JP6329508B2 - 内容物状態判別装置及び内容物状態判別方法 - Google Patents

Description

本発明は、創薬用保管チューブ内の内容物の状態を判別する内容物状態判別装置及び内容物状態判別方法に関する。

創薬研究の分野においては、大量の試料を低温で保管したり分析したりする実験を高効率で行う必要がある。
そのため、例えば、図４に示すように、試料を溶解した溶液をマイクロチューブＭＴと呼ばれる円筒状または四角筒状の小型容器（創薬用保管チューブ）に注入し、このマイクロチューブＭＴをＳＢＳ（Ｓｏｃｉｅｔｙ ｆｏｒ Ｂｉｏｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｓｃｒｅｅｎｉｎｇ）規格に準拠した８行×１２列の合計９６個の区画を有する保管プレートＲに縦列収容し、マイクロチューブＭＴの開口部を着脱可能なキャップＣで密封して保管や搬送を行っている。

このようなマイクロチューブＭＴ内に収容された内容物の量や溶解具合等の状態は、実験を行うために非常に重要であるため、その状態を保存前にかならず確認する必要があるが、マイクロチューブＭＴを多数収容する保管プレートＲは、上記の例によれば区画のピッチが短いため、保管プレートＲに収容されているマイクロチューブＭＴの内容物の状態を判別することは困難であった。
そのため、人手によって、一本ずつマイクロチューブＭＴを取り出し、目視で確認する必要があり、全数のマイクロチューブＭＴの状態を判別するには、かなりの手間と時間を要していた。

また、このマイクロチューブＭＴの透明度や色、溶液の色によっては、目視での確認はさらに作業者に非常に大きな注意力・集中力が求められるため、確認ミスが発生する可能性も高くなり、不良な試料を見落としてしまうと実験の精度や信頼性に影響を及ぼす虞があった。
そこで、センサ等を用いて光学的に溶液中の異物を検知する装置が公知（例えば、特許文献１等参照。）であり、このような装置を利用することで、判断の正確性を上げることも考えられる。

特開２００３−１０７０１０号公報

公知の異物検知装置では、透明な容器内での比較的大きな異物を検出することは可能であり、特許文献１のものでは、異なる色の光や反射光と透過光を使用することで、異物を検知するとともに、排除すべき異物と許容されるべき異物の判別も行っている。
しかしながら、創薬用保管チューブのように、容器が極めて小さく僅かな量の試料の場合、公知の異物検知装置では正確に判別することは難しく、さらに、濃い色の溶液で同系色の異物、溶け残りの混濁物、沈殿等が存在した場合や、容器の透明度や色によっては、溶液の有無も含めて、その状態の確認が困難な場合があった。

本発明は、これらの問題点を解決するものであり、簡単な構成で、創薬用保管チューブ内の内容物の状態を、短時間で効率よく判別することが可能な内容物状態判別装置及び内容物状態判別方法を提供することを目的とするものである。

本発明に係る内容物状態判別装置は、撮像ユニットと画像処理部とを有し、創薬用保管チューブ内の内容物の状態を判別する内容物状態判別装置であって、複数の前記創薬用保管チューブを同時に撮像位置に移動させるチューブ移動機構と、複数の前記創薬用保管チューブに透過光を投光する照明ユニットと、前記撮像ユニット、画像処理部、チューブ移動機構及び照明ユニットの処理・動作を制御する制御部を有し、前記照明ユニットは、赤外線投光部及び赤色可視光投光部を有し、前記制御部が、前記チューブ移動機構により取り出され撮像位置で停止した複数の前記創薬用保管チューブに対し、前記照明ユニットによる投光と前記撮像ユニットによる撮像とを連動して作動させるように構成され、前記制御部が、前記チューブ移動機構により撮像位置で停止した複数の前記創薬用保管チューブに対し、撮像ユニットによる停止した前記創薬用保管チューブの撮像を、赤外線投光部及び赤色可視光投光部を切り替えて少なくとも２回行うように構成されていることにより、前記課題を解決するものである。

本発明に係る内容物状態判別方法は、撮像ユニットと画像処理部とを有する内容物状態判別装置によって、創薬用保管チューブ内の内容物の状態を判別する内容物状態判別方法であって、複数の前記創薬用保管チューブを同時に撮像位置に移動し、赤外線及び赤色可視光による透過光を、照明ユニットを切り替えて投光して前記撮像ユニットにより前記創薬用保管チューブを少なくとも２回撮像し、前記画像処理部により、前記撮像ユニットによる少なくとも２回の撮像画像から前記創薬用保管チューブ内の内容物の液面、濁り、沈殿物、浮遊物等を定量化することにより、前記課題を解決するものである。

請求項１に係る内容物状態判別装置によれば、照明ユニットは赤外線投光部及び赤色可視光投光部を有し、制御部がチューブ移動機構により取り出され撮像位置で停止した複数の創薬用保管チューブに対し、照明ユニットによる投光と撮像ユニットによる撮像とを連動して作動させることにより、濃い色の溶液で同系色の異物、溶け残りの混濁物、沈殿等が存在した場合でも、赤外線の特性を利用して、異物や混濁物等の固形物と溶液とを高いコントラストで撮像することが可能となる。
このことで、固形物の大きさや分散を判別することができ、異物、混濁、沈殿の状態を含めた内容物状態を判別することが可能となる。
また、制御部の制御によって、チューブ移動機構により創薬用保管チューブの取り出し、撮像位置での停止を自動的に行い、投光、撮像を自動化することが可能となるため、保管プレートに多数収容された創薬用保管チューブの内容物の状態を短時間で効率よく判別することができる。
また、照明ユニットは、赤色可視光投光部をさらに有し、制御部が、チューブ移動機構により撮像位置で停止した創薬用保管チューブに対し、チューブ移動機構により撮像位置で停止した複数の前記創薬用保管チューブに対し、撮像ユニットによる停止した前記創薬用保管チューブの撮像を、赤外線投光部及び赤色可視光投光部を切り替えて少なくとも２回行うように構成されたことにより、赤外線では逆にコントラストが小さくなる溶液の液面を赤色可視光によって判別することが可能となり、より確実に内容物の状態を判別することができる。

請求項２に記載の構成によれば、チューブ移動機構は、創薬用保管チューブを保管プレートの下方から撮像位置まで押し出す押出部と、押出部に対向して前記創薬用保管チューブに上方から当接する姿勢保持部とを有し、押出部は、直線状に並んで立設された複数の押出ピンを有し、姿勢保持部は、複数の押出ピンが並んだ方向に延びる押さえ部材を有することにより、保管プレートから同時に複数の創薬用保管チューブを、姿勢を保ったまま、撮像位置に移動させることができ、内容物の状態をさらに短時間で効率よく判別することができる。

請求項３に記載の構成によれば、画像処理部が、撮像ユニットにより２回撮像された情報から、創薬用保管チューブ内の内容物の液面、濁り、沈殿物、浮遊物を定量化することにより、試薬としての使用可能かどうかの判断まで含めて、確実に判別することが可能となる。
請求項４に記載の構成によれば、照明ユニットが、撮像ユニットによる撮像に必要な時間のみ投光を行う発光制御部を有することにより、創薬用保管チューブに対してほとんど熱を与えないため、試料の溶液の熱による変質を抑制し、実験の精度や信頼性に影響を及ぼすことを防止できる。

請求項５に係る内容物状態判別方法によれば、複数の創薬用保管チューブを同時に撮像位置に移動し、赤外線及び赤色可視光による透過光を、照明ユニットを切り替えて投光して撮像ユニットにより創薬用保管チューブを少なくとも２回撮像し、画像処理部により、撮像ユニットによる少なくとも２回の撮像画像から複数の創薬用保管チューブ内の内容物の液面、濁り、沈殿物、浮遊物等を定量化することにより、濃い色の溶液で同系色の異物、溶け残りの混濁物、沈殿等が存在した場合でも、赤外線の特性を利用して、異物や混濁物等の固形物と溶液とを高いコントラストで撮像することが可能となるとともに、赤外線では逆にコントラストが小さくなる溶液の液面を赤色可視光によって判別することが可能となり、より確実に内容物の状態を判別することができるとともに、試薬としての使用可能かどうかの判断まで含めて、確実に判別することが可能となる。
このことで、固形物の大きさや分散を判別することができ、異物、混濁、沈殿の状態を含めた内容物状態を判別することが可能となる。

請求項６に記載の構成によれば、撮像ユニットによる撮像に必要な時間のみ投光を行うことにより、創薬用保管チューブに対してほとんど熱を与えないため、試料の溶液の熱による変質を抑制し、実験の精度や信頼性に影響を及ぼすことを防止できる。

本発明の内容物状態判別装置の概略説明図。 本発明の一実施形態の内容物状態判別装置の概略斜視図。 押さえ部材の説明図。 保管プレートおよび創薬用保管チューブの一例の斜視図。

本発明の内容物状態判別装置及び内容物状態判別方法の概略を、図１に基づいて説明する。
内容物状態判別装置１００は、撮像ユニット１１０と画像処理部１４０とを有し、創薬用保管チューブＭＴ内の内容物の状態を判別するものである。
チューブ移動機構１２０は、創薬用保管チューブＭＴを保管プレートＲの下方から撮像位置まで押し出す押出部である押出ピン１２１と、押出ピン１２１に対向して創薬用保管チューブＭＴに上方から当接する姿勢保持部である押さえ部材１２２を有している。
撮像位置の創薬用保管チューブＭＴに対して撮像ユニット１１０の反対側には、撮像ユニット１１０に向けて赤外線の透過光を投光する照明ユニット１３０が設けられている。

創薬用保管チューブＭＴは、保管プレートＲに収容されて撮像位置の下方に導入され、まず、チューブ移動機構１２０の押さえ部材１２２が創薬用保管チューブＭＴの上方に当接する。
次いで、下方から押出ピン１２１が上昇し、創薬用保管チューブＭＴは、押出ピン１２１と押さえ部材１２２に挟まれた状態で姿勢を維持しながら撮像位置に移動する。
創薬用保管チューブＭＴが撮像位置で停止した状態で、照明ユニット１３０が発光し撮像ユニット１１０によって透過光による画像が撮像される、画像処理部１４０で内容物の液面、濁り、沈殿物、浮遊物等を定量化して状態を判別する。
また、照明ユニット１３０が、赤外線投光部及び赤色可視光投光部を切り替え可能に構成され、それぞれの投光時に撮像ユニット１１０により撮像し、画像処理部１４０で２回の撮像された情報から内容物の液面、濁り、沈殿物、浮遊物等を定量化して状態を判別する。
これらの一連の動作は、制御部１５０によって制御される。

なお、制御部１５０によって、照明ユニット１３０による投光を撮像ユニット１１０による撮像に必要な最短時間とすることで、創薬用保管チューブＭＴの内容物に熱の影響を与えることが防止され、実験の精度や信頼性に影響を及ぼすことを防止できる。
また、チューブ移動機構は、上方から創薬用保管チューブＭＴを把持して引き上げるものであってもよく、撮像位置で停止した際の姿勢の維持が可能であれば、下方からの押出部のみを設け姿勢保持部である押さえ部材１２２を省略してもよい。

また、図１の概略図では、創薬用保管チューブＭＴを１本のみ図示したが、実際の保管プレートＲは図示の表裏方向に複数の創薬用保管チューブＭＴが並列しており、それらを同時にチューブ移動機構で上方に持上げて撮像する。
その際、撮像ユニット１１０は、全ての創薬用保管チューブＭＴを一度に視野に入れて撮像するようにしてもよく、図示の表裏方向に移動して複数回撮像してもよい。
また、照明ユニット１３０も、発光面を広くして全ての創薬用保管チューブＭＴに同時に投光してもよく、図示の表裏方向に移動して複数回投光してもよい。
さらに、照明ユニット１３０の赤外線投光部及び赤色可視光投光部の切り替えは、同一発光面に複数種類の光源を配置し、電気的に切り替えてもよく、異なる発光面を移動させるようにしてもよい。
なお、制御部１５０は物理的に独立したものでなくてもよく、例えば、画像処理部１４０や撮像ユニット１１０が照明ユニット１３０を制御する等、それぞれの機器に内蔵した制御機能を適宜連携させることで、全体的に制御部１５０として機能してもよい。

本発明の一実施形態である内容物状態判別装置は、図２に示すように、８行×１２列の合計９６個の区画を有する保管プレートＲに縦列収容した創薬用保管チューブ（マイクロチューブ）ＭＴを、１列単位で保管プレートＲの下方から撮像位置まで押し出して撮像するようにしたものである。
チューブ移動機構１２０は、創薬用保管チューブＭＴを保管プレートＲの下方から撮像位置まで８本の押出ピン１２１と、押出ピン１２１に対向して８本の創薬用保管チューブＭＴに上方から当接する押さえ部材１２２を有している。
押出ピン１２１は昇降台１２４に固定されており、昇降台１２４を昇降させることにより、８本の押出ピン１２１が同時に昇降するように構成されている。

押さえ部材１２２は、図２、図３に示すように、創薬用保管チューブＭＴと当接する側に、それぞれの創薬用保管チューブＭＴの上方周縁部に当接する位置決めピン１２３が設けられている。
位置決めピン１２３は、円錐形状に形成されており、それぞれの創薬用保管チューブＭＴに対して４箇所に当接するよう、９個×２列で１８個設けられている。
このことで、位置決めピン１２３は、押さえ部材１２２を上方から下降させた際に、複数の創薬用保管チューブＭＴの間に円滑に挿入されるとともに、所定の下降位置で複数の創薬用保管チューブＭＴを押さえ部材１２２に対して同時に位置決めすることができる。
下方から押出ピン１２１が上昇する前に、押さえ部材１２２による創薬用保管チューブＭＴの位置決め動作を行い、押出ピン１２１の上昇と連動して創薬用保管チューブＭＴが押さえ部材１２２との間で挟まれた状態で上昇することで、創薬用保管チューブＭＴの姿勢を確実に維持して撮像位置まで上昇させることができる。
照明ユニット１３０は、赤外線投光部１３１及び赤色可視光投光部１３２を左右に有しており、左右にスライドさせることで切り替え可能に構成されている。

なお、本実施形態では、８行×１２列の合計９６個の区画を有する保管プレートＲに収容された創薬用保管チューブＭＴを対象としているが、創薬用保管チューブＭＴのサイズ、形状、保管プレートＲの区画の数等に応じて、適宜、各構成のサイズ、数、配置等を設計すればよい。
また、保管プレートＲが下方から押出ピンを挿入することができないような形状の場合は、押さえ部材側に把持持ち上げのための構成を採用し、押出ピンの動作を停止してもよい。

１００ ・・・ 内容物状態判別装置
１１０ ・・・ 撮像ユニット
１２０ ・・・ チューブ移動機構
１２１ ・・・ 押出ピン（押出部）
１２２ ・・・ 押さえ部材（姿勢保持部）
１２３ ・・・ 位置決めピン
１２４ ・・・ 昇降台
１３０ ・・・ 照明ユニット
１３１ ・・・ 赤外線投光部
１３２ ・・・ 赤色可視光投光部
１４０ ・・・ 画像処理部
１５０ ・・・ 制御部
ＭＴ ・・・ 創薬用保管チューブ（マイクロチューブ）
Ｃ ・・・ キャップ
Ｒ ・・・ 保管プレート
Ｌ ・・・ 溶液

Claims (6)

1. 撮像ユニットと画像処理部とを有し、創薬用保管チューブ内の内容物の状態を判別する内容物状態判別装置であって、
   複数の前記創薬用保管チューブを同時に撮像位置に移動させるチューブ移動機構と、複数の前記創薬用保管チューブに透過光を投光する照明ユニットと、前記撮像ユニット、画像処理部、チューブ移動機構及び照明ユニットの処理・動作を制御する制御部を有し、
   前記照明ユニットは、赤外線投光部及び赤色可視光投光部を有し、
   前記制御部が、前記チューブ移動機構により取り出され撮像位置で停止した複数の前記創薬用保管チューブに対し、前記照明ユニットによる投光と前記撮像ユニットによる撮像とを連動して作動させるように構成され、
   前記制御部が、前記チューブ移動機構により撮像位置で停止した複数の前記創薬用保管チューブに対し、撮像ユニットによる停止した前記創薬用保管チューブの撮像を、赤外線投光部及び赤色可視光投光部を切り替えて少なくとも２回行うように構成されていることを特徴とする内容物状態判別装置。
2. 前記チューブ移動機構は、前記創薬用保管チューブを保管プレートの下方から撮像位置まで押し出す押出部と、前記押出部に対向して前記創薬用保管チューブに上方から当接する姿勢保持部とを有し、
   前記押出部は、直線状に並んで立設された複数の押出ピンを有し、
   前記姿勢保持部は、前記複数の押出ピンが並んだ方向に延びる押さえ部材を有することを特徴とする請求項１に記載の内容物状態判別装置。
3. 前記画像処理部が、前記撮像ユニットにより２回撮像された情報から、前記創薬用保管チューブ内の内容物の液面、濁り、沈殿物、浮遊物等を定量化することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の内容物状態判別装置。
4. 前記照明ユニットが、前記撮像ユニットによる撮像に必要な時間のみ投光を行う発光制御部を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の内容物状態判別装置。
5. 撮像ユニットと画像処理部とを有する内容物状態判別装置によって、創薬用保管チューブ内の内容物の状態を判別する内容物状態判別方法であって、
   複数の前記創薬用保管チューブを同時に撮像位置に移動し、
   赤外線及び赤色可視光による透過光を、照明ユニットを切り替えて投光して前記撮像ユニットにより前記創薬用保管チューブを少なくとも２回撮像し、
   前記画像処理部により、前記撮像ユニットによる少なくとも２回の撮像画像から複数の前記創薬用保管チューブ内の内容物の液面、濁り、沈殿物、浮遊物等を定量化することを特徴とする内容物状態判別方法。
6. 前記撮像ユニットによる撮像に必要な時間のみ投光を行うことを特徴とする請求項５に記載の内容物状態判別方法。

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