先端部を中心軸とし、その周囲に検出用受光部本体内のＰＤに連結する複数本の光ファイバーの先端部を配置した同軸のものであってもよい。
　さらに、本発明の好ましい態様において、透明部の内面と反射鏡との間の濁度測定光路の培養液に気泡が混在するのを実質的に防ぐために、前記透明部の内側に気泡除去手段をさらに備えることができる。
　本発明の気泡除去手段の一例として、前記濁度測定光路を含む空間の少なくとも一部を囲う光路近傍囲い体を挙げることができ、例えば、透明部内面に対して略垂直方向の周面（すなわち、側面）の少なくとも半周（換言すれば、少なくとも角度１８０度）を囲う光路近傍囲い体とすることができる。好ましい１つの態様において、光路近傍囲い体は、その一方の端面が槽壁の透明部の内面と接触し、その接触面が開口しており、他端面は、反射鏡で構成されている。
　また、光路近傍囲い体の一態様としては、前記濁度測定光路を含む空間の周面の全周（換言すれば、透明部の内面に対して略垂直方向の周面の角度３６０度）を囲う光路近傍囲い体を例示することができる。好適な例として、培養液を通過させるが気泡を実質的に通過させない材質（例えば、網）によって囲われ、槽壁との非接触面を有する光路近傍囲い体を例示できる。ここで、「気泡を実質的に通過させない」とは、微細気泡については通過させる場合があるという意味である。この場合、気泡放出口を非接触面の上部にさらに設けることにより、通過した微細気泡が集合して生じることがある気泡については、その浮力により光路近傍囲い体の外側に自然に放出させることができるため、好都合である。
　さらに、光路近傍囲い体の一つの態様として、透明部の内面に対して略垂直方向に開放部を有する光路近傍囲い体であって、前記濁度測定光路を含む空間の周面の少なくとも半周（ただし、全周ではない）が培養液を通過させない部材で囲われ、培養液を滞留させることにより気泡を除去するものが挙げられる。つまり、流入した培養液が滞留することにより光路近傍囲い体の内部と外部の濁度を均一にするが、流入した気泡は、周面部の開放部から光路近傍囲い体の外側に自然に放出させることができる。なお、この場合の光路近傍囲い体としては、前記濁度測定光路を含む空間の、透明部の内面に対して略垂直方向の周面の角度１８０度以上３６０度未満を囲う形状（同方向の周面に帯状の開放部を有するもの）であればいかなる形状をもとることができるが、断面が略Ｌ字または略Ｕ字形状が好ましい。
　本発明において濁度とは、水の濁りの程度を示す指標であり、例えば、受光する透過光や散乱光の光量等を測定することにより、公知方法である標準液等を用いて作成した標準曲線（検量線）から試料の求める項目の濃度等を濁度として定量することができる。
　また、本発明においては、例えば、吸光度、受光したそのままの値である受光値等を濁度として測定することができる。
　そしてまた、濁度と菌体濃度（個／ｍｌ）等との関係を示す標準曲線（検量線）は、公知の方法、例えば、培養液の濁度測定値とそのときの培養液につき公知方法で測定された菌体濃度等とから、あるいは、種々の既知菌体濃度等に調製された菌体懸濁液と夫々の濁度測定値とから等の方法で求められる。この標準曲線は、微生物や動植物細胞の種類等によって異なることから、それらの種類等毎にあらかじめ作成されるが、更にこの標準曲線から菌体濃度等の有効測定範囲も確認することができる。
　本発明の濁度測定装置は、測定対象である培養液の濁度が、分光光度計を用いて測定される吸光度（例えば、波長６６０ｎｍにおける吸光度）が０．２～６の範囲であるようなときに、特に有効に適用されるが、このような範囲に何ら限定されるものではない。ここで、分光光度計により測定される吸光度（ＯＤ値）とは、光路長１０ｍｍの角型石英セルを用いて分光光度計で測定した場合、純水（又は空のセル）を透過した光量を１とした際の受光量（Ｔ）から、－ｌｏｇ１０Ｔという式で算出され、Ｔ＝０．１のとき、ＯＤ＝１である。
　さらに、本発明の濁度測定装置は、外部から測定可能であるため、内部の環境に関わらず適用できることから、微生物、細胞などあらゆる培養物について、小スケールの基礎研究や大スケールの工業的利用まで様々な目的に利用できる。
　本発明の他の態様としては、本発明の濁度測定装置を備える培養装置、および、本発明の濁度測定装置を用いて培養液の濁度を培養槽外から光学的に測定する方法が挙げられる。
　以下、本発明の実施の形態を本明細書に添付の図面に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。
　図１は、本発明の濁度測定装置の一形態を示す概略図であり、図１（ａ）はその一部を縦断面で示す説明概略図であり、図１（ｂ）は、Ｘ－Ｘによる断面を示す説明概略図である。
　図１に示す態様において培養装置１は、円筒状の培養槽２内に撹拌機３およびバッフルプレート（邪魔板）４を備えた培養装置で、本発明の一実施形態である濁度測定装置６Ａを設ける以外は当業者に周知のいかなる構成をも適用することができる。図１に例示する培養槽２は、パイレックス（登録商標）ガラスである耐熱性ガラス製であり、その容量は１０００ｍｌである。なお、同図は、図の簡略化のために、培養槽２内に必要により備えられるセンサー等、例えば、ｐＨセンサー、ＤＯセンサー、通気管、温度調節管、排気口、温度調節管等の図示を省略しているが、実施形態に応じてこれらを図１の培養槽に装着できることは当然である。
　培養装置１は、円筒状の培養槽２の上部開口部が天板５により液密に封止されている。
　培養槽２には撹拌機３が備えられていて、例えば、その回転軸３ａが天板５上の中心に設けられた軸受３ｂで支承され、回転軸３ａには、撹拌翼３ｃが多段に取り付けられている。そして、回転軸３ａの下端には、複数の永久磁石（不図示）を内蔵する回転盤３ｄが
底壁２ｂの内面から離間して連結され、回転盤３ｄは、底壁２ｂの外面から離間してこれに対向し、動力で水平回転する磁石回転体（不図示）により回転される。
　また、培養槽２の内周近傍には、軸方向に３枚のバッフルプレート４が垂設されていて（図１ａでは１枚のみを図示）、その各上端部は天板５に懸垂、固定され、さらに、その各下端部はリング４ａ（図１（ａ）にその一部を図示）で互いに強固に連結、固定されている。
　図１に示す態様においては、受発光ユニット（例示：レーザー光使用）６Ｕが培養槽２の槽壁の外側に配置されている。別体型の発光部６ａ（例示：レーザー投光器）および検出用受光部６ｂ（例示：ＰＤを用いる受光器）が、受発光ユニット６Ｕとしてそれぞれ固定して筐体内に収容されている。培養槽２の槽壁（図１（ａ）では側壁２ａ）で培養液７がその内面に常に接している部分の透明部２ａａの外側には、透明部２ａａを介して反射鏡８（例示：直径２０ｍｍのステンレス鋼製円鏡）に向けて光を照射する発光部６ａが配置され、また、反射鏡８で反射されて培養液７を透過した光等の発光部６ａから照射された光に基因する反射鏡方向からの光を透明部２ａａを介して受光して検出用受光信号を受光量等に応じて出力する検出用受光部６ｂが反射鏡８に向けて配置されている。受発光ユニット６Ｕの配置位置は、培養液７がその内面に接する槽壁の外側であればいずれでもよく、反射鏡８の位置（例示：透明部２ａａの内面からその内面に対して略垂直方向に３ｍｍ）を勘案して適宜選択決定される。受発光ユニット６Ｕの槽壁外側への設置は、適宜の方法を採ればよく、例えば、槽壁からの離間距離の調整可能な支持部材で槽壁に直接取り付けたり、槽壁近傍の支持台に取り付けたり等すればよい。ここで、受発光ユニット６Ｕは、受光量等に応じてそれを数値化したり、さらには濁度を算出したりするためのデジタル表示部付属の演算処理部を収容していてもよい。
　培養槽２内に固定して配置される反射鏡８の設置位置については、前記のごとく、一般的には受光量等が最大になる位置が選定される。
　ここで、その反射面は、透明部２ａａの内面に対向すると共に、軸方向に平行して配置される。なお、図１に示す濁度測定装置６Ａにおける反射鏡８は、側壁２ａの透明部２ａａの内側に設けたものであるが、これを底壁２ｂの透明部に設ける場合には、側壁２ａに設けたと同様の趣旨に則り設ければよい。
　このように構成された本発明の濁度測定装置６Ａは、培養液７の濁度が低い場合であっても、反射鏡８を介在させて、発光部６ａからの照射光を透明部２ａａの内面から反射鏡８まで、さらに、反射鏡８から検出用受光部６ｂ方向への透明部２ａａの内面までの培養液７中を透過させること、すなわち、培養液７中の光の透過距離（透過光路長）を延長させることで培養液中の懸濁物質（濁り物質）等による光の吸収率を高めるようにして、培養槽２外から光学的に菌体濃度等を濁度として精度よく測定することができる。
　ここで、培養装置１において、槽壁の外側に発光部を、その反対側の槽壁の外側に検出用受光部を配置して透過光測定方式で濁度を測定することは、培養槽２内には、上記のごとく、各種機器、部材等の光遮蔽物があること等から困難であるが、本発明の濁度測定装置６Ａでは、槽壁の外側の発光部６ａからの光を反射鏡８で反射させて同じ側の外側の検出用受光部６ｂで受光することにより、培養槽２外から主として透過光測定方式で濁度を測定することができる。
　また、図１において、反射鏡８は、培養槽２の軸方向に垂設されたステンレス鋼製のバッフルプレート４に支持されている。その支持には、例えば、バッフルプレート４の透明部２ａａ方向の端部に切欠部（凹部）を設け、それに反射鏡８を強固に嵌合したり、取付け部材を介してねじ止めしたり、反射鏡８が金属製の場合には熔着したり等の適宜の方法が採られる。なお、反射鏡８の支持については、バッフルプレート４以外の機器、部材を適宜利用することもでき、専用の支持部材を用いることもできる。このように、反射鏡８は、バッフルプレート４などに強固に固定することにより、反射鏡の振動や位置移動による測定誤差を防止できる。
　反射鏡８を培養槽２内の所定位置に配置する方法としては、反射鏡８をあらかじめ培養槽２外でバッフルプレート４の特定位置（バッフルプレート４を培養槽２内に挿入したときに反射鏡８が所定位置になる位置）に支持させ、次いで、バッフルプレート４の上端部が固定されている天板５を徐々に下げてバッフルプレート４を培養槽２内に挿入し、次いで、天板５を培養槽２の上端開口面に載置、固定することにより、反射鏡８が培養槽２内の所定位置に適正に配置する方法が挙げられる。
　濁度測定装置６Ａにおける発光部６ａと検出用受光部６ｂの位置関係については、特に制限されず、本実施の形態のごとく縦方向や横方向等、どのような方向でもよい。
　さらに、発光部６ａおよび検出用受光部６ｂは、発光部６ａからの照射光の光軸および検出用受光部６ｂへの入射光（透過光）の光軸が必然的に同一平面に含まれる位置に配置されることになり、また、通常、両光軸の角度が１００度またはそれ以下の適宜の角度になるような位置、例えば、受光量等が最大になるような位置に配置される。
　なお、検出用受光部６ｂは、発光部６ａの照射光以外の外部の光も受光するが、これを避ける技術は既に公知であり、例えば、発光部６ａの光源として光の強さが外部の光の強さよりも十分に大のパルス光源を用い、そして、検出用受光部６ｂで受光した後で、受光した上記外部の光の信号をフィルター回路処理し、読み取りたい電気信号（目的とする、受光したパルス光源からの光の電気信号）のみをアナログ回路処理する等の方法を採ることにより、外部の光の影響を受けることなく濁度を測定することができる。このことから、槽壁の透明部２ａａの外面から発光部６ａ及び検出用受光部６ｂとの間の光路近傍等の遮光は、特に必要としない。
　なお、発光部６ａは、単独の光源または複数の光源でもよく、また、光源光強度等は、特に制限されず、適宜選択される。
　検出用受光部６ｂは、反射鏡８に向けて配置されており、反射鏡８からの透過光等の照射光に基因する反射鏡８方向からの光を受光する。従って、検出用ＰＤ（検出用受光部６ｂ）の受光量等（検出用受光信号）は、透明部２ａａの内面と反射鏡８との間の培養液７の濁度に応じて変化する。検出用ＰＤは、濁度に応じて変化する検出用受光信号（電気信号）を出力し、演算処理部（不図示）ではこの電気信号が数値化されたり、更にはこれに基づいて濁度が当業者に周知の方法により算出されたりする。ここで、発光部６ａおよび検出用受光部６ｂを有する受発光ユニット６Ｕ（例示：前記のごとく、レーザー光使用）としては、公知のユニットを使用することができ、例えば、透過型レーザセンサヘッドIB-01（株式会社キーエンス製）等が使用される。この受発光ユニットは、公知のデジタル表示部付属の演算処理部、例えば、透過型レーザセンサアンプ1B-1500（株式会社キーエンス製）等にケーブルを介して連結される。
　なお、例えば、ＬＥＤ等を光源とする場合の受発光ユニット等については、後記の実施例に例示するごとくである。
　このようにして構成された本発明の濁度測定装置６Ａは、培養液７の濁度を培養槽２の外側から精度よく測定することができ、この測定された濁度と、あらかじめ濁度と菌体濃度等との関係が求められている標準曲線とから培養液の菌体濃度等が求められる。なお、濁度測定は、所定時間毎に行ってもよく、連続的に行ってもよい。
　本発明の一態様において、本発明の濁度測定装置は気泡除去手段を備えることができる。図２（ａ）は、気泡除去手段を備えた本発明の濁度測定装置の一形態を示す縦断面図であり、図２（ｂ）は、Ｙ－Ｙによる断面を示す概略図である。また、図３（ａ）および（ｂ）は、図２の濁度測定装置部分を拡大した概略図である。なお、以下の本実施の形態において、上記実施の形態（図１）の場合と実質的に同一の部材・箇所には同一の符号を付し、その説明を省略する。
　上記気泡除去手段は、透明部の内面と反射鏡との間の濁度測定光路の培養液に通気撹拌等によって生じる気泡が混在するのを実質的に防いで、場合によっては気泡により生じることがある濁度測定値の誤差を抑制する。
　気泡により濁度の測定値に誤差が生じているか否か（すなわち、気泡によって光が散乱して光量が変わってしまい、正確な測定が阻害されているか否か）は、連続的に測定したときに測定値の上下の振れ等の異常があるかどうか、更には通気を停止して培養液中に気泡が無くなった場合に測定値がずれるか否か等で確認することができる。気泡を含まない（気泡が実質的に混在しない）培養液の濁度測定の場合であっても、気泡除去手段を備える本発明の濁度測定装置を利用できることは勿論である。
　図２および３において、本発明の他の実施の形態の濁度測定装置６Ｂに備えられる気泡除去手段６ｃは、透明部２ａａの内面と反射鏡８との間の濁度測定光路を含む空間の、透明部２ａａの内面に対して略垂直方向の周面（図３（ｂ）において、空間の周面に相当する部分を６ｃｓで示す）の全周（換言すれば、同方向の周面６ｃｓの角度３６０度）が囲まれた光路近傍囲い体（６ｃ）であり、濁度測定光路を十分に余裕をもって囲むように横向きに配置される。気泡除去手段６ｃは、例えば、円筒状（角筒状でもよい）の光路近傍囲い体（６ｃ）であり、そして当該光路近傍囲い体（６ｃ）は、透明部２ａａの内面との接触面（一方の端面）が開口し、透明部２ａａの対向面（他端面）が反射鏡８で形成され、培養液７に接する他の面（部分）が、濁り物質は通過するが気泡は実質的に通過しない網６ｃａで形成されている。なお、他端面の反射鏡の周縁と網６ｃａとは、例えば、熔着や耐熱性接着剤等の適宜の方法により固着すればよい。
　光路近傍囲い体（６ｃ）の大きさは制限されないが、内径が好ましくは１０～３０ｍｍであり、高さが好ましくは２～３０ｍｍであるが、その内径は反射鏡８の直径、高さは透明部２ａａの内面から反射鏡までの距離と同様にすることが好ましい。また、好ましい態様において、光路近傍囲い体の一部が反射鏡８として機能してよく、この場合、透明部２ａの対向面が反射鏡８を形成している。
　このような簡単な構造から成る気泡除去手段６ｃによって、上記濁度測定光路近傍の培養液７に混在する気泡を実質的に除去することができ、本発明の目的を達することができる。
　より好適には、光路近傍囲い体（６ｃ）の上部に気泡放出口６ｃｂが設けられ、その開口面積は、上面または他端面の１００％とすることもできるが、２０～８０％が好ましい。ここで、上部とは、上面（筒断面の半分より上側）または他端面の上部を意味し、これは以下においても同じである。
　実施の態様によっては、微細気泡が網６ｃａを通過する場合があるため、前記のごとく、当該気泡放出口（開口部）６ｃｂを設けて微細気泡が徐々に集合して生じることがある気泡を上部から放出することにより、気泡による濁度測定値への影響を未然に防ぐことができる。
　光路近傍囲い体（６ｃ）は、例えば、適宜の支持部材で骨格が形成され、そして、培養液７に接する面が骨格に沿って網６ｃａで形成される。上記支持部材の材料としては、培養槽２の滅菌処理の観点から、例えば、金属、耐熱性樹脂等が用いられる。また、網６ｃａの材料は特に限定されないが、同様にして、例えば、金属、耐熱性樹脂等が挙げられ、また、網目は、例えば、１０～２００メッシュ、好ましくは２０～１００メッシュである。
　前記の反射鏡８を他端面に有する光路近傍囲い体（６ｃ）は、例えば、その中心軸が側壁２ａの透明部２ａａの内面に対し略垂直になるように配置される。そして、本発明の一態様においては、例えば、前記した反射鏡８を培養槽２の軸方向に垂設されたバッフルプレート４に支持させると同様にして、その他端面の反射鏡８の外側を気泡放出口６ｃｂを上にしてバッフルプレート４に支持させることにより光路近傍囲い体（６ｃ）全体を支持させてもよい。
　また、光路近傍囲い体（６ｃ）の一方の端面の開口端面と透明部２ａａの内面との接触面は、弾性体（不図示）等を介して密着させてもよい。弾性体の材料は、特に制限されず、例えば、シリコン樹脂等が使用できる。
　さらに、必要により、光路近傍囲い体（６ｃ）の他端面とバッフルプレート４との嵌合部にスプリング等の弾性部材を介在させて光路近傍囲い体（６ｃ）の一方の端面の開口端面と透明部２ａａの内面との接触面を透明部２ａａ方向に押圧して密着させるようにしてもよい。
　光路近傍囲い体（６ｃ）を培養槽２内に装着する方法の一例を挙げれば、前記した反射鏡８を配置する場合と略同様にして、必要によりその一方の端面の開口端面に上記弾性体を接着した光路近傍囲い体（６ｃ）をあらかじめ培養槽２外でバッフルプレート４の所定位置（装着したときに濁度測定光路近傍になる位置）に支持させ、次いで、バッフルプレート４の上端部が固定されている天板５を徐々に下げてバッフルプレート４を培養槽２内に挿入し、次いで、天板５を培養槽２の上端開口面に載置、固定することにより、光路近傍囲い体（６ｃ）が培養槽２内の光路近傍位置に適正に配置される。
　このようにして配置装着された光路近傍囲い体（６ｃ）は、その一方の端面の開口端面が透明部２ａａの内面に密着し、他端面がバッフルプレート４に強固に固定されていることから、振動したり、位置移動したりすることもない。
　図２および３に示す気泡除去手段６ｃは、側壁２ａの透明部２ａａに設けたものであるが、これを底壁２ｂの透明部に設ける場合には、前記した反射鏡８を配置する場合と同様に、側壁２ａに設けたと同様の趣旨に則り設ければよく、例えば、光路近傍囲い体は、底壁２ｂの透明部の内面に対して略垂直に、また、気泡放出口は、光路近傍囲い体の他端部面（上部）に設ける等すればよい。
　このことは、以下に示す他の実施の形態の気泡除去手段についても同様である。
　以上のごとく構成された気泡除去手段６ｃを備える本発明の濁度測定装置６Ｂは、場合によっては培養液７の気泡により生じることがある濁度測定値の誤差をなくしまたは少なくし、より精度よく濁度を測定することができる。
　気泡除去手段の他の実施の形態として、前記のごとく、光路近傍囲い体は、前記濁度測定光路を含む空間の、透明部の内面に対して略垂直方向の周面の少なくとも半周（角度１８０度以上角度３６０度未満）が、培養液を通過させない材質で形成されて囲われ、これによって培養液を滞留させることにより培養液の気泡を除去するものである。この具体例としては、前記のごとく、断面略Ｌ字または略Ｕ字形状の光路近傍囲い体で、その一方の端面が開口して上記槽壁の透明部の内面に接触している、濁度測定光路を十分な広がりをもって囲う気泡除去手段を挙げることができる。なお、これらの光路近傍囲い体においても、図２および３に示したと同様に、その他端面には反射鏡を備えている。
　そして、培養液の気泡は、撹拌方法、通気方法等によって、略一定方向に流動したり、乱流となって流動したりするが、どのような形状の光路近傍囲い体を用いるかについては、気泡の流動が略一定方向の場合には断面略Ｌ字形状の光路近傍囲い体を、乱流の場合には略Ｕ字形状の光路近傍囲い体を用いる等、気泡の流動状態を勘案して適宜選択すればよい。
　ここで、略Ｌ字形状とは、９０度の角度を有する形状に限定されるものではなく、断面略Ｌ字形状の光路近傍囲い体の例としては、Ｌ字形状のもの等が挙げられる。図４は、断面Ｌ字形状の光路近傍囲い体である気泡除去手段を示す概略斜視図であり、極めて簡単な構造のものである。同図に示す気泡除去手段１６ｃは、この一方の端面１６ｃｃが槽壁の透明部の内面に接触すると共に、Ｌ字形状の一方の側面１６ｃｄの外側を上記培養液の気泡の流れの上流側に流れを邪魔するように配置することにより、一方の周面（側面）１６ｃｄの内側とＬ字形状の他方の周面（側面）１６ｃｅの内側とで上記培養液の滞留域が形成され、開放部１６ｃｆから気泡が除去される。この場合、１６ｃｄと１６ｃｅの内側により、透明部の内面に対して略垂直方向の周面の少なくとも半周（角度１８０度）が囲まれていることになる。なお、この気泡除去手段１６ｃでは、Ｌ字形形状の他方の側面１６ｃｅの外側を上記濁度測定光路の下側の周面（側面）に位置するように配置すれば、下方から上昇してくる気泡の混入を防ぐことができ、好適である。気泡除去手段１６ｃの一方の端面１６ｃｃは槽壁の透明部の内面に接触するが、他端面には反射鏡１８が備えられる。
　また、断面略Ｕ字形状の光路近傍囲い体の例としては、Ｕ字形状、コ字形状、Ｕ字形状の帯状の開放部の開放幅を狭めてスリット（隙間）とした優弧形状等が挙げられる。図５は断面Ｕ字形状、図６は断面優弧形状の光路近傍囲い体である気泡除去手段を示す概略斜視図である。これらの場合には、光路近傍囲い体によって濁度測定光路近傍の周面（側面）の大部分が囲まれていることになる。これらの図に示す気泡除去手段２６ｃ、３６ｃについては、一方の端面２６ｃｃ、３６ｃｃは槽壁の透明部の内面に接触するが、他端面には反射鏡２８、３８が備えられる。そして、光路近傍囲い体（２６ｃ、３６ｃ）の内部には、培養液の滞留域が形成されることから、この滞留によって気泡が除去される。なお、光路近傍囲い体（２６ｃ）、（３６ｃ）の周面（側面）の透明部の内面に対して略垂直方向の開放部２６ｃｆ、３６ｃｆは、できるだけ気泡が放出され易い位置（通常は上方）に設定するのが好ましい。
　さらに他の実施の形態として、図示していないが、網６ｃａの代わりに培養液７が不通過の面とする以外は、図２および３に示す気泡除去手段６ｃと略同様の構造を有し、透明部と反射鏡との間の濁度測定光路近傍を十分に囲う、例えば、筒状等の光路近傍囲い体等を挙げることができる。この場合、その他端面に反射鏡に用いることのできる材質を使用することにより、反射鏡として機能させることもできる。
　すなわち、上記光路近傍囲い体は、例えば、円筒状等で、その一方の端面の上記透明部の内面との接触部面が開口すると共に上部に培養液流出入口を有するものである。
　そして、上記光路近傍囲い体の内部においては、流入した培養液が滞留することにより気泡が上方に浮上し、上部の培養液流出入口から排出、除去される。
　上記した培養液を滞留させることにより気泡を除去するに用いる光路近傍囲い体の材料としては、培養槽の滅菌処理の観点から、例えば、金属、耐熱性樹脂、ゴム等が用いられる。
　また、培養槽内での上記光路近傍囲い体の配置、支持方法等については、上記実施の形態（図２および３）で記載したと同様にすればよい。
　さらに、図２～６においては、槽璧の透明部の内面と垂直の周面（側面）を有する光路近傍囲い体を例示したが、濁度測定光路近傍を囲うものであればその面の角度は制限されず、例えば、槽壁の透明部の内面から反射鏡に向かって先細り形状であってもよい。
　さらにまた、前記のごとく、小型培養装置の使用に当たっては、培養槽全体をオートクレーブで滅菌処理を行うのが通常であり、その際、培養槽外の濁度測定装置の受発光ユニット等を一旦取り外す等して培養槽を移動し、滅菌処理後元の位置に戻して発光ユニット等を再設置することになるが、この場合、受発光ユニット等と培養槽内の反射鏡を備えた光路近傍囲い体との位置が大きくずれることがある（例えば、図２に示す濁度測定装置では、水平方向の位置ずれ）。このようなことを考慮して、光路近傍囲い体の軸方向に対する垂直断面の水平方向を十分な幅広のものとすることもできる。
　このようにして構成された気泡除去手段を備える本発明の濁度測定装置は、場合によっては培養液の気泡により生じることがある濁度測定値の誤差をなくしまたは少なくし、より精度よく濁度を測定することができる。
　以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
　実施例１（発光部：レーザーパルス光源）
　図１に示す培養装置に備える、発光部としてレーザーパルス光源を用いる本発明の濁度測定装置６Ａを用い、酵母菌体濃度が既知の酵母懸濁液（培養液）の濁度を測定した。
　（濁度測定装置）
　透明ガラス製の１０００ｍｌ容円筒形培養槽（内径８４ｍｍ、高さ１８０ｍｍ）の外側に、本発明の濁度測定装置における受発光ユニット等（図１の濁度測定装置において例示のもの)を備え、培養槽内に反射鏡を備えた培養装置を使用した。この場合、円筒形培養槽の側壁のガラスが本発明の濁度測定装置の透明部を構成する。
　受発光ユニットとしては、レーザパルス光源（波長：６６０ｎｍ）を発光部（投光器）、フォトダイオード（ＰＤ）を検出用受光部（受光器）とする発光部・受光部別体型の受発光ユニット（株式会社キーエンス製、透過型レーザセンサ　ヘッドIB-01）を用いた。受発光ユニットは、その発光部が培養槽の底面のレベルから１５ｍｍの位置になるように設置し（発光部と検出用受光部との間隔は３０ｍｍ）、受発光ユニットを演算処理部（株式会社キーエンス製、透過型レーザセンサ　アンプ　IB-1500）に接続した。演算処理部にはデジタル表示部があり、このデジタル表示部には透過率（％）が表示される。なお、この受発光ユニットおよび演算処理部の組合せ機器は、発光部からの照射光以外の外部の光の影響を受けないものとなっている。
　受発光ユニットの発光部および検出用受光部は、発光部からの照射光の光軸と検出用受光部への入射光（透過光）の光軸が必然的に同一平面に含まれる位置に配置されることになり、また、両光軸が角度９０度（反射鏡の反射面に対する照射光の光軸の角度が４５度、入射光の光軸の角度が４５度）になるように配置した。ここで、照射光の光軸と入射光の光軸とを含む平面は、培養槽の底面に対して垂直であり、図１に示すように照射光を下側から照射し、入射光を上側で受光した。
　また、反射鏡は、円形（直径２０ｍｍ）のステンレス鋼製であり、その反射面が培養槽の側壁の透明部の内面に対向し、かつ、平行になるように、３本のバッフルプレートの１つにその背面で強固に固定支持させた。ここで反射鏡は、槽壁の透明部の内面から垂直方向の反射鏡の反射面までの距離（以下、「透明部の内面から反射鏡までの距離」という）が、３．５ｍｍまたは５．０ｍｍとなるように配置した。透明部の内面から反射鏡までの距離が３．５ｍｍの場合、濁度測定光路長（以下、単に「光路長」という）は１０ｍｍ、透明部の内面から反射鏡までの距離が５．０ｍｍの場合、光路長は１４ｍｍになる。
　なお、発光部および検出用受光部が固定された受発光ユニットは、培養槽の外側に槽壁との離間距離が調整可能に取り付けられ、その離間距離は受光量等が最大になるよう調整可能である。
　（濁度の測定）
　酵母菌としてサッカロミセス・セレビシエ（Saccharomyces cerevisiae：オリエンタル酵母工業株式会社製、オリエンタルイーストレギュラー）を用い、これを水に懸濁して表１に示す種々の菌体濃度（個／ｍｌ）の酵母懸濁液を調製した。
　この酵母懸濁液５００ｍｌを培養槽に入れ、培養槽内部の攪拌機を３００ｒｐｍで回転させて懸濁液を穏やかに撹拌しつつ、懸濁液の濁度を吸光度（ＯＤ）として２５℃で測定した。吸光度は、上記デジタル表示部に表示される透過率（Ｋ％）から－ｌｏｇＫ／１００という式で求めたものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 　結果を表１および図７に示す。表１および図７から明らかなように、本発明によれば、培養槽内部の酵母懸濁液の濁度を正確に測定することができた。図７に示すように、酵母懸濁液の菌体濃度と吸光度とは相関があり、培養槽内部の液体の濁度を基にして液体の菌体濃度を評価することが可能であった。また、菌体濃度が小の場合には、光路長の長い方が曲線の勾配がより大きくなるため、より精度よく菌体濃度を濁度として測定し得る傾向のあることもわかった。
　実施例２（発光部：ＬＥＤパルス光源、発光部・受光部別体型）
　下記の受発光ユニットおよび演算処理部を用い、透明部の内面から反射鏡までの距離を下記の距離としたこと以外は、実施例１と同様にして酵母菌体濃度が既知の酵母懸濁液の濁度を測定した。
・受発光ユニットおよび演算処理部：受発光ユニットとして、ＬＥＤパルス光源（波長６６０ｎｍ）とこれに連結する光ファイバーとからなる発光部、および、ＰＤとこれに連結する光ファイバーとからなる検出用受光部を有する発光部・受光部別体型の受発光ユニット（株式会社キーエンス製、ファイバユニット　FU-77（ファイバ素線径　１．１３ｍｍ、ファイバユニットの先端に透過型レンズ　F-4を装着）を用いた。この受発光ユニットは、デジタル表示部付属の演算処理部（株式会社キーエンス製、デジタルファイバアンプ　FS-N11MN）に連結されて一つのユニットを形成する。この受発光ユニットと演算処理部の組合せ機器は、発光部からの照射光以外の外部の光の影響を受けないように設計され、デジタル表示部では、照射光に基因する反射鏡方向からの光の受光値が表示される。
・濁度測定装置における透明部の内面から反射鏡までの距離：５．５ｍｍ（光路長として１５ｍｍ）及び１２．５ｍｍ（光路長として３５ｍｍ）
　酵母懸濁液の濁度は、デジタル表示部で表示される受光値を基に各試料の透過率（Ｋ＝各試料の受光値／ブランク(純水)の受光値×１００）を算出し、この透過率（Ｋ％）から実施例１と同様にして求めた吸光度（ＯＤ）により評価した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 　結果を表２および図８に示す。表２および図８から明らかなように、本発明によれば、培養槽内部の培養液の濁度を正確に測定することができた。図８に示すように、酵母懸濁液の菌体濃度と吸光度とは相関があり、培養槽内部の液体の濁度を基にして液体の菌体濃度をも評価することができた。また、実施例１と同様に、菌体濃度が小の場合には、光路長の長い方が曲線の勾配がより大きくなるため、より精度よく菌体の濃度を濁度として測定し得る傾向のあることもわかった。
　実施例３（発光部：ＬＥＤパルス光源、発光部・受光部一体型）
　下記の受発光ユニットおよび演算処理部を用い、透明部の内面から反射鏡までの距離を７．５ｍｍ（光路長：１５ｍｍ）、酵母菌体濃度を表３に記載のものとしたこと以外は、実施例２と同様にして酵母菌体濃度が既知の酵母懸濁液の濁度を測定した。
・受発光ユニットおよび演算処理部：発光部・受光部一体型（同軸型）の受発光ユニットを用いた。この受発光ユニットは、光ファイバーユニット、発光部、検出用受光部から構成されており、光ファイバーユニットは、発光部本体内のＬＥＤパルス光源（波長６６０ｎｍ）に連結する１本の光ファイバーの先端部を中心軸とし、その周囲に検出用受光部の本体内のＰＤに連結する光ファイバー８本が先端部を同軸にして配置されている（株式会社キーエンス製、ファイバユニット　FU-35FZ）。その概略断面図を図９に示すが、１０１が発光用光ファイバの先端部（ファイバ素線径：０．５ｍｍ×１本）、１０２が受光用ファイバの先端部（ファイバ素線径：０．２６５ｍｍ×８本）であり、ファイバユニットの先端に反射型レンズ　F-2HAが装着される。この受発光ユニットは、実施例２の装置と同様に、デジタル表示部付属の演算処理部（株式会社キーエンス製、デジタルファイバアンプ　FS-N11MN）に連結されて一つのユニットを形成する。なお、光ファイバーユニットは、培養槽の外側にその底面のレベルから３０ｍｍの位置になるように、かつ、反射鏡に向けて水平で受光量等が最大になるような位置に配置されている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 　結果を表３および図１０に示す。表３および図１０から明らかなように、本発明によれば、培養槽内部の液体（培養液）の濁度を正確に測定することができた。図１０に示すように、酵母懸濁液の菌体濃度と吸光度とは相関があり、培養槽内部の液体の濁度を基にして液体の菌体濃度を評価することができた。
　また、本実施例において用いられる濁度測定装置は、発光部及び検出用受光部の先端部が一体型（同軸型）であるため、発光部と検出用受光部との角度調整が不要で、しかも装置として構造的にも簡単であること等から、使い勝手がよく、好適である。
　実施例４（受光部：ＬＥＤパルス光源、発光部・受光部一体型）
　酵母菌体濃度を表４に記載のものとした以外は、実施例３と同様にして、酵母菌体濃度が既知の酵母懸濁液の濁度を照射光に起因する反射鏡方向からの透過光等の光の受光値として測定した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 　結果を表４及び図１１に示す。表４において、受光値は、菌体濃度が高くなるに従って次第に減少したが、菌体濃度１．０×１０８個／ｍｌのサンプル（受光値７９７）を境にして増加に転じた。すなわち、菌体濃度が低く、濁度が小さい部分では透過光または主として透過光を受光し、菌体濃度が高く、濁度が大きくなるに従って次第に散乱光をも含むようになり、そして前記境の前後では主として散乱光を受光し、さらにそれ以降では基本的に散乱光のみを受光するようになると考えられる。このように、表４及び図１１から、本発明の濁度測定は、培養液の濁度により、透過光測定方式、透過光・散乱光測定方式、さらには散乱光測定方式として適用できることがわかった。なお、表４において、菌体濃度が１．０×１０４～４．０×１０７については、参考として透過率及び吸光度を示す。
　本発明の濁度測定装置を用いて濁度を反射鏡方向からの光の受光値として測定することにより、培養液の濁度を広範囲にわたって連続的に測定することができるため、微生物や動植物の細胞等の培養における増殖経過を把握する等の菌体濃度等の経時的管理に極めて有効である。
　実施例５（発光部：ＬＥＤパルス光源、発光部・受光部一体型、気泡除去手段）
　実施例３と同様の濁度測定装置を用いたが、透明部の内面から反射鏡までの距離を１５ｍｍ（光路長：３０ｍｍ）とし、透明部の内面と反射鏡との間に下記の円筒状の気泡除去手段（光路近傍囲い体）を備えた装置と備えない装置を用いた。
・気泡除去手段：３０メッシュのステンレス鋼製の網からなる直径２０ｍｍ、長さ（高さ）１５ｍｍの円筒。その一方の端面を透明部の内面に接触させ、他端面をステンレス鋼製の反射鏡に接触、固着させて配置（反射鏡の上部に、気泡放出口として、切欠部を形成）。
　気泡の影響を評価するため、スパージャー（木下理化工業株式会社製、木下式ガラス円筒フィルター６０１Ｇ、フィルター粒子の大きさ１０μｍ）を介して、１ｖｖｍ（１００ｍｌの培養液に対して１００ｍｌ／分）の通気量で気泡を送り込み、酵母懸濁液の濃度を表５に記載したようにした以外は、実施例３と同様にして濁度を測定した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
 　その結果、気泡除去手段を備えない濁度測定装置を用いて濁度を測定した場合には、照射光に基因する反射鏡方向からの光の受光値が、１分間あたり１００～１３０回、上下動して激しく振れ、安定した測定が不可能であった。これに対して、前記気泡除去手段を備えた濁度測定装置を用いて濁度を測定した場合には、表５および図１２から明らかなように、気泡の影響を大きく受けることなく培養液の濁度を正確に測定することができた。
　１：培養装置
　２：培養槽、２ａ：側壁、２ａａ：透明部、２ｂ：底壁
　３：撹拌機、３ａ：回転軸、３ｂ：軸受、３ｃ：回転翼、３ｄ：回転盤
　４：バッフルプレート、４ａ：固定用リング
　５：天板
　６Ａ、６Ｂ：濁度測定装置、６ａ：発光部、６ｂ：検出用受光部、６ｃ：気泡除去手段、６ｃａ：網、６ｃｂ：気泡放出口、６ｃｓ：周面に相当する部分、６Ｕ：受発光ユニット
　７：培養液、８：反射鏡
　１６ｃ：気泡除去手段、１６ｃｃ：一方の端面、１６ｃｄ：一方の側面、１６ｃｅ：他方の側面、１６ｃｆ：開放部、１８：反射鏡
　２６ｃ：気泡除去手段、２６ｃｃ：一方の端面、２６ｃｆ：開放部、２８：反射鏡
　３６ｃ：気泡除去手段、３６ｃｃ：一方の端面、３６ｃｆ：開放部、３８：反射鏡
　１０１：発光部に連結された光ファイバー，１０２：検出用受光部に連結された光ファイバー

Claims (6)

  1. 　培養槽の槽壁に設けられる透明部と、
    　前記培養槽内の培養液中に配置される反射鏡と、
    　前記培養槽外に配置され、前記反射鏡に向けて前記透明部を介して光を照射する発光部と、
    　前記培養槽外に配置され、前記反射鏡方向からの光を前記透明部を介して受光する検出用受光部と、
    を備える、培養液の濁度を培養槽外から測定する濁度測定装置。
  2. 　前記透明部の内面と前記反射鏡との間の濁度測定光路に気泡が混在することを防止する気泡除去手段をさらに備える、請求項１に記載の濁度測定装置。
  3. 　前記気泡除去手段が、前記濁度測定光路を含む空間の少なくとも一部を囲う光路近傍囲い体である、請求項１または２に記載の濁度測定装置。
  4. 　前記光路近傍囲い体が、１０～２００メッシュの網で形成される、請求項３に記載の濁度測定装置。
  5. 　請求項１～４のいずれか１項に記載の濁度測定装置を備える培養装置。
  6. 　請求項１～４のいずれか１項に記載の濁度測定装置を用いて、培養液の濁度を培養槽外から測定する方法。
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015033715A1 (ja) 2013-09-09 2015-03-12 株式会社日立製作所 細胞培養装置及び細胞培養方法
JPWO2016013394A1 (ja) * 2014-07-22 2017-04-27 株式会社日立ハイテクノロジーズ 細胞数濃度調整装置およびそれを用いた自動継代培養システム
WO2017141394A1 (ja) * 2016-02-18 2017-08-24 エイブル株式会社 遠心分離可能な反応装置
JP2017150846A (ja) * 2016-02-22 2017-08-31 栗田工業株式会社 接液部材への付着物検出装置及び検出方法
WO2020239823A1 (en) * 2019-05-28 2020-12-03 Bifrost Biolabs Ivs Device for measuring a parameter in a liquid
WO2021019228A1 (en) * 2019-07-29 2021-02-04 Imperial College Innovations Limited Method and apparatus for monitoring production of a material in a liquid dispersion in real time
JPWO2021131555A1 (ja) * 2019-12-25 2021-07-01
CN115552220A (zh) * 2020-05-15 2022-12-30 株式会社堀场先进技术 光学测定装置以及水质分析系统

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01313737A (ja) * 1988-06-14 1989-12-19 Canon Inc 検体検査装置
JPH0448999U (ja) * 1990-08-24 1992-04-24
JPH0459455U (ja) * 1990-09-28 1992-05-21
JPH04357421A (ja) * 1991-03-27 1992-12-10 Eiburu Kk 液中の照度または濁度測定装置及び方法
JPH053971Y2 (ja) * 1986-05-27 1993-01-29
JPH09266785A (ja) * 1996-03-29 1997-10-14 Marubishi Baioenji:Kk 微生物増殖モニター

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH053971Y2 (ja) * 1986-05-27 1993-01-29
JPH01313737A (ja) * 1988-06-14 1989-12-19 Canon Inc 検体検査装置
JPH0448999U (ja) * 1990-08-24 1992-04-24
JPH0459455U (ja) * 1990-09-28 1992-05-21
JPH04357421A (ja) * 1991-03-27 1992-12-10 Eiburu Kk 液中の照度または濁度測定装置及び方法
JPH09266785A (ja) * 1996-03-29 1997-10-14 Marubishi Baioenji:Kk 微生物増殖モニター

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9845453B2 (en) 2013-09-09 2017-12-19 Hitachi, Ltd. Cell culture apparatus and cell culture method
JP2015050983A (ja) * 2013-09-09 2015-03-19 株式会社日立製作所 細胞培養装置及び細胞培養方法
EP3045521A4 (en) * 2013-09-09 2017-04-26 Hitachi, Ltd. Cell culturing apparatus and cell culturing method
WO2015033715A1 (ja) 2013-09-09 2015-03-12 株式会社日立製作所 細胞培養装置及び細胞培養方法
JPWO2016013394A1 (ja) * 2014-07-22 2017-04-27 株式会社日立ハイテクノロジーズ 細胞数濃度調整装置およびそれを用いた自動継代培養システム
WO2017141394A1 (ja) * 2016-02-18 2017-08-24 エイブル株式会社 遠心分離可能な反応装置
JP2017150846A (ja) * 2016-02-22 2017-08-31 栗田工業株式会社 接液部材への付着物検出装置及び検出方法
WO2020239823A1 (en) * 2019-05-28 2020-12-03 Bifrost Biolabs Ivs Device for measuring a parameter in a liquid
WO2021019228A1 (en) * 2019-07-29 2021-02-04 Imperial College Innovations Limited Method and apparatus for monitoring production of a material in a liquid dispersion in real time
US12117390B2 (en) 2019-07-29 2024-10-15 Imperial College Innovations Limited Method and apparatus for monitoring production of a material in a liquid dispersion in real time
JPWO2021131555A1 (ja) * 2019-12-25 2021-07-01
WO2021131555A1 (ja) * 2019-12-25 2021-07-01 味の素株式会社 発酵生成物の製造方法、及びそれに使用されるセンサー装置
JP7685146B2 (ja) 2019-12-25 2025-05-29 味の素株式会社 発酵生成物の製造方法、及びそれに使用されるセンサー装置
CN115552220A (zh) * 2020-05-15 2022-12-30 株式会社堀场先进技术 光学测定装置以及水质分析系统
US12265028B2 (en) 2020-05-15 2025-04-01 Horiba Advanced Techno, Co., Ltd. Optical measurement device and water quality analysis system

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