(57)【要約】【課題】蛍光観察の画像処理において、複数視野から蛍光する細菌の有無を高速で判定することができる細菌検出装置及び細菌検出方法を提供する。【解決手段】蛍光標識された細菌の有無を検出する細菌検出装置において、検体に特定の波長の光を照射して得られる光を受光し光情報として出力する光学手段１１と、光学手段１１の視野を移動させる視野移動手段２０と、視野を移動中に露光したままの状態で前記光情報を画像として撮像する撮像手段１２と、視野移動手段２０が対象の視野から隣接する次の視野まで移動を行う際に撮像手段１２が撮影した画像から移動方向を横切る直線または曲線の走査ライン上の輝度情報を抽出して蛍光の有無を判定し、蛍光が含まれる視野の位置を特定する位置特定手段１４と、前記蛍光が含まれる視野の画像から前記蛍光標識された細菌を検出する細菌検出手段１７を含む。【選択図】図１
2008185518.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛍光標識された細菌の有無を検出する細菌検出装置において、
検体に特定の波長の光を照射して得られる光を受光し、光情報として出力する光学手段と、
前記光学手段の視野を移動させる視野移動手段と、
視野を移動中に露光したままの状態で前記光情報を画像として撮像する撮像手段と、
前記視野移動手段が対象の視野から隣接する次の視野まで移動を行う際に前記撮像手段が撮影した画像から移動方向を横切る直線または曲線の走査ライン上の輝度情報を抽出して蛍光の有無を判定し、蛍光が含まれる視野の位置を特定する位置特定手段と、
前記蛍光が含まれる視野の画像から前記蛍光標識された細菌を検出する細菌検出手段を含む、
ことを特徴とする細菌検出装置。
【請求項２】
蛍光標識された細菌の有無を検出する細菌検出装置において、
検体に特定の波長の光を照射して得られる光を受光し、光情報として出力する光学手段と、
前記光学手段の視野を移動させる視野移動手段と、
視野を移動中に露光したままの状態で前記光情報を画像として撮像する撮像手段と、
前記視野移動手段が１視野より広い範囲の移動を行う際に前記撮像手段が撮影した画像から移動方向を横切る直線または曲線の走査ライン上の輝度情報を抽出して蛍光の有無を判定する範囲特定手段と、
前記視野移動手段が１視野分以下の移動を行う際の前記撮像手段が撮影した一視野画像における移動方向を横切る直線または曲線の走査ラインの輝度情報から、蛍光が含まれる視野の位置を特定する位置特定手段と、
前記蛍光が含まれる視野の画像から前記蛍光標識された細菌を検出する細菌検出手段を含む、
ことを特徴とする細菌検出装置。
【請求項３】
前記位置特定手段において、前記走査ラインの輝度情報の蛍光する特徴がある箇所を基に、蛍光が含まれる視野の移動方向に対する垂直方向の領域を特定することを特徴とする請求項１及び２記載の細菌検出装置。
【請求項４】
前記位置特定手段において、複数の前記走査ラインの輝度情報の蛍光する特徴と、複数の前記走査ラインの軌跡を示す領域を基に、蛍光が含まれる視野を移動方向に領域を特定することを特徴とする請求項１及び２記載の細菌検出装置。
【請求項５】
前記位置特定手段において、前記走査ラインの輝度情報の蛍光する特徴がある箇所と複数の前記走査ラインの輝度情報の蛍光する特徴と、複数の前記走査ラインの軌跡を示す領域を基に、蛍光が含まれる視野の移動方向に対する垂直方向と移動方向に領域を特定することを特徴とする請求項１及び２記載の細菌検出装置。
【請求項６】
前記位置特定手段において領域を特定した場合、前記細菌検出工程において特定した領域を詳細に撮影した画像から細菌を検出することを特徴とする請求項１及び２記載の細菌検出装置。
【請求項７】
検体の蛍光反応の観察において、撮像手段が観察する視野を現在観察している視野から１視野分以下の移動量で移動する間に、露光したまま撮影して一視野画像を取得する露光撮影工程と、
前記一視野画像において、視野の移動方向を横切る直線または曲線の走査ラインの輝度情報から、前記撮像手段が観察する視野中で蛍光が含まれる視野の位置を特定する位置特定工程と、
前記蛍光が含まれる視野の画像から検体中の蛍光する細菌を検出する細菌検出工程を含む、
ことを特徴とする細菌検出方法。
【請求項８】
検体の蛍光反応の観察において、撮像手段が観察する視野を現在観察している視野から１視野より広い範囲を移動している間に、露光したまま撮影して広視野画像を取得する広視野露光撮影工程と、
前記広視野画像において、視野の移動方向を横切る直線または曲線の走査ラインの輝度情報から前記広い範囲に蛍光が含まれるか否かを判定する範囲特定工程と、
前記蛍光が含まれる範囲において、撮像手段が観察する視野を現在観察している視野から１視野分以下の移動量で移動する間に、露光したまま撮影して一視野画像を取得する露光撮影工程と、
前記一視野画像において、視野の移動方向を横切る直線または曲線の走査ラインの輝度情報から、前記撮像手段が観察する視野中で蛍光が含まれる視野の位置を特定する位置特定工程と、
前記蛍光が含まれる視野の画像から検体中の蛍光する細菌を検出する細菌検出工程を含む、
ことを特徴とする細菌検出方法。
【請求項９】
前記位置特定工程において、前記走査ラインの輝度情報の蛍光する特徴がある箇所を基に、蛍光が含まれる視野の移動方向に対する垂直方向の領域を特定することを特徴とする請求項７及び８記載の細菌検出方法。
【請求項１０】
前記位置特定工程において、複数の前記走査ラインの輝度情報の蛍光する特徴と、複数の前記走査ラインの軌跡を示す領域を基に、蛍光が含まれる視野を移動方向に領域を特定することを特徴とする請求項７及び８記載の細菌検出方法。
【請求項１１】
前記位置特定工程において、前記走査ラインの輝度情報の蛍光する特徴がある箇所と複数の前記走査ラインの輝度情報の蛍光する特徴と、複数の前記走査ラインの軌跡を示す領域を基に、蛍光が含まれる視野の移動方向に対する垂直方向と移動方向に領域を特定することを特徴とする請求項７及び８記載の細菌検出方法。
【請求項１２】
前記位置特定工程において領域を特定した場合、前記細菌検出工程において特定した領域を詳細に撮影した画像から細菌を検出することを特徴とする請求項７及び８記載の細菌検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細菌の蛍光観察に関し、より詳細には、複数の視野から蛍光する細菌が存在する視野を特定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
細菌を分類する方法としては寒天培養法が最も一般的な方法である。これは試料を寒天培地に塗り、所定時間培養して形成したコロニーを、染色又は無染色にて、顕微鏡を用いて観察者が分類する検査方法である。しかしこの寒天培養法は、基本的に手作業で行うため処理が煩わしく、また培養するため細菌の種類を判定までに時間を要する。
【０００３】
そこで、培養せずに観察する蛍光観察法がある。これは細菌だけが蛍光するように検体を調整し、その蛍光を落斜蛍光顕微鏡などの光学手段を用いて観察者が観察する検査方法である。また、蛍光する細菌の検出は観察者が手動で行っていたが、近年では自動で行うことが考案されている。通常の自動処理として、撮影した１視野分の画像を全走査し、細菌の検出処理を行い、それを全視野分行う。しかし、全視野に対して細菌の検出処理を行うには処理時間を要する。そこで蛍光する細菌の出現頻度が少ない抗酸菌を高速で検出する方法として、撮影した全視野分の画像において、１視野分の画像に加算する。生成した１視野分の画像に対して抗酸菌の検出処理を行い判定する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−３３３１５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら特許文献１の構成では、抗酸菌の有無に関わらず視野中の全画素について走査するため、抗酸菌の検出に処理時間を要する。
【０００５】
また、撮影した画像にノイズが無いことが前提であるが、実際にはノイズが存在する。例えば１枚のプレートにつき１０００視野観察する場合、１０００視野分の画像を１枚の画像に加算するとノイズも１０００倍され、抗酸菌が蛍光している部分との輝度値などの差異を検出することが困難になるため、精度良く判定することが出来ない。
【０００６】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、細菌の蛍光観察において複数の視野を観察し、蛍光する細菌の出現頻度が少ない場合に、高速に蛍光する細菌が存在する視野を特定する細菌検出装置及び細菌検出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記従来の課題を解決するために、本発明の細菌検出装置は、蛍光標識された細菌の有無を検出する細菌検出装置において、検体に特定の波長の光を照射して得られる光を受光し、光情報として出力する光学手段と、前記光学手段の視野を移動させる視野移動手段と、視野を移動中に露光したままの状態で前記光情報を画像として撮像する撮像手段と、前記視野移動手段が対象の視野から隣接する次の視野まで移動を行う際に前記撮像手段が撮影した画像から移動方向を横切る直線または曲線の走査ライン上の輝度情報を抽出して蛍光の有無を判定し、蛍光が含まれる視野の位置を特定する位置特定手段と、前記蛍光が含まれる視野の画像から前記蛍光標識された細菌を検出する細菌検出手段を含むことを特徴とするものである。
【０００８】
さらに細菌検出装置において、蛍光標識された細菌の有無を検出する細菌検出装置において、検体に特定の波長の光を照射して得られる光を受光し、光情報として出力する光学手段と、前記光学手段の視野を移動させる視野移動手段と、視野を移動中に露光したままの状態で前記光情報を画像として撮像する撮像手段と、前記視野移動手段が１視野より広い範囲の移動を行う際に前記撮像手段が撮影した画像から移動方向を横切る直線または曲線の走査ライン上の輝度情報を抽出して蛍光の有無を判定する範囲特定手段と、前記視野移動手段が１視野分以下の移動を行う際の前記撮像手段が撮影した一視野画像における移動方向を横切る直線または曲線の走査ラインの輝度情報から、蛍光が含まれる視野の位置を特定する位置特定手段と、前記蛍光が含まれる視野の画像から前記蛍光標識された細菌を検出する細菌検出手段を含むことを特徴とするものである。
【０００９】
さらに細菌検出装置において、前記位置特定手段において、前記走査ラインの輝度情報の蛍光する特徴がある箇所を基に、蛍光が含まれる視野の移動方向に対する垂直方向の領域を特定することを特徴とするものである。
【００１０】
さらに細菌検出装置において、前記位置特定手段において、複数の前記走査ラインの輝度情報の蛍光する特徴と、複数の前記走査ラインの軌跡を示す領域を基に、蛍光が含まれる視野を移動方向に領域を特定することを特徴とするものである。
【００１１】
さらに細菌検出装置において、前記位置特定手段において、前記走査ラインの輝度情報の蛍光する特徴がある箇所と複数の前記走査ラインの輝度情報の蛍光する特徴と、複数の前記走査ラインの軌跡を示す領域を基に、蛍光が含まれる視野の移動方向に対する垂直方向と移動方向に領域を特定することを特徴とするものである。
【００１２】
さらに細菌検出装置において、前記位置特定手段において領域を特定した場合、前記細菌検出工程において特定した領域を詳細に撮影した画像から細菌を検出することを特徴とするものである。
【００１３】
さらに本発明の細菌検出方法において、検体の蛍光反応の観察において、撮像手段が観察する視野を現在観察している視野から１視野分以下の移動量で移動する間に、露光したまま撮影して一視野画像を取得する露光撮影工程と、前記一視野画像において、視野の移動方向を横切る直線または曲線の走査ラインの輝度情報から、前記撮像手段が観察する視野中で蛍光が含まれる視野の位置を特定する位置特定工程と、前記蛍光が含まれる視野の画像から検体中の蛍光する細菌を検出する細菌検出工程を含むことを特徴とするものである。
【００１４】
さらに細菌検出方法において、検体の蛍光反応の観察において、撮像手段が観察する視野を現在観察している視野から１視野より広い範囲を移動している間に、露光したまま撮影して広視野画像を取得する広視野露光撮影工程と、前記広視野画像において、視野の移動方向を横切る直線または曲線の走査ラインの輝度情報から前記広い範囲に蛍光が含まれるか否かを判定する範囲特定工程と、前記蛍光が含まれる範囲において、撮像手段が観察する視野を現在観察している視野から１視野分以下の移動量で移動する間に、露光したまま撮影して一視野画像を取得する露光撮影工程と、前記一視野画像において、視野の移動方向を横切る直線または曲線の走査ラインの輝度情報から、前記撮像手段が観察する視野中で蛍光が含まれる視野の位置を特定する位置特定工程と、前記蛍光が含まれる視野の画像から検体中の蛍光する細菌を検出する細菌検出工程を含むことを特徴とするものである。
【００１５】
さらに細菌検出方法において、前記位置特定工程において、前記走査ラインの輝度情報の蛍光する特徴がある箇所を基に、蛍光が含まれる視野の移動方向に対する垂直方向の領域を特定することを特徴とするものである。
【００１６】
さらに細菌検出方法において、前記位置特定工程において、複数の前記走査ラインの輝度情報の蛍光する特徴と、複数の前記走査ラインの軌跡を示す領域を基に、蛍光が含まれる視野を移動方向に領域を特定することを特徴とするものである。
【００１７】
さらに細菌検出方法において、前記位置特定工程において、前記走査ラインの輝度情報の蛍光する特徴がある箇所と複数の前記走査ラインの輝度情報の蛍光する特徴と、複数の前記走査ラインの軌跡を示す領域を基に、蛍光が含まれる視野の移動方向に対する垂直方向と移動方向に領域を特定することを特徴とするものである。
【００１８】
さらに細菌検出方法において、前記位置特定工程において領域を特定した場合、前記細菌検出工程において特定した領域を詳細に撮影した画像から細菌を検出することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の細菌検出装置及び細菌検出方法によれば、細菌の蛍光観察において複数の視野を観察し、蛍光する細菌の出現頻度が少ない場合に、蛍光する細菌の出現する視野を高速に特定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に、本発明の細菌検出装置及び細菌検出方法の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。
【実施例１】
【００２１】
図１は、本発明の第１の実施例における細菌検出装置のブロック図を示す。図１において、プレート１は検査する対象物である。光学手段１１はプレート１に励起光を照射し、プレート１からの光を撮像手段１２へ出力する。
【００２２】
撮像手段１２は制御手段１８から撮影を制御する信号を取得する。撮像手段１２は蛍光観察している領域を撮影して画像を生成し、制御手段１８へ送信する。露光撮影手段１３は１視野分移動している間は露光を行い、撮影するための信号を制御手段１８へ送信する。また、位置特定手段１４は可能性判定手段１５と視野特定手段１６を備える。可能性判定手段１５は制御手段１８から撮影した画像を取得し、蛍光する細菌が存在する可能性を判定し、判定した結果を制御手段１８へ送信する。視野特定手段１６は制御手段１８から走査ラインの情報を取得し、蛍光する細菌が存在する可能性のある視野を特定し、特定した視野の結果を制御手段１８へ送信する。細菌検出手段１７は制御手段１８から特定した視野の画像を取得し、特定した視野の画像から細菌を検出し、細菌の検出結果を制御手段１８へ送信する。制御手段１８は撮像手段１２から撮影した画像と、露光撮影手段１３から露光撮影するための信号と、可能性判定手段１５から判定した結果と、視野特定手段１６から特定した視野の結果と、細菌検出手段１７から検出結果を取得する。また、制御手段１８は撮像手段１２に撮影を制御する信号と、可能性判定手段１５に露光撮影した画像と、視野特定手段１６に走査ラインの情報と、細菌検出手段１７に特定した視野の画像と、移動手段２０に移動を制御する信号と、表示手段１９に検出結果を送信する。表示手段１９は検出結果を取得し、検出結果を表示する。移動手段２０は制御手段１８から移動を制御する信号を取得し、観察している視野の移動を行う。
【００２３】
次にプレート１について詳細に説明する。プレート１は、スライドガラスを用いており、細菌が蛍光するように調整された検体が塗られている。また、必要であれば熱処理などの処理を施す。検体としては例えば人の痰や便などである。なお、プレート１として、シャーレなどの任意のプレート１を採用してもよい。
【００２４】
次に光学手段１１について図２を用いて詳細に説明する。光学手段１１は、蛍光顕微鏡を用いて蛍光観察を行う。図２は蛍光観察において光学手段１１の処理の一例を示す説明図である。まず、プレート１に紫外線を含む光源２１からの光２２を照射するために光源２１として水銀ランプなどを使用する。光源２１からの光２２は、励起フィルタ２３を通る。励起フィルタ２３は細菌が蛍光するのに必要な波長の光（以下、励起光２４）を透過し、不要な光を遮光する。次に、ダイクロイックミラー２９にて励起光２４を対物レンズ２５に導き、対物レンズ２５を経由してプレート１に照射される。ダイクロイックミラー２９は光源２１に対して４５度の角度で設置され、特定の波長のみ反射する。照射された励起光２４で検体が蛍光し、その蛍光２７は対物レンズ２５を経由して、吸収フィルタ２８を通り、撮像手段１２へ蛍光を導く。吸収フィルタ２８は蛍光２７を透過し、反射した励起光２４や外光などの蛍光以外の光２６を遮光する。なお、光学手段１１として蛍光観察が可能なマイクロメータなど任意の光学手段１１を採用してもよい。
【００２５】
次に撮像手段１２について詳細に説明する。撮像手段１２は、モノクロＣＣＤカメラを用いており、光学手段１１である蛍光顕微鏡にＣマウントで接合している。なお、撮像手段１２として、カラーＣＣＤカメラなど任意の撮像手段１２を採用してもよい。光学手段１１により導かれた検体からの蛍光２７を、ＣＣＤカメラで撮影し、撮影した画像を制御手段１８へ送信する。
【００２６】
次に露光撮影手段１３について図３と図４を用いて詳細に説明する。図３は一回の撮影における移動の一例を示す説明図である。図３（ａ）は撮影する領域３３が現在の視野３１にある状態を示す図である。図３（ｂ）は撮影する領域３３が現在の視野３１から次の視野３２へ１視野分移動した状態を示す図である。
【００２７】
図４は露光を行いながら撮影した一視野画像４１と走査ライン４２の一例を示す説明図である。図４（ａ）は図３のように現在の視野３１から次の視野３２へ移動している間、露光を行いながら撮影した一視野画像４１と、移動方向に垂直で直線の走査ライン４２を示す図である。走査ライン４２は、移動方向を横切る直線または曲線に予め定めておく。また、走査ライン４２の位置は、撮影した画像の中央の位置にするなど予め定めておく。図４（ｂ）は、図４（ａ）の上部から下部に向けて１画素ずつ輝度値を順に取得する走査ライン４２において、各画素の輝度値を示すグラフである。
【００２８】
まず、露光撮影手段１３は図３（ａ）の位置に撮影する領域３３がある状態で、撮像手段１２が露光を開始する制御信号を制御手段１８へ送信する。次に、露光撮影手段１３は、現在の視野３１から次の視野３２へ移動する制御信号を制御手段１８へ送信する。図３（ｂ）の位置に撮影する領域３３が移動すると、撮像手段１２の露光を終了する制御信号を制御手段１８へ送信する。撮影した一視野画像４１に蛍光する細菌４４などの蛍光２７が存在する場合、蛍光の軌跡４３が線状に撮影される。
【００２９】
次に可能性判定手段１５について図４（ｂ）を用いて詳細に説明する。まず、可能性判定手段１５は制御手段１８から撮影した一視野画像４１を取得する。次に、可能性判定手段１５は撮影した一視野画像４１を用いて、走査ライン４２の輝度情報から視野中に蛍光する細菌４４が存在する可能性を判定する。蛍光する細菌４４が存在する可能性を判定する方法として、図４（ｂ）において所定値４５以上の輝度値が連続する範囲４６が所定範囲内である場合に、蛍光する細菌４４が存在する可能性があると判定する。背景領域と蛍光領域の輝度値の間で最適な所定値４５を定めておく。最適な値はシステムの構成や撮影条件などにより異なるため、観察者は複数サンプルの画像を基に評価を行い、所定値４５を予め定めておく。例えば、複数サンプルの背景領域と蛍光領域の輝度値の平均値をそれぞれ算出し、その中央値を所定値４５とする。また、蛍光２７の大きさの最小と最大を予め定めておき、その範囲を所定範囲として予め定めておく。最適な値はシステムの構成や撮影条件などにより異なるため、観察者は複数サンプルの画像を基に評価を行い、所定範囲を予め定めておく。例えば、複数サンプルにおいて蛍光２７の大きさの最小値と最大値を算出し、その範囲を所定範囲とする。次に、可能性判定手段１５は判定した結果を制御手段１８へ送信する。
【００３０】
次に視野特定手段１６について図５を用いて詳細に説明する。図５は視野を特定する一例を示す説明図である。図５（ａ）は次の視野３２に蛍光物体５１があることを示す図である。図５（ｂ）は、図３のように左から右へ移動した場合に、走査ライン４２の軌跡の領域５３を示す図である。図５（ｃ）は走査ライン４２の軌跡の領域５３を撮影したときの特定された視野の画像５４と蛍光物体５１を示す図である。
【００３１】
視野特定手段１６は前述の可能性判定手段１５において可能性がある場合、制御手段１８から現在の位置３１や走査ライン４２の位置などの位置情報を取得し、走査ライン４２の軌跡の領域５３を包含する視野を特定する。
【００３２】
視野を特定する方法の一例を説明する。まず、図３のように移動した場合を考える。図５（ａ）の位置に蛍光物体５１があるとすると、図４（ａ）のように撮影した一視野画像４１が撮影される。走査ライン４２は図４（ａ）のように移動方向に垂直で直線とし、画像の中央の位置と定める。撮影する領域３３を次の視野３２の位置から、走査ライン４２の軌跡の領域５３を包含する位置へ移動する。例えば、次の視野３２の左端から現在の視野３１における走査ライン４２の位置５２まで、移動方向とは逆方向に次の視野３２から現在の視野３１へ戻す。この状態で撮影すると図５（ｃ）のような特定された視野の画像５４が撮影される。特定された視野の画像５４に蛍光物体５１が存在すると特定する。視野特定手段１６は特定した結果を制御手段１８に送信する。
【００３３】
次に細菌検出手段１７について詳細に説明する。細菌検出手段１７は制御手段１８から特定された視野の画像５４において、輝度情報などを基に細菌があるか否かの判定を行う。例えば、各画素における輝度値が所定値４５以上である連結した画素の面積が、細菌の大きさの範囲内であるか否かを判定する。細菌の大きさの範囲はシステムの構成や撮影条件などにより異なるため、観察者は複数サンプルの画像を基に評価を行い、細菌の大きさの範囲を予め定めておく。また、細菌検出手段１７は細菌検出した結果を制御手段１８へ送信する。
【００３４】
次に制御手段１８について図６を用いて詳細に説明する。まず、撮影する領域３３の全視野中での移動について図６を用いて説明する。図６は露光撮影を全視野６１終了するまでに、撮影する領域３３が全視野６１を移動していく様子の一例を示す図である。図６（ａ）は露光撮影を全視野６１終了するまでに、撮影する領域３３が全視野６１を移動していく様子の一例を示す図である。図６（ｂ）は図６（ａ）において、両端に走査対象ではない領域６２を用意しておき、撮影する領域３３が全視野６１を移動していく際に、走査ライン４２の軌跡の領域５３が全視野６１の領域を含む一例を示す図である。
【００３５】
制御手段１８は以下のように全視野６１の走査を制御する。全視野６１の走査において、たとえば図６（ａ）のように開始位置が全視野６１において左上の１行目にあるとすると、左端から右端へ１視野分ずつ移動して撮影する。右端へ移動し１行目が終了すると、２行目の左端へ移動し、２行目についても同様の作業を行う。最終行について終了すると処理を終了する。走査ライン４２が移動方向に垂直で直線の観察領域の中央に位置しているとすると、全視野６１の移動において左端と右端の１視野の半分の領域について、走査ライン４２の軌跡の領域５３に含まれないので、両端の領域については走査できていない。そのため走査ライン４２の軌跡の領域５３が全視野６１の領域を含むようにする。たとえば、図６（ｂ）のように予め全視野６１の両端に走査対象ではない領域６２を用意しておき、走査ライン４２の軌跡の領域５３が全視野６１の領域を含むようにする。
【００３６】
また、制御手段１８は以下の情報を制御し、処理を行う。制御手段１８は撮像手段１２から撮影した画像と、露光撮影手段１３から露光撮影するための信号と、可能性判定手段１５から判定した結果と、視野特定手段１６から特定した視野の結果と、細菌検出手段１７から検出結果を取得し、制御手段１８は撮像手段１２に撮影を制御する信号と、可能性判定手段１５に露光撮影した画像と、視野特定手段１６に走査ライン４２の情報と、細菌検出手段１７に特定した視野の画像と、移動手段２０に移動を制御する信号を送信する。また、制御手段１８は全視野６１の走査が終了すると検出結果を表示手段１９へ送信する。
【００３７】
表示手段１９としては、例えばＣＲＴモニタを用いる。なお、表示手段１９として、タッチパネルなど任意の表示手段１９を採用してもよい。
【００３８】
移動手段２０としては、例えば顕微鏡用の自動ＸＹステージを用いる。また、自動ＸＹステージは光学手段１１の蛍光顕微鏡のステージとして取り付ける。その後、自動ＸＹステージにプレート１を設置する。なお、今回はプレート１を移動することで視野の移動を行っているが、例えば、撮像手段１２を移動することで視野の移動を実現してもよい。
【００３９】
上記のように構成された細菌検出装置の動作の一例について図７を参照して説明する。図７は、細菌検出方法における各ステップの一例を示すフローチャートである。
【００４０】
まず、ステップＳ１において、視野を開始位置に移動するなどの初期設定を行う。次に、ステップＳ２の露光撮影工程において、露光撮影手段１３は１視野分移動している間は露光を行い、撮影するための制御信号を制御手段１８へ送信する。制御手段１８は露光撮影手段１３から露光撮影するための制御信号を取得し、撮像手段１２に露光を開始する制御信号を送信する。また、光学手段１１はプレート１を蛍光観察し、観察している蛍光２７を撮像手段１２へ出力する。撮像手段１２は観察している蛍光２７を光学手段１１から取得し、制御手段１８から露光を開始する制御信号を取得し、露光を開始する。続いて制御手段１８は移動手段２０に移動を制御する信号を送信する。移動手段２０は移動を制御する信号を制御手段１８から取得し、１視野分移動する。続いて制御手段１８は撮像手段１２に露光を終了する制御信号を送信する。撮像手段１２は制御手段１８から露光を終了する制御信号を取得し、露光を終了し、撮影した一視野画像４１を制御手段１８へ送信する。
【００４１】
次に、ステップＳ３の走査ライン４２の輝度情報取得において、制御手段１８は撮影した一視野画像４１を撮像手段１２から取得し、可能性判定手段１５へ送信する。可能性判定手段１５は撮影した一視野画像４１を制御手段１８から取得し、例えば、撮影した一視野画像４１において上部から下部に向けて１画素ずつ輝度値を取得する。
【００４２】
次に、ステップＳ４の蛍光の特徴を調べる工程で、制御手段１８は可能性判定手段１５が蛍光の特徴があるか否か判定した結果を可能性判定手段１５から取得する。判定した結果、撮影した一視野画像４１に蛍光する細菌４４が存在する可能性がある場合は、制御手段１８は可能性を判定した結果を可能性判定手段１５から取得し、ステップＳ５へ遷移する。また、可能性がない場合はステップＳ７へ遷移する。
【００４３】
次に、ステップＳ５は視野特定工程であり、制御手段１８は可能性を判定した結果の走査ライン４２の情報を視野特定手段１６へ送信する。視野特定手段１６は走査ライン４２の情報を制御手段１８から取得し、視野を特定した結果を制御手段１８へ送信する。制御手段１８は視野を特定した結果を視野特定手段１６から取得する。制御手段１８は視野を特定した結果から特定した視野へ移動するための制御信号を移動手段２０へ送信する。移動手段２０は特定した視野へ移動するための制御信号を制御信号１８から取得し、特定した視野へ移動する。続いて制御手段１８は特定した視野を撮影するための制御信号を撮像手段１２へ送信する。撮像手段１２は特定した視野を撮影するための制御信号を制御手段１８から取得し、特定された視野を撮影する。また、撮像手段１２は特定された視野の画像５４を制御手段１８へ送信する。
【００４４】
次に、ステップＳ６は細菌検出工程であり、制御手段１８は特定された視野の画像５４を撮像手段１２から取得し、特定された視野の画像５４を細菌検出手段１７へ送信する。細菌検出手段１７は特定された視野の画像５４を制御手段１８から取得し、蛍光する細菌４４の検出結果を制御手段１８へ送信する。制御手段１８は検出結果を取得する。
【００４５】
次に、ステップＳ７において、判定を行う全視野６１について終了した場合、制御手段１８はステップＳ８において結果を表示手段１９へ出力し、処理を終了する。一方、次の視野３２があれば、ステップＳ２に戻り、ステップＳ３〜Ｓ６を繰り返す。
【００４６】
以上のように、本実施例１において１視野分移動している間は露光を行い撮影し、撮影した一視野画像４１から蛍光する細菌４４が存在する可能性を判定する。また、可能性がある視野を特定し、特定された視野の画像５４に細菌が含まれるか否かを判定する。１視野に蛍光する細菌４４の出現頻度が少ない場合に、１視野分を一部の走査で判定を行えるので、高速に細菌の蛍光２７を判定することができる。
【００４７】
また、本実施例１の図７のステップＳ５である視野特定工程において、特定された視野の画像５４で移動方向に領域を絞る方法として以下の方法がある。図８は特定された視野の画像５４において、図４（ｂ）で所定値４５以上の輝度値が連続する範囲４６を包含する範囲８２内の移動方向の領域を、蛍光物体５１が存在する可能性のある領域８１として絞り込むことを示す説明図である。細菌検出における対象とする領域を図８のように絞ることで、処理時間を短縮することができる。
【００４８】
また、本実施例１の制御手段１８のステップＳ５である視野特定工程において、特定された視野の画像５４で移動方向に対して垂直方向に領域を絞る方法として以下の方法がある。図９は特定された視野の画像５４で移動方向に対して垂直方向に領域を絞る方法を示す説明図である。図９（ａ）は露光しながら撮影した一視野画像４１に対して走査ライン４２を左端と中央に２本取得することを示す図である。図９（ｂ）は走査ライン４２ａが１視野分移動する移動するときに描く走査ライン４２ａの軌跡の領域５３ａと走査ライン４２ｂが１視野分移動する移動するときに描く走査ライン４２ｂの軌跡の領域５３ｂを示す説明図である。図９（ｃ）は、例えば、走査ライン４２ａに蛍光する特徴がなく、走査ライン４２ｂに蛍光する特徴がある場合、走査ライン４２ｂの軌跡の領域５３ｂから走査ライン４２ａの軌跡の領域５３ａが重なる部分を除いた蛍光物体５１が存在する可能性のある領域９１として絞り込むことを示す説明図である。細菌検出における対象とする領域を図９（ｃ）のように絞ることで、処理時間を短縮することができる。
【００４９】
また、本実施例１の図７のステップＳ５である視野特定工程において、特定された視野の画像５４で移動方向と移動方向に対して垂直方向に領域の両方向に領域を絞る方法として以下の方法がある。図１０は図８のように移動方向に領域を絞り、さらに図９のように移動方向に対して垂直方向に領域を絞った蛍光物体５１が存在する可能性のある領域１０１を示す説明図である。細菌検出における対象とする領域を図１０のように絞ることで、さらに処理時間を短縮することができる。
【００５０】
また、本実施例１では、細菌検出手段１７で特定された視野の画像５４を用いて細菌の検出を行っているが、前述の方法で蛍光する細菌４４が存在する領域を特定された視野から絞り、光学手段１１により、例えば、倍率を上げて蛍光物体５１が存在する可能性のある領域１０１を撮影し、その詳細に蛍光物体５１が存在する可能性のある領域１０１を撮影した画像を用いて細菌の検出を行うことで、精度良く細菌の検出を行うことができる。
【００５１】
また、本実施例１では、撮像手段１２としてモノクロＣＣＤで撮影しているが、ＲＧＢなどカラーで撮影可能な撮像手段１２を用いて撮影した画像では、例えば蛍光する細菌４４に特定の色情報が無いなどの特徴がある場合、走査ライン４２において蛍光の特徴を算出する際に、特定の色情報が無いなどの条件を追加することにより蛍光の特徴を精度良く検出することができる。
【実施例２】
【００５２】
実施例１との相違点のみ図１１を用いて説明する。図１１は図１において、広視野露光撮影手段１１１は全視野６１の内の１行を移動している間は露光を行い、撮影するための信号を制御手段１８へ送信する。範囲特定手段１１２は制御手段１８から走査ライン４２の情報を取得し、蛍光する細菌４４が存在する可能性のある範囲を特定し、特定した範囲の結果を制御手段１８へ送信する。制御手段１８は広視野露光撮影手段１１１から広視野を露光撮影するための信号と、範囲特定手段１１２から特定した範囲の結果をさらに取得する。また、制御手段１８は範囲特定手段１１２に走査ライン４２の情報をさらに送信する。
【００５３】
次に広視野露光撮影手段１１１について図１２を用いて詳細に説明する。図１２は全視野６１中で左端に撮影する領域３３があり、右端へ移動している間は露光を行い撮影することを示す説明図である。
【００５４】
まず、広視野露光撮影手段１１１は全視野６１中で左端にある状態で露光を開始する制御信号を制御手段１８へ送信する。次に、広視野露光撮影手段１１１は、撮影する領域３３が全視野６１中で左端から右端へ移動する制御信号を制御手段１８へ送信する。全視野６１中で右端の位置に撮影する領域３３が移動すると、撮像手段１２の露光を終了する制御信号を制御手段１８へ送信する。つまり、露光撮影手段１３が１視野分移動している間は露光を行いながら撮影するのに対し、広視野露光撮影手段１１１は図１２のように、全視野６１中で左端から右端への１行分移動している間は露光を行いながら撮影する。この時実施例１と同様に両端の領域を含むように、図６（ｂ）に示したものと同様の走査対象でない領域を設けるようにしても良い。
【００５５】
次に範囲特定手段１１２について図４（ｂ）を用いて詳細に説明する。まず、範囲特定手段１１２は制御手段１８から撮影した広視野画像を取得する。次に、範囲特定手段１１２は撮影した広視野画像を用いて、走査ライン４２の輝度情報から視野中に蛍光する細菌４４が存在する可能性を判定する。蛍光する細菌４４が存在する可能性を判定する方法として、図４（ｂ）において所定値４５以上の輝度値が連続する範囲４６が所定範囲内である場合に、蛍光する細菌４４が存在する可能性があると判定する。次に、範囲特定手段１１２は判定した結果を制御手段１８へ送信する。
【００５６】
上記のように構成された細菌検出装置の動作の一例について図１３を参照して説明する。図１３は、細菌検出方法における各ステップの一例を示すフローチャートである。
【００５７】
まず、ステップＳ２１において、視野を開始位置に移動するなどの初期設定を行う。次に、ステップＳ２２の広視野露光撮影工程において、広視野露光撮影手段１１１は１行分移動している間は露光を行い、撮影するための制御信号を制御手段１８へ送信する。制御手段１８は広視野露光撮影手段１１１から露光撮影するための制御信号を取得し、撮像手段１２に露光を開始する制御信号を送信する。また、光学手段１１はプレート１を蛍光観察し、観察している蛍光２７を撮像手段１２へ出力する。撮像手段１２は観察している蛍光２７を光学手段１１から取得し、制御手段１８から露光を開始する制御信号を取得し、露光を開始する。続いて制御手段１８は移動手段２０に移動を制御する信号を送信する。移動手段２０は移動を制御する信号を制御手段１８から取得し、１行分移動する。続いて制御手段１８は撮像手段１２に露光を終了する制御信号を送信する。撮像手段１２は制御手段１８から露光を終了する制御信号を取得し、露光を終了し、撮影した広視野画像を制御手段１８へ送信する。また、制御手段１８は撮影した広視野画像を撮像手段１２から取得する。
【００５８】
次に、ステップＳ２３の走査ライン４２の輝度情報取得において、制御手段１８は範囲特定手段１１２へ撮影した広視野画像を送信する。範囲特定手段１１２は撮影した広視野画像を制御手段１８から取得し、例えば、撮影した一視野画像４１において上部から下部に向けて１画素ずつ輝度値を取得する。
【００５９】
次に、ステップＳ２４の蛍光の特徴を調べる工程で、範囲特定手段１１２は撮影した広視野画像に蛍光物体５１が含まれる可能性を判定する。また、可能性を判定した結果を制御手段１８へ送信する。制御手段１８は可能性を判定した結果より、可能性がある場合は移動した行の開始位置へ移動するための制御信号を移動手段２０へ送信する。移動手段２０は行の開始位置へ移動するための制御信号を制御手段１８から取得し、右端にある撮影する領域３３の位置を左端に移動し、ステップＳ２５へ遷移する。可能性がない場合は、ステップＳ３１へ遷移する。
【００６０】
次に、ステップＳ２５の露光撮影工程において、露光撮影手段１３は１視野分移動している間は露光を行い、撮影するための制御信号を制御手段１８へ送信する。制御手段１８は露光撮影手段１３から露光撮影するための制御信号を取得し、撮像手段１２に露光を開始する制御信号を送信する。また、光学手段１１はプレート１を蛍光観察し、観察している蛍光２７を撮像手段１２へ出力する。撮像手段１２は観察している蛍光２７を光学手段１１から取得し、制御手段１８から露光を開始する制御信号を取得し、露光を開始する。続いて制御手段１８は移動手段２０に移動を制御する信号を送信する。移動手段２０は移動を制御する信号を制御手段１８から取得し、１視野分移動する。続いて制御手段１８は撮像手段１２に露光を終了する制御信号を送信する。撮像手段１２は制御手段１８から露光を終了する制御信号を取得し、露光を終了し、撮影した一視野画像４１を制御手段１８へ送信する。
【００６１】
次に、ステップＳ２６の走査ライン４２の輝度情報取得において、制御手段１８は撮影した一視野画像４１を撮像手段１２から取得し、可能性判定手段１５へ送信する。可能性判定手段１５は撮影した一視野画像４１を制御手段１８から取得し、例えば、撮影した一視野画像４１において上部から下部に向けて１画素ずつ輝度値を取得する。
【００６２】
次に、ステップＳ２７の蛍光の特徴を調べる工程で、制御手段１８は可能性判定手段１５が蛍光の特徴があるか否か判定した結果を可能性判定手段１５から取得する。判定した結果、撮影した一視野画像４１に蛍光する細菌４４が存在する可能性がある場合は、制御手段１８は可能性を判定した結果を可能性判定手段１５から取得し、ステップＳ２８へ遷移する。また、可能性がない場合はステップＳ３０へ遷移する。
【００６３】
次に、ステップＳ２８は視野特定工程であり、制御手段１８は可能性を判定した結果の走査ライン４２の情報を視野特定手段１６へ送信する。視野特定手段１６は走査ライン４２の情報を制御手段１８から取得し、視野を特定した結果を制御手段１８へ送信する。制御手段１８は視野を特定した結果を視野特定手段１６から取得する。制御手段１８は視野を特定した結果から特定した視野へ移動するための制御信号を移動手段２０へ送信する。移動手段２０は特定した視野へ移動するための制御信号を制御手段１８から取得し、特定した視野へ移動する。続いて制御手段１８は特定した視野を撮影するための制御信号を撮像手段１２へ送信する。撮像手段１２は特定した視野を撮影するための制御信号を制御手段１８から取得し、特定された視野を撮影する。また、撮像手段１２は特定された視野の画像５４を制御手段１８へ送信する。
【００６４】
次に、ステップＳ６は細菌検出工程であり、制御手段１８は特定された視野の画像５４を撮像手段１２から取得し、特定された視野の画像５４を細菌検出手段１７へ送信する。細菌検出手段１７は特定された視野の画像５４を制御手段１８から取得し、蛍光する細菌４４の検出結果を制御手段１８へ送信する。制御手段１８は検出結果を取得する。
【００６５】
次に、ステップＳ３０において、判定を行う１行について終了した場合、制御手段１８はステップＳ３１へ遷移する。一方、次の視野３２があれば、ステップＳ２５に戻り、ステップＳ２６〜Ｓ２９を繰り返す。
【００６６】
次に、ステップＳ３１において、判定を行う全視野６１について終了した場合、制御手段１８はステップＳ３２において結果を表示手段１９へ出力し、処理を終了する。一方、次の行があれば、制御手段１８は次の行へ移動するための制御信号を移動手段２０へ送信する。また、移動手段２０は次の行へ移動するための制御信号を取得し、次の行へ移動する。その後、ステップＳ２２に戻り、ステップＳ２３〜Ｓ３０を繰り返す。
【００６７】
以上のように、本実施例２において１行分移動している間は露光を行い撮影し、撮影した広視野画像から蛍光する細菌４４が存在する可能性を判定する。また、可能性がある行に対して、１視野分移動している間は露光を行い撮影し、撮影した一視野画像４１から蛍光する細菌４４が存在する可能性を判定する。また、可能性がある視野を特定し、特定された視野の画像５４に細菌が含まれるか否かを判定する。１行に蛍光する細菌４４の出現頻度が少ない場合に、１行分を一部の走査で判定を行うことで本実施例１に比べてさらに高速に細菌の蛍光２７を判定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明にかかる細菌検出装置及び細菌検出方法は、移動している間は露光して発光物体を撮影し、撮影した画像の特徴から一部を走査することで移動した領域に発光物体が存在する可能性を判定する機能を有し、画像認識技術等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の実施例１における細菌検出装置のブロック図
【図２】本発明の実施例１及び２の光学手段１１における蛍光観察の説明図
【図３】本発明の実施例１及び２の露光撮影における移動の一例を示す説明図
【図４】本発明の実施例１及び２の露光撮影で撮影した画像の一例を示す説明図
【図５】本発明の実施例１及び２の視野を特定する一例を示す説明図
【図６】本発明の実施例１及び２の撮影領域が全視野の移動の一例を示す説明図
【図７】本発明の実施例１における細菌検出方法のフローチャート
【図８】本発明の実施例１及び２の特定した視野で領域を絞る一例を示す説明図
【図９】本発明の実施例１及び２の特定した視野で領域を絞る一例を示す説明図
【図１０】本発明の実施例１及び２の特定した視野で領域を絞る一例を示す説明図
【図１１】本発明の実施例２における細菌検出装置のブロック図
【図１２】本発明の実施例２の広視野露光撮影における移動の一例を示す説明図
【図１３】本発明の実施例２における細菌検出方法のフローチャート
【符号の説明】
【００７０】
１  プレート
１１  光学手段
１２  撮像手段
１３  露光撮影手段
１４  位置特定手段
１５  可能性判定手段
１６  視野特定手段
１７  細菌検出手段
１８  制御手段
１９  表示手段
２０  移動手段
２１  光源
２２  光源２１からの光
２３  励起フィルタ
２４  励起光
２５  対物レンズ
２６  蛍光以外の光
２７  蛍光
２８  吸収フィルタ
２９  ダイクロイックミラー
３１  現在の視野
３２  次の視野
３３  撮影する領域
４１  一視野画像
４２  走査ライン
４３  蛍光の軌跡
４４  蛍光する細菌
４５  所定値
４６  連続する範囲
５１  蛍光物体
５２  次の視野３２の左端から現在の視野３１における走査ライン４２の位置
５３  走査ライン４２の軌跡の領域
５４  特定された視野の画像
６１  全視野
６２  走査対象ではない領域
８１  蛍光物体５１が存在する可能性のある領域
８２  範囲
９１  蛍光物体５１が存在する可能性のある領域
１０１  蛍光物体５１が存在する可能性のある領域
１１１  広視野露光撮影手段
１１２  範囲特定手段
【図１】
2008185518.tif 000003
【図２】
2008185518.tif 000004
【図３】
2008185518.tif 000005
【図４】
2008185518.tif 000006
【図５】
2008185518.tif 000007
【図６】
2008185518.tif 000008
【図７】
2008185518.tif 000009
【図８】
2008185518.tif 000010
【図９】
2008185518.tif 000011
【図１０】
2008185518.tif 000012
【図１１】
2008185518.tif 000013
【図１２】
2008185518.tif 000014
【図１３】
2008185518.tif 000015