JPH1040390A - 微小生物モニタによる環境清浄度計測装置 - Google Patents

微小生物モニタによる環境清浄度計測装置

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JPH1040390A
JPH1040390A JP8207568A JP20756896A JPH1040390A JP H1040390 A JPH1040390 A JP H1040390A JP 8207568 A JP8207568 A JP 8207568A JP 20756896 A JP20756896 A JP 20756896A JP H1040390 A JPH1040390 A JP H1040390A
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Hajime Yamaguchi
一 山口
Hiroshi Okada
博 岡田
Kazuyuki Tomioka
一之 冨岡
Keigo Takeuchi
啓五 竹内
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 微小生物モニタにより簡便なシステムで環境
の清浄度を計測する。 【解決手段】 微小生物を培養する培地2に微小生物を
封入して該培地をカメラ3で繰り返し撮影することによ
り、画像処理装置1に複数枚の撮影画像を取り込み、該
複数枚の撮影画像から背景を分離して活動する微小生物
の活動画像を抽出し、該活動画像により微小生物の活動
量を分析することにより環境の清浄度を計測する。微小
生物を培養する培地は、底部を微小生物の培地23、上
面を透明板21とし、対向する側壁をメッシュ22で構
成して空気を取り込み、微小生物としてダニを用いる。
所定の時間間隔で複数枚の活動画像を蓄積し、活動画像
に表れた微小生物の画素を積算して環境の清浄度を計測
する。判定値を設定して該判定値と前記微小生物の画素
を積算した値とを比較し、判定値を下回ったことを条件
に環境異常の判定を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、微小生物を培養す
る培地に微小生物を封入して該培地をカメラで繰り返し
撮影1て環境の清浄度を計測する微小生物モニタによる
環境清浄度計測装置に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】省エネ
ルギー、快適性を目指した居住空間の志向は、住宅の気
密化、断熱化性能、及び居住空間の閉鎖性を高め、ダ
ニ、カビ、ハウスダスト等の室内汚染物質(アレルゲ
ン)の増加を導き、これらアレルゲン由来の気管支喘
息、鼻炎、皮膚炎等のアレルギー疾患の増加を引き起こ
してきた。
【0003】現在まで、ダニアレルゲンの発生を抑制し
除去するためには、室内の温室度調整、薬剤の使用、掃
除機等による除去が主流であった。しかし、それらを容
易かつ精密に評価する手法は実際にはなく、住まい手の
気休めとなっている場合も少なくない。
【0004】肉眼で観察することが不可能なアレルゲン
をコントロールすることは非常に困難であり、直接ダニ
への影響を観察できるのは、一部の専門研究機関だけで
あった。アレルゲン対策に関しては、従来の画一的な方
向性から脱却し、システムの効率性と住まい手のニーズ
に十分に反映することが重要である。より簡便で有効な
方向性を導くには、対象となるダニ側の微小生物学的視
点からのアプローチが重要である。アレルゲンの原因と
なるダニは肉眼で観察できない、透明で、体長数百μm
の、室内に生息するダニ類(house dust mite)であり、
主に、チリダニ(Pyroglyphidae) 科のヤケヒョウヒダニ
(Dermatophagoides pteronyssinus, Dp)とコナヒョウヒ
ダニ(Dermatophagoides farinae, Dp)等が考えられる。
【0005】また、例えば住戸や工場や作業所等の環境
における空気の状況を分析しようとすると、専用の分析
装置を用意しなければならず、手間と時間と費用がかか
るという問題がある。多数の環境汚染物質をそれぞれ検
出するには、それぞれに専用の検出法が必要になり、簡
便に実現することはできない。しかも、汚染状況判断の
一次スクリーニングとして、適当な装置が存在せず、ダ
ニ等の生体の活動状況を定量的に評価することはできな
い。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するものであって、微小生物モニタにより簡便なシス
テムで環境の清浄度を計測するものである。
【0007】そのために本発明は、微小生物モニタによ
る環境清浄度計測装置として、微小生物を培養する培地
に微小生物を封入して該培地をカメラで繰り返し撮影す
ることにより、複数枚の撮影画像を取り込み、該複数枚
の撮影画像から背景を分離して活動する微小生物の活動
画像を抽出し、該活動画像により微小生物の活動量を分
析することにより環境の清浄度を計測することを特徴と
するものである。
【0008】また、複数枚の撮影画像を積算して平均化
することにより背景画像を作成する手段を備え、所定の
時間間隔で複数枚の活動画像を蓄積し、活動画像に表れ
た微小生物の画素を積算し、該積算した値に基づき環境
の清浄度を計測し、判定値を設定して該判定値と前記微
小生物の画素を積算した値とを比較し、判定値を下回っ
たことを条件に環境異常の判定を行うことを特徴とする
ものである。
【0009】さらに、微小生物を培養する培地は、底部
を微小生物の培地、上面を透明板とし、対向する側壁を
メッシュで構成して空気を取り込むようにし、微小生物
としてダニを用いたことを特徴とするものである。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しつつ説明する。図1は本発明に係る微小生物モ
ニタによる環境清浄度計測装置の実施の形態を示す図で
あり、1は画像処理装置、2は生体カートリッジ、3は
カメラ、4は空気導入路、11は画像信号入力処理部、
12は撮影画像記憶メモリ、13は活動量分析部、14
は分析データ判定出力部、15は背景画像記憶メモリ、
16は活動画像記憶メモリ、21は透明体、22はメッ
シュ、23は培地を示す。
【0011】図1において、画像処理装置1は、カメラ
3からの画像を取り込んで背景画像を生成した後その背
景画像を用いて微小生物の活動画像を抽出し活動量を分
析するものであり、画像信号入力処理部11、撮影画像
記憶メモリ12、活動量分析部13、分析データ判定出
力部14、背景画像記憶メモリ15、活動画像記憶メモ
リ16を有している。生体カートリッジ2は、底部の培
地23にダニを封入して側面から例えば50μm程度の
メッシュ22を通して空気を取り込み、上面のガラスや
プラスチック等からなる透明体21から培地23におけ
るダニの挙動を観察するものである。カメラ3は、生体
カートリッジ2の透明体21の上方から培地23の画像
を取り込む、例えばCCDマイクロカメラであり、1画
面を512×480画素で構成し、1画素当たり8ビッ
ト、256階調の濃淡で表現した撮影画像を出力する。
この場合、1匹のダニは、10数画素に対応する。
【0012】画像処理装置1において、撮影画像記憶メ
モリ12は、1画面の撮影画像を格納するものであり、
背景画像記憶メモリ15は、撮影画像記憶メモリ12に
記憶した撮影画像を複数枚積算して平均化することによ
り作成された背景画像を格納し、活動画像記憶メモリ1
6は、撮影画像記憶メモリ12から背景画像を除いた活
動画像を格納するものである。画像信号入力処理部11
は、カメラ3により撮像した培地23の画像を取り込み
処理するものであり、所定のインターバルで1画面ずつ
取り込み撮影画像記憶メモリ12に格納する。活動量分
析部13は、背景画像の作成、活動画像の蓄積、活動量
の分析を行うものであり、背景画像の作成では、一定期
間における画像の積算、平均化を行うことにより変化の
ない背景画像を作成し、活動画像の蓄積では、取り込ん
だ画像を背景画像と比較することにより変化のある活動
画像を抽出して蓄積し、活動量の分析は、活動画像を積
算することにより活動量を求める。分析データ判定出力
部14は、例えば活動量を設定値と比較することによ
り、環境清浄度を判定しその結果を出力するものであ
る。活動量は、その値が大きいほどダニの活動が活発で
あるので、通常の環境においては、活動量が設定値より
低くなると、何等かの異常があると判定することができ
る。
【0013】次に、活動量分析について説明する。図2
は活動量分析部の処理の流れを説明するための図、図3
は画像処理の流れを説明するための図である。活動量分
析部では、図2に示すようにまず、背景画像を作成する
ため撮影画像記憶メモリ12から背景画像の取り込みを
実行し(ステップS11)、取り込んだ画像の積算を行
う(ステップS12)。これは、各画素毎に積算する。
そして、所定の画像、例えば0.5sec毎に20se
c、40枚の画像を積算したか否かを判断し(ステップ
S13)、画像の積算を繰り返し所定の画像の積算処理
が終了すると、その平均値を求めることにより背景画像
を作成し背景画像メモリ15に格納する(ステップS1
4)。
【0014】背景画像が作成されると、続けて計測画像
の取り込みを実行し(ステップS15)、計測画像を背
景画像と比較しその差を求めることにより、活動画像を
抽出して活動画像メモリ16に格納する(ステップS1
6)。これを繰り返し所定の画像、例えば0.5sec
毎に40sec、80枚の画像を取り込んだか否かを判
断し(ステップS17)、所定の画像を取り込むと、活
動画像メモリ16に格納した活動画像の積算を行って活
動画像の評価を行う(ステップS18)。そして、活動
画像の積算値からダニの活動の評価を行い、評価結果を
出力する(ステップS19)。活動画像の抽出では、例
えば撮影画像記憶メモリ12の撮影画像と背景画像メモ
リ15の背景画像との差を求めてから、閾値により各画
素の2値化を行って2値画像として抽出し活動画像メモ
リ16に格納し、活動画像の積算では、1の画像をカウ
ントする。したがって、ダニの活動が活発であれば、活
動画像の積算値が大きくなる。
【0015】いま、カメラから図3(A)に示すような
ダニを封入した培地の撮影画像を取り込んだ場合、先に
説明したようにこのような撮影画像を繰り返し積算する
と、ダニの餌32のような背景の画像は固定しているた
め同じ濃度で積算されたゆくのに対し、移動するダニ3
1の画像は分散して背景の積算に影響がなくなる。した
がって、40枚の画像を積算してその濃度を40で割る
と、活動するダニ31の画像は消えてしまうので、図3
(B)に示すような背景画像を作成することができる。
そこで、図3(A)に示す撮影画像について背景画像と
の差を求めると、図3(C)に示すように活動するダニ
31の画像だけを抽出することができる。この活動画像
として複数枚、例えば0.5sec毎に40sec、8
0枚の画像を蓄積し、積算すると、図3(D)に示すよ
うにダニの活動の程度に応じて変化領域の大きさと積み
上げの程度(濃度)が得られる。
【0016】上記本発明の微小生物モニタによる環境清
浄度計測装置によれば、清浄度を計測しようとする環境
の空気を取り込みながら、20secで背景画像を作成
し、40secで活動画像を抽出し積算する上記の処理
を繰り返し行い、変化領域の大きさと積み上げによりダ
ニの活動によりダニの活動の程度を評価することができ
る。活動領域が大きく、変化領域として積み上げられた
値が大きいほどダニの活動が活発であると評価すること
ができ、観測範囲内での累積値を評価指標とすることが
できる。例えば取り込まれる空気によりダニの活動が時
間とともに低下してゆく場合、背景画像を更新する毎に
ダニの数が減り、累積値が減ってゆくことになる。
【0017】図4はダニ活動度と累積値との相関を示す
図であり、ターゲットのチリダニが比較的多数の場合、
累積値yとチリダニ数x(匹/20mg) は、
【0018】
【数1】 y=+0.0017x3 −0.9988x2 +444.84x+1743.2 の相関を持ち、これを示したのが図4である。また、タ
ーゲットのチリダニが比較的少数の場合、累積値yとチ
リダニ数x(匹/20mg) は、
【0019】
【数2】 y=−0.0014x3 +0.2363x2 +2405.8x+36099 の相関を持つ。前者の場合には培地にチリダニが多層に
なって活動している状態であり、後者の場合には1層で
活動している状態である。このように本発明では、累積
値とダニ自体の活動度(活性度)との相関係数を、両対
数上での3次多項式近似で導くことができる。
【0020】なお、本発明は、上記実施の形態に限定さ
れるものではなく、種々の変形が可能である。例えば上
記実施の形態では、ダニの活動量を分析したが、ダニ以
外の他の微小生物あるいは微生物を用い、その活動量を
分析することにより同様の計測を行うようにしてもよ
い。また、背景画像の作成、活動量の分析のサイクル
は、計測の目的、状況に応じて適宜設定、変更可能であ
る。しかも、使用する微小生物あるいは微生物により各
種のセンサとして、例えば煙検知装置、ガス検知装置、
工場や作業所等の空気汚染検知装置等に利用することも
でき、ダニを用いた薬剤の検査や建材の検査、ダニの明
るさ、音、電磁波、放射線等による活動の影響等の分析
に利用することができる。したがって、空気を取り込む
空気導入路を省き、単に計測位置に設置するだけでもよ
い。
【0021】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、CCDマイクロカメラを用いて特定環境下で
のダニの活動状況を直接撮影し、その画像からダニの挙
動を解析して環境の清浄度を計測するので、薬剤、建
材、設備、室内環境、建屋構造等のダニへの影響を工学
的に分析することができる。この分析により、健康で快
適な住居構築のための有効なツールとすることができ
る。しかも、汚染度のセンサとしてダニを利用し、その
活動状況をカメラにより画像で捉え、ダニの活動を常に
モニタして画像情報を定量的に評価することにより環境
の汚染状況を監視し、汚染の有無を判断することができ
る。さらに、画像処理により活動画像の累積値とダニ自
体の活動度(活性度)との相関係数を両対数上での3次
多項式近似で導くことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る微小生物モニタによる環境清浄
度計測装置の実施の形態を示す図である。
【図2】 活動量分析部の処理の流れを説明するための
図である。
【図3】 画像処理の流れを説明するための図である。
【図4】 ダニ活動度と累積値との相関を示す図であ
る。
【符号の説明】
1…画像処理装置、2…生体カートリッジ、3…カメ
ラ、4…空気導入路、11…画像信号入力処理部、12
…撮影画像記憶メモリ、13…活動量分析部、14…分
析データ判定出力部、15…背景画像記憶メモリ、16
…活動画像記憶メモリ、21…透明体、22…メッシ
ュ、23…培地
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G06M 11/00 G06F 15/70 410 (72)発明者 竹内 啓五 東京都港区芝浦一丁目2番3号 清水建設 株式会社内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 微小生物を培養する培地に微小生物を封
    入して該培地をカメラで繰り返し撮影することにより、
    複数枚の撮影画像を取り込み、該複数枚の撮影画像から
    背景を分離して活動する微小生物の活動画像を抽出し、
    該活動画像により微小生物の活動量を分析することによ
    り環境の清浄度を計測することを特徴とする微小生物モ
    ニタによる環境清浄度計測装置。
  2. 【請求項2】 複数枚の撮影画像を積算して平均化する
    ことにより背景画像を作成する手段を備えたことを特徴
    とする請求項1記載の微小生物モニタによる環境清浄度
    計測装置。
  3. 【請求項3】 所定の時間間隔で複数枚の活動画像を蓄
    積し、活動画像に表れた微小生物の画素を積算し、該積
    算した値に基づき環境の清浄度を計測することを特徴と
    する請求項1記載の微小生物モニタによる環境清浄度計
    測装置。
  4. 【請求項4】 判定値を設定して該判定値と前記微小生
    物の画素を積算した値とを比較し、判定値を下回ったこ
    とを条件に環境異常の判定を行うことを特徴とする請求
    項3記載の微小生物モニタによる環境清浄度計測装置。
  5. 【請求項5】 微小生物を培養する培地は、底部を微小
    生物の培地、上面を透明板とし、対向する側壁をメッシ
    ュで構成して空気を取り込むようにしたことを特徴とす
    る請求項1記載の微小生物モニタによる環境清浄度計測
    装置。
  6. 【請求項6】 微小生物としてダニを用いたことを特徴
    とする請求項1記載の微小生物モニタによる環境清浄度
    計測装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005031734A (ja) * 2003-07-07 2005-02-03 Ditect:Kk 画像解析方法及び画像解析装置
WO2021016960A1 (zh) * 2019-07-31 2021-02-04 唐山哈船科技有限公司 一种小区蜱虫检测报警装置及其检测方法
JP2021531806A (ja) * 2018-07-29 2021-11-25 ブジゴ リミテッド 昆虫を位置特定および排除するためのシステムと方法

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