CN102471750B - 细菌分类装置及细菌检查预处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种细菌分类装置及细菌检查预处理装置。以往，当自动分类结果与检查技师的估断不一致时，必须从显示的图像上逐一重新选择作为钓菌对象的菌群。本发明的细菌检查预处理装置具备：由用户指定分类数量及显示菌群数量的增减的单元、及据此显示分类结果的单元。通过本发明，使自动分类结果接近于检查技师的估断的操作变得容易，且能够削减确认合适的钓菌对象菌群所需要的作业时间。

Description

细菌分类装置及细菌检查预处理装置

技术区域

本发明涉及在用于感染症估断或者药剂敏感性估断等做细菌检查的估断检查材料预处理中，拍摄混在培养基上、特别是混在培养皿上所培养的多种的菌群，并基于该摄影图像对菌群进行分类，以提供钓菌的装置。

背景技术

在感染症治疗中，为了进行合适的抗菌药治疗，重在鉴定引起发炎的细菌、迅速测定对抗生素的敏感性、决定有效的药剂并确立治疗方针。通常是将被提出的检查材料涂敷在培养基上进行培养，对形成的菌群进行钓菌并使其浮游在生理盐水等中，来调制菌悬液，抽取接种到鉴定/药剂敏感性检查装置的测定用设备中的液流。在鉴定/敏感性检查中，为得到正确的结果，必须使接种到设备中的菌量正确且再现性好地固定为规定的浓度。多数情况下，为了得到规定的菌量，而从在培养皿上繁殖的菌群中选择若干同一种的多个菌群进行钓菌，使其悬浊在一个容器的生理盐水等液体中，测定浑浊度或不透明度，来调制规定的浓度(菌数)。虽然混合菌群的种类必须一致，但是通常是在同一培养皿上繁殖着多种的菌群，要从中选择同一种类的菌群，就要求检查技师具有较高技术。另外，为从大小各异的菌群中选择多个，而需要在为达到规定的浑浊度而临时调整后追加菌群、或为稀释而添加生理盐水。当需要追加菌群时，就要将该检查材料再次放入细菌培养器中并等待细菌的成长，过程繁杂且花费时间。在规模大的医院等机构内，需要进行大量的处理，要求有自动化的装置及方法。

关于培养皿上的菌群的位置识别，例如，有日本特开2001-107572号公报。

该装置的基本构成是：具有用CCD相机等识别菌群位置的自动识别单元，且基于该位置识别利用由XYZ电动机控制的菌群采集用具进行菌群采集。由此识别在培养皿上培养的菌群的空间位置，驱动菌群采集针(pin)，使菌群采集自动化。

另外，对于菌群分类，具有菌群计数器等，该菌群计数器从各个菌群的图像中将明亮度、彩度等颜色信息、面积或新圆程度等形状或轮廓等特征量作计算机处理，根据各个数值进行菌群分类并显示。在这样的装置中，作为检查技师对计算机所示出的分类结果进行调整的方法，采用了个别地指定各个特征量的方法。

(在先专利文献)

(专利文献)

专利文献1：JP特开2001-157572号公报

专利文献2：JP特开2001-174417号公报

专利文献3：JP特开平7-286954号公报

专利文献4：JP特开2000-258335号公报

专利文献5：JP特开2009-157028号公报

(发明的概要)

(发明所要解决的问题)

在鉴定/敏感性检查中，为有效处理大量的检查材料并输出正确的结果，必须识别混在培养皿上被培养的菌群，并以与检查技师的作业同等的精确度进行按每种菌种或外观来分类这些菌群的自动处理。为此，虽然基于各个菌群拥有的像色相·彩度等这样的光学特征，由计算机进行了分类，但对于特征不明确的菌群分类是困难的，自动分类的结果与检查技师的分类结果不一致的情况很多。当装置像这样输出了检查技师意图外的分类结果时，检查技师就必须对用于钓菌的菌群一个一个手动进行选择指示。或者，对于用于分类的特征量，计算机需要对其值进行个别的调整以使分类结果接近于希望值，这就妨碍了自动化的效率。

另外，即使培养皿内的菌群的自动分类结果接近于检查技师的分类，在未显示出为满足规定的浑浊度所需的足够数量的菌群的情况下，也必须再花时间来培养并增加菌群，花费了劳力和时间。

而且，就确保鉴定/药剂敏感性检查结果的可靠性方面而言，虽然需要能够追踪在菌悬液制成时所采集的菌群，然而菌群分类条件和图像并未按每个检查材料进行保持。

发明内容

本发明正是鉴于上述课题，其目的在于提供一种细菌分类装置及细菌检查前处理装置，该装置具有用于使菌群的自动分类结果接近于检查技师的分类的简便的操作方法及处理。

本发明的另一个目的在于提供一种细菌分类装置及细菌检查前处理装置，该装置具有在为制成满足规定的浑浊度的菌悬液而想要增减钓菌对象时，无需追加培养时间来培养菌群，而使同一分类中的钓菌候补的菌群增减并显示的操作方法及处理。

本发明的另一个目的还在于提供一种细菌分类装置及细菌检查预处理装置，该装置保持供给鉴定/药剂敏感性检查的菌悬液制成的追踪信息。

(解决问题的手段)为达到上述目的，本发明的细菌检查预处理装置，具有对培养皿的图像进行拍摄的摄影单元、显示培养皿的图像的显示单元、对培养皿内的菌群进行自动检测/分类的单元、显示检测/分类过的培养皿内的菌群的显示单元、选择培养皿内的菌群的单元、和对所选择的培养皿内的菌群进行钓菌的钓菌单元。细菌检查预处理装置由输入菌群的分类数量的单元、输入细菌检查预处理装置菌群数量增减的单元、提取/显示所指定的分类数量份的菌群的单元、MD计算处理部、分类处理部及履历保持部构成。其中，MD计算处理部根据菌群的各个特征量来计算马氏距离；分类处理部调整菌群分类的阈值，且在保持所指定的分类数量的同时增减所显示的菌群数量；履历保持部将分类时的条件与分类结果作为履历来保持。

(发明效果)

通过本发明，使以钓菌等为目的而对培养皿内的菌群自动分类后的结果接近于检查技师的估断、且使确认合适的钓菌对象的作业变得容易。特别是，对于大体确定了培养皿内的菌种这样的运用而言，由于能预先指定细菌的种类数量，所以减轻了检查技师的钓菌对象确认作业，提高了细菌检查预处理的处理能力。另外，在同一分类数量的条件下，由于能增减菌群成为钓菌的候补，因此能采集充分量的细菌，或者，能容易地指示仅采集确切的细菌，从而能够节省再次重新培养菌群所增加的时间，或提高采集菌群的可靠性。并且，通过保存根据上述操作所调整的菌群的分类结果及其条件，能够确保鉴定/药剂敏感性检查的追踪性。

附图说明

图1涉及本发明的实施例，是表示本发明的装置的整体构成的方框图。

图2涉及本发明的实施例，是表示本发明的以钓菌等为目的来选择所培养的细菌时的操作流程的一例的流程图。

图3涉及本发明的实施例，是表示本发明的操作部计算机内部处理的方框图。

图4涉及本发明的实施例，是表示本发明的向用户显示分类结果并使用户指定分类数量的画面的一例的图。

图5涉及本发明的实施例，是表示本发明的根据用户所指定的分类数量在画面上再次显示菌群的一例的图。

图6涉及本发明的实施例，是表示本发明的使用户预先设定分类数量的画面的一例的图。

图7涉及本发明的实施例，是表示本发明的使用户指定所显示的菌群数量的增减、并随之调整菌群的数量之后再显示的画面的一例的图。

图8是表示由阈值变更引起候补菌群的增减的空间分布图。

图9涉及本发明的实施例，是表示本发明的以钓菌等为目的来选择所培养的细菌时的新的操作流程的一例的流程图。

具体实施方式

实施本发明的优选实施方式如下。并且，本实施方式是用于理解本发明的实施方式，技术方案的范围并不局限于本实施例的实施方式。

下面，就表示本发明的一例的实施方式参照附图进行说明。

图1是表示能够有效利用本发明的细菌检查预处理装置的整体构成的图。检查技师将涂敷有从被试验者的活体样品上采集的检查材料、且菌群呈已成长状态的培养皿，设置到检查材料供给/取出单元105上。该培养皿被运送至图像摄影单元106，由照明109照射，由相机110获取其图像。并且，对于此时采集的图像，改变照明109的角度、方式，采集在后面的图像处理中所需的多个图像。照明109根据需要采用低角的、高角的、透射型的照明。所采集的图像从控制部计算机104被传输到操作部计算机101。完成图像采集的培养皿移动至钓菌/菌悬液调整单元107。与此同时，在操作部计算机101上，基于采集的图像，检测培养皿内存在的菌群各自的位置，并进行分类。分类结果被显示在操作控制台102上。检查技师观察所显示的分类结果，选择/指示钓菌对象菌群。操作部计算机101对检查技师所指定的所有的钓菌对象菌群的坐标进行计算，并将数据传输至钓菌/菌悬液调整单元107。由此，从移动至钓菌/菌悬液调整单元107的培养皿上，通过钓菌棒111来钓菌规定的菌群，制作菌悬液112。钓菌后的培养皿储存在检查材料供给/取出单元105中。

在上述的动作中，检查材料供给/取出单元105、图像摄影单元106、钓菌/菌悬液调整单元107的控制，由控制部计算机104统一进行控制。另外，采集的图像、或者菌群的检测坐标等表示直至菌悬液调整为止的过程的信息存储在履历保持部103中，并根据需要向外部系统108发送。外部系统108与操作部计算机101还进行检测材料信息等的交换。

接下来，使用本发明的细菌检查预处理装置，用图2说明在检查技师以钓菌为目的来选择/指示菌群时的以往的操作的一例。

首先，检查技师通过操作控制台102观察被自动检测/分类的图像，来确认分类结果与检查技师的估断是否相同(201)。如果自动分类结果与检查技师的估断不一致(202)，则判断是否调整自动分类结果(203)。在调整分类结果的情况下，从操作控制台102输入用于再分类的指示(204)。操作部计算机101按照所输入的指示再次显示结果。重复实行从201到204的处理，直至与检查技师的估断一致为止。但是，在自动分类结果与检查技师的估断不符时，也存在停止再分类、检查技师逐一从画面中选择/指示应钓菌的菌群的情况(205)。

由此，选择完作为钓菌对象的菌群之后，接着，由检查技师确认：是否存在为制作菌悬液所需的合适数量(量)的菌群(206)。当能够选择合适量的菌群时，指示钓菌(207)。如果，无法选择合适量的菌群时，由于即使进行钓菌处理也徒劳，所有为了再次重新培养，而指示不执行钓菌(208)。检查技师对全部检查材料进行一系列的处理。

下面对本发明的主要部分、即调节自动检测/分类结果的步骤进行说明。

首先，通过图3对操作部计算机101中的处理部的构成进行说明。数据输入输出部301进行与操作控制台102、履历保持部103、控制部计算机104、及外部系统108的数据输入输出。菌群图像处理部302从培养皿的图像中检测出孤立的菌群，或计算出各个菌群的坐标。菌群分类处理部303以菌群图像处理部检测出的所有菌群为对象，提取特征量，进行分类。显示菌群数量调整处理部304，配合检查技师所指定的显示数的程度，调整阈值来提取显示对象菌群。菌群分类处理部303与显示菌群数量调整处理部304将在后面详细说明。MD计算处理部305根据菌群的多个特征量来计算马氏距离(MD)。履历数据处理部306将每个检查材料的菌群的分类条件、分类结果存储在履历保持部103中。

接下来，对在操作部计算机101处理的分类结果与检查技师的估断不一致的情况下指定分类数量来接近所希望的分类结果的步骤进行说明。

首先，由确认了在操作控制台102上显示的图像的检查技师，通过如图4所示的画面来输入分类数量。在图4上，显示着分为3个种类的结果(401～403)。对此，如果想让其显示分为2个种类的结果，则通过分类数量指定按键404来输入“2”。于是，菌群分类处理部303再次实行分类处理，如图5所示，以指定的分类数量2来显示菌群。

在此，对在菌群分类处理部303中按指定的分类数量进行分类的一例进行说明。为进行分类，需要预先采集大量的数据、并提取特征量。在菌群的情况下，是将明亮度、彩度等颜色信息、面积或新圆的程度等形状、轮廓等作为特征量。随后，将这些特征量进行多变量解析、并生成分类的分布空间。多变量解析法有聚类法(clustering)、使用马氏距离的模式识别法等。预先生成的分布空间通常存在几种群组。用此来判定应分类的菌群是否合适，并将该结果显示在操作控制台102上。一般而言，培养皿内存在的菌群的种类数随检查材料不同而不同，因此检查技师开始并不知道分类数量。与检查技师的估断比较，会有详细分类的情况，也有粗略分类的情况。因此，检查技师通过分类数量规定按键404来指定所希望的分类数量。于是，菌群分类处理部303按照所指定的分类数量，进行再分类处理。

图5中将被分类为3个种类者再分类为2个种类并进行了显示。在预先生成的分布空间上，在存在接近的群组的情况下能够进行这样的分组。是否接近要通过设定一定的阈值来判定。由此，避免了将特征大不相同的群组彼此分为一个种类并进行显示的情况。

由此，检查技师不是通过对图像外表上的特征逐一进行调整，就能够指定分类数量来调整分类结果。

接下来，对通过预先指定分类数量而得到所希望的分类结果的步骤进行说明。

通常在细菌检查中的一个培养皿上会繁殖着多种的菌群，但是也存在通过运用而决定了培养的细菌种类的情况。例如，称为选择培养基的特殊的培养基，会选择性地只繁殖特定的细菌。在连续对这种条件的培养皿进行预处理时，能够在图6这样的画面上预先设定分类数量。由此，菌群分类处理部，对处理对象检查材料是否合适进行判断，当合适时，使用该信息将分类的结果作为最初的分类结果并显示在操作控制台上。将预先设定的分类数量或与其对象相关的数据作为检查材料信息的一部分，从外部系统输入也是可以的。

通过像这样操作，利用预先已知的信息，能够在最初就提示与检查技师的估断接近的分类结果。

接下来，在检查技师确认了培养皿内的菌群分类结果之后，对钓菌对象菌群的量调整为规定的浑浊度的方法进行说明。

即使按检查技师的想象那样对培养皿内的菌群进行分类调整，也存在其数量(量)不够生成菌悬液的情况。相反，也存在由于太多而需要严格挑选的情况。因此，为在保持不改变分类数量的情况下增减作为钓菌候补的菌群数量，就要通过图7所示的调整用控制701，基于当前显示的分类来连续地指定数量的增减。一旦指定了数量的增减，显示菌群数量调整处理部304就增减作为所显示的菌群针对群组的所属程度的阈值。用MD计算处理部305针对各个菌群所计算的MD表示所属程度。因此，在将通常显示的阈值设为4时，在阈值最小值0到阈值最大值1000的范围内，配合检查技师所指定的增减的程度，来改变所显示的菌群的阈值，并显示在操作控制台102上。图7(2)是表示对图7(1)发出减少显示数量的指示的情况的例图。

通过像这样操作，能够容易地调整钓菌对象菌群数量的显示。

在此对已说明的菌群数量的增减，进行补充说明。着眼于分布空间的群，通过阈值来调整针对所着眼的群组的所属(归属)程度。例如，如图8所示，由当初内侧的圆圈所规定的阈值是，A群为6个、B群为5个。通过调整该阈值，能将A群设为7个、B群设为7个。通过N个某特征量的权重，阈值的括形(范围)也改变。

最后，对供给鉴定/药剂敏感性检查的菌悬液制成的追踪信息的保持步骤进行说明。

根据此前说明的步骤，在操作控制台102上显示的分类结果会变化。在怎样的条件下进行分类、钓菌了哪个菌群，由履历数据处理部306来管理，且与图像信息一起被存储在履历保持部103中。所存储的数据以培养皿为单位，将分类数量、测出菌群总数与日期和时间、检查材料信息一起进行存储。然后，按每个已分类的种类，存储显示时的阈值、显示菌群数量、钓菌对象菌群数量，且按每个钓菌对象菌群，存储其坐标信息。存储在履历保持部103中的履历信息，根据需要被传输至外部系统，应用于追踪。

图9表示在配备了以上发明的细菌检查预处理装置中的新操作流程。新加入了分类数量的事前设定(801)，分类数量的指示(802)，显示菌群数量的调整(803)，该流程减轻了检查技师的作业。

通过本发明，使自动分类结果接近于检查技师的估断的作业变得容易，能够削减确认合适的钓菌对象菌群的作业所需的时间。另外，由于无需再次培养钓菌对象菌群就能增加自动检测对象，从而显著地提高了细菌检查预处理的处理能力。

在细菌检查预处理装置的菌群自动检测/分类处理中，具有由用户指定分类数量和显示菌群数量的增减的单元、及据此来显示分类结果的单元。由此，当自动分类的结果与检查技师的估断不一致时，无需调整图像上各个特征量就能够得到想要的分类结果，提高了细菌检查预处理的处理能力。

当自动分类的结果与检查技师的估断不一致时，用户必须进行调整图像上的各个特征量、使其接近于所希望的分类结果的作业。或者，必须从显示的图像上逐一重新选择作为钓菌对象的菌群。另外，当不能自动检测到满足规定浑浊度的菌群时，必须再次培养，以增加细菌。

本发明的细菌检查预处理装置具有：由用户指定分类数量和显示菌群数量的增减的单元、及据此显示分类结果的单元。

通过本发明，使自动分类结果接近于检查技师的判断的作业变得容易，能够削减确认合适的钓菌对象菌群的作业所需的时间。另外，由于无需再次培养钓菌对象菌群就能够增加自动检测对象，从而显著地提高了细菌检查预处理的处理能力。

附图标记说明：

101…操作部计算机

102…操作控制台

103…履历保持部

104…控制部计算机

105…检查材料供给/取出单元

106…图像摄影单元

107…钓菌/菌悬液调整单元

108…外部系统

109…照明

110…相机

111…钓菌棒

112…菌悬液

301…数据输入输出部

302…菌群图像处理部

303…菌群分类处理部

304…显示菌群数量调整处理部

305…MD计算处理部

306…履历数据处理部

Claims (10)

1.一种细菌分类装置，具有：

摄影单元，其用于拍摄包含有菌群的培养皿的图像；

显示单元，其用于显示培养皿的图像；

操作部计算机，其基于特征量，对培养皿内的菌群进行分类；和

操作控制台，其向用户输出预先指定菌群的分类数量的画面，从用户输入菌群的分类数量的指示，

所述操作部计算机基于用户所指定的分类数量及各菌群的特征量，将由该操作部计算机所分类的菌群再分类为所述用户所指定的分类数量。

2.根据权利要求1所述的细菌分类装置，其特征在于，

所述操作部计算机，当进行分类时减少分类数量的情况下，在对特征量进行多变量解析而求出的分布空间上将接近的任意的多个群组作为1个群组。

3.根据权利要求1所述的细菌分类装置，其特征在于，

所述操作部计算机，当进行分类时增加分类数量的情况下，在对特征量进行多变量解析而求出的分布空间上将任一群组分为多个群组。

4.根据权利要求1所述的细菌分类装置，其特征在于，

所述操作控制台，针对根据用户所指定的分类数量而对培养皿内的菌群进行分类后的结果，来输入使候补菌群数量增减的指示，

所述操作部计算机，根据由所述操作控制台所指示的增减程度来变更作为所显示的菌群针对群组的所属程度的阈值，由此进行分类。

5.根据权利要求4所述的细菌分类装置，其特征在于，

所述操作部计算机，用马氏距离表示菌群的特征量，且通过调整阈值，根据所指示的增减程度来进行分类。

6.一种细菌分类装置，具有：

摄影单元，其用于拍摄培养皿的图像；

显示单元，其用于显示培养皿的图像；

钓菌单元，其用于对培养皿内的菌群进行钓菌；

操作控制台，其向用户输出预先指定菌群的分类数量的画面，从用户输入菌群的分类数量的指示；和

操作部计算机，其利用菌群的特征量将培养皿内的菌群分类为用户所指定的分类数量。

7.根据权利要求1所述的细菌分类装置，其特征在于，

还具有：

保持单元，其将所指定的分类数量及据此进行分类后的结果作为履历信息来保持。

8.根据权利要求4所述的细菌分类装置，其特征在于，

还具有：

保持单元，其将所指示的增减程度及据此进行分类后的结果作为履历信息来保持。

9.一种细菌检查预处理装置，其特征在于，

具有：

权利要求1所述的细菌分类装置；

用于选择培养皿内的菌群的单元；及

对所选择的菌群进行钓菌的钓菌单元。

10.一种细菌检查预处理装置，其特征在于，

具有：

权利要求6所述的细菌分类装置；和

用于选择培养皿内的菌群的单元，

所述钓菌单元对所选择的菌群进行钓菌。