(57)【要約】【課題】基準マークやパターン領域を設置することなくスポット領域の位置ズレを修正しスポット単位の画素数を増加させ情報量を向上できるマイクロアレイ装置を提供する。【解決手段】マイクロアレイ基板１１を設置して移動可能なステージ１２と、ステージ１２の移動方向と移動量を制御するステージ制御部１３と、マイクロアレイ基板１１を撮像して受光素子の各画素にて受光した光の輝度をデジタルで表したデジタル画像データを出力する撮像部１４と、デジタル画像データからマイクロアレイ基板１１の長辺及び短辺のエッジ情報を抽出するエッジ抽出部１５と、エッジ情報とマイクロアレイ基板１１の角と基準点との相対位置情報からマイクロアレイ基板１１の位置ズレを算出する位置ズレ算出部１６とを含み、ステージ制御部１３は、位置ズレ算出部１６が算出した位置ズレを修正するようにステージ１２を制御する。【選択図】図１
2009068995.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にサンプル検体を定着した複数のスポットを有するマイクロアレイ基板を測定するマイクロアレイ装置において、
前記マイクロアレイ基板を設置して移動可能なステージと、
前記ステージの移動方向と移動量を制御するステージ制御部と、
前記マイクロアレイ基板を撮像して受光素子の各画素にて受光した光の輝度をデジタルで表したデジタル画像データを出力する撮像部と、
前記デジタル画像データから前記マイクロアレイ基板の長辺及び短辺のエッジ情報を抽出するエッジ抽出部と、
前記マイクロアレイ基板の角と前記マイクロアレイ基板の基準点との相対位置情報を記憶したマイクロアレイ位置情報記憶部と、
前記エッジ情報と前記マイクロアレイ基板の角と前記マイクロアレイ基板の基準点との相対位置情報から前記マイクロアレイ基板の位置ズレを算出する位置ズレ算出部とを含み、
前記ステージ制御部は、前記位置ズレ算出部が算出した位置ズレを修正するように前記ステージを制御する、
ことを特徴とするマイクロアレイ装置。
【請求項２】
前記エッジ抽出部は、
前記デジタル画像データからノイズ成分を除去するノイズ除去部と、
前記ノイズ除去部が出力するノイズ除去画像データにエッジ検出フィルタを適用するエッジ検出部と、
前記エッジ検出部が出力するエッジ画像データを順次走査して前記マイクロアレイ基板の長辺及び短辺の直線を検出する直線検出部を含み、
前記デジタル画像データから前記マイクロアレイ基板の長辺及び短辺の直線を検出する、
請求項１に記載のマイクロアレイ装置。
【請求項３】
前記位置ズレ算出部は、
前記エッジ情報から前記マイクロアレイ基板の長辺及び短辺の直線の交点を算出するマイクロアレイ角算出部と、
前記マイクロアレイ角算出部が出力する前記マイクロアレイ基板の角の座標と前記マイクロアレイ位置情報記憶部から読み出した前記マイクロアレイ基板の角と前記マイクロアレイ基板の基準点との相対位置情報から前記マイクロアレイ基板の基準点の座標を算出し前記撮像部の撮像視野に対するＸ軸方向及びＹ軸方向の位置ズレを算出するＸＹ平面位置ズレ算出部と、
前記エッジ抽出部が出力する前記マイクロアレイ基板の長辺及び短辺の直線からＸＹ平面上の回転ズレを算出する回転ズレ算出部を含み、
前記マイクロアレイ基板の長辺及び短辺の直線と前記マイクロアレイ基板の基準点との相対位置情報からＸ軸方向及びＹ軸方向及び回転方向の位置ズレを算出する、
請求項１に記載のマイクロアレイ装置。
【請求項４】
前記マイクロアレイ基板の基準点と前記複数のスポットとの相対位置情報を記憶したスポット位置情報記憶部と、
前記デジタル画像データと前記スポット位置情報記憶部から読み出した前記マイクロアレイ基板の基準点と前記複数のスポットとの相対位置情報から前記複数のスポットの位置を特定するスポット位置特定部とをさらに含む、
請求項１に記載のマイクロアレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サンプル検体をアレイ状に定着した複数のスポットを有するマイクロアレイ基板を測定するマイクロアレイ装置に関し、より詳細には、マイクロアレイ基板の位置ズレを修正する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のマイクロアレイ基板は、生体分子の解析に利用され、生体分子として、主に遺伝子が広く利用されている。以下、遺伝子で例示するとマイクロアレイにより試料としての個々の細胞、組織あるいは個体での遺伝子の発現を網羅的に解析可能となっている。従来のマイクロアレイ基板の製造方法として、１×３インチ大のガラス基板上にナノリットル単位の遺伝子溶液の液滴を点着させることによりマイクロメートル単位の微小なスポットを形成して、ガラス基板上に遺伝子断片を固定化する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このように製造されたマイクロアレイ基板は、マイクロアレイ基板上の遺伝子を蛍光色素により標識した後、励起光により蛍光色素を励起し発生した蛍光をスキャナーやＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）カメラで撮像することで蛍光画像を獲得し、この画像を解析するマイクロアレイ基板の測定装置が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
このように画像を獲得する従来のマイクロアレイ装置では、スキャナーやＣＣＤカメラで撮像する場合、マイクロアレイ基板を装置に設置する際に人為的な要因で位置ズレが発生したり、スキャナーで走査する際に機械的な要因で位置ズレが発生する。そのために、予め位置ズレ補正用の基準マークと、特定パターンが形成されたスポットをマイクロアレイ基板に配置し、マイクロアレイ基板を撮像して獲得した画像に対して基準マークと特定パターンの情報を用いて位置ズレを補正する装置及び方法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特表平１０−５０３８４１号公報
【特許文献２】特開２００２−１８１７０８号公報
【特許文献３】特開２００５−１７２８４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来の構成では、スキャナーやＣＣＤカメラで撮像する領域毎に位置ズレを補正するための基準マークやパターン領域を設置することにより、その設置領域の分だけ測定対象のサンプル検体のスポット数が減少してしまうという課題を有していた。
【０００６】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、基準マークやパターン領域を設置することなく、マイクロアレイ基板の位置ズレを修正するマイクロアレイ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】
【０００７】
前記従来の課題を解決するために、本発明のマイクロアレイ装置は、基板上にサンプル検体を定着した複数のスポットを有するマイクロアレイ基板を測定するマイクロアレイ装置において、前記マイクロアレイ基板を設置して移動可能なステージと、前記ステージの移動方向と移動量を制御するステージ制御部と、前記マイクロアレイ基板を撮像して受光素子の各画素にて受光した光の輝度をデジタルで表したデジタル画像データを出力する撮像部と、前記デジタル画像データから前記マイクロアレイ基板の長辺及び短辺のエッジ情報を抽出するエッジ抽出部と、前記マイクロアレイ基板の角と前記マイクロアレイ基板の基準点との相対位置情報を記憶したマイクロアレイ位置情報記憶部と、前記エッジ情報と前記マイクロアレイ基板の角と前記マイクロアレイ基板の基準点との相対位置情報から前記マイクロアレイ基板の位置ズレを算出する位置ズレ算出部とを含み、前記ステージ制御部は、前記位置ズレ算出部が算出した位置ズレを修正するように前記ステージを制御することを特徴とするものである。
【０００８】
さらにマイクロアレイ装置において、前記エッジ抽出部は、前記デジタル画像データからノイズ成分を除去するノイズ除去部と、前記ノイズ除去部が出力するノイズ除去画像データにエッジ検出フィルタを適用するエッジ検出部と、前記エッジ検出部が出力するエッジ画像データを順次走査して前記マイクロアレイ基板の長辺及び短辺の直線を検出する直線検出部を含み、前記デジタル画像データから前記マイクロアレイ基板の長辺及び短辺の直線を検出することを特徴とするものである。
【０００９】
さらにマイクロアレイ装置において、前記位置ズレ算出部は、前記エッジ情報から前記マイクロアレイ基板の長辺及び短辺の直線の交点を算出するマイクロアレイ角算出部と、前記マイクロアレイ角算出部が出力する前記マイクロアレイ基板の角の座標と前記マイクロアレイ位置情報記憶部から読み出した前記マイクロアレイ基板の角と前記マイクロアレイ基板の基準点との相対位置情報から前記マイクロアレイ基板の基準点の座標を算出し前記撮像部の撮像視野に対するＸ軸方向及びＹ軸方向の位置ズレを算出するＸＹ平面位置ズレ算出部と、前記エッジ抽出部が出力する前記マイクロアレイ基板の長辺及び短辺の直線からＸＹ平面上の回転ズレを算出する回転ズレ算出部を含み、前記マイクロアレイ基板の長辺及び短辺の直線と前記マイクロアレイ基板の基準点との相対位置情報からＸ軸方向及びＹ軸方向及び回転方向の位置ズレを算出することを特徴とするものである。
【００１０】
さらにマイクロアレイ装置において、前記マイクロアレイ基板の基準点と前記複数のスポットとの相対位置情報を記憶したスポット位置情報記憶部と、前記デジタル画像データと前記スポット位置情報記憶部から読み出した前記マイクロアレイ基板の基準点と前記複数のスポットとの相対位置情報から前記複数のスポットの位置を特定するスポット位置特定部とをさらに含むことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のマイクロアレイ装置によれば、位置合わせのための基準マークやパターン領域を設置することなく、マイクロアレイ基板の位置ズレを修正することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明のマイクロアレイ装置の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。
【００１３】
（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態におけるマイクロアレイ装置のブロック図を示す。図１においてマイクロアレイ装置は、複数のスポットを有するマイクロアレイ基板１１を設置してＸ軸方向及びＹ軸方向及びＺ軸方向及びＸＹ平面上の回転方向に移動可能なステージ１２と、ステージ１２の移動方向と移動量を制御するステージ制御部１３と、マイクロアレイ基板１１の画像を撮像しデジタル画像データを出力する撮像部１４と、撮像部１４で出力するデジタル画像データからマイクロアレイ基板１１の長辺及び短辺のエッジ情報を抽出するエッジ抽出部１５と、マイクロアレイ基板１１の角と撮像部１４で撮像を行う際に撮像視野に入るマイクロアレイ基板１１の基準点との相対位置情報を記憶するマイクロアレイ位置情報記憶部１７と、エッジ抽出部１５が出力するエッジ情報からマイクロアレイ基板１１の角の座標を算出しマイクロアレイ位置情報記憶部１７から読み出したマイクロアレイ基板１１の角とマイクロアレイ基板１１の基準点との相対位置情報からマイクロアレイ基板１１の基準点の座標を算出し、撮像部１４の撮像視野からのＸ軸方向及びＹ軸方向の位置ズレとＸＹ平面上の回転方向の位置ズレを算出する位置ズレ算出部１６と、マイクロアレイ基板１１の基準点と複数のスポットとの相対位置情報を記憶したスポット位置情報記憶部１８と、撮像部１４で出力するデジタル画像データとスポット位置情報記憶部１８から読み出したマイクロアレイ基板１１の基準点と複数のスポットとの相対位置情報から複数のスポットの位置を特定するスポット位置特定部１９で構成される。以下、本発明の実施の形態におけるマイクロアレイ装置の構成要素毎に詳細を説明する。
【００１４】
まず、マイクロアレイ基板１１として、本発明の実施の形態で例示可能な構成を図２に示す。図２において、マイクロアレイ基板１１は、１×３インチ大の無色透明なガラス基板であり、サンプル検体をアレイ状に定着した複数のスポット２２が２０ｍｍ×２０ｍｍのスポット領域２１に配置されている。なお、図２において実線で示しているスポット領域２１の外枠は説明のために明示したものであり、実際のマイクロアレイ基板１１上では可視化しなくてもよい。
【００１５】
撮像部１４は、図２で示したマイクロアレイ基板１１を撮像し、デジタル画像データを出力する。撮像部１４の撮像には、マイクロアレイ基板１１の位置ズレを修正するためにマイクロアレイ基板１１の角領域を撮像する場合と、マイクロアレイ基板１１上の複数のスポット２２から発生する蛍光または発光を撮像する場合の２パターンある。これらの被写体の撮像は露光によって行われ、露光時間は蛍光または発光が十分観察できる時間に制御される。ここで撮像部１４は、各受光素子（画素）が受光した光の強度を積分し、その値を輝度値として全受光素子のデータを出力する。この時、全受光素子が出力する輝度値はアナログデジタル変換により離散デジタルデータに変換（量子化）される。即ち、アナログデジタル変換のサンプリング時間（ΔＴ）毎に撮像部１４の全受光素子の輝度値がデジタル画像データとして出力される。本発明においては、撮像部１４は上記の如く動作するモノクロＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）カメラなどが用いられる。
【００１６】
ステージ１２は、マイクロアレイ基板１１を設置可能な形状となっており、Ｘ軸方向及びＹ軸方向及びＺ軸方向及びＸＹ平面上の回転方向に移動可能である。ただし、Ｚ軸方向の移動についてはマイクロアレイ基板１１の位置ズレ修正には利用しないが、撮像部１４で撮像する際のフォーカス調整に利用する。
【００１７】
ステージ制御部１３は、ステージ１２をＸ軸方向及びＹ軸方向及びＺ軸方向及びＸＹ平面上の回転方向へ移動するための制御信号を出力する。ステージ１２の移動にはマイクロアレイ基板１１の位置ズレを算出するための移動（マイクロアレイ基板１１の角領域が撮像部１４の撮像視野に入るようにステージ１２を移動させる）とマイクロアレイ基板１１の位置ズレを修正するための移動（位置ズレ算出部１６で出力する位置ズレ量に応じてＸ軸方向及びＹ軸方向及びＸＹ平面上の回転方向へステージ１２を移動させる）の２パターンあり、ステージ制御部１３はそれぞれの場合に応じた制御信号を出力する。
【００１８】
エッジ抽出部１５は、マイクロアレイ基板１１の角領域を撮像部１４で撮像し出力されたデジタル画像データからマイクロアレイ基板１１の長辺及び短辺のエッジを抽出し、エッジ上にある２点以上の座標情報からそれぞれの直線を算出する。
【００１９】
このエッジ抽出部１５での処理内容について、図３、図４、図５、図６を用いて説明する。図３はエッジ抽出部１５のブロック図であり、エッジ抽出部１５はノイズ除去部３１とエッジ検出部３２と直線検出部３３で構成される。以下ノイズ除去部３１、エッジ検出部３２及び直線検出部３３について説明する。
【００２０】
ノイズ除去部３１は、マイクロアレイ基板１１の角領域４１を撮像部１４で撮像し、出力されるデジタル画像データに平滑化フィルタを適用することで不規則雑音を除去する。この処理は、後述するエッジ検出部３２でエッジの誤検出を防止するために行われる。マイクロアレイ基板１１の角領域４１を撮像した場合、図４（ａ）に示すような不規則雑音４２を含むデジタル画像データが出力される。マイクロアレイ基板１１は無色透明なガラス基板であるため、マイクロアレイ基板１１を設置しているステージ１２の色が透過して撮像される。
【００２１】
ノイズ除去部３１では、このデジタル画像データに対して平滑化フィルタを適用する。代表的な平滑化フィルタとしては、注目画素とその周辺８画素の平均値を注目画素の輝度値とする平均値フィルタや、領域内の輝度値の中央値を注目画素の輝度値とするメディアンフィルタがあるが、平均値フィルタはエッジ部分がぼけやすいため、メディアンフィルタを適用する方が望ましい。図４（ａ）のデジタル画像データに対して、ノイズ除去部３１でメディアンフィルタを適用すると、図４（ｂ）に示すような不規則雑音４２が除去されたノイズ除去画像データが出力される。なお、ここでは２種類の平滑化フィルタを例示したが、その他の平滑化フィルタについても適用可能である。
【００２２】
次に、エッジ検出部３２は、ノイズ除去部３１で出力するノイズ除去画像データにエッジ検出フィルタを適用し画像内のエッジ情報を検出する。エッジ検出フィルタは、画像の濃度差を検出するための微分フィルタである。代表的な微分フィルタとしては、１次微分フィルタ（Ｓｏｂｅｌフィルタ、Ｐｒｅｗｉｔｔフィルタ）や２次微分フィルタ（ラプラシアンフィルタ）があるが、エッジの方向に影響されにくく、画像の濃度差が緩やかな場合でもエッジが抽出可能な２次微分フィルタを適用する方が望ましい。図４（ｂ）のノイズ除去画像データに対して、エッジ検出部３２で２次微分フィルタを適用すると、図４（ｃ）に示すようにマイクロアレイ基板１１のエッジ部分が抽出された画像が出力され、エッジ部分を直線として認識しやすくなる。なお、ここでは２種類の微分フィルタを例示したが、その他の微分フィルタについても適用可能である。
【００２３】
次に、直線検出部３３の処理内容について図５及び図６を用いて説明する。直線検出部３３は、エッジ検出部３２が出力するエッジ画像データについてＸ軸方向及びＹ軸方向に走査を行い、マイクロアレイ基板１１の長辺及び短辺上の点を検出し、それぞれの直線を算出する。直線検出部３３では、まずエッジ画像データについて輝度値の変化を走査する。図５（ａ）は直線検出部３３におけるエッジ画像データに対する走査方法を説明したものであり、Ｘ軸方向及びＹ軸方向（点線矢印の方向）それぞれについて輝度値の変化を走査する。例えば、図５（ａ）に示すようにまずエッジ画像データのＸ軸方向の中点Ｘ１からＸ１’に向かって走査する。この時の輝度値の変化は図５（ｂ）のように、輝度値がマイクロアレイ基板１１のエッジ部分で大きく増加した後、大きく減少するという特性となる。このような特性を示すポイントがあればエッジを検出したと判断し、図５（ａ）に示すようにＸ軸の増加方向に一定間隔毎のポイント（Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４、Ｘ５）から輝度値の変化を走査する。
【００２４】
一方、エッジ部分を示すポイントが検出されない場合は、エッジ画像データのＸ軸方向の最小値Ｘ０からＸ軸の増加方向へ一定間隔で輝度値の変化を走査するか、もしくはＸ軸方向の最大値Ｘ１０からＸ軸の減少方向へ一定間隔で輝度値の変化を走査することで、エッジ部分を検出する。ここでエッジが検出できない場合は、撮像視野にマイクロアレイ基板１１の角領域４１が入っていないものとしてエラーとする。次に、エッジ画像データのＹ軸方向についてもＸ軸方向と同様な方法で輝度値の変化を走査し、Ｙ軸方向でのエッジを検出する。このように、エッジ部分を示すポイントが検出できれば、図５（ｃ）のようにマイクロアレイ基板１１の長辺上の点５１及び短辺上の点５２の座標を求めることが可能となる。また、エッジを検出する際にエッジ画像データを走査した結果、図６（ａ）のように輝度値の増減幅が小さくエッジの有無を特定することが困難な場合は、図６（ｂ）のようにエッジ画像データを２値化した後に輝度値の変化を走査することでエッジ部分を正確に検出できる。
【００２５】
以上のように、マイクロアレイ基板１１の長辺上の点５１及び短辺上の点５２を検出すると、次に直線検出部３３ではその点を利用してマイクロアレイ基板１１の長辺及び短辺を示す直線を算出する。直線を算出するためには、マイクロアレイ基板１１の長辺上の点５１及び短辺上の点５２を最低２点ずつ検出すればよいが、直線をより高精度に算出するためには、マイクロアレイ基板１１の長辺上の点５１及び短辺上の点５２をそれぞれ２点以上検出し、最小二乗法を利用して近似直線を算出する方がよい。この場合、近似直線を求めるためのマイクロアレイ基板１１の長辺上の点５１及び短辺上の点５２の数は多いほどよい。
【００２６】
エッジ抽出部１５では、上記のように処理することで、マイクロアレイ基板１１の長辺及び短辺のエッジ情報を抽出することが可能となる。
【００２７】
次に、マイクロアレイ位置情報記憶部１７での記憶情報について図７を用いて説明する。マイクロアレイ位置情報記憶部１７は、マイクロアレイ基板１１の角７２と撮像部１４で撮像を行う際に撮像視野の中心点に置くマイクロアレイ基板１１の基準点７１との相対位置情報７３を記憶している。具体的には、マイクロアレイ基板１１上の基準点７１の数とマイクロアレイ基板１１の角７２と基準点７１との相対位置７３が含まれ、これらの情報は位置ズレ算出部１６で利用される。
【００２８】
図７（ａ）に示すように、マイクロアレイ基板１１の中心部に２０ｍｍ×２０ｍｍのスポット領域２１がある場合、スポット領域２１内にはサンプル検体を定着した複数のスポット２２が配置されている。マイクロアレイ基板１１の基準点７１は撮像部１４で撮像する際に撮像視野の中心に置くべき点であるが、本発明の実施の形態では撮像部１４でマイクロアレイ基板１１を撮像する際にスポット領域２１全体が撮像視野に収まるようにするため、マイクロアレイ基板１１の基準点７１はスポット領域２１の中心点とする。このように、スポット領域２１単位に基準点７１を設置することで、撮像を行うスポット領域２１を撮像視野へ移動することが容易になる。また、図７（ｂ）に示すように、マイクロアレイ基板１１上に図７（ａ）と同様の２０ｍｍ×２０ｍｍのスポット領域２１が３つ設けてある場合、マイクロアレイ基板１１の基準点７１はスポット領域２１毎に３つ設置するとよい。
【００２９】
次に、位置ズレ算出部１６は、エッジ抽出部１５で出力するマイクロアレイ基板１１の長辺及び短辺のエッジ情報とマイクロアレイ位置情報記憶部１７に記憶している情報から、マイクロアレイ基板１１上のスポット領域２１の撮像部１４の撮像視野の中心点に対するＸ軸方向及びＹ軸方向の位置ズレとマイクロアレイ基板１１のＸＹ平面上の回転方向の位置ズレを算出する。
【００３０】
この位置ズレ算出部１６の処理内容について図８、図９を用いて説明する。図８は位置ズレ算出部１６のブロック図であり、位置ズレ算出部１６はマイクロアレイ角算出部８１とＸＹ平面位置ズレ算出部８２と回転ズレ算出部８３で構成される。以下、マイクロアレイ角算出部８１とＸＹ平面位置ズレ算出部８２と回転ズレ算出部８３について説明する。
【００３１】
マイクロアレイ角算出部８１は、図９（ａ）に示すようにエッジ抽出部１５で出力するマイクロアレイ基板１１の長辺を示す直線９１と短辺を示す直線９２の交点を算出することで、マイクロアレイ基板１１の角７２の座標を特定する。
【００３２】
次に、ＸＹ平面位置ズレ算出部８２は、図９（ｂ）に示すようにまずマイクロアレイ位置情報記憶部１７から読み出したマイクロアレイ基板１１の角７２とマイクロアレイ基板１１の基準点７１との相対位置情報７３とマイクロアレイ角算出部８１で出力するマイクロアレイ基板１１の角７２の座標からマイクロアレイ基板１１の基準点７１の座標を算出する。次に、算出したマイクロアレイ基板１１の基準点７１の座標と撮像部１４の撮像視野の中心点９３の座標との位置ズレ量９４を算出する。ここで、撮像視野の中心点９３の座標は撮像視野のＸ軸座標及びＹ軸座標それぞれの中点であり座標は常に固定されるため、マイクロアレイ基板１１の基準点７１の座標と撮像部１４の撮像視野の中心点９３の座標との位置ズレ量９４が算出できる。
【００３３】
次に、回転ズレ算出部８３は、図９（ｃ）に示すようにエッジ抽出部１５が出力するマイクロアレイ基板１１の長辺を示す直線９１のＸ軸を示す直線９５に対する回転ズレ量（θ）を算出する。回転ズレ量（θ）は、マイクロアレイ基板１１の短辺を示す直線９２のＹ軸を示す直線９６に対する回転ズレ量（θ）を算出してもよい。
【００３４】
位置ズレ算出部１６では、上記のように処理することで、マイクロアレイ基板１１のＸ軸方向及びＹ軸方向及びＸＹ平面上の回転方向の位置ズレを算出でき、この情報を元にマイクロアレイ基板１１を設置しているステージ１２を移動させることで位置ズレを修正できる。
【００３５】
次に、スポット位置情報記憶部１８及びスポット位置特定部１９について図１０を用いて説明する。スポット位置情報記憶部１８は、マイクロアレイ基板１１の基準点７１とマイクロアレイ基板１１上の複数のスポット２２との相対位置情報を記憶している。具体的には、マイクロアレイ基板１１の基準点７１と左上隅のスポット中心点１０１の相対位置１０２とマイクロアレイ基板１１上のスポット２２の配列情報１０３（行及び列方向のスポット数）とスポット半径１０４とスポット間の距離１０５の情報が含まれ、これらの情報はスポット位置特定部１９で利用される。
【００３６】
位置ズレ算出部１６で出力された位置ズレ量に応じてステージ１２を移動すると、マイクロアレイ基板１１の位置ズレが修正され、マイクロアレイ基板１１の基準点７１は撮像部１４の撮像視野の中心点９３と合致する位置へ移動される。スポット位置情報記憶部１８では、マイクロアレイ基板１１の基準点７１と左上隅のスポット２２の中心点１０１の相対位置１０２を記憶しているため、マイクロアレイ基板１１の基準点７１の座標が特定されると、左上隅のスポット２２の中心点１０１の座標が算出できる。本発明の実施の形態では、マイクロアレイ基板１１の基準点７１と左上隅のスポット２２の中心点１０１の相対位置１０２のみしか記憶していないが、マイクロアレイ基板１１の基準点７１と全スポット２２の中心点の相対位置を記憶しておいてもよい。
【００３７】
次に、スポット位置特定部１９は、スポット位置情報記憶部１８から読み出したマイクロアレイ基板の基準点７１とスポット２２の中心点の相対位置情報１０２とマイクロアレイ基板１１の基準点７１の座標からまず左上隅のスポットの中心点１０１の座標を算出する。ここで、マイクロアレイ基板の基準点７１の座標は撮像部１４の撮像視野の中心点９３と合致しておりこの座標は既知であるため、左上隅のスポット２２の中心点１０１の座標が算出できる。次にスポット２２の配列情報１０３及びスポット間の距離１０５から全スポット２２の中心点の座標を特定する。最後に全スポット２２の中心点の座標からスポット半径１０４の領域をスポット２２として認識する。
【００３８】
図１から図１０において、本発明のマイクロアレイ装置の構成要素について説明したが、次に本発明の実施の形態におけるマイクロアレイ装置のマイクロアレイ基板１１の位置ズレの修正手順を図１１に示すフローチャートを用いて説明する。
【００３９】
まず、マイクロアレイ基板１１をステージ１２へ設置し、撮像部１４の撮像視野にマイクロアレイ基板１１の角領域４１が入る位置へステージ１２を移動するようにステージ制御部１３から指示する（ステップＳ１０１）。
【００４０】
次に、撮像部１４によりマイクロアレイ基板１１の角領域４１の撮像を行う（ステップＳ１０２）。
【００４１】
次に、撮像部１４で出力するデジタル画像データをエッジ抽出部１５へ入力し、エッジ抽出部１５ではノイズ除去部３１で、図４（ａ）に示したように平滑化フィルタを適用し不規則雑音を除去する（ステップＳ１０３）。
【００４２】
次に、ノイズ除去部３１で出力するノイズ除去画像データをエッジ検出部３２へ入力し、エッジ検出部３２は図４（ｂ）に示したようにエッジ検出フィルタを適用しエッジ強調を行う（ステップＳ１０４）。
【００４３】
次に、エッジ検出部３２で出力するエッジ画像データを直線検出部３３へ入力し、直線検出部３３は図５（ａ）に示したようにエッジ画像データのＸ軸方向及びＹ軸方向それぞれについて輝度値の変化を走査し、マイクロアレイ基板１１の長辺及び短辺上の点を検出し、直線を算出する（ステップＳ１０５）。
【００４４】
次に、エッジ抽出部１５で出力するエッジ情報を位置ズレ算出部１６へ入力し、位置ズレ算出部１６ではマイクロアレイ角算出部８１でマイクロアレイ基板１１の長辺及び短辺を示す２直線の交点を算出し、マイクロアレイ基板１１の角７２の座標を特定する（ステップＳ１０６）。
【００４５】
次に、マイクロアレイ角算出部８１で出力するマイクロアレイ基板１１の角７２の座標とマイクロアレイ位置情報記憶部１７に記憶しているマイクロアレイ基板１１の角７２の座標とマイクロアレイ基板１１の基準点７１との相対位置情報７３をＸＹ平面位置ズレ算出部８２へ入力し、ＸＹ平面位置ズレ算出部８２はマイクロアレイ基板１１の基準点７１の座標を算出した後、撮像部１４の撮像視野の中心点９３の座標との位置ズレ量を算出する（ステップＳ１０７）。
【００４６】
次に、エッジ抽出部１５で出力するエッジ情報を回転ズレ算出部８３へ入力し、回転ズレ算出部８３はマイクロアレイ基板１１の長辺を示す直線９１とＸ軸を示す直線９５からＸＹ平面上の回転ズレ量を算出する（ステップＳ１０８）。
【００４７】
次に、ＸＹ平面位置ズレ算出部８２で出力するＸ軸方向及びＹ軸方向の位置ズレ量９４と回転ズレ算出部８３で出力するＸＹ平面上の回転ズレ量９７をステージ制御部１３へ入力し、ステージ制御部１３はステージ１２へ出力するための制御信号を生成する（ステップＳ１０９）。
【００４８】
次に、ステージ制御部１３で出力するステージ制御信号をステージ１２へ入力し、ステージ１２をＸ軸方向及びＹ軸方向及びＸＹ平面上の回転方向へ移動させ、位置ズレを修正することで撮像部１４の撮像視野にスポット領域２１が収められる（ステップＳ１１０）。
【００４９】
次に、撮像部１４によりマイクロアレイ基板１１上のスポット領域２１の撮像を行う（ステップＳ１１１）。
【００５０】
次に、撮像部１４で出力するデジタル画像データとスポット位置情報記憶部１８に記憶しているマイクロアレイ基板１１の基準点７１と複数のスポットとの相対位置情報をスポット位置特定部１９に入力し、スポット位置特定部１９はまず各スポットの中心点の座標を規定し、次にスポットの中心点の座標からスポット半径１０４の領域を各スポットの領域として認識する（ステップＳ１１２）。
【００５１】
図１１において、ステップＳ１０６からステップＳ１０８で位置ズレ量を算出しているが、ステップＳ１０６とステップＳ１０７はＸ軸方向及びＹ軸方向の位置ズレ量９４、ステップＳ１０８はＸＹ平面上の回転方向の位置ズレ量９７を算出しているため、これらのステップは順番を入れ替えることも可能である。また、処理速度向上のためには上記ステップを並列で実行してもよい。
【００５２】
以上のように、実施の形態においてはマイクロアレイ基板の長辺及び短辺を抽出した後、マイクロアレイ基板の角の座標を算出し、マイクロアレイ基板の角とマイクロアレイ基板の基準点との相対位置情報から位置ズレを修正することにより、位置合わせのための基準マークやパターン領域を設置することなく、マイクロアレイ基板をステージに装着する時の位置ズレを修正することが可能となる。
【００５３】
さらに、従来はスポット領域と基準マークが撮像視野に入るように広い視野にしていたため、１つのスポットあたりの画素の数が少なくなるという課題があったが、本実施の形態では基準マークを用いないようにしたため、スポット領域のみが視野に入るようにすることで１つのスポットあたりの画素の数を多く出来るという効果がある。
【００５４】
さらに、従来はスポット領域の中にパターン領域を設けていたために、測定に使用できるスポットの数が減少するという課題があったが、本実施の形態ではパターン領域を必要としないため、スポット領域内のスポット全てが測定に使用出来るという効果がある。
【００５５】
また、本発明のマイクロアレイ装置において、撮像部の素子としてモノクロＣＣＤを例示したが、これに限定することなく、カラーＣＣＤ、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）、電荷注入素子（ＣＩＤ）、横型埋め込み式電荷蓄積部を有する増幅型撮像センサ（ＬＢＣＡＳＴ）、フォトダイオードあるいは光電子倍増管等も適用可能である。また、撮像部にイメージインテンシファイアを導入することも可能である。
【００５６】
また、本発明のマイクロアレイ装置において、マイクロアレイ基板として無色透明なガラス基板を例示したが、これに限定することなく、シリコン基板、有色で不透明な基板、あるいはプラスチック基板も適用可能である。さらに、本発明の実施の形態で示したマイクロアレイ基板の大きさやスポット領域のサイズも一例であり、適時変更可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明にかかるマイクロアレイ装置は、マイクロアレイ基板の位置合わせのための基準マークやパターン領域を設置することなく、マイクロアレイ基板の位置ズレを修正することができ、基板に定着したサンプルを撮像する撮像装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明におけるマイクロアレイ装置のブロック図
【図２】マイクロアレイ基板の構成図
【図３】本発明におけるエッジ抽出部のブロック図
【図４】２次微分フィルタ適用の効果を示す図
【図５】直線検出を説明する図
【図６】直線検出の際の輝度値の変化を説明する図
【図７】マイクロアレイの基準点を説明する図
【図８】本発明における位置ズレ算出部のブロック図
【図９】マイクロアレイ位置ズレ量の算出を説明する図
【図１０】スポット位置特定方法を説明する図
【図１１】マイクロアレイの位置ズレ修正処理のフローチャート
【符号の説明】
【００５９】
１１  マイクロアレイ基板
１２  ステージ
１３  ステージ制御部
１４  撮像部
１５  エッジ抽出部
１６  位置ズレ算出部
１７  マイクロアレイ位置情報記憶部
１８  スポット位置情報記憶部
１９  スポット位置特定部
２１  スポット領域
２２  スポット
３１  ノイズ除去部
３２  エッジ検出部
３３  直線検出部
４１  マイクロアレイ基板の角領域
４２  不規則雑音
５１  マイクロアレイ基板の長辺上の点
５２  マイクロアレイ基板の短辺上の点
７１  マイクロアレイ基板の基準点
７２  マイクロアレイ基板の角
７３  マイクロアレイ基板の角と基準点との相対位置情報
８１  マイクロアレイ角算出部
８２  ＸＹ平面位置ズレ算出部
８３  回転ズレ算出部
９１  マイクロアレイ基板の長辺を示す直線
９２  マイクロアレイ基板の短辺を示す直線
９３  撮像視野の中心点
９４  Ｘ軸方向及びＹ軸方向の位置ズレ量
９５  Ｘ軸を示す直線
９６  Ｙ軸を示す直線
９７  回転ズレ量
１０１  スポット中心点
１０２  マイクロアレイ基板の基準点とスポット中心点の相対位置情報
１０３  マイクロアレイ基板上のスポット配列情報
１０４  スポット半径
１０５  スポット間の距離
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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