JP2013050375A - Inspection method of ballast water - Google Patents

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Yukio Hosaka
幸男 保坂
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inspection method of ballast water for accurately inspecting the population of L-size organisms and S-size organisms included in ballast water in a short time.SOLUTION: A method of inspecting microorganisms included in ballast water includes the steps of: inspecting the population of microorganisms with the minimum size of 50 μm or more on the basis of image data obtained by a scanner; and inspecting the population of microorganisms with the minimum size of 10 μm and more and less than 50 μm by a method other than that based on the image data obtained by a scanner.

Description

本発明は、バラスト水の検査方法に関し、特にバラスト水に含まれるプランクトン等の微生物の検査方法に関する。   The present invention relates to a method for testing ballast water, and more particularly to a method for testing microorganisms such as plankton contained in ballast water.

荷物を積載していない船舶は、当該船舶を安定させるためにバラスト水を搭載して航行し、荷物を積載する海域において前記バラスト水を排出する。
バラスト水は、通常、搭載する海域と異なる海域に排出されるため、該バラスト水に含まれるプランクトンや細菌等の微生物を本来の生息地以外の海域に運び、生態系を破壊する等の問題を引き起こす虞がある。
In order to stabilize the ship, the ship that is not loaded with cargo travels with ballast water and discharges the ballast water in the sea area where the luggage is loaded.
Ballast water is usually discharged into a sea area different from the sea area on which it is mounted. Therefore, problems such as the destruction of ecosystems by transporting microbes such as plankton and bacteria contained in the ballast water to sea areas other than the original habitat There is a risk of causing it.

このような問題に対処するため、バラスト水の規制に関する国際的なルールが策定され、「船舶のバラスト水および沈殿物の規制および管理のための国際条約(バラスト水管理条約)」が採択されている。   In order to deal with such problems, international rules regarding the regulation of ballast water have been formulated, and the “International Convention for the Regulation and Management of Ship Ballast Water and Sediment (Ballast Water Management Convention)” has been adopted. Yes.

上記バラスト水管理条約に関連する「バラスト水サンプリングに関するガイドライン(G2)」は、「バラスト水排出基準(D−2)」において、船舶から排出されるバラスト水に含まれる微生物の許容個体数を、例えば、最小サイズが50μm以上の微生物(以下、「Lサイズ生物」という。)については10個/m以下、最小サイズが10μm以上50μm未満の微生物(以下、「Sサイズ生物」という。)については10個/mL以下と、前記微生物の最小サイズにより区分して規定している。 The “Guideline for Ballast Water Sampling (G2)” related to the above Ballast Water Management Convention is the “Ballast Water Emission Standard (D-2)”. The allowable number of microorganisms contained in the ballast water discharged from the ship is For example, for microorganisms having a minimum size of 50 μm or more (hereinafter referred to as “L size organisms”), 10 microorganisms / m 3 or less, and for microorganisms having a minimum size of 10 μm or more but less than 50 μm (hereinafter referred to as “S size organisms”). Is defined as 10 cells / mL or less according to the minimum size of the microorganism.

また、上記ガイドライン(G2)は、上記排出基準(D−2)における微生物の「最小サイズ」について、「刺、鞭毛あるいは触覚を除く生体の最小寸法を意味するものである」旨定義している。
そのため、近年、上記排出基準(D−2)を満たすよう、バラスト水の処理装置の開発が盛んに行われている。
In addition, the guideline (G2) defines that the “minimum size” of microorganisms in the discharge standard (D-2) means “the minimum dimension of a living body excluding stab, flagellum, or touch”. .
Therefore, in recent years, development of ballast water treatment apparatuses has been actively conducted so as to satisfy the above emission standard (D-2).

ところで、従来、バラスト水に含まれる微生物を、画像データを利用して検査する方法が提案されている(特許文献1参照。)。   By the way, conventionally, a method for inspecting microorganisms contained in ballast water using image data has been proposed (see Patent Document 1).

特許文献1に記載された検査方法は、蛍光顕微鏡を用いて微生物のデジタル画像を取得し、該デジタル画像を二値化して得られた二値画像において画素の連結領域を1微生物と認識し、該微生物の面積を算出し、該算出された面積と等しい面積を有し短径と長径が1:1.1〜1:8の任意の比を有する楕円形の短径を算出し、該算出した短径を前記微生物の最小サイズであるとして、前記認識した微生物を、上記バラスト水排出基準(D−2)における微生物の最小サイズ毎に区分して計数するものである。   The inspection method described in Patent Document 1 acquires a digital image of a microorganism using a fluorescence microscope, recognizes a connected region of pixels as one microorganism in a binary image obtained by binarizing the digital image, An area of the microorganism is calculated, and an elliptical minor axis having an area equal to the calculated area and an arbitrary ratio of minor axis and major axis of 1: 1.1-1: 8 is calculated. The recognized short diameter is regarded as the minimum size of the microorganism, and the recognized microorganism is counted separately for each minimum size of the microorganism in the ballast water discharge standard (D-2).

ところが、上記特許文献1に記載された検査方法は、微生物の形状を、当該微生物と同面積の楕円形であると仮定し、その短径を該微生物の最小サイズとするものであり、当該楕円形の短径は、上記ガイドライン(G2)における「最小サイズ」の定義とは明らかに異なるものである。
また、微生物には様々な形状を有するものがあるが、上記特許文献1に記載された方法は、微生物の形状を単に楕円形と仮定するものであり、実測とのバラツキが大きく、信頼性に乏しいものである。
However, the inspection method described in Patent Document 1 assumes that the shape of the microorganism is an ellipse having the same area as that of the microorganism, and that the short diameter is the minimum size of the microorganism. The minor axis of the shape is clearly different from the definition of “minimum size” in the above guideline (G2).
In addition, although there are microorganisms having various shapes, the method described in Patent Document 1 assumes that the shape of the microorganism is simply an ellipse, has a large variation from actual measurement, and is reliable. It is scarce.

さらに、上記特許文献1に記載された検査方法において使用される蛍光顕微鏡は高価であり、操作も煩雑なので、日常的な簡易検査には不向きである。   Furthermore, since the fluorescence microscope used in the inspection method described in Patent Document 1 is expensive and complicated to operate, it is not suitable for daily simple inspection.

そこで、本発明者らは、蛍光スキャナにより取得した画像データを利用して、バラスト水に含まれる微生物を精度良く検査できる方法を開発した(特許文献2参照。)。   Therefore, the present inventors have developed a method capable of accurately inspecting microorganisms contained in ballast water using image data acquired by a fluorescence scanner (see Patent Document 2).

特許文献2に記載された検査方法は、微生物の二次元形状が二次元空間である所定長さのスリットを通過するか否かにより、当該微生物の最小サイズが所定サイズ以上か否かを検査するものである。   The inspection method described in Patent Document 2 inspects whether or not the minimum size of the microorganism is greater than or equal to a predetermined size depending on whether or not the two-dimensional shape of the microorganism passes through a slit having a predetermined length that is a two-dimensional space. Is.

当該特許文献2に記載された検査方法によれば、バラスト水に含まれる微生物を、上記バラスト水排出基準(D−2)における微生物の最小サイズ毎に精度良く区分して計数することができる。
また、当該特許文献2に記載された検査方法は、蛍光スキャナにより取得した画像データを利用するので、日常的な簡易検査に適する。
According to the inspection method described in Patent Document 2, microorganisms contained in ballast water can be accurately divided and counted for each minimum size of microorganisms in the ballast water discharge standard (D-2).
Further, the inspection method described in Patent Document 2 uses image data acquired by a fluorescent scanner, and is suitable for daily simple inspection.

しかしながら、当該検査方法は、Lサイズ生物とSサイズ生物のそれぞれの検体について、ろ過したフィルターを蛍光スキャナにより走査し、画像データを取得する必要があり、検査に時間を要する。
また、Sサイズ生物の撮像には、蛍光スキャナに高い解像度が要求され、画像データの取得にも時間を要する。
さらに、植物プランクトンには個体が連なって群体を形成するものがあるが、該植物プランクトンは、大多数がSサイズ生物に区分されるものであり、個体間の隙間が10μm以下である場合が多く、蛍光スキャナにより取得される画像データから前記群体を形成する植物プランクトンの各個体を認識するのは困難である。
However, in the inspection method, it is necessary to scan the filtered filter for each specimen of the L-size organism and the S-size organism with a fluorescent scanner to acquire image data, and the inspection takes time.
Further, for imaging of S-size organisms, a high resolution is required for the fluorescent scanner, and it takes time to acquire image data.
Furthermore, some phytoplanktons form a group of individuals, but the majority of these phytoplanktons are classified as S-size organisms, and there are many cases where the gap between individuals is 10 μm or less. It is difficult to recognize each individual phytoplankton that forms the colony from image data acquired by a fluorescent scanner.

一方、国際海事機関(IMO)の会議において、バラスト水に含まれるSサイズ生物を、パルス変調を用いたクロロフィル蛍光測定を利用して検査する方法が提案されている(非特許文献1参照。)。
当該検査方法は、Sサイズ生物に区分される微生物の大多数を占める植物プランクトンがクロロフィルを持つ点に着目したものであり、パルス変調蛍光測定器を用いて、バラスト水のサンプルに含まれるクロロフィルの最大量子収率を測定し、該測定値等と予め設定された植物プランクトンの個体数との関係に基づいて、前記サンプルに含まれる植物プランクトンの個体数を間接的に検査するものである。
On the other hand, at a meeting of the International Maritime Organization (IMO), a method for inspecting S-size organisms contained in ballast water using chlorophyll fluorescence measurement using pulse modulation has been proposed (see Non-Patent Document 1). .
This inspection method focuses on the fact that phytoplankton, which accounts for the majority of microorganisms classified as S-size organisms, has chlorophyll. Using a pulse-modulation fluorometer, the chlorophyll contained in a sample of ballast water is measured. The maximum quantum yield is measured, and the number of phytoplankton individuals included in the sample is indirectly examined based on the relationship between the measured value and the like and a preset number of phytoplankton individuals.

当該検査方法によれば、市販のパルス変調クロロフィル蛍光測定器(例えば、ドイツWalz社製のパルス変調クロロフィル蛍光測定器(Water−PAM))を利用して、バラスト水のサンプル中に生息するSサイズ生物の個体数を精度良く簡単に検査することができる。
しかしながら、当該検査方法は、Lサイズ生物に区分される微生物の大多数を占める動物プランクトンには対応できない問題がある。
According to the inspection method, a commercially available pulse-modulated chlorophyll fluorometer (for example, a pulse-modulated chlorophyll fluorometer (Water-PAM) manufactured by Walz, Germany) is used, and S size that inhabits in a sample of ballast water. The number of organisms can be inspected accurately and easily.
However, this inspection method has a problem that it cannot cope with zooplankton, which accounts for the majority of microorganisms classified as L-size organisms.

特開2010−63403号公報JP 2010-63403 A 特願2010−277543号Japanese Patent Application No. 2010-277543

BLG/15/5/4 ‘DEVELOPMENT OF GUIDELINES AND OTHER DOCUMENTS FORUNIFORM IMPLEMENTATION OF THE 2004 BWM CONVENTION’, Annex, Paragraph 9.14〜9.16,9.25 , [online];INTERNATIONAL MARITIME ORGANIZATION, [retrieved on 21 December 2010].Retrieved from the Internet: <URL:http://docs.imo.org/Category.aspx?cid=53>BLG / 15/5/4 'DEVELOPMENT OF GUIDELINES AND OTHER DOCUMENTS FORUNIFORM IMPLEMENTATION OF THE 2004 BWM CONVENTION', Annex, Paragraph 9.14-9.16,9.25, [online]; INTERNATIONAL MARITIME ORGANIZATION, [retrieved on 21 December 2010] .Retrieved from the Internet: <URL: http://docs.imo.org/Category.aspx?cid=53>

そこで、本発明は、バラスト水に含まれるLサイズ生物(最小サイズが50μm以上の微生物)及びSサイズ生物(最小サイズが10μm以上50μm未満の微生物)の各個体数を、短時間で精度良く検査できるバラスト水の検査方法を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention accurately examines the number of individuals of L size organisms (microorganisms having a minimum size of 50 μm or more) and S size organisms (microorganisms having a minimum size of 10 μm or more and less than 50 μm) contained in ballast water in a short time. It aims at providing the inspection method of ballast water which can be performed.

上記目的を達成するため、本発明のバラスト水の検査方法は、バラスト水に含まれる微生物の検査方法であって、最小サイズが50μm以上の微生物については、スキャナにより取得した画像データに基づいて個体数を検査し、最小サイズが10μm以上50μm未満の微生物については、スキャナにより取得した画像データに基づく以外の方法により個体数を検査することを特徴とする。   In order to achieve the above object, the ballast water inspection method of the present invention is an inspection method for microorganisms contained in ballast water, and for microorganisms having a minimum size of 50 μm or more, based on image data acquired by a scanner. The number is inspected, and the microorganism having a minimum size of 10 μm or more and less than 50 μm is characterized by inspecting the number of individuals by a method other than based on image data acquired by a scanner.

ここで、本発明において、微生物の「最小サイズ」は、「刺、鞭毛あるいは触覚を除く生体の最小寸法を意味するものである」旨の上記「バラスト水サンプリングに関するガイドライン(G2)」における定義に従うものである。   Here, in the present invention, the “minimum size” of the microorganism follows the definition in the above “Guideline for Ballast Water Sampling (G2)”, which means “the minimum dimension of the living body excluding stab, flagella or tactile sensation”. Is.

本発明のバラスト水の検査方法は、前記最小サイズが50μm以上の微生物については、微生物の画像データをスキャナにより取得し、該画像データを二値化処理し、該二値化処理した二値画像に基づいて前記微生物に対応する画素の連結領域を特定し、該画素の連結領域において輪郭を構成する画素を順次特定し、該輪郭を構成する画素の一つを起点として、該輪郭を構成する画素に沿って二点を時計回り又は反時計回りに移動させるに際し、第一の点は第一の方向に移動させ、第二の点は前記第一の方向と反対の第二の方向に移動させるとともに前記第一の点との直線距離が50μm以上となる場合にのみ前記第一の方向に移動させ、前記第一の点が前記輪郭を構成する画素を一巡し前記起点となる画素に戻るまでの間に、前記輪郭を構成するすべての画素を前記第一の点と第二の点の少なくともいずれかが通過した段階で該第一の点と第二の点とが一致していなければ、前記微生物の最小サイズが50μm以上と判断し、最小サイズが50μm以上と判断される前記微生物に対応する画素の連結領域を計数することで、前記個体数を検査することが好ましい。   According to the ballast water inspection method of the present invention, for the microorganism having the minimum size of 50 μm or more, the image data of the microorganism is obtained by a scanner, the image data is binarized, and the binarized binary image is obtained. Based on the above, a connected region of pixels corresponding to the microorganism is specified, pixels constituting the contour are sequentially specified in the connected region of the pixels, and the contour is formed using one of the pixels constituting the contour as a starting point. When moving two points clockwise or counterclockwise along the pixel, the first point is moved in the first direction and the second point is moved in the second direction opposite to the first direction. Only when the linear distance to the first point is 50 μm or more, the first point is moved in the first direction, and the first point makes a round of the pixels constituting the contour and returns to the starting pixel. The contour is configured between If the first point and the second point do not coincide with each other when at least one of the first point and the second point passes through all the pixels to be processed, the minimum size of the microorganism is 50 μm or more It is preferable to check the number of individuals by counting the connected regions of pixels corresponding to the microorganisms whose minimum size is determined to be 50 μm or more.

本発明のバラスト水の検査方法は、前記第二の点が、前記第一の点を第一の方向に一画素移動させる毎に、前記第一の点との直線距離が50μm未満の範囲で第二の方向に連続して移動させ、又は前記第一の点との直線距離が50μm未満となるまで第一の方向に連続して移動させることが好ましい。   In the ballast water inspection method of the present invention, each time the second point moves the first point by one pixel in the first direction, the linear distance from the first point is less than 50 μm. It is preferable to move continuously in the second direction or continuously in the first direction until the linear distance to the first point is less than 50 μm.

本発明のバラスト水の検査方法は、植物プランクトンをもって、前記最小サイズが10μm以上50μm未満の微生物とすることが好ましい。   In the method for examining ballast water according to the present invention, it is preferable to use phytoplankton as a microorganism having the minimum size of 10 μm or more and less than 50 μm.

本発明のバラスト水の検査方法は、パルス変調を用いたクロロフィル蛍光測定により、前記植物プランクトンの個体数を検査することが好ましい。   In the method for inspecting ballast water of the present invention, it is preferable to inspect the phytoplankton population by chlorophyll fluorescence measurement using pulse modulation.

本発明のバラスト水の検査方法は、前記バラスト水のサンプルにパルス変調された測定光を照射し、該測定光が照射されている前記バラスト水のサンプルにパルス光を照射し、前記測定光を照射した際に前記サンプルに含まれるクロロフィルが放出する最低限の蛍光強度Foを測定し、前記パルス光を照射した際に前記サンプルに含まれるクロロフィルが放出する最大限の蛍光強度Fmを測定し、前記最低限の蛍光強度Fo及び最大限の蛍光強度Fmの測定値から前記サンプルに含まれるクロロフィルの最大量子収率Fv/Fm=(Fm−Fo)/Fmを算出し、前記最低限の蛍光強度Fo及び前記最大量子収率Fv/Fmと、予め設定された植物プランクトンの個体数との関係に基づいて、前記バラスト水のサンプルに含まれる植物プランクトンの個体数を間接的に検査することが好ましい。   In the ballast water inspection method of the present invention, the ballast water sample is irradiated with pulse-modulated measurement light, the ballast water sample irradiated with the measurement light is irradiated with pulse light, and the measurement light is irradiated with the measurement light. Measure the minimum fluorescence intensity Fo released by chlorophyll contained in the sample when irradiated, measure the maximum fluorescence intensity Fm emitted by chlorophyll contained in the sample when irradiated with the pulsed light, The maximum quantum yield Fv / Fm = (Fm−Fo) / Fm of the chlorophyll contained in the sample is calculated from the measured values of the minimum fluorescence intensity Fo and the maximum fluorescence intensity Fm, and the minimum fluorescence intensity is calculated. Based on the relationship between Fo and the maximum quantum yield Fv / Fm and a preset number of phytoplankton individuals, the plant plan contained in the ballast water sample It is preferable to indirectly inspect the population of tons.

本発明のバラスト水の検査方法は、前記スキャナが、蛍光スキャナであることが好ましい。   In the ballast water inspection method of the present invention, it is preferable that the scanner is a fluorescent scanner.

本発明におけるバラスト水の検査方法は、最小サイズが50μm以上の微生物(Lサイズ生物)については、スキャナにより取得した画像データに基づいて個体数を検査し、最小サイズが10μm以上50μm未満の微生物(Sサイズ生物)については、スキャナにより取得した画像データに基づく以外の方法により個体数を検査するので、Lサイズ生物については、スキャナを用いた簡易な方法で検査を行い、Sサイズ生物については、他の適当な方法により前記Lサイズ生物の検査と並行して検査を行うことができるため、バラスト水に含まれるLサイズ生物及びSサイズ生物の個体数を短時間で精度良く検査することができる。   In the method for inspecting ballast water in the present invention, for microorganisms having a minimum size of 50 μm or more (L size organisms), the number of individuals is inspected based on image data acquired by a scanner, and microorganisms having a minimum size of 10 μm or more and less than 50 μm ( For S size organisms, the number of individuals is inspected by a method other than based on image data acquired by a scanner. Therefore, for L size organisms, inspection is performed by a simple method using a scanner. For S size organisms, Since the inspection can be performed in parallel with the inspection of the L-size organism by another appropriate method, the number of L-size organisms and S-size organisms contained in the ballast water can be inspected with high accuracy in a short time. .

本発明におけるバラスト水の検査方法は、前記最小サイズが50μm以上の微生物については、微生物の画像データをスキャナにより取得し、該画像データを二値化処理し、該二値化処理した二値画像に基づいて前記微生物に対応する画素の連結領域を特定し、該画素の連結領域において輪郭を構成する画素を順次特定し、該輪郭を構成する画素の一つを起点として、該輪郭を構成する画素に沿って二点を時計回り又は反時計回りに移動させるに際し、第一の点は第一の方向に移動させ、第二の点は前記第一の方向と反対の第二の方向に移動させるとともに前記第一の点との直線距離が50μm以上となる場合にのみ前記第一の方向に移動させ、前記第一の点が前記輪郭を構成する画素を一巡し前記起点となる画素に戻るまでの間に、前記輪郭を構成するすべての画素を前記第一の点と第二の点の少なくともいずれかが通過した段階で該第一の点と第二の点とが一致していなければ、前記微生物の最小サイズが50μm以上と判断し、最小サイズが50μm以上と判断される前記微生物に対応する画素の連結領域を計数することで、前記個体数を検査することとすれば、Lサイズ生物の個体数を画像処理技術により精度良く簡単に検査することができる。   According to the ballast water inspection method of the present invention, for the microorganism having the minimum size of 50 μm or more, the image data of the microorganism is obtained by a scanner, the image data is binarized, and the binarized binary image is obtained. Based on the above, a connected region of pixels corresponding to the microorganism is specified, pixels constituting the contour are sequentially specified in the connected region of the pixels, and the contour is formed using one of the pixels constituting the contour as a starting point. When moving two points clockwise or counterclockwise along the pixel, the first point is moved in the first direction and the second point is moved in the second direction opposite to the first direction. Only when the linear distance to the first point is 50 μm or more, the first point is moved in the first direction, and the first point makes a round of the pixels constituting the contour and returns to the starting pixel. Until the said contour If the first point and the second point do not coincide with each other when at least one of the first point and the second point passes through all the pixels constituting the minimum size of the microorganism, If the number of connected individuals of the pixels corresponding to the microorganisms determined to be 50 μm or more and the minimum size is determined to be 50 μm or more is to be examined, the number of individuals of L size organisms is image-processed. The technology enables easy and accurate inspection.

本発明におけるバラスト水の検査方法は、植物プランクトンをもって、前記最小サイズが10μm以上50μm未満の微生物とすれば、Sサイズ生物の個体数を簡単に検査することができる。   In the ballast water testing method according to the present invention, if the phytoplankton is a microorganism having the minimum size of 10 μm or more and less than 50 μm, the number of individuals of S size organisms can be easily tested.

本発明におけるバラスト水の検査方法は、パルス変調を用いたクロロフィル蛍光測定により、前記植物プランクトンの個体数を検査することとすれば、市販のパルス変調クロロフィル蛍光測定器を利用して、サンプル中に生息するSサイズ生物の個体数を精度良く簡単に検査することができる。   In the ballast water inspection method according to the present invention, if the number of phytoplankton individuals is to be inspected by chlorophyll fluorescence measurement using pulse modulation, a commercially available pulse-modulated chlorophyll fluorescence measuring instrument is used. The number of S-size organisms that inhabit can be inspected accurately and easily.

蛍光顕微鏡によるプランクトンの画像例。An example of plankton images with a fluorescence microscope. Lサイズ生物の検査方法のフロー図。The flowchart of the inspection method of L size organisms. 二値画像のイメージ図。The image figure of a binary image. ラスタスキャンの説明図。Explanatory drawing of a raster scan. 輪郭追跡手法の説明図。Explanatory drawing of a contour tracking method. 図3において輪郭追跡順に輪郭番号を付した図。The figure which attached the outline number in order of outline tracking in FIG. Lサイズ生物判断のフローチャート。The flowchart of L size biological judgment. Lサイズ生物の判断例1についての説明図1。Explanatory drawing 1 about the determination example 1 of L size living thing. Lサイズ生物の判断例1についての説明図2。Explanatory drawing 2 about the example 1 of judgment of L size living thing. Lサイズ生物の判断例1についての説明図3。FIG. 3 is an explanatory diagram for a determination example 1 of an L-size organism. Lサイズ生物の判断例1についての説明図4。Explanatory drawing 4 about the example 1 of judgment of L size living thing. Lサイズ生物の判断例1についての説明図5。Explanatory drawing 5 about the example 1 of judgment of L size living thing. 二値画像のイメージ図。The image figure of a binary image. Lサイズ生物の判断例2についての説明図1。Explanatory drawing 1 about the example 2 of judgment of L size living thing. Lサイズ生物の判断例2についての説明図2。Explanatory drawing 2 about the example 2 of judgment of L size living thing. Lサイズ生物の判断例2についての説明図3。FIG. 3 is an explanatory diagram for a determination example 2 of an L-size organism. Lサイズ生物の判断例2についての説明図4。FIG. 4 is a diagram for explaining a determination example 2 of an L size organism. Lサイズ生物の判断例2についての説明図5。Explanatory drawing 5 about the example 2 of judgment of L size living thing. パルス変調を用いたクロロフィル蛍光測定の原理を示す説明図。Explanatory drawing which shows the principle of the chlorophyll fluorescence measurement using pulse modulation. クロロフィルに照射する光と蛍光強度の関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the light irradiated to chlorophyll, and fluorescence intensity.

本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の実施の形態において検査対象となる微生物の蛍光顕微鏡画像の一例を示す。
図1(a)はフジツボの幼生(動物プランクトン)、(b)はカイアシ類(動物プランクトン)、(c)及び(d)はケイ藻類(植物プランクトン)の画像を示す。
各画像において、矢印で示す部分が、前記バラスト水管理条約のガイドライン(G2)で定義される微生物の「最小サイズ」に対応する。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an example of a fluorescence microscope image of a microorganism to be examined in the embodiment of the present invention.
Fig. 1 (a) shows barnacle larvae (zooplankton), (b) shows copepods (zooplankton), and (c) and (d) show diatoms (phytoplankton).
In each image, a portion indicated by an arrow corresponds to the “minimum size” of the microorganism defined in the guideline (G2) of the Ballast Water Management Convention.

<Lサイズ生物(最小サイズが50μm以上の微生物)の検査>
本実施の形態におけるLサイズ生物の検査において、微生物の「最小サイズ」は、画像中の微生物の平面形状が通過することのできるスリット長さの最小サイズであると仮定する。
<Inspection of L-size organisms (microorganisms with a minimum size of 50 μm or more)>
In the inspection of the L-size organism in the present embodiment, it is assumed that the “minimum size” of the microorganism is the minimum size of the slit length through which the planar shape of the microorganism in the image can pass.

そして、本実施の形態におけるLサイズ生物の検査方法は、画像中における微生物に対応する画素の連結領域が、長さ50μmのスリットを通過できないことにより、前記微生物の最小サイズが50μm以上であると判断し、最小サイズが50μm以上と判断された前記微生物に対応する画素の連結領域を計数することで、当該Lサイズ生物の個体数を検査するものである。   And the inspection method of the L size living thing in this Embodiment is that the minimum size of the said microorganisms is 50 micrometers or more because the connection area | region of the pixel corresponding to the microorganisms in an image cannot pass the slit of length 50 micrometers. The number of connected L-sized organisms is examined by counting the connected regions of the pixels corresponding to the microorganisms that are determined to have a minimum size of 50 μm or more.

図2は、Lサイズ生物の検査方法のフローを示す。
本実施の形態において、Lサイズ生物の検査は、撮像工程(S1)、二値化処理工程(S2)、ラベリング工程(S3)、輪郭追跡工程(S4)、サイズ判断工程(S5)、計数工程(S6)の各工程を経て行われる。
FIG. 2 shows a flow of an inspection method for L-size organisms.
In the present embodiment, the inspection of the L-size organism includes the imaging step (S1), the binarization processing step (S2), the labeling step (S3), the contour tracking step (S4), the size determining step (S5), and the counting step. It is performed through each step of (S6).

(1)撮像工程:S1
本工程では、バラスト水の検体をフィルターでろ過し、該フィルター上の微生物の画像をスキャナで取得する。
ここで、バラスト水中の微生物を予め蛍光染色剤、好ましくはカルセインAMで染色し、前記フィルター上の微生物の画像を蛍光スキャナで取得すれば、生細胞をもつ微生物を容易に判別することができる。
(1) Imaging process: S1
In this step, a specimen of ballast water is filtered with a filter, and an image of microorganisms on the filter is acquired with a scanner.
Here, if microorganisms in the ballast water are previously stained with a fluorescent stain, preferably calcein AM, and an image of the microorganisms on the filter is obtained with a fluorescence scanner, microorganisms having living cells can be easily identified.

(2)二値化処理工程:S2
本工程では、前記撮像工程(S1)で取得した画像データの二値化処理を行い、二値画像を取得する。
ここで、図3は前記二値化処理により取得される二値画像のイメージを示す。図3における白又は黒の複数の四角は、それぞれ画素を示す。なお、図3において、微生物に対応する画素は白で示される。
(2) Binarization process: S2
In this step, the image data acquired in the imaging step (S1) is binarized to obtain a binary image.
Here, FIG. 3 shows an image of a binary image acquired by the binarization processing. A plurality of white or black squares in FIG. 3 each indicate a pixel. In FIG. 3, pixels corresponding to microorganisms are shown in white.

(3)ラベリング工程:S3
本工程では、前記二値化処理工程(S2)で取得した二値画像の中から、ラスタスキャンなどの手法により微生物に対応する画素の領域を特定し、各々の画素の領域が区別できるようにラベリングを行う。
ここで、前記画素の領域は、画素値1の一つの画素が独立した一画素領域、又は画素値1の複数の画素が連結した連結領域のことである。
図3に示す例は、微生物に対応する画素の連結領域を示すものである。
(3) Labeling process: S3
In this step, the pixel region corresponding to the microorganism is identified from the binary image acquired in the binarization processing step (S2) by a technique such as raster scan so that each pixel region can be distinguished. Perform labeling.
Here, the pixel region is a single pixel region in which one pixel having a pixel value 1 is independent or a connected region in which a plurality of pixels having a pixel value 1 are connected.
The example shown in FIG. 3 shows a connected region of pixels corresponding to microorganisms.

(4)輪郭追跡工程:S4
本工程では、前記ラベリング工程(S3)で特定された画素の連結領域について、輪郭を構成する画素(輪郭画素)の一つを起点とし、該連結領域の輪郭を画素単位で追跡する。ここで、本実施の形態において輪郭とは、前記画素の連結領域の外輪郭を指す。
この時、前記起点となる第一輪郭画素は、例えばラスタスキャンにより特定することができる。また、前記輪郭の追跡は、連結画素の境界を求める4近傍追跡や8近傍追跡などの公知の手法により行うことができる。
(4) Outline tracking step: S4
In this step, the connected region of the pixels specified in the labeling step (S3) starts from one of the pixels (contour pixel) constituting the contour, and the contour of the connected region is tracked in units of pixels. Here, the outline in the present embodiment refers to the outer outline of the connected area of the pixels.
At this time, the first contour pixel as the starting point can be specified by, for example, raster scanning. Further, the tracking of the contour can be performed by a known method such as 4-neighbor tracking or 8-neighbor tracking for obtaining a boundary of connected pixels.

図4は、図3に示す二値画像においてラスタスキャンにより第一輪郭画素を探索する例を示す。ラスタスキャンは、画像の左上を起点とし、左端から右に画素を調べ、右端に到達した後、行を1つ下がって左端から右に画素を調べることを順次繰り返す走査手法である。
また、図5(a)は前記4近傍追跡により輪郭を追跡する手法を、図5(b)は前記8近傍追跡により輪郭を追跡する手法をそれぞれ示す。図5(a),(b)に示す各近傍追跡は、それぞれ探索した輪郭画素Oを中心として、追跡方向から時計回りに図示する番号順に次の輪郭画素を探索する手法である。
FIG. 4 shows an example of searching for the first contour pixel by raster scanning in the binary image shown in FIG. Raster scanning is a scanning method in which the upper left corner of an image is the starting point, the pixels are examined from the left end to the right, and after reaching the right end, the rows are moved down one row and the pixels are examined from the left end to the right.
FIG. 5A shows a method for tracking an outline by the 4-neighbor tracking, and FIG. 5B shows a method for tracking an outline by the 8-neighbor tracking. Each neighborhood tracking shown in FIGS. 5A and 5B is a method of searching for the next contour pixel in the numerical order shown in the clockwise direction from the tracking direction around the searched contour pixel O.

本実施の形態では、画素の連結領域において、第一輪郭画素をラスタスキャンにより特定し、該第一輪郭画素から8近傍追跡により時計回りに順次輪郭画素を探索する。そして、当該輪郭の追跡は、探索した画素が前記第一輪郭画素であり、かつ次に探索する画素が探索済みの画素である場合に終了する。
図6は、図3に示す二値画像において、第一輪郭画素を輪郭No.(1)とし、輪郭画素の追跡順に輪郭番号(輪郭No.(2)〜No.(16))を付したものである。
In the present embodiment, in the pixel connection region, the first contour pixel is specified by raster scanning, and the contour pixel is sequentially searched from the first contour pixel in the clockwise direction by tracking eight neighbors. The tracking of the contour ends when the searched pixel is the first contour pixel and the pixel to be searched next is a searched pixel.
6 shows that the first contour pixel in the binary image shown in FIG. (1), and contour numbers (contour No. (2) to No. (16)) are assigned in the order of contour pixel tracking.

(5)サイズ判断工程:S5
本工程では、前記輪郭追跡工程(S4)で輪郭画素が特定された連結領域について、該連結領域に対応する微生物の最小サイズが50μm以上か否かを判断する。
本実施の形態では、図6に示す二値画像において、前記輪郭No.(1)を起点画素Aとし、当該起点画素Aから二点B,Cを前記輪郭番号順に輪郭画素に沿って移動させる。
(5) Size determination step: S5
In this step, it is determined whether or not the minimum size of the microorganism corresponding to the connected region is 50 μm or more for the connected region in which the contour pixel is specified in the contour tracking step (S4).
In the present embodiment, in the binary image shown in FIG. (1) is a starting pixel A, and two points B and C from the starting pixel A are moved along the contour pixels in the order of the contour numbers.

第一の点Bについては、輪郭No.(1)→No.(2)→No.(3)→・・・と時計回りに第一の方向に移動させる。また、第二の点Cについては、輪郭No.(1)→No.(16)→No.(15)→・・・と反時計回りに第二の方向に移動させる。
ここで、第二の点Cについては、前記第一の点Bを次の輪郭番号の画素に移動させる毎に、前記第一の点Bとの距離が前記50μm未満の範囲で、前記輪郭番号順に前記第二の方向に連続して移動させる。また、前記第一の点Bとの距離が前記50μm以上となる場合には、当該距離が前記50μm未満となるまで、前記輪郭番号順に前記第一の方向に連続して移動させる。
For the first point B, the contour No. (1) → No. (2) → No. (3) Move in the first direction in the clockwise direction. For the second point C, the contour No. (1) → No. (16) → No. (15) → ... and move it counterclockwise in the second direction.
Here, for the second point C, every time the first point B is moved to a pixel of the next contour number, the contour number is within a range where the distance from the first point B is less than 50 μm. In order, it is continuously moved in the second direction. When the distance to the first point B is equal to or greater than 50 μm, the distance is continuously moved in the first direction in the order of the contour numbers until the distance is less than 50 μm.

そして、前記第一の点Bが前記輪郭番号順に輪郭画素を一巡し輪郭No.(1)の起点画素Aに戻るまでの間に、前記第一の点Bと第二の点Cとが同じ輪郭番号の画素で交差した場合、即ち、前記輪郭画素のすべてを前記第一の点Bと第二の点Cの少なくともいずれかが通過した段階で該第一の点Bと第二の点Cとが一致した場合、前記連結領域は50μmのスリットを通過することができるとして、当該連結領域に対応する微生物の最小サイズが50μm未満であると判断する。   Then, the first point B goes around the contour pixels in the order of the contour numbers, and the contour No. When the first point B and the second point C intersect with pixels having the same contour number before returning to the starting pixel A in (1), that is, all of the contour pixels are When the first point B and the second point C coincide with each other when at least one of the point B and the second point C has passed, the connecting region can pass through a 50 μm slit, It is determined that the minimum size of the microorganism corresponding to the connection region is less than 50 μm.

一方、前記第一の点Bが、前記第二の点Cと同じ輪郭番号の画素で一致することなく前記輪郭画素を一巡し、輪郭No.(1)の起点画素Aに戻れば、前記連結領域は長さ50μmのスリットを通過することができないとして、前記連結領域に対応する微生物の最小サイズが50μm以上であると判断する。   On the other hand, the first point B goes around the contour pixel without matching with the pixel having the same contour number as the second point C. Returning to the starting pixel A in (1), it is determined that the minimum size of the microorganism corresponding to the connection region is 50 μm or more, assuming that the connection region cannot pass through a slit having a length of 50 μm.

(6)計数工程:S6
本工程では、前記サイズ判断工程(S5)で微生物の最小サイズが50μm以上であると判断された前記画素の連結領域を順次計数する。本工程で計数された前記画素の連結領域の数が、本実施の形態において検査するLサイズ生物の個体数となる。
(6) Counting step: S6
In this step, the connected regions of the pixels that have been determined in the size determining step (S5) to have a minimum microorganism size of 50 μm or more are sequentially counted. The number of connected regions of the pixels counted in this step is the number of individuals of L size organisms to be examined in the present embodiment.

以下、本実施の形態における微生物の「最小サイズ」の判断について、例に基づいて説明する。   Hereinafter, determination of the “minimum size” of microorganisms in the present embodiment will be described based on an example.

(微生物の最小サイズを50μm未満と判断する例)
図7は、画像処理を用いて微生物の最小サイズを判断するためのフローチャートを示す。また、図8〜12は、図7に示すフローチャートを図3に示す二値画像へ適用する例を示す。図8〜図12の各図とも(a)は二値画像のイメージを、(b)は図6に示す輪郭番号に基づいて作成される輪郭リストを示す。
なお、本例において、B点とC点との間の距離(BC点間距離)は、各点が位置する画素中心間の距離とする。また、本例において、50μmは2.5画素とする。
(Example in which the minimum size of microorganisms is determined to be less than 50 μm)
FIG. 7 shows a flowchart for determining the minimum size of microorganisms using image processing. 8 to 12 show examples in which the flowchart shown in FIG. 7 is applied to the binary image shown in FIG. 8A to 12B, (a) shows an image of a binary image, and (b) shows a contour list created based on the contour numbers shown in FIG.
In this example, the distance between point B and point C (distance between BC points) is the distance between the pixel centers where the points are located. In this example, 50 μm is 2.5 pixels.

まず、図8(a)に示すように、輪郭No.(1)を起点画素Aと決定する。この時、B点及びC点は、ともに起点画素A上に位置するため、図8(b)の輪郭リストに示すように、BC点間距離は0.0画素である。   First, as shown in FIG. (1) is determined as the starting pixel A. At this time, since both the points B and C are located on the starting pixel A, the distance between the BC points is 0.0 pixels as shown in the outline list of FIG. 8B.

次に、前記B点及びC点を前記輪郭番号順に移動させる。まず、図9に示すように、B点を輪郭No.(1)→No.(2)と時計回りに第一の方向に一画素移動させる。この場合、図9(b)の輪郭リストに示すように、BC点間距離は1.0画素であるから50μm未満と判断し、次にC点を輪郭No.(1)→No.(16)と反時計回りに第二の方向に一画素移動させる。そして、この場合、図10(b)の輪郭リストに示すように、BC点間距離は1.4画素であるから50μm未満と判断し、続けてC点を輪郭No,(16)→No,(15)と前記第二の方向に一画素移動させる。   Next, the points B and C are moved in the order of the contour numbers. First, as shown in FIG. (1) → No. (2) Move one pixel clockwise in the first direction. In this case, as shown in the outline list of FIG. 9B, since the distance between the BC points is 1.0 pixel, it is determined that the distance is less than 50 μm. (1) → No. (16) and move one pixel counterclockwise in the second direction. In this case, as shown in the outline list of FIG. 10B, since the distance between the BC points is 1.4 pixels, it is determined that the distance is less than 50 μm, and the C point is subsequently set to the outline No, (16) → No, (15) and move one pixel in the second direction.

その後、BC点間距離を50μm以上と判断するまで、輪郭リストに従いC点を輪郭No.(15)→No.(14)→No.(13)→・・・と前記第二の方向に連続して移動させる。そして、図10に示すように、C点を輪郭No.(12)に移動させた際、図10(b)の輪郭リストに示すように、BC点間距離が3.2画素となり50μm以上と判断すると、次に図11に示すように、C点を輪郭No.(12)→No.(13)と、これまでとは逆に時計回りに第一の方向に一画素移動させる。そうすると、図11(b)の輪郭リストに示すように、BC点間距離が2.2画素となるから50μm未満と判断し、次にB点を輪郭No.(2)→No.(3)と前記第一の方向に一画素移動させる。   After that, until it is determined that the distance between the BC points is 50 μm or more, the C point is designated as the contour No. (15) → No. (14) → No. (13) →... And continuously moved in the second direction. Then, as shown in FIG. When moved to (12), as shown in the outline list of FIG. 10 (b), if the distance between the BC points is 3.2 pixels and is determined to be 50 μm or more, then the C point is Outline No. (12) → No. In contrast to (13), one pixel is moved clockwise in the first direction. Then, as shown in the outline list of FIG. 11B, since the distance between the BC points is 2.2 pixels, it is determined that the distance is less than 50 μm. (2) → No. (3) and move one pixel in the first direction.

上記のようにB点とC点の移動を繰り返し、図12に示すように、B点を輪郭No.(7)→No.(8)と前記第一の方向に一画素移動させる。この場合、図12(b)の輪郭リストに示すように、BC点間距離を50μm以上と判断するまで、C点を輪郭No.(12)→No.(11)→No.(10)→No.(9)→No.(8)と前記第二の方向に連続して移動させる。   The movement of point B and point C is repeated as described above, and as shown in FIG. (7) → No. (8) and move one pixel in the first direction. In this case, as shown in the contour list of FIG. 12B, the point C is contour No. until the distance between the BC points is determined to be 50 μm or more. (12) → No. (11) → No. (10) → No. (9) → No. (8) and move continuously in the second direction.

このように、本例ではB点及びC点が輪郭No.(8)の画素で一致する。したがって、本例において、図3に示す二値画像の連結領域に対応するプランクトンの最小サイズは50μm未満であると判断する。   Thus, in this example, the points B and C are contour Nos. Matches at pixel (8). Therefore, in this example, it is determined that the minimum size of plankton corresponding to the connected region of the binary image shown in FIG. 3 is less than 50 μm.

(微生物の最小サイズを50μm以上と判断する例)
図13は、本例において使用する二値画像のイメージを示す。図13に示す二値画像は、輪郭追跡工程(S4)で探索した輪郭画素に、第一輪郭画素を輪郭No.(1)として追跡順に輪郭番号(輪郭No.(2)〜No.(16))を付したものである。
また、図14〜18は、図7に示すフローを図13に示す二値画像へ適用する例を示す。図14〜図18の各図とも(a)は二値画像のイメージを、(b)は図13に示す輪郭番号に基づいて作成される輪郭リストを示す。
なお、本例においても、BC点間距離は、各点が位置する画素中心間の距離であるものとする。また、本例においても、50μmは2.5画素とする。
(Example in which the minimum size of microorganisms is determined to be 50 μm or more)
FIG. 13 shows an image of a binary image used in this example. In the binary image shown in FIG. 13, the first contour pixel is added to the contour pixel searched in the contour tracking step (S4). As (1), contour numbers (contour Nos. (2) to No. (16)) are given in the order of tracking.
14 to 18 show an example in which the flow shown in FIG. 7 is applied to the binary image shown in FIG. In each of FIGS. 14 to 18, (a) shows an image of a binary image, and (b) shows a contour list created based on the contour number shown in FIG. 13.
In this example as well, the distance between BC points is the distance between the pixel centers where each point is located. In this example, 50 μm is 2.5 pixels.

まず、図14(a)に示すように、輪郭No.(1)を起点画素Aと決定する。この時、B点及びC点は、ともに起点画素A上に位置するため、図14(b)の輪郭リストに示すように、BC点間距離は0.0画素である。   First, as shown in FIG. (1) is determined as the starting pixel A. At this time, since both the points B and C are located on the starting pixel A, the distance between the BC points is 0.0 pixels as shown in the outline list of FIG.

次に、前記B点及びC点を前記輪郭番号順に移動させる、まず、図15に示すように、B点を輪郭No.(1)→No.(2)と時計回りに第一の方向に一画素移動させる。この場合、図15(b)の輪郭リストに示すように、BC点間距離は1.0画素であるから50μm未満と判断し、次にC点を輪郭No.(1)→No.(16)と反時計回りに第二の方向に一画素移動させる。そして、この場合、図15(b)の輪郭リストに示すように、BC点間距離は1.4画素であるから50μm未満と判断し、続けてC点を輪郭No.(16)→No.(15)と前記第二の方向に一画素移動させる。   Next, the points B and C are moved in the order of the contour numbers. First, as shown in FIG. (1) → No. (2) Move one pixel clockwise in the first direction. In this case, as shown in the outline list of FIG. 15B, since the distance between the BC points is 1.0 pixel, it is determined that the distance is less than 50 μm. (1) → No. (16) and move one pixel counterclockwise in the second direction. In this case, as shown in the outline list of FIG. 15B, the distance between the BC points is 1.4 pixels, so it is determined that the distance is less than 50 μm. (16) → No. (15) and move one pixel in the second direction.

その後、BC点間距離を50μm以上と判断するまで、輪郭リストに従いC点を輪郭No.(15)→No.(14)→No.(13)→・・・と前記第二の方向に連続して移動させる。そして、図15に示すように、C点を輪郭No.(12)に移動させた場合、図15(b)の輪郭リストに示すように、BC点間距離が3.2画素となり50μm未満でないと判断すると、次にC点を輪郭No.(12)→No.(13)と、これまでとは逆に時計回りに第一の方向に一画素移動させる。そうすると、BC点間距離が2.2画素となるから50μm未満と判断し、次にB点を輪郭No.(2)→No.(3)と前記第一の方向に一画素移動させる。   After that, until it is determined that the distance between the BC points is 50 μm or more, the C point is designated as the contour No. (15) → No. (14) → No. (13) →... And continuously moved in the second direction. Then, as shown in FIG. When moved to (12), as shown in the outline list of FIG. 15B, if it is determined that the distance between the BC points is 3.2 pixels and is not less than 50 μm, the C point is then set to the outline No. (12) → No. In contrast to (13), one pixel is moved clockwise in the first direction. Then, since the distance between the BC points is 2.2 pixels, it is determined that the distance is less than 50 μm. (2) → No. (3) and move one pixel in the first direction.

上記のようにB点とC点の移動を繰り返し、図16に示すように、B点を輪郭No.(4)→No.(5)と前記第一の方向に一画素移動させる。この場合、図16(b)の輪郭リストに示すように、C点は輪郭No.(13)に位置しているから、BC点間距離が2.8画素となり50μm以上と判断し、前記BC点間距離を50μm未満と判断するまで、C点を輪郭No.(13)→No.(14)→No.(15)→No.(16)→No.(1)→No.(2)→No.(3)と第一の方向に連続して移動させる。   The movement of point B and point C is repeated as described above, and as shown in FIG. (4) → No. (5) and move one pixel in the first direction. In this case, as shown in the outline list of FIG. Since the distance between the BC points is 2.8 pixels and the distance between the BC points is determined to be 50 μm or more, and the distance between the BC points is determined to be less than 50 μm, the contour point No. (13) → No. (14) → No. (15) → No. (16) → No. (1) → No. (2) → No. (3) and move continuously in the first direction.

さらに、上記のようにしてB点とC点の移動を繰り返し、図17に示すように、B点を輪郭No.(15)→No.(16)と前記第一の方向に一画素移動させる。この場合、図17(b)の輪郭リストに示すように、BC点間距離を50μm未満と判断するまで、C点を輪郭No.(7)→No.(8)→No.(9)→No.(10)→No.(11)→No.(12)→No.(13)と第一の方向に連続して移動させる。   Further, the movement of points B and C is repeated as described above, and as shown in FIG. (15) → No. (16) and move one pixel in the first direction. In this case, as shown in the contour list of FIG. (7) → No. (8) → No. (9) → No. (10) → No. (11) → No. (12) → No. (13) and move continuously in the first direction.

そして、図18に示すように、B点を輪郭No.(16)→No.(1)と前記第一の方向に一画素移動させる。   Then, as shown in FIG. (16) → No. (1) and move one pixel in the first direction.

このように、本例では、B点及びC点が同じ輪郭番号の画素で交差することがないままに、該B点が輪郭画素を一巡し、輪郭No.(1)の起点画素Aに戻る。したがって、本例において、図13に示す二値画像の連結領域に対応する微生物の最小サイズは50μm以上であると判断する。   In this way, in this example, the point B goes around the contour pixel without crossing the point B and the point C with the pixel having the same contour number, and the contour No. Return to the starting pixel A in (1). Therefore, in this example, it is determined that the minimum size of the microorganism corresponding to the connected region of the binary image shown in FIG. 13 is 50 μm or more.

なお、上記各例では、画像の連結領域の輪郭を、輪郭画素の中心を結ぶラインと仮定し、BC点間距離を、各点が位置する画素中心間の距離であるとしたが、前記連結領域の輪郭を、輪郭画素の最外郭にある頂点を結ぶラインと仮定し、BC点間距離を、各点が位置する画素の四隅の頂点を使った距離であるとすれば、より精度良く微生物の最小サイズを判断することが可能となる。   In each of the above examples, it is assumed that the contour of the connection region of the image is a line connecting the centers of the contour pixels, and the distance between BC points is the distance between the pixel centers where the points are located. Assuming that the contour of the region is a line connecting the vertices in the outermost contour of the contour pixel, and the distance between the BC points is the distance using the vertices of the four corners of the pixel where each point is located, the microorganism can be more accurately It is possible to determine the minimum size of.

上記本発明の実施の形態は、微生物の平面形状が、二次元空間である長さ50μmのスリットを通過できないことにより、当該微生物の最小サイズが50μm以上であると判断するものであるが、微生物の立体形状を特定できれば、該立体形状が二次元空間である直径50μmの円内を通過できないことにより、当該微生物の最小サイズが50μm以上であると、より精度良く判断することができる。   In the above-described embodiment of the present invention, since the planar shape of a microorganism cannot pass through a slit having a length of 50 μm that is a two-dimensional space, the minimum size of the microorganism is determined to be 50 μm or more. If the three-dimensional shape can be identified, the three-dimensional shape cannot pass through a circle having a diameter of 50 μm, which is a two-dimensional space, so that the minimum size of the microorganism can be determined with higher accuracy if it is 50 μm or more.

なお、Lサイズ生物の検査は、上記実施の形態に限るものでなく、スキャナにより取得した微生物の画像を用いるものであれば、他の画像処理手法により微生物のサイズを判断するものであってもよい。   Note that the inspection of L-size organisms is not limited to the above embodiment, and as long as an image of microorganisms acquired by a scanner is used, the size of microorganisms can be determined by other image processing techniques. Good.

<Sサイズ生物(最小サイズが10μm以上50μm未満の微生物)の検査>
本実施の形態におけるSサイズ生物の検査では、植物プランクトンの大多数がSサイズ生物に区分され、動物プランクトンの大多数がLサイズ生物に区分される特徴を利用し、Sサイズ生物が植物プランクトンであると仮定する。
そして、本実施の形態におけるSサイズ生物の検査方法は、パルス変調を用いたクロロフィル蛍光測定により、バラスト水のサンプルに含まれる植物プランクトンの個体数を検査する。
<Inspection of S-size organisms (microorganisms having a minimum size of 10 μm to less than 50 μm)>
In the inspection of S-size organisms in the present embodiment, a feature that the majority of phytoplankton is classified as S-size organisms, and the majority of zooplankton is classified as L-size organisms, and S-size organisms are phytoplankton. Assume that there is.
And the inspection method of the S size living organism | raw_food in this Embodiment test | inspects the number of individuals of the phytoplankton contained in the sample of ballast water by the chlorophyll fluorescence measurement using pulse modulation.

パルス変調を用いたクロロフィル蛍光測定は公知の技術であり、例えば、ドイツWalz社製のパルス変調クロロフィル蛍光測定器(Water−PAM)を用いることで、前記バラスト水のサンプルに含まれる植物プランクトンの個体数を簡単に検査することができる。   Chlorophyll fluorescence measurement using pulse modulation is a well-known technique. For example, by using a pulse modulation chlorophyll fluorescence measurement device (Water-PAM) manufactured by Walz, Germany, individual phytoplankton contained in the sample of ballast water You can easily check the number.

ここで、クロロフィル蛍光とは、クロロフィル(光化学系II複合体に結合するクロロフィルa)に測定光を照射した際、該クロロフィルが放出する蛍光である。
また、パルス変調を用いたクロロフィル蛍光測定とは、クロロフィル(光化学系II複合体に結合するクロロフィルa)にパルス変調された測定光(Measuring beam)を照射した際に、該クロロフィルが放出する蛍光の中で、前記測定光に基づいて放出される蛍光を、他の光に基づいて放出される蛍光と区別して測定できる技術である。
Here, the chlorophyll fluorescence is fluorescence emitted from the chlorophyll when the measurement light is irradiated to chlorophyll (chlorophyll a bonded to the photosystem II complex).
In addition, chlorophyll fluorescence measurement using pulse modulation is the measurement of the fluorescence emitted by chlorophyll when chlorophyll (chlorophyll a bonded to the photosystem II complex) is irradiated with pulse-modulated measuring light (Measuring beam). Among them, the fluorescence emitted based on the measurement light can be measured separately from the fluorescence emitted based on other light.

図19は、パルス変調を用いたクロロフィル蛍光測定の原理を示す。図20は、クロロフィルに照射する光と蛍光強度の関係を示す。
本実施の形態におけるSサイズ生物の検査では、まず、図19(a)に示すように、バラスト水のサンプルにパルス変調された測定光を照射し、該測定光の照射により前記サンプルに含まれるクロロフィルが放出する最低限の蛍光強度Foを測定する。
FIG. 19 shows the principle of chlorophyll fluorescence measurement using pulse modulation. FIG. 20 shows the relationship between the light applied to chlorophyll and the fluorescence intensity.
In the inspection of the S-size organism in the present embodiment, first, as shown in FIG. 19A, a sample of ballast water is irradiated with pulse-modulated measurement light, and is included in the sample by irradiation of the measurement light. The minimum fluorescence intensity Fo emitted by chlorophyll is measured.

次に、図19(b)に示すように、前記測定光が照射されている前記バラスト水のサンプルに強いパルス光(Flash)を照射し、該パルス光により前記クロロフィルが光合成に利用するエネルギーを飽和させることで、前記測定光の照射により前記クロロフィルが放出する最大限の蛍光強度Fmを測定する。   Next, as shown in FIG. 19 (b), the ballast water sample irradiated with the measurement light is irradiated with a strong pulsed light (Flash), and the pulsed light gives energy used by the chlorophyll for photosynthesis. By saturating, the maximum fluorescence intensity Fm emitted by the chlorophyll upon irradiation with the measurement light is measured.

そして、前記最低限の蛍光強度Fo及び最大限の蛍光強度Fmの測定値から前記サンプルに含まれるクロロフィルの最大量子収率Fv/Fm=(Fm−Fo)/Fmを算出し、前記最低限の蛍光強度Fo及び前記最大量子収率Fv/Fmと、予め設定された前記バラスト水のサンプルに含まれる植物プランクトンの個体数との関係に基づいて、前記バラスト水のサンプルに含まれる植物プランクトンの個体数を間接的に検査する。   Then, the maximum quantum yield Fv / Fm = (Fm−Fo) / Fm of chlorophyll contained in the sample is calculated from the measured values of the minimum fluorescence intensity Fo and the maximum fluorescence intensity Fm, and the minimum Based on the relationship between the fluorescence intensity Fo and the maximum quantum yield Fv / Fm and the number of phytoplankton individuals contained in the preset ballast water sample, the individual phytoplankton contained in the ballast water sample Check the number indirectly.

ここで、前記最低限の蛍光強度Fo及び前記最大量子収率Fv/Fmと、前記バラスト水のサンプルに含まれる植物プランクトンの個体数との関係は、予め精緻な実験により求めておくことができる。   Here, the relationship between the minimum fluorescence intensity Fo and the maximum quantum yield Fv / Fm and the number of phytoplankton individuals contained in the sample of the ballast water can be determined in advance by a detailed experiment. .

この点について、国際海事機関(IMO)の文書(非特許文献1参照。)では、前記蛍光強度Foが20以上、前記最大量子収率Fv/Fmが0.3以上の条件を満たす場合、バラスト水のサンプルに含まれるSサイズ生物の個体数は20以上との関係づけを行っている。   In this regard, according to the document of International Maritime Organization (IMO) (see Non-Patent Document 1), when the condition that the fluorescence intensity Fo is 20 or more and the maximum quantum yield Fv / Fm is 0.3 or more is satisfied, ballast The number of S-size organisms contained in the water sample is related to 20 or more.

なお、Sサイズ生物の検査は、上記実施の形態に限るものでなく、植物プランクトンの個体数を検査する他の方法や、スキャナにより取得した微生物の画像を用いる以外の他の適当な方法により個体数を検査するものであってもよい。   In addition, the inspection of S-size organisms is not limited to the above embodiment, and the individual can be obtained by other methods for inspecting the number of phytoplankton individuals, or by other appropriate methods other than using microorganism images acquired by a scanner. The number may be inspected.

本実施の形態におけるバラスト水の検査方法は、Lサイズ生物については、スキャナを用いた簡便な方法により個体数を検査し、Sサイズ生物については、例えばパルス変調を用いたクロロフィル蛍光測定などの他の適当な方法により、Lサイズ生物とSサイズ生物を並行して検査することができるため、バラスト水に含まれるLサイズ生物及びSサイズ生物の個体数を短時間で精度良く検査することが出来る。   The ballast water inspection method according to the present embodiment is such that, for L-size organisms, the number of individuals is examined by a simple method using a scanner, and for S-size organisms, for example, chlorophyll fluorescence measurement using pulse modulation, etc. Since the L size organism and the S size organism can be inspected in parallel by the appropriate method, the number of the L size organism and the S size organism contained in the ballast water can be inspected with high accuracy in a short time. .

本発明は、上記実施の形態に限るものでなく発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、その構成を適宜変更できることはいうまでもない。   It goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the configuration thereof can be changed as appropriate without departing from the scope of the invention.

本発明のバラスト水の検査方法は、バラスト水に含まれるLサイズ生物及びSサイズ生物の個体数を短時間で精度良く検査できるものであり、極めて実用性が高い。   The test method for ballast water of the present invention can test the number of L-size organisms and S-size organisms contained in ballast water with high accuracy in a short time, and is extremely practical.

Claims (7)

バラスト水に含まれる微生物の検査方法であって、
最小サイズが50μm以上の微生物については、スキャナにより取得した画像データに基づいて個体数を検査し、
最小サイズが10μm以上50μm未満の微生物については、スキャナにより取得した画像データに基づく以外の方法により個体数を検査することを特徴とするバラスト水の検査方法。
A method for testing microorganisms contained in ballast water,
For microorganisms with a minimum size of 50 μm or more, the number of individuals is inspected based on image data acquired by a scanner,
A method for examining ballast water, characterized in that, for microorganisms having a minimum size of 10 μm or more and less than 50 μm, the number of individuals is examined by a method other than based on image data acquired by a scanner.
前記最小サイズが50μm以上の微生物については、
微生物の画像データをスキャナにより取得し、
該画像データを二値化処理し、
該二値化処理した二値画像に基づいて前記微生物に対応する画素の連結領域を特定し、
該画素の連結領域において輪郭を構成する画素を順次特定し、
該輪郭を構成する画素の一つを起点として、該輪郭を構成する画素に沿って二点を時計回り又は反時計回りに移動させるに際し、第一の点は第一の方向に移動させ、第二の点は前記第一の方向と反対の第二の方向に移動させるとともに前記第一の点との直線距離が50μm以上となる場合にのみ前記第一の方向に移動させ、前記第一の点が前記輪郭を構成する画素を一巡し前記起点となる画素に戻るまでの間に、前記輪郭を構成するすべての画素を前記第一の点と第二の点の少なくともいずれかが通過した段階で該第一の点と第二の点とが一致していなければ、前記微生物の最小サイズが50μm以上と判断し、
最小サイズが50μm以上と判断される前記微生物に対応する画素の連結領域を計数することで、前記個体数を検査する請求項1記載のバラスト水の検査方法。
For microorganisms with a minimum size of 50 μm or more,
Obtain image data of microorganisms with a scanner,
Binarizing the image data;
Based on the binarized binary image, specify a connected region of pixels corresponding to the microorganism,
Sequentially identifying pixels constituting the contour in the connected region of the pixels,
When moving two points clockwise or counterclockwise along the pixels constituting the contour, starting from one of the pixels constituting the contour, the first point is moved in the first direction, The second point is moved in the second direction opposite to the first direction and is moved in the first direction only when the linear distance to the first point is 50 μm or more. The stage in which at least one of the first point and the second point has passed through all the pixels constituting the contour until the point goes around the pixels constituting the contour and returns to the starting pixel. If the first point and the second point do not match, the minimum size of the microorganism is determined to be 50 μm or more,
The ballast water test method according to claim 1, wherein the number of individuals is tested by counting connected regions of pixels corresponding to the microorganisms whose minimum size is determined to be 50 μm or more.
前記第二の点は、前記第一の点を第一の方向に一画素移動させる毎に、前記第一の点との直線距離が50μm未満の範囲で第二の方向に連続して移動させ、又は前記第一の点との直線距離が50μm未満となるまで第一の方向に連続して移動させる請求項2記載のバラスト水の検査方法。   Each time the second point is moved one pixel in the first direction, the second point is continuously moved in the second direction within a range where the linear distance from the first point is less than 50 μm. The ballast water inspection method according to claim 2, wherein the ballast water is continuously moved in the first direction until the linear distance to the first point is less than 50 μm. 植物プランクトンをもって、前記最小サイズが10μm以上50μm未満の微生物とする請求項1乃至3の何れか一項記載のバラスト水の検査方法。   The method for examining ballast water according to any one of claims 1 to 3, wherein the minimum size is a microorganism having a minimum size of 10 µm or more and less than 50 µm with phytoplankton. パルス変調を用いたクロロフィル蛍光測定により、前記植物プランクトンの個体数を検査する請求項4の記載のバラスト水の検査方法。   The method for inspecting ballast water according to claim 4, wherein the number of individuals of the phytoplankton is inspected by chlorophyll fluorescence measurement using pulse modulation. 前記バラスト水のサンプルにパルス変調された測定光を照射し、
該測定光が照射されている前記バラスト水のサンプルにパルス光を照射し、
前記測定光を照射した際に前記サンプルに含まれるクロロフィルが放出する最低限の蛍光強度Foを測定し、
前記パルス光を照射した際に前記サンプルに含まれるクロロフィルが放出する最大限の蛍光強度Fmを測定し、
前記最低限の蛍光強度Fo及び最大限の蛍光強度Fmの測定値から前記サンプルに含まれるクロロフィルの最大量子収率Fv/Fm=(Fm−Fo)/Fmを算出し、
前記最低限の蛍光強度Fo及び前記最大量子収率Fv/Fmと、予め設定された植物プランクトンの個体数との関係に基づいて、前記バラスト水のサンプルに含まれる植物プランクトンの個体数を間接的に検査する請求項4又は5記載のバラスト水の検査方法。
Irradiating the sample of ballast water with pulse-modulated measurement light;
Irradiating the sample of ballast water irradiated with the measurement light with pulsed light,
Measure the minimum fluorescence intensity Fo released by chlorophyll contained in the sample when irradiated with the measurement light,
Measure the maximum fluorescence intensity Fm emitted by the chlorophyll contained in the sample when irradiated with the pulsed light,
The maximum quantum yield Fv / Fm = (Fm−Fo) / Fm of chlorophyll contained in the sample is calculated from the measured values of the minimum fluorescence intensity Fo and the maximum fluorescence intensity Fm,
Based on the relationship between the minimum fluorescence intensity Fo and the maximum quantum yield Fv / Fm and a preset number of phytoplankton individuals, the number of phytoplankton individuals contained in the ballast water sample is indirectly determined. The method for inspecting ballast water according to claim 4 or 5, wherein the ballast water is inspected.
前記スキャナは、蛍光スキャナである請求項1乃至6の何れか一項記載のバラスト水の検査方法。   The method for inspecting ballast water according to claim 1, wherein the scanner is a fluorescent scanner.
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