JP2886947B2 - 凝集パターン判定方法およびその装置 - Google Patents
凝集パターン判定方法およびその装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、凝集パターン判定用データ処理法およびそ
の装置に係り、とくに、血液型の判定や抗原・抗体の検
出用として用いられている所謂マイクロタイター法によ
る血液粒子の凝集パターンの判定に好適な凝集パターン
判定用データ処理法およびその装置に関する。
の装置に係り、とくに、血液型の判定や抗原・抗体の検
出用として用いられている所謂マイクロタイター法によ
る血液粒子の凝集パターンの判定に好適な凝集パターン
判定用データ処理法およびその装置に関する。
医療分野においては、従来より、血液粒子やラテック
ス粒子さらには炭素粒子等の凝集パターンを判別し、血
液中の種々の成分（例えば、血液型や各種抗体，或いは
各種蛋白質等）やビールス等を検出し分析することが広
く行われている。この凝集パターンの判定方法として
は、所謂マイクロタイター法による手法が比較的多く行
われている。
ス粒子さらには炭素粒子等の凝集パターンを判別し、血
液中の種々の成分（例えば、血液型や各種抗体，或いは
各種蛋白質等）やビールス等を検出し分析することが広
く行われている。この凝集パターンの判定方法として
は、所謂マイクロタイター法による手法が比較的多く行
われている。
この凝集パターンに関する判定は、凝集の有無をウェ
ル（反応容器）内の粒子の分布を或る輝度以下の部分の
面積としてとらえたり、また、標準パターンや標準非凝
集パターンと比較したり、更には検体試料の連続的段階
希釈系列を作成する等により、総合的に判断される。こ
の場合、凝集パターンの陰影の内、例えば第５図（１）
のものは陰性とされ、同図（２）のものは陽性とされて
いる。
ル（反応容器）内の粒子の分布を或る輝度以下の部分の
面積としてとらえたり、また、標準パターンや標準非凝
集パターンと比較したり、更には検体試料の連続的段階
希釈系列を作成する等により、総合的に判断される。こ
の場合、凝集パターンの陰影の内、例えば第５図（１）
のものは陰性とされ、同図（２）のものは陽性とされて
いる。
第６図に従来例を示す。この第６図に示す従来例にあ
っては、マイクロプレート100上に形成されたウェル
（反応容器）100A内の凝集パターンＰをCCDラインセン
サ101上に光学的に投影させ、このラインセンサ101若し
くはマイクロプレート100を相対的に紙面に直交する方
向に順次微小移動させ、これによって凝集像Ｐの二次元
画像（明暗の）を得ようとするものである。この第６図
において符号102は光源を示し、符号103は結像レンズ
を，符号104はレンズホルダを各々示す。
っては、マイクロプレート100上に形成されたウェル
（反応容器）100A内の凝集パターンＰをCCDラインセン
サ101上に光学的に投影させ、このラインセンサ101若し
くはマイクロプレート100を相対的に紙面に直交する方
向に順次微小移動させ、これによって凝集像Ｐの二次元
画像（明暗の）を得ようとするものである。この第６図
において符号102は光源を示し、符号103は結像レンズ
を，符号104はレンズホルダを各々示す。
一方、マイクロプレート100は実際には第７図に示す
ように凹状の複数の反応容器（ウェル）部100Aを備えた
ものが使用されている。そして、例えば、血液中の成分
と試薬との間の抗原抗体反応により、各ウェル中の検査
対象に対して、陰性又は陽性に応じて前述したように第
５図に示すような凝集パターンが生成される。
ように凹状の複数の反応容器（ウェル）部100Aを備えた
ものが使用されている。そして、例えば、血液中の成分
と試薬との間の抗原抗体反応により、各ウェル中の検査
対象に対して、陰性又は陽性に応じて前述したように第
５図に示すような凝集パターンが生成される。
上記従来例にあっては、多くの場合、その陽性の有無
の判断をオペレータがピーク値の断面波形をみて目視に
より行うか、或いは所定レベルのしきい値に基づいて当
該しきい値レベルにおける面積を求め、その大小により
陽性の有無が判断されていた。
の判断をオペレータがピーク値の断面波形をみて目視に
より行うか、或いは所定レベルのしきい値に基づいて当
該しきい値レベルにおける面積を求め、その大小により
陽性の有無が判断されていた。
しかしながら、この面積に依存した判断にあっては、
例えば第４図（１）（２）（３）に示す波形のラインデ
ータの場合、同図（１）と同図（２）が同一面積となっ
てしまい、本来「陽性」であるべき同図（２）が「陰
性」と判断されるという事態がしばしば生じていた。
例えば第４図（１）（２）（３）に示す波形のラインデ
ータの場合、同図（１）と同図（２）が同一面積となっ
てしまい、本来「陽性」であるべき同図（２）が「陰
性」と判断されるという事態がしばしば生じていた。
本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、と
くに、本来「陽性」であるべきものは確実に「陽性」と
して判定することのできる凝集パターン判定方法および
その装置を提供することを、その目的とする。
くに、本来「陽性」であるべきものは確実に「陽性」と
して判定することのできる凝集パターン判定方法および
その装置を提供することを、その目的とする。
本発明では、一の凝集パターンを光電素子を用いて複
数のラインデータに分解して検知するとともに，この複
数のラインデータの内の最大値を含むラインデータの検
出波形に対して当該波形の最大値（又は最大値−最小
値）に対応した高低二つのカットレベルを設け、この二
つのカットレベルによりカットされる凝集パターンの高
低二箇所の面積の差を求めると共にこれを第１の特性値
とし、次に二つのカットレベルのレベル差を算定し、こ
のカットレベルのレベル差に対する面積差の割合を算定
すると共にこれを第２の特性値とし、この第１および第
２の二つの特性値を予め別に定めた基準値と比較して前
記凝集パターンの陽性の可否を判定する、等の構成を採
っている。これによって前述した目的を達成しようとす
るものである。
数のラインデータに分解して検知するとともに，この複
数のラインデータの内の最大値を含むラインデータの検
出波形に対して当該波形の最大値（又は最大値−最小
値）に対応した高低二つのカットレベルを設け、この二
つのカットレベルによりカットされる凝集パターンの高
低二箇所の面積の差を求めると共にこれを第１の特性値
とし、次に二つのカットレベルのレベル差を算定し、こ
のカットレベルのレベル差に対する面積差の割合を算定
すると共にこれを第２の特性値とし、この第１および第
２の二つの特性値を予め別に定めた基準値と比較して前
記凝集パターンの陽性の可否を判定する、等の構成を採
っている。これによって前述した目的を達成しようとす
るものである。
以下、本発明の一実施例を第１図ないし第５図に基づ
いて説明する。ここで、前述した従来例と同一の構成部
材については同一の符号を用いることとする。
いて説明する。ここで、前述した従来例と同一の構成部
材については同一の符号を用いることとする。
第１図において、反応容器を備えたマイクロプレート
100の下方には、前述した第６図に示す従来例と同様に
光学系を介してCCDラインセンサ101が装備されている。
マイクロプレート100は、マイクロプレート移動手段110
に付勢されてCCDラインセンサ101に直交する方向の一方
向から他方へ又は他方から一方へ順次微小距離づつ移動
されるようになっている。符号111は位置検出センサを
示す。この位置検出センサ111は、マイクロプレート100
の往復移動距離を定めるもので、そのセンサ出力は主制
御部１内の第１の制御回路1Aへ送り込まれている。これ
によって、マイクロプレート100は、その位置が常に特
定され、必要に応じて前進若しくは後退又は停止制御に
付されるようになっている。
100の下方には、前述した第６図に示す従来例と同様に
光学系を介してCCDラインセンサ101が装備されている。
マイクロプレート100は、マイクロプレート移動手段110
に付勢されてCCDラインセンサ101に直交する方向の一方
向から他方へ又は他方から一方へ順次微小距離づつ移動
されるようになっている。符号111は位置検出センサを
示す。この位置検出センサ111は、マイクロプレート100
の往復移動距離を定めるもので、そのセンサ出力は主制
御部１内の第１の制御回路1Aへ送り込まれている。これ
によって、マイクロプレート100は、その位置が常に特
定され、必要に応じて前進若しくは後退又は停止制御に
付されるようになっている。
CCDラインセンサ101は、センサ走査駆動回路112に付
勢されて作動し、前述したマクロプレート100上の粒子
凝集パターンを、微小距離できざんだ状態のライン情報
として、順次出力し得るようになっている。
勢されて作動し、前述したマクロプレート100上の粒子
凝集パターンを、微小距離できざんだ状態のライン情報
として、順次出力し得るようになっている。
さらに、この第１図に示す実施例は、CCDラインセン
サ101から出力される一の凝集パターンに対する複数の
ラインデータを所定のタイミング順次記憶するデータ用
メモリ回路３と、このデータ用メモリ回路３に記憶され
るデータに基づいて当該凝集パターンの陽性の可否判定
用の所定の特性値を抽出するデータ処理手段４と、この
データ処理手段４から出力される特性値に基づいて凝集
パターンの陽性の可否を判定する判定回路６と、記録表
示手段７とを備えている。
サ101から出力される一の凝集パターンに対する複数の
ラインデータを所定のタイミング順次記憶するデータ用
メモリ回路３と、このデータ用メモリ回路３に記憶され
るデータに基づいて当該凝集パターンの陽性の可否判定
用の所定の特性値を抽出するデータ処理手段４と、この
データ処理手段４から出力される特性値に基づいて凝集
パターンの陽性の可否を判定する判定回路６と、記録表
示手段７とを備えている。
この内、データ処理手段４は、凝集パターンのライン
データの内の最大値に対応して高低二つのカットレベル
を出力するカットレベル出力回路21と、この高低二つの
カットレベルに基づいて得られる凝集パターンの高低二
箇所の面積の差を求める面積差演算部22と、前記高低二
つのカットレベルの差を求めるカットレベル差演算回路
23と、このカットレベル差に対する面積差の割合を演算
するHAデータ演算部24とを備えた構成となっている。そ
して、面積差演算部22とHAデータ演算部24の各出力が、
前述した凝集パターンに対する陽性可否判定用の所定の
特性値として判定回路６へ送り込まれるようになってい
る。
データの内の最大値に対応して高低二つのカットレベル
を出力するカットレベル出力回路21と、この高低二つの
カットレベルに基づいて得られる凝集パターンの高低二
箇所の面積の差を求める面積差演算部22と、前記高低二
つのカットレベルの差を求めるカットレベル差演算回路
23と、このカットレベル差に対する面積差の割合を演算
するHAデータ演算部24とを備えた構成となっている。そ
して、面積差演算部22とHAデータ演算部24の各出力が、
前述した凝集パターンに対する陽性可否判定用の所定の
特性値として判定回路６へ送り込まれるようになってい
る。
カットレベル出力回路21は、値の大きいカットレベル
を出力する第１のカットレベル出力回路部21Aと値の小
さいカットとレベルを出力する第２のカットレベル出力
回路部21Bとを備えている。この第１ないし第２の各カ
ットレベル出力回路21A,21Bは、乗算パラメータHQ
（％，例えば80％）,LQ（％，例えば20％）を各々有
し、前述した凝集パターンデータの最大値Ｈを入力する
とともに、これにHQ,LQを乗算し、その結果を下記の如
く第１のカットレベルCa,第２のカットレベルCbとして
出力し得るようになっている。
を出力する第１のカットレベル出力回路部21Aと値の小
さいカットとレベルを出力する第２のカットレベル出力
回路部21Bとを備えている。この第１ないし第２の各カ
ットレベル出力回路21A,21Bは、乗算パラメータHQ
（％，例えば80％）,LQ（％，例えば20％）を各々有
し、前述した凝集パターンデータの最大値Ｈを入力する
とともに、これにHQ,LQを乗算し、その結果を下記の如
く第１のカットレベルCa,第２のカットレベルCbとして
出力し得るようになっている。
Ca＝Ｈ・HQ（％）/100……（第１のカットレベル） Cb＝Ｈ・LQ（％）/100……（第２のカットレベル） 面積差演算部22は、第１のカットレベルａに基づいて
凝集パターンの最大値（又は最大値−最小値）のHQ％の
高さに位置する面積（areaH）を演算する第１の面積演
算回路22Aと、第２のカットレベルｂに基づいて凝集パ
ターンの最大値（又は最大値−最小値）のLQ％の高さに
位置する面積（areaL）を演算する第２の面積演算回路2
2Bとを有している。第２図にこれらの面積areaHとareaL
との関係を示す。さらにこの面積差演算部22は、これら
第１及び第２の各面積演算回路22A,22Bの各出力areaH,a
reaLに基づいて、その差の絶対値SAを演算し、これを特
性値の一つ（以下、SA特性値という）そして出力する面
積差演算回路22Cを備えている。
凝集パターンの最大値（又は最大値−最小値）のHQ％の
高さに位置する面積（areaH）を演算する第１の面積演
算回路22Aと、第２のカットレベルｂに基づいて凝集パ
ターンの最大値（又は最大値−最小値）のLQ％の高さに
位置する面積（areaL）を演算する第２の面積演算回路2
2Bとを有している。第２図にこれらの面積areaHとareaL
との関係を示す。さらにこの面積差演算部22は、これら
第１及び第２の各面積演算回路22A,22Bの各出力areaH,a
reaLに基づいて、その差の絶対値SAを演算し、これを特
性値の一つ（以下、SA特性値という）そして出力する面
積差演算回路22Cを備えている。
また、HAデータ演算部24は、前述したように下記の演
算を行う。
算を行う。
HA＝|areaH−areaL|/|Ca−Cb| このHAデータ演算部24の出力HAデータは（以下、HA特
性値という）、前述した凝集パターンデータに対する陽
性可否判定用のもう一つの特性値として判定回路６へ送
り込まれるようになっている。
性値という）、前述した凝集パターンデータに対する陽
性可否判定用のもう一つの特性値として判定回路６へ送
り込まれるようになっている。
判定回路６は、面積差演算部22とHAデータ演算部24の
各出力を特性値として入力し当該被測定物をその凝集パ
ターンに基づいて陽性か否かの判定を行う。この判定回
路６には、基準値設定回路５が併設されている。この基
準値設定回路５は前述した面積差演算部22とHAデータ演
算部24の各出力に対し、当該被測定物が陽性か否かの判
定基準値SA0，HA0を出力する。このSA0，HA0の値は予め
オペレータにより設定されるようになっている。第３図
に実験データの分析結果の一例を示す。
各出力を特性値として入力し当該被測定物をその凝集パ
ターンに基づいて陽性か否かの判定を行う。この判定回
路６には、基準値設定回路５が併設されている。この基
準値設定回路５は前述した面積差演算部22とHAデータ演
算部24の各出力に対し、当該被測定物が陽性か否かの判
定基準値SA0，HA0を出力する。このSA0，HA0の値は予め
オペレータにより設定されるようになっている。第３図
に実験データの分析結果の一例を示す。
この第３図に示す実験結果にあっては、TRA1の領域及
びTRA3の領域のものが陽性となり、TRA2の領域のものは
陰性として結論づけられている。これを更に詳述する
と、凝集パターンの最大値を含む縦断面した線図の典型
的な波形としては第４図（１）（２）（３）のものが目
視等による経験的な積み重ねで明らかとなっている。こ
の場合、従来の面積の大小による判断では、まず、カッ
トレベルb1（％）＝b2（％）＝b3（％）の位置を設定す
る。同図（３）では明らかな広がりがみられることよ
り、これを陽性として取扱われる。一方、同図（１）
（２）では大きな広がりが無いことから、この二つは陰
性と判断される。
びTRA3の領域のものが陽性となり、TRA2の領域のものは
陰性として結論づけられている。これを更に詳述する
と、凝集パターンの最大値を含む縦断面した線図の典型
的な波形としては第４図（１）（２）（３）のものが目
視等による経験的な積み重ねで明らかとなっている。こ
の場合、従来の面積の大小による判断では、まず、カッ
トレベルb1（％）＝b2（％）＝b3（％）の位置を設定す
る。同図（３）では明らかな広がりがみられることよ
り、これを陽性として取扱われる。一方、同図（１）
（２）では大きな広がりが無いことから、この二つは陰
性と判断される。
しかしながら、同図（２）は、波形観測からみると典
型的な陽性パターンとして扱われている。ここに従来技
術の矛盾点が生じている。
型的な陽性パターンとして扱われている。ここに従来技
術の矛盾点が生じている。
これに対し、本実施例にあっては、前述した第２図の
手法によりカットレベルa,bを設定してこの第４図
（１）（２）（３）におけるHA特性値を各々演算してみ
ると、第４図（１）は第３図におけるTR2に位置し、第
４図（２）のものは第３図におけるTR1に，そして第４
図（３）のものは第３図におけるTR3に位置することと
なった。このため、基準値HA0より大きい値のHA特性値
を有する凝集パターンについては、陽性であることが明
らかとなった。これにより、従来の面積法の欠点が確実
に除かれ、又目視による判断を行うことなく、全てその
判断の自動化が可能となった。
手法によりカットレベルa,bを設定してこの第４図
（１）（２）（３）におけるHA特性値を各々演算してみ
ると、第４図（１）は第３図におけるTR2に位置し、第
４図（２）のものは第３図におけるTR1に，そして第４
図（３）のものは第３図におけるTR3に位置することと
なった。このため、基準値HA0より大きい値のHA特性値
を有する凝集パターンについては、陽性であることが明
らかとなった。これにより、従来の面積法の欠点が確実
に除かれ、又目視による判断を行うことなく、全てその
判断の自動化が可能となった。
本発明は以上のように構成され機能するので、これに
よると，凝集パターンに対する陽性可否の判定を自動的
に行うことができ、これがためその判定動作を大量にか
つ迅速に行うことができ、従来、面積法で陰性とされて
いた拡散の小さい凝集パターンについても、その陽性の
可否を簡単に判定することができ、これにより装置全体
の信頼性を著しく増大させることができるという従来に
ない優れた凝集パターン判定方法およびその装置を提供
することができる。
よると，凝集パターンに対する陽性可否の判定を自動的
に行うことができ、これがためその判定動作を大量にか
つ迅速に行うことができ、従来、面積法で陰性とされて
いた拡散の小さい凝集パターンについても、その陽性の
可否を簡単に判定することができ、これにより装置全体
の信頼性を著しく増大させることができるという従来に
ない優れた凝集パターン判定方法およびその装置を提供
することができる。
第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
第１図におけるデータ処理手段の動作の一部を示す説明
図、第３図は第１図における判定回路における判定に使
用される領域を示す説明図、第４図（１）（２）（３）
は凝集パターン最大値を含む断面の外形部分を示すもの
で陰性と陽性の波型の例を示す説明図、第５図（１）
（２）はそれぞれ凝集パターンそのものの陰性及び陽性
の例を示す説明図、第６図は凝集パターンを得るための
反応容器と光学系とCCDラインセンサ部分との関係を示
す説明図、第７図は複数の反応容器を備えたマイクロプ
レートの例を示す平面図である。 ３…データ用メモリ回路、４…データ処理手段、６…判
定回路、21…カットレベル出力回路、22…面積差演算
部、23…レベル差演算回路、24…HAデータ演算部、101
…CCDラインセンサ。
第１図におけるデータ処理手段の動作の一部を示す説明
図、第３図は第１図における判定回路における判定に使
用される領域を示す説明図、第４図（１）（２）（３）
は凝集パターン最大値を含む断面の外形部分を示すもの
で陰性と陽性の波型の例を示す説明図、第５図（１）
（２）はそれぞれ凝集パターンそのものの陰性及び陽性
の例を示す説明図、第６図は凝集パターンを得るための
反応容器と光学系とCCDラインセンサ部分との関係を示
す説明図、第７図は複数の反応容器を備えたマイクロプ
レートの例を示す平面図である。 ３…データ用メモリ回路、４…データ処理手段、６…判
定回路、21…カットレベル出力回路、22…面積差演算
部、23…レベル差演算回路、24…HAデータ演算部、101
…CCDラインセンサ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 太田 正人 神奈川県川崎市宮前区小台１―２―９ サンコーポ宮前平401 (72)発明者 須田 英雄 神奈川県横浜市緑区見花山15―28 (72)発明者 木田 正吾 神奈川県川崎市宮前区小台１―２―９ サンコーポ宮前平203 (72)発明者 松本 諒平 神奈川県横浜市港北区勝田南１―５―７ (72)発明者 倉田 邦夫 千葉県松戸市常盤平双葉町９―１ (72)発明者 久保 恵宣 千葉県松戸市稔台945―２ (72)発明者 松岡 義晴 千葉県鎌ケ谷市中沢1510―55 (72)発明者 加藤 昌宏 東京都葛飾区高砂１―８―４―404 (56)参考文献 特開 昭61−190629（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−14386（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−233535（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−100032（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−116735（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−116734（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−11459（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01N 21/00 - 21/01 G01N 21/17 - 21/61
Claims (2)
- 【請求項１】一の凝集パターンを光電素子を用いて複数
のラインデータに分解して検知するとともに，この複数
のラインデータの内の最大値を含むラインデータの検出
波形に対して当該波形の最大値に対応した高低二つのカ
ットレベルを設け、 この二つのカットレベルによりカットされる前記凝集パ
ターンの高低二箇所の面積の差を求めると共にこれを第
１の特性値とし、 次に前記二つのカットレベルのレベル差を算定し、この
カットレベルのレベル差に対する前記面積差の割合を算
定すると共にこれを第２の特性値とし、 この第１および第２の二つの特性値を予め別に定めた基
準値と比較して前記凝集パターンの陽性の可否を判定す
ることを特徴とした凝集パターン判定方法。 - 【請求項２】CCDラインセンサから出力される凝集パタ
ーンのラインデータを所定のタイミングで順次記憶する
データ用メモリ回路と、このデータ用メモリ回路に記憶
されるデータに基づいて当該凝集パターンの陽性の可否
判定用の所定の特性値を抽出するデータ処理手段と、こ
のデータ処理手段から出力される特性値にもとずいて前
記凝集パターンの陽性の可否を判定する判定回路とを備
え、 前記データ処理手段を、前記凝集パターンのラインデー
タの内の最大値に対応して高低二つのカットレベルを出
力するカットレベル出力回路と、この高低二つのカット
レベルに基づいて得られる前記凝集パターンの高低二箇
所の面積の差を求める面積差演算部と、前記高低二つの
カットレベルの差を求めるカットレベル差演算回路と、
このカットレベル差に対する前記面積差の割合を演算す
るHAデータ演算部とにより構成し、前記面積差演算部と
HAデータ演算部の各出力を、前記凝集パターンに対する
陽性可否判定用の所定の特性値としたことを特徴とする
凝集パターン判定装置。
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