JP4044375B2 - 試料検査装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，微生物のコロニー数の計数に適した試料検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【従来の技術】
食品業界では、食品中の大腸菌や黄色ブドウ球菌、腸炎ビブリオなどの食中毒菌の有無を検出するため、微生物検査が行われる。微生物検査では、食品１ｇまたは１ｍｌ当たりの一般生菌数、すなわち検査試料中に生存する微生物の数が食品の微生物汚染の指標として用いられている。一般生菌数は、通常、標準寒天培地を用いて、３５℃±１℃で２４時間または４８時間培養して検出される。生菌数の計数をするには、通常、寒天培地上のコロニーを目視で数えるか、コロニーカウンターを使用するか、あるいは、試料と混ぜ合わせた寒天培地を用いて培養し、培地中のコロニーを計数する混釈法と呼ばれる方法が用いられる。
【０００３】
このような従来の検査方法に対し、検査時間を短縮し、容易かつ正確な微生物の計数を可能にする技術として、特開２０００−３０４６８９号公報に示すものがある。すなわち、試料を入れたセルを微生物の培養に適した温度に加熱、保温しておき、セルにレーザー光線を照射し、照射光によるコロニーの投影をイメージセンサで受け、イメージセンサの検出による影像を拡大して画像出力するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の技術で、シャーレに入れた寒天培地上のコロニーを計数する場合、温度環境によっては、寒天培地の水分でシャーレの内部が結露し、コロニーの正確な計数を妨げるという課題があった。
【０００５】
本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、試料容器の結露を防止し、正確な計数を可能にする試料検査装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために，本発明に係る試料検査装置は、透明板と、試料容器を蓋を下側にして上部が前記透明板と接触するよう支持するための試料支持部材と、前記試料容器を加熱するための加熱器と、前記透明板を通して前記試料支持部材により支持される試料容器内の試料の画像を入力し、信号化して出力するためのイメージセンサと、前記イメージセンサの側から前記透明板に向けて送風する送風機から成り、前記透明板を冷却するための冷却装置と、前記試料容器および前記透明板を通して前記イメージセンサに向けて光を照射するための光源とを、有することを特徴とする。
【０００７】
透明板は、プラスチックであってもよいが、ガラスから成ることが好ましい。冷却装置は、送風装置であっても、ペルチェ効果を利用した吸熱体であっても、水冷装置であってもよい。冷却装置がペルチェ効果を利用した吸熱体から成る場合、発熱体の側を試料容器を加熱するための加熱器として利用してもよい。イメージセンサは、市販のスキャナ装置で用いられるように、光検出素子が一列に並んで順に光量を読み取り、列に対し垂直方向に移動しながら読取りを繰り返し、信号化するものが好ましいが、１辺の長さが数ミクロンの光検出素子を複数、碁盤状に配列して有するＣＣＤ（電荷結合素子）エリア・イメージ・センサから成ってもよい。光源は、レーザー、ＬＥＤ、白色冷陰極蛍光ランプその他、試料容器および透明板を通してイメージセンサに向けて試料の画像が読み取られるよう光を照射するものであれば、いかなる光源であってもよい。
【０００８】
本発明に係る試料検査装置を用いて試料の検査を行なう場合、試料容器に試料を入れ、試料支持部材により試料容器を支持する。試料容器は、透明板と接触するよう支持される。光源から試料容器および透明板を通してイメージセンサに向けて光を照射する。イメージセンサで透明板を通して試料支持部材により支持される試料容器内の試料の画像を入力し、信号化して出力する。試料容器は、内部の湿度が培地により通常高いため、外部の温度が内部の温度より低いと、しばしば内面に結露する。しかしながら、本発明に係る試料検査装置では、冷却装置により透明板を冷却することができる。このため、透明板と接触した試料容器が熱伝導により冷却され、試料容器の内部の温度を外部の温度より低く保ち、試料容器の結露を防止することができる。これにより、結露によりコロニーの計数が妨げられるのを防止し、コロニーの正確な計数が可能となる。なお、冷却装置は、試料容器の結露を防止するよう透明板の温度を低く保つ構成であれば、いかなる構成であってもよい。
【０００９】
本発明に係る試料検査装置は、前記試料容器を加熱するための加熱器を有する。このため、加熱器により試料容器を加熱し、試料の微生物の培養に適した温度に上げることができる。前記加熱器は前記試料支持部材の下側に設けられていることが好ましい。
本発明に係る試料検査装置は、さらに試料容器の温度を所定の温度に保つための温度制御装置を有することが好ましい。この場合、温度制御装置により、試料容器の温度を試料の微生物の培養に適した所定の温度に保つことができる。
【００１０】
本発明に係る試料検査装置で、前記冷却装置は前記イメージセンサの側から前記透明板に向けて送風する送風機から成る。冷却装置は光源の側から送風すると、試料容器に風が当たり、試料容器内の培地を乾燥させて、試料の微生物の培養を妨げるおそれがある。これに対し、イメージセンサの側から透明板に向けて送風することにより、試料容器に風が当たるのを透明板で遮りながら、透明板を冷却することができる。送風機は、冷風を送るものであってもよい。
【００１１】
本発明に係る試料検査装置で、前記試料支持部材は前記試料容器を前記透明板に押し付ける弾性部材を有することが好ましい。この場合、弾性部材で試料容器を透明板に押し付けて、試料容器を確実に透明板と接触させ、熱伝導による冷却効率を高めることができる。弾性部材は、ばね、ゴム、ウレタン樹脂その他試料容器を透明板に押し付けるものであればいかなるものであってもよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき、本発明の実施の形態について説明する。
図１乃至図４は、本発明の実施の形態を示している。
図１および図２に示すように、試料検査装置１０は、ハウジング１１と、透明板１２と、試料支持部材１３と、冷却装置１４と、イメージセンサ１５と、光源１６と、加熱器１７と、温度制御装置１８と、制御用コンピュータ１９とを有している。図３に示すように、試料検査装置１０を用いた培養計測システムは、さらに画像処理用コンピュータ２０を有している。
【００１３】
図１に示すように、ハウジング１１は、箱体であって、正面に開口１１ａを有する。ハウジング１１の両側面の内側には、水平方向に伸びるレールが設けられている。透明板１２は、ガラス板から成り、レールより上側の位置でハウジング１１内を上下に分けるようハウジング１１内に水平に固定されている。
【００１４】
試料支持部材１３は、アルミプレートから成り、シャーレＡの縁部を支持しシャーレＡを位置決めする枠材をシャーレＡの個数に合わせて複数有する。なお、試料を入れる試料容器には、シャーレＡ以外の容器を用いてもよい。試料支持部材１３は、枠材で包囲される箇所にシャーレＡの外径よりやや小さい貫通孔を有する。試料支持部材１３は、開口１１ａを塞ぐ正面板１３ａが端部に垂直に固定されている。正面板１３ａには、把手１３ｂが固定されている。試料支持部材１３は、レールに沿って水平方向に移動可能に設けられ、透明板１２の下方の検査位置に水平方向に配置可能である。試料支持部材１３は、シャーレＡを透明板１２に押し付ける弾性部材（図示せず）を有している。弾性部材により、試料支持部材１３は、シャーレＡを透明板１２と接触するよう支持する。
【００１５】
冷却装置１４は、送風機から成り、イメージセンサ１５の側から透明板１２に向けて送風するよう透明板１２の上側に設けられている。冷却装置１４は光源１６の側から送風すると、シャーレＡに風が当たり、シャーレＡ内の培地を乾燥させて、試料の微生物の培養を妨げるおそれがある。これに対し、イメージセンサ１５の側から透明板１２に向けて送風することにより、シャーレＡに風が当たるのを透明板１２で遮りながら、透明板１２を冷却することができる。
【００１６】
イメージセンサ１５は、ＣＣＤラインセンサユニットから成る。イメージセンサ１５は、透明板１２の上側に透明板１２に沿ってスキャナ駆動部１５ａにより端から端まで移動するよう設けられ、透明板１２を通して試料支持部材１３により支持されるシャーレＡ内の試料の画像を入力するようになっている。イメージセンサ１５およびスキャナ駆動部１５ａは、スキャナ装置で用いられる部材から成る。イメージセンサ１５は、光検出素子が一列に並んで順に光量を読み取り、モータを備えたスキャナ駆動部１５ａにより列に対し垂直方向に移動しながら読取りを繰り返し、画像をデジタル信号化して出力する。
【００１７】
光源１６は、白色冷陰極蛍光ランプの面光源から成り、シャーレＡおよび透明板１２を通してイメージセンサ１５に向けて光を照射する。加熱器１７は、ラバーヒータから成り、検査位置に配置された試料支持部材１３の下側に光源１６を遮らないよう設けられている。加熱器１７は、発熱量を調整可能に構成され、検査位置に配置された試料支持部材１３のシャーレＡを加熱可能である。加熱器１７と光源１６との間には、断熱材１７ａが設けられている。温度制御装置１８は、温度センサ１８ａを有し、加熱器１７に接続されている。温度センサ１８ａは、検査位置に配置された試料支持部材１３の近くに配置され、シャーレＡ付近の温度を検出する。温度制御装置１８は、温度センサ１８ａの検出温度を入力し、シャーレＡの温度を所定の温度に保つよう加熱器１７の発熱量を制御する。冷却装置１４、イメージセンサ１５、光源１６、加熱器１７および温度制御装置１８は、家庭用電源に接続されて機能する。
【００１８】
図２に示す制御用コンピュータ１９は、ハードディスクドライブ１９ａを有し、イメージセンサ１５および図３に示す画像処理用コンピュータ２０にＬＡＮにより接続されている。制御用コンピュータ１９は、スキャナ駆動部１５ａの駆動を制御し、イメージセンサ１５からのデジタル信号を入力して画像処理用コンピュータ２０に出力する。画像処理用コンピュータ２０には、生菌数高速自動計数のためのプログラム（ソフトウェア）が組み込まれており、画像データからコロニー数を計算し、グラフ化する。
【００１９】
試料検査装置１０を用いて試料の検査を行なう場合、試料支持部材１３をハウジング１１の内部から引き出して、シャーレＡに試料を入れる。試料には、大腸菌E . coli (ATCC25922)、その他種々の細菌を用いることができる。試料となる生菌は以下の手順で培養する。試料をシャーレＡに1 ｍｌ入れ、これに約５０℃に保温した15〜20ｍｌの標準寒天培地を加える。シャーレＡを充分揺り動かして試料と培地を混和する。通常は、この状態でシャーレＡを静置して培地を凝固させるのが一般的で、凝固させた後、培地の乾燥を抑える目的でシャーレＡに蓋をする。
【００２０】
試料支持部材１３によりシャーレＡを支持する。シャーレＡは、蓋を下側に向けて支持される。試料支持部材１３をハウジング１１に対してスライドさせ、ハウジング１１の内部の検査位置に位置付ける。シャーレＡは、透明板１２と接触するよう支持される。このとき、弾性部材がシャーレＡを透明板１２に押し付けるため、シャーレＡを確実に透明板１２と接触させ、熱伝導による冷却効率を高めることができる。
【００２１】
ハウジング１１内で、加熱器１７によりシャーレＡの雰囲気を３５℃に加熱し、試料の微生物の培養に適した温度に上げる。温度制御装置１８により、シャーレＡの温度を試料の微生物の培養に適した所定の温度に保つことができる。
【００２２】
光源１６からシャーレＡおよび透明板１２を通してイメージセンサ１５に向けて光を照射する。イメージセンサ１５で透明板１２を通して試料支持部材１３により支持されるシャーレＡ内の試料の画像を入力し、デジタル信号化して出力する。画像の入力は、所定時間ごとに行なう。制御用コンピュータ１９はイメージセンサ１５からのデジタル信号を画像処理用コンピュータ１９に出力する。画像処理用コンピュータ１９では、画像データから各シャーレＡの試料のコロニー数を計算し、図４に示すようにグラフ化する。
【００２３】
試料検査装置１０は、培養開始時から試料を拡大して観測し、一定時間間隔で逐次画像情報として画像処理用コンピュータ１９に取り込ませる。画像処理用コンピュータ１９で画像処理を行い、増殖して大きくなったコロニーから順次検出し、新たに検出されるコロニーが無くなった時に総生菌数を確定させる。試料検査装置１０により、培養開始から短時間で生菌数を確定することが可能である。
【００２４】
検査の際、シャーレＡは、内部の湿度が培地により通常高いため、外部の温度が内部の温度より低いと、しばしば下側に配置された蓋の内面に結露する。結露による影響をなくすため、計測のたびにシャーレＡの蓋を外すと汚染の原因になるとともに、手数がかかるうえ、シャーレＡの位置が動く可能性が高く、同一領域のコロニー成長過程の計測が困難となる。しかしながら、試料検査装置１０では、冷却装置１４により透明板１２を冷却することができる。このため、透明板１２と接触したシャーレＡが熱伝導により冷却され、シャーレＡの内部の温度を外部の温度より低く保ち、シャーレＡの結露を防止することができる。これによって、結露によりコロニーの計数が妨げられるのを防止し、コロニーの正確な計数が可能となる。
【００２５】
なお、冷却装置１４は光源１６の側から送風すると、シャーレＡに風が当たり、シャーレＡ内の培地を乾燥させて、試料の微生物の培養を妨げるおそれがある。これに対し、イメージセンサ１５の側から透明板１２に向けて送風することにより、シャーレＡに風が当たるのを透明板１２で遮りながら、透明板１２を冷却することができる。
【００２６】
試料検査装置１０の検出機構の一例を図５に示す。図５に示すように、シャーレ全面を一度に観測しながら寒天培地内部のコロニー全部を計数できるように、寒天部分の中心に焦点を合わせて、寒天部分全体をCCDのサイズに縮小してスキャンしながら全体像を再構築する。結像系レンズが介在するが、ピント合わせが不要となる光学機構となっており、解像度と焦点深度のトレードオフにより画像処理に必要なコントラストを得て全体を観察することができる。この結果、シャーレの上蓋に多少の細かい水滴がついても、光量が落ちて画像が暗くはなるが、センサーに影像として結像せず、コロニーの計数に影響を与えないようにすることができる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、試料容器の結露を防止し、正確な計数を可能にする試料検査装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の試料検査装置の構成を示す概略断面図である。
【図２】図１に示す試料検査装置のブロック図である。
【図３】図１に示す試料検査装置を用いた培養計測システムの全体構成図である。
【図４】図１に示す試料検査装置による出力結果の説明図である。
【図５】図１に示す試料検査装置の検出機構の一例の説明図である。
【符号の説明】
１０ 試料検査装置
１１ ハウジング
１２ 透明板
１３ 試料支持部材
１４ 冷却装置
１５ イメージセンサ
１６ 光源
１７ 加熱器
１８ 温度制御装置
１９ 制御用コンピュータ
２０ 画像処理用コンピュータ

Claims (5)

1. 透明板と、
   試料容器を蓋を下側にして上部が前記透明板と接触するよう支持するための試料支持部材と、
   前記試料容器を加熱するための加熱器と、
   前記透明板を通して前記試料支持部材により支持される試料容器内の試料の画像を入力し、信号化して出力するためのイメージセンサと、
   前記イメージセンサの側から前記透明板に向けて送風する送風機から成り、前記透明板を冷却するための冷却装置と、
   前記試料容器および前記透明板を通して前記イメージセンサに向けて光を照射するための光源とを、
   有することを特徴とする試料検査装置。
2. 前記加熱器は前記試料支持部材の下側に設けられていることを、特徴とする請求項１記載の試料検査装置。
3. 前記試料容器の温度を所定の温度に保つための温度制御装置を有することを、特徴とする請求項１または２記載の試料検査装置。
4. 前記冷却装置は冷風を送る送風機から成ることを、特徴とする請求項１，２または３記載の試料検査装置。
5. 前記試料支持部材は前記試料容器を前記透明板に押し付ける弾性部材を有することを、特徴とする請求項１，２，３または４記載の試料検査装置。

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