JPH0349560B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、可視光の範囲のみでは捕捉、観測し
難いコロニーを観測するために、コロニーを含む
物体を照射する光源の波長域を不可視部分を含む
広い波長域から任意に選定し、且つ、コロニーを
含む物体から反射または透過または放射された光
の中から任意に特定した不可視波長域の光を選択
受光する装置によりコロニーを認識するようにし
たコロニーの観測方法とその装置に関する。

〔発明の背景〕

ペニシリンの場合のように、新しい酵母や薬剤
などを見出す手段の一つとして、土壌などから採
取した各種の微生物を培養し、その中から有効な
ものを選別する方法が採られている。この場合、
培養された微生物の集落をコロニーという。

従来、通常、コロニーを白色光で照射し、直接
目視観測か、顕微鏡による目視観測により、色と
形を識別し、培地の成分に対するコロニー生育の
反応を判断して、微生物の特性分類を行い、新し
い培地へ移し換えていた。これをコロニートラン
スフア（菌移植）と言う。

これまでに発見された新種の微生物は、目視観
察によつて行われたもので、可視光（400〜700n
ｍ）の範囲の色調のものに限られていた。

しかし、本発明者らが、国内の特異地域や外国
の特定地域から採取された土、腐食した動植物、
湖沼底沈澱土、海底沈澱土を培養したコロニーに
ついて観察、実験したところ、可視光で見えるコ
ロニーの他に、肉眼では認識できないが、紫外
線、赤外線の波長域で生育の状況を鮮明に判別で
きるコロニーがあることが判明した。しかし、こ
れらの微生物が如何なる種類のものかは現時点で
は不明である。

地上に到達する太陽光は、約200nｍないし30μ
ｍの波長域にある。このため生育中の微生物を観
測するのに、狭い可視光域内だけで行わずに、不
可視部分を含む広い波長域内の光を適切に選択し
て観測に利用すれば、観測可能な対象の範囲を広
げられるであろうと推定される。

細胞、バクテリア、その他の微生物などを観察
する手段として、各種の染料を使い分ける染色法
（可視化）が一般に採られている。しかし、コロ
ニーに関するかぎり、染色法は微生物を殺してし
まうか或いは変質させてしまうので、移植後の有
効微生物の評価を目的とするコロニートランスフ
ア技術の分野では、絶対に避けなければならな
い。また、微生物に螢光材を取り込ませ、紫外線
を照射した際に可視域で放射される螢光を観察す
る方法が知られている。しかし、この方法も微生
物自体の死滅や変質を招く点で、染色法と同様に
不適切である。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、従来の可視光のみに依存した
観測では捕捉、観察できなかつたコロニーの観測
を可能とする、不可視部分を含む広い波長域の中
から任意に選定した波長域の光を利用し、特に不
可視波長域を選択的に受光範囲としたコロニーの
観測方法とその装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明の基本は、物体に照射された光線は、照
射された波長のまま散乱するほか、当該物質内部
の光学特性により波長変換されて散乱されること
があるということである。例えば、不可視光が可
視光を伴つて散乱される現象がある。また、その
場合の散乱強度は照射光の波長と物体内部の光学
特性により選択的に減衰もしくは強調されること
がある。培養期中に菌株が生育することにより発
生したコロニーは、そのコロニーが肉眼で不可視
でも、そのコロニーによつて発生する波長変換お
よび反射、透過、もしくは放射の強度変化を測定
することによつて、的確に観測することが可能で
ある。なお、場合によつては、コロニー自体は広
い波長域にわたつて全く光を放射しないが、コロ
ニーの周囲の物質（培養基）がコロニー生育中に
コロニーから排出された物質の作用で照射光を受
けて光（可視または不可視）を放射するようにな
り、生育したコロニーは光を放射する周囲物体中
の光を放射しない個所として観測されることもあ
る。

次ぎに、本発明の起点となつた新事実につい
て、現在判明している範囲内で説明する。

(1) 国内の某特異地区の腐食土を採取し、その水
溶液をシヤーレ内の寒天上に散布して特定温度
の培養槽内に所定の時間放置した結果、目視観
察で多数のコロニーが生育したことが認められ
た。これにタングステンランプ（2700〜3000K
近傍）光を放射し、0.7μｍ以下を除去するカツ
トフイルタを備えたビデオカメラ（受光感度領
域は可視から0.9μｍ）で撮像した。その結果、
テレビモニタで識別されたコロニーの数は、カ
ツトフイルタを除いた場合（可視＋近赤外）８
〜９種類、カツトフイルタを入れた場合（近赤
外）１種類であつた。この１種類のみを選択抽
出して培養した結果、醸造工学上有効と推定す
るに足る新種らしいことが判明した。

(2) 外国の某地域から採取した土壌の水溶液を、
上記類似の条件で現地で培養し、コロニーの生
育を観察した結果、目視観察で多数のコロニー
が繁殖していることが認められた。超高圧水銀
ランプ（0.17〜0.7μｍ）光源からの光を数種波
長選別してそのコロニーを照射し、紫外線用ビ
デオカメラ（波長域0.2〜0.7μｍ）で、現地で
そのコロニーを観測した結果、紫外線照射の際
に、紫外域でコロニーが観察されるものと、可
視域でコロニーが観察されるものと、近紫外照
射の際に、可視域でコロニーが観察されるもの
が数種類発見された。しかし受光量が極めて微
弱なものもあり、観測装置の性能を向上させれ
ば観察可能なものの数は更に増大するものと思
われる。尚、紫外線照射で観察されたコロニー
の中には、有機化合物としての微生物に基づく
単なる螢光であるもの、生育中の微生物特有の
螢光と判断されるものなどが混在していた。こ
こで紫外線照射可視域観察で発見された或る特
定のコロニーについて培養した結果、人に対し
て有害な或る種の微生物の生育を阻止する効果
があることが判明し、薬学上有効と判断するに
足る新種の微生物らしいことが判つた。

(3) 国内の某特異地区の川の沈澱土を採取し上記
と類似の条件で培養した結果、目視観察で多数
のコロニーが生育した。この培養シヤーレ中の
任意の点（肉眼でコロニーの生育が認められる
点と肉眼ではコロニーを視認できない点とを含
めて）から他のシヤーレに移植して培養した結
果を、超高圧水銀ランプ（0.17〜0.7μｍ）光源
装置からの光を上記(2)の例と同様に数種波長選
別して照射し、紫外線ビデオカメラ（0.2〜
0.7μｍ）で観察した。この場合、移植時に肉眼
ではコロニーの存在を視認できなかつた点から
の移植点を含めて多数のコロニーの生育を観察
することができた。これらの中には、コロニー
自体の色彩によつて視認できるもの、コロニー
の発する螢光によつて視認できるものなどの他
に、コロニーが紫外線域で吸収スペクトルを持
つため紫外線ビデオカメラで識別できるものが
発見された。肉眼で視認できなかつた点から移
植したものから培養し紫外線吸収コロニーとし
て識別された或る特定のコロニーについて培養
した結果、或る種の微生物の生育を阻止する効
果が判明し、薬学上有効と判断するに足る新種
の微生物らしいことが判つた。なお、この場合
に紫外線ビデオカメラからの信号は通常の培養
期間に比してかなり短時間（1/3以下）で透過
光受光によりコロニー生育を識別できることも
判明した。

波長0.5〜1.0nｍの軟Ｘ線を照射して、その波
長範囲に感度を有する素子たとえばシンチレー
タ、螢光板などで受光する方式、190nｍ以下の
真空紫外線（波長吸収しないガス例えばＮ雰囲気
中で動作）または200〜400nｍの紫外線すなわち
UV光を照射して、その波長範囲に感度を有する
素子たとえばシンチレータ、螢光板、UVビデオ
カメラなどで受光する方式、400〜700nｍの可視
光を照射し、アンチストークスの法則によるUV
光またはストークスの法則による近赤外光を受光
する方式、700nｍ〜20μｍの赤外光すなわちIR光
を照射してその波長範囲に感度を有する素子たと
えばIRイメージチユーブ、IRビデオカメラ、又
はIRアレイやIRモザイク等の固体素子などで受
光する方法を、微生物の性質に応じてそれぞれ選
択し、且つ、反射光受光方式、透過光受光方式、
反射光受光透過光受光併用方式を、コロニーの性
質に対応して使い分けることによつて、コロニー
の培養、微生物選別、薬品や環境への耐性検査な
ど広くコロニー認識操作において、肉眼では不可
視なコロニーの観測判定操作が可能になると共
に、培養基中の生育時間が短いためコロニーの繁
殖が未熟な場合にも観測操作が可能になる。

この認識信号に対してパターン認識技術により
コロニー判定に好適な画像処理を実施し、適切な
データ変換によつて可視画像を例えば白黒または
カラーTV、映画などに表示出力し、カラー画像
プリンタなどにパードコピー出力することができ
る。

〔発明の実施例〕

第１図は本発明の反射光受光透過光受光併用方
式の一実施例を示し、１は観測制御部、２は光源
（水銀灯、キセノンランプ、レーザ等）、３は波長
選択器（モノクロメータ）、カツトフイルタ、干
渉フイルタ等）、４は照射レンズ、５は反射鏡、
６はハーフミラー、７は照射強度調節器（ニユー
トラルフイルタ、絞り機構など）、８は透過光フ
イルタ（カツトフイルタ、干渉フイルタ等）、９
は透過光受光器（紫外線または赤外線カメラ又は
ビデオカメラ、CCD、光電子増倍管、螢光板、
シンチレータ、IRイメージチユーブ、IRアレイ
又はモザイク等）、１０は反射光フイルタ（カツ
トフイルタ、干渉フイルタ等）、１１は反射光受
光器（紫外線または赤外線カメラまたはビデオカ
メラ、CCD、光電子増倍管、螢光板、シンチレ
ータ、IRイメージチユーブ、IRアレイ又はモザ
イク等）、１２はハードコピー出力部（グラフイ
ツクプリンタ等）、１３は表示出力部（白黒また
はカラーTV、映画、液晶デイスプレイ等）、１
４はマン・マシン入力器（キーボード、操作パネ
ル等）、１５は機構制御部、１６はXYテーブル
駆動機構、１７はXYテーブル、１８はシヤーレ
（プラスチツクシヤーレ、紫外線シヤーレ、赤外
線シヤーレ等）である。

マイクロコンピユータで構成された観測制御部
１は、あらかじめ、マン・マシン入力器１４、表
示出力部１３、ハードコピー出力部１２などを用
いた会話形式で観測動作条件を設定し、且つ、動
作の開始や終了を制御する。

まず、観測制御部１は、光源２及び波長選択器
３を制御して所要の波長域の照射光を照射レンズ
４から平行光として出力すると、この光は反射鏡
５で反射して照射強度調節器７を介してハーフミ
ラー６に達し、ここで半分の光量は直角に反射し
て反射鏡５を２回経てXYテーブル駆動部１６及
びXYテーブル１７の隙間を通過し、シヤーレ１
８に下部から寒天などの培養基２０を透過して透
過光フイルタ８に至り更に透過光受光器９で測定
される。また、ハーフミラー６を透過直進した残
り半分の光量は反射鏡５を経て、XYテーブル１
７上に着脱自在に固定されたシヤーレ１８内の寒
天などの培養基の表面１９で反射し、更に反射光
フイルタ１０を介して、反射光受光器１１で測定
される。

反射光が培養基の表面１９で反射する際または
培養基２０中を透過する際に、反射光の波長およ
び培養基中に生育中のコロニーの性質に応じて不
可視光または可視光の波長変換、吸収、螢光放射
などが生じ、肉眼では不可視な場合でも生育中の
コロニーの画像が透過光受光器９及び反射光受光
器１１で測定される。これらの測定信号は、観測
制御部１に伝達され、パターン認識技術により適
切な画像処理を実施し、判断し、可視画像にデー
タ変換して、表示出力部１３及びハードコピー出
力部１２に出力される。

観測制御部１は、内蔵プログラム、動作条件デ
ータ、認識データに応じて認識部の動作を制御す
ると共に、機構制御部１５を介してXYテーブル
駆動機構１６、着脱自在形シヤーレ固定機構付き
のXYテーブル１７などを位置決め制御する。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、従来は処
理できなかつたコロニーに対しても、不可視光ま
で利用することにより好適な処理を行つて観測操
作できるようになり、コロニー認識処理作業対象
を大幅に拡大することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例図である。 １……観測制御部、２……光源、３……波長選
択器、４……照射レンズ、５……反射鏡、６……
ハーフミラー、７……照射強度調節器、８……透
過光フイルタ、９……透過光受光器、１０……反
射光フイルタ、１１……反射光受光器、１２……
ハードコピー出力部、１３……表示出力部、１４
……マン・マシン入力器、１５……機構制御部、
１６……XYテーブル駆動機構、１７……XYテ
ーブル、１８……シヤーレ、１９……培養基の表
面、２０……培養基。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 不可視部分を含む広い波長域から任意に選定
   した波長域の光により、コロニーを含む物体を照
   射し、この物体からの反射光、または透過光、ま
   たは放射光の中から、不可視の任意特定波長域の
   光を選択受光することによりコロニーを観測する
   ことを特徴とするコロニー観測方法。 ２ 不可視部分を含む広い波長域から任意に選定
   した波長域の光により、コロニーを含む物体を照
   射し、この物体からの反射光、または透過光、ま
   たは放射光の中から、不可視の任意特定波長域の
   光を選択受光してコロニーを観測する認識部と、
   認識部の動作を制御し認識部で得られた信号を処
   理判断して、観測データ及び可視画像表示を出力
   する観測制御部とを有することを特徴とするコロ
   ニー観測装置。