特開 2024-102533 マイクロ流路デバイスおよび観察領域へのナビゲートシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024102533

(43)【公開日】2024-07-31

(54)【発明の名称】マイクロ流路デバイスおよび観察領域へのナビゲートシステム

(51)【国際特許分類】

   G02B 21/34 20060101AFI20240724BHJP

   C12M 1/00 20060101ALI20240724BHJP

【ＦＩ】

G02B21/34

C12M1/00 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023006485

(22)【出願日】2023-01-19

(71)【出願人】

【識別番号】000003193

【氏名又は名称】ＴＯＰＰＡＮホールディングス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000062

【氏名又は名称】弁理士法人第一国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼橋 健一

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 悠午

(72)【発明者】

【氏名】矢澤 紘子

(72)【発明者】

【氏名】阿部 裕一郎

【テーマコード（参考）】

2H052

4B029

【Ｆターム（参考）】

2H052AD16

2H052AE05

2H052AE13

2H052AF14

2H052AF21

2H052AF25

4B029AA07

4B029BB20

4B029CC01

4B029FA15

(57)【要約】

【課題】本発明は、観察者が観察を行う際に、観察位置に移動するための情報を容易に得ることができる技術を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明のマイクロ流路デバイスの一つは、流路を観察可能なマイクロ流路デバイスであって、前記流路の観察領域に方向を示すパターンが配置されている、ことを特徴とする。前記パターンは、流路を構成する第１基板または第２基板のいずれか一方の面から前記流路の内部に向かって所定形状で突出した突起物である。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

流路を観察可能なマイクロ流路デバイスであって、
前記流路の観察領域に方向を示すパターンが配置されている、
ことを特徴とするマイクロ流路デバイス。

【請求項2】

前記パターンは、
流路を構成する第１基板または第２基板のいずれか一方の面から前記流路の内部に向かって所定形状で突出した突起物である、
ことを特徴とする請求項１に記載のマイクロ流路デバイス。

【請求項3】

前記パターンは、配置される位置に基づいて前記パターンの水平方向における向きを変え配置される、ことを特徴とする請求項２に記載のマイクロ流路デバイス。

【請求項4】

前記パターンは、円弧形状とＬ字形状と三角形状のうちのいずれかの形状を有している、ことを特徴とする請求項３に記載のマイクロ流路デバイス。

【請求項5】

前記パターンが形成された領域であるパターン領域は、前記観察領域を除いた前記流路のうち５０％以下の範囲に形成される、ことを特徴とする請求項１に記載のマイクロ流路デバイス。

【請求項6】

前記パターンは、前記流路において見かけの接触角を変化させる、ことを特徴とする請求項１に記載のマイクロ流路デバイス。

【請求項7】

前記流路のうち前記パターンが形成された領域における見かけの接触角は、８５度以上である、ことを特徴とする請求項６に記載のマイクロ流路デバイス。

【請求項8】

前記マイクロ流路デバイスは、
前記流路に試料を導入するための導入口と、
前記流路から試料を排出するための排出口と、を備える、ことを特徴とする請求項１に記載のマイクロ流路デバイス。

【請求項9】

撮像装置、制御装置、表示装置からなり、観察領域を有するマイクロ流路デバイスの前記観察領域へのナビゲートシステムであって、少なくとも下記手段を備えるナビゲートシステム。
ａ．前記撮像装置によって前記マイクロ流路デバイスの画像を取得する手段
ｂ．前記観察領域の方向を示すパターンを抽出する手段
ｃ．前記パターンの回転角度を算出する手段
ｄ．ｃ．で求めた前記回転角度の平均値を求める手段
ｅ．ｄ．で求めた前記回転角度の平均値から前記表示装置に表示する角度画像を決定する手段
ｆ．ｅ．で決定した前記角度画像を前記表示装置に表示する手段。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、マイクロ流路デバイスおよび観察領域へのナビゲートシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、１μｍから１ｍｍ程度の毛管寸法のマイクロ流路やマイクロウェルを含むマイクロ構造によって微小容量の流体を操作できる、Ｌａｂ－ｏｎ－ａ－Ｃｈｉｐもしくは、マイクロＴＡＳ、マイクロ化学チップなどと呼ばれるマイクロ流路デバイスの開発が進んでいる。マイクロ流路デバイスの一形態として、凹溝からなる流路を形成し、この流路の一端に貫通孔からなる導入口を設けるとともに、流路の他端に貫通孔からなる排出口を設けた構造のマイクロ流路デバイスが提唱されている。

【0003】

このような構造を有するマイクロ流路デバイスにおいては、導入口を通じて、流路内に検出対象の検体を含む試験液が導入される。この検体分析で対象となる検体は、例えば動物の体液、例えば、血液や唾液、尿などが挙げられる。体液内にはタンパク質や細胞などの生物由来の物質が含まれており、マイクロ流路デバイス内にこれらの物質を導入し、温度や電場、磁場、光、音波、空圧、毛細管力などのエネルギーが加わることによって物質の分離、合成、形態変化などの各種反応が起こる現象を光学顕微鏡等で観察することで、検体の分析を行うことができる。

【0004】

マイクロ流路デバイスを光学顕微鏡等の拡大倍率で精緻に観察する場合、顕微鏡の視野と、マイクロ流路デバイスとのアライメントを取ることが重要である。特許文献１では、顕微鏡装置の結合光学系の視野に対する位置情報を求めるために位置情報の指標となる模様を付したプレパラートを用いる手法が開示されている。また、特許文献２では、顕微鏡を用いて被検査物を観察するための顕微鏡観察用容器に被検査物を支持する板状部を備え、この板状部に位置を識別するための目印を配置することで、観察中の位置を容易に特定するための手法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００９－０３６９６９号公報

【特許文献2】特開２００９－２３７２７７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかし、先行技術文献による手法では、特許文献１における位置情報の指標となる模様または特許文献２における位置を識別するための目印に関する情報を事前に把握しておかなければならず、直感的な操作をすることが難しいという課題があった。
本発明は、これらの課題を鑑みて発明されたものであり、観察者が観察を行う際に、観察対象の位置に関する情報を容易に得ることができる技術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】

上記の課題を解決するために、代表的な本発明のマイクロ流路デバイスの一つは、流路の観察領域に方向を示すパターンが配置されている。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、観察者がマイクロ流路デバイス内を流動する検体の観察を行う際に、観察対象の位置に関する情報を容易に得ることができる。
上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施をするための形態における説明により明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、実施形態に係るマイクロ流路デバイスを示す図である。

【図2】図２は、マイクロ流路デバイスの流路を拡大して示す図である。

【図3】図３は、方向を示すパターンの三面図を示す図である。

【図4】図４は、マイクロ流路デバイスの製造方法を示す図である。

【図5】図５は、マイクロ流路デバイスの製造方法を示す図である。

【図6】図６は、第１実施形態に係るナビゲートシステムの構成を示す図である。

【図7】図７は、記憶装置に記憶されるテンプレート画像情報を示す図である。

【図8】図８は、撮像装置によって取得された画像データを示す図である。

【図9】図９は、テンプレート画像との比較をするための画像を画像データから抽出する方法を示す図である。

【図10】図１０は、マッチング係数の一例を示す図である。

【図11】図１１は、表示装置に示される画像の一例を示す図である。

【図12】図１２は、ナビゲートシステムの制御フローチャートを示す図である。

【図13】図１３は、ナビゲートシステムの制御フローチャートを示す図である。

【図14】図１４は、表示装置に示される画像の一例を示す図である。

【図15】図１５は、第３実施形態に係るパターンマッチングを説明する図である。

【図16】図１６は、回転角度を求めるその他の方法を示す図である。

【図17】図１７は、ナビゲートシステムの制御フローチャートを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付して示している。
また、同一あるいは同様の機能を有する構成要素が複数ある場合には、同一の符号に異なる添字を付して説明する場合がある。また、これらの複数の構成要素を区別する必要がない場合には、添字を省略して説明する場合がある。
図面において示す各構成要素の位置、大きさ、形状、範囲などは、発明の理解を容易にするため、実際の位置、大きさ、形状、範囲などを表していない場合がある。このため、本発明は、必ずしも、図面に開示された位置、大きさ、形状、範囲などに限定されない。

【0011】

［第１実施形態］
（マイクロ流路デバイスの構成）
図１を参照して、マイクロ流路デバイス１の構成を説明する。図１は、実施形態に係るマイクロ流路デバイス１を示す図である。図１（ａ）はマイクロ流路デバイス１の平面図である。また、図１（ｂ）はマイクロ流路デバイス１のＡＡ断面図であり、図１（ｃ）はマイクロ流路デバイス１のＢＢ断面図である。

【0012】

図１（ａ）は、マイクロ流路デバイス１を顕微鏡等の観察装置の試料台に載置した状態と同じ状態を示している。流路１１の一方の端部には導入口１０が設けられ、他方の端部には排出口１２が設けられている。流路１１において形成されているパターン１４が形成された領域については後述する。

【0013】

マイクロ流路デバイス１は、流路を観察可能としている。図１（ｂ）に示されるように、マイクロ流路デバイス１は、矩形の平面形状を有する第１基板２０と、同じく矩形の平面形状を有する第２基板２２とを、隔壁層２１を介して貼り合わせて形成される。第１基板２０と第２基板２２の材料は、マイクロ流路デバイスの用途や製造方法により各種選択される。例えば、流路内で細胞・細菌培養を実施する際は、細胞・細菌の観察のための透明性や、培養に用いる培地に対する耐薬品性、細胞・細菌の生体適合性をもつポリジメチルシロキサン（以下、「ＰＤＭＳ」という）やポリプロピレン、ガラスなどが選択されるが、これに限定されない。

【0014】

なお、ここでは第１基板２０は単一の基板であるように示されているが、構成はこれに限定されない。第１基板２０は、マイクロ流路デバイス１の製造方法によって、例えば第１―１基板、第１―２基板のように、２以上の複数の基板を含む構成も採用し得る。第１―１基板と第１―２基板の材料は、第１基板同様にマイクロ流路デバイスの用途や製造方法により各種選択される。

【0015】

図１（ｃ）に示されるように、流路１１は、第１基板２０と第２基板２２との間に形成され、第１基板２０の長辺方向（ここではＸ方向）に沿って延在する。また、流路１１は、第１基板２０上にブロック状に形成された複数のパターン１４を有する。

【0016】

（パターン領域の構造および特性）
図２および図３を参照して、パターン領域の構造および特性を説明する。図２は、マイクロ流路デバイス１の流路１１を拡大して示す図である。図２（ａ）は流路１１の全体を拡大して示す図であり、また図２（ｂ）は流路１１のうち特に後述する観察領域１５を拡大して示す図である。なお、破線および点線は、説明のために便宜的に付したものである。図３は、方向を示すパターンの三面図を示す図である。

【0017】

図２（ａ）に示されるように、マイクロ流路デバイス１の流路１１には、試験液を貯留させる領域でありかつ撮像デバイスによって観察することが予定される領域である観察領域１５が設定されている。また、マイクロ流路デバイス１の流路１１において、観察領域１５の方向を示すパターン１４が配置されている。パターン１４は、流路１１を構成する第１基板２０または第２基板２２のいずれか一方の面から流路１１の内部に向かって所定形状で突出した突起物である。別の言い方をすると、パターン１４は、所定形状を持ち流路１１の内部に向かって伸びる突起物である。パターン１４は第１基板２０上に形成され、Ｚ軸方向における断面は矩形である。なお、以降の説明においては、パターン１４が第１基板２０に形成される例を示すが、これに限定されない。

【0018】

パターン１４のＺ軸方向における断面形状は、矩形に限定されず、円形や半円形等も採用し得る。流路の平面形状は、直線型、曲線型、などが挙げられるが、これらに限定されない。マイクロ流路デバイス内の流路は、マイクロ流路デバイスの用途によって複数設けられ得る。

【0019】

そして、パターンは、平面上に配置された角度を一意的に算出できることが望ましい。例えば、パターンの形状は回転対称数ＮのＮが１であるパターン形状であるものが考えられる。ここでは、Ｚ軸方向からみて、円弧形状を有している。その他にも、例えばＬ字形状や正三角形を除く三角形状などが選択されるが、これに限定されない。図３には、パターンの他の例も示される。第１実施形態におけるパターン１４、Ｌ字形状のパターン１４１、三角形状のパターン１４２である。後述するパターンマッチングを行うことが可能であるように、パターンの形状は適宜選択しうる。

【0020】

また、流路１１において、複数のパターン１４が形成された領域であるパターン領域１６ａおよび１６ｂが形成されている。パターン領域１６ａは観察領域１５を囲むように形成されている。パターン領域１６ａに含まれるパターン１４は、配置される位置に基づいてパターンの水平方向（ＸＹ平面と平行な方向）における向きを変えて配置されており、また、観察領域１５に向けて、円弧形状のうちの特定部分を向けるように配置される。円弧形状のパターン１４を中心角側の凹部面１４ａと円弧の外側の凸部面１４ｂの部分に分ける場合、図２（ｂ）に示されるように、パターン１４は、パターン領域１６ａにおいて、凹部面１４ａを観察領域１５の中心側に向けるように配置される。

【0021】

このように、同一の形状を有するパターンを規則的に配列させることによって、パターンの配列を見た場合に、観察領域１５の方向を把握することが可能になる。なお、パターン１４の向きはこれに限定されない。凸部面１４ｂを観察領域１５に向けるように配列することも可能である。観察領域１５の方向を認識することが可能な配列であれば、パターンの形状および配列は他の態様も適用可能である。

【0022】

なお、パターン領域１６ｂは、観察領域１５から離れているため、パターン領域１６ａとは異なる規則性の配列をしている。パターン領域１６ｂにおいては、パターン１４は、マイナスＸ方向に凹部面１４ａが向くように配置される。

【0023】

パターン１４の材質や形状は特に限定されないが、一般的に親水性の状態においては、タンパク質や細胞からなる検体がパターン構造体に付着し、流動を阻害する恐れがある。また、流路１１の導入口１０から導入された検体を含む試験液が、排出口１２に到達したのち、流路１１が親水性の特性を有する場合においては、毛細管現象および導入側および排出側の圧力差によって試験液の逆流が起こる恐れがある。これらの影響により、観察領域１５を囲むパターン領域１６ａの部分は疎水性であることが望ましい。パターン１４は流路１１において見かけの接触角を変化させる機能があり、パターン１４の大きさやパターン領域１６ａにおける密度を調整することによって、見かけの接触角を変化させることができる。このように接触角を変化させて、検体の付着および試験液の逆流を調査した。表１は、パターン領域１６ａの接触角と、パターン領域１６ａの検体の付着の有無、試験液の導入口１０への逆流の発生の有無、の調査結果を示す。ここで、×が事象が発生したことを示し、〇は事象が発生しなかったことを示す。ここに示されるように、流路１１のうちパターン領域１６ａの接触角が８５度以上である場合に正常な流動を示すことが確認された。

【表1】

【0024】

なお、マイクロ流路デバイス１の流路１１の幅に対してパターン１４が大きすぎると検体の流動を阻害する要因となる。このため、図２（ｂ）のライン幅Ｄｌ：スペース幅Ｄｓが１：１で配列されている状態かつ、平面視において、流路１１に対してパターン１４が占める割合５０％以下であること、が望ましい。言い換えると、パターン１４が形成された領域であるパターン領域１６ａおよびパターン領域１６ｂは、観察領域１５を除いた流路１１のうち５０％以下の範囲に形成される。

【0025】

これによって、パターン領域１６ａにかこまれた観察領域１５おいて試験液を貯留させて各種の反応を発生させることができる。また、パターン領域１６ｂにおいて試験液の逆流を抑制することができる。なお、見かけの接触角について説明する。通常の接触角の測定は、平坦なサンプルを用いて行われるものであるが、パターンが形成されるなどして凹凸のあるサンプルでは凹凸形状による影響があって、同一の材質であっても凹凸の有無により測定値が異なるため、凹凸のあるサンプルを用いて測定した接触角は、見かけの接触角という。見かけの接触角は通例的に使用される接触角計を用いて測定することができる。また、接触角の測定方法としては、ヤングラプラス法、楕円法、幅高さ法など、適宜選択しうる。

【0026】

（マイクロ流路デバイスの製造方法）
図４および図５を参照して、マイクロ流路デバイス１の製造方法を説明する。図４および図５は、マイクロ流路デバイス１の製造方法を示す図である。図４および図５に示す工程において、図１における平面図と同じ方向からみた平面図と、図１におけるＡＡ断面図と同じ方向から見た断面図であり、位置を変更したＣＣ断面図を用いて説明する。

【0027】

図４の工程（１）に示されるように、第１基板２０にレジスト４０で層形成する。このレジストの種類としては、液状の感光性レジストを用いることができる。液状の感光性レジストで層形成する方法としては塗布方式があり、塗布する装置としてはカーテンコーター、スプレーコーターを適宜選択して用いることができる。
また、別のレジストの種類としては、感光性レジストからなるドライフィルムとしてもよく、ドライフィルムのレジスト４０はラミネーターで第１基板２０に熱圧着することで層形成できる。

【0028】

図４の工程（２）に示されるように、レジスト４０からパターン１４を形成する。具体的には、工程（１）で塗布したレジスト４０から余分なレジストを除去する。レジスト４０に感光性レジストを用いた場合、フォトマスクを介して光を照射し感光させ、現像液を用いて余分なレジストを除去する、いわゆるフォトリソグラフィー方式で形成される。

【0029】

なお、パターン１４の形成方法としてはフォトリソグラフィー方式だけではなく、インクジェットプリンタを用いてパターン１４を直接形成する方法を採用することも可能である。この場合には、感光性レジスト、熱硬化性レジストのいずれかを用いることができる。

【0030】

図４の工程（３）に示されるように、レジスト５０を層形成する。レジスト５０は工程（１）の場合と同じ、レジストの種類は適宜選択しうる。

【0031】

図５の工程（４）に示されるように、レジスト５０のうち余分なレジストを除去する。その結果、レジスト５０が除去された部分が流路１１となり、レジスト５０が残った部分が隔壁層２１となる。

【0032】

図５の工程（５）に示されるように、導入口１０および排出口１２を予め形成した第２基板２２を、隔壁層２１との間に図示しない接着層を設けて、第１基板２０に接着する。

【0033】

リソグラフィ工程を２回にすることで、パターン１４と隔壁層２１のレジストの種類を変えることができ、また、流路１１の高さ（Ｚ軸方向における長さ）とパターン１４の高さを調整することができる。これによって、用いる試料等ごとに適した材料を用いることができ、また流路１１における見かけの接触角を調整することが可能となる。なお、レジストの種類の変更を必要とせず、パターン１４と隔壁層２１の高さを共通とする場合は、工程（３）および（４）を１つの工程に集約することも可能である。

【0034】

（ナビゲートシステム）
図６は、第１実施形態に係るナビゲートシステム１００の構成を示す図である。ナビゲートシステム１００は、制御装置１０１と、撮像装置１０２と、表示装置１０３と、ＸＹステージ１０４、ステージ移動用ハンドル１０５、記憶装置１０８を含む。撮像装置１０２は、例えば、対物レンズ１０６と撮像部１０７を有する光学顕微鏡である。

【0035】

試料が導入されたマイクロ流路デバイス１は、ＸＹステージ１０４上に載置される。撮像装置１０２によって撮像されたマイクロ流路デバイス１の画像は、表示装置１０３に表示される。ユーザは、表示装置１０３に表示されたマイクロ流路デバイス１の画像を確認しながら、ステージ移動用ハンドル１０５を操作し、マイクロ流路デバイス１の観察領域１５を撮像装置１０２の視野に納める。なお、ステージ移動用ハンドル１０５はユーザによる操作に限定されず、ステージ移動用ハンドル１０５にアクチュエータを内蔵しており制御装置１０１によって操作することも可能である。

【0036】

図７は、記憶装置１０８に記憶されるテンプレート画像情報２００を示す図である。テンプレート画像情報２００は、マイクロ流路デバイス１に形成されるパターン１４の配向を変化させた場合の平面図を示すものであり、ここでは３０度ずつ回転させて向きを変えた１２枚のテンプレート画像２００－１から２００－１２が示されている。たとえば、テンプレート画像２００－１は、凹部面が向く方向を０度とし、角度情報を０度であるとする。また、角度情報は、テンプレート画像２００－１を回転させた回転角度を示すものとする。時計回りに正方向とすると、テンプレート画像２００－２は角度情報が３０度であり、テンプレート画像２００－３は角度情報が６０度であり、テンプレート画像２００－４は角度情報は９０度であり、テンプレート画像２００－５は角度情報が１２０度であり、テンプレート画像２００－６は角度情報が１５０度であり、テンプレート画像２００－７は角度情報が１８０度であり、テンプレート画像２００－８は角度情報が２１０度であり、テンプレート画像２００－９は角度情報が２４０度であり、テンプレート画像２００－１０－は角度情報が２７０度であり、テンプレート画像２００－１１は角度情報が３００度であり、テンプレート画像２００－１２は角度情報が３３０度である。テンプレート画像情報２００は、パターン１４以外にも、例えば、パターン１４１および１４２についても作成可能である。また、向きの変更は３０度ずつに限定されず、そのマッチングするために適宜設定しうる。

【0037】

図８を参照して、観察領域へのナビゲートの方法を説明する。図８は、撮像装置１０２によって取得された画像データ２１０を示す図である。画像の撮像前に、マイクロ流路デバイス１に観察対象となる検体を含む試験液を導入し、試験液を所定の観察領域１５に到達させておく。マイクロ流路デバイス１をＸＹステージ１０４に載置し、対物レンズ１０６の焦点の調整を行った後、撮像装置１０２を用いた撮像を開始する。その際、撮像装置１０２の視野の位置と観察領域１５の位置の間のずれを補正することが行われる。このような補正は、例えば制御装置１０１の入力デバイスである補正機能を実施するためのスイッチをユーザが選択する、あるいは、マイクロ流路デバイス１を載置してから一定時間ごとに行う、等の方法を採用し得る。

【0038】

（パターンマッチング）
まず、制御装置１０１は、テンプレート画像情報２００を用いたパターンマッチングを行う。このパターンマッチングとは画像データ２１０のなかにパターン１４と重なる度合いの大きさを集計して、その重なる度合いの大きさで、パターンが含まれているかどうかを判断するものである。

【0039】

ここで、図９および図１０を参照して、パターンマッチングの一例を説明する。具体的には、テンプレート画像情報２００のそれぞれのパターン２００－１～２００－１２について画像データ２１０に配置可能な位置全てにおいて、パターンマッチングを行う。パターンマッチングからは、撮像データ中にあるパターンとテンプレート画像情報２００の各データとの一致の度合いを示すマッチング係数を求め、このマッチング係数を、パターンマッチングを行った画像データ２１０上の座標位置と使用したテンプレート画像２００－１～２００－１２に関する、テンプレート画像を生成した際の回転角度の情報と紐づけて記憶装置１０８に記録する。
そして、これらの情報を全て収集したのち、マッチング係数を用いて、テンプレート画像情報２００におけるパターン１４の存在位置、および回転角度の情報を得ることができる。

【0040】

図９は、テンプレート画像との比較をするための画像を画像データ２１０から抽出する方法を示す図である。図９（ａ）は、画像データ２１０の一部を示す図である。画像データ２１０には、パターン１４が含まれている。ここで、画像データ２１０は、ｘｙ座標によって画像の部分が規定される。ここで、ｘｙ座標は、画像データ２１０を所定の大きさの格子状に分割して各座標を表している。

【0041】

続いて、画像データ２１０全体にわたって、検査領域２２０の大きさの単位の画像を保存する。言い換えると、画像データ２１０からテンプレート画像２００－１～２００－１２と同じ大きさの小画像が抽出される。ここで、検査領域２２０は、テンプレート画像２００－１～２００－１２と同じ大きさの範囲を示す。マイクロ流路デバイス１に設置されるパターン１４の大きさと、テンプレート画像２００－１～２００－１２の大きさは、観察前に設定されている。なお、検査領域２２０の左上端部の座標を検索基準座標ともいう。例えば、図９（ａ）において実線で示された検査領域２２０の検索基準座標は、検索基準座標は（１、１）である。

【0042】

図９（ｂ）は、画像データ２１０から抽出された抽出画像の一例を示す図である。抽出画像２２０ａは、検査領域２２０の端部の一つの座標が（ｘａ１、ｙａ１）にある場合に抽出された画像である。画像データ２１０全体にわたって、抽出画像２２０ａに示すような画像が抽出される。抽出画像２２０ａを、座標（ｘａ１、ｙａ１）を用いて特定する。
ここで、抽出画像２２０ａにおいて、パターン全体は含まれておらず、パターン１４の一部が含まれている。抽出画像２２０ａに含まれるパターンと、テンプレート画像情報２００－１～２００－１２との一致の度合いを示すマッチング係数が算出される。

【0043】

図１０は、マッチング係数の一例を示す図である。項目「位置情報」は、画像データ２１０における座標ごとに検査領域２２０を用いて抽出された抽出画像の位置を示す。項目「角度情報」は、抽出画像に含まれるパターンの一致度の度合いを示すマッチング係数を算出した、テンプレート画像の種類を示す。ここで、テンプレート画像２００－３、２００－７、２００－１が示されている。この理由は、マイクロ流路デバイス１内に含まれるパターンがテンプレート画像２００－３、２００－７、２００－１に示されるパターンの３種類にあらかじめ特定されている場合を示している。事前にテンプレートの種類が特定されている場合には一致度の算出に用いるテンプレート画像を絞り込み演算の負荷を抑えることが可能であるが、このような方法に限定されない。テンプレート画像の種類すべてを用いて一致度の算出をすることも可能である。

【0044】

項目「マッチング係数」は、抽出画像とテンプレート画像各々の間において算出された一致度を示す。一致度は、抽出画像におけるパターンの認識とパターンの角度の判定に基づいて算出される。例えば、ｘｙ座標（２、１）において抽出された抽出画像に含まれるパターンについて、テンプレート画像２００－３との間のマッチング係数が１７％、テンプレート画像２００－７との間のマッチング係数が２２％、テンプレート画像２００－１との間のマッチング係数が７％である。

【0045】

項目「パターン判定情報」は、マッチング係数が最も大きいものに「１」を付け、「１」以外には「－」が付けられている。なお、所定の閾値（例えば８０％）を超えない場合にはマッチング係数が最も高い場合でも１を付けないこととし、パターンの認定に信頼度の高い情報を用いることとすることも可能である。座標（ｘｉ、ｙｉ）において抽出された抽出画像に含まれるパターンとテンプレート画像２００－３のマッチング係数が９５％であり、項目「パターン判定情報」に「１」が付されている。

【0046】

画像データ２１０におけるすべての抽出画像に関してマッチング係数を算出した後、制御装置１０１は、パターン判定情報が「１」であるデータのみを取り出す。
図１０を用いてパターン判定情報について説明すると、画像データ２１０における座標（ｘａ１、ｙａ１）から座標（ｘａ２、ｙａ２）を検出基準位置として算出した複数のマッチング係数のうち、予め定めたマッチング係数９５％以上に該当する場合、パターン判定情報を「１」としている。
次に取り出されたパターン判定情報が「１」であるデータから、検出基準位置の座標情報をとりだされる。図１０の場合は、取り出される座標は座標（ｘｉ、ｙｉ）である。
予めテンプレート画像のデータの検出基準位置とパターンの重心位置の位置関係は求めておくことができるので、検出基準位置の座標（ｘｉ、ｙｉ）からパターン１４の重心２３０として座標（ｘａｃ、ｙａｃ）情報を得ることができる。
また、図１０のデータには、マッチング係数９５％となったときに使用した画像２００－３であることも格納されていることから、制御装置１０１にて、画像２００－３に予め定義されていた回転角度情報４５度が得られる。
上述のように予め定めておいたマッチング係数以上のデータを抽出し、それぞれのパターンの重心位置および回転角度情報が得られる。こうして、画像データ２１０に含まれるすべてのパターンの重心および角度情報を求めることができる。

【0047】

なお、画像データ２１０において得られた複数のマッチング係数より、予め定めたマッチング係数９５％以上に該当するものが得られなかった場合は、マッチング係数の高い順に複数を選択し、マッチング係数とテンプレート画像に予め決められていた角度情報を用いて、加重平均などの適宜な算出ルールに基づき、該当するパターンの角度情報を決定してもよい。
なお、１つのパターンに対して異なるの複数のパターン画像を用いて同じ程度のマッチング係数が検出される多重検出が発生する場合が想定される。このようなときには、パターン画像の重心座標同士を比較する。このようにすることによって、多重検出か否かを判断することができる。

【0048】

（ナビゲートの例）
テンプレート画像情報２００に基づいて算出される回転角度の平均値は、画像データ２１０において観察領域１５の中心方向を示す。制御装置１０１は、回転角度の平均値を示す角度画像を生成し、画像データ２１０に中心方向を示す角度画像をインポーズする（重ねて表示する）。図１１は、表示装置１０３に示される画像の一例を示す図である。ここでは、角度画像として矢印２１１がインポーズされている。矢印２１１は回転角度の平均値６０を表したものである。なお、ここでは、テキスト情報２１２もインポーズされている。ここでは、「矢印方向に観察領域の中心があります」という文章が記載されており、これによって、操作者は、表示装置１０３を確認しながら、ＸＹステージ１０４を操作すべき方向を把握することができる。

【0049】

このような表示を示すことによって、操作者は、マイクロ流路デバイス１が載置されたＸＹステージ１０４を移動させることができる。

【0050】

（ナビゲートシステムの制御フローチャート）
図１２は、ナビゲートシステムの制御フローチャートを示す図である。ステップＳ１において、撮像装置１０２は、撮像装置１０２によってマイクロ流路デバイス１の画像を取得する。取得された画像の画像データ２１０は、表示装置１０３に表示される。
なお、マイクロ流路デバイス１には観察対象となる検体を含む試験液を導入し、試験液を所定の観察領域１５に到達させてある。

【0051】

ステップＳ２において、制御装置１０１は、画像データ２１０から抽出画像を取得する。抽出画像は、画像データ２１０全体にわたって取得される。抽出画像の大きさは、テンプレート画像と同じ大きさである。言い換えると、画像データ２１０は、テンプレートデータと同じサイズの小画像によって全てを切り出される。

【0052】

ステップＳ３において、制御装置１０１は、抽出画像にテンプレート画像情報２００を用いたパターンマッチングを行う。制御装置１０１は、各テンプレート画像と比較して、パターンマッチング計算し、マッチングの度合い(マッチング係数）を算出する。

【0053】

ステップＳ４において、制御装置１０１は、マッチング係数が閾値を超えているパターンがあるか判断する。マッチング係数が閾値（例えば９５％）を超える場合（Ｙｅｓ）、閾値を超えたデータは抽出し、テータの検出基準位置からパターンの重心座標を求める（ステップＳ５）。マッチング係数が閾値を超えない場合（Ｎｏ）、マッチング係数の高い順に複数のデータを選択し、マッチング係数とテンプレート画像に予め決められていた角度情報を用いて、加重平均などの適宜な算出ルールに基づき、該当するパターンの角度情報および重心を決定する（ステップＳ６）。
なお、ステップＳ６は省略することも可能である。マッチング係数が閾値を超えない場合、例えばステップＳ２において鮮明な画像が抽出できない等の不具合が発生した場合も想定される。このため、マッチング係数が閾値を超えない場合には、ナビゲートシステムを再度実行することも可能である。また、エラー表示を出力することも可能である。

【0054】

ステップＳ７において、制御装置１０１は、パターンマッチングに合格したときのテンプレート画像の回転角度情報から回転角度の情報を抽出する。そして、抽出された回転角度の平均値を求める。

【0055】

ステップＳ８において、制御装置１０１は、回転角度の平均値から表示装置１０３に表示する角度画像を決定し、表示装置に表示する。角度画像は、第１実施形態においては矢印２１１という図形であったが、角度画像はこれに限定されない。観察領域１５の中心方向を示す補助線のようなもの、動的なアニメーション画像を採用することも可能である。

【0056】

（作用・効果）
パターン領域１６ａおよび１６ｂに含まれるパターン１４は、観察領域１５の中心方向に、パターン１４の形状のうち特定部分を向けるように配置される。パターン１４を確認することによって、観察者は、観察領域１５の中心方向を直感的に把握することが可能となる。また、ナビゲートシステムにおいては、観察領域１５の中心方向を示す角度画像が重ねて表示されるため、操作者は、表示装置１０３を確認しながら、ＸＹステージ１０４を操作すべき方向を把握することができる。

【0057】

［第２実施形態］
第２実施形態は、制御装置１０１によってＸＹステージ１０４の操作が行われる点で、第１実施形態とは異なる。以下の説明において、上述の第１実施形態と同一または同等の構成要素については同一の符号を付し、その説明を簡略または省略する。

【0058】

図１３は、ナビゲートシステムの制御フローチャートを示す図である。ここで、ステップＳ１１からステップＳ１７は、第１実施形態の図１１のステップＳ１からステップＳ７に対応する。

【0059】

ステップＳ１８において、制御装置１０１は、ＸＹステージ１０４を移動させる。制御装置１０１は、小画像の角度の平均値に基づいて、ＸＹステージ１０４の移動量（Ｘ、Ｙ）を数値演算を行い算出する。移動量（Ｘ、Ｙ）が移動の限界値を超えていないことを確認してから、制御装置１０１は、アクチュエータに移動量のデータを送る。アクチュエータは、移動量のデータに基づいて、ＸＹステージ１０４を移動させる。

【0060】

図１４は、表示装置１０３に示される画像の一例を示す図である。図１４（ａ）は移動量が算出された場合を示す。テキスト情報２１２には、観察領域１５までの移動量が表示される。ここでは、Ｘ方向の移動量がー３０、Ｙ方向の移動量がー１５であることが示されている。図１４（ｂ）は、移動が完了した場合の表示の一例を示す。テキスト情報２１２には、移動が完了したことが表示される。

【0061】

（作用・効果）
観察領域１５までの移動量を表示しながらＸＹステージ１０４を駆動してマイクロ流路デバイス１の移動がおこなわれるため、観察者は、観察位置に移動するための情報を得ることができる。

【0062】

［第３実施形態］
第３実施形態は、テンプレート画像情報に角度情報が付加されていない点で、第１実施形態とは異なる。以下の説明において、上述の第１実施形態と同一または同等の構成要素については同一の符号を付し、その説明を簡略または省略する。

【0063】

（パターンマッチングおよびナビゲート方法）
図１５および図１６を参照して、パターンマッチングおよび観察領域へのナビゲートの方法を説明する。図１５は、第３実施形態に係るパターンマッチングを説明する図である。図１５（ａ）は第３実施形態におけるテンプレート画像情報２００ａを示す。図１５（ｂ）は、撮像装置１０２によって取得された画像データ２１０の一例を示す図である。

【0064】

まず、制御装置１０１は、テンプレート画像２００ａを用いたパターンマッチングを行い、画像データ２１０のなかにパターン１４が含まれているかどうかを判断する。制御装置１０１は、パターンの一部ではなく、パターンの全部が含まれていることを条件にパターンの有無を判断する。制御装置１０１は、パターン１４の重心位置の座標を算出し、重心位置を基準に小画像２１０ａから２１０ｃを生成し、重心位置の座標データと小画像２１０ａから２１０ｃを関連付けてパターンデータとして記憶装置１０８に記録する。パターンの有無の判断およびパターンデータの収集は、例えば、画像データ２１０に含まれるパターンすべてについてしたことを終了条件として行われる。言い換えると、パターンデータの収集は、記録した小画像２１０ａから２１０ｃすべてのデータを収集したことを終了条件とする。

【0065】

次に、制御装置１０１は、得られた小画像２１０ａから２１０ｅからパターン１４の回転角度を計測し、回転角度の平均値を求める。例えば、小画像２１０ｃに含まれるパターン１４は、凹部面１４ａからパターン１４の円弧形状の中心に向かって伸ばした直線Ｓｌがｙ方向からθｒだけ反時計回りに回転している。制御装置１０１は、θｒを小画像２１０ｃの回転角度として抽出する。制御装置１０１は、小画像２１０ａから２０１ｃのいずれも、回転角度がθｒであると判断する。ここではθｒ＝６０度とし、回転角度の平均値は６０度とする。なお、直線Ｓｌと比較して回転角度を求める例を示したが、テンプレート画像２００－１～２００－１２のうちのいずれか１つと比較して回転角度を求めることも可能である。

【0066】

また、回転角度の計測には、他の方法を採用することも可能である。図１６は、回転角度を求めるその他の方法を示す図である。
第１ステップとして、切り出した小画像２１０ｄから一定面積以上の円弧パターン(輪郭データ)Ａｐを取り出す
第２ステップとして、円弧パターンＡｐの外周の円弧座標データを取り出し仮想円Ｖｃの情報（例えば、半径や中心）を求める。外周の代わりに、円弧パターンＡｐの内周や内周と外周の間の位置であってもよい。ここでは、外周を用いる場合を説明する。
第３ステップとして、仮想円Ｖｃ上の座標について順番に輝度情報を追跡することによって円弧パターンＡｐの端部を割り出し、２点（Ｅｄ１およびＥｄ２）を抽出する
第４ステップとして、２点（Ｅｄ１およびＥｄ２）を結ぶ直線の方向と垂直方向の間の角度を算出するとこによって、θｒを算出する。
なお、第２ステップにおいて円弧座標データを用いる方法を示したが、θｒを求める方法はこれに限定されない。例えば、画像データ２１０において、円弧パターンＡｐと背景との区別を画像処理によって行い、２点（Ｅｄ１およびＥｄ２）を抽出することも可能である。

【0067】

パターン１４の回転角度は、画像データ２１０において観察領域１５の中心方向を示す。制御装置１０１は、回転角度の平均値を示す角度画像を生成し、画像データ２１０に中心方向を示す角度画像を表示する。

【0068】

このような表示を示すことによって、操作者は、マイクロ流路デバイス１が載置されたＸＹステージ１０４を移動させることができる。あるいは、ＸＹステージの移動量を算出し、制御装置１０１によってＸＹステージ１０４を移動させることができる。

【0069】

（ナビゲートシステムの制御フローチャート）
図１７は、ナビゲートシステムの制御フローチャートを示す図である。ステップＳ２１において、撮像装置１０２は、撮像装置１０２によってマイクロ流路デバイス１の画像を取得する。取得された画像の画像データ２１０は、表示装置１０３に表示される。

【0070】

ステップＳ２２において、制御装置１０１は、テンプレート画像情報２００を用いたパターンマッチングを行い、画像データ２１０のなかにパターン１４の有無を判断する。制御装置１０１は、テンプレート画像情報２００とのパターンマッチングを行う。パターン１４は、観察領域１５の方向を示すものであり、パターンマッチングによって抽出される。

【0071】

ステップＳ２３において、制御装置１０１は、パターンマッチングに合格した図形のパターンデータを収集する。制御装置１０１は、パターン１４の重心位置の座標を算出し、重心位置を基準に小画像を生成し、重心位置の座標データと小画像を記憶装置１０８に記録する。

【0072】

ステップＳ２４において、画像データ２１０に含まれるパターンのすべてについてパターンの有無のパターンデータ収集の終了条件は、例えば、画像データ２１０に含まれるパターンすべてについて、パターンの有無およびパターンデータの収集をしたことを終了条件とする。

【0073】

ステップＳ２５において、制御装置１０１は、小画像が規定個数以上あるかどうかを判断する。規定個数の小画像が取得できない場合、撮像装置１０２の視野が観察領域１５にすでに設定されている場合、または撮像装置１０２の視野が観察領域１５から全く外れている場合、が考えられる。前者の場合にはナビゲートは不要であるし、後者の場合にはナビゲート以前に手動での大まかな位置合わせが必要である。小画像が規定個数より少ない場合には、ナビゲートを終了する。

【0074】

ステップＳ２６において、制御装置１０１は、得られた小画像からパターン１４の回転角度を算出し、回転角度の平均値を求める。制御装置１０１は、テンプレート画像情報２００に含まれる様々な角度で回転させたテンプレート画像と小画像の一致度を計算して、一番数値の高いテンプレート画像の回転角度を、小画像の回転角度とする。回転角度の平均値は、画像データ２１０において、観察領域１５の中心方向を示す角度情報である。

【0075】

ステップＳ２７において、制御装置１０１は、回転角度の平均値から表示装置１０３に表示する角度画像を決定し、表示装置に表示する。

【0076】

（作用・効果）
第３実施形態において、テンプレート画像情報２００ａに含まれるものはテンプレート画像が１つのみであり、角度情報は関連付けられていない。テンプレート画像を用いて抽出したパターンの回転角度は、別に算出される。テンプレート画像を用いたパターンマッチング処理は、第１実施形態と比較して第３実施形態では少なくすることができる。このように、第３実施形態においては、パターンマッチング処理の負荷を抑えることが可能となる。

【0077】

また、テンプレート画像が円弧形状の場合を示したが、マイクロ流路デバイスにテンプレートの相似形が用いられる場合にも、アフィン変換を用いることによって、パターンの抽出および回転角度の算出を行うことが可能である。また、記憶装置１０８に予めマイクロ流路の情報、例えば、観察領域大きさやパターン１４の大きさなどを事前に記憶しておくことによって、回転角度に加えて、観察領域１５の中心への移動量を算出することも可能である。

【0078】

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

【0079】

［その他の実施形態］
本開示は、次の態様も含む。
（態様１）
流路を観察可能なマイクロ流路デバイスであって、
前記流路の観察領域に方向を示すパターンが配置されている、
ことを特徴とするマイクロ流路デバイス。
（態様２）
前記パターンは、
流路を構成する第１基板または第２基板のいずれか一方の面から前記流路の内部に向かって所定形状で突出した突起物である、
ことを特徴とする態様１に記載のマイクロ流路デバイス。
（態様３）
前記パターンは、配置される位置に基づいて前記パターンの水平方向における向きを変え配置される、ことを特徴とする態様１または２に記載のマイクロ流路デバイス。
（態様４）
前記パターンは、円弧形状とＬ字形状と三角形状のうちのいずれかの形状を有している、ことを特徴とする態様１から３のいずれか１つに記載のマイクロ流路デバイス。
（態様５）
前記パターンが形成された領域であるパターン領域は、前記観察領域を除いた前記流路のうち５０％以下の範囲に形成される、ことを特徴とする態様１から４のいずれか１つに記載のマイクロ流路デバイス。
（態様６）
前記パターンは、前記流路において見かけの接触角を変化させる、ことを特徴とする態様１から５のいずれか１つに記載のマイクロ流路デバイス。
（態様７）
前記流路のうち前記パターンが形成された領域における見かけの接触角は、８５度以上である、ことを特徴とする態様１から６のいずれか１つに記載のマイクロ流路デバイス。
（態様８）
前記マイクロ流路デバイスは、
前記流路に試料を導入するための導入口と、
前記流路から試料を排出するための排出口と、を備える、ことを特徴とする態様１から７のいずれか１つに記載のマイクロ流路デバイス。
（態様９）
撮像装置、制御装置、表示装置からなり、観察領域を有するマイクロ流路デバイスの前記観察領域へのナビゲートシステムであって、少なくとも下記手段を備えるナビゲートシステム。
ａ．前記撮像装置によって前記マイクロ流路デバイスの画像を取得する手段
ｂ．前記観察領域の方向を示すパターンを抽出する手段
ｃ．前記パターンの回転角度を算出する手段
ｄ．ｃ．で求めた前記回転角度の平均値を求める手段
ｅ．ｄ．で求めた前記回転角度の平均値から前記表示装置に表示する角度画像を決定する手段
ｆ．ｅ．で決定した前記角度画像を前記表示装置に表示する手段。

【符号の説明】

【0080】

１…マイクロ流路デバイス、１０…導入口、１１…流路、１２…排出口
１４、１４１、１４２…パターン、１４ａ…凹部面、１４ｂ…凸部面
１５…観察領域、１６ａ…パターン領域、１６ｂ…パターン領域
２０…第１基板、２１…隔壁層、２２…第２基板、４０、５０…レジスト
１００…ナビゲートシステム、１０１…制御装置、１０２…撮像装置
１０３…表示装置、１０４…ＸＹステージ、１０５…ステージ移動用ハンドル
１０６…対物レンズ、１０７…撮像部、１０８…記憶装置
２００…テンプレート画像情報、２００－１～２００－１２…テンプレート画像、
２１０…画像データ、２１０ａ～２１０ｄ…小画像、２１１…矢印
２１２…テキスト情報、２２０…検査領域、２２０ａ…抽出画像
２３０…重心

【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】

【図17】