JPH03191848A - 粒子凝集パターンの判定方法 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野〕 本発明は少なくとも一部分に傾斜底面を有する反応容器
に検体と試薬とを入れて凝集反応を行わせ、この反応容
器の傾斜底面に形成される粒子凝集パターンを判定して
凝集反応を測定する方法に関するものである。

〔従来の技術〕

円錐状の底面を有する反応容器または円錐状の底面を有
する多数のウェルを形成したマイクロプレートを用い、
この底面に形成される粒子凝集パターンを判定して凝集
の有無を判定する技術は既知であり、例えば米国特許第
４，７２７，０３３号明細書に開示されている。この既
知の粒子凝集パターン判定方法は、円錐状の底面の中央
部と周辺部とを格別の受光素子で受光し、これらの受光
素子の出力の比から凝集および非凝集を判定するように
している。すなわち、凝集の場合には凝集した粒子は底
面に均一に堆積するので中央部と周辺部とで受光素子の
出力の比は大きいが、非凝集の場合には多くの粒子は傾
斜した底面を転がり落ちて中央部に集まるので中央部と
周辺部とでは受光素子の出力に大きな差が生ずるので、
これらの受光素子の出力のは小さな値となる。このよう
に中央部と周辺部との受光素子からの出力の比から凝集
、非凝集を判定するものである。また、このような従来
の判定方法においては、前記の比の値を上下の限界値と
比較し、上限値よりも大きいときは凝集、下限値よりも
小さいときは非凝集と判断し、さらにこれらの限界値の
間の値のときには、判定不能若しくは不明と判定するよ
うにしている。

このような従来例をさらに発展させ、ウェル中心を通る
直線上を光検知器によって走査して一次元の画像信号を
得、この画像信号を処理して中央部と周辺部との差を求
めることも提案されている。

また、特開昭６３−５８２３７号公報には、ウェルの底
面の像をテレビカメラによって撮像し、得られる画像信
号を処理してウェルの中心位置を求め、この中心位置を
中点とする円の円周に沿った画像信号の輝度差を求めて
凝集パターンの輪郭を求め、このようにして求めた輪郭
内の面積を求め、これを予め決めた基準値と比較し、基
準値よりも大きいときには凝集と判定し、小さいときに
は非凝集と判定する方法が開示されている。すなわち、
この従来の方法は、ウェルの中心に集められる粒子の個
数によって凝集および非凝集を判定するようにしている
。

また、特開昭６３−２５６８３９号公報には、上記の方
法と同じようにしてウェルの中心位置を求め、粒子の集
まった中心部分の大きさとパターンの微分係数の標準偏
差との相関によって凝集、非凝集の判定を行う方法が開
示されている。

［発明が解決しようとする課題］ 上述した従来の粒子凝集パターンの判定方法では、凝集
および非凝集を明確に判定することができない欠点があ
る。すなわち、中心部と周辺部とを格別の受光素子で受
光し、これらの受光素子の出力の比から凝集、非凝集を
判定する方法では、不明と判定される検体が多くなる。

一般に、凝集反応は微妙なものであり、はっきりとした
輪郭を有する粒子凝集パターンが形成されることは少な
く、したがって不明と判断されるものが比較的多く出現
することになる。このように不明と判定されたパターン
はオペレータが目視により観察して凝集、非凝集を判定
しているが、不明と判定されるものが多くなると目視観
察する必要のある検体数が多くなり、処理能率が低下す
る欠点があるとともに人的誤りも混入されることになり
、分析精度および信頼度が損なわれる欠点がある。また
、特開昭６３−５８２３７号公報に記載された方法では
、パターンの中心を正確に決定することができるが、パ
ターンの中心に粒子が集まって形成される凝集部分の大
きさが、凝集、非凝集だけによって決まらず、試薬や検
体の分注量によっても変化することになるため、正確な
判定が困難である。さらに、特開昭６３−２５６８３９
号公報に記載された方法では、粒子凝集パターンに含ま
れる気泡、崩れ、めくれなどの影響を受は易く、正確な
判定を行うことができない欠点がある。

本発明の目的は上述した従来の欠点を除去し、粒子凝集
パターンに含まれる崩れおよびめくれなどの形状異常や
気泡に影響されることなく、凝集、非凝集を正確に判定
することができ、その結果として目視観察を必要とする
検体数を減らして効率良く分析を行うことができる粒子
凝集パターン判定方法を提供しようとするものである。

〔課題を解決するための手段および作用〕本発明の粒子
凝集パターンの判定方法は、少なくとも一部分に傾斜底
面を有する反応容器に検体と試薬とを入れて粒子凝集反
応を行わせ、この反応容器の傾斜底面に形成される粒子
凝集パターンを判定して凝集反応を測定するに当たり、
反応容器の底面に形成された粒子凝集パターンを二次元
的に撮像して二次元画像情報を得る工程と、この二次元
画像情報を微分して微分値を求める工程と、この微分値
の分布に基づいて粒子凝集パターンを判定する工程とを
含むことを特徴とするものである。

このような本発明の粒子凝集パターンの判定方法は、粒
子凝集パターンに気泡が含まれている場合、気泡の輪郭
部分の画像濃度が高くなり、崩れやめくれの部分では濃
度が低くなり、その下側で高くなるので、二次元画像信
号の微分値の分布状態からこれらの形状異常を判別する
ことができると言う事実を確かめ、この認識に基づいて
成したものである。したがって、本発明の方法によれば
粒子凝集パターンを気泡や崩れ、まくれ等に影響される
ことなく正確に判定することができ、したがって判定不
能とな−、て目視による再検査が必要となる検体数は少
なくなり、分析効率を向上することができる。また、従
来の判定方法と比べた場合、粒子凝集部分の面積のみの
情報で凝集、非凝集を判定しないので、検体や試薬の分
汀星の変動による判定誤差が４トづることもない。

［実施例］ 第１図は本発明の粒子凝集パターンの判定方法を実施す
る装置の一例の全体の構成を示す線図である。本例では
、反応容器として多数のウェルをマトリックス状に形成
したマイクロプレート１を用いる。各ウェルの底面は円
錐状とする。また、マイクロブレー川・１はアクリル樹
脂のような透明な材料で形成１−る。マイクロプレー　
ト１は駆動テーブル（図示せず））、に乗せ、撮像光軸
に対して変位させるようにする。マイクロプレート１の
下側には、光源２を配置し、上方にはウェルの底面に形
成される粒子凝集パターンを二次元的に撮像することが
できる撮像装置３を配置する。本例では、ごの撮像装置
３はＣＣＤテレビカメラを以て構成する。撮像装置３か
ら出力される二次元画像情報は信号処理回路４に供給し
て増幅Ｕ７、デジタル信号に変換した後、メモリ５に供
給し、ごこに記憶するように構成する。メモリ５に記憶
した画像情報を読み出してモニタ６に供給し、マイクロ
プレート１のウェルの底面に形成されている粒子凝集パ
ターンをスクリーン上に映出できるようにする。本発明
においては、メモリ５から読み出した二次元画像情報を
微分回路７に供給し、微分値を求める。この微分動作は
、微分オペレータを使用して以下に説明するように行う
。第２図および第３図は微分オペレータを示すもので、
第２図の微分オペレータは水平方向の輝度変化を検出（
〜、第３図に示す微分オペレータは垂直方向の輝度変化
を検出するものである。第４図６ご示ずように３×３の
大きさを有する画素領域を抽出し、以下に示す演算式に
基づいて各画素の輝度値に微分オペレータの係数を乗算
して加算することによりＹｌおよびＹ２を求め、さらに
これらの和の平均値を求めてこの値を画素領域の中心の
画素の微分値Ｙを求める。

Ｙｌ＝（−１Ｘ八　　　十　（ＯＸＢ　　）　　＋　（
ＩＸＣ）＋−（−２ＸＤ　　＋　（ＯＸＥ　）　＋　（
２ＸＦ　）＋（−ｉＸＧ　　＋（Ｏｘ）Ｉ）＋（ｌｘｌ
）Ｙ　２　＝　（ｌＸＡ　　十（−２Ｘｆ＋　）　＋−
（−１ＸＣ）＋　（ＯＸＤ　　＋　（ＯＸＥ　”）　＋
（ＯＸＦ　’）＋（ＩＸＧ）＋（２ＸＩ＋）＋（ＩＸＴ
）Ｙ＝Ｙ１＋Ｙ２／２ 画素領域を順次にずらしながら上記の演算を行って二次
元画像の全面に亘って微分値を求める。

このようにして求めた二次元画像の微分値は判定回路８
に供給し、そこに設けたメモリに順次記憶する。本発明
においては、判定回路８において、上述したようにして
求めた微分値の分布から粒子凝集パターンの判定を行う
が、その判定基準の一例について第５図に示すフローチ
ャートをも参照して説明する。

本発明においては、一つのウェルの底面に形成される粒
子凝集パターンについて微分値を求め、その分布から粒
子凝集パターンの判定を行うものである。

（１）崩れ 微分値が２０以上で４０以下の値を持つ画素が２５００
個以上ある場合には、粒子凝集パターンに崩れがあると
判定する。すなわち、粒子凝集パターンにめくれに近い
大きな崩れがあると、中程度の濃淡の変化がきわめて多
く現れる点に着目し、微分値が２０〜４０の画素の個数
を数え、その個数が２５００以上の場合には粒子凝集パ
ターンに崩れがあると判定する。このような崩れが生ず
るのは凝集反応の場合であるから、崩れがあると判定さ
れた場合には凝集があると判断されるので、この場合に
は凝集反応であると判定する。

（２）気泡混入 微分値が２００以上の値を持つ画素が１０個よりも多い
ときは、粒子凝集パターンに気泡が混入していると判定
する。すなわち、粒子凝集パターンに気泡が入っている
と、濃淡の差がきわめて大きくなり、したがって大きな
微分値が多く現れる点に着目し、２００以上の微分値を
有する画素が１０個よりも多いときには気泡が混入して
いると判断する。

（３）凝集している（陽性） 微分値が２０以上で５０以下の画素数Ａを、微分値が１
００以上で２００以下の画素数Ｂで除した比Ｒ＝Ａ／Ｂ
の値が２２以下であるときは、凝集していると判定する
。

（４）凝集していない（陰性） 前記の比Ｒの値が４０以上のときは、非凝集であると判
定する。

（５）判定不能 前記の比Ｒの値が２２より大きく、４０より小さい場合
には、凝集でも非凝集でもないと判断し、判定不能とす
る。このように判定不能と判断されたサンプルについて
は、粒子凝集パターンを目視観察したり、再検査したり
する。

上述した判定において、気泡が混入していると判定され
た場合には、微分値が２０〜５０の画素数に１．２を乗
じたＣと、微分値が１００〜２００の画素数に０．５を
乗じた値りとの比Ｅ＝Ｃ／Ｄを求め、この比を上述した
判定基準（３）〜（５）の比Ｒの値として判定を行い、
凝集、非凝集および判定不能を判断する。このように、
２０〜５０の微分値を有する画素数に１．２を乗算し、
１００〜２００の微分値を有する画素数に０．５を乗算
することにより、小さな濃淡の変化を強調し、大きな濃
淡の変化を低減することになり、これによって気泡の影
響を少なくすることができる。

このようにして求めた判定結果をプリンタ等の出力装置
９へ供給して表示する。

次に、種々のサンプルについて、粒子凝集パターンを二
次元的に撮像して得た画像信号の微分値を求め、その分
布を調べた結果を以下の表に示す。

上記の表には、各微分値範囲に属する画素数だけでなく
、微分値が２００より大きい画素数、１００〜２００の
画素数、２０〜４０の画素数、２０〜５０の画素数、比
Ｒ１２２５以下の画素数、ＣおよびＤの値、補正した比
Ｅの値、判定結果をも示す。サンプル１．６，７．８は
典型的な陰性パターンであり、サンプル１３〜１８は典
型的な陽性パターンである。

また、サンプル９〜１２はいずれも判定不能とされたも
のである。さらに、サンプル３および４は気泡があると
判定され、さらに補正された比Ｅの値からそれぞれ陰性
および陽性と判定されたものである。サンプル５は崩れ
と判定され、最終的に陽性と判断されたものである。こ
のように、本発明の方法によれば、気泡が混入していた
り、崩れがあるような場合でも凝集、非凝集を正確に判
定することができるとともに判定不能と判断されて目視
検査や再検査にまわされるサンプルの個数は少なくなり
、処理能力を向上することができる。

（発明の効果） 上述したように、本発明の判定方法によれば、反応容器
の傾斜底面に形成される粒子成果パターンを二次元的に
撮像し、得られる画像信号を微分し、その微分値の分布
を求め、この分布状態から凝集、非凝集を判断するよう
にしたため、粒子凝集パターンに気泡が混入していたり
、凝集パターンが崩れているような場合でも、凝集、非
凝集を正確に判定することができる。特に、粒子凝集パ
ターンに気泡が混入している場合には、これを補正した
値から凝集、非凝集を判定するようにしたため、判定不
能と判断されるサンプルは少なくなり、したがって目視
検査や再検査をしなければならないサンプルの数が減り
、処理能力を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による粒子凝集パターンの判定方法を実
施する装置の構成を示すブロック図、第２図および第３
図は画像信号を微分するだめのオペレータを示す線図、 第４図は微分を行う際の画素領域を示す線図、第５図は
判定のフローチャートを示す図である。 １・・・マイクロプレート ４・・・信号処理回路 ６・・・モニタ ８・・・判定回路 ３・・・テレビカメラ ５・・・メモリ ７・・・微分回路 ９・・・出力回路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、少なくとも一部分に傾斜底面を有する反応容器に検
   体と試薬とを入れて凝集反応を行わせ、この反応容器の
   傾斜底面に形成される粒子凝集パターンを判定して凝集
   反応を測定するに当たり、 前記反応容器の傾斜底面に形成された粒子 凝集パターンを二次元的に撮像して二次元画像情報を得
   る工程と、 この二次元画像情報を微分して微分値を求 める工程と、 この微分値の分布に基づいて粒子凝集パタ ーンを判定する工程とを含むことを特徴とする粒子凝集
   パターンの判定方法。