JP2002236914A - 投影検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】容易かつ正確な微生物の計数を可能にする。 【解決手段】投影検出装置２１が複数の設置部と、複数
のレーザー装置２２ａ〜２２ｄと、複数のイメージセン
サ２３ａ〜２３ｄとを有する。設置部は複数の試料を一
列に設置可能である。レーザー装置は設置部に設置され
る複数の試料に１本の光線を照射する。イメージセンサ
は複数の光検出素子を有し、レーザー装置の照射光によ
る複数の試料の投影を受けるよう配置され、各光検出素
子により投影検出信号を発生する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、微小な物体の投影
を検出するための投影検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】食品業界では、食品中の大腸菌や黄色ブ
ドウ球菌、腸炎ビブリオなどの食中毒菌の有無を検出す
るため、微生物検査が行われる。微生物検査では、食品
１ｇまたは１ｍｌ当たりの一般生菌数、すなわち検査試
料中に生存する微生物の数が食品の微生物汚染の指標と
して用いられている。一般生菌数は、通常、標準寒天培
地を用いて、３５℃±１℃で２４時間または４８時間培
養して検出される。生菌数の計数をするには、通常、寒
天培地上のコロニーを目視で数えるか、コロニーカウン
ターを使用するか、あるいは、試料と混ぜ合わせた寒天
培地を用いて培養し、培地中のコロニーを計数する混釈
法と呼ばれる方法が用いられる。

【０００３】また、従来の微生物検査方法および装置と
して、特開平５−２８８９９２号公報および特開平１０
−２４０９５０号公報に示すものがある。すなわち、レ
ンズで拡大した微生物の像をＣＣＤカメラに写し、画像
処理を行うようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
生菌数を計数する方法では、肉眼でコロニーが確認でき
るまで長時間の培養をした後に計数することになるた
め、試料内の菌濃度が高い場合にはコロニー同士が重な
り合ってしまい、計数が困難であったり不正確であった
りするという問題点があった。また、特開平５−２８８
９９２号公報および特開平１０−２４０９５０号公報に
示す技術では、レンズで微生物の像を拡大するため、像
の焦点を合わせるのに手間がかかるととともに、所定の
焦点深度内の微生物しか観察できないという問題点があ
った。

【０００５】本発明は、このような従来の問題点に着目
してなされたもので、容易かつ正確な検出を可能にする
投影検出装置を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に関連の投影観察方法は、観察対象にレーザ
ー光線を照射し、照射光による観察対象の投影をイメー
ジセンサで受け、前記イメージセンサの検出による影像
を拡大して画像出力することを特徴とする。

【０００７】本発明に関連の投影観察方法では、イメー
ジセンサの検出による影像の拡大は、コンピュータによ
り行われ、ディスプレイまたはプリンターなどで画像出
力されることが好ましい。

【０００８】本発明に関連の微生物検査方法は、検査試
料を入れた透光性培地にレーザー光線を照射し、前記透
光性培地を透過した光をイメージセンサで受け、前記イ
メージセンサの投影検出信号により微生物の有無を検査
することを特徴とする。

【０００９】イメージセンサには、ＣＣＤ（電荷結合素
子）エリア・イメージ・センサが好ましく、特に、１辺
の長さが数ミクロンの光検出素子を複数、碁盤状に配列
して有するものが好ましい。イメージセンサは、センサ
面がレーザー光線の照射方向に対し垂直になるよう配置
されることが好ましい。透光性培地には、色のない微生
物を見やすくするため、塩化トリフェニルテトラゾリウ
ム（Triphenyltetrazolium Chloride)（ＴＴＣ）を混ぜ
合わせておくことが好ましい。

【００１０】本発明に関連の微生物検査方法では、検査
試料を入れた透光性培地にレーザー光線を照射し、透光
性培地を透過した光をイメージセンサで受ける。イメー
ジセンサは、透光性培地で微生物のコロニーが増殖して
レーザー光線を遮り、影を作るとき、投影検出信号を発
生する。これにより検査試料中の微生物の存在を知るこ
とができる。

【００１１】本発明に関連の投影検出装置は、試料の設
置部と；前記設置部に設置される試料にレーザー光線を
照射するレーザー装置と；複数の光検出素子を有し、前
記レーザー装置の照射光による前記試料の投影を受ける
よう配置され、各光検出素子により投影検出信号を発生
するイメージセンサとを、有することを特徴とする。

【００１２】本発明に関連の投影検出装置では、試料を
設置部に設置する。試料は、例えば、透光性培地用容器
に透光性培地とともに入れられる。レーザー装置により
試料にレーザー光線を照射し、照射光による試料の投影
をイメージセンサで受ける。イメージセンサは、試料が
レーザー光線を遮り、影を作るとき、各光検出素子によ
り投影検出信号を発生する。例えば、試料が透光性培地
とともに入れられた微生物検査試料から成るとき、透光
性培地で微生物のコロニーが増殖したことが検出され、
試料中の微生物の存在を知ることができる。

【００１３】請求項１の本発明に係る投影検出装置は、
複数の試料を一列に設置可能な設置部と；前記設置部に
設置される複数の試料に１本の光線を照射する装置と；
複数の光検出素子を有し、前記照射する装置の照射光に
よる複数の前記試料の投影を受けるよう配置され、各光
検出素子により投影検出信号を発生するイメージセンサ
とを、有することを特徴とする。

【００１４】請求項１の本発明に係る投影検出装置で
は、複数の試料を設置部に一列に設置する。試料は、例
えば、透光性培地用容器に透光性培地とともに入れられ
る。照射する装置により複数の試料に１本の光線を照射
し、照射光による複数の試料の投影をイメージセンサで
受ける。イメージセンサは、試料が光線を遮り、影を作
るとき、各光検出素子により投影検出信号を発生する。
例えば、試料が透光性培地とともに入れられた微生物検
査試料から成るとき、複数の透光性培地のいずれかで微
生物のコロニーが増殖して光線を遮り、影を作ると、各
光検出素子により投影検出信号を発生し、複数の検査試
料のいずれかでの微生物の存在を知ることができる。投
影検出信号を発生した複数の試料を個別に設置部に設置
し、光線を照射すれば、影を作った試料を特定すること
ができる。前記例の場合、いずれかで微生物の存在が確
認された複数の検査試料を個別に設置部に設置し、光線
を照射すれば、微生物が存在する検査試料を特定するこ
とができる。これによって、検査処理の効率化を図るこ
とができ、特に、前記例で、微生物が存在する検査試料
が少ない場合に、検査処理の効率化を図ることができ
る。

【００１５】本発明に関連の投影検出装置は、試料の設
置部と；それぞれ直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向か
ら、前記設置部に設置される試料にレーザー光線を照射
するレーザー装置と；複数の光検出素子を有し、前記レ
ーザー装置のＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向からの照射光に
よる前記試料の投影を受けるよう配置され、各光検出素
子により投影検出信号を発生するイメージセンサとを、
有することを特徴とする。

【００１６】本発明に関連の投影検出装置では、試料を
設置部に設置する。試料は、例えば、透光性培地用容器
に透光性培地とともに入れられる。レーザー装置により
試料にＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向からレーザー光線を照
射し、各照射光による試料の投影をイメージセンサで受
ける。イメージセンサは、試料がレーザー光線を遮り、
影を作るとき、各光検出素子により投影検出信号を発生
する。例えば、試料が透光性培地とともに入れられた微
生物検査試料から成るとき、透光性培地で微生物のコロ
ニーが増殖してレーザー光線を遮り、影を作ると、各光
検出素子により投影検出信号を発生し、検査試料中の微
生物の存在を知ることができる。Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸
方向からの各光の影による投影検出信号を３次元影像と
して合成すれば、１方向の光では重なり合って検出でき
ない物体を検出することができ、また、物体の立体的形
状を求めることができる。

【００１７】他の本発明に関連の投影検出装置は、試料
を支持し、支持した試料を回転軸を中心として一定速度
で回転可能な設置部と；前記設置部で支持される試料
に、前記回転軸に直交する方向からレーザー光線を照射
するレーザー装置と；複数の光検出素子を有し、前記レ
ーザー装置の照射光による前記試料の投影を受けるよう
配置され、各光検出素子により投影検出信号を発生する
イメージセンサとを、有することを特徴とする。

【００１８】他の本発明に係る投影検出装置では、試料
を設置部で支持する。試料は、例えば、円筒状の透光性
培地用容器に透光性培地とともに入れられる。支持した
試料を回転軸を中心として一定速度で回転させながら、
レーザー装置により試料にレーザー光線を照射し、照射
光による試料の投影をイメージセンサで受ける。イメー
ジセンサは、試料がレーザー光線を遮り、影を作ると
き、各光検出素子により投影検出信号を発生する。例え
ば、試料が透光性培地とともに入れられた微生物検査試
料から成るとき、透光性培地で微生物のコロニーが増殖
してレーザー光線を遮り、影を作ると、各光検出素子に
より投影検出信号を発生し、検査試料中の微生物の存在
を知ることができる。試料を１回転させたときの投影検
出信号を立体影像として合成すれば、１方向の光では重
なり合って検出できない物体を検出することができ、ま
た、物体の立体的形状を求めることができる。

【００１９】本発明に関連の微生物検査方法および本発
明に係る投影検出装置では、イメージセンサを用いて微
生物を検出できるので、肉眼でコロニーが確認できるほ
ど長時間の培養をしなくても微生物の検出が可能であ
り、培養時間を短くして検査時間を短縮することができ
る。また、コロニー同士が重なり合うほど大きくなる前
にコロニーを検出することにより、容易かつ正確なコロ
ニーの計数が可能となる。さらに、微生物のレーザー光
線による影を直接、イメージセンサで受けることによ
り、レンズで像の焦点を合わせる手間がかからず、検査
が容易であり、また、試料内の微生物の深度に係わりな
く、検査を行うことができる。

【００２０】なお、前述の本発明に関連の微生物検査方
法および本発明に係る投影検出装置では、投影検出信号
により、コロニーの画像を形成してコロニーの形状を求
めてもよい。さらに、投影検出信号により、所定時間に
所定の大きさに達したコロニーを検出し、生菌数の計数
を行ってもよい。また、所定の大きさに達したコロニー
を検出するまでの時間を計測し、微生物繁殖時間を求め
てもよい。微生物の同定をするためには、培地の選択性
や形状のデータだけによらず、微生物の固有の色による
投影カラーデータによりその決定をしてもよい。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明の実施
の形態について説明する。図１に示すように、投影検出
装置１は、設置部（図示せず）と、レーザー装置２と、
ビームイクスパンダー３と、イメージセンサ４とを有し
ている。

【００２２】設置部には、セル（透光性培地用容器）５
が設置可能となっている。使用するセル５には、透明で
薄い無菌の１０ｍｌ用セルが用いられる。設置部は、セ
ル５を微生物の培養に適した温度で加熱する加熱装置を
有している。なお、加熱装置を設ける代わりに、セル５
の材質に、レーザー装置２のレーザー光線を受けて微生
物の培養に適した温度に加熱される材質のものを用いて
もよい。レーザー装置２は、設置部に設置されるセル５
にレーザー光線を照射するよう配置されている。レーザ
ー装置２には、白色レーザー光線を照射するものが好ま
しいが、赤色半導体レーザー光線を照射するものでもよ
い。ビームイクスパンダー３は、凹レンズ３ａと凸レン
ズ３ｂとから成り、レーザー装置２からのレーザー光線
をイメージセンサ４の大きさの直径の平行光線に拡大す
る。

【００２３】イメージセンサ４は、ＣＣＤ（電荷結合素
子）エリア・イメージ・センサから成り、１辺の長さが
数ミクロンの光検出素子を複数、碁盤状に配列して有し
ている。イメージセンサ４には、例えば、信号画素数が
８５８×６１４、画素ピッチが５．７μｍ×５．９μ
ｍ、イメージサイズが４．９ｍｍ×３．６ｍｍの市販の
インタライン方式ＣＣＤイメージセンサ（製造元：東芝
株式会社、商品番号「ＴＣＤ５４８１ＡＤ）を使用する
ことができる。イメージセンサ４には、レーザー光源に
白色レーザーを採用するときは、２４ビットカラー（カ
ラー１６７０万色）程度のカラー投影データがサンプリ
ングできるものが好ましい。レーザー光源に単色レーザ
ーを採用するときは、８ビットグレイ（２５６階調）程
度のデータがサンプリングできるものが好ましい。イメ
ージセンサ４は、設置部を挟んでレーザー装置２と反対
側に設けられ、レーザー装置２から照射されてビームイ
クスパンダー３により拡大されてセル５を透過した光を
センサ面４ａで垂直に受けるよう配置されている。イメ
ージセンサ４は、各光検出素子により投影検出信号を発
生する。投影検出信号は、図２に示すように、インター
フェース６を介してコンピュータ７に入力され、解析さ
れる。

【００２４】次に、作用について説明する。投影検出装
置１で検査を行うとき、１０ｍｌ用セル５に１ｍｌの検
査試料を注入し、次に、寒天培地（透光性培地）９ｍｌ
を無菌状態でセル５に流し込む。検査試料は、例えば、
食品の一部などである。寒天培地は、あらかじめ加熱溶
解後５０℃前後に保温しておく。また、寒天培地の中
に、色のない微生物を見やすくするため、塩化トリフェ
ニルテトラゾリウム（Triphenyltetrazolium Chloride)
を混ぜ合わせておく。塩化トリフェニルテトラゾリウム
は、発育しつつある微生物に取り込まれて、微生物内で
還元されると不溶性赤色のフォルマザンとなる。セル５
の蓋を閉じ、検査試料と寒天培地とを混ぜ合わせ、検査
試料中にいる微生物が動けないように検査試料と寒天培
地との混合物を固める。このセル５を設置部に設置す
る。設置部は、セル５を微生物の培養に適した温度に加
熱、保温する。

【００２５】レーザー装置２によりセル５の入射面に対
し垂直の方向からレーザー光線を照射し、寒天培地を透
過した光をイメージセンサ４で垂直に受ける。セル５を
設置部にセットした時点で、画像をサンプルしておく。
このとき得られる画像上の影はゴミ等によるものとして
コンピュータ７に記憶しておき、２度目以降の画像サン
プリングで同じ影があっても、無視するよう処理する。

【００２６】イメージセンサ４は、寒天培地で微生物の
コロニーが増殖してレーザー光線を遮り影を作るとき、
その投影を受けて各光検出素子により画像情報として投
影検出信号を発生する。投影検出信号は、インターフェ
ース６を介してコンピュータ７に入力され、解析され
る。こうして、検査試料中の微生物の存在を知ることが
できる。微生物の増殖過程をサンプルした画像を１時間
に数回程度モニターすることにより、ミクロンレベルで
コロニーの増殖を確認できる。投影検出装置１は、コン
ピュータ７と組み合わせることで、簡易な顕微鏡として
利用することができる。

【００２７】１素子の大きさが縦横の幅で数ミクロンの
ＣＣＤイメージセンサ４で画像をサンプルするというこ
とは、いわば数ミクロンの複眼で試料を観察しているの
と同じ状態である。このＣＣＤイメージセンサ４のセン
サ面４ａに対し垂直方向からレーザー光線をセル５内の
試料に照射することにより、微生物の影が得られる。微
生物が分裂、増殖して発生したコロニーの影がＣＣＤイ
メージセンサ４の１素子の検出サイズを超えると、画像
としてサンプリングされ、観察できるようになる。例え
ば、１ミクロン四方の微生物がいると仮定して、３０分
に１回分裂増殖してコロニーのサイズが倍になるとすれ
ば、２時間半後には３２倍の大きさのコロニーとなり、
ＣＣＤイメージセンサ４の数ミクロン大の１素子のサイ
ズより十分大きいので、影像が確認できるようになる。

【００２８】図３に示すように、コンピュータ７では、
ソフトウェアにより、入力した投影検出信号を画像デー
タとして処理、分析し、影像を拡大してディスプレイに
映し出す。画像データ（ステップ１１）は、最初のデー
タでマスクしてゴミ等の影響をなくす（ステップ１
２）。最初のデータが微生物で、イメージセンサ４の１
素子よりも大きい場合には、次回以降のサンプリングで
成長していくので、ゴミと区別できる。このとき、ノイ
ズを抑えるためにスレッシュホルド（しきい値）を設定
しておき（ステップ１３）、あるレベルを越えたものだ
け画像として取り出す。さらに微小の点をソフトウェア
でフィルターにかけてふるい落としてから（ステップ１
４）、各コロニーの大きさと数を求める（ステップ１
５）。

【００２９】引続き数回のサンプリングで、あるバンド
幅でコロニーの計数結果が同じ値で連続した場合、その
計数値をコロニー数として判定する。微生物の種類にも
よるが、数時間以上スレッシュホルド値を越える微生物
の影が観察されない場合には、微生物による汚染がなか
ったものと判定する（ステップ１６，１７，１８）。

【００３０】１０ｍｌ用セル５の中に１ｍｌの検査試料
を注入して検出をした場合、セル５の内容物に対して１
０分の１のエリアにあたる部分をイメージセンサ４で取
り込み、画像処理して分析を行うと、検査試料が１０倍
に希釈されていることと同等となる。従って、画像で１
０個のコロニーが検出されたとすれば、検査試料１ｍｌ
には１００個の微生物が存在していることになる。

【００３１】投影検出装置１では、イメージセンサ４を
用いてミクロンオーダーで微生物を検出するので、肉眼
でコロニーが確認できるほど長時間の培養をしなくても
微生物の検出が可能であり、培養時間を短くして検査時
間を短縮することができる。また、増殖過程をモニター
しながら、コロニー同士が重なり合うほど大きくなる前
にコロニーを検出することにより、容易かつ正確なコロ
ニーの計数が可能となる。さらに、微生物のレーザー光
線による影を直接、イメージセンサ４で受けることによ
り、レンズで像の焦点を合わせる手間がかからず、検査
が容易であり、また、セル５内の微生物の深度に係わり
なく、検査を行うことができる。投影検出装置１では、
セル５を一定の培養温度に維持しながら、コロニー形成
過程をモニターすることができる。寒天培地の選択性を
組み合わせたうえ、コロニーの形状、色、増殖時間など
のあらかじめ収集されたデータベースを用いることによ
り、微生物の種類を特定することができる。

【００３２】図４は、本発明の実施の形態を示してい
る。図４に示すように、投影検出装置２１は、複数の設
置部と、複数のレーザー装置２２ａ〜２２ｄと、複数の
イメージセンサ２３ａ〜２３ｄとを有している。

【００３３】複数の設置部には、それぞれセル（透光性
培地用容器）２４ａ〜２４ｃが設置可能となっている。
設置部は、セル２４ａ〜２４ｃを微生物の培養に適した
温度で加熱する加熱装置を有している。複数の設置部
は、一列に配置されており、各セル２４ａ〜２４ｃを一
列に多段式に設置可能である。複数のレーザー装置２２
ａ〜２２ｄには、それぞれ前述のレーザー装置と同一の
ものを用いることができる。複数のレーザー装置２２ａ
〜２２ｄは、クロスチェック用のレーザー装置２２ａと
個別チェック用のレーザー装置２２ｂ〜２２ｄとから成
っている。レーザー装置２２ａは、複数の設置部に設置
される各セル２４ａ〜２４ｃに１本のレーザー光線を照
射するよう配置されている。レーザー装置２２ｂ〜２２
ｄは、それぞれレーザー装置２２ａのレーザー光線に対
し直交する方向から各セル２４ａ〜２４ｃにレーザー光
線を照射するよう配置されている。

【００３４】複数のイメージセンサ２３ａ〜２３ｄに
は、それぞれ前述のイメージセンサと同一のものを用い
ることができる。すなわち、各イメージセンサ２３ａ〜
２３ｄは、複数の光検出素子を有し、各光検出素子によ
り投影検出信号を発生するようになっている。各イメー
ジセンサ２３ａ〜２３ｄは、設置部を挟んでレーザー装
置２２ａ〜２２ｄと反対側に設けられる。イメージセン
サ２３ａは、レーザー装置２２ａから照射されて複数の
セル２４ａ〜２４ｃを透過した光をセンサ面で垂直に受
けるよう配置される。イメージセンサ２３ｂ〜２３ｄ
は、レーザー装置２２ｂ〜２２ｄから照射されて、レー
ザー装置２２ａのレーザー光線に対し直交する方向から
セル２４ａ〜２４ｃを透過した光をセンサ面で垂直に受
けるよう配置される。投影検出信号は、インターフェー
ス６を介してコンピュータ７に入力され、解析される
（図２参照）。

【００３５】次に、作用について説明する。投影検出装
置２１では、複数のセル２４ａ〜２４ｃに寒天培地（透
光性培地）と検査試料とを入れて固め、セル２４ａ〜２
４ｃを設置部に一列に多段式に設置する。レーザー装置
２２ａにより複数のセル２４ａ〜２４ｃに１本のレーザ
ー光線を照射し、複数の寒天培地を透過した光をイメー
ジセンサ２３ａで垂直に受ける。イメージセンサ２３ａ
は、複数の寒天培地のいずれかで微生物のコロニーが増
殖してレーザー光線を遮り影を作るとき、その投影を受
けて各光検出素子により投影検出信号を画像データとし
て発生する。これにより、複数の検査試料のいずれかで
の微生物の存在を知ることができる。レーザー装置２２
ａは、微生物の発育をモニターするのに使用される。

【００３６】レーザー装置２２ａにより微生物の発育の
検出後、レーザー装置２２ｂ〜２２ｄにより、各セル２
４ａ〜２４ｃにレーザー装置２２ａのレーザー光線に対
し直交する方向からレーザー光線を照射し、寒天培地を
透過した光をイメージセンサ２３ｂ〜２３ｄで垂直に受
ける。各イメージセンサ２３ｂ〜２３ｄは、寒天培地で
微生物のコロニーが増殖してレーザー光線を遮り影を作
るとき、その投影を受けて各光検出素子により投影検出
信号を画像データとして発生する。図２に示すコンピュ
ータ７は、ソフトウェアにより画像データを処理、分析
し、影像を拡大してディスプレイに映し出す。これによ
り、複数の検査試料のうち微生物が存在する検査試料を
特定することができる。投影検出装置２１によれば、微
生物が存在する検査試料が少ない場合に、多数の検査試
料を処理し、検査処理の効率化を図ることができる。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、容易かつ正確な検出を
可能にする投影検出装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】投影検出装置の概略説明図である。

【図２】図１の投影検出装置のハードウェア構成を示す
ブロック図である。

【図３】図１に投影検出装置による微生物検査方法のフ
ローチャートである。

【図４】本発明の実施の形態の投影検出装置の概略説明
図である。

【符号の説明】

１，２１，３１，４１ 投影検出装置 ２，２２ａ〜２２ｄ，４２ レーザー装置 ３，４３ ビームイクスパンダー ４，２３ａ〜２３ｄ，３２ａ〜３２ｃ，４４ イメージ
センサ ５，２４ａ〜２４ｃ，３３，４５ セル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4B029 AA07 BB01 CC01 FA03 4B063 QA01 QQ05 QS36 QS39 QX02 5B047 AA30 AB04 BB04 BC05 BC11 BC23 DC06 5B057 AA07 BA02 BA17 CB08 CB12 CB16 DA02 DA13

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の試料を一列に設置可能な設置部と、 前記設置部に設置される複数の試料に１本の光線を照射
   する装置と、 複数の光検出素子を有し、前記照射する装置の照射光に
   よる複数の前記試料の投影を受けるよう配置され、各光
   検出素子により投影検出信号を発生するイメージセンサ
   とを、 有することを特徴とする投影検出装置。
2. 【請求項２】前記照射する装置が照射する光線はレーザ
   ー光線であることを、特徴とする請求項１記載の投影検
   出装置。