JP2014039519A - コロニー検出装置、培地情報登録システム、衛生管理システム、及びプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】衛生管理システムSは、各フィルム型培地60の培地情報を登録する際に用いる複数の携帯用通信端末装置10と、管理者端末装置20と、データベース400を有し、培地情報の登録管理を実行するサーバ装置40と、を有している。特に、サーバ装置40は、培地画像からコロニーの属性を特定し、特定したコロニーの属性と一致する特性情報をデータベース400から検索し、検索により取得したプロファイル情報に基づいて培地画像からコロニーの検出及びその計数を実行する構成を有している。
【選択図】図1
Description
まず、図1を用いて本実施形態の衛生管理システムSについて説明する。なお、図1は、本実施形態の衛生管理システムSの構成を示す構成図である。
特に、本実施形態の衛生管理システムSは、培養開始から所定の時間経過後に、
(1)フィルム型培地60を撮像して取得した画像(以下、「培地画像」という。)のデータ(以下、「培地画像データ」という。)から画像化されているコロニーの属性を特定し、
(2)特定したコロニーの属性と同一の属性を有するコロニーの特性を示す情報(以下、「コロニー特性情報」又は「プロファイル情報」という。)をデータベース400から検索し、
(3)検索により取得したプロファイル情報に基づいて培地画像からコロニーの検出及びその計数を実行し、
(4)コロニー数を少なくとも含む培地情報をデータベース400に登録する
構成を有している。
(1)作業IDと、
(2)検体を抽出すべき作業ライン80の識別情報(以下、「ラインID」という。)又は作業ライン80が複数の工程を有している場合には、ラインID及び工程の識別情報(以下、「工程ID71b」という。)と、
(3)検体としての食品の製品名、ロットの識別情報(以下、「ロットID」という。)及びロット名と、
(4)作業開始時刻及び終了時刻を示す作業日時と、
(5)作業者ID(社員ID)及び作業者名と、
が含まれる。そして、作業情報の各情報は、種別毎にかつ作業毎にデータベース400に登録されている。
(1)食品が検体として培養される培地が撮像されて画像化された培地画像を有する培地画像データを(携帯用通信端末装置10から)取得し、
(2)培地画像を構成する各ピクセルの色に関する特徴量を検出し、当該特徴量に基づいて、培地に培養されたコロニーの属性を特定し、
(3)データベース400から特定されたコロニーの属性と同一のコロニーの特性を示す特性情報を検索して取得し、
(4)検索して取得した特性情報に基づいて、培地画像からコロニーを検出するとともに、検出したコロニー数を計数し、
(5)計数されたコロニーの数を少なくとも含む前記培地に関する情報を培地情報としてデータベース400に登録する
構成を有している。
また、本実施形態においては、コロニーを形成するピクセル数及びその数に基づいて、コロニーのにじみ領域を的確に特定することができるようになっている。
次に、図2を用いて本実施形態のフィルム型培地60について説明する。なお、図2は、本実施形態に用いるフィルム型培地60の一例である。
次に、図3を用いて本実施形態の作業指示書70について説明する。なお、図3は、本実施形態に用いる作業指示書70の一例である。
[4.1]携帯用通信端末装置の構成
次に、図4を用いて本実施形態の携帯用通信端末装置10の構成について説明する。なお、図4は、本実施形態の携帯用通信端末装置10の構成を示すブロック図である。
次に、図5〜図7の各図を用いて本実施形態の携帯用通信端末装置10におけるアプリケーション制御部120の詳細について説明する。なお、図5は、本実施形態の携帯用通信端末装置10によって培地情報を登録する際に表示部160に表示される画像の一例であり、図6は、本実施形態の携帯用通信端末装置10によってフィルム型培地60を撮像する際の表示部160に表示される画像の一例である。また、図7は、本実施形態の携帯用通信端末装置10によって作業指示書70を撮像する際の表示部160に表示される画像の一例である。
[5.1]サーバ装置の構成
次に、図8を用いて本実施形態のサーバ装置40の構成について説明する。なお、図8は、本実施形態のサーバ装置40の構成を示す構成図である。
(1)培地ID
(2)作業ID
(3)撮像された培地画像データ
(4)撮像時刻
(5)フラグ情報を含むその他の情報
(6)コロニー数
(7)培地判定結果
(8)コロニーの種別(菌種)
(9)コロニー検出時に用いたプロファイル情報の種別(プロファイルID)
の9つデータが対応付けて記録される。
(1)ラインID
(2)作業ライン80が有する工程の工程ID71b及びその種別
の2つデータが対応付けて記録される。なお、工程種別としては、材料投入、調合、充填、ボイル、包装、及び、梱包等の各工程を特定する名称が用いられる。
(1)ロットID
(2)ロットの製造又は検査に用いる作業ラインのラインID
(3)ロットの作業開始時刻
(4)ロットの作業終了時刻
(5)ロットの作業を実行する作業者の作業班
の5つデータが対応付けて記録される。
(1)作業ID
(2)検体を抽出すべき作業ラインのラインID(又はラインID及び工程ID71b)
(3)検体(食品)の種別(製品名、ロットID及び/又はロット名)
(4)検査種別(一般性菌又は大腸菌など検出する菌種)
(5)培養条件(希釈倍率、希釈液の種別、培養温度、培養湿度及び培養時間)
(6)培養開始時刻
(7)培養開始から所定の時間経過後の時刻(以下、「培養検査時刻」ともいう。)
(8)培養場所(例えば、インキュベータ番号及びインキュベータ内の段数等の位置)
(9)作業日時(作業開始時刻及び終了時刻)
(10)作業者ID(及び/又は作業者名)
の10つデータが対応付けて記録される。
(1)菌種(一般性菌又は大腸菌など検出する菌種)
(2)色
(3)にじみ度
(4)形状(円形又は矩形等)
(5)サイズ
(6)近接基準
(7)培地判定基準
(8)コロニー検出を行うための手法を規定したアプリ(以下、「検出アプリ」という。)
(9)当該アプリで利用するパラメータ又はパラメータ群(以下、「アプリ用パラメータ」という。)
の9つデータが対応付けて記録される。
(1)通信制御部410の動作管理と、
(2)各携帯用通信端末装置10と連動して実行する培地登録処理と、
(3)培地画像データによって形成される培地画像を解析するとともに、培地によって培養された菌種の属性を特定し、当該属性を有するコロニーのプロファイルをプロファイルDB405から取得するプロファイル特定処理と、
(4)特定されたコロニー対応するプロファイに基づいて培地画像に画像化されたコロニー数を検出するコロニー検出判定処理と、
(5)登録した培地情報に基づいてロットの判定を行うロット判定処理と、
(6)判定結果を報告書形式で出力する報告処理と、
(7)データベース400の管理及び制御と、
を行う。具体的には、データ処理部420は、登録処理部421、画像解析処理部422、コロニー検出判定部423、ロット判定処理部424及び報告処理部425を含む。
次に、本実施形態のサーバ装置40における登録処理部421の詳細について説明する。
登録処理部421は、初期登録を示すフラグ情報が携帯用通信端末装置10から送信された培地情報に含まれている場合には、初期登録に基づく登録処理を実行する。
登録処理部421は、培養後登録を示すフラグ情報が携帯用通信端末装置10から送信された培地情報に含まれている場合には、培養後登録に基づく登録処理を実行する。
次に、図9〜図12の各図を用いて本実施形態のサーバ装置40における画像解析部422の詳細について説明する。なお、図9及び図10は、画像化されたコロニーの属性(色)を特定する原理を説明するための図であり、図11及び図12は、画像化されたコロニーの属性(にじみ度)を特定する原理を説明するための図である。
画像解析処理部422は、コロニーの色を特定する際には、
(1)各ピクセルの色に関する特徴量として、培地画像の各ピクセルのRGBの各値をHSV変換して彩度であるS値を算出し、
(2)所定の条件を具備するピクセルを抽出するため、算出されたS値を予め定められた閾値によって2値化した画像(以下、「マスク画像」ともいう。)を取得し、
(3)所定の条件を具備するピクセルについてRGBの各色成分について多値化して色成分毎の分布を及びその平均を算出し、
(4)算出した分布及び平均に基づいて予め定められた複数のクラスの中から1のクラスを特定し、
特定したクラスによって定める色をコロニーの色として特定する。
画像解析処理部422は、にじみ度を特定する際には、
(1)所定の条件を有するピクセルを抽出するため、コロニーの色を特定する際に算出した各ピクセルのS値を予め定められた閾値(色の特定とは異なる値)によって2値化し、
(2)抽出したピクセル同士が隣接するピクセル群を検出するため、閾値以上の各ピクセルにおいて隣接する同一の値を有する複数のピクセルを1のピクセル群として検出(ラベリング)し、
(3)検出したピクセル群に含まれるピクセル数を算出してピクセル群の分布を算出し、
(4)算出したピクセル群の分布に基づいて予め定められた複数のクラスの中から1のクラスを特定し、
特定したクラスをコロニーのにじみ度として特定する。
画像解析処理部422は、画像化されたコロニーの色とにじみ度の属性を特定すると、当該特定したコロニーの色とにじみ度の属性に基づいてプロファイルDB405を検索し、コロニーの色及びにじみ度の属性が一致するコロニーのプロファイルを取得する。
次に、本実施形態のサーバ装置40におけるコロニー検出判定部423の詳細について説明する。
コロニー検出判定部423は、登録処理部421の制御の下、培地情報の培地情報DB401ベースへの登録時又は所定のタイミングにおいて、特定されたプロファイルに基づいて、各培地画像を画像解析してコロニー数の検出を実行し、登録処理部421に提供する。
コロニー検出判定部423は、各フィルム型培地60の検体が異常であるか正常であるかの培地判定(すなわち、検体の合否判定)を実行する。例えば、登録処理部421は、検体から検出すべき菌種によって予め設定された菌数の閾値(すなわち、判定基準)に基づいて、各検体の合否を判定し、その結果を登録処理部421に提供する。
次に、図13〜図15の各図を用いて本実施形態のサーバ装置40におけるロット判定処理部424の詳細について説明する。なお、図13〜図15は、本実施形態のサーバ装置40における工程判定を説明するための図である。
ロット判定処理部424は、同一タイミングの培養開始時刻、同一タイミングの培養検査時刻、予め設定された第1時刻から第2時刻までの時間内の時刻を有する培養開始時刻又は、予め設定された第1時刻から第2時刻までの時間内の時刻を有する培養検査時刻を有するなど、培養開始時刻又は培養検査時刻が所定の条件を有し、かつ、同一の菌種であって、同一のロットの同一の工程に対応付けて登録された複数のフィルム型培地60の培地情報に基づいて、各工程判定を実行する。すなわち、ロット判定処理部424は、同一のロットの同一の工程において、同一の菌種に対して所定の複数のフィルム型培地60の各培地判定の結果に基づく、同一菌種における、又は、複数の菌種を含めた総合判定によって各工程判定を実行する。
ロット判定処理部424は、所定のタイミングで判定され、かつ、同一菌種又は異なる菌種であって、該当するライン情報に対応付けて登録された複数の工程の衛生管理上の合否判定に基づいて、各作業ライン80のライン判定を実行する。すなわち、ロット判定処理部424は、所定のタイミングで判定された同一ロットの複数の工程の各判定結果に基づく、同一菌種における、又は、複数の菌種を含めた総合判定によってライン判定を実行する。
ロット判定処理部424は、所定のタイミングで判定され、該当するロット情報に対応付けて登録された複数の作業ライン80の衛生管理上の合否判定に基づいて、各ロットのロット判定を実行する。すなわち、ロット判定処理部424は、複数の作業ライン80の各判定結果に基づく、同一菌種における、又は、複数の菌種を含めた総合判定によってロット判定を実行する。
ロット判定処理部424は、培地情報、ライン情報、ロット情報及び作業管理DB404を用いて、上述以外の判定及びデータ解析を行うことができるとともに、報告処理部425を介して当該判定結果又はデータ解析結果を管理者が閲覧可能に管理者端末装置20に提供することができるようになっている。
次に、本実施形態のサーバ装置40における報告処理部425の詳細について説明する。
[6.1]培地情報登録処理
次に、図16〜図18の各図を用いて本実施形態の携帯用通信端末装置10及びサーバ装置40における培地情報登録処理の動作について説明する。なお、図16は、本実施形態の携帯用通信端末装置10における培地情報の登録処理動作を示すフローチャートであり、図17は、携帯用通信端末装置10において培地情報を送信する際に表示部160に表示される画像の一例である。また、図18は、本実施形態のサーバ装置40における培地情報の登録処理の動作を示すフローチャートである。
なお、サーバ装置40は、送信された培地情報に基づく培地情報の登録処理については、別処理として以下の処理を実行する。
次いで、登録処理部421は、初期登録と判定した場合には、培地情報に含まれる作業ID71を抽出して特定する(ステップS202)。
次に、図19を用いて本実施形態のサーバ装置40におけるロット判定処理の動作について説明する。なお、図19は、本実施形態のサーバ装置40におけるロット判定処理の動作を示すフローチャートである。
なお、管理者端末装置20には、ロット判定可能なロットIDを管理者に閲覧及び選択可能に所定の表示画面に表示させる。
[7.1]変形例1
上述の実施形態においては、画像抽出処理部422は、コロニーの色及びにじみ度の特定においては、S値の階調値又はピクセル群の数のN次元の特徴量と学習モデルを用いているが、当該特徴量としてRGBの各色成分の階調値(3次元)の平均値又はピクセル群の数の平均値(1次元)を用いて特定してもよい。
上述の実施形態においては、画像抽出処理部422は、コロニーの色及びにじみ度の双方の属性を特定してプロファイル情報を特定しているが、いずれか一方の属性のみによってプロファイル情報を特定してもよい。
上述の実施形態においては、画像抽出処理部422は、コロニーの色及びにじみ度の特定においては、何れか一方を作業者が特定するなど、一部作業者による操作入力によって実現してもよいし、プロファイル情報を検索する際に、複数の候補としてプロファイル情報から作業者に選択させるようにしてもよい。
上述の実施形態においては、画像抽出処理部422は、培地画像を構成するピクセルのS値について2値化して仮想コロニーを検出し、コロニーの色及びにじみ度を算出しているが、仮想コロニーを検出しなかった場合には、コロニーの色及びにじみ度を特定せずに、コロニー検出判定部423は、コロニー検出判定処理も含めて中止して培地判定を合格としてもよいし、仮想コロニーを検出しなかった場合のプロファイル情報をプロファイルDB405に記憶して当該プロファイル情報を用いてもよい。
上述の実施形態においては、画像抽出処理部422は、1の培地画像について1のプロファイル情報を特定しているが、各培地画像を培地画像の中心を基準に、2分割又は4分割等に複数に分割し、分割した培地画像毎に、それぞれ、上述の処理によってプロファイルを特定してもよいし、コロニーの培養が適切に行われる培地中央部分や適した培養が実行されない円環部分など、培地画像の特徴的な画像領域に分割して領域毎に上述の処理によってプロファイル情報をそれぞれ特定してもよい。
同一の作業ID71を有するフィルム型培地60、同一のタイミングによって同一の作業ライン80若しくは工程から抽出された検体を培養するフィルム型培地60、又は、同一のタイミングで培地情報が登録されるフィルム型培地60など、同一の菌種において同一の培養結果が得られることが想定される場合には、属性を特定するための処理の負荷を抑制しつつ、判定精度を高めるために、1のフィルム型培地60について、又は、複数のフィルム型培地60をサンプルとして、プロファイル情報を特定し、その他のフィルム型培地60に対しては当該特定したプロファイル情報を用いてもよい。
上述の実施形態においては、培地抽出画像を抽出した後に、コロニーを検出しているが、培地抽出画像とコロニー検出を別処理とし、同一のタイミングで又はコロニー検出処理を画像抽出処理に先立って実行してもよい。
本実施形態において、タブレット型情報端末装置、スマートフォン又は携帯用電話機等の携帯用通信端末装置10を用いて培地情報の登録処理を実行している点に代えて、ラップトップ型又はデスクトップ型のパーソナルコンピュータと、スキャナ、デジタルカメラ又はスマートフォン等の画像入力装置と、によって当該培地情報の登録処理を実現してもよい。
本実施形態においては、携帯用通信端末装置10、管理者端末装置20、サーバ装置40が同一敷地内で設置又は使用されてもよいし、それぞれが国外などの遠隔地に設置され、又は、遠隔地にて使用されて上述の各処理が実行されてもよい。ただし、携帯用通信端末装置10は、同一ロットにおいて使用させることが前提となる。
本実施形態においては、フィルム型培地60を用いて当該フィルム型培地60に培養された検体における培地情報の登録を実行しているが、寒天培地を用いて当該寒天培地に培養された検体における培地情報の登録を実行してもよい。
本実施形態においては、単一のサーバ装置40によって各種の処理を実行しているが、複数のサーバ装置40から構成されるサーバシステムによって各種の処理を実行するようにしてもよい。
10 … 携帯用通信端末装置
20 … 管理者端末装置
30 … ネットワーク
40 … サーバ装置
60 … フィルム型培地
70 … 作業指示書
80 … 作業ライン
90 … ラベル発行装置
100 … データ記憶部
101 … アプリケーション記憶部
102 … 画像データ記憶部
110 … 画像データ生成部
120 … アプリケーション制御部
130 … ネットワーク通信部
140 … 近距離無線通信インターフェース
150 … 現在位置検出部
160 … 表示部
170 … 操作部
180 … タイマー
190 … 携帯端末管理制御部
210 … 通信制御部
220 … ラベル発行処理部
230 … 管理者端末管理制御部
250 … タイマー
260 … 表示部
261 … 表示制御部
400 … データベース
401 … 培地情報DB
402 … ライン情報DB
403 … ロット情報DB
404 … 作業管理DB
405 … プロファイルDB
410 … 通信制御部
420 … データ処理部
421 … 登録処理部
422 … 画像解析処理部
423 … コロニー検出判定部
424 … ロット判定処理部
425 … 報告処理部
430 … サーバ管理制御部
Claims (11)
- 食品が検体として培養される培地が撮像されて画像化された培地画像を有する培地画像データを取得する取得手段と、
前記培地画像を構成する各ピクセルの色に関する特徴量を検出し、当該特徴量に基づいて、前記培地に培養された少なくともコロニーの属性を特定する特定手段と、
第1データベースから前記特定されたコロニーの属性と同一の属性を有するコロニーの特性情報を検索して取得する検索手段と、
前記検索して取得した特性情報に基づいて、前記培地画像から前記コロニーを検出し、検出したコロニー数を計数する計数手段と、
前記計数されたコロニーの数を少なくとも含む前記培地に関する情報を培地情報として第2データベースに登録する登録手段と、
を備えることを特徴とする培地情報登録システム。 - 請求項1に記載の培地情報登録システムにおいて、
前記特定手段が、前記検出した各ピクセルの特徴量に基づいて、前記コロニーの色及び前記コロニーの影響が生じている前記培地内の領域を示すにじみ領域の少なくとも何れか一方の属性を特定する、培地情報登録システム。 - 請求項2に記載の培地情報登録システムにおいて、
前記特定手段が、前記検出した各ピクセルの特徴量に基づいて、所定の条件を有するピクセルを、予め定められた色成分について多値化し、当該多値化された各ピクセルの色成分の分布に基づいて前記培地画像に画像化されたコロニーの色を前記属性として特定する、培地情報登録システム。 - 請求項3に記載の培地情報登録システムにおいて、
前記特定手段が、前記所定の条件を有するピクセルを、予め定められた複数の色成分についてそれぞれ多値化する、培地情報登録システム。 - 請求項2に記載の培地情報登録システムにおいて、
前記特定手段が、前記検出した各ピクセルの特徴量に基づいて、所定の条件を有するピクセルを抽出し、かつ、抽出したピクセル同士が隣接するピクセル群を検出し、検出したピクセル群に基づいて、前記培地画像に画像化されたコロニーのにじみ度を特定する、培地情報登録システム。 - 請求項5に記載の培地情報登録システムにおいて、
前記特定手段が、前記検出した各ピクセル群を形成するピクセルの数及び検出された前記ピクセル群の数に基づいて前記培地画像に画像化されたコロニーのにじみ度を特定する、培地情報登録システム。 - 請求項1〜6の何れか1項に記載の培地情報登録システムにおいて、
前記特定手段が、前記特徴量として、前記各ピクセルの彩度を用いる、培地情報登録システム。 - コンピュータを、
食品が検体として培養される培地が撮像されて画像化された培地画像を有する培地画像データを取得する取得手段、
前記培地画像を構成する各ピクセルの色に関する特徴量を検出し、当該特徴量に基づいて、前記培地に培養された少なくともコロニーの属性を特定する特定手段、
第1データベースから前記特定されたコロニーの属性と同一の属性を有するコロニーの特性情報を検索して取得する検索手段、
前記検索して取得した特性情報に基づいて、前記培地画像から前記コロニーを検出し、検出したコロニー数を計数する計数手段、及び、
前記計数されたコロニーの数を少なくとも含む前記培地に関する情報を培地情報として第2データベースに登録する登録手段、
として機能させることを特徴とするプログラム。 - 食品が検体として培養される培地が撮像されて画像化された培地画像を有する培地画像データを取得する取得手段と、
前記培地画像を構成する各ピクセルの色に関する特徴量を検出し、当該特徴量に基づいて、前記培地に培養された少なくともコロニーの属性を特定する特定手段と、
第1データベースから前記特定されたコロニーの属性と同一の属性を有するコロニーの特性情報を検索して取得する検索手段と、
前記検索して取得した特性情報に基づいて、前記培地画像から前記コロニーを検出し、検出したコロニー数を計数する計数手段と、
を備えることを特徴とするコロニー検出装置。 - コンピュータを、
食品が検体として培養される培地が撮像されて画像化された培地画像を有する培地画像データを取得する取得手段、
前記培地画像を構成する各ピクセルの色に関する特徴量を検出し、当該特徴量に基づいて、前記培地に培養された少なくともコロニーの属性を特定する特定手段、
第1データベースから前記特定されたコロニーの属性と同一の属性を有するコロニーの特性情報を検索して取得する検索手段、及び、
前記検索して取得した特性情報に基づいて、前記培地画像から前記コロニーを検出し、検出したコロニー数を計数する計数手段、
として機能させることを特徴とするプログラム。 - 食品が検体として培養される培地を撮像し、画像化された培地画像を有する培地画像データ生成する通信端末装置と、
前記通信端末装置と連動し、一以上の製造工程又は検査工程を含む作業ラインを用いて製造又は検査される食品が検体として培養される培地の情報を示す培地情報をデータベースに登録するサーバ装置と、
を備え、
前記サーバ装置が、
前記通信端末装置から前記培地画像データを取得する取得手段と、
前記培地画像を構成する各ピクセルの色に関する特徴量を検出し、当該特徴量に基づいて、前記培地に培養された少なくともコロニーの属性を特定する特定手段と、
第1データベースから前記特定されたコロニーの属性と同一の属性を有するコロニーの特性情報を検索して取得する検索手段と、
前記検索して取得した特性情報に基づいて、前記培地画像から前記コロニーを検出し、検出したコロニー数を計数する計数手段と、
前記計数されたコロニーの数を少なくとも含む前記培地情報を第2データベースに登録する登録手段と、
を備えることを特徴とする衛生管理システム。
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