DE4023156A1 - Verfahren zur untersuchung von partikelagglutinationsmustern - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Untersuchung eines Partikelagglutinationsmusters, beispielsweise für Diagnose­ zwecke.

Es gibt eine Vorrichtung zum Analysieren einer Blutprobe anhand eines Partikelagglutinationsmusters, welches sich in einem Reaktionsgefäß mit geneigter Bodenfläche gebildet hat. Eine derartige Vorrichtung ist zum Beispiel in der US-PS 47 27 033 offenbart. In diesem Fall wird in einem konischen Reaktionsgefäß eine Prüfflüssigkeit aus einer Blutprobe, d.h. einer Blutzellen­ oder Serumprobe und einem Reagenz, d.h. einem Serumreagenz oder einem sensibilisierten Partikelreagenz hergestellt und das die Prüfflüssigkeit enthaltende Reaktionsgefäß eine vorherbestimmte Zeit lang, beispielsweise 30 min still stehengelassen. Während der Reaktionszeit sinken die in der Prüfflüssigkeit enthaltenen Partikelchen auf die geneigte Bodenfläche. Wenn die Teilchen agglutinieren, entsteht auf der Bodenfläche eine gleichmäßig verklebte Schicht aus Teilchen; wenn sie aber nicht agglutinie­ ren, rollen die Partikel längs der geneigten Bodenfläche und sammeln sich an der tiefsten Stelle des Bodens in der Mitte, wo sie einen Punkt bilden. Das auf der Oberfläche am Boden des Reaktionsgefäßes entstandene Partikelmuster wird durch von einer Seite des Reaktionsgefäßes ausgestrahltes Licht, welches nach dem Durchgang durch das Reaktionsgefäß von einem Photodetektor empfangen wird, photoelektrisch vermessen. In Fig. 10 der ge­ nannten US-Patentschrift 47 27 033 ist ein Photodetektor ge­ zeigt, der zwei konzentrische Lichtempfangsbereiche hat, einen zum Empfang von Licht, welches den zentralen Bereich des Reak­ tionsgefäßes durchdringt, und den anderen zum Empfang von Licht, welches ein peripherer Bereich des Reaktionsgefäßes durchläßt.

Wenn die von diesen Lichtempfangsbereichen empfangenen Ausgangs­ signale weiterverarbeitet werden, kann ermittelt werden, ob das Partikelmuster ein Agglutinationsmuster oder ein Nichtagglutina­ tionsmuster ist. Wenn die Partikel agglutiniert sind, bedeutet dies, daß es keinen signifikanten Unterschied zwischen den Aus­ gangssignalen der beiden Lichtempfangsbereiche gibt; wenn aber ein Nichtagglutinationsmuster der Partikel vorliegt, wird das vom zentralen Bereich des Reaktionsgefäßes durchgelassene Licht schwächer als das im peripheren Bereich durchgelassene, so daß ein starker Unterschied zwischen den von den beiden Licht­ empfangsbereichen gelieferten Ausgangssignalen besteht. Deshalb kann man, wenn man das Verhältnis zwischen dem Ausgangssignal vom zentralen Lichtempfangsbereich und dem Ausgangssignal vom peripheren Lichtempfangsbereich ableitet und das Verhältnis mit einer vorherbestimmten oberen und unteren Schwelle vergleicht, das auf der geneigten Bodenfläche gebildete Partikelmuster ein­ ordnen und die Blutprobe analysieren. Anders ausgedrückt, wenn das Verhältnis größer ist als der obere Schwellenwert, wird ent­ schieden, daß eine Agglutination stattgefunden hat, wenn aber das Verhältnis kleiner ist als der tiefere Schwellenwert, dann wird bestimmt, daß keine Agglutination stattgefunden hat. Liegt das Verhältnis der Meßwerte zwischen der oberen und unteren Schwelle, so wird entschieden, daß das Partikelmuster nicht mit Sicherheit beurteilt werden kann. Experimentell ist bestätigt worden, daß das bekannte Verfahren zur Beurteilung des Partikel­ musters geeignet ist, wahre oder typische Partikelmuster zu beurteilen.

Bei tatsächlich durchgeführten Analysen gibt es jedoch manchmal Partikelmuster, die sich anhand des bekannten Verfahrens nicht endgültig einordnen lassen. In diesem Fall wird automatisch ein Analyseergebnis geliefert, aus dem hervorgeht, daß die betref­ fende Probe nicht endgültig eingeordnet werden konnte, so daß diese Probe visuell mit bloßem Auge noch einmal analysiert oder erneut geprüft werden muß. Es hat sich gezeigt, daß bei dem be­ kannten Verfahren die Prüfungswiederholungsrate bei ca. 20% liegt. Das bedeutet, daß bei einer Prüfung von 100 Proben etwa 20 Proben erneut untersucht werden müssen. Um einen höheren Wir­ kungsgrad bei der Analyse zu erreichen, sollte die Anzahl der noch einmal zu analysierenden Proben reduziert werden.

Bei dem bekannten Verfahren kann das durch Ändern der für den Vergleich herangezogenen Schwellenwerte geschehen. Das senkt allerdings die Genauigkeit der Analyse, und es kann ein Agglu­ tinationsmuster für ein Nichtagglutinationsmuster und ein Nichtagglutinationsmuster für ein Agglutinationsmuster gehalten werden. Eine solche Fehlbeurteilung kann schwerwiegende Probleme haben und sollte insbesondere bei der Blutübertragung vermieden werden. Bei der Analyse von Infektionskrankheiten, d.h. wenn festgestellt werden muß, ob eine Probe durch verschiedene Arten von Antigenen infiziert ist oder nicht, beispielsweise durch HB-Antigene, einschließlich HBsAg, HBsAb, HBcAg, HBcAb, HBeAg und HBeAB, ATLA, HIV (Aids) und CMV müßte die Agglutinations­ sensitivität erhöht werden, weil diese Antigene nur schwach agglutinieren. Zu diesem Zweck muß aber eine große Menge Reagenz benutzt werden, deshalb müssen die Reagenzienträger leicht und die Reaktionszeit lang sein. Dann rollen aber die nichtaggluti­ nierten Partikel nicht sofort an der geneigten Bodenfläche ent­ lang, und das Nichtagglutinationsmuster der Partikel, bei dem eine große Menge Teilchen sich im tiefsten zentralen Teil des Reaktionsgefäßes angesammelt hat, kann sich nicht richtig aus­ bilden, so daß das Nichtagglutinationsmuster fälschlicherweise für ein Agglutinationsmuster gehalten werden kann. Ferner dürf­ ten sich die Kosten für die Analyse beträchtlich erhöhen und der Wirkungsgrad deutlich geringer werden. Um die Analysekosten und die benötigte Zeit zu verringern, muß die Reagenzmenge verklei­ nert werden und es müssen Reagenzienträger von großem Gewicht benutzt werden. Um diese Schwierigkeit zu umgehen, hat man die Schwellenwerte so eingestellt, daß Partikelmuster, die sich nicht endgültig beurteilen lassen, in eine Gruppe ungewisser Kandidaten eingeteilt werden. Proben, die solche unspezifischen Partikelmuster hervorrufen, werden dann mit bloßem Auge visuell oder mit einem anderen Verfahren, beispielsweise im Handbetrieb erneut geprüft und analysiert. Auf solche Weise können aber die genannten Probleme beim bekannten Analyseverfahren für Aggluti­ nationsmuster nicht gelöst werden. Die erwähnten Schwierigkeiten treten übrigens auch bei der Blutgruppenuntersuchung, beispiels­ weise auf ABO, Rh und ABS auf (unregelmäßiges Antigen-Scree­ ning) .

Beim Analysieren der genannten Antigene mit schwacher Agglutina­ tionskraft sind manchmal auch von der Norm abweichende Bedingun­ gen aufgetreten, indem sich beispielsweise ein Teil des gleich­ mäßig abgelagerten Partikelmusters von der Bodenfläche des Re­ aktionsgefäßes abschälte oder der Punkt in der Mitte des abgela­ gerten Partikelmusters zu klein oder unscharf wurde oder die Ge­ stalt eines Ringkrapfens annahm. In einem solchen Fall kann das Partikelagglutinationsmuster fälschlich für ein Nichtagglutina­ tionsmuster gehalten werden, was wiederum schwerwiegende Proble­ me mit sich bringt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Untersuchen eines auf der geneigten Bodenfläche eines Reaktionsgefäßes gebildeten Partikelagglutinationsmusters zu schaffen, welches zuverlässig und wirtschaftlich ist und bei dem die Anzahl der visuell mit bloßem Auge zu analysierenden oder gemäß einem anderen Verfahren erneut zu untersuchenden Proben bedeutend herabgesetzt werden kann, ohne daß darunter die Genauigkeit der Analyse leidet. Außerdem soll das Verfahren ein exaktes Ergebnis selbst dann erlauben, wenn das Partikelmuster von der Norm ab­ weichende Merkmale aufweist, weil sich beispielsweise das gleichmäßig agglutinierte Partikelmuster von der Bodenfläche des Reaktionsgefäßes abgeschält hat oder ähnliches.

Zur Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe weist ein Verfahren zum Untersuchen des auf der geneigten Bodenfläche eines Reaktionsgefäßes entstandenen Partikelmusters die folgen­ den Schritte auf:

• - das Partikelmuster wird photoelektrisch abgetastet, um ein eine zweidimensionale Abbildung wiedergebendes Bildsignal abzu­ leiten, welches das ganze Partikelmuster umfaßt;
• - das Bildsignal der zweidimensionalen Abbildung wird verarbei­ tet, um ein die Position der Bodenfläche des Reaktionsgefäßes in der zweidimensionalen Abbildung wiedergebendes Positionssignal abzuleiten;
• - das Bildsignal der zweidimensionalen Abbildung wird aufgrund des Positionssignals verarbeitet, um mindestens zwei Merkmale des Partikelmusters abzuleiten und
• - das Partikelmuster wird aufgrund der genannten mindestens zwei Merkmale eingeordnet.

Mit dem Verfahren gemäß der Erfindung wird zunächst das Posi­ tionssignal festgestellt, welches den Mittelpunkt des Partikel­ musters darstellt. Bei Verwendung einer Mikrotitrationsplatte, in der in einer Matrix eine Vielzahl von Näpfchen ausgebildet ist, kann das Positionssignal dadurch abgeleitet werden, daß der Rand des Näpfchens wahrgenommen wird, der die Grenze bildet zwi­ schen dem Umfang des Näpfchens und der Oberfläche der Mikroti­ trationsplatte. Da gemäß der Erfindung das Positionssignal durch Verarbeiten des zweidimensionalen Bildsignals festgestellt wer­ den kann, muß die Mikrotitrationsplatte nicht mehr sehr genau im Verhältnis zur photoelektrischen Wahrnehmeinrichtung ausgerich­ tet werden. Deshalb kann die Vorrichtung zum Transportieren der Mikrotitrationsplatte durch den photoelektrischen Detektor ein­ fach und billig sein. Unter Zuhilfenahme der bereits weitent­ wickelten Bildverarbeitungstechnik werden dann mindestens zwei Merkmale der zweidimensionalen Partikelmusterabbildung abgelei­ tet. In der Erläuterung des bevorzugten Ausführungsbeispiels wird noch im einzelnen erklärt, daß es zur Erreichung eines hohen Wirkungsgrades bei der Beurteilung wünschenswert ist, anfangs eine Durchlaufprüfung mit hoher Geschwindigkeit anzu­ wenden, um typische Agglutinations- und Nichtagglutinations­ muster von anderen zu unterscheiden und anschließend die ver­ bliebenen Muster anhand einer zweiten präzisen Bestimmung zu vermessen. Bei der Hochgeschwindigkeitsprüfung kann einer Ver­ hältnis zwischen der Dichte des tiefsten zentralen Bereichs am Boden des Reaktionsgefäßes und der Dichte im peripheren Bereich des Bodens sowie die Schärfe des Punktes in der Mitte zugrunde gelegt werden. Auf diese Weise wird gemäß der Erfindung das Par­ tikelmuster anhand der zweidimensionalen Bildverarbeitung ver­ messen und folglich wird ein genaues Ergebnis gewonnen und die Anzahl Proben, die einer visuellen Inspektion und/oder erneuten Prüfung unterzogen werden müssen, läßt sich deutlich senken.

Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist experimentell festgestellt worden, daß das wahre Nichtagglutinationsmuster folgende Merkmale aufweist:

• 1) Eine große Anzahl Partikel sammelt sich in der Mitte der ge­ neigten Bodenfläche und bildet einen durchsichtigen Punkt in der Mitte, der große Dichte aufweist.
• 2) Es entsteht eine scharfe Grenze zwischen dem Punkt in der Mitte und dem diesen umgebenden peripheren Bereich.
• 3) Die Dichte ist im peripheren Bereich gering.

Das wahre Agglutinationsmuster hat hingegen folgende Eigenschaf­ ten:

• 1) Im zentralen Bereich und im peripheren Bereich ist die Dichte im wesentlichen gleich, obwohl sie im zentralen Bereich gering­ fügig größer ist als im peripheren Bereich.
• 2) Der periphere Bereich hat eine gleichmäßige Dichte.
• 3) Die Anzahl der Partikel, die sich in der Mitte auf der Ober­ fläche des Bodens angesammelt haben, ist klein.

Bei der visuellen Untersuchung werden die genannten Merkmale der Partikelmuster selektiv festgestellt und das endgültige Meßer­ gebnis wird aufgrund einer Kombination einer Vielzahl von unter­ schiedlichen Ergebnissen gewonnen. Gemäß der Erfindung werden die Partikelmuster auf ähnliche Weise wie bei der visuellen In­ spektion vermessen, so daß die Partikelmuster genau und zuver­ lässig zu klassifizieren sind, als ob sie von einer Prüfperson mit geschultem Auge wahrgenommen würden. Deshalb ist die Mög­ lichkeit eines Fehlers ebenso stark gesenkt, wie die Anzahl der Proben, die noch einmal analysiert werden müssen.

Im folgenden ist die Erfindung mit weiteren vorteilhaften Einzelheiten anhand eines schematisch dargestellten Ausführungs­ beispiels näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens gemäß der Erfin­ dung;

Fig. 2 einen Querschnitt durch Näpfchen in der Mikrotitrationsplatte der Vorrichtung gemäß Fig. 1;

Fig. 3A-3D Signalverläufe zur Erläuterung der Arbeitsweise beim Feststellen der Näpfchenpo­ sition;

Fig. 4A+4B Darstellungen des Operators zum Erweitern der horizontalen Linie IV für die Erfassung des Näpfchenrandes;

Fig. 5 ein Ablaufdiagramm zum Erfassen der Muster­ mitte;

Fig. 6 eine Darstellung der Abtastlinien zum Erfassen des Näpfchenrandes;

Fig. 7 einen Signalverlauf nach dem Bearbeiten mit dem Operator gemäß Fig. 4;

Fig. 8 ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung des Beur­ teilungsverfahrens;

Fig. 9A+9B Grundrisse zur Erläuterung des zentralen und peripheren Bereichs des Bodens des Reaktions­ gefäßes, wobei in Fig. 9B eine Rotation dieser Bereiche und die Zone dargestellt ist, die den Punkt in der Mitte bei einem typischen Nicht­ agglutinationsmuster enthält;

Fig. 10A+10B Darstellungen des Sobel-Operators zum Erfassen der scharfen Grenze des Punktes in der Mitte des Musters;

Fig. 11A-11D grafische Darstellungen von Schwellenwerten zur Beurteilung der Partikelmuster als agglu­ tiniert, nichtagglutiniert oder unbestimmt;

Fig. 12A-12H Wiedergaben von Fotografien, welche verschie­ dene Partikelmuster zeigen; und

Fig. 13 eine grafische Darstellung eines Ausführungs­ beispiels des Verfahrens gemäß der Erfindung, bei dem ein charakteristischer Raum für die Beurteilung benutzt wird.

In Fig. 1 ist in Form eines Blockschaltbildes der Aufbau eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens gemäß der Erfindung gezeigt. Bei diesem Ausführungs­ beispiel wird mit einer Mikrotitrationsplatte 1 gearbeitet, in der in einer Matrix eine Anzahl von Näpfchen 2 ausgebildet sind, die als Reaktionsgefäße dienen. Es sei darauf hingewiesen, daß das erfindungsgemäße Verfahren gleichermaßen bei verschiedenen Arten von Reaktionsgefäßen und nicht nur mit einer Mikrotitra­ tionsplatte anwendbar ist.

Fig. 2 zeigt im Querschnitt ein Näpfchen 2 in der Oberseite der Mikrotitrationsplatte 1. Das Näpfchen 2 hat eine konische Boden­ fläche mit einer Anzahl feiner Stufen, die gleichmäßig ausgebil­ det sind, damit sich eine Grundschicht aus Partikeln bilden kann, die besonders gut geeignet ist, um ein stabiles Partikel­ agglutinationsmuster entstehen zu lassen. Bei dem gezeigten Aus­ führungsbeispiel hat das Näpfchen 2 einen Durchmesser von 6 mm, und die Mikrotitrationsplatte 1 besteht aus durchsichtigem Acrylharz oder Glas. Die umgekehrt kegelförmige, geneigte Basis­ fläche des Zäpfchens 2 hat eine Höhe von ca. 1,5 mm und ist unter einem Winkel von ca. 27° zur Horizontalen geneigt. Jede der in der konischen Basisfläche gebildeten feinen Stufen hat eine maximale Tiefe von 2 bis 50 µm und eine Länge in Neigungs­ richtung von 5 bis 200 µm. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Abbildung der Mikrotitrationsplatte 1 mittels einer photoelektrischen Bilderfassungsvorrichtung aufgenommen, die eine Vielzahl von Bildsensoren in Form von Festkörper-Bildsen­ soren 3a bis 3d, eine Vielzahl von vor den jeweiligen Bildsen­ soren angeordneten Linsen 4a bis 4d sowie eine unterhalb der Mikrotitrationsplatte 1 angeordnete Beleuchtungslampe 5 auf­ weist. Zum Abtasten wird die Mikrotitrationsplatte 1 in der durch den Pfeil A angedeuteten Richtung bewegt. Da der Antrieb für die Mikrotitrationsplatte 1 allgemein bekannt ist und keinen Teil der Erfindung bildet, ist er in Fig. 1 nicht dargestellt. Fig. 1 zeigt auch nicht die verschiedensten Vorrichtungen, um die Mikrotitrationsplatte 1 in eine Prüfbahn zu bringen, Proben­ flüssigkeit und Reagenzflüssigkeit in die Näpfchen 2 einzufüllen und die Mikrotitrationsplatte dann weiterzubewegen. Hierfür kön­ nen die in der genannten US-PS 47 27 033 gezeigten Vorrichtungen benutzt werden. Um mit dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel die Abbildung der Mikrotitrationsplatte in einem einzigen Ab­ tastvorgang aufzunehmen, ist eine Vielzahl von Bildsensoren vor­ gesehen, die alle gleichzeitig entsprechende Teile der Mikro­ titrationsplattenabbildung aufnehmen.

Zu der Vorrichtung gehört ferner ein Umschaltkreis 6, der von den Bildsensoren 3a bis 3d über entsprechende Vorverstärker 7a bis 7d zugeführte, lichtelektrisch umgewandelte Bildsignale auswählt. Ein vom Umschaltkreis 6 gebildetes Bildsignal wird dann über einen Verstärker 8 an einen A/D-Umsetzer 9 angelegt und dessen Ausgangssignal in einem Speicher 10 gespeichert. Die Festkörper-Bildsensoren 3a bis 3d werden mittels einer Treiber­ schaltung 11 unter Steuerung durch einen Zeitsignalerzeuger 12 angetrieben. Die vom Zeitsignalerzeuger 12 gelieferten Zeitsig­ nale steuern auch den Umschaltkreis 6, A/D-Umsetzer 9 und Speicher 10. Die Mikrotitrationsplatte 1 wird von einem Motor 13, der von einem Motortreiber 14 erregt wird, mit konstanter Geschwindigkeit in Richtung A angetrieben. Die Beleuchtungslampe 5, die einen Fluoreszenzstab aufweist, wird von einer Lampen­ energiequelle 15 gespeist. Um die genannten Schaltkreiselemente im Zusammenhang miteinander zu betreiben, ist ein Hauptprozessor 16 vorgesehen. Um die zweidimensionalen Bilddaten zur Beurtei­ lung der Agglutination zu verarbeiten, werden die im Speicher 10 gespeicherten Bilddaten in einen Schnellrechner 17 eingelesen, der über eine Schnittstelle 18 mit dem Hauptprozessor 16 gekop­ pelt ist. In der Hauptverarbeitungsanlage 16 werden zunächst die zweidimensionalen Bilddaten weiterverarbeitet, um die Grenze zwischen dem Näpfchen 2 und der Oberfläche der Mikrotitrations­ platte 1 festzustellen, damit ein Bildsignal extrahiert werden kann, welches das auf der geneigten Bodenfläche des Näpfchens entstandene Partikelmuster wiedergibt. Dann werden die verschie­ denen Arten von Bildmerkmalen der Partikelmuster abgeleitet und das Partikelmuster aufgrund dieser Merkmale beurteilt. Es soll nunmehr der Betrieb der Hauptverarbeitungsanlage 16 im einzelnen erläutert werden.

Erfassung der Näpfchenposition

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es unnötig, die Position der Näpfchen 2 gegenüber der Bildaufnahmevorrichtung exakt fest­ zulegen, weil die Lage der Näpfchen in der ganzen Mikrotitra­ tionsplattenabbildung durch das Verarbeiten der zweidimensiona­ len Bilddaten erfaßt wird. Der Antriebsmechanismus zum Bewegen der Mikrotitrationsplatte 1 gegenüber der Bildaufnahmevorrich­ tung kann deshalb einfach und billig sein. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Kante eines Näpfchens 2 zunächst dadurch erfaßt, daß eine zweidimensionale Ableitung erster Ord­ nung, d.h. eine Konvolution abgeleitet wird. Hierzu sind die verschiedensten Arten von Operatoren entwickelt worden. Im Ver­ such hat sich herausgestellt, daß der beste Operator einer mit Erweiterung der horizontalen Linie 4 ist. In Fig. 3A ist ein Lichtintensitätsprofil längs eines Durchmessers des Näpfchens 2 gezeigt, während Fig. 3B eine erste Ableitung desselben für ein typischer Partikelagglutinationsmuster zeigt. Die Fig. 3C und 3D zeigen hingegen ein Lichtintensitätsprofil bzw. die erste Ab­ leitung desselben für ein typisches Nichtagglutinationsmuster. Anhand der Fig. 3B und 3D ist klar, daß die erste Ableitung dy/dx für den linksseitigen Randbereich des Näpfchens positiv wird, während sie für den rechtsseitigen Randbereich des Näpf­ chens negativ wird. In Erkenntnis dieser Tatsache kann ein Ope­ rator zur Erfassung von dy/dx < 0 für den linksseitigen Randbe­ reich des Näpfchens und ein Operator zur Erfassung von dy/dx < 0 für den rechtsseitigen Randbereich des Näpfchens benutzt werden. Um bei diesem Ausführungsbeispiel die auf die Mittelung zurück­ zuführende hochfrequente Störkomponente auszuschalten, wird der in Fig. 4A und 4B gezeigte Operator zur Erweiterung der horizon­ talen Linie 4 für den linksseitigen bzw. rechtsseitigen Randbe­ reich des Näpfchens benutzt.

Fig. 5 erläutert in Form eines Ablaufdiagramms den Modus zur Er­ fassung der horizontalen Näpfchenposition. Zunächst wird das Signal der zweidimensionalen Abbildung durch einen Tiefpaßfil­ ter geschickt und dann mittels der in Fig. 4A und 4B gezeigten Operatoren für den linksseitigen bzw. rechtsseitigen Rand des Näpfchens verarbeitet. Da die Näpfchen 2 in der Mikrotitrations­ platte 1 in regelmäßiger Matrixform angeordnet sind, ist es leicht, aus der ganzen zweidimensionalen Abbildung der Mikroti­ trationsplatte 1 ziemlich große Bildbereiche einschließlich der entsprechenden Näpfchenabbildungen zu extrahieren. Dieser gleiche Vorgang wird dann für fünf aufeinanderfolgende Linien wiederholt, von denen eine durch die Mitte des Näpfchenbodens oder in der Nähe desselben verläuft. In Fig. 6 ist in Form eines Grundrisses die Lage der fünf Linien L₁ bis L₅ in bezug auf ein Näpfchen 2 dargestellt. Wenn die Anzahl der aufeinanderfolgenden Abtastlinien erhöht wird, ergibt sich eine große Erfassungsge­ nauigkeit, allerdings auf Kosten der für das Verarbeiten nötigen Zeit. Wenn im Gegensatz dazu die Anzahl der Abtastlinien ver­ kleinert wird, ist die Erfassungsgenauigkeit geringer, aber die Zeit für die Verarbeitung kürzer.

Fig. 7 zeigt einen typischen Signalverlauf für eine Linie durch die Mitte des Näpfchenbodens. Es ist zu sehen, daß die Ränder an beiden Enden der Linie als erste bzw. zweite Stütze erfaßt wer­ den. Als nächstes wird überprüft, ob die festgestellten Spitzen durch die Störkomponente beinflußt sind oder nicht. Das kann da­ durch geschehen, daß die Ableitung an der Spitze mit einem vor­ her bestimmten Schwellenwert verglichen wird. Wenn der Wert der Ableitung kleiner ist als der Schwellenwert, wird die erfaßte Spitze als durch Rauschen beeinflußt betrachtet und die dazuge­ hörende Linie ausgeschaltet. Ferner wird der Abstand zwischen der ersten und zweiten Spitze berechnet und dann mit einem vor­ her bestimmten Schwellenwert verglichen. Wenn die errechnete Entfernung zwischen der ersten und zweiten Spitze größer als 6,6 mm oder kleiner als 2,41 mm ist, heißt dies, daß die Ränder des Näpfchens nicht richtig erfaßt wurden, denn das Näpfchen hat einen Durchmesser von 6,0 mm. Bei der Bestimmung der oberen und unteren Grenze der Entfernung zwischen der ersten und zweiten Spitze wird der Durchmesser des Näpfchens, der Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Abtastlinien und die Genauigkeit der Vor­ richtung zum Antrieb der Mikrotitrationsplatte 1 berücksichtigt. Auf diese Weise werden die Ränder des Näpfchens auf der durch das Näpfchen verlaufenden Abtastlinie präzise wahrgenommen. Als nächstes wird ein Mittelpunkt zwischen dem ersten und zweiten Rand errechnet. Dazu wird die vorstehend beschriebene Operation für fünf entsprechende Linien durchgeführt. Danach wird über­ prüft, ob die errechneten Mittelpunkte innerhalb eines vorher bestimmten Bereichs von ±1,0 mm liegen oder nicht. Wenn der errechnete Mittelpunkt jenseits dieses Bereiches liegt, wird die entsprechende Linie ausgeschlossen und eine neue Linie in ihrer Nähe ausgewählt. Nach dem Berechnen der Mittelpunkte von fünf Linien, die im vorher bestimmten Bereich liegen, wird ein Mittelwert daraus abgeleitet als der erfaßte Mittelpunkt des Näpfchens. Diese Operation wird in zwei orthogonalen Richtungen X und Y durchgeführt und die Position der Näpfchenmitte in der Ebene der zweidimensionalen Abbildung bestimmt.

Extraktion von Abbildungsmerkmalen

Wie schon erwähnt, ist es für eine leistungsfähige und rasche Bestimmung eines Partikelmusters von Vorteil, zunächst das ty­ pische Agglutinationsmuster und Nichtagglutinationsmuster zu unterscheiden. Solche typischen oder wahren Muster werden gemäß em vorliegenden Ausführungsbeispiel unter Berücksichtigung der Tatsache nachgewiesen, daß das Nichtagglutinationsmuster eine klare und scharfe Kante an der Grenze zwischen dem in der Mitte entstandenen Punkt aus einer Anzahl von Teilchen hat, die sich im tiefsten Abschnitt der konischen Bodenfläche des Reaktions­ gefäßes angesammelt haben. Wenn das Partikelmuster mit bloßem Auge visuell beurteilt wird, wird zunächst die Umfangskonfigura­ tion des Punktes in der Mitte der Partikelmuster untersucht. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der gleiche Prozeß durchgeführt, um eine Unterscheidung zwischen dem Nichtaggluti­ nationsmuster und dem Agglutinationsmuster zu treffen. Wenn ein Muster nicht als Agglutinations- oder Nichtagglutinationsmuster zu unterscheiden ist, wird es unter Rückgriff auf andere Merk­ male weiter geprüft.

Diese Art zeigt als Ablaufdiagramm die Beurteilung des Partikel­ musters durch Extrahieren der Bildmerkmale des Partikelmusters, welches auf der Bodenfläche eines Reaktionsgefäßes entstanden ist. Als erstes muß zwischen einer Blindprobe und gewöhnlichen Proben unterschieden werden. Hierzu wird das Verhältnis zwischen der Intensität des peripheren Bereichs des Näpfchens und der In­ tensität des das Näpfchen umgebenden Hintergrundsbereichs be­ rechnet und das berechnete Verhältnis dann mit einem vorher bestimmten Schwellenwert verglichen. Fig. 9A ist ein Grundriß und zeigt den peripheren Bereich P und den zentralen Bereich C des Näpfchens 2, während Fig. 9B das Verhältnis in Größe und Lage erläutert, welches zwischen dem Punkt in der Mitte des ty­ pischen Nichtagglutinationsmusters, dem zentralen Bereich C, dem peripheren Bereich P und der den zentralen Bereich einschließen­ den Zone C1 besteht und für die SVC-Beurteilung benutzt wird, die weiter unten noch näher erläutert wird. Anhand von Fig. 9B wird klar, daß die Größe des zentralen Bereichs C so festgelegt ist, daß dieser Bereich im Punkt in der Mitte des typischen Nichtagglutinationsmusters eingeschlossen ist. Wenn der zentrale Bereich C größer ist als der Punkt in der Mitte des typischen Nichtagglutinationsmusters, ist der Teil des Partikelmusters von hoher Intensität, der den Punkt in der Mitte umgibt, im zentra­ len Bereich C eingeschlossen, so daß die durchschnittliche In­ tensität des Punktes in der Mitte sich als hoch ergibt. Das Ver­ hältnis zwischen den durchschnittlichen Intensitäten im zentra­ len Bereich C und im peripheren Bereich P wird dann so groß, daß es schwierig ist, deutlich zwischen dem Nichtagglutinations­ muster und dem anderen Muster zu unterscheiden. Wenn im Gegen­ satz dazu die Größe des zentralen Bereichs C zu klein ist, be­ steht die Wahrscheinlichkeit, daß das Signal, welches das Ver­ hältnis C_AVE/P wiedergibt, durch Störungen beeinflußt wird, die von im mittleren Teil eines Näpfchens anhaftendem Staub oder einem dem Partikelmuster entstandenen Klümpchen verursacht wer­ den. Wenn der zentrale Teil C zu klein eingestellt wird, schwankt aber das Verhältnis C_AVE/P je nach der Situation des zentralen Bereichs C im Punkt in der Mitte des Partikelmusters. Deshalb ist es auch dann schwierig, den richtigen Wert für C_AVE/P zu erhalten- Unter Berucksichtigung dieser Umstande ist beim vorliegenden Ausführungsbeispiel der Durchmesser des zentralen Bereichs C auf 0,47 mm festgelegt.

Auf der anderen Seite wird die Intensität des peripheren Be­ reichs P als ein Durchschnittswert der Intensitäten von Bild­ elementen innerhalb des peripheren Bereichs P berechnet. Um mit einer kurzen Datenverarbeitungszeit für die Ableitung der Durch­ schnittsintensität des peripheren Bereichs auszukommen, sollte die Größe des Kreises des peripheren Bereichs P klein gewählt werden. Ist aber die Größe oder Fläche des peripheren Bereichs P zu klein, kann die Datenverarbeitung nicht genau genug sein, weil im peripheren Teil des Näpfchens Staub haftet oder im Par­ tikelmuster Klümpchen gebildet sind. Außerdem sollte der peri­ phere Bereich P in seiner Gestalt keine Richtungseigenschaft aufweisen. Mit anderen Worten, der periphere Bereich P sollte kreisförmige Gestalt haben. Die beste Position für den periphe­ ren Bereich P ist eine mittlere Position zwischen dem Umfang des Punktes in der Mitte eines typischen Nichtagglutinationsmusters und dem Umfang des Näpfchens. Wenn sich nämlich der periphere Teil P zwischen dem Umfang des Punktes in der Mitte und dem Umfang des Näpfchens befindet, kann die Datenverarbeitung zur Ableitung der durchschnittlichen Intensität des peripheren Bereichs richtig durchgeführt werden, selbst wenn die durch die Ladung gekoppelte Vorrichtung festgestellte Lage des Näpfchens sich von der tatsächlichen Lage unterscheidet. Aus all diesen Gründen liegt beim vorliegenden Ausführungsbeispiel der peri­ phere Bereich P innerhalb von Grenzen, die zwischen einem Kreis mit einem Durchmesser von 3,5 mm und einem Kreis mit einem Durchmesser von 3,7 mm bestimmt sind. Es sei noch darauf hinge­ wiesen, daß diese Kreise zum Mittelpunkt des Näpfchenbodens konzentrisch sind. Wenn das genannte Verhältnis zwischen der durchschnittlichen Intensität des peripheren Bereichs P und der durchschnittlichen Intensität des Hintergrundes größer ist als 0,9, so ist davon auszugehen, daß eine Blindprobe festgestellt wurde. Ist aber das Verhältnis gleich oder kleiner als 0,9, dann wird das festgestellte Muster für ein Probenmuster gehalten. Auf diese Weise lassen sich gewöhnliche Proben von Blindproben un­ terscheiden.

Wenn das Muster einer gewöhnlichen Probe erkannt wird, dann wird das Verhältnis zwischen der durchschnittlichen Intensität des zentralen Bereichs C und der durchschnittlichen Intensität des peripheren Bereichs P errechnet und mit einem vorher bestimmten Schwellenwert verglichen, um das typische oder wahre Agglutina­ tionsmuster von anderen Mustern zu unterscheiden. In der Praxis hat sich jedoch gezeigt, daß es manchmal schwierig ist, eine genaue Unterscheidung zwischen dem typischen oder wahren Agglu­ tinationsmuster und dem tatsächlich unspezifischen Muster zu treffen. Deshalb ist bei diesem Ausführungsbeispiel in der Mes­ sung C_AVE/P ein oberer und unterer Schwellenwert vorgesehen. Wenn das Verhältnis von C_AVE/P größer ist als der obere Schwel­ lenwert von 0,63, wie in Fig. 11A gezeigt, dann wird entschie­ den, daß das betreffende Partikelmuster zu den Agglutinations­ mustern gehört. Ist aber das Verhältnis kleiner als der untere Schwellenwert von 0,22, dann wird das betreffende Partikelmuster als das typische oder wahre Nichtagglutinationsmuster vom Agglu­ tinationsmuster und vom unspezifischen Muster unterschieden. Liegt das Verhältnis zwischen dem oberen und unteren Schwellen­ wert, dann wird das entsprechende Partikelmuster als zunächst unspezifisches Muster beurteilt und weiterverarbeitet. Die durchschnittliche Intensität des zentralen Bereichs C kann als Durchschnitt der Intensitäten der im zentralen Bereich C des Näpfchens enthaltenen Bildelemente errechnet werden. Diese Beurteilung wird als C_AVE/P bezeichnet. Gleichzeitig wird die erste Ableitung eines Teils der zweidimensionalen Abbildung berechnet, die innerhalb der Zone C1 liegt, welche groß genug ist, um den Punkt in der Mitte des Partikelmusters zu enthalten.

In Fig. 9B ist die Zone C1 in rechteckiger Gestalt gezeigt. Die Gestalt dieser Zone ist aber nicht auf diese Form beschränkt. Sofern der Punkt in der Mitte in der Zone enthalten ist, kann die Gestalt beliebig sein. Diese zweidimensionale Ableitung kann unter Anwendung des sogenannten Sobel-Operators erfolgen.

Der Sobel-Operator ist in Fig. 10A und 10B gezeigt. Der Operator gemäß Fig. 10A dient zur Erfassung des scharfen Randes in hori­ zontaler Richtung X und der Operator gemäß Fig. 10B zur Erken­ nung des scharfen Randes in vertikaler Richtung Y. Im typischen Nichtagglutinationsmuster entsteht ein scharfer Rand am Umfang des Punktes in der Mitte, in welchem sich eine große Anzahl von Teilchen angesammelt hat. Durch die Anwendung des Sobel-Opera­ tors kann also das typische Nichtagglutinationsmuster von ande­ ren Mustern unterschieden werden. Wenn bei der zweidimensionalen Ableitung unter Verwendung des Sobel-Operators ein bestimmter Schwellenwert überschritten wird, wird das Muster als nicht­ agglutiniert beurteilt. Dies gilt als die SVC-Beurteilung. Wenn beim vorliegenden Ausführungsbeispiel die zweidimensionale Ab­ leitung den oberen Schwellenwert 57 überschreitet, wird das zu­ gehörige Muster als Nichtagglutinationsmuster beurteilt, wie in Fig. 11B gezeigt. Bei einem abgewandelten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens können die oberen und unteren Schwellenwerte auch in der SVC-Beurteilung vorgesehen sein, um das Partikelmuster nach Agglutinationsmuster, Nichtagglutina­ tionsmuster und unspezifischem Muster klassifizieren zu können. Dann kann die rasche Verarbeitung anhand der neun Kombinationen der SVC- und C_AVE/P-Beurteilungsergebnisse, jeweils unterteilt in die drei Regionen, vorgenommen werden.

Wie Fig. 8 zeigt, werden die Beurteilungsergebnisse kombiniert, um das typische oder wahre Partikelagglutinationsmuster und das typische oder wahre Nichtagglutinationsmuster zu bestimmen. Mit anderen Worten heißt das, daß ein Muster, welches von den beiden C_AVF/P-Beurteilungen für agglutiniert und von der SVC-Beurtei­ lung für agglutiniert oder unspezifisch gehalten wird, endgültig als wahres Agglutinationsmuster eingestuft wird. Wenn ein Muster sowohl gemäß C_AVE/P- als auch gemäß SVC-Beurteilung als Nicht­ agglutinationsmuster unterschieden wird, gilt es endgültig als wahres Nichtagglutinationsmuster. Experimentell wurde bestätigt, daß mit den vorstehend erläuterten Messungen nahezu alle Proben als wahre Agglutinationsmuster und Nichtagglutinationsmuster zu bestimmen sind. Nur eine sehr kleine Anzahl von Mustern konnte als unspezifische Muster nicht klassifiziert werden. Wenn aller­ dings Blutproben für die Blutübertragung geprüft werden, sollte jeder Zweifel soweit wie möglich ausgeschlossen sein. Deshalb werden beim vorliegenden Ausführungsbeispiel diejenigen Parti­ kelmuster noch weiterverarbeitet, die mit den beiden Beurteilun­ gen C_AVE/P und SVC nicht eindeutig bestimmt wurden.

Die Fig. 8 zeigt, wird der Mindestwert C_min im zentralen Bereich C des unbestimmten Musters berechnet und das Verhältnis zwi­ schen dem berechneten Mindestwert C_min und dem Durchschnittswert des peripheren Bereichs P mit einem vorher bestimmten Schwellen­ wert verglichen. Ist dies Verhältnis kleiner als 0,22, dann wird für das entsprechende Muster vorläufig bestimmt, daß es ein Nichtagglutinationsmuster ist, wie in Fig. 11C gezeigt. Dies wird als die C_min/P-Beurteilung bezeichnet. Dann wird die vor­ stehend beschriebene C_AVE/P-Beurteilung durch Berechnen der durchschnittlichen Intensitäten des zentralen Bereichs C und des peripheren Bereichs P durchgeführt. Wenn also der Punkt in der Mitte des Partikelmusters so klein ist, daß der Umfang des Punk­ tes in der Mitte, der eine niedrige Intensität hat, im zentralen Bereich C eingeschlossen ist, wenn das Partikelmuster eine ring­ krapfenförmige Gestalt hat, d.h. die Intensität im Zentrum des Punktes in der Mitte groß ist, oder wenn die Position des Näpf­ chens nicht mit der Mitte des zentralen Bereichs C ausgerichtet ist, dann wird unter Umständen die tatsächliche Intensität des zentralen Bereichs C nicht vom Ergebnis der C_AVE/P-Beurteilung reflektiert. Für diese Fälle wird das Probenmuster bei der schnellen Verarbeitung, die C_AVE/P und SVC umfaßt, als unspezi­ fisch beurteilt und der weiteren C_min/P-Beurteilung unterworfen, durch die die Intensität des Punktes in der Mitte genau gemessen werden kann. Allerdings besteht bei der C_min/P-Beurteilung die Gefahr, daß sie durch Rauschen beeinflußt wird, so daß vor die­ ser C_min/P-Beurteilung die C_AVE/P-Beurteilung durchgeführt wird. Gleichzeitig wird eine Fläche des Punktes in der Mitte von niedrigerer Intensität als einer vorher bestimmten Intensität berechnet und die berechnete Fläche mit einem vorher bestimmten Schwellenwert verglichen. Die Fläche des Punktes in der Mitte wird auf folgende Weise definiert: Zunächst wird die Durch­ schnittsintensität des peripheren Bereichs P gemessen und der halbe Wert derselben als Schwellenwert benutzt (Umriß des Punk­ tes in der Mitte). Die Fläche, deren Intensität kleiner ist als der Schwellenwert, wird als Punkt in der Mitte bestimmt. Wenn die Fläche des Punktes in der Mitte kleiner ist als der Schwel­ lenwert 149, dann wird das Partikelmuster als Agglutinations­ muster beurteilt, wie Fig. llD zeigt. Dies wird als LIA-Beur­ teilung bezeichnet, was für Fläche von geringer Intensität steht. Anschließend werden die Ergebnisse aus den Beurteilungen C_min/P, LIA und SVC kombiniert. Nur diejenigen Muster, die in der SVC- und C_min/P-Beurteilung als Agglutinationsmuster oder unspezifische Muster und in der LIA-Beurteilung als Agglutina­ tionsmuster klassifiziert wurden, werden dann endgültig als die wahren Agglutinationsmuster beurteilt. Alle übrigen Muster wer­ den endgültig als unspezifisch eingereiht und erfordern visuelle Inspektion oder erneute Prüfung.

In den Fig. 11A bis 11D sind für alle Parameter der Beurteilun­ gen C_AVE/P, SVC, C_min/P und LIA die durchschnittlichen Intensi­ täten der Partikelagglutinationsmuster und die durchschnittli­ chen Intensitäten der Nichtagglutinationsmuster sowie die Schwellenwerte für die Bestimmung der Partikelmuster als agglu­ tiniert, nichtagglutiniert oder unspezifisch angegeben.

Von den Erfindern wurde eine Reihe von Versuchen durchgeführt, die ergaben, daß das Verfahren gemäß der Erfindung dem bekannten Verfahren überlegen ist. Es sollen einige Versuche beschrieben werden.

Fotografien, die die Partikelmuster verschiedener Proben zeigen, sind in den Fig. 12A bis 12H wiedergegeben. Auf den Fotografien bezeichnen die Ziffern in der rechten unteren Ecke die Proben­ nummer. Die unten folgende Tabelle gibt das Beurteilungsergebnis aus dem Verfahren gemäß der Erfindung, dem bekannten Verfahren gemäß der genannten US-PS 47 27 033 und der visuellen Beobach­ tung wieder. Das ±-Zeichen in der Tabelle gibt an, daß das Muster willkürlich als Agglutinationsmuster, Nichtagglutina­ tionsmuster oder unspezifisches Muster je nach den Operatoren beurteilt wird.

Tabelle

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Proben der Nr. 506, 509, 511 und 504 nach der C_AVE/P- und nach der SVC-Beurtei­ lung für Agglutinationsmuster gehalten, so daß diese Proben end­ gültig als wahre Agglutinationsprobe gelten. Ähnlich werden die Proben Nr. 505 und 517 gemäß C_AVE/P und SVC als zu den Nicht­ agglutinationsmuster gehörend beurteilt, so daß diese Proben endgültig als wahres Nichtagglutinationsmuster beurteilt werden. Die Agglutination ist in der Tabelle durch + und die Nichtagglu­ tination durch ein - gekennzeichnet, während der unspezifische Zustand mit ? bezeichnet ist. Zwei Proben 512 und 514 werden nach der C_AVE/P- und SVC-Beurteilung widerspruchlich eingeordnet und deshalb den C_min/P- und LIA-Beurteilungen unterworfen. Da diese Proben bei diesen Beurteilungen für nichtagglutiniert ge­ halten werden, gelten sie endgültig als unspezifische Probe. Diese mit dem Verfahren gemäß der Erfindung erhaltene Beurtei­ lung ist identisch mit dem Ergebnis der visuellen Betrachtung. Mit dem bekannten Verfahren konnten allerdings die Proben Nr. 509, 511 und 504 nicht endgültig beurteilt werden und werden deshalb als unspezifische Probe klassifiziert. Ferner wird die Probe Nr. 514 fälschlich als Nichtagglutinationsprobe beurteilt. Die Versuche haben bestätigt, daß mit dem Verfahren gemäß der Erfindung ein Beurteilungsergebnis erzielt wird, welches im wesentlichen identisch ist mit dem Ergebnis einer visuellen Prüfung. Die Anzahl Proben, die erneut geprüft werden muß, d.h. die Überprüfungsrate kann beträchtlich gesenkt werden, und die Möglichkeit einer Fehlbeurteilung ist deutlich geringer.

Ferner konnte experimentell bestätigt werden, daß beim erfin­ dungsgemäßen Verfahren das Verhältnis zwischen Proben, die einer erneuten Prüfung unterzogen werden, und der Gesamtzahl unter­ suchter Proben auf weniger als 1% gesenkt werden kann, während das Verhältnis zwischen Proben, die in den jeweiligen Prüfungen für unspezifisch gehalten werden, zur Gesamtanzahl untersuchter Proben ca. 10% beträgt.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt die Klassifizierung durch das Verarbeiten von Daten zweidimensionaler Abbildungen des Partikelmusters, und das Endurteil wird abgegeben, nachdem das Bildsignal mindestens zwei Beurteilungen durchlaufen hat. Deshalb kann das Partikelmuster selbst dann genau und zuverläs­ sig beurteilt werden, wenn in dem Partikelmuster von der Norm abweichende Bedingungen vorliegen, weil beispielsweise ein Teil des Partikelmusters sich von der Bodenfläche des Reaktionsge­ fäßes abgeschält hat, der Punkt in der Mitte sehr klein ist oder die Gestalt eines Ringkrapfens hat, oder wenn der Punkt nur vage ist, usw..

Die Erfindung ist allerdings nicht auf das hier beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt sondern kann auf verschiedene Weise abgewandelt und geändert werden. So ist beispielsweise gemäß Fig. 8 das Beurteilungsergebnis der schnellen Weiterver­ arbeitung eine Kombination aus Parametern, C_AVE/P und SVC. Mit anderen Worten, wenn ein Muster in der C_AVE/P-Beurteilung für agglutiniert gehalten wird und aus der SVC-Beurteilung als agglutiniert oder unspezifisch hervorgeht, wird davon ausge­ gangen, daß das fragliche Muster ein wahres Agglutinationsmuster ist. Wird ein Muster in beiden Beurteilungen als nichtaggluti­ niert unterschieden, so wird dieses Muster als wahres Nicht­ agglutinationsmuster akzeptiert. Wenn die Ergebnisse beider Beurteilungen auf diese Fälle nicht angewandt werden können, wird das betreffende Partikelmuster als unspezifisch betrachtet.

Allerdings kann das Partikelmuster unterschieden werden, wenn man die relative Beziehung zwischen den Parametern in die Be­ urteilung einfließen läßt, d.h. wenn man einen charakteristi­ schen Raum benutzt. In dem charakteristischen Raum sind aller Parameter, wie C_AVE/P, SVC, C_min/P und LIA in einem Koordinaten­ system eingetragen. Fig. 12 zeigt ein solches Ausführungsbei­ spiel eines charakteristischen Raums, in welchem der Parameter SVC auf der Ordinate und der Parameter C_AVE/P auf der Abszisse eingetragen ist. In diesem charakteristischem Raum sind drei Domänen A, B und C vorgesehen. Liegt die Charakteristik des Partikelmusters anhand der Bestimmung durch den Wert von SVC und C_AVE/P in der Domäne A, dann wird das betreffende Muster als Agglutinationsmuster beurteilt. Liegt die Charakteristik in der Domäne B, so wird das zugehörige Muster als Nichtagglutinations­ muster bestimmt. Wenn die Charakteristik in der Domäne C liegt, wird das zugehörige Muster als unspezifisch gehalten, und solche Partikelmuster werden entweder mit bloßem Auge visuell analy­ siert oder erneut geprüft. Es sei noch darauf hingewiesen, daß zwei oder mehr Parameter benutzt werden können, um diesen multi­ dimensionalen charakteristischen Raum zu bestimmen. Der charak­ teristische Raum kann in der endgültigen Beurteilung des Par­ tikelmusters benutzt werden, wenn das Muster noch präziser vermessen werden soll.

Claims (12)

1. Verfahren zum Untersuchen eines auf der geneigten Boden­ fläche eines Reaktionsgefäßes entstandenen Partikelmusters, dadurch gekennzeichnet, daß

• - das Partikelmuster zur Ableitung eines eine zweidimensionale Abbildung wiedergebenden Bildsignals, welches das ganze Parti­ kelmuster umfaßt, photoelektrisch abgetastet wird;
• - das Bildsignal der zweidimensionalen Abbildung weiterverar­ beitet und ein Positionssignal abgeleitet wird, welches die Po­ sition der Bodenfläche des Reaktionsgefäßes in der zweidimensio­ nalen Abbildung wiedergibt;
• - das Bildsignal der zweidimensionalen Abbildung auf der Basis des Positionssignals weiterverarbeitet und mindestens zwei Merk­ male des Partikelmusters abgeleitet werden; und
• - das Partikelmuster aufgrund der mindestens zwei Merkmale un­ tersucht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim photoelektri­ schen Abtasten des Partikelmusters die ganze Abbildung einer Mikrotitrationsplatte (1), in der in einer Matrix eine Anzahl von Näpfchen (2) ausgebildet ist, mit Hilfe einer Vielzahl von Festkörper-Bildsensoren (3) aufgenommen wird und die von den Bildsensoren gelieferten Bildsignale in einem Speicher (10) ge­ speichert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Teilchenmuster vor seiner Untersuchung von einer Blindprobe unterschieden wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Unter­ scheidung ein erstes Verhältnis zwischen einer durchschnittli­ chen Intensität eines peripheren Bereichs (P) des Näpfchens und einer durchschnittlichen Intensität des das Näpfchen umgebenden Hintergrunds abgeleitet wird, und das erste Verhältnis mit einem vorherbestimmten ersten Schwellenwert verglichen wird, wobei das Muster als das der Blindprobe ermittelt wird, wenn das erste Verhältnis größer ist als der erste Schwellenwert.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Erfassen der Position des Partikelmusters ein Paar Randpositionen des Näpf­ chens für jede einer Vielzahl von über das Näpfchen hinweglau­ fenden Abtastlinien mit Hilfe eines ersten Operators erfaßt wird; aus den erhaltenen mehrfachen Paaren von Randpositionen des Näpfchens eine Vielzahl von Mittelpunkten errechnet wird; und die Mittelposition des Näpfchens durch Ableiten eines Durch­ schnittswertes aus der Vielzahl von Mittelpunkten als das Posi­ tionssignal bestimmt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Berechnen des Mittelpunktes aus einem Paar von Randpositionen auf einer Abtastlinie die Entfernung zwischen diesen Randpositionen be­ rechnet wird und das entsprechende Paar Randpositionen ausge­ schlossen wird, wenn die Entfernung zwischen den Randpositionen einen vorher bestimmten zweiten Schwellenwert überschreitet.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Berechnen des Durchschnittswertes einer Vielzahl von Mittelpunkten jeder der Mittelpunkte mit einem vorher bestimmten Bereich verglichen wird und derjenige Mittelpunkt ausgeschaltet wird, der nicht innerhalb des Bereiches liegt.

8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Operator von der verstärkten horizontalen Linie (4) gebildet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Partikelmuster zunächst in einem vorläufigen Satz schneller Beurteilungen ver­ arbeitet wird, wobei ein typisches Agglutinationsmuster von einem Nichtagglutinationsmuster unterschieden wird und daß dann das Partikelmuster in einem zweiten Satz präziser Beurteilungen dann weiterverarbeitet wird, wenn es im ersten Satz schneller Beurteilungen nicht endgültig eingeordnet wurde.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem ersten Satz schneller Beurteilungen folgende Schritte durchgeführt werden:

• - es wird ein zweites Verhältnis zwischen der durchschnittlichen Intensität des zentralen Bereichs des Partikelmusters und der durchschnittlichen Intensität des peripheren Bereichs abgelei­ tet;
• - das zweite Verhältnis wird mit mindestens einem vorher be­ stimmten Schwellenwert verglichen und das Partikelmuster nur dann als Agglutinationsmuster beurteilt, wenn das zweite Ver­ hältnis größer ist als der vorherbestimmte zweite Schwellenwert.
• - es wird ein Signal abgeleitet, welches die Schärfe der Begren­ zung eines Punktes in der Mitte wiedergibt, der von einer Anzahl von Partikeln gebildet ist, die sich im tiefsten mittleren Teil des Näpfchens angesammelt haben;
• - das Signal wird mit mindestens einem vorher bestimmten dritten Schwellenwert verglichen und das Partikelmuster als nichtagglu­ tiniertes Muster beurteilt, wenn das Signal größer ist als der dritte Schwellenwert;
• - das Partikelmuster wird nur dann als Agglutinationsmuster oder Nichtagglutinationsmuster eingeordnet, wenn die Ergebnisse der beiden Vergleiche einander nicht widersprechen.

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Satz präziser Beurteilungen folgende Schritte aufweist:

• - es wird ein drittes Verhältnis zwischen der Mindestintensität innerhalb des zentralen Bereichs und der durchschnittlichen In­ tensität des peripheren Bereichs abgeleitet;
• - das dritte Verhältnis wird mit einem vierten Schwellenwert verglichen und das Partikelmuster als Agglutinationsmuster ein­ gestuft, wenn das dritte Verhältnis größer ist als der vierte Schwellenwert;
• - es wird eine Fläche des Punktes in der Mitte des Partikel­ musters abgeleitet;
• - diese abgeleitete Fläche des Punktes in der Mitte wird mit einem vorher bestimmten fünften Schwellenwert verglichen und das Partikelmuster als Agglutinationsmuster beurteilt, wenn diese Fläche kleiner ist als der fünfte Schwellenwert;
• - das Partikelmuster wird nur dann als wahres Agglutinations­ muster eingeordnet, wenn die Ergebnisse der beiden Vergleiche anzeigen, daß das betreffende Partikelmuster ein Agglutinations­ muster ist.

12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Beurtei­ lung des Partikelmusters die Position des Partikelmusters in einem charakteristischen Raum erfaßt wird, der aus mindestens zwei Merkmalen des Partikelmusters zusammengesetzt ist.