（1890年），在世界上首次发现血清疗法，开发出对紫藤毒素和破伤风毒素的抗血清。12月，为了肺结核治疗研究从皇室被赐一千日元，留学期间延长1年(内务省停职)。明治二十四年（1891年）8月，获得医学博士学位。返回日本根据福泽谕吉们的援助设立传染病研究所。明治二十七年（1894年）2月，传染病研究所迁移到芝区爱宕町，制造藤萝抗血清，并开始进行治疗。1894年5月，在被日本政府派遣调查的香港爆发的严重鼠疫。至6月，北里柴三郎发现了作为感染症的腺鼠疫的病原菌。大体上同时，亚历山大·耶鲁山也发现了鼠疫菌。明治三十二