DE4015930C2

DE4015930C2 - Verfahren zum Unterscheiden von Teilchenaggregationsmustern

Info

Publication number: DE4015930C2
Application number: DE4015930A
Authority: DE
Inventors: Yukinori Harada; Yasuhiko Yokomori; Masato Ohta; Masahide Kimura; Kunio Kurata; Yoshinobu Kubo; Yoshiharu Matsuoka
Original assignee: Dainabot Co Ltd; Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 1989-05-17
Filing date: 1990-05-17
Publication date: 1993-10-28
Anticipated expiration: 2010-05-18
Also published as: JPH02302650A; US5096835A; JP2750605B2; DE4015930A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Unterscheiden von Teilchenaggregationsmustern, das sich insbesondere zum Unterscheiden von verschiedenen Blutarten aus den Aggregationsreaktionsmustern der Blutkörperchen eignet, was als Mikrotiterverfahren auf dem Gebiet der klinischen Labortechnik bei der Erfassung von Antigenen und Anti körpern bezeichnet wird.

Auf dem medizinischen Gebiet wird allgemein ein Verfahren verwandt, bei dem Aggregationsmuster von Blutkörperchen, Latexteilchen und Kohlenstoffteilchen unterschieden werden, und die verschiedenen Bestandteile (beispielsweise Blutarten, verschiedene Antikörper, verschiedene Proteine und ähnliche) im Blut, Viren und ähnliches erfaßt und analysiert werden. Das Mikrotiterverfahren ist ein relativ häufig benutztes Verfahren zum Unterscheiden von Aggregationsmustern.

Bei dem Mikrotiterverfahren zur immunologischen Messung wird allgemein das Vorliegen oder Fehlen einer Aggregation von Bestandteilen auf einer Mikroplatte ermittelt und wird eine Mikromenge an Immunbestandteilen gemessen. In den meisten Fällen wird das Vorliegen oder Fehlen der Aggregation durch eine Beobachtung mit dem bloßen Auge des Analysators unter schieden. Bei der Beobachtung mit dem bloßen Auge wird das Vorliegen oder Fehlen der Aggregation synthetisch durch das menschliche Auge dadurch unterschieden, daß die Verteilung von Teilchen in einem Behälter (Reaktionsbehälter) als einem Bereich, dessen Luminanz wenigstens ein gewisses Maß hat, erkannt wird oder eine derartige Verteilung mit einem Standardaggregationsmuster oder einem Standard-Nichtaggre gationsmuster verglichen wird oder eine durchgehende bzw. stufenlose Verdünnungsreihe von Proben gebildet wird usw. Für das Unterscheidungsverfahren mit dem bloßen Auge ist daher eine erhebliche Erfahrung erforderlich, wobei dieses Verfahren nicht sehr empfindlich ist. Es treten daher per sönliche Unterschiede je nachdem auf, welche Person die Untersuchung durchführt, wobei selbst dann, wenn immer die gleiche Person die Untersuchung durchführt, die Repro duzierbarkeit der Ergebnisse mangelhaft ist.

Eine Automatisierung der Unterscheidung durch Beobachtung mittels einer Vorrichtung würde nicht nur dazu führen, daß Arbeit eingespart würde, sondern würde auch objektive Ergeb nisse liefern und die Meßgenauigkeit erhöhen. Es sind daher bisher viele Verfahren zum automatischen Unterscheiden von Teilchenaggregationsmustern untersucht, entwickelt und vorgeschlagen worden. In der JP 61-59 454 B2 wird beispiels weise ein Verfahren beschrieben, bei dem ein eindimen sionales lichtempfindliches Element in der Mitte eines kon kaven Teils der Bodenfläche eines Reaktionsbehälters einer Mikroplatte angeordnet ist und ein Aggregationsbild, das auf der Bodenfläche des Reaktionsbehälters gebildet wird, photoelektrisch erfaßt und unterschieden wird. In der JP 59-132 338 A ist ein Verfahren beschrieben, bei dem meh rere einzelne lichtempfindliche Elemente angeordnet werden und die Form des Aggregationsbildes unterschieden wird. Die JP 61-215 948 A beschreibt schließlich ein Verfahren, bei dem das Aggregationsbild mit einer Fernsehkamera aufgenommen und unterschieden wird.

Bei dem Verfahren, das in der JP 61-59 454 B2 beschrieben ist, wird jedoch das Bild an einer Querschnittsfläche des Aggre gationsbildes unterschieden. Das führt zu der Schwierigkeit, daß eine Unterscheidung dann schwierig ist, wenn bei einer Unterscheidung an einer Querschnittsfläche des Aggregations bildes die Bildmitte von der Mitte des konkaven Teils der Bodenfläche des Reaktionsbehälters abweicht, oder wenn das gesamte Bild verzerrt ist. Es besteht darüber hinaus das Problem, daß der Sensor mit der Mitte des konkaven Teils des Reaktionsbehälters zusammenfallen muß und eine hohe mecha nische Genauigkeit benötigt wird, um diese Positionierung zu erzielen.

Bei dem in der JP 59-1 32 338 A beschriebenen Verfahren ist andererseits die Auflösung aufgrund der Beschränkung in der Form des Elementes schlecht (1 bis 2 mm) und ist es schwierig, die Aggregationsmuster genau zu unterscheiden.

Bei dem Verfahren gemäß JP 61-215 948 A ist es weiterhin schwierig, gleichmäßig die Aggregationsbilder des Reaktions behälters im mittleren Teil und Umfangsteil der Mikroplatte zu unterscheiden. Es ist weiterhin gleichfalls unzweckmäßig, daß die zu verarbeitende Datenmenge in jedem Reaktionsbehäl ter extrem groß ist und sehr viel Zeit für die Unterschei dung benötigt wird.

Die US 45 63 430 beschreibt ein Verfahren zum Unterscheiden von Teilchenaggregationsmustern, bei dem eine Aggregations- Reaktions-Prüfplatte mit Reaktionsbehältern mit schrägen bzw. konischen Bodenflächen verwendet wird, wobei die reaktive Lösung in die Reaktionsbehälter eingebracht wird und sich an deren Bodenflächen Agglutinationsmuster bilden. Die Reaktions behälter werden von einer unter der Prüfplatte angeordneten Lichtquelle beleuchtet und eine Abbildung der Bodenfläche der Reaktionsbehälter mit den darauf gebildeten Agglutinations mustern wird von einer lichtempfindlichen Einheit aufgenommen, die parallel zur Prüfplatte bewegbar ist. Das von dieser Einheit erzeugte Ausgangssignal wird in Helligkeitsintensi tätskurven umgewandelt, die dann ausgewertet werden.

Aus der DE 34 38 245 A1 ist ein Verfahren zur Beurteilung einer immunologischen Reaktion bekannt, bei dem ebenfalls eine Prüfplatte mit Reaktionsbehältern mit schrägen Bodenflächen verwendet wird, wobei die Neigungswinkel dieser Bodenflächen stufenweise zunehmen. Das Reaktionsgefäß wird so lange still gehalten, bis im wesentlichen alle Teilchen auf die Boden flächenbereiche unter Bildung von Teilchenmustern abgesunken sind. In diesem Falle erfolgt der photoelektrische Nachweis durch eine über der Prüfplatte angeordnete Lichtquelle und einen photoelektrischen Detektor unter der Prüfplatte. Die dabei erhaltenen Signale werden über einen Gleichheitsprüfer ausgewer tet, der Agglutination oder Nicht-Agglutination anzeigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Unterscheiden von Teilchenaggregationsmustern zur Verfügung zu stellen, das eine hohe Unterscheidungsgenauigkeit gewährleistet und insbesondere eine Auswertung mit hoher Geschwindigkeit zuläßt.

Diese Aufgabe wird erfidnungsgemäß durch die Merkmale im Patentanspruch gelöst.

Es wird ein Aggregations reaktionsprüftisch mit einem oder mehreren Reaktionsbehäl tern vorgesehen, in denen wenigstens ein Teil der Bodenfläche als Schrägfläche ausgebildet ist. Die Bodenfläche jedes Reaktionsbehälters wird gleichmäßig über eine lichtaussenden de Einrichtung bestrahlt, die auf einer Seite des Aggrega tionsreaktionsprüftisches vorgesehen ist, und das hindurch gehende Licht wird über ein Abbildungsobjektiv oder eine Abbildungslinse von einer Photosensoreinrichtung empfangen, die auf der anderen Seite des Aggregationsreaktionsprüf tisches vorgesehen ist. Teilchen in einer reaktiven Lösung im Bodensatz jedes Reaktionsbehälters und ein Teilchen aggregationsmuster, das auf der Bodenfläche ausgebildet wird, werden photoelektrisch erfaßt und unterschieden, wobei ein eindimensionales lichtempfindliches Element als Photo sensoreinrichtung benutzt wird. Das hindurchgehende Licht wird fortlaufend aufgenommen, indem das eindimensionale lichtempfindliche Element bewegt wird, es wird ein Bild auf der Bodenfläche jedes Reaktionsbehälters in Form von Photo sensordaten gewonnen, das Ausgangssignal des eindimensiona len lichtempfindlichen Elementes wird fortlaufend verarbei tet, es wird eine Anzahl von Helligkeitsintensitätskurven des hindurchgehenden Lichtes erstellt, und es werden die Schnittpunkte eines Körpers, der aus einer Anzahl von Hel ligkeitsintensitätskurven gebildet wird, und vorgegebenen Schwellenwertflächen erhalten. Es werden zwei Punkte auf je der Helligkeitsintensitätskurve mit einer bestimmten Be ziehung um jeden Schnittpunkt als Mittelpunkt berechnet, es werden erste und zweite Pseudoflächen dadurch erhalten, daß der Reihe nach diese Punkte verbunden werden, und es wird das Teilchenaggregationsmuster über das Flächenverhältnis der ersten und zweiten Pseudoflächen unterschieden.

Im folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung beson ders bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 in einer perspektivischen Ansicht eine Aggregationsreaktionsdetektorvorrichtung zur Durchführung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 2 eine Ansicht längs der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 die Anordnung des Hauptteils, wie beispiels weise der lichtaussendenden Einrichtung, der Photosensoreinrichtung und ähnlichen Einrich tungen bei der in Fig. 1 dargestellten Vor richtung,

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht der licht empfindlichen Einheit von Fig. 3 von außen,

Fig. 5a und 5b typische Beispiele von Teilchenaggregations mustern, die sich auf der Bodenfläche der Reaktionsbehälter bilden,

Fig. 6a und 6b Helligkeitsintensitätskurven des durchgehen den Lichtes, die dadurch erhalten werden, daß die Ausgangssignale für den Fall verar beitet werden, in dem die in Fig. 5a und 5b dargestellten Muster von einem eindimensiona len CCD-Sensor abgetastet werden,

Fig. 7a und 7b mehrere Helligkeitsintensitätskurven des durchgelassenen Lichtes und Beispiele der Ergebnisse von zweidimensionalen Datenverar beitungsvorgängen,

Fig. 8 ein erstes praktisches Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 9 ein zweites praktisches Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 10 ein drittes praktisches Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens, und

Fig. 11 das in Fig. 10 dargestellte Verfahren unter speziellen Bedingungen.

Fig. 1 zeigt ein Beispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Die in Fig. 1 dargestellte Aggregationsreaktionsdetektor vorrichtung 20 umfaßt eine horizontale Platte oder einen horizontalen Tisch 11, ein Halteelement 12A und ein weiteres Halteelement 12B zum Halten der horizontalen Platte 11 an deren Unterfläche. Eine Öffnung 11A ist in einem Teil der horizontalen Platte 11 ausgebildet. Eine Mikroplatte 1 als Aggregationsreaktionsprüfplatte ist an dieser Öffnung an gebracht. Wie es in Fig. 3 dargestellt ist, umfaßt die Mikroplatte 1 eine durchscheinende oder lichtdurchlässige Tafel 1b, in der mehrere Reaktionsbehälter 1a mit jeweils konisch geformter Bodenfläche angeordnet und matrixartig ausgebildet sind. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist als Mikroplatte eine Mikroplatte 1 vorgesehen, in der die Reaktionsbehälter 1a in einer Matrix aus acht Reihen und zwölf Spalten angeordnet und ausgebildet sind.

Eine Verstärkungsplatte 12C, die die beiden Haltelemente 12A und 12B miteinander verbindet und aneinander befestigt, ist dazwischen vorgesehen. Wie es in Fig. 2 dargestellt ist, ist ein Führungsschaft 13 zwischen den Halteelementen 12A und 12B in Längsrichtung der horizontalen Platte 11 angeord net. Ein weiterer Schaft 14, über dessen gesamte Länge ein Außengewinde einer Kugelumlaufspindel ausgebildet ist, ist zwischen den Halteelementen 12A und 12B parallel zum Füh rungsschaft 13 angeordnet und drehbar vorgesehen.

Wie es in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, ist an beiden Schäften 13 und 14 ein Kasten 15 angebracht, so daß sich die ser an den Schäften 13 und 14 entlang hin und her bewegen kann. Ein Loch 15a mit einem Durchmesser nahezu gleich dem Durchmesser des Schaftes 13 und ein Loch 15b mit einem Durchmesser nahezu gleich dem Durchmesser des Schaftes 14 sind im Kasten 15 ausgebildet. Der Innengewindeteil der Ku gelumlaufspindel ist im Kasten 15 dem Außengewinde über eine nicht dargestellte Kugel gegenüber zugewandt vorgesehen.

Eine bewegliche Platte 16, auf der eine lichtempfindliche Einheit 10 angebracht ist, wie es in den Fig. 3 und 4 darge stellt ist, ist auf der Oberfläche des Kastens 15 parallel zur horizontalen Platte 11 angebracht und befestigt. Halte platten 18A und 18B zum Halten der beiden Enden einer oberen Platte 17, an deren Unterfläche Leuchtdioden 2A in der in Fig. 3 dargestellten Weise befestigt sind, sind auf der obe ren Außenfläche der beweglichen Platte 16 so befestigt, daß sie die bewegliche Platte 16 senkrecht kreuzen. Lichtdif fusionsplatten 31 und 32 sind in der in Fig. 3 dargestellten Weise in einem Stück an der Unterfläche der oberen Platte 17 gehalten. Eine Leuchtdiodentreiberschaltung 8 zum Betreiben der Leuchtdioden 2A umfaßt integrierte Schaltkreise oder ähnliche Schaltungen und ist unter der Unterfläche der oberen Platte 17 vorgesehen, wie es in Fig. 3 dargestellt ist.

Eine Tafel 19, die parallel zur bewegbaren Platte 16 angeord net ist, ist auf der oberen Außenfläche der bewegbaren Plat te 16 befestigt.

Eine CCD-Treiberschaltung 9 zum Betreiben eines eindimensio nalen CCD-Sensors 3A, der eine integrierte Schaltung oder eine ähnliche Schaltung umfaßt und später im einzelen be schrieben wird, ist an der Tafel 19 angebracht.

Zwei lichtempfindliche Einheiten 10, die den in Fig. 3 dar gestellten Aufbau haben, sind weiterhin auf der oberen Außen fläche der bewegbaren Platte 16 so angeordnet, daß Teile in Längsrichtung der lichtempfindlichen Einheiten 10 einander überlappen. Die lichtempfindlichen Einheiten 10 sind längs der vertikalen Spalten der Reaktionsbehälter 1a angeordnet, die matrixförmig auf der Mikroplatte 1 ausgebildet sind. Die lichtempfindlichen Einheiten 10 sind mit einem Kopplungs element 10A verbunden, wie es in Fig. 4 dargestellt ist.

Wie es in Fig. 3 dargestellt ist, umfaßt die lichtempfindliche Einheit 10 einen Linsenhalter 5, Abbildungslinsen 4, die im Linsenhalter 5 gehalten sind, und einen eindimensionalen CCD- Sensor 3A als eindimensionales lichtempfindliches Element, der am Bodenteil des Linsenhalters 5 angebracht ist.

Die obige Vorrichtung wird im folgenden mehr im einzelnen be schrieben. Mehrere Löcher (bei dem dargestellten Ausführungs beispiel vier Löcher) 5a sind im Linsenhalter 5 in regel mäßigen Abständen gleich den Abständen zwischen den Reaktions behältern 1a ausgebildet, die in Längsrichtung benachbart sind. Jede Abbildungslinse 4 ist an einem Umfangswandteil jedes Loches 5a befestigt. Der eindimensionale CCD-Sensor 3A befindet sich am Bodenteil des Linsenhalters 5 parallel zur Mikroplatte 1 und hat einen bestimmten Abstand nach unten von der Abbildungslinse 4, der annähernd gleich der Brennweite der Abbildungslinse 4 ist.

Die lichtempfindlichen Einheiten 10 sind auf der oberen Außenfläche der beweglichen Platte 16 so befestigt, daß die vier Löcher 5a, die in Abständen gleich den Abständen zwischen den Reaktionsbehältern 1a ausgebildet sind, die in Längs richtung benachbart sind, mit den Reaktionsbehältern 1a zu sammenfallen.

Wie es in Fig. 3 dargestellt ist, sind die Leuchtdioden 2A als lichtaussendende Einrichtungen über der Mikroplatte 1 so angeordnet, daß sie den Abbbildungslinsen 4 zugewandt sind. Die beiden Lichtdiffusionsplatten 31 und 32 sind zwischen den Leuchtdioden 2A und der Mikroplatte 1 so angeordnet, daß sie parallel zueinander verlaufen und einen bestimmten Abstand voneinander haben. Die Leuchtdioden 2A und die Lichtdiffusions platten 31 und 32 sind in einem Stück auf der Seite der Unter fläche der oberen Platte 17 zusammen mit der Leuchtdioden treiberschaltung 8 vorgesehen.

Ein Motor 21 zum Anlegen einer Drehkraft an den Schaft 14, und zwar über einen nicht dargestellten Getriebemechanismus, ist an der Außenseite des Halteelementes 12A angebracht. Wenn daher bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Motor 21 angetrieben wird, dann können sich die bewegliche Platte 16 und die obere Platte 17 in einem Stück so hin und her bewegen, daß die horizontale Platte 11 und die Mikroplatte 1 in ihrer oberen und unteren Lage in Richtung des Pfeiles P in Fig. 1, d.h. längs der seitlichen Spalten der Reaktions behälter 1a, die matrixartig auf der Mikroplatte 1 angeord net sind, sandwichartig angeordnet sind.

Im folgenden wird die Arbeitsweise der Aggregationsreaktions detektorvorrichtung 20 mit dem obigen Aufbau beschrieben.

Wenn der Motor 21 angetrieben wird, wird die bewegliche Platte 16 in Bewegung gesetzt. Eine nicht dargestellte Po sitioniereinrichtung wird von einer nicht dargestellten Zen traleinheit CPU gesteuert. Wenn die lichtempfindlichen Ein heiten 10 in Fig. 2 bewegt werden und unter willkürlichen vertikalen Spalten von Reaktionsbehältern 1a auf der Mikro platte 1 angeordnet werden, dann wird das Licht von den Leuchtdioden 2A auf die Mikroplatte 1 durch die Lichtdif fusionsplatten 31 und 32 gestrahlt. Bilder der Aggregations muster, die auf den Bodenflächen der Reaktionsbehälter 1a gebildet sind, die sich über der lichtempfindlichen Einheit 10 befinden, werden auf den eindimensionalen CCD-Sensoren 3A durch die Abbildungslinsen 4 mittels des Lichtes von den Leuchtdioden 2A gebildet.

Die Ausgangssignale von den eindimensionalen CCD-Sensoren 3A liegen über nicht dargestellte Analog/Digitalwandler an der gleichfalls nicht dargestellten Zentraleinheit CPU. Die CPU berechnet, welcher Reaktionsbehälter untersucht wurde, indem das Maß an Bewegung der beweglichen Platte 16 aus dem Vorschub (Maß an Drehung) des Motors gebildet wird, und unterscheidet automatisch die Aggregationsmuster der Proben in den Reaktionsbehältern, wie es später beschrieben wird.

Fig. 5 zeigt ein typisches Beispiel eines Aggregations musters auf der Bodenfläche des Reaktionsbehälters 1a. Fig. 5a zeigt ein Sammelmuster für den Fall, in dem keine Aggregationsreaktion auftritt und die sedimentierten oder abgesetzten Teilchen rollen und in die schräge Bodenfläche des Reaktionsbehälters 1a fallen, so daß sie nahe der Mitte gesammelt werden. Fig. 5b zeigt ein Muster für den Fall, in dem eine Aggregationsreaktion auftritt und die Teilchen gleichmäßig wie Schnee über der konischen Bodenfläche des Reaktionsbehälters 1a niedergeschlagen sind.

Fig. 6 zeigt die übertragenen Helligkeitsintensitätskurven, die dadurch erhalten werden, daß das Ausgangssignal des ein dimensionalen CCD-Sensors 3A verarbeitet wird, wenn die in Fig. 5 dargestellten Muster durch diesen Sensor 3A abge tastet werden. Fig. 6a zeigt die Kurven, die dem Sammelmuster von Fig. 5a entsprechen. Fig. 6b zeigt die Kurven, die dem gleichmäßigen Niederschlagsmuster von Fig. 5b entsprechen.

Im folgenden wird anhand der Fig. 7 bis 10 ein Ausführungs beispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Unterscheiden von Aggregationsmustern beschrieben.

Fig. 7 zeigt Beispiele mehrerer übertragener Helligkeits intensitätskurven, die ähnlich wie in Fig. 6 erhalten wurden, sowie das Ergebnis von zweidimensionalen Datenverarbeitungs vorgängen.

Der schraffierte Teil in Fig. 7a ist eine Fläche (Schwellen wertfläche), die dadurch erhalten wird, daß die Punkte ver bunden werden, die dadurch erhalten werden, daß mehrere Helligkeitsintensitätskurven an einem bestimmten Schwellen wert durch eine Ebene, beispielsweise auf 3/4 der maximalen Höhe h des von jeder Kurve erhaltenen Bildes, geschnitten werden. Angenommen, daß die Längen der Teile, an denen die Helligkeitsintensitätskurven die obige Fläche schneiden, gleich l₁, l₂, l₃, . . . sind und Δx das Probenintervall be zeichnet, dann ist das, was durch eine Quadratur

S = (l₁ · Δx + l₂ · Δx + . . . + l_n · Δx)

(wobei n →∞)

erhalten wird, nichts anderes als der Flächenbereich der obigen Fläche.

Wie es oben erwähnt wurde, wird das Ausgangssignal des ein dimensionalen CCD-Sensors 3A in zweidimensionale Daten umge wandelt.

Fig. 8 zeigt ein Erläuterungsdiagramm für ein erstes Aus führungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Es sei angenommen, daß die übertragene Helligkeitsintensitäts kurvenfunktion gleich f (x) ist.

Das erste Unterscheidungsverfahren läuft nach dem folgenden Verfahrensschema ab:

1. Die Helligkeitsintensitätskurvenfunktion f (x) wird abgetastet.
2. Bezüglich der durch Abtasten erhaltenen Helligkeitsin tensitätskurvenfunktionen f₁ (x) bis f_n (x) wird {[f(x)]_max + [f(x)]_min}/2 = h_mgebildet. Die Werte h bestimmen die Schwellenfläche.
3. Die Schnittpunkte der Resultierenden h_m und der Hellig keitsintensitätskurvenfunktion f (x) werden als Mittelpunkt des Prüfpegels gesetzt. Es werden die Schnittpunkte P₁ und Q₁ und R₁ und T₁ auf einer Ordinatenachse der Punkte, die in Richtung einer Abszissenachse um eine bestimmte Strecke L von der Prüfpegelmitte entfernt liegen, und der Helligkeits intensitätskurvenfunktion, beispielsweise f₁ (x), in Fig. 8a erhalten. Die Strecke l₁ des Liniensegmentes P₁Q₁ und die Strecke l₂ des Liniensegmentes R₁T₁ werden berechnet. In ähnlicher Weise werden bezüglich jeder der Helligkeitsin tensitätskurvenfunktionen f_k (x) die Schnittpunkte P_k und Q_k und R_k und T_k mit einer Ordinatenachse von Punkten im bestimmten Abstand L von der Prüfpegelmitte h_m entfernt erhalten. Die Strecke l_2k-1 des Liniensegmentes P_kO_k und die Strecke l_2k (k=2, 3, . . ., n) des Liniensegmentes R_kT_k werden berechnet.
4. Danach wird der Flächenbereich S_n=l₁+l₃ . . .+l_2n-1 der ersten Pseudofläche und der Flächenbereich S_n+1=l₂+l₄+. . .+l_2n der zweiten Pseudofläche gebildet, wodurch die Aggregation oder die Nichtaggregation über den Betrag S_n/S_n+1 unterschieden werden.

Fig. 8a zeigt ein Beispiel der Unterscheidung des Nicht aggregationsmusters. Fig. 8b zeigt ein Beispiel der Unter scheidung des Aggregationsmusters. Das Verfahren gemäß Fig. 8 ist insbesondere deshalb wirksam, da dann, wenn eine Störung der Mitte oder des Randes der Bodenfläche eines Reaktionsbe hälters der Mikroplatte vorliegt, ein nachteiliger Einfluß der Störung ausgeschlossen werden kann.

Fig. 9 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungs gemäßen Verfahrens.

Das zweite Ausführungsbeispiel läuft in der folgenden Weise ab:

1. Die Helligkeitsintensitätskurvenfunktion f (x) wird abgetastet.
2. Bezüglich der Helligkeitsintensitätskurvenfunktionen f₁ (x) bis f_n (x), die durch Abtasten erhalten werden, wird {[f(x)]_max + [f(x)]_min}/2 = h_mgebildet.
3. Der Schnittpunkt der Resultierenden h_m und einer Helligkeitsintensitätskurvenfunktion f_k (x) wird auf einen Prüfpegelmittelpunkt gesetzt. Die Schnittpunkte P_k und Q_k und R_k und T_k (k = 1, 2, 3, . . ., n) auf einer Abszissenachse der Punkte, die vom Prüfpegelmittelpunkt in Richtung der Ordinatenachse um einen bestimmten Abstand L entfernt liegen, und die Helligkeitsintensitätskurvenfunktion werden in ähnlicher Weise wie bei dem obigen ersten Ausführungsbeispiel erhalten. Das Liniensegment P_kO_k=l_2k-1 und das Liniensegment R_kT_k=l_2k (k = 1, 2, 3, . . ., n) werden berechnet.
4. Danach werden ein Flächenbereich S_n=l₁+l₃+. . .+l_2n-1 der ersten Pseudofläche und ein Flächenbereich S_n+1=l₂+l₄+. . .+l_2n der zweiten Pseudofläche gebildet, wodurch die Aggregation oder Nichtaggregation über die Größe S_n/S_n+1 unterschieden wird.

Fig. 9a zeigt ein Beispiel der Unterscheidung des Nicht aggregationsmusters. Fig. 9b zeigt ein Beispiel der Unter scheidung des Aggregationsmusters. Das Verfahren von Fig. 9 ist insbesondere wirkungsvoll zur Bewertung mit hoher Empfindlichkeit bei einer bestimmten Lichtmenge im Bereich großer Änderungen von f (x).

Fig. 10 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungs gemäßen Verfahrens.

Das dritte Ausführungsbeispiel läuft nach dem folgenden Schema ab:

1. Es wird die Helligkeitsintensitätskurvenfunktion f (x) abgetastet.
2. Bezüglich der durch Abtasten erhaltenen Helligkeitsin tensitätskurvenfunktionen f₁ (x) bis f_n (x) werden die Schnitt punkte P_k und Q_k und R_k und T_k (k = 1 2, 3, . . ., n) mit den ersten und zweiten Schwellenflächen h_u und h₁ gebildet, die durch ein Bezugsaggregationsmusterbild vorgegeben sind. Das Liniensegment P_kQ_k = 1_2k-1 und das Liniensegment R_kT_k= 1_2k (k = 1, 2, 3, ...., n) werden berechnet.
4. Danach werden S_n = l₁ + l₃ + . . . + l_2n-1 und S_n+1 = l₂ + l₄ + . . . + l_2n berechnet. Durch einen Vergleich des Wertes S_n/S_n+1 mit dem entsprechenden Wert des Bezugs aggregationsmusterbildes wird die Aggregation oder die Nicht aggregation unterschieden.

Fig. 10a zeigt ein Beispiel der Unterscheidung des Nicht aggregationsmusters. Fig. 10b zeigt ein Beispiel der Unter scheidung des Aggregationsmusters. Das Verfahren von Fig. 10 ist wirksam zum Unterscheiden mit hoher Geschwindigkeit, da insbesondere bei Anwendungsformen mit Bezugsmuster die Ar beitsvorgänge am einfachsten sind.

Fig. 11 zeigt den Fall, in dem bei dem Aggregationsmuster und dem Nichtaggregationsmuster von Fig. 10 der Kreuzungspunkt auf h_U gewählt ist. In diesem Fall erfolgt die Unterscheidung durch die Größe von S_n+1, /S_n+1.

Wie es oben beschrieben wurde, wird gemäß der Erfindung ein eindimensionales lichtempfindliches Element als Photosensor einrichtung benutzt, indem dieses lichtempfindliche Element bewegt wird, wird das hindurchgehende Licht fortlaufend empfangen, wird ein Bild davon, was auf der Bodenfläche jedes Reaktionsbehälters gebildet wird, in Form von Photosensor daten gewonnen, wird das Ausgangssignal des eindimensionalen lichtempfindlichen Elementes fortlaufend verarbeitet, wird eine Anzahl von Helligkeitsintensitätskurven gebildet, werden die Schnittpunkte eines Körpers, der aus einer Anzahl von Helligkeitsintensitätskurven erhalten wird, und vorgege bener Schwellenflächen gebildet, werden zwei Punkte auf jeder Helligkeitsintensitätskurve mit einer bestimmten Be ziehung um jeden Schnittpunkt als Mittelpunkt berechnet, werden erste und zweite Pseudoflächen dadurch erhalten, daß der Reihe nach diese Punkte verbunden werden, und wird ein Aggregationsmuster dreidimensional unterschieden, indem das Teilchenaggregationsmuster über das Flächenverhältnis der ersten und zweiten Pseudofläche oder einen ähnlichen Wert be urteilt wird. Verglichen mit dem Verfahren der Unterscheidung durch eindimensionale oder zweidimensionale Daten kann daher ein höheres Erkennungsverhältnis erzielt werden. Die Auf lösung kann auf die Auflösung (µm-Werte) des eindimensionalen lichtempfindlichen Elementes selbst verbessert werden. Die optimalen Daten können dadurch erhalten werden, daß ledig lich das eindimensionale lichtempfindliche Element fort laufend bewegt wird. Es ist weiterhin möglich, Daten eines Teils auszuschließen, der einen nachteiligen Einfluß auf die Messung infolge einer Verzerrung der Mitte oder des Randes des Bodenteils des Reaktionsbehälters ausübt. Dadurch ergibt sich ein ausgezeichnetes Verfahren zum Unterscheiden von Teilchenaggregationsmustern mit merklich höherer Meßgenauig keit und hoher Unterscheidungsgeschwindigkeit, die bisher nicht erzielbar waren.

Das Aggregationsmuster von Teilchen wird dadurch bestimmt, daß Helligkeitsintensitätskurven gebildet werden, die das Teilchenaggregationsmuster wiedergeben, eine erste Schwellen fläche dadurch erhalten wird, daß die Kurven mit einer Ebene auf einer ersten gegebenen Höhe geschnitten werden, eine zweite Schwellenfläche dadurch gebildet wird, daß die Kurven mit einer Ebene auf einer zweiten gegebenen Höhe ge schnitten werden, und das Teilchenaggregationsmuster dadurch bestimmt wird, daß das Verhältnis des Flächenbereiches der ersten Schwellenfläche zum Flächenbereich der zweiten Schwellenfläche berechnet wird.

Claims

Verfahren zum Unterscheiden von Teilchenaggregationsmustern, wobei eine Aggregationsreaktionsprüfplatte mit wenigstens einem Reaktionsbehälter mit einer schrägen Bodenfläche vorgesehen wird, in den eine Teilchen enthaltende reaktive Lösung zum Absetzen auf der Bodenfläche und Ausbilden eines Aggregationsmusters eingebracht wird, worauf die Bodenfläche des Reaktionsbehälters mit Licht von einer über der Prüfplatte angeordneten, Licht aussendenden Einrichtung bestrahlt wird, das von einer unter der Prüfplatte angeordneten und parallel zu dieser bewegbaren lichtempfindlichen Einrichtung empfangen wird, die ein Bild des Aggregationsmusters aufnimmt und ein Ausgangssignal erzeugt, das das Bild des Aggregationsmusters wiedergibt, worauf das Ausgangssignal in mehrere Helligkeits intensitätskurven umgewandelt wird, wobei eine erste Schwellen fläche dadurch gebildet wird, daß die Helligkeitsintensitäts kurven mit einer Ebene geschnitten werden, die auf einer ersten vorgegebenen Höhe angeordnet wird, eine zweite Schwellenfläche dadurch gebildet wird, daß die Helligkeitsintensitätskurven mit einer Ebene geschnitten werden, die auf einer zweiten vor gegebenen Höhe angeordnet wird, und das Teilchenaggregations muster dadurch unterschieden wird, daß das Verhältnis des Flächenbereichs der ersten Schwellenfläche zum Flächenbereich der zweiten Schwellenfläche berechnet wird.