JPS6260069B2 - - Google Patents

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JPS6260069B2
JPS6260069B2 JP58062099A JP6209983A JPS6260069B2 JP S6260069 B2 JPS6260069 B2 JP S6260069B2 JP 58062099 A JP58062099 A JP 58062099A JP 6209983 A JP6209983 A JP 6209983A JP S6260069 B2 JPS6260069 B2 JP S6260069B2
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JP
Japan
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colony
information
shape
color
specified
Prior art date
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JP58062099A
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Japanese (ja)
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JPS59187777A (en
Inventor
Katsujiro Shibayama
Masuzo Ikumi
Fukuo Iwatani
Michio Ookuma
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Hitachi Ltd
Hitachi High Tech Corp
Original Assignee
Hitachi Ltd
Hitachi Electronics Engineering Co Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd, Hitachi Electronics Engineering Co Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は培地上に培養されたコロニーのうち、
指定した条件に適合するものだけを、適格コロニ
ーとして自動的に選定するコロニー自動スクリー
ニング装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Application of the Invention] The present invention relates to colonies cultured on a medium,
The present invention relates to an automatic colony screening device that automatically selects only colonies that meet specified conditions as eligible colonies.

〔発明の背景〕[Background of the invention]

従来は、培養シヤーレ内の寒天などの培地で培
養した菌種のコロニーを、顕微鏡を通して肉眼で
観察し、特定条件に適合するものの数を調べた
り、別の試験シヤーレに移植したりしていた。
Conventionally, colonies of bacterial species cultivated in agar or other media in cultured dishes were observed with the naked eye through a microscope to determine the number of colonies that met specific conditions, or transplanted to another test dish.

しかし、このような方法は、各個人の熟練に依
存する面が多く、当然、個人差によるばらつきが
極めて大きい。また大量移植を行う場合には長い
時間を必要とする。さらに発育状態の大きさを確
認したい場合などは、高度な研究者が多大の時間
を割いて自ら行わなければならないなどの問題も
あつた。
However, such methods largely depend on the skill of each individual, and naturally there are extremely large variations due to individual differences. In addition, a large amount of transplantation requires a long time. Furthermore, if you wanted to check the size of the developmental state, there were other problems, such as requiring highly skilled researchers to spend a lot of time doing it themselves.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は、上記従来の方法の問題点を解
消し、人間は選定条件を指定するだけで、その後
は機械が自動的に選定処理作業を行うようにした
コロニー自動スクリーニング装置を提供すること
にある。
An object of the present invention is to provide an automatic colony screening device that solves the problems of the conventional methods described above and allows a human to simply specify selection conditions and then the machine automatically performs the selection process. It is in.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

上記目的を達成するために本発明においては、
培地上に培養されたコロニーを、カラーテレビジ
ヨンカメラにより撮影し、モニタ受像機画面に再
生すると同時に、テレビジヨンカメラの各画素か
らの画像情報にノイズ処理とA/D変換を行つた
後、これら情報を各画素各原色毎にそれぞれメモ
リに記憶させ、この記憶させた情報の中から、特
定の一色につき、しきい値を越えるもののみを有
意の情報として採択し、この採択した有意の情報
に基づき、特定の形状、寸法の条件に適合するコ
ロニーを選別して、その位置を検出し、かくして
選別、検出されたコロニーのうち、更に、その特
定部分の色調が、予め選定してあつた色調の範囲
内に有るもののみを適格コロニーとみなすことに
した。
In order to achieve the above object, in the present invention,
Colonies cultured on the medium are photographed with a color television camera and reproduced on a monitor receiver screen. At the same time, the image information from each pixel of the television camera is subjected to noise processing and A/D conversion. Information is stored in memory for each pixel and each primary color, and from among this stored information, only information that exceeds a threshold for a specific color is selected as significant information, and this selected significant information is Based on this, colonies that meet specific shape and size conditions are selected and their positions are detected, and among the colonies thus sorted and detected, the color tone of the specific portion is further determined to be a preselected color tone. We decided to consider only those within the range as eligible colonies.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

第1図は本発明一実施例の概要図で、図中、1
は培養シヤーレ、2はカラーテレビジヨンカメ
ラ、3は照明光源、4aはX・Yテーブル、4b
はエンコーダ、5はモニタ用カラーテレビジヨン
受像機、6はノイズ処理とA/D変換を行う処理
部、7はカラーテレビジヨンカメラの各画素から
の情報を各画素、各原色分に分けて記憶させるメ
モリ、8は画素からの情報信号のうち特定色たと
えば緑色の信号を選び、その強度が任意に定めた
しきい値を越えているものだけを有意の信号とし
て採択する2値化部であつて、緑色の映像情報を
所定のしきい値を基準に2値化することにより、
明確な範囲で区切られたコロニーの形状情報を得
ることができる。なお、緑色は、白黒映像に近い
映像情報となるので、ここでは緑色を選択してい
るが、コロニーの性質によつては、赤色、黄色等
の他の一原色を採用してもよい。9は撮影されて
いるコロニーの中から形状が例えばほぼ円形など
の形状条件や最小径、最大径などの寸法条件を満
足しているものだけを選別して、その位置を検出
する形状判定位置検出部であつて、あらがじめキ
ーボード等から選択基準となる形状情報とか、寸
法が記憶されている。また、形状判定位置検出部
9は、後述する色調検出範囲をメモリ7のアクセ
スアドレスから算出する。10は選定すべきコロ
ニーの色調として多数の色見本のなかから予め色
調の範囲を選定しておくための色調フアイル、1
1は形状判定位置検出部からの位置形状信号15
や色調フアイルからの色調信号16やエンコーダ
からのテーブル位置信号18などを記憶しシヤー
レを載置したX・Yテーブルの移動などを制御す
るメカ制御部に制御用情報を提供する記憶部、1
2は選定すべきコロニーの色調や形状寸法など選
定条件を指定する時に用いる入力用キーボードと
租み合わせた陰極線管端末、13はカラーテレビ
ジヨンカメラの各画素からのアナログ信号、14
は色調検出範囲(N1〜N2)指定信号、17は色調
検出範囲指定信号によつて指定されたメモリアド
レスからの出力が予め選定されていた色調範囲内
にあるかを見るためのマツチング信号、19はメ
カ制御用情報、20はプリンタによるプリントア
ウト、ハードコピーの作製、フロツピイデイスク
やカセツトテープへの記録などのオプシヨンを行
う際のオプシヨン信号である。カラーテレビジヨ
ンカメラ2は撮像範囲を例えば512×512個の画素
に分割して各画素の色調、(その色調を各原色に
分解した時の各原色それぞれの)明るさを表すわ
す信号を送り出す、しかし、この程度の分解能で
は形状判定などを正確に行うためには余り広い範
囲を撮影することはできない、そのためにシヤー
レを積載したX・Yテーブルを移動させ、カメラ
の撮影範囲が順次培地の上を(例えば少しずつ間
欠的に)移動するようにしてある。処理部6に於
けるノイズ処理は例えば隣接する画素の信号の平
均を取るなどしてランダムな変動を抑える。メモ
リ7は各画素からの情報信号を例えば緑、青、赤
の3原色の信号に分割し、更に、各色信号の強度
を8ビツト(256階調)で表して記憶する。メ
モリアドレスとしては画素の位置が用いられる。
すなわち、シヤーレの各座標位置は、その画素に
おいてメモリ7のアドレスと1対1に対応してい
る。シヤーレ内培地の表面には例えば第2図に示
すように幾つかの菌種のコロニーが出来ている。
その中から、例えば2個または3個の円形が連結
されたような形状のものや(第3図に示すよう
に)余り小さいものや余り大きいものなどは不適
格とみなし、例えば最小径D1が1mm以上で最大
径D2が5mm以下の、ほぼ円形のものだけを適格
なものとして選定するなどの形状、寸法に関する
条件に適合するコロニーだけを形状判定位置検出
部9で選び出す。このような判定には既に確立さ
れた種々のパターン認識技術を応用できる。円形
が連結したような形状では輪郭線に変曲点が存在
するが円形ならば変曲点はないなどで判定でき
る。必要ならば逆に円形が連結したような形状の
ものだけ、又は放射状に伸びたものだけを選定す
る条件を入れることも出来る。円形状条件を満足
するものの中から直径が例えば1mm以上5mm以下
のものを選定することは容易である。こうして形
状、寸法条件を満足するコロニーが発見されたな
らば、その位置は容易に決定される。形状、寸法
条件を満足するコロニーに対して更に、第5図に
示すように、そのコロニー内部中心付近の比較的
小面積(その直径D3が前記最小径以下)を色調
検出範囲として指定する信号14が形状判定位置
検出部9からメモリ7に送られる。なお、メモリ
7のアドレスは、画素対応になつていて、アドレ
ス自体がシヤーレの各座標位置に対応している。
したがつて、色調検出範囲は形状に対応したアド
レスの範囲からその中心のアドレスを探してその
前後のアドレス範囲を指定することでなされる。
また位置形状信号15が位置検出部9から記憶部
11に送られる。第4図に示すように、適格コロ
ニーとして選定すべきコロニーの色調の範囲は予
め色調フアイル内の64種類の色調の中から選定さ
れている。メモリ7は各原色信号強度を画素毎に
8ビツトで記憶しているから、メモリ7の内容は
2の24乗もの多数種類の色調を表せることになる
が、人間の目は到底そのように多くの色を識別す
ることは出来ないから、色調フアイル内の色の種
類は64種という比較的少ない数に抑えてある。色
調検出範囲指定信号14で指定された個所の色調
はマツチング信号17として色調フアイル10に
送られ、このフアイル内のどの色調に含まれるか
が判明し、その色調を示す色調信号16が色調フ
アイル10から記憶部11へ送られる。適格コロ
ニーの色調指定は予め陰極線管端末12から行つ
たのであるから、記憶部11は当然指定した色調
を記憶している。従つて記憶部11で、指定され
た色調と色調フアイル10からの色調信号16と
を比較してあらかじめ指定された色調の範囲にあ
る否かについて判定し、この色調にあるものにつ
いて、位置形状信号15を受け入れて順次コロニ
ーの位置を記憶する。その結果、形状寸法条件、
色調条件すべてを満足するコロニーがわかる。こ
のコロニー自動スクリーニング装置を利用して培
養シヤーレから試験シヤーレへ菌種コロニーの移
植を行う場合には、適格コロニーを正確にピツク
アツプ(例えば自動的に上下、水平移動や滅菌な
どが出来るようにした白金耳)の真下に持つて来
なければならない。記憶部11から送出されるメ
カ制御用情報19はこのような目的にも勿論利用
される。
FIG. 1 is a schematic diagram of one embodiment of the present invention, and in the figure, 1
2 is a color television camera, 3 is an illumination light source, 4a is an X/Y table, 4b
is an encoder, 5 is a color television receiver for monitor, 6 is a processing unit that performs noise processing and A/D conversion, and 7 stores information from each pixel of the color television camera divided into each pixel and each primary color. 8 is a binarization unit that selects a signal of a specific color, for example, green, from among the information signals from the pixels, and selects only those signals whose intensity exceeds an arbitrarily determined threshold value as significant signals. By binarizing the green video information based on a predetermined threshold,
Information on the shape of colonies separated by clear ranges can be obtained. Note that green is selected here because it provides image information close to a black and white image, but depending on the nature of the colony, other primary colors such as red or yellow may be used. 9 is a shape determination position detection that selects only colonies whose shape satisfies shape conditions such as almost circular shape and size conditions such as minimum diameter and maximum diameter from among the photographed colonies and detects their position. The shape information and dimensions used as selection criteria are stored in advance from the keyboard or the like. Further, the shape determination position detection unit 9 calculates a tone detection range, which will be described later, from the access address of the memory 7. 10 is a color tone file for pre-selecting a range of color tones from a large number of color samples as the color tone of the colony to be selected;
1 is a position and shape signal 15 from the shape determination position detection section
a storage unit that stores color tone signals 16 from color tone files, table position signals 18 from encoders, etc., and provides control information to a mechanical control unit that controls movement of the X/Y table on which the shear tray is placed;
2 is a cathode ray tube terminal combined with an input keyboard used to specify selection conditions such as the color tone and shape and size of colonies to be selected; 13 is an analog signal from each pixel of a color television camera; 14
17 is a color tone detection range (N 1 to N 2 ) designation signal, and 17 is a matching signal for checking whether the output from the memory address specified by the color tone detection range designation signal is within the preselected color tone range. , 19 is mechanical control information, and 20 is an option signal for performing options such as printing out with a printer, making a hard copy, and recording on a floppy disk or cassette tape. The color television camera 2 divides the imaging range into, for example, 512 x 512 pixels and sends out a signal representing the tone of each pixel and the brightness of each primary color (when the tone is separated into each primary color). However, with this level of resolution, it is not possible to photograph a very wide area in order to accurately determine the shape, so the X/Y table loaded with shears is moved so that the camera's photographing range is successively positioned above the medium. (for example, intermittently little by little). Noise processing in the processing unit 6 suppresses random fluctuations by, for example, taking the average of signals of adjacent pixels. The memory 7 divides the information signal from each pixel into signals of three primary colors, for example, green, blue, and red, and further stores the intensity of each color signal expressed in 8 bits (256 gradations). The pixel position is used as the memory address.
In other words, each coordinate position of the shear is in one-to-one correspondence with the address of the memory 7 at that pixel. For example, as shown in FIG. 2, colonies of several bacterial species are formed on the surface of the culture medium in a petri dish.
Among them, for example, those with a shape of two or three circles connected together, those that are too small or too large (as shown in Figure 3) are considered unsuitable, and, for example, those with a minimum diameter of D 1 The shape determination position detection unit 9 selects only colonies that meet conditions regarding shape and size, such as selecting only approximately circular colonies with a diameter of 1 mm or more and a maximum diameter D 2 of 5 mm or less as suitable colonies. Various established pattern recognition techniques can be applied to such determination. It can be determined that if the shape is a series of connected circles, there will be an inflection point in the outline, but if it is a circle, there will be no inflection point. If necessary, a condition can be included to select only those shaped like connected circles or only those that extend radially. It is easy to select one having a diameter of, for example, 1 mm or more and 5 mm or less from among those that satisfy the circular condition. Once a colony that satisfies the shape and size conditions is discovered, its location can be easily determined. For a colony that satisfies the shape and size conditions, as shown in Fig. 5, a signal is sent to specify a relatively small area near the center of the colony (its diameter D 3 is less than or equal to the minimum diameter) as the color detection range. 14 is sent from the shape determination position detection section 9 to the memory 7. Note that the addresses in the memory 7 correspond to pixels, and the addresses themselves correspond to each coordinate position of the shear.
Therefore, the color tone detection range is determined by searching for the center address from the address range corresponding to the shape and specifying the address range before and after the center address.
Further, a position shape signal 15 is sent from the position detection section 9 to the storage section 11. As shown in FIG. 4, the range of color tones of colonies to be selected as eligible colonies is selected in advance from among 64 types of color tones in the color tone file. Since the memory 7 stores the signal strength of each primary color in 8 bits for each pixel, the contents of the memory 7 can represent as many different color tones as 2 to the 24th power, but the human eye cannot handle that many colors. Since it is not possible to distinguish between colors, the number of colors in the tone file is kept to a relatively small number of 64 types. The color tone at the location specified by the color tone detection range designation signal 14 is sent as a matching signal 17 to the color tone file 10, and it is determined which color tone is included in this file, and the color tone signal 16 indicating that color tone is sent to the color tone file 10. The data is sent to the storage unit 11 from there. Since the color tone of the eligible colony was specified in advance from the cathode ray tube terminal 12, the storage unit 11 naturally stores the specified color tone. Therefore, the storage unit 11 compares the designated color tone with the color tone signal 16 from the color tone file 10 to determine whether or not the color tone falls within a pre-specified color range, and stores position and shape signals for those in this color tone. 15 and sequentially memorize the colony positions. As a result, the shape and dimension conditions,
Colonies that satisfy all color conditions can be identified. When using this automatic colony screening device to transplant bacterial colonies from cultured dishes to test dishes, eligible colonies can be accurately picked up (e.g., using a platinum plate that can be automatically moved up and down, horizontally, and sterilized). It must be placed directly below the ear. Of course, the mechanical control information 19 sent from the storage section 11 is also used for such purposes.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように本発明によれば、メモリに
三原色の映像情報をそれぞれ記憶するようにし、
このメモリにおける三原色のうちの1つの原色を
参照してコロニーの形状を選択し、かつ選択され
たコロニーの位置を検出するとともに、前記メモ
リに記憶された三原色を基にしてその色調につい
て、指定されたものを選択するようにしているの
で、形状と色との論理積条件で特定のコロニーの
位置を知ることができる。しかも三原色の1つの
原色を用いて形状判定をするので、膨大なカラー
情報を取り扱うことなく、単純な処理と比較的簡
単な回路構成でカラーを含めてのコロニーの選択
が可能である。
As explained above, according to the present invention, video information of each of the three primary colors is stored in the memory,
The shape of the colony is selected by referring to one of the three primary colors in this memory, the position of the selected colony is detected, and the color tone is determined based on the three primary colors stored in the memory. The location of a particular colony can be determined by the logical product of shape and color. Moreover, since the shape is determined using one of the three primary colors, it is possible to select colonies including color with simple processing and a relatively simple circuit configuration, without having to handle a huge amount of color information.

その結果、操作者が予めコロニー選定条件を指
定して入力しておくだけで、後は本発明装置が自
動的に選定条件を満足するコロニーを発見し、そ
の総数を勘定したり、培養シヤーレから試験シヤ
ーレへの移植などを自動的に行うのに利用でき
る。
As a result, the operator simply specifies and inputs the colony selection conditions in advance, and the device of the present invention automatically discovers colonies that satisfy the selection conditions, counts the total number of colonies, and collects them from culture plates. It can be used to automatically perform tasks such as porting to test charts.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明一実施例の概要図、第2図はシ
ヤーレ内培地の表面にできたコロニーの様子を示
す図、第3図は寸法条件説明図、第4図は色調条
件指定説明図、第5図は色調検出範囲設明図であ
る。 1……培養シヤーレ、2……カラーテレビジヨ
ンカメラ、3……照明光源、4a……X・Yテー
ブル、4b……エンコーダ、5……モニタ用カラ
ーテレビジヨン受像機、6……ノイズ処理とA/
D変換を行う処理部、7……メモリ、8……2値
化部、9……形状判定位置検出部、10……色調
フアイル、11……メカ制御に必要な情報を記憶
する記憶部、12……キーボード付き陰極線管端
末、13……カメラの各画素からのアナログ信
号、14……色調検出範囲指定信号、15……位
置形状信号、16……色調信号、17……マツチ
ング信号、18……X・Yテーブルの位置信号、
19……メカ制御用情報、20……オプシヨン信
号。
Fig. 1 is a schematic diagram of one embodiment of the present invention, Fig. 2 is a diagram showing the appearance of colonies formed on the surface of the culture medium in a Shearle, Fig. 3 is an explanatory diagram of dimensional conditions, and Fig. 4 is an explanatory diagram of color tone condition specification. , FIG. 5 is a diagram showing the color tone detection range. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Culture culture, 2...Color television camera, 3...Illumination light source, 4a...X/Y table, 4b...Encoder, 5...Color television receiver for monitor, 6...Noise processing and A/
Processing unit that performs D conversion, 7... Memory, 8... Binarization unit, 9... Shape determination position detection unit, 10... Color tone file, 11... Storage unit that stores information necessary for mechanical control. 12... Cathode ray tube terminal with keyboard, 13... Analog signal from each pixel of the camera, 14... Color tone detection range designation signal, 15... Position shape signal, 16... Color tone signal, 17... Matching signal, 18 ...X/Y table position signal,
19... Mechanical control information, 20... Option signal.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 コロニーが培養された培養容器を撮影し、そ
の映像信号として三原色の出力信号を発生するカ
ラーテレビジヨンカメラ部と、メモリと、前記三
原色の出力信号をそれぞれ受けてそれぞれの信号
をデジタル値に変換してそれぞれ前記培養容器の
座標対応に前記メモリに記憶するA/D変換処理
部と、前記メモリのうちの1つの原色を選択して
その映像情報と指定された形状とのマツチングを
採り、指定された形状の前記コロニーの前記培養
容器上の位置を検出し、かつこの検出したコロニ
ーについての三原色情報をアクセスする形状判定
位置検出部と、この形状判定位置検出部により検
出された指定された形状のコロニーの位置情報を
受け、前記アクセスされたコロニーの三原色情報
とあらかじめ指定された色調の範囲とを比較して
あらかじめ指定された色調の範囲にある前記検出
されたコロニーの位置を記憶する記憶部とを備え
ることを特徴とするコロニー自動スクリーニング
装置。 2 培養容器はシヤーレであり、メモリの各アド
レスは前記シヤーレの座標に対応付けられてい
て、形状判定位置検出部は前記メモリのうちの1
つの原色の映像情報を二値化した情報を形状情報
として受けて指定された形状とのマツチングを採
り、指定された形状に対応する前記二値化された
形状情報及びその前記培養容器上の位置を検出
し、記憶部はアクセスされたコロニーの三原色情
報とあらかじめ指定された色調の範囲とを比較し
てあらかじめ指定された色調の範囲にある前記検
出されたコロニーの前記二値化された形状情報及
び位置を記憶することを特徴とする特許請求の範
囲第1項記載のコロニー自動スクリーニング装
置。
[Scope of Claims] 1. A color television camera section that photographs a culture container in which a colony is cultured and generates three primary color output signals as a video signal, a memory, and a color television camera section that receives the three primary color output signals and generates each of the three primary color output signals. an A/D conversion processing unit that converts the signal into a digital value and stores it in the memory corresponding to the coordinates of the culture container; and an A/D conversion processing unit that selects one primary color from the memory and combines its image information and the specified shape. a shape determination position detection unit that detects the position of the colony with a specified shape on the culture container and accesses three primary color information about the detected colony; Upon receiving the positional information of the colony with the specified shape, the three primary color information of the accessed colony is compared with a pre-specified color range, and the detected colony within the pre-specified color range is determined. An automatic colony screening device comprising: a storage unit that stores positions. 2 The culture container is a shear dish, each address in the memory is associated with the coordinates of the shear dish, and the shape determination position detection section is located in one of the memories.
Information obtained by binarizing video information of two primary colors is received as shape information, and matching with the specified shape is performed, and the binarized shape information corresponding to the specified shape and its position on the culture vessel are determined. , and the storage unit compares the three primary color information of the accessed colony with a pre-specified color tone range to obtain the binarized shape information of the detected colony that falls within the pre-specified color tone range. 2. The automatic colony screening device according to claim 1, wherein the automatic colony screening device stores information and location.
JP6209983A 1983-04-11 1983-04-11 Apparatus for automatic screening of colony Granted JPS59187777A (en)

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JPS59187777A JPS59187777A (en) 1984-10-24
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