KR102659471B1 - 입자 정량 장치 - Google Patents

Abstract

입자상 시료에 있어서의 입자를 정확하게 인식할 수 있는 입자수의 범위를 보다 넓히는 입자 정량 장치를 제공한다. 관찰 장치(1)는, 입자상 시료를 나타내는 시료 화상을 취득하는 촬상 카메라(107)와 컴퓨터(108)를 구비한다. 컴퓨터(108)는, 추출 수단으로서, 시료 화상의 화소 중, 휘도 I에 대해 I＜M-kσ가 되는 저휘도 화소를 추출한다. 단, M은 기준 화상에 관한 휘도이고, k는 양의 실수이고, σ는 기준 화상에 있어서의 각 화소의 휘도의 표준 편차이다. 또한, 컴퓨터(108)는, 입자 인식 수단 또는 입자 정량 수단으로서 기능하며, 저휘도 화소에 기초하여 입자상 시료를 정량한다.

Description

입자 정량 장치

본 발명은, 입자 정량 장치에 관한 것이다.

세포의 배양이나, 약제 감수성 검사 등에서의 세균의 배양 등에 있어서, 세포, 세균 등의 상태를 계측하는 기술이 필요하다. 일례로서, 배양 용기 하측 방향으로부터 배양 상태를 카메라 등으로 검출하여, 그 특징량을 기초로 세포수, 세균수를 산정하는 기술이 알려져 있다.

세포량·세포수 등을 계측하는 방법으로서, 배양 용기 내의 배양 용액의 투과광, 또는 배양면의 투과 화상을 검출하여, 그 강도 변화로부터 입자상 물체의 농도를 산정하는 방식이 있다. 이른바 탁도 계측에서 이용되는 방법이다. 도 14와 같이, 입자 농도가 높아지면, 입자에 의한 광산란 또는/및 회절 또는/및 광흡수에 의해, 포토 센서나 카메라 등의 광 검출기로 검출되는 투과광 강도가 감소하므로, 그 투과광 강도 변화로부터 입자수를 산정한다고 하는 방법이다. 이러한 방법의 예는 특허문헌 1에 기재된다.

이러한 방법에서는, 입자가 고농도로 존재하는 경우에, 입자에 의한 광산란·흡수에 의한 강도 감소 개소가 많아져, 전체적으로 충분한 강도 변화가 발생하여, 입자수·농도의 산정이 용이해진다고 하는 이점이 있다.

또한 다른 방법으로서, 입자상 물체의 특징량으로부터 개개의 입자를 식별하고, 입자를 개별적으로 카운트한다고 하는 방식이 있다. 예를 들어, 입자의 크기에 대해 충분히 미세하게 측정할 수 있는 카메라 등으로 검출하여, 투과 화상의 콘트라스트로부터 입자를 식별하고, 입자를 개별적으로 계수하는 입자 카운트 방식이 있다. 이러한 방법의 예는 특허문헌 2에 기재된다.

입자 카운트 방식에서는, 입자를 1개 단위로 식별하고, 계수하므로, 저농도 또는 입자수가 적을 때라도 입자수의 변화를 감도 좋게 검출할 수 있어, 고감도, 고정밀도의 검출이 가능해진다고 하는 이점이 있다. 이에 의해, 예를 들어 입자수의 근소한 변화를 고정밀도로 검출할 수 있게 되고, 또한 배양 시의 세포의 증식의 전조를 보다 조기에 검지할 수 있다.

일본 특허 공개 제2007-306889호 공보 일본 특허 공개 제2002-214228호 공보

그러나 종래의 기술에서는, 입자를 정확하게 인식할 수 있는 입자수의 범위가 좁다고 하는 과제가 있었다.

예를 들어 특허문헌 1과 같이 투과광 강도 변화를 사용하는 방법에서는, 입자수가 적을 때는 입자에 의한 광산란·흡수량이 전체에 대해 근소하여, 투과광 강도 변화가 작다. 그 때문에, 입자수·농도를 정확하게 산정하는 것이 곤란해진다.

한편, 예를 들어 특허문헌 2와 같은 입자 카운트 방식에서는, 입자수가 많아지면, 입자끼리의 접촉, 입자끼리의 겹침이 확률적으로 많아져, 입자의 개별 식별이 곤란해진다. 통상 그 분포는 푸아송 분포로 나타나며, 간편적인 계수 손실 모델이 알려져 있다(도 15). 즉, 일정 면적 내에 존재하는 입자의 양이 많아지면, 입자를 개별적으로 계수하는 효율이 저하되게 된다. 더욱 입자수가 많아지면, 입자끼리의 광투과 방향으로의 겹침이 많아진다. 그 결과, 투과광이 다중 산란하거나 함으로써, 투과광 강도가 전체적으로 저하되고, 그 결과 취득 화상이 불선명해지기 때문에, 화상 처리에서의 입자 식별능이 나빠져, 계수 손실이 더욱 발생하게 된다(도 16). 이러한 이유 등에 의해, 입자 카운트를 행하는 경우, 일정 면적 내에 존재하는 입자의 양이 많아지면, 외관상, 입자 계수값이 반대로 적어져 버려(예를 들어, 도 17), 정확한 입자수, 입자 농도의 산정이 곤란해진다. 특히, 입자수가 증가하고 있음에도 불구하고, 입자수가 적어져 버린다고 하는 오인식을 야기하기 쉽게 되어 있다. 개개의 입자를 식별하고, 계수하는 경우에는, 이러한 원리적으로 피할 수 없는 과제가 있다.

본 발명은 이러한 상황에 비추어 이루어진 것이며, 입자상 시료에 있어서의 입자를 정확하게 인식할 수 있는 입자수의 범위를 보다 넓히는 입자 정량 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 관한 입자 정량 장치의 일례는,

입자상 시료를 나타내는 시료 화상을 취득하는 화상 취득 수단과,

상기 시료 화상에 관한 연산 처리를 행하는 데이터 처리 수단

을 구비하는, 입자 정량 장치이며,

상기 데이터 처리 수단은,

상기 시료 화상의 화소의 휘도 I에 대해 I＜M-kσ가 되는 저휘도 화소를 추출하는 추출 수단이며, 단, M은 기준 화상에 관한 휘도이고, k는 양의 실수이고, σ는 기준 화상에 있어서의 각 화소의 휘도 표준 편차인, 추출 수단과,

추출된 화소에 기초하여 상기 입자상 시료를 인식하는, 입자 식별 수단

을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 명세서는 본원의 우선권의 기초가 되는 일본 특허 출원 번호 제2019-133320호의 개시 내용을 포함한다.

본 발명에 관한 입자 정량 장치에 따르면, 입자상 시료에 있어서의 입자를 정확하게 인식할 수 있는 입자수의 범위가 보다 넓어진다.

도 1은 제1 실시 형태에 관한 관찰 장치의 개략 구성도.
도 2는 입자상 시료를 항온 상태에서 배양하였을 때의 화상의 경시 변화의 일례.
도 3은 1개의 입자의 확대 화상 및 그 특성 해석도.
도 4는 제1 실시 형태에 관한 처리 공정의 설명 흐름도.
도 5는 입자상 시료의 정량에 관한 검량선의 예를 설명하는 도면.
도 6은 입자상 시료의 정량에 관한 검량선의 예를 설명하는 도면.
도 7은 입자상 시료의 정량에 관한 검량선의 예를 설명하는 도면.
도 8은 입자상 시료의 정량에 관한 검량선의 예를 설명하는 도면.
도 9는 입자상 시료의 정량에 관한 검량선의 예를 설명하는 도면.
도 10은 제1 실시 형태에 관한, 저휘도 영역의 화소수의 변화를 나타내는 그래프.
도 11은 제2 실시 형태에 관한, 관찰 장치에 의한 논리합 연산의 예를 나타내는 도면.
도 12는 제3 실시 형태에 관한, 처리 공정의 설명 흐름도.
도 13은 제3 실시 형태에 관한 각 공정에 있어서의 화상의 예.
도 14는 종래 기술에 의한, 투과광 강도로부터 입자상 시료를 검출하는 방식의 설명도.
도 15는 종래 기술에 의해 화상으로부터 입자 식별하여 입자수를 카운트할 때의, 계수 손실 모델에 의한 입자량에 대한 계수 효율 변화를 설명하는 시뮬레이션 도면.
도 16은 종래 기술에 의한, 입자끼리의 겹침에 의한 산란·회절 등에 의한 광투과 강도 감소에 의한, 계수 손실의 영향을 설명하는 시뮬레이션 도면.
도 17은 종래 기술에 의한, 계수 손실이 발생하는 경우의, 실제 입자수와, 식별 계수 입자수의 관계를 설명하는 시뮬레이션 도면.

이하, 본 발명의 실시 형태를 첨부 도면에 기초하여 설명한다. 또한, 도면은 본 발명의 원리에 준한 구체적인 실시 형태를 나타내고 있지만, 이것들은 본 발명의 이해를 위한 것이지, 결코 본 발명을 한정적으로 해석하기 위해 사용되는 것은 아니다.

[제1 실시 형태]

(1) 장치의 구성의 개요

제1 실시 형태에 관한 장치를 도 1을 따라 설명한다. 도 1은 제1 실시 형태에 관한 관찰 장치(1)의 구성을 나타내는 개략 구성도이다. 관찰 장치(1)는, 입자상 시료를 관찰하기 위한 장치이다. 입자상 시료란, 예를 들어 입자, 세포, 또는 세균을 포함하는 시료를 의미한다. 「입자」의 의미는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 세포 또는 세균 등의 생물을 포함하는 것으로서 정의되어도 되고, 라텍스 입자나 폴리스티렌 비즈 등의 무생물이어도 된다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 관찰 장치(1)는, 주요한 구성 요소로서, 조명용 광학계(101)와, 샘플 용기(102)와, 받침대(103)와, XY 스테이지(104)와, 대물 렌즈(105)와, 대물 렌즈 액추에이터(106)와, 촬상 카메라(107)와, 컴퓨터(108)를 구비한다.

조명용 광학계(101)는, 입자상 시료를 균일하게 조명한다. 예를 들어 입자상 시료가 샘플 용기(102)의 저면에 배치되어 있는 경우에는, 샘플 용기(102)의 저면을 균일하게 조명한다. 조명용 광학계(101)는, 쾰러 조명 등의 광학계 등으로 구축된다.

샘플 용기(102)는, 입자상 시료를 유지할 수 있는 격납부를 갖는 것으로 한다. 입자상 시료는, 예를 들어 하나 이상의 샘플액으로서 제공 가능하다. 샘플 용기(102)로서는, 예를 들어 샤알레, 디쉬, 마이크로타이터 플레이트와 같은 것이 사용된다. 샘플 용기(102)는, 그 내부 또는 웰 내에, 세포, 세균 등의 생체 관련의 입자상 시료를 유지한다. 샘플 용기(102)는, 세포 배양 또는 세균 배양 등의 작업에 사용할 수 있으며, 특히 동정 배양이나 약제 감수성 검사를 위한 배양 등에 사용할 수 있다.

받침대(103)는, 샘플 용기(102)를 유지할 수 있다. 받침대(103)로서는, 샘플 용기(102) 내의 측정 시료면의 상면 및 하면(즉 광로에 있어서의 상류 또는 하류)이 광을 투과하는 구조이면 적합하다. 광을 투과하는 구조로서는, 투명한 부재를 사용해도 되고, 차폐 구조체 등이 없는 공극으로 해도 된다.

XY 스테이지(104)는, 샘플 용기(102)를 얹은 받침대(103)를 X 방향 및 Y 방향으로 이동시킬 수 있다. XY 스테이지(104)는, 샘플 용기(102)를 온도 조절하는 히터 등을 구비해도 된다(도시하지 않음). 히터로서는, 예를 들어 투명 유리 히터를 그 저면 또는 주위에 배치할 수 있다. 또는 광학계 전체를 단열재로 둘러싸고, 내부를 히터로 온도 조절해도 된다.

대물 렌즈(105)는 대물 렌즈 액추에이터(106)에 유지된다. 대물 렌즈 액추에이터(106)는, 대물 렌즈(105)를 Z 방향(조명광 축 방향)으로 이동시키는 액추에이터이며, 대물 렌즈(105)의 초점 위치를 샘플 용기(102)의 깊이 방향으로 주사할 수 있다. 대물 렌즈(105)의 동작에 의해, 샘플 용기(102)의 측정 시료면에 촬상 카메라(107)의 초점을 맞출 수 있다.

촬상 카메라(107)는, 입자상 시료를 나타내는 화상(시료 화상)을 취득하는 화상 취득 수단으로서 기능한다. 이러한 구성은, 입자가 투광성을 갖는 경우에 적합하다. 본 실시 형태에서는, 시료 화상은 투과 화상, 즉 입자상 시료를 투과한 광에 의해 구성되는 화상이 된다. 촬상 카메라(107)는, 대물 렌즈(105)의 초점 위치, 즉 입자상 시료의 상이 결상되는 위치에 설치된다. 대물 렌즈(105)가 무한원 보정 광학계 대응의 것이면, 촬상 카메라(107)와 대물 렌즈(105) 사이에 결상 렌즈를 설치한다. 촬상 카메라(107)는, 예를 들어 시료 화상을 현미경 화상으로서 촬상한다. 촬상 카메라(107)는, 촬상한 시료 화상을 전기 신호로 변환하여, 출력 또는 송신하는 기능을 구비한다. 본 실시 형태에서는, 촬상된 시료 화상은 컴퓨터(108)로 전송된다.

촬상 카메라(107)와 대물 렌즈(105) 사이에는, 필요에 따라서, 색 유리 필터, 간섭 필터 등의 광학 필터(도시하지 않음)를 적절하게 삽입해도 된다.

컴퓨터(108)는, 공지의 컴퓨터를 사용하여 구성할 수 있으며, 각종 연산 처리 및 제어를 행하는 연산부와, 정보를 기억하는 기억부를 구비한다. 기억부는, 반도체 메모리 장치 등의 일시적, 휘발성 또는 과도적 기억 매체를 포함해도 되고, 하드 디스크 등의 비일시적, 불휘발성 또는 비과도적 기억 매체를 포함해도 되며, 이들 양쪽을 포함해도 된다. 또한, 컴퓨터(108)는, 유저로부터의 입력을 접수하는 입력 장치(마우스, 키보드 등)와, 측정 결과를 표시하는 표시 장치(디스플레이 등)를 구비해도 된다. 컴퓨터(108)는, 본 실시 형태에 있어서, 시료 화상에 관한 연산 처리를 행하는 데이터 처리 수단으로서 기능하고, 시료 화상에 관한 연산 처리를 행하는 데이터 처리 공정을 실행한다.

본 실시 형태에서는, 관찰 장치(1)의 관찰 대상으로서, 생체 관련의 입자상 시료인 세포 또는 세균을 사용한다. 세포 또는 세균은, 96웰 마이크로타이터 플레이트 내에서 배양되고, 경시 변화가 계측된다.

(2) 시료 화상의 특징

도 2는 입자상 시료를 항온 상태에서 배양하였을 때의 화상(투과광상)의 경시 변화의 일례이다. 도 2의 (a)는 관찰 개시 직후의 화상이고, 도 2의 (b)는 관찰 개시로부터 약 2시간 후의 화상이고, 도 2의 (c)는 관찰 개시로부터 6시간 후에 있어서의 화상이다. 이 도면은, 입자상 시료가 배양 시간에 수반하여 증식하고 있는 모습을 나타내고 있다. 약 2시간 후(도 2의 (b))에서는, 입자상 시료를 개별로 식별하는 것이 가능하지만, 6시간 후(도 2의 (c))에서는, 입자끼리가 근접하거나, 또는 겹쳐 버려, 각 입자의 윤곽이 불선명해진다. 또한, 전체적으로 휘도가 작아져, 각 입자의 식별은 곤란해진다. 이 결과, 특허문헌 2와 같은 입자 카운트 방식에서는, 입자의 식별이 곤란해져, 정확한 계수가 곤란해져 버린다.

도 3은 입자상 시료에 있어서의 1개의 입자의 확대 화상 및 그 특성 해석도이다. 도 3의 (a)는 1개의 입자를 중심 근방에 배치한 확대 화상이며, 입자가 존재하는 영역 R1과, 좌측 상단의 영역 R2와, 우측 상단의 영역 R3과, 좌측 하단의 영역 R4와, 우측 하단의 영역 R5를 포함한다.

도 3의 (b)는 도 3의 (a)의 좌측 상단으로부터 우측 하단으로 연장되는 대각선 D에 있어서의 휘도 프로파일이다. 횡축은 좌측 상단 정점으로부터의 거리를 나타내고, 종축은 화소의 휘도를 나타낸다. 화상 중앙 부근에서 입자에 대응하는 휘도의 상승이 보이고, 그 휘도 상승 부분의 양 끝에서는 입자의 주변(테두리)에 대응하는 휘도의 감소가 보인다.

도 3의 (c)는 영역 R1 내지 R5 각각의 휘도 프로파일을 나타내는 히스토그램이다. 횡축은 휘도를 나타내고, 종축은 그 휘도를 갖는 화소의 수를 나타낸다. 이 도면에서는, 각 화소의 휘도를 0 내지 255의 256단계로 나타내며, 0이 가장 휘도가 낮고(어둡고), 255가 가장 휘도가 높은(밝은) 것으로 한다. 영역 R1의 히스토그램 H1만 굵은선으로 나타내고, 영역 R2 내지 R5의 히스토그램은 가는선으로 나타낸다. 또한 도 3의 (c)에서는 영역 R2 내지 R5의 히스토그램을 특별히 개별로 특정하고 있지 않다(이것은 본 실시 형태의 설명에 있어서 본질적인 것은 아님).

입자가 존재함으로써, 광의 회절 현상 등에 의해, 입자의 중앙 부근의 휘도가 높고, 입자의 주변 부분의 휘도가 낮아진다. 이 때문에, 영역 R1의 히스토그램 H1은, 영역 R2 내지 R5의 히스토그램 H2와 비교하여 폭이 넓게 되어 있다. 즉, 영역 R1의 히스토그램 H1은, 휘도 80 내지 110 전후에 있어서 저휘도의 화소로 이루어지는 부분 H1a를 갖고, 휘도 125 내지 150 전후에 있어서 고휘도의 화소로 이루어지는 부분 H1b를 갖는다.

(3) 장치의 작용의 개요

상술한 바와 같이, 입자가 존재하면, 입자의 중심부가 고휘도가 되고, 입자의 주변이 저휘도가 된다고 하는 특징이 발생한다. 이 특징을 사용하여, 공지의 방식으로 입자를 식별하는 것이 가능하다. 종래의 입자 카운트 방식에서는 이러한 방법이 사용된다.

그러나 본 발명자들은, 입자가 존재하고 있지 않은 부분에 비해 저휘도인 부분을 추출함으로써, 입자의 존재를 간편하게 확인할 수 있다는 것을 알아냈다. 이하, 이 원리에 기초하는 관찰 장치(1)의 동작의 예를 설명한다.

도 4는 관찰 장치(1)의 동작의 일례를 나타내는 흐름도이며, 시료 화상에 대한 데이터 처리 공정을 포함하는 것이다. 이 흐름도는, 제1 실시 형태에 관한 방법을 나타낸다. 먼저, 관찰 장치(1)는, 기준 화상에 기초하여 소정의 변수를 설정한다(스텝 S1). 예를 들어, 기준 화상으로서, 입자가 존재하고 있지 않은 부분을 포함하는 화상을 준비해 둔다.

기준 화상으로서는, 임의의 화상을 사용할 수 있는데, 예를 들어 시료 화상 중 입자가 존재하고 있지 않은 영역의 화상을 사용해도 되고, 입자수가 0인 경우의 시료 화상을 사용해도 되고, 입자수가 0이라고 간주할 수 있는 경우의 시료 화상을 사용해도 된다. 이러한 기준 화상을 사용하면, 시료 화상에 적합한 기준을 설정할 수 있다. 또한, 그 밖에 자의적으로 작성한 화상을 사용해도 된다. 또한, 기준 화상은, 미리 감도 불균일 등의 보정이 되어 있어도 된다.

또한, 기준 화상은, 고정된 기준 화상을 다른 시료 화상에 대해 사용해도 되고, 시료 화상 각각에 대해 적절한 기준 화상을 선택 또는 촬상하여 사용해도 된다. 특히, 입자상 시료마다 다른 기준 화상을 매회 촬상해도 된다.

관찰 장치(1)는, 이 기준 화상에 관한 휘도를 기준 휘도 M이라 한다. 기준 화상에 기초하는 기준 휘도 M의 정의 방법은 임의이지만, 예를 들어 기준 화상의 화소마다 기준 휘도 M을 정의할 수 있다. 보다 구체적인 예로서는, 기준 화상 중의 어느 위치에 있어서의 화소의 휘도를, 시료 화상 중의 동일한 위치에 있어서의 화소를 평가할 때의 기준 휘도 M으로 해도 된다. 또는, 기준 화상 전체에 대해 단 하나의 기준 휘도 M을 정의할 수도 있고, 예를 들어 기준 화상 중의 전체 화소의 휘도의 평균값을 기준 휘도 M으로 하고, 이 기준 휘도 M과 시료 화상 중의 각 화소의 휘도를 비교해도 된다.

또한, 관찰 장치(1)는, 기준 화상에 있어서의 각 화소의 휘도 표준 편차 σ를 산출한다. 또한, 관찰 장치(1)는, 후술하는 역치 파라미터 k를 취득한다. k의 값은 관찰 장치(1)가 미리 기억하고 있어도 되고, 임의의 입력 장치를 통해 입력되어도 된다.

다음으로, 관찰 장치(1)는, 촬상 카메라(107)에 의해 시료를 촬상하고, 촬영된 시료 화상을 취득한다(스텝 S2, 취득 공정). 여기서, 시료 화상에 대해 공지의 다양한 화상 보정을 실시해도 된다.

이어서, 시료 화상에 있어서, 기준 휘도 M에 대해 저휘도가 되는 부분을 추출한다(스텝 S3, 추출 공정). 본 실시 형태에서는, 휘도의 비교는, 기준 휘도 M에 대해 직접 행하는 것이 아니라, 기준 휘도 M에 따라서 산출되는 역치 휘도 Th에 대해 행한다. 이 역치 휘도 Th는, 기준 휘도 M보다 작은 값으로 결정된다.

본 실시 형태에서는, 역치 휘도 Th는, 기준 휘도 M과, 기준 화상에 있어서의 각 화소의 휘도의 표준 편차 σ를 사용하여 산출된다. 예를 들어, Th＝M-kσ로서 산출된다. 단, k는 상술한 역치 파라미터이며, 양의 실수이다. k의 값은, 예를 들어 1≤k≤3의 범위 내이며, 예를 들어 k＝2이다. 그리고 관찰 장치(1)는, 시료 화상의 화소 중, 그 화소의 휘도를 I로 하여, I＜Th＝M-kσ가 되는 화소를, 저휘도 화소로서 추출한다.

도 2의 (c)와 같이 입자(예를 들어 세포)가 증식하여, 입자가 겹치도록 밀집되는 상태가 되면, 입자가 존재하지 않는 영역이 거의 없어져, 전체의 화소의 강도가 작아진다. 이 때문에 콘트라스트도 저하되어, 종래의 입자 카운트 방식으로는 입자의 식별이 곤란해진다.

그래서 본 실시 형태에서는, 이하와 같이 검량선을 사용하여 입자의 정량을 행한다. 이에 의해, 입자가 밀집되어 있거나, 입자가 서로 겹쳐 있는 경우라도, 도 17과 관련하여 설명한 바와 같은 계수 손실을 방지함과 함께, 입자상 시료의 실제의 양이 증가함에 따라 산정되는 양도 증가하도록 처리를 행한다.

도 5 내지 도 9는 어느 입자상 시료에 대해, 배양 시간마다 얻어진 투과 화상으로부터, 시간마다의, 그 전체 화소의 휘도 분포를 배열하여 표시한 히스토그램이다. 횡축은 휘도를 나타내고, 종축은 화소수를 나타낸다. 또한, 도 5 내지 도 9에 있어서, k＝2로 한 경우의 역치 휘도 Th＝M-kσ에 상당하는 위치를 파선으로 나타낸다.

도면 중의 「m」은 시간 단위를 나타내고, 이 예에서는 「분」을 나타낸다. 예를 들어 도 5에는, 배양 시간이 26분인 경우의 화상(즉 배양 개시로부터 26분이 경과한 시점에서 촬상된 화상)의 휘도 분포와, 배양 시간이 56분인 경우의 화상(즉 배양 개시로부터 56분이 경과한 시점에서 촬상된 화상)의 휘도 분포가 나타나 있다.

배양 개시 시의 화상을 기준 화상으로 하여, 각 시간의 화상으로부터 기준 화상을 차감한 화상의 휘도 분포(즉, 각 화소의 휘도로부터 기준 휘도를 감산한 값의 분포)를 표시하였다. 이 때문에, 휘도값은 양음 양쪽에 걸쳐 분포한다. 차감은 화소 단위로 행하였다. 또한, 기준 화상을 차감하지 않아도 마찬가지의 처리는 가능하고, 그 경우, 도면의 횡축의 값이 바뀌게 된다.

도 6으로부터, 176분 이하일 때에는, 휘도 0 부근에 피크를 갖고, 입자가 거의 겹치는 일 없이 증식하고 있는 모습을 알 수 있다. 200분을 초과하면, 도 7에 나타내는 바와 같이 피크 위치가 마이너스 방향으로 어긋난다. 즉, 입자의 겹침 등에 의해 입자가 존재하는 위치의 화소의 투과 강도가 작아진다. 더 시간이 경과함에 따라, 투과 화상의 휘도가 작아진다. 이러한 상태에서는, 입자 카운트 방식 등의 종래의 입자 식별 방법을 사용해도, 계수를 정확하게 할 수 없게 되고, 또한 계수 손실이 커져, 반대로 입자가 적어진다고 하는 결과가 되기도 한다.

그래서 본 실시 형태에서는 상술한 스텝 S3에서 설명한 바와 같이, 기준 휘도 M에 대해 저휘도가 되는 영역을 추출하고, 그 영역을 입자 존재 영역으로 하는 처리를 행함으로써, 상기한 계수 손실의 영향을 억제한다.

컴퓨터(108)는, 추출된 저휘도 화소로 이루어지는 영역(저휘도 영역)에 기초하여, 입자상 시료를 인식 또는 정량한다(스텝 S4, 인식 공정 또는 정량 공정). 즉, 컴퓨터(108)는, 저휘도 화소를 추출하는 추출 수단으로서 기능하고, 또한 입자상 시료를 인식하는 입자 인식 수단 또는 입자 식별 수단으로서 기능한다. 이에 의해, 관찰 장치(1)는 추출된 저휘도 화소에 기초하여 입자상 시료를 인식할 수 있다. 보다 구체적인 예로서, 저휘도 영역에는 입자상 시료가 존재한다고 판정할 수 있다. 이와 같이 하여, 관찰 장치(1)는 입자 인식 장치로서 기능한다.

또한, 관찰 장치(1)는, 추출된 저휘도 화소에 기초하여 입자상 시료를 정량할 수 있다. 즉, 컴퓨터(108)는, 입자상 시료를 인식하고, 정량하는 입자 정량 수단으로서 기능한다. 여기서, 「정량」이란, 입자의 수를 정확하게 계측하는 것 외에, 입자의 개수를 산출하는 것, 입자의 농도를 산출하는 것 등을 포함한다. 이와 같이 하여, 관찰 장치(1)는 입자 정량 장치로서 기능한다.

정량을 행하는 경우에는, 그 구체적인 방법은 임의로 설계 가능하지만, 예를 들어 저휘도 화소의 수를 산정하고, 이 수에 기초하여 입자상 시료를 정량할 수 있다. 또는, 예를 들어 저휘도 화소의 수의, 시료 화상의 화소의 총 수에 대한 비율을 산정하고, 이 비율에 기초하여 입자상 시료를 정량할 수 있다.

관찰 장치(1)는, 미리 구한 검량선 등을 사용하여, 입자수, 농도 등을 산정할 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터(108)는, 저휘도 화소에 관한 값과, 입자상 시료의 양을 관련짓는 검량선을 취득하는, 검량선 취득 수단으로서 기능해도 된다. 또한, 이 「저휘도 화소에 관한 값」이란, 저휘도 화소의 수, 시료 화상에 있어서의 저휘도 화소의 비율 등으로 할 수 있다. 이러한 검량선은, 컴퓨터(108)가 미리 기억하고 있어도 된다.

또한, 예를 들어 관찰 장치(1)(또는 상술한 입자 정량 수단)는, 이러한 검량선과, 시료 화상에 있어서의 저휘도 화소에 관한 값에 기초하여 입자상 시료를 정량해도 된다. 보다 구체적인 예로서는, 저휘도 화소의 수에 따라서 입자상 시료의 양을 부여하는 함수나, 저휘도 화소의 비율에 따라서 입자상 시료의 양을 부여하는 함수를 사용할 수 있다.

보다 구체적인 예로서, 배양 시간과, 입자상 시료의 양(예를 들어 세포의 수)의 관계를 별도의 실험 등으로 구해 두고, 도 5 내지 도 9에 나타내는 정보로부터, 배양 시간과 저휘도 화소의 수의 관계를 구한다. 이들 2종류의 관계에 기초하여 저휘도 화소의 수와, 입자상 시료의 양을 관련짓는 검량선을 작성할 수 있다. 그리고 상술한 바와 같이, 이 검량선과, 원하는 시료 화상에 있어서의 저휘도 화소의 수에 기초하여, 그 시료 화상에 있어서의 입자상 시료의 양을 결정할 수 있다.

다음으로, 관찰 장치(1)는, 측정을 종료할지 여부를 판정한다(스텝 S5). 예를 들어, 사전에 지정된 측정 시간이 경과하거나, 또는 관찰 장치의 사용자로부터 소정의 종료 조작을 접수한 경우에, 시료 화상의 취득을 종료한다고 판정한다.

측정을 종료하지 않는 경우에는, 관찰 장치는 사전에 지정되는 소정 시간만큼 대기하고(스텝 S6), 처리를 스텝 S2로 복귀시킨다. 이 경우에는, 소정 시간 후에 시료 화상의 취득이 반복된다. 이와 같이, 본 실시 형태에 관한 관찰 장치는, 소정의 시간마다 시료 화상을 취득하고, 시간 경과 정보를 취득할 수 있다. 예를 들어, 촬상 카메라(107)가 소정 시간마다 시료 화상을 취득한다. 이와 같이 하면, 입자상 시료의 양의 경시 변화를 모니터할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 예를 들어 입자수가 적을 때에는, 입자는 거의 겹치는 일 없이 존재한다. 1 입자당의 저휘도 영역은, 입자마다 거의 동등하고, 입자수의 증가에 거의 비례하여 화상 전체에서의 저휘도 영역이 증가하게 되므로, 특허문헌 1과 같이 투과광 강도 변화를 사용하는 종래의 방법보다 정확한 정량을 할 수 있다. 한편, 입자수가 많은 경우에는, 입자끼리의 겹침이 발생하여, 입자상에 상당하는 영역의 휘도 분포가 작은 쪽으로 어긋나, 전체적으로 어두워져, 입자 존재 영역에서의 저휘도 영역의 비율이 증가한다. 그 때문에, 입자수가 많아, 겹침이 증가함에 따라서, 입자 존재 영역 중 저휘도라고 판정되는 화소의 수가 증가하므로, 특허문헌 2와 같이 입자 카운트 방식을 사용하는 종래의 방법보다 정확한 정량을 할 수 있다.

도 10은 도 5 내지 도 9에 나타내는 예에 있어서, 배양 시간에 대한 저휘도 영역(입자 존재 영역)의 화소수의 변화를 나타내는 그래프이다. 배양 시간이 작을 때는, 도 3 및 도 5 내지 도 9에서의 설명과 같이, 휘도 I가 역치 휘도 Th 미만이 되는 화소를 추출하고 있어, 입자수의 변화에 대해 고감도로 검지할 수 있다.

또한, 배양 시간이 길어져, 입자가 밀집되거나 서로 겹치는 상태가 된 경우라도, 입자수의 산정 결과는 거의 단조 증가를 나타낸다. 500분 이후는, 화상 전체에 걸쳐 입자가 존재하고, 저휘도 화소의 수는 포화되지만, 도 17에 나타내는 바와 같이 감소하는 일은 없다. 따라서, 입자수가 측정 한계를 초과하여 증가해도, 잘못된 측정값을 얻을 일은 없다.

이와 같이, 본 실시 형태의 관찰 장치(1)에 관한 입자 인식 장치, 입자 정량 장치, 입자 인식 방법 및 입자 정량 방법에 의하면, 종래의 두 방식의 계수 가능 범위를 조합한 넓은 범위에서 정확한 정량을 할 수 있으므로, 입자상 시료에 있어서의 입자를 정확하게 인식할 수 있는 입자수의 범위가 보다 넓어진다.

관찰 장치(1)는, 세포 또는 세균의 배양 모니터링, 세포 또는 세균의 동정, 세포 또는 세균의 약제 감수성 검사 등에 적용하는 것이 가능하고, 광범위의 입자수에 있어서 정확한 측정 또는 검사가 가능해진다.

예를 들어, 입자상 시료의 양이 적은 경우의 감도가 높아, 입자수의 미소한 변화를 정확하게 검지할 수 있음과 함께, 입자상 시료의 양이 많아 입자상 시료의 겹침이 있는 경우라도 카운트 손실하는 일 없이 검출할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 관한 관찰 장치(1)는, 세포 또는 세균의 배양 모니터나 검사에 한정되지 않고, 예를 들어 미립자의 응집 반응을 이용한 면역 반응 측정에서의 응집 덩어리의 계측에도 적용 가능하다. 프로존 등의 현상을 저감시키는 것도 가능해진다.

관찰 장치(1)에 의하면, 역치 파라미터 k를 설정하는 것만으로 영역 추출 처리를 간단하게 행할 수 있어, 저비용화가 가능해진다. 또한 처리 속도도 고속으로 할 수 있다.

[제2 실시 형태]

제2 실시 형태는, 제1 실시 형태에 의한 저휘도 영역과, 다른 방법에 의한 추출 영역의 논리합을 구하는 것이다.

도 11은 제2 실시 형태에 관한 관찰 장치에 의한 논리합 연산의 예를 나타낸다. 도 11의 (a)에 있어서의 착색 부분은, 제1 실시 형태에 관한 관찰 장치(1)에 의해 결정된 저휘도 영역을 나타낸다. 이 도면은 도 3에 대략 대응하고 있고, 입자의 주연 부분은 저휘도 영역으로서 추출되어 있지만, 입자의 중앙 부분은 휘도가 높으므로 저휘도 영역은 아니다.

한편, 도 11의 (b)에 있어서의 착색 부분은, 제1 실시 형태 이외의 방법을 사용하여 검출된 입자의 존재 영역을 나타낸다. 예를 들어, 이 변형예에 관한 관찰 장치에 있어서, 컴퓨터(108)는, 시료 화상에 기초하여 입자를 개별로 식별함으로써, 시료 화상으로부터 개별 식별 영역을 추출하는, 개별 식별 수단으로서 기능한다. 입자를 개별로 식별하는 방법은 임의이지만, 예를 들어 공지의 콘트라스트법을 사용해도 되고, 다른 방법을 사용해도 된다.

도 11의 (c)에 있어서의 착색 부분은, 도 11의 (a)에 나타내는 저휘도 화소로 이루어지는 저휘도 영역과, 도 11의 (b)에 나타내는 개별 식별 영역의 논리합에 의해 부여되는 논리합 영역을 나타낸다. 이 변형예에 관한 관찰 장치(또는 상술한 입자 정량 수단)는, 도 11의 (c)에 나타내는 논리합 영역에 기초하여 입자상 시료를 정량한다.

예를 들어, 제2 실시 형태에 관한 관찰 장치(또는 상술한 입자 정량 수단)는,

- 논리합 영역의 각 화소의 휘도의 평균값, 또는

- 논리합 영역의 각 화소의 휘도의 적산값, 또는

- 논리합 영역의 화소의 총 수, 또는

- 논리합 영역에 관한 다른 양

에 기초하여 입자상 시료를 정량할 수 있다.

논리합 영역의 화소의 수에 기초하는 정량을 행하는 경우에는, 예를 들어 논리합 영역의 화소의 수의, 시료 화상의 화소의 총 수에 대한 비율을 산정하고, 이 비율에 기초하여 입자상 시료를 정량할 수 있다.

제2 실시 형태에 관한 관찰 장치는, 미리 구한 검량선 등을 사용하여, 입자수, 농도 등을 산정할 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터(108)는, 논리합 영역의 화소에 관한 값과, 입자상 시료의 양을 관련짓는 검량선을 취득하는, 검량선 취득 수단으로서 기능해도 된다. 또한, 이 「논리합 영역의 화소에 관한 값」이란, 상기한 바와 같이 논리합 영역의 각 화소의 휘도의 평균값, 또는 논리합 영역의 각 화소의 휘도의 적산값, 또는 논리합 영역의 화소의 총 수 등으로 할 수 있다.

또한, 예를 들어 제2 실시 형태에 관한 관찰 장치는, 이러한 검량선과, 시료 화상에 있어서의 논리합 영역의 화소에 관한 값에 기초하여 입자상 시료를 정량해도 된다. 보다 구체적인 예로서는, 논리합 영역의 화소의 수에 따라서 입자상 시료의 양을 부여하는 함수나, 논리합 영역의 화소의 비율에 따라서 입자상 시료의 양을 부여하는 함수를 사용할 수 있다.

이와 같이, 제2 실시 형태의 관찰 장치에 관한 입자 인식 장치, 입자 정량 장치, 입자 인식 방법 및 입자 정량 방법에 의하면, 제1 실시 형태에 더하여, 또한 공지의 방법을 사용하여 입자의 존재 영역을 추출할 수 있으므로, 입자상 시료의 특성에 따라서는, 보다 정확한 인식 또는 정량을 행할 수 있을 가능성이 있다. 특히, 입자수가 적을 때에는, 1 입자당의 논리합 추출 화소수가 커지므로, 입자수가 적을 때의 입자수 변화를 보다 고감도로 검출할 수 있을 가능성이 있다.

[제3 실시 형태]

제3 실시 형태는, 제1 실시 형태 또는 제2 실시 형태에 있어서, 시료 화상에 대한 노이즈·아웃라이어 제거에 관한 처리를 추가하는 것이다.

도 12는 제3 실시 형태에 관한 관찰 장치의 동작의 일례를 나타내는 흐름도이며, 시료 화상에 대한 데이터 처리 공정을 포함하는 것이다. 이 흐름도는, 제3 실시 형태에 관한 방법을 나타낸다. 도 12의 처리에 있어서, 먼저 관찰 장치는, 시료 화상을 취득한다(스텝 S11). 이 처리는, 예를 들어 도 4의 스텝 S2와 마찬가지로 할 수 있다.

다음으로, 관찰 장치는, 시료 화상의 취득을 종료할지 여부를 판정한다(스텝 S12). 예를 들어, 사전에 지정된 측정 시간이 경과하거나, 또는 관찰 장치의 사용자로부터 소정의 종료 조작을 접수한 경우에, 시료 화상의 취득을 종료한다고 판정한다.

시료 화상의 취득을 종료하지 않는 경우에는, 관찰 장치는 사전에 지정되는 소정 시간만큼 대기하고(스텝 S13), 처리를 스텝 S11로 복귀시킨다. 이 경우에는, 소정 시간 후에 시료 화상의 취득이 반복된다. 이와 같이, 제3 실시 형태에 관한 관찰 장치는, 소정의 시간마다 시료 화상을 취득하고, 시간 경과 정보를 취득할 수 있다. 예를 들어, 촬상 카메라(107)가 소정 시간마다 시료 화상을 취득한다. 이와 같이 하면, 입자상 시료의 양의 경시 변화를 모니터할 수 있다.

스텝 S12에 있어서, 시료 화상의 취득을 종료하는 경우에는, 그때까지 취득된 시료 화상에 대해 정량 동작이 개시된다. 즉, 이하에 설명하는 바와 같이 컴퓨터(108)가 입자 정량 수단으로서 기능하여, 각 시료 화상에 대해 입자상 시료를 정량한다.

도 13을 사용하여, 도 12의 스텝 S14 내지 S18에 있어서의 처리의 예를 설명한다. 도 13의 (a) 내지 도 13의 (d)는, 제3 실시 형태에 관한 각 공정에 있어서의 화상의 예를 나타낸다. 먼저, 컴퓨터(108)는, 각 시료 화상에 대해 셰이딩 보정 등을 행한다(스텝 S14). 이에 의해, 도 13의 (a)에 나타내는 바와 같이, 감도 불균일, 광원 불균일, 왜곡 등이 보정된다.

다음으로, 컴퓨터(108)는 기준 화상을 선정한다(스텝 S15). 이것은 예를 들어 제1 실시 형태와 마찬가지로 하여 행해진다. 또한, 이 스텝 S15에 있어서, 기준 화상에 있어서의 화상의 변동(예를 들어 화소의 휘도값의 변동)을 계산한다. 예를 들어 제1 실시 형태와 마찬가지로 하여, 기준 화상에 있어서의 각 화소의 휘도의 표준 편차 σ를 산출한다.

다음으로, 컴퓨터(108)는, 각 시료 화상으로부터 기준 화상을 차감한다(스텝 S16). 예를 들어, 각 화소의 휘도 I로부터 기준 휘도 M을 차감하여 상대 휘도 Ir＝I-M을 산출한다. 이에 의해 도 13의 (b)에 나타내는 바와 같은 화상이 얻어진다.

다음으로, 컴퓨터(108)는, 차감한 결과의 화상에 기초하여, 저휘도 영역을 추출한다(스텝 S17). 예를 들어, 상대 휘도 Ir에 대해, Ir＜Th가 되는 화소를 저휘도 화소로서 추출한다. 또한, 여기서는 예를 들어 Th는 Th＝-kσ로서 정의된다. 이에 의해 도 13의 (c)에 나타내는 바와 같은 화상이 얻어진다. 또한, 여기서는 형식적으로는 상대 휘도 Ir에 기초하여 저휘도 화소를 추출하고 있지만, 실질적으로는 각 화소의 휘도 I에 대해 I＜M-kσ로 되는 것을 추출한 결과와 동일해진다.

제3 실시 형태에 있어서도 역치 파라미터 k의 값은 임의로 선택 가능하며, 예를 들어 k＝1로 해도 된다. 또한, 저휘도 영역을 추출하기 위한 구체적인 방법으로서, 2치화 처리를 행해도 된다. 즉, 저휘도 화소를 비트 0으로 나타내고, 그 이외의 화소(고휘도 화소)를 비트 1로 나타내도 된다.

다음으로, 컴퓨터(108)는, 저휘도 영역에 대해, 노이즈·아웃라이어 제거에 관한 처리를 행한다(스텝 S18). 노이즈·아웃라이어 제거란, 노이즈라고 생각되는 화소나, 아웃라이어라고 생각되는 화소의 영향을 배제하는 것이며, 공지의 방법을 사용할 수 있지만 구체예를 이하에 설명한다. 예를 들어, 스텝 S17에서 저휘도 화소가 아니었던 화소(즉 고휘도 화소)이며 저휘도 화소로 둘러싸여 있는 화소는, 노이즈라고 판정하고, 스텝 S17의 결과에 관계없이 저휘도 화소로서 추출한다. 이에 의해 도 13의 (d)에 나타내는 바와 같은 화상이 얻어진다.

여기서, 「저휘도 화소로 둘러싸여 있는 화소」의 구체적인 정의는 당업자가 적절하게 설계 가능하지만, 예를 들어 그 화소의 상하 좌우 합계 4 화소가 모두 저휘도 화소인 것을 조건으로 해도 되고, 경사 방향까지 포함한 합계 8 화소가 모두 저휘도 화소인 것을 조건으로 해도 되고, 다른 조건을 사용해도 된다.

다음으로, 컴퓨터(108)는, 저휘도 영역에 기초하여 입자상 시료를 인식 또는 정량한다(스텝 S19). 이것은 제1 실시 형태의 스텝 S4와 마찬가지로 행할 수 있다.

이상 설명하는 바와 같이, 제3 실시 형태의 관찰 장치에 관한 입자 인식 장치, 입자 정량 장치, 입자 인식 방법 및 입자 정량 방법에 의하면, 제1 실시 형태 또는 제2 실시 형태에 있어서의 효과에 더하여, 또한 노이즈 제거에 의해 보다 정확한 정량을 행할 수 있다.

[그 밖의 실시 형태]

제1 내지 제3 실시 형태에 있어서, 이하와 같은 변형을 실시할 수 있다.

제1 내지 제3 실시 형태에 있어서, 저휘도 화소에 더하여, 고휘도 화소를 추출해도 된다. 예를 들어, 시료 화상의 화소 중, I＞M+kσ가 되는 화소를, 고휘도 화소로서 추출해도 된다. 그 경우에는, 추출된 저휘도 화소 및 고휘도 화소의 양쪽에 기초하여, 입자상 시료를 인식할 수 있다. 예를 들어, 저휘도 화소 또는 고휘도 화소 중 어느 한쪽이 존재하고 있는 영역에는, 입자가 존재한다고 판정할 수 있다.

제1 내지 제3 실시 형태에 있어서, 각 화소에 대해 그 화소의 휘도에 기초하는 보정값을 미리 결정해 두고, 이 보정값을 각 화소에 승산하고, 그 결과에 기초하여 저휘도 화소를 추출하는 방식으로 해도 된다. 또한, 미리 1 입자당 평균 화소수를 취득해 두고, 저휘도 화소의 수를 이 평균으로 제산하여, 입자수를 산정하는 방식도 적용 가능하다. 이들 방식에서도, 상술한 각 실시 형태와 마찬가지의 효과를 갖는다.

제1 내지 제3 실시 형태에 있어서, 포화된 저휘도 영역에 대해, 휘도의 감소량에 기초하여 입자상 시료의 양을 보정해도 된다. 저휘도 화소가 포화되어 있는 화상 또는 영역(즉, 입자상 시료가 증가해도 더이상 저휘도 화소가 증가하지 않는 상태로 되어 있는 화상 또는 영역)이라도, 도 8 및 도 9에 나타내는 바와 같이, 입자상 시료가 증가하면 휘도의 감소가 발생한다.

이러한 변형예의 구체적 방법으로서, 예를 들어 어느 화상 또는 화상의 특정 영역의, 화소의 휘도의 통계적 양에 따라서, 입자상 시료의 양을 보정하는 함수를 사용해도 된다. 화소의 휘도의 통계적 양이란, 예를 들어 도 5 내지 도 9와 같은 휘도 히스토그램에 있어서의 피크 휘도의 값이어도 되고, 화소의 휘도의 평균값이어도 된다. 예를 들어, 피크 휘도가 감소함에 따라 입자상 시료의 양을 증가시키도록 보정하는 함수를 사용할 수 있다. 휘도의 감소는, 입자의 겹침이 증가하고 있는 정보이므로, 휘도의 감소량에 기초하는 보정을 행함으로써, 입자상 시료의 양의 측정 범위를 더욱 넓힐 수 있어, 보다 넓은 다이내믹 레인지를 얻을 수 있다.

제1 내지 제3 실시 형태에 있어서, 시료 화상의 형식은 당업자가 임의로 설계 가능하다. 예를 들어, 8bit의 그레이스케일 화상을 사용해도 되고, 16bit의 그레이스케일 화상을 사용해도 된다. 또한, 컬러 화상을 그레이스케일 화상으로 변환하고 나서 사용해도 된다.

제1 내지 제3 실시 형태에서는, 시료 화상으로서 투과광상을 사용하였지만, 시료 화상은 투과 화상에 한정되지 않는다. 예를 들어, 공지의 수단으로 취득할 수 있는 상차상, 미분 간섭상 등을 시료 화상으로 할 수도 있다. 이 경우라도 처리는 마찬가지이다.

제1 내지 제3 실시 형태에서는, 입자상 시료는 투광성을 갖지만, 투광성을 갖지 않는 것을 사용해도 된다. 또한, 입자상 시료로서는 예를 들어 입자, 세포 또는 세균이 사용되지만, 이들 이외의 시료를 사용해도 된다.

제1 내지 제3 실시 형태에 있어서, 시료 화상에 대해 화상 보정을 행해도 된다. 예를 들어, 셰이딩 보정, 감도 불균일 보정, 노이즈 제거, 스무딩 등등의 화상 처리를 행해도 된다. 또한, 광원 불균일, 검출기 감도 불균일 등의 보정을 행해도 된다. 이들 보정을 행하면, 보다 정확한 정량이 가능해진다.

제1 내지 제3 실시 형태에 있어서, 관찰 장치의 광학계는 도 1과 같은 구성으로 할 필요는 없고, 시료 화상을 취득하는 화상 취득 수단을 마련할 수 있는 구성이라면 어떠한 것이어도 된다. 또한, 광학계를 포함하지 않고, 통신 네트워크 또는 가반형 기억 매체 등을 통해 시료 화상을 취득하는 것이어도 된다.

제1 내지 제3 실시 형태에 있어서, 관찰 장치는, 입자상 시료의 정량을 행하지 않는 것이어도 된다. 예를 들어, 입자의 존재 영역을 식별하고, 그 위치 또는 형상 등을 출력하는 장치여도 된다.

본 개시는, 상술한 실시 형태 및 변형예에 한정되는 것은 아니며, 다양한 다른 변형예도 포함한다. 각 실시 형태는, 본 개시를 이해하기 쉽게 설명하기 위해 상세하게 설명한 것이며, 반드시 설명한 모든 구성을 구비하는 것에 한정되는 것은 아니다. 또한, 어느 실시 형태의 구성의 일부를 다른 실시 형태의 구성의 일부로 치환하는 것이 가능하고, 또한 어느 실시 형태의 구성에 다른 실시 형태의 구성의 일부를 추가하는 것도 가능하다. 또한, 각 실시 형태의 구성의 일부에 대해, 다른 실시 형태의 구성의 추가·삭제·치환을 하는 것이 가능하다.

1: 관찰 장치(입자 정량 장치)
101: 조명용 광학계
102: 샘플 용기
103: 받침대
104: XY 스테이지
105: 대물 렌즈
106: 대물 렌즈 액추에이터
107: 촬상 카메라(화상 취득 수단)
108: 컴퓨터(데이터 처리 수단, 입자 인식 수단, 입자 정량 수단)
M: 기준 휘도
k: 역치 파라미터
σ: 표준 편차
S2: 스텝(취득 공정)
S4: 스텝(인식 공정, 정량 공정)
본 명세서에서 인용한 모든 간행물, 특허 및 특허 출원은 그대로 인용에 의해 본 명세서에 포함되는 것으로 한다.

Claims (10)

1. 입자상 시료를 나타내는 시료 화상을 취득하는 화상 취득 수단과,
   상기 시료 화상에 관한 연산 처리를 행하는 데이터 처리 수단
   을 구비하는, 입자 정량 장치이며,
   상기 데이터 처리 수단은,
   상기 시료 화상의 화소의 휘도 I에 대해 I＜M-kσ가 되는 저휘도 화소를 추출하는 추출 수단이며, 단, M은 기준 화상에 관한 휘도이고, k는 양의 실수이고, σ는 기준 화상에 있어서의 각 화소의 휘도 표준 편차인, 추출 수단과,
   추출된 화소에 기초하여 상기 입자상 시료를 인식하는, 입자 식별 수단
   을 갖고,
   상기 데이터 처리 수단은, 상기 입자상 시료를 인식하고, 정량하는 입자 정량 수단을 갖고,
   상기 입자 정량 수단은, 상기 저휘도 화소의 수의, 상기 시료 화상의 화소의 총 수에 대한 비율에 기초하여 상기 입자상 시료를 정량하는 것을 특징으로 하는, 입자 정량 장치.
2. 삭제
3. 입자상 시료를 나타내는 시료 화상을 취득하는 화상 취득 수단과,
   상기 시료 화상에 관한 연산 처리를 행하는 데이터 처리 수단
   을 구비하는, 입자 정량 장치이며,
   상기 데이터 처리 수단은,
   상기 시료 화상의 화소의 휘도 I에 대해 I＜M-kσ가 되는 저휘도 화소를 추출하는 추출 수단이며, 단, M은 기준 화상에 관한 휘도이고, k는 양의 실수이고, σ는 기준 화상에 있어서의 각 화소의 휘도 표준 편차인, 추출 수단과,
   추출된 화소에 기초하여 상기 입자상 시료를 인식하는, 입자 식별 수단
   을 갖고,
   상기 데이터 처리 수단은, 상기 입자상 시료를 인식하고, 정량하는 입자 정량 수단을 갖고,
   상기 입자 정량 장치는, 상기 시료 화상에 기초하여 입자를 개별로 식별함으로써, 상기 시료 화상으로부터 개별 식별 영역을 추출하는, 개별 식별 수단을 더 구비하고,
   상기 입자 정량 수단은, 상기 저휘도 화소로 이루어지는 저휘도 영역과, 상기 개별 식별 영역의 논리합에 의해 부여되는 논리합 영역에 기초하여 상기 입자상 시료를 정량하는
   것을 특징으로 하는, 입자 정량 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 입자 정량 수단은,
   - 상기 논리합 영역의 각 화소의 휘도의 평균값, 또는
   - 상기 논리합 영역의 각 화소의 휘도의 적산값, 또는
   - 상기 논리합 영역의 화소의 총 수
   에 기초하여 상기 입자상 시료를 정량하는 것을 특징으로 하는, 입자 정량 장치.
5. 삭제
6. 제3항에 있어서,
   상기 입자 정량 수단은, 상기 논리합 영역의 화소의 수의, 상기 시료 화상의 화소의 총 수에 대한 비율에 기초하여 상기 입자상 시료를 정량하는 것을 특징으로 하는, 입자 정량 장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 입자상 시료는 투광성을 갖고,
   상기 입자상 시료는, 입자, 세포, 또는 세균인
   것을 특징으로 하는, 입자 정량 장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 기준 화상은, 입자수가 0인 시료 화상이거나, 또는 입자수가 0이라고 간주할 수 있는 시료 화상인 것을 특징으로 하는, 입자 정량 장치.
9. 제1항에 있어서,
   상기 입자 정량 장치는, 저휘도 화소에 관한 값과, 상기 입자상 시료의 양을 관련짓는 검량선을 취득하는, 검량선 취득 수단을 더 구비하고,
   상기 입자 정량 수단은, 상기 검량선과, 상기 시료 화상에 있어서의 상기 저휘도 화소에 관한 값에 기초하여 상기 입자상 시료를 정량하는
   것을 특징으로 하는, 입자 정량 장치.
10. 제1항에 있어서,
    상기 화상 취득 수단은, 소정 시간마다 상기 시료 화상을 취득하고,
    상기 입자 정량 수단은, 각 상기 시료 화상에 대해 상기 입자상 시료를 정량하는
    것을 특징으로 하는, 입자 정량 장치.

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