JPH1019755A - 花粉自動捕集・解析システム - Google Patents
花粉自動捕集・解析システムInfo
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- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
Abstract
門的な技量を必要とすること無く、花粉の種類,飛散分
布の情報を短時間で得ることが可能となる花粉自動捕集
・解析システムを提供すること。 【解決手段】 空中に浮遊している花粉を自動捕集する
捕集装置と、この捕集装置により捕集した花粉をゴミや
塵などと区別させ花粉を画像解析しやすいように染色し
て封埋する染色封埋装置と、この染色封埋装置により染
色封埋した花粉の種類や数を計測する画像解析装置とに
より構成した花粉自動捕集・解析システム。
Description
る花粉を自動捕集し、その種類や数を自動判定する花粉
自動捕集・解析システムに関するものである。
春先になると花粉症に悩まされている人が増加し、その
数は日本の人口の7〜9%とも言われている。
試みられているが、社会予防医学の面から空中花粉の正
確な飛散情報,調査が求められている。
と気象協会が協力し、調査ステーションからの花粉飛散
実測値をもとに天候,温度,風向き,風速などの気象条
件と合わせて予報を行っており、年々改善が加えられて
いる。
人手に依存しており、大変、手間と時間がかかるうえ、
検鏡者の技量により結果に相当の差が生じる。
予報がなされているが、花粉症を引き起こす空中浮遊花
粉は10種類以上にものぼり、飛散時期が重なる花粉も
存在し、一層正確な情報を提供することは困難であっ
た。
タは人手によって作成されており、観測者によって捕集
方法や計測方法が違い、データに統一性・信頼性がない
のが現状である。
に際しての問題点を解決すべく、花粉の捕集から検鏡,
解析まで自動化し、専門的な技量を必要とすること無
く、花粉の種類,飛散分布の情報を短時間で得ることが
可能となるシステム開発を目的としている。
明の要旨を説明する。
集装置と、この捕集装置により捕集した花粉をゴミや塵
などと区別させ花粉を画像解析しやすいように染色して
封埋する染色封埋装置と、この染色封埋装置により染色
封埋した花粉の種類や数を計測する画像解析装置とによ
り構成したことを特徴とする花粉自動捕集・解析システ
ムに係るものである。
引し、直列に連結した複数連の捕集室を通過させ、各室
に配したカバーグラスに空気中の花粉を捕集するように
構成したことを特徴とする請求項1記載の花粉自動捕集
・解析システムに係るものである。
り捕集した花粉をスライドガラスに転写、封埋し、且つ
花粉を識別するための染色を自動的に行う装置としたこ
とを特徴とする請求項1,2のいずれか1項に記載の花
粉自動捕集・解析システムに係るものである。
で花粉が染色され封埋されたスライドガラスが複数枚挿
入されたマガジンをCCDカメラが装着された顕微鏡に
装着し、自動的にスライドガラスを順次、顕微鏡X−Y
ステージに挿入、排出し、X−Yステージはプログラミ
ングに従い、順次移動し画像を画像解析コンピュータに
転送し、その種類をプログラミング判定基準により識別
し、その数を計測するように構成したことを特徴とする
請求項1〜3のいずれか1項に記載の花粉自動捕集・解
析システムに係るものである。
(発明をどのように実施するか)を、図面に基づいてそ
の作用効果を示して簡単に説明する。
花粉を自動捕集する捕集装置と、この捕集装置により捕
集した花粉をゴミや塵などと区別させ花粉を画像解析し
易いように染色して封埋する染色封埋装置と、この染色
封埋装置により染色封埋した花粉の種類や数を計測する
画像解析装置とにより構成すると、空中に浮遊している
花粉を捕集装置に自動的に捕集することができ、この花
粉を染色封埋装置で画像解析し易いように染色して封埋
することができ、この染色封埋した花粉を画像解析装置
で花粉の種類や数を計測することができ、花粉の捕集か
ら解析までの一連の動作を自動的に行うことができる。
し、人手で花粉の解析を行う場合に花粉の捕集方法や解
析方法に差が生じ、データーに統一性,信頼性がないよ
うな状況を招くことを解消でき、また、花粉の捕集から
解析に専門的な技量を必要とせず、花粉の種類,飛散情
報を人手をかけずに短時間で信頼性,統一性のある解析
を行うことができる。
17に示すように、捕集装置を、空気を装置内に吸引
し、直列に連結した複数連の捕集室を通過させ、各室に
配したカバーグラスに空気中の花粉を捕集するように構
成すると、異なる粒径の花粉を別々のカバーグラスで捕
集することができ、塵などの小さなゴミを後方の捕集室
に配したカバーグラスで捕集することができ、花粉が捕
集される前方の捕集室に配したカバーグラスにはゴミが
つかず画像解析を正確に行うことができる。
ように染色装置を、捕集装置により捕集した花粉をスラ
イドガラスに転写,封埋し、且つ花粉を識別するための
染色を自動的に行う装置とすると、捕集した花粉をスラ
イドガラスに転写,封埋し、これに染色を自動的に行う
ことで、捕集装置により捕集した花粉に含まれている塵
と花粉とを短時間に人手をかけずに正確に識別すること
ができる。
7,図8,図17に示すように、画像解析装置を、染色
装置で花粉が染色され封埋されたスライドガラスが複数
枚挿入されたマガジンをCCDカメラが装着された顕微
鏡に装着し、自動的にスライドガラスを順次、顕微鏡X
−Yステージに挿入し、排出し、X−Yステージにプロ
グラミングに従い、順次移動し画像を画像解析コンピュ
ータに転送し、その種類をプログラミング判定基準によ
り識別し、その数を計測するように構成すると、X−Y
ステージの無駄な動きを無くすことができ、花粉の種類
と数とを正確に短時間に認識して自動的に計数をするこ
とができ、花粉の解析に専門的な技量を必要とせず、花
粉の種類,飛散情報を人手をかけずに短時間で信頼性,
統一性のある画像解析を行うことができる。
いて説明する。
粉を捕集する捕集器(自動捕集装置),花粉のみを検鏡
するための処理を自動機にて行う染色器(自動染色・封
埋装置),顕微鏡データ自動取込装置,そして取り込ん
だデータより花粉の種類,粒子径分布を高速で求めるた
めの画像解析装置から構成されている。
るカスケード・インパクター捕集器を基に図1のような
構成の装置とした。
で粘着性薄膜を付けたカバーグラスに花粉を捕集するも
のである。
ズル径が異なる(9.0〜1.5mm)四段のステージが連
結されており、各段で限られた範囲の粒径の花粉を捕集
できるようになっている。
部にカバーグラス10枚が入っている送りカセットと花
粉を捕集したカバーグラスを収納する収納カセットを取
り付け、カバーグラスの移動はギヤを介してステッピン
グモータ二個によって行った。
CN−7098を使用した。
示す。
したが、これに基づいて以下説明する。
ター」の中には、観察する花粉をつけるための「カバー
グラス」という、薄いガラスがセットされている。カバ
ーグラスは一定の時間が経つと自動的に交換されるよう
になっているので、観察を長い時間続けることができ
る。
ごとに太さが変えられる。
大きさの花粉もカバーグラスにつくようにするための工
夫である。
は、ゴミや埃と見分け易いように「自動染色・封埋装
置」で色を付けられた後、「画像解析装置」で数や種類
を観測する。
って自動的に行われる。
が、この方法はポンプにより大気を吸引し、グリセリン
を付けたカバーグラスに捕集する。
ジに連結されており、異なる粒径の花粉を別々に捕集す
ることができる。
で捕集することができ、花粉が捕集される前方段ではゴ
ミがつかず、画像解析がし易いという利点がある。本体
は、重量軽減のためアルミ合金で製作した。駆動用ボー
ドはTD62803をP用い試作した。
を六個まで作動させることが出来る。
ステッピングモータが付いているので二枚使用した。
レルIOボードを使用した。
ンパクターによる捕集器とハンの木の花粉を用いて比較
した結果、吸引流量7リトル/min以上で試作器の捕集花
粉個数がカスケードのそれを上回り、流量が少ない時に
は捕集能力が低かった。これは軸受け部よりの空気漏れ
に起因していた。この傾向は前段より後段において顕著
であった。
グラスへの衝突速度が早くなり花粉形状がくずれ浮遊状
態と異なってくる。
がある。
たように各段で二個のステップモータを使用した密閉型
の四連花粉捕集器へ改良し軸受け摺動部の減少をはか
り、シーケンス制御するためにこれらステップモータの
制御プログラムを開発し、動作活動を行った。その結
果、図10に示すように2,3段目においても捕集能力
はカスケードインパクターのそれに劣らない結果が得ら
れた。
分な信頼性を有することが確認できた。
は花粉以外に多くの塵埃も含まれている。
特有な染色液を用いて花粉を染色させる必要がある。と
同時に花粉を固着させる必要もある。
ットに納められているカバーグラス上の花粉をスライド
グラスに90℃に保ったGVグリセリンゼリー染色液を
一滴添加し、滴下したものに空気が混入しないように重
ね合わせ、染色された花粉がスライドグラス上に移動,
固着させる機構とこれらグラス類のカセットへの送り出
し、収納機能を備えたものとなる。
ートを図5に示す。
情報をもとに行うため、観察用プレパラートを作成しな
ければならない。
材中に染色される液を入れておき植物性の物体が赤紫色
になるように染色・封埋を行う。
下しこのプレパラートに自動花粉捕集装置で花粉を捕集
したカバーグラスを重ね合わせ、収納カセットに収納す
る。駆動用ボード,IOボードは、自動花粉捕集装置と
同じものを用い、合計六個のステッピングモーターを駆
動させる。
る。
検討した。その結果、スライドガラス送り装置,重ね合
わせ装置,収納送り装置はすべて正常であった。しか
し、カバーグラス送り装置,ホルダー送り装置には1〜
2回約1mm程度の位置のズレが見られたが、この誤差は
機能には影響しない。しかし、一番の問題点は染色器で
の染色位置に送られてきたスライドガラスに粘性のある
染色液を正確な量だけ滴下する部分である。八回中三回
滴下量が多めの状態になった。
全く問題なく本装置を使用することができた。
者が手動で行うのに比べて四割弱の時間で処理を完了さ
せることができる。
試料から顕微鏡により画像解析に必要な花粉情報を取り
込む必要がある。そのために、本装置は収納ケースから
スライドグラスを顕微鏡のステージ上に送り込み、或い
は交換する機構と自動的にステージを移動させ、スライ
ド上の決められた位置の数箇所から一定面積内のデータ
を取り込む機構を備えている。
それと大きな違いはないがステージと対物レンズの狭い
間でそれを行う機構が備わっている。
様を設定した。
し最後に、ホームポジションに戻る。1ステップ長さは
視野幅と同一。
御プログラムを作成した。図7にそのフローチャートを
示す。
直径18mmの走査範囲を往復移動し、最後にもとの位置
まで戻ってくる間の画像取込視野の数を示している。
数は倍率の二乗で急激に増加し、それと共に図12で定
義した花粉捕捉率は図示したように視野の境界によって
分断される花粉の数が増加してくるため減少してくる。
ラート一枚につき約一時間で90%以上の正確さで行わ
れている。これと同等の認識率で処理時間を早めるため
には低倍率(100倍)で花粉の位置を把握し、X−Y
ステージの無駄な動きを無くし、調査点の数を減少させ
ることである。
み認識率の高い400倍で識別するなど、プログラムを
改良することにより、花粉の認識率を高め処理時間を早
めることができる。
-9801DS)、画像解析装置(HRU-TAICHI IV-80)、画像
入力モノクロカメラから構成されている。
粉の数と種類を観察する。
に入力され、それぞれの花粉の見た目の特徴,花粉ひと
つひとつの大きさなどを調べ、どの植物の花粉がどれだ
けついているかを割り出す。
0倍で行われ、計数作業は100〜400倍の倍率で行
われる。
置に取り込み、その後、画像解析装置で適切に縮小処理
を行い、画像入力されたときの実質倍率が400倍にな
るように設定した。
ィアンフィルタによる平滑化を行い、その後、判別分析
法による二値化を行った。
フィレ径算出を行い、単数花粉に分離した。
を求めた。
(1)と(2)の比、(4) 図形最大長と図形最小幅、(5) 複雑
度。
が一番高いスギを始めとし、図9のような順序で行っ
た。
大長〜(5)複雑度の諸値を求め、まず(1)〜(3)の条件に
ついて、スギと認め得る値の範囲を定めた。熟練者の認
識率に合わせ、基準として認識率が七割以上に収まるよ
うに設定した。
合であり、その他1はスギ以外、その他2はスギ,マコ
モ,マツ以外を示す。
以外の区別に有効で、マコモのうち50%がスギの設定
値に収まっている。
設定値に収まることがないことを示しているが、スギの
25%が設定値を外れてしまった。
はスギとマコモ,マツを分別する目的には十分な値であ
る。
かったものについて更に分別する。
(4)図形最大長と図径最小幅の比と(5)複雑度を加えた。
ギとマコモの分別に用いることができ、(5)よりスギの
ほうがマコモより、値のばらつきが少なく設定値を絞り
込むことができる。
ついての識別を行う。(1)〜(3)について設定値を定め
た。
の条件についても優位差がはっきり現れた。
行った。
件ではマコモのとり得る値にばらつきが多く、設定値の
指定が困難である。
ることが可能である。
の花粉が入力画像として取り込まれていても正しい識別
が可能となった。
ス上での花粉粒径の寸法がある範囲内に納めることが出
来たことにも起因している。
時間で得るために、花粉の捕集,染色,データサンプリ
ング、そして画像解析をすべて自動化し、熟練技術なし
に処理できるシステムを開発することができた。
中に浮遊している花粉を捕集装置に自動的に捕集するこ
とができ、この花粉を染色封埋装置で画像解析し易いよ
うに染色して封埋することができ、この染色封埋した花
粉を画像解析装置で花粉の種類や数を計測することがで
き、花粉の捕集から解析までの一連の動作を自動的に行
うことができる。
し、人手で花粉の解析を行う場合に花粉の捕集方法や解
析方法に差が生じ、データーに統一性,信頼性が無いよ
うな状況を招くことを解消でき、また、花粉の捕集から
解析に専門的な技量を必要とせず、花粉の種類,飛散情
報を人手をかけずに短時間で信頼性,統一性のある解析
を行うことができる。
ノ花粉を別々のカバーグラスで捕集することができ、塵
などの小さなゴミを後方の捕集室に配したカバーグラス
で捕集することができ、花粉が捕集される前方の捕集室
に配したカバーグラスにはゴミがつかず画像解析を正確
に行うことができる。
粉をスライドガラスに転写,封埋し、これに染色を自動
的に行うことで、捕集装置により捕集した花粉に含まれ
ている塵と花粉とを短時間に人手をかけずに正確に識別
することができる。
ージの無駄な動きを無くすことができ、花粉の種類と数
とを正確に短時間に認識して自動的に計数することがで
き、花粉の解析に専門的な枚数を必要とせず、花粉の種
類,飛散情報を人手をかけずに短時間で信頼性,統一性
のある画像解析を行うことができる。
る。
である。
明図である。
明図である。
示す説明図である。
説明図である。
説明図である。
である。
図である。
ある。
る。
す表である。
処理)を示す表である。
す表である。
る。
説明図である。
る。
である。
明図である。
明図である。
示す説明図である。
説明図である。
説明図である。
である。
図である。
である。
る。
す図表である。
処理)を示す図表である。
す図表である。
ある。
説明図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 空中に浮遊している花粉を自動捕集する
捕集装置と、この捕集装置により捕集した花粉をゴミや
塵などと区別させ花粉を画像解析しやすいように染色し
て封埋する染色封埋装置と、この染色封埋装置により染
色封埋した花粉の種類や数を計測する画像解析装置とに
より構成したことを特徴とする花粉自動捕集・解析シス
テム。 - 【請求項2】 前記捕集装置を、空気を装置内に吸引
し、直列に連結した複数連の捕集室を通過させ、各室に
配したカバーグラスに空気中の花粉を捕集するように構
成したことを特徴とする請求項1記載の花粉自動捕集・
解析システム。 - 【請求項3】 前記染色装置を、前記捕集装置により捕
集した花粉をスライドガラスに転写、封埋し、且つ花粉
を識別するための染色を自動的に行う装置としたことを
特徴とする請求項1,2のいずれか1項に記載の花粉自
動捕集・解析システム。 - 【請求項4】 前記画像解析装置を、前記染色装置で花
粉が染色され封埋されたスライドガラスが複数枚挿入さ
れたマガジンをCCDカメラが装着された顕微鏡に装着
し、自動的にスライドガラスを順次、顕微鏡X−Yステ
ージに挿入、排出し、X−Yステージはプログラミング
に従い、順次移動し画像を画像解析コンピュータに転送
し、その種類をプログラミング判定基準により識別し、
その数を計測するように構成したことを特徴とする請求
項1〜3のいずれか1項に記載の花粉自動捕集・解析シ
ステム。
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JP12480696A JP3676878B2 (ja) | 1996-04-30 | 1996-05-20 | 花粉自動捕集・解析システム |
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JP10996396 | 1996-04-30 | ||
JP12480696A JP3676878B2 (ja) | 1996-04-30 | 1996-05-20 | 花粉自動捕集・解析システム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH1019755A true JPH1019755A (ja) | 1998-01-23 |
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ID=26449676
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP12480696A Expired - Fee Related JP3676878B2 (ja) | 1996-04-30 | 1996-05-20 | 花粉自動捕集・解析システム |
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JP (1) | JP3676878B2 (ja) |
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