JP2012168086A - Fluorescent reaction detector - Google Patents

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常次郎 柘植
Takashi Tsuge
隆 柘植
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fluorescent reaction detector capable of stably detecting microorganisms or viruses in a sample with high detection accuracy.SOLUTION: A control part 51 changes at least one of the wave length and strength of excitation light X transmitted through a filter 3 and has a camera 4 to capture a plurality of kinds of digital images D1, D2 at excitation. An image processing part 52 obtains color space data for each pixel unit for the plurality of kinds of digital images D1, D2 at excitation, and performs collation calculation between pieces of color space data for the pixel units present at the same position in the plurality of kinds of digital images D1, D2 at excitation to obtain calculation processing data for each pixel unit. A determination part 53 compares the calculation processing data for each pixel unit with a specified range of calculation processing data that has been obtained in advance for a specific fluorescent reaction 81 to detect whether the specific fluorescent reaction 81 is present in a sample 8 or not.

Description

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。   The present invention relates to a fluorescence reaction detection apparatus that detects a specific fluorescence reaction caused by a specific microorganism or the like in a sample.

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。   In an insect test performed at an elementary school or the like, a sample collected by a subject applying an adhesive tape to the anus is inspected at an inspection institution, medical institution, or the like. In this case, the presence / absence of caterpillar eggs will be confirmed with a microscope, and the inspector will be skilled, and the inspection accuracy and efficiency will not be very good. For example, Patent Document 1 discloses an insect egg automatic inspection facility for observing an insect test paper with a microscope.

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。   On the other hand, for example, the foreign object detection method of Patent Document 2 discloses that when a parasite is excited by irradiation with visible light, the parasite fluoresces. And the presence or absence of the parasite which parasitizes meat is detected using this property. Patent Document 2 describes that a fluorescent image emitted from a subject is obtained by a digital camera, a CCD camera, or the like, image processing such as binarization is performed, and the presence or absence of a foreign object is determined by a computer. Yes.

特許第3090492号公報Japanese Patent No. 3090492 特開2007−286041号公報JP 2007-286041 A

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。
However, in the conventional examination of caterpillar eggs, such as Patent Document 2, there is only one kind of excitation light, such as UV excitation, B excitation, and G excitation, used when exciting the insect eggs.
Therefore, when trying to detect the presence or absence of a beetle egg using image processing by a computer, the detection accuracy is low and a stable detection result cannot be obtained.

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。   The present invention has been made in view of such conventional problems, and an object of the present invention is to provide a fluorescence reaction detection apparatus capable of stably detecting a microorganism or virus in a sample with high detection accuracy. .

第1の発明は、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、上記光源から上記励起光を照射する時間の変更、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それぞれ同じ位置にある画素単位の色空間データ同士で照合演算して、各画素単位ごとに演算処理データを求める画像処理部と、
上記各画素単位ごとの演算処理データを、予め上記特定蛍光反応について求めた演算処理データの規定範囲と照合して、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)。
1st invention is the fluorescence reaction detection apparatus which detects the specific fluorescence reaction of the microorganisms or virus in a sample,
A light source capable of irradiating the sample with excitation light having a predetermined wavelength through a filter;
A camera for photographing the surface of the sample as a digital image;
Photographed by the camera from the time point when at least one of the wavelength and intensity of the excitation light transmitted through the filter is changed, the time during which the excitation light is emitted from the light source, or when the excitation light is emitted from the light source A control unit that performs any one of the time changes to the time point to perform, and captures a plurality of types of excitation-time digital images with the camera;
For each of the plurality of types of excitation digital images, color space data for each pixel unit is obtained, and color space data for each pixel unit at the same position in each of the plurality of types of excitation digital images is collated with each other, An image processing unit for obtaining calculation processing data for each unit;
A determination unit for detecting the specific fluorescence reaction in the sample by comparing the calculation processing data for each pixel unit with a specified range of the calculation processing data obtained in advance for the specific fluorescence reaction. (1).

第2の発明は、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、
いずれかの上記励起時デジタル画像について、それぞれ画素単位ごとの第1色空間データを求め、該各画素単位ごとの第1色空間データのうち、所定の規定範囲内にある画素単位の集まりを、仮ヒット画素として求め、該仮ヒット画素を囲む大きさの画素領域を仮ヒット領域として特定し、かつ、他の上記励起時デジタル画像について、上記仮ヒット領域に相当する領域のみについて、それぞれ画素単位ごとの第2色空間データを求め、上記仮ヒット領域内の上記各画素単位ごとの第1色空間データと、上記仮ヒット領域に相当する領域内の上記各画素単位ごとの第2色空間データとに対し、それぞれ同じ位置にある画素単位同士で照合演算して、上記仮ヒット領域内の上記各画素単位ごとに演算処理データを求める画像処理部と、
上記仮ヒット領域内の上記各画素単位ごとの演算処理データを、予め上記特定蛍光反応について求めた演算処理データの規定範囲と照合して、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2)。
A second invention is a fluorescence reaction detection device for detecting a specific fluorescence reaction of a microorganism or virus in a sample,
A light source capable of irradiating the sample with excitation light having a predetermined wavelength through a filter;
A camera for photographing the surface of the sample as a digital image;
Either change at least one of the wavelength and intensity of the excitation light transmitted through the filter, or change the time from the start of irradiation of the excitation light from the light source to the time of shooting by the camera. A control unit that captures a plurality of types of excitation digital images with the camera;
For any of the digital images at the time of excitation, first color space data for each pixel unit is obtained, and among the first color space data for each pixel unit, a collection of pixel units within a predetermined specified range, Obtained as a temporary hit pixel, a pixel area having a size surrounding the temporary hit pixel is specified as a temporary hit area, and only the area corresponding to the temporary hit area for each of the other excitation digital images Second color space data for each pixel unit in the temporary hit area, and second color space data for each pixel unit in the area corresponding to the temporary hit area. In contrast, an image processing unit that performs a collation operation between pixel units at the same position and obtains calculation processing data for each of the pixel units in the temporary hit region,
A determination unit for detecting the specific fluorescence reaction in the sample by comparing the calculation processing data for each pixel unit in the temporary hit region with a predetermined range of the calculation processing data obtained in advance for the specific fluorescence reaction; The fluorescence reaction detection device is characterized by comprising: (Claim 2).

第1の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。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a fluorescence reaction detection device, a light source capable of irradiating excitation light for exciting a specific fluorescence reaction through a filter, a camera for photographing a sample surface as a digital image, a control unit, an image A specific fluorescence reaction generated by a microorganism or virus is detected using a computer having a processing unit and a determination unit.
The control unit can irradiate the sample with a plurality of types of excitation light by operating the light source and the filter to change at least one of the wavelength and intensity of the excitation light transmitted through the filter. Then, the control unit operates the camera to capture a state in which the surface of the sample fluoresces as a digital image during excitation in each case where a plurality of types of excitation light is irradiated.

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。
In addition to this, the control unit can change the time from the start of irradiation of excitation light from the light source to the time of shooting by the camera, and can take a plurality of types of excitation-time digital images by the camera.
At these times, when microorganisms or viruses are present in the sample, the microorganisms are excited by the excitation light and emit predetermined fluorescence. Further, the state of fluorescence emitted from the sample varies depending on the wavelength, intensity, or imaging time of the excitation light.

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それぞれ同じ位置にある画素単位の色空間データ同士で照合演算して、各画素単位ごとに演算処理データを求める。演算処理データは、例えば、2つの励起時デジタル画像に対しては、同じ位置にある2つの画素の色空間データ同士を照合演算することができ、3つの励起時デジタル画像に対しては、同じ位置にある3つの画素の色空間データ同士を照合演算することができる。   The image processing unit obtains color space data for each pixel unit for a plurality of types of excitation digital images. The image processing unit collates the color space data in pixel units at the same position in the plurality of types of excitation digital images, and obtains calculation processing data for each pixel unit. For example, the calculation processing data can collate color space data of two pixels at the same position for two excitation digital images, and the same for three excitation digital images. The color space data of the three pixels at the position can be collated.

判定部は、各画素単位ごとの演算処理データを、予め特定蛍光反応について求めた演算処理データの規定範囲と照合する。ここで、予め特定蛍光反応について求めた演算処理データの規定範囲は、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演算処理データを分析して設定したものである。   The determination unit collates the calculation processing data for each pixel unit with a specified range of calculation processing data obtained in advance for the specific fluorescence reaction. Here, the specified range of the calculation processing data obtained in advance for the specific fluorescence reaction is set by analyzing the calculation processing data of the pixel showing the specific fluorescence reaction in a plurality of types of excitation digital images obtained for microorganisms or viruses. It is.

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。そして、検出時の演算処理データと基準設定時の演算処理データの規定範囲とを比較するのは、励起光の条件を同じにした場合同士とする。
こうして、判定部は、各画素単位ごとの演算処理データが、予め特定蛍光反応について求めた演算処理データの規定範囲内にある場合には、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と判定することができる。
The conditions of the excitation light used when detecting the specific fluorescence reaction are the same as the conditions of the excitation light used when setting the reference for setting the specified range. Then, the calculation processing data at the time of detection and the specified range of the calculation processing data at the time of setting the reference are compared when the conditions of the excitation light are the same.
In this way, when the calculation processing data for each pixel unit is within the specified range of the calculation processing data obtained in advance for the specific fluorescence reaction, the determination unit determines that there is a specific fluorescence reaction that is caused by microorganisms or viruses in the sample. Can be determined.

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、ゴミによる蛍光反応は、全ての励起時デジタル画像に撮影される一方、特定蛍光反応は、いずれかの励起時デジタル画像に明確に撮影され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、ゴミによる蛍光反応による影響を取り除くことができ、特定蛍光反応を際立たせて検出することができる。そして、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。
By the way, the sample also contains dust (foreign matter not detected) that shows a fluorescence reaction other than the specific fluorescence reaction, and this dust also emits a predetermined fluorescence reaction. However, the fluorescence property differs between the specific fluorescence reaction and the fluorescence reaction with dust depending on the conditions of the wavelength, intensity, and irradiation time (imaging time) of the excitation light.
So, when multiple types of excitation digital images are taken, for example, the fluorescence reaction due to dust is captured in all the excitation digital images, while the specific fluorescence reaction is clearly in any of the excitation digital images. The case where it is photographed is assumed. In this case, by performing the above collation operation, the influence of the fluorescent reaction due to dust can be removed, and the specific fluorescent reaction can be distinguished and detected. The fluorescence reaction caused by microorganisms or viruses can be clearly distinguished from the fluorescence reaction caused by other dust (foreign matter not detected).

第2の発明の蛍光反応検出装置においては、画像処理部によって行う処理が上記第1の発明の場合と異なる。
第2の発明の画像処理部においては、いずれかの励起時デジタル画像についての各画素単位ごとの第1色空間データについて、所定の規定範囲内にあるか否かを判定している。そして、デジタル画像の全体の画素領域のうち、規定範囲内にある1つ又は複数の特定の画素領域についてのみ、その後の演算処理データを求める際に用いる仮ヒット領域とする。
In the fluorescence reaction detection device of the second invention, the processing performed by the image processing unit is different from the case of the first invention.
In the image processing unit of the second invention, it is determined whether or not the first color space data for each pixel unit of any one of the excitation-time digital images is within a predetermined specified range. Then, only one or a plurality of specific pixel areas within the specified range among the entire pixel areas of the digital image are set as temporary hit areas used when calculating subsequent calculation processing data.

そして、他の励起時デジタル画像について、仮ヒット領域に相当する領域のみについて、それぞれ画素単位ごとの第2色空間データを求める。これにより、第2色空間データを求める処理を少なくすることができる。
こうして、デジタル画像の全体の画素領域のうち、特定の限られた画素領域についてのみ、演算処理データを求める。これにより、演算処理データを求める処理を少なくすることができる。
その他、第2の発明においても、第1の発明と同様の作用効果を得ることができる。
Then, second color space data for each pixel unit is obtained for only the region corresponding to the temporary hit region for the other digital images at the time of excitation. Thereby, the process for obtaining the second color space data can be reduced.
In this way, the arithmetic processing data is obtained only for a specific limited pixel region in the entire pixel region of the digital image. Thereby, the process which calculates | requires arithmetic processing data can be decreased.
In addition, in the second invention, the same function and effect as in the first invention can be obtained.

なお、画像処理部において、第1色空間データと照合演算を行う色空間データは、3種類以上の励起時デジタル画像における各画素単位について求めた色空間データとすることもできる。例えば、3種類の励起時デジタル画像については、仮ヒット領域内の各画素単位ごとの第1色空間データと、仮ヒット領域に相当する領域内の各画素単位ごとの第2色空間データ及び第3色空間データとをそれぞれ同じ位置にある画素単位同士で照合演算することができる。   In the image processing unit, the color space data to be collated with the first color space data can be color space data obtained for each pixel unit in three or more types of excitation digital images. For example, for three types of excitation digital images, the first color space data for each pixel unit in the temporary hit area, the second color space data for each pixel unit in the area corresponding to the temporary hit area, and the first color space data The three color space data can be collated for each pixel unit at the same position.

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。   Therefore, according to the fluorescence reaction detection apparatus of the present invention, microorganisms or viruses in the sample can be stably detected with high detection accuracy.

実施例1にかかる、蛍光反応検出装置の構成を示す説明図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Explanatory drawing which shows the structure of the fluorescence reaction detection apparatus concerning Example 1. FIG. 実施例1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。FIG. 3 is an explanatory diagram schematically illustrating a first excitation digital image according to the first embodiment. 実施例1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。FIG. 3 is an explanatory diagram schematically illustrating a second excitation digital image according to the first embodiment. 実施例1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。FIG. 3 is an explanatory diagram schematically showing a result of performing a collation operation on a first excitation digital image and a second excitation digital image according to the first embodiment and schematically showing the collation image; 実施例1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。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a state in which the first color space data and the second color space data according to the first embodiment are collated in a pixel unit for each dot. 実施例1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して得た演算処理データが、規定範囲内にあるか否かの2値化処理を行った結果を可視化して示す説明図。Binarization processing of whether or not the arithmetic processing data obtained by collating the first color space data and the second color space data in the pixel unit for each dot is within the specified range according to the first embodiment Explanatory drawing which visualizes and shows the result of having performed. 実施例1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。FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a hit area surrounding a hit pixel according to the first embodiment. 実施例1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。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an explanatory diagram schematically illustrating a state in which a pixel area corresponding to a hit area is enlarged and displayed on a monitor for an elementary digital image according to Example 1; 実施例1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。2 is a flowchart showing a procedure for detecting a specific fluorescence reaction of a microorganism or the like according to the first embodiment. 実施例2にかかる、第1励起時デジタル画像において、仮ヒット画素及び仮ヒット領域を特定した状態を可視化して概略的に示す説明図。FIG. 9 is an explanatory diagram schematically showing a state in which a temporary hit pixel and a temporary hit area are specified in a first excitation digital image according to the second embodiment. 実施例2にかかる、第2励起時デジタル画像において、仮ヒット領域に相当する領域を可視化して概略的に示す説明図。FIG. 7 is an explanatory diagram schematically showing a region corresponding to a temporary hit region in a second excitation digital image according to the second embodiment. 実施例2にかかる、仮ヒット領域内の第1色空間データと、仮ヒット領域に相当する領域内の第2色空間データとに照合演算を行った結果を、可視化した画像として概略的に示す説明図。FIG. 6 schematically shows a result of performing a collation operation on the first color space data in the temporary hit area and the second color space data in the area corresponding to the temporary hit area according to the second embodiment as a visualized image. Illustration.

上述した第1、第2の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。
第1、第2の発明において、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。
A preferred embodiment of the fluorescence reaction detection apparatus according to the first and second inventions described above will be described.
In the first and second inventions, the microorganism may be various parasites, parasite eggs, bacteria, and the like. Examples of the parasites include worms, roundworms, whipworms, flukes, worms, reduced tapeworms, broad-headed crested worms, oriental hairy nematodes, and striped worms. Parasite eggs can be those eggs.
Examples of bacteria include cocci, bacilli, and spiral bacteria.
The virus can be various viruses composed of nucleic acids and proteins.

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。   The sample can be stool, blood, or the like. The microorganisms and the like can be present in stool, blood and the like. Parasites lurking in the blood include, for example, Ustermann lung fluke, Miyazaki lung fluke, schistospores, malaria pathogens, Japanese schistosomes, filamentous insects, filariae, and cantonese schistosomiasis.

第1の発明において、上記判定部は、上記各画素単位ごとの演算処理データのうち、予め上記特定蛍光反応について求めた演算処理データの規定範囲内にある画素単位を、ヒット画素として求め、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3)。
第2の発明において、上記判定部は、上記仮ヒット領域内の各画素単位ごとの演算処理データのうち、予め上記特定蛍光反応について求めた演算処理データの規定範囲内にある画素単位を、ヒット画素として求め、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4)。
In the first invention, the determination unit obtains, as a hit pixel, a pixel unit within the specified range of the calculation processing data obtained in advance for the specific fluorescence reaction from the calculation processing data for each pixel unit. It is preferable to detect the presence of microorganisms or viruses in the sample when the shape and area in which the hit pixels are formed side by side are within the prescribed range of the shape and area determined in advance for the specific fluorescence reaction (claim) Item 3).
In the second invention, the determination unit hits a pixel unit within the specified range of the calculation processing data obtained in advance for the specific fluorescence reaction among the calculation processing data for each pixel unit in the temporary hit region. Detected as microorganisms or viruses in the sample when the shape and area where the hit pixels are formed are within the specified range of the shape and area determined in advance for the specific fluorescence reaction. (Claim 4).

これらの場合には、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。   In these cases, the determination unit can detect the microorganisms or viruses by confirming the shape and size of the specific fluorescence reaction for the sample exhibiting the specific fluorescence reaction. Therefore, the detection accuracy of microorganisms or viruses can be improved.

また、第1、第2の発明において、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が好ましい(請求項5)。
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。
In the first and second inventions, the determination unit specifies a pixel area having a size surrounding the shape formed by the hit pixels detected as having the specific fluorescence reaction as a hit area, It is preferable that the control unit captures an elementary digital image when the excitation light is not irradiated by the camera, and enlarges and displays a pixel area corresponding to the hit area in the elementary digital image on the monitor (claim). Item 5).
In this case, the pixel area detected as having the specific fluorescence reaction is enlarged and displayed on the monitor, so that the person who inspects actually confirms the portion of the elementary digital image where the microorganism or virus has been detected by visually checking. be able to.

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、上記画像処理部において、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誤差演算又は算術演算であることが好ましい(請求項6)。
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。
The color space data is at least one of red, green, blue hue, and luminance. In the image processing unit, the collation operation performed between the pixel units at the same position is performed by the hue. And an error calculation or arithmetic calculation performed on at least one of the luminances.
In this case, the image processing unit can appropriately obtain the arithmetic processing data for each pixel unit in the excitation digital image.

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7)。
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。
The wavelength of the excitation light is preferably a wavelength corresponding to any of UV excitation, B excitation, and G excitation.
In this case, excitation light that irradiates the sample from the light source through the filter is appropriate.
Here, UV excitation (near ultraviolet rays) can be excitation light having a wavelength in the range of 320 to 380 nm. B excitation (blue light) can be excitation light having a wavelength in the range of 380 to 495 nm. G excitation (green light) can be excitation light having a wavelength in the range of 495 to 570 nm.

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8)。
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。
In addition, at least one of the plurality of types of excitation-time digital images is obtained when the sample is simultaneously irradiated with a plurality of types of the excitation light in which at least one of wavelength and intensity is different. A digital image is preferable.
In this case, it may be possible to obtain a specific fluorescence reaction that could not be obtained simply by irradiating a microorganism or virus with one kind of wavelength and intensity of excitation light. In some cases, the detection accuracy of microorganisms or viruses can be significantly improved.

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。
(実施例1)
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。
Hereinafter, embodiments of the fluorescence reaction detection apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings.
Example 1
As shown in FIG. 1, the fluorescence reaction detection device 1 of this example detects the presence or absence of a specific fluorescence reaction 81 of a microorganism or virus in a sample 8. The fluorescence reaction detection device 1 includes the following light source 2, camera 4, control unit 51, image processing unit 52, and determination unit 53.
The light source 2 can irradiate the sample 8 with excitation light X having a predetermined wavelength through the filter 3. The camera 4 is configured to capture the surface of the sample 8 as a digital image.

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1つの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におけるそれぞれ同じ位置にある画素単位の色空間データ同士で照合演算して、各画素単位ごとに演算処理データを求めるよう構成してある。判定部53は、各画素単位ごとの演算処理データを、予め特定蛍光反応81について求めた演算処理データの規定範囲と照合して、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。
The control unit 51, the image processing unit 52, and the determination unit 53 are constructed in the computer 5, and the light source 2 and the camera 4 are connected to the computer 5.
The control unit 51 changes at least one of the wavelength and intensity of the excitation light X transmitted through the filter 3 or changes the time from when the irradiation of the excitation light X from the light source 2 is started to when the camera 4 takes an image. Any one of them is performed, and a plurality of types of excitation-time digital images D1 and D2 are captured by the camera 4. The image processing unit 52 obtains color space data for each pixel unit for the plurality of types of excitation digital images D1 and D2, and each pixel unit at the same position in the plurality of types of excitation digital images D1 and D2. The color space data is collated with each other to obtain operation processing data for each pixel unit. The determination unit 53 is configured to detect the presence / absence of the specific fluorescence reaction 81 in the sample 8 by comparing the calculation process data for each pixel unit with a specified range of the calculation process data obtained in advance for the specific fluorescence reaction 81. It is.

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。
Below, it demonstrates in detail with reference to FIGS. 1-9 about the fluorescence reaction detection apparatus 1 of this example.
The fluorescence reaction detection apparatus 1 detects a specific fluorescence reaction that occurs when the microorganisms or viruses in the sample 8 are irradiated with the excitation light X.
FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration of the fluorescence reaction detection apparatus 1. As shown in the figure, the light source 2 of this example is constituted by an ultraviolet lamp 2 that emits light having wavelengths of ultraviolet light and visible light. A filter 3 that transmits light of a specific wavelength is disposed at the light passage position of the ultraviolet lamp 2, and the sample 8 is irradiated with excitation light X having a desired wavelength and intensity by appropriately replacing the filter 3. be able to.

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。
The wavelength of the excitation light X that passes through the filter 3 and irradiates the sample 8 corresponds to one of UV excitation (320 to 380 nm), B excitation (380 to 495 nm), or G excitation (495 to 570 nm). It is. The filter 3 includes a UV excitation filter 3 that transmits light having a wavelength of UV excitation from light emitted from the ultraviolet lamp 2, and a B excitation filter 3 that transmits light having a wavelength of B excitation from light emitted from the ultraviolet lamp 2. And a G excitation filter 3 that transmits light having a wavelength of G excitation from the light emitted from the ultraviolet lamp 2.
Further, the light source 2 is configured to change the intensity of the excitation light X by passing through the neutral density filter 30. The neutral density filter 30 is disposed at a position facing the filter 3. And the wavelength and intensity | strength of the excitation light X can be changed by changing the filter 3 and the neutral density filter 30 to be used.
Further, the excitation light X can be irradiated from the light source 2 to the sample 8 by being reflected by the mirror 43.

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。
The camera 4 of this example is configured by combining an optical lens 42 having a predetermined magnification with a CMOS camera (digital camera) 41 that can be digitally processed by the computer 5. The camera 4 selects an appropriate number of pixels according to each detection target of microorganisms or viruses, and enlarges the digital image to 1000 to 10000 times by the magnification of the optical lens 42 and the magnification of the CMOS camera 41 by digital zoom. be able to. Further, a filter 44 for blocking the ultraviolet rays and protecting the camera 4 is disposed in front of the lens portion of the camera 4 (in front of the optical lens 42 in this example).
The control unit 51 of this example transmits a control signal to the light source 2, emits light from the light source 2, transmits a control signal to the camera 4, and images the surface of the sample 8 by the camera 4. Is configured to do.

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。   In the fluorescence reaction detection apparatus 1 of this example, two types of excitation-time digital images D1 and D2 in which the wavelengths of the excitation light X emitted from the light source 2 and the filter 3 are different from each other are taken. These two types of digital images D1 and D2 at the time of excitation can be photographed while varying the wavelength of the excitation light X and also varying the intensity or irradiation time (imaging time) of the excitation light X. Further, the two types of excitation digital images D1 and D2 can be photographed with different excitation light X intensity or irradiation time (imaging time).

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。
In addition, at least one of the two types of excitation digital images D1 and D2 may be a digital image when the sample 8 is simultaneously irradiated with excitation light X having different wavelengths from the light source 2 and the filter 3. it can. Further, the excitation light X irradiated at the same time can be irradiated with different wavelengths and different intensities. Further, the excitation light X irradiated at the same time can be irradiated with only different intensities.
Each of the excitation-time digital pixels D1 and D2 can be photographed while the sample 8 is irradiated with the excitation light X, or can be photographed immediately after the sample 8 is irradiated with the excitation light X.

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。   FIG. 2 schematically shows the first excitation digital image D1, and FIG. 3 schematically shows the second excitation digital image D2. In FIG. 4, the result of the collation operation performed on the first excitation digital image D1 and the second excitation digital image D2 is visualized and schematically shown as a collation image D3.

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、第2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ごとの色空間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。   The wavelength of the excitation light X can be made different from each other in the two types of excitation-time digital images D1 and D2 as the wavelength of UV excitation, B excitation, or G excitation. In this case, for example, as shown in FIGS. 2 and 3, a fluorescence reaction 82 due to dust (foreign matter other than the detection target) appears in both of the two types of digital images D1 and D2 at the time of excitation, while as shown in FIG. Assume that the specific fluorescence reaction 81 due to microorganisms or the like clearly appears in the second excitation digital image D2. At this time, as shown in FIG. 4, when the color space data for each pixel unit is obtained for the two types of digital images D1 and D2 at the time of excitation, the influence of the fluorescence reaction 82 due to dust is canceled out. The specific fluorescence reaction 81 caused by microorganisms or the like can be clearly detected. In this case, it is effective when there is a wavelength of the excitation light X in which microorganisms or the like have a particularly strong fluorescence reaction.

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ごとの色空間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、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。   Further, when the excitation light X having any wavelength of UV excitation, B excitation, or G excitation is used, the intensity of the excitation light X or the imaging time (from the time when the irradiation of the excitation light X from the light source 2 is started) It is also possible to use two types of digital images D1 and D2 at the time of excitation, which are photographed with different times). In this case, for example, as shown in FIGS. 2 and 3, dust (foreign matter other than the detection target) clearly shows the fluorescence reaction 82 even when irradiated with the excitation light X having a weak intensity or the excitation light X for a short time. On the other hand, as shown in FIG. 3, it is assumed that microorganisms or the like clearly show a specific fluorescence reaction 81 only after irradiation with excitation light X having a strong intensity or irradiation with excitation light X for a long time. At this time, as shown in FIG. 4, when the color space data for each pixel unit is obtained for the two types of digital images D1 and D2 at the time of excitation, the influence of the fluorescence reaction 82 due to dust is canceled out. The specific fluorescence reaction 81 caused by microorganisms or the like can be clearly detected. In this case, it is effective when the time when microorganisms or the like show a fluorescence reaction is late compared to dust.

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。
The color space data obtained in the image processing unit 52 of this example indicates hue data of red (R), green (G), and blue (B), which are the three primary colors, by numerical values in a predetermined number of gradations. . The color space data in this example is obtained by decomposing light of a specific wavelength detected by the camera 4 into red, green, and blue data. Each of the red, green, and blue data is assigned 256 gradations, and each data (each primary color) is indicated by a numerical value of 0-255.
Further, the color space data can include luminance (brightness) expressed using the three primary colors. The luminance Y can be obtained from Y = a1 * R + a2 * G + a3 * B, where a1 to a3 are coefficients, R is red, G is green, and B is blue. The coefficients a1 to a3 are the values of red, green, and blue for a plurality of digital images when light of a plurality of wavelengths is captured by the camera 4, and X1 to Y = (a1 × X1 + a2 × X2 + a3 × X3) / 3 It can be obtained by substituting for X3.
Depending on the detection target of microorganisms or viruses, the color space data may be only luminance data.

画像処理部52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、以下の種々の演算とすることができる。
本例の照合演算は、2種類の励起時デジタル画像D1,D2の色空間データd1,d2における赤色、緑色、青色の各色相同士に対して行う誤差演算又は算術演算である。
In the image processing unit 52, the collation calculation performed between the pixel units at the same position in the digital image indicated by a large number of pixels can be the following various calculations.
The collation operation of this example is an error operation or an arithmetic operation performed on the red, green, and blue hues in the color space data d1, d2 of the two types of excitation digital images D1, D2.

図5には、第1色空間データd1と第2色空間データd2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。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。
誤差演算としては、|R1−R2|(R1−R2の絶対値),|G1−G2|(G1−G2の絶対値),|B1−B2|(B1−B2の絶対値)の少なくとも1つとして行うことができる。
FIG. 5 shows a state in which the first color space data d1 and the second color space data d2 are collated in pixel units for each dot. As shown in the figure, the numerical values represented by 0 to 255 of red, green, and blue in the first color space data d1 for the first excitation digital image D1 are R1, G1, and B1, and the second excitation digital image. The numerical values represented by 0 to 255 of red, green, and blue in the second color space data d2 for D2 are R2, G2, and B2.
The error calculation includes at least one of | R1-R2 | (absolute value of R1-R2), | G1-G2 | (absolute value of G1-G2), | B1-B2 | (absolute value of B1-B2). As can be done.

また、算術演算としては、R1+R2,G1+G2,B1+B2の少なくとも1つとして、R1−R2,G1−G2,B1−B2の少なくとも1つとして、R1×R2,G1×G2,B1×B2の少なくとも1つとして、R1/R2,G1/G2,B1/B2の少なくとも1つとして、R2−R1,G2−G1,B2−B1の少なくとも1つとして、又はR2/R1,G2/G1,B2/B1の少なくとも1つとして行うことができる。
また、誤差演算は、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における輝度の数値をY2として、|Y1−Y2|として行うこともできる。また、算術演算は、Y1+Y2,Y1−Y2,Y1×Y2,Y1/Y2,Y2−Y1,Y2/Y1のいずれかとして行うこともできる。
As arithmetic operations, at least one of R1 + R2, G1 + G2, B1 + B2, at least one of R1-R2, G1-G2, B1-B2, and at least one of R1 × R2, G1 × G2, B1 × B2 As at least one of R1 / R2, G1 / G2, B1 / B2, as at least one of R2-R1, G2-G1, B2-B1, or at least of R2 / R1, G2 / G1, B2 / B1 It can be done as one.
In addition, the error calculation is performed by setting the luminance value in the first color space data d1 for the first excitation digital image D1 to Y1, and the luminance value in the second color space data d2 for the second excitation digital image D2 to Y2. As | Y1-Y2 |. The arithmetic operation can also be performed as any one of Y1 + Y2, Y1-Y2, Y1 * Y2, Y1 / Y2, Y2-Y1, Y2 / Y1.

なお、これらの演算において、R1〜R3,G1〜G3,B1〜B3の各数値が、0未満となる場合は0とし、255超過となる場合には、255とする。また、割算で分母となる数値が0である場合は255とし、割算で分子となる数値が0である場合は0とする。
こうして、画像処理部52において照合演算を行って得られる演算処理データは、0〜255の範囲の数値によって表される。
In these calculations, R1 to R3, G1 to G3, and B1 to B3 are set to 0 when the numerical value is less than 0, and to 255 when the numerical value exceeds 255. Further, when the numerical value that becomes the denominator by division is 0, it is set to 255, and when the numerical value that becomes the numerator by division is 0, it is set to 0.
In this way, the arithmetic processing data obtained by performing the collation operation in the image processing unit 52 is represented by a numerical value in the range of 0 to 255.

判定部53における判定基準である演算処理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いずれか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演算処理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。
The specified range of the calculation processing data, which is a determination criterion in the determination unit 53, is a plurality (2) when the specific microorganisms or the like to be detected are irradiated with excitation light X having at least one of wavelength and intensity different from each other. Is obtained as a result of performing a collation operation on a pixel in which the specific fluorescence reaction 81 is reflected in the excitation digital image.
In addition, the prescribed range of the arithmetic processing data which is a determination criterion in the determination unit 53 is different in time from the time when the irradiation of the excitation light X is started to a specific microorganism or the like to be detected to the time when the camera 4 takes an image. In a plurality of (two) excitation-time digital images when the images are taken, it is also possible to obtain as a result of performing a collation operation on pixels in which the specific fluorescence reaction 81 is reflected in the excitation-time digital image.

演算処理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、判定基準である演算処理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。
The specified range of the arithmetic processing data can be set with a suitable margin with respect to the color space data of hue and luminance when the specific fluorescence reaction 81 is actually photographed for a specific microorganism or the like. At this time, the specific fluorescent reaction 81 can be photographed a plurality of times to determine the width of the specified range.
When the specific fluorescent reaction 81 is actually inspected for the sample 8, the excitation light X under the same conditions as the excitation light X used when determining the prescribed range of the calculation processing data that is the determination criterion is used. 8 is irradiated. In addition, when the wavelength or intensity of the excitation light X is different, the type of excitation light X used at the time of setting reference and at the time of detection is made the same.

図6には、第1色空間データd1と第2色空間データd2とを、1ドットごとの画素単位において照合して得た演算処理データが、規定範囲内にあるか否かの2値化処理を行った結果を可視化して示す。
本例の判定部53は、各画素単位ごとの演算処理データのうち、予め特定蛍光反応81について求めた演算処理データの規定範囲内にある画素単位を、ヒット画素Hとして求める。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。ヒット画素Hは、各画素単位の演算処理データが、演算処理データの規定範囲内にある場合を1、演算処理データの規定範囲内にない場合を0として、2値化処理を行ったときの1である画素とする。
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。
FIG. 6 shows binarization as to whether or not the arithmetic processing data obtained by collating the first color space data d1 and the second color space data d2 in a pixel unit for each dot is within a specified range. The result of processing is visualized and shown.
The determination unit 53 of this example obtains, as hit pixels H, pixel units that are within the specified range of the calculation processing data obtained in advance for the specific fluorescence reaction 81 among the calculation processing data for each pixel unit. Then, when the shape and area in which the hit pixels H are formed side by side are within the prescribed range of the shape and area obtained in advance for the specific fluorescence reaction 81, it is detected that microorganisms or viruses are present in the sample 8. The hit pixel H is obtained when the binarization processing is performed with 1 when the calculation processing data of each pixel unit is within the specified range of the calculation processing data and 0 when the calculation processing data is not within the specified range of the calculation processing data. It is assumed that the pixel is 1.
The specified range of the shape and area for the specific fluorescence reaction 81 can be set with a moderate margin to the value obtained by actually measuring the shape and area of a specific microorganism or the like to be detected.

また、画像処理部52における各画素は、例えば誤差演算として、|R1−R2|,|G1−G2|,|B1−B2|を行った場合には、これらの値の全てが規定範囲内になったときに、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。このことは、画像処理部52において、算術演算を行う場合についても同様である。   Further, for each pixel in the image processing unit 52, for example, when | R1-R2 |, | G1-G2 |, | B1-B2 | are performed as an error calculation, all of these values are within a specified range. When it becomes, it can be set as the hit pixel H. In addition, when one or two of these values are within the specified range, the hit pixel H can be determined. The same applies to the case where the image processing unit 52 performs an arithmetic operation.

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値化された演算処理データに対して、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。
The determination unit 53 specifies a pixel region having a size surrounding a shape in which the hit pixels H detected as having the specific fluorescence reaction 81 are formed side by side as the hit region A.
4 and 7 show a hit area A surrounding the hit pixel H. FIG.
In the determination unit 53 of this example, the binarized arithmetic processing data obtained by extracting the hit pixels H is matched with the maximum contour of the hit pixel shape formed by arranging the hit pixels H in accordance with the X of the digital image. Surrounded by a rectangle with sides parallel to the axis and the Y axis. Then, the pixel region surrounded by the rectangular shape is specified as the hit region A, and it is determined whether or not the hit pixel shape approximates the shape of the specific fluorescence reaction 81 such as a microorganism to be detected. .

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。   The determination unit 53 can detect the area (number of hit pixels H) of the hit pixel shape surrounded by the rectangular shape, the center of gravity position, and the like. When the hit pixel shape is within the specified range of the shape and area of the specific fluorescence reaction 81 for microorganisms or the like, the position, number, etc., of the hit pixel shape in the entire digital image at the time of excitation are specified. The specified range of the area of the specific fluorescence reaction 81 has a predetermined size range that is not less than a predetermined area and not more than a predetermined area. If the hit pixel shape is too large or too small, it does not fall within the specified range of the area of the specific fluorescence reaction 81.

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。
In addition to detecting the hit pixel shape, the determination unit 53 has a predetermined ratio of the area (number of pixels) occupied by the hit pixel H in the total area (number of pixels) constituting the excitation digital image. When the ratio is equal to or greater than the ratio, it can be determined that the specific fluorescent reaction 81 is present in the sample 8.
The control unit 51 of this example captures the elementary digital image D4 when the excitation light X is not irradiated by the camera 4, and a monitor in which the pixel region corresponding to the hit region A in the elementary digital image D4 is connected to the computer 5. 6 is configured to be enlarged and displayed.
FIG. 8 schematically shows a state in which the pixel area B corresponding to the hit area A is enlarged and displayed on the monitor 6 for the elementary digital image D4. In this example, the person who inspects can actually visually confirm the part detected in the elementary digital image D4 that microorganisms or the like are present.

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。
Moreover, in the determination part 53, the prescription | regulation range of the shape and area about the specific fluorescence reaction 81 can be preset about several types of microorganisms. Then, the determination unit 53 determines whether the shape and area formed by arranging the hit pixel shapes are included in a predetermined range of the shape and area obtained in advance for each of a plurality of types of microorganisms, etc. 8 can be used to estimate the types of microorganisms and the like present in 8. In this case, not only the presence or absence of microorganisms but also the type can be detected.
The determination unit 53 determines the type of microorganism or the like according to the ratio of the area (number of pixels) of the hit pixel H having a predetermined shape in the hit area A to the area (number of pixels) of the rectangular hit area A. It can also be estimated.

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。
Next, a procedure for detecting a specific fluorescence reaction 81 such as a microorganism using the fluorescence reaction detection apparatus 1 will be described with reference to a flowchart of FIG.
First, the sample 8 is irradiated with the first excitation light X having a predetermined wavelength and intensity from the light source 2 (step S1 in the figure). Then, after a predetermined time has elapsed, the surface of the sample 8 is photographed by the camera 4 (S2). At this time, the sample 8 is excited by the first excitation light X to cause various fluorescence reactions, and the camera 4 captures fluorescence of predetermined visible light. In addition, the first excitation digital image D <b> 1 that has been shot is captured and stored in the image processing unit 52 of the computer 5.

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。   Next, the sample 8 is irradiated with the second excitation light X having at least one of the wavelength and the intensity different from the first excitation light X from the light source 2 (S3). And after predetermined time passes, the surface of the sample 8 is image | photographed with the camera 4 (S4). At this time, the sample 8 is excited by the second excitation light X to cause various fluorescent reactions, and the camera 4 captures fluorescence of predetermined visible light. The second excitation digital image D <b> 2 that has been shot is captured and stored in the image processing unit 52 of the computer 5.

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、各画素単位ごとの第1色空間データd1と各画素単位ごとの第2色空間データd2とに対して、誤差演算又は算術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(S6)。
Next, first color space data d1 for each pixel unit in the first excitation digital image D1 and second color space data d2 for each pixel unit in the second excitation digital image D2 are obtained (S5).
Next, an error calculation or an arithmetic calculation collation operation is performed on the first color space data d1 for each pixel unit and the second color space data d2 for each pixel unit, and calculation processing data for each pixel unit is obtained. Obtain (S6).

次いで、各画素単位ごとの演算処理データが、予め特定蛍光反応81について求めた演算処理データの規定範囲内にあるか否かを判定する(S7)。そして、規定範囲内にある画素をヒット画素Hとして抽出する(S8)。一方、全ての画素について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(S11)。
ヒット画素Hを抽出し、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(S9)。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(S10)。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(S11)。
Next, it is determined whether or not the calculation processing data for each pixel unit is within the specified range of the calculation processing data obtained in advance for the specific fluorescence reaction 81 (S7). Then, the pixels within the specified range are extracted as hit pixels H (S8). On the other hand, if all the pixels are not within the specified range, it is determined that the specific fluorescence reaction 81 has not been detected in the sample 8 (S11).
The hit pixel H is extracted, and it is determined whether or not the hit pixel shape formed by the gathering of the hit pixels H is within the prescribed range of the shape and area obtained in advance for the specific fluorescence reaction 81 (S9). If the hit pixel shape is within the specified range, it is detected that there is a specific fluorescence reaction 81 caused by microorganisms or the like (S10). On the other hand, if the hit pixel shape is not within the specified range, the process is terminated assuming that the specific fluorescence reaction 81 has not been detected in the sample 8 (S11).

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。
In the fluorescence reaction detection apparatus 1 of this example, the control unit 51 operates the light source 2 and the filter 3 to change at least one of the wavelength and intensity of the excitation light X, and uses the two types of excitation light X as the sample 8. Can be irradiated. Then, the control unit 51 operates the camera 4 to photograph the state in which the surface of the sample 8 fluoresces as the excitation digital images D1 and D2 in each case where the two types of excitation light X are irradiated.
At this time, if a microorganism or the like is present in the sample 8, the microorganism or the like is excited by the excitation light X and emits a predetermined fluorescence. The state of fluorescence emitted from the sample 8 varies depending on the wavelength and intensity of the excitation light X.

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。そして、画像処理部52は、第1励起時デジタル画像D1における各画素単位の色空間データd1と、第2励起時デジタル画像D2における各画素単位の色空間データd2とに対し、それぞれ同じ位置にある画素単位同士で照合演算して、各画素単位ごとに誤差演算又は算術演算を行った演算処理データを求める。   The image processing unit 52 obtains color space data d1 and d2 for each pixel unit for the two types of excitation-time digital images D1 and D2. Then, the image processing unit 52 is in the same position with respect to the color space data d1 of each pixel unit in the first excitation digital image D1 and the color space data d2 of each pixel unit in the second excitation digital image D2. A collation operation is performed between certain pixel units to obtain operation processing data obtained by performing error operation or arithmetic operation for each pixel unit.

判定部53は、各画素単位ごとの演算処理データを、予め特定蛍光反応81について求めた演算処理データの規定範囲と照合する。そして、判定部53は、各画素単位ごとの演算処理データが、予め特定蛍光反応81について求めた演算処理データの規定範囲内にある場合には、試料8中に微生物等が発する特定蛍光反応81があると判定することができる。   The determination unit 53 collates the calculation processing data for each pixel unit with the specified range of the calculation processing data obtained in advance for the specific fluorescence reaction 81. Then, when the calculation processing data for each pixel unit is within the specified range of the calculation processing data obtained in advance for the specific fluorescence reaction 81, the determination unit 53 determines the specific fluorescence reaction 81 that is emitted by microorganisms or the like in the sample 8. It can be determined that there is.

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82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、ゴミによる蛍光反応82は、2種類の励起時デジタル画像D1,D2に撮影される一方、特定蛍光反応81は、第2励起時デジタル画像D2に明確に撮影される場合が想定される。この場合には、図4に示すごとく、上記照合演算をすることにより、ゴミによる蛍光反応82による影響を取り除くことができ、特定蛍光反応81を際立たせて検出することができる。そして、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。
それ故、本例の蛍光反応検出装置1によれば、試料8中における微生物等を、高い検出精度で、安定して検出することができる。
By the way, as shown in FIGS. 2 and 3, the sample 8 includes dust (foreign matter not detected) other than the specific fluorescence reaction 81, and this dust is also a predetermined fluorescence reaction 82. Will be issued. However, the fluorescence property of the specific fluorescence reaction 81 and the fluorescence reaction 82 caused by dust differ depending on conditions such as the wavelength and intensity of the excitation light X. Therefore, when two types of excitation digital images D1 and D2 are photographed, for example, the fluorescence reaction 82 due to dust is photographed in two types of excitation digital images D1 and D2, while the specific fluorescence reaction 81 It is assumed that the digital image D2 is clearly captured at the time of double excitation. In this case, as shown in FIG. 4, by performing the above-described collation operation, the influence of the fluorescent reaction 82 caused by dust can be removed, and the specific fluorescent reaction 81 can be distinguished and detected. The specific fluorescence reaction 81 caused by microorganisms or the like can be clearly distinguished from the fluorescence reaction 82 caused by other dust (foreign matter not detected).
Therefore, according to the fluorescence reaction detection device 1 of this example, microorganisms and the like in the sample 8 can be stably detected with high detection accuracy.

(実施例2)
本例は、画像処理部52及び判定部53における処理が、上記実施例1とは異なる例である。
本例の画像処理部52は、第1励起時デジタル画像D1について所定の蛍光反応がある画素領域を特定し、この画素領域についてのみ照合演算を行うことにより、画像処理量を低減させることができるものである。
本例の制御部51も、2種類の励起光Xを照射したときの2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。
(Example 2)
In this example, the processes in the image processing unit 52 and the determination unit 53 are different from those in the first embodiment.
The image processing unit 52 of the present example can reduce the amount of image processing by specifying a pixel area having a predetermined fluorescence reaction in the first excitation digital image D1 and performing a collation operation only on this pixel area. Is.
The controller 51 of this example also takes two types of excitation-time digital images D <b> 1 and D <b> 2 when the two types of excitation light X are irradiated by the camera 4.

本例の画像処理部52は、第1励起時デジタル画像D1について、それぞれ1つの画素単位ごとの第1色空間データd1を求める。そして、画像処理部52は、各画素単位ごとの第1色空間データd1のうち、所定の規定範囲内にある画素単位の集まりを、仮ヒット画素H’として求め、仮ヒット画素H’を囲む大きさの画素領域を仮ヒット領域A’として特定する。
図10には、第1励起時デジタル画像D1において、仮ヒット画素H’及び仮ヒット領域A’を特定した状態を可視化して概略的に示す。仮ヒット領域A’は、仮ヒット画素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んで形成される。
なお、上記所定の規定範囲は、予め特定蛍光反応81について求めた第1色空間データd1の規定範囲とすることができる。
The image processing unit 52 of the present example obtains first color space data d1 for each pixel unit for the first excitation digital image D1. Then, the image processing unit 52 obtains, as the temporary hit pixel H ′, a group of pixel units within the predetermined specified range from the first color space data d1 for each pixel unit, and surrounds the temporary hit pixel H ′. A pixel area having a size is specified as a temporary hit area A ′.
FIG. 10 schematically shows a state in which the temporary hit pixel H ′ and the temporary hit area A ′ are identified in the first excitation digital image D1. The temporary hit area A ′ is formed so as to be surrounded by a rectangular shape having sides parallel to the X axis and the Y axis of the digital image in accordance with the maximum outline of the hit pixel shape formed by arranging the temporary hit pixels H ′. .
The predetermined prescribed range can be a prescribed range of the first color space data d1 obtained in advance for the specific fluorescence reaction 81.

また、画像処理部52は、第2励起時デジタル画像D2について、仮ヒット領域A’に相当する領域A’のみについて、それぞれ1つの画素単位ごとの第2色空間データd2を求める。
図11には、第2励起時デジタル画像D2において、仮ヒット領域A’に相当する領域A’を可視化して概略的に示す。そして、画像処理部52は、仮ヒット領域A’内の各画素単位ごとの第1色空間データd1と、仮ヒット領域A’に相当する領域内の各画素単位ごとの第2色空間データd2とに対し、それぞれ同じ位置にある画素単位同士で照合演算して、仮ヒット領域A’内の各画素単位ごとに演算処理データを求める。
図12には、仮ヒット領域A’内の第1色空間データd1と、仮ヒット領域A’に相当する領域A’内の第2色空間データd2とに照合演算を行った結果を、可視化した画像D3として概略的に示す。
In addition, the image processing unit 52 obtains second color space data d2 for each pixel unit for only the area A ′ corresponding to the temporary hit area A ′ for the second excitation digital image D2.
FIG. 11 schematically shows a region A ′ corresponding to the temporary hit region A ′ in the second excitation digital image D2. Then, the image processing unit 52 performs first color space data d1 for each pixel unit in the temporary hit area A ′ and second color space data d2 for each pixel unit in the area corresponding to the temporary hit area A ′. Are compared with each other at the same position, and calculation processing data is obtained for each pixel unit in the temporary hit area A ′.
FIG. 12 visualizes the result of the collation operation performed on the first color space data d1 in the temporary hit area A ′ and the second color space data d2 in the area A ′ corresponding to the temporary hit area A ′. This is schematically shown as an image D3.

第1色空間データd1と第2色空間データd2とに行う照合演算は、上記実施例1と同様に、誤差演算又は算術演算とすることができる。
本例の判定部53は、仮ヒット領域A’内の各画素単位ごとの演算処理データのうち、予め特定蛍光反応81について求めた演算処理データの規定範囲内にある画素単位を、ヒット画素Hとして求める。そして、判定部53は、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中に微生物等が存在すると検出することができる。
The collation operation performed on the first color space data d1 and the second color space data d2 can be an error operation or an arithmetic operation as in the first embodiment.
The determination unit 53 of this example selects the pixel units within the specified range of the calculation processing data obtained for the specific fluorescence reaction 81 in advance among the calculation processing data for each pixel unit in the provisional hit area A ′. Asking. The determination unit 53 determines that microorganisms or the like are present in the sample 8 when the shape and area formed by the hit pixels H are within the specified range of the shape and area obtained in advance for the specific fluorescence reaction 81. Can be detected.

本例においては、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がいずれの励起時デジタル画像にも撮影される一方で、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、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。   In this example, when two types of excitation digital images D1 and D2 are photographed, for example, the specific fluorescence reaction 81 is photographed in any excitation digital image, while the first excitation digital image D1 and The second excitation digital image D2 is assumed to have a different shooting method. In this case, by performing the above collation operation, the fluorescence reaction caused by microorganisms or viruses can be clearly distinguished from the fluorescence reaction caused by other dust (foreign matter not detected).

本例においては、第2励起時デジタル画像D2について、仮ヒット領域A’に相当する領域のみについて、それぞれ画素単位ごとの第2色空間データd2を求める。これにより、第2色空間データd2を求める処理を少なくすることができる。
こうして、デジタル画像の全体の画素領域のうち、特定の限られた画素領域についてのみ、演算処理データを求めことにより、演算処理データを求める処理を少なくすることができる。
本例においても、その他の構成は上記実施例1と同様であり、上記実施例1と同様の作用効果を得ることができる。
In this example, the second color space data d2 for each pixel unit is obtained for only the region corresponding to the temporary hit region A ′ for the second excitation digital image D2. Thereby, the process for obtaining the second color space data d2 can be reduced.
In this way, it is possible to reduce the processing for obtaining the arithmetic processing data by obtaining the arithmetic processing data only for a specific limited pixel region in the entire pixel region of the digital image.
Also in this example, other configurations are the same as those of the first embodiment, and the same effects as those of the first embodiment can be obtained.

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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fluorescence reaction detection apparatus 2 Light source 3 Filter 4 Camera 5 Computer 51 Control part 52 Image processing part 53 Judgment part 6 Monitor 8 Sample 81 Specific fluorescence reaction X Excitation light D1, D2 Excitation digital image D4 Elementary digital image d1, d2 Color space Data H Hit pixel A Hit area

Claims (8)

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それぞれ同じ位置にある画素単位の色空間データ同士で照合演算して、各画素単位ごとに演算処理データを求める画像処理部と、
上記各画素単位ごとの演算処理データを、予め上記特定蛍光反応について求めた演算処理データの規定範囲と照合して、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。
A fluorescence reaction detection device for detecting a specific fluorescence reaction of a microorganism or virus in a sample,
A light source capable of irradiating the sample with excitation light having a predetermined wavelength through a filter;
A camera for photographing the surface of the sample as a digital image;
Either change at least one of the wavelength and intensity of the excitation light transmitted through the filter, or change the time from the start of irradiation of the excitation light from the light source to the time of shooting by the camera. A control unit that captures a plurality of types of excitation digital images with the camera;
For each of the plurality of types of excitation digital images, color space data for each pixel unit is obtained, and color space data for each pixel unit at the same position in each of the plurality of types of excitation digital images is collated with each other, An image processing unit for obtaining calculation processing data for each unit;
A determination unit for detecting the specific fluorescence reaction in the sample by comparing the calculation processing data for each pixel unit with a specified range of the calculation processing data obtained in advance for the specific fluorescence reaction. A fluorescence reaction detection device characterized by the above.
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、
いずれかの上記励起時デジタル画像について、それぞれ画素単位ごとの第1色空間データを求め、該各画素単位ごとの第1色空間データのうち、所定の規定範囲内にある画素単位の集まりを、仮ヒット画素として求め、該仮ヒット画素を囲む大きさの画素領域を仮ヒット領域として特定し、かつ、他の上記励起時デジタル画像について、上記仮ヒット領域に相当する領域のみについて、それぞれ画素単位ごとの第2色空間データを求め、上記仮ヒット領域内の上記各画素単位ごとの第1色空間データと、上記仮ヒット領域に相当する領域内の上記各画素単位ごとの第2色空間データとに対し、それぞれ同じ位置にある画素単位同士で照合演算して、上記仮ヒット領域内の上記各画素単位ごとに演算処理データを求める画像処理部と、
上記仮ヒット領域内の上記各画素単位ごとの演算処理データを、予め上記特定蛍光反応について求めた演算処理データの規定範囲と照合して、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。
A fluorescence reaction detection device for detecting a specific fluorescence reaction of a microorganism or virus in a sample,
A light source capable of irradiating the sample with excitation light having a predetermined wavelength through a filter;
A camera for photographing the surface of the sample as a digital image;
Either change at least one of the wavelength and intensity of the excitation light transmitted through the filter, or change the time from the start of irradiation of the excitation light from the light source to the time of shooting by the camera. A control unit that captures a plurality of types of excitation digital images with the camera;
For any of the digital images at the time of excitation, first color space data for each pixel unit is obtained, and among the first color space data for each pixel unit, a collection of pixel units within a predetermined specified range, Obtained as a temporary hit pixel, a pixel area having a size surrounding the temporary hit pixel is specified as a temporary hit area, and only the area corresponding to the temporary hit area for each of the other excitation digital images Second color space data for each pixel unit in the temporary hit area, and second color space data for each pixel unit in the area corresponding to the temporary hit area. In contrast, an image processing unit that performs a collation operation between pixel units at the same position and obtains calculation processing data for each of the pixel units in the temporary hit region,
A determination unit for detecting the specific fluorescence reaction in the sample by comparing the calculation processing data for each pixel unit in the temporary hit region with a predetermined range of the calculation processing data obtained in advance for the specific fluorescence reaction; And a fluorescence reaction detecting device.
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のうち、予め上記特定蛍光反応について求めた演算処理データの規定範囲内にある画素単位を、ヒット画素として求め、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。   In the fluorescence reaction detection device according to claim 1, the determination unit, among the calculation processing data for each pixel unit, a pixel unit within a specified range of the calculation processing data obtained in advance for the specific fluorescence reaction, Detected as microorganisms or viruses in the sample when the shape and area formed as a hit pixel are within the specified range of the shape and area determined in advance for the specific fluorescence reaction. A fluorescence reaction detection apparatus characterized by: 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、上記仮ヒット領域内の各画素単位ごとの演算処理データのうち、予め上記特定蛍光反応について求めた演算処理データの規定範囲内にある画素単位を、ヒット画素として求め、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。   3. The fluorescence reaction detection device according to claim 2, wherein the determination unit is within a specified range of calculation processing data obtained in advance for the specific fluorescence reaction among calculation processing data for each pixel unit in the temporary hit region. When a certain pixel unit is obtained as a hit pixel and the shape and area formed by arranging the hit pixels are within the prescribed range of the shape and area obtained in advance for the specific fluorescence reaction, microorganisms or A fluorescence reaction detection apparatus for detecting the presence of a virus. 請求項3又は4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。
5. The fluorescence reaction detection device according to claim 3, wherein the determination unit uses, as a hit region, a pixel region having a size surrounding a shape in which the hit pixels detected when the specific fluorescence reaction is present are formed side by side. Identify,
The control unit is configured to take an elementary digital image when the excitation light is not irradiated with the camera, and to enlarge and display a pixel area corresponding to the hit area in the elementary digital image on a monitor. Fluorescence reaction detector.
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、
上記画像処理部において、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誤差演算又は算術演算であることを特徴とする蛍光反応検出装置。
In the fluorescence reaction detection device according to any one of claims 1 to 5, the color space data is at least one of red, green, blue hue, and luminance,
In the image processing section, the collation operation performed between the pixel units at the same position is an error operation or an arithmetic operation performed on at least one of the hue and luminance, and a fluorescence reaction detection apparatus.
請求項1〜6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。   The fluorescence reaction detection apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the wavelength of the excitation light is a wavelength corresponding to any of UV excitation, B excitation, and G excitation. Fluorescence reaction detector. 請求項1〜7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。   The fluorescence reaction detection device according to any one of claims 1 to 7, wherein at least one of the plurality of types of excitation digital images is a plurality of types of the above-described plurality of types in which at least one of wavelength and intensity is different. A fluorescence reaction detection apparatus, which is a digital image when excitation light is simultaneously applied to the sample from the light source.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2017198609A (en) * 2016-04-28 2017-11-02 凸版印刷株式会社 Image processing method, image processing device and program

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