JP6804769B2 - 生死菌の状態判定装置、及び同装置を用いた生死菌状態判定方法 - Google Patents

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Description

本発明は、細菌類やカビ類（以下、総称して菌類ともいう。）の付着或いは混入する検体から採取した菌類の生菌、死菌の状態判別が可能で、特に食品類の生産者や流通業者には極めて好適な菌類の即時の判別が可能な装置に関する。
食品類とりわけ水分率の高い生鮮食品や加工食品等は菌類の繁殖しやすい条件を具有することから、これら食品等の生産原初から混在し若しくは流通及び消費に至る段階で該菌類等が付着し或いは落下混入し、且これが短時間に繁殖し極めて不衛生となるばかりか度々食中毒が招来されたり、或いは商品の変質や不腐が招来される結果となっている。
そのため生鮮食品では合成樹脂素材製の容器や紙器で包装し更には保冷等を施し流通や消費に供しているが、これら容器や紙器には特段抗菌処理がなされてないため、原初から混在する菌類は時間経過とともに繁殖するばかりか該容器や紙器の外面には、流通や消費に亘る間に付着し或いは落下した菌類が繁殖し極めて不衛生な状態におかれている。
他方、加工食品についても従来許容される合成保存料を添加し菌類の繁殖防止を図っていたが、近年の健康指向の高まりとともに合成保存料が危険視されるに至り、加えて消費者保護の見地より製造物責任所謂ＰＬ法の施行とも相俟って、食品生産者はもとより流通業者においても衛生管理が強く求められる実情にある。
かかる状況に鑑み、最近では例えばX-Galなどのような発色成分を適宜に混合させた発色培地に採取した菌類を植菌し、これを所要温度に保持されたインキュベーター等の培養器で略２４時間乃至４８時間培養することによりコロニーを形成し、且大腸菌等が保持するβ−ガラクトシターゼ酵素で発色成分を分解し発色させて判別する技術が出現した。
しかし、流通に供される食品類の菌類の判別手段としては判別のための培養に長時間を要するため実用性に劣り、判別し得る菌類も大腸菌や一般生菌の一部に限定され、しかも、生菌死菌の判別もできない等の欠点を有していた。
また、他の判別技術として蛍光染料を生理的食塩水に適宜濃度に混合させた染色溶液に採取した菌類を混入したうえ、これを２４時間乃至４８時間培養しコロニーの形成を図ったうえ光学顕微鏡で判別する方法もが提案されている。
しかし、この方法も依然培養のために長時間を要し、しかも蛍光染料は菌類の細胞内に入りにくく且一旦細胞内に浸透した染料も容易に流失するため細胞が十分に染色されず、従って発光エネルギーも微弱であるため精密高倍率のレンズを使用せねばならぬ等判別装置も大型で且高価となる等、流通に供される食品類の菌類判別のためには問題が多かった。
かかる問題に鑑み、最近では、特許第２９７９３８３号に示すように、フルオレセイン(fluorescein)若しくはその誘導体からなる蛍光染料が生菌並びに死菌の細胞内に浸透し易いこと、及びプロピジウムイオダイト(Propidium iodide)からなる蛍光染料が死菌の細胞内のみに浸透しえること、更には生菌細胞内に浸透したフルオレセイン或いはその誘導体からなる蛍光染料が特定波長たる488nmの励起光の吸収によりストークス則に従って該吸収光より長波長の520nmの強い蛍光発光を呈すること、及び死菌細胞内に浸透したプロピジウムイオダイトからなる蛍光染料も488nm励起光の吸収に伴いストークス則に従い該吸収光より長波長の625nmの強い蛍光発光がなされる反面、フルオレセイン若しくはその誘導体からなる蛍光染料は死菌細胞に取込まれて蛍光発光が阻害されることを究明し、その上で、特定波長たる488nmの励起光を吸収し蛍光発光する発光エネルギーが極めて強いために、前記蛍光染料で染色した染色菌液を培養することなく且光散乱させることによって低い倍率を以って蛍光波長毎の発光数（生菌及び死菌）、発光の形状（菌の種類）、発光数（菌数）等を即時に判別しえる技術が提案された。
特開平０９−２７５９９８号公報
この技術は細菌類やカビ類等の菌類が混在付着する検体から適宜手段で被着採取した菌類を、極めて簡便な方法で即時に生菌や死菌、菌の種類或いは菌数を判別することの可能となった。
しかし、かかる菌体の生菌や死菌その他の状況の判別技術は、即時に結果を判別可能とした基本的な技術ではあるが、蛍光波長毎の発光数、発光形状、発光数等を拡大レンズで視認するものであるため、実際にその判別結果を得るためのプロセス作業は専門性を有し、万人に容易に実行しやすいものではなく、更には視認技術が拡大レンズを用いたものであるため正確性に欠ける。
すなわち、菌体の判別を行うために蛍光発光を用いて生菌、死菌の区別を行う優れた技術ではあるが、最終的には視認による判別となるため視認に至るまでの作業が複雑となり、菌体の状況把握が不正確となり、更には視認に際して拡大レンズを通して菌体状況を目視で確認するために映像が不明確になり、正確な生菌、死菌の状況把握が困難となる欠点を有していた。
本発明では事前準備として染色菌液を作成し、フィルタ上に滴下してフィルタ上の染色菌液に励起光を複数の励起光用ＬＥＤによって斜め上方より正確に照射して、一定の蛍光波長のもとに生菌、死菌の菌体を発光させてＣＭＯＳイメージセンサにより撮像して正確な菌体の撮像を可能とした生死菌の状態判定装置として上記の課題を解消した。
すなわち、この発明は、内部を暗室空間とし内部に測定機構を収納したケース本体と、ケース本体の正面に形成した菌類基盤挿入口を開閉自在とした開閉蓋体と、ケース本体内に収納して、検体から採取した菌体の生死菌の判別、菌数の計測等を行うべく構成した測定機構と、より構成すると共に、測定機構は、検体から採取した菌体を載置した菌類基盤を挿入固定する菌類基盤保持機構と、菌類基盤保持機構の斜め上方周辺に配置し、菌類基盤上の菌体に向かって集中照射可能に構成した励起光照射機構と、菌類基盤上の菌体上方に固定フレームを介して配設した撮像カメラと、菌類基盤保持機構を支持する別動する二層からなるＸＹステージをＸＹ軸方向に微調整移動するＸＹ軸調整機構と、より構成した生死菌の状態判定装置に関する。
また、菌類基盤の一部には検体から菌体を濾過採取した測定用フィルタを載置したことに特徴を有する。
また、菌類基盤と撮像カメラとの間に介設した複数のバンドパスフィルタの切換えを行うためのフィルタ切換機構を撮像カメラの固定フレーム後方に配設したことにも特徴を有する。
また、菌類基盤保持機構は、菌類基盤両側縁を左右外側方から挟持する左右レールと、左右レールの一方を外側方へ変位して左右レールによる菌類基盤の挟持を解除するためのレール変位機構と、菌類基盤挿入口からレール変位機構の操作を行うために左右レールの一方の外側方に配設し、中途の枢支部を中心に回動操作可能に構成した操作レバーとより構成し、レール変位機構は、左右レールの一方に水平に突設した摺動用軸と、摺動用軸の頭部に設けた操作レバー当接突部と、操作レバー当接突部に先端を当接した操作レバーの中途部をＸＹステージに枢支した操作枢支部と、左右レールの一方の外側面と操作レバー先端との間に介設した圧縮バネと、より構成したことにも特徴を有する。
また、励起光照射機構は、菌類基盤保持機構の斜め上方周辺に複数個配置した励起光用ＬＥＤよりなり、各励起光用ＬＥＤは生菌用と死菌用とに分けてそれぞれ互い違いに配設したことにも特徴を有する。
また、撮像カメラは、測定用フィルタ上の菌体群を所定数の格子状区画に区分して区画毎にＣＭＯＳイメージセンサーによって把握した光によって別途に接続したコンピューターを介して画像処理することにも特徴を有する。
また、ＸＹ軸調整機構は、Ｘ軸用モータとＹ軸用モータとの各出力軸を二層のＸＹステージにそれぞれ連動連設すると共に、ＸＹステージには予め原点位置を設定しておき、二層のＸＹステージをＸＹ軸方向へ微調整移動するに際しては原点位置を中心とした移動距離情報を各ＸＹ軸用モータの制御部に送信して原点補正を行うべく構成したことにも特徴を有する。
また、測定用フィルタに菌体を濾過採取する工程を次のとおりとすることにより上記の生死菌状態測定装置に用いて生死菌の状態判定を行う生死菌状態判定方法に関する。
工程１：試験管に検体を少量滴下する工程。
工程２：試験管に専用試薬を滴下し、密封して攪拌後静置する工程。
工程３：測定用フィルタを別途設けたフィルタハウジング中に収納してセットする工程。
工程４：測定用フィルタを収納したフィルタハウジングを別途設けたシリンジの先端に接続して、フィルタハウジング内部とシリンジ内部とを連通状態とする工程。
工程５：試験管中の検体をシリンジ内部に注入する工程。
工程６：シリンジ内部を加圧してシリンジ先端からフィルタハウジング内の測定用フィルタへ向かって検体と共に菌体を圧入することにより測定用フィルタ面に染色された菌体のみを濾過採取する工程。
工程７：測定用フィルタをフィルタハウジングから取り出して菌類基盤上に載置することにより、測定用フィルタ面に濾過採取された菌体群を測定用フィルタを介して菌類基盤上に配置する工程。
工程８：菌類基盤を前述の生死菌状態判定装置における菌類基盤保持機構に挿入し、励起光照射機構と撮像カメラより構成した生死菌状態判定装置を用いて、菌体の状態を画像として把握して生死菌の状態を判定する工程。
本発明に係る生死菌の状態判定装置によれば、内部を暗室空間とし内部に測定機構を収納したケース本体と、ケース本体の正面に形成した菌類基盤挿入口を開閉自在とした開閉蓋体と、ケース本体内に収納して、検体から採取した菌体の生死菌の判別、菌数の計測等を行うべく構成した測定機構と、より構成すると共に、測定機構は、検体から採取した菌体を載置した菌類基盤を挿入固定する菌類基盤保持機構と、菌類基盤保持機構の斜め上方周辺に配置し、菌類基盤上の菌体に向かって集中照射可能に構成した励起光照射機構と、菌類基盤上の菌体上方に固定フレームを介して配設した撮像カメラと、菌類基盤保持機構を支持する別動する二層からなるＸＹステージをＸＹ軸方向に微調整移動するＸＹ軸調整機構と、より構成したため、比較的容易な作業でありながら、菌体の状況把握が従来に比して正確で、更には撮像画像を介して正確な生菌、死菌の状況把握を行うことができる。
また、菌類基盤の一部には検体から菌体を濾過採取した測定用フィルタを載置したことにより、フィルタ上にトラップされた生死菌を直接的に判別することができ、しかも、フィルタは菌類基盤上に載置されていることから、菌類基盤ごと検体であるフィルタを容易に移動させることができる。
また、菌類基盤と撮像カメラとの間に介設した複数のバンドパスフィルタの切換えを行うためのフィルタ切換機構を撮像カメラの固定フレーム後方に配設したため、ケース本体内においてフィルタ切替機構をコンパクトに収容することができる。
また、菌類基盤保持機構は、菌類基盤両側縁を左右外側方から挟持する左右レールと、左右レールの一方を外側方へ変位して左右レールによる菌類基盤の挟持を解除するためのレール変位機構と、菌類基盤挿入口からレール変位機構の操作を行うために左右レールの一方の外側方に配設し、中途の枢支部を中心に回動操作可能に構成した操作レバーとより構成し、レール変位機構は、左右レールの一方に水平に突設した摺動用軸と、摺動用軸の頭部に設けた操作レバー当接突部と、操作レバー当接突部に先端を当接した操作レバーの中途部をＸＹステージに枢支した操作枢支部と、左右レールの一方の外側面と操作レバー先端との間に介設した圧縮バネと、より構成したため、菌類基盤の設置や取り外しが容易であり、しかも、測定状態において菌類基盤を堅実に保持することができる。
また、励起光照射機構は、菌類基盤保持機構の斜め上方周辺に複数個配置した励起光用ＬＥＤよりなり、各励起光用ＬＥＤは生菌用と死菌用とに分けてそれぞれ互い違いに配設したため、各励起光用ＬＥＤより出射された励起光を菌類基盤やフィルタ等により阻害されることなく、直接的にフィルタ上の菌類に照射することができ、効率的な蛍光発光を促すことができる。また、生菌用と死菌用の励起光用ＬＥＤを互い違いに配設したことにより、フィルタ上の菌類に対しムラ無く励起光を照射することができる。
また、撮像カメラは、測定用フィルタ上の菌体群を所定数の格子状区画に区分して区画毎にＣＭＯＳイメージセンサーによって把握した光によって別途に接続したコンピューターを介して画像処理することとしたため、直接的な検鏡によって生死菌の数を視覚的に計数する場合に比して、労力を飛躍的に削減しつつも正確で、且つ、測定者の個人差によることなく安定した状態判別を行うことができる。
また、ＸＹ軸調整機構は、Ｘ軸用モータとＹ軸用モータとの各出力軸を二層のＸＹステージにそれぞれ連動連設すると共に、ＸＹステージには予め原点位置を設定しておき、二層のＸＹステージをＸＹ軸方向へ微調整移動するに際しては原点位置を中心とした移動距離情報を各ＸＹ軸用モータの制御部に送信して原点補正を行うべく構成したため、測定毎の再現性を正確に保持しつつ、ＸＹステージ上の菌類基盤保持機構をＸＹ軸方向に移動させて状態判別を行わせることができる。
また、本発明に係る生死菌状態判別方法では、測定用フィルタに菌体を濾過採取する工程を、試験管に検体を少量滴下する工程１と、試験管に専用試薬を滴下し、密封して攪拌後静置する工程２と、測定用フィルタを別途設けたフィルタハウジング中に収納してセットする工程３と、測定用フィルタを収納したフィルタハウジングを別途設けたシリンジの先端に接続して、フィルタハウジング内部とシリンジ内部とを連通状態とする工程４と、試験管中の検体をシリンジ内部に注入する工程５と、シリンジ内部を加圧してシリンジ先端からフィルタハウジング内の測定用フィルタへ向かって検体と共に菌体を圧入することにより測定用フィルタ面に染色された菌体のみを濾過採取する工程６と、測定用フィルタをフィルタハウジングから取り出して菌類基盤上に載置することにより、測定用フィルタ面に濾過採取された菌体群を測定用フィルタを介して菌類基盤上に配置する工程７と、菌類基盤を前述の生死菌状態判定装置における菌類基盤保持機構に挿入し、励起光照射機構と撮像カメラより構成した生死菌状態判定装置を用いて、菌体の状態を画像として把握して生死菌の状態を判定する工程８と、を行って前記生死菌状態測定装置に用いて生死菌の状態判定を行うこととしたため、比較的容易な作業でありながら、菌体の状況把握が従来に比して正確で、更には撮像画像を介して正確な生菌、死菌の状況把握を行うことができる。
状態判定システムの構成を示した説明図である。 本実施形態に係る判定装置の構成を示した説明図である。 菌類基盤保持機構及びＸＹステージの構成を示した説明図である。 蛍光染色された菌体をフィルタ上に濾別する過程を示した説明図である。 測定機構の要部構成を示した分解斜視図である。 制御部において実行される画像処理を示したフローである。 主要な電気的構成を示すブロック図である。 光量テーブルを示した説明図である。 制御部にて実行される処理を示したフローである。 光量テーブルを示した説明図である。 制御部にて実行される処理を示したフローである。 光量テーブルを示した説明図である。 制御部にて実行される処理を示したフローである。
以下に、本実施形態に係る生死菌の状態判定装置及び生死菌状態判定方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は本実施形態に係る生死菌の状態判定装置（以下、判定装置Ａという。）とコンピュータＣとを電気的に接続して構築した生死菌の状態判定システムＳを示す説明図である。
判定装置Ａは、略方形状のケース本体１０と、ケース本体１０内に収納した測定機構１１とより構成されている。
ケース本体１０は、略密閉方形状に形成されて内部を暗室空間としており、安定載置のために底部にウエイトを設け、正面の側壁には開閉蓋体１２を開閉自在に設けている。
測定機構１１は、生死菌の判別を行うための部位であり、電圧変換部４９ａを介設した電源ケーブル４９を介して図示しない商用電源より供給された電力により稼動する。
開閉蓋体１２は、開蓋操作により内部の測定機構１１が稼動停止し、閉蓋操作により稼動するように測定機構１１と連動連設されている。
開閉蓋体１２により開閉される開閉口１３は、菌類基盤挿入口１４としており、菌類基盤挿入口１４には測定機構１１の一部として正面部分を構成する菌類基盤保持機構１５が設けられている。
図２に示すように菌類基盤保持機構１５は、ケース本体１０の内部に設けた略門型の固定フレーム１６に設置し、図３に示すように、使用者Ｐにより挿入される平面視長方形状の菌類基盤１７（図１参照）の長手側両側縁を左右外側方から挟持する左右レール１８Ｌ,１８Ｒと、左右レール１８Ｌ,１８Ｒの一方（本実施形態では左レール１８Ｌ）を外側方へ変位して左右レール１８Ｌ,１８Ｒによる菌類基盤１７の挟持を解除するためのレール変位機構１９と、菌類基盤挿入口１４からレール変位機構１９の操作を行うために左右レール１８Ｌ,１８Ｒの一方の外側方に配設し、中途の枢支部２０ａを中心に回動操作可能に構成した操作レバー２０とより構成し、レール変位機構１９は左右レール１８Ｌ,１８Ｒの一方に水平に突設した摺動用軸２１と、摺動用軸２１の頭部に設けた操作レバー当接突部２１ａと、操作レバー当接突部２１ａに先端を当接した操作レバー２０の中途部をＸＹステージ２２に枢支した操作枢支部２３と、左右レール１８Ｌ,１８Ｒの一方の外側面と操作レバー２０先端との間に介設した圧縮バネ２４とより構成している。
菌類基盤保持機構１５に挿入固定する菌類基盤１７は、検体から採取した菌体を載置しており、具体的には、後述するように検体から採取して蛍光染色溶液にて処理した菌体を測定用フィルタ１７ａにより濾過して採取し、処理菌体の付着した測定用フィルタ１７ａごと菌類基盤１７に載置して測定機構１１における菌類基盤保持機構１５にセットする。
また、図２に示すように菌類基盤保持機構１５の周辺においては励起光照射機構２５を配設しており、励起光照射機構２５は、菌類基盤保持機構１５の斜め上方周辺に複数個配置した励起光用ＬＥＤ２６よりなり、各励起光用ＬＥＤ２６は生菌用ＬＥＤ２６ａと死菌用ＬＥＤ２６ｂとに分けてそれぞれ互い違いに配設している。
すなわち、全体で６個の励起光用ＬＥＤ２６を生菌用３個と死菌用３個に分けて互い違いに環状に配設している。
生菌用ＬＥＤ２６ａは、488nmの波長を含む青色の励起光を出射可能な発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いており、死菌用ＬＥＤ２６ｂは、530nmの波長を含む緑色の励起光を出射可能な発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いている。各励起光用ＬＥＤ２６は、処理菌体の付着した測定用フィルタ１７ａに向って斜め上方より集中して励起光を照射可能に構成している。付言すれば、各励起光用ＬＥＤ２６は、測定用フィルタ１７ａの上方で、測定用フィルタ１７ａを囲むように環状に配置し、測定用フィルタ１７ａ上の菌体に対して斜め上方から多角的に励起光を照射可能に構成している。
更には、固定フレーム１６上には、染色溶液で処理した菌体付着の測定用フィルタ１７ａ上方位置において、環状に配置した各励起光用ＬＥＤ２６の内方空間を介して測定用フィルタ１７ａに指向させた撮像カメラ２７を設けている。
撮像カメラ２７は、測定用フィルタ１７ａ上の菌体群を所定数の格子状区画に区分して区画毎にＣＭＯＳイメージセンサ２８にて受光した光によって、測定機構１１の後部に配設した制御部２９へ受光信号を送信し、制御部２９にてパターンマッチングによる画像解析処理を施した上で、コンピュータＣへ画像データ及び解析結果を送信する。
具体的には、撮像カメラ２７は測定用フィルタ１７ａ上の菌体を個別判断可能な程度に拡大する光学系を備えており、測定用フィルタ１７ａの全体をいっぺんに１コマで撮像するのではなく、該測定用フィルタ１７ａを後述するＸＹステージ２２によって、例えば２４コマのＸＹ軸移動させることにより、該測定用フィルタ１７ａの付着菌体を仮想区画した２４コマの仮想格子毎にそれぞれを撮影する。
結果的には、撮像カメラ２７の撮像ポイントは、測定用フィルタ１７ａの直径約1cmの面積を例えば２４コマに仮想区分して、各区画した区分毎に撮影するものであり、そのためにはＸＹステージ２２によって測定用フィルタ１７ａをＸＹ移動する。
撮像カメラ２７と測定用フィルタ１７ａとの間には、蛍光の受光時に不要の励起光や雑光線が混合して撮像されないように、これら雑光線除去のためのバンドパスフィルタ３０を介在させている。
バンドパスフィルタ３０は、生菌用と死菌用の二種類の丸型フィルタを方形状のフレーム３１に前後して配設して構成している。
フレーム３１の二種類のバンドパスフィルタ３０は、生菌と死菌の撮像に応じて切替自在なフィルタ切替機構３２を介して切り替える。
フィルタ切替機構３２は、固定フレーム１６に搭載した切替フレーム３３の上端に配設した切替用ソレノイド３４と、切替用ソレノイド３４のプランジャー先端に枢支連結した駆動アーム３５と、駆動アーム３５の中途部を切替フレーム３３に枢支する枢支部３６と、枢支部３６の下方で駆動アーム３５と切替フレーム３３との間に介在したスプリング３７と、駆動アーム３５の下端と中途を枢支連結した前後進可能な作用アーム３８と、作用アーム３８の前端に連設したバンドパスフィルタ３０を備えるフレーム３１とより構成している。
したがって、電気的なソレノイドの進退操作により駆動アーム３５、作用アーム３８、枢支部３６等のリンク機構を介して連動連結したバンドパスフィルタ３０は前後進の切替により二種類のフィルタを撮像カメラ２７と測定用フィルタ１７ａとの間に介在可能に構成し、生菌、死菌の撮像に際し、励起光や不要の雑光線が混入するのを防いでいる。
測定用フィルタ１７ａを配置した菌類基盤保持機構１５を例えば２４コマ撮像するためにＸＹ移動させるためのＸＹ軸調整機構４０は、図３（ｃ）に示すように、Ｘ軸用モータ４１とＹ軸用モータ４２との各出力軸を二層のＸＹステージ２２にそれぞれ連動連設すると共に、ＸＹステージ２２には予め原点位置を設定しておき、二層のＸＹステージ２２をＸＹ軸方向へ微調整移動するに際しては原点位置を中心とした移動距離情報を各ＸＹ軸用モータ４１,４２の制御部に送信して原点補正して移動すべく構成している。
すなわち、Ｘ軸方向に摺動するＸ盤４３とＹ軸方向に摺動するＹ盤４４とをそれぞれ別動状態で二層に重積している。
Ｘ盤４３は、Ｘ軸用モータ４１の駆動軸に螺合機構やラック・ピニオン等所定の駆動機構を介してＸ軸方向に摺動可能に構成している。
Ｘ盤４３の下層にはＹ盤４４がＹ軸用モータ４２の駆動軸に所定の駆動機構を介してＹ軸方向に摺動可能に構成している。
Ｘ軸用モータ４１の駆動によりＸ盤４３はＸ軸方向に移動し、Ｘ盤４３の下面でＸ盤４３を上面に載置したＹ盤４４はＹ軸方向への移動時に上面のＸ盤４３を共に一体としてＹ軸方向に移動させてＸＹ盤４３,４４の原点からＸＹ軸方向に移動調整して、２４コマ相当分だけ撮像ポイントに対する位置調整を行う。
なお、Ｙ盤４４と一体のＸ盤４３の移動は、Ｘ軸モータ４１と共に移動するように構成している。
また、ＸＹ盤４３,４４はそれぞれ下方にＸＹ盤４３,４４のＸＹ平面移動を支持するためのＸＹ支持基盤４３ａ,４４ａを設けており、Ｘ盤４３のＸ支持基盤４３ａは、Ｙ盤４４と一体に構成されＹ盤４４のＹ軸移動を上面においてＸ盤４３へ伝動しＸ盤４３のＹ軸移動を促す。
次に、検体に染色溶液を混合して検体から濾別菌体を測定用フィルタ１７ａに載置するための技術について説明する。
まず、菌体付着の検体を生理食塩水に溶解し、その生理食塩水に生菌用と死菌用の二種類の蛍光染料を混入した溶液を調製する。具体的には、測定対象物において菌体付着の検体が測定対象物内部に存在する場合と測定対象物表面に存在する場合とで採取法を分けて得られた検体約１ｇに対して、滅菌済の生理食塩水９ｃｃを加えて撹拌希釈する。
次いで、検体溶解液中に存在する検体の固形残渣を濾過や遠心分離機により分離した溶液に生菌用と死菌用の蛍光染色溶液とともに、染色促進剤や流失防止剤を混入溶解させて溶液を調製する。
ここで、蛍光染色溶液としては、例えば生菌用としてフルオレセインまたはその誘導体を、死菌用としてプロピジウムイオダイトを用いることができる。
フルオレセインは、生菌細胞内においては分散され、死菌細胞内においてはその細胞内に取込まれ、中心波長488nmの励起光の吸収によりその中心波長が530nmの強い蛍光発光を呈する。
一方、プロピジウムイオダイトは、生菌細胞内には浸透できず、死菌細胞内には浸透して分散することができ、中心波長530nmの励起光の吸収により中心波長が620nmの強い蛍光発光を呈する。
また、生菌用のフルオレセインまたはその誘導体や、死菌用のプロピジウムイオダイトからなる蛍光染料は、励起光の吸収に伴い撮像可能な蛍光発光を呈すために、生理的食塩水に希釈する際には、少なくとも3μmol/ml以上の濃度に調製する。但し、過剰な濃度は生菌に対し悪影響を与える危険があることから、最大でも15μmol/mlに制限することが望まれる。
また、生菌の蛍光染色に用いるプロピジウムイオダイトは、染色促進効果を期待してジメチルスルホキシド(DMSO)を溶媒として溶解させても良い。蛍光染料の細胞内への浸透阻害は主に細胞膜に起因するが、DMSOは、蛍光染料の菌類細胞内への浸透を高めることができる。
また、生菌や死菌に浸透させた蛍光染料の流出を防止すべく、流出防止剤を添加するようにしても良い。この流出防止剤としては、例えば塩化カリウム溶液を採用することができる。
次に、菌体が分散され染色剤が混入された溶液（以下、染色菌液という。）を室温又は必要に応じて所要温度に加温すること、好ましくは２５乃至３５℃程度に加温することにより、染色促進剤の作用とも相俟って蛍光染料が菌類の細胞内に浸透されて有効な染色がなされる。染色に要する時間は加温条件によっても多少異るが、概ね３〜１５分程度である。
次いで、図４（ａ）に示すように、得られた染色菌液をシリンジ４５内に注入し、測定用フィルタ１７ａを収容した濾過カートリッジ４７へ染色菌液を圧送して測定用フィルタ１７ａ上に菌体４６をトラップする。
この操作により図４（ｂ）に示すように、測定用フィルタ１７ａ上には、蛍光染料で染色された菌体４６が濾別される。
そして、図４（ｂ）や図４（ｃ）に示すように、この菌体４６の濾別された測定用フィルタ１７ａをピンセット４８等を用いて菌類基盤１７上に載置して判定装置Ａにより生死菌の状態判定を行う。
次に、このようにして調製した測定サンプルの判定装置Ａによる判定処理を以下に詳説する。
まず、図１に示すように、ケース本体１０の開閉蓋体１２を開蓋し、菌体４６が濾別された測定用フィルタ１７ａを載置した菌類基盤１７を菌類基盤挿入口１４の菌類基盤保持機構１５に挿入固定する。
具体的には、図５に示すように、菌類基盤挿入口１４から操作レバー２０を介して左右レール１８Ｌ,１８Ｒの位置を変位させることで菌類基盤１７の両側縁を左右外側方から左右レール１８Ｌ,１８Ｒで挟持し、適正な測定位置に調整しながら菌類基盤１７のセットを完了する。
その後、ケース本体１０の開閉蓋体１２を閉蓋して測定機構１１を稼動させ、菌類基盤保持機構１５の周辺に配設した励起光照射機構２５により生菌用ＬＥＤ２６ａからの青色光と死菌用ＬＥＤ２６ｂからの緑色光との２種の励起光を切り替えつつ６方照射することで測定用フィルタ１７ａ上の生菌、及び死菌からそれぞれの蛍光発光を得る。
具体的には、励起光照射機構２５の生菌用ＬＥＤ２６ａから発せられた青色光に含まれる波長488nmの励起光照射により、フルオルセインが細胞内に浸透した測定用フィルタ１７ａ上の生菌からは長波長の530nmの緑色蛍光の発光を得る一方、死菌用ＬＥＤ２６ｂから発せられた緑色光に含まれる波長530nmの励起光照射により、プロピジウムイオダイトが細胞内に浸透した死菌からは長波長の620nmの赤色蛍光の発光を得る。
このような励起光の照射状態で、生菌と死菌の撮像に応じ、フィルタ切替機構３２により撮像カメラ２７と測定用フィルタ１７ａとの間に介在させたバンドパスフィルタ３０を生菌用又は死菌用に切り替えて励起光や雑光線を遮断する。
すなわち、電気的な切替用ソレノイド３４の進退操作によりバンドパスフィルタ３０を切り替えて、生菌と死菌のそれぞれについて撮像するに際し不要の雑光線が混入することを防止する。なお、このバンドパスフィルタ３０の生菌用フィルタと死菌用フィルタの切り替えは、撮像カメラ２７による１回の撮影毎に制御部２９を介して連動して行われる。
撮像カメラ２７による撮影は、菌類基盤保持機構１５に設定した測定用フィルタ１７ａの付着菌体４６をＸＹステージ２２により２４コマに仮想区画して、菌類基盤保持機構１５のＸＹ軸調整機構４０によりＸＹ移動させて２４コマそれぞれの仮想格子区画毎にバンドパスフィルタ３０を介して生菌用と死菌用に分けて行う。
すなわち、１コマの仮想格子区画において生菌と死菌の撮影をそれぞれ１回行う毎に、菌類基盤保持機構１５のＸＹ軸調整機構４０の原点位置を中心とした移動距離情報が各ＸＹ軸用モータ４１,４２（図示省略）の制御部に送信されて原点補正が行われる。
そして、ＸＹステージ２２上の測定用フィルタ１７ａが、次の撮像ポイントである他方の仮想格子区画に位置調整されることで、測定用フィルタ１７ａ上を合計２４コマ分、生菌と死菌でそれぞれ２４回、合計４８回、撮像カメラ２７により撮影される。
そして、撮像カメラ２７による撮影画像は、励起光の照射によって生菌、死菌から得られたそれぞれの蛍光発光強度をＣＭＯＳイメージセンサ２８（図２参照）によって把握し、制御部２９で画像処理される。
この制御部２９における画像処理では、大まかにグレースケール画像変換工程や、菌マッチングパターン工程、生菌一致数記録工程等が行われる。
具体的には図６のフローに示すように、まず、ＣＭＯＳイメージセンサ２８により得られた画像データをグレースケール画像に変換するグレースケール画像変換工程が行われる（ステップＳ１０）。
次いで、このグレースケール画像変換された情報を元に、菌体の判別を行うための菌マッチングパターン工程を行う。
菌マッチングパターン工程は、生菌の画像データと死菌の画像データとのそれぞれについて、制御部２９に予め登録された菌種の特定形状パターンとグレースケール画像上に表された被写体の形状との一致を照合することで行う。
また、この菌マッチングパターンの設定は、登録された菌種の特定形状パターンについて、ＸＹ軸のピクセル数を５×５、６×６、及び８×８とした３種類の設定があり（ステップＳ１１）、各設定毎に以下の作業を繰り替えして行う。
制御部２９に登録された菌種の特定形状パターンとグレースケール画像上に表された被写体形状の照合は、特定形状パターンがグレースケール画像上の１コマの仮想格子区画内につき、画像の開始点から１ピクセル毎にＹ軸方向移動してスキャニング照合することで行う（ステップＳ１２、ステップＳ１５）。
この際、制御部２９に登録された菌種の特定形状と一致する箇所をグレースケール画像上に発見した場合（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）には、その一致箇所にスポットマークをつける（ステップＳ１３）。マーキング後は、画像のスキャン開始点から既にマークした特定形状パターン分Ｙ軸方向へ特定形状パターンを移動調整して（ステップＳ１４）、スキャニング照合の続きを開始する（ステップＳ１６：Ｎｏ）。
Ｙ軸一列分、すなわち縦一列のスキャニング照合が完了した場合（ステップＳ１６：Ｙｅｓ）は、画像のスキャン開始点からＸ軸方向に１ピクセル分、すなわち横方向に特定形状パターンを移動し（ステップＳ１７）、縦方向をスキャニング照合する（ステップＳ１８：Ｎｏ）。
このようにグレースケール画像上１コマの仮想格子区画内全域を縦横に亘ってスキャニング照合し、生菌、及び死菌のそれぞれについてマーキングする同定作業を２４コマ分行う（ステップＳ１９）。
そして、生菌一致数記録工程では、各仮想格子区画内に生菌及び死菌毎にマークされたスポット数を、生菌、死菌のそれぞれ同定数として認識して各仮想格子区画毎に記録する（ステップＳ２０）。
このようにして判別された測定フィルタ上に存在する生菌と死菌の数情報が、撮像カメラ２７によって得られた画像データとともにコンピュータＣのモニタ上に反映さることにより、菌体の状態を画像として把握して生死菌の状態を判定可能としている。
一方、コンピュータＣでは、撮像された各画像データを表示すると共に、各画像データにおいて検出された生菌及び死菌の数情報を併せて表示する。
このように、本実施形態に係る判定装置Ａによれば、使用者が肉眼で検鏡しながらカウンターを片手に生菌や死菌を一つ一つ計数する必要もなく、比較的容易な作業でありながら、菌体の状況把握が従来に比して正確で、更には撮像画像を介して正確な生菌、死菌の状況把握を行うことができる。すなわち、上述の構成を備えた微生物蛍光画像測定機や微生物蛍光画像測定方法を提供することができるとも言える。
次に、第１の変形例に係る生死菌の状態判定装置（以下、判定装置Ａ２という。）について説明する。なお、以下に説明する各変形例では、前述の判定装置Ａと略同様の構成については説明を省略する場合がある。また、以下に説明する各変形例の構成、例えば電気的構成などについては、前述の判定装置Ａにおいても備えられていると解することができ、その逆に、前述の判定装置Ａにおける構成は、以下に説明する各変形例においても備えられていると解することもできる。
判定装置Ａ２は、菌数をより正確に計数可能とすべく構成した点に特徴を有している。上述した判定装置Ａでは、生菌用ＬＥＤ２６ａや死菌用ＬＥＤ２６ｂから照射される励起光の光量について特に調整を行っておらず、例えば、これらＬＥＤ２６からの励起光の光量を一定としている場合、測定用フィルタ１７ａ上の所定面積あたりの菌体４６が多いと菌全体からの蛍光の発光量が多く、ある１つの菌体４６の外縁と、この菌体４６に近接する別の菌体４６の外縁との境界が、取得した画像上において曖昧となってしまい、２つの菌体４６があるにも拘わらず、画像上では１つの光の塊として写るので、パターンマッチングによる各菌体４６の認識、すなわち、個々の菌体４６を分離して認識することが困難となり、正確な菌数の算出が困難となる場合が考えられる。
また、測定用フィルタ１７ａ上の所定面積あたりの菌数が少ないと、菌全体からの蛍光の発光量が少なく、蛍光染色された夾雑物が発する蛍光ノイズについても菌体４６であるとして誤認識してしまう可能性が高まるという問題が考えられる。
そこで、判定装置Ａ２では、測定用フィルタ１７ａ上の撮影を行うに際し、基準となる第１コマ目（最初の区画の撮影）で大凡の菌数の値を取得し、得られた菌数の値が所定の値よりも多い場合にはＬＥＤ２６から発せられる励起光の光量を減らし、蛍光の発光量を抑制して各菌体４６の境界を明瞭とし、また、得られた菌数の値が所定の値よりも少ない場合には励起光の光量を増やすことで、蛍光の発光量を増やし、菌体形状をより鮮明に撮像可能として正確な菌数測定を可能としている。
以下ではまず、判定装置Ａ２の電気的構成について説明し、その後、制御部２９内における処理について説明する。
図７は、判定装置Ａ２における主要な電気的構成を示したブロック図である。図７に示すように、制御部２９は、ＣＰＵ５１と、ＲＯＭ５２と、ＲＡＭ５３とを備えている。ＲＯＭ５２はＣＰＵ５１の処理において必要なプログラム等が格納されており、ＲＡＭ５３はそのプログラム等の実行に際し一時的な記憶領域として機能する。
具体的には、ＲＡＭ５３には、ＣＭＯＳイメージセンサ２８にて撮影された画像データや、菌数カウント値、死菌撮影フラグなどが記憶される。菌数カウント値は、ＣＰＵ５１がパターンマッチング処理を行うことで検出した菌の数であり、生菌数カウント値と、死菌数カウント値が記憶される。また、死菌撮影フラグは、死菌を撮影すべきタイミングか否かの判断に用いられるフラグであり、死菌を撮影するタイミングではない場合（例えば、生菌を撮影するタイミングである場合）はＯＦＦ、死菌を撮影するタイミングの場合はＯＮの値を取る。
ＲＯＭ５２には、判定装置Ａ２の稼動に必要な各種処理を実現するためのプログラムや、パターンマッチングに必要となるテンプレート画像、ＣＰＵ５１が判断等を行う際に参照するテーブルなどが、それぞれ所定の領域に格納されている。例えばテーブルとしては、図８に示すような菌数等に応じてＬＥＤ２６からの励起光の光量を変化させるための光量テーブルが格納されている。すなわち、この光量テーブルは、パターンマッチングにより検出された菌数と、後述のＬＥＤドライバ５６への処理とが対応付けされたテーブルである。
また、制御部２９には、図１や図２に示すように、電源スイッチ５４や、開閉蓋体連動スイッチ５５が接続されている。電源スイッチ５４は、判定装置Ａ２を稼動させるための主スイッチとして機能するものであり、また、開閉蓋体連動スイッチ５５は、開閉蓋体１２が開状態または閉状態のいずれであるかを検出するためのスイッチである。
また、制御部２９には、切替用ソレノイド３４と、ＬＥＤドライバ５６と、モータドライバ５７と、撮像ユニット５８とが接続されている。
制御部２９は、切替用ソレノイド３４に対し、生菌又は死菌のいずれを撮影するタイミングかの情報が含まれたソレノイド駆動信号を送信する。ソレノイド駆動信号を受信した切替用ソレノイド３４は、その信号の内容に応じて切替用ソレノイド３４を駆動させ、フィルタ切替機構３２を作動させてバンドパスフィルタ３０の切り替えを行う。
ＬＥＤドライバ５６は、生菌用ＬＥＤ２６ａと死菌用ＬＥＤ２６ｂとの点灯切り替えや、各ＬＥＤ２６の光量調整を行う回路を備えており、制御部２９から送信される励起信号や光量調整信号に応じて作動する。
また、ＬＥＤドライバ５６は記憶領域を備えており、同記憶領域には、生菌用ＬＥＤ２６ａや死菌用ＬＥＤ２６ｂを発光させるに際し、光量の調整を行う上で参照される生菌用発光参照値や死菌用発光参照値（総称して発光参照値ともいう。）が格納される。発光参照値は、適量の菌数が存在する場合に適度な蛍光が得られるＬＥＤ２６の励起光量に相当する値が初期値として格納されている。
励起信号には、ＬＥＤドライバ５６に対して生菌用ＬＥＤ２６ａの点灯を指示する情報（以下、同情報を含んだ励起信号を生菌励起信号ともいう。）や、死菌用ＬＥＤ２６ｂの点灯を指示する情報（以下、同情報を含んだ励起信号を死菌励起信号ともいう。）が含まれる。
励起信号を受信したＬＥＤドライバ５６は、例えば生菌励起信号を受信した場合には生菌用発光参照値に応じた強度で生菌用ＬＥＤ２６ａを発光させ、死菌励起信号を受信した場合には、死菌用発光参照値に応じた強度で死菌用ＬＥＤ２６ｂを発光させる。
また、光量調整信号には、ＬＥＤドライバ５６に対して減光を指示する減光情報（以下、減光情報を含む光量調整信号を減光信号ともいう。）や、増光を指示する増光情報（以下、増光情報を含む光量調整信号を増光信号ともいう。）や、減光や増光すべきＬＥＤ２６が生菌用ＬＥＤ２６ａ又は死菌用ＬＥＤ２６ｂのいずれであるかについての情報等が含まれる。
光量調整信号を受信したＬＥＤドライバ５６は、例えば生菌用ＬＥＤ２６ａに関し減光信号を受信した場合には、生菌用ＬＥＤ２６ａの発光強度が低くなるよう生菌用発光参照値の値の書き換えを行い、死菌用ＬＥＤ２６ｂに関して増光信号を受信した場合には、死菌用ＬＥＤ２６ｂの発光強度が高くなるよう死菌用発光参照値の値の書き換えを行う。
モータドライバ５７は、Ｘ軸モータ４１やＹ軸用モータ４２の駆動制御を行う回路部である。制御部２９は、モータドライバ５７に対しては、モータ駆動信号を発出する。モータ駆動信号を受信したモータドライバ５７は、予め記憶されている座標に従い、所定の撮影範囲（区画）が撮影画角内に入るようＸＹステージ２２の移動を行う。
撮像ユニット５８は、ＣＭＯＳイメージセンサ２８を備えており、同ＣＭＯＳイメージセンサ２８にて得られた信号から画像データを構築し、制御部２９へ送信する。制御部２９が撮像ユニット５８に対して撮影命令信号を送信すると、撮像ユニット５８は、撮影により得られた画像データを制御部２９へ戻す。
また、制御部２９にはコネクタ５９が備えられており、同コネクタ５９を介してコンピュータＣとの間で双方向に通信可能としている。
次に、制御部２９において実行される測定用フィルタ１７ａ上の生死菌の計数処理（以下、生死菌計数処理という。）について、図９を参照しつつ説明する。制御部２９にて実行される生死菌計数処理は、判定装置Ａ２を統括する処理（以下、メインルーチンという。）の一部として実行される。ここでは、生死菌計数処理について具体的に説明し、メインルーチンにおけるその他の各種処理についての説明は省略する。
図９に示すように、生死菌計数処理では、まずＣＰＵ５１は、ＲＡＭ５３の所定アドレスに記憶されている死菌撮影フラグの値の書き換えを行ってＯＦＦとする（ステップＳ３１）。また、ＬＥＤドライバ５６に対し、生菌励起信号を送信する。
次にＣＰＵ５１は、死菌撮影フラグを参照し切替用ソレノイド３４に対してソレノイド駆動信号を送信することでバンドパスフィルタ３０の切り替えを行う（ステップＳ３２）。すなわち、死菌撮影フラグがＯＦＦの場合は生菌を撮影するタイミングである旨の情報を含んだソレノイド駆動信号を送信して生菌用のバンドパスフィルタ３０を測定用フィルタ１７ａと撮像カメラ２７との間に介入させ、死菌撮影フラグがＯＮの場合は死菌を撮影するタイミングである旨の情報を含んだソレノイド駆動信号を送信して死菌用のバンドパスフィルタ３０を介入させる。
次に、ＣＰＵ５１は、撮像ユニット５８に対して撮影命令信号を送信し、撮像カメラ２７にて撮影を行わせ（ステップＳ３３）、撮像ユニット５８から受信した画像データをＲＡＭ５３の所定アドレスに格納し（ステップＳ３４）、格納された画像データをグレースケールに変換する（ステップＳ３５）。
次にＣＰＵ５１は、ＲＡＭ５３に格納された画像データ上の所定位置において、ＲＯＭ５２に格納されているテンプレート画像を参照した上でパターンマッチングを行う（ステップＳ３６）。ここで行うパターンマッチングの方法は、前述の判定装置Ａにおいて述べた方法でも良く、また、公知の方法を採用することもできる。
次にＣＰＵ５１は、画像データ上の所定位置において行ったパターンマッチングが、テンプレート画像と一致したか否かについて判断を行う（ステップＳ３７）。なお、テンプレート画像との一致は、必ずしも完全に合致する必要はなく、輝度や大きさ、形状などある程度の許容範囲内に含まれる状態も含む。
ここで、テンプレート画像と一致したと判断した場合（ステップＳ３７：Ｙｅｓ）には、ＣＰＵ５１は死菌撮影フラグを参照し、死菌撮影フラグがＯＦＦであれば生菌数カウント値に、死菌撮影フラグがＯＮであれば死菌数カウント値に１を加算する（ステップＳ３８）。
一方、テンプレート画像と一致していないと判断した場合（ステップＳ３７：Ｎｏ）には、ＣＰＵ５１はＲＡＭ５３上に格納されている画像全体のパターンマッチング処理が終了したか否かについて判断を行う（ステップＳ３９）。ここでパターンマッチング処理が終了していないと判断した場合（ステップＳ３９：Ｎｏ）には、ＣＰＵ５１は画像データ上におけるパターンマッチング位置をシフトさせ（ステップＳ４０）、処理をステップＳ３６へ戻す。
一方、パターンマッチング処理が終了したと判断した場合（ステップＳ３９：Ｙｅｓ）には、ＣＰＵ５１は、最初の撮影区画であるか否かについて判断を行う（ステップＳ４１）。
ここで最初の撮影区画ではないと判断した場合（ステップＳ４１：Ｎｏ）には、ＣＰＵ５１は、処理をステップＳ４５へ移す。一方、最初の撮影区画であると判断した場合（ステップＳ４１：Ｙｅｓ）には、ＣＰＵ５１は死菌撮影フラグを参照した上でＲＡＭ５３上の菌数カウント値を取得する（ステップＳ４２）。具体的には、死菌撮影フラグがＯＦＦであれば生菌数カウント値を、死菌撮影フラグがＯＮであれば死菌数カウント値を取得する。
次いでＣＰＵ５１は、ＲＯＭ５２上に格納されている光量テーブルを参照して菌量の判断を行い（ステップＳ４３）、テーブルに応じた光量調整信号をＬＥＤドライバ５６へ送信する（ステップＳ４４）。またこのとき、死菌撮影フラグの状態に応じて、減光や増光すべきＬＥＤ２６が生菌用ＬＥＤ２６ａ又は死菌用ＬＥＤ２６ｂのいずれであるかについての情報を含む光量調整信号の生成を行う。本変形例において菌量の判断は、撮像区画内において菌体が接近して誤検出が高まる菌数以上であれば「多い」と判断し、適量であれば「中程度」と判断し、Ｓ／Ｎ比が悪化する菌数以下であれば「少ない」と判断することとしているが、必ずしも３段階で判断する必要はなく、より細分化しても良いのは勿論である。そして、例えば「多い」と判断した場合には、ＣＰＵ５１は減光信号をＬＥＤドライバ５６へ送信し、また、「少ない」と判断した場合には増光信号を送信する。
次いでＣＰＵ５１は、コネクタ５９を介してコンピュータＣに対し、ＲＡＭ５３上に格納されている画像データや、生菌数カウント値、死菌数カウント値などのデータを送信するデータ送信処理を行う（ステップＳ４５）。
次にＣＰＵ５１は、死菌撮影フラグの値がＯＦＦであるか否かの判断を行う（ステップＳ４６）。ここで死菌撮影フラグの値がＯＦＦであると判断した場合（ステップＳ４６：Ｙｅｓ）には、ＣＰＵ５１はＲＡＭ５３上に記憶されている死菌撮影フラグの値をＯＮに書き換えると共に、ＬＥＤドライバ５６に対し死菌励起信号の送信を行って（ステップＳ４７）、処理をステップＳ３２に戻す。
一方、ステップＳ４６において死菌撮影フラグがＯＦＦではないと判断した場合（ステップＳ４６：Ｎｏ）には、ＣＰＵ５１は、最後の撮影区画であるか否かについて判断を行う（ステップＳ４８）。ここで、最後の撮影区画であると判断した場合（ステップＳ４８：Ｙｅｓ）には、ＣＰＵ５１は処理を終了し、必要に応じて処理をメインルーチンへ戻す。
一方、ステップＳ４８において、最後の撮影区画ではないと判断した場合（ステップＳ４８：Ｎｏ）には、ＣＰＵ５１はＲＡＭ５３上に記憶されている死菌撮影フラグの値をＯＦＦに書き換えると共に、ＬＥＤドライバ５６に対し生菌励起信号の送信を行い（ステップＳ４９）、モータドライバ５７に対してモータ駆動信号を送信して次の撮影区画へＸＹステージ２２を移動させる（ステップＳ５０）と共に、処理をステップＳ３２へ戻す。
そして、このような構成を備えた本第１変形例に係る判定装置Ａ２によれば、最初の撮影区画において、まず、適量の菌数が存在する場合に適度な蛍光が得られるＬＥＤ２６の励起光量で大凡の菌数の値を取得し、得られた菌数の値が所定の値よりも多い場合には励起光の光量を減らし、蛍光の発光量を抑制して各菌体の境界を明瞭とし正確な菌数測定が可能なる。
また、得られた菌数の値が所定の値よりも少ない場合には励起光の光量を増やすことで、蛍光の発光量を増やし、菌体形状をより鮮明に撮像可能として正確な菌数測定を可能となる。
次に、図１０及び図１１を参照しつつ、第２の変形例に係る生死菌の状態判定装置（以下、判定装置Ａ３という。）について説明する。
判定装置Ａ３もまたＡ２と同様に、菌数をより正確に計数可能とすべく構成した点に特徴を有するものであるが、特に、菌の染色度合いに応じて励起光の光量の調整を行う点で構成を異にしている。測定対象となる菌類は、その種類によって蛍光染色されやすい菌と、されにくい菌が存在する。このことは、励起光（ＬＥＤ光）の光量を一定としている場合、同じ励起光の照射量にも拘わらず、蛍光発光が十分な菌と、不十分な菌が存在することとなる。特に、蛍光発光が不十分な菌については、パターンマッチングの該当とならず、計数漏れにつながり、菌数の正確な計数が困難となる場合が考えられる。
そこで、判定装置Ａ３では、測定用フィルタ１７ａ上の撮影を行うに際し、基準となる第１コマ目（最初の区画の撮影）で得られた画像データのパターンマッチング処理を行い、パターンマッチングにより菌であると認識された複数の光点にについて輝度を算出すると共に、これら複数の光点の輝度の平均値を取得し、得られた輝度の平均値が所定の値よりも小さい場合には励起光の光量を増やすことで蛍光の発光量を増やし、菌体形状をより鮮明に撮像可能として正確な菌数測定を可能としている。
具体的な構成は前述の判定装置Ａや判定装置Ａ２と大凡同様であり、大部分の説明は先の説明に委ねることとするが、特徴的な差異について述べるならば、まず、制御部２９内に備えられているＲＯＭ５２の所定記憶領域には、図１０に示す輝度とＬＥＤドライバ５６への処理とが対応付けされた光量テーブルが格納されている。
また、図９において示したフローにおけるステップＳ４２〜ステップＳ４４に代えて、図１１に示すステップＳ６１〜ステップＳ６３を実行することとしている。
従って、判定装置Ａ３の制御部２９は、図９及び図１１に示すフローに従って処理を開始すると、生菌撮影用のバンドパスフィルタ３０をセットした上で撮像ユニット５８に対して撮影を指示し（ステップＳ３１〜ステップＳ３３）、撮像ユニット５８から受信した画像データをＲＡＭ５３に格納してグレースケール変換し（ステップＳ３４〜ステップＳ３５）、画像データの全体に亘りパターンマッチング処理を行って生菌数のカウントを行う（ステップＳ３６〜ステップＳ４０）。
次に、最初の撮影区画である場合（ステップＳ４１：Ｙｅｓ）、図１１に示すように、ＣＰＵ５１はパターンマッチング処理により菌として認識された画像データ上の複数の部位の輝度から、その平均値を算出する（ステップＳ６１）。
次に、ＣＰＵ５１は、ＲＯＭ５２上に格納されている光量テーブル、すなわち図１０に示すテーブルを参照して輝度の判断を行い（ステップＳ６２）、テーブルに応じた光量調整信号をＬＥＤドライバ５６へ送信する（ステップＳ６３）。例えば、比較的染色されにくい菌が多く検出されている場合は低輝度と判断され、ＬＥＤドライバ５６に対して増光信号が発出されることとなる。本変形例において輝度の判断は、撮像区画内において菌と判断された光点の輝度の平均値が、検出漏れのおそれが高まる程度の輝度以下であれば「低輝度」と判断し、適当な輝度であれば「中輝度」と判断し、パターンマッチングから逸脱するおそれが高まる程度の高輝度であれば「高輝度」と判断することとしているが、必ずしも３段階で判断する必要はなく、より細分化しても良いのは勿論である。
そして、コンピュータへデータ送信処理を行った後（ステップＳ４５）、同様の処理を再度死菌撮影によって得られた画像データに対しても行い（ステップＳ４６：Ｙｅｓ）、二番目以降の撮影区画については調整された輝度にて撮影を行いつつパターンマッチング処理により菌数の算出が行われる。
このように、判定装置Ａ３によれば、基準となる第１コマ目でパターンマッチングにより菌であると認識された画像上の複数の光点について輝度を測定すると共に、輝度の平均値を取得し、得られた輝度の平均値が所定の値よりも小さい場合には励起光の光量を増やすこととしており、蛍光の発光量を増やし、菌体形状をより鮮明に撮像可能として正確な菌数測定を行うことができる。
次に、図１２及び図１３を参照しつつ、第３の変形例に係る生死菌の状態判定装置（以下、判定装置Ａ４という。）について説明する。
判定装置Ａ４もまたＡ２やＡ３と同様に、菌数をより正確に計数可能とすべく構成した点に特徴を有するものであるが、特に、撮影区画内に多数の菌が存在するものの、これらの菌の多くが蛍光染色されにくい菌である場合に、可及的に正確な菌数の計数がなされるよう処理を行う点で構成を異にしている。
付言するならば、判定装置Ａ４は、判定装置Ａ２や判定装置Ａ３の特徴点を兼ね備えた判定装置であると言え、染色されにくい菌が多く検出された場合には、敢えて励起光量を減じ、１つの撮影区画に関し生菌又は死菌のそれぞれについて複数枚の撮影を行うことで、近接する２つの菌体の分離検出に関する問題と、Ｓ／Ｎ比の問題との両者を解消することとしている。
具体的には、まず、制御部２９内に備えられているＲＯＭ５２の所定記憶領域には、図１２に示す輝度及び菌数とＬＥＤドライバ５６への処理とが対応付けされた光量テーブルが格納されている。
また、図９において示したフローにおけるステップＳ４２〜ステップＳ４４に代えて、図１３に示すステップＳ７１〜ステップＳ７４を実行することとしている。
また、ＲＡＭ５３の所定アドレスには、複数回の撮影を行うべきか否かを示す複数回撮影フラグが割り当てられている。この複数回撮影フラグはＯＮ又はＯＦＦの二値をとり、初期値はＯＦＦに設定される。
従って、判定装置Ａ４の制御部２９は、図９及び図１３に示すフローに従って処理を開始すると、死菌撮影フラグをＯＦＦにすると共に複数回撮影フラグをＯＦＦとし（ステップＳ３１）、生菌撮影用のバンドパスフィルタ３０をセットした上で撮像ユニット５８に対して複数回撮影フラグの状態を含む撮影命令信号を発出して撮影を指示し（ステップＳ３２〜ステップＳ３３）、撮像ユニット５８から受信した画像データをＲＡＭ５３に格納してグレースケール変換し（ステップＳ３４〜ステップＳ３５）、画像データの全体に亘りパターンマッチング処理を行って生菌数のカウントを行う（ステップＳ３６〜ステップＳ４０）。
次に、最初の撮影区画である場合（ステップＳ４１：Ｙｅｓ）、図１３に示すように、ＣＰＵ５１は死菌撮影フラグを参照した上でＲＡＭ５３上の菌数カウント値を取得する（ステップＳ７１）。ここでは、死菌撮影フラグがＯＦＦなので生菌数カウント値を取得する。次に、ＣＰＵ５１はパターンマッチング処理により菌として認識された画像データ上の複数の部位の輝度から、その平均値を算出する（ステップＳ７２）。
次に、ＣＰＵ５１は、ＲＯＭ５２上に格納されている光量テーブル、すなわち図１２に示すテーブルを参照して菌数及び輝度の判断を行い（ステップＳ７３）、テーブルに応じた光量調整信号をＬＥＤドライバ５６へ送信する（ステップＳ７４）。例えば、検出された菌数は多いものの、これらの平均輝度が検出漏れのおそれが高まる程度の輝度であれば「低輝度」かつ「菌数多い」と判断し、ＬＥＤドライバ５６に対して減光信号を発出すると共に、複数枚撮影フラグの値をＯＮにする。本変形例における輝度や菌数の判断は、前述の判定装置Ａ２や判定装置Ａ３にて述べたように、より細分化しても良いのは勿論である。
そして、コンピュータへデータ送信処理を行った後（ステップＳ４５）、同様の処理を再度死菌撮影によって得られた画像データに対しても行い（ステップＳ４６：Ｙｅｓ）、最初の撮影区画における死菌の計数処理等が終了すると、二番目以降の撮影区画についての処理を開始する（ステップＳ４８：Ｎｏ〜ステップＳ５０→ステップＳ３２）。
ここで、二番目の撮影区画以降における撮影に際し、ＣＰＵ５１は、撮像ユニット５８に対し、複数回撮影フラグの値、すなわち複数回撮影フラグ＝ＯＮの情報を含む撮影命令信号を発出して撮影を指示する。
複数回撮影フラグ＝ＯＮの情報を受信した撮像ユニット５８は、同じ位置で所定複数枚数（例えば２〜１０枚）の撮影を行い、これらの画像データを制御部２９へ向けて送信する。
複数枚の画像データを受信した制御部２９においてＣＰＵ５１は、各画像データをグレースケールに変換した後に、撮影範囲全体に亘り所定位置における輝度を各画像データ間の平均輝度とした１枚の輝度平均化画像データを生成する（ステップＳ３５）。
そして、得られた輝度平均化画像データに対しパターンマッチング処理を行うことで菌類の計数を行うこととなる。
このように、判定装置Ａ４によれば、基準となる第１コマ目でパターンマッチングにより菌であると認識された画像上の複数の光点について輝度を測定して輝度の平均値を取得すると共に大凡の菌数の値を取得し、得られた輝度の平均値や菌数に応じて二番目の撮影区画以降における撮影に際し、励起光の光量を調整するようにしている。
特に、得られた輝度の平均値が所定の値よりも小さく、かつ、検出された菌数が多い場合には励起光の光量を減じ、二番目の撮影区画以降では複数枚の撮影により得られた輝度平均化画像データに基づいてパターンマッチング処理を行うこととしており、菌類の輪郭は光量を減じてより明確とすると共に、パターンマッチングの邪魔となるランダムノイズ等は輝度平均化画像データの生成により希釈化することで正確な菌数測定を行うことができる。
上述してきたように、本実施形態に係る判定装置Ａ〜Ａ４によれば、内部を暗室空間とし内部に測定機構を収納したケース本体と、ケース本体の正面に形成した菌類基盤挿入口を開閉自在とした開閉蓋体と、ケース本体内に収納して、検体から採取した菌体の生死菌の判別、菌数の計測等を行うべく構成した測定機構と、より構成すると共に、測定機構は、検体から採取した菌体を載置した菌類基盤を挿入固定する菌類基盤保持機構と、菌類基盤保持機構の斜め上方周辺に配置し、菌類基盤上の菌体に向かって集中照射可能に構成した励起光照射機構と、菌類基盤上の菌体上方に固定フレームを介して配設した撮像カメラと、菌類基盤保持機構を支持する別動する二層からなるＸＹステージをＸＹ軸方向に微調整移動するＸＹ軸調整機構と、より構成したため、使用者が肉眼で検鏡しながらカウンターを片手に生菌や死菌を一つ一つ計数する必要もなく、比較的容易な作業でありながら、菌体の状況把握が従来に比して正確で、更には撮像画像を介して正確な生菌、死菌の状況把握を行うことができる。
１０ ケース本体
１１ 測定機構
１２ 開閉蓋体
１３ 開閉口
１４ 菌類基盤挿入口
１５ 菌類基盤保持機構
１６ 固定フレーム
１７ 菌類基盤
１７ａ 測定用フィルタ
１８Ｌ 左レール
１８Ｒ 右レール
１９ レール変位機構
２０ 操作レバー
２０ａ 枢支部
２１ 摺動用軸
２１ａ 操作レバー当接突部
２２ ＸＹステージ
２３ 操作枢支部
２４ 圧縮バネ
２５ 励起光照射機構
２７ 撮像カメラ
２８ ＣＭＯＳイメージセンサ
２９ 制御部
３０ バンドパスフィルタ
３２ フィルタ切替機構
４０ ＸＹ軸調整機構
４１ Ｘ軸モータ
４２ Ｙ軸用モータ
４５ シリンジ
４６ 菌体
４６ 付着菌体
４７ 濾過カートリッジ
Ａ〜Ａ４ 判定装置

Claims (12)

  1. 内部を暗室空間とし内部に測定機構を収納したケース本体と、ケース本体の正面に形成した菌類基盤挿入口を開閉自在とした開閉蓋体と、ケース本体内に収納して、検体から採取した菌体の生死菌の判別、菌数の計測等を行うべく構成した測定機構と、より構成すると共に、
    測定機構は、
    検体から採取した菌体を載置した菌類基盤を挿入固定する菌類基盤保持機構と、
    菌類基盤保持機構の上方に配置し、菌類基盤上の菌体に向かって集中照射可能に構成した励起光照射機構と、
    菌類基盤上の菌体上方に固定フレームを介して配設した撮像カメラと、より構成し、
    前記励起光照射機構は、前記菌類基盤上の菌体が染色されている蛍光物質を励起させるための複数の処理菌体励起光用ＬＥＤを生菌用と死菌用とに分けてそれぞれ互い違いに環状に配設して菌体に対し斜め上方から多角的に集中して励起光を照射可能とすると共に、前記撮像カメラは環状に配置した各励起光用ＬＥＤの内方空間を介して前記菌類基盤に指向させた生死菌の状態判定装置。
  2. 測定機構は、菌類基盤保持機構を支持する別動する二層からなるＸＹステージをＸＹ軸方向に微調整移動するＸＹ軸調整機構を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の生死菌の状態判定装置。
  3. 前記測定機構は、制御部と、前記菌体が付着する前記菌類基盤上に配置された測定用フィルタ上を仮想区画し複数コマの仮想格子毎に前記撮像カメラの撮影画角で撮影可能に拡大する光学系とを更に備え、
    前記制御部は、前記撮像カメラが一の仮想区画を撮影した後に、前記撮影画角内に他の仮想区画が入るよう前記ＸＹ軸調整機構を制御することを特徴とする請求項２に記載の生死菌の状態判定装置。
  4. 前記制御部は、前記撮像カメラが最初の仮想区画を撮影して得た撮像データに基づいて最初の仮想区画内に存在する菌数の値を取得し、
    同菌数の値が所定の数値範囲よりも大きい場合には、前記励起光用ＬＥＤから発せられる励起光の光量を減少させて前記菌体からの蛍光の発光量を抑制し次の仮想区画以降の撮影で得られる撮像データ上の各菌体の境界を明瞭とする一方、
    前記菌数の値が所定の数値範囲よりも小さい場合には、前記励起光用ＬＥＤから発せられる励起光の光量を増加させて前記菌体からの蛍光の発光量を増やし次の仮想区画以降の撮影で得られる撮像データ上の各菌体の境界を鮮明にして、より正確な菌数測定を可能とすべく構成したことを特徴とする請求項３に記載の生死菌の状態判別装置。
  5. 前記制御部は、前記撮像カメラが最初の仮想区画を撮影して得た撮像データに基づいて最初の仮想区画内に存在する複数の菌に対応する光点の輝度の平均値を取得し、
    同輝度の平均値が所定の数値範囲よりも大きい場合には、前記励起光用ＬＥＤから発せられる励起光の光量を減少させて前記菌体からの蛍光の発光量を抑制し次の仮想区画以降の撮影で得られる撮像データ上の各菌体の境界を明瞭とする一方、
    前記輝度の平均値が所定の数値範囲よりも小さい場合には、前記励起光用ＬＥＤから発せられる励起光の光量を増加させて前記菌体からの蛍光の発光量を増やし次の仮想区画以降の撮影で得られる撮像データ上の各菌体の境界を鮮明にして、より正確な菌数測定を可能とすべく構成したことを特徴とする請求項３に記載の生死菌の状態判別装置。
  6. 前記制御部は、前記撮像カメラが最初の仮想区画を撮影して得た撮像データに基づいて、最初の仮想区画内に存在する菌数の値と、複数の菌に対応する光点の輝度の平均値とを取得し、
    前記菌数の値が所定の数値範囲よりも大きい場合には、前記励起光用ＬＥＤから発せられる励起光の光量を減少させて前記菌体からの蛍光の発光量を抑制し次の仮想区画以降の撮影で得られる撮像データ上の各菌体の境界を明瞭とすると共に、併せて前記輝度の平均値が所定の値よりも小さい場合には次の仮想区画以降の撮影で複数回の撮影を行い、得られた複数の画像データに基づいて輝度が平均化された画像データを生成し、この輝度が平均化された画像データに基づいて菌類の計数を行うべく制御する一方、
    前記菌数の値が所定の数値範囲よりも小さい場合、前記輝度の平均値が所定の数値範囲よりも大きいときは前記励起光用ＬＥＤから発せられる励起光の光量を変更せず、前記輝度の平均値がそれ以外のときは前記励起光用ＬＥＤから発せられる励起光の光量を増加させて前記菌体からの蛍光の発光量を増やし次の仮想区画以降の撮影で得られる撮像データ上の各菌体の境界を鮮明にして、より正確な菌数測定を可能とすべく構成したことを特徴とする請求項３に記載の生死菌の状態判別装置。
  7. 菌類基盤保持機構は、菌類基盤両側縁を左右外側方から挟持する左右レールと、左右レールの一方を外側方へ変位して左右レールによる菌類基盤の挟持を解除するためのレール変位機構と、菌類基盤挿入口からレール変位機構の操作を行うために左右レールの一方の外側方に配設し、中途の枢支部を中心に回動操作可能に構成した操作レバーとより構成し、レール変位機構は、左右レールの一方に水平に突設した摺動用軸と、摺動用軸の頭部に設けた操作レバー当接突部と、操作レバー当接突部に先端を当接した操作レバーの中途部をＸＹステージに枢支した操作枢支部と、左右レールの一方の外側面と操作レバー先端との間に介設した圧縮バネと、より構成したことを特徴とする請求項２〜６いずれか１項に記載の生死菌の状態判定装置。
  8. 撮像カメラは、測定用フィルタ上の菌体群を所定数の格子状区画に区分して区画毎にＣＭＯＳイメージセンサーによって把握した光によって別途に接続したコンピューターを介して画像処理することを特徴とする請求項２〜７いずれか１項に記載の生死菌の状況判別装置。
  9. ＸＹ軸調整機構は、Ｘ軸用モータとＹ軸用モータとの各出力軸を二層のＸＹステージにそれぞれ連動連設すると共に、ＸＹステージには予め原点位置を設定しておき、二層のＸＹステージをＸＹ軸方向へ微調整移動するに際しては原点位置を中心とした移動距離情報を各ＸＹ軸用モータの制御部に送信して原点補正を行うべく構成したことを特徴とする請求項２〜８いずれか１項に記載の生死菌の状態判定装置。
  10. 菌類基盤の一部には検体から菌体を濾過採取した測定用フィルタを載置したことを特徴とする請求項１〜９いずれか１項に記載の生死菌の状態判定装置。
  11. 菌類基盤と撮像カメラとの間に介設した複数のバンドパスフィルタの切換えを行うためのフィルタ切換機構を撮像カメラの固定フレーム後方に配設したことを特徴とする請求項１〜１０いずれか１項に記載の生死菌の状態判定装置。
  12. 測定用フィルタに菌体を濾過採取する工程を次のとおりとすることにより請求項１〜１１いずれか１項に記載の生死菌状態測定装置に用いて生死菌の状態判定を行う生死菌状態判定方法。
    工程１：試験管に検体を少量滴下する工程。
    工程２：試験管に専用試薬を滴下し、密封して攪拌後静置する工程。
    工程３：測定用フィルタを別途設けたフィルタハウジング中に収納してセットする工程。
    工程４：測定用フィルタを収納したフィルタハウジングを別途設けたシリンジの先端に接続して、フィルタハウジング内部とシリンジ内部とを連通状態とする工程。
    工程５：試験管中の検体をシリンジ内部に注入する工程。
    工程６：シリンジ内部を加圧してシリンジ先端からフィルタハウジング内の測定用フィルタへ向かって検体と共に菌体を圧入することにより測定用フィルタ面に染色された菌体のみを濾過採取する工程。
    工程７：測定用フィルタをフィルタハウジングから取り出して菌類基盤上に載置することにより、測定用フィルタ面に濾過採取された菌体群を測定用フィルタを介して菌類基盤上に配置する工程。
    工程８：菌類基盤を前述の生死菌状態判定装置における菌類基盤保持機構に挿入し、励起光照射機構と撮像カメラより構成した前記生死菌状態判定装置を用いて、菌体の状態を画像として把握して生死菌の状態を判定する工程。
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