JP3029760B2

JP3029760B2 - 細菌検査装置と検査方法

Info

Publication number: JP3029760B2
Application number: JP5185716A
Authority: JP
Inventors: 時喜雄大戸; 靖史財津; 英文豊島; 正一佐々木
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd; Organo Corp
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd; Organo Corp
Priority date: 1993-07-28
Filing date: 1993-07-28
Publication date: 2000-04-04
Anticipated expiration: 2015-04-04
Also published as: JPH0744707A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液体中の微生物や体細胞
の数を計測する細菌検査装置と検査方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ここでは、細菌を微生物、体細胞なども
含めて、これらの総称として取り扱うが、これら細菌数
を計測することは、食品，醸造，臨床，上下水および半
導体などの各分野における品質管理や環境管理などを行
なう上で極めて重要である。例えば、微生物の菌数また
は微生物活性の計測には、従来、コロニー計数方法が一
般に用いられている。コロニー計数方法は、寒天培地に
試料液の一定量を散布または混合して培養し、生じたコ
ロニーを計数する方法であるが、培養時間に数十時間を
必要とし、操作も煩雑である。

【０００３】その他、ＡＴＰをルシフェリン−ルシフェ
ラーゼ基質−酵素混合液で発光させ、その発光量から菌
数を推定するＡＴＰ測定法、細菌を蛍光色素で染色して
観察する方法などがあるが、いずれも操作が煩雑で迅速
性に欠け、精度も悪い。このような従来の方法の欠点を
克服して、迅速で精度の高い方法が近年開発されつつあ
る。例えば、特開平２−５１０６３号公報、雑誌Ｊ．Ｃ
ｌｉｎ．Ｃｈｅｍ．Ｃｌｉｎ．Ｂｉｏｃｈｅｍ．，Ｖｏ
ｌ．２６，１９８８，ｐｐ１４７−１４８に記載されて
いるように、二次元的に散布された細菌に対して、抗原
−抗体反応を利用して発光酵素を標識し、基質を添加し
たときの発光基点を画像として撮像し計数する方法であ
る。

【０００４】図８（ａ）〜（ｃ）は、ルシフェリン−ル
シフェラーゼによるＡＴＰ発光法により、生菌計数を行
なったときの過程を示す模式図である。図８（ａ）〜
（ｃ）におけるＥ（□印）は酵素、即ちここではルシフ
ェラーゼ、Ｓ（○印）は基質、ここではルシフェリンを
表わしている。細菌Ｃが捕捉された膜１の表面１ａ上に
は、あらかじめルシフェリン−ルシフェラーゼ混合液を
浸潤させておくので、光ファイバープレート２の入力面
２ａと膜表面１ａとの間には、酵素−基質を含む液膜層
３が存在する。一方、ＡＴＰ４（・印）は、細胞内部に
細胞膜５によって閉じ込められているために、発光反応
は起こらない［図８（ａ）］。

【０００５】ここで膜裏面１ｂから、矢印で示したＡＴ
Ｐ抽出液（通常は界面活性剤など細胞膜を溶解する試
薬）６を注入すると、膜表面１ａに拡散し、付着してい
た細菌の細胞膜５が溶解して、内部のＡＴＰ４は外部に
放出される［図８（ｂ）］。放出されたＡＴＰ４は、液
膜層３に存在していた発光酵素ルシフェラーゼＥによ
り、基質ルシフェリンＳと反応して発光（太い矢印７）
する［図８（ｃ）］。

【０００６】以上のように、幾つかの方法によって、膜
上に付着した細菌を発光させることができる。図９は、
細菌の発光点を検出する装置例として、測定部の要部構
成を示す模式図であり、例えばニトロセルロースなどの
膜１で濾過した付着細菌８（発光基点）の発光画像を、
カメラレンズ９によって高感度撮像手段１０の入力面１
１に結像させ、画像信号をケーブル１２により取り出す
ものである。この方法は、イメージインテンシファイア
ーなどの高感度撮像手段を用いることにより、測定の迅
速性と正確性において優れた特徴を有する。

【０００７】さらに、これを改良した装置の測定部の要
部構成を図１０の模式図に示し、図９と共通する部分を
同一符号で表わす。図１０に示すように、高感度撮像手
段１０の光入力部１３を光ファイバープレートとし、こ
の光入力部１３に、膜１の細菌付着面を押し板１４と遮
光蓋１５により押圧し、光入力部１３と膜１の細菌付着
面を密着させて発光反応を生じさせ、光増幅された画像
出力をカメラレンズ１６とＣＣＤカメラ１７によって画
像信号１８に変換して、菌体の発光画像を計測する方式
もある。この方法は、カメラレンズによる膜面撮像方式
に比べて集光効率が向上し、しかも試薬類の自動注入を
容易にすることができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
方法では、高感度撮像手段であるイメージインテンシフ
ァイアーの光電面の感度むらや、カメラレンズの明るさ
のむら、さらに発光試薬類の膜上での背景光のむらなど
があり、視野全体に亘って微弱な発光点を自動的に計数
することが困難である。このような背景光のむらを除去
する方法として、あらかじめ背景画像のみを測定し、後
に測定画像から減算または割り算を行なうのが一般的で
あるが、発光試薬類の背景光のむらのように、背景画像
が測定の都度変化する場合には、この方法を適用するこ
とができない。また、膜上に捕捉された菌同士が近接し
て存在する場合には、複数の菌を１個として数えること
があり、これを分離して計数する方法として、本発明者
らが特開平４−３０７９８号公報で開示したように、発
光輝点の構成画素数を菌体１個当たりの平均画素数で割
り算して計数する方法があるが、菌体による発光輝点の
重なり方を考慮していないため、誤差が大きいことがわ
かった。

【０００９】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたものであり、その目的は、背景光を減少して、背
景に一定でないむらのある画像でも、確実に菌による発
光点を検出し、かつ、菌の重なりによる計数誤差を小さ
くし、正確な菌の計数を自動的に行なうことが可能な細
菌検査装置と検査方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の細菌検査装置は、結像面に光ファイバー
プレートを備えた高感度撮像手段の入力面に細菌付着面
が接するように載置した膜の裏面から、表面に艶消しの
黒色処理を施した押し板によりこの膜を押圧する手段を
有する測定部、およびおよび撮像して得られた菌に対応
する複数の点状の高輝度画素群を含む積算画像を所定の
サンプル数で移動平均化する平均化処理手段と、２種類
の画面の減算を行なう画面間演算処理手段と、画像の所
定の領域を所定のしきい値で２値化する画像２値化手段
と、２値化された画像の高輝度画素群を群毎に計数する
手段とを有する画像処理部を備え、この装置を用いた細
菌検査方法は、撮像により得られた菌に対応する複数の
点状の高輝度画素群を含む積算画像（Ａ）を、高輝度画
素群より少ないサンプル数で移動平均化して画像（Ｂ）
を得てこれを記憶し、高輝度画素群より多いサンプル数
で移動平均化して画像（Ｃ）を得、画像（Ｂ）から画像
（Ｃ）を対応する各画素毎に減算して画像（Ｄ）を得、
画像（Ｄ）の所定の領域を所定のしきい値で２値化し、
２値化された画像の高輝度画素群を群毎に計数するもの
であり、計数方法は、高輝度画素群ｉに関する２値化前
の群の最高輝度値をＩ_max，２値化後の群の構成画素数
をＳ_i，菌単体当たりの平均輝度値をＩ_S，菌単体当た
りの平均画素数をＳ_Sとし、関数ｆを小数点以下四捨五
入するものとし、画素群ｉについての重みＷ_iを式
（１）で計算し、Ｗ_i＝ｆ（Ｓ_i／Ｓ_S）＋ｆ（Ｉ_max／Ｉ_S）−１（１）画像中高輝度群総数をｎとして、式（２）から総菌数Ｎ
を計算する。

【００１１】

【００１２】

【作用】以上の装置構成により、撮像入力面に膜を密着
させる押し板を、艶消し黒色処理を施したために、膜上
に放射される背景光を吸収し、背景光反射光を小さく
し、従来の鏡面仕上げの押し板に比べて背景光を２／３
〜１／２にすることができ、また、上記のような計数を
行なうことにより、測定の都度異なる背景の中から、微
小かつ微弱な発光点を検出することができる。

【００１３】さらに、上述の式（１），（２）を用い
て、発光基点の菌数の重みを計算することが可能であ
り、簡単な計算によって、細菌１個からの微弱な発光基
点を正確に検出することができる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づき説明する。図
１は本発明の細菌検査装置の構成について、それぞれ点
線で囲った測定部１９の構成を示す一部断面図と、測定
部１９からの画像信号を画像処理して菌数を計数するた
めの画像処理部２０のブロック図を含む模式図であり、
図１０と共通する部分に同一符号を用いている。

【００１５】図１において、測定部１９では、あらかじ
め一定量の試料を濾過して細菌を付着させ、所定の前処
理を施した膜１を細菌付着面を下にして、高感度撮像手
段１０の光入力部１３に設置する。膜１上面から発光開
始のための試薬を滴下し、膜１に付着する面（上面）
に、艶消し黒色処理面２１を持つ押し板１４ａおよび遮
光蓋１５を被せ、膜１を押圧する。高感度撮像手段１０
には、イメージインテンシファイアーを組み込んだ２次
元光子計数管を用い、また、艶消し黒色処理面２１は、
押し板１４ａにアルミニウムを用い、黒色アルマイト処
理を施したものである。高感度撮像手段１０の出力部２
２のフォトン画像を、カメラレンズ１６を備えたＣＣＤ
カメラ１７で撮像して、ビデオ信号２３として出力す
る。

【００１６】画像処理部２０では、このビデオ信号２３
が、コンピュータ２４によりコントロールされた画像積
算手段２５に入力され、デジタル化された後、あらかじ
め設定されたフレーム数が画像積算される。この積算画
像は、画像処理手段２６，コンピュータ２４および画像
記憶手段２７により、移動平均化，画面間演算，２値
化，画像計算の各処理を行なう。ＣＲＴ２８は計算結果
の表示、ビデオモニター２９は測定中の画像の監視、ビ
デオプリンター３０は画像の記録を行なうものである。

【００１７】ここで、移動平均とは、５１５×５１２の
画素と、各画素の１６ピットの輝度データからなる画像
データについて、各画素を中心に、すべての画素につい
て要素１からなるｍ×ｍ（但し、ｍは奇数）の正方マト
リックスを乗じ、総和をとり、マトリックス数即ちｍ²
で割り算し、中心画素の輝度データとすることを意味す
る。この操作は、一般にｍ×ｍ単純平滑化と呼ばれるも
のであり、ｍ×ｍより小さい輝度の振幅を減少させる効
果がある。

【００１８】画面間演算とは、二つの画像同士の算術演
算を行なうことを意味し、本発明では特に減算を用い
る。２値化は、所定の値以上の各画素の輝度データを最
高輝度値（Ｈｉｇｈ）に変換し、それより小さい輝度デ
ータの各画素の輝度データを最小輝度値（Ｌｏｗ）に変
換する操作である。本実施例では、最高輝度データはＦ
ＦＦＦ（１６進）即ち６５５３５（１０進）、最小輝度
データは０である。

【００１９】画像計算とは、上述のような２値化された
画像データについて、各画素の属性（ＨｉｇｈまたはＬ
ｏｗ）の隣接関係に着目して空間的に分類した後、それ
らの群についての幾何学的らパラメータを求め、または
それらを統計処理することを意味し、本発明では、後述
するように、各群の構成画素数と対応する２値化前の画
像の輝度データによる重み付け計数を行なう。

【００２０】図２は、上述した構成の装置を用いて、細
菌の発光画像を処理する手順の流れ図を示したものであ
り、図１のコンピュータ２４のプログラムとして実現す
ることができる。以下に図１を併用参照して説明する。
まず、図１のビデオ信号２３は、画像積算手段２５によ
ってデジタル化されて、所定のフレーム数が連続して積
算され、画像積算手段２５の内部に設けられた図示して
ない画像記憶用フレームメモリーに記憶される。この画
像データＡは、マトリックスサイズの異なる２種類の移
動平均化が施される。即ち、細菌による発光基点より小
さいマトリックスサイズで移動平均化を行ない、ノイズ
を除去した画像をＢとし、細菌による発光基点より大き
いマトリックスサイズで移動平均化して、細菌による発
光基点を除去した背景画像をＣとし、別々に画像記憶手
段２７に記憶する。このとき、これら２種類のマトリッ
クスサイズは、図１に示した測定部の光学的な倍率や、
解像度によって異なる。したがって、あらかじめ細菌に
よる発光基点を同定し、画像上での大きさを画像解析す
る必要がある。

【００２１】次に、これら二つの画像Ｂ，Ｃについて画
面間減算（Ｂ−Ｃ）を行なう。結果として得られる最終
処理画像Ｄは、あらかじめ設定された輝度しきい値によ
って２値化され、２値画像Ｅを得ることができる。図示
は省略したが、２値画像Ｅにおいて隣り合うＨｉｇｈレ
ベルの画素同士を、一つの群として登録する手順を施し
た後、上述のノイズ除去のための移動平均化で除去しき
れなかったノイズ、即ち、細菌による発光基点とは考え
られないような小さい画素数の群を、ノイズて無視また
は除去する。

【００２２】残った群について、ラベルを与えた後、各
群の重み、即ち、各群に含まれる細菌数を後述する方法
によって見積もり、合計細菌数を計算する。図３（ａ）
〜（ｄ）は、前述の移動平均処理によって背景光が除去
される過程を、画像の１次元輝度波形により示した線図
であり、それぞれ図３（ａ）は原画像の１次元輝度波
形、図３（ｂ）はノイズ除去波形、図３（ｃ）は背景む
ら波形、図３（ｄ）は最終処理波形を表わしている。

【００２３】図３（ａ）の曲線３１は原画像の１次元輝
度波形を示し、前述の積算画像Ａにおいて、二つの細菌
による発光基点の中心を通る直線上の輝度データをグラ
フ化したものである。波形３１は、二つの発光基点によ
るピーク３１ａ．３１ｂと、発光試薬のむらによる比較
的大きなゆらぎと、細かいノイズを含んでおり、図１に
示した測定部１９の光学系によって生ずる感度むら波形
３２に従って、全体が湾曲した形状を呈している。した
がって、この段階で、一定レベルのしきい値で２値化す
るのが困難であることは明らかである。そこで、まず、
細菌による発光基点のピーク幅ｓより小さいマトリック
スで移動平均化すると、図３（ｂ）のノイズ除去波形３
３に示すように、細かいノイズが除去された滑らかな波
形が得られる。また、波形３１より大きなマトリックス
で移動平均化すると、図３（ｃ）に示す如く、細菌によ
る発光基点が消え、比較的大きなうねりが抽出された背
景むら波形３４を得ることができる。これら二つの波形
３３，３４を減算したものが図３（ｄ）に示す最終処理
波形３５であり、先に述べた細かいノイズ成分、発光試
薬のむらによるゆらぎ、および感度むらが解消されて、
細菌による発光基点が一定レベルの信号として抽出され
ることがわかる。

【００２４】このように、本発明の方法は、比較的一般
的な画像処理手順を組み合わせることにより、有効な背
景画像処理補正を行なうことができるという点に大きな
特徴を有する。このような要素となる画像処理手順は、
高速化されたハードウェアーやアルゴリズムが普及して
おり、これを利用することによって、全体の処理速度の
高速化が容易であるという利点を持っている。

【００２５】以上、背景光の画像処理上の除去方法につ
いて説明したが、本来、背景光は、測定部において低減
した方がよいことは明らかである。以下では、光学的な
背景光の除去方法について、従来との比較において、図
４（ａ）〜（ｃ）の模式断面図を参照して説明するが、
それぞれ図４（ａ）は押し板を用いない場合、図４
（ｂ）は、図１０に示した従来の押し板１４を用いた場
合、図４（ｃ）は、図１に示した本発明における艶消し
黒色処理面１８を有する押し板１４ａを適用した場合の
膜内発光状態を表わす。また、各図とも光は矢印で示し
てある。

【００２６】図４（ａ）は、付着細菌３６の付着面３７
を下にして発光させた膜１の模式断面図であり、付着細
菌３６からの光は、膜内散乱光３８と膜外散乱光３９が
あり、膜外散乱光３９が図１の高感度撮像手段１０の光
入力部１３に到達することになる。また、膜１内に含浸
した発光試薬の自家発光、即ち背景光４０は、膜１の上
面、下面とも等しく放出され、その発光量は、膜１内の
発光試薬の含浸量に比例する。したがって、背景光４０
を弱くし、付着細菌３６からの発光量を相対的に大きく
する必要がある。そこで、従来は図４（ｂ）に示すよう
に、押し板１４を用いて膜１の上面から押圧することに
より、膜１内もしくは膜１と光入力部１３の間の発光試
薬の液量を少なくし、背景光４０を低減化していた。し
かし、このような方法では、押し板１４の表面は従来鏡
面仕上げになっており、図４（ｂ）に示すように、背景
光反射光４１が膜１内部を透過して入力部１３に到達
し、背景光４０を増大させ、しかも発光試薬の膜１内の
含浸量のむらを大きく反映させている。

【００２７】これに対して、本発明では図４（ｃ）に示
すように、図１の艶消し黒色処理面１８を有する押し板
１４ａを用いて、この黒色処理面１８が膜１の上面と接
するようにし、膜１面上に放射される背景光４０を吸収
することにより、背景光反射光４１を小さくし、背景光
４０のレベルを鏡面の押し板１４に比べて、約２／３〜
１／２にすることができた。

【００２８】以上述べてきた如く、本発明では、不均一
な背景光に含まれる細菌による発光点を画像的に抽出す
るために、新しい簡便な画像処理方法と光学的に有利な
測定部の構造を発明するに至ったものである。次に、確
実に検出されるようになった細菌による発光点を、画像
計算により正確に算出するには、菌の重なりを考慮し
て、一つの発光基点に含まれる細菌の数を推定しなけれ
ばならない。図５（ａ），（ｂ）は、菌が重なって検出
された２値画像の例を示す模式図であり、図５（ａ）は
２値化画面の一部を示す模式図、図５（ｂ）は２値化前
の輝度波形図である。図５（ａ）のように、発光基点４
２はその広がりからみれば、２個と考えられるが、直線
Ｐ上の２値化前の輝度波形４３からは、図５（ｂ）のよ
うに３個であることがわかる。このように、本来発光基
点に含まれる菌数は、基点に含まれる２値化前の輝度デ
ータを２次元的に積分し、菌１個当たりの輝度積分値で
除算すればよいことが容易に推測される。

【００２９】しかし、この方法では、基点の全てに亘っ
て積分操作を要するために、処理に時間がかかる。そこ
で、本発明では、細菌１個の発光基点の輝度波形のピー
ク値がほぼ一定していること、この波形がほぼ完全に一
致して重ならない限り、ピーク値は２倍にならないこと
に着眼し、次のような方法により、１個の発光基点に含
まれる細菌数を計算することにした。即ち、高輝度画素
群ｉに関する２値化前の群の最高輝度値をＩ_max，２値
化後の群の構成画素数をＳ_i，菌単体当たりの最高輝度
値をＩ_S，菌単体当たりの平均画素数をＳ_Sとし、関数
ｆを小数点以下四捨五入するものとし、画素群ｉについ
ての重みＷ_iを式（１）で計算し、Ｗ_i＝ｆ（Ｓ_i／Ｓ_S）＋ｆ（Ｉ_max／Ｉ_S）−１（１）画像中高輝度群総数をｎとして、式（２）から総菌数Ｎ
を計算することにより、発光基点の輝度レベルと、構成画素数の二つの変数から
補正することにした。ここで、重み計算式（１）で、画
素数と輝度値の除算結果を四捨五入するのは、菌１個当
たりの構成画素数，最高輝度値のばらつきを考慮したか
らである。

【００３０】これを具体的に幾つかの代表的な二つの菌
の重なり方について、図６，図７を参照して説明する。
図６（ａ）は、発光基点の重なり方が小さい場合を示す
模式図であり、図６（ｂ）は、このときの輝度波形図で
ある。図７（ａ）は、発光基点の重なり方が大きい場合
を示す模式図であり、図７（ｂ）は、このときの輝度波
形図である。図７（ｂ）では各基点の波形を点線で、実
測波形を実線で表わしてある。

【００３１】従来の構成画素数のみの判定は、図６では
式（１）の右辺第１項は、ｆ（Ｓ_i／Ｓ_S）＝２であ
り、図７では同様にして式（１）の右辺第１項は、ｆ
（Ｓ_i／Ｓ_S）＝１である。しかし、画素の大きさおよ
びこれらの変数の自由度を考慮した式（１）で計算され
る重みＷ_iは、図６，図７のいずれの場合も２であり、
実際の菌数と一致する。例えば、仮に図６，図７の場合
に、さらに１個の菌が上記の二つの重なり方で重なった
としても、同様の結果が得られることは明らかである。

【００３２】このように、本発明の方法によれば、発光
基点の２値化前の最高輝度値と、２値化後構成画素数か
ら、簡単な演算によって発光基点に含まれる菌数を正確
に計算することができる。

【００３３】

【発明の効果】従来、微小でかつ微弱な発光基点をむら
のある背景画像から自動的に抽出するためには、一定の
背景画像を必要とするか、移動２値化など特殊用途向け
で一般には使用することができないアルゴリズムを用い
る必要があったが、本発明の装置と方法によれば、測定
の都度異なる背景の中から、微小でかつ微弱な発光基点
を検出することが、移動平均化（単純平滑化），画面間
減算，２値化など画像処理としては、汎用的な方法を組
み合わせて行なうことが可能であり、市販の汎用画像処
理システムで容易に実現することができ、しかも処理が
高速である。したがって、この画像処理方法は、細菌検
査装置だけでなく、広く種々の画像処理に利用すること
ができる。

【００３４】また、撮像入力面に膜を密着させる細菌検
査装置で、その膜面の押し板を艶消し黒色処理を施すこ
とにより、背景光が従来の鏡面仕上げの押し板に比べ
て、２／３〜１／２と著しく低減される。さらに、従
来、菌が凝集し、または菌が膜上で画像分解能以下の近
接した位置に付着すると、実数値に比べ計数値が小さく
なるという欠点があったが、本発明の方法によれば、簡
単に発光基点の菌数の重みを計算することが可能であ
り、このように、画像処理的にかつ光学的に、背景光を
低減することができ、発光基点に含まれる菌数を、簡単
に計算することができるようになったため、細菌１個か
らの微弱な発光基点を正確に自動的に検出することが可
能となった。

【００３５】これらのことから、本発明の装置と方法を
適用することにより、従来、細菌検査装置で一般的に用
いられているコロニー計数法に代わって、数分〜数十分
の時間で正確な検査が可能となり、細菌検出から製造ラ
インへのフィードバックが迅速となり、製品の歩留り
や、安全性の向上を格段に飛躍させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の細菌検査装置の構成を示す模式図

【図２】本発明の細菌検査装置を用いて細菌の発光画像
を処理する手順の流れ図

【図３】移動平均処理によって背景光が除去される過程
を示し、それぞれ（ａ）は原画像の１次元輝度波形図，
（ｂ）はノイズ除去波形図，（ｃ）は背景むら波形図，
（ｄ）は最終処理波形図

【図４】光学的な背景光の除去方法を従来との比較にお
いて示し、（ａ）は膜のまま、（ｂ）は従来の押し板を
用いた場合、（ｃ）は、本発明における艶消し黒色処理
面を有する押し板を適用した場合のそれぞれ膜内発光状
態を表わす模式断面図

【図５】菌が重なって検出された場合を示し、（ａ）は
２値化画面の一部を示す模式図、（ｂ）は２値化前の輝
度波形図

【図６】発光基点の重なり方を示し、（ａ）は重なり方
の小さい場合を示す模式図、（ｂ）はそのときの輝度波
形図

【図７】発光基点の重なり方を示し、（ａ）は重なり方
の大きい場合を示す模式図、（ｂ）はそのときの輝度波
形図

【図８】ＡＴＰ発光法による生菌計数の過程を示し、
（ａ）は発光反応前の状態、（ｂ）は試薬を注入した状
態、（ｃ）は発光状態を説明するための各模式図

【図９】細菌の発光点を検出する装置の測定部の要部構
成を示す模式図

【図１０】図９の装置を改良した測定部の要部構成を示
す模式図

【符号の説明】１膜１ａ膜表面１ｂ膜裏面２光ファイバープレート２ａ入力面３液膜層４ＡＴＰ５細胞膜６ＡＴＰ抽出液７発光８付着細菌９カメラレンズ１０高感度撮像手段１１入力面１２ケーブル１３光入力部１４押し板１４ａ押し板１５遮光蓋１６カメラレンズ１７ＣＣＤカメラ１８画像信号１９測定部２０画像処理部２１艶消し黒色処理面２２出力部２３ビデオ信号２４コンピュータ２５画像積算手段２６画像処理手段２７画像記憶手段２８ＣＲＴ波形曲線２９ビデオモニター３０ビデオプリンター３１原画像の１次元輝度波形３１ａピーク３１ｂピーク３２感度むら波形３３ノイズ除去波形３４背景むら波形３５最終処理波形３６付着細菌３７細菌付着面３８膜内散乱光３９膜外散乱光４０背景光４１背景光反射光４２発光基点４３２値化前の輝度波形

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＧ０１Ｎ 33/569 Ｇ０１Ｎ 33/569 Ｂ (72)発明者豊島英文神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号富士電機株式会社内 (72)発明者佐々木正一埼玉県戸田市川岸１丁目４番９号オルガノ株式会社総合研究所内 (56)参考文献特開平４−316478（ＪＰ，Ａ) 特開平４−30798（ＪＰ，Ａ) 特開平６−237792（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G06T 7/00 - 7/60 C12M 1/34 C12Q 1/06 - 1/08 G01N 15/14 G01N 21/00 - 21/91 G01N 33/53 - 33/577

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】あらかじめ一定量の試料を膜で濾過し捕捉
した細菌を所定の試薬を用いて発光反応させ、その発光
画像を高感度撮像手段により撮像して細菌数を測定する
細菌検査装置であって、結像面に光ファイバープレートを備えた高感度撮像手段
の入力面に細菌付着面が接するように載置した膜の裏面
から、表面に艶消しの黒色処理を施した押し板によりこ
の膜を押圧する手段を有する測定部、および撮像して得
られた菌に対応する複数の点状の高輝度画素群を含む積
算画像を所定のサンプル数で移動平均化する平均化処理
手段と、２種類の画面の減算を行なう画面間演算処理手
段と、画像の所定の領域を所定のしきい値で２値化する
画像２値化手段と、２値化された画像の高輝度画素群を
群毎に計数する手段とを有する画像処理部を備えること
を特徴とする細菌検査装置
【請求項２】請求項１記載の装置を用いて細菌検査を行
なう方法において、撮像により得られた菌に対応する複
数の点状の高輝度画素群を含む積算画像（Ａ）を、高輝
度画素群より少ないサンプル数で移動平均化して画像
（Ｂ）を得てこれを記憶し、高輝度画素群より多いサン
プル数で移動平均化して画像（Ｃ）を得、画像（Ｂ）か
ら画像（Ｃ）を対応する各画素毎に減算して画像（Ｄ）
を得、画像（Ｄ）の所定の領域を所定のしきい値で２値
化し、２値化された画像の高輝度画素群を群毎に計数す
ることを特徴とする細菌検査方法。
【請求項３】請求項２記載の計数方法は、高輝度画素群
ｉに関する２値化前の群の最高輝度値をＩ_max，２値化
後の群の構成画素数をＳ_i，菌単体当たりの平均輝度値
をＩ_S，菌単体当たりの平均画素数をＳ_Sとし、関数ｆ
を小数点以下四捨五入するものとし、画素群ｉについて
の重みＷ_iを式（１）で計算し、Ｗ_i＝ｆ（Ｓ_i／Ｓ_S）＋ｆ（Ｉ_max／Ｉ_S）−１（１）画像中高輝度群総数をｎとして、式（２）から総菌数Ｎ
を計算することを特徴とする細菌検査方法。