JP6281231B2 - 培地情報登録システムおよびコロニー検出システム - Google Patents

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Description

本発明は、微生物等を培養した培地の画像を効率的に取り込むための技術に関する。
近年、ファーストフードその他の外食産業の成長や手軽な加工食品の増加に伴い、他人が調理した食品を食する機会が著しく増加している。その一方で、加工食品等の食品に毒物または有害な微生物等の危険なものが混入すると、人体に直接影響を与える。そのため、加工食品を取り扱う場合には、原材料の安全性だけでなく、製造工程の衛生面を厳しく管理し、食品の生産加工の全般に亘る食品の安全性が求められている。
これに対処するため、食品から採取した微生物をシャーレやフィルム(特許文献2参照)、プレート上で培養し、コロニーを計数(カウント)することにより、安全性を確認する検査が行われている。検査の効率化のため、検査結果のグレースケール画像をしきい値で2値化してコロニー領域を切り出し、計数する技術が提案されている。検査の際に用いる培地種には、検査対象の菌種に応じた多数のものが存在し、それぞれでコロニーを計数する基準が異なる。実用的な自動計数には、各培地種に適したプロファイル(画像処理アルゴリズムやパラメータ等)を選択する必要がある。これに対応するため、培地であるプレートにプレートタイプ標識を付与し、プレートタイプ標識に従って自動でプロファイルを選択する技術も提案されている(特許文献1参照)。
特許第5194068号公報 特開2011−250742号公報
しかしながら、特許文献1に記載の発明では、プレート等の培地に加工をしておかなければ、培地種等、分類種別が異なる大量の培地から効率的に画像を取り込むことが難しいという問題がある。
そこで、本発明は、培地上のコロニーを計数する処理の際、培地に特別な加工をしておかなくても、分類種別が異なる大量の培地から効率的に画像を取り込むことが可能な培地情報登録システムおよびコロニー検出システムを提供することを課題とする。
上記課題を解決するため、本発明第1の態様では、分類種別の指示領域を表示する指示領域表示手段と、前記指示領域に対して指示を行う指示手段と、前記指示手段による指示が行われた場合に、培地の供給指示を行う制御手段と、前記制御手段からの供給指示に従って、培地を供給する培地供給手段と、前記培地供給手段により供給された複数の培地を連続して撮像し、各培地に対応する撮像画像を得る撮像手段と、撮像された複数の撮像画像を前記指示手段により指示された指示領域に対応する分類種別と対応付けて記憶する撮像画像記憶手段と、を有することを特徴とする培地情報登録システムを提供する。
本発明第1の態様によれば、培地種等の分類種別の指示領域を表示し、指示領域に対する指示に基いて培地を供給し、供給された複数の培地を連続して撮像し、得られた複数の撮像画像を指示された指示領域に対応する分類種別と対応付けて記憶するようにしたので、培地に特別な加工をしておかなくても、分類種別が異なる大量の培地から効率的に画像を取り込むことが可能となる。
また、本発明第2の態様では、第1の態様の培地情報登録システムにおいて、前記撮像手段は、イメージスキャナが備えたイメージセンサであり、前記培地供給手段は、イメージスキャナが備えたシートのフィード機構であることを特徴とする。
本発明第2の態様によれば、撮像手段として、イメージスキャナのイメージセンサを用い、培地供給手段は、イメージスキャナのフィード機構を用いるようにしたので、シート状の薄型の培地を効率的に撮像して撮像画像を得ることが可能となる。
また、本発明第3の態様では、分類種別と対応付けて画像処理プロファイルを記憶した画像処理プロファイル記憶手段と、分類種別の指示領域を表示する指示領域表示手段と、前記指示領域に対して指示を行う指示手段と、前記指示手段による指示が行われた場合に、培地の供給指示を行う制御手段と、前記制御手段からの供給指示に従って、培地を供給する培地供給手段と、前記培地供給手段により供給された複数の培地を連続して撮像し、各培地に対応する撮像画像を得る撮像手段と、前記指示手段により指示された指示領域に対応する分類種別に基づいて、前記画像処理プロファイル記憶手段から画像処理プロファイルを抽出し、抽出した画像処理プロファイルを用いて前記撮像画像に対してコロニー計数処理を実行するコロニー計数手段と、を有することを特徴とするコロニー検出システムを提供する。
本発明第3の態様によれば、培地種等の分類種別と対応付けて画像処理プロファイルを記憶しておき、分類種別の指示領域を表示し、指示領域に対する指示に基いて培地を供給し、供給された複数の培地を連続して撮像し、指示された指示領域に対応する分類種別に基づいて、画像処理プロファイルを抽出し、抽出した画像処理プロファイルを用いて撮像画像に対してコロニー計数処理を実行するようにしたので、培地に特別な加工をしておかなくても、分類種別が異なる大量の培地それぞれに最適な画像処理プロファイルを用いた処理を一括して行うことが可能となる。
また、本発明第4の態様では、第3の態様のコロニー検出システムにおいて、前記撮像手段は、イメージスキャナが備えたイメージセンサであり、前記培地供給手段は、イメージスキャナが備えたシートのフィード機構であることを特徴とする。
本発明第4の態様によれば、撮像手段として、イメージスキャナのイメージセンサを用い、培地供給手段は、イメージスキャナのフィード機構を用いるようにしたので、シート状の薄型の培地を効率的に撮像して撮像画像を得ることが可能となる。
本発明によれば、培地上のコロニーを計数する処理の際、培地に特別な加工をしておかなくても、分類種別が異なる大量の培地から効率的に画像を取り込むことが可能となる。
本発明の一実施形態に係る培地情報登録システムの概要を示す図である。 本発明の一実施形態に係る培地情報登録システムのハードウェア構成図である。 本発明の一実施形態に係る培地情報登録システムの構成を示す機能ブロック図である。 本発明の一実施形態に係る培地情報登録システムの処理動作を示すフローチャートである。 複数の指示領域が表示された際の表示部6の画面の状態を示す図である。 本発明の一実施形態に係るコロニー検出システムの構成を示す機能ブロック図である。 本発明の一実施形態に係るコロニー検出システムの処理概要を示すフローチャートである。 培地情報登録システムの変形例の概要を示す図である。
以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
<1.培地情報登録システム>
<1.1.システム構成>
図1は、本発明の一実施形態に係る培地情報登録システムの概要を示す図である。図1に示すように、本実施形態に係る培地情報登録システムは、コンピュータ10とイメージスキャナ20により構成される。コンピュータ10のディスプレイには、分類種別である培地種に対応した複数の指示領域(取り込み開始ボタン)が表示され、いずれかの指示領域が指定された場合に、イメージスキャナ20が、対応する培地種の培地を連続撮像し、撮像画像が得られる。得られた撮像画像は、指定された指示領域に対応する培地種と対応付けてコンピュータ10内に取り込まれる。
培地として、本実施形態では、図1に示すようなフィルム培地Fを用いている。フィルム培地(微生物培養シート)とは、フィルムで形成された培地であり、シート状で薄いため、イメージスキャナ20のフィード機構を用いて撮像位置まで供給することが可能である。このようなフィルム培地としては、上記特許文献2に開示されているものを始めとして公知の種々のものを採用することができる。図1に示した例では、方形状の基材の中央に円形の培養層が設けられた構成となっている。
図2は、本発明の一実施形態に係る培地情報登録システムのハードウェア構成図である。本実施形態に係る培地情報登録システムは、汎用のコンピュータと外部機器で実現することができる。コンピュータ10は、汎用のコンピュータであり、図2に示すように、CPU(Central Processing Unit)1と、コンピュータのメインメモリであるRAM(Random Access Memory)2と、CPU1が実行するプログラムやデータを記憶するためのハードディスク、フラッシュメモリ等の大容量の記憶装置3と、キーボード、マウス等のキー入力I/F(インターフェース)4と、データ記憶媒体等の外部装置とデータ通信するためのデータ入出力I/F(インターフェース)5と、液晶ディスプレイ等の表示デバイスである表示部6と、を備え、互いにバスを介して接続されている。また、コンピュータ10は、データ入出力I/F5を介してイメージスキャナ20と接続されている。
イメージスキャナ20は、紙等のシート状の媒体を撮像して、得られた撮像画像をコンピュータに出力する撮像手段であり、撮像機能自体は、市販のイメージスキャナと同一である。
図3は、本実施形態に係る培地情報登録システムの構成を示す機能ブロック図である。図3において、11は制御手段、12は指示領域表示手段、13は指示手段、21は培地供給手段、22は撮像手段、14は撮像画像記憶手段である。
制御手段11は、培地情報登録システム全体の制御を行うものであり、指示手段13からの指示に基づいて、撮像画像の登録区分を決定するとともに、培地供給手段21に対して培地の撮像手段22への供給を指示する手段である。撮像画像の登録区分は、培地種によって決定される。制御手段11は、CPU1が、記憶装置3に記憶されているプログラムを実行することにより実現される。指示領域表示手段12は、選択可能な撮像画像の培地種を指示領域として表示する手段であり、CPU1がプログラムを実行し、所定の指示領域を表示部6に表示させることにより実現される。指示手段13は、指示領域表示手段12に表示された指示領域を選択指示する手段であり、キー入力I/F4からの入力信号に基づき、CPU1がプログラムを実行し、指示領域を特定することにより実現される。培地供給手段21は、セットされた培地を連続して撮像手段22に供給する手段である。撮像手段22は、培地供給手段21により供給された培地を順次撮像し、撮像画像を得る手段である。
撮像画像記憶手段14は、撮像手段22より撮像された撮像画像を、制御手段11により設定された登録区分に基づき、記憶する手段であり、記憶装置3により実現される。本実施形態では、撮像画像は、後にコロニー計数処理を行う場合に、コロニーの計数を行い易いように、ビットマップ形式のカラー画像として保存される。もちろん、コロニーの計数を行うことができる形式であれば、画像の形式は限定されるものではない。また、カラー画像に代えてグレースケール画像として保存してもよい。
図3に示した各構成手段は、現実には図2に示したように、コンピュータ10およびイメージスキャナ20その他の周辺機器等のハードウェアに専用のプログラムを組み込むことにより実現される。すなわち、コンピュータ10が、専用のプログラムに従って各手段の内容を実行することになる。
図2に示した記憶装置3には、CPU1を動作させ、コンピュータを、培地情報登録システムとして機能させるための専用のプログラムが実装されている。この専用のプログラムを実行することにより、CPU1は、制御手段11、指示領域表示手段12、指示手段13、撮像画像記憶手段14としての機能を実現することになる。また、記憶装置3は、撮像画像記憶手段14として機能するだけでなく、培地情報登録システムとしての処理に必要な様々なデータを記憶する。また、イメージスキャナ20は、そのフィード機構が培地供給手段21として機能し、そのイメージセンサ(CCD等の撮像素子)が撮像手段22として機能する。
<1.2.処理動作>
次に、図1〜図3に示した培地情報登録システムの処理動作について説明する。図4は、本発明の一実施形態に係る培地情報登録システムの処理動作を示すフローチャートである。まず、利用者が、シート状のフィルム培地Fを重ねて、束とした状態で、培地供給手段21にセットする。この状態で、培地情報登録システムを起動すると、指示領域表示手段12が、複数の指示領域を表示する(ステップS10)。培地情報登録システムを起動すれば、指示領域表示手段12は、複数の指示領域を表示するため、指示領域の表示後に、フィルム培地Fを培地供給手段21にセットするようにしてもよい。
図5は、複数の指示領域が表示された際の表示部6の画面の状態を示す図である。図5に示すように、表示部6の画面には、培地種に対応した複数の指示領域が表示される。図5の例では、4つの指示領域B1〜B4が表示されている。指示領域B1は、「AC画像取り込み開始」を指示するための領域であり、一般生菌を対象とするAC培地を撮像する場合に指示する。指示領域B2は、「CC画像取り込み開始」を指示するための領域であり、大腸菌群を対象とするCC培地を撮像する場合に指示する。指示領域B3は、「EC画像取り込み開始」を指示するための領域であり、E.Coliおよび大腸菌群を対象とするEC培地を撮像する場合に指示する。指示領域B4は、「SA画像取り込み開始」を指示するための領域であり、黄色ブドウ球菌を対象とするSA培地を撮像する場合に指示する。各指示領域は、いわゆる操作ボタンのような役割を果たしており、マウスやキーボード等の入力機器によりカーソルを領域内に移動させ、クリック等の操作を行うことにより、その操作ボタンを選択する指示を行うことが可能になっている。
複数の指示領域を表示した状態で、制御手段11は外部からの指示を待つ状態となっている(ステップS20)。利用者は、マウスやキーボード等の入力機器を用いて表示部6に表示された複数の指示領域の中から、1つの指示領域に対して指示を行う。利用者の操作に基づき指示手段13により1つの指示領域を操作する指示が行われると、制御手段11は、培地供給手段21に対して培地の供給指示を行う。そして、制御手段11からの供給指示に従い、培地供給手段21は、セットされた培地を撮像手段22に供給する(ステップS30)。
撮像手段22は、供給された培地を撮像し、ビットマップ形式、カラーの撮像画像を得る(ステップS40)。撮像は、供給された培地の数だけ順次行われる。この培地の供給及び撮像の制御については、公知のイメージスキャナの制御機構により実現される。ステップS40の処理によりセットされた各培地について1つの撮像画像が得られる。撮像手段22は、撮像により得られた撮像画像を制御手段11に渡す。
制御手段11は、撮像手段22から受け取った撮像画像を、指示手段13により指示された指示領域に対応する培地種と対応付けて登録する(ステップS50)。具体的には、指示された指示領域に対応する培地種と、連続して撮像された全ての撮像画像を対応付けて、撮像画像記憶手段14に記憶させる。一般的なOS(Operating System)を用いた場合には、特定の培地種のフォルダに、全ての撮像画像が収められるイメージで記憶される。もちろん、どのような態様で撮像画像を記憶するかについては、限定されるものではない。例えば、記憶される撮像画像の画像ファイル名に培地種に対応した文字列を付加する、撮像画像の画像ファイルをデータベースで管理して培地種と対応付ける等、様々な態様で実現することができる。
例えば、培地供給手段21にAC培地をセットした場合、図5に示した表示画面に対して、利用者は、ステップS20において、指示領域B1を指示する。すると、AC培地を撮像した撮像画像は、AC培地を示す情報と対応付けて撮像画像記憶手段14に記憶される。一般的なOSを用いた場合には、AC培地を示すフォルダ内にACの撮像画像が格納されるイメージとなる。
同様に、培地供給手段21にCC培地をセットした場合、図5に示した表示画面に対して、利用者は、ステップS20において、指示領域B2を指示する。すると、CC培地を撮像した撮像画像は、CC培地を示す情報と対応付けて撮像画像記憶手段14に記憶される。このようにして、培地供給手段21にセットした培地の培地種に対応した指示領域を指示することにより、培地種に対応した撮像画像を一括して取り込むことが可能となる。
<2.コロニー検出システム>
<2.1.システム構成>
次に、コロニー検出システムについて説明する。本発明の一実施形態に係るコロニー検出システムは、外観およびハードウェア構成は、上記培地情報登録システムと同様であり、図1および図2に示したようなものとなっている。
図6は、本実施形態に係るコロニー検出システムの構成を示す機能ブロック図である。図6中、培地情報登録システムと同様の機能を持つ手段については、同一符号を付して説明を省略する。図6において、15は制御手段、16はコロニー計数手段、17は画像処理プロファイル記憶手段である。
制御手段15は、コロニー検出システム全体の制御を行うものであり、指示手段13からの指示に基づいて、撮像対象の培地種を特定するとともに、培地供給手段21に対して培地の撮像手段22への供給を指示する手段である。コロニー計数手段16は、制御手段15により特定された培地種に対応する画像処理プロファイルを画像処理プロファイル記憶手段17から抽出し、抽出した画像処理プロファイルを用いて撮像画像に対して画像処理を実行し、コロニーを計数する手段である。画像処理プロファイル記憶手段17は、培地種と画像処理プロファイルを対応付けて記憶した記憶手段である。
制御手段15、コロニー計数手段16は、CPU1が、記憶装置3に記憶されているプログラムを実行することにより実現される。画像処理プロファイル記憶手段17は、記憶装置3により実現される。画像処理プロファイルは、各培地種に適したアルゴリズム及びパラメータである。画像処理プロファイルとしては、特許文献1に記載のもの等、コロニー計数のための公知の画像処理プロファイルを用いることができる。本実施形態では、少なくともAC培地、CC培地、EC培地、SA培地に適した4つの画像処理プロファイルが記憶されている。
図6に示した各構成手段は、現実には図2に示したように、コンピュータおよびその周辺機器等のハードウェアに専用のプログラムを搭載することにより実現される。すなわち、コンピュータが、専用のプログラムに従って各手段の内容を実行することになる。
図2に示した記憶装置3には、CPU1を動作させ、コンピュータを、コロニー検出システムとして機能させるための専用のプログラムが実装されている。この専用のプログラムと、OSその他のプログラムを実行することにより、CPU1は、指示領域表示手段12、指示手段13、撮像画像記憶手段14、制御手段15、コロニー計数手段16としての機能を実現することになる。また、記憶装置3は、画像処理プロファイル記憶手段17として機能するだけでなく、コロニー検出システムとしての処理に必要な様々なデータを記憶する。また、イメージスキャナ20は、そのフィード機構が培地供給手段21として機能し、そのイメージセンサが撮像手段22として機能する。
<2.2.処理動作>
次に、図1、図2、図6に示したコロニー検出システムの処理動作について説明する。図7は、本発明の一実施形態に係るコロニー検出システムの処理概要を示すフローチャートである。図7中、培地情報登録システムと同様の処理を行うステップについては、同一符号を付して説明を省略する。培地情報登録システムと同様、ステップS10〜ステップS40までの処理を実行し、撮像画像が得られたら、コロニー計数手段16は、指示手段13により指示され、制御手段15により特定された培地種に基づいて、対応する画像処理プロファイルを特定する(ステップS60)。具体的には、制御手段15により特定された培地種で記憶手段17を検索し、対応する画像処理プロファイルを抽出する。
続いて、抽出した画像処理プロファイルを用いて、各撮像画像に対して、コロニー計数処理を行う(ステップS70)。培地供給手段21には、同一種の培地の束がセットされているので、得られる複数の撮像画像は、全て同一種の培地に対応したものとなる。これら同一培地種の撮像画像に対して、指示手段13により指示された培地種に対応する画像処理プロファイルを用いてコロニー計数処理を行うので、最適な画像処理プロファイルを用いた処理を一括して行うことが可能となる。
コロニー検出システムにおいて検出されたコロニーの情報を用いて、衛生管理システム等に応用することが可能である。具体的には、原材料や製造工程の食品から検出したコロニーの数が所定値を上回った場合に警告を発する等の処理を行うプログラムをコンピュータに組み込み、衛生管理システムを実現する。上記コロニー検出システムを実現するコンピュータに、プログラムを組み込んでおくことにより、培地の撮影から警告を発することまで行う衛生管理システムを実現することができる。
<3.変形例>
次に、培地情報登録システムの変形例について説明する。変形例は、培地として薄いシート状のフィルム培地ではなく、厚みのある寒天培地に対応する構成となっている。図8は、培地情報登録システムの変形例の概要を示す図である。図8に示すように、培地情報登録システムの変形例は、コンピュータ10とカメラ30とコンベア40により構成される。コンピュータ10のディスプレイには、培地種に対応した複数の指示領域(取り込み開始ボタン)が表示され、いずれかの指示領域が指定された場合に、コンベア40が対応する培地種の寒天培地Kを搬送し、カメラ30が、所定の位置に搬送されてきた寒天培地Kを連続撮像し、撮像画像が得られる。得られた撮像画像は、指定された指示領域に対応する培地種と対応付けてコンピュータ10内に取り込まれる。
カメラ30としては、CCD等の撮像素子を有するデジタルカメラを採用することができる。コンベア40としては、公知のベルトコンベアを用いることができる。カメラ30、コンベア40は、それぞれ図3の撮像手段22、培地供給手段21に対応しており、カメラ30により撮像画像が得られた後の処理は、上記実施形態の培地情報登録システムと同様であり、図4のフローチャートに従った処理により撮像画像が撮像画像記憶手段14に登録される。
また、コロニー検出システムについても、図8に示すような構成により実現することができる。カメラ30により撮像画像が得られた後の処理は、上記実施形態のコロニー検出システムと同様であり、図7のフローチャートに従った処理により画像プロファイルが特定され、撮像画像に対してコロニー計数処理が行われる。
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、培地としてフィルム培地と、寒天培地に対応したものについて説明したが、これら以外の形状の培地に対して用いてもよい。
また、上記実施形態では、コロニー検出システムにおいて、撮像画像を得た後、続けてコロニー計数処理を行うようにしたが、培地情報登録システムにおいて示したように、一旦、撮像画像記憶手段に格納した後、所望の時期に撮像画像に対してコロニー計数処理を行うようにしてもよい。
また、上記実施形態では、撮像画像の登録、画像処理プロファイルの特定等、分類種別の特定を培地種に応じて行ったが、希釈倍率や検査対象食品に応じて行ってもよい。
1・・・CPU(Central Processing Unit)
2・・・RAM(Random Access Memory)
3・・・記憶装置
4・・・キー入力I/F
5・・・データ入出力I/F
6・・・表示部
10・・・コンピュータ
11、15・・・制御手段
12・・・指示領域表示手段
13・・・指示手段
14・・・撮像画像記憶手段
16・・・コロニー計数手段
17・・・画像処理プロファイル記憶手段
20・・・イメージスキャナ
20a・・・フィード機構
21・・・培地供給手段
22・・・撮像手段
30・・・カメラ
40・・・コンベア

Claims (6)

  1. 培地種別に対応した領域を表示する表示手段と、
    前記表示された領域を選択する指示を行う指示手段と、
    前記指示手段により前記領域を選択する指示が行われた場合に、培地の撮像手段への供給指示を行う制御手段と、
    前記制御手段からの供給指示に従って、培地を撮像手段に供給する培地供給手段と、
    前記培地供給手段により供給された複数の同一種の培地を連続して撮像し、各培地に対応する撮像画像を得る撮像手段と、
    撮像された複数の撮像画像を前記指示手段により指示された領域に対応する培地種別と対応付けて記憶する撮像画像記憶手段と、
    を有することを特徴とする培地情報登録システム。
  2. 前記撮像手段は、イメージスキャナが備えたイメージセンサであり、
    前記培地供給手段は、イメージスキャナが備えたシートのフィード機構であることを特徴とする請求項1に記載の培地情報登録システム。
  3. 請求項1または請求項2に記載の培地情報登録システムにおける表示手段、指示手段、制御手段、撮像画像記憶手段として、コンピュータを機能させるためのプログラム。
  4. 培地種別と対応付けて画像処理プロファイルを記憶した画像処理プロファイル記憶手段と、
    培地種別に対応した領域を表示する表示手段と、
    前記表示された領域を選択する指示を行う指示手段と、
    前記指示手段により前記領域を選択する指示が行われた場合に、培地の撮像手段への供給指示を行う制御手段と、
    前記制御手段からの供給指示に従って、培地を撮像手段に供給する培地供給手段と、
    前記培地供給手段により供給された複数の同一種の培地を連続して撮像し、各培地に対応する撮像画像を得る撮像手段と、
    前記指示手段により指示された領域に対応する培地種別に基づいて、前記画像処理プロファイル記憶手段から画像処理プロファイルを抽出し、抽出した画像処理プロファイルを用いて前記撮像画像に対してコロニー計数処理を実行するコロニー計数手段と、
    を有することを特徴とするコロニー検出システム。
  5. 前記撮像手段は、イメージスキャナが備えたイメージセンサであり、
    前記培地供給手段は、イメージスキャナが備えたシートのフィード機構であることを特徴とする請求項4に記載のコロニー検出システム。
  6. 請求項4または請求項5に記載のコロニー検出システムにおける画像処理プロファイル記憶手段、表示手段、指示手段、制御手段、コロニー計数手段として、コンピュータを機能させるためのプログラム。
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