TWI585694B - 藻類細胞數偵測方法及其設備 - Google Patents

Description

藻類細胞數偵測方法及其設備

本發明係關於一種藻類細胞數偵測方法及其設備，特別是一種透過影像處理方式計算藻類細胞數的藻類細胞數偵測方法及其設備。

按，研究指出，藻類含豐富的氮、磷等多種礦物質成分，能夠提供人體及動物營養之所需，亦是許多魚蝦貝類養殖養分之來源。舉例而言，雨生紅球藻在環境因子的影響下會進入休眠狀態並生成蝦紅素(astaxanthin)。蝦紅素係為一種天然類胡蘿蔔素，具有清除氧自由基的強大能力，目前主要作為高級保健食品、化妝品添加物，以及水產養殖動物等，具有極高的經濟價值。此外，藻類亦是一些生質能源材料，例如：利用一產油微藻細胞將空氣中的二氧化碳固定合成油脂(三酸甘油酯)儲存於該產油微藻細胞內，形成油滴，透過將該些油滴自該產油微藻細胞中提取並轉酯化，以獲得脂肪酸甲酯(fatty acid methyl ester)，即所謂的生質柴油。

以水產養殖動物為例，其水質所含的藻類數量係影響該水質的主因之一，因此如何去偵測藻類數量係相關領域中所欲解決的重點。實質上，如何偵測藻類數量之方法於學術及產業上具有各自不同的處理方式。舉例而言，學術上對於偵測藻類數量的方法係將包含藻類的一溶液置於顯微鏡下，並以肉眼觀察以計算其數量；另一方面，產業上對於偵測藻類數量的方法係以一經驗法則判斷該溶液內的藻類數量，例如：依據該溶 液的顏色深淺進行判斷。

惟，上述偵測藻類數量的方法具有「操作複雜」及「設備成本高」等問題。綜上所述，本發明提供一種具有「操作容易」及「降低設備成本」的藻類細胞數偵測方法及其設備。

本發明之目的係提供一種藻類細胞數偵測方法及其設備，特別是一種透過影像處理方式計算藻類細胞數的藻類細胞數偵測方法及其設備。

一種藻類細胞數偵測設備，係包含：一容器，具有一開口及一容置空間，該開口連通該容置空間；數個發光裝置，具有數個發光元件，該數個發光裝置以該容器為中心，並設置於通過該容器之一參考平面上；一攝像裝置，具有一影像擷取元件，該攝像裝置設置於該容器之一側；一箱體，用以容納該容器、該數個發光裝置及該攝像裝置，且由一不透光之材質所構成；一檢測裝置，耦接該攝像裝置，並具有一讀取元件、一資料庫元件及一量測元件，其中該讀取元件用以載入該攝像裝置所拍攝的影像，該資料庫元件用以儲存所有的三原色數值與一藻類細胞數數量的對照資料，該量測元件將該讀取元件所載入之影像的三原色數值於該資料庫元件中查表，取得該影像的藻類細胞數數量；及一輸出裝置，耦接該檢測裝置，該輸出裝置將該藻類細胞數數量顯示於一顯示器上。

其中，設置於該參考平面上的數個發光裝置較佳係處於一對稱位置，該對稱位置係表示該數個發光裝置分別與該容器相距一間隔距離，且該數個發光裝置以該容器為中心均分該參考平面之圓周角度。

其中，該對照資料包含紅色及綠色的亮度值。

其中，該影像擷取元件係為CMOS影像感測器或CCD影像感測器。

其中，該發光元件係為發光二極體。

一種藻類細胞數偵測方法，係包含：將一已知藻類細胞數數量之溶液置於一容器中，並將該容器置於由數個發光裝置及一箱體所構建的均勻光源環境；以一攝像裝置對該容器內溶液進行拍攝，並將其拍攝結果傳送至一檢測裝置以進行檢測；以該檢測裝置計算所接收的拍攝結果之三原色數值；利用數量不同的藻類細胞數數量之溶液重複上述步驟，分別取得相對應的三原色數值以作為一對照資料；將一待測溶液置於該容器中，並將該容器置於該均勻光源環境；以該攝像裝置對該容器內的待測溶液進行拍攝，並將其拍攝結果傳送至該檢測裝置以進行檢測；以該檢測裝置計算所接收的拍攝結果之三原色數值；及以該對照資料取得該三原色數值所對應的藻類細胞數數量。

其中，該對照資料包含紅色及綠色的亮度值。

本發明藉由上述特徵，可具有「操作容易」及「降低設備成本」等功效。

1‧‧‧容器

11‧‧‧開口

12‧‧‧容置空間

2‧‧‧發光裝置

3‧‧‧攝像裝置

31‧‧‧影像擷取元件

4‧‧‧箱體

5‧‧‧檢測裝置

6‧‧‧輸出裝置

F‧‧‧參考平面

D‧‧‧間隔距離

第1圖：本發明藻類細胞數偵測設備之架構示意圖。

第2圖：本發明藻類細胞數偵測設備之一參考平面示意圖。

第3圖：本發明藻類細胞數偵測設備之二參考平面示意圖。

第4圖：本發明藻類細胞數偵測方法之流程示意圖。

為讓本發明之上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：本發明全文所述之「耦接」(coupled connection)，係指二電子裝置可經由有線或是無線技術相互通訊，惟不以此為限，係本發明所屬 技術領域中具有通常知識者可以理解。

請參照第1圖所示，其係本發明藻類細胞數偵測設備之架構示意圖，包含一容器1、數個發光裝置2、一攝像裝置3、一箱體4、一檢測裝置5及一輸出裝置6。其中，該數個發光裝置2以該容器1為中心設置於該容器1之對稱位置；該攝像裝置3設置於該容器1之一側；該容器1、該數個發光裝置2及該攝像裝置3分別設置於該箱體4內；該檢測裝置5耦接該拍攝模組及該輸出裝置6。

詳言之，該容器1較佳係為透明材質(如：玻璃)所製成。該容器1具有一開口11及一容置空間12，該開口11連通該容置空間12。該容器1可供一待測溶液經由該開口11置於該容置空間12內。舉例而言，在本實施例中，該容器1可為一實驗室常見的玻璃管或燒瓶，該待測溶液可為一藻液，惟不以此為限。

請續參照第1圖所示，各該發光裝置2係由至少一發光元件(未繪製)所構成，該發光元件可為一發光二極體(LED)。此外，該數個發光裝置2較佳係以該容器1為中心，並設置於通過該容器1之一參考平面F上，並以該發光元件之出光面朝向該容器1的方式設置，用以提供該容器1內待測溶液一均勻光源環境。詳言之，請參照第2圖所示，設置於該參考平面F上的數個發光裝置較佳係處於一對稱位置，該對稱位置係表示該數個發光裝置2分別與該容器1相距一間隔距離D，且該數個發光裝置2以該容器1為中心均分該參考平面F之圓周角度。或者，該數個發光裝置2亦可由該容器1為中心，並設置於通過該容器1之數個參考平面F上。舉例而言，請參照第3圖所示，當該數個發光裝置2分別設置於二參考平面F上時，該二參考平面F之夾角較佳係為90度，該容器1位於該二參考平面F的交線上，且在任一參考平面F上的發光裝置2之設置方式，係與在單一參考平面F上設置發光裝置2的方式相同。此外，該數個發光 裝置2分別散發出的平均色溫較佳係為相同，而當該數個發光裝置2分別散發出的平均色溫不相同時，可藉由調整該數個發光裝置2與該容器1的距離，以維持該均勻光源環境。再者，該均勻光源環境係表示由該數個發光裝置2於該待測溶液之表面上的最小照度值與平均照度值之比值大於一門檻值。

該攝像裝置3具有一影像擷取元件31，該影像擷取元件31可為一電荷耦合元件(Charge Couple Device,CCD)影像感測器或一互補式金屬氧化半導體(Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS)影像感測器；此外，該攝像裝置3較佳係可另包含一通訊元件(未繪製)，該通訊元件可為一WiFi射頻器、一紅外線射頻器或一藍芽射頻器。在本實施例中，該攝像裝置3係以一智慧型手機為實施態樣，惟不以此為限。此外，該攝像裝置3對該容器1內之待測溶液進行拍攝，並將所拍攝的影像傳送至該檢測裝置5。舉例而言，可藉由該通訊元件將所拍攝的影像傳送至該檢測裝置5，惟不以此為限。

該箱體4可用以容納該容器1、該數個發光裝置2及該攝像裝置3，且較佳係由一不透光之材質所構成，以避免該容器1內之待測溶液受到該發光裝置2以外的光源所影響，進而破壞該均勻光源環境。再者，該箱體4具有一連接器，該連接器用以將該容器1設置於一固定位置，該固定位置較佳係為該數個發光裝置2的中心，在本實施例中，該連接器的實施態樣係為一線體，該連結器的兩端分別與該箱體4的頂端之內壁及該容器1相結合。此外，該連接器的實施態樣亦可為一架體或連桿，惟不以此為限。

該檢測裝置5，耦接該攝像裝置3，該檢測裝置5具有一讀取元件、一資料庫元件及一量測元件。其中，該讀取元件用以載入該攝像裝置3所拍攝之影像；該資料庫元件用以儲存所有的三原色數值與一藻類 細胞數數量的對照資料；該量測元件將該讀取元件所載入之影像的三原色數值於該資料庫元件中查表，取得該影像的藻類細胞數數量。在本實施例中，主要是偵測該待測溶液中的藻類所具有的葉紅素或葉綠素的亮度值，以取得該藻類細胞數數量。

該輸出裝置6，耦接該檢測裝置5，用以將該藻類細胞數數量顯示於一顯示器上，供相關人員得知其偵測結果。

藉由上述結構，本發明之藻類細胞數偵測設備透過該攝像裝置3對該容器1內之待測溶液拍攝，再以該檢測裝置5載入所拍攝的待測溶液影像，並藉由該對照資料取得該待測溶液的藻類細胞數數量。最後，將該藻類細胞數數量顯示於該顯示器上以供相關人員得知其偵測結果。本發明之藻類細胞數偵測設備僅需上述結構即可檢測出該藻類細胞數數量，毋須利用人眼計算該藻類細胞數數量此操作方法，以及設置如：細胞計數儀器此昂貴儀器，具有「操作容易」及「降低設備成本」之功效。

請參照第4圖所示，其係本發明藻類細胞數偵測方法之流程示意圖，該藻類細胞數偵測方法可應用於上述藻類細胞數偵測設備，並據以實施，惟不以此為限。

首先，將一已知藻類細胞數數量之溶液置於該容器1中，並將該容器1置於由該數個發光裝置2及該箱體4所構建的均勻光源環境。隨後，以該攝像裝置3對該容器1內溶液進行拍攝，並將其拍攝結果傳送至該檢測裝置5以進行檢測。再以該檢測裝置5計算所接收的拍攝結果之三原色數值。利用數量不同的藻類細胞數數量之溶液重複上述步驟，分別取得相對應的三原色數值以作為一對照資料。

將一待測溶液置於該容器1中，並將該容器1置於該均勻光源環境。隨後，以該攝像裝置3對該容器1內的待測溶液進行拍攝，並將其拍攝結果傳送至該檢測裝置5以進行檢測。再以該檢測裝置5計算所接 收的拍攝結果之三原色數值。最後，依據該對照資料取得該三原色數值所對應的藻類細胞數數量。

值得注意的是，不同藻類之光學特性差異極大，因此本發明之藻類細胞數偵測方法欲檢測一待測溶液前，必須利用上述步驟預先取得與該待測溶液含有相同藻類之藻液的三原色數值與該藻液的藻類細胞數數量的對照資料。惟，上述步驟針對每一種藻類僅須執行一次，取得該對照資料後，可將其儲存於該資料庫元件中，供該檢測裝置5往後檢測具有相同藻類之待測溶液時換算使用，毋須重複上述步驟以產生該對照資料。

藉由上述之方法，本發明之藻類細胞數偵測方法藉由將一待測溶液置於該容器1中，並將該容器1置於該均勻光源環境。隨後，以該攝像裝置3對該容器1內的待測溶液進行拍攝，並將其拍攝結果傳送至該檢測裝置5以進行檢測。再以該檢測裝置5計算所接收的拍攝結果之三原色數值。最後，依據該對照資料取得該三原色數值所對應的藻類細胞數數量。據此，毋須利用人眼計算該藻類細胞數數量此操作方法，以及設置如：細胞計數儀器此昂貴儀器，具有「操作容易」及「降低設備成本」之功效。

綜上所述，本發明之藻類細胞數偵測方法及其設備係利用該攝像裝置3對該容器1內的待測溶液進行拍攝，並將其拍攝結果傳送至該檢測裝置5以進行檢測。再以該檢測裝置5計算所接收的拍攝結果之三原色數值。最後，依據該對照資料取得該三原色數值所對應的藻類細胞數數量。本發明毋須利用人眼計算該藻類細胞數數量此操作方法，以及設置如：細胞計數儀器此昂貴儀器，具有「操作容易」及「降低設備成本」之功效。

雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1‧‧‧容器

11‧‧‧開口

12‧‧‧容置空間

2‧‧‧發光裝置

3‧‧‧攝像裝置

31‧‧‧影像擷取元件

4‧‧‧箱體

5‧‧‧檢測裝置

6‧‧‧輸出裝置

Claims (7)

1. 一種藻類細胞數偵測設備，係包含：一容器，具有一開口及一容置空間，該開口連通該容置空間；數個發光裝置，具有數個發光元件，該數個發光裝置以該容器為中心，並設置於通過該容器之一參考平面上；一攝像裝置，具有一影像擷取元件，該攝像裝置設置於該容器之一側；一箱體，用以容納該容器、該數個發光裝置及該攝像裝置，且由一不透光之材質所構成；一檢測裝置，耦接該攝像裝置，並具有一讀取元件、一資料庫元件及一量測元件，其中該讀取元件用以載入該攝像裝置所拍攝的影像，該資料庫元件用以儲存所有的三原色數值與一藻類細胞數數量的對照資料，該量測元件將該讀取元件所載入之影像的三原色數值於該資料庫元件中查表，取得該影像的藻類細胞數數量；及一輸出裝置，耦接該檢測裝置，該輸出裝置將該藻類細胞數數量顯示於一顯示器上。
2. 如申請專利範圍第1項所述之藻類細胞數偵測設備，其中，設置於該參考平面上的數個發光裝置較佳係處於一對稱位置，該對稱位置係表示該數個發光裝置分別與該容器相距一間隔距離，且該數個發光裝置以該容器為中心均分該參考平面之圓周角度。
3. 如申請專利範圍第1項所述之藻類細胞數偵測設備，其中，該對照資料包含紅色及綠色的亮度值。
4. 如申請專利範圍第1項所述之藻類細胞數偵測設備，其中，該影像擷取元件係為CMOS影像感測器或CCD影像感測器。
5. 如申請專利範圍第1項所述之藻類細胞數偵測設備，其中，該發光元件係為發光二極體。
6. 一種藻類細胞數偵測方法，係包含：將一已知藻類細胞數數量之溶液置於一容器中，並將該容器置於由數個發光裝置及一箱體所構建的均勻光源環境；以一攝像裝置對該容器內溶液進行拍攝，並將其拍攝結果傳送至一檢測裝置以進行檢測；以該檢測裝置計算所接收的拍攝結果之三原色數值；利用數量不同的藻類細胞數數量之溶液重複上述步驟，分別取得相對應的三原色數值以作為一對照資料；將一待測溶液置於該容器中，並將該容器置於該均勻光源環境；以該攝像裝置對該容器內的待測溶液進行拍攝，並將其拍攝結果傳送至該檢測裝置以進行檢測；以該檢測裝置計算所接收的拍攝結果之三原色數值；及以該對照資料取得該三原色數值所對應的藻類細胞數數量。
7. 如申請專利範圍第6項所述之藻類細胞數偵測方法，其中，該對照資料包含紅色及綠色的亮度值。