特許 6831992 計測装置、検査装置、計測方法及び検査方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6831992

(24)【登録日】2021年2月3日

(45)【発行日】2021年2月24日

(54)【発明の名称】計測装置、検査装置、計測方法及び検査方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/90 20060101AFI20210215BHJP

   G01F 23/292 20060101ALI20210215BHJP

   G01N 21/27 20060101ALI20210215BHJP

【ＦＩ】

   G01N21/90 D

   G01F23/292 A

   G01N21/27 A

【請求項の数】14

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2016-175287(P2016-175287)

(22)【出願日】2016年9月8日

(65)【公開番号】特開2018-40705(P2018-40705A)

(43)【公開日】2018年3月15日

【審査請求日】2019年8月2日

(73)【特許権者】

【識別番号】598134190

【氏名又は名称】株式会社柴崎製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100109807

【弁理士】

【氏名又は名称】篠田 哲也

(72)【発明者】

【氏名】増野 幹治

(72)【発明者】

【氏名】井出 義高

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 康介

(72)【発明者】

【氏名】柴▲崎▼ 耕介

【審査官】 小野寺 麻美子

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−０９４８４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−３２９３６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／０２５５７４５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１６−１７０１６４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２１／００ − Ｇ０１Ｎ ２１／６１

Ｇ０１Ｎ ２１／８４ − Ｇ０１Ｎ ２１／９５８

Ｇ０１Ｎ ３５／００ − Ｇ０１Ｎ ３７／００

Ｇ０１Ｆ ２３／００

Ｇ０１Ｆ ２３／１４ − Ｇ０１Ｆ ２３／２９６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

マイクロプレートが計測に使用する波長に対して透過性を有していて、上記マイクロプレートの複数のウェルに分注した水分を含む液体の量（以下、液量と呼ぶ。）をそれぞれ計測する計測装置であって、
上記マイクロプレートを近赤外線で撮影した画像データを取得する撮像部と、
上記液体を分注した上記ウェルごとに上記画像データの濃淡で表れる上記液体の明るさから上記液量を求める画像処理部と、を備え、
上記画像データは複数の上記ウェルが表れている上記マイクロプレートの静止画であり、
上記画像処理部は、
上記画像データから上記液体の領域を特定する液領域抽出部と、
上記液体の領域を数値に変える数値化部と、
上記数値に基づいて上記液量を算出する換算部と、
上記ウェルに分注した上記液体の換算用参照情報と、を備え、
上記数値化部は、上記液領域抽出部によって特定された上記液体の領域に含まれる複数の画素の座標から重心を求めた後に上記液体の領域内で上記重心を中心に所定の範囲を測定領域と特定し、さらに上記測定領域に含まれる複数の画素の輝度値の平均値である輝度情報を上記数値として求め、
上記換算部は上記液体の上記輝度情報と上記換算用参照情報とから上記液量を求めることを特徴とする、計測装置。

【請求項2】

近赤外の光を上記マイクロプレートへ照射する照明部を備えたことを特徴とする、請求項１に記載の計測装置。

【請求項3】

上記マイクロプレートを搬送する搬送部を備え、
上記撮像部が、搬送中の上記マイクロプレートを上方から撮影することを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の計測装置。

【請求項4】

テレセントリックレンズを備えたことを特徴とする、請求項１から請求項３の何れかに記載の計測装置。

【請求項5】

上記撮像部が二つ設けられて上記マイクロプレートを分割して撮影し、
上記画像処理部が二つの上記撮像部でそれぞれ取得された上記静止画を用いて上記液体を分注した上記ウェルごとに上記液量を求めることを特徴とする、請求項１から請求項４の何れかに記載の計測装置。

【請求項6】

上記画像処理部は、上記換算部で得た上記液量を修正する補正部と、上記液量の修正に用いる第１修正参照情報と、を備え、
上記補正部は、上記液体の領域において各画素の輝度値の平均値である第１補正用輝度情報を求めると共に、上記第１補正用輝度情報と上記第１修正参照情報とから係数を求め、さらに上記係数を上記換算部で得た上記液量に掛けて修正値を求めることを特徴とする、請求項１から請求項５の何れかに記載の計測装置。

【請求項7】

上記画像処理部は、上記換算部で得た上記液量を修正する補正部と、上記液量の修正に用いる第２修正参照情報と、を備え、
上記補正部は、上記液体の領域において、上記画像データに基づいた上記液体の領域の周縁より内側の全体面積（Ｓ１）から、上記画像データを２値化した画像に基づいていて上記液体ではないと捉えられる空白領域を除いて上記液体であると捉えられる液体領域の面積（Ｓ２）を引いて、その差分（Ｓ１−Ｓ２）が所定値よりも大きいときに、上記液体領域に含まれる各画素の輝度値の平均値である第２補正用輝度情報を求め、さらに上記第２補正用輝度情報と上記第２修正参照情報とから上記液量を再度求めることを特徴とする、請求項１から請求項５の何れかに記載の計測装置。

【請求項8】

上記画像処理部は、上記換算部で得た上記液量を修正する補正部と、上記液量の修正に用いる第３修正参照情報と、を備え、
上記補正部は、上記液体の領域において、上記画像データに基づいた上記液体の領域の周縁より内側の全体面積（Ｓ３）から、所定の輝度値より大きい画素で表れる非液体領域を除いて上記画像データを２値化した画像に基づいていて上記液体であると捉えられる液体領域の面積（Ｓ４）を引いて、その差分（Ｓ３−Ｓ４）が所定値よりも大きいときに、上記液体領域に含まれる各画素の輝度値の平均値である第３補正用輝度情報を求め、さらに上記第３補正用輝度情報と上記第３修正参照情報とから上記液量を再度求めることを特徴とする、請求項１から請求項５の何れかに記載の計測装置。

【請求項9】

請求項１から請求項８の何れかに記載の計測装置を備えており、
上記画像処理部が、上記ウェルに分注した上記液体の検査用情報と、上記検査用情報を用いて上記液量が適量であるか判断する判断部と、をさらに備えていることを特徴とする、検査装置。

【請求項10】

請求項１に記載の計測装置を備えて、上記液量を検査する検査装置であって、
検査前の上記マイクロプレートを入れる検査前収容部と、検査で適量と判断された上記マイクロプレートを入れる良品収容部と、検査で適量でないと判断された上記マイクロプレートを入れる不良品収容部と、上記検査前収容部から上記良品収容部へ又は上記不良品収容部へ上記マイクロプレートを搬送する搬送部と、を備え、
上記画像処理部が、上記ウェルに分注した上記液体の検査用情報と、上記検査用情報を用いて上記液量が適量であるか判断する判断部と、をさらに備えており、
上記マイクロプレートが上記画像処理部での判断に基づいて上記搬送部によって上記良品収容部へ又は上記不良品収容部へ送られることを特徴とする、検査装置。

【請求項11】

近赤外の光を上記マイクロプレートへ照射する照明部を備え、
上記搬送部が上記マイクロプレートの対向する縁を支えて横にスライドさせる一対のレール部を上記照明部の上方に備えており、
上記撮像部が、上記レール部の間を経て上記マイクロプレートを透過した光を受けて上記画像データを取得することを特徴とする、請求項１０に記載の検査装置。

【請求項12】

マイクロプレートが計測に使用する波長に対して透過性を有していて、上記マイクロプレートの複数のウェルに分注した水分を含む液体の液量をそれぞれ計測する計測方法であって、
上記マイクロプレートを搬送する搬送工程と、
上記搬送工程で順次送られてくる上記マイクロプレートを近赤外線で撮影して画像データを取得する撮像工程と、
上記液体を分注した上記ウェルごとに上記画像データの濃淡で表れる上記液体の明るさから上記液量を求める画像処理工程と、を備え、
上記画像データは上記マイクロプレートの移動中に上記撮像工程で取得した静止画であって、複数の上記ウェルが表れており、
上記画像処理工程では、
上記画像データを用いて、上記液体の領域に含まれる複数の画素の座標から重心を求めた後に上記液体の領域内で上記重心を中心に所定の範囲を測定領域と特定すると共に、上記測定領域に含まれる複数の画素の輝度値の平均値である輝度情報を求め、
さらに上記輝度情報と換算用参照情報とから上記液量を求めることを特徴とする、計測方法。

【請求項13】

マイクロプレートが計測に使用する波長に対して透過性を有していて、上記マイクロプレートの複数のウェルに分注した水分を含む液体の液量をそれぞれ検査する検査方法であって、
上記マイクロプレートを搬送する搬送工程と、
上記搬送工程で順次送られてくる上記マイクロプレートを近赤外線で撮影して画像データを取得する撮像工程と、
上記液体を分注した上記ウェルごとに上記画像データの濃淡で表れる上記液体の明るさから上記液量を求める画像処理工程と、を備え、
上記画像データは上記マイクロプレートの移動中に上記撮像工程で取得した静止画であって、複数の上記ウェルが表れており、
上記画像処理工程では、
上記画像データを用いて、上記液体の領域に含まれる複数の画素の座標から重心を求めた後に上記液体の領域内で上記重心を中心に所定の範囲を測定領域と特定すると共に、上記測定領域に含まれる複数の画素の輝度値の平均値である輝度情報を求めて、上記輝度情報と換算用参照情報とから上記液量を求め、
さらに検査用情報を用いて上記液量が適量であるか判断することを特徴とする、検査方法。

【請求項14】

構成の異なる上記マイクロプレートから対象となるものを選択する選択工程を備え、
選択された上記マイクロプレートを検査することを特徴とする、請求項１３に記載の検査方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、液体を撮影した画像データから液量を計測又は検査する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

複数のウェルを備えたマイクロプレートなどの容器に分注した少量の液体を測定する際、従来、プレートリーダーを用いている。プレートリーダーは分光計測器を用いてウェル内の液体の吸光度を計測する。ランベルトベールの法則から液体の光路長が算出でき、ウェルの形状と液体の光路長から液量を算出している。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

プレートリーダーを使用した吸光度の計測では、液体に色素を混ぜて計測しなければならないため、異物の混入を嫌う薬液，試料などの液体の計測には使用できず、液体を分注したままの状態で液量を計測することができなかった。

【0004】

そこで、本発明は、液体を撮影した画像データから液量を計測する計測装置、検査装置、計測方法及び検査方法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】

【0005】

本発明は、マイクロプレートが計測に使用する波長に対して透過性を有していて、上記マイクロプレートの複数のウェルに分注した水分を含む液体の量をそれぞれ計測する計測装置であって、上記マイクロプレートを近赤外線で撮影した画像データを取得する撮像部と、上記液体を分注した上記ウェルごとに上記画像データの濃淡で表れる上記液体の明るさから液量を求める画像処理部と、を備えている。上記画像データは複数の上記ウェルが表れている上記マイクロプレートの静止画である。上記画像処理部は、上記画像データから上記液体の領域を特定する液領域抽出部と、上記液体の領域を数値に変える数値化部と、上記数値に基づいて上記液量を算出する換算部と、上記ウェルに分注した上記液体の換算用参照情報と、を備えている。上記数値化部は、上記液領域抽出部によって特定された上記液体の領域に含まれる複数の画素の座標から重心を求めた後に上記液体の領域内で上記重心を中心に所定の範囲を測定領域と特定し、さらに上記測定領域に含まれる複数の画素の輝度値の平均値である輝度情報を上記数値として求め、上記換算部は上記液体の上記輝度情報と上記換算用参照情報とから上記液量を求める。

【0006】

本発明の計測装置は、同一容器内に複数の上記液体を持つ場合においても、全ての液量を上記画像データから計測することを特徴とする。

【0007】

本発明の検査装置は、上記計測装置を備えており、上記画像処理部が、上記ウェルに分注した上記液体の検査用情報と、上記検査用情報を用いて上記液体が適量であるか判断する判断部と、を備えていることを特徴とする。

【0008】

本発明の計測方法は、マイクロプレートが計測に使用する波長に対して透過性を有していて、上記マイクロプレートの複数のウェルに分注した水分を含む液体の液量をそれぞれ計測する方法であって、上記マイクロプレートを搬送する搬送工程と、上記搬送工程で順次送られてくる上記マイクロプレートを近赤外線で撮影して画像データを取得する撮像工程と、上記液体を分注した上記ウェルごとに上記画像データの濃淡で表れる上記液体の明るさから上記液量を求める画像処理工程と、を備えている。上記画像データは上記マイクロプレートの移動中に上記撮像工程で取得した静止画であって、複数の上記ウェルが表れている。上記画像処理工程では、上記画像データを用いて、上記液体の領域に含まれる複数の画素の座標から重心を求めた後に上記液体の領域内で上記重心を中心に所定の範囲を測定領域と特定すると共に、上記測定領域に含まれる複数の画素の輝度値の平均値である輝度情報を求め、さらに上記輝度情報と換算用参照情報とから上記液量を求める。

【0009】

本発明の検査方法は、マイクロプレートが計測に使用する波長に対して透過性を有していて、上記マイクロプレートの複数のウェルに分注した水分を含む液体の液量をそれぞれ検査する方法であって、上記マイクロプレートを搬送する搬送工程と、上記搬送工程で順次送られてくる上記マイクロプレートを近赤外線で撮影して画像データを取得する撮像工程と、上記液体を分注した上記ウェルごとに上記画像データの濃淡で表れる上記液体の明るさから上記液量を求める画像処理工程と、を備えている。上記画像データは上記マイクロプレートの移動中に上記撮像工程で取得した静止画であって、複数の上記ウェルが表れている。上記画像処理工程では、上記画像データを用いて、上記液体の領域に含まれる複数の画素の座標から重心を求めた後に上記液体の領域内で上記重心を中心に所定の範囲を測定領域と特定すると共に、上記測定領域に含まれる複数の画素の輝度値の平均値である輝度情報を求めて、上記輝度情報と換算用参照情報とから上記液量を求め、さらに検査用情報を用いて上記液量が適量であるか判断する。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、近赤外線波長域の水分の吸収波長を使用して、液体の撮影を行い、液体の画像データを画像処理することで、従来のプレートリーダーのように液体に対しての異物の混入を行うことなく、液量を計測又は検査することができる。さらに、計測の高速化として、複数の液体を撮影してそれぞれの液量を計測又は検査することができる。

【0011】

従来のプレートリーダーでは、同一容器内に複数ある液体を一つずつ計測を行うため、容器全体の計測に時間がかかるが、本発明は、複数の液体を撮影した画像データを取り扱うことで、製造装置などに組み込んで使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】（ａ）から（ｄ）は本発明の第１実施形態の計測装置を説明するための図である。

【図2】（ａ）から（ｃ）は図１の計測装置で取り扱う容器の構成例を示す図である。

【図3】（ａ）から（ｃ）は図１の計測装置で取り扱う容器の構成例を示す図である。

【図4】本発明の第１実施形態の計測装置を示すブロック図である。

【図5】（ａ）と（ｂ）とは本発明の第１実施形態の画像処理部を説明するための図である。

【図6】（ａ）と（ｂ）とは本発明の第１実施形態の画像処理部を説明するための図である。

【図7】本発明の第１実施形態の画像処理部を説明するための図である。

【図8】（ａ）から（ｃ）は本発明の第１実施形態の画像処理部を説明するための図である。

【図9】（ａ）から（ｄ）は本発明の第１実施形態の画像処理部を説明するための図である。

【図10】本発明の第２実施形態の計測装置を示すブロック図である。

【図11】本発明の実施例１の検査装置を示す図である。

【図12】（ａ）と（ｂ）とは本発明の実施例１の検査前収容部を示す断面図である。

【図13】本発明の実施例１の搬送部を示す部分斜視図である。

【図14】（ａ）から（ｃ）は本発明の実施例１の検査装置でマイクロプレートの搬送を説明するための図である。

【図15】（ａ）と（ｂ）とは本発明の実施例１の検査装置でマイクロプレートの搬送を説明するための図である。

【図16】本発明の実施例２の検査装置を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態の計測装置１０を説明するための図である。
計測装置１０は図１（ａ）に示すように容器に入れた液体１を撮影する。液体１は、水分を含んでおり、溶液或いは水だけでなる液体等であって例えば量が数マイクロリットルから数十マイクロリットルである。液体１は、図１（ａ）に示すように形が粒状である他、図１（ｂ）に示すように容器の底に薄く層状に広がったもの、また後述するように底から口へ向けて溜まったものでもよい。なお、図１の二点鎖線は容器の底を表している。

【0014】

計測装置１０は画像データから液体１の量（以下、液量）を計測する。画像データとして、近赤外線による静止画を利用する。図１の（ｃ）と（ｄ）とは近赤外線の水に対する特性を説明するための概略図であり、図１（ｃ）では左側から右側へ深くなる凹部に水が溜まった状態を表していて、図１（ｄ）は（ｃ）を上方から撮影した近赤外画像を模式的に表しており、濃淡が浅い箇所から深い箇所へ次第に濃くなって、明るさが変化する。

【0015】

計測装置１０は、このような濃淡の階調で表した画像データの内、液体１の領域に表れる明るさを数値化して、液量を求める。

【0016】

（容器）
図２と図３とは、容器の構成例としてマイクロプレート２０を示す図である。各図で（ａ）はマイクロプレート２０の正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ線又はＢ−Ｂ線に沿ったマイクロプレート２０の断面図である。これらの図に示すマイクロプレート２０を用いて、以下、実施形態を説明する。

【0017】

マイクロプレート２０は、ポリカーボネートなどの樹脂を成型して透明に構成されており、上方に口を開けたウェル２００が縦と横に並んで設けられている。それぞれのウェル２００は同じ形に構成されていて、下方へ延びた筒状の側面部２１０と、最深部を構成する底部２２０と、を備えている。

【0018】

図２に示すマイクロプレート２０は、ウェル２００の口が円形に形成されており、底部２２０は半球面状に下方へ膨らんだＵ字底に形成されている。また、縦に８個、横に１２個のウェル２００が所定の間隔で並んで、計９６個のウェル２００を設けている。ウェル２００の口のまわりは平らな面として形成されている。ウェル２００がこの平坦部を介して隣のウェル２００とつながって、プレート上面部２１を構成する。プレート上面部２１は、平面視で輪郭を矩形に形成されていて、プレート上面部２１の周縁から下方へプレート側面部２２が延び、プレート側面部２２の下端側は横に突出した着地部２３として構成されている。

【0019】

図３に示すマイクロプレート２０は、ウェル２００の口が矩形に形成されており、また底部２２０は平らに形成されている。このマイクロプレート２０では、縦と横に延びた仕切り部でウェル２００が形成されていて、各ウェル２００は側面部２１０を兼ねた仕切りを介して隣接し、縦に１２個、横に１６個のウェル２００が所定の間隔で並んで、計１９２個のウェル２００を設けている。

【0020】

以下、図２と図３とに示すマイクロプレート２０を区別する場合、図２のマイクロプレート２０を９６ウェルのマイクロプレート２０と呼び、図３のマイクロプレート２０を１９２ウェルのマイクロプレート２０と呼ぶ。

【0021】

さらに１９２ウェルのマイクロプレート２０は９６ウェルのマイクロプレート２０と比べるとウェル２００の縦と横の寸法を小さく設定されている。また、この１９２ウェルのマイクロプレート２０も、プレート上面部２１の輪郭を矩形に形成され、その周縁から下方へ延びたプレート側面部２２を備え、プレート側面部２２の下端側が着地部２３として外側に突出している。１９２ウェルのマイクロプレート２０は、１６列のウェル２００の並びに沿った長辺側の寸法が、９６ウェルのマイクロプレート２０の短辺側の寸法とほぼ等しく形成されている。

【0022】

（計測装置）
図４は計測装置１０を示すブロック図である。計測装置１０は、液体１を撮影する撮像部１１と、画像データから液量を計測する画像処理部１２と、を備えている。

【0023】

（撮像部）
撮像部１１は、液体１を入れたマイクロプレート２０を上から撮影し、マイクロプレート２０の平面画像を取得する。撮像部１１は、近赤外のカメラで、マイクロプレート２０に入れた液体１を濃淡の明暗度のある画像データとして、例えば２５６階調のグレースケールで取得する。撮像部１１は、マイクロプレート２０を写し、その際に、液体１の上からの画像として、液体１の全体が収まるよう、また液体１を入れたウェル２００の輪郭を含めて撮影する。

【0024】

（画像処理部）
画像処理部１２は、画像データから液体１の領域を特定する液領域抽出部１２Ａと、液体１の領域を数値に変える数値化部１２Ｂと、この数値に基づいて液量を算出する換算部１２Ｃと、を備えている。

【0025】

（液領域抽出部）
液領域抽出部１２Ａは、ウェル２００の底部２２０にある液体１の形状を特定する。液領域抽出部１２Ａは、画像データから液体１の領域を規定する境界を検出する。９６ウェルのマイクロプレート２０では、例えば分注した量に比べてウェル２００の容積や底面積が大きいと液体１が底部２２０で粒状の形を成して、図５（ａ）に示すような液体１の像が底部２２０の一部を占めて表れる。なお、液体１の像は、２５６階調の全域或いはその一部の範囲（例えばＮａ〜Ｎｂ）の輝度値を利用して作成されている。液領域抽出部１２Ａは、図５（ｂ）に示すように、液体１の周縁を検出する。液領域抽出部１２Ａは、撮像部１１からの画像データを２値化し境界を検出したり、パターン認識で境界を特定したり、画像データを走査して特定する。

【0026】

９６ウェルのマイクロプレート２０と比べてウェル２００の縦と横の寸法が小さく設定された１９２ウェルのマイクロプレート２０では、分注した液体１が底部２２０の全体に広がって或いは底部２２０から所望の高さまで溜まって画像データに表れると、この全体に広がった液体１の周縁とウェル２００の側面部との間が薄く表れ、液体１の周縁を検出する。検出後、液体１の領域をラベリングする。

【0027】

なお、９６ウェルのマイクロプレート２０で、ウェル２００が表面処理されて濡れ性を有して、液体１が底部２２０の全体に広がって薄くなる場合には、層状の液体１の周縁を検出する。

【0028】

（数値化部）
数値化部１２Ｂは、濃淡で表れる液体１の領域の明るさを数値化する。例えばラベリングした領域の各画素の座標（ｘ，ｙ）の平均から、図６（ａ）に示すように重心の座標（ｘｃ、ｙｃ）を求め、これを中心Ｃとして測定領域Ｒを特定する。測定領域Ｒは、中心Ｃから所定の範囲に含まれる複数の画素であり、例えば平面視したウェル２００の底部２２０の形と相似した形の範囲内を対象とする。９６ウェルのマイクロプレート２０であれば、図６（ａ）に一点鎖線で示す円が中心Ｃから１０．５ピクセル離れた位置を表しており、この円より内側に設けられる、図６（ｂ）に示す画素が測定の対象として取り扱われる。また、１９２ウェルのマイクロプレート２０であれば、３ピクセルの矩形の領域内の画素が測定の対象となる。測定領域内の画素の明るさ（輝度値）の平均を求め、これを測定した液体１の明るさ（輝度情報Ｉｖ）とする。

【0029】

（換算部）
換算部１２Ｃは液体１の輝度情報Ｉｖと計測用の参照情報１３とから液量Ｖを求める。画像処理部１２が、マイクロプレート２０に分注する液体１に関連して、参照情報１３を備えており、この参照情報１３は、換算用参照情報として、ウェル２００に入れた液体１の輝度情報Ｉｖから液量Ｖを換算するよう利用し、図７に示す一次式ｆ（ｘ）として構成されている。この式は液量と含まれる薬などの成分とウェル２００の形状に応じて作成されていて、例えば９６ウェルのマイクロプレート２０と１９２ウェルのマイクロプレート２０とでは利用する参照情報１３が異なる。

【0030】

個々のウェル２００に分注した液体１に対して液量を換算するように参照情報１３を用い、成分（薬）が同じでさらに同量の液体１を全てのウェル２００に分注したマイクロプレート２０を対象とする場合には共通の参照情報１３を利用する。また、液体１に含まれる成分（薬）や量が異なる液体１を分注したウェル２００には、他のウェル２００とは異なる参照情報１３を作成して液量を換算する。このような参照情報１３が予め画像処理部１２に保存されている。

【0031】

（液量の補正）
画像処理部１２は、換算部１２Ｃで得た液量Ｖを補正する補正部を備えてもよい。
補正部は、画像データを基に液量Ｖを修正する。先ず、画像データで液体１の領域に相当する各部の高さから平均の高さを求める。例えば、計測対象の液体１がウェル２００の最深部から所定の高さまで溜まったもので、図８（ａ）に示すように撮像部１１に対向する液面が傾いて広がっているときには、傾斜した液面の平均の高さｈａｖを輝度値の平均値（第１補正用輝度情報）として求める。また、計測対象の液体１が粒状であるときも、撮像部１１に対向する液体１の表面の平均の高さｈａｖを求める。なお、図８の（ａ）と（ｂ）とに示す破線は平均の高さｈａｖを表している。次に、平均した高さｈａｖに応じた係数ａを、第１修正参照情報としての図８（ｃ）に示す一次式ｇ（ｘ）から求め、これを換算部１２Ｃで得た液量Ｖに掛けて、修正値Ｖａを求めることができる。これにより、高くなったり低くなったり、また広がる範囲等も様々に変わる液体１の形態に応じた、液量Ｖａを得ることができる。

【0032】

また、補正部は、液体でない領域（以下、非液体領域と呼ぶ。）を、真の液体の領域から離して、本来、求めるべき液体だけの量が求まるよう、液量Ｖを修正する。
図９で（ａ）はウェル２００の平面画像の概略図であり、（ｂ）は（ａ）を２値化した画像の概略図である。（ｂ）には、液体１の領域内に、明るい空白の領域（以下、空白領域と呼ぶ。）が含まれている。図９（ａ）で液体１と捉えられる領域の全体、つまり周縁より内側の面積Ｓ１と、図９（ｂ）で空白領域を除いた黒色で表れる液体１の領域の面積Ｓ２とを比較し、その差分（Ｓ１−Ｓ２）が所定値以上であるか判断する。差分が大きいときは、空白領域を除いて、輝度値の平均を求める。この平均値を輝度情報（Ｉｖ）、つまり第２補正用輝度情報として用いて計測用の参照情報（第２修正参照情報）から液量Ｖを再度計算する。これにより気泡を含んだ液体１の液量Ｖを求めることができる。

【0033】

また、図９で（ｃ）はウェル２００の平面画像の概略図であり、（ｄ）は（ｃ）を２値化した画像の概略図である。（ｄ）は、所定の輝度値より大きい画素の領域（以下、濃厚領域と呼ぶ。）を除いて、２値化した画像を表している。図９（ｃ）で液体１と捉えられる領域の全体の面積Ｓ３と、図９（ｄ）で濃厚領域を除いた黒色で表れる液体１の領域の面積Ｓ４と比較して、その差分（Ｓ３−Ｓ４）が所定値以上であるときには、濃厚領域を除いて、輝度値の平均を求める。この平均値を輝度情報（Ｉｖ）、つまり第３補正用輝度情報として用いて参照情報（第３修正参照情報）から液量Ｖを再度計算する。これにより、容器の影などが液体１と合わさった画像データに対応することができる。

【0034】

（ウェル領域）
画像処理部１２は、液体１の領域を特定する前に、ウェル２００の領域を特定してもよい。
ウェル領域抽出部が、画像データに表れるウェル２００の口の輪郭を検出する。ウェル領域抽出部は、９６ウェルのマイクロプレート２０であれば円形の輪郭を特定し、１９６ウェルのマイクロプレート２０であれば矩形の輪郭を特定する。ウェル領域抽出部は、画像データを２値化して境界を検出したり、パターン認識（マッチング）などで境界を検出したり、画像中のウェル２００を特定する。画像データには、複数のウェル２００が表れており、それらのウェル２００を個々に特定する。画像中の個々のウェル２００の領域をラベリングする。

【0035】

また、画像処理部１２は、上記の液体１の領域やウェル２００の領域の特定の前に、ノイズ除去などの前処理を行ってもよい。

【0036】

コンピューターなどの電子計算機が、ハードディスクなどに記録されたプログラムを実行することで画像処理部として機能し、撮像部から取得した画像データを一時的にメモリなどに保持して、或いは記憶装置に画像データを保存して、画像処理を行う。

【0037】

以上のように構成された計測装置１０では、先ず撮像部１１が、液体１を全てのウェル２００に分注したマイクロプレート２０を撮影して、マイクロプレート２０の平面画像のデータ（静止画）を取得する。次に、画像処理部１２が、画像データから全ウェル２００内の液体１の形状を個々に特定する。その際に個々の液体１の領域の中心Ｃを求め、各ウェル２００の測定領域Ｒを特定する。各測定領域Ｒの画素のそれぞれ輝度値の平均値を求め、各ウェル２００の液量を換算式から算出する。

【0038】

第１実施形態の計測装置１０によれば、近赤外画像を用いることで、従来のプレートリーダーによる計測と比べて分注した液体１を破壊せずに、つまり容器に分注した際と変わらぬ状態で、液量を計測できる。また、計測装置１０は、従来のプレートリーダーが液体１を個別に計測することと比べて、画像を用いて全ての液体１（以下、全量と呼ぶ。）の計測を効率良く行うことができる。これにより、計測装置１０は、複数の液体１を撮影した画像データを取り扱うことで、製造装置などに組み込んで使用することもできる。

【0039】

（第２実施形態）
図１０は本発明の第２実施形態の計測装置１０Ａを示すブロック図である。
第２実施形態の計測装置１０Ａは、第１実施形態の計測装置１０と比べて、画像処理部１２が液量の適否を判断する判断部１２Ｄを備えて、検査装置として構成されている。第１実施形態と同様の構成には同じ符号を付してそれらの説明は省略する。

【0040】

（判断部）
判断部１２Ｄは、予め設定された閾値などの検査用情報１４を用いて、例えば所定の量以上であるか、または所定の範囲に収まるかなど、判断する。判断部１２Ｄは全てのウェル２００の液体１に対して判断を行う。

【0041】

第２実施形態の計測装置１０Ａでは、撮像部１１が、液体１を全てのウェル２００に分注したマイクロプレート２０を撮影し、マイクロプレート２０の平面画像のデータ（静止画）を取得する。画像処理部１２が画像データから全ウェル２００内の液体１の形状を個々に特定する。その際、個々の液体１の領域の中心Ｃを求め、各ウェル２００の測定領域Ｒを特定する。各測定領域Ｒの画素の輝度値の平均値を求め、各ウェル２００の液量を換算式から算出する。さらに、計測装置１０Ａでは、それぞれのウェル２００の液体１に対応した検査用情報１４を用いて、各ウェル２００に分注した液体１が適量であるか判断を行う。

【0042】

計測装置１０Ａによれば、マイクロプレート２０を撮影した画像データを処理して、マイクロプレート２０に分注された全ての液体１（全量）を検査し、撮影したマイクロプレート２０の良否を判断することができる。

【0043】

（実施例１）
図１１は本発明の実施例１の検査装置１００を示す図である。
検査装置１００は、前述の計測装置１０Ａに対応してマイクロプレート２０の全量を検査する装置であって、検査対象として複数のマイクロプレート２０を取扱い、良品と不良品のマイクロプレート２０を自動で分けるように構成されている。以下の説明では、９６ウェルのマイクロプレート２０を取り扱う場合を前提に説明を進めるが、１９２ウェルのマイクロプレート２０用に構成されてもよい。

【0044】

検査装置１００は、検査対象の複数のマイクロプレート２０を入れる検査前収容部１１１Ａと、検査後で適量と判断されたマイクロプレート２０を入れる良品収容部１１１Ｂと、適量でないと判断されたマイクロプレート２０を入れる不良品収容部１１１Ｃと、検査前収容部１１１Ａから良品収容部１１１Ｂ又は不良品収容部１１１Ｃへマイクロプレート２０を搬送する搬送部１２０と、移動中のマイクロプレート２０を照らす照明部１３０と、移動中のマイクロプレート２０を撮影する撮像部１４０と、撮像部１４０や搬送部１２０を制御すると共に画像データを処理して液量の適否を判断する制御部１５０と、を備えている。

【0045】

（検査前収容部）
図１２の（ａ）と（ｂ）とは実施例１の検査前収容部１１１Ａを示す断面図である。検査前収容部１１１Ａはマイクロプレート２０を積み重ねて収容することができるように構成されている。検査前収容部１１１Ａは、上端と下端に口（以下、開口部１１５Ａと呼ぶ。）を開けて筒型に形成されていて内側の空間に９６ウェルのマイクロプレート２０を入れることができる収容本体部１１５と、この収容本体部１１５の下端の開口部１１５Ａに設けられた載置片１１６と、を備えている。

【0046】

収容本体部１１５はマイクロプレート２０の上下方向の移動をガイドする。載置片１１６は、収容本体部１１５の中で積み重ねたマイクロプレート２０の内、最も下に位置するマイクロプレート２０を下から支える。載置片１１６は、プレート側面部２２の内、短辺側の着地部２３をそれぞれ支えるように、マイクロプレート２０の長手方向に距離を置いて二つ設けられており、載置片１１６はそれぞれマイクロプレート２０を載せる面を備えていて、収容本体部１１５の内側へ突出している。

【0047】

この載置片１１６はマイクロプレート２０の短辺に沿った軸まわりに回転可能に設けられていて、図１２（ａ）に示すようにストッパー１１５Ｂに当たって水平に延びた状態に保持され、マイクロプレート２０を上側の面に載せることができる。これにより、載置片１１６は、マイクロプレート２０が開口部１１５Ａの通過することを規制する。図１２（ｂ）に示すように載置片１１６が回転して開口部１１５Ａを大きく開けると、マイクロプレート２０は検査前収容部１１１Ａの外に出ることができる。

【0048】

（良品収容部と不良品収容部）
良品収容部１１１Ｂと不良品収容部１１１Ｃとは、検査前収容部１１１Ａと同様に構成されており、収容本体部１１５と、下の開口部１１５Ａ側に設けた一対の載置片１１６と、を備えている。開口部１１５Ａの下方からマイクロプレート２０を入れる際には、マイクロプレート２０を外に出す上記操作と逆の操作を行う。先ず、載置片１１６が水平に倒れた状態から立ち上がった姿勢に変わり、マイクロプレート２０が収容本体部１１５の内側へ入ることができる。そして、載置片１１６が、そのマイクロプレート２０の下で水平に延びた状態に戻り、マイクロプレート２０が載置片１１６に載る。これにより収容が完了する。

【0049】

検査前収容部１１１Ａと良品収容部１１１Ｂと不良品収容部１１１Ｃとは、距離を置いて、横に並んでおり、以下の説明では、検査前収容部１１１Ａと良品収容部１１１Ｂと不良品収容部１１１Ｃとをまとめて収容部１１０と呼ぶ場合がある。

【0050】

（搬送部）
図１３は実施例１の搬送部１２０を示す部分斜視図である。搬送部１２０は、収容部１１０より下方へ離れた位置でマイクロプレート２０を水平方向へ移動させる横スライド部１２１と、収容部１１０と横スライド部１２１との間でマイクロプレート２０を上下方向へ移動させる昇降部１２２と、を備えている。

【0051】

（横スライド部）
横スライド部１２１は、マイクロプレート２０のプレート側面部２２の内、長辺側の着地部２３をそれぞれ載せるレール部１２１Ａ，１２１Ｂを備えている。各レール部１２１Ａ，１２１Ｂは、検査前収容部１１１Ａ側から良品収容部１１１Ｂ又は不良品収容部１１１Ｃ側へマイクロプレート２０を搬送するよう直線状に延びており、外側を高く内側を低くした段差状の断面を有し、内側の平らな部位１２１Ｃにマイクロプレート２０の着地部２３を載せるように構成されている。

【0052】

さらに横スライド部１２１は、一方のレール部１２１Ａ側からマイクロプレート２０の進行方向と直交する横方向（レール部１２１Ｂが横に並ぶ方向）へ延びたアーム部１２１Ｄと、アーム部１２１Ｄの端部１２１Ｅを取り付けたベルト部１２１Ｆと、ベルト部１２１Ｆを回転する図示省略するモーター等の駆動部と、を備えている。ベルト部１２１Ｆの回転に伴ってアーム部１２１Ｄが移動し、その際マイクロプレート２０の短辺側のプレート側面部２２を押す。これにより、マイクロプレート２０が下流側へ移動する。

【0053】

横スライド部１２１は、レール部１２１Ａ，１２１Ｂの全長に亘って一組のアーム部１２１Ｄとベルト部１２１Ｆとでマイクロプレート２０を押して横へスライド移動させる構成に限らず、レール部１２１Ａ，１２１Ｂに沿った横スライドの範囲を分けて、アーム部１２１Ｄとベルト部１２１Ｆとを例えば二組備えてもよい。

【0054】

検査前収容部１１１Ａと良品収容部１１１Ｂと不良品収容部１１１Ｃのそれぞれの下方で、二つのレール部１２１Ａ，１２１Ｂは離れていて、それらの間が空間として例えば開口や穴１２１Ｇなどとして構成されている。なお、レール部１２１Ａ，１２１Ｂは、その長手の途中部位等を連結してつながっていてもよい。

【0055】

（昇降部）
昇降部１２２は、二つのレール部１２１Ａ，１２１Ｂの間（穴１２１Ｇ）を通って上下に移動するステージ１２２Ａと、このステージ１２２Ａを上端に取り付けたシャフト１２２Ｂと、シャフト１２２Ｂの長手方向を上下の方向に沿わせてその長手方向へ移動させるモーターなどの駆動部１２２Ｃと、を備えている。昇降部１２２は、検査前収容部１１１Ａと良品収容部１１１Ｂと不良品収容部１１１Ｃのそれぞれの下方に設けられている。

【0056】

図１４（ａ）から（ｃ）は昇降部１２２によるマイクロプレート２０のレール部１２１Ａ，１２１Ｂから良品収容部１１１Ｂ又は不良品収容部１１１Ｃへの移動を説明するための図である。ステージ１２２Ａが上面でマイクロプレート２０の底面を支えるように構成されており、図１４（ａ）に示すようにステージ１２２Ａがレール部１２１Ａ，１２１Ｂの下に配置されている。図１４（ｂ）に示すように、ステージ１２２Ａは駆動部１２２Ｃによって上昇してマイクロプレート２０の底面に当たり、ステージ１２２Ａがさらに上昇することで、図１４（ｃ）に示すようにマイクロプレート２０がレール部１２１Ａ，１２１Ｂから離れる。マイクロプレート２０が上昇して良品収容部１１１Ｂ内又は不良品収容部１１１Ｃに収容された後、ステージ１２２Ａを元の位置まで戻す。また、上記の収容動作と逆に、検査前収容部１１１Ａからレール部１２１Ａ，１２１Ｂへマイクロプレート２０を移動させることができる。

【0057】

昇降部１２２は、好ましくはマイクロプレート２０を収容部１１０の外に出したり中に入れたりする際に、載置片１１６を起こすように構成されている。図１５（ａ）は昇降部１２２を説明するための図であり、図１３で矢印Ｄの方向から見た図である。昇降部１２２は、上記の構成に加えて、載置片１１６を回転させるための爪部１２２Ｄと、爪部１２２Ｄを固定した爪取付部１２２Ｅと、爪取付部１２２Ｅより下方へ延びたシャフト１２２Ｆと、を備えている。なお、図１３では爪部１２２Ｄなどを省略している。

【0058】

爪部１２２Ｄは、収容部１１０の開口部１１５Ａに設けた一対の載置片１１６にそれぞれ当たるように、距離を置いて一対設けられている。これらの爪部１２２Ｄは、好ましくは、ステージ１２２Ａやステージ１２２Ａに載せたマイクロプレート２０より先に収容部１１０に当たるよう、これらより上方へ突き出ている。

【0059】

シャフト１２２Ｆは、上記の駆動部１２２Ｃによって上下動することができ、ステージ１２２Ａ用のシャフト１２２Ｂと中心を合せてその外側に設けられている。また、シャフト１２２Ｂがシャフト１２２Ｆより上方へ移動して、ステージ１２２Ａが爪部１２２Ｄより高い位置に保持されるように構成されている。ここで、図１５（ｂ）は、昇降部１２２が検査前収容部１１１Ａに侵入した状態を示す図であり、また検査前収容部１１１Ａの下部を断面で表すと共にマイクロプレート２０を一点鎖線で表している。この図に示すように、マイクロプレート２０がステージ１２２Ａに載り更に載置片１１６が爪部１２２Ｄによって立ち上がった状態でステージ１２２Ａが下がるとマイクロプレート２０を外に出すことができる。さらにマイクロプレート２０をステージ１２２Ａに載せた状態で下降させることで、マイクロプレート２０がレール部１２１Ａ，１２１Ｂに移ることができる。

【0060】

（照明部）
照明部１３０は、搬送部１２０の下方に設けられていて、レール部１２１Ａ，１２１Ｂ上のマイクロプレート２０へ向けて近赤外域の波長の光を出射する。本例では、赤外ＬＥＤバー１３１から出射された光をシンドリカルレンズ１３２と表面反射ミラー１３３とを介して、マイクロプレート２０を下方から照らすように構成されている。

【0061】

（撮像部）
撮像部１４０は、前述の撮像部１１に対応し、ラインセンサー１４１と、テレセントリックレンズ１４２と、を備えている。撮像部１４０は、搬送部１２０によって移動中のマイクロプレート２０を撮影し、照明部１３０からの近赤外光でマイクロプレート２０を透過した像を取得する。

【0062】

なお、撮像部１４０は、ラインセンサー１４１に代えて、２次元センサ等の他の撮像素子を用いたり、マイクロプレート２０を分割して撮影してもよい。例えば、撮像部１４０と照明部１３０とを二組用いて、一方がマイクロプレート２０の半分を撮影し、他方が残りを撮影して、それぞれの撮像部１４０で取得した画像から各液体１の領域をそれぞれ特定することもできる。また照明部１３０が横スライド部１２１の上方からマイクロプレート２０を照らして、撮像部１４０が、反射した光を受けて、マイクロプレート２０の像を取得するように構成してもよい。

【0063】

また、図中の符号１４３ＡはＺステージ、１４３Ｂはθステージ、１４３Ｃはゴニオステージであり、焦点調整用に位置を変えることができ、撮像部１４０はゴニオステージ１４３Ｃから延びたアーム１４３Ｄに把持されている。

【0064】

（制御部）
制御部１５０は搬送部１２０、撮像部１４０、照明部１３０を制御する制御本体部１５１に加えて、撮像部１４０で取得した画像データを処理する画像処理部１２を備えている。画像処理部１２は、画像データからマイクロプレート２０の全ての液体の量を計測する。画像処理部１２は、２５６階調の白黒の濃淡で表された画像データから０．５〜５０マイクロリットルの量を計測する。また、画像処理部１２は、検査用情報１４を基に分注した液体１が適量か判断する。さらに、制御本体部１５１は、全量の良否を判断した結果に基づいて、マイクロプレート２０を所望の収容先へ移動させるよう、搬送部１２０を制御する。

【0065】

以上のように構成された検査装置１００は、マイクロプレート２０を検査前収容部１１１Ａからレール部１２１Ａ，１２１Ｂに移した後、マイクロプレート２０をレール部１２１Ａ，１２１Ｂ上でスライドさせる過程で撮像部１４０によってマイクロプレート２０の画像データを作成する。画像処理部１２が画像データから全量の検査を行う。検査結果が良好であれば、マイクロプレート２０は良品収容部１１１Ｂの下方に配置された昇降部１２２によって持ち上げられて、良品収容部１１１Ｂに収められる。液量が適量でないマイクロプレート２０は、不良品収容部１１１Ｃの下方に配置された昇降部１２２によって持ち上げられて、不良品収容部１１１Ｃに収められる。検査前収容部１１１Ａ内の複数のマイクロプレート２０が、順次、搬送部１２０によって搬送され、個々に検査されて良品と不良品とに自動で分けられる。

【0066】

検査装置１００によれば複数のマイクロプレート２０の全量の検査を自動で行える。

【0067】

（実施例２）
図１６は本発明の実施例２の検査装置１００Ａを示す図である。検査装置１００Ａは、検査対象として９６ウェルのマイクロプレート２０と１９２ウェルのマイクロプレート２０とを取り扱うことができるように構成されている。実施例１と同様の構成には同じ符号を付してそれらの説明は省略する。

【0068】

検査装置１００Ａは、ウェル２００の数が異なるマイクロプレート２０毎に、検査前収容部１１１Ａと良品収容部１１１Ｂと不良品収容部１１１Ｃとを備えている。昇降部１２２が、前述の検査装置１００と同様に、収容部１１１の下方にそれぞれ設けられている。１９２ウェルのマイクロプレート２０の長辺側の寸法が９６ウェルのマイクロプレート２０の短辺側の寸法にほぼ等しいので、横スライド部１２１は、２タイプのマイクロプレート２０をレール部１２１Ａ，１２１Ｂにそれぞれ載せてスライドさせることができる。

【0069】

操作者が図示を省略するタッチパネルやスイッチなどの選択手段を操作して、２タイプのマイクロプレート２０の何れかを選択することで、制御部１５０が、選択されたマイクロプレート２０を検査するように各構成（搬送部１２０、撮像部１４０等）を制御する。

【0070】

制御部１５０は、実施例１と同様に、選択されたマイクロプレート２０に関する参照情報１３や検査用情報１４を用いて、搬送部１２０による移動途中で各ウェル２００の液量を計測し、さらに分注した量の適否を判断し、マイクロプレート２０を良品収容部１１１Ｂと不良品収容部１１１Ｃとへ分けて収容する。

【0071】

検査装置１００Ａによれば、ウェルの数や形等が異なるマイクロプレート２０を検査できる。

【0072】

上記した以外に、本発明は利用することができ、図示例のマイクロプレートの他、ウェル２００の数、形、寸法、ウェル２００の間隔など異なる形状に構成されたものを対象としたり、複数のウェルを備えたものに限らず、シャーレ等の底にある粒状の液体１やその底に溜まった液体１等を計測したり検査することもできる。
また、近赤外線に対して透過性を有する容器として、例えば自然光に曝されて変化する液体を対象とする場合には液量の計測や検査に使用する波長を除く光に対して遮光性に構成された容器を用いて、液量の計測や検査を行うこともできる。
計測対象の液体は、上記の容量に限らず、光源からの光量などを調整することで範囲を変えて計測することができ、例えば計測装置は、マイクロプレートでウェルの底から口までに及ぶ液量を計測の範囲として構成されたり、上限を１００マイクロリットル，１５０マイクロリットル，２００マイクロリットルなどと変えて構成されてもよい。

【0073】

搬送部も上記の構成にかぎるものではなく、横に移動するステージにマイクロプレートを載せて、その移動中を撮影して、計測や検査を行ってもよい。また、固定された台にマイクロプレートを載せて、撮影した画像データから、測定や検査を行うこともできる。

【符号の説明】

【0074】

１ 液体
１０，１０Ａ 計測装置
１１ 撮像部
１２ 画像処理部
１２Ａ 液領域抽出部
１２Ｂ 数値化部
１２Ｃ 換算部
１２Ｄ 判断部
１３ 参照情報
１４ 検査用情報
２０ マイクロプレート
２１ プレート上面部
２２ プレート側面部
２３ 着地部
２００ ウェル
２１０ 側面部
２２０ 底部
１００，１００Ａ 検査装置
１１０ 収容部
１１１Ａ 検査前収容部
１１１Ｂ 良品収容部
１１１Ｃ 不良品収容部
１１５ 収容本体部
１１５Ａ 開口部
１１６ 載置片
１２０ 搬送部
１２１ 横スライド部
１２１Ａ，１２１Ｂ レール部
１２１Ｄ アーム部
１２１Ｆ ベルト部
１２１Ｇ 穴
１２２ 昇降部
１２２Ａ ステージ
１２２Ｂ シャフト
１２２Ｃ 駆動部
１２２Ｄ 爪部
１３０ 照明部
１４０ 撮像部
１５０ 制御部
１５１ 制御本体部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】