提升觀察、分析微生物（黴菌及細菌等）的效率
食品及醫藥品的生產會使用到微生物。這是因為使用微生物的發酵食品及醫藥品等對人體有益。但如果過程中有預期外的微生物繁殖，可能導致腐敗或汙染而損及產品品質，而對消費者的健康有害。
在此介紹黴菌（絲狀真菌）及細菌等的基礎知識，以及能提升食品及醫藥品品質管理、品質保證及研究開發的精準度與效率，使用4K數位顯微鏡來觀察、分析微生物的最新案例。
代表性的微生物種類
在此說明有效應用於食品與醫藥品生產，以及可能導致品質降低的代表性微生物種類。
細菌
「細菌」是由1個細胞構成的單細胞生物，屬於染色體（DNA）未經包覆，直接存在於細胞中的「原核生物」。只要有營養來源，它就能複製出與自己相同的細菌來進行增殖。這稱為「自我複製能力」。一般細菌的尺寸約在1 μm左右，可以使用顯微鏡來觀察。
對人類有用的細菌包含乳酸菌、納豆菌、醋酸菌等。另一方面，能引起人類疾病的代表性細菌包含大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、結核桿菌等，發病後用來擊退這些細菌的醫藥品則有抗菌藥（抗生素）。在用來調查食品等產品品質的檢查中，將會調查當中有無引起疾病的細菌，以及這些細菌隨時間經過增殖的程度。
真菌
黴菌、酵母及蕈類等屬於「真菌」，是一種染色體（DNA）存在於核中，受到核膜包覆的「真核生物」。有時也會將黴菌總稱為真菌。其尺寸約在5 μm左右，大致落在人類細胞與細菌的中間。
絲狀真菌
「絲狀真菌」屬於真菌中的一種，指的是像黴菌及蕈類等，具備由菌絲聚集而成的形態的菌。菌絲指的則是構成菌類主體的絲狀結構。
酵母菌
「酵母菌」指的是屬於絲狀真菌卻不具備菌絲結構，有著圓形外觀的菌。大多能在無氧的狀態下將糖分解成酒精與二氧化碳；而在有氧的狀態下則能合成各種胺基酸。人們自古便利用它們的這些性質來釀酒，製造味噌、醬油、麵包等。實際使用的代表性酵母菌種類包含啤酒酵母、清酒酵母、葡萄酒酵母、麵包酵母、藥用酵母（乾燥酵母）等。
麴菌
「麴菌」是一種源自東亞及東南亞的絲狀真菌，會用來製造麴，也會搭配酵母菌來釀酒等。麴菌會先發揮功效分解米、麥、大豆等物質，製造出糖及胺基酸，再由酵母菌分解糖及胺基酸。日本自古便運用麴菌的特性來製造酒、味噌、醬油及食用醋等。
芽孢形成菌
「芽孢形成菌」指的是對熱處理具備耐熱性的細菌，又稱耐熱性細菌。其中會形成芽孢的代表性食物中毒菌包含仙人掌桿菌、產氣莢膜桿菌、肉毒桿菌。芽孢是菌體中產生的結構，具有硬殼。一旦遇到高溫、乾燥、營養狀態不佳等不適合菌生存的環境，它就會形成芽孢。因此，如果食品經過洗淨、調理、加熱殺菌等製程後，當中仍殘留芽孢，就可能引起產品變質或是食物中毒。
微生物（細菌、真菌）的尺寸與觀察、分析的課題
下圖比較了細菌、真菌及人類細胞的尺寸比較。細菌屬於結構單純的單細胞生物，大小只有結構複雜的人類細胞的1/10。此外核中內含染色體，具有核膜的真菌尺寸則大約在兩者之間。
- A
- 細菌
- B
- 真菌
- C
- 人類細胞
- D
- 病毒
觀察、分析微生物的課題
細菌及真菌都是只有1至5 μm的微生物，需要以顯微鏡放大觀察增殖後的模樣進行評估，或正確計數形成的微小菌落來計算出菌數等，作業的內容既精密又高難度。
因此，必須在最佳的照明條件下取得高倍率且清晰捕捉目標物的影像。但多數微生物的透明度高，與背景的對比也低。且絲狀真菌會成長為立體形狀，難以對焦於整體，進行清晰的觀察。若遇到尺寸小的細菌，要找出高倍率觀察條件或執行正確定量分析的難度就會更高。
以往這些作業的觀察者、分析者都需要具備相當高的技能與經驗，即使是熟練的人員，從找出條件到獲得分析結果也需要耗費許多的心力及時間。綜合以上因素，獲得人材及管理工時便成為重大難題。
觀察、分析微生物時的4K數位顯微鏡應用案例
以清晰影像觀察微生物執行無偏差分析的難度在以往相當高。
KEYENCE解決了以往的各種難題，開發出能透過簡單操作實現高階觀察及分析的次世代數位顯微鏡。
超高精細4K數位顯微鏡「VHX系列」能兼顧光學顯微鏡20倍以上的景深與高解析度，採用獨創的觀察系統，透過簡單的操作運用最尖端的光學系統、4K CMOS及豐富的功能。
在此介紹運用「VHX系列」觀察、分析細菌、黴菌及酵母菌等微生物的案例。
細菌的觀察
大腸桿菌及金黃色葡萄球菌等單細胞細菌進入人體後可能有害健康。而因為只有1 μm大，所以要觀察能表示其增殖情形的菌落時，就需要明顯的對比並使用高倍率觀察。但細菌具備穿透性，不易尋得理想照明條件，因此以往觀察時往往需要高度的技術與許多時間。
4K數位顯微鏡「VHX系列」只要1台就能實現豐富的照明條件。還搭載了「多重照明」功能，1鍵即可自動取得多張以全方位照明拍攝的影像資料。選擇符合目的之影像後便能立即開始觀察。在簡化以往尋找條件的複雜過程的同時，也大幅縮短了尋找條件耗費的時間。
就連與背景對比低、以往難以觀察的細菌，也能運用穿透偏光照明及同軸側射照明等來觀察。
使用可擷取多張快門速度不同的影像來取得高灰階影像的「HDR（High Dynamic Range）」功能，即可透過以往無法獲得的高精細且高對比4K影像來觀察細菌。
細菌的觀察與自動分析
4K數位顯微鏡「VHX系列」可高精細的4K影像高倍率觀察細菌後直接執行自動分析。
只需指定範圍，「自動面積量測、計數」功能就能正確計數細菌，除了面積、周長、最大直徑、最小直徑以外，還能自動量測與計算選擇範圍中細菌的面積平均值、標準偏差、最大值、最小值、面積率等，並以清單顯示詳細數值。
也能排除選擇範圍中不必要的目標物或分離重疊的目標物，並以任意的閾值執行二值化，輕鬆實現高精度的分析與定量評估。
「VHX系列」可直接安裝Excel，無需透過電腦就能使用任意的範本來輸出影像及數值、自動編製排版報告。
因此能大幅省下過去需要耗費大量精力與時間的一連串作業。
黴菌與其孢子、菌絲的觀察
只要1台4K數位顯微鏡「VHX系列」就能以高精細的4K影像因應各種觀察條件。此外只要運用「多重照明」功能，僅需1鍵簡單操作，即可在各種照明條件下進行觀察。還有大景深可對焦於孢子及菌絲等立體的目標物。
在此介紹運用「VHX系列」實現的豐富照明條件、高性能鏡頭及4K CMOS來觀察黴菌及其孢子、菌絲的案例。
酵母菌菌落的自動計數
即使如酵母菌的菌落一樣微小的目標物，4K數位顯微鏡「VHX系列」也能取得清晰的高倍率4K影像。
只要對取得的高解析度影像運用「自動面積量測、菌落計數」功能，就能在指定範圍中正確且毫無偏差地執行。能以目的閾值執行二值化處理，也能一一分割顯示任意範圍中的菌落影像，或以柱狀圖顯示每片面積的分布等，透過各種顯示方法來大幅提升分析效率。
即使不使用電腦，也能直接在本體安裝Excel，輸出資料。只要事先準備範本，就能依據輸出的菌落數來計算出菌數，並連同影像一起自動顯示於報告中。
「VHX系列」可透過簡單的操作執行這些多元的功能，僅需1台裝置便能迅速完成評估酵母菌的一連串作業。
液體中的微生物觀察
4K數位顯微鏡「VHX系列」不論各種試料形態都能發揮高性能與高功能。
以下為透過4K影像觀察液體中微生物的案例。只要使用玻璃底培養皿等透光容器，即使要觀察液體中的目標物，也能運用「VHX系列」內建的背光來清晰地觀察微生物。儘管洗淨前的試料液體中混入了些許的微小異物，也能藉由高度的對焦性能來取得清晰的4K影像，並進行觀察。
提升微生物觀察、分析之精準度與效率的4K數位顯微鏡
4K數位顯微鏡「VHX系列」能解決觀察、分析各種尺寸及形狀的微生物時產生的課題，並透過簡單的操作實現高階觀察及定量分析。
從以往難度較高，需要耗費大量精力與時間尋找的觀察條件，到對焦、分析的計數及量測、報告編製等一連串作業，都僅需1台就能自動執行，可消除部分作業需仰賴特定人員的問題並大幅減少工時。
「VHX系列」的高性能、功能及操作性不只能用於微生物的定量評估，還能運用在食品、醫藥品製造的品質管理、品質保證及研究開發等各種用途上。
除了本頁介紹的內容以外，「VHX系列」還具備其他多元的功能，詳細說明請下載型錄，或洽詢KEYENCE。
