JP3604230B2 - 粒子反応パターン判定方法およびその装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、細菌感受性検査や免疫凝集反応検査などを行う目的で、いわゆるマイクロタイター法を実行するときに必要なパターン判定の自動化に寄与できる粒子反応パターン判定方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
医療分野では、血液型の判定、抗原抗体の検出、各種蛋白質の検出、ビールス等の検出、細菌感受性検査等を行うとき、マイクロタイター法で検出・判定することが広く行われている。
【０００３】
このマイクロタイター法を実施する場合には、検体を収容するために、図８に示すようなマイクロタイタープレート（以後、ＭＴＰと略称する。）１と呼称されている検体収容容器が使用される。
【０００４】
ＭＴＰ１は、通常、アクリル樹脂、ポリスチレン、ポリ塩化ビニールなどの透光性のプラスチックで形成されており、検体を収容するためのウエル２を、たとえば８×１２の配列で９６個備えている。ウエル２相互の間隔は一定に保たれており、各ウエル２の底壁は図９に示すようにＵ字状あるいはＶ字状に形成されている。ＭＴＰ１の周壁３は、ウエル２の深さより所定だけ高く形成されており、その下端周縁部には水平方向外方に向けて２ｍｍ程度突出する厚さ３ｍｍ程度のリブ４が形成されている。そして、リブ４の下面で内周縁部には、周壁３の厚みに相当する幅の切欠部５が形成されており、この切欠部５と別のＭＴＰの上端部とを嵌合させることによって、ＭＴＰ１を複数積層できるようになっている。また、周壁３の外面には図８に示すように、各ＭＴＰを識別するためのバーコードラベル６を貼着する領域が設定されている。
【０００５】
このように構成されたＭＴＰ１を用いてマイクロタイター法で、たとえば細菌や真菌の感受性検査を行う場合には、図９に示すように、各ウエル２内に培養液７を収容するとともに検体（菌）を収容し、さらに試薬を添加する。
【０００６】
試薬については、一般に濃度希釈を行い、２濃度（薄い、濃い）、３濃度（薄い、中位、濃い）、６濃度、１２濃度などの濃度設定が行われる。また、基準となるパターンを得るために、複数のウエルのうちの幾つか、たとえば３つのウエルは、試薬を添加せずに検体を培養液だけで発育させるコントロールウエルとして用いられる。
【０００７】
検体の発育の程度は、図１０（ａ） に示すようにパターン８として現れる。このパターン８の面積は発育の程度を表している場合が多い。すなわち、一般的に試薬の濃度が濃い場合には発育が弱く、試薬の濃度が薄い場合には発育が強い。
【０００８】
そこで、パターン８のたとえば面積を基準面積、すなわち試薬の添加されていないコントロールウエル（図１０の例ではウエル番号 Ｈ１０，Ｈ１１，Ｈ１２）における発育面積と比較し、図１０（ｂ） に示すように陰性（−）か、擬陽性（±）か、陽性（＋，＋＋，＋＋＋，…）かを判定するようにしている。
【０００９】
ところで、上述したいわゆる粒子反応パターンの判定は、熟練した検査者の目視によって行われている場合が多い。しかし、このような目視による判定は、熟練を必要とし、しかも相当の熟練者でも判定に長時間を必要とする。
【００１０】
判定に要する時間を短縮するために、比色計等を利用した自動検査装置も考えられている。この自動検査装置は濁度測定法を採用している。このため、たとえばウエルの底部に沈降した反応の分布が不均一な場合や、中心部に反応がない場合には「反応なし」と判定し、また希薄な反応も「反応なし」と判定し、さらにはウェル中に発生した気泡を「反応あり」と判定するなどの問題があった。このため、濁度測定法を用いた自動検査装置では、判定後に目視による再判定が不可欠となる。
【００１１】
一方、濁度測定法を用いた自動検査装置の上述した問題を緩和させるために、この装置を使用するときには各ウェル中の反応を撹拌し、その後に濁度測定を行うことが指針として出されている。
【００１２】
しかし、このように反応を撹拌すると、反応パターンを強制的に崩すことになる。たとえば、撹拌前の目視では明らかに異なる反応パターンであっても、撹拌後は同程度の濁度となり、区別がつかない状態となる。一般に、反応パターンの形状には種々の貴重な情報が含まれている。撹拌法の併用は、反応パターンに含まれている貴重な情報を捨てることになり、得策ではない。
【００１３】
そこで、最近では画像処理技術を応用してパターン判定を完全に自動化する試みがなされている。
図１１には粒子反応パターンの判定を完全自動化した粒子反応パターン判定装置の概略構成が示されている。
【００１４】
この装置では、検査に供されるＭＴＰ１を水平に保持するＭＴＰ保持台１１を備えている。ＭＴＰ保持台１１の下方には、これに保持されているＭＴＰ１の下面に向けて照明光を照射する照明装置１２が設けられている。この照明装置１２は、光源１３から放射された光を拡散板１４に通し、この拡散板１４によって拡散された光を照明光としてＭＴＰ１の下面に照射する。
【００１５】
一方、ＭＴＰ保持台１１の上方にはＭＴＰ１の各ウエル２内の反応パターン像を検出するＣＣＤＴＶカメラ等で代表される撮像装置１５が配置されている。
撮像装置１５で検出された各パターン情報と図示しないバーコードリーダで読み取られた識別情報とは判定処理装置１６に導入される。判定処理装置１６は、各ウエル毎に得られたパターン情報をファジィコンピュータ、ニューロコンピュータ、人口知能（ＡＩ）等を使って判定し、図１０（ｂ） に示すような判定結果を求める。そして、この判定結果と識別情報とをプリンタ１７へ出力する。なお、ＭＴＰ１を自動搬送するようにした装置も考えられている。
【００１６】
しかしながら、上記のように構成された従来の粒子反応パターン判定装置にあっても次のような問題があった。
すなわち、細菌や真菌の感受性検査を例にとると、検査に供されるＭＴＰの各ウエルには本来同じ検体（菌）が入っているはずであるが、時には異菌種が混入している場合がある。このように異菌種が混入している場合には、「異菌種混入エラー」としてそのデータを取り除く必要があるが、従来の粒子反応パターン判定装置では同一菌種として判定し、その判定データを出力してしまう問題があった。同様に、試薬の濃度設定不良や検体量の設定不良によって起る「スキップエラー」、検体が正しく分注されていないことによる「釣菌エラー」や「未発育エラー」等の各種エラー認識を正確に行うことができない問題があった。
【００１７】
熟練した検査者の目視による判定では、経験に基づいて上述した各種のエラーをかなり精度良く認識している。しかし、従来の粒子反応パターン判定装置にあっては、検査者による認識精度まで至っていないのが実状である。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
上述の如く、粒子反応パターンの完全自動化を図った従来の粒子反応パターン判定装置にあっては、検体中にエラー要素が入り込んだとき、これに迅速かつ正確に対応することができず、判定精度の向上が望まれている。
そこで本発明は、上述した要望を満たすことのできる粒子反応パターン判定方法およびその装置を提供することを目的としている。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明では、マイクロタイタープレートの通常ウエル群とコントロールウエル群とにそれぞれ収容されている検体の反応パターンを撮像装置で撮像し、得られた画像情報を処理して各検体の反応パターンを判定するに先立って、前記通常ウエル群および前記コントロールウエル群を前記撮像装置で撮像して得られた画像情報を用い、予め設定された判断基準に基づいて各ウエルの反応パターンを表す数値と反応の特徴を表す数値とからなる数字列で表現された画像番号を各ウエルに対応づけて作成し、前記コントロールウエル群に属するウエルから得られた前記画像番号に基づいて予め作成されている判定用画像番号グループテーブルから１つの判定用画像番号グループを選択し、前記通常ウエル群に属する各ウエルから得られた前記画像番号が前記選択された判定画像番号グループに属しているか否かを調べ、異なる判定画像番号グループに属するものが検出されたときにはエラーであると判定することを特徴としている。
【００２０】
また、上記目的を達成するために、請求項２に係る発明では、通常ウエル群とコントロールウエル群とに検体をそれぞれ収容してなる透光性のマイクロタイタープレートに向けて照明光を照射する照明手段と、前記マイクロタイタープレートの前記各ウエルに収容されている検体の反応パターンを撮像装置で撮像する手段と、この手段で得られた画像情報を判定する判定手段とを備えた粒子反応パターン判定装置において、前記判定手段は、前記通常ウエル群および前記コントロールウエル群を前記撮像装置で撮像して得られた画像情報を用い、予め設定された判断基準に基づいて各ウエルの反応パターンを表す数値と反応の特徴を表す数値とからなる数字列で表現された画像番号を各ウエルに対応づけて作成する画像番号作成手段と、前記コントロールウエル群に属するウエルから得られた前記画像番号に基づいて予め作成されている判定用画像番号グループテーブルから１つの判定用画像番号グループを選択する判定用画像グループ選択手段と、前記通常ウエル群に属する各ウエルから得られた前記画像番号が前記選択された判定画像グループに属しているか否かを調べ、異なる判定画像グループに属するものが検出されたときにはエラーであると判定する判定手段とを含むことを特徴としている。
【００２１】
請求項１および請求項２の発明では、通常ウエル群およびコントロールウエル群を撮像装置で撮像して得られた画像情報を用い、予め設定された判断基準に基づいて各ウエルの反応パターンの特徴を表す数値と反応の特徴を表す数値とからなる数字列で表現された画像番号を各ウエルに対応づけて作成している。
【００２２】
反応パターンの特徴を表す数値とは、たとえば非常に薄く広がっているパターンは“０”、線香花火のような星状分散パターンは“１”、中心集中で不規則なパターンは“２”のように、人間が容易に識別できるパターン種類を数値で表現したものである。一方、反応の特徴を表す数値とは、たとえばパターンの面積、濃淡輝度の最大値（あるいは平均値）、濃淡輝度の傾斜度、パターンの円形度などを人間が容易に識別できる段階に対応させて数値で表現したものである。たとえば、濃淡輝度の最大値を例にとると、人間は濃淡輝度をたとえば低、中、高の３段階程度に容易に識別することができる。この３段階に対応させて、たとえば低の場合は“０”、中の場合は“１”、高の場合は“２”と表現したものである。
【００２３】
このような表現方式を採用すると、熟練した検査者が目視検査を行うときに判断基準となる画像的な特徴を比較的正確に数字列で表現できる。たとえば、上述した数値例を用い、反応パターンの特徴と反応の濃淡輝度の最大値とを用いて画像的な特徴を表現した場合、“１２”と数字列で表現されているときには、この数字列の意味しているパターンは、“線香花火のような星状分散パターンで、かつ輝度の高いパターン”であることが判る。上述のように画像的な特徴を表現した数字列を本発明では“画像番号”と称している。
【００２４】
本発明では、通常ウエル群およびコントロールウエル群の各ウエルから得られた画像について、各ウエルに対応づけて画像番号を作成している。
ここで、たとえば細菌の感受性検査を例にとると、コントロールウエル群の各ウエルには検体（菌）と培養液しか収容されていないので、これらのウエルから得られた画像番号、つまり数字列のある行には検体の特徴を表す数字が必ず含まれている。
【００２５】
そこで、本発明ではコントロールウエル群のウエルから得られた数字列のうちの検体の特徴を表す行の数字と、通常ウエルの各ウエルから得られた数字列のうちの上記行に対応する行の数字とを比較し、異なる数字である場合には特定の条件を除いて、検体等にエラーがあると判定している。
【００２６】
したがって、熟練した検査者が目視検査を行うときと同程度の精度で、かつ高速にエラーを検出することができる。そして、エラーウエルを除いたウエルについて最終的なパターン判定が行われる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら発明の実施形態を説明する。
図１には本発明の一実施形態に係る粒子反応パターン判定装置が示されている。
【００２８】
同図において、２１は検査に供されるＭＴＰを示している。このＭＴＰは、透光性のプラスチック材で形成されており、図８に示すように８×１２の配列で９６個のウエルを備えている。このＭＴＰ２１は、図８に示すようにウエル番号 Ｈ１０，Ｈ１１，Ｈ１２がコントロールウエルとして用いられ、残りが通常ウエルとして用いられる。そして、ＭＴＰ２１は、図示しないＭＴＰ保持台上に保持される。
【００２９】
ＭＴＰ２１の下方には照明装置２２が設けてあり、この照明装置２２は光源から放射された光を拡散板２３に通し、この拡散板２３によって拡散された光を照明光としてＭＴＰ２１の下面に照射する。
【００３０】
ＭＴＰ２１の上方にはＭＴＰ２１の各ウエル内の反応パターン像を検出するＣＣＤＴＶカメラ等で代表される撮像装置２４が配置されている。また、側方には図示しないバーコードリーダが配置されている。なお、撮像時間の短縮化を図るために、撮像装置２４を複数設け、これらでＭＴＰ２１の各領域を分担して撮像するようにしてもよい。
【００３１】
撮像装置２４によって得られた各ウエルの反応パターン情報と図示しないバーコードリーダで読み取られた識別情報とは一旦、画像メモリ装置２５に格納される。
【００３２】
ＭＴＰ２１の全てのウエルについて反応パターン情報の収集が終了すると、画像メモリ装置２５から各ウエルの反応パターン情報が順次読み出され特徴値検出装置２６に与えられる。
【００３３】
この特徴値検出装置２６は、反応パターンを判定するパターン判定装置２７と、反応の特徴を表す１つの指標であるパターン面積を検出するパターン面積検出装置２８と、反応の特徴を表す別の指標である輝度を検出する輝度検出装置２９とを備えている。なお、反応の特徴を表す指標としては、パターン面積や輝度に限らず、たとえば円形度や輝度勾配等の他の指標を用いることもできる。
【００３４】
パターン判定装置２７は、入力された反応パターン情報について、予め人間が容易に識別できる程度に分類されている複数の反応パターンのうちのどの範疇に入るかをＡＩやファジコンピュータやニューロコンピュータ等を使って識別し、該当する反応パターンに付されている数字Ｘを識別結果として出力する。
【００３５】
この例では、予めたとえば５種類に分類されており、分類されている５種類の反応パターンと数字Ｘとは次のような関係にある。
反応パターンＸ＝０：非常に薄く広がっているパターン
反応パターンＸ＝１：線香花火のような星状分散パターン
反応パターンＸ＝２：中心集中で不規則なパターン
反応パターンＸ＝３：中心集中で丸びを帯びたパターン
反応パターンＸ＝４：ウエル全面に広がっているパターン
反応パターンＸ＝５：無反応パターン
パターン面積検出装置２８は、入力された反応パターン情報について、予め人間が容易に識別できる程度に感覚的に分類されている複数の面積のうちのどの範疇に入るかを前述した手法等を使って識別し、該当する面積に付されている数字Ｙを識別結果として出力する。
【００３６】
この例では、予めたとえば３種類に分類されており、分類されている３種類の面積と数字Ｙとは次のような関係にある。
面積 Ｙ＝０：少し広がっている
面積 Ｙ＝１：やや広がっている
面積 Ｙ＝２：よく広がっている
輝度検出装置２９は、入力された反応パターン情報について、予め人間が容易に識別できる程度に感覚的に分類されている複数の輝度のうちのどの範疇に入るかを前述した手法等を使って識別し、該当する輝度に付されている数字Ｚを識別結果として出力する。
【００３７】
この例では、予めたとえば３種類に分類されており、分類されている３種類の輝度と数字Ｚとは次のような関係にある。
輝度 Ｚ＝０：輝度が低い
輝度 Ｚ＝１：輝度が中程度
輝度 Ｚ＝２：輝度が高い
特徴値検出装置２６から数値として出力された特徴情報Ｘ，Ｙ，Ｚは、画像番号発生装置３０に導入される。画像番号発生装置３０は、各ウエル毎の特徴情報Ｘ，Ｙ，ＺをそのままＸＹＺの順に並べた数値列を画像番号とし、これら画像番号を各ウエルに対応づけて一旦記憶する。
したがって、画像番号発生装置３０に一旦記憶されたＭＴＰ１枚分の画像番号は表１に一例を示すようなものとなる。
【００３８】
【表１】
【００３９】
この表１において、ウエル番号 Ｈ１０，Ｈ１１，Ｈ１２における画像番号はコントロールウエルのものであり、他の画像番号は通常ウエルのものである。
この表１において、画像番号５００は無反応パターンを表している。また、画像番号０００は非常に薄く、輝度が低く、しかも少し広がっている反応を表し、これは無反応と同じ扱いとなる。
また、反応パターンが０（Ｘ＝０、非常に薄く広がっているパターン）のとき、Ｙ，Ｚが０，１，２のときには表２に示す形態を表している。
【００４０】
【表２】
【００４１】
さらに、画像番号１１１は、線香花火のような星状分散パターンで、輝度が中で、やや面積があるパターンを表している。
画像番号２１１は、ウエルの中心に不規則な反応があり、輝度が中で、やや面積があるパターンを表している。
【００４２】
画像番号２２１は、ウエルの中心に不規則な反応があり、輝度が中で、面積が大であるパターンを表している。
画像番号４２１は、ウエル全面に広がっているパターンで、輝度が中で、面積が大であるパターンを表している。
【００４３】
画像番号４２２は、ウエル全面に広がっているパターンで、輝度が高く、面積が大であるパターンを表している。
ＭＴＰ１枚分の画像番号が画像番号発生装置３０に記憶されると、この画像番号発生装置３０からウエル番号 Ｈ１０，Ｈ１１，Ｈ１２における画像番号、つまりコントロールウエルの画像番号が判定画像番号グループ選択装置３１に出力される。
【００４４】
判定画像番号グループ選択装置３１は、コントロールウエルの画像番号が与えられると、メモリ装置３２に予め記憶されている判定画像番号グループテーブルの中からコントロールウエルの画像番号によって指定される判定画像番号グループを選択して出力する。
【００４５】
判定画像番号グループテーブルは、コントロールウエルの画像番号を基準にして通常ウエルの反応パターンの判定に供されるもので、熟練した検査者による入力や学習機能を活用して予め作成されており、表３に示すように判定番号と判定画像番号グループとから構成されている。
【００４６】
【表３】
【００４７】
ここで、表３に示される判定画像番号グループテーブル中の追加画像番号は次のような意味をもつ。すなわち、細菌の感受性検査を例にとると、本来良く発育したときには反応パターンの数値が４となる検体（菌）の場合でも試薬濃度が濃い条件下で発育があまり進まないときには、非常に薄く広がっている反応となる。画像番号で表すと、０１２や０２２となる場合である。０１２や０２２は、非常に薄く、輝度が高く広がっていることを表している。したがって、コントロールウエル（陽性コントロール、検体と培養液のみで、試薬が入っていない）の反応パターンの数値が４の場合には、画像番号（４００〜４２２）だけではなく、０１２や０２２も同じグループとして扱う必要がある。
【００４８】
また、本来良く発育したときには反応パターンの数値が２となる検体（菌）の場合でも試薬濃度が濃い条件下で発育があまり進まないときには、非常に薄く少し広がっている反応となる。画像番号で表すと、００１となる場合である。００１は、非常に薄く、輝度が中で少し広がっていることを表している。したがって、コントロールウエル（陽性コントロール）の反応パターンの数値が２の場合には、画像番号（２００〜２２２）だけではなく、００１も同じグループとして扱う必要がある。
【００４９】
これと同様のことがコントロールウエルの反応パターンの数値が３の場合にも生じる。したがって、コントロールウエルの反応パターンの数値が３の場合には、画像番号（３００〜３２２）だけではなく、００１も同じグループとして扱う必要がある。
【００５０】
表３は陽性コントロールの例であるが、陽性コントロールに限られるものではなく、陰性コントロールであってもよい。陰性コントロールの場合には判定画像番号グループテーブルの内容が異なるが、上述した手法で判定画像番号グループテーブルを作成することができる。
【００５１】
判定画像番号グループ選択装置３１は、表３に示されている判定画像番号グループテーブルの中から次のような手法で１つの判定画像番号グループを選択する。すなわち、コントロールウエルの個数をＮとすると、この例ではウエル番号 Ｈ１０，Ｈ１１，Ｈ１２のウエルをコントロールウエルとして用いているので、Ｎ＝３である。そこで、この３つのコントロールウエルから得られた画像番号が、判定番号０の画像番号グループから最後の判定番号の画像番号グループまでの各グループに何個含まれているかを計算する。この値をＭ（コントロール値）としたとき、Ｍが最も大なる判定画像番号グループを、そのＭＴＰにおける通常ウエルを判定するためのグループとして採用する。もしも、同じＭ値をもつ判定画像番号グループが複数存在した場合には、たとえば表３に示すテーブルの行番号が最も小なる判定画像番号グループを優先的に「判定画像番号グループ」として採用する。
【００５２】
たとえば、Ｎ＝３で、各コントロールウエルの画像番号が４２２，４２２，４２２の場合には、表３に示すテーブル上において判定番号４の判定画像番号グループのＭ値がＭ＝３で最大となる。したがって、この場合には判定番号４の判定画像番号グループが判定用として採用される。
【００５３】
このようにして、選択された、たとえば判定番号４の判定画像番号グループ情報はエラー判定装置３３に与えられる。
エラー判定装置３３では、通常ウエル群に属する各ウエルから得られた画像番号と同じ画像番号が選択された判定画像番号グループに有るか否かを調べ、有る場合にはそのウエルを「反応有り」と判定し、無い場合にはそのウエルを「反応無し」と判定する。判定番号４の判定画像番号グループには、０１２，０２２が追加画像番号として登録されているので、これらの画像番号の通常ウエルについても「反応有り」と判定される。
【００５４】
エラー判定装置３３では、「反応無し」と判定した通常ウエルについて、さらに細かい分析を行う。
すなわち、コントロールウエルの画像番号に基づいて判定番号４の判定画像番号グループが選択された場合、検体の発育状態から放射状に広がる反応パターンは検出されないはずである。したがって、画像番号が２ｘｘとなっている通常ウエルの反応は同じ検体ではなく、別の検体（菌）が混じっていると見なすことができる。このように別の検体（菌）が混じっていると見なされる場合、エラー判定装置３３はその通常ウエルについて「異菌種混入エラ−」と判定する。
【００５５】
また、通常ウエルに分注される試薬の濃度は、予め定められた段階の濃度であるはずであるが、何らかの原因で一部の濃度が定められた通りでない場合には、この崩れが画像番号の変化として現れる。つまり、濃度に対して反応が対応しない場合が生じる。このように濃度に対して反応が対応しないと見なされる場合、エラー判定装置３３はその通常ウエルについて「スキップエラ−」と判定する。
【００５６】
同様に、通常ウエルに注入される検体量が局部的に定められた通りでない場合には、この崩れが画像番号の変化として現れる。このように検体量に対して反応が対応しないと見なされる場合、エラー判定装置３３はその通常ウエルについて「未発育エラ−」と判定する。
【００５７】
また、Ｎ＝３で、各コントロールウエルの画像番号が５００，５００，５００（無反応）の場合には、表３に示すテーブル上において判定番号５の判定画像番号グループのＭ値がＭ＝３で最大となる。したがって、この場合には判定番号５の判定画像番号グループが判定用として採用される。しかし、コントロールウエルにおいては、通常、何らかの反応があるはずであり、この場合には無反応という結果がでているので、釣菌の間違いであることが判る。このように釣菌の間違いであると見なされる場合、エラー判定装置３３はそのＭＴＰについて「釣菌エラ−」と判定する。
【００５８】
エラー判定装置３３において、「反応有り」と判定された通常ウエルの画像番号は、最終的に図１０（ｂ） に示すように、陰性（−）、擬陽性（±）、陽性（＋，＋＋，＋＋＋，…）の判定を行う最終判定装置３４に導入される。そして、最終判定装置３４で得られた最終判定情報はプリンタ３５の入力信号として与えられる。また、エラー判定装置３３において得られたエラー情報は、エラー報知装置３６を介してプリンタ３５に導入される。
【００５９】
したがって、プリンタ３５の出力から、通常ウエルのうちの正常なウエルについての正確な反応パターン判定結果と、通常ウエルのうちのエラーの生じたウエルの番号およびそのエラー内容とを知ることができ、精度の高い判定結果を得ることができる。
【００６０】
図２から図４には、画像メモリ装置２５から反応パターン情報を読出し、最終的にパターン判定およびエラー報知を行うまでの処理の流れがステップＳ１〜Ｓ１９として示されている。このような処理は、ハードウェアを主体にした処理に限らず、ソフトウェアを主体にして処理できることは勿論である。
【００６１】
なお、上述した動作説明は、試薬が分注されていないコントロールウエル中の反応が通常ウエル中の反応に比べてよく反応していることを前提にしている。
しかし、現実にはコントロールウエル中の反応に比べて通常ウエル中の反応の方がよく反応している場合がある。この原因としては、コントロールウエルへの検体の分注量が通常ウエルの検体分注量より少ない場合が考えられる。上記のように通常ウエル中の反応の方がコントロールウエル中の反応より進んでいる場合には、コントロールウエルの画像番号に基づいて表３の判定画像番号グループテーブルから直接的に判定画像番号グループを選択すると、エラーの判定精度を低下させる虞がある。
【００６２】
このような場合には、まずコントロールウエルの画像番号がコントロールウエル画像番号グループのどのグループに属しているかを決定し、このコントロール画像番号グループ値に基づいて判定画像番号グループテーブルから判定画像番号グループを選択する方がエラーの判定精度を上げることができる。
【００６３】
すなわち、メモリ装置３２に表４に示すようなコントロールウエル画像番号グループテーブルと表３に示した判定画像番号グループテーブルとを予め格納しておく。
【００６４】
【表４】
【００６５】
コントロールウエル画像番号グループテーブルは、識別番号と、コントロールウエルに良く出てくる画像番号グループおよび判定精度を向上させるために追加された画像番号グループからなる画像番号グループと、表３に示される判定番号に対応した判定画像番号グループポインタとから構成されている。
【００６６】
そして、判定画像番号グループ選択装置３１において、入力されたコントロールウエル画像番号を用いて、まず表４におけるコントロールウエル画像番号グループテーブルのコントロール画像番号グループを選択し、この選択されたコントロール画像番号グループの判定画像番号グループポインタを用いて表３に示される判定画像番号グループテーブルの判定番号を選択し、この判定番号から判定画像番号グループを選択する。
【００６７】
たとえば、今、コントロールウエルの個数をＮ＝３とする。この３つのコントロールウエルから得られた画像番号が３２２，３２２，４２２であった場合、この画像番号が表４に示されているコントロールウエル画像番号グループテーブルの識別番号０の画像番号グループから最後の識別番号の画像番号グループまでの各グループに何個含まれているかを計算する。
【００６８】
この値をＭｃとしたとき、Ｍｃが最も大なるコントロールウエル画像番号グループに付されている判定画像番号グループポインタを読み取る。この場合には識別番号１０、すなわち、判定画像番号グループポインタ４（追加グループ）のＭｃ値がＭｃ＝３で最大となる。したがって、この場合には表３に示した判定画像番号グループテーブルの判定番号４の判定画像番号グループがそのＭＴＰにおける通常ウエルを判定するための判定用として採用される。
【００６９】
ここで、もしも、表４に示される識別番号１０のコントロール画像番号グループが登録してない場合には、識別番号３のコントロール画像番号グループのＭｃ値が最大の２となり、この識別番号３の判定画像番号グループポインタ３によって最終的に判定番号３の判定画像番号グループが選択されてしまうことになる。つまり、誤った判定画像番号グループが選択されてしまうことになる。しかし、識別番号１０のような画像番号グループをコントロールウエル画像番号グループテーブルに追加することによって判定精度を向上させることができる。
【００７０】
上述したコントロールウエル画像番号グループテーブルを設けることは、コントロールウエルよりも通常ウエルの方が反応が進んでいる場合に有効である。しかし、通常ウエルよりもコントロールウエルの方が反応が進んでいる場合には、判定画像番号グループテーブルの使用だけで十分に判定精度を確保できる。したがって、コントロールウエルと通常ウエルとの反応の進み具合を判定し、この判定結果に応じてどちらを選択するか切換える切換手段を設けてもよい。
【００７１】
図５から図７には、表４に示されるコントロールウエル画像番号グループテーブルと表３に示される判定画像番号グループテーブルとの両方を用いる場合において、画像メモリ装置２５から反応パターン情報を読出し、最終的にパターン判定およびエラー報知を行うまでの処理の流れがステップＳ３１〜Ｓ５０として示されている。
【００７２】
なお、上述した動作は細菌感受性検査を例として説明しているが、本発明方法および装置は、真菌の感受性検査、有菌の同定検査、ウィルス免疫凝集反応検査等においても使用することが可能である。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る判定方法および装置によれば、熟練した検査者が目視検査を行うときに判断基準としている画像的な特徴を数字列で表現し、コントロールウエル群の各ウエルから得られた数字列のうちの検体の特徴を表す行の数字と、通常ウエルの各ウエルから得られた数字列のうちの上記行に対応する行の数字とを比較し、異なる数字である場合には特定の条件を除いて、検体等にエラーがあると判定している。
【００７４】
したがって、熟練した検査者が目視検査を行うときと同程度の精度で、かつ高速にエラーを検出することができ、判定精度を飛躍的に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る粒子反応パターン判定装置のブロック構成図
【図２】同装置を用いてエラー検出を行う場合の一例の処理手順を示す図
【図３】同装置を用いてエラー検出を行う場合の一例の処理手順を示す図
【図４】同装置を用いてエラー検出を行う場合の一例の処理手順を示す図
【図５】同装置を用いてエラー検出を行う場合の別の例の処理手順を示す図
【図６】同装置を用いてエラー検出を行う場合の別の例の処理手順を示す図
【図７】同装置を用いてエラー検出を行う場合の別の例の処理手順を示す図
【図８】マイクロタイター法で用いられるマイクロタイタープレートの斜視図
【図９】同プレートを局部的に取出して示す断面図
【図１０】マイクロタイター法による粒子反応パターンのパターン形態の一例および同パターンの判定結果の一例を示す図
【図１１】従来の粒子反応パターン判定装置の概略構成図
【符号の説明】
１，２１…マイクロタイタープレート（ＭＴＰ）
２…ウエル
７…培養液
２２…照明装置
２３…拡散板
２４…撮像装置
２５…画像メモリ装置
２６…特徴値検出装置
２７…パターン判定装置
２８…面積検出装置
２９…輝度検出装置
３０…画像番号発生装置
３１…判定画像番号グループ選択装置
３２…メモリ装置
３３…エラー判定装置
３４…最終判定装置
３５…プリンタ
３６…エラー報知装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、細菌感受性検査や免疫凝集反応検査などを行う目的で、いわゆるマイクロタイター法を実行するときに必要なパターン判定の自動化に寄与できる粒子反応パターン判定方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
医療分野では、血液型の判定、抗原抗体の検出、各種蛋白質の検出、ビールス等の検出、細菌感受性検査等を行うとき、マイクロタイター法で検出・判定することが広く行われている。
【０００３】
このマイクロタイター法を実施する場合には、検体を収容するために、図８に示すようなマイクロタイタープレート（以後、ＭＴＰと略称する。）１と呼称されている検体収容容器が使用される。
【０００４】
ＭＴＰ１は、通常、アクリル樹脂、ポリスチレン、ポリ塩化ビニールなどの透光性のプラスチックで形成されており、検体を収容するためのウエル２を、たとえば８×１２の配列で９６個備えている。ウエル２相互の間隔は一定に保たれており、各ウエル２の底壁は図９に示すようにＵ字状あるいはＶ字状に形成されている。ＭＴＰ１の周壁３は、ウエル２の深さより所定だけ高く形成されており、その下端周縁部には水平方向外方に向けて２ｍｍ程度突出する厚さ３ｍｍ程度のリブ４が形成されている。そして、リブ４の下面で内周縁部には、周壁３の厚みに相当する幅の切欠部５が形成されており、この切欠部５と別のＭＴＰの上端部とを嵌合させることによって、ＭＴＰ１を複数積層できるようになっている。また、周壁３の外面には図８に示すように、各ＭＴＰを識別するためのバーコードラベル６を貼着する領域が設定されている。
【０００５】
このように構成されたＭＴＰ１を用いてマイクロタイター法で、たとえば細菌や真菌の感受性検査を行う場合には、図９に示すように、各ウエル２内に培養液７を収容するとともに検体（菌）を収容し、さらに試薬を添加する。
【０００６】
試薬については、一般に濃度希釈を行い、２濃度（薄い、濃い）、３濃度（薄い、中位、濃い）、６濃度、１２濃度などの濃度設定が行われる。また、基準となるパターンを得るために、複数のウエルのうちの幾つか、たとえば３つのウエルは、試薬を添加せずに検体を培養液だけで発育させるコントロールウエルとして用いられる。
【０００７】
検体の発育の程度は、図１０（ａ） に示すようにパターン８として現れる。このパターン８の面積は発育の程度を表している場合が多い。すなわち、一般的に試薬の濃度が濃い場合には発育が弱く、試薬の濃度が薄い場合には発育が強い。
【０００８】
そこで、パターン８のたとえば面積を基準面積、すなわち試薬の添加されていないコントロールウエル（図１０の例ではウエル番号 Ｈ１０，Ｈ１１，Ｈ１２）における発育面積と比較し、図１０（ｂ） に示すように陰性（−）か、擬陽性（±）か、陽性（＋，＋＋，＋＋＋，…）かを判定するようにしている。
【０００９】
ところで、上述したいわゆる粒子反応パターンの判定は、熟練した検査者の目視によって行われている場合が多い。しかし、このような目視による判定は、熟練を必要とし、しかも相当の熟練者でも判定に長時間を必要とする。
【００１０】
判定に要する時間を短縮するために、比色計等を利用した自動検査装置も考えられている。この自動検査装置は濁度測定法を採用している。このため、たとえばウエルの底部に沈降した反応の分布が不均一な場合や、中心部に反応がない場合には「反応なし」と判定し、また希薄な反応も「反応なし」と判定し、さらにはウェル中に発生した気泡を「反応あり」と判定するなどの問題があった。このため、濁度測定法を用いた自動検査装置では、判定後に目視による再判定が不可欠となる。
【００１１】
一方、濁度測定法を用いた自動検査装置の上述した問題を緩和させるために、この装置を使用するときには各ウェル中の反応を撹拌し、その後に濁度測定を行うことが指針として出されている。
【００１２】
しかし、このように反応を撹拌すると、反応パターンを強制的に崩すことになる。たとえば、撹拌前の目視では明らかに異なる反応パターンであっても、撹拌後は同程度の濁度となり、区別がつかない状態となる。一般に、反応パターンの形状には種々の貴重な情報が含まれている。撹拌法の併用は、反応パターンに含まれている貴重な情報を捨てることになり、得策ではない。
【００１３】
そこで、最近では画像処理技術を応用してパターン判定を完全に自動化する試みがなされている。
図１１には粒子反応パターンの判定を完全自動化した粒子反応パターン判定装置の概略構成が示されている。
【００１４】
この装置では、検査に供されるＭＴＰ１を水平に保持するＭＴＰ保持台１１を備えている。ＭＴＰ保持台１１の下方には、これに保持されているＭＴＰ１の下面に向けて照明光を照射する照明装置１２が設けられている。この照明装置１２は、光源１３から放射された光を拡散板１４に通し、この拡散板１４によって拡散された光を照明光としてＭＴＰ１の下面に照射する。
【００１５】
一方、ＭＴＰ保持台１１の上方にはＭＴＰ１の各ウエル２内の反応パターン像を検出するＣＣＤＴＶカメラ等で代表される撮像装置１５が配置されている。
撮像装置１５で検出された各パターン情報と図示しないバーコードリーダで読み取られた識別情報とは判定処理装置１６に導入される。判定処理装置１６は、各ウエル毎に得られたパターン情報をファジィコンピュータ、ニューロコンピュータ、人口知能（ＡＩ）等を使って判定し、図１０（ｂ） に示すような判定結果を求める。そして、この判定結果と識別情報とをプリンタ１７へ出力する。なお、ＭＴＰ１を自動搬送するようにした装置も考えられている。
【００１６】
しかしながら、上記のように構成された従来の粒子反応パターン判定装置にあっても次のような問題があった。
すなわち、細菌や真菌の感受性検査を例にとると、検査に供されるＭＴＰの各ウエルには本来同じ検体（菌）が入っているはずであるが、時には異菌種が混入している場合がある。このように異菌種が混入している場合には、「異菌種混入エラー」としてそのデータを取り除く必要があるが、従来の粒子反応パターン判定装置では同一菌種として判定し、その判定データを出力してしまう問題があった。同様に、試薬の濃度設定不良や検体量の設定不良によって起る「スキップエラー」、検体が正しく分注されていないことによる「釣菌エラー」や「未発育エラー」等の各種エラー認識を正確に行うことができない問題があった。
【００１７】
熟練した検査者の目視による判定では、経験に基づいて上述した各種のエラーをかなり精度良く認識している。しかし、従来の粒子反応パターン判定装置にあっては、検査者による認識精度まで至っていないのが実状である。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
上述の如く、粒子反応パターンの完全自動化を図った従来の粒子反応パターン判定装置にあっては、検体中にエラー要素が入り込んだとき、これに迅速かつ正確に対応することができず、判定精度の向上が望まれている。
そこで本発明は、上述した要望を満たすことのできる粒子反応パターン判定方法およびその装置を提供することを目的としている。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明では、マイクロタイタープレートの通常ウエル群とコントロールウエル群とにそれぞれ収容されている検体の反応パターンを撮像装置で撮像し、得られた画像情報を処理して各検体の反応パターンを判定するに先立って、前記通常ウエル群および前記コントロールウエル群を前記撮像装置で撮像して得られた画像情報を用い、予め設定された判断基準に基づいて各ウエルの反応パターンを表す数値と反応の特徴を表す数値とからなる数字列で表現された画像番号を各ウエルに対応づけて作成し、前記コントロールウエル群に属するウエルから得られた前記画像番号に基づいて予め作成されている判定用画像番号グループテーブルから１つの判定用画像番号グループを選択し、前記通常ウエル群に属する各ウエルから得られた前記画像番号が前記選択された判定画像番号グループに属しているか否かを調べ、異なる判定画像番号グループに属するものが検出されたときにはエラーであると判定することを特徴としている。
【００２０】
また、上記目的を達成するために、請求項２に係る発明では、通常ウエル群とコントロールウエル群とに検体をそれぞれ収容してなる透光性のマイクロタイタープレートに向けて照明光を照射する照明手段と、前記マイクロタイタープレートの前記各ウエルに収容されている検体の反応パターンを撮像装置で撮像する手段と、この手段で得られた画像情報を判定する判定手段とを備えた粒子反応パターン判定装置において、前記判定手段は、前記通常ウエル群および前記コントロールウエル群を前記撮像装置で撮像して得られた画像情報を用い、予め設定された判断基準に基づいて各ウエルの反応パターンを表す数値と反応の特徴を表す数値とからなる数字列で表現された画像番号を各ウエルに対応づけて作成する画像番号作成手段と、前記コントロールウエル群に属するウエルから得られた前記画像番号に基づいて予め作成されている判定用画像番号グループテーブルから１つの判定用画像番号グループを選択する判定用画像グループ選択手段と、前記通常ウエル群に属する各ウエルから得られた前記画像番号が前記選択された判定画像グループに属しているか否かを調べ、異なる判定画像グループに属するものが検出されたときにはエラーであると判定する判定手段とを含むことを特徴としている。
【００２１】
請求項１および請求項２の発明では、通常ウエル群およびコントロールウエル群を撮像装置で撮像して得られた画像情報を用い、予め設定された判断基準に基づいて各ウエルの反応パターンの特徴を表す数値と反応の特徴を表す数値とからなる数字列で表現された画像番号を各ウエルに対応づけて作成している。
【００２２】
反応パターンの特徴を表す数値とは、たとえば非常に薄く広がっているパターンは“０”、線香花火のような星状分散パターンは“１”、中心集中で不規則なパターンは“２”のように、人間が容易に識別できるパターン種類を数値で表現したものである。一方、反応の特徴を表す数値とは、たとえばパターンの面積、濃淡輝度の最大値（あるいは平均値）、濃淡輝度の傾斜度、パターンの円形度などを人間が容易に識別できる段階に対応させて数値で表現したものである。たとえば、濃淡輝度の最大値を例にとると、人間は濃淡輝度をたとえば低、中、高の３段階程度に容易に識別することができる。この３段階に対応させて、たとえば低の場合は“０”、中の場合は“１”、高の場合は“２”と表現したものである。
【００２３】
このような表現方式を採用すると、熟練した検査者が目視検査を行うときに判断基準となる画像的な特徴を比較的正確に数字列で表現できる。たとえば、上述した数値例を用い、反応パターンの特徴と反応の濃淡輝度の最大値とを用いて画像的な特徴を表現した場合、“１２”と数字列で表現されているときには、この数字列の意味しているパターンは、“線香花火のような星状分散パターンで、かつ輝度の高いパターン”であることが判る。上述のように画像的な特徴を表現した数字列を本発明では“画像番号”と称している。
【００２４】
本発明では、通常ウエル群およびコントロールウエル群の各ウエルから得られた画像について、各ウエルに対応づけて画像番号を作成している。
ここで、たとえば細菌の感受性検査を例にとると、コントロールウエル群の各ウエルには検体（菌）と培養液しか収容されていないので、これらのウエルから得られた画像番号、つまり数字列のある行には検体の特徴を表す数字が必ず含まれている。
【００２５】
そこで、本発明ではコントロールウエル群のウエルから得られた数字列のうちの検体の特徴を表す行の数字と、通常ウエルの各ウエルから得られた数字列のうちの上記行に対応する行の数字とを比較し、異なる数字である場合には特定の条件を除いて、検体等にエラーがあると判定している。
【００２６】
したがって、熟練した検査者が目視検査を行うときと同程度の精度で、かつ高速にエラーを検出することができる。そして、エラーウエルを除いたウエルについて最終的なパターン判定が行われる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら発明の実施形態を説明する。
図１には本発明の一実施形態に係る粒子反応パターン判定装置が示されている。
【００２８】
同図において、２１は検査に供されるＭＴＰを示している。このＭＴＰは、透光性のプラスチック材で形成されており、図８に示すように８×１２の配列で９６個のウエルを備えている。このＭＴＰ２１は、図８に示すようにウエル番号 Ｈ１０，Ｈ１１，Ｈ１２がコントロールウエルとして用いられ、残りが通常ウエルとして用いられる。そして、ＭＴＰ２１は、図示しないＭＴＰ保持台上に保持される。
【００２９】
ＭＴＰ２１の下方には照明装置２２が設けてあり、この照明装置２２は光源から放射された光を拡散板２３に通し、この拡散板２３によって拡散された光を照明光としてＭＴＰ２１の下面に照射する。
【００３０】
ＭＴＰ２１の上方にはＭＴＰ２１の各ウエル内の反応パターン像を検出するＣＣＤＴＶカメラ等で代表される撮像装置２４が配置されている。また、側方には図示しないバーコードリーダが配置されている。なお、撮像時間の短縮化を図るために、撮像装置２４を複数設け、これらでＭＴＰ２１の各領域を分担して撮像するようにしてもよい。
【００３１】
撮像装置２４によって得られた各ウエルの反応パターン情報と図示しないバーコードリーダで読み取られた識別情報とは一旦、画像メモリ装置２５に格納される。
【００３２】
ＭＴＰ２１の全てのウエルについて反応パターン情報の収集が終了すると、画像メモリ装置２５から各ウエルの反応パターン情報が順次読み出され特徴値検出装置２６に与えられる。
【００３３】
この特徴値検出装置２６は、反応パターンを判定するパターン判定装置２７と、反応の特徴を表す１つの指標であるパターン面積を検出するパターン面積検出装置２８と、反応の特徴を表す別の指標である輝度を検出する輝度検出装置２９とを備えている。なお、反応の特徴を表す指標としては、パターン面積や輝度に限らず、たとえば円形度や輝度勾配等の他の指標を用いることもできる。
【００３４】
パターン判定装置２７は、入力された反応パターン情報について、予め人間が容易に識別できる程度に分類されている複数の反応パターンのうちのどの範疇に入るかをＡＩやファジコンピュータやニューロコンピュータ等を使って識別し、該当する反応パターンに付されている数字Ｘを識別結果として出力する。
【００３５】
この例では、予めたとえば５種類に分類されており、分類されている５種類の反応パターンと数字Ｘとは次のような関係にある。
反応パターンＸ＝０：非常に薄く広がっているパターン
反応パターンＸ＝１：線香花火のような星状分散パターン
反応パターンＸ＝２：中心集中で不規則なパターン
反応パターンＸ＝３：中心集中で丸びを帯びたパターン
反応パターンＸ＝４：ウエル全面に広がっているパターン
反応パターンＸ＝５：無反応パターン
パターン面積検出装置２８は、入力された反応パターン情報について、予め人間が容易に識別できる程度に感覚的に分類されている複数の面積のうちのどの範疇に入るかを前述した手法等を使って識別し、該当する面積に付されている数字Ｙを識別結果として出力する。
【００３６】
この例では、予めたとえば３種類に分類されており、分類されている３種類の面積と数字Ｙとは次のような関係にある。
面積 Ｙ＝０：少し広がっている
面積 Ｙ＝１：やや広がっている
面積 Ｙ＝２：よく広がっている
輝度検出装置２９は、入力された反応パターン情報について、予め人間が容易に識別できる程度に感覚的に分類されている複数の輝度のうちのどの範疇に入るかを前述した手法等を使って識別し、該当する輝度に付されている数字Ｚを識別結果として出力する。
【００３７】
この例では、予めたとえば３種類に分類されており、分類されている３種類の輝度と数字Ｚとは次のような関係にある。
輝度 Ｚ＝０：輝度が低い
輝度 Ｚ＝１：輝度が中程度
輝度 Ｚ＝２：輝度が高い
特徴値検出装置２６から数値として出力された特徴情報Ｘ，Ｙ，Ｚは、画像番号発生装置３０に導入される。画像番号発生装置３０は、各ウエル毎の特徴情報Ｘ，Ｙ，ＺをそのままＸＹＺの順に並べた数値列を画像番号とし、これら画像番号を各ウエルに対応づけて一旦記憶する。
したがって、画像番号発生装置３０に一旦記憶されたＭＴＰ１枚分の画像番号は表１に一例を示すようなものとなる。
【００３８】
【表１】
この表１において、ウエル番号 Ｈ１０，Ｈ１１，Ｈ１２における画像番号はコントロールウエルのものであり、他の画像番号は通常ウエルのものである。
この表１において、画像番号５００は無反応パターンを表している。また、画像番号０００は非常に薄く、輝度が低く、しかも少し広がっている反応を表し、これは無反応と同じ扱いとなる。
また、反応パターンが０（Ｘ＝０、非常に薄く広がっているパターン）のとき、Ｙ，Ｚが０，１，２のときには表２に示す形態を表している。
【００４０】
【表２】
さらに、画像番号１１１は、線香花火のような星状分散パターンで、輝度が中で、やや面積があるパターンを表している。
画像番号２１１は、ウエルの中心に不規則な反応があり、輝度が中で、やや面積があるパターンを表している。
【００４２】
画像番号２２１は、ウエルの中心に不規則な反応があり、輝度が中で、面積が大であるパターンを表している。
画像番号４２１は、ウエル全面に広がっているパターンで、輝度が中で、面積が大であるパターンを表している。
【００４３】
画像番号４２２は、ウエル全面に広がっているパターンで、輝度が高く、面積が大であるパターンを表している。
ＭＴＰ１枚分の画像番号が画像番号発生装置３０に記憶されると、この画像番号発生装置３０からウエル番号 Ｈ１０，Ｈ１１，Ｈ１２における画像番号、つまりコントロールウエルの画像番号が判定画像番号グループ選択装置３１に出力される。
【００４４】
判定画像番号グループ選択装置３１は、コントロールウエルの画像番号が与えられると、メモリ装置３２に予め記憶されている判定画像番号グループテーブルの中からコントロールウエルの画像番号によって指定される判定画像番号グループを選択して出力する。
【００４５】
判定画像番号グループテーブルは、コントロールウエルの画像番号を基準にして通常ウエルの反応パターンの判定に供されるもので、熟練した検査者による入力や学習機能を活用して予め作成されており、表３に示すように判定番号と判定画像番号グループとから構成されている。
【００４６】
【表３】
ここで、表３に示される判定画像番号グループテーブル中の追加画像番号は次のような意味をもつ。すなわち、細菌の感受性検査を例にとると、本来良く発育したときには反応パターンの数値が４となる検体（菌）の場合でも試薬濃度が濃い条件下で発育があまり進まないときには、非常に薄く広がっている反応となる。画像番号で表すと、０１２や０２２となる場合である。０１２や０２２は、非常に薄く、輝度が高く広がっていることを表している。したがって、コントロールウエル（陽性コントロール、検体と培養液のみで、試薬が入っていない）の反応パターンの数値が４の場合には、画像番号（４００〜４２２）だけではなく、０１２や０２２も同じグループとして扱う必要がある。
【００４８】
また、本来良く発育したときには反応パターンの数値が２となる検体（菌）の場合でも試薬濃度が濃い条件下で発育があまり進まないときには、非常に薄く少し広がっている反応となる。画像番号で表すと、００１となる場合である。００１は、非常に薄く、輝度が中で少し広がっていることを表している。したがって、コントロールウエル（陽性コントロール）の反応パターンの数値が２の場合には、画像番号（２００〜２２２）だけではなく、００１も同じグループとして扱う必要がある。
【００４９】
これと同様のことがコントロールウエルの反応パターンの数値が３の場合にも生じる。したがって、コントロールウエルの反応パターンの数値が３の場合には、画像番号（３００〜３２２）だけではなく、００１も同じグループとして扱う必要がある。
【００５０】
表３は陽性コントロールの例であるが、陽性コントロールに限られるものではなく、陰性コントロールであってもよい。陰性コントロールの場合には判定画像番号グループテーブルの内容が異なるが、上述した手法で判定画像番号グループテーブルを作成することができる。
【００５１】
判定画像番号グループ選択装置３１は、表３に示されている判定画像番号グループテーブルの中から次のような手法で１つの判定画像番号グループを選択する。すなわち、コントロールウエルの個数をＮとすると、この例ではウエル番号 Ｈ１０，Ｈ１１，Ｈ１２のウエルをコントロールウエルとして用いているので、Ｎ＝３である。そこで、この３つのコントロールウエルから得られた画像番号が、判定番号０の画像番号グループから最後の判定番号の画像番号グループまでの各グループに何個含まれているかを計算する。この値をＭ（コントロール値）としたとき、Ｍが最も大なる判定画像番号グループを、そのＭＴＰにおける通常ウエルを判定するためのグループとして採用する。もしも、同じＭ値をもつ判定画像番号グループが複数存在した場合には、たとえば表３に示すテーブルの行番号が最も小なる判定画像番号グループを優先的に「判定画像番号グループ」として採用する。
【００５２】
たとえば、Ｎ＝３で、各コントロールウエルの画像番号が４２２，４２２，４２２の場合には、表３に示すテーブル上において判定番号４の判定画像番号グループのＭ値がＭ＝３で最大となる。したがって、この場合には判定番号４の判定画像番号グループが判定用として採用される。
【００５３】
このようにして、選択された、たとえば判定番号４の判定画像番号グループ情報はエラー判定装置３３に与えられる。
エラー判定装置３３では、通常ウエル群に属する各ウエルから得られた画像番号と同じ画像番号が選択された判定画像番号グループに有るか否かを調べ、有る場合にはそのウエルを「反応有り」と判定し、無い場合にはそのウエルを「反応無し」と判定する。判定番号４の判定画像番号グループには、０１２，０２２が追加画像番号として登録されているので、これらの画像番号の通常ウエルについても「反応有り」と判定される。
【００５４】
エラー判定装置３３では、「反応無し」と判定した通常ウエルについて、さらに細かい分析を行う。
すなわち、コントロールウエルの画像番号に基づいて判定番号４の判定画像番号グループが選択された場合、検体の発育状態から放射状に広がる反応パターンは検出されないはずである。したがって、画像番号が２ｘｘとなっている通常ウエルの反応は同じ検体ではなく、別の検体（菌）が混じっていると見なすことができる。このように別の検体（菌）が混じっていると見なされる場合、エラー判定装置３３はその通常ウエルについて「異菌種混入エラ−」と判定する。
【００５５】
また、通常ウエルに分注される試薬の濃度は、予め定められた段階の濃度であるはずであるが、何らかの原因で一部の濃度が定められた通りでない場合には、この崩れが画像番号の変化として現れる。つまり、濃度に対して反応が対応しない場合が生じる。このように濃度に対して反応が対応しないと見なされる場合、エラー判定装置３３はその通常ウエルについて「スキップエラ−」と判定する。
【００５６】
同様に、通常ウエルに注入される検体量が局部的に定められた通りでない場合には、この崩れが画像番号の変化として現れる。このように検体量に対して反応が対応しないと見なされる場合、エラー判定装置３３はその通常ウエルについて「未発育エラ−」と判定する。
【００５７】
また、Ｎ＝３で、各コントロールウエルの画像番号が５００，５００，５００（無反応）の場合には、表３に示すテーブル上において判定番号５の判定画像番号グループのＭ値がＭ＝３で最大となる。したがって、この場合には判定番号５の判定画像番号グループが判定用として採用される。しかし、コントロールウエルにおいては、通常、何らかの反応があるはずであり、この場合には無反応という結果がでているので、釣菌の間違いであることが判る。このように釣菌の間違いであると見なされる場合、エラー判定装置３３はそのＭＴＰについて「釣菌エラ−」と判定する。
【００５８】
エラー判定装置３３において、「反応有り」と判定された通常ウエルの画像番号は、最終的に図１０（ｂ） に示すように、陰性（−）、擬陽性（±）、陽性（＋，＋＋，＋＋＋，…）の判定を行う最終判定装置３４に導入される。そして、最終判定装置３４で得られた最終判定情報はプリンタ３５の入力信号として与えられる。また、エラー判定装置３３において得られたエラー情報は、エラー報知装置３６を介してプリンタ３５に導入される。
【００５９】
したがって、プリンタ３５の出力から、通常ウエルのうちの正常なウエルについての正確な反応パターン判定結果と、通常ウエルのうちのエラーの生じたウエルの番号およびそのエラー内容とを知ることができ、精度の高い判定結果を得ることができる。
【００６０】
図２から図４には、画像メモリ装置２５から反応パターン情報を読出し、最終的にパターン判定およびエラー報知を行うまでの処理の流れがステップＳ１〜Ｓ１９として示されている。このような処理は、ハードウェアを主体にした処理に限らず、ソフトウェアを主体にして処理できることは勿論である。
【００６１】
なお、上述した動作説明は、試薬が分注されていないコントロールウエル中の反応が通常ウエル中の反応に比べてよく反応していることを前提にしている。
しかし、現実にはコントロールウエル中の反応に比べて通常ウエル中の反応の方がよく反応している場合がある。この原因としては、コントロールウエルへの検体の分注量が通常ウエルの検体分注量より少ない場合が考えられる。上記のように通常ウエル中の反応の方がコントロールウエル中の反応より進んでいる場合には、コントロールウエルの画像番号に基づいて表３の判定画像番号グループテーブルから直接的に判定画像番号グループを選択すると、エラーの判定精度を低下させる虞がある。
【００６２】
このような場合には、まずコントロールウエルの画像番号がコントロールウエル画像番号グループのどのグループに属しているかを決定し、このコントロール画像番号グループ値に基づいて判定画像番号グループテーブルから判定画像番号グループを選択する方がエラーの判定精度を上げることができる。
【００６３】
すなわち、メモリ装置３２に表４に示すようなコントロールウエル画像番号グループテーブルと表３に示した判定画像番号グループテーブルとを予め格納しておく。
【００６４】
【表４】
コントロールウエル画像番号グループテーブルは、識別番号と、コントロールウエルに良く出てくる画像番号グループおよび判定精度を向上させるために追加された画像番号グループからなる画像番号グループと、表３に示される判定番号に対応した判定画像番号グループポインタとから構成されている。
【００６６】
そして、判定画像番号グループ選択装置３１において、入力されたコントロールウエル画像番号を用いて、まず表４におけるコントロールウエル画像番号グループテーブルのコントロール画像番号グループを選択し、この選択されたコントロール画像番号グループの判定画像番号グループポインタを用いて表３に示される判定画像番号グループテーブルの判定番号を選択し、この判定番号から判定画像番号グループを選択する。
【００６７】
たとえば、今、コントロールウエルの個数をＮ＝３とする。この３つのコントロールウエルから得られた画像番号が３２２，３２２，４２２であった場合、この画像番号が表４に示されているコントロールウエル画像番号グループテーブルの識別番号０の画像番号グループから最後の識別番号の画像番号グループまでの各グループに何個含まれているかを計算する。
【００６８】
この値をＭｃとしたとき、Ｍｃが最も大なるコントロールウエル画像番号グループに付されている判定画像番号グループポインタを読み取る。この場合には識別番号１０、すなわち、判定画像番号グループポインタ４（追加グループ）のＭｃ値がＭｃ＝３で最大となる。したがって、この場合には表３に示した判定画像番号グループテーブルの判定番号４の判定画像番号グループがそのＭＴＰにおける通常ウエルを判定するための判定用として採用される。
【００６９】
ここで、もしも、表４に示される識別番号１０のコントロール画像番号グループが登録してない場合には、識別番号３のコントロール画像番号グループのＭｃ値が最大の２となり、この識別番号３の判定画像番号グループポインタ３によって最終的に判定番号３の判定画像番号グループが選択されてしまうことになる。つまり、誤った判定画像番号グループが選択されてしまうことになる。しかし、識別番号１０のような画像番号グループをコントロールウエル画像番号グループテーブルに追加することによって判定精度を向上させることができる。
【００７０】
上述したコントロールウエル画像番号グループテーブルを設けることは、コントロールウエルよりも通常ウエルの方が反応が進んでいる場合に有効である。しかし、通常ウエルよりもコントロールウエルの方が反応が進んでいる場合には、判定画像番号グループテーブルの使用だけで十分に判定精度を確保できる。したがって、コントロールウエルと通常ウエルとの反応の進み具合を判定し、この判定結果に応じてどちらを選択するか切換える切換手段を設けてもよい。
【００７１】
図５から図７には、表４に示されるコントロールウエル画像番号グループテーブルと表３に示される判定画像番号グループテーブルとの両方を用いる場合において、画像メモリ装置２５から反応パターン情報を読出し、最終的にパターン判定およびエラー報知を行うまでの処理の流れがステップＳ３１〜Ｓ５０として示されている。
【００７２】
なお、上述した動作は細菌感受性検査を例として説明しているが、本発明方法および装置は、真菌の感受性検査、有菌の同定検査、ウィルス免疫凝集反応検査等においても使用することが可能である。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る判定方法および装置によれば、熟練した検査者が目視検査を行うときに判断基準としている画像的な特徴を数字列で表現し、コントロールウエル群の各ウエルから得られた数字列のうちの検体の特徴を表す行の数字と、通常ウエルの各ウエルから得られた数字列のうちの上記行に対応する行の数字とを比較し、異なる数字である場合には特定の条件を除いて、検体等にエラーがあると判定している。
【００７４】
したがって、熟練した検査者が目視検査を行うときと同程度の精度で、かつ高速にエラーを検出することができ、判定精度を飛躍的に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る粒子反応パターン判定装置のブロック構成図
【図２】同装置を用いてエラー検出を行う場合の一例の処理手順を示す図
【図３】同装置を用いてエラー検出を行う場合の一例の処理手順を示す図
【図４】同装置を用いてエラー検出を行う場合の一例の処理手順を示す図
【図５】同装置を用いてエラー検出を行う場合の別の例の処理手順を示す図
【図６】同装置を用いてエラー検出を行う場合の別の例の処理手順を示す図
【図７】同装置を用いてエラー検出を行う場合の別の例の処理手順を示す図
【図８】マイクロタイター法で用いられるマイクロタイタープレートの斜視図
【図９】同プレートを局部的に取出して示す断面図
【図１０】マイクロタイター法による粒子反応パターンのパターン形態の一例および同パターンの判定結果の一例を示す図
【図１１】従来の粒子反応パターン判定装置の概略構成図
【符号の説明】
１，２１…マイクロタイタープレート（ＭＴＰ）
２…ウエル
７…培養液
２２…照明装置
２３…拡散板
２４…撮像装置
２５…画像メモリ装置
２６…特徴値検出装置
２７…パターン判定装置
２８…面積検出装置
２９…輝度検出装置
３０…画像番号発生装置
３１…判定画像番号グループ選択装置
３２…メモリ装置
３３…エラー判定装置
３４…最終判定装置
３５…プリンタ
３６…エラー報知装置
Claims (2)
- マイクロタイタープレートの通常ウエル群とコントロールウエル群とにそれぞれ収容されている検体の反応パターンを撮像装置で撮像し、得られた画像情報を処理して各検体の反応パターンを判定するに先立って、
前記通常ウエル群および前記コントロールウエル群を前記撮像装置で撮像して得られた画像情報を用い、予め設定された判断基準に基づいて各ウエルの反応パターンの特徴を表す数値と反応の特徴を表す数値とからなる数字列で表現された画像番号を各ウエルに対応づけて作成し、
前記コントロールウエル群に属するウエルから得られた前記画像番号に基づいて予め作成されている判定用画像番号グループテーブルから１つの判定用画像番号グループを選択し、
前記通常ウエル群に属する各ウエルから得られた前記画像番号が前記選択された判定画像番号グループに属しているか否かを調べ、
この調べで異なる判定画像番号グループに属するものが検出されたときにはエラーであると判定する
ことを特徴とする粒子反応パターン判定方法。 - 通常ウエル群とコントロールウエル群とに検体をそれぞれ収容してなる透光性のマイクロタイタープレートに向けて照明光を照射する照明手段と、前記マイクロタイタープレートの前記各ウエルに収容されている検体の反応パターンを撮像装置で撮像する手段と、この手段で得られた画像情報を判定する判定手段とを備えた粒子反応パターン判定装置において、
前記判定手段は、前記通常ウエル群および前記コントロールウエル群を前記撮像装置で撮像して得られた画像情報を用い、予め設定された判断基準に基づいて各ウエルの反応パターンの特徴を表す数値と反応の特徴を表す数値とからなる数字列で表現された画像番号を各ウエルに対応づけて作成する画像番号作成手段と、前記コントロールウエル群に属するウエルから得られた前記画像番号に基づいて予め作成されている判定用画像番号グループテーブルから１つの判定用画像番号グループを選択する判定用画像グループ選択手段と、前記通常ウエル群に属する各ウエルから得られた前記画像番号が前記選択された判定画像グループに属しているか否かを調べ、異なる判定画像グループに属するものが検出されたときにはエラーであると判定する判定手段とを含むことを特徴とする粒子反応パターン判定装置。
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|---|---|---|---|
| JP11261896A JP3604230B2 (ja) | 1996-05-07 | 1996-05-07 | 粒子反応パターン判定方法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP11261896A JP3604230B2 (ja) | 1996-05-07 | 1996-05-07 | 粒子反応パターン判定方法およびその装置 |
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| JPH09297098A JPH09297098A (ja) | 1997-11-18 |
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1996
- 1996-05-07 JP JP11261896A patent/JP3604230B2/ja not_active Expired - Lifetime
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