(57)【要約】【課題】容器又はウェルの保管用ラック上の位置に対応させて判別用の閾値を個別に設定することなく、簡便な方法で、容器内に溶液が入っているか否かを判別できる創薬用容器内溶液有無判別方法を提供する。【解決手段】保管用プレートに、予め溶液を入れた容器と入れない容器とを市松模様状に交互に配置しておき、各行毎に前記溶液を入れた容器と入れない容器のそれぞれの画像を撮像し、累積した上で平均化して溶液有り行平均画像と溶液無し行平均画像を取得し、前記溶液有り行平均画像と溶液無し行平均画像の差である閾値算出用差画像を各行毎に計算し、前記閾値算出用差画像を構成する各ピクセルの濃淡値の特徴値である閾値算出用特徴値を計算し、前記閾値算出用特徴値に所定の定数を掛けた値を各行毎の溶液有無判別用閾値とし、この閾値を用いて任意の行の任意の列に収容された溶液の有無を判別する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
創薬用試料を貯留する複数の容器と、該容器を行列状に複数個収容する保管用プレートと、前記容器内の状態を撮像する撮像手段とを用い、撮像された画像に基づき容器内の溶液の有無を判別する創薬用容器内溶液有無判別方法において、
前記保管用プレートに、予め溶液を入れた容器と入れない容器とを市松模様状に交互に配置しておき、各行毎に前記溶液を入れた容器と入れない容器のそれぞれの画像を撮像し、累積した上で平均化して溶液有り行平均画像と溶液無し行平均画像を取得し、前記溶液有り行平均画像と溶液無し行平均画像の差である閾値算出用差画像を各行毎に計算し、前記閾値算出用差画像を構成する各ピクセルの濃淡値の特徴値である閾値算出用特徴値を計算し、前記閾値算出用特徴値に所定の定数を掛けた値を各行毎の溶液有無判別用閾値とし、
任意の行の任意の列に収容された溶液の有無を判別すべき容器の画像とその行における前記溶液無し行平均画像の差である溶液有無判別用差画像を計算し、前記溶液有無判別用差画像を構成する各ピクセルの濃淡値の特徴値である判別用特徴値を計算し、前記判別用特徴値と前記溶液有無判別用閾値との差を算出し、この差が正の場合、容器に溶液有りと判別し、負の場合、容器内に溶液無しと判別することを特徴とする創薬用容器内溶液有無判別方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、創薬研究等の分野において、多数の試料を識別・保管・観察するために使用される創薬用試料保管システムに関するものであり、さらに詳しくは、創薬用試料を封入する容器内の溶液の有無を判別する創薬用容器内溶液有無判別方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、創薬研究等の分野においては、試料を溶解した溶液をマイクロチューブと呼ばれる容器に封入し、この容器を碁盤目状に区画された保管用プレート、例えば、ＳＢＳ(Society for Biomolecular Screening)規格に準拠した１６行２４列で３８４個の総区画数を有するいわゆる３８４アッセイプレートや、試料を溶解した溶液をウェルと呼ばれる窪みに注入し、この窪みを碁盤目状に区画された保管用プレート、例えば、３２行４８列で１５３６個の総区画数を有する１５３６ウェルプレートに収容し、運搬・保管・観察することが知られている（例えば、特許文献１、２参照）。
【特許文献１】特許第３４２１２５２号公報（第２頁第５段落、図１）
【特許文献２】特開２００７−３３０６１号公報（第３頁第１１段落、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、前述したような保管用プレートに収容された複数の容器に、あるいは、保管用プレートに形成された複数のウェルに溶液が入っているか否かを判別する場合、次のような課題が指摘されていた。
（１）目視で行う場合、大量処理に大きな労力が必要となるばかりでなく、観察者によって正解率のばらつきが生じたり、日時によって正解率のばらつきが生じたりして、検査の品質が悪かった。
（２）ＣＣＤカメラで行う場合、観察位置までカメラを移動させて、保管用ラックの端でも中央でも同じ閾値を用いて容器又はウェル内の溶液の有無を判別しているため、照明などの影響で容器又はウェルの位置によって、誤認識する頻度が高かった。また、容器又はウェルの位置によって閾値を変える場合、膨大な手間が掛かっていた。さらに、高い解像度で広範囲を撮像するためには、複数の高解像度カメラが必要であり、分割撮影するためには、そのための仕組みが必要であり、コストが高かった。
（３）スキャナーで撮像し、従前の画像処理を行う場合、予め、行列アドレスに対応させて、照明条件を設定し、撮像の後、マスク処理や２値化処理等の前処理を行い、行列アドレス毎に閾値を設定する必要があり、操作・設定・運用管理が煩雑であった。
（４）判別に可視光を利用する場合は、透明な溶液の検知が出来なかった。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、人の目を介在させることなく、容器又はウェルの保管用ラック上の位置に対応させて判別用の閾値を個別に設定することなく、簡便な方法で、容器内に溶液が入っているか否かを判別できる創薬用容器内溶液有無判別方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、創薬用試料を貯留する複数の容器と、該容器を行列状に複数個収容する保管用プレートと、前記容器内の状態を撮像する撮像手段とを用い、撮像された画像に基づき容器内の溶液の有無を判別する創薬用容器内溶液有無判別方法において、前記保管用プレートに、予め溶液を入れた容器と入れない容器とを市松模様状に交互に配置しておき、各行毎に前記溶液を入れた容器と入れない容器のそれぞれの画像を撮像し、累積した上で平均化して溶液有り行平均画像と溶液無し行平均画像を取得し、前記溶液有り行平均画像と
溶液無し行平均画像の差である閾値算出用差画像を各行毎に計算し、前記閾値算出用差画像を構成する各ピクセルの濃淡値の特徴値である閾値算出用特徴値を計算し、前記閾値算出用特徴値に所定の定数を掛けた値を各行毎の溶液有無判別用閾値とする。そして、任意の行の任意の列に収容された溶液の有無を判別すべき容器の画像とその行における溶液無し行平均画像の差である溶液有無判別用差画像を計算し、前記溶液有無判別用差画像を構成する各ピクセルの濃淡値の特徴値である判別用特徴値を計算し、前記判別用特徴値と前記溶液有無判別用閾値との差を算出し、この差が正の場合、容器に溶液有りと判別し、負の場合、容器内に溶液無しと判別することによって、前記の課題を解決するものである。
【０００６】
ここで、本発明における「画像を構成する各ピクセルの濃淡値の特徴値」とは、画像の特徴を数値化できるものであれば特に限定されるものではないが、例えば、Ｒを画像の領域、ｐをグレイ値（０〜２５５階調の濃淡値）ｇ（ｐ）を持つ領域Ｒ内のピクセル、Ｆを面（Ｆ＝｜Ｒ｜）、Ｍを全ピクセルのグレイ値の平均とした場合、数１に示した標準偏差を特徴値とすることができる。
【数１】
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また、単純に全ピクセルのグレイ値の平均を特徴値として用いることもできる。他にも画像の特徴を数値化するさまざまな公知の特徴値を用いることができる。
【０００７】
また、閾値算出用特徴値に所定の定数を掛けた値を溶液有無判別用閾値とする場合の「所定の定数」とは、自動計算で行う場合、例えば、１／２に設定することによって、実用上問題のない判別精度を得ることができる。また、手動で行う場合には、各行毎の特徴値の分布を参酌して、例えば、１／１．８や１／２．２等の値に設定することによって、判別精度を向上させることができる。
【０００８】
ここで、本発明における「容器」とは、マイクロチューブのように円筒状又は四角筒状のチューブのみならず、保管用プレート表面に溶液を貯めるものとして形成された「ウェル」と呼ばれる窪みも包含している。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に係る発明によれば、創薬用試料を貯留する複数の容器と、該容器を行列状に複数個収容する保管用プレートと、前記容器内の状態を撮像する撮像手段とを用い、撮像された画像に基づき容器内の溶液の有無を判別する創薬用容器内溶液有無判別方法において、前記保管用プレートに、予め溶液を入れた容器と入れない容器とを市松模様状に交互に配置しておき、各行毎に前記溶液を入れた容器と入れない容器のそれぞれの画像を撮像し、累積した上で平均化して溶液有り行平均画像と溶液無し行平均画像を取得し、前記溶液有り行平均画像と溶液無し行平均画像の差である閾値算出用差画像を各行毎に計算し、前記閾値算出用差画像を構成する各ピクセルの濃淡値の特徴値である閾値算出用特徴値を計算し、前記閾値算出用特徴値に所定の定数を掛けた値を各行毎の溶液有無判別用閾値とし、任意の行の任意の列に収容された溶液の有無を判別すべき容器の画像とその行における前記溶液無し行平均画像の差である溶液有無判別用差画像を計算し、前記溶液有無判別用差画像を構成する各ピクセルの濃淡値の特徴値である判別用特徴値を計算し、前記判別
用特徴値と前記溶液有無判別用閾値との差を算出し、この差が正の場合、容器に溶液有りと判別し、負の場合、容器内に溶液無しと判別しているので、人の目を介在させることなく、容器の保管用プレート上の位置に対応させて判別用の閾値を個別に設定する必要が無く、簡便な方法で、容器内に溶液が入っているか否かを判別することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に本発明の創薬用容器内溶液有無判別方法について、好ましい実施例について、図面に基づいて説明する。
【００１１】
本発明の創薬用容器内溶液有無判別方法に使用するハード構成は、図１に示したように、創薬用試料を貯留する複数の容器１と、これらの容器１を行列状に複数個収容する保管用プレート２と、容器１内の状態を撮像する撮像手段３と、撮像された画像に基づき容器１内の溶液の有無を判別するプログラムを搭載したパーソナル・コンピュータ５により構成されている。なお、撮像手段３上には、撮像領域と保管用プレート２との位置を整合させるための位置決め板４が載置されている。
【００１２】
本発明に使用される撮像手段３としては、ＣＣＤラインセンサを用いた読み取りヘッド移動型原稿固定読み取り方式の汎用の卓上型フラットベットスキャナをそのまま利用することができる。また、赤外線スキャナを用いた場合、容器１内の溶液が透明な溶液であっても、溶液の有無を判別することができるので好ましい。
【００１３】
次に、本発明の創薬用容器内溶液有無判別方法によって、容器内の溶液の有無を判別するフローについて、図３及び図４に示したフローチャートに基づき説明する。本発明の容器内の溶液の有無を判別するフローは、容器内の溶液の有無を判別するための閾値である溶液有無判別用閾値を求める閾値算出処理（Ｓ０〜Ｓ１９）と、算出された溶液有無判別用閾値を用いて任意の容器内の溶液の有無を判別する判別処理（Ｓ２０〜Ｓ３５）からなる。
【００１４】
なお、本実施例においては、保管用プレートとして、１６行２４列の３８４個のウェルを有する３８４ウェルプレートを用いた場合について説明するが、１６行２４列の３８４個のマイクロチューブを収納する３８４アッセイプレート若しくは３２行４８列で１５３６個のウェルを有する１５３６ウェルプレートに対しても同様に本発明を適用することができる。
【００１５】
まず始めに、保管用プレートに予め溶液を注液したウェルと注液しないウェルとを市松模様状に交互に配置する。図２に碁盤目状に１６行２４列のウェルを有する３８４ウェルプレートに市松模様状に溶液を注液した例を示す。黒い区画、すなわち、Ａ行１列、Ａ行３列、Ａ行５列・・・が溶液を注液したウェルであり、白い区画、すなわち、Ａ行２列、Ａ行４列、Ａ行６列・・・が溶液を注液していないウェルを示している。この状態から図３にフローチャートで示した閾値算出処理がスタートする（Ｓ０）。
【００１６】
保管用プレートを撮像手段であるスキャナ上に載置し、保管用プレートの底側から画像を撮像する（Ｓ１）。この時、取得画像に対して、必要に応じてコントラストを強調させる等の前処理が行われる。次に行ループのカウンタＮの値を初期化し（Ｓ２）、行累積画像（溶液がないウェル）及び行累積画像（溶液があるウェル）の画像を初期化し（Ｓ３）、列ループのカウンタＭの値を初期化する（Ｓ４）。
【００１７】
次に予め与えられた保管用プレートの大きさ、ウェルの大きさなどから、各ウェルの存在領域を計算し、本実施例の場合、１６行２４列のウェル画像を切り出す（Ｓ５）。そして、行列の偶数奇数によって、溶液がないウェルか、溶液があるウェルかを判別し（Ｓ６
）、その結果に基づいて、その画像を行累積画像（なしウェル）又は行累積画像（ありウェル）にそれぞれ累積していく（Ｓ７、Ｓ８）。その後、列ループのカウンタＭの値を１加算し（Ｓ９）、そして、１行目について２４列目の画像の累積が終わるまで（Ｓ１０）、Ｓ５〜Ｓ１０の列ループが繰り返される。
【００１８】
１行目について２４列目の画像の累積が終わると、１行目の行累積画像（なしウェル）及び１行目の行累積画像（ありウェル）の画像データが得られ、保存される。そして、行ループのカウンタＮの値を１加算し（Ｓ１１）、１６行目の行累積画像（なしウェル）及び１６行目の行累積画像（ありウェル）の画像データが得られるまで（Ｓ１２）、Ｓ３〜Ｓ１２の行ループが繰り返される。
【００１９】
１６行分の行累積画像（なしウェル）及び行累積画像（ありウェル）の画像データが得られたら、それぞれの行累積画像（なしウェル）及び行累積画像（ありウェル）には、２４列の半分である１２個の画像が累積されているので、行累積画像（なしウェル）であるか行累積画像（ありウェル）であるかを判別した後に（Ｓ１３）、各々１２で割って行平均画像（なしウェル）、すなわち溶液無し行平均画像、及び、行平均画像（ありウェル）、すなわち溶液有り行平均画像を求める（Ｓ１４、Ｓ１５）。
【００２０】
そして、各行毎に行平均画像（ありウェル）と行平均画像（なしウェル）の差の画像、すなわち閾値算出用差画像を求める（Ｓ１６）。本実施例の場合、１６行分の画像が得られる。それぞれの画像に対して、その画像の特徴を数値化した特徴値、すなわち閾値算出用特徴値を求める。本実施例の場合、各画像は、１５０×１５０＝２２５００ピクセルの分解能で２５６階調の濃淡値として得られる。この２２５００ピクセル分の濃淡値の標準偏差を求めて、各画像の特徴値としている（Ｓ１７）。このようにして行毎に得られた特徴値に所定の定数を掛けることによって閾値、すなわち溶液有無判別用閾値が得られ（Ｓ１８）、閾値算出処理が終了する（Ｓ１９）。
【００２１】
次に前記の閾値算出処理によって得られた行毎の溶液有無判別用閾値を用いて、任意の保管用プレートの各ウェル内に溶液があるか否かを判別する判別処理のフローについて説明する。
【００２２】
判別の対象となる保管用プレートを撮像手段であるスキャナ上に載置することによって判別処理が開始される（Ｓ２０）。まず、保管用プレートの底側から画像を撮像する（Ｓ２１）。この時、取得画像に対して、必要に応じてコントラストを強調させる等の前処理が行われる。次に行ループのカウンタＮの値を初期化するとともに（Ｓ２２）、列ループのカウンタＭの値を初期化する（Ｓ２３）。
【００２３】
次に予め与えられた保管用プレートの大きさ、ウェルの大きさなどから、各ウェルの存在領域を計算し、本実施例の場合、１６行２４列のウェル画像を切り出す（Ｓ２４）。そして、まず、１行１列のウェル画像から、そのウェル画像が存在する行、すなわち１行目の行平均画像（なしウェル）の差である処理画像、すなわち溶液有無判別用差画像を求める（Ｓ２５）。そして、この溶液有無判別用差画像の特徴を数値化した特徴値、すなわち判別用特徴値を求める（Ｓ２６）。本実施例の場合、各ウェル画像は、１５０×１５０＝２２５００ピクセルの分解能で２５６階調の濃淡値として得られる。この２２５００ピクセル分の濃淡値の標準偏差を求めて、判別用特徴値としている。
【００２４】
そして、得られた判別用特徴値と前述した閾値算出処理で算出された同じ行、ここでは、１行の溶液有無判別用閾値との差を算出し（Ｓ２７）、この差が負の場合、ウェルには溶液がないと判別し（Ｓ２８）、正の場合、ウェルに溶液があると判別する（Ｓ２９）。
【００２５】
次に列カウンタＭの値が１加算され（Ｓ３０）、Ｓ２４〜Ｓ３１までの列ループが繰り返されて、１行２４列のウェルまでの判別が行われる。列カウンタＭの値が２４を超えると（Ｓ３１）、行カウンタＮの値が１加算され（Ｓ３２）、Ｓ２３〜Ｓ３３までの行ループが繰り返されて、１６行２４列のウェルまでの判別が行われる。そして、行カウンタＮの値が１６を超えると（Ｓ３３）、保管プレート上の１行１列のウェルから１６行２４列のウェルまでの全てのウェル中の溶液の有無が判別され、判別結果がパーソナル・コンピュータのモニターに表示され、あるいは、プリンタから出力され（Ｓ３４）、判別処理が終了する（Ｓ３５）。
【００２６】
本発明の創薬用容器内溶液有無判別方法によれば、予め溶液を入れた容器と入れない容器を市松模様状に交互に配置した保管用プレートを用いて決められたフローに従って各行毎に溶液有無判別用閾値を求めて、各容器内の溶液の有無を判別するので、判定結果が、観察者によってばらつくことが無くなり、高速に判定結果を得ることができ、その効果は甚大である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の創薬用容器内溶液有無判別方法に用いるハード構成を示した図。
【図２】３８４ウェルプレートに市松模様に溶液を注液することを説明する図。
【図３】本発明の溶液有無判別用閾値を求める閾値算出処理のフローチャート。
【図４】溶液有無判別用閾値を用いて任意の容器内の溶液の有無を判別する判別処理のフローチャート。
【符号の説明】
【００２８】
１  ・・・  容器
２  ・・・  保管用プレート
３  ・・・  撮像手段
４  ・・・  位置決め板
５  ・・・  パーソナル・コンピュータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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