(57)【要約】【課題】試料中における微生物又はウィルスを、高い検出精度で、安定して検出することができる蛍光反応検出装置を提供すること。【解決手段】制御部５１は、フィルタ３を透過させる励起光Ｘの波長と強度との少なくとも一方を変更して、複数種類の励起時デジタル画像Ｄ１，Ｄ２をカメラ４によって撮影する。画像処理部５２は、複数種類の励起時デジタル画像Ｄ１，Ｄ２について、それぞれ画素単位ごとの色空間データを、それぞれ別々に所定の規定範囲と照合し、複数種類の励起時デジタル画像Ｄ１，Ｄ２における各画素単位ごとの２値化データをそれぞれ求める。判定部５３は、複数種類の励起時デジタル画像Ｄ１，Ｄ２における各画素単位の２値化データのそれぞれ同じ位置にある画素単位同士で照合演算して求めた各画素単位ごとの演算処理データに基づいて、試料８中における特定蛍光反応８１の有無を検出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料中における微生物又はウィルスの特定蛍光反応を検出する蛍光反応検出装置であって、
上記試料に対して、所定の波長の励起光を、フィルタを透過させて照射可能な光源と、
上記試料の表面をデジタル画像として撮影するカメラと、
上記フィルタを透過させる上記励起光の波長と強度との少なくとも一方の変更、又は上記光源から上記励起光の照射を開始した時点から上記カメラによって撮影する時点までの時間の変更のいずれかを行って、複数種類の励起時デジタル画像を上記カメラによって撮影する制御部と、
上記複数種類の励起時デジタル画像について、それぞれ画素単位ごとの色空間データを求め、該複数種類の励起時デジタル画像における各画素単位ごとの色空間データを、それぞれ別々に所定の規定範囲と照合し、上記色空間データが、上記所定の規定範囲内にある場合を１、上記所定の規定範囲内にない場合を０として、複数種類の励起時デジタル画像における各画素単位ごとの２値化データをそれぞれ求める画像処理部と、
上記複数種類の励起時デジタル画像における各画素単位の２値化データのそれぞれ同じ位置にある画素単位同士で照合演算して求めた各画素単位ごとの演算処理データに基づいて、上記試料中における上記特定蛍光反応を検出する判定部と、を備えていることを特徴とする蛍光反応検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の蛍光反応検出装置において、上記判定部は、上記各画素単位ごとの演算処理データが１となる場合をヒット画素とし、該ヒット画素が並んで形成される形状及び面積が、予め上記特定蛍光反応について求めた形状及び面積の規定範囲内にある場合に、上記試料中に微生物又はウィルスが存在すると検出することを特徴とする蛍光反応検出装置。
【請求項３】
請求項２に記載の蛍光反応検出装置において、上記判定部は、上記特定蛍光反応が存在すると検出した上記ヒット画素が並んで形成される形状を囲む大きさの画素領域を、ヒット領域として特定し、
上記制御部は、上記励起光を照射していないときの素デジタル画像を上記カメラによって撮影し、上記素デジタル画像において上記ヒット領域に相当する画素領域を、モニタに拡大表示することを特徴とする蛍光反応検出装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の蛍光反応検出装置において、上記色空間データは、赤色、緑色、青色の色相、及び輝度のうちの少なくとも１つのデータであり、
上記判定部において、上記同じ位置にある画素単位同士で行う照合演算は、上記色相及び輝度のうちの少なくとも１つについての上記２値化データ同士に対して行う論理演算であることを特徴とする蛍光反応検出装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の蛍光反応検出装置において、上記励起光の波長は、ＵＶ励起、Ｂ励起又はＧ励起のうちのいずれかに該当する波長であることを特徴とする蛍光反応検出装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の蛍光反応検出装置において、上記複数種類の励起時デジタル画像のうちの少なくとも１つは、波長と強度との少なくとも一方を異ならせた複数種類の上記励起光を、上記光源から上記試料に対して同時に照射したときのデジタル画像であることを特徴とする蛍光反応検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料中における特定の微生物等による特定蛍光反応を検出する蛍光反応検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
小学校等で実施されるぎょう虫検査においては、被験者が粘着テープを肛門に当てて採取した試料を、検査機関、医療機関等において検査している。この場合、ぎょう虫卵の有無を顕微鏡で確認することになり、検査員に熟練を要し、検査精度及び検査効率ともにあまり優れない。例えば、特許文献１には、ぎょう虫検査紙を顕微鏡によって観察するぎょう虫卵自動検査設備について開示されている。
【０００３】
一方、例えば、特許文献２の異物の検出方法においては、寄生虫に可視光を照射して励起したときには、寄生虫が蛍光することが開示されている。そして、この性質を利用して、肉類に寄生する寄生虫の有無を検出している。また、特許文献２においては、デジタルカメラ、ＣＣＤカメラ等により、被写体が発する蛍光の画像を得て、二値化等の画像処理を行って、コンピュータによって異物の有無を判断させることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３０９０４９２号公報
【特許文献２】特開２００７−２８６０４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献２等の従来のぎょう虫卵等の検査においては、ぎょう虫卵を励起させる際に用いる励起光は、ＵＶ励起、Ｂ励起、Ｇ励起等の１種類のみである。
従って、コンピュータによる画像処理を利用してぎょう虫卵の有無を検出しようとした場合、検出精度が低く、安定した検出結果を得ることができていない。
【０００６】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、試料中における微生物又はウィルスを、高い検出精度で、安定して検出することができる蛍光反応検出装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、試料中における微生物又はウィルスの特定蛍光反応を検出する蛍光反応検出装置であって、
上記試料に対して、所定の波長の励起光を、フィルタを透過させて照射可能な光源と、
上記試料の表面をデジタル画像として撮影するカメラと、
上記フィルタを透過させる上記励起光の波長と強度との少なくとも一方の変更、又は上記光源から上記励起光の照射を開始した時点から上記カメラによって撮影する時点までの時間の変更のいずれかを行って、複数種類の励起時デジタル画像を上記カメラによって撮影する制御部と、
上記複数種類の励起時デジタル画像について、それぞれ画素単位ごとの色空間データを求め、該複数種類の励起時デジタル画像における各画素単位ごとの色空間データを、それぞれ別々に所定の規定範囲と照合し、上記色空間データが、上記所定の規定範囲内にある場合を１、上記所定の規定範囲内にない場合を０として、複数種類の励起時デジタル画像における各画素単位ごとの２値化データをそれぞれ求める画像処理部と、
上記複数種類の励起時デジタル画像における各画素単位の２値化データのそれぞれ同じ位置にある画素単位同士で照合演算して求めた各画素単位ごとの演算処理データに基づいて、上記試料中における上記特定蛍光反応を検出する判定部と、を備えていることを特徴とする蛍光反応検出装置にある（請求項１）。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の蛍光反応検出装置は、特定蛍光反応を励起させるための励起光を、フィルタを透過させて照射可能な光源と、試料の表面をデジタル画像として撮影するカメラと、制御部、画像処理部及び判定部を構築したコンピュータとを用いて、微生物又はウィルスが発する特定蛍光反応を検出するものである。
制御部は、光源及びフィルタを操作し、フィルタを透過させる励起光の波長と強度との少なくとも一方を変更して、複数種類の励起光を試料に照射することができる。そして、制御部は、カメラを操作し、複数種類の励起光を照射するそれぞれの場合について、試料の表面が蛍光する状態を、励起時デジタル画像として撮影する。
【０００９】
これ以外にも、制御部は、光源から励起光の照射を開始した時点からカメラによって撮影する時点までの時間を変更して、複数種類の励起時デジタル画像としてカメラによって撮影することもできる。
これらのとき、試料中に微生物又はウィルスが存在する場合には、この微生物等が励起光によって励起されて、所定の蛍光を発することになる。また、励起光の波長、強度又は撮影時期によって、試料から発される蛍光の状態が異なる。
【００１０】
画像処理部は、複数種類の励起時デジタル画像について、それぞれ画素単位ごとの色空間データを求める。そして、画像処理部は、複数種類の励起時デジタル画像における各画素単位ごとの色空間データを、それぞれ別々に所定の規定範囲と照合する。
つまり、例えば、２種類の励起時デジタル画像を撮影した場合には、所定の励起光を照射したときのいずれかの励起時デジタル画像における各画素単位ごとの色空間データを、所定の規定範囲と照合し、また、所定の励起光と異なる他の励起光を照射したときの他の励起時デジタル画像における各画素単位ごとの色空間データを、所定の規定範囲と照合することができる。
ここで、所定の規定範囲は、微生物又はウィルスについて得た複数種類の励起時デジタル画像における特定蛍光反応を映した画素の色空間データを分析して設定したものである。
【００１１】
特定蛍光反応の検出時に用いる励起光の条件は、規定範囲を設定する基準設定時に用いた励起光の条件と同じにする。例えば、波長と強度との少なくとも一方を異ならせて励起時デジタル画像を撮影した場合には、特定蛍光反応の検出時に用いる複数種類の励起光は、規定範囲を設定する基準設定時に用いた複数種類の励起光と同じにする。そして、検出時の色空間データと基準設定時の色空間データの規定範囲とを比較するのは、同じ種類の励起光を照射した場合同士、又は同じ撮影時期として撮影した場合同士とする。
そして、画像処理部は、複数種類の励起時デジタル画像のいずれについても、色空間データが、所定の規定範囲内にある場合を１、所定の規定範囲内にない場合を０として、各画素単位ごとの２値化データをそれぞれ求める。
【００１２】
判定部は、複数種類の励起時デジタル画像における各画素単位の２値化データのそれぞれ同じ位置にある画素単位同士で照合演算し、各画素単位ごとの演算処理データを求める。そして、判定部は、この演算処理データに基づいて、試料中に微生物又はウィルスが発する特定蛍光反応があるか否かを判定することができる。
【００１３】
ところで、試料中には、特定蛍光反応以外の蛍光反応を示すゴミ（検出対象外の異物）も含まれており、このゴミも所定の蛍光反応を発することになる。ただし、特定蛍光反応と、ゴミによる蛍光反応とは、励起光の波長、強度、照射時間（撮影時期）の各条件によって、蛍光の性質が異なる。
そこで、複数種類の励起時デジタル画像を撮影した際に、例えば、特定蛍光反応がいずれの励起時デジタル画像にも撮影される一方で、いずれかの励起時デジタル画像と他の励起時デジタル画像とにおいて、蛍光の強弱等による撮影のされ方が異なる場合が想定される。この場合には、上記照合演算をすることにより、微生物又はウィルスによる蛍光反応を、他のゴミ（検出対象外の異物）による蛍光反応と明確に区別することができる。
【００１４】
それ故、本発明の蛍光反応検出装置によれば、試料中における微生物又はウィルスを、高い検出精度で、安定して検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例にかかる、蛍光反応検出装置の構成を示す説明図。
【図２】実施例にかかる、第１励起時デジタル画像を概略的に示す説明図。
【図３】実施例にかかる、第２励起時デジタル画像を概略的に示す説明図。
【図４】実施例にかかる、第１励起時デジタル画像と第２励起時デジタル画像とに対して照合演算を行った結果を可視化して、照合画像として概略的に示す説明図。
【図５】実施例にかかる、第１色空間データと第２色空間データとを、１ドットごとの画素単位において照合する状態を可視化して示す説明図。
【図６】実施例にかかる、２種類の励起時デジタル画像の各画素単位ごとの２値化データ同士に対して論理演算を行う状態を、視覚化して概略的に示す説明図。
【図７】実施例にかかる、ヒット画素を囲んでなるヒット領域を示す説明図。
【図８】実施例にかかる、素デジタル画像について、ヒット領域に相当する画素領域をモニタに拡大表示した状態を概略的に示す説明図。
【図９】実施例にかかる、微生物等の特定蛍光反応を検出する手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
上述した本発明の蛍光反応検出装置における好ましい実施の形態につき説明する。
本発明において、上記微生物は、種々の寄生虫、寄生虫卵、細菌等とすることができる。寄生虫としては、ぎょう虫、回虫、鞭虫、吸虫、鉤虫、縮小条虫、広節裂頭条虫、東洋毛様線虫、無鉤条虫等がある。寄生虫卵は、それらの卵とすることができる。
また、細菌としては、球菌、桿菌、らせん菌等がある。
上記ウィルスとしては、核酸とタンパクとからなる種々のウィルスとすることができる。
【００１７】
また、上記試料は、大便、血液等とすることができる。上記微生物等は、大便、血液等の中に存在するものとすることができる。血液中に潜む寄生虫としては、例えば、ウエステルマン肺吸虫、宮崎肺吸虫、住血胞子虫、マラリア病原虫、日本住血吸虫、糸状虫、フィラリア、広東住血線虫等がある。
【００１８】
また、上記判定部は、上記各画素単位ごとの演算処理データが１となる場合をヒット画素とし、該ヒット画素が並んで形成される形状及び面積が、予め上記特定蛍光反応について求めた形状及び面積の規定範囲内にある場合に、上記試料中に微生物又はウィルスが存在すると検出することが好ましい（請求項２）。
この場合には、判定部は、特定蛍光反応を示した試料について、この特定蛍光反応の形状及び大きさを確認して、微生物又はウィルスを検出することができる。そのため、微生物又はウィルスの検出精度を向上させることができる。
【００１９】
また、上記判定部は、上記特定蛍光反応が存在すると検出した上記ヒット画素が並んで形成される形状を囲む大きさの画素領域を、ヒット領域として特定し、上記制御部は、上記励起光を照射していないときの素デジタル画像を上記カメラによって撮影し、上記素デジタル画像において上記ヒット領域に相当する画素領域を、モニタに拡大表示することが好ましい（請求項３）。
この場合には、特定蛍光反応が存在すると検出した画素領域をモニタに拡大表示することにより、検査する者が、素デジタル画像において微生物又はウィルスが存在すると検出した部分を実際に目視して確認することができる。
【００２０】
また、上記色空間データは、赤色、緑色、青色の色相、及び輝度のうちの少なくとも１つのデータであり、上記判定部において、上記同じ位置にある画素単位同士で行う照合演算は、上記色相及び輝度のうちの少なくとも１つ同士に対して行う論理演算であることが好ましい（請求項４）。
この場合には、画像処理部において、励起時デジタル画像における各画素単位ごとの演算処理データを適切に求めることができる。
【００２１】
また、上記励起光の波長は、ＵＶ励起、Ｂ励起又はＧ励起のうちのいずれかに該当する波長とすることが好ましい（請求項５）。
この場合には、光源からフィルタを介して試料に照射する励起光が適切である。
ここで、ＵＶ励起（近紫外線）は、３２０〜３８０ｎｍの範囲内の波長の励起光とすることができる。Ｂ励起（青色光）は、３８０〜４９５ｎｍの範囲内の波長の励起光とすることができる。Ｇ励起（緑色光）は、４９５〜５７０ｎｍの範囲内の波長の励起光とすることができる。
【００２２】
また、上記複数種類の励起時デジタル画像のうちの少なくとも１つは、波長と強度との少なくとも一方を異ならせた複数種類の上記励起光を、上記光源から上記試料に対して同時に照射したときのデジタル画像とすることが好ましい（請求項６）。
この場合には、１種類の波長及び強度の励起光を微生物又はウィルスに照射するだけでは得られなかった特定蛍光反応を得ることができる場合がある。そして、微生物又はウィルスの検出精度を格段に向上させることができる場合がある。
【実施例】
【００２３】
以下に、本発明の蛍光反応検出装置にかかる実施例につき、図面を参照して説明する。
本例の蛍光反応検出装置１は、図１に示すごとく、試料８中における微生物又はウィルスの特定蛍光反応８１の有無を検出する。蛍光反応検出装置１は、以下の光源２、カメラ４、制御部５１、画像処理部５２及び判定部５３を備えている。
光源２は、試料８に対して、所定の波長の励起光Ｘをフィルタ３を透過させて照射可能である。カメラ４は、試料８の表面をデジタル画像として撮影するよう構成されている。
【００２４】
制御部５１、画像処理部５２及び判定部５３は、コンピュータ５に構築してあり、光源２及びカメラ４は、コンピュータ５に接続してある。
制御部５１は、フィルタ３を透過させる励起光Ｘの波長と強度との少なくとも一方の変更、又は光源２から励起光Ｘの照射を開始した時点からカメラ４によって撮影する時点までの時間の変更のいずれかを行って、複数種類の励起時デジタル画像Ｄ１，Ｄ２をカメラ４によって撮影するよう構成してある。画像処理部５２は、複数種類の励起時デジタル画像Ｄ１，Ｄ２について、それぞれ画素単位ごとの色空間データを求め、複数種類の励起時デジタル画像Ｄ１，Ｄ２における各画素単位ごとの色空間データを、それぞれ別々に所定の規定範囲と照合し、色空間データが、所定の規定範囲内にある場合を１、所定の規定範囲内にない場合を０として、複数種類の励起時デジタル画像Ｄ１，Ｄ２における各画素単位ごとの２値化データをそれぞれ求めるよう構成してある。判定部５３は、複数種類の励起時デジタル画像Ｄ１，Ｄ２における各画素単位の２値化データのそれぞれ同じ位置にある画素単位同士で照合演算して求めた各画素単位ごとの演算処理データに基づいて、試料８中における特定蛍光反応８１の有無を検出するよう構成してある。
【００２５】
以下に、本例の蛍光反応検出装置１につき、図１〜図９を参照して詳説する。
蛍光反応検出装置１は、試料８中における微生物又はウィルスに励起光Ｘを照射したときに発する特定の蛍光反応を検出するものである。
図１は、蛍光反応検出装置１の構成を概略的に示す図である。同図に示すごとく、本例の光源２は、紫外線及び可視光の波長の光を発する紫外線ランプ２によって構成されている。紫外線ランプ２の光通過位置には、特定の波長の光を透過するフィルタ３が配置してあり、フィルタ３を適宜交換することにより、所望の波長、強度の励起光Ｘを試料８に照射することができる。
【００２６】
フィルタ３を透過させて試料８へ照射する励起光Ｘの波長は、ＵＶ励起（３２０〜３８０ｎｍ）、Ｂ励起（３８０〜４９５ｎｍ）又はＧ励起（４９５〜５７０ｎｍ）のうちのいずれかに該当する波長である。フィルタ３は、紫外線ランプ２から発せられた光からＵＶ励起の波長の光を透過させるＵＶ励起フィルタ３と、紫外線ランプ２から発せられた光からＢ励起の波長の光を透過させるＢ励起フィルタ３と、紫外線ランプ２から発せられた光からＧ励起の波長の光を透過させるＧ励起フィルタ３とがある。
また、光源２は、減光フィルタ３０を透過させることによって、励起光Ｘの強度を変更できるよう構成してある。減光フィルタ３０は、フィルタ３に対向する位置に配置してある。そして、使用するフィルタ３及び減光フィルタ３０を変更することにより、励起光Ｘの波長及び強度を変更することができる。
また、光源２から試料８へは、ミラー４３によって反射させて励起光Ｘを照射することができる。
【００２７】
本例のカメラ４は、コンピュータ５によってデジタル処理可能なＣＭＯＳカメラ（デジタルカメラ）４１に対して、所定の倍率の光学レンズ４２を組み合わせて構成されている。カメラ４は、微生物又はウィルスの各検出対象に合わせて、適宜画素数のものを選択し、光学レンズ４２の倍率とＣＭＯＳカメラ４１のデジタルズームによる倍率とによって、１０００〜１００００倍にデジタル画像を拡大することができる。また、カメラ４のレンズ部の前（本例では光学レンズ４２の前）には、紫外線を遮断してカメラ４を保護するためのフィルタ４４が配置してある。
本例の制御部５１は、光源２に対して制御信号を送信して、光源２から光を出射させ、カメラ４に対して制御信号を送信して、カメラ４によって試料８の表面の撮影を行うよう構成されている。
【００２８】
本例の蛍光反応検出装置１においては、光源２及びフィルタ３から発せられる励起光Ｘの波長を互いに異ならせた２種類の励起時デジタル画像Ｄ１，Ｄ２を撮影する。この２種類の励起時デジタル画像Ｄ１，Ｄ２は、励起光Ｘの波長を異ならせるとともに、励起光Ｘの強度又は照射時間（撮影時期）も互いに異ならせて撮影することができる。また、２種類の励起時デジタル画像Ｄ１，Ｄ２は、励起光Ｘの強度又は照射時間（撮影時期）のみ互いに異ならせて撮影することもできる。
【００２９】
また、２種類の励起時デジタル画像Ｄ１，Ｄ２のうちの少なくとも一方は、互いに波長が異なる励起光Ｘを、光源２及びフィルタ３から試料８に対して同時に照射したときのデジタル画像とすることができる。また、この同時に照射する励起光Ｘは、波長を互いに異ならせるとともに、強度も互いに異ならせて照射することができる。また、この同時に照射する励起光Ｘは、強度のみ互いに異ならせて照射することもできる。
なお、各励起時デジタル画素Ｄ１，Ｄ２は、励起光Ｘを試料８に照射している間に撮影することができ、励起光Ｘを試料８に照射した直後に撮影することもできる。
【００３０】
図２には、第１励起時デジタル画像Ｄ１を概略的に示し、図３には、第２励起時デジタル画像Ｄ２を概略的に示す。また、図４には、第１励起時デジタル画像Ｄ１と第２励起時デジタル画像Ｄ２とに対して照合演算を行った結果を可視化して、照合画像Ｄ３として概略的に示す。
【００３１】
励起光Ｘの波長は、ＵＶ励起、Ｂ励起又はＧ励起のいずれかの波長として、２種類の励起時デジタル画像Ｄ１，Ｄ２において互いに異ならせることができる。この場合、例えば、図２、図３に示すごとく、２種類の励起時デジタル画像Ｄ１，Ｄ２のいずれにもゴミ（検出対象以外の異物）による蛍光反応８２が現れる一方、図３に示すごとく、１つの励起時デジタル画像Ｄ２には微生物等による特定蛍光反応８１が明確に現れた場合を想定する。このとき、図４に示すごとく、２種類の励起時デジタル画像Ｄ１，Ｄ２についての各画素単位の２値化データを求めて照合演算を行ったときには、ゴミによる蛍光反応８２の影響が打ち消されて、微生物等による特定蛍光反応８１を明確に検出することができる。この場合は、微生物等が特に強く蛍光反応を示す励起光Ｘの波長がある場合に有効である。
【００３２】
また、ＵＶ励起、Ｂ励起又はＧ励起のいずれかの波長の励起光Ｘを用いた場合には、励起光Ｘの強度、又は撮影時期（光源２から励起光Ｘの照射を開始した時点からカメラ４によって撮影する時点までの時間）を異ならせて撮影した２種類の励起時デジタル画像Ｄ１，Ｄ２を用いることもできる。この場合、例えば、図２、図３に示すごとく、ゴミ（検出対象以外の異物）は、弱い強度の励起光Ｘの照射又は短い時間の励起光Ｘの照射によっても明確に蛍光反応８２を示す一方、図３に示すごとく、微生物等は、強い強度の励起光Ｘの照射又は長い時間の励起光Ｘの照射によってはじめて明確に特定蛍光反応８１を示す場合を想定する。このとき、図４に示すごとく、２種類の励起時デジタル画像Ｄ１，Ｄ２についての各画素単位の２値化データを求めて照合演算を行ったときには、ゴミによる蛍光反応の影響が打ち消されて、微生物等による特定蛍光反応８１を明確に検出することができる。この場合は、ゴミに比べて微生物等が蛍光反応を示す時期が遅い場合に有効である。
【００３３】
本例の画像処理部５２において求める色空間データは、色の三原色である赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の色相データを、所定数の階調における数値で示すものである。本例の色空間データは、カメラ４によって検出した特定の波長の光を、赤色、緑色、青色の各データに分解したものである。赤色、緑色、青色の各データには、それぞれ２５６階調が割り当てられ、各データ（各原色）は、０〜２５５の数値によって示される。
また、色空間データには、色の三原色を用いて表す輝度（明るさ）を含めることができる。この輝度Ｙは、ａ１〜ａ３を係数とし、Ｒを赤色、Ｇを緑色、Ｂを青色の各数値としたとき、Ｙ＝ａ１×Ｒ＋ａ２×Ｇ＋ａ３×Ｂから求めることができる。係数ａ１〜ａ３は、複数の波長の光をカメラ４によって撮影したときの複数のデジタル画像について、赤色、緑色、青色の各数値をＹ＝（ａ１×Ｘ１＋ａ２×Ｘ２＋ａ３×Ｘ３）／３のＸ１〜Ｘ３にそれぞれ代入して求めることができる。
なお、微生物又はウィルスの検出対象によっては、色空間データは、輝度のデータのみとすることもできる。
【００３４】
画像処理部５２においては、第１励起光Ｘを照射した場合の第１励起時デジタル画像Ｄ１における各画素単位ごとの色空間データｄ１が、第１励起光Ｘを微生物等に照射して特定蛍光反応８１を映した画素の色空間データの規定範囲内にあるか否かを判別する。また、第２励起光Ｘを照射した場合の第２励起時デジタル画像Ｄ２における各画素単位ごとの色空間データｄ２が、第２励起光Ｘを微生物等に照射して特定蛍光反応８１を映した画素の色空間データの規定範囲内にあるか否かを判別する。
【００３５】
図５には、１ドットごとの画素単位における第１色空間データｄ１と第２色空間データｄ２とについて可視化して示す。同図に示すごとく、第１励起時デジタル画像Ｄ１についての第１色空間データｄ１における赤色、緑色、青色の０〜２５５で示される各数値をＲ１，Ｇ１，Ｂ１とし、第２励起時デジタル画像Ｄ２についての第２色空間データｄ２における赤色、緑色、青色の０〜２５５で示される各数値をＲ２，Ｇ２，Ｂ２とする。また、第１励起時デジタル画像Ｄ１についての第１色空間データｄ１における輝度の０〜２５５で示される数値をＹ１とし、第２励起時デジタル画像Ｄ２についての第２色空間データｄ２における輝度の０〜２５５で示される数値をＹ２とする。
【００３６】
第１色空間データｄ１における赤色データＲ１の値が、第１励起光Ｘを微生物等に照射して特定蛍光反応８１を映した特定画素における赤色データの規定範囲内にある場合又はこの赤色データの所定の規定値よりも大きい又は小さい場合を１とし、それ以外の場合を０として、２値化を行ったデータを２値化データＲ１’で示す。
また、第２色空間データｄ２における赤色データＲ２の値が、第２励起光Ｘを微生物等に照射して特定蛍光反応８１を映した特定画素における赤色データの規定範囲内にある場合又はこの赤色データの所定の規定値よりも大きい又は小さい場合を１とし、それ以外の場合を０として、２値化を行ったデータを２値化データＲ２’で示す。
Ｇ１’，Ｇ２’，Ｂ１’，Ｂ２’，Ｙ１’，Ｙ２’についても、Ｒ１’，Ｒ２’と同様である。
【００３７】
判定部５３において、多数の画素によって示されるデジタル画像における同じ位置にある画素単位同士で行う照合演算は、以下の論理演算とすることができる。
図６には、２種類の励起時デジタル画像Ｄ１，Ｄ２の各画素単位ごとの２値化データ同士に対して論理演算を行う状態を、視覚化して概略的に示す。
論理演算としては、Ｒ１’（ａｎｄ）Ｒ２’，Ｇ１’（ａｎｄ）Ｇ２’，Ｂ１’（ａｎｄ）Ｂ２’の少なくとも１つとして、Ｒ１’（ｏｒ）Ｒ２’，Ｇ１’（ｏｒ）Ｇ２’，Ｂ１’（ｏｒ）Ｂ２’の少なくとも１つとして、Ｒ１’（ｘｏｒ）Ｒ２’，Ｇ１’（ｘｏｒ）Ｇ２’，Ｂ１’（ｘｏｒ）Ｂ２’の少なくとも１つとして行うことができる。
また、論理演算は、第１励起時デジタル画像Ｄ１についての２値化データにおける輝度の数値をＹ１とし、第２励起時デジタル画像Ｄ２についての２値化データにおける輝度の数値をＹ２として、Ｙ１’（ａｎｄ）Ｙ２’，Ｙ１’（ｏｒ）Ｙ２’，Ｙ１’（ｘｏｒ）Ｙ２’として行うこともできる。
【００３８】
そして、Ｒ１’（ａｎｄ）Ｒ２’とは、Ｒ１’とＲ２’との両方が１である場合を１とし、それ以外の場合を０として求めた演算処理データであることを意味する。
また、Ｒ１’（ｏｒ）Ｒ２’とは、Ｒ１’とＲ２’との少なくとも一方が１である場合を１とし、両方が０である場合を０として求めた演算処理データであることを意味する。
また、Ｒ１’（ｘｏｒ）Ｒ２’とは、Ｒ１’とＲ２’とのいずれか一方のみが１である場合を１とし、両方が１又は０である場合を０として求めた演算処理データであることを意味する。
Ｇ１’，Ｇ２’，Ｂ１’，Ｂ２’，Ｙ１’，Ｙ２’の場合についても、Ｒ１’，Ｒ２’の場合と同様である。
こうして、判定部５３において論理演算を行って得られる演算処理データは、１又は０の２値化データとして示される。
【００３９】
画像処理部５２における判定基準である色空間データの規定範囲は、検出対象とする特定の微生物等に対して、波長と強度との少なくとも一方が互いに異なる励起光Ｘを照射したときの複数（２つ）の励起時デジタル画像を撮影し、この励起時デジタル画像中において特定蛍光反応８１を映した画素について照合演算を行った結果として求めておく。
また、判定部５３における判定基準である色空間データの規定範囲は、検出対象とする特定の微生物等に対して励起光Ｘの照射を開始した時点からカメラ４によって撮影する時点までの時間を異ならせて撮影したときの複数（２つ）の励起時デジタル画像において、この励起時デジタル画像中において特定蛍光反応８１を映した画素について照合演算を行った結果として求めておくこともできる。
【００４０】
色空間データの規定範囲は、特定の微生物等について特定蛍光反応８１を実際に撮影したときの色相、輝度の色空間データに対して、適度の余裕を設けて設定することができる。この際、特定蛍光反応８１の撮影を複数回行って、規定範囲の幅を決定することができる。
そして、実際に試料８に対して特定蛍光反応８１の検査を行う際には、判定基準である色空間データの規定範囲を決定する際に使用した励起光Ｘと同じ条件の励起光Ｘを試料８に照射する。また、励起光Ｘの波長又は強度を異ならせた場合には、設定基準時と検出時とで用いる励起光Ｘの種類を同じにする。
【００４１】
本例の判定部５３は、各画素単位ごとの演算処理データが１となる場合をヒット画素Ｈとする。そして、ヒット画素Ｈが並んで形成される形状及び面積が、予め特定蛍光反応８１について求めた形状及び面積の規定範囲内にある場合に、試料８中に微生物又はウィルスが存在すると検出する。
特定蛍光反応８１についての形状及び面積の規定範囲は、検出対象とする特定の微生物等の形状及び面積を実測した値に、適度の余裕を設けて設定することができる。
【００４２】
また、判定部５３における各画素は、例えば論理演算として、Ｒ１’（ａｎｄ）Ｒ２’，Ｇ１’（ａｎｄ）Ｇ２’，Ｂ１’（ａｎｄ）Ｂ２’を行った場合には、これらの値の全てが１になったときに、ヒット画素Ｈとすることができる。また、これらの値の１つ又は２つが規定範囲内になったときに、ヒット画素Ｈとすることもできる。判定部５３において、他の論理演算を行う場合についても同様である。
【００４３】
判定部５３は、特定蛍光反応８１が存在すると検出したヒット画素Ｈが並んで形成される形状を囲む大きさの画素領域を、ヒット領域Ａとして特定する。
図４、図７には、ヒット画素Ｈを囲んでなるヒット領域Ａを示す。
本例の判定部５３においては、ヒット画素Ｈを抽出した２値化データに対して、ヒット画素Ｈが並んで形成されたヒット画素形状の最大輪郭に合わせて、デジタル画像のＸ軸及びＹ軸に平行な辺を持つ矩形状によって囲む。そして、この矩形状によって囲まれた画素領域がヒット領域Ａとして特定され、ヒット領域Ａについて、ヒット画素形状が検出対象とする微生物等の特定蛍光反応８１の形状と近似するか否かを判定する。
【００４４】
判定部５３においては、矩形状によって囲んだヒット画素形状の面積（ヒット画素Ｈの数）、重心位置等を検出することができる。また、ヒット画素形状が、微生物等についての特定蛍光反応８１の形状及び面積の規定範囲内にある場合には、励起時デジタル画像中の全体におけるヒット画素形状の位置、数等を特定する。特定蛍光反応８１の面積の規定範囲は、所定の面積以上であって所定の面積以下の所定の大きさの範囲を有している。ヒット画素形状が大き過ぎても小さ過ぎても、特定蛍光反応８１の面積の規定範囲内には入らないことになる。
【００４５】
また、判定部５３は、上記ヒット画素形状を検出する以外にも、励起時デジタル画像を構成する全体の面積（画素数）のうち、ヒット画素Ｈが占める面積（画素数）の割合が所定の割合以上である場合に、試料８中に特定蛍光反応８１があると判定することもできる。
本例の制御部５１は、励起光Ｘを照射していないときの素デジタル画像Ｄ４をカメラ４によって撮影し、素デジタル画像Ｄ４においてヒット領域Ａに相当する画素領域を、コンピュータ５に接続したモニタ６に拡大表示するよう構成してある。
図８には、素デジタル画像Ｄ４について、ヒット領域Ａに相当する画素領域Ｂをモニタ６に拡大表示した状態を概略的に示す。本例においては、検査する者が、素デジタル画像Ｄ４において微生物等が存在すると検出した部分を実際に目視して確認することができる。
【００４６】
また、判定部５３においては、特定蛍光反応８１についての形状及び面積の規定範囲を、複数種類の微生物等について予め設定しておくことができる。そして、判定部５３は、ヒット画素形状が並んで形成される形状及び面積が、予め複数種類の微生物等についてそれぞれ求めた形状及び面積の規定範囲のうちのいずれに含まれるかを判定し、試料８中に存在する微生物等の種類を推定することができる。この場合には、微生物等の有無だけでなく、種類も検出することができる。
また、判定部５３は、矩形状のヒット領域Ａの面積（画素数）に対し、ヒット領域Ａ内において所定の形状を有するヒット画素Ｈの面積（画素数）の割合によって、微生物等の種類を推定することもできる。
【００４７】
次に、蛍光反応検出装置１を用いて微生物等の特定蛍光反応８１を検出する手順につき、図９のフローチャートを参照して説明する。
まず、光源２から、所定の波長及び強度を有する第１励起光Ｘを試料８に照射する（同図のステップＳ１）。そして、所定時間経過した後、試料８の表面をカメラ４によって撮影する（Ｓ２）。このとき、試料８においては、第１励起光Ｘに励起されて種々の蛍光反応が起こり、カメラ４によって所定の可視光線の蛍光を撮影することになる。また、撮影を行った第１励起時デジタル画像Ｄ１は、コンピュータ５の画像処理部５２に取り込んで記憶する。
【００４８】
次いで、光源２から、波長と強度との少なくとも一方が第１励起光Ｘとは異なる第２励起光Ｘを試料８に照射する（Ｓ３）。そして、所定時間経過した後、試料８の表面をカメラ４によって撮影する（Ｓ４）。このとき、試料８においては、第２励起光Ｘに励起されて種々の蛍光反応が起こり、カメラ４によって所定の可視光線の蛍光を撮影することになる。また、撮影を行った第２励起時デジタル画像Ｄ２は、コンピュータ５の画像処理部５２に取り込んで記憶する。
【００４９】
次いで、第１励起時デジタル画像Ｄ１における各画素単位ごとの第１色空間データｄ１と、第２励起時デジタル画像Ｄ２における各画素単位ごとの第２色空間データｄ２とを求める（Ｓ５）。
次いで、第１色空間データｄ１が、予め第１励起光Ｘを照射したときの特定蛍光反応８１について求めた所定の規定範囲内にあるか否かを判定し、また、第２色空間データｄ２が、予め第２励起光Ｘを照射したときの特定蛍光反応８１について求めた所定の規定範囲内にあるか否かを判定する（Ｓ６）。
そして、第１色空間データｄ１及び第２色空間データｄ２について、規定範囲内にある場合を２値化データの１とし（Ｓ７）、規定範囲内にない場合を２値化データの０とする（Ｓ８）。
【００５０】
次いで、各画素単位ごとの第１色空間データｄ１の２値化データと各画素単位ごとの第２色空間データｄ２の２値化データとに対して、論理演算の照合演算を行い、各画素単位ごとの演算処理データを求める（Ｓ９）。
次いで、演算処理データが１となった画素をヒット画素Ｈとして抽出する（Ｓ１０）。次いで、ヒット画素Ｈが集まって形成されるヒット画素形状が、予め特定蛍光反応８１について求めた形状及び面積の規定範囲内にあるか否かを判定する（Ｓ１１）。そして、ヒット画素形状が規定範囲内にある場合には、微生物等による特定蛍光反応８１があったことを検出する（Ｓ１２）。一方、ヒット画素形状が規定範囲内にない場合には、試料８中に特定蛍光反応８１の検出がなかったものとして終了する（Ｓ１３）。
【００５１】
本例の蛍光反応検出装置１においては、制御部５１は、光源２及びフィルタ３を操作し、励起光Ｘの波長と強度との少なくとも一方を変更して、２種類の励起光Ｘを試料８に照射することができる。そして、制御部５１は、カメラ４を操作し、２種類の励起光Ｘを照射するそれぞれの場合について、試料８の表面が蛍光する状態を、励起時デジタル画像Ｄ１，Ｄ２として撮影する。
このとき、試料８中に微生物等が存在する場合には、この微生物等が励起光Ｘによって励起されて、所定の蛍光を発することになる。また、励起光Ｘの波長、強度によって、試料８から発される蛍光の状態が異なる。
【００５２】
画像処理部５２は、２種類の励起時デジタル画像Ｄ１，Ｄ２について、それぞれ画素単位ごとの色空間データｄ１，ｄ２を求める。次いで、画像処理部５２は、２種類の励起時デジタル画像Ｄ１，Ｄ２における各画素単位ごとの色空間データｄ１，ｄ２を、それぞれ別々に所定の規定範囲と照合する。
そして、画像処理部５２は、第１励起時デジタル画像Ｄ１及び第２励起時デジタル画像Ｄ２のいずれについても、各画素単位ごとの色空間データｄ１，ｄ２が、所定の規定範囲内にある場合を１、所定の規定範囲内にない場合を０として、各画素単位ごとの２値化データをそれぞれ求める。
【００５３】
判定部５３は、第１励起時デジタル画像Ｄ１における各画素単位の２値化データと、第２励起時デジタル画像Ｄ２における各画素単位の２値化データとに対し、それぞれ同じ位置にある画素単位同士で論理演算し、各画素単位ごとの演算処理データを求める。そして、判定部５３は、この演算処理データに基づいて、試料８中に微生物又はウィルスが発する特定蛍光反応８１があるか否かを判定することができる。
【００５４】
ところで、図２、図３に示すごとく、試料８中には、特定蛍光反応８１以外の蛍光反応を示すゴミ（検出対象外の異物）も含まれており、このゴミも所定の蛍光反応８２を発することになる。ただし、特定蛍光反応８１と、ゴミによる蛍光反応８２とは、励起光Ｘの波長、強度等の条件によって、蛍光の性質が異なる。そこで、２種類の励起時デジタル画像Ｄ１，Ｄ２を撮影した際に、例えば、特定蛍光反応８１が２種類の励起時デジタル画像Ｄ１，Ｄ２に撮影される一方で、第１励起時デジタル画像Ｄ１と第２励起時デジタル画像Ｄ２とにおいて、蛍光の強弱による撮影のされ方が異なる場合が想定される。この場合には、上記論理演算をすることにより、微生物等による特定蛍光反応８１を、他のゴミ（検出対象外の異物）による蛍光反応８２と明確に区別することができる。
【００５５】
それ故、本例の蛍光反応検出装置１によれば、試料８中における微生物又はウィルスを、高い検出精度で、安定して検出することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１  蛍光反応検出装置
２  光源
３  フィルタ
４  カメラ
５  コンピュータ
５１  制御部
５２  画像処理部
５３  判定部
６  モニタ
８  試料
８１  特定蛍光反応
Ｘ  励起光
Ｄ１，Ｄ２  励起時デジタル画像
Ｄ４  素デジタル画像
ｄ１，ｄ２  色空間データ
Ｈ  ヒット画素
Ａ  ヒット領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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