JP6829438B2 - 点着量測定システム、点着量測定方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、分注ピペットにより点着された液体の容量を測定する点着量測定システム、点着量測定方法及びプログラムに関する。

従来、医療分野や生化学分野等においては、試薬や検体等の少量の液体をマイクロプレート等において反応させる検査や実験が行われている。反応に用いられる液体は、通常、
液体を吸入及び吐出する点着チップ（単にチップともいう）が先端に取り付けられた分注ピペットを用いて被点着材に点着される。

点着に関する技術として、特許文献１には、雰囲気の蒸気圧に関連する温度及び湿度の検出信号を得て、点着チップ内に液体を吸入した後の該点着チップ内の液体の蒸発に伴う検出信号に関連する蒸気圧変化の特性に基づき、連続的点着における各点着時の点着量が等しくなるように、初期の点着における吐出圧を低く補正する液体点着方法が開示されている。

特許第３３９０２９７号公報

本発明者らが、点着時におけるチップ先端の状態を観察したところ、チップ内に１回の点着量よりも多い液体を吸入して連続的点着を行う場合であっても、点着後のチップ先端に液体が付着していることがあるということが判明した。このような場合、チップから吐出する液体の量を正確に制御したとしても、規定された量の液体が被点着材に入っていないことになる。従って、検査や実験の精度を担保するためには、チップから吐出する液体の量を制御するだけでなく、実際に被点着材に点着された液体の量を正確に把握することが必要である。

本発明は上記に鑑みてなされたものであって、被点着材に点着された液体の量を正確に把握することができる点着量測定システム、点着量測定方法及びプログラムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る点着量測定システムは、被写体を撮像して画像データを出力する撮像装置と、前記撮像装置から出力される画像データに基づき、分注ピペットにより被点着材に点着する前に撮像され、少なくとも前記分注ピペットに設けられたチップの先端部と該先端部から垂下する液体とが写った画像である点着前画像と、前記分注ピペットにより前記被点着材に点着した後に撮像され、少なくとも前記チップの先端部が写った画像である点着後画像とを生成し、前記点着前画像及び前記点着後画像に基づいて、前記被点着材に点着された液体の容量である点着量を算出する情報処理装置と、を備えるものである。

上記点着量測定システムにおいて、前記情報処理装置は、前記点着前画像及び前記点着後画像を生成すると共に、前記撮像装置から出力される画像データに基づき、液体が垂下していない状態の前記チップの先端部が写った画像である基準画像を生成し、前記点着前画像と前記基準画像との第１の差分画像を生成して該第１の差分画像から前記液体が写った第１の領域を抽出すると共に、前記点着後画像と前記基準画像との第２の差分画像を生成して該第２の差分画像から前記液体が写った第２の領域を抽出する画像処理部と、抽出された前記第１及び第２の領域に基づいて前記点着量を算出する点着量算出部と、を有しても良い。

上記点着量測定システムにおいて、前記画像処理部は、さらに、前記点着前画像と前記基準画像との間、及び、前記点着後画像と前記基準画像との間で、前記チップの像に基づいて位置合わせを行っても良い。

上記点着量測定システムにおいて、前記情報処理装置は、前記点着前画像及び前記点着後画像を生成すると共に、前記点着前画像と前記点着後画像との差分画像を生成し、該差分画像から前記液体が写った領域を抽出する画像処理部と、抽出された前記領域に基づいて前記点着量を算出する点着量算出部と、を有しても良い。

上点着量測定システムにおいて、前記画像処理部は、さらに、前記点着前画像と前記点着後画像との間で、前記チップの像に基づいて位置合わせを行っても良い。

上記点着量測定システムにおいて、前記チップは、液体を吐出するチップ本体と、前記チップ本体の外周面に設けられたマーカーと、を有し、前記撮像装置は、少なくとも前記マーカーを視野に収めるように配置され、前記画像処理部は、前記マーカーの像を基準に前記位置合わせを行っても良い。

上記点着量測定システムにおいて、前記画像処理部は、前記マーカーの像を基準に、前記点着前画像及び前記点着後画像の傾き補正を行っても良い。

上記点着量測定システムにおいて、前記撮像装置は、テレセントリックレンズを備えても良い。
上記点着量測定システムは、少なくとも前記撮像装置の視野を照明する光源をさらに備えても良い。

本発明の別の態様である点着量測定方法は、分注ピペットにより被点着材に点着する前に撮像を行うことにより取得された画像データに基づき、少なくとも前記分注ピペットに設けられたチップの先端部と該先端部から垂下する液体とが写った画像である点着前画像を生成するステップと、前記分注ピペットにより前記被点着材に点着した後に撮像を行うことにより取得された画像データに基づき、少なくとも前記チップの先端部が写った画像である点着後画像を生成するステップと、前記点着前画像及び前記点着後画像に基づき、前記被点着材に点着された液体の容量である点着量を算出するステップと、を含むものである。

本発明のさらに別の態様であるプログラムは、被写体を撮像して画像データを出力する撮像装置と、前記撮像装置から出力された画像データに基づいて情報処理を行う情報処理装置とを備える点着量測定システムにおいて、前記情報処理装置に実行させるプログラムであって、分注ピペットにより被点着材に点着する前に前記撮像装置に撮像を実行させ、前記撮像装置から出力される画像データに基づき、少なくとも前記分注ピペットに設けられたチップの先端部と該先端部から垂下する液体とが写った画像である点着前画像を生成するステップと、前記分注ピペットにより前記被点着材に点着した後に前記撮像装置に撮像を実行させ、前記撮像装置から出力される画像データに基づき、少なくとも前記チップの先端部が写った画像である点着後画像を生成するステップと、前記点着前画像及び前記点着後画像に基づき、前記被点着材に点着された液体の容量である点着量を算出するステップと、を実行させるものである。

本発明によれば、チップの先端部及び該先端部から垂下する液体が写った点着前画像と、点着後のチップの先端部が写った点着後画像とを取得し、これらの点着前画像と点着後画像とを用いて演算を行うことにより、点着の前後における液体の変化量、即ち、被点着材に実質的に点着された液体の量を測定することができる。従って、被点着材に点着された液体の量を正確に把握することが可能となる。

本発明の実施形態に係る点着量測定システムの概略構成を示す図である。 図１に示すチップの先端部を拡大して示す模式図である。 図１に示す情報処理装置の概略構成を示すブロック図である。 図１に示す点着量測定システムの動作を示すフローチャートである。 点着量測定システムの動作を説明するための模式図である。 点着量測定システムの動作を説明するための模式図である。 点着量測定システムの動作を説明するための模式図である。 点着量測定システムの動作を説明するための模式図である。 点着量測定システムの動作を説明するための模式図である。 本発明の実施形態に係る点着量測定方法の変形例を説明するための模式図である。

以下、本発明の実施の形態に係る点着量測定システム、点着量測定方法及びプログラムについて、図面を参照しながら説明する。なお、これらの実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、各図面の記載において、同一部分には同一の符号を付して示している。

以下の説明において参照する図面は、本発明の内容を理解し得る程度に形状、大きさ、及び位置関係を概略的に示しているに過ぎない。即ち、本発明は各図で例示された形状、大きさ、及び位置関係のみに限定されるものではない。また、図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。

図１は、本発明の実施形態に係る点着量測定システムの概略構成を示す図である。図１に示す点着量測定システム１は、分注ピペット３を用いてマイクロプレート２に液体を点着する点着作業において、点着された液体の量（点着量）を測定するシステムである。同図に示すように、点着量測定システム１は、被写体を撮像して画像データを出力するカメラ４と、カメラ４の視野を照明する照明装置５と、カメラ４から出力された画像データを取り込んで画像を生成し、この画像に基づいて点着量を算出する情報処理装置６とを備える。なお、当該点着量測定システム１の設置場所が、後述する各種画像を明瞭に取得できる程度に明るい場合は、照明装置５を省略しても良い。

マイクロプレート２は、試薬や検体等を配置するための複数のウェル２１がマトリックス状に配列された器具である。本実施形態においては、被点着材としてマイクロプレート２を使用する場合を説明するが、被点着材の種類はこれに限定されず、本発明は、汎用のあらゆる被点着材に対して点着を行う場合に適用することができる。

分注ピペット３は、ピペット本体３１と、ピペット本体３１の先端に取り付けられたチップ３２と有する。ピペット本体３１はシリンジ及びシリンジ内に設けられたピストンを含み、シリンジの軸方向に沿ってピストンを移動させることにより、チップ３２の先端部から液体を吸入又は吐出することができる。

図２は、チップ３２の先端部を拡大して示す模式図である。図２に示すように、チップ３２においては、液体の流路を形成するチップ本体３３に対し、後述する画像処理における位置合わせ用として、マーカー３４を設けることが好ましい。本実施形態においては、チップ本体３３から外周側に向かって突出するリング状のマーカー３４を設けている。より好ましくは、マーカー３４の下面（又は上面）をチップ本体３３の長手方向の中心軸と直交させると良い。これにより、後述する画像処理において、マーカー３４の下面（又は上面）を基準に傾き補正を行うことも可能となる。さらに好ましくは、チップ３２の先端面とマーカー３４の下面（又は上面）との間隔を所定の長さＨとなるように規定しておくと良い。これにより、チップ３２が写った画像において、チップ３２の先端面の位置を正確に把握することが可能となる。

再び図１を参照すると、分注ピペット３には、分注ピペット３を保持すると共に、情報処理装置６の制御の下で動作して分注ピペット３を３次元的に移動させる移動機構３４が設けられている。移動機構３４は、マイクロプレート２の配置面と平行な面（水平面）に沿って２次元的に分注ピペット３を移動させることにより、点着対象のウェル２１に対して分注ピペット３を位置決めすると共に、垂直方向に分注ピペット３を移動させることにより、チップ３２の先端部をウェル２１内に挿入する。

また、分注ピペット３には、情報処理装置６の制御の下で動作し、分注ピペット３のピストンを駆動させる電動モータ等の駆動機構３５が設けられている。駆動機構３５によりピストンの駆動量を制御することにより、分注ピペット３への液体の吸入量又は分注ピペット３からの液体の吐出量を自動調節することができる。

移動機構３４及び駆動機構３５と情報処理装置６との間の通信方式は、有線方式であっても良いし、無線ＬＡＮ、Ｗｉ-Ｆｉ（Wireless Fidelity）、ブルートゥース（登録商標）などを利用した無線方式であっても良い。

なお、図１においては、１つの分注ピペット３のみを示しているが、分注ピペット３としては、シングルチャネルピペットを用いても良いし、複数の分注ピペットが配列されたマルチチャネルピペットを用いても良い。本実施形態においては、シングルチャネルピペットを用いる場合を例として説明するが、マルチチャネルピペットを用いる場合には、シングルチャネルピペットに対する処理と同様の処理を、各分注ピペットに対して同時並行で行えば良い。

また、上述した移動機構３４は必須ではなく、作業者が手作業で分注ピペット３を移動させることとしても良い。この場合、駆動機構３５の動作は、分注ピペット３に設けられた操作スイッチに対する操作をトリガとして開始されるようにしても良い。また、この場合、駆動機構３５の動作を検知する検知信号を、分注ピペット３から情報処理装置６に無線送信することにより、情報処理装置６において点着が行われたことを把握できるようにしても良い。

カメラ４は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子４ａを有し、静止画又は所定の撮像フレームレート（例えば、１５ｆｐｓ以上）での動画の撮像が可能な撮像装置である。撮像素子４ａは、該カメラ４に入射し、光学系により結像させられた光（被写体像）を受光面において受光し、光電変換を行うことにより電気信号を生成する。カメラ４は、この電気信号に対し、増幅、Ａ／Ｄ変換等の所定の信号処理を施すことにより画像データを生成して出力する。

カメラ４としては、モノクロカメラであっても良く、撮像素子４ａの受光面上にカラーフィルタが配置された、カラー画像を生成可能なカメラであっても良い。より好ましくは、システム全体があまり大掛かりにならないよう、小型カメラ、例えば、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）ケーブルを介して情報処理装置６と接続可能なＵＳＢカメラ等を用いると良い。

図２に示すように、カメラ４は、マイクロプレート２の上方の領域を視野Ｖに収めるように設置される。より詳細には、点着対象のウェル２１の上方に分注ピペット３が移動し、液体１００を吐出したときに、少なくともチップ３２の先端部及びこの先端部から垂下する液体１００を視野Ｖに収めるように、カメラ４が設置される。チップ３２にマーカー３４が設けられている場合には、このマーカー３４も視野Ｖに収めることが好ましい。

カメラ４の水平方向における視野範囲については、マイクロプレート２の上方全体を常に視野に収めるようにカメラ４を設置しても良いし、点着対象のウェル２１の上方及びその周辺領域のみを視野に収めるようにカメラ４を設置しても良い。後者の場合、情報処理装置６の制御の下でカメラ４の向きを変化させる駆動機構を設け、分注ピペット３の位置と連動してカメラ４の視野を変化させることとしても良い。

ここで、分注ピペット３に移動機構３４を設け、後述するように移動機構３４及び駆動機構３５の動作を情報処理装置６によりカメラ４と連動して制御する場合、カメラ４は静止画又は比較的低速のフレームレート（例えば１５ｆｐｓ）で動画を撮像することとしても良い。他方、分注ピペット３を作業者が手動で操作する場合、比較的高速のフレームレート（例えば６０ｆｐｓ以上）で動画を撮像することが好ましい。

好ましくは、カメラ４にテレセントリックレンズを設けると良い。ここで、分注ピペット３がマイクロプレート２の上方においてカメラ４の深度方向に移動したとき、通常の集光レンズを介して撮像素子４ａに光を入射させる場合には、撮像素子４ａの受光面におけるチップ３２の像のサイズが大きく変動してしまう。これに対し、テレセントリックレンズを介して撮像素子４ａに光を入射させる場合には、チップ３２とカメラ４との間の距離によらず、受光面におけるチップ３２の像のサイズを一定の範囲に抑えることができる。

照明装置５は、カメラ４の視野Ｖ、即ちチップ３２の先端部を含む領域を照明する光源である。照明装置５としては、マイクロプレート２の上方の領域全体をほぼ均一な照度で照明することができるように、平面状の発光面を有する面光源を用いることが好ましい。より好ましくは、液体輪郭を明瞭にするために照明配光角度を小さくするライトコントロールフィルム等を照明発光面に設置すると良い。一例として、照明装置５として、フラット照明（例えば、シーシーエス株式会社製のＴＨ２−２７Ｘ２７ＢＬ）とコントロールフィルム（例えば、シーシーエス株式会社製のＬＣ−ＴＨ―２７Ｘ２７−ＨＯ、ＬＣ−ＴＨ―２７Ｘ２７−ＨＯ）の組み合わせを用いることができる。

図３は、情報処理装置６の概略構成を示すブロック図である。情報処理装置６は、例えば、例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）やノートＰＣ等の汎用の機器又は専用のコンピュータによって構成され、所定のプログラムを実行することにより、分注ピペット３によるマイクロプレート２に対する点着動作を制御すると共に、カメラ４と連携して、各ウェル２１に点着された点着量を測定するための各種機能を実現する。

図３に示すように、情報処理装置６は、画像取得部６１と、表示部６２と、入力部６３と、通信部６４と、記憶部６５と、演算部６６とを有する。画像取得部６１は、カメラ４等の各種外部機器との間で画像データや種々の信号の入出力を行う外部インタフェースである。具体的には、ＵＳＢインタフェース等を含む。

表示部６２は、例えば、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等であり、演算部６６の制御の下で所定の画面を表示する。
入力部６３は、キーボード、マウス、タッチパネル等の入力デバイスによって構成され、ユーザによりなされた操作に応じた情報を演算部６６に入力する。

通信部６４は、当該情報処理装置６を通信ネットワークに接続し、通信ネットワークを介して他の機器との間で情報を送受信する通信インタフェースである。具体的には、光モデム、ソフトモデム、ケーブルモデム等を含む。通信ネットワークは、例えば、ＷｉＦｉ、ブルートゥース（登録商標）、インターネット、ＬＡＮ、電話回線等のいずれであっても良い。

記憶部６５は、ディスクドライブ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の半導体メモリなどのコンピュータ読取可能な記憶媒体を用いて構成される。記憶部６５は、オペレーティングシステムプログラムやドライバプログラムの他、情報処理装置６に所定の動作を実行させるためのプログラムや、該プログラムの実行中に使用される各種データ及び設定情報等を記憶する。詳細には、記憶部６５は、プログラム記憶部６５１と、設定情報記憶部６５２と、画像記憶部６５３と、点着量記憶部６５４とを有する。

プログラム記憶部６５１は、マイクロプレート２の複数のウェル２１に所定の順序で所定量の液体を点着するために、移動機構３４により分注ピペット３を移動させ、駆動機構３５により分注ピペット３から液体を吐出させるための制御を演算部６６に実行させる点着制御プログラムと、カメラ４により取得された画像に基づいて各ウェル２１への点着量を測定するための演算を演算部６６に実行させる点着量測定プログラムとを記憶する。

設定情報記憶部６５２は、分注を行う際の各種設定情報を記憶する。設定情報は、各ウェル２１の位置情報や点着順序、各ウェル２１への点着量等の情報を含む。
画像記憶部６５３は、カメラ４から出力された画像データに基づいて生成された画像を記憶する。
点着量記憶部６５４は、演算部６６により算出された各ウェル２１への点着量を記憶する。

演算部６６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等のハードウェアを用いて構成され、プログラム記憶部６５１に記憶されているプログラムを読み込んで実行することにより、情報処理装置６の各部へのデータ転送や指示を行い、情報処理装置６の動作を統括的に制御する。また、演算部６６は、点着制御プログラムを実行することにより、分注ピペット３から所定の量の液体を所定の順序でウェル２１に点着させるために移動機構３４及び駆動機構３５を制御する制御信号を生成して出力する。さらに、演算部６６は、点着量測定プログラムを実行することにより、カメラ４から取得した画像データに基づいて画像を生成し、これらの画像に基づいて、分注ピペット３から各ウェル２１に点着された液体の量を算出する演算処理を実行する。詳細には、演算部６６は、撮像制御部６６１と、位置制御部６６２と、駆動制御部６６３と、画像処理部６６４と、点着量算出部６６５とを含む。

撮像制御部６６１は、設定情報記憶部６５２に記憶された各種設定情報に従い、所定のタイミングでカメラ４に撮像を実行させるための制御信号を生成する。
位置制御部６６２は、設定情報記憶部６５２に記憶された各種設定情報に従い、移動機構３４の動作を制御するための制御信号を生成する。
駆動制御部６６３は、設定情報記憶部６５２に記憶された各種設定情報に従い、駆動機構３５の動作を制御するための制御信号を生成する。

画像処理部６６４は、カメラ４から出力され、画像取得部６１を介して取得された画像データに対し、デモザイキング、ホワイトバランス処理、ガンマ補正等の所定の画像処理を施すことにより画像を生成すると共に、生成した画像に対し、差分画像の生成、二値化処理などの所定の画像処理を実行する。
点着量算出部６６５は、画像処理部６６４が生成した画像に基づいて点着量の算出処理を実行する。

なお、本実施形態においては、移動機構３４及び駆動機構３５に対する制御と、カメラ４から出力された画像データに対する画像処理及び点着量の算出処理とを、１つの機器（情報処理装置６）において行っているが、移動機構３４及び駆動機構３５に対する制御と、画像処理及び点着量の算出処理とを別々の機器において行っても良い。後者においても、これらの機器の間で通信させることにより、分注ピペット３の点着動作と点着量測定のための撮像動作とを連携して実行させることができる。

次に、点着量測定システム１の動作について、図４〜図９を参照しながら説明する。図４は、点着量測定システム１の動作を示すフローチャートである。
点着開始に先立ち、ステップＳ１０において、情報処理装置６は、チップ３２の先端部のみが写った画像である基準画像を取得する。即ち、図５に示すように、チップ３２の先端部にカメラ４の視野Ｖを合わせて撮像を実行させ、カメラ４から出力された画像データに基づいて画像を生成する。このとき、チップ３２にマーカー３４が設けられている場合には、マーカー３４も視野Ｖに収める。その後、点着を開始する。

続くステップＳ１１において、位置制御部６６２は、移動機構３４を動作させることにより、点着対象のウェル２１上に分注ピペット３を移動させる。
続くステップＳ１２において、駆動制御部６６３は、駆動機構３５を動作させることにより、分注ピペット３から液体を吐出させ、チップ３２の先端部に垂下させる。

続くステップＳ１３において、情報処理装置６は、分注ピペット３によりウェル２１に点着する前の状態が写った画像である点着前画像を取得する。即ち、図６に示すように、撮像制御部６６１は、視野Ｖ内のチップ３２の先端部及びそこから垂下する液体１００をカメラ４に撮像させ、画像処理部６６４は、カメラ４から出力された画像データに基づいて点着前画像を生成する。

続くステップＳ１４において、位置制御部６６２は、移動機構３４を動作させることにより、分注ピペット３を下方に移動させ、図７に示すように、ウェル２１内にチップ３２の先端部を挿入して点着させる。その後、位置制御部６６２は、再び移動機構３４を動作させ、点着前（ステップＳ１２参照）と同じ位置まで分注ピペット３を引き上げる。

続くステップＳ１５において、情報処理装置６は、分注ピペット３によりウェル２１に点着した後の状態が写った画像である点着後画像を取得する。即ち、図８に示すように、撮像制御部６６１は、視野Ｖ内のチップ３２の先端部をカメラ４に撮像させ、画像処理部６６４は、出力された画像データに基づいて点着後画像を生成する。

続くステップＳ１６において、画像処理部６６４は、取得された画像に対して所定の画像処理を施す。詳細には、画像処理部６６４は、図６に示す視野Ｖ内の被写体が写った点着前画像と図５に示す視野Ｖ内の被写体が写った基準画像との間で位置合わせ及び傾き補正を行った上で、両画像間の差分画像Ｍ１（図９参照）を生成する。さらに、差分画像Ｍ１に対して二値化処理を施すことにより、点着前画像に写った液体の領域ｍ１０を抽出する。また、画像処理部６６４は、図８に示す視野Ｖ内の被写体が写った点着後画像と上記基準画像との間で位置合わせ及び傾き補正を行った上で、両画像間の差分画像Ｍ２（図９参照）を生成する。さらに、差分画像Ｍ２に対して二値化処理を施すことにより、点着後画像に写った液体の領域ｍ１１を抽出する。

続くステップＳ１７において、点着量算出部６６５は、点着前画像との差分画像Ｍ１から抽出された領域ｍ１０と、点着後画像との差分画像Ｍ２から抽出された領域ｍ１１とに基づいて、点着量を算出する。詳細には、まず、領域ｍ１０をチップ３２の先端部から垂下する液体の投影像とみなし、元の液体の体積を算出する。また、領域ｍ１１をチップ３２に残留している液体の投影像とみなし、元の液体の体積を算出する。これらの液体の体積の算出方法は特に限定されない。例えば、領域ｍ１０、ｍ１１の各々を鉛直軸回りに回転させた回転体の体積を積分演算により求めても良い。或いは、領域ｍ１０、ｍ１１の各々を鉛直軸と直交するラインでスライスし、各断片の幅を直径とする円盤の体積を積算する方法を用いても良い。なお、体積の算出にあたっては、チップ３２の先端の幅Ｄ（図２参照）などを基準に、画像内における領域ｍ１０、ｍ１１のサイズ（ピクセル）を、実際の液体における対応するサイズに換算する。

そして、点着量算出部６６５は、チップ３２の先端部から垂下する液体の体積から、チップ３２の先端部に残留する液体の体積を差し引く。これは、図９に示すように、チップ３２の先端部に垂下する液体から基端部の一部をくり抜いたオブジェクトｍ１２の体積に相当する。点着量算出部６６５は、このように算出されたオブジェクトｍ１２の体積を、実質的にウェル２１内に点着された液体の体積として出力する。

その後、未点着のウェル２１が残っている場合（ステップＳ１８：Ｎｏ）、点着量測定システム１の動作はステップＳ１１に戻る。他方、設定された全てのウェル２１への点着が終了すると（ステップＳ１８：Ｙｅｓ）、点着量測定システム１の動作は終了する。

以上説明したように、本実施形態によれば、点着前画像においてチップ３２の先端部に垂下している液体の体積から、点着後画像においてチップ３２の先端部に残留している液体の体積を差し引くことにより点着量を算出するので、実質的にウェル２１に点着された液体の量を正確に把握することができる。従って、このように算出された点着量をもとに検査や実験を行うことにより、検査や実験の精度を向上させることが可能となる。

また、本実施形態によれば、チップ３２にマーカー３４を設けることにより、各画像に写ったマーカー３４の像をもとに、画像の傾き補正及び画像間での位置合わせを正確に行うことが可能となる。ここで、チップは一般に、半透明の部材により形成されていることが多いため、チップとその先端部から垂下する液体との境界（即ち、チップの端面）を識別しにくく、チップの端面を基準に画像の傾き補正や位置合わせを行うことが困難である。特に、本実施形態においては、図１に示すように、照明装置５によりチップ３２を背後から照明するので、カメラ４が撮像した画像においては、チップ３２の像が暗くなる。そのため、チップの端面の検出は非常に困難である。そこで、チップ３２に対し、外周側に向かって突出するマーカー３４を設けることにより、傾き補正や位置合わせの基準（マーカー３４の下面）を明確に識別できるようになる。

もちろん、チップ３２に設けるマーカーとしては、図２に示すようなチップ本体３３から外周側に向かって突出するマーカー３４に限定されない。例えば、チップ本体３３の外周面にマーカーとしてカラーのラインや帯を、円周に沿って連続的に又は断続的に描いても良い。或いは、チップ本体３３の外周面にマーカーとしてラインを刻印したり、段差を設けたりしても良い。これらの場合、チップ３２の正面側（カメラ４と対向する側）も照明されるように照明装置を配置し、カラーの画像を取得可能なカメラ４を用いることにより、明確にマーカーを識別することができる。

このように、マーカー３４が設けられたチップ３２を点着量測定システム１において用いることにより、点着前画像及び点着後画像における液体の領域ｍ１０、ｍ１１の抽出精度を向上させることでき、点着量の測定精度、ひいては検査や実験の精度を担保することが可能となる。即ち、チップ３２に設けたマーカー３４を精度保証として利用することができる。

また、本実施形態によれば、撮像制御部６６１、位置制御部６６２、及び駆動制御部６６３により、分注ピペット３が移動及び液体を吐出する動作と連動して、カメラ４の撮像動作を制御するので、チップ３２の先端部をカメラ４の視野Ｖに確実に収めた点着前画像及び点着後画像を生成することが可能となる。

次に、本実施形態に係る点着量測定方法の変形例について説明する。図１０は、点着量測定方法の変形例を説明するための模式図である。
点着量の算出は、基準画像を用いることなく、点着前画像及び点着後画像のみを用いて行っても良い。即ち、図１０に示すように、点着前画像Ｍ３から点着後画像Ｍ４を差し引くことにより、差分画像を生成し、この差分画像に対して二値化処理を施すことにより、領域ｍ１３を抽出する。なお、差分画像の生成に先立って、マーカー３４の像をもとに点着前画像と点着後画像との位置合わせを行うことが好ましい。そして、この領域ｍ１３を鉛直軸回りに回転させた回転体の体積を、ウェル２１内に点着された実質的な点着量とする。体積の算出方法は、上述した実施形態と同様である。

本変形例によれば、点着開始後に、チップ３２等に不要な液体などが付着し、点着前画像又は点着後画像と基準画像との差分画像から液体の領域のみを抽出することが困難となった場合であっても、正確な点着量の算出を行うことが可能となる。

本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、他の様々な形で実施することができる。

１ 点着量測定システム
２ マイクロプレート
３ 分注ピペット
４ カメラ
４ａ 撮像素子
５ 照明装置
６ 情報処理装置
２１ ウェル
３１ ピペット本体
３２ チップ
３３ チップ本体
３４ マーカー
３４ 移動機構
３５ 駆動機構
６１ 画像取得部
６２ 表示部
６３ 入力部
６４ 通信部
６５ 記憶部
６６ 演算部
１００ 液体
６５１ プログラム記憶部
６５２ 設定情報記憶部
６５３ 画像記憶部
６５４ 点着量記憶部
６６１ 撮像制御部
６６２ 位置制御部
６６３ 駆動制御部
６６４ 画像処理部
６６５ 点着量算出部

Claims (11)

1. 被写体を撮像して画像データを出力する撮像装置と、
   前記撮像装置から出力される画像データに基づき、分注ピペットにより被点着材に点着する前に撮像され、少なくとも前記分注ピペットに設けられたチップの先端部と該先端部から垂下する液体とが写った画像である点着前画像と、前記分注ピペットにより前記被点着材に点着した後に撮像され、少なくとも前記チップの先端部が写った画像である点着後画像とを生成し、前記点着前画像及び前記点着後画像に基づいて、前記被点着材に点着された液体の容量である点着量を算出する情報処理装置と、
   を備える点着量測定システム。
2. 前記情報処理装置は、
   前記点着前画像及び前記点着後画像を生成すると共に、前記撮像装置から出力される画像データに基づき、液体が垂下していない状態の前記チップの先端部が写った画像である基準画像を生成し、前記点着前画像と前記基準画像との第１の差分画像を生成して該第１の差分画像から前記液体が写った第１の領域を抽出すると共に、前記点着後画像と前記基準画像との第２の差分画像を生成して該第２の差分画像から前記液体が写った第２の領域を抽出する画像処理部と、
   抽出された前記第１及び第２の領域に基づいて前記点着量を算出する点着量算出部と、
   を有する、請求項１に記載の点着量測定システム。
3. 前記画像処理部は、さらに、前記点着前画像と前記基準画像との間、及び、前記点着後画像と前記基準画像との間で、前記チップの像に基づいて位置合わせを行う、請求項２に記載の点着量測定システム。
4. 前記情報処理装置は、
   前記点着前画像及び前記点着後画像を生成すると共に、前記点着前画像と前記点着後画像との差分画像を生成し、該差分画像から前記液体が写った領域を抽出する画像処理部と、
   抽出された前記領域に基づいて前記点着量を算出する点着量算出部と、
   を有する、請求項１に記載の点着量測定システム。
5. 前記画像処理部は、さらに、前記点着前画像と前記点着後画像との間で、前記チップの像に基づいて位置合わせを行う、請求項４に記載の点着量測定システム。
6. 前記チップは、
   液体を吐出するチップ本体と、
   前記チップ本体の外周面に設けられたマーカーと、
   を有し、
   前記撮像装置は、少なくとも前記マーカーを視野に収めるように配置され、
   前記画像処理部は、前記マーカーの像を基準に前記位置合わせを行う、請求項３又は５に記載の点着量測定システム。
7. 前記画像処理部は、さらに、前記マーカーの像を基準に、前記点着前画像及び前記点着後画像の傾き補正を行う、請求項６に記載の点着量測定システム。
8. 前記撮像装置は、テレセントリックレンズを備える、請求項１〜７のいずれか１項に記載の点着量測定システム。
9. 少なくとも前記撮像装置の視野を照明する光源をさらに備える請求項１〜８のいずれか１項に記載の点着量測定システム。
10. 分注ピペットにより被点着材に点着する前に撮像を行うことにより取得された画像データに基づき、少なくとも前記分注ピペットに設けられたチップの先端部と該先端部から垂下する液体とが写った画像である点着前画像を生成するステップと、
    前記分注ピペットにより前記被点着材に点着した後に撮像を行うことにより取得された画像データに基づき、少なくとも前記チップの先端部が写った画像である点着後画像を生成するステップと、
    前記点着前画像及び前記点着後画像に基づき、前記被点着材に点着された液体の容量である点着量を算出するステップと、
    を含む点着量測定方法。
11. 被写体を撮像して画像データを出力する撮像装置と、前記撮像装置から出力された画像データに基づいて情報処理を行う情報処理装置とを備える点着量測定システムにおいて、前記情報処理装置に実行させるプログラムであって、
    分注ピペットにより被点着材に点着する前に前記撮像装置に撮像を実行させ、前記撮像装置から出力される画像データに基づき、少なくとも前記分注ピペットに設けられたチップの先端部と該先端部から垂下する液体とが写った画像である点着前画像を生成するステップと、
    前記分注ピペットにより前記被点着材に点着した後に前記撮像装置に撮像を実行させ、前記撮像装置から出力される画像データに基づき、少なくとも前記チップの先端部が写った画像である点着後画像を生成するステップと、
    前記点着前画像及び前記点着後画像に基づき、前記被点着材に点着された液体の容量である点着量を算出するステップと、
    を実行させるプログラム。
    

Images