JPS60184398A - コロニ−観測方法とその装置 - Google Patents

コロニ−観測方法とその装置

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JPS60184398A
JPS60184398A JP3869284A JP3869284A JPS60184398A JP S60184398 A JPS60184398 A JP S60184398A JP 3869284 A JP3869284 A JP 3869284A JP 3869284 A JP3869284 A JP 3869284A JP S60184398 A JPS60184398 A JP S60184398A
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Kiyoshi Sato
清 佐藤
Masuzo Ikumi
生見 益三
Fukuo Iwatani
岩谷 福雄
Katsumi Takami
高見 勝己
Katsujiro Shibayama
芝山 勝次郎
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  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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簗落をコ
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ァ(苗移植)と言う。
これまでに発見された新種の微生物は、目視観察によっ
て行われたもので、可視光(400〜700nm)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伯に、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30μm
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
ートランスファ技術の分野では、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、観察できなかっ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って散乱される現象
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。培養基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、
そのコロニーによっ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って、
的確に観測することが可能である。なお、場合によって
は、コロニー自体は広い波長域にわたって全く光を放射
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、本発明の起点となった新事実について、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上を採取し、その水溶液
をシャ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(2700〜3000に近傍
)光を照射し、0.7μm以下を除去するカットフィル
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、カットフィルタを除いた場合(可
視+近赤外)8〜9種類、カントフィルタを入れた場合
(近赤外)1種類であった。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
発見された成る特定のコロニーについて培養した結果、
人に対して有害な成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った。
(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。この培養シャーレ中の任意の点(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)から他のシャ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(0,2〜0.7
 μm)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っ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って視認できるもの
、コロニーの発する螢光によっ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
眼で視認できなかっ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成る特定のコロニー
について培養した結果、成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った。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lこよりコロニー生育
を識別できることも判明した。
波長0.5〜1.Onm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、190 nm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2
00〜400nm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、40
0〜700nm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TR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TRイメージチューブ、IRビデオカメラ、又
はTR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
ことによって、コロニ−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
っ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ハードコピー
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、カットフィルタ、干渉フィルタ等)、4は照射レ
ンズ、5は反射鏡、6はハーフミラ−17は照射強度調
節器にュートラルフィルタ、絞り機構など)、8は透過
光フィルタ (カットフィルタ、干渉フィルタ等)、9
0 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イメージチューブ、IRアレイ又はモザイク等)
、10は反射光フィルタ(カットフィルタ、干渉フィル
タ等)、11は反射光受光器(紫外線または赤外線カメ
ラ又はビデオカメラ、COD、光電子増倍管、螢光板、
シンチレータ、IRイメージチューブ、IRアレイ又は
モザイク等)、12はハードコピー出力部(グラフイン
クプリンタ等)、13は表示出力部(白黒またはカラー
TV、映画、液晶ディスプレイ等)、14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はシャーレ(プラスチックシャーレ、紫外線シ
ャーレ、赤外線シャーレ等)である。
マイクロコンピータで構成された観測制御部l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1 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−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子テーブ
ル動部16及びXYテーブル17の隙間を通過し、シャ
ーレ18の下部から寒天などの培養基20を透過して透
過光フィルタ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−6を透過直進した残り半分の光量
は反射!J 5を経て、XYテーブル17上に着脱自在
に固定されたシャーレ1日内の寒天などの培養基の表面
19で反射し、更に反射光フィルタIOを介して、反射
光受光器11で測定される。
照射光が培養基の表面19で反射する際または培養基2
0中を透過する際に、照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2 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
在形シャーレ固定機構材きの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
かっ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っ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。 3 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−17・−・
照射強度調節器、8−・−透過光フィルタ、9−透過光
受光器、10− 反射光フィルタ、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−シャーレ、19−培養基の表面、2〇−
培養基。 代理人 弁理士 縣 武雄 4

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
    りコロニーを観測ス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。
JP3869284A 1984-03-02 1984-03-02 コロニ−観測方法とその装置 Granted JPS60184398A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01128781A (ja) * 1987-11-16 1989-05-22 Hitachi Electron Eng Co Ltd 生菌数測定方法
JPWO2016178277A1 (ja) * 2015-05-01 2017-09-14 光良 宮下 暗環境同時観察培養装置
JP2020018249A (ja) * 2018-08-02 2020-02-06 国立大学法人山梨大学 コロニー識別システム、コロニー識別方法およびコロニー識別プログラム

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US10942115B2 (en) 2015-05-01 2021-03-09 Mitsuyoshi Miyashita Dark-environment simultaneous culturing observing apparatus
JP2020018249A (ja) * 2018-08-02 2020-02-06 国立大学法人山梨大学 コロニー識別システム、コロニー識別方法およびコロニー識別プログラム

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