JPH0565021B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、臨床検査における粒子凝集判定装
置、さらに詳しくはマイクロタイター法における
凝集パターン判定装置に関するものである。

〔従来の技術〕

現在、免疫学的測定におけるマイクロタイター
法ではマイクロプレート上の凝集の有無を検出
し、免疫成分の微量測定を行なうことが広く行な
われている。これらの凝集の有無は肉眼による目
視判定により行なつており、この目視判定におい
ては、凝集の有無をウエル内の粒子の分布を或る
輝度以下の部分の面積としてとらえる。また標準
凝集パターン、標準非凝集パターンと比較する、
さらに、また隣接するウエルの様子との関連を考
慮するなどの判断を総合的に組合せ、判定してい
る。従つて、目視判定には高度な熟練を要し、ま
た、感覚的な試験方法であるので判定者による個
人差が生じ、さらに、同一判定者でも再現性に欠
けるなどの欠点があつた。

この目視判定を機器により自動化することは省
力化につながるばかりでなく、判定結果に客観性
を持たせ、測定精度の大巾な向上が期待できる。
さらにまた、検査結果を自動的に印刷されるよう
にすることは測定結果の転記の誤りを完全に無く
すことができる。粒子凝集反応は適用できる検査
項目が多くしかも操作が簡単で、検出感度も高
く、大量検体処理に適している等の特長を持つに
もかかわらず、最終判定が自動化されないという
のが唯一の欠点であつた。従つて、この欠点を解
決し凝集反応の精度良い自動判定法を開発するこ
とは臨床検査上極めて重要なことであり医学の発
展に貢献するところ大である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、現在行なわれている複雑な因子の組合
せによる目視判定と同一の判断を機器化すること
は装置が極めて複雑となり経済的にも高価になり
実用性に乏しい。そこで機器による自動判定にお
いては判定因子の数を限定し、かついかにして目
視判定の結果と一致させるかが技術的なポイント
となる。従来試みられた自動判定装置はいずれも
フオトメーターを使用しており各ウエルの中心部
の吸光度と凝集を対応させようとしたもの、ある
いはウエル中心部と中心周縁部との光量比を凝集
と対応させようとしたもの等があるが、いずれも
目視判定の補助的手段としての能力しかなく、目
視判定にとつてかわる性能のものは無かつた。

また従来の装置はウエルを１個づつ測定してい
くため、測定に時間を要し、かつ、プレートの移
動装置が必ず必要であつた。

さらに、従来の自動判定装置では透過光を利用
して行なわれるが、この方法では以下に説明する
ように極めて不充分な測定しか達成できなかつ
た。すなわち、粒子凝集反応の試料には血清をは
じめ、種々の蛋白等が含まれており、これらの成
分が粒子凝集反応とは別に析出し、溶液全体が白
濁する場合が少くない。

本発明者らは極めて多数の試験結果を注意深く
観察した結果、この現象は試料血清、試薬溶液の
極めて複雑な組合せによつて引起こされており、
特に試薬混合後、長時間を経たもの、蛋白や塩濃
度の高いものについて無視しえない程多く起るこ
とをはじめて見出した。

しかるに、従来の装置においては、この白濁に
対する対策が全くとられておらず不充分な測定し
かできなかつた。すなわち、透過光の測定では析
出物による乱反射によつて著しく光量が減ずるた
め、透過光量と粒子凝集反応は対応せず、粒子濃
度を明るさに変換する凝集自動判定装置において
は凝集の正確な判定ができなかつた。

また、本発明者らは上述した問題点を解消する
ためにマイクロプレートの上方より光を照射しそ
の反射光及び透過光を利用して粒子の凝集を判定
する装置を提案した（特願昭60−57880号）。しか
し、この装置は白濁による影響は解消されている
ものの、上方からの照明だけではコントラストが
充分になるだけマイクロプレートのウエル内の光
量を上げることができなかつた。すなわち、コン
トラストが充分になるだけウエル内の光量を上げ
ようとすると、光源の光量を極めて大きくしなけ
ればならず、熱の発生が多くなりフアン等の冷却
装置を設ける必要があり装置が複雑かつ高価とな
るものであつた。また、消費電力が多くなるもの
でもあつた。さらに、TVカメラのダイナミツク
レンジに限りがあるので、マイクロプレートの上
面が所定の明るさになるまでしか光量を増加する
ことができずウエル内を充分な明るさにすること
ができなかつた。さらにまた、ウエル内の液面に
光源の像が現れ、これが凝集像と重なり測定が困
難となる場合があつた。

本発明は以上の問題点を解消し、従来の装置よ
り簡単で、かつ目視判定以上の精度を有する粒子
凝集判定装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上述した目的を達成するために、マイ
クロプレートの上下両側に光源を配置して上方側
の光源からの反射光と下方側の光源からの透過光
をTVカメラに取り込み、一方側のみの光源では
達成できなかつた白濁の影響及びコントラストの
両方を改善し迅速かつ正確に凝集の自動判定を可
能にしたものである。

すなわち、本発明の粒子凝集判定装置は、マイ
クロプレートが載置される光透過性のプレート置
台と該プレート置台の上方及び下方に配置され、
下方の補助光源の光量が上方の主光源の光量の1/
２以下である光源と該プレート置台に載置される
マイクロプレートの上側から出た光が入射するよ
うに設けられたTVカメラとを有する画像取込み
装置と、該TVカメラから入力した画像信号を処
理して凝集状態を判定する画像処理装置とを具備
していることを特徴として構成されている。

本発明の粒子凝集判定装置のプレート置台は、
マイクロプレートを所定位置に載置するためのも
のである。このプレート置台は、下方に設けた光
源からの光がマイクロプレートに入射できるよう
に光透過性に形成される。従つて少なくともマイ
クロプレートが載置される個所は透明体若しくは
半透明体で形成され、またウエルに対応する個所
を切除して貫通孔を穿設したものでもよい。光源
からの入射光量を調節するとともに均一に入射す
るように乳白色板等の半透明体で形成されるのが
好ましい。また、このプレート置台は画像取込み
装置の内外を移動自在に設けられてもよい。プレ
ート置台を移動自在に設けることにより、マイク
ロプレートの送込み及び排出が自動的に効率よく
行なえる。

このプレート置台に載置されるマイクロプレー
トは、リジツト、パーマネント等の種類、大き
さ、ウエルの数等は問はないが、光透過性即ち透
明又は半透明に形成されていることを要する。

前記プレート置台の上方には主光源が設けられ
ている。この主光源は、マイクロプレートに光を
照射しその反射光を光学的状態の情報としてTV
カメラに取込ませるためのものである。主光源
は、適宜選択使用されるが、粒子の多様な色の測
定に対応できるので色温度の高い螢光燈が好まし
く、またちらつきが少なく画像の再現性が良いの
で、トランジスタ−インバーターを電源部に持つ
高周波螢光燈を使用することが好ましい。

一方、プレート置台の下方には補助光源が設け
られている。この補助光源はマイクロプレートの
裏面から光を照射しその透過光を光学的状態の情
報としてTVカメラに取り込ませたり、ウエル内
の明るさを補正するためのものである。補助光源
の光の質は主光源と同じでよいが、その光量はマ
イクロプレート上で主光源の1/2以下であること
が好ましく、最も好ましいのは主光源の1/3程度
の光量である。従つて、補助光源は光量を任意に
調節できるものが好ましく、最も好ましいのは光
の色温度を変えずかつフリツカーせずに光量を調
節できるものである。

また、プレート置台の上方側、即ちマイクロプ
レートの上側から出た光が入射するようにTVカ
メラが設けられている。このTVカメラは、各ウ
エルの光学的状態を取り込み画像処理装置に画像
信号を出力するためのものである。このTVカメ
ラは全ウエルの光学的状態を１度で取り込むこと
ができるだけマイクロプレートと離れていれば、
鏡等を介して光を折曲後TVカメラに入射するよ
うにしてもよい。鏡を設けることにより、TVカ
メラを任意の位置に設けることができ装置の小型
化が図れる。

このTVカメラには、正確さ及び動作の安定性
の点から固体素子カメラが好ましい。TVカメラ
のレンズは幾何学的歪みの少ないレンズが用いら
れ、また、フイルターを装着することもでき、こ
のフイルターの色は粒子の色と補色関係にある色
を使用することが、凝集像を他と効率よく区別で
きるので好ましい。

TVカメラには画像処理装置が接続されてい
る。この画像処理装置は、TVカメラから入力し
た画像信号を処理して凝集状態を判定するための
装置である。そして、この画像処理装置は、TV
カメラからの出力を受取るビデオ入力部、各々の
画素のデーターを記録するデジタル画像メモリー
部、その内容を必要に応じてコンピユーターに送
るビデオ出力部、及びこの出力を計算処理するマ
イクロコンピユータからなり、さらに、ビデオ入
力のモニターテレビ、計算結果を記録するプリン
タが設けられている。

前記主光源及び補助光源とプレート置台間に光
量調節板を設けることができる。この光量調節板
は光源からマイクロプレートに照射される光量を
調節するとともにマイクロプレート全体により均
一な光量の光を照射するためのものであり、乳白
板等の半透明体で形成される。補助光源のための
光量調節板は前述したようにプレート置台を半透
明体で形成することにより同一の効果を達成でき
る。

TVカメラにはマイクロプレートから出た光の
みが取り込まれるように構成されることが好まし
い。すなわち、マイクロプレートから出た光の通
路にフードを設けたり、装置全体を箱体内に設け
たりしてもよく、これらにより測定に不要な光が
TVカメラに取り込まれることなくより正確かつ
コントラストを良好にできる。

〔作用〕

本発明の粒子凝集判定装置は、主光源がマイク
ロプレートの各ウエルに均一な強さの光を照射
し、この照射された光はウエル内の希釈液内に入
射する。この入射光は希釈液に白濁があつても判
定可能な粒子濃度の領域が白濁が生じない場合の
粒子濃度の領域と同一範囲を維持する。

一方、補助光源はマイクロプレートの下面に均
一な強さの光を照射し、この下方からの光でウエ
ル内を明るくするので上方から光を照射する場合
より少ない光量でウエル内を明るくできる。ま
た、上方から光を照射する場合は光源に近くかつ
平坦なマイクロプレート上面がウエル内に比して
極端に明るくなつていたが、下方から照射される
光はマイクロプレート上面よりウエル内を明るく
する。従つて補助光源の下方からの光は上方から
の光の場合よりコントラストを向上させている。

そして各ウエルから出た光はTVカメラに入射
し、TVカメラに全ウエルの光学的状態が取込ま
れる。この取込まれた光学的状態は、画像信号と
して画像処理装置に送られ、この画像処理装置が
所定の処理を行い凝集の判定を行う。

〔実施例〕

以下、本発明の粒子凝集判定装置の一実施例を
第１図及び第２図に基づいて説明する。

第１図は粒子凝集判定装置の概略を示す図であ
り、第２図は同上のプレート置台部分の拡大断面
図である。第１図において、符号１は画像取込装
置、符号２は画像処理装置である。

画像取込装置１は、密封した箱体３で遮光的に
形成されており、その内部に黒色板から成る無反
射板４上に移動自在なプレート置台５が設けられ
ている。このプレート置台５は第２図に示すよう
に、マイクロプレート６が載置される個所は乳白
板から成る光透過性部７が形成されている。また
プレート置台５の一端にはラツク（図示せず）が
形成され、無反射板４に設けられたピニオン（図
示せず）と歯合して進退するようになつている。

プレート置台６の上方に主光源８が設けられる
とともに下方に主光源８より小型の補助光源９が
設けられている。この主光源８とプレート置台５
間には乳白板からなる光量調節板１０が設けら
れ、さらにこの光量調節板１０と無反射板４を連
結して箱体３の床にまで達する遮光板１１が設け
られている。

前記光量調節板１０のマイクロプレート６と対
応する部分には内面が黒色塗装された略角筒状の
フード１２が設けられている。このフード１２は
略「コ」字状に折曲され、その端部にTVカメラ
１３が連結されている。フード１２の折曲個所に
はそれぞれ鏡１４，１４が設けられ、マイクロプ
レート６からの光をTVカメラ１３に入射できる
ようになつている。さらに、フード１２には光学
フイルター１５が設けられている。また前記TV
カメラ１３は、固体素子TVカメラで24mmカメラ
レンズが装着されている。

前記画像処理装置２は、TVカメラ１３の出力
を受取るビデオ入力部１７と、各々の画素のデー
タを記録するデジタル画像メモリー部１８と、そ
の内容を必要に応じコンピユーターに送るビデオ
出力部１９と、この出力を計算処理するマイクロ
コンピユーター２０とから成り、さらにモニター
テレビ、及びプリンター２２が設けられている。

次に、以上のような粒子凝集判定装置を使用し
て凝集の自動判定をする方法について説明する。

(1) マイクロプレート置台に凝集を判定するため
のマイクロプレートを設置する。

(2) およびTVカメラのフイルターを選択し、し
ぼりを調節して画像を取込む。

(3) 取込んだ画像はそのまま画像処理するか、い
つたんフロツピーデイスクに記録し、必要に応
じコンピユーター２０にロードして画像処理お
よび計算処理を行なう。

画像処理の内容は種々考えられるが、以下その
１例について説明する。

TVカメラからの信号を画像メモリーに入力
する。

プレート置台の定位置にプレートがセツトさ
れると読みとりの必要な場所は自動的に決るか
らこの場所のメモリー上の番地を決め、その番
地の中で輝度０〜８の画素数を面積として計算
させる。

また、他の方法としては 画像メモリー上に入力された画像と読取りの
必要な場所以外の画像を消去するためのマスク
画像を重ね合せ、必要な部分だけの画像とす
る。

残つた画像中の必要輝度０〜８をＦに変換
し、９〜Ｆを０に変換する。

画像計算の順番を指定するための画像とで
得られた画像を重ね合せ、各凝集パターンの面
積を計算する。

以上の画像処理によつて得られた凝集パターン
の面積を基準値に比較し、凝集反応の陽性、陰性
を判断する。

第３図及び第４図はフードの構成を変えた他の
例を示す模式図である。

第３図は、フード１２は直線状に形成しマイク
ロプレート６から出た光が直接TVカメラ１３に
入射するようにした例である。第４図は、フード
１２を略「Ｌ」字状に１回折曲して形成したもの
で、マイクロプレート６から出た光が鏡１４で１
回反射された後TVカメラ１３に入射するように
した例である。

次に、透過光を測定する場合と反射光を測定す
る場合の、白濁による影響を比較した測定結果に
ついて説明する。

透過光を測定した場合の、粒子濃度と明るさの
関係の測定結果を第５図に示す。この図で、白濁
を生じない試料においてウエルの明るさと粒子濃
度の関係はABCで表わされる。ABは粒子濃度と
明るさが対応する領域であり、BCは粒子濃度が
大きく光の通らない部分で粒子濃度と明るさが対
応しない部分である。Ｋはウエル内に生じた濁り
による乱反射によつて減少した透過の量を表わし
ている。従つて濁りを伴うウエル内の明るさと粒
子濃度の関係はDEC，で表される。この結果粒
子濃度の変化によつてウエル内の明るさが変るの
はOEの領域だけとなりEB間は粒子濃度が変つて
も明るさは変らなくなる。このように透過光を用
いた場合析出物を伴う試料では粒子濃度の変化が
測定できない領域が拡がり凝集判定に誤りを導く
ことになる。

これに対し、反射光を測定した場合の、粒子濃
度と明るさの関係の測定結果を第６図に示す。こ
の反射光の測定においては白濁を伴わない試料に
ついては第５図と同様ABCで表わされるが、白
濁を伴う試料ではこれがDEC′となる。この結果
からわかるように反射光の測定においては白濁に
よつて粒子濃度変化に対し、明るさが変化しない
領域は増加しない。

第１図の装置による測定においては、主光源８
の反射光による測定と補助光源９の透過光による
測定とから成るので、第５図と第６図の加わつた
ものが第１図の装置での測定となる。従つて白濁
の影響は大巾に相殺され事実上消去されている。
このため透過光のみを利用する場合より、濁りの
ある試料にも安定した判定を下せる要因となつて
いる。

次に、主光源８による反射光のみの場合と主光
源８及び補助光源９による反射光と透過光の両方
の場合のコントラストを比較した測定結果につい
て説明する。第７図がこの測定結果を示した図で
ある。図中イは反射光の場合の観測される光の強
さを表わしたものであり、これにおいて例えば透
過度が0.6の個所におけるコントラストは図中Ａ
に示す大きさとなる。図中ロは反射光と透過光の
両方を使用した場合の観測される光の強さを表わ
したものであり、これにおいて透過度が0.6の個
所におけるコントラストは図中Ｂに示す大きさと
なる。従つて、反射光のみの場合のコントラスト
Ａより、反射光と透過光の両方の場合のコントラ
ストＢの方が大きくコントラストが強く表われる
ことがわかる。すなわち、このコントラストの増
加は透過光により光量が増加したため、その増加
量に応じて増加したコントラストが加わつたため
である。

〔発明の効果〕

本発明は以上のように構成し、TVカメラでウ
エルの光学的状態を取込むようにしたので、１枚
のマイクロプレートの全ウエルのデーターを極め
て短時間例えば1/60秒で取込むことができ大量の
検体を迅速に処理できる。また、１度に全ウエル
の光学的状態を取込むので、プレート移動装置が
必要でなく操作の簡易化が図れる。さらに、ウエ
ル内の粒子濃度に関するフオトメーターとしての
情報ばかりでななく、粒子凝集の２次元的広がり
に関する情報を同時に得ることができ、従来のフ
オトメーターを使用した場合に比較し、多種類の
データーが高速で得られる。

また、本発明はプレート置台の上方及び下方に
光源を設け、上方の光源からの反射光及び下方の
光源からの透過光の両方をTVカメラに取り込ん
で凝集の判定をするので、従来の下方から光源か
らの透過光を利用する場合に発生する白濁の影響
をなくすることができるとともに、上方の光源の
反射光を利用する場合には限度があつたウエル内
の明るさを下方の光源で充分な明るさにできコン
トラストを上げることができる。従つて極めて正
確に粒子の凝集が判定できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の粒子凝集判定装置の一実施例
略図、第２図は同上のプレート置台の部分断面
図、第３図及び第４図は画像取込み装置の他の例
を示す部分模式図、第５図は透過光を測定した場
合の粒子濃度と明るさの関係を示す図、第６図は
反射光を測定した場合の粒子濃度と明るさの関係
を示す図、そして第７図はコントラストの測定結
果を示す図である。 １…画像取込み装置、２…画像処理装置、５…
プレート置台、６…マイクロプレート、７…光透
過性部、８…主光源、９…補助光源、１０…光量
調節板、１２…フード、１３…TVカメラ、１４
…鏡、１７…ビデオ入力部、１８…デジタル画像
メモリー部、１９…ビデオ出力部、２０…コンピ
ユーター、２２…プリンター。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ マイクロプレートが載置される光透過性のプ
   レート置台と該プレート置台の上方及び下方に配
   置され、下方の補助光源の光量が上方の主光源の
   光量の1/2以下である光源と該プレート置台に載
   置されるマイクロプレートの上側から出た光が入
   射するように設けられたTVカメラとを有する画
   像取込み装置と、該TVカメラから入力した画像
   信号を処理して凝集状態を判定する画像処理装置
   とを具備していることを特徴とする粒子凝集判定
   装置。