JP2009222588A - マイクロプレート読取装置およびマイクロプレート読取方法 - Google Patents

Abstract

【課題】マイクロプレートを撮像して液状試料の画像情報を読み取るに際して、煩瑣な準備作業を排除して読取作業を効率的に行うことができるマイクロプレート読取装置およびマイクロプレート読取方法を提供することを目的とする。
【解決手段】ウェルに液状試料を収容したマイクロプレートを撮像して液状試料の画像情報を読み取る読取作業の実行に先立って、ＣＣＤカメラ１１の焦点位置にマイクロプレートの上面が位置した状態におけるマイクロプレートの高さ位置をプレート高さ情報として検出し、ウェルの開口部のエッジの位置を示す複数の座標データからなるウェルエッジ情報を取得してこれらのプレート高さ情報およびウェルエッジ情報を記憶部３７に記憶させておき、読取作業に際して、読み出されたプレート高さ情報に基づいてマイクロプレートを焦点位置に合わせ、ウェルエッジ情報に基づいて設定された計測エリアを用いて計測処理を実行する。
【選択図】図３

Description

本発明は、複数のウェルに液状試料を収容したマイクロプレートを撮像して液状試料の画像情報を読み取るマイクロプレート読取装置およびマイクロプレート読取方法に関するものである。

製薬業界等で行われる創薬スクリーニング分野では、近年スクリーニング規模の急激な拡大に伴い、大量の検体試料を自動化されたシステムを用いて短時間で効率よく評価して目標とする化合物を見いだす高速大量スクリーニング（ＨＴＳ）の手法が導入されるようになっている。このような高速大量スクリーニングにおいては、マイクロプレートなどの容器に収納された検体試料を対象として分注操作や培養を行った後、目的に応じて蛍光計測や、発光計測、吸光計測など各種の計測が行われる。

これらの計測はいずれも検体試料を保持したマイクロプレートをカメラで撮像して画像情報を読み取ることによって行われ、このための専用の画像読取装置が用いられるようになっている（例えば特許文献１参照）。この特許文献に示す例においては、撮像方向を下向きにして配設されたカメラの下方にマイクロプレートを水平姿勢で保持させ、マイクロプレートを上面側からカメラによって撮像して画像情報を読み取るようにしている。
米国特許第６，３７７，３４６号明細書

しかしながら、上記特許文献例を含めマイクロプレートを対象とした従来の画像読取装置においては、測定作業を開始するに際して煩雑な準備作業を要するという課題があった。すなわち計測の対象となる検体試料はマイクロプレートのウェルに収容されているため、カメラで撮像して取得された画像において計測処理の対象となる範囲を正しく特定する必要がある。従来技術においては、取得された画像中におけるウェルの位置や形状を、マイクロプレートの種別毎に予め画像読取装置にティーチング操作により入力する方法を採用していた。

このティーチング操作は、予め基本データとして記憶されたウェル形状・座標データを、実際にマイクロプレートにおけるウェルを撮像した画像と対比しながら各ウェル毎に微修正する煩瑣な作業であった。このため、マイクロプレートの種別を切換える度に手間と時間を要する作業を反復することを余儀なくされており、このような準備作業を排除して読取作業を効率的に行うことができるマイクロプレート読取装置が求められていた。

そこで本発明は、マイクロプレートを撮像して液状試料の画像情報を読み取るに際して、煩瑣な準備作業を排除して読取作業を効率的に行うことができるマイクロプレート読取装置およびマイクロプレート読取方法を提供することを目的とする。

本発明のマイクロプレート読取装置は、複数のウェルに液状試料を収容したマイクロプレートを撮像して前記液状試料の画像情報を読み取るマイクロプレート読取装置であって、前記マイクロプレートを保持する容器保持部と、前記容器保持部を昇降させる昇降機構と、前記容器保持部の高さ位置を検出する高さ検出部と、前記容器保持部に保持された前記マイクロプレートを撮像する撮像手段と、前記マイクロプレートに対して照明光を照射する照明手段と、前記撮像手段によって取得された画像情報のうち予め設定された計測エ
リア内の画像情報に基づき前記液状試料についての所定の計測処理を実行する計測処理部と、前記撮像手段の焦点位置に前記マイクロプレートの上面が位置した状態における前記容器保持部の高さ位置を前記マイクロプレートの高さ位置として検出するプレート高さ位置検出部と、前記画像情報を認識処理することにより前記ウェルの開口部のエッジの位置を示す複数の座標データからなるウェルエッジ情報を取得するウェルエッジ認識処理部と、前記プレート高さ位置を示すプレート高さ情報および前記ウェルエッジ情報を記憶する記憶部とを備え、前記計測処理部は、前記記憶部に記憶された前記ウェルエッジ情報を利用して前記計測エリアを設定する。

本発明のマイクロプレート読取方法は、複数のウェルに液状試料を収容したマイクロプレートを撮像手段によって撮像して前記液状試料の画像情報を読み取るマイクロプレート読取方法であって、前記マイクロプレートを容器保持部に保持させる容器保持工程と、前記容器保持部を昇降させて前記撮像手段の焦点位置に前記液状試料を位置させる容器移動工程と、前記容器保持部に保持された前記マイクロプレートを撮像する撮像工程と、前記撮像により取得された画像情報のうち予め設定された計測エリア内の画像情報に基づき前記液状試料についての所定の計測処理を実行する計測処理工程とを含む読取作業の実行に先立って、データ取得用のマイクロプレートを前記容器保持部に保持させ、前記撮像手段によって前記データ取得用のマイクロプレートを撮像し、前記撮像手段の焦点位置に前記マイクロプレートの上面が位置した状態における前記容器保持部の高さ位置を前記マイクロプレートの高さ位置として検出し、前記撮像によって取得された前記画像情報を認識処理することにより前記ウェルの開口部のエッジの位置を示す複数の座標データからなるウェルエッジ情報を取得し、次いで前記プレート高さ位置を示すプレート高さ情報および前記ウェルエッジ情報を記憶部に記憶させ、前記読取作業に際して、前記記憶部から読み出された前記プレート高さ情報に基づいて前記容器移動工程を実行し、前記ウェルエッジ情報に基づいて設定された計測エリアを用いて前記計測処理工程を実行する。

本発明によれば、複数のウェルに液状試料を収容したマイクロプレートを撮像して液状試料の画像情報を読み取る読取作業の実行に先立って、撮像手段の焦点位置にマイクロプレートの上面が位置した状態における容器保持部の高さ位置をマイクロプレートの高さ位置を示すプレート高さ情報として検出し、ウェルの開口部のエッジの位置を示す複数の座標データからなるウェルエッジ情報を取得してこれらのプレート高さ情報およびウェルエッジ情報を記憶させておき、読取作業に際して、読み出されたプレート高さ情報に基づいて容器移動工程を実行し、ウェルエッジ情報に基づいて設定された計測エリアを用いて計測処理工程を実行する形態を採用することにより、煩瑣な準備作業を排除して読取作業を効率的に行うことができる。

次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態のマイクロプレート読取装置の側断面図、図２は本発明の一実施の形態のマイクロプレート読取装置の読み取り対象となるマイクロプレートの構造説明図、図３は本発明の一実施の形態のマイクロプレート読取装置の制御系の構成を示すブロック図、図４は本発明の一実施の形態のマイクロプレート読取装置におけるプレート高さ検出処理の説明図、図５は本発明の一実施の形態のマイクロプレート読取装置におけるウェルエッジ認識処理の説明図、図６は本発明の一実施の形態のマイクロプレート読取方法において準備作業として実行されるプレート認識処理のフロー図、図７は本発明の一実施の形態のマイクロプレート読取方法における蛍光計測処理のフロー図である。

まず図１を参照してマイクロプレート読取装置１の構成を説明する。マイクロプレート読取装置１は複数のウェルに液状試料を収容したマイクロプレートを撮像して液状試料の
画像情報を読み取る機能を有しており、製薬業界での創薬スクリーニングにおいて、検体となる液状試料の画像情報を高速大量に読み取る目的で使用される。そして読み取られた画像情報に基づき、液状試料を対象とした蛍光計測、吸光計測、発光計測などの各種の計測処理が実行される。

図１においてマイクロプレート読取装置１は筐体部２の内部に、撮像ユニット３、励起光照射部４、プレート昇降部５およびダイクロイックミラー６を配設した構成となっている。撮像ユニット３はＣＣＤカメラ１１および撮像光学系１２を備えており、撮像光軸Ａ１を垂直にして撮像方向を下方に向けた姿勢で配置されている。ＣＣＤカメラ１１は下方に位置する被撮像物からの撮像光を撮像光学系１２を介して受光して、画像信号を出力する。

撮像ユニット３は光チョッパ１３および回転フィルタ１５を備えている。光チョッパ１３は、透光用開口部（図示省略）が設けられた回転ディスク１３ａをモータ１４によって回転駆動する形態となっている。回転ディスク１３ａを回転させて投光用開口部を撮像光軸Ａ１と一致させた状態においてのみ、撮像光学系１２を介して入射した撮像光はＣＣＤカメラ１１に受光され、それ以外の状態では撮像光は回転ディスク１３ａによって遮断される。モータ１４の回転を制御することにより、所定のタイミングにて所定時間だけＣＣＤカメラ１１を露光させることができるようになっている。

回転フィルタ１５は、複数のフィルタ１７ａが装着された回転ディスク１７をモータ１６によって回転駆動する構成となっており、フィルタ１７ａを第１の光軸Ａ１に一致させることにより、撮像光学系１２を介して入射する撮像光は装着されたフィルタ１７ａのフィルタ特性に応じてフィルタリングされた状態でＣＣＤカメラ１１に受光される。すなわち、被撮像物からの撮像光のうち特定光のみをＣＣＤカメラ１１に入射させ、あるいは特定光を除去した状態でＣＣＤカメラ１１に入射させることができる。本実施の形態においては、蛍光計測が対象とする計測方法に含まれることから、回転ディスク１７に装着される複数のフィルタ１７ａには、蛍光を透過し光源からの励起光を遮断する特性を有するものが含まれる。

撮像ユニット３の下方には、ダイクロイックミラー６が反射面を４５°の下向きにした傾斜姿勢で、撮像光軸Ａ１と交差する位置に配設されている。さらにダイクロイックミラー６の右側方には、励起光照射部４が照明光軸Ａ２を水平にした姿勢で配設されており、照明光軸Ａ２はダイクロイックミラー６の中央位置において撮像光軸Ａ１と直交している。励起光照射部４は、ＬＥＤと光源として有するＬＥＤ光源部２１と照明光学系２２を備えており、ＬＥＤ光源２１と照明光学系２２の間には回転フィルタ２３が設けられている。

回転フィルタ２３は、フィルタ２５ａが装着された回転ディスク２５をモータ２４によって回転駆動する構成となっており、フィルタ２５ａを第２の光軸Ａ２に一致させることにより、ＬＥＤ光源部２１によって発光された照明光は、装着されたフィルタ２５ａのフィルタ特性に応じてフィルタリングされた状態で照明光学系２２を介して照射される。本実施の形態においては、蛍光計測が対象とする計測方法に含まれることから、回転ディスク２５に装着される複数のフィルタ２５ａには、対象とする蛍光物質の励起に必要な波長の励起光をＬＥＤ光源部２１が発光する照明光から抽出する機能を有する励起フィルタが含まれる。

ダイクロイックミラー６は特定の波長領域の光を反射して、他の波長領域の光は透過する特性を有しており、本実施の形態においては、蛍光を透過させて励起光を反射する特性を有するものが用いられている。励起光照射部４によって照明光軸Ａ２に沿ってダイクロ
イックミラー６に入光した励起光は、撮像光軸Ａ１の延長線に沿って下方に照射される。上記のような構成・機能の撮像ユニット３および励起光照射部４を用いることにより、励起光を計測対象物に照射した後、計測対象物が発する蛍光の強度の時間推移を観測する時間分解蛍光法を、マイクロプレート読取装置１によって実行することが可能となっている。

次に、ダイクロイックミラー６の下方に配置されたプレート昇降部５の構成を説明する。筐体部２の下部に配設された昇降機構３１の移動プレート３１ａには、結合ブラケット３２を介して容器保持部３３が結合されている。容器保持部３３には、複数の位置保持部材３３ａがマイクロプレート８の形状・サイズに対応して設けられており、マイクロプレート８をこれらの位置保持部材３３ａに嵌合させることにより、図２に示すマイクロプレート８は所定の位置に位置決めされた状態で容器保持部３３によって保持される。

図２に示すように、マイクロプレート８には所定の格子配列で複数のウェル８ａが設けられており、ウェル８ａには計測処理の対象となる液状試料が収容される。ここでマイクロプレート読取装置１によって読み取りの対象となるマイクロプレート８の種類は固定ではなく、外形形状・サイズおよびウェルサイズ・配置の異なる複数種類のものが随時取り替えて用いられる。すなわち、図２に示す平面サイズＬ×Ｂ、厚み寸法Ｄ、ウェル位置座標（ｘｉ，ｙｉ）、ウェル内径ｄ、ウェル深さｈはそれぞれのプレート種類によって異なっており、これらのデータは各プレート種類毎に予め既知のプレート基本情報として与えられている。

昇降機構３１を駆動することにより容器保持部３３は昇降し、これにより保持されたマイクロプレート８は容器保持部３３とともに昇降する。この昇降機構３１による容器保持部３３の昇降動作においては、昇降機構３１を構成する昇降駆動軸の駆動モータに備えられたエンコーダのパルス計数値が、Ｚ軸パルス出力部３１ｂ（図４参照）から出力される。このパルス計数値を制御手段としての処理演算部３６（図３参照）が受信することにより、容器保持部３３の高さ位置が検出される。したがって、昇降機構３１のＺ軸パルス出力部３１ｂおよび処理演算部３６は、容器保持部３３の高さ位置を検出する高さ検出部となっている。

すなわち本実施の形態に示すマイクロプレート読取装置１は、マイクロプレート８を保持する容器保持部３３と、容器保持部３３を昇降させる昇降機構３１と、容器保持部３３の高さ位置を検出する高さ検出部とを備えた構成となっている。なお高さ検出部の構成として、昇降機構３１のＺ軸パルス出力部３１ｂのパルス計数値を用いる替わりに、レーザ変位計などの位置検出センサによって容器保持部３３の高さ位置を直接検出する方式のものを用いてもよい。

計測処理の実行に際しては、マイクロプレート８には励起光照射部４によって発光されダイクロイックミラー６によって下方に反射された励起光が上方から照射され、この励起光によって液状試料中の蛍光物質は固有の蛍光を発生する。この蛍光は上方に進み、ダイクロイックミラー６を透過して撮像ユニット３のＣＣＤカメラ１１によって撮像される。すなわちこの透過光が撮像光学系１２を介してＣＣＤカメラ１１に入射することにより画像情報が取得され、この画像情報に基づいて液状試料中の蛍光物質が発した蛍光の強度が計測される。上記構成において、撮像ユニット３は容器保持部３３に保持されたマイクロプレート８を撮像する撮像手段となっており、励起光照射部４は容器保持部３３に保持されたマイクロプレート８に対して照明光を照射する照明手段となっている。

容器保持部３３によって保持されたマイクロプレート８の上方には、マイクロプレート８の上面に対して斜め方向から照明光を照射する位置に、補助照明７が設けられている。
マイクロプレートの形状、材質、色によっては励起光照射部４からの励起光のみではＣＣＤカメラ１１でウェル８ａのエッジを鮮明に撮像することが困難な場合がある。このような場合には励起光照射部４からの励起光だけでなく補助照明７からの照明光を併用するのが好ましい。補助照明７を点灯することにより、マイクロプレート８の上面には斜め方向から撮像用の照明光が照射され、この状態で撮像ユニット３によってマイクロプレート８を撮像することにより、マイクロプレート８の外縁やウェル８ａのエッジの認識を容易に行うことができる。

次に図３を参照してマイクロプレート読取装置１の制御系の構成を説明する。図３において、処理演算部３６は、ＣＰＵおよびこのＣＰＵによって実行される各種の処理演算プログラムを内蔵した制御装置である。処理演算部３６には、撮像ユニット３のＣＣＤカメラ１１、励起光照射部４、補助照明７、昇降機構３１、表示部３４、操作入力部３５が接続されている。

ＣＣＤカメラ１１による撮像動作の制御は、処理演算部３６からの指令によって行われる。ＣＣＤカメラ１１による撮像結果は、処理演算部３６によって受信され、さらに撮像結果に基づく計測処理や認識処理などのデータ処理が処理演算部３６によって実行される。励起光照射部４および補助照明７による照明動作の制御、昇降機構３１による容器保持部３３の昇降動作の制御は、同様に処理演算部３６によって行われる。表示部３４は液晶パネルなどの表示装置であり、表示部３４には撮像ユニット３によって取得された画像の他、操作入力時の案内画像などの各種の画面が表示される。操作入力部３５はキーボードや表示部３４に設けられたタッチパネルスイッチなどの指示入力装置であり、各種の指示コマンドやデータの入力は操作入力部３５を介して行われる。

処理演算部３６に備えられた個別の処理機能について説明する。処理演算部３６は、プレート高さ位置検出部３６ａ、ウェルエッジ認識処理部３６ｂおよび蛍光計測処理部３６ｃを備えている。プレート高さ位置検出部３６ａは、撮像手段である撮像ユニット３の焦点位置にマイクロプレート８の上面が位置した状態における容器保持部３３の高さ位置を、マイクロプレート８の高さ位置として検出するための処理を行う。このプレート高さ位置検出処理について、図４を参照して説明する。この処理は、計測対象のマイクロプレート８をＣＣＤカメラ１１による計測高さ位置に位置させるためのプレート高さ情報を自動的に取得することを目的として行なわれるものであり、新たな種類のマイクロプレート８を対象とする一連の計測作業の開始に先立って実行される。

この処理においてはまずマイクロプレート８を位置保持部材３３ａに嵌合させることによりマイクロプレート８を容器保持部３３に位置決め状態で保持させ、次いで昇降機構３１を駆動して容器保持部３３を昇降させながら、ＣＣＤカメラ１１によってマイクロプレート８を撮像する。この撮像データは処理演算部３６に送られ、処理演算部３６に備えられた画像認識機能によって認識処理されることにより、マイクロプレート８がＣＣＤカメラ１１による撮像における正しい焦点位置にあるか否かが判断される。この判断結果に基づき処理演算部３６が昇降機構３１を制御して容器保持部３３の高さ位置を調整することにより、マイクロプレート８の基準位置（ここではマイクロプレート８の上面８ｂを基準位置とする）をＣＣＤカメラ１１の焦点に位置させることができる。

そしてこの状態における昇降機構３１のＺ軸パルス出力部３１ｂのパルス計数値を処理演算部３６が取込むことにより、マイクロプレート８の上面８ｂがＣＣＤカメラ１１の焦点位置に一致した状態における上面８ｂの高さ位置Ｈ１を示すプレート高さ位置情報が取得される。なお実際の計測においては、撮像対象は上面８ｂではなく、ウェル８ａ内の液状試料の液面（もしくは液状試料の特定の断面位置）に設定される観察面８ｃであることから、上面８ｂと観察面８ｃとの高さ差に相当する高さ補正値ΔＨだけ、昇降機構３１の
昇降動作を補正する。すなわち高さ位置Ｈ１から予め既知データとして与えられる高さ補正値ΔＨだけ下方の補正高さ位置Ｈ２を高さ調整の目標位置として、昇降機構３１に昇降動作を行わせる。これにより計測のための撮像時には、観察面８ｃがＣＣＤカメラ１１の焦点位置に正しく一致する。

ウェルエッジ認識処理部３６ｂは、撮像ユニット３によってマイクロプレート８を撮像して取得された画像情報を認識処理することにより、ウェル８ａの開口部のエッジの位置を示す複数の座標データからなるウェルエッジ情報を取得する処理を行う。このウェルエッジの認識処理について、図５を参照して説明する。

図５（ａ）は、補助照明７を点灯してマイクロプレート８の上面８ｂに対して斜めの上方から照明光を照射した状態を示している。この斜め方向からの照明によりウェル８ａのエッジ部分には陰影が生じ、この状態でＣＣＤカメラ１１によってマイクロプレート８を上方から撮像することにより、ウェル８ａのエッジ部分を含む画像が取得される。そしてこの画像を対象として周知のエッジ検出処理を実行することにより、図５（ｂ）に示すように、ウェル８ａのエッジラインＥが検出される。

次いで図５（ｃ）に示すように、検出されたエッジラインＥ上に適切なピッチ毎にエッジ点Ｐｅを設定し、これら各エッジ点Ｐｅの座標値（ｘｊ，ｙｊ）を算出する。これによりウェル８ａの開口部のエッジの位置を示す複数の座標データからなるウェルエッジ情報が取得される。そして蛍光計測処理部３６ｃによる蛍光計測処理に際しては、図４（ｄ）に示すように、これらエッジ点Ｐｅによって囲まれる範囲の内側に、計測処理の対象となる計測エリアＡが設定される。計測エリアＡの設定範囲としては、計測の種類や目的に応じてエッジ点Ｐｅで囲まれる範囲の全体を計測エリアＡとしてもよく、また一部のみを計測エリアＡとして設定してもよい。すなわち、本構成においては、蛍光計測処理部３６ｃは記憶部３７に記憶されたウェルエッジ情報を利用して、計測エリアＡを設定するようにしている。

蛍光計測処理部３６ｃは励起光照射部４によって照射された励起光によって発生した蛍光の強度を測定する処理を行う。すなわち蛍光計測処理部３６ｃは、撮像ユニット３によって取得された画像情報のうち予め設定された計測エリアＡ（図５（ｄ）参照）内の画像情報に基づき、計測対象の液状試料についての所定の計測処理である蛍光計測を実行する計測処理部となっている。なお、本実施の形態では計測処理の対象として蛍光計測を行う例を示しているが、画像を読み取ることによって可能な種類の計測であれば、蛍光計測以外の種類の計測（例えば吸光計測や発光計測）を対象とするものであってもよい。

記憶部３７は、プレート基本情報記憶部３７ａ、ウェルエッジ情報記憶部３７ｂ、プレート高さ情報記憶部３７ｃ、計測情報記憶部３７ｄより構成される。プレート基本情報記憶部３７ａは、使用されるマイクロプレート８の基本情報、すなわちマイクロプレート８の平面サイズＬ×Ｂ、厚み寸法Ｄ、ウェル位置座標（ｘｉ，ｙｉ）、ウェル内径ｄ、ウェル深さｈなど、図２に示す各種の情報を既知データとして記憶する。なお本実施の形態においては、読取作業に先立って準備作業としてプレート認識処理を実行するようにしていることからプレート基本情報は必須のデータではなく、これらの既知データは無くてもよい。

ウェルエッジ情報記憶部３７ｂは、ウェルエッジ認識処理部３６ｂによって取得されたウェルエッジ情報を記憶する。プレート高さ情報記憶部３７ｃは、プレート高さ位置検出部３６ａによって検出されたプレート高さ情報を記憶する。計測情報記憶部３７ｄは、蛍光計測処理部３６ｃが計測処理を実行することにより取得された計測結果を記憶する。すなわち、記憶部３７はプレート高さ位置を示すプレート高さ情報およびウェルエッジ情報
を記憶する記憶部となっている。蛍光計測処理部３６ｃによって実行される計測処理においては、ＣＣＤカメラ１１によって取得されたマイクロプレート８の画像情報のうち、予め計測エリアとして設定された範囲内の画像情報のみが対象とされる。ここでは、画像情報のうち、ウェル８ａの内側、すなわちウェル８ａのウェルエッジ座標によって囲まれた範囲内の画像情報より蛍光強度を計測する。

次に図６、図７のフローを参照して、複数のウェルに液状試料を収容したマイクロプレートを撮像手段によって撮像して、液状試料の画像情報を読み取るマイクロプレート読取方法について説明する。このマイクロプレート読取方法においては、マイクロプレート８に収容された液状試料を対象として、マイクロプレート読取装置１によって画像情報の読取作業が実行される。

この読取作業は、マイクロプレート８を容器保持部３３に保持させる容器保持工程と、容器保持部３３を昇降させて撮像ユニット３の焦点位置に液状試料を位置させる容器移動工程と、容器保持部３３に保持されたマイクロプレート８を撮像する撮像工程と、撮像により取得された画像情報のうち予め設定された計測エリアＡ内の画像情報に基づき液状試料についての所定の計測処理を実行する計測処理工程とを含む構成となっており、この読取作業に先立ってまず準備作業として、図６に示すプレート認識処理が実行される。

このプレート認識処理においては、予備計測用のマイクロプレート８を容器保持部３３に装着してＣＣＤカメラ１１による撮像を行うことにより、図４に示すプレート高さ位置検出処理と図５に示すウェルエッジ認識処理が実行され、これらの結果として本計測作業実行のために必要とされるパラメータが取得される。プレート認識処理に際しては、まずデータ取得用のマイクロプレート８を容器保持部３３に保持させ、撮像ユニット３によってデータ取得用のマイクロプレート８を撮像する。すなわち励起光照射部４と補助照明７とを作動させて励起光と補助照明を点灯し（ＳＴ１）、次いで撮像ユニット３を作動させてＣＣＤカメラ１１によってマイクロプレート８の画像を取り込む（ＳＴ２）。

この後、撮像ユニット３の焦点位置にマイクロプレート８の上面８ｂが位置した状態における容器保持部３３の高さ位置を、マイクロプレート８の高さ位置として検出するための操作が実行される。すなわち処理演算部３６によって取得した画像のフォーカス状態を判定し（ＳＴ３）、画像においてマイクロプレート８の上面８ｂに正しく焦点が合っているならばＯＫと判断し（ＳＴ４）、このときの容器保持部３３の高さ位置を示すデータを、プレート高さ情報としてプレート高さ情報記憶部３７ｃに記憶する（ＳＴ６）。これに対し、（ＳＴ４）においてフォーカス状態がＮＧ、すなわちマイクロプレート８の上面８ｂに正しく焦点が合っていない場合には、昇降機構３１を駆動して容器保持部３３の高さ変更を行い（ＳＴ５）、（ＳＴ２）に戻って再度画像の取込みを行う。そしてこの処理が、（ＳＴ４）にてフォーカス状態がＯＫと判断されるまで反復して実行される。

このようにしてプレート高さ位置検出が終了したならば、ウェルエッジ認識処理が実行される（ＳＴ７）。すなわち撮像によって取得された画像情報を認識処理することにより、ウェル８ａの開口部のエッジの位置を示す複数の座標データからなるウェルエッジ情報を取得する。次いでウェルエッジ座標のウェルエッジ情報記憶部３７ｂへの記憶が行われ（ＳＴ８）、これにより、プレート高さ位置を示すプレート高さ情報およびウェルエッジ情報を記憶部３７に記憶させる処理操作が完了し、実際の計測処理を開始するための準備作業としてのプレート認識処理を終了する。

この後、図７に示す蛍光計測処理が実行される。ここではまずマイクロプレート８を容器保持部３３に保持させた後（容器保持工程）、容器保持部３３を昇降させて撮像ユニット３のＣＣＤカメラ１１の焦点位置にウェル８ａ内の液状試料を位置させ（容器移動工程
）、これにより容器保持部３３の高さ調整が完了する（ＳＴ１１）。次いで容器保持部３３に保持されたマイクロプレート８を、ＣＣＤカメラ１１によって撮像する（撮像工程）。すなわち励起光照射部４を作動させて、励起光をダイクロイックミラー６を介してマイクロプレート８に照射し（ＳＴ１２）、撮像ユニット３を作動させてマイクロプレート８の画像を取り込む（ＳＴ１３）。そして取り込まれた画像に基づき、画像情報の読み取りが実行される。すなわち撮像により取得された画像情報のうち、予め設定された計測エリアＡ（図５（ｄ）参照）内の画像情報に基づき、ウェル８ａ内の液状試料についての所定の計測処理（ここでは蛍光計測）を実行する（計測処理工程）。

マイクロプレート読取装置１によるマイクロプレート８の読取作業に際しては、記憶部３７のプレート高さ情報記憶部３７ｃから読み出されたプレート高さ情報に基づいて容器移動工程を実行するようにしており、計測処理に際しては、記憶部３７のウェルエッジ情報記憶部３７ｂから読み出されたウェルエッジ情報に基づいて設定された計測エリアＡを用いて、計測処理工程を実行するようにしている。すなわち蛍光計測処理部３６ｃは、ウェルエッジ情報記憶部３７ｂからウェルエッジ座標（図５参照）を読み取り、これらの座標に基づいて計測エリアＡを設定する（ＳＴ１４）。次いで計測エリアＡ内の画像情報により蛍光計測を実行し（ＳＴ１５）、取得された計測データを計測情報記憶部３７ｄに記憶し（ＳＴ１６）、これにより蛍光計測のための一連の処理を終了する。

上記説明したように、本実施の形態に示すマイクロプレート読取装置によるマイクロプレートの読取においては、複数のウェル８ａに液状試料を収容したマイクロプレート８を撮像して液状試料の画像情報を読み取る読取作業の実行に先立って、撮像ユニット３の焦点位置にマイクロプレート８の上面８ｂが位置した状態における容器保持部３３の高さ位置をマイクロプレート８の高さ位置を示すプレート高さ情報として検出し、さらにウェル８ａの開口部のエッジの位置を示す複数の座標データからなるウェルエッジ情報を取得してこれらプレート高さ情報およびウェルエッジ情報を記憶部３７に記憶させておき、読取作業に際して記憶部３７から読み出されたプレート高さ情報に基づいて容器移動工程を実行し、ウェルエッジ情報に基づいて設定された計測エリアを用いて計測処理工程を実行する形態を採用している。

これにより、従来技術において必要とされた、取得された画像中におけるウェルの位置や形状をマイクロプレートの種別毎に予め画像読取装置にティーチング操作により入力する作業が不要となり、予め基本データとして記憶されたウェル形状・座標データを、実際にマイクロプレートにおけるウェルを撮像した画像と対比しながら各ウェル毎に微修正する煩瑣な作業を排除して、読取作業を効率的に行うことができる。

なお、本実施の形態では、所定の計測処理として励起光を用いた蛍光計測の例を示しているが、本発明は蛍光計測に限定されるものではなく、撮像ユニット３によって撮像した画像情報に基づいて行われる計測処理であれば、吸光計測、発光計測など他の種類の計測方法についても本発明を適用可能である。

本発明のマイクロプレートの読取装置およびマイクロプレートの読取方法は、マイクロプレートを撮像して液状試料の画像情報を読み取るに際して、煩瑣な準備作業を排除して読取作業を効率的に行うことができるという効果を有し、製薬業界等で行われる創薬スクリーニング分野において有用である。

本発明の一実施の形態のマイクロプレート読取装置の側断面図 本発明の一実施の形態のマイクロプレート読取装置の読み取り対象となるマイクロプレートの構造説明図 本発明の一実施の形態のマイクロプレート読取装置の制御系の構成を示すブロック図 本発明の一実施の形態のマイクロプレート読取装置におけるプレート高さ検出処理の説明図 本発明の一実施の形態のマイクロプレート読取装置におけるウェルエッジ認識処理の説明図 本発明の一実施の形態のマイクロプレート読取方法において準備作業として実行されるプレート認識処理のフロー図 本発明の一実施の形態のマイクロプレート読取方法における蛍光計測処理のフロー図

符号の説明

１ マイクロプレート読取装置
３ 撮像ユニット
４ 励起光照射部
５ プレート昇降部
６ ダイクロイックミラー
７ 補助照明
８ マイクロプレート
８ａ ウェル
８ｂ 上面
８ｃ 観察面
１１ ＣＣＤカメラ
２１ ＬＥＤ光源部
Ａ 計測エリア
Ａ１ 撮像光軸
Ａ２ 照明光軸
Ｐｅ エッジ点
Ｅ エッジライン

Claims (2)

1. 複数のウェルに液状試料を収容したマイクロプレートを撮像して前記液状試料の画像情報を読み取るマイクロプレート読取装置であって、
   前記マイクロプレートを保持する容器保持部と、前記容器保持部を昇降させる昇降機構と、前記容器保持部の高さ位置を検出する高さ検出部と、前記容器保持部に保持された前記マイクロプレートを撮像する撮像手段と、前記マイクロプレートに対して照明光を照射する照明手段と、
   前記撮像手段によって取得された画像情報のうち予め設定された計測エリア内の画像情報に基づき前記液状試料についての所定の計測処理を実行する計測処理部と、
   前記撮像手段の焦点位置に前記マイクロプレートの上面が位置した状態における前記容器保持部の高さ位置を前記マイクロプレートの高さ位置として検出するプレート高さ位置検出部と、
   前記画像情報を認識処理することにより前記ウェルの開口部のエッジの位置を示す複数の座標データからなるウェルエッジ情報を取得するウェルエッジ認識処理部と、
   前記プレート高さ位置を示すプレート高さ情報および前記ウェルエッジ情報を記憶する記憶部とを備え、
   前記計測処理部は、前記記憶部に記憶された前記ウェルエッジ情報を利用して前記計測エリアを設定することを特徴とするマイクロプレート読取装置。
2. 複数のウェルに液状試料を収容したマイクロプレートを撮像手段によって撮像して前記液状試料の画像情報を読み取るマイクロプレート読取方法であって、
   前記マイクロプレートを容器保持部に保持させる容器保持工程と、前記容器保持部を昇降させて前記撮像手段の焦点位置に前記液状試料を位置させる容器移動工程と、前記容器保持部に保持された前記マイクロプレートを撮像する撮像工程と、前記撮像により取得された画像情報のうち予め設定された計測エリア内の画像情報に基づき前記液状試料についての所定の計測処理を実行する計測処理工程とを含む読取作業の実行に先立って、
   データ取得用のマイクロプレートを前記容器保持部に保持させ、前記撮像手段によって前記データ取得用のマイクロプレートを撮像し、前記撮像手段の焦点位置に前記マイクロプレートの上面が位置した状態における前記容器保持部の高さ位置を前記マイクロプレートの高さ位置として検出し、前記撮像によって取得された前記画像情報を認識処理することにより前記ウェルの開口部のエッジの位置を示す複数の座標データからなるウェルエッジ情報を取得し、次いで前記プレート高さ位置を示すプレート高さ情報および前記ウェルエッジ情報を記憶部に記憶させ、
   前記読取作業に際して、前記記憶部から読み出された前記プレート高さ情報に基づいて前記容器移動工程を実行し、前記ウェルエッジ情報に基づいて設定された計測エリアを用いて前記計測処理工程を実行することを特徴とするマイクロプレート読取方法。

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