(57)【要約】  部分凝集であっても自動的に凝集と判定でき、これによって信頼性の高い判定結果が得られる凝集判定方法を提供する。凝集反応後の粒子により容器内に形成された反応パターンを光学的に測定し、そのデータに基づいて前記粒子の凝集又は非凝集を自動的に判定する凝集判定方法であって、前記反応パターンの予め定められた領域に含まれる測定点について、各測定点の透過光量データを求める第１の工程と、前記領域内における透過光量のバラツキを表すパラメータを算出する第２の工程と、前記算出したパラメータを予め設定された基準値と照らし合わせて凝集あるいは非凝集と判定する第３の工程とを備える凝集判定方法を提供する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
凝集反応後の粒子により容器内に形成された反応パターンを光学的に測定し、そのデータに基づいて前記粒子の凝集又は非凝集を自動的に判定する凝集判定方法であって、
前記反応パターンの予め定められた領域に含まれる測定点について、各測定点の透過光量データを求める第１の工程と、
前記領域内における透過光量のバラツキを表すパラメータを算出する第２の工程と、
前記算出したパラメータを予め設定された基準値と照らし合わせて凝集あるいは非凝集と判定する第３の工程とを備える凝集判定方法。
【請求項２】
非凝集反応パターンとほぼ同じパターンを示す反応パターンについて実施されることを特徴とする、請求項1に記載の凝集判定方法。
【請求項３】
前記領域が、非凝集反応パターンの中心部に形成される粒子沈降部分を包含する中心領域の外側であって、微量な粒子の存在が観察される領域である、請求項１又は２に記載の凝集判定方法。
【請求項４】
前記パラメータは標準偏差であることを特徴とする、請求項１に記載の凝集判定方法。
【請求項５】
前記パラメーターはレンジであることを特徴とする、請求項１に記載の凝集判定方法。
【請求項６】
凝集反応後の粒子により容器内に形成された反応パターンを光学的に測定し、そのデータに基づいて前記粒子の凝集・非凝集を自動的に判定する凝集判定方法であって、
前記反応パターンの予め定められた周辺領域に含まれる測定点について、各測定点の透過光量データを求める第１の工程と、
前記周辺領域内における透過光量の標準偏差を算出する第２の工程と、
前記算出した標準偏差が予め設定された基準値以上の場合には凝集と判定し、基準値未満の場合には非凝集と判定する第３の工程と、
を備える凝集判定方法。
【請求項７】
非凝集反応パターンとほぼ同じパターンを示す反応パターンについて実施されることを特徴とする、請求項６に記載の凝集判定方法。
【請求項８】
前記周辺領域が、非凝集反応パターンの中心部に形成される粒子沈降部分を包含する中心領域の外側であって、微量な粒子の存在が観察される領域である、請求項６又は７に記載の凝集判定方法。
【請求項９】
前記反応パターンの光学的な測定は、ＣＣＤカメラで二次元画像を撮像することによって行われる、請求項６又は７に記載の凝集判定方法。
【請求項１０】
前記反応パターンの光学的な測定は、ＣＣＤカメラで二次元画像を撮像することによって行われる、請求項８に記載の凝集判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒子の凝集又は非凝集を自動的に判定する凝集判定方法に関する。特に、例えば臨床検査において、容器内に形成される粒子の反応パターンを光学的に測定することにより自動的に判定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
血液型の判定や血液中の抗原、抗体の検出のために、粒子の凝集を観察する方法が通常用いられている。この方法では、反応容器に被検査血液をとり、試薬粒子を免疫学的に反応させる。該反応後の粒子が容器底面に形成したパターンから、粒子の凝集の有無を判定する。【０００３】
近年では、これらの判定は機械化されている。例えば、粒子凝集体の二次元画像を撮像し、その画像データに所定の画像処理を施し、その処理結果から粒子の凝集反応パターンが判定される（例えば、日本特許第2525487号を参照）。【０００４】
しかしながらこの自動判定技術は、粒子の部分凝集による弱陽性像の検出が困難であるという問題がある。ここで部分凝集とは、血液型検査で起き得る凝集反応である。通常、非凝集血球は反応容器の中心部に沈降して「陰性像」、即ち非凝集像を形成する。しかし、反応系中に抗原性の異なる血球が混在している場合、一方の血球のみと反応する抗体を反応させると、凝集血球と非凝集血球が混在した部分凝集像が形成される。【０００５】
部分凝集では、通常の陰性像のように中心部に沈降が観察されるが、しかし周辺部に凝集血球が存在する。この周辺部の凝集血球は目視では容易に認められるものの、そのような凝集像は従来の自動判定では陰性と判定されてしまっていた。従って、従来は自動の凝集判定方法であっても、判定結果を操作者等が目視その他の手段により一々チェックして補正する必要があった。
【発明の開示】
【０００６】
そこで本発明は、部分凝集であっても自動的に凝集として判定でき、従って信頼性の高い判定結果が得られる凝集判定方法を提供する。
【０００７】
本発明は、凝集反応後の粒子により容器内に形成された反応パターンを光学的に測定し、そのデータに基づいて前記粒子の凝集・非凝集を自動的に判定する凝集判定方法であって、前記反応パターンの予め定められた周辺領域に含まれる測定点について、各測定点の透過光量データを求める第1の工程と、前記周辺領域内における透過光量の標準偏差を算出する第２の工程と、前記算出した標準偏差が予め設定された基準値以上の場合には凝集と判定し、基準値未満の場合には非凝集と判定する第３の工程とを備える凝集判定方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】部分凝集像の模式図を示す。
【図１Ｂ】非凝集像の模式図を示す。
【図２】反応パターン上のＣ領域及びＰ領域を示す模式図。
【図３】凝集像自動判定装置の一実施態様の構成を示すブロック図。
【図４】図３に示すマイクロプレートの構成を示す図。
【図５】凝集像自動判定装置の他の実施態様の構成を示すブロック図。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明では、凝集反応後の粒子により容器内に形成された反応パターンを光学的に測定し、その測定データに基づいて前記粒子の凝集又は非凝集を自動的に判定する凝集判定方法において、粒子が凝集した場合の凝集像（いわゆる陽性像）及び凝集力が弱い弱陽性像の他に、部分凝集像をも自動的に凝集であると判定することを可能にし、これによって、凝集判定の精度を改善した凝集判定方法を提供する。【００１０】
本発明の凝集反応には、円錐状に窪んだ底面を有する反応容器が用いられる。例えば、マイクロプレートなどのウェルが好適に用いられる。反応パターンの形成は、静置や遠心分離によって形成させてよい。【００１１】
図１Ａ及び図１Ｂは、ウェル１に被検粒子を含む検液を収容し、静置し、形成させた反応パターンの模式図である。図１Ａは、部分凝集像を示し、図１Ｂは非凝集像を示している。図１Ｂに示すように、凝集しない粒子はウェル中心部に沈降して陰性像を形成する。図１Ａのように、部分凝集像は、非凝集像とほとんど同じようなパターンを示すが、しかし周辺領域において斑に陰影が生じ得る。これは肉眼では明らかであるが、測定機器等による自動判定では、従来は非凝集と判定されていた。【００１２】
例えば、特許第3165429号には、弱陽性像を凝集と判定する自動判定方法が開示されている。この発明では、反応容器の中心部に沈んだ被検粒子の境界部がぼやけてはっきりしていないという弱陽性像の特性をもとに、中心領域と周辺領域との境界部における透過光量の変化率から、凝集・非凝集の判定をおこなっている。詳細には、上記公報を参照されたい。ここで、この透過光量の変化率をＳＰＣ（Sharpness between Periphery and Center）と便宜的に称する。このＳＰＣが所定の値より小さい場合は凝集と判定し、それ以外の場合は非凝集と判定される。【００１３】
しかしながら、部分凝集像においては、陰性像（非凝集像）も部分凝集像も同じＳＰＣ値になることがあり、ＳＰＣ値を用いても部分凝集像を正確に判定することは困難である。【００１４】
そこで本発明では、部分凝集を正確に判定するために、反応パターンの予め定められた領域に含まれる測定点について、各測定点の透過光量データを求め、該領域内における透過光量のバラツキを表すパラメータを用いる。このパラメータを予め設定された基準値と照らし合わせ、凝集あるいは非凝集を判定することを特徴とする。【００１５】
一つの態様において、予め定められた領域とは、反応パターンの中心部の周辺領域を指す。好ましくは、非凝集反応パターンの中心部に形成される粒子沈降部分を包含する中心領域の外側であって、微量な粒子の存在が観察される領域である。【００１６】
一つの態様において、透過光量のバラツキを表すパラメータには、透過光量の標準偏差が好適に用いられる。他の態様において、該パラメータには、透過光量の最大値と最小値の幅を意味するレンジが好適に用いられる。【００１７】
本発明の方法では、従来方法と同じく、容器内に形成された反応パターンを光学的に測定する。測定は、例えばＣＣＤカメラ等で撮像することが好ましいが、これに限定されない。なおＣＣＤカメラで撮像した場合には測定点は画素となり、以下、画素として説明する。【００１８】
本発明の方法では、まず各ウェルを撮像した測定データを画像処理し、従来周知の方法で各ウェルの凝集・非凝集を判定する。次いで、非凝集と判定されたウェル底面の画像データについて、図２に示すような予め設定した周辺領域１８（Ｐ領域）の領域内の全ての画素について、各画素の透過光量を上記画像データから測定する。次いで、周辺領域１８における全画素の透過光量の標準偏差ＰＳＤ或いはレンジを求める。標準偏差を求めるには、次式を用いることができる。
【数１】
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【００１９】
ここで、ｎは画素数を示し、Ｘｉは各測定値、Ｘmeanは測定値の平均を表す。【００２０】
この周辺領域の透過光量の標準偏差ＰＳＤは、周辺領域における光量の不均一性（むら）を表す。標準偏差は分布の広がり具合を表し、その値が小さければ分布が集中しており、大きければ分布が大きく分散している、即ち光量が不均一であることを意味する。従って、標準偏差ＰＳＤが予め設定していた基準値よりも大きい場合は、周辺領域の透過光量が不均一であり、凝集血球が存在しているとみなすことができる。よって、そのウェルの反応パターンは凝集であると判定される。或いは、基準値以上である場合に凝集であると判定されるように基準値を設定してもよい。基準値は、検体や反応条件、反応容器の形状などに従って技術者が任意に設定することができる。【００２１】
周辺領域１８（Ｐ領域）及び中心領域１７（Ｃ領域）は任意に決定することができる。Ｃ領域は、非凝集の場合の反応パターンにおいて、中心部に観察される粒子沈降像が完全に包含されるように設定することが好ましく、Ｐ領域は、Ｃ領域の外側の微量な粒子の存在が観察される領域に設定することが好ましい。【００２２】
以上の説明では、従来周知の方法によって凝集又は非凝集を判定したのち、本発明の方法に従う部分凝集の判定をおこなう態様を説明したが、他の態様として、部分凝集の判定と共に弱陽性の判定を実施してもよく、また全ての判定を同時におこなっても、順次おこなってもよい。【００２３】
図３は、本発明を実施する凝集像自動判定装置の一例の構成を示すブロック図である。この実施例では、反応容器としてマイクロプレート１１を用い、このマイクロプレート１１を蛍光灯電源１２に接続した蛍光灯１３によって底面側から照明する。マイクロプレート１１は、図４に示すように、円錐状に窪んだ底面を有するウェル１１ａをマトリクス状に多数形成して構成し、その各ウェル１１ａに被検粒子を含む検液を収容して静置法により底面に反応パターンを形成させるようにする。【００２４】
蛍光灯１３によって照明されたマイクロプレート１１の各ウェル１１ａの底面の像は、ＣＣＤカメラ１５で順次撮像してその画像データを画像処理回路１６に供給し、ここで入力画像データに基づいてウェル１１ａの底面図の周辺領域の全画素について透過光量を測定する。なお、各ウェル１１ａの底面の画像データは、マイクロプレート１１とＣＣＤカメラ１５とを水平面内で２次元方向に相対的に移動させて、順次取り込むようにする。【００２５】
以下、この画像処理回路１６でのデータ処理について、標準偏差ＰＳＤを使用する例を用いて説明する。  
画像処理回路１６は、まずＣＣＤカメラ１５からのウェル１１ａの底面の入力画像データについて、図２に示すような予め設定したウェル周辺領域１８の領域において、各画素の透過光量のデータを取り出し、周辺領域における透過光量の標準偏差ＰＳＤを求める。【００２６】
求められた標準偏差ＰＳＤは、データ処理回路１９に供給され、ここで予め定めた基準値と比較して凝集又は非凝集が判定される。その判定結果は、キーボード等の入力部２０からの指示に応じて表示部２１に表示される。【００２７】
このように、ウェル１１ａの底面の画像データから反応パターンの周辺領域における透過光量のデータを抽出してその標準偏差を求め、その値に基づいて反応パターンの凝集・非凝集を判定するようにすれば、部分凝集を非凝集と誤ることなく、正確に判定することができ、信頼性の高い判定結果を得ることができる。従って、従来のように判定結果を操作者等が目視その他の手段によりチェックして補正する必要がないので、操作者等の負担を大幅に軽減することができる。【００２８】
なお、この実施例では、マイクロプレート１１とＣＣＤカメラ１５とを水平面内で２次元方向に相対的に移動させて、マイクロプレート１１の各ウェル１１ａの底面の画像データを順次取り込むようにしたが、マイクロプレート１１の全体の画像を取り込み、その画像データから各ウェル１１ａの底面の画像データを抽出して同様に処理するようにしてもよい。【００２９】
図５は、本発明を実施する凝集像自動判定装置の他の例の構成を示すブロック図である。この実施例では、マイクロプレート１１を電源３１に接続した光源３２によってレンズ群３３を介して底面側からスポット照明し、その透過光を受光器３４で受光する。この受光器３４の出力は、受光データ処理部３５でデジタル信号に変換しデータ処理部３６に供給する。また、マイクロプレート１１は、データ処理部３６の制御のもとにマイクロプレート移送機構３７を介して水平面内で移動させる。【００３０】
この実施例では、以上のようにして各ウェル１１aについて透過光量のデータを得、そのデータに基づいてデータ処理部３６において、当該ウェル１１aの底面に形成された反応パターンの周辺領域における透過光量の標準偏差或いは透過光量のレンジを求める。【００３１】
以下、データ処理部３６でのデータ処理について、標準偏差ＰＳＤを使用する例を用いて説明する。  
データ処理部３６では、各ウェル１１aのデータに対して、まず予め設定した周辺領域１８において、各画素の光量のデータを取り出し周辺領域における透過光量の標準偏差ＰＳＤを求める。その後、標準偏差ＰＳＤと予め定めた基準値とを比較して凝集・非凝集を判定する。【００３２】
以上のようにして、データ処理部３６で反応パターンを判定した後は、その判定結果をキーボード等の入力部３８からの指示に応じて表示部３９に表示する。【００３３】
このように、ウェル１１ａの底面の画像データから反応パターンの周辺領域における透過光量のデータを抽出してその標準偏差を求め、その値に基づいて反応パターンの凝集・非凝集を判定するようにすれば、部分凝集を非凝集と誤ることなく、正確に判定することができ、信頼性の高い判定結果を得ることができる。従って、従来のように判定結果を操作者等が目視その他の手段によりチェックして補正する必要がないので、操作者等の負担を大幅に軽減することができる。【００３４】
実施例１
上記の通り、図１Ａは部分凝集像、図１Ｂは非凝集像の反応パターンの模式図である。この模式図の反応パターンの場合、下記表１に示したように、弱陽性を判定するためのＳＰＣ値はいずれも１７である。ここで、図１Ａの反応パターンを陽性判定するためにＳＰＣ値の基準を設定すると、図１Ｂの陰性像まで陽性判定されてしまう。【００３５】
しかしながら、本発明の方法による周辺領域透過光量標準偏差ＰＳＤは、表１に示したように、図１Ａのパターンでは１４であり、一方、図１Ｂのパターンでは７である。従って、図１Ａと１Ｂの間に明らかな相違が生じる。従って、例えば基準値を１０に設定することにより、図１Ａを凝集と判定し、図１Ｂを非凝集と判定することができる。このように、本発明に従う周辺領域透過光量標準偏差ＰＳＤを使用することにより、正確な凝集判定が可能となる。
【表１】
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【００３６】
実施例２
さらに、周辺領域透過光量データのレンジ（最大値−最小値）を利用する態様を記載する。表２に、図１Ａ及び図１Ｂのパターンの周辺領域透過光量データのレンジ（最大値−最小値）を示した。図１Ａのパターンの周辺領域透過光量の最大値は２１０であり、最小値は１２６であり、そのレンジは８４である。一方、図１Ｂの周辺領域透過光量の最大値は１７３であり、最小値は１３５であり、そのレンジは３８である。ここで、例えば基準値を６０に設定することによって、図１Ａのパターンは凝集と判定され、図１Ｂのパターンは非凝集と判定される。このように、周辺領域透過光量のレンジを使用することによっても正確な凝集判定が可能である。
【表２】
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【産業上の利用可能性】
【００３７】
以上に記載したように、本発明によれば、部分凝集を自動的に凝集と判定することが可能であり、これによって信頼性の高い判定結果が得られる凝集判定方法を提供することができ、臨床検査においても簡便且つ迅速に試験結果を得ることが可能である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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