(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検体を収容するウエルが所定間隔に配された透光性を有したマイクロタイタープレートの下面に向けて照明光を照射する照明手段と、前記マイクロタイタープレートの上方から前記複数のウエルを観測して前記複数のウエル内に収容された検体の反応パターン像を撮像する撮像手段と、前記撮像手段で撮像した反応パターン像を判定する判定手段とを備える粒子反応パターン判定装置において、
前記照明手段は、前記マイクロタイタープレートの下面における前記ウエルの収容空間を軸方向に延長して得られる仮想延長空間の周囲部にそれぞれ対応され、且つ、前記撮像手段の撮像中心から離れるほど、前記ウエルの中心間ピッチに比して大きな間隔を有して並設配置されて、前記照明光を透過して前記ウエルの下面に案内する複数の光透過部が設けられた瞳プレートを具備することを特徴とする粒子反応パターン判定装置。
【請求項２】
前記瞳プレートの光透過部は、前記撮像手段の撮像中心に対してＮ×Ｎの放射状に配置されることを特徴とする請求項１記載の粒子反応パターン判定装置。
【請求項３】
前記瞳プレートの光透過部は、前記撮像手段の撮像中心に対して一方方向に配置されることを特徴とする請求項１記載の粒子反応パターン判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば血液中の抗原抗体の検出や細菌感受性の検査等に用いられるマイクロタイター法に係り、特にそのパターン判定の自動化に寄与できる粒子反応パターン判定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療分野では、血液型の判定、抗原抗体の検出、各種蛋白質の検出、ビールス等の検出、細菌感受性の検査を行うとき、マイクロタイター法で検出・判定することが広く行われている。
【０００３】
このマイクロタイター法を実施する場合には、検体を収容するために、図８に示すようなマイクロタイタープレート（以後、ＭＴＰと略称する。）１と呼称されている検体収容容器が使用される。
【０００４】
ＭＴＰ１は、通常、アクリル樹脂、ポリスチレン、ポリ塩化ビニールなどの透光性のプラスチックで形成されており、検体を収容するためのウエル２を、例えば８×１２の配列で９６個備えている。ウエル２相互の間隔は一定に保たれており、各ウエル２の底壁は図９に示すようにＵ字状あるいはＶ字状に形成されている。ＭＴＰ１の周壁３は、ウエル２の深さより所定だけ高く形成されており、その下端周縁部には水平方向外方に向けて２ｍｍ程度突出する厚さ３ｍｍ程度のリブ４が形成されている。そして、リブ４の下面で内周縁部には、周壁３の厚みに相当する幅の切欠部５が形成されており、この切欠部５と別のＭＴＰの上端部とを嵌合させることによって、ＭＴＰ１を複数積層できるようになっている。また、周壁３の外面には、図８に示すように、各ＭＴＰ１を識別するためのバーコードラベル６を貼着する領域が設定されている。
【０００５】
このように構成されたＭＴＰ１を用いてマイクロタイター法で、例えば抗原抗体反応を検査する場合には、図９に示すように、採取した血液７をウエル２内に収容し、これに試薬を添加する。この試薬の添加によって粒子反応が起こり、この粒子反応は図１０（ａ）に示すようにパターン８として現れる。このパターン８の面積は反応の程度を表している。そこで、パターン８の例えば面積を基準面積と比較し、図１０（ｂ）に示すように陰性（−）か陽性（＋）かを判定するようにしている。
【０００６】
ところで、上述した粒子反応パターンの判定は、検査者の目視によって行われている場合が多い。しかし、最近では画像処理技術を応用してパターン判定を自動化する試みがなされている。
【０００７】
図１１には粒子反応パターンの判定を自動化した従来の粒子反応パターン判定装置の概略構成が示されている。この装置では、検査に供されるＭＴＰ１を水平に保持するＭＴＰ保持台１１を備えている。ＭＴＰ保持台１１の下方には、ＭＴＰ保持台１１に保持されているＭＴＰ１の下面に向けて照明光を照射する照明装置１２が設けられている。この照明装置１２は、光源１３から放射された光を拡散板１４に通し、この拡散板１４によって拡散された光を照明光としてＭＴＰ１の下面に照射する。
【０００８】
一方、ＭＴＰ保持台１１の上方にはＭＴＰ１の各ウエル２内の粒子反応パターン像を検出するＣＣＤカメラ等で代表される撮像部１５が配置されている。
【０００９】
撮像部１５で検出された各パターン情報と図示しないバーコードリーダで読み取られた識別情報とは判定処理装置１６に導入される。判定処理装置１６は、各ウエル毎に得られたパターン情報と基準となるパターン情報とを比較して図１０（ｂ）に示すような判定結果を求める。そして、この判定結果と識別情報とをプリンタ１７へ出力する。なお、ＭＴＰ１を自動搬送するようにした装置も考えられている。
【００１０】
ところが、上記粒子反応パターン判定装置にあっては、各ウエル２を透過した透過光の強度分布によって表現される反応パターン像を撮像部１５で検出する方式を採用していることにより、例えば細菌感受性検査において観測されるような稀薄な反応パターン像の場合、そのパターン像が背景光に埋もれてしまう虞があり、精度の高いパターン検出が困難であるという問題を有する。
【００１１】
そこで、ＭＴＰの下面に対してウエル単位で複数の光透過部を設けた瞳レンズを照明手段に設けて、反射パターン像が背景に埋もれないようにした暗視野照明手段を備えて高精度なパターン判定を可能として、判定作業の自動化を図るように構成したものが提案されている。
【特許文献１】特公平９−７９９７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記粒子反応パターン判定装置では、ＭＴＰのウエルに収容した液量によりウエルを通して撮像部から見た光透過部の中心位置がずれた状態となり、ウエル内に照明光が漏れて撮像部に向かい、暗視野内に輝度分布が高い部分が生じ、明瞭にパターンが表示されないという問題を有する。特に、多数のパターンを同時に撮像する場合に、中心領域のパターンに比べて周辺領域のパターンが判別し難いという問題を有する。
【００１３】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、簡易な構成で、高精度な暗視野照明を実現して、高精度なパターン判定を実現し得るようにした粒子反応パターン判定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、検体を収容するウエルが所定間隔に配された透光性を有したマイクロタイタープレートの下面に向けて照明光を照射する照明手段と、前記マイクロタイタープレートの上方から前記複数のウエルを観測して前記複数のウエル内に収容された検体の反応パターン像を撮像する撮像手段と、前記撮像手段で撮像した反応パターン像を判定する判定手段とを備える粒子反応パターン判定装置において、前記照明手段を、前記マイクロタイタープレートの下面における前記ウエルの収容空間を軸方向に延長して得られる仮想延長空間の周囲部にそれぞれ対応され、且つ、前記撮像手段の撮像中心から離れるほど、前記ウエルの中心間ピッチに比して大きな間隔を有して並設配置されて、前記照明光を透過して前記ウエルの下面に案内する複数の光透過部が設けられた瞳プレートを具備して構成した。
【００１５】
上記構成によれば、照明光が瞳プレートの光透過部を通って物体によって回折された光のみが撮像手段の結像レンズを通って像を結び、透過光（０次回折光）は結像レンズを通ることができないことにより、通常の照明下での像の見え方とはコントラストが逆の関係になり、光を吸収するはずの物体が輝いて見え、背景は見えることがない。従って、稀薄な反応パターン像の場合であっても、コントラスト良く観測することができる。そして、撮像手段の撮像中心から離れる方向に大きな間隔を有して並設配置されて、照明光を透過してウエルの下面に案内する複数の光透過部を有した瞳プレートを通して、暗視野照明を行うようにしていることにより、ウエル毎に反応パターンをコントラスト良く、しかも、ウエルに収容した液量により撮像手段で見た光透過部の中心位置がずれて見えても照明光がウエル内に漏れたりすることが防止される。従って、ウエル毎に高精度な暗視野照明が実現されて、精度の高いパターン像の検出が可能となり、パターン判定作業の自動化促進に寄与できる。
【発明の効果】
【００１６】
以上述べたように、本発明によれば、簡易な構成で、高精度な暗視野照明を実現して、高精度なパターン判定を実現し得るようにした粒子反応パターン判定装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態に係る粒子反応パターン判定装置について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態に係る粒子反応パターン判定装置における要部の概略構成を示すもので、検査に供されるＭＴＰ１を水平に保持するＭＴＰ保持機構２１を備えている。このＭＴＰ保持機構２１は、ＭＴＰ１を搬送する搬送路構成要素を兼ねることもできる。
【００１９】
ＭＴＰ保持機構２１の下方には、このＭＴＰ保持機構２１に保持されているＭＴＰ１の下面半分の領域に向けて照明光を照射する照明装置２２が設けられている。この照明装置２２は、光源２３と、光源２３から放射された光を拡散する拡散板２４と、この拡散板２４によって拡散された光を照明光としてＭＴＰ１の下面に向けて照射する瞳プレート２５と、この瞳プレート２５を通った光を偏光させるコンデンサレンズ板２６とで構成されている。
【００２０】
光源２３は、反応の多様な色に対応するために色温度の高い蛍光灯で構成されており、ちらつきを少なくするために高周波電源によって点灯制御される。拡散板２４は乳白半透明プラスチック板などで構成されており、その上面には無反射コーティングが施されている。
【００２１】
瞳プレート２５は、図２に示すように、透明のガラス板や透明のアクリル板を基材とし、この基材のＭＴＰ１と対向する面に黒色のシルク印刷（図中のハッチングで示す部分）等によって瞳、例えば遮蔽部位（図中斜線で示す）に対してスリット状の光透過部２７がウエル２の中心間ピッチをＰとして、α＜βとすると、ＣＣＤカメラ等で構成される撮像手段である撮像部３０の撮像中心Ｏに対して左右方向に間隔（Ｐ＋α）、（Ｐ＋β）の異なる間隔を有して形成される。つまり、光透過部２７は、上記ＭＴＰ１のｎ×ｎ個のウエル２に対応され、その撮像中心Ｏから遠ざかるほど間隔が大きく形成される。
【００２２】
例えば、図８に示すＭＴＰ１を検査対象とする場合には、８×６の配列で４８個の光透過部２７が設けられている。各光透過部２７は、図３にも示すように、内径Ｒ1 がＭＴＰ１に設けられたウエル２の周壁２８の内径Ｓ1 より僅かに大きく、また外径Ｒ2 がウエル２の周壁２８の外径Ｓ2 より僅かに大きく、かつ、上述したようにウエル２の中心間ピッチＰに対してピッチＰ＋α、Ｐ＋βに設けられている。そして、この瞳プレート２５のＭＴＰ１と対向する面には無反射処理層が設けられている。
【００２３】
コンデンサレンズ板２６は、外径が光透過部２７の外径Ｒ2 より所定だけ大きい複数のコンデンサレンズ２９を同一面上に連設したもので構成されており、瞳プレート２５の各光透過部２７に対して各コンデンサレンズ２９が一対一の関係に対向し、かつ各コンデンサレンズ２９の光軸と対応する光透過部２７の中心軸とが一致する関係に設けられている。なお、このコンデンサレンズ板２６は、必ずしも必要とするものではなく、瞳プレート２５とＭＴＰ１との間の距離の選択によって省略することができる。
【００２４】
一方、ＭＴＰ保持機構２１の上方で、照明装置２２に対向する位置にはＭＴＰ１の各ウエル２内における粒子反応パターン像を検出するＣＣＤカメラ等で代表される撮像部３０がその対物レンズ３１をＭＴＰ１の上面に向けて配置されている。この撮像部３０の対物レンズ３１と照明装置２２との間の距離は、ウエル２を透過した透過光が対物レンズ３１に入射しない値に設定されている。
【００２５】
撮像部３０と前述した照明装置２２とは図示しない支持機構に共通に支持されている。この支持機構は、この例の場合、ＭＴＰ保持機構２１に保持されているＭＴＰ１の長手方向に向けて図１中実線矢印３２で示す方向に移動自在に設けられている。すなわち、１つのＭＴＰ１を半分ずつ２回に別けて検査するように構成されている。そして、実際の検査に当っては、図示しない位置決め装置によってＭＴＰ１の半分の領域に位置している各ウエル２の中心軸と瞳プレート２５に設けられている各光透過部２７の中心軸とを一致させた状態で検査が行われる。なお、ＭＴＰ保持機構２１がＭＴＰ１を搬送する搬送機構の一部を構成している場合には、上述した支持機構が固定状態に置かれ、位置決めについては上記の同じ動作が行われる。
【００２６】
撮像部３０で検出された各パターン情報と図示しないバーコードリーダで読み取られた識別情報とは判定処理装置３３に導入される。判定処理装置３３は、各ウエル毎に得られたパターン情報と基準となるパターン情報とを比較して図１０（ｂ）に示すような判定結果を求める。そして、この判定結果と識別情報とをプリンタ３４へ出力する。
【００２７】
このような構成であると、図４に示すように、ＭＴＰ１の検査領域に位置している各ウエル２の中心軸と瞳プレート２５に設けられている各光透過部２７の中心軸とを一致させた状態で光源２３を点灯させると、拡散板２４で拡散された光の一部４１が瞳プレート２５に輪状に設けられた各光透過部２７を透過し、各コンデンサレンズ２９によって偏光され、各ウエル２の中心軸に対して斜めに交差する方向から各ウエル２を照明する。この装置では照明光４１の透過光（０次回折光）が撮像部３０の対物レンズ３１に入射しない位置関係に設定されているので、結局、各ウエル２毎に暗視野照明を実施している。つまり、瞳プレート２５は、通常の照明を暗視野照明に変換する機能を果たしている。このとき、瞳プレート２５の上面に設けられた無反射処理層は、ウエル２の底壁下面からの反射光が瞳プレート２５の上面で反射されて再びウエル側に向かい、この透過光が撮像部３０に入射するのを防止する。したがって、撮像部３０には各ウエル２内における反応物によって回折された回折光４２のみが入射することになる。
【００２８】
暗視野照明下では、通常の照明下での像の見え方とはコントラストが逆の関係になり、光を吸収するはずの物体が輝いて見え、背景は見えない。このため、稀薄な反応パターンの場合であっても、コントラスト良く観測することができる。
【００２９】
さらに、撮像部３０の撮像中心Ｏから離れる方向に大きな間隔を有して並設配置されて、照明光を透過してウエル２の下面に案内する複数の光透過部２７を有した瞳プレート２５を通して、暗視野照明を行うようにしていることにより、ウエル２毎に反応パターンをコントラスト良く、しかも、ウエル２に収容した液量により撮像部３０の対物レンズ３１で見た光透過部２７の中心位置がずれて見えても照明光がウエル２内に漏れたりすることが防止される。従って、ウエル２毎に高精度な暗視野照明が実現されて、精度の高いパターン像の検出が可能となり、パターン判定作業の自動化促進が図れる。
【００３０】
また、上述した例では、スリット状の光透過部２７を持つ瞳プレート２５を用いて構成した場合で説明したが、これに限ることなく、その他、図５乃至図７に示す瞳プレート２５ａ〜２５ｃのようにＮ×Ｎ個の遮蔽部位（図中斜線で示す）を上述した条件に基づいて配するようにしても、同様の効果が期待される。
【００３１】
図５の瞳プレート２５ａは、四辺形状の遮蔽部位（図中斜線で示す）を所定の間隔を有して配した格子状の光透過部２７ａを、撮像部３０の撮像中心Ｏに対して二方向に間隔（Ｐ＋α）寸法、（Ｐ＋β）寸法の間隔を有して形成したもので、同様に撮像中心Ｏから遠ざかるほど間隔が大きく形成される（α＜β）。
【００３２】
図６の瞳プレート２５ｂは、略楕円形状の遮蔽部位を縦横に所定の間隔に配置して隣接する遮蔽部位との間に光透過部２７ｂを縦横に交差させて形成したもので、同様に撮像中心Ｏから遠ざかるほど間隔が大きく形成される。この場合には、上記条件で配置されるＮ×Ｎ個の遮蔽部位は、例えば撮像中心Ｏに対して放射方向が長軸とする楕円形状に形成される。
【００３３】
図７の瞳プレート２５ｃは、図６の楕円形状の遮蔽部位を、その長軸を直径とする円形状として縦横に同様の条件で配置して光透過部２７ｃを縦横に交差させて形成するように構成したものである。
【００３４】
さらに、この瞳プレート構造としては、その他、リング状の光透過部を縦横に同様の条件で配列することも可能であり、その他、
同様の条件を満足したうえで、各種形状の光透過部構造を形成することが可能である。
【００３５】
これらの瞳プレート構造においても、光透過部２７ａ（２７ｂ，２７ｃ）が同様にウエル２の真下からウエル２に向けて光が入射しない条件、つまりウエル２の収容空間を軸方向に延長して得られる仮想延長空間の周辺部に撮像中心Ｏに対してＰ＋α、Ｐ＋βの間隔を有して配置される。なお、広い領域に亘って１つの撮像部３０で撮像するときには、撮像部３０の光軸から離れるにしたがって光透過部の幅を徐々に広くしてもよい。また、光透過部から出た光は光透過部から離れるにしたがって徐々に広がり、結果的に偏光した場合と同じ条件が得られるので、コンデンサレンズを省略することもできる。
【００３６】
また、上記実施形態では、ＭＴＰ１を２つの領域に分割し、２回に別けて検査するように構成しているが、１度に検査するように構成してもよいし、３回以上に別けて検査するように構成してもよい。
【００３７】
よって、本発明は、上記実施の形態に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、上記実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得る。
【００３８】
例えば実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施の形態に係る粒子反応パターン判定装置の要部の概略構成を示した図である。
【図２】図１の照明装置に組込まれている暗視野照明手段の一部を構成する瞳プレートの上面を模式に示した図である。
【図３】図２の光透過部とウエルの関係を説明するために示した図である。
【図４】図１の作用を説明するために示した図である。
【図５】図２の瞳プレートの変形例を示した図である。
【図６】図２の瞳プレートの変形例を示した図である。
【図７】図２の瞳プレートの変形例を示した図である。
【図８】本願発明の適用されるマイクロタイター法で用いられるマイクロタイタープレートを示した図である。
【図９】図８の一部を拡大して示した図である。
【図１０】マイクロタイター法による粒子反応パターンのパターン形態の一例及び判定結果を示した図である。
【図１１】従来の粒子反応パターン判定装置の概略構成を示した図である。
【符号の説明】
【００４０】
１…マイクロタイタープレート（ＭＴＰ）、２…ウエル、３…周壁、４…リブ、５…切欠部、６…バーコードラベル、７…試料、８…パターン、２１…ＭＴＰ保持機構、２２…照明装置、２３…光源、２４…拡散板、２５，２５ａ，２５ｂ，２５ｃ…瞳プレート、２６…コンデンサレンズ板、２７，２７ａ，２７ｂ，２７ｃ…光透過部、２８…周壁、２９…コンデンサレンズ、３０…撮像部、３１…対物レンズ、３３…判定処理装置、３４…プリンタ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0004685569.tif 000008
【図８】
0004685569.tif 000009
【図９】
0004685569.tif 000010
【図１０】
0004685569.tif 000011
【図１１】
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