撮影装置、撮影方法および撮影プログラム
【課題】試料画像からノイズを除去するために用いる背景画像の数を減らすことができる撮影装置、撮影方法および撮影プログラムを提供すること。
【解決手段】背景画像記憶部が、試料が配置されていないマイクロアレイチップの撮影画像である背景画像のうち、背景画像内におけるウェルの配置パターンの種類であるパターン種別ごとに１個の背景画像を、該パターン種別に対応付けて記憶し、除去部が、背景画像記憶部から、試料が配置されているマイクロアレイチップの撮影画像である試料画像のパターン種別に対応付けて記憶されている背景画像を取得し、取得した背景画像を用いて試料画像に含まれるノイズを除去する。
【解決手段】背景画像記憶部が、試料が配置されていないマイクロアレイチップの撮影画像である背景画像のうち、背景画像内におけるウェルの配置パターンの種類であるパターン種別ごとに１個の背景画像を、該パターン種別に対応付けて記憶し、除去部が、背景画像記憶部から、試料が配置されているマイクロアレイチップの撮影画像である試料画像のパターン種別に対応付けて記憶されている背景画像を取得し、取得した背景画像を用いて試料画像に含まれるノイズを除去する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮影装置、撮影方法および撮影プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
バイオテクノロジー、生化学、分子生物学の分野では、細胞や細菌などの試料に対して遺伝子を組み込み、組み込んだ遺伝子の配列と、試料によって産生されるたんぱく質との関係を調査したり、化学物質が試料に与える影響を調査したりすることが行われている。このような調査では、スクリーニング装置を用いて試料を分別することにより、たんぱく質が産生されているか否かを判別したり、化学物質が試料に与える影響度を判別したりする。
【０００３】
図２８および図２９を用いて、従来のスクリーニング装置を用いた試料の分別手法について説明する。まず、試料が滴下されるマイクロアレイチップについて説明する。図２８は、マイクロアレイチップの概観図を示す。図２８に示すように、マイクロアレイチップは、試料が配置される複数のウェルを有する。図２８に示した例では、マイクロアレイチップは、１万〜数十万個のウェルを有する。また、図２８に示した例において、ウェルの直径は、２０［μｍ（マイクロメートル）］であり、ウェルとウェルとの中心間の距離は５０［μｍ］である。
【０００４】
スクリーニング装置は、マイクロアレイチップに励起光を照射して、かかるマイクロアレイチップを所定の撮影範囲で撮影する。図２９に、従来のスクリーニング装置における撮影範囲の一例を示す。図２９に示した例では、スクリーニング装置は、１回に最大９個（縦３個×横３個）のウェルを撮影する。そして、スクリーニング装置は、撮影位置を移動させながらマイクロアレイチップを９回に分けて撮影することにより、マイクロアレイチップが有する全てのウェルを撮影する。そして、スクリーニング装置は、撮影画像から得られる試料の蛍光や発光の強度（輝度）に基づいて、試料を分別する。
【０００５】
ところで、マイクロアレイチップの撮影画像には、試料の蛍光や発光の他に、撮像素子のノイズや、マイクロアレイチップ自体の蛍光が含まれる。そのため、スクリーニング装置は、撮影画像から試料自体の蛍光や発光の輝度だけを算出することができない。なお、本願では、撮像素子のノイズと、マイクロアレイチップ自体の蛍光とを総称して「背景ノイズ」と呼ぶこととする。
【０００６】
図３０および図３１を用いて、背景ノイズについて説明する。図３０は、撮像素子のノイズを説明するための図である。なお、図３０に示した画像は、励起光が照射されていない状態において撮影されたマイクロアレイチップの画像である。図３０に示すように、励起光が照射されていない状態であっても、撮像素子のノイズにより、撮影画像の輝度は、「０」にならず、微小な値になる。このような撮像素子のノイズにより現れる輝度は、一般に、撮影範囲内において不均一である。例えば、図３０に示した例において、Ｙ座標「０」〜「３００」の輝度は、Ｙ座標「３００」〜「６３０」の輝度よりも小さい。
【０００７】
図３１は、マイクロアレイチップ自体の蛍光を説明するための図である。なお、図３１に示した画像は、励起光が照射されており、かつ、試料が滴下されていない状態において撮影されたマイクロアレイチップの画像である。図３１に示すように、試料が滴下されていない場合であっても、マイクロアレイチップは、励起光を照射されると発光する。特に、図３１に示した例のように、ウェルの縁が発光する場合が多い。なお、図３１に示した画像は、撮影装置によって撮影されているので、撮像素子のノイズも含まれる。すなわち、撮影画像には、試料の蛍光や発光の他に、図３１に示したような撮像素子のノイズや、マイクロアレイチップ自体の蛍光も含まれる。
【０００８】
近年では、試料自体の蛍光や発光の輝度を算出することを目的として、撮影画像から背景ノイズを除去するスクリーニング装置が知られている。具体的には、かかるスクリーニング装置は、試料が滴下されていないマイクロアレイチップを予め撮影しておき、撮影位置ごとに背景ノイズが含まれる画像（以下、「背景画像」と言う）を生成する。そして、かかるスクリーニング装置は、ウェルに試料が配置されたマイクロアレイチップを撮影し、試料の蛍光画像（以下、「試料画像」と言う）を生成する。そして、かかるスクリーニング装置は、撮影位置が試料画像の撮影位置と同一である背景画像を用いて、かかる試料画像の背景ノイズを除去する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−１８４３７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述した従来の技術には、背景画像の数が膨大になるという問題があった。具体的には、スクリーニング装置は、上述したように、撮影位置を移動させながらマイクロアレイチップを複数回撮影するので、１個のマイクロアレイチップに対して膨大な数の背景画像を生成していた。背景画像の数が膨大になると、記憶容量を圧迫するという問題や、背景画像を生成するための撮影時間が長くなるという問題を招く。
【００１１】
例えば、現在の撮影倍率の場合、スクリーニング装置は、マイクロアレイチップを約５００回に分けて撮影する。かかる場合、スクリーニング装置は、１個のマイクロアレイチップに対して５００枚程度の背景画像を生成することになる。また、マイクロアレイチップ１枚当たりのウェル数は年々増加しているため、将来的には、スクリーニング装置は、５０００枚程度の背景画像を生成するようになることも考えられる。
【００１２】
開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、試料画像からノイズを除去するために用いる背景画像の数を減らすことができる撮影装置、撮影方法および撮影プログラム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】
【００１３】
本願の開示する撮影装置は、一つの態様において、試料が配置されるウェルを有するマイクロアレイチップを、撮影位置を移動させながら所定の撮影範囲で撮影する撮影装置であって、前記試料が配置されていないマイクロアレイチップの撮影画像である背景画像のうち、背景画像内におけるウェルの配置パターンの種類であるパターン種別ごとに１個の背景画像を、該パターン種別に対応付けて記憶する背景画像記憶部と、前記背景画像記憶部から、試料が配置されているマイクロアレイチップの撮影画像である試料画像のパターン種別に対応付けて記憶されている背景画像を取得し、取得した背景画像を用いて、前記試料画像に含まれるノイズを除去する除去部とを備えることを要件とする。
【００１４】
なお、本願に開示する撮影装置の構成要素、表現または構成要素の任意の組合せを、方法、装置、システム、コンピュータプログラム、記録媒体、データ構造などに適用したものも、他の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１５】
本願の開示する撮影装置の一つの態様によれば、試料画像からノイズを除去するために用いる背景画像の数を減らすことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、実施例１に係るスクリーニング装置における撮影範囲の一例を示す図である。
【図２】図２は、実施例１に係るスクリーニング装置によって生成される背景画像の一例を示す図である。
【図３】図３は、実施例１に係るスクリーニング装置によって生成される試料画像の一例を示す図である。
【図４】図４は、背景ノイズが除去された試料画像の一例を示す図である。
【図５】図５は、実施例１に係るスクリーニング装置の構成を示す図である。
【図６】図６は、パターン対応記憶部の一例を示す図である。
【図７】図７は、背景画像記憶部の一例を示す図である。
【図８】図８は、試料画像の輝度と露光時間との関係を示す図である。
【図９】図９は、除去部による背景除去処理の一例を説明するための図である。
【図１０】図１０は、シェーディングを説明するための図である。
【図１１−１】図１１−１は、シェーディング係数の算出手法を説明するための図である。
【図１１−２】図１１−２は、シェーディング係数の算出手法を説明するための図である。
【図１１−３】図１１−３は、シェーディング係数の算出手法を説明するための図である。
【図１１−４】図１１−４は、シェーディング係数の算出手法を説明するための図である。
【図１２−１】図１２−１は、分別部による分別処理の一例を説明するための図である。
【図１２−２】図１２−２は、分別部による分別処理の一例を説明するための図である。
【図１３】図１３は、実施例１に係るスクリーニング装置による試料分別処理の手順を示すフローチャートである。
【図１４】図１４は、撮影制御部による背景撮影処理の手順を示すフローチャートである。
【図１５】図１５は、除去部による背景除去処理の手順を示すフローチャートである。
【図１６】図１６は、ウェルの配置パターンが千鳥格子であるマイクロアレイチップの例を示す図である。
【図１７】図１７は、実施例２に係るスクリーニング装置による試料分別処理を説明するための図である。
【図１８−１】図１８−１は、暗ノイズ画像の一例を示す図である。
【図１８−２】図１８−２は、ウェル背景画像の一例を示す図である。
【図１９】図１９は、実施例２に係るスクリーニング装置による背景画像生成処理を説明するための図である。
【図２０】図２０は、実施例２に係るスクリーニング装置による背景画像生成処理を説明するための図である。
【図２１】図２１は、実施例２における情報処理装置の構成を示す図である。
【図２２】図２２は、実施例２に係るスクリーニング装置による試料分別処理の手順を示すフローチャートである。
【図２３】図２３は、撮影制御部によるウェル背景撮影処理の手順を示すフローチャートである。
【図２４】図２４は、除去部による背景画像生成処理および背景除去処理の手順を示すフローチャートである。
【図２５−１】図２５−１は、撮像素子のノイズにより現れる輝度の分布例を示す図である。
【図２５−２】図２５−２は、背景ノイズの輝度の分布例を示す図である。
【図２５−３】図２５−３は、マイクロアレイチップ自体の蛍光の輝度の分布例を示す図である。
【図２６】図２６は、実施例３に係るスクリーニング装置によるシェーディング係数算出処理手順を示すフローチャートである。
【図２７】図２７は、撮影プログラムを実行するコンピュータを示す図である。
【図２８】図２８は、マイクロアレイチップの概観図を示す図である。
【図２９】図２９は、従来のスクリーニング装置における撮影範囲の一例を示す図である。
【図３０】図３０は、撮像素子のノイズを説明するための図である。
【図３１】図３１は、マイクロアレイチップ自体の蛍光を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本願の開示する撮影装置、撮影方法および撮影プログラムの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例により本願の開示する撮影装置、撮影方法および撮影プログラムが限定されるものではない。例えば、以下の実施例では、本願の開示する撮影装置をスクリーニング装置に適用する例について説明するが、本願の開示する撮影装置は、試料を分別しない顕微鏡装置にも適用することができる。
【実施例１】
【００１８】
［実施例１に係るスクリーニング装置による試料分別処理］
まず、実施例１に係るスクリーニング装置１００による試料分別処理について説明する。実施例１に係るスクリーニング装置１００は、背景画像を生成する場合に、特定の撮影位置だけでマイクロアレイチップを撮影する。具体的には、スクリーニング装置１００は、撮影範囲内におけるウェルの配置パターンが同一になる撮影位置が複数存在する場合、かかる複数の撮影位置のうち１つの撮影位置だけでマイクロアレイチップを撮影して背景画像を生成する。
【００１９】
そして、スクリーニング装置１００は、生成した背景画像の中から、ウェルの配置パターンが、試料画像におけるウェルの配置パターンと一致する背景画像を選択する。続いて、スクリーニング装置１００は、試料画像の輝度から、選択した背景画像の輝度を画素ごとに減算することにより、試料画像の背景ノイズを除去する。そして、スクリーニング装置１００は、背景ノイズが除去された試料画像を用いて、試料の輝度を算出し、算出した輝度に基づいて試料を分別する。
【００２０】
ここで、ウェルの配置パターンが同一になる背景画像を１個だけ生成する理由について説明する。上述したように、背景画像は、試料画像から背景ノイズを除去するために用いられる。背景ノイズのうち、撮像素子のノイズにより現れる輝度は、撮影範囲のサイズが同一であれば、撮影位置が異なる場合であっても同一になる。
【００２１】
また、背景ノイズのうち、マイクロアレイチップ自体の蛍光は、撮影範囲内におけるウェルの配置パターンが同一であれば、撮影位置が異なる場合であっても同一になる。すなわち、撮影範囲のサイズが同一であり、かつ、試料画像におけるウェルの配置パターンと背景画像におけるウェルの配置パターンとが一致する場合、スクリーニング装置１００は、かかる背景画像を用いて、試料画像の背景ノイズを除去することができる。このようなことから、スクリーニング装置１００は、ウェルの配置パターンが同一になる撮影位置が存在する場合、かかる撮影位置のうち１つの撮影位置でマイクロアレイチップを撮影して背景画像を生成する。
【００２２】
上述した試料分別処理について、図１〜図４を用いて具体的に説明する。図１は、実施例１に係るスクリーニング装置１００における撮影範囲の一例を示す図である。図１に示した例において、スクリーニング装置１００は、マイクロアレイチップＣ１０を、撮影位置Ｈ１１〜Ｈ１３、Ｈ２１〜Ｈ２３、Ｈ３１〜Ｈ３３で撮影する。
【００２３】
なお、実施例１において、スクリーニング装置１００の撮影位置は、予め決められているものとする。また、スクリーニング装置１００は、各撮影位置におけるウェルの配置パターンを予め認識しているものとする。すなわち、図１に示した例において、スクリーニング装置１００は、マイクロアレイチップＣ１０を撮影する撮影位置が、予め撮影位置Ｈ１１〜Ｈ１３、Ｈ２１〜Ｈ２３、Ｈ３１〜Ｈ３３に決められている。また、スクリーニング装置１００は、撮影位置Ｈ１１〜Ｈ１３、Ｈ２１〜Ｈ２３、Ｈ３１〜Ｈ３３におけるウェルの配置パターンを予め認識している。
【００２４】
図１に示した例において、撮影位置Ｈ１１、Ｈ１２、Ｈ２１およびＨ２２におけるウェルの配置パターンは同一である。したがって、スクリーニング装置１００は、撮影位置Ｈ１１、Ｈ１２、Ｈ２１またはＨ２２のいずれか１つの撮影位置でマイクロアレイチップＣ１０を撮影して背景画像を生成する。
【００２５】
また、撮影位置Ｈ１３およびＨ２３におけるウェルの配置パターンが同一であるので、スクリーニング装置１００は、撮影位置Ｈ１３またはＨ２３のいずれか一方の撮影位置でマイクロアレイチップＣ１０を撮影して背景画像を生成する。同様に、スクリーニング装置１００は、撮影位置Ｈ３１またはＨ３２のいずれか一方の撮影位置でマイクロアレイチップＣ１０を撮影して背景画像を生成する。また、スクリーニング装置１００は、撮影位置Ｈ３３でマイクロアレイチップＣ１０を撮影して背景画像を生成する。すなわち、図１に示した例において、スクリーニング装置１００は、合計４個の背景画像を生成する。なお、以下では、各撮影位置で取り得るウェルの配置パターンを「基本パターン」と呼ぶこととする。
【００２６】
図２に、実施例１に係るスクリーニング装置１００によって生成される背景画像の一例を示す。図２に示した例では、スクリーニング装置１００は、図１に示した撮影位置Ｈ１１、Ｈ１３、Ｈ３１、Ｈ３３でマイクロアレイチップＣ１０を撮影して、背景画像Ｂ１１、Ｂ１３、Ｂ３１、Ｂ３３を生成している。
【００２７】
なお、実施例１において、スクリーニング装置１００は、背景画像を生成する場合に、どの撮影位置でマイクロアレイチップＣ１０を撮影するかが予め決められているものとする。すなわち、図２に示した例において、スクリーニング装置１００は、背景画像を生成する場合には、撮影位置Ｈ１１、Ｈ１３、Ｈ３１、Ｈ３３でマイクロアレイチップＣ１０を撮影することが予め決められている。
【００２８】
続いて、スクリーニング装置１００は、ウェルに試料が配置されたマイクロアレイチップＣ１０を、全ての撮影位置で撮影して、撮影位置ごとに試料画像を生成する。図３に、実施例１に係るスクリーニング装置１００によって生成される試料画像の一例を示す。図３に示した例では、スクリーニング装置１００は、撮影位置Ｈ１１〜Ｈ１３、Ｈ２１〜Ｈ２３、Ｈ３１〜Ｈ３３においてマイクロアレイチップＣ１０を撮影して、試料画像Ｓ１１〜Ｓ１３、Ｓ２１〜Ｓ２３、Ｓ３１〜Ｓ３３を生成している。
【００２９】
具体的には、スクリーニング装置１００は、ウェルＷ１１−６に試料Ｃ１１が配置されたマイクロアレイチップＣ１０を撮影位置Ｈ１１で撮影することにより、試料画像Ｓ１１を生成している。同様に、スクリーニング装置１００は、試料Ｃ１２を含む試料画像Ｓ１２と、試料Ｃ２２ａおよびＣ２２ｂを含む試料画像Ｓ２２と、試料Ｃ３１を含む試料画像Ｓ３１と、試料Ｃ３３を含む試料画像Ｓ３３とを生成している。また、スクリーニング装置１００は、試料を含まない試料画像Ｓ１３、Ｓ２１、Ｓ２３、Ｓ３２も生成している。
【００３０】
続いて、スクリーニング装置１００は、予め生成しておいた背景画像の中から、ウェルの配置パターンが、試料画像におけるウェルの配置パターンと一致する背景画像を選択する。続いて、スクリーニング装置１００は、選択した背景画像を用いて、試料画像から背景ノイズを除去する。
【００３１】
図１〜図３に示した例を用いて説明する。例えば、スクリーニング装置１００は、図３に示した試料画像Ｓ１１の背景ノイズを除去する場合、図２に示した背景画像Ｂ１１、Ｂ１３、Ｂ３１、Ｂ３３の中から、背景画像Ｂ１１を選択する。これは、試料画像Ｓ１１におけるウェルの配置パターンと、背景画像Ｂ１１におけるウェルの配置パターンとが同一であるからである。続いて、スクリーニング装置１００は、試料画像Ｓ１１の輝度から、背景画像Ｂ１１の輝度を画素ごとに減算することにより、試料画像Ｓ１１から背景ノイズを除去する。
【００３２】
同様にして、スクリーニング装置１００は、背景画像Ｂ１１を用いて、試料画像Ｓ１２、Ｓ２１およびＳ２２の背景ノイズを除去する。また、スクリーニング装置１００は、背景画像Ｂ１３を用いて、試料画像Ｓ１３およびＳ２３の背景ノイズを除去する。また、スクリーニング装置１００は、背景画像Ｂ３１を用いて、試料画像Ｓ３１およびＳ３２の背景ノイズを除去する。また、スクリーニング装置１００は、背景画像Ｂ３３を用いて、試料画像Ｓ３３の背景ノイズを除去する。
【００３３】
図４に、背景ノイズが除去された試料画像の一例を示す。図４に示した試料画像は、図３に示した試料画像Ｓ１１〜Ｓ１３、Ｓ２１〜Ｓ２３、Ｓ３１〜Ｓ３３から背景ノイズが除去された画像であるものとする。図４に示すように、背景ノイズが除去された試料画像には、試料Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ２２ａ、Ｃ２２ｂ、Ｃ３１、Ｃ３３自体の蛍光または発光が現れる。スクリーニング装置１００は、図４に示した試料画像に基づいて、試料Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ２２ａ、Ｃ２２ｂ、Ｃ３１、Ｃ３３を分別する。
【００３４】
以上のように、実施例１に係るスクリーニング装置１００は、ウェルの配置パターンが同一になる背景画像を重複させることなく生成する。そして、スクリーニング装置１００は、ウェルの配置パターンが、試料画像におけるウェルの配置パターンと同一である背景画像を選択し、選択した背景画像を用いて試料画像から背景ノイズを除去する。これにより、実施例１に係るスクリーニング装置１００は、試料画像からノイズを除去するために用いる背景画像を少数にすることができる。その結果、スクリーニング装置１００は、記憶容量を圧迫することなく、背景画像を生成するための撮影時間を短くすることができる。
【００３５】
例えば、従来のスクリーニング装置は、１万〜数十万個のウェルを有するマイクロアレイチップを５００回程度に分けて撮影するので、５００個程度の背景画像を生成していた。一方、実施例１に係るスクリーニング装置１００は、マイクロアレイチップを５００回程度に分けて撮影する場合であっても、基本パターンの数の分だけ背景画像を生成するので、背景画像の数を従来のスクリーニング装置よりも少なくすることができる。
【００３６】
なお、上記では説明を省略したが、実施例１に係るスクリーニング装置１００は、励起光を照射する時間（以下、「露光時間」と言う）を変化させながら、マイクロアレイチップを複数回撮影して、撮影位置ごとに露光時間の異なる複数の背景画像を生成する。以下では、露光時間の異なる複数の背景画像を生成する処理も含めて、実施例１に係るスクリーニング装置１００について詳細に説明する。
【００３７】
［実施例１に係るスクリーニング装置１００の構成］
次に、実施例１に係るスクリーニング装置１００の構成について説明する。図５は、実施例１に係るスクリーニング装置１００の構成を示す図である。
【００３８】
図５に示すように、スクリーニング装置１００は、ステージ１０１と、培養ディッシュ１０２と、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）１０３と、ピペット１０４と、マニピュレータ１０５と、対物レンズ１０６と、蛍光ランプ１０７と、シャッタ１０８と、蛍光フィルタ１０９と、反射鏡１１０と、反射鏡１１１と、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラ１１２と、対物レンズ駆動モータ１１３と、ＬＥＤコントローラ１１４と、ステージコントローラ１１５と、シャッタコントローラ１１６と、フォーカスコントローラ１１７と、ＲＳ（Recommended Standard）２３２Ｃ変換部１１８と、ＤＩＯ（Digital Input Output）１１９と、ＲＳ２３２Ｃ変換部１２０と、ＡＩＯ（Analog Input Output）１２１と、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）１２２と、アンプ１２３と、情報処理装置１３０とを有する。
【００３９】
ステージ１０１は、水平方向に移動可能なＸＹステージであり、培養ディッシュ１０２と、マイクロアレイチップＣ１０とを搭載する。スクリーニング装置１００は、ステージ１０１を移動させることにより撮影位置を変更する。培養ディッシュ１０２は、細胞や細菌などの試料が培養されるための皿である。
【００４０】
ＬＥＤ１０３は、マイクロアレイチップＣ１０に対して上方から光を照射する。ピペット１０４は、先端を微細化した中空のガラス針であり、マイクロアレイチップＣ１０上の細胞に遺伝子等の目的物を注入する。マニピュレータ１０５は、ピペット１０４を移動させる。対物レンズ１０６は、拡大倍率の異なる複数のレンズを有し、マイクロアレイチップＣ１０の一部分を拡大する。
【００４１】
蛍光ランプ１０７は、励起光をマイクロアレイチップＣ１０に照射する。シャッタ１０８は、蛍光ランプ１０７によって照射された励起光の光路を開閉する。蛍光フィルタ１０９は、蛍光ランプ１０７によって照射された励起光のうち、試料の励起に用いられる波長の光を抽出する。反射鏡１１０は、蛍光ランプ１０７によって照射された励起光をマイクロアレイチップＣ１０へ向けて反射させる。
【００４２】
反射鏡１１１は、対物レンズ１０６によって拡大されたマイクロアレイチップＣ１０の画像をＣＣＤカメラ１１２へ向けて反射させる。ＣＣＤカメラ１１２は、反射鏡１１１により反射されたマイクロアレイチップＣ１０の一部分を撮影して撮影画像を生成する。対物レンズ駆動モータ１１３は、対物レンズ１０６を駆動させる。
【００４３】
ＬＥＤコントローラ１１４は、ＬＥＤ１０３に光を照射させるか否かを制御する。ステージコントローラ１１５は、ステージ１０１の移動を制御する。シャッタコントローラ１１６は、シャッタ１０８の開閉を制御することにより、マイクロアレイチップＣ１０に励起光が照射される時間（露光時間）を制御する。フォーカスコントローラ１１７は、対物レンズ駆動モータ１１３を制御することにより、拡大倍率を変更する。
【００４４】
ＲＳ２３２Ｃ変換部１１８、ＤＩＯ１１９、ＲＳ２３２Ｃ変換部１２０、ＡＩＯ１２１は、インタフェースであり、ＵＳＢ１２２を介して、情報処理装置１３０と接続される。具体的には、ＲＳ２３２Ｃ変換部１１８は、ステージコントローラ１１５と情報処理装置１３０とを接続する。また、ＤＩＯ１１９は、シャッタコントローラ１１６と情報処理装置１３０とを接続する。また、ＲＳ２３２Ｃ変換部１２０は、フォーカスコントローラ１１７と情報処理装置１３０とを接続する。また、ＡＩＯ１２１は、ＬＥＤコントローラ１１４と情報処理装置１３０とを接続する。
【００４５】
アンプ１２３は、後述するサーボコントローラ１３４から入力された制御信号を増幅して、増幅した制御信号をピペット１０４やマニピュレータ１０５に出力する。
【００４６】
情報処理装置１３０は、図５に示すように、表示部１３１と、入力部１３２と、記憶部１３３と、サーボコントローラ１３４と、ＣＣＤコントローラ１３５と、撮影制御部１３６と、除去部１３７と、シェーディング補正部１３８と、分別部１３９とを有する。
【００４７】
表示部１３１は、各種情報を表示する表示デバイスであり、例えば、液晶ディスプレイである。入力部１３２は、各種情報や操作指示を入力するための入力デバイスであり、例えば、キーボードやマウスである。
【００４８】
記憶部１３３は、各種情報を記憶する記憶デバイスであり、例えば、メモリやハードディスクである。実施例１における記憶部１３３は、パターン対応記憶部１３３ａと、背景画像記憶部１３３ｂとを有する。
【００４９】
パターン対応記憶部１３３ａは、撮影位置に対応付けて、かかる撮影位置におけるウェルの配置パターンの種別を記憶する。図６に、パターン対応記憶部１３３ａの一例を示す。図６に示すように、パターン対応記憶部１３３ａは、「撮影位置」と、「パターン種別」といった項目を有する。
【００５０】
「撮影位置」は、スクリーニング装置１００がマイクロアレイチップＣ１０を撮影する際の撮影位置を示す。なお、図６に示した「撮影位置」に記憶されている情報は、図１における撮影位置に付した符号Ｈ１１〜Ｈ１３、Ｈ２１〜Ｈ２３、Ｈ３１〜Ｈ３３に対応する。「パターン種別」は、基本パターンの種別を示す。
【００５１】
すなわち、図６に示したパターン対応記憶部１３３ａの１行目は、撮影位置Ｈ１１におけるウェルの配置パターンが、基本パターンＰＴ１であることを示している。また、図６に示したパターン対応記憶部１３３ａの２行目は、撮影位置Ｈ１２におけるウェルの配置パターンが、基本パターンＰＴ１であることを示している。このように、図６に示したパターン対応記憶部１３３ａは、撮影位置Ｈ１１、Ｈ１２、Ｈ２１およびＨ２２におけるウェルの配置パターンが同一であることを示している。同様に、図６に示したパターン対応記憶部１３３ａは、撮影位置Ｈ１３およびＨ２３におけるウェルの配置パターンが同一であり、撮影位置Ｈ３１およびＨ３２におけるウェルの配置パターンが同一であることを示している。
【００５２】
背景画像記憶部１３３ｂは、パターン種別に対応付けて、露光時間ごとに背景画像を記憶する。背景画像記憶部１３３ｂは、後述する撮影制御部１３６によって各種情報を記憶される。図７に、背景画像記憶部１３３ｂの一例を示す。図７に示すように、背景画像記憶部１３３ｂは、「パターン種別」、「露光時間」、「背景画像」といった項目を有する。
【００５３】
「パターン種別」は、図６に示した「パターン種別」に対応する。「露光時間」は、背景画像が撮影される際にマイクロアレイチップＣ１０に励起光が照射されていた時間を示す。「背景画像」は、背景画像のファイル名（デバイス名や、ディレクトリ名、フォルダ名等を含む）を示す。
【００５４】
すなわち、図７に示した背景画像記憶部１３３ｂの１行目は、ウェルの配置パターンが基本パターンＰＴ１であり、かつ、露光時間が１［ｍｓ］である背景画像が、背景画像Ｂ１（１）であることを示している。また、図７に示した背景画像記憶部１３３ｂの２行目は、ウェルの配置パターンが基本パターンＰＴ１であり、かつ、露光時間が２［ｍｓ］である背景画像が、背景画像Ｂ１（２）であることを示している。
【００５５】
サーボコントローラ１３４は、アンプ１２３を介して所定の制御信号をピペット１０４やマニピュレータ１０５へ出力することにより、培養液や試料をマイクロアレイチップＣ１０上に滴下させる。ＣＣＤコントローラ１３５は、後述する撮影制御部１３６の指示に従ってＣＣＤカメラ１１２を制御する。
【００５６】
撮影制御部１３６は、ＣＣＤコントローラ１３５に対して、マイクロアレイチップＣ１０を撮影するように指示して、ＣＣＤコントローラ１３５から試料画像や背景画像を取得する。以下に、撮影制御部１３６による処理を、試料撮影処理と背景撮影処理とに分けて具体的に説明する。
【００５７】
まず、撮影制御部１３６による試料撮影処理について説明する。撮影制御部１３６は、試料画像を取得する場合、ステージコントローラ１１５に対して、ステージ１０１を移動するように指示する。例えば、スクリーニング装置１００の撮影位置が、図１に示した撮影位置Ｈ１１〜Ｈ１３、Ｈ２１〜Ｈ２３、Ｈ３１〜Ｈ３３に決められているものとする。また、スクリーニング装置１００は、試料画像を取得する場合、撮影位置Ｈ１１、Ｈ１２、Ｈ１３、Ｈ２１、・・・、Ｈ３２、Ｈ３３の順に撮影することが決められているものとする。かかる場合、撮影制御部１３６は、撮影位置が、撮影位置Ｈ１１になるようにステージ１０１を移動するように指示する。
【００５８】
かかる指示を受け付けたステージコントローラ１１５は、ステージ１０１を移動させる。続いて、撮影制御部１３６は、撮影時の露光時間を所定の初期値に設定する。そして、撮影制御部１３６は、かかる露光時間が経過した場合にマイクロアレイチップＣ１０を撮影するように、ＣＣＤコントローラ１３５に対して指示する。ＣＣＤコントローラ１３５は、かかる指示に従って撮影するようにＣＣＤカメラ１１２を制御する。そして、ＣＣＤカメラ１１２は、所定の露光時間が経過した場合に、マイクロアレイチップＣ１０を撮影して試料画像を生成し、生成した試料画像を、ＣＣＤコントローラ１３５を介して撮影制御部１３６へ送信する。
【００５９】
続いて、撮影制御部１３６は、ＣＣＤカメラ１１２から受け付けた試料画像が飽和しているか否かを判定する。例えば、ＣＣＤカメラ１１２の仕様により画像の輝度を１２ビットで表すことが定められている場合、撮影制御部１３６は、試料画像に輝度「４０９５」の画素が含まれているか否かを判定する。そして、撮影制御部１３６は、試料画像に輝度「４０９５」の画素が含まれている場合、かかる試料画像が飽和していると判定する。
【００６０】
試料画像が飽和しているか否かを判定する理由は、試料画像の輝度が飽和してしまうと、各試料の輝度の大小関係を正確に把握できなくなるからである。例えば、試料画像Ａの輝度よりも試料画像Ｂの輝度の方が大きい場合であっても、露光時間が長すぎると、試料画像Ａと試料画像Ｂの輝度は最大値（上記例では、輝度「４０９５」）になるため、同一に見えてしまう。そこで、スクリーニング装置１００は、輝度が飽和していない試料画像を用いることによって、各試料の輝度の大小関係を正確に把握することを可能にしている。
【００６１】
試料画像が飽和している場合、撮影制御部１３６は、露光時間を前回に指示したときよりも短い時間に設定する。そして、撮影制御部１３６は、ＣＣＤコントローラ１３５に対して、かかる露光時間が経過した場合にマイクロアレイチップＣ１０を撮影するように指示する。撮影制御部１３６は、試料画像が飽和しなくなるまで、露光時間を徐々に短くしながら、ＣＣＤコントローラ１３５に対してマイクロアレイチップＣ１０を撮影するように指示する。
【００６２】
試料画像が飽和していない場合、撮影制御部１３６は、ステージコントローラ１１５に対して、ステージ１０１を他の撮影位置へ移動するように指示する。上記例と同様に、撮影位置Ｈ１１、Ｈ１２、・・・、Ｈ３２、Ｈ３３の順に撮影することが決められている場合、撮影制御部１３６は、撮影位置が、撮影位置Ｈ１２になるようにステージ１０１を移動するように指示する。
【００６３】
そして、撮影制御部１３６は、露光時間を初期値に設定して、かかる露光時間が経過した場合に、マイクロアレイチップＣ１０を撮影するように、ＣＣＤコントローラ１３５に対して指示する。続いて、撮影制御部１３６は、上述した試料画像が飽和しているか否かを判定する処理を行う。撮影制御部１３６は、全ての撮影位置でマイクロアレイチップＣ１０を撮影するまで、ステージ移動処理と、露光時間を設定する処理と、飽和しているか否かを判定する処理と、を繰り返し行う。
【００６４】
次に、撮影制御部１３６による背景撮影処理について説明する。撮影制御部１３６は、背景画像を取得する場合、ステージコントローラ１１５に対して、撮影範囲内のウェルの配置パターンが基本パターンになるように、ステージ１０１を移動するように指示する。例えば、図２に示した例のように、スクリーニング装置１００は、背景画像を生成する場合に、撮影位置Ｈ１１、Ｈ１３、Ｈ３１、Ｈ３３でマイクロアレイチップＣ１０を撮影することが予め決められているものとする。また、スクリーニング装置１００は、背景画像を取得する場合、撮影位置Ｈ１１、Ｈ１３、Ｈ３１、Ｈ３３の順に撮影することが決められているものとする。かかる場合、撮影制御部１３６は、撮影位置が、撮影位置Ｈ１１になるようにステージ１０１を移動するように指示する。
【００６５】
かかる指示を受け付けたステージコントローラ１１５は、ステージ１０１を移動させる。続いて、撮影制御部１３６は、ＣＣＤコントローラ１３５に対して、所定の露光時間が経過した場合にマイクロアレイチップＣ１０を撮影するように指示する。このとき、撮影制御部１３６は、複数の露光時間（例えば、１、２、４、・・・、１０２４［ｍｓ］）を指定して、指定した露光時間が経過するたびにマイクロアレイチップＣ１０を撮影するように指示する。
【００６６】
ＣＣＤカメラ１１２は、指定された露光時間が経過するたびに、マイクロアレイチップＣ１０を撮影して背景画像を生成し、生成した背景画像を撮影制御部１３６へ送信する。そして、撮影制御部１３６は、ＣＣＤカメラ１１２から受け付けた背景画像と、かかる背景画像の露光時間と、かかる背景画像のウェルの配置パターンを示すパターン種別とを対応付けて背景画像記憶部１３３ｂに記憶させる。
【００６７】
続いて、撮影制御部１３６は、ステージコントローラ１１５に対して、撮影範囲内のウェルの配置パターンが未撮影の基本パターンになるように、ステージ１０１を移動するように指示する。上記例と同様に、撮影位置Ｈ１１、Ｈ１３、Ｈ３１、Ｈ３３の順に撮影することが決められている場合、撮影制御部１３６は、撮影位置が、撮影位置Ｈ１３になるようにステージ１０１を移動するように指示する。撮影制御部１３６は、全ての基本パターンについて背景画像を取得するまで、ＣＣＤコントローラ１３５に対してマイクロアレイチップＣ１０を撮影するように指示する。
【００６８】
図１に示した例を用いて、撮影制御部１３６による背景撮影処理について説明する。ここでは、最初に、撮影位置Ｈ１１でマイクロアレイチップＣ１０を撮影して背景画像を取得するものとする。まず、撮影制御部１３６は、ステージコントローラ１１５に対して、撮影位置が撮影位置Ｈ１１になるように、ステージ１０１を移動するように指示する。
【００６９】
ステージ１０１が移動した後、撮影制御部１３６は、ＣＣＤコントローラ１３５に対して、例えば、露光時間１［ｍｓ］、２［ｍｓ］、４［ｍｓ］、・・・、１０２４［ｍｓ］が経過した場合にマイクロアレイチップＣ１０を撮影するように指示する。かかる指示をＣＣＤコントローラ１３５から受け付けたＣＣＤカメラ１１２は、露光時間１［ｍｓ］、２［ｍｓ］、４［ｍｓ］、・・・、１０２４［ｍｓ］が経過するたびに、マイクロアレイチップＣ１０を撮影して背景画像を生成する。
【００７０】
そして、撮影制御部１３６は、ＣＣＤカメラ１１２から、露光時間１［ｍｓ］で撮影された背景画像を受け付けた場合に、かかる背景画像のファイル名と、露光時間１［ｍｓ］と、パターン種別「ＰＴ１」とを対応付けて背景画像記憶部１３３ｂに記憶させる。同様に、撮影制御部１３６は、背景画像を受け付けるたびに、背景画像等を背景画像記憶部１３３ｂに記憶させる。
【００７１】
ここで、露光時間の異なる複数の背景画像を取得する理由について説明する。上述したように、撮影制御部１３６は、試料画像を取得する場合に、試料画像の輝度が飽和しなくなるまで、露光時間を変化させる。そのため、露光時間は、試料画像によって異なる場合がある。スクリーニング装置１００は、試料画像から背景ノイズを除去する場合、露光時間が、試料画像の露光時間と一致する背景画像を用いることが望ましい。これは、露光時間によって背景ノイズが変化するからである。
【００７２】
図８を用いて具体的に説明する。図８は、試料画像の輝度と露光時間との関係を示す図である。図８において、グラフＬ１０は、試料画像の輝度を示す。また、グラフＮ１１は、撮像素子のノイズにより現れる輝度を示す。また、グラフＮ１２は、マイクロアレイチップＣ１０自体の蛍光の輝度を示す。図８に示すように、露光時間が長くなるほど、試料画像の輝度は大きくなる。また、露光時間が長くなるほど、撮像素子のノイズにより現れる輝度と、マイクロアレイチップＣ１０自体の蛍光の輝度も大きくなる。
【００７３】
このようなことから、撮影制御部１３６は、試料画像の露光時間と同一または近似の露光時間において撮影された背景画像を用いることができるように、露光時間の異なる複数の背景画像を取得する。
【００７４】
除去部１３７は、撮影制御部１３６によって生成された試料画像から背景ノイズを除去する。具体的には、除去部１３７は、まず、パターン対応記憶部１３３ａから、試料画像のパターン種別を取得する。続いて、除去部１３７は、背景画像記憶部１３３ｂから、試料画像のパターン種別に対応付けて記憶されている背景画像を取得する。さらに、除去部１３７は、取得した背景画像の中から、露光時間が、試料画像の露光時間以下である背景画像と、試料画像の露光時間以上である背景画像とを選択する。
【００７５】
続いて、除去部１３７は、選択した２個の背景画像を補間することにより、試料画像の露光時間に対応する背景画像を算出する。具体的には、除去部１３７は、以下の式（１）により、試料画像の露光時間に対応する背景画像を算出する。なお、以下では、試料画像の露光時間に対応する背景画像を「背景画像Ｂｓ」と呼び、除去部１３７によって選択された２個の背景画像を、「背景画像Ｂ（ｊ）」、「背景画像Ｂ（ｊ＋１）」と呼ぶこととする。
【００７６】
Ｉｓ＝Ｉａ＋｛Ｔｓ−Ｔｂ（ｊ）｝／｛Ｔｂ（ｊ＋１）−Ｔｂ（ｊ）｝×（Ｉｂ−Ｉａ）・・・（１）
【００７７】
上記式（１）において、Ｉｓは、背景画像Ｂｓの所定の画素Ｐｓの輝度を示す。また、Ｉａは、画素Ｐｓに対応する背景画像Ｂ（ｊ）の画素Ｐａの輝度を示す。また、Ｉｂは，画素Ｐｓに対応する背景画像Ｂ（ｊ＋１）の画素Ｐｂの輝度を示す。また、Ｔｓは、試料画像の露光時間を示す。また、Ｔｂ（ｊ）は、背景画像Ｂ（ｊ）の露光時間を示す。また、Ｔｂ（ｊ＋１）は、背景画像Ｂ（ｊ＋１）の露光時間を示す。
【００７８】
除去部１３７は、上記式（１）を用いて、背景画像Ｂｓの全画素の輝度を算出する。そして、除去部１３７は、試料画像の輝度から、算出した背景画像の輝度を画素ごとに減算する。
【００７９】
除去部１３７による背景除去処理について、図９に示す例を用いて説明する。図９は、除去部１３７による背景除去処理の一例を説明するための図である。ここでは、図３に示した試料画像Ｓ１２の背景ノイズを除去する場合を例に挙げて説明する。なお、試料画像Ｓ１２の露光時間Ｔｓは、８２０［ｍｓ］であるものとする。また、背景画像記憶部１３３ｂは、図７に示した状態であるものとする。
【００８０】
かかる場合、除去部１３７は、まず、パターン対応記憶部１３３ａから、試料画像Ｓ１２（撮影位置Ｈ１２）のパターン種別「ＰＴ１」を取得する。続いて、除去部１３７は、背景画像記憶部１３３ｂから、パターン種別が、試料画像Ｓ１２のパターン種別「ＰＴ１」と一致する背景画像Ｂ１（１）〜Ｂ１（１１）を取得する。さらに、除去部１３７は、背景画像Ｂ１（１）〜Ｂ１（１１）の中から、例えば、露光時間が、露光時間Ｔｓ以下である背景画像Ｂ１（１０）と、露光時間Ｔｓ以上である背景画像Ｂ１（１１）とを選択する。そして、除去部１３７は、背景画像Ｂ１（１０）と背景画像Ｂ１（１１）とを線形補間して、露光時間Ｔｓ（８２０［ｍｓ］）に対応する背景画像Ｂ１１ｓを算出する。
【００８１】
具体的には、除去部１３７は、図９に示すように、画素Ｐ１１ａの輝度Ｉ１１ａと、画素Ｐ１１ａに対応する画素Ｐ１１ｂの輝度Ｉ１１ｂとを上記式（１）に代入することにより、背景画像Ｂ１１ｓの画素Ｐ１１ｓにおける輝度Ｉ１１ｓを算出する。同様にして、除去部１３７は、背景画像Ｂ１１ｓの全ての画素の輝度を算出する。
【００８２】
そして、除去部１３７は、試料画像Ｓ１２の輝度から、背景画像Ｂ１１ｓの輝度を画素ごとに減算する。これにより、除去部１３７は、試料画像Ｓ１２の露光時間Ｔｓ（８２０［ｍｓ］）に対応する背景画像Ｂ１１ｓを用いて、試料画像Ｓ１２から背景ノイズを除去することができる。
【００８３】
なお、除去部１３７は、記憶部１３３に記憶されている背景画像のうち、露光時間が、試料画像の露光時間と一致する背景画像が存在する場合、除去部１３７は、かかる背景画像を用いて、試料画像から背景ノイズを除去する。このような場合、除去部１３７は、試料画像の露光時間に対応する背景画像を算出する処理を行わない。
【００８４】
シェーディング補正部１３８は、除去部１３７によって背景ノイズが除去された試料画像に対して、シェーディング補正を行う。具体的には、シェーディング補正部１３８は、除去部１３７によって背景ノイズが除去された試料画像の各画素の輝度に、予め算出されているシェーディング係数を除算する。
【００８５】
図１０を用いて、シェーディングについて簡単に説明する。シェーディングとは、図１０に示すように、（Ａ）光源（蛍光ランプ１０７）のムラや、（Ｂ）レンズと光源との位置の誤差や、（Ｃ）（Ｄ）ｃｏｓ４乗則などの要因により、画像の本来の輝度と映像信号との間に不整合が発生する現象を言う。例えば、シェーディングが発生すると、撮影画像の周辺部分は、中心部分よりも暗くなる。シェーディング補正部１３８は、このようなシェーディングによる輝度の歪みを、予め算出されているシェーディング係数を用いて補正する。
【００８６】
ここで、図１１−１〜図１１−４を用いて、シェーディング係数の算出手法について簡単に説明する。図１１−１〜図１１−４は、シェーディング係数の算出手法を説明するための図である。
【００８７】
まず、スクリーニング装置１００は、マイクロアレイチップＣ１０の背景画像を生成する。続いて、スクリーニング装置１００は、均質な物質が配置されているマイクロアレイチップＣ１０に対して励起光を照射して、マイクロアレイチップＣ１０を撮影して蛍光画像を生成する。図１１−１は、かかる蛍光画像の輝度の分布例を示している。
【００８８】
続いて、スクリーニング装置１００は、生成した蛍光画像から背景ノイズを除去する。図１１−２は、背景ノイズが除去された蛍光画像の輝度の分布例を示している。続いて、スクリーニング装置１００は、蛍光画像の各画素に対して、関数近似もしくは平均化処理を行うことにより、光源と光学系の影響だけを抽出する。図１１−３は、光源と光学系の影響だけが抽出された蛍光画像の輝度の分布例を示している。
【００８９】
そして、スクリーニング装置１００は、光源と光学系の影響だけが抽出された蛍光画像について、輝度の最大値を「１」として規格化することにより、シェーディング係数を算出する。なお、図１１−４は、シェーディング補正された蛍光画像の一例を示している。
【００９０】
図５の説明に戻って、分別部１３９は、シェーディング補正部１３８によってシェーディング補正された試料画像から試料の輝度を算出して、算出した輝度に基づいて試料を分別する。具体的には、分別部１３９は、試料画像から、ウェルを含み、かつ、ウェルよりもやや広い範囲の画像を抽出し、抽出した画像の輝度の総和を算出する。このとき、分別部１３９は、隣接するウェルを含まないように、試料画像からウェルよりもやや広い範囲の画像を抽出することが好ましい。例えば、分別部１３９は、中点がウェルの中心であり、直径がウェルの直径の１．５倍である円に含まれる画像を抽出して、抽出した画像の輝度の総和を算出する。
【００９１】
続いて、分別部１３９は、輝度の総和Ｉｓを以下に示す式（２）により規格化する。
【００９２】
Ｉｓ＝Ｉ×Ｔ０／Ｔｂ・・・（２）
【００９３】
上記式（２）において、Ｉは、分別部１３９によって算出された輝度の総和を示し、Ｔ０は基準露光時間を示し、Ｔｂは、試料に対する露光時間を示す。
【００９４】
例えば、試料Ｃ１に対する露光時間Ｔｂが１０００［ｍｓ］であり、試料Ｃ１を含む画像の輝度の総和が２００であるものとする。また、例えば、試料Ｃ２に対する露光時間Ｔｂが５００［ｍｓ］であり、試料Ｃ２を含む画像の輝度の総和が２００であるものとする。そして、基準露光時間Ｔ０が「１００」である場合、試料Ｃ１の輝度の総和は、上記式（２）により、２００×１００／１０００＝２０に規格化される。また、試料Ｃ２の輝度の総和は、２００×１００／５００＝４０に規格化される。
【００９５】
そして、分別部１３９は、規格化した輝度の総和に基づいて試料を分別する。例えば、分別部１３９は、輝度の高い順番に試料をソートしたり、所定の範囲の輝度ごとに試料を分別したりする。
【００９６】
ここで、分別部１３９がウェルよりもやや広い範囲の画像を抽出する理由について説明する。スクリーニング装置１００は、ステージ１０１を移動させることによって、撮影位置を変更する。すなわち、ステージ１０１の位置決め精度に誤差が存在すると、背景画像におけるウェルの位置と、試料画像におけるウェルの位置との間にも誤差が生じる場合がある。このような誤差が生じた場合、試料画像からウェルの大きさ分の画像を抽出しても、抽出した画像は背景ノイズが正しく除去されていない可能性がある。かかる場合、分別部１３９は、試料の輝度を正しく算出することができない。そこで、分別部１３９は、ウェルよりもやや広い範囲の画像を抽出することにより、ウェルの位置のばらつきを吸収する。これにより、分別部１３９は、試料の輝度を正しく算出することができる。
【００９７】
図１２−１および図１２−２を用いて、図３に示した試料Ｃ１１の輝度を算出する場合を例に挙げて説明する。図１２−１および図１２−２は、分別部１３９による分別処理の一例を説明するための図である。なお、図１２−１は、ステージ１０１の位置決め精度に誤差がない場合を示している。また、図１２−２は、ステージ１０１の位置決め精度に誤差がある場合を示している。
【００９８】
図１２−１および図１２−２に示した例において、分別部１３９は、中点がウェルＷ１１−６の中心であり、直径がウェルＷ１１−６の直径よりも所定の値だけ大きい円に含まれる画像を抽出している。図１２−１および図１２−２に示した例において、画像Ｓ１１−６は、試料画像の一部分である。また、画像Ｂ１１−６は、背景画像の一部分である。また、画像Ｓ´１１−６は、除去部１３７によって背景ノイズが除去され、かつ、シェーディング補正部１３８によってシェーディング補正された試料画像の一部分である。
【００９９】
ここで、図１２−１に示した試料画像Ｓ１１−６と、図１２−２に示した試料画像Ｓ１１−６とは、輝度の総和が同一である。これは、双方の試料画像Ｓ１１−６に、試料Ｃ１１の蛍光と、ウェルＷ１１−６の蛍光が欠けることなく含まれているからである。また、図１２−１に示した背景画像Ｂ１１−６と、図１２−２に示した背景画像Ｂ１１−６とは、輝度の総和が同一である。これは、双方の背景画像Ｂ１１−６に、ウェルＷ１１−６の蛍光が欠けることなく含まれているからである。したがって、図１２−１に示した画像Ｓ´１１−６と、図１２−２に示した画像Ｓ´１１−６とは、輝度の総和が同一になる。このように、分別部１３９が、ウェルよりもやや広い範囲の画像を抽出することにより、ステージ１０１の位置決め精度に誤差が存在する場合であっても、試料を正しく分別することができる。
【０１００】
［実施例１に係るスクリーニング装置による処理の手順］
次に、図１３を用いて、実施例１に係るスクリーニング装置１００による試料分別処理の手順について説明する。図１３は、実施例１に係るスクリーニング装置１００による試料分別処理の手順を示すフローチャートである。
【０１０１】
図１３に示すように、スクリーニング装置１００は、マイクロアレイチップＣ１０に培養液が滴下された後、処理を開始する旨の指示を受け付けた場合に（ステップＳ１０１肯定）、処理を開始する。具体的には、スクリーニング装置１００のステージコントローラ１１５は、撮影制御部１３６からの指示に従って、撮影範囲内のウェルの配置パターンが基本パターンになるように、ステージ１０１を移動させる（ステップＳ１０２）。
【０１０２】
続いて、シャッタコントローラ１１６は、シャッタ１０８を開いて、マイクロアレイチップＣ１０に励起光を照射させる（ステップＳ１０３）。続いて、撮影制御部１３６は、背景画像を取得する背景撮影処理を行う（ステップＳ１０４）。なお、背景撮影処理については、後に、図１４を用いて詳述する。続いて、シャッタコントローラ１１６は、シャッタ１０８を閉じて、励起光を遮断する（ステップＳ１０５）。
【０１０３】
そして、基本パターンを全て撮影していない場合（ステップＳ１０６否定）、ステージコントローラ１１５は、撮影制御部１３６からの指示に従って、撮影範囲内のウェルの配置パターンが未撮影の基本パターンになるように、ステージ１０１を移動させる（ステップＳ１０２）。後の処理は、上記のステップＳ１０３〜Ｓ１０５における処理手順と同様である。一方、基本パターンを全て撮影した場合（ステップＳ１０６肯定）、スクリーニング装置１００は、次の処理手順ステップＳ１０７における処理を行う。
【０１０４】
具体的には、マイクロアレイチップＣ１０に試料が滴下された後（ステップＳ１０７）、ステージコントローラ１１５は、撮影制御部１３６からの指示に従って、ステージ１０１を所定の位置に移動させる（ステップＳ１０８）。このとき、ステージコントローラ１１５は、撮影範囲内のウェルの配置パターンが基本パターンのいずれかになるように、ステージ１０１を移動させる。
【０１０５】
続いて、スクリーニング装置１００は、露光時間Ｔｓを初期値１０２４［ｍｓ］に設定する（ステップＳ１０９）。なお、図１３では、露光時間Ｔｓの初期値を１０２４［ｍｓ］とする例を示すが、露光時間Ｔｓの初期値はこれに限られず、例えば、２０４８［ｍｓ］や、５１２［ｍｓ］、１０００［ｍｓ］などでもよい。
【０１０６】
続いて、シャッタコントローラ１１６は、シャッタ１０８を開いて、マイクロアレイチップＣ１０に励起光を照射させる。続いて、撮影制御部１３６は、ＣＣＤコントローラ１３５に対して、露光時間Ｔｓ（１０２４［ｍｓ］）が経過した場合にマイクロアレイチップＣ１０を撮影するように指示する。ＣＣＤカメラ１１２は、ＣＣＤコントローラ１３５から指示を受け付け、露光時間Ｔｓ（１０２４［ｍｓ］）が経過した場合に、マイクロアレイチップＣ１０を撮影して試料画像Ｓを生成する。そして、撮影制御部１３６は、ＣＣＤカメラ１１２から試料画像Ｓを取得する（ステップＳ１１０）。
【０１０７】
続いて、撮影制御部１３６は、取得した試料画像Ｓが飽和している場合に（ステップＳ１１１肯定）、露光時間Ｔｓを、前回撮影時における露光時間よりも短くする（ステップＳ１１２）。ここでは、撮影制御部１３６は、露光時間Ｔｓを、前回撮影時における露光時間１０２４［ｍｓ］に対して０．８を乗算した値８２０［ｍｓ］に設定するものとする。続いて、撮影制御部１３６は、ＣＣＤコントローラ１３５に対して、露光時間Ｔｓ（８２０［ｍｓ］）が経過した場合にマイクロアレイチップＣ１０を撮影するように指示して、試料画像Ｓを取得する（ステップＳ１１０）。
【０１０８】
撮影制御部１３６は、試料画像Ｓが飽和しなくなるまで、上記ステップＳ１１０〜Ｓ１１２における処理を繰り返し行う。なお、図１３では、露光時間Ｔｓを短くする場合に、前回撮影時における露光時間に対して０．８を乗算する例を示すが、露光時間Ｔｓを短くする度合いは、これに限られない。例えば、撮影制御部１３６は、前回撮影時における露光時間に対して０．９を乗算してもよいし、前回撮影時における露光時間から１００［ｍｓ］減算してもよい。
【０１０９】
そして、試料画像Ｓが飽和していない場合（ステップＳ１１１否定）、除去部１３７は、試料画像Ｓから背景ノイズを除去する背景除去処理を行う（ステップＳ１１３）。なお、背景除去処理については、後に、図１５を用いて詳述する。
【０１１０】
続いて、シェーディング補正部１３８は、除去部１３７によって背景ノイズが除去された試料画像Ｓに対してシェーディング補正を行う（ステップＳ１１４）。
【０１１１】
全ての撮影位置でマイクロアレイチップＣ１０を撮影していない場合（ステップＳ１１５否定）、ステージコントローラ１１５は、撮影位置が未撮影の撮影位置になるように、ステージ１０１を移動させる（ステップＳ１０８）。撮影制御部１３６は、全ての撮影位置でマイクロアレイチップＣ１０を撮影するまで、上記ステップＳ１０８〜Ｓ１１５における処理を繰り返し行う。
【０１１２】
全ての撮影位置でマイクロアレイチップＣ１０を撮影した場合（ステップＳ１１５肯定）、分別部１３９は、シェーディング補正部１３８によってシェーディング補正された試料画像から、中点がウェルの中心であり、直径がウェルの直径の１．５倍である円に含まれる画像を抽出して、抽出した画像の輝度の総和を算出する（ステップＳ１１６）。なお、図１３では、分別部１３９が、直径がウェルの直径の１．５倍である円に含まれる画像を抽出する例を示すが、分別部１３９が抽出する画像の範囲はこれに限らない。例えば、分別部１３９は、中点がウェルの中心であり、直径がウェルの直径の１．２倍である円に含まれる画像を抽出してもよいし、直径がウェルの直径の２倍である円に含まれる画像を抽出してもよい。
【０１１３】
そして、分別部１３９は、算出した輝度の総和を所定の基準露光時間で規格化した後に、規格化した輝度の総和に基づいて試料を分別する（ステップＳ１１７）。
【０１１４】
［背景撮影処理］
次に、図１４を用いて、図１３のステップＳ１０４における背景撮影処理について詳細に説明する。図１４は、撮影制御部１３６による背景撮影処理の手順を示すフローチャートである。なお、図１４に示した処理手順は、基本パターンごとに行われる。
【０１１５】
図１４に示すように、撮影制御部１３６は、まず、露光時間Ｔｂ（ｉ）を１［ｍｓ］に設定する（ステップＳ２０１）。ここで、カウンタｉの初期値は「１」であるものとする。すなわち、撮影制御部１３６は、露光時間Ｔｂ（１）を１［ｍｓ］に設定する。なお、図１４では、露光時間Ｔｂ（１）を１［ｍｓ］とする例を示すが、露光時間Ｔｂ（１）の値はこれに限られず、例えば、２［ｍｓ］、１０［ｍｓ］などでもよい。
【０１１６】
続いて、撮影制御部１３６は、ＣＣＤコントローラ１３５に対して、露光時間１［ｍｓ］（Ｔｂ（１））が経過した場合にマイクロアレイチップＣ１０を撮影するように指示する。ＣＣＤカメラ１１２は、ＣＣＤコントローラ１３５から指示を受け付け、露光時間１［ｍｓ］（Ｔｓ）が経過した場合に、マイクロアレイチップＣ１０を撮影して背景画像Ｂ（ｉ）を生成する。
【０１１７】
そして、撮影制御部１３６は、ＣＣＤカメラ１１２から背景画像Ｂ（ｉ）を取得して（ステップＳ２０２）、取得した背景画像Ｂ（ｉ）、露光時間、背景画像Ｂ（ｉ）のパターン種別を背景画像記憶部１３３ｂに記憶させる。
【０１１８】
続いて、露光時間Ｔｂ（ｉ）が１０２４［ｍｓ］以上でない場合（ステップＳ２０３否定）、撮影制御部１３６は、露光時間Ｔｂ（ｉ＋１）を、露光時間Ｔｂ（ｉ）に２を乗算した値である２［ｍｓ］に設定する（ステップＳ２０４）。
【０１１９】
続いて、撮影制御部１３６は、ＣＣＤコントローラ１３５に対して、露光時間２［ｍｓ］（Ｔｂ（ｉ＋１））が経過した場合にマイクロアレイチップＣ１０を撮影するように指示する。そして、撮影制御部１３６は、ＣＣＤカメラ１１２から背景画像Ｂ（ｉ＋１）を取得する（ステップＳ２０２）。
【０１２０】
撮影制御部１３６は、露光時間Ｔｂ（ｉ）が１０２４［ｍｓ］以上になるまで、露光時間Ｔｂ（ｉ＋１）を、前回撮影時の露光時間Ｔｂ（ｉ）に２を乗算した値に設定し（ステップＳ２０４）、背景画像Ｂ（ｉ＋１）を取得する（ステップＳ２０２）。
【０１２１】
そして、撮影制御部１３６は、露光時間Ｔｂが１０２４［ｍｓ］以上になった場合（ステップＳ２０３肯定）、処理を終了する。図１４に示した例では、撮影制御部１３６は、背景画像Ｂ（１）、Ｂ（２）、・・・、Ｂ（１１）を取得する。
【０１２２】
なお、図１４では、露光時間を２倍にしながら背景画像を取得する例を示したが、撮影制御部１３６は、露光時間を１．５倍や、３倍にしながら背景画像を取得してもよい。また、図１４では、露光時間が１０２４［ｍｓ］以上になるまで撮影処理を繰り返す例を示したが、撮影制御部１３６は、露光時間が５００［ｍｓ］以上や、２０００［ｍｓ］以上になるまで撮影処理を繰り返してもよい。
【０１２３】
［背景除去処理］
次に、図１５を用いて、図１３のステップＳ１１３における背景除去処理について詳細に説明する。図１５は、除去部１３７による背景除去処理の手順を示すフローチャートである。なお、ここでは、背景画像記憶部１３３ｂは、図１４において説明した背景画像Ｂ（１）、Ｂ（２）、・・・、Ｂ（１１）を、基本パターンごとに記憶しているものとする。
【０１２４】
図１５に示すように、除去部１３７は、まず、背景画像記憶部１３３ｂから、ウェルの配置パターンが、試料画像Ｓにおけるウェルの配置パターンと一致する背景画像を選択する（ステップＳ３０１）。さらに、除去部１３７は、試料画像Ｓの露光時間Ｔｓと背景画像Ｂの露光時間Ｔｂとの間で、条件「Ｔｂ（ｊ）≦Ｔｓ≦Ｔｂ（ｊ＋１）」を満たす背景画像Ｂ（ｊ）およびＢ（ｊ＋１）を選択する（ステップＳ３０２）。
【０１２５】
続いて、除去部１３７は、背景画像Ｂ（ｊ）およびＢ（ｊ＋１）を用いて、試料画像Ｓの露光時間Ｔｓに対応する背景画像Ｂｓを算出する。具体的には、除去部１３７は、背景画像Ｂ（ｊ）の所定の画素Ｐａにおける輝度Ｉａと、画素Ｐａに対応する背景画像Ｂ（ｊ＋１）の画素Ｐｂにおける輝度Ｉｂを、上記式（１）に代入する。これにより、除去部１３７は、画素ＰａおよびＰｂに対応する背景画像Ｂｓの画素Ｐｓにおける輝度Ｉｓを算出する（ステップＳ３０３）。
【０１２６】
続いて、除去部１３７は、画素ＰａおよびＰｂに対応する試料画像Ｓの画素における輝度から、上記ステップＳ３０３において算出した輝度Ｉｓを減算する（ステップＳ３０４）。除去部１３７は、試料画像Ｓの全ての画素に対して上記減算処理を行っていない場合（ステップＳ３０５否定）、処理対象の画素を次の画素に移して（ステップＳ３０６）、上記ステップＳ３０３〜Ｓ３０６における処理を繰り返し行う。
【０１２７】
そして、除去部１３７は、試料画像Ｓの全ての画素に対して上記減算処理を行った場合（ステップＳ３０５肯定）、処理を終了する。
【０１２８】
［実施例１の効果］
上述してきたように、実施例１に係るスクリーニング装置１００は、パターン種別ごとに１個の背景画像をパターン種別に対応付けて背景画像記憶部１３３ｂに記憶させる。そして、スクリーニング装置１００は、パターン種別が試料画像のパターン種別と同一である背景画像を用いて、かかる試料画像から背景ノイズを除去する。これにより、実施例１に係るスクリーニング装置１００は、背景画像の数を減らすことができる。その結果、スクリーニング装置１００は、記憶容量を圧迫することなく、背景画像を生成するための撮影時間を短くすることができる。
【０１２９】
特に、上記例のように、露光時間の異なる複数の背景画像を撮影する場合、従来のスクリーニング装置のように、全ての撮影位置でマイクロアレイチップを撮影すると、背景画像の数が膨大になる。一方、実施例１に係るスクリーニング装置１００では、パターン種別が同一になる背景画像を重複させることなく記憶するので、露光時間の異なる複数の背景画像を撮影する場合であっても、背景画像の数を数十個程度に抑えることができる。
【０１３０】
また、実施例１に係るスクリーニング装置１００は、露光時間を変化させて背景画像を生成する。そして、スクリーニング装置１００は、露光時間が試料画像の露光時間と一致する背景画像を用いて、かかる試料画像から背景ノイズを除去する。これにより、実施例１に係るスクリーニング装置１００は、試料画像から正確に背景ノイズを除去することができる。
【０１３１】
また、実施例１に係るスクリーニング装置１００は、露光時間が試料画像の露光時間と一致する背景画像が存在しない場合に、複数の背景画像を露光時間によって補間することにより、試料画像の露光時間に対応する背景画像を算出する。そして、算出した背景画像を用いて、試料画像から背景ノイズを除去する。これにより、実施例１に係るスクリーニング装置１００は、露光時間が試料画像の露光時間と一致する背景画像が存在しない場合であっても、試料画像から正確に背景ノイズを除去することができる。
【０１３２】
また、実施例１に係るスクリーニング装置１００は、背景ノイズが除去された試料画像のうち、ウェルを含み、かつ、該ウェルよりもやや広い範囲の画像を抽出して、抽出した画像の輝度の総和に基づいて試料を分別する。これにより、実施例１に係るスクリーニング装置１００は、ステージ１０１の位置決め精度に誤差が存在する場合であっても、試料を正しく分別することができる。
【０１３３】
なお、上記実施例１では、ウェルの配置パターンが格子である場合を例に挙げて説明したが（図１を参照）、本願の開示する撮影装置は、ウェルの配置パターンが格子以外であっても適用することができる。例えば、本願の開示する撮影装置は、ウェルの配置パターンが千鳥格子であっても適用することができる。図１６に、ウェルの配置パターンが千鳥格子であるマイクロアレイチップの例を示す。図１６に示した例では、例えば、撮影位置Ｈ１１１、Ｈ１１２、Ｈ１１４、Ｈ１２１、Ｈ１２２、Ｈ１２４、Ｈ１３１、Ｈ１３４、Ｈ１４１、Ｈ１４２、Ｈ１４４におけるウェルの配置パターンが基本パターンに該当する。すわなち、スクリーニング装置１００は、撮影位置Ｈ１１１、Ｈ１１２、Ｈ１１４、Ｈ１２１、Ｈ１２２、Ｈ１２４、Ｈ１３１、Ｈ１３４、Ｈ１４１、Ｈ１４２、Ｈ１４４でマイクロアレイチップＣ２０を撮影して背景画像を生成する。これにより、スクリーニング装置１００は、試料画像から背景ノイズを除去することができる。なお、基本パターンは、撮影範囲によって変動するので、上述した基本パターンはあくまで一例である。
【０１３４】
また、上記実施例１では、露光時間の異なる複数の背景画像を生成する例を示したが、一定の露光時間で試料画像を取得するシステムの場合には、スクリーニング装置１００は、露光時間ごとに背景画像を生成しなくてもよい。
【０１３５】
また、上記実施例１では、試料撮影処理を行う場合に、全ての撮影位置でマイクロアレイチップＣ１０を撮影する例を示したが、スクリーニング装置１００は、全ての撮影位置でマイクロアレイチップＣ１０を撮影しなくてもよい。例えば、スクリーニング装置１００は、試料が配置されているウェルを予め認識している場合には、試料が配置されているウェルを含む撮影位置のみでマイクロアレイチップＣ１０を撮影してもよい。
【０１３６】
また、上記実施例１では、背景画像を生成する場合に、どの撮影位置でマイクロアレイチップＣ１０を撮影するかが予め決められていることを前提として説明した。しかし、スクリーニング装置１００は、背景画像を生成する場合に、どの撮影位置でマイクロアレイチップＣ１０を撮影するかが予め決められていない場合であっても、試料画像からノイズを除去するために用いる背景画像の数を減らすことができる。以下に、背景画像を撮影する撮影位置が予め決められていない場合におけるスクリーニング装置１００による処理について２つ例を挙げて説明する。
【０１３７】
まず、１個目の処理例を、図１に示した例を用いて説明する。例えば、スクリーニング装置１００は、全ての撮影位置Ｈ１１〜Ｈ１３、Ｈ２１〜Ｈ２３、Ｈ３１〜Ｈ３３でマイクロアレイチップＣ１０を撮影して、撮影位置ごとに背景画像を生成する。そして、スクリーニング装置１００は、生成した背景画像のうち、ウェルの配置パターンのパターン種別ごとに１個の背景画像を背景画像記憶部１３３ｂに記憶させる。すなわち、スクリーニング装置１００は、全ての撮影位置で背景画像を生成した後に、重複する背景画像を破棄して必要最低限の背景画像を背景画像記憶部１３３ｂに記憶させる。このように処理することで、スクリーニング装置１００は、背景画像の数を減らすことができる。
【０１３８】
続いて、２個目の処理例を、図１に示した例を用いて説明する。スクリーニング装置１００は、背景画像を生成する場合、撮影位置におけるウェルの配置パターンと、既に生成した背景画像のウェルの配置パターンとが同一であるか否かを判定する。そして、ウェルの配置パターンが同一である場合、スクリーニング装置１００は、撮影処理を行わず、背景画像を生成しない。一方、ウェルの配置パターンが同一でない場合、スクリーニング装置１００は、撮影処理を行って背景画像を生成する。このように処理することで、スクリーニング装置１００は、背景画像の数を減らすことができる。
【実施例２】
【０１３９】
上記実施例１では、基本パターンの数だけ背景画像を生成する例を示したが、本願の開示する撮影装置は、１個の背景画像を用いて試料分別処理を行うこともできる。そこで、実施例２では、１個の背景画像を用いて試料分別処理を行う例について説明する。
【０１４０】
［実施例２に係るスクリーニング装置による試料分別処理］
まず、実施例２に係るスクリーニング装置２００による試料分別処理について説明する。実施例２に係るスクリーニング装置２００は、任意のウェルを含み、かつ、かかるウェルよりもやや広い範囲の背景画像（以下、「ウェル背景画像」という）を保存しておく。そして、スクリーニング装置２００は、ウェル背景画像を用いて、試料画像に対応する背景画像を生成し、生成した背景画像を用いて試料画像の背景ノイズを除去する。
【０１４１】
上述した試料分別処理について、図１７〜図２０を用いて具体的に説明する。図１７は、実施例２に係るスクリーニング装置２００による試料分別処理を説明するための図である。スクリーニング装置２００は、まず、マイクロアレイチップＣ１０に励起光を照射せずに、任意の撮影位置でマイクロアレイチップＣ１０を撮影して撮影画像を生成する。
【０１４２】
ここでは、図１７に示すように、スクリーニング装置２００は、撮影位置Ｈ１１でマイクロアレイチップＣ１０を撮影して撮影画像を生成するものとする。以下では、励起光が遮断された状態で撮影されたマイクロアレイチップＣ１０の画像を「暗ノイズ画像」と呼ぶこととする。図１８−１に、暗ノイズ画像の一例を示す。図１８−１に示した暗ノイズ画像Ｕ１１は、図３０に示した画像と同様に撮像素子のノイズを含む。
【０１４３】
続いて、スクリーニング装置２００は、撮影範囲の中心に任意のウェルが位置するように、ステージ１０１を移動させた後に、マイクロアレイチップＣ１０を撮影して背景画像を生成する。ここでは、図１７に示すように、スクリーニング装置２００は、撮影位置Ｈ１１の中心にウェルＷ１１−５が位置する撮影位置Ｈ１１でマイクロアレイチップＣ１０を撮影して背景画像を生成するものとする。
【０１４４】
続いて、スクリーニング装置２００は、生成した背景画像から、ウェル背景画像を抽出して、抽出したウェル背景画像を記憶部１３３に記憶させる。図１８−２に、ウェル背景画像の一例を示す。図１８−２に示した例では、スクリーニング装置２００は、背景画像Ｂ１１を９等分し、９等分された各画像のうち、ウェルＷ１１−５を含むウェル背景画像ＷＢ１１−５を記憶部１３３に記憶させる。
【０１４５】
スクリーニング装置２００は、このようにして取得した暗ノイズ画像Ｕ１１と、ウェル背景画像ＷＢ１１−５とに基づいて、任意の撮影位置に対応する背景画像を生成する。ここで、スクリーニング装置２００による背景画像生成処理について説明する。
【０１４６】
まず、スクリーニング装置２００は、ウェル背景画像ＷＢ１１−５の輝度から、暗ノイズ画像Ｕ１１の輝度を画素ごとに減算した画像を生成する。なお、以下では、ウェル背景画像の輝度から、暗ノイズ画像の輝度が減算された画像を「チップ蛍光画像」と呼ぶこととする。
【０１４７】
かかるチップ蛍光画像は、マイクロアレイチップＣ１０自体の蛍光だけを含む画像である。具体的に説明すると、暗ノイズ画像Ｕ１１には、撮像素子のノイズが含まれる。一方、ウェル背景画像ＷＢ１１−５には、撮像素子のノイズと、マイクロアレイチップＣ１０自体の蛍光とが含まれる。したがって、スクリーニング装置２００は、ウェル背景画像ＷＢ１１−５の輝度から、暗ノイズ画像Ｕ１１の輝度を画素ごとに減算することにより、マイクロアレイチップＣ１０自体の蛍光だけを含むチップ蛍光画像を生成することができる。
【０１４８】
ここで、マイクロアレイチップＣ１０自体の蛍光は、撮影範囲内において均一なので、チップ蛍光画像の輝度は、１つの撮影範囲内におけるマイクロアレイチップＣ１０自体の蛍光の輝度を示すと言える。すなわち、スクリーニング装置２００は、チップ蛍光画像を用いて、１つの撮影範囲内におけるマイクロアレイチップＣ１０自体の蛍光を得ることができると言える。
【０１４９】
しかし、マイクロアレイチップＣ１０自体の蛍光には、本来、シェーディングによる輝度の歪みが含まれる。したがって、チップ蛍光画像の輝度を、１つの撮影範囲内におけるマイクロアレイチップＣ１０自体の蛍光の輝度として用いても、シェーディングによる輝度の歪みが考慮されないことになる。
【０１５０】
そこで、スクリーニング装置２００は、チップ蛍光画像の輝度に対して、シェーディング係数を乗算、除算することにより、１つの撮影範囲内におけるマイクロアレイチップＣ１０自体の蛍光を得る。これにより、スクリーニング装置２００は、シェーディングによる輝度の歪みを考慮したマイクロアレイチップＣ１０自体の蛍光を得ることができる。
【０１５１】
そして、スクリーニング装置２００は、シェーディングによる輝度の歪みを考慮した蛍光の輝度に、暗ノイズ画像Ｕ１１の輝度を画素ごとに加算することにより、１つの撮影範囲内における背景画像を生成する。
【０１５２】
次に、図１９および図２０を用いて、上述した背景画像生成処理について詳細に説明する。図１９および図２０は、実施例２に係るスクリーニング装置２００による背景画像生成処理を説明するための図である。なお、以下では、暗ノイズ画像Ｕ１１およびウェル背景画像ＷＢ１１−５を用いて背景画像Ｂ１１を生成する場合を例に挙げて説明する。
【０１５３】
まず、スクリーニング装置２００は、ウェル背景画像ＷＢ１１−５に対応する暗ノイズ画像を抽出する。具体的には、スクリーニング装置２００は、ウェル背景画像ＷＢ１１−５に対応する暗ノイズ画像として、図１８−１に示した暗ノイズ画像Ｕ１１−５を抽出する。そして、スクリーニング装置２００は、ウェル背景画像ＷＢ１１−５の輝度から、暗ノイズ画像Ｕ１１−５の輝度を画素ごとに減算し、チップ蛍光画像ＢＵ１１−５を生成する。
【０１５４】
続いて、スクリーニング装置２００は、図１９の左側に示すように、チップ蛍光画像ＢＵ１１−５を用いて、チップ蛍光画像ＢＵ１１−１〜ＢＵ１１−４およびＢＵ１１−６〜ＢＵ１１−９を算出する。図２０を用いて、チップ蛍光画像ＢＵ１１−５を用いて、チップ蛍光画像ＢＵ１１−１を算出する処理について説明する。
【０１５５】
図２０に示すように、スクリーニング装置２００は、チップ蛍光画像ＢＵ１１−５の所定の画素Ｐ１１−５ａの輝度Ｉ１１−５ａに対して、画素Ｐ１１−５ａに対応するシェーディング係数を除算する。続いて、スクリーニング装置２００は、除算した値に対して、チップ蛍光画像ＢＵ１１−１の画素Ｐ１１−１ａに対応するシェーディング係数を乗算する。これにより、スクリーニング装置２００は、チップ蛍光画像ＢＵ１１−１の画素Ｐ１１−１ａの輝度を算出することができる。スクリーニング装置２００は、チップ蛍光画像ＢＵ１１−５の全ての画素について上記処理を行うことにより、チップ蛍光画像ＢＵ１１−１を算出する。スクリーニング装置２００は、同様の処理を行うことにより、チップ蛍光画像ＢＵ１１−２〜ＢＵ１１−４およびＢＵ１１−６〜ＢＵ１１−９を算出する。
【０１５６】
図１９の説明に戻って、スクリーニング装置２００は、チップ蛍光画像ＢＵ１１−１〜ＢＵ１１−９の輝度に、暗ノイズ画像Ｕ１１の輝度を画素ごとに加算する。これにより、スクリーニング装置２００は、撮影位置Ｈ１１における背景画像Ｂ１１を生成することができる。
【０１５７】
スクリーニング装置２００は、暗ノイズ画像Ｕ１１およびウェル背景画像ＷＢ１１−５を用いた背景画像生成処理を、他の撮影位置（例えば、図１７に示した撮影位置Ｈ３１や、Ｈ３３）にも適用することができる。
【０１５８】
このように、実施例２に係るスクリーニング装置２００は、１個の暗ノイズ画像と、１個のウェル背景画像だけを用いて、背景画像を生成するので、予め保持しておく背景画像の数をより少なくすることができる。
【０１５９】
なお、上記では、暗ノイズ画像を生成する場合に、図１７に示した撮影位置Ｈ１１で撮影する例を示したが、スクリーニング装置２００は、他の撮影位置（例えば、撮影位置Ｈ３１やＨ３３）でマイクロアレイチップＣ１０を撮影して暗ノイズ画像を生成してもよい。
【０１６０】
また、上記では、ウェルＷ１１−５を含む背景画像をウェル背景画像とする例を示したが、スクリーニング装置２００は、他のウェル（例えば、ウェルＷ３１−５やＷ３３−４）を含む背景画像をウェル背景画像としてもよい。
【０１６１】
また、上記では、背景画像を９等分し、９等分された各画像のうち真ん中の画像をウェル背景画像とする例を示した。しかし、スクリーニング装置２００は、任意のウェルを含む背景画像であれば、いかなる背景画像をウェル背景画像にしてもよい。例えば、スクリーニング装置２００は、背景画像を任意の数に等分し、等分された各画像のうち所定のウェルを含む画像をウェル背景画像としてもよい。また、スクリーニング装置２００は、背景画像を等分せずに、任意のウェルを含む所定の領域の背景画像をウェル背景画像としてもよい。
【０１６２】
［実施例２に係るスクリーニング装置２００の構成］
次に、実施例２に係るスクリーニング装置２００の構成について説明する。実施例２に係るスクリーニング装置２００の構成は、図５に示したスクリーニング装置１００の構成と比較して、情報処理装置１３０の代わりに、情報処理装置２３０を有する。図２１に、実施例２における情報処理装置２３０の構成を示す。
【０１６３】
図２１に示すように、情報処理装置２３０は、図５に示した情報処理装置１３０と比較して、記憶部１３３、撮影制御部１３６、除去部１３７の代わりに、記憶部２３３、撮影制御部２３６、除去部２３７を有する。
【０１６４】
記憶部２３３は、ウェル背景画像記憶部２３３ａを有する。ウェル背景画像記憶部２３３ａは、暗ノイズ画像や、ウェル背景画像を記憶する。なお、以下に、フローチャートを用いて詳細に説明するが、ウェル背景画像記憶部２３３ａは、露光時間ごとに、ウェル背景画像を記憶する。
【０１６５】
撮影制御部２３６は、ＣＣＤコントローラ１３５に対して、励起光が照射されていないマイクロアレイチップＣ１０を撮影させる。これにより、撮影制御部３３６は、ＣＣＤカメラ１１２から、暗ノイズ画像Ｕを取得して、取得した暗ノイズ画像Ｕをウェル背景画像記憶部２３３ａに記憶させる。また、撮影制御部２３６は、ウェル背景画像を取得するウェル背景撮影処理を行う。かかるウェル背景撮影処理については、図２３を用いて後述する。
【０１６６】
除去部２３７は、背景画像生成処理および背景除去処理を行う。かかる背景画像生成処理および背景除去処理については、図２４を用いて後述する。
【０１６７】
［実施例２に係るスクリーニング装置による試料分別処理の手順］
次に、実施例２に係るスクリーニング装置２００による試料分別処理の手順について説明する。図２２は、実施例２に係るスクリーニング装置２００による試料分別処理の手順を示すフローチャートである。
【０１６８】
図２２に示すように、マイクロアレイチップＣ１０に培養液が滴下された後、処理を開始する旨の指示を受け付けた場合に（ステップＳ４０１肯定）、ステージコントローラ１１５は、撮影範囲の中心に任意のウェルが位置するように、ステージ１０１を移動させる（ステップＳ４０２）。
【０１６９】
続いて、シャッタコントローラ１１６は、シャッタ１０８を閉じて、励起光を遮断する。続いて、撮影制御部２３６は、ＣＣＤコントローラ１３５に対して、マイクロアレイチップＣ１０を撮影するように指示する。ＣＣＤカメラ１１２は、ＣＣＤコントローラ１３５から指示を受け付け、マイクロアレイチップＣ１０を撮影して暗ノイズ画像Ｕを生成する。そして、撮影制御部２３６は、ＣＣＤカメラ１１２から暗ノイズ画像Ｕを取得し（ステップＳ４０３）、取得した暗ノイズ画像Ｕをウェル背景画像記憶部２３３ａに記憶させる。
【０１７０】
続いて、シャッタコントローラ１１６は、シャッタ１０８を開いて、マイクロアレイチップＣ１０に励起光を照射させる（ステップＳ４０４）。続いて、撮影制御部２３６は、ウェル背景画像を取得するウェル背景撮影処理を行う（ステップＳ４０５）。なお、ウェル背景撮影処理については、後に、図２３を用いて詳述する。続いて、シャッタコントローラ１１６は、シャッタ１０８を閉じて、励起光を遮断する（ステップＳ４０６）。
【０１７１】
続いて、マイクロアレイチップＣ１０に試料が滴下された後（ステップＳ４０７）、ステージコントローラ１１５は、撮影範囲の中心に任意のウェルが位置するように、ステージ１０１を移動させる（ステップＳ４０８）。
【０１７２】
続いて、スクリーニング装置２００は、露光時間Ｔｓを初期値１０２４［ｍｓ］に設定する（ステップＳ４０９）。続いて、シャッタコントローラ１１６は、シャッタ１０８を開いて、マイクロアレイチップＣ１０に励起光を照射させる。続いて、撮影制御部２３６は、ＣＣＤカメラ１１２に対して、露光時間Ｔｓ（１０２４［ｍｓ］）が経過した場合にマイクロアレイチップＣ１０を撮影するように指示する。ＣＣＤカメラ１１２は、ＣＣＤコントローラ１３５から指示を受け付け、露光時間Ｔｓ（１０２４［ｍｓ］）が経過した場合に、マイクロアレイチップＣ１０を撮影して試料画像Ｓを生成する。そして、撮影制御部２３６は、ＣＣＤカメラ１１２から試料画像Ｓを取得する（ステップＳ４１０）。
【０１７３】
続いて、撮影制御部２３６は、取得した試料画像Ｓが飽和している場合（ステップＳ４１１肯定）、露光時間Ｔｓを、前回撮影時における露光時間１０２４［ｍｓ］に対して０．８を乗算した値８２０［ｍｓ］に設定する（ステップＳ４１２）。続いて、撮影制御部２３６は、ＣＣＤカメラ１１２に対して、露光時間８２０［ｍｓ］が経過した場合に、マイクロアレイチップＣ１０を撮影するように指示して、試料画像Ｓを取得する（ステップＳ４１０）。撮影制御部２３６は、試料画像Ｓが飽和しなくなるまで、上記ステップＳ４１０〜Ｓ４１２における処理を繰り返し行う。
【０１７４】
そして、試料画像Ｓが飽和していない場合（ステップＳ４１１否定）、除去部２３７は、背景画像生成処理および背景除去処理を行う（ステップＳ４１３）。なお、背景画像生成処理および背景除去処理については、後に、図２４を用いて詳述する。
【０１７５】
続いて、シェーディング補正部１３８は、除去部２３７によって背景ノイズが除去された試料画像Ｓに対してシェーディング補正を行う（ステップＳ４１４）。
【０１７６】
撮影対象のウェルを全て撮影していない場合（ステップＳ４１５否定）、ステージコントローラ１１５は、撮影範囲に撮影対象のウェルが位置するように、ステージ１０１を移動させる（ステップＳ４０８）。スクリーニング装置２００は、撮影対象のウェルを全て撮影するまで、上記ステップＳ４０８〜Ｓ４１５における処理を繰り返し行う。
【０１７７】
撮影対象のウェルを全て撮影した場合（ステップＳ４１５肯定）、分別部１３９は、シェーディング補正部１３８によってシェーディング補正された試料画像から、中点がウェルの中心であり、直径がウェルの直径の１．５倍である円に含まれる画像を抽出して、抽出した画像の輝度の総和を算出する（ステップＳ４１６）。そして、分別部１３９は、算出した輝度の総和を所定の基準露光時間で規格化した後に、規格化した輝度の総和に基づいて試料を分別する（ステップＳ４１７）。
【０１７８】
［ウェル背景撮影処理］
次に、図２３を用いて、図２２のステップＳ４０５におけるウェル背景撮影処理について詳細に説明する。図２３は、撮影制御部２３６によるウェル背景撮影処理の手順を示すフローチャートである。
【０１７９】
図２３に示すように、撮影制御部２３６は、まず、露光時間Ｔｂ（ｉ）を１［ｍｓ］に設定する（ステップＳ５０１）。ここで、カウンタｉの初期値は「１」であるものとする。すなわち、撮影制御部２３６は、露光時間Ｔｂ（１）を１［ｍｓ］に設定する。
【０１８０】
続いて、撮影制御部２３６は、ＣＣＤコントローラ１３５に対して、露光時間１［ｍｓ］（Ｔｂ（１））が経過した場合にマイクロアレイチップＣ１０を撮影するように指示する。そして、撮影制御部２３６は、ＣＣＤカメラ１１２から背景画像Ｂ（ｉ）を取得する（ステップＳ５０２）。続いて、撮影制御部２３６は、取得した背景画像Ｂ（ｉ）から、所定の範囲のウェル背景画像ＷＢ（ｉ）を抽出し（ステップＳ５０３）、抽出したウェル背景画像ＷＢ（ｉ）と露光時間とを対応付けて、ウェル背景画像記憶部２３３ａに記憶させる。
【０１８１】
続いて、撮影制御部２３６は、露光時間Ｔｂ（ｉ）が１０２４［ｍｓ］以上でない場合（ステップＳ５０４否定）、露光時間Ｔｂ（ｉ＋１）を、露光時間Ｔｂ（ｉ）に２を乗算した値である２［ｍｓ］に設定する（ステップＳ５０５）。
【０１８２】
続いて、撮影制御部２３６は、ＣＣＤカメラ１１２に対して、露光時間２［ｍｓ］（Ｔｂ（ｉ＋１））が経過した場合にマイクロアレイチップＣ１０を撮影するように指示する。そして、撮影制御部２３６は、ＣＣＤカメラ１１２から背景画像Ｂ（ｉ＋１）を取得し（ステップＳ５０２）、背景画像Ｂ（ｉ＋１）からウェル背景画像ＷＢ（ｉ＋１）を抽出する（ステップＳ５０３）。そして、撮影制御部２３６は、ウェル背景画像ＷＢ（ｉ＋１）と露光時間とを対応付けて、ウェル背景画像記憶部２３３ａに記憶させる。
【０１８３】
撮影制御部２３６は、露光時間Ｔｂ（ｉ）が１０２４［ｍｓ］以上になるまで、露光時間Ｔｂ（ｉ＋１）を、前回撮影時の露光時間Ｔｂ（ｉ）に２を乗算した値に設定し（ステップＳ５０５）、ウェル背景画像ＷＢ（ｉ＋１）を取得する（ステップＳ５０３）。
【０１８４】
そして、撮影制御部２３６は、露光時間Ｔｂが１０２４［ｍｓ］以上になった場合（ステップＳ５０４肯定）、処理を終了する。図２３に示した例では、撮影制御部２３６は、ウェル背景画像ＷＢ（１）、ＷＢ（２）、・・・、ＷＢ（１１）を生成する。
【０１８５】
［背景画像生成処理および背景除去処理］
次に、図２４を用いて、図２２のステップＳ４１３における背景画像生成処理および背景除去処理について詳細に説明する。図２４は、除去部２３７による背景画像生成処理および背景除去処理の手順を示すフローチャートである。なお、ここでは、撮影制御部２３６は、図２３において説明したウェル背景画像ＷＢ（１）、ＷＢ（２）、・・・、ＷＢ（１１）を記憶しているものとする。
【０１８６】
図２４に示すように、除去部２３７は、まず、ウェル背景画像記憶部２３３ａの中から、試料画像Ｓの露光時間Ｔｓとウェル背景画像ＷＢの露光時間Ｔｂとの間で、条件「Ｔｂ（ｊ）≦Ｔｓ≦Ｔｂ（ｊ＋１）」を満たすウェル背景画像ＷＢ（ｊ）およびＷＢ（ｊ＋１）を選択する（ステップＳ６０１）。
【０１８７】
続いて、除去部２３７は、ウェル背景画像ＷＢ（ｊ）およびＷＢ（ｊ＋１）を用いて、試料画像Ｓの露光時間Ｔｓに対応するウェル背景画像ＷＢｓを算出する（ステップＳ６０２）。具体的には、除去部２３７は、図１５に示した処理手順と同様に、画素毎に輝度を線形補間することにより、ウェル背景画像ＷＢｓを算出する。
【０１８８】
続いて、除去部２３７は、ウェル背景画像ＷＢｓに対応する暗ノイズ画像を抽出する。例えば、ウェル背景画像ＷＢが、図１８−２に示した例と同様に、背景画像を９等分したうちの真ん中の画像であるものとする。かかる場合、除去部２３７は、ウェル背景画像ＷＢｓに対応する暗ノイズ画像として、図１８−１に示した暗ノイズ画像Ｕ１１−５を抽出する。
【０１８９】
続いて、除去部２３７は、ウェル背景画像ＷＢｓの輝度から、暗ノイズ画像（上記例では、暗ノイズ画像Ｕ１１−５）の輝度を画素ごとに減算し、チップ蛍光画像ＢＵｓを生成する（ステップＳ６０３）。
【０１９０】
続いて、除去部２３７は、チップ蛍光画像ＢＵｓを用いて、撮影範囲のサイズ分のチップ蛍光画像ＢＵを算出する（ステップＳ６０４）。具体的には、除去部２３７は、図２０に示したように、チップ蛍光画像ＢＵｓの所定の画素の輝度に対して、かかる画素に対応するシェーディング係数を除算する。続いて、除去部２３７は、除算した値に対して、算出したいチップ蛍光画像（図２０に示した例では、チップ蛍光画像ＢＵ１１−１）の画素に対応するシェーディング係数を乗算する。除去部２３７は、チップ蛍光画像ＢＵの全ての画素について上記処理を行うことにより、チップ蛍光画像ＢＵを算出する。
【０１９１】
続いて、撮影制御部２３６は、チップ蛍光画像ＢＵの輝度に、暗ノイズ画像Ｕの輝度を画素ごとに加算することにより、背景画像Ｂを生成する（ステップＳ６０５）。そして、撮影制御部２３６は、試料画像Ｓの輝度から、背景画像Ｂの輝度を画素ごとに減算する（ステップＳ６０６）。
【０１９２】
［実施例２の効果］
上述してきたように、実施例２に係るスクリーニング装置２００は、１個の暗ノイズ画像と、１個のウェル背景画像だけを用いて、背景画像を生成する。そして、スクリーニング装置２００は、生成した背景画像を用いて、試料画像の背景ノイズを除去する。これにより、実施例２に係るスクリーニング装置２００は、予め保持しておく背景画像の数をより少なくすることができる。
【実施例３】
【０１９３】
ところで、上記実施例１において、シェーディング係数の算出手法（図１１−１〜図１１−４）を説明したが、シェーディング係数は、図１１−１〜図１１−４に示した手法以外の手法によって算出されてもよい。そこで、実施例３では、図１１−１〜図１１−４に示した手法以外の手法によりシェーディング係数を算出する例について説明する。
【０１９４】
［実施例３におけるシェーディング係数算出処理］
まず、図２５−１〜図２５−３を用いて、実施例３に係るスクリーニング装置３００によるシェーディング係数算出処理について説明する。図２５−１は、撮像素子のノイズにより現れる輝度の分布例を示す図である。図２５−１に示すように、撮像素子のノイズには、シェーディングによる輝度の歪みが含まれない。なお、図２５−１に示した例では、撮像素子のノイズが、画像内において均一であるが、実際には不均一ある。
【０１９５】
図２５−２は、背景ノイズの輝度の分布例を示す図である。図２５−２に示すように、背景ノイズには、シェーディングによる輝度の歪みが含まれる。したがって、図２５−２に示すような背景ノイズの輝度から、シェーディング係数を算出することも考えられる。しかし、背景ノイズには、撮像素子のノイズが含まれる。そして、かかる撮像素子のノイズは、画像内において不均一である。そのため、図２５−２に示すような背景ノイズの輝度から、正確なシェーディング係数を算出することができない。
【０１９６】
そこで、実施例３に係るスクリーニング装置３００は、図２５−２に示した背景ノイズの輝度から、図２５−１に示した撮像素子のノイズにより現れる輝度を画素ごとに減算することにより、マイクロアレイチップＣ１０自体の蛍光だけを示す輝度を求める。図２５−３に、マイクロアレイチップＣ１０自体の蛍光の輝度の分布例を示す。図２５−３に示すように、マイクロアレイチップＣ１０自体の蛍光には、シェーディングによる輝度の歪みが含まれ、撮像素子のノイズが含まれない。
【０１９７】
そして、スクリーニング装置３００は、図２５−３に示したマイクロアレイチップＣ１０自体の蛍光を現す輝度に基づいて、シェーディング係数を算出する。具体的には、スクリーニング装置３００は、マイクロアレイチップＣ１０自体の蛍光を現す輝度の最大値を「１」として、各画素のシェーディング係数を算出する。
【０１９８】
例えば、図２５−３に示した例において、輝度の最大値が「１０００」であるものとする。また、図２５−３に示した例において、画素Ａの輝度が「１０００」であり、画素Ｂの輝度が「５００」であり、画素Ｃの輝度が「１００」であるものとする。かかる場合、スクリーニング装置３００は、画素Ａのシェーディング係数を「１」とする。また、スクリーニング装置３００は、画素Ｂのシェーディング係数を、画素Ｂの輝度「５００」を画素Ａの輝度「１０００」により除算した値「０．５」とする。また、スクリーニング装置３００は、画素Ｃのシェーディング係数を、画素Ｃの輝度「１００」を画素Ａの輝度「１０００」により除算した値「０．１」とする。
【０１９９】
［実施例３に係るスクリーニング装置３００の構成］
次に、実施例３に係るスクリーニング装置３００の構成について説明する。実施例３に係るスクリーニング装置３００の構成は、図５に示したスクリーニング装置１００の構成と同様である。ただし、図示することを省略するが、実施例３における情報処理装置１３０は、図５に示した撮影制御部１３６の代わりに、撮影制御部３３６を有する。
【０２００】
撮影制御部３３６は、実施例１において説明した撮影制御部１３６と同様の処理を行う。さらに、実施例３における撮影制御部３３６は、シェーディング係数算出処理を行う。具体的には、撮影制御部３３６は、ＣＣＤコントローラ１３５に対して、励起光が照射されていないマイクロアレイチップＣ１０を撮影させる。これにより、撮影制御部３３６は、ＣＣＤカメラ１１２から、暗ノイズ画像Ｕを取得する。続いて、撮影制御部３３６は、撮影範囲内にウェルが位置しないようにステージ１０１を移動させた後、ＣＣＤコントローラ１３５に対して、励起光が照射されているマイクロアレイチップＣ１０を撮影させる。これにより、撮影制御部３３６は、ＣＣＤカメラ１１２から、背景画像Ｂを取得する。そして、撮影制御部３３６は、背景画像Ｂの輝度から、暗ノイズ画像Ｕの輝度を画素ごとに減算し、減算した輝度に基づいて、シェーディング係数を画素ごとに算出する。
【０２０１】
［実施例３に係るスクリーニング装置によるシェーディング係数算出処理］
次に、図２６を用いて、実施例３に係るスクリーニング装置３００によるシェーディング係数算出処理の手順について説明する。図２６は、実施例３に係るスクリーニング装置３００によるシェーディング係数算出処理手順を示すフローチャートである。
【０２０２】
図２６に示すように、まず、スクリーニング装置３００のシャッタコントローラ１１６は、シャッタ１０８を閉じて、励起光を遮断する（ステップＳ７０１）。続いて、撮影制御部３３６は、ＣＣＤコントローラ１３５に対して、マイクロアレイチップＣ１０を撮影するように指示し、ＣＣＤカメラ１１２から暗ノイズ画像Ｕを取得する（ステップＳ７０２）。
【０２０３】
続いて、ステージコントローラ１１５は、撮影範囲内にウェルが位置しないように、ステージ１０１を移動させる（ステップＳ７０３）。続いて、シャッタコントローラ１１６は、シャッタ１０８を開いて、マイクロアレイチップＣ１０に励起光を照射させる（ステップＳ７０４）。
【０２０４】
続いて、撮影制御部３３６は、ＣＣＤコントローラ１３５に対して、マイクロアレイチップＣ１０を撮影するように指示し、ＣＣＤカメラ１１２から背景画像Ｂを取得する（ステップＳ７０５）。続いて、シャッタコントローラ１１６は、シャッタ１０８を閉じて、励起光を遮断する（ステップＳ７０６）。
【０２０５】
続いて、撮影制御部３３６は、背景画像Ｂの輝度から、暗ノイズ画像Ｕの輝度を画素ごとに減算する（ステップＳ７０７）。撮影制御部３３６は、減算した輝度に基づいて、シェーディング係数を画素ごとに算出する（ステップＳ７０８）。
【０２０６】
［実施例３の効果］
上述してきたように、実施例３に係るスクリーニング装置３００は、背景画像の輝度から、暗ノイズ画像の輝度を画素ごとに減算し、減算した輝度に基づいて、各画素におけるシェーディング係数を算出する。これにより、スクリーニング装置３００は、正確なシェーディング係数を算出することができる。
【実施例４】
【０２０７】
ところで、本願に開示する撮影装置は、上述した実施例以外にも、種々の異なる形態にて実施されてよい。そこで、実施例４では、本願に開示する撮影装置の他の実施例について説明する。
【０２０８】
［システム構成等］
上記実施例１〜３において説明した各処理のうち、自動的におこなわれるものとして説明した処理の全部または一部を手動的におこなうこともでき、あるいは、手動的におこなわれるものとして説明した処理の全部または一部を公知の方法で自動的におこなうこともできる。この他、上記文書中や図面中で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各種のデータやパラメータを含む情報については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。
【０２０９】
また、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。さらに、各装置にて行なわれる各処理機能は、その全部または任意の一部が、ＣＰＵ及び当該ＣＰＵにて解析実行されるプログラムにて実現され、あるいは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。
【０２１０】
［プログラム］
また、上記実施例１〜３で説明した各種の処理は、あらかじめ用意されたプログラムをパーソナルコンピュータやワークステーションなどのコンピュータで実行することによって実現することができる。そこで、以下では、図２７を用いて、上記の実施例１と同様の機能を有する撮影プログラムを実行するコンピュータの一例を説明する。図２７は、撮影プログラムを実行するコンピュータを示す図である。
【０２１１】
図２７に示すように、コンピュータ１０００は、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０１０、キャッシュ１０２０、ＨＤＤ１０３０、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０４０、及びＣＰＵ（Central Processing Unit）１０５０が、バス１０６０によって接続されている。ここで、ＲＯＭ１０４０には、上記の実施例１と同様の機能を発揮する撮影プログラム、つまり、図２７に示すように、撮影制御プログラム１０４１と、除去プログラム１０４２と、シェーディング補正プログラム１０４３と、分別プログラム１０４４とが予め記憶されている。
【０２１２】
そして、ＣＰＵ１０５０は、これらのプログラム１０４１〜１０４４各々を読み出して実行する。これにより、各プログラム１０４１〜１０４４各々は、図２７に示すように、撮影制御プロセス１０５１、除去プロセス１０５２、シェーディング補正プロセス１０５３、分別プロセス１０５４となる。なお、各プロセス１０５１〜１０５４各々は、図５に示した、撮影制御部１３６、除去部１３７、シェーディング補正部１３８、分別部１３９に対応する。
【０２１３】
また、ＨＤＤ１０３０には、図２７に示すように、画像データ１０３１が設けられる。なお、画像データ１０３１は、図５に示した、記憶部１３３に対応する。
【０２１４】
ところで、上記した各プログラム１０４１〜１０４４については、必ずしもＲＯＭ１０４０に記憶させておく必要はない。例えば、コンピュータ１０００に挿入されるフレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯディスク、ＤＶＤディスク、光磁気ディスク、ＩＣカードなどの「可搬用の物理媒体」に各プログラム１０４１〜１０４４を記憶させてもよい。または、コンピュータ１０００の内外に備えられるハードディスクドライブ（ＨＤＤ）などの「固定用の物理媒体」に各プログラム１０４１〜１０４４を記憶させてもよい。さらには、公衆回線、インターネット、ＬＡＮ、ＷＡＮなどを介してコンピュータ１０００に接続される「他のコンピュータ（またはサーバ）」に各プログラム１０４１〜１０４４を記憶させてもよい。そして、コンピュータ１０００が上述した「可搬用の物理媒体」や、「固定用の物理媒体」や、「他のコンピュータ（またはサーバ）」から各プログラム１０４１〜１０４４を読み出して実行するようにしてもよい。
【符号の説明】
【０２１５】
Ｃ１０ マイクロアレイチップ
Ｃ２０ マイクロアレイチップ
１００、２００、３００ スクリーニング装置
１０１ ステージ
１０２ 培養ディッシュ
１０３ ＬＥＤ
１０４ ピペット
１０５ マニピュレータ
１０６ 対物レンズ
１０７ 蛍光ランプ
１０８ シャッタ
１０９ 蛍光フィルタ
１１０ 反射鏡
１１１ 反射鏡
１１２ ＣＣＤカメラ
１１３ 対物レンズ駆動モータ
１１４ ＬＥＤコントローラ
１１５ ステージコントローラ
１１６ シャッタコントローラ
１１７ フォーカスコントローラ
１１８、１２０ ＲＳ２３２Ｃ変換部
１１９ ＤＩＯ
１２１ ＡＩＯ
１２２ ＵＳＢ
１２３ アンプ
１３０ 情報処理装置
１３１ 表示部
１３２ 入力部
１３３ 記憶部
１３３ａ パターン対応記憶部
１３３ｂ 背景画像記憶部
１３４ サーボコントローラ
１３５ ＣＣＤコントローラ
１３６ 撮影制御部
１３７ 除去部
１３８ シェーディング補正部
１３９ 分別部
２３０ 情報処理装置
２３３ 記憶部
２３３ａ ウェル背景画像記憶部
２３６ 撮影制御部
２３７ 除去部
３３６ 撮影制御部
１０００ コンピュータ
１０１０ ＲＡＭ
１０２０ キャッシュ
１０３０ ＨＤＤ
１０３１ 画像データ
１０４０ ＲＯＭ
１０４１ 撮影制御プログラム
１０４２ 除去プログラム
１０４３ シェーディング補正プログラム
１０４４ 分別プログラム
１０５０ ＣＰＵ
１０５１ 撮影制御プロセス
１０５２ 除去プロセス
１０５３ シェーディング補正プロセス
１０５４ 分別プロセス
１０６０ バス
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮影装置、撮影方法および撮影プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
バイオテクノロジー、生化学、分子生物学の分野では、細胞や細菌などの試料に対して遺伝子を組み込み、組み込んだ遺伝子の配列と、試料によって産生されるたんぱく質との関係を調査したり、化学物質が試料に与える影響を調査したりすることが行われている。このような調査では、スクリーニング装置を用いて試料を分別することにより、たんぱく質が産生されているか否かを判別したり、化学物質が試料に与える影響度を判別したりする。
【０００３】
図２８および図２９を用いて、従来のスクリーニング装置を用いた試料の分別手法について説明する。まず、試料が滴下されるマイクロアレイチップについて説明する。図２８は、マイクロアレイチップの概観図を示す。図２８に示すように、マイクロアレイチップは、試料が配置される複数のウェルを有する。図２８に示した例では、マイクロアレイチップは、１万〜数十万個のウェルを有する。また、図２８に示した例において、ウェルの直径は、２０［μｍ（マイクロメートル）］であり、ウェルとウェルとの中心間の距離は５０［μｍ］である。
【０００４】
スクリーニング装置は、マイクロアレイチップに励起光を照射して、かかるマイクロアレイチップを所定の撮影範囲で撮影する。図２９に、従来のスクリーニング装置における撮影範囲の一例を示す。図２９に示した例では、スクリーニング装置は、１回に最大９個（縦３個×横３個）のウェルを撮影する。そして、スクリーニング装置は、撮影位置を移動させながらマイクロアレイチップを９回に分けて撮影することにより、マイクロアレイチップが有する全てのウェルを撮影する。そして、スクリーニング装置は、撮影画像から得られる試料の蛍光や発光の強度（輝度）に基づいて、試料を分別する。
【０００５】
ところで、マイクロアレイチップの撮影画像には、試料の蛍光や発光の他に、撮像素子のノイズや、マイクロアレイチップ自体の蛍光が含まれる。そのため、スクリーニング装置は、撮影画像から試料自体の蛍光や発光の輝度だけを算出することができない。なお、本願では、撮像素子のノイズと、マイクロアレイチップ自体の蛍光とを総称して「背景ノイズ」と呼ぶこととする。
【０００６】
図３０および図３１を用いて、背景ノイズについて説明する。図３０は、撮像素子のノイズを説明するための図である。なお、図３０に示した画像は、励起光が照射されていない状態において撮影されたマイクロアレイチップの画像である。図３０に示すように、励起光が照射されていない状態であっても、撮像素子のノイズにより、撮影画像の輝度は、「０」にならず、微小な値になる。このような撮像素子のノイズにより現れる輝度は、一般に、撮影範囲内において不均一である。例えば、図３０に示した例において、Ｙ座標「０」〜「３００」の輝度は、Ｙ座標「３００」〜「６３０」の輝度よりも小さい。
【０００７】
図３１は、マイクロアレイチップ自体の蛍光を説明するための図である。なお、図３１に示した画像は、励起光が照射されており、かつ、試料が滴下されていない状態において撮影されたマイクロアレイチップの画像である。図３１に示すように、試料が滴下されていない場合であっても、マイクロアレイチップは、励起光を照射されると発光する。特に、図３１に示した例のように、ウェルの縁が発光する場合が多い。なお、図３１に示した画像は、撮影装置によって撮影されているので、撮像素子のノイズも含まれる。すなわち、撮影画像には、試料の蛍光や発光の他に、図３１に示したような撮像素子のノイズや、マイクロアレイチップ自体の蛍光も含まれる。
【０００８】
近年では、試料自体の蛍光や発光の輝度を算出することを目的として、撮影画像から背景ノイズを除去するスクリーニング装置が知られている。具体的には、かかるスクリーニング装置は、試料が滴下されていないマイクロアレイチップを予め撮影しておき、撮影位置ごとに背景ノイズが含まれる画像（以下、「背景画像」と言う）を生成する。そして、かかるスクリーニング装置は、ウェルに試料が配置されたマイクロアレイチップを撮影し、試料の蛍光画像（以下、「試料画像」と言う）を生成する。そして、かかるスクリーニング装置は、撮影位置が試料画像の撮影位置と同一である背景画像を用いて、かかる試料画像の背景ノイズを除去する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−１８４３７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述した従来の技術には、背景画像の数が膨大になるという問題があった。具体的には、スクリーニング装置は、上述したように、撮影位置を移動させながらマイクロアレイチップを複数回撮影するので、１個のマイクロアレイチップに対して膨大な数の背景画像を生成していた。背景画像の数が膨大になると、記憶容量を圧迫するという問題や、背景画像を生成するための撮影時間が長くなるという問題を招く。
【００１１】
例えば、現在の撮影倍率の場合、スクリーニング装置は、マイクロアレイチップを約５００回に分けて撮影する。かかる場合、スクリーニング装置は、１個のマイクロアレイチップに対して５００枚程度の背景画像を生成することになる。また、マイクロアレイチップ１枚当たりのウェル数は年々増加しているため、将来的には、スクリーニング装置は、５０００枚程度の背景画像を生成するようになることも考えられる。
【００１２】
開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、試料画像からノイズを除去するために用いる背景画像の数を減らすことができる撮影装置、撮影方法および撮影プログラム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】
【００１３】
本願の開示する撮影装置は、一つの態様において、試料が配置されるウェルを有するマイクロアレイチップを、撮影位置を移動させながら所定の撮影範囲で撮影する撮影装置であって、前記試料が配置されていないマイクロアレイチップの撮影画像である背景画像のうち、背景画像内におけるウェルの配置パターンの種類であるパターン種別ごとに１個の背景画像を、該パターン種別に対応付けて記憶する背景画像記憶部と、前記背景画像記憶部から、試料が配置されているマイクロアレイチップの撮影画像である試料画像のパターン種別に対応付けて記憶されている背景画像を取得し、取得した背景画像を用いて、前記試料画像に含まれるノイズを除去する除去部とを備えることを要件とする。
【００１４】
なお、本願に開示する撮影装置の構成要素、表現または構成要素の任意の組合せを、方法、装置、システム、コンピュータプログラム、記録媒体、データ構造などに適用したものも、他の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１５】
本願の開示する撮影装置の一つの態様によれば、試料画像からノイズを除去するために用いる背景画像の数を減らすことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、実施例１に係るスクリーニング装置における撮影範囲の一例を示す図である。
【図２】図２は、実施例１に係るスクリーニング装置によって生成される背景画像の一例を示す図である。
【図３】図３は、実施例１に係るスクリーニング装置によって生成される試料画像の一例を示す図である。
【図４】図４は、背景ノイズが除去された試料画像の一例を示す図である。
【図５】図５は、実施例１に係るスクリーニング装置の構成を示す図である。
【図６】図６は、パターン対応記憶部の一例を示す図である。
【図７】図７は、背景画像記憶部の一例を示す図である。
【図８】図８は、試料画像の輝度と露光時間との関係を示す図である。
【図９】図９は、除去部による背景除去処理の一例を説明するための図である。
【図１０】図１０は、シェーディングを説明するための図である。
【図１１−１】図１１−１は、シェーディング係数の算出手法を説明するための図である。
【図１１−２】図１１−２は、シェーディング係数の算出手法を説明するための図である。
【図１１−３】図１１−３は、シェーディング係数の算出手法を説明するための図である。
【図１１−４】図１１−４は、シェーディング係数の算出手法を説明するための図である。
【図１２−１】図１２−１は、分別部による分別処理の一例を説明するための図である。
【図１２−２】図１２−２は、分別部による分別処理の一例を説明するための図である。
【図１３】図１３は、実施例１に係るスクリーニング装置による試料分別処理の手順を示すフローチャートである。
【図１４】図１４は、撮影制御部による背景撮影処理の手順を示すフローチャートである。
【図１５】図１５は、除去部による背景除去処理の手順を示すフローチャートである。
【図１６】図１６は、ウェルの配置パターンが千鳥格子であるマイクロアレイチップの例を示す図である。
【図１７】図１７は、実施例２に係るスクリーニング装置による試料分別処理を説明するための図である。
【図１８−１】図１８−１は、暗ノイズ画像の一例を示す図である。
【図１８−２】図１８−２は、ウェル背景画像の一例を示す図である。
【図１９】図１９は、実施例２に係るスクリーニング装置による背景画像生成処理を説明するための図である。
【図２０】図２０は、実施例２に係るスクリーニング装置による背景画像生成処理を説明するための図である。
【図２１】図２１は、実施例２における情報処理装置の構成を示す図である。
【図２２】図２２は、実施例２に係るスクリーニング装置による試料分別処理の手順を示すフローチャートである。
【図２３】図２３は、撮影制御部によるウェル背景撮影処理の手順を示すフローチャートである。
【図２４】図２４は、除去部による背景画像生成処理および背景除去処理の手順を示すフローチャートである。
【図２５−１】図２５−１は、撮像素子のノイズにより現れる輝度の分布例を示す図である。
【図２５−２】図２５−２は、背景ノイズの輝度の分布例を示す図である。
【図２５−３】図２５−３は、マイクロアレイチップ自体の蛍光の輝度の分布例を示す図である。
【図２６】図２６は、実施例３に係るスクリーニング装置によるシェーディング係数算出処理手順を示すフローチャートである。
【図２７】図２７は、撮影プログラムを実行するコンピュータを示す図である。
【図２８】図２８は、マイクロアレイチップの概観図を示す図である。
【図２９】図２９は、従来のスクリーニング装置における撮影範囲の一例を示す図である。
【図３０】図３０は、撮像素子のノイズを説明するための図である。
【図３１】図３１は、マイクロアレイチップ自体の蛍光を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本願の開示する撮影装置、撮影方法および撮影プログラムの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例により本願の開示する撮影装置、撮影方法および撮影プログラムが限定されるものではない。例えば、以下の実施例では、本願の開示する撮影装置をスクリーニング装置に適用する例について説明するが、本願の開示する撮影装置は、試料を分別しない顕微鏡装置にも適用することができる。
【実施例１】
【００１８】
［実施例１に係るスクリーニング装置による試料分別処理］
まず、実施例１に係るスクリーニング装置１００による試料分別処理について説明する。実施例１に係るスクリーニング装置１００は、背景画像を生成する場合に、特定の撮影位置だけでマイクロアレイチップを撮影する。具体的には、スクリーニング装置１００は、撮影範囲内におけるウェルの配置パターンが同一になる撮影位置が複数存在する場合、かかる複数の撮影位置のうち１つの撮影位置だけでマイクロアレイチップを撮影して背景画像を生成する。
【００１９】
そして、スクリーニング装置１００は、生成した背景画像の中から、ウェルの配置パターンが、試料画像におけるウェルの配置パターンと一致する背景画像を選択する。続いて、スクリーニング装置１００は、試料画像の輝度から、選択した背景画像の輝度を画素ごとに減算することにより、試料画像の背景ノイズを除去する。そして、スクリーニング装置１００は、背景ノイズが除去された試料画像を用いて、試料の輝度を算出し、算出した輝度に基づいて試料を分別する。
【００２０】
ここで、ウェルの配置パターンが同一になる背景画像を１個だけ生成する理由について説明する。上述したように、背景画像は、試料画像から背景ノイズを除去するために用いられる。背景ノイズのうち、撮像素子のノイズにより現れる輝度は、撮影範囲のサイズが同一であれば、撮影位置が異なる場合であっても同一になる。
【００２１】
また、背景ノイズのうち、マイクロアレイチップ自体の蛍光は、撮影範囲内におけるウェルの配置パターンが同一であれば、撮影位置が異なる場合であっても同一になる。すなわち、撮影範囲のサイズが同一であり、かつ、試料画像におけるウェルの配置パターンと背景画像におけるウェルの配置パターンとが一致する場合、スクリーニング装置１００は、かかる背景画像を用いて、試料画像の背景ノイズを除去することができる。このようなことから、スクリーニング装置１００は、ウェルの配置パターンが同一になる撮影位置が存在する場合、かかる撮影位置のうち１つの撮影位置でマイクロアレイチップを撮影して背景画像を生成する。
【００２２】
上述した試料分別処理について、図１〜図４を用いて具体的に説明する。図１は、実施例１に係るスクリーニング装置１００における撮影範囲の一例を示す図である。図１に示した例において、スクリーニング装置１００は、マイクロアレイチップＣ１０を、撮影位置Ｈ１１〜Ｈ１３、Ｈ２１〜Ｈ２３、Ｈ３１〜Ｈ３３で撮影する。
【００２３】
なお、実施例１において、スクリーニング装置１００の撮影位置は、予め決められているものとする。また、スクリーニング装置１００は、各撮影位置におけるウェルの配置パターンを予め認識しているものとする。すなわち、図１に示した例において、スクリーニング装置１００は、マイクロアレイチップＣ１０を撮影する撮影位置が、予め撮影位置Ｈ１１〜Ｈ１３、Ｈ２１〜Ｈ２３、Ｈ３１〜Ｈ３３に決められている。また、スクリーニング装置１００は、撮影位置Ｈ１１〜Ｈ１３、Ｈ２１〜Ｈ２３、Ｈ３１〜Ｈ３３におけるウェルの配置パターンを予め認識している。
【００２４】
図１に示した例において、撮影位置Ｈ１１、Ｈ１２、Ｈ２１およびＨ２２におけるウェルの配置パターンは同一である。したがって、スクリーニング装置１００は、撮影位置Ｈ１１、Ｈ１２、Ｈ２１またはＨ２２のいずれか１つの撮影位置でマイクロアレイチップＣ１０を撮影して背景画像を生成する。
【００２５】
また、撮影位置Ｈ１３およびＨ２３におけるウェルの配置パターンが同一であるので、スクリーニング装置１００は、撮影位置Ｈ１３またはＨ２３のいずれか一方の撮影位置でマイクロアレイチップＣ１０を撮影して背景画像を生成する。同様に、スクリーニング装置１００は、撮影位置Ｈ３１またはＨ３２のいずれか一方の撮影位置でマイクロアレイチップＣ１０を撮影して背景画像を生成する。また、スクリーニング装置１００は、撮影位置Ｈ３３でマイクロアレイチップＣ１０を撮影して背景画像を生成する。すなわち、図１に示した例において、スクリーニング装置１００は、合計４個の背景画像を生成する。なお、以下では、各撮影位置で取り得るウェルの配置パターンを「基本パターン」と呼ぶこととする。
【００２６】
図２に、実施例１に係るスクリーニング装置１００によって生成される背景画像の一例を示す。図２に示した例では、スクリーニング装置１００は、図１に示した撮影位置Ｈ１１、Ｈ１３、Ｈ３１、Ｈ３３でマイクロアレイチップＣ１０を撮影して、背景画像Ｂ１１、Ｂ１３、Ｂ３１、Ｂ３３を生成している。
【００２７】
なお、実施例１において、スクリーニング装置１００は、背景画像を生成する場合に、どの撮影位置でマイクロアレイチップＣ１０を撮影するかが予め決められているものとする。すなわち、図２に示した例において、スクリーニング装置１００は、背景画像を生成する場合には、撮影位置Ｈ１１、Ｈ１３、Ｈ３１、Ｈ３３でマイクロアレイチップＣ１０を撮影することが予め決められている。
【００２８】
続いて、スクリーニング装置１００は、ウェルに試料が配置されたマイクロアレイチップＣ１０を、全ての撮影位置で撮影して、撮影位置ごとに試料画像を生成する。図３に、実施例１に係るスクリーニング装置１００によって生成される試料画像の一例を示す。図３に示した例では、スクリーニング装置１００は、撮影位置Ｈ１１〜Ｈ１３、Ｈ２１〜Ｈ２３、Ｈ３１〜Ｈ３３においてマイクロアレイチップＣ１０を撮影して、試料画像Ｓ１１〜Ｓ１３、Ｓ２１〜Ｓ２３、Ｓ３１〜Ｓ３３を生成している。
【００２９】
具体的には、スクリーニング装置１００は、ウェルＷ１１−６に試料Ｃ１１が配置されたマイクロアレイチップＣ１０を撮影位置Ｈ１１で撮影することにより、試料画像Ｓ１１を生成している。同様に、スクリーニング装置１００は、試料Ｃ１２を含む試料画像Ｓ１２と、試料Ｃ２２ａおよびＣ２２ｂを含む試料画像Ｓ２２と、試料Ｃ３１を含む試料画像Ｓ３１と、試料Ｃ３３を含む試料画像Ｓ３３とを生成している。また、スクリーニング装置１００は、試料を含まない試料画像Ｓ１３、Ｓ２１、Ｓ２３、Ｓ３２も生成している。
【００３０】
続いて、スクリーニング装置１００は、予め生成しておいた背景画像の中から、ウェルの配置パターンが、試料画像におけるウェルの配置パターンと一致する背景画像を選択する。続いて、スクリーニング装置１００は、選択した背景画像を用いて、試料画像から背景ノイズを除去する。
【００３１】
図１〜図３に示した例を用いて説明する。例えば、スクリーニング装置１００は、図３に示した試料画像Ｓ１１の背景ノイズを除去する場合、図２に示した背景画像Ｂ１１、Ｂ１３、Ｂ３１、Ｂ３３の中から、背景画像Ｂ１１を選択する。これは、試料画像Ｓ１１におけるウェルの配置パターンと、背景画像Ｂ１１におけるウェルの配置パターンとが同一であるからである。続いて、スクリーニング装置１００は、試料画像Ｓ１１の輝度から、背景画像Ｂ１１の輝度を画素ごとに減算することにより、試料画像Ｓ１１から背景ノイズを除去する。
【００３２】
同様にして、スクリーニング装置１００は、背景画像Ｂ１１を用いて、試料画像Ｓ１２、Ｓ２１およびＳ２２の背景ノイズを除去する。また、スクリーニング装置１００は、背景画像Ｂ１３を用いて、試料画像Ｓ１３およびＳ２３の背景ノイズを除去する。また、スクリーニング装置１００は、背景画像Ｂ３１を用いて、試料画像Ｓ３１およびＳ３２の背景ノイズを除去する。また、スクリーニング装置１００は、背景画像Ｂ３３を用いて、試料画像Ｓ３３の背景ノイズを除去する。
【００３３】
図４に、背景ノイズが除去された試料画像の一例を示す。図４に示した試料画像は、図３に示した試料画像Ｓ１１〜Ｓ１３、Ｓ２１〜Ｓ２３、Ｓ３１〜Ｓ３３から背景ノイズが除去された画像であるものとする。図４に示すように、背景ノイズが除去された試料画像には、試料Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ２２ａ、Ｃ２２ｂ、Ｃ３１、Ｃ３３自体の蛍光または発光が現れる。スクリーニング装置１００は、図４に示した試料画像に基づいて、試料Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ２２ａ、Ｃ２２ｂ、Ｃ３１、Ｃ３３を分別する。
【００３４】
以上のように、実施例１に係るスクリーニング装置１００は、ウェルの配置パターンが同一になる背景画像を重複させることなく生成する。そして、スクリーニング装置１００は、ウェルの配置パターンが、試料画像におけるウェルの配置パターンと同一である背景画像を選択し、選択した背景画像を用いて試料画像から背景ノイズを除去する。これにより、実施例１に係るスクリーニング装置１００は、試料画像からノイズを除去するために用いる背景画像を少数にすることができる。その結果、スクリーニング装置１００は、記憶容量を圧迫することなく、背景画像を生成するための撮影時間を短くすることができる。
【００３５】
例えば、従来のスクリーニング装置は、１万〜数十万個のウェルを有するマイクロアレイチップを５００回程度に分けて撮影するので、５００個程度の背景画像を生成していた。一方、実施例１に係るスクリーニング装置１００は、マイクロアレイチップを５００回程度に分けて撮影する場合であっても、基本パターンの数の分だけ背景画像を生成するので、背景画像の数を従来のスクリーニング装置よりも少なくすることができる。
【００３６】
なお、上記では説明を省略したが、実施例１に係るスクリーニング装置１００は、励起光を照射する時間（以下、「露光時間」と言う）を変化させながら、マイクロアレイチップを複数回撮影して、撮影位置ごとに露光時間の異なる複数の背景画像を生成する。以下では、露光時間の異なる複数の背景画像を生成する処理も含めて、実施例１に係るスクリーニング装置１００について詳細に説明する。
【００３７】
［実施例１に係るスクリーニング装置１００の構成］
次に、実施例１に係るスクリーニング装置１００の構成について説明する。図５は、実施例１に係るスクリーニング装置１００の構成を示す図である。
【００３８】
図５に示すように、スクリーニング装置１００は、ステージ１０１と、培養ディッシュ１０２と、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）１０３と、ピペット１０４と、マニピュレータ１０５と、対物レンズ１０６と、蛍光ランプ１０７と、シャッタ１０８と、蛍光フィルタ１０９と、反射鏡１１０と、反射鏡１１１と、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラ１１２と、対物レンズ駆動モータ１１３と、ＬＥＤコントローラ１１４と、ステージコントローラ１１５と、シャッタコントローラ１１６と、フォーカスコントローラ１１７と、ＲＳ（Recommended Standard）２３２Ｃ変換部１１８と、ＤＩＯ（Digital Input Output）１１９と、ＲＳ２３２Ｃ変換部１２０と、ＡＩＯ（Analog Input Output）１２１と、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）１２２と、アンプ１２３と、情報処理装置１３０とを有する。
【００３９】
ステージ１０１は、水平方向に移動可能なＸＹステージであり、培養ディッシュ１０２と、マイクロアレイチップＣ１０とを搭載する。スクリーニング装置１００は、ステージ１０１を移動させることにより撮影位置を変更する。培養ディッシュ１０２は、細胞や細菌などの試料が培養されるための皿である。
【００４０】
ＬＥＤ１０３は、マイクロアレイチップＣ１０に対して上方から光を照射する。ピペット１０４は、先端を微細化した中空のガラス針であり、マイクロアレイチップＣ１０上の細胞に遺伝子等の目的物を注入する。マニピュレータ１０５は、ピペット１０４を移動させる。対物レンズ１０６は、拡大倍率の異なる複数のレンズを有し、マイクロアレイチップＣ１０の一部分を拡大する。
【００４１】
蛍光ランプ１０７は、励起光をマイクロアレイチップＣ１０に照射する。シャッタ１０８は、蛍光ランプ１０７によって照射された励起光の光路を開閉する。蛍光フィルタ１０９は、蛍光ランプ１０７によって照射された励起光のうち、試料の励起に用いられる波長の光を抽出する。反射鏡１１０は、蛍光ランプ１０７によって照射された励起光をマイクロアレイチップＣ１０へ向けて反射させる。
【００４２】
反射鏡１１１は、対物レンズ１０６によって拡大されたマイクロアレイチップＣ１０の画像をＣＣＤカメラ１１２へ向けて反射させる。ＣＣＤカメラ１１２は、反射鏡１１１により反射されたマイクロアレイチップＣ１０の一部分を撮影して撮影画像を生成する。対物レンズ駆動モータ１１３は、対物レンズ１０６を駆動させる。
【００４３】
ＬＥＤコントローラ１１４は、ＬＥＤ１０３に光を照射させるか否かを制御する。ステージコントローラ１１５は、ステージ１０１の移動を制御する。シャッタコントローラ１１６は、シャッタ１０８の開閉を制御することにより、マイクロアレイチップＣ１０に励起光が照射される時間（露光時間）を制御する。フォーカスコントローラ１１７は、対物レンズ駆動モータ１１３を制御することにより、拡大倍率を変更する。
【００４４】
ＲＳ２３２Ｃ変換部１１８、ＤＩＯ１１９、ＲＳ２３２Ｃ変換部１２０、ＡＩＯ１２１は、インタフェースであり、ＵＳＢ１２２を介して、情報処理装置１３０と接続される。具体的には、ＲＳ２３２Ｃ変換部１１８は、ステージコントローラ１１５と情報処理装置１３０とを接続する。また、ＤＩＯ１１９は、シャッタコントローラ１１６と情報処理装置１３０とを接続する。また、ＲＳ２３２Ｃ変換部１２０は、フォーカスコントローラ１１７と情報処理装置１３０とを接続する。また、ＡＩＯ１２１は、ＬＥＤコントローラ１１４と情報処理装置１３０とを接続する。
【００４５】
アンプ１２３は、後述するサーボコントローラ１３４から入力された制御信号を増幅して、増幅した制御信号をピペット１０４やマニピュレータ１０５に出力する。
【００４６】
情報処理装置１３０は、図５に示すように、表示部１３１と、入力部１３２と、記憶部１３３と、サーボコントローラ１３４と、ＣＣＤコントローラ１３５と、撮影制御部１３６と、除去部１３７と、シェーディング補正部１３８と、分別部１３９とを有する。
【００４７】
表示部１３１は、各種情報を表示する表示デバイスであり、例えば、液晶ディスプレイである。入力部１３２は、各種情報や操作指示を入力するための入力デバイスであり、例えば、キーボードやマウスである。
【００４８】
記憶部１３３は、各種情報を記憶する記憶デバイスであり、例えば、メモリやハードディスクである。実施例１における記憶部１３３は、パターン対応記憶部１３３ａと、背景画像記憶部１３３ｂとを有する。
【００４９】
パターン対応記憶部１３３ａは、撮影位置に対応付けて、かかる撮影位置におけるウェルの配置パターンの種別を記憶する。図６に、パターン対応記憶部１３３ａの一例を示す。図６に示すように、パターン対応記憶部１３３ａは、「撮影位置」と、「パターン種別」といった項目を有する。
【００５０】
「撮影位置」は、スクリーニング装置１００がマイクロアレイチップＣ１０を撮影する際の撮影位置を示す。なお、図６に示した「撮影位置」に記憶されている情報は、図１における撮影位置に付した符号Ｈ１１〜Ｈ１３、Ｈ２１〜Ｈ２３、Ｈ３１〜Ｈ３３に対応する。「パターン種別」は、基本パターンの種別を示す。
【００５１】
すなわち、図６に示したパターン対応記憶部１３３ａの１行目は、撮影位置Ｈ１１におけるウェルの配置パターンが、基本パターンＰＴ１であることを示している。また、図６に示したパターン対応記憶部１３３ａの２行目は、撮影位置Ｈ１２におけるウェルの配置パターンが、基本パターンＰＴ１であることを示している。このように、図６に示したパターン対応記憶部１３３ａは、撮影位置Ｈ１１、Ｈ１２、Ｈ２１およびＨ２２におけるウェルの配置パターンが同一であることを示している。同様に、図６に示したパターン対応記憶部１３３ａは、撮影位置Ｈ１３およびＨ２３におけるウェルの配置パターンが同一であり、撮影位置Ｈ３１およびＨ３２におけるウェルの配置パターンが同一であることを示している。
【００５２】
背景画像記憶部１３３ｂは、パターン種別に対応付けて、露光時間ごとに背景画像を記憶する。背景画像記憶部１３３ｂは、後述する撮影制御部１３６によって各種情報を記憶される。図７に、背景画像記憶部１３３ｂの一例を示す。図７に示すように、背景画像記憶部１３３ｂは、「パターン種別」、「露光時間」、「背景画像」といった項目を有する。
【００５３】
「パターン種別」は、図６に示した「パターン種別」に対応する。「露光時間」は、背景画像が撮影される際にマイクロアレイチップＣ１０に励起光が照射されていた時間を示す。「背景画像」は、背景画像のファイル名（デバイス名や、ディレクトリ名、フォルダ名等を含む）を示す。
【００５４】
すなわち、図７に示した背景画像記憶部１３３ｂの１行目は、ウェルの配置パターンが基本パターンＰＴ１であり、かつ、露光時間が１［ｍｓ］である背景画像が、背景画像Ｂ１（１）であることを示している。また、図７に示した背景画像記憶部１３３ｂの２行目は、ウェルの配置パターンが基本パターンＰＴ１であり、かつ、露光時間が２［ｍｓ］である背景画像が、背景画像Ｂ１（２）であることを示している。
【００５５】
サーボコントローラ１３４は、アンプ１２３を介して所定の制御信号をピペット１０４やマニピュレータ１０５へ出力することにより、培養液や試料をマイクロアレイチップＣ１０上に滴下させる。ＣＣＤコントローラ１３５は、後述する撮影制御部１３６の指示に従ってＣＣＤカメラ１１２を制御する。
【００５６】
撮影制御部１３６は、ＣＣＤコントローラ１３５に対して、マイクロアレイチップＣ１０を撮影するように指示して、ＣＣＤコントローラ１３５から試料画像や背景画像を取得する。以下に、撮影制御部１３６による処理を、試料撮影処理と背景撮影処理とに分けて具体的に説明する。
【００５７】
まず、撮影制御部１３６による試料撮影処理について説明する。撮影制御部１３６は、試料画像を取得する場合、ステージコントローラ１１５に対して、ステージ１０１を移動するように指示する。例えば、スクリーニング装置１００の撮影位置が、図１に示した撮影位置Ｈ１１〜Ｈ１３、Ｈ２１〜Ｈ２３、Ｈ３１〜Ｈ３３に決められているものとする。また、スクリーニング装置１００は、試料画像を取得する場合、撮影位置Ｈ１１、Ｈ１２、Ｈ１３、Ｈ２１、・・・、Ｈ３２、Ｈ３３の順に撮影することが決められているものとする。かかる場合、撮影制御部１３６は、撮影位置が、撮影位置Ｈ１１になるようにステージ１０１を移動するように指示する。
【００５８】
かかる指示を受け付けたステージコントローラ１１５は、ステージ１０１を移動させる。続いて、撮影制御部１３６は、撮影時の露光時間を所定の初期値に設定する。そして、撮影制御部１３６は、かかる露光時間が経過した場合にマイクロアレイチップＣ１０を撮影するように、ＣＣＤコントローラ１３５に対して指示する。ＣＣＤコントローラ１３５は、かかる指示に従って撮影するようにＣＣＤカメラ１１２を制御する。そして、ＣＣＤカメラ１１２は、所定の露光時間が経過した場合に、マイクロアレイチップＣ１０を撮影して試料画像を生成し、生成した試料画像を、ＣＣＤコントローラ１３５を介して撮影制御部１３６へ送信する。
【００５９】
続いて、撮影制御部１３６は、ＣＣＤカメラ１１２から受け付けた試料画像が飽和しているか否かを判定する。例えば、ＣＣＤカメラ１１２の仕様により画像の輝度を１２ビットで表すことが定められている場合、撮影制御部１３６は、試料画像に輝度「４０９５」の画素が含まれているか否かを判定する。そして、撮影制御部１３６は、試料画像に輝度「４０９５」の画素が含まれている場合、かかる試料画像が飽和していると判定する。
【００６０】
試料画像が飽和しているか否かを判定する理由は、試料画像の輝度が飽和してしまうと、各試料の輝度の大小関係を正確に把握できなくなるからである。例えば、試料画像Ａの輝度よりも試料画像Ｂの輝度の方が大きい場合であっても、露光時間が長すぎると、試料画像Ａと試料画像Ｂの輝度は最大値（上記例では、輝度「４０９５」）になるため、同一に見えてしまう。そこで、スクリーニング装置１００は、輝度が飽和していない試料画像を用いることによって、各試料の輝度の大小関係を正確に把握することを可能にしている。
【００６１】
試料画像が飽和している場合、撮影制御部１３６は、露光時間を前回に指示したときよりも短い時間に設定する。そして、撮影制御部１３６は、ＣＣＤコントローラ１３５に対して、かかる露光時間が経過した場合にマイクロアレイチップＣ１０を撮影するように指示する。撮影制御部１３６は、試料画像が飽和しなくなるまで、露光時間を徐々に短くしながら、ＣＣＤコントローラ１３５に対してマイクロアレイチップＣ１０を撮影するように指示する。
【００６２】
試料画像が飽和していない場合、撮影制御部１３６は、ステージコントローラ１１５に対して、ステージ１０１を他の撮影位置へ移動するように指示する。上記例と同様に、撮影位置Ｈ１１、Ｈ１２、・・・、Ｈ３２、Ｈ３３の順に撮影することが決められている場合、撮影制御部１３６は、撮影位置が、撮影位置Ｈ１２になるようにステージ１０１を移動するように指示する。
【００６３】
そして、撮影制御部１３６は、露光時間を初期値に設定して、かかる露光時間が経過した場合に、マイクロアレイチップＣ１０を撮影するように、ＣＣＤコントローラ１３５に対して指示する。続いて、撮影制御部１３６は、上述した試料画像が飽和しているか否かを判定する処理を行う。撮影制御部１３６は、全ての撮影位置でマイクロアレイチップＣ１０を撮影するまで、ステージ移動処理と、露光時間を設定する処理と、飽和しているか否かを判定する処理と、を繰り返し行う。
【００６４】
次に、撮影制御部１３６による背景撮影処理について説明する。撮影制御部１３６は、背景画像を取得する場合、ステージコントローラ１１５に対して、撮影範囲内のウェルの配置パターンが基本パターンになるように、ステージ１０１を移動するように指示する。例えば、図２に示した例のように、スクリーニング装置１００は、背景画像を生成する場合に、撮影位置Ｈ１１、Ｈ１３、Ｈ３１、Ｈ３３でマイクロアレイチップＣ１０を撮影することが予め決められているものとする。また、スクリーニング装置１００は、背景画像を取得する場合、撮影位置Ｈ１１、Ｈ１３、Ｈ３１、Ｈ３３の順に撮影することが決められているものとする。かかる場合、撮影制御部１３６は、撮影位置が、撮影位置Ｈ１１になるようにステージ１０１を移動するように指示する。
【００６５】
かかる指示を受け付けたステージコントローラ１１５は、ステージ１０１を移動させる。続いて、撮影制御部１３６は、ＣＣＤコントローラ１３５に対して、所定の露光時間が経過した場合にマイクロアレイチップＣ１０を撮影するように指示する。このとき、撮影制御部１３６は、複数の露光時間（例えば、１、２、４、・・・、１０２４［ｍｓ］）を指定して、指定した露光時間が経過するたびにマイクロアレイチップＣ１０を撮影するように指示する。
【００６６】
ＣＣＤカメラ１１２は、指定された露光時間が経過するたびに、マイクロアレイチップＣ１０を撮影して背景画像を生成し、生成した背景画像を撮影制御部１３６へ送信する。そして、撮影制御部１３６は、ＣＣＤカメラ１１２から受け付けた背景画像と、かかる背景画像の露光時間と、かかる背景画像のウェルの配置パターンを示すパターン種別とを対応付けて背景画像記憶部１３３ｂに記憶させる。
【００６７】
続いて、撮影制御部１３６は、ステージコントローラ１１５に対して、撮影範囲内のウェルの配置パターンが未撮影の基本パターンになるように、ステージ１０１を移動するように指示する。上記例と同様に、撮影位置Ｈ１１、Ｈ１３、Ｈ３１、Ｈ３３の順に撮影することが決められている場合、撮影制御部１３６は、撮影位置が、撮影位置Ｈ１３になるようにステージ１０１を移動するように指示する。撮影制御部１３６は、全ての基本パターンについて背景画像を取得するまで、ＣＣＤコントローラ１３５に対してマイクロアレイチップＣ１０を撮影するように指示する。
【００６８】
図１に示した例を用いて、撮影制御部１３６による背景撮影処理について説明する。ここでは、最初に、撮影位置Ｈ１１でマイクロアレイチップＣ１０を撮影して背景画像を取得するものとする。まず、撮影制御部１３６は、ステージコントローラ１１５に対して、撮影位置が撮影位置Ｈ１１になるように、ステージ１０１を移動するように指示する。
【００６９】
ステージ１０１が移動した後、撮影制御部１３６は、ＣＣＤコントローラ１３５に対して、例えば、露光時間１［ｍｓ］、２［ｍｓ］、４［ｍｓ］、・・・、１０２４［ｍｓ］が経過した場合にマイクロアレイチップＣ１０を撮影するように指示する。かかる指示をＣＣＤコントローラ１３５から受け付けたＣＣＤカメラ１１２は、露光時間１［ｍｓ］、２［ｍｓ］、４［ｍｓ］、・・・、１０２４［ｍｓ］が経過するたびに、マイクロアレイチップＣ１０を撮影して背景画像を生成する。
【００７０】
そして、撮影制御部１３６は、ＣＣＤカメラ１１２から、露光時間１［ｍｓ］で撮影された背景画像を受け付けた場合に、かかる背景画像のファイル名と、露光時間１［ｍｓ］と、パターン種別「ＰＴ１」とを対応付けて背景画像記憶部１３３ｂに記憶させる。同様に、撮影制御部１３６は、背景画像を受け付けるたびに、背景画像等を背景画像記憶部１３３ｂに記憶させる。
【００７１】
ここで、露光時間の異なる複数の背景画像を取得する理由について説明する。上述したように、撮影制御部１３６は、試料画像を取得する場合に、試料画像の輝度が飽和しなくなるまで、露光時間を変化させる。そのため、露光時間は、試料画像によって異なる場合がある。スクリーニング装置１００は、試料画像から背景ノイズを除去する場合、露光時間が、試料画像の露光時間と一致する背景画像を用いることが望ましい。これは、露光時間によって背景ノイズが変化するからである。
【００７２】
図８を用いて具体的に説明する。図８は、試料画像の輝度と露光時間との関係を示す図である。図８において、グラフＬ１０は、試料画像の輝度を示す。また、グラフＮ１１は、撮像素子のノイズにより現れる輝度を示す。また、グラフＮ１２は、マイクロアレイチップＣ１０自体の蛍光の輝度を示す。図８に示すように、露光時間が長くなるほど、試料画像の輝度は大きくなる。また、露光時間が長くなるほど、撮像素子のノイズにより現れる輝度と、マイクロアレイチップＣ１０自体の蛍光の輝度も大きくなる。
【００７３】
このようなことから、撮影制御部１３６は、試料画像の露光時間と同一または近似の露光時間において撮影された背景画像を用いることができるように、露光時間の異なる複数の背景画像を取得する。
【００７４】
除去部１３７は、撮影制御部１３６によって生成された試料画像から背景ノイズを除去する。具体的には、除去部１３７は、まず、パターン対応記憶部１３３ａから、試料画像のパターン種別を取得する。続いて、除去部１３７は、背景画像記憶部１３３ｂから、試料画像のパターン種別に対応付けて記憶されている背景画像を取得する。さらに、除去部１３７は、取得した背景画像の中から、露光時間が、試料画像の露光時間以下である背景画像と、試料画像の露光時間以上である背景画像とを選択する。
【００７５】
続いて、除去部１３７は、選択した２個の背景画像を補間することにより、試料画像の露光時間に対応する背景画像を算出する。具体的には、除去部１３７は、以下の式（１）により、試料画像の露光時間に対応する背景画像を算出する。なお、以下では、試料画像の露光時間に対応する背景画像を「背景画像Ｂｓ」と呼び、除去部１３７によって選択された２個の背景画像を、「背景画像Ｂ（ｊ）」、「背景画像Ｂ（ｊ＋１）」と呼ぶこととする。
【００７６】
Ｉｓ＝Ｉａ＋｛Ｔｓ−Ｔｂ（ｊ）｝／｛Ｔｂ（ｊ＋１）−Ｔｂ（ｊ）｝×（Ｉｂ−Ｉａ）・・・（１）
【００７７】
上記式（１）において、Ｉｓは、背景画像Ｂｓの所定の画素Ｐｓの輝度を示す。また、Ｉａは、画素Ｐｓに対応する背景画像Ｂ（ｊ）の画素Ｐａの輝度を示す。また、Ｉｂは，画素Ｐｓに対応する背景画像Ｂ（ｊ＋１）の画素Ｐｂの輝度を示す。また、Ｔｓは、試料画像の露光時間を示す。また、Ｔｂ（ｊ）は、背景画像Ｂ（ｊ）の露光時間を示す。また、Ｔｂ（ｊ＋１）は、背景画像Ｂ（ｊ＋１）の露光時間を示す。
【００７８】
除去部１３７は、上記式（１）を用いて、背景画像Ｂｓの全画素の輝度を算出する。そして、除去部１３７は、試料画像の輝度から、算出した背景画像の輝度を画素ごとに減算する。
【００７９】
除去部１３７による背景除去処理について、図９に示す例を用いて説明する。図９は、除去部１３７による背景除去処理の一例を説明するための図である。ここでは、図３に示した試料画像Ｓ１２の背景ノイズを除去する場合を例に挙げて説明する。なお、試料画像Ｓ１２の露光時間Ｔｓは、８２０［ｍｓ］であるものとする。また、背景画像記憶部１３３ｂは、図７に示した状態であるものとする。
【００８０】
かかる場合、除去部１３７は、まず、パターン対応記憶部１３３ａから、試料画像Ｓ１２（撮影位置Ｈ１２）のパターン種別「ＰＴ１」を取得する。続いて、除去部１３７は、背景画像記憶部１３３ｂから、パターン種別が、試料画像Ｓ１２のパターン種別「ＰＴ１」と一致する背景画像Ｂ１（１）〜Ｂ１（１１）を取得する。さらに、除去部１３７は、背景画像Ｂ１（１）〜Ｂ１（１１）の中から、例えば、露光時間が、露光時間Ｔｓ以下である背景画像Ｂ１（１０）と、露光時間Ｔｓ以上である背景画像Ｂ１（１１）とを選択する。そして、除去部１３７は、背景画像Ｂ１（１０）と背景画像Ｂ１（１１）とを線形補間して、露光時間Ｔｓ（８２０［ｍｓ］）に対応する背景画像Ｂ１１ｓを算出する。
【００８１】
具体的には、除去部１３７は、図９に示すように、画素Ｐ１１ａの輝度Ｉ１１ａと、画素Ｐ１１ａに対応する画素Ｐ１１ｂの輝度Ｉ１１ｂとを上記式（１）に代入することにより、背景画像Ｂ１１ｓの画素Ｐ１１ｓにおける輝度Ｉ１１ｓを算出する。同様にして、除去部１３７は、背景画像Ｂ１１ｓの全ての画素の輝度を算出する。
【００８２】
そして、除去部１３７は、試料画像Ｓ１２の輝度から、背景画像Ｂ１１ｓの輝度を画素ごとに減算する。これにより、除去部１３７は、試料画像Ｓ１２の露光時間Ｔｓ（８２０［ｍｓ］）に対応する背景画像Ｂ１１ｓを用いて、試料画像Ｓ１２から背景ノイズを除去することができる。
【００８３】
なお、除去部１３７は、記憶部１３３に記憶されている背景画像のうち、露光時間が、試料画像の露光時間と一致する背景画像が存在する場合、除去部１３７は、かかる背景画像を用いて、試料画像から背景ノイズを除去する。このような場合、除去部１３７は、試料画像の露光時間に対応する背景画像を算出する処理を行わない。
【００８４】
シェーディング補正部１３８は、除去部１３７によって背景ノイズが除去された試料画像に対して、シェーディング補正を行う。具体的には、シェーディング補正部１３８は、除去部１３７によって背景ノイズが除去された試料画像の各画素の輝度に、予め算出されているシェーディング係数を除算する。
【００８５】
図１０を用いて、シェーディングについて簡単に説明する。シェーディングとは、図１０に示すように、（Ａ）光源（蛍光ランプ１０７）のムラや、（Ｂ）レンズと光源との位置の誤差や、（Ｃ）（Ｄ）ｃｏｓ４乗則などの要因により、画像の本来の輝度と映像信号との間に不整合が発生する現象を言う。例えば、シェーディングが発生すると、撮影画像の周辺部分は、中心部分よりも暗くなる。シェーディング補正部１３８は、このようなシェーディングによる輝度の歪みを、予め算出されているシェーディング係数を用いて補正する。
【００８６】
ここで、図１１−１〜図１１−４を用いて、シェーディング係数の算出手法について簡単に説明する。図１１−１〜図１１−４は、シェーディング係数の算出手法を説明するための図である。
【００８７】
まず、スクリーニング装置１００は、マイクロアレイチップＣ１０の背景画像を生成する。続いて、スクリーニング装置１００は、均質な物質が配置されているマイクロアレイチップＣ１０に対して励起光を照射して、マイクロアレイチップＣ１０を撮影して蛍光画像を生成する。図１１−１は、かかる蛍光画像の輝度の分布例を示している。
【００８８】
続いて、スクリーニング装置１００は、生成した蛍光画像から背景ノイズを除去する。図１１−２は、背景ノイズが除去された蛍光画像の輝度の分布例を示している。続いて、スクリーニング装置１００は、蛍光画像の各画素に対して、関数近似もしくは平均化処理を行うことにより、光源と光学系の影響だけを抽出する。図１１−３は、光源と光学系の影響だけが抽出された蛍光画像の輝度の分布例を示している。
【００８９】
そして、スクリーニング装置１００は、光源と光学系の影響だけが抽出された蛍光画像について、輝度の最大値を「１」として規格化することにより、シェーディング係数を算出する。なお、図１１−４は、シェーディング補正された蛍光画像の一例を示している。
【００９０】
図５の説明に戻って、分別部１３９は、シェーディング補正部１３８によってシェーディング補正された試料画像から試料の輝度を算出して、算出した輝度に基づいて試料を分別する。具体的には、分別部１３９は、試料画像から、ウェルを含み、かつ、ウェルよりもやや広い範囲の画像を抽出し、抽出した画像の輝度の総和を算出する。このとき、分別部１３９は、隣接するウェルを含まないように、試料画像からウェルよりもやや広い範囲の画像を抽出することが好ましい。例えば、分別部１３９は、中点がウェルの中心であり、直径がウェルの直径の１．５倍である円に含まれる画像を抽出して、抽出した画像の輝度の総和を算出する。
【００９１】
続いて、分別部１３９は、輝度の総和Ｉｓを以下に示す式（２）により規格化する。
【００９２】
Ｉｓ＝Ｉ×Ｔ０／Ｔｂ・・・（２）
【００９３】
上記式（２）において、Ｉは、分別部１３９によって算出された輝度の総和を示し、Ｔ０は基準露光時間を示し、Ｔｂは、試料に対する露光時間を示す。
【００９４】
例えば、試料Ｃ１に対する露光時間Ｔｂが１０００［ｍｓ］であり、試料Ｃ１を含む画像の輝度の総和が２００であるものとする。また、例えば、試料Ｃ２に対する露光時間Ｔｂが５００［ｍｓ］であり、試料Ｃ２を含む画像の輝度の総和が２００であるものとする。そして、基準露光時間Ｔ０が「１００」である場合、試料Ｃ１の輝度の総和は、上記式（２）により、２００×１００／１０００＝２０に規格化される。また、試料Ｃ２の輝度の総和は、２００×１００／５００＝４０に規格化される。
【００９５】
そして、分別部１３９は、規格化した輝度の総和に基づいて試料を分別する。例えば、分別部１３９は、輝度の高い順番に試料をソートしたり、所定の範囲の輝度ごとに試料を分別したりする。
【００９６】
ここで、分別部１３９がウェルよりもやや広い範囲の画像を抽出する理由について説明する。スクリーニング装置１００は、ステージ１０１を移動させることによって、撮影位置を変更する。すなわち、ステージ１０１の位置決め精度に誤差が存在すると、背景画像におけるウェルの位置と、試料画像におけるウェルの位置との間にも誤差が生じる場合がある。このような誤差が生じた場合、試料画像からウェルの大きさ分の画像を抽出しても、抽出した画像は背景ノイズが正しく除去されていない可能性がある。かかる場合、分別部１３９は、試料の輝度を正しく算出することができない。そこで、分別部１３９は、ウェルよりもやや広い範囲の画像を抽出することにより、ウェルの位置のばらつきを吸収する。これにより、分別部１３９は、試料の輝度を正しく算出することができる。
【００９７】
図１２−１および図１２−２を用いて、図３に示した試料Ｃ１１の輝度を算出する場合を例に挙げて説明する。図１２−１および図１２−２は、分別部１３９による分別処理の一例を説明するための図である。なお、図１２−１は、ステージ１０１の位置決め精度に誤差がない場合を示している。また、図１２−２は、ステージ１０１の位置決め精度に誤差がある場合を示している。
【００９８】
図１２−１および図１２−２に示した例において、分別部１３９は、中点がウェルＷ１１−６の中心であり、直径がウェルＷ１１−６の直径よりも所定の値だけ大きい円に含まれる画像を抽出している。図１２−１および図１２−２に示した例において、画像Ｓ１１−６は、試料画像の一部分である。また、画像Ｂ１１−６は、背景画像の一部分である。また、画像Ｓ´１１−６は、除去部１３７によって背景ノイズが除去され、かつ、シェーディング補正部１３８によってシェーディング補正された試料画像の一部分である。
【００９９】
ここで、図１２−１に示した試料画像Ｓ１１−６と、図１２−２に示した試料画像Ｓ１１−６とは、輝度の総和が同一である。これは、双方の試料画像Ｓ１１−６に、試料Ｃ１１の蛍光と、ウェルＷ１１−６の蛍光が欠けることなく含まれているからである。また、図１２−１に示した背景画像Ｂ１１−６と、図１２−２に示した背景画像Ｂ１１−６とは、輝度の総和が同一である。これは、双方の背景画像Ｂ１１−６に、ウェルＷ１１−６の蛍光が欠けることなく含まれているからである。したがって、図１２−１に示した画像Ｓ´１１−６と、図１２−２に示した画像Ｓ´１１−６とは、輝度の総和が同一になる。このように、分別部１３９が、ウェルよりもやや広い範囲の画像を抽出することにより、ステージ１０１の位置決め精度に誤差が存在する場合であっても、試料を正しく分別することができる。
【０１００】
［実施例１に係るスクリーニング装置による処理の手順］
次に、図１３を用いて、実施例１に係るスクリーニング装置１００による試料分別処理の手順について説明する。図１３は、実施例１に係るスクリーニング装置１００による試料分別処理の手順を示すフローチャートである。
【０１０１】
図１３に示すように、スクリーニング装置１００は、マイクロアレイチップＣ１０に培養液が滴下された後、処理を開始する旨の指示を受け付けた場合に（ステップＳ１０１肯定）、処理を開始する。具体的には、スクリーニング装置１００のステージコントローラ１１５は、撮影制御部１３６からの指示に従って、撮影範囲内のウェルの配置パターンが基本パターンになるように、ステージ１０１を移動させる（ステップＳ１０２）。
【０１０２】
続いて、シャッタコントローラ１１６は、シャッタ１０８を開いて、マイクロアレイチップＣ１０に励起光を照射させる（ステップＳ１０３）。続いて、撮影制御部１３６は、背景画像を取得する背景撮影処理を行う（ステップＳ１０４）。なお、背景撮影処理については、後に、図１４を用いて詳述する。続いて、シャッタコントローラ１１６は、シャッタ１０８を閉じて、励起光を遮断する（ステップＳ１０５）。
【０１０３】
そして、基本パターンを全て撮影していない場合（ステップＳ１０６否定）、ステージコントローラ１１５は、撮影制御部１３６からの指示に従って、撮影範囲内のウェルの配置パターンが未撮影の基本パターンになるように、ステージ１０１を移動させる（ステップＳ１０２）。後の処理は、上記のステップＳ１０３〜Ｓ１０５における処理手順と同様である。一方、基本パターンを全て撮影した場合（ステップＳ１０６肯定）、スクリーニング装置１００は、次の処理手順ステップＳ１０７における処理を行う。
【０１０４】
具体的には、マイクロアレイチップＣ１０に試料が滴下された後（ステップＳ１０７）、ステージコントローラ１１５は、撮影制御部１３６からの指示に従って、ステージ１０１を所定の位置に移動させる（ステップＳ１０８）。このとき、ステージコントローラ１１５は、撮影範囲内のウェルの配置パターンが基本パターンのいずれかになるように、ステージ１０１を移動させる。
【０１０５】
続いて、スクリーニング装置１００は、露光時間Ｔｓを初期値１０２４［ｍｓ］に設定する（ステップＳ１０９）。なお、図１３では、露光時間Ｔｓの初期値を１０２４［ｍｓ］とする例を示すが、露光時間Ｔｓの初期値はこれに限られず、例えば、２０４８［ｍｓ］や、５１２［ｍｓ］、１０００［ｍｓ］などでもよい。
【０１０６】
続いて、シャッタコントローラ１１６は、シャッタ１０８を開いて、マイクロアレイチップＣ１０に励起光を照射させる。続いて、撮影制御部１３６は、ＣＣＤコントローラ１３５に対して、露光時間Ｔｓ（１０２４［ｍｓ］）が経過した場合にマイクロアレイチップＣ１０を撮影するように指示する。ＣＣＤカメラ１１２は、ＣＣＤコントローラ１３５から指示を受け付け、露光時間Ｔｓ（１０２４［ｍｓ］）が経過した場合に、マイクロアレイチップＣ１０を撮影して試料画像Ｓを生成する。そして、撮影制御部１３６は、ＣＣＤカメラ１１２から試料画像Ｓを取得する（ステップＳ１１０）。
【０１０７】
続いて、撮影制御部１３６は、取得した試料画像Ｓが飽和している場合に（ステップＳ１１１肯定）、露光時間Ｔｓを、前回撮影時における露光時間よりも短くする（ステップＳ１１２）。ここでは、撮影制御部１３６は、露光時間Ｔｓを、前回撮影時における露光時間１０２４［ｍｓ］に対して０．８を乗算した値８２０［ｍｓ］に設定するものとする。続いて、撮影制御部１３６は、ＣＣＤコントローラ１３５に対して、露光時間Ｔｓ（８２０［ｍｓ］）が経過した場合にマイクロアレイチップＣ１０を撮影するように指示して、試料画像Ｓを取得する（ステップＳ１１０）。
【０１０８】
撮影制御部１３６は、試料画像Ｓが飽和しなくなるまで、上記ステップＳ１１０〜Ｓ１１２における処理を繰り返し行う。なお、図１３では、露光時間Ｔｓを短くする場合に、前回撮影時における露光時間に対して０．８を乗算する例を示すが、露光時間Ｔｓを短くする度合いは、これに限られない。例えば、撮影制御部１３６は、前回撮影時における露光時間に対して０．９を乗算してもよいし、前回撮影時における露光時間から１００［ｍｓ］減算してもよい。
【０１０９】
そして、試料画像Ｓが飽和していない場合（ステップＳ１１１否定）、除去部１３７は、試料画像Ｓから背景ノイズを除去する背景除去処理を行う（ステップＳ１１３）。なお、背景除去処理については、後に、図１５を用いて詳述する。
【０１１０】
続いて、シェーディング補正部１３８は、除去部１３７によって背景ノイズが除去された試料画像Ｓに対してシェーディング補正を行う（ステップＳ１１４）。
【０１１１】
全ての撮影位置でマイクロアレイチップＣ１０を撮影していない場合（ステップＳ１１５否定）、ステージコントローラ１１５は、撮影位置が未撮影の撮影位置になるように、ステージ１０１を移動させる（ステップＳ１０８）。撮影制御部１３６は、全ての撮影位置でマイクロアレイチップＣ１０を撮影するまで、上記ステップＳ１０８〜Ｓ１１５における処理を繰り返し行う。
【０１１２】
全ての撮影位置でマイクロアレイチップＣ１０を撮影した場合（ステップＳ１１５肯定）、分別部１３９は、シェーディング補正部１３８によってシェーディング補正された試料画像から、中点がウェルの中心であり、直径がウェルの直径の１．５倍である円に含まれる画像を抽出して、抽出した画像の輝度の総和を算出する（ステップＳ１１６）。なお、図１３では、分別部１３９が、直径がウェルの直径の１．５倍である円に含まれる画像を抽出する例を示すが、分別部１３９が抽出する画像の範囲はこれに限らない。例えば、分別部１３９は、中点がウェルの中心であり、直径がウェルの直径の１．２倍である円に含まれる画像を抽出してもよいし、直径がウェルの直径の２倍である円に含まれる画像を抽出してもよい。
【０１１３】
そして、分別部１３９は、算出した輝度の総和を所定の基準露光時間で規格化した後に、規格化した輝度の総和に基づいて試料を分別する（ステップＳ１１７）。
【０１１４】
［背景撮影処理］
次に、図１４を用いて、図１３のステップＳ１０４における背景撮影処理について詳細に説明する。図１４は、撮影制御部１３６による背景撮影処理の手順を示すフローチャートである。なお、図１４に示した処理手順は、基本パターンごとに行われる。
【０１１５】
図１４に示すように、撮影制御部１３６は、まず、露光時間Ｔｂ（ｉ）を１［ｍｓ］に設定する（ステップＳ２０１）。ここで、カウンタｉの初期値は「１」であるものとする。すなわち、撮影制御部１３６は、露光時間Ｔｂ（１）を１［ｍｓ］に設定する。なお、図１４では、露光時間Ｔｂ（１）を１［ｍｓ］とする例を示すが、露光時間Ｔｂ（１）の値はこれに限られず、例えば、２［ｍｓ］、１０［ｍｓ］などでもよい。
【０１１６】
続いて、撮影制御部１３６は、ＣＣＤコントローラ１３５に対して、露光時間１［ｍｓ］（Ｔｂ（１））が経過した場合にマイクロアレイチップＣ１０を撮影するように指示する。ＣＣＤカメラ１１２は、ＣＣＤコントローラ１３５から指示を受け付け、露光時間１［ｍｓ］（Ｔｓ）が経過した場合に、マイクロアレイチップＣ１０を撮影して背景画像Ｂ（ｉ）を生成する。
【０１１７】
そして、撮影制御部１３６は、ＣＣＤカメラ１１２から背景画像Ｂ（ｉ）を取得して（ステップＳ２０２）、取得した背景画像Ｂ（ｉ）、露光時間、背景画像Ｂ（ｉ）のパターン種別を背景画像記憶部１３３ｂに記憶させる。
【０１１８】
続いて、露光時間Ｔｂ（ｉ）が１０２４［ｍｓ］以上でない場合（ステップＳ２０３否定）、撮影制御部１３６は、露光時間Ｔｂ（ｉ＋１）を、露光時間Ｔｂ（ｉ）に２を乗算した値である２［ｍｓ］に設定する（ステップＳ２０４）。
【０１１９】
続いて、撮影制御部１３６は、ＣＣＤコントローラ１３５に対して、露光時間２［ｍｓ］（Ｔｂ（ｉ＋１））が経過した場合にマイクロアレイチップＣ１０を撮影するように指示する。そして、撮影制御部１３６は、ＣＣＤカメラ１１２から背景画像Ｂ（ｉ＋１）を取得する（ステップＳ２０２）。
【０１２０】
撮影制御部１３６は、露光時間Ｔｂ（ｉ）が１０２４［ｍｓ］以上になるまで、露光時間Ｔｂ（ｉ＋１）を、前回撮影時の露光時間Ｔｂ（ｉ）に２を乗算した値に設定し（ステップＳ２０４）、背景画像Ｂ（ｉ＋１）を取得する（ステップＳ２０２）。
【０１２１】
そして、撮影制御部１３６は、露光時間Ｔｂが１０２４［ｍｓ］以上になった場合（ステップＳ２０３肯定）、処理を終了する。図１４に示した例では、撮影制御部１３６は、背景画像Ｂ（１）、Ｂ（２）、・・・、Ｂ（１１）を取得する。
【０１２２】
なお、図１４では、露光時間を２倍にしながら背景画像を取得する例を示したが、撮影制御部１３６は、露光時間を１．５倍や、３倍にしながら背景画像を取得してもよい。また、図１４では、露光時間が１０２４［ｍｓ］以上になるまで撮影処理を繰り返す例を示したが、撮影制御部１３６は、露光時間が５００［ｍｓ］以上や、２０００［ｍｓ］以上になるまで撮影処理を繰り返してもよい。
【０１２３】
［背景除去処理］
次に、図１５を用いて、図１３のステップＳ１１３における背景除去処理について詳細に説明する。図１５は、除去部１３７による背景除去処理の手順を示すフローチャートである。なお、ここでは、背景画像記憶部１３３ｂは、図１４において説明した背景画像Ｂ（１）、Ｂ（２）、・・・、Ｂ（１１）を、基本パターンごとに記憶しているものとする。
【０１２４】
図１５に示すように、除去部１３７は、まず、背景画像記憶部１３３ｂから、ウェルの配置パターンが、試料画像Ｓにおけるウェルの配置パターンと一致する背景画像を選択する（ステップＳ３０１）。さらに、除去部１３７は、試料画像Ｓの露光時間Ｔｓと背景画像Ｂの露光時間Ｔｂとの間で、条件「Ｔｂ（ｊ）≦Ｔｓ≦Ｔｂ（ｊ＋１）」を満たす背景画像Ｂ（ｊ）およびＢ（ｊ＋１）を選択する（ステップＳ３０２）。
【０１２５】
続いて、除去部１３７は、背景画像Ｂ（ｊ）およびＢ（ｊ＋１）を用いて、試料画像Ｓの露光時間Ｔｓに対応する背景画像Ｂｓを算出する。具体的には、除去部１３７は、背景画像Ｂ（ｊ）の所定の画素Ｐａにおける輝度Ｉａと、画素Ｐａに対応する背景画像Ｂ（ｊ＋１）の画素Ｐｂにおける輝度Ｉｂを、上記式（１）に代入する。これにより、除去部１３７は、画素ＰａおよびＰｂに対応する背景画像Ｂｓの画素Ｐｓにおける輝度Ｉｓを算出する（ステップＳ３０３）。
【０１２６】
続いて、除去部１３７は、画素ＰａおよびＰｂに対応する試料画像Ｓの画素における輝度から、上記ステップＳ３０３において算出した輝度Ｉｓを減算する（ステップＳ３０４）。除去部１３７は、試料画像Ｓの全ての画素に対して上記減算処理を行っていない場合（ステップＳ３０５否定）、処理対象の画素を次の画素に移して（ステップＳ３０６）、上記ステップＳ３０３〜Ｓ３０６における処理を繰り返し行う。
【０１２７】
そして、除去部１３７は、試料画像Ｓの全ての画素に対して上記減算処理を行った場合（ステップＳ３０５肯定）、処理を終了する。
【０１２８】
［実施例１の効果］
上述してきたように、実施例１に係るスクリーニング装置１００は、パターン種別ごとに１個の背景画像をパターン種別に対応付けて背景画像記憶部１３３ｂに記憶させる。そして、スクリーニング装置１００は、パターン種別が試料画像のパターン種別と同一である背景画像を用いて、かかる試料画像から背景ノイズを除去する。これにより、実施例１に係るスクリーニング装置１００は、背景画像の数を減らすことができる。その結果、スクリーニング装置１００は、記憶容量を圧迫することなく、背景画像を生成するための撮影時間を短くすることができる。
【０１２９】
特に、上記例のように、露光時間の異なる複数の背景画像を撮影する場合、従来のスクリーニング装置のように、全ての撮影位置でマイクロアレイチップを撮影すると、背景画像の数が膨大になる。一方、実施例１に係るスクリーニング装置１００では、パターン種別が同一になる背景画像を重複させることなく記憶するので、露光時間の異なる複数の背景画像を撮影する場合であっても、背景画像の数を数十個程度に抑えることができる。
【０１３０】
また、実施例１に係るスクリーニング装置１００は、露光時間を変化させて背景画像を生成する。そして、スクリーニング装置１００は、露光時間が試料画像の露光時間と一致する背景画像を用いて、かかる試料画像から背景ノイズを除去する。これにより、実施例１に係るスクリーニング装置１００は、試料画像から正確に背景ノイズを除去することができる。
【０１３１】
また、実施例１に係るスクリーニング装置１００は、露光時間が試料画像の露光時間と一致する背景画像が存在しない場合に、複数の背景画像を露光時間によって補間することにより、試料画像の露光時間に対応する背景画像を算出する。そして、算出した背景画像を用いて、試料画像から背景ノイズを除去する。これにより、実施例１に係るスクリーニング装置１００は、露光時間が試料画像の露光時間と一致する背景画像が存在しない場合であっても、試料画像から正確に背景ノイズを除去することができる。
【０１３２】
また、実施例１に係るスクリーニング装置１００は、背景ノイズが除去された試料画像のうち、ウェルを含み、かつ、該ウェルよりもやや広い範囲の画像を抽出して、抽出した画像の輝度の総和に基づいて試料を分別する。これにより、実施例１に係るスクリーニング装置１００は、ステージ１０１の位置決め精度に誤差が存在する場合であっても、試料を正しく分別することができる。
【０１３３】
なお、上記実施例１では、ウェルの配置パターンが格子である場合を例に挙げて説明したが（図１を参照）、本願の開示する撮影装置は、ウェルの配置パターンが格子以外であっても適用することができる。例えば、本願の開示する撮影装置は、ウェルの配置パターンが千鳥格子であっても適用することができる。図１６に、ウェルの配置パターンが千鳥格子であるマイクロアレイチップの例を示す。図１６に示した例では、例えば、撮影位置Ｈ１１１、Ｈ１１２、Ｈ１１４、Ｈ１２１、Ｈ１２２、Ｈ１２４、Ｈ１３１、Ｈ１３４、Ｈ１４１、Ｈ１４２、Ｈ１４４におけるウェルの配置パターンが基本パターンに該当する。すわなち、スクリーニング装置１００は、撮影位置Ｈ１１１、Ｈ１１２、Ｈ１１４、Ｈ１２１、Ｈ１２２、Ｈ１２４、Ｈ１３１、Ｈ１３４、Ｈ１４１、Ｈ１４２、Ｈ１４４でマイクロアレイチップＣ２０を撮影して背景画像を生成する。これにより、スクリーニング装置１００は、試料画像から背景ノイズを除去することができる。なお、基本パターンは、撮影範囲によって変動するので、上述した基本パターンはあくまで一例である。
【０１３４】
また、上記実施例１では、露光時間の異なる複数の背景画像を生成する例を示したが、一定の露光時間で試料画像を取得するシステムの場合には、スクリーニング装置１００は、露光時間ごとに背景画像を生成しなくてもよい。
【０１３５】
また、上記実施例１では、試料撮影処理を行う場合に、全ての撮影位置でマイクロアレイチップＣ１０を撮影する例を示したが、スクリーニング装置１００は、全ての撮影位置でマイクロアレイチップＣ１０を撮影しなくてもよい。例えば、スクリーニング装置１００は、試料が配置されているウェルを予め認識している場合には、試料が配置されているウェルを含む撮影位置のみでマイクロアレイチップＣ１０を撮影してもよい。
【０１３６】
また、上記実施例１では、背景画像を生成する場合に、どの撮影位置でマイクロアレイチップＣ１０を撮影するかが予め決められていることを前提として説明した。しかし、スクリーニング装置１００は、背景画像を生成する場合に、どの撮影位置でマイクロアレイチップＣ１０を撮影するかが予め決められていない場合であっても、試料画像からノイズを除去するために用いる背景画像の数を減らすことができる。以下に、背景画像を撮影する撮影位置が予め決められていない場合におけるスクリーニング装置１００による処理について２つ例を挙げて説明する。
【０１３７】
まず、１個目の処理例を、図１に示した例を用いて説明する。例えば、スクリーニング装置１００は、全ての撮影位置Ｈ１１〜Ｈ１３、Ｈ２１〜Ｈ２３、Ｈ３１〜Ｈ３３でマイクロアレイチップＣ１０を撮影して、撮影位置ごとに背景画像を生成する。そして、スクリーニング装置１００は、生成した背景画像のうち、ウェルの配置パターンのパターン種別ごとに１個の背景画像を背景画像記憶部１３３ｂに記憶させる。すなわち、スクリーニング装置１００は、全ての撮影位置で背景画像を生成した後に、重複する背景画像を破棄して必要最低限の背景画像を背景画像記憶部１３３ｂに記憶させる。このように処理することで、スクリーニング装置１００は、背景画像の数を減らすことができる。
【０１３８】
続いて、２個目の処理例を、図１に示した例を用いて説明する。スクリーニング装置１００は、背景画像を生成する場合、撮影位置におけるウェルの配置パターンと、既に生成した背景画像のウェルの配置パターンとが同一であるか否かを判定する。そして、ウェルの配置パターンが同一である場合、スクリーニング装置１００は、撮影処理を行わず、背景画像を生成しない。一方、ウェルの配置パターンが同一でない場合、スクリーニング装置１００は、撮影処理を行って背景画像を生成する。このように処理することで、スクリーニング装置１００は、背景画像の数を減らすことができる。
【実施例２】
【０１３９】
上記実施例１では、基本パターンの数だけ背景画像を生成する例を示したが、本願の開示する撮影装置は、１個の背景画像を用いて試料分別処理を行うこともできる。そこで、実施例２では、１個の背景画像を用いて試料分別処理を行う例について説明する。
【０１４０】
［実施例２に係るスクリーニング装置による試料分別処理］
まず、実施例２に係るスクリーニング装置２００による試料分別処理について説明する。実施例２に係るスクリーニング装置２００は、任意のウェルを含み、かつ、かかるウェルよりもやや広い範囲の背景画像（以下、「ウェル背景画像」という）を保存しておく。そして、スクリーニング装置２００は、ウェル背景画像を用いて、試料画像に対応する背景画像を生成し、生成した背景画像を用いて試料画像の背景ノイズを除去する。
【０１４１】
上述した試料分別処理について、図１７〜図２０を用いて具体的に説明する。図１７は、実施例２に係るスクリーニング装置２００による試料分別処理を説明するための図である。スクリーニング装置２００は、まず、マイクロアレイチップＣ１０に励起光を照射せずに、任意の撮影位置でマイクロアレイチップＣ１０を撮影して撮影画像を生成する。
【０１４２】
ここでは、図１７に示すように、スクリーニング装置２００は、撮影位置Ｈ１１でマイクロアレイチップＣ１０を撮影して撮影画像を生成するものとする。以下では、励起光が遮断された状態で撮影されたマイクロアレイチップＣ１０の画像を「暗ノイズ画像」と呼ぶこととする。図１８−１に、暗ノイズ画像の一例を示す。図１８−１に示した暗ノイズ画像Ｕ１１は、図３０に示した画像と同様に撮像素子のノイズを含む。
【０１４３】
続いて、スクリーニング装置２００は、撮影範囲の中心に任意のウェルが位置するように、ステージ１０１を移動させた後に、マイクロアレイチップＣ１０を撮影して背景画像を生成する。ここでは、図１７に示すように、スクリーニング装置２００は、撮影位置Ｈ１１の中心にウェルＷ１１−５が位置する撮影位置Ｈ１１でマイクロアレイチップＣ１０を撮影して背景画像を生成するものとする。
【０１４４】
続いて、スクリーニング装置２００は、生成した背景画像から、ウェル背景画像を抽出して、抽出したウェル背景画像を記憶部１３３に記憶させる。図１８−２に、ウェル背景画像の一例を示す。図１８−２に示した例では、スクリーニング装置２００は、背景画像Ｂ１１を９等分し、９等分された各画像のうち、ウェルＷ１１−５を含むウェル背景画像ＷＢ１１−５を記憶部１３３に記憶させる。
【０１４５】
スクリーニング装置２００は、このようにして取得した暗ノイズ画像Ｕ１１と、ウェル背景画像ＷＢ１１−５とに基づいて、任意の撮影位置に対応する背景画像を生成する。ここで、スクリーニング装置２００による背景画像生成処理について説明する。
【０１４６】
まず、スクリーニング装置２００は、ウェル背景画像ＷＢ１１−５の輝度から、暗ノイズ画像Ｕ１１の輝度を画素ごとに減算した画像を生成する。なお、以下では、ウェル背景画像の輝度から、暗ノイズ画像の輝度が減算された画像を「チップ蛍光画像」と呼ぶこととする。
【０１４７】
かかるチップ蛍光画像は、マイクロアレイチップＣ１０自体の蛍光だけを含む画像である。具体的に説明すると、暗ノイズ画像Ｕ１１には、撮像素子のノイズが含まれる。一方、ウェル背景画像ＷＢ１１−５には、撮像素子のノイズと、マイクロアレイチップＣ１０自体の蛍光とが含まれる。したがって、スクリーニング装置２００は、ウェル背景画像ＷＢ１１−５の輝度から、暗ノイズ画像Ｕ１１の輝度を画素ごとに減算することにより、マイクロアレイチップＣ１０自体の蛍光だけを含むチップ蛍光画像を生成することができる。
【０１４８】
ここで、マイクロアレイチップＣ１０自体の蛍光は、撮影範囲内において均一なので、チップ蛍光画像の輝度は、１つの撮影範囲内におけるマイクロアレイチップＣ１０自体の蛍光の輝度を示すと言える。すなわち、スクリーニング装置２００は、チップ蛍光画像を用いて、１つの撮影範囲内におけるマイクロアレイチップＣ１０自体の蛍光を得ることができると言える。
【０１４９】
しかし、マイクロアレイチップＣ１０自体の蛍光には、本来、シェーディングによる輝度の歪みが含まれる。したがって、チップ蛍光画像の輝度を、１つの撮影範囲内におけるマイクロアレイチップＣ１０自体の蛍光の輝度として用いても、シェーディングによる輝度の歪みが考慮されないことになる。
【０１５０】
そこで、スクリーニング装置２００は、チップ蛍光画像の輝度に対して、シェーディング係数を乗算、除算することにより、１つの撮影範囲内におけるマイクロアレイチップＣ１０自体の蛍光を得る。これにより、スクリーニング装置２００は、シェーディングによる輝度の歪みを考慮したマイクロアレイチップＣ１０自体の蛍光を得ることができる。
【０１５１】
そして、スクリーニング装置２００は、シェーディングによる輝度の歪みを考慮した蛍光の輝度に、暗ノイズ画像Ｕ１１の輝度を画素ごとに加算することにより、１つの撮影範囲内における背景画像を生成する。
【０１５２】
次に、図１９および図２０を用いて、上述した背景画像生成処理について詳細に説明する。図１９および図２０は、実施例２に係るスクリーニング装置２００による背景画像生成処理を説明するための図である。なお、以下では、暗ノイズ画像Ｕ１１およびウェル背景画像ＷＢ１１−５を用いて背景画像Ｂ１１を生成する場合を例に挙げて説明する。
【０１５３】
まず、スクリーニング装置２００は、ウェル背景画像ＷＢ１１−５に対応する暗ノイズ画像を抽出する。具体的には、スクリーニング装置２００は、ウェル背景画像ＷＢ１１−５に対応する暗ノイズ画像として、図１８−１に示した暗ノイズ画像Ｕ１１−５を抽出する。そして、スクリーニング装置２００は、ウェル背景画像ＷＢ１１−５の輝度から、暗ノイズ画像Ｕ１１−５の輝度を画素ごとに減算し、チップ蛍光画像ＢＵ１１−５を生成する。
【０１５４】
続いて、スクリーニング装置２００は、図１９の左側に示すように、チップ蛍光画像ＢＵ１１−５を用いて、チップ蛍光画像ＢＵ１１−１〜ＢＵ１１−４およびＢＵ１１−６〜ＢＵ１１−９を算出する。図２０を用いて、チップ蛍光画像ＢＵ１１−５を用いて、チップ蛍光画像ＢＵ１１−１を算出する処理について説明する。
【０１５５】
図２０に示すように、スクリーニング装置２００は、チップ蛍光画像ＢＵ１１−５の所定の画素Ｐ１１−５ａの輝度Ｉ１１−５ａに対して、画素Ｐ１１−５ａに対応するシェーディング係数を除算する。続いて、スクリーニング装置２００は、除算した値に対して、チップ蛍光画像ＢＵ１１−１の画素Ｐ１１−１ａに対応するシェーディング係数を乗算する。これにより、スクリーニング装置２００は、チップ蛍光画像ＢＵ１１−１の画素Ｐ１１−１ａの輝度を算出することができる。スクリーニング装置２００は、チップ蛍光画像ＢＵ１１−５の全ての画素について上記処理を行うことにより、チップ蛍光画像ＢＵ１１−１を算出する。スクリーニング装置２００は、同様の処理を行うことにより、チップ蛍光画像ＢＵ１１−２〜ＢＵ１１−４およびＢＵ１１−６〜ＢＵ１１−９を算出する。
【０１５６】
図１９の説明に戻って、スクリーニング装置２００は、チップ蛍光画像ＢＵ１１−１〜ＢＵ１１−９の輝度に、暗ノイズ画像Ｕ１１の輝度を画素ごとに加算する。これにより、スクリーニング装置２００は、撮影位置Ｈ１１における背景画像Ｂ１１を生成することができる。
【０１５７】
スクリーニング装置２００は、暗ノイズ画像Ｕ１１およびウェル背景画像ＷＢ１１−５を用いた背景画像生成処理を、他の撮影位置（例えば、図１７に示した撮影位置Ｈ３１や、Ｈ３３）にも適用することができる。
【０１５８】
このように、実施例２に係るスクリーニング装置２００は、１個の暗ノイズ画像と、１個のウェル背景画像だけを用いて、背景画像を生成するので、予め保持しておく背景画像の数をより少なくすることができる。
【０１５９】
なお、上記では、暗ノイズ画像を生成する場合に、図１７に示した撮影位置Ｈ１１で撮影する例を示したが、スクリーニング装置２００は、他の撮影位置（例えば、撮影位置Ｈ３１やＨ３３）でマイクロアレイチップＣ１０を撮影して暗ノイズ画像を生成してもよい。
【０１６０】
また、上記では、ウェルＷ１１−５を含む背景画像をウェル背景画像とする例を示したが、スクリーニング装置２００は、他のウェル（例えば、ウェルＷ３１−５やＷ３３−４）を含む背景画像をウェル背景画像としてもよい。
【０１６１】
また、上記では、背景画像を９等分し、９等分された各画像のうち真ん中の画像をウェル背景画像とする例を示した。しかし、スクリーニング装置２００は、任意のウェルを含む背景画像であれば、いかなる背景画像をウェル背景画像にしてもよい。例えば、スクリーニング装置２００は、背景画像を任意の数に等分し、等分された各画像のうち所定のウェルを含む画像をウェル背景画像としてもよい。また、スクリーニング装置２００は、背景画像を等分せずに、任意のウェルを含む所定の領域の背景画像をウェル背景画像としてもよい。
【０１６２】
［実施例２に係るスクリーニング装置２００の構成］
次に、実施例２に係るスクリーニング装置２００の構成について説明する。実施例２に係るスクリーニング装置２００の構成は、図５に示したスクリーニング装置１００の構成と比較して、情報処理装置１３０の代わりに、情報処理装置２３０を有する。図２１に、実施例２における情報処理装置２３０の構成を示す。
【０１６３】
図２１に示すように、情報処理装置２３０は、図５に示した情報処理装置１３０と比較して、記憶部１３３、撮影制御部１３６、除去部１３７の代わりに、記憶部２３３、撮影制御部２３６、除去部２３７を有する。
【０１６４】
記憶部２３３は、ウェル背景画像記憶部２３３ａを有する。ウェル背景画像記憶部２３３ａは、暗ノイズ画像や、ウェル背景画像を記憶する。なお、以下に、フローチャートを用いて詳細に説明するが、ウェル背景画像記憶部２３３ａは、露光時間ごとに、ウェル背景画像を記憶する。
【０１６５】
撮影制御部２３６は、ＣＣＤコントローラ１３５に対して、励起光が照射されていないマイクロアレイチップＣ１０を撮影させる。これにより、撮影制御部３３６は、ＣＣＤカメラ１１２から、暗ノイズ画像Ｕを取得して、取得した暗ノイズ画像Ｕをウェル背景画像記憶部２３３ａに記憶させる。また、撮影制御部２３６は、ウェル背景画像を取得するウェル背景撮影処理を行う。かかるウェル背景撮影処理については、図２３を用いて後述する。
【０１６６】
除去部２３７は、背景画像生成処理および背景除去処理を行う。かかる背景画像生成処理および背景除去処理については、図２４を用いて後述する。
【０１６７】
［実施例２に係るスクリーニング装置による試料分別処理の手順］
次に、実施例２に係るスクリーニング装置２００による試料分別処理の手順について説明する。図２２は、実施例２に係るスクリーニング装置２００による試料分別処理の手順を示すフローチャートである。
【０１６８】
図２２に示すように、マイクロアレイチップＣ１０に培養液が滴下された後、処理を開始する旨の指示を受け付けた場合に（ステップＳ４０１肯定）、ステージコントローラ１１５は、撮影範囲の中心に任意のウェルが位置するように、ステージ１０１を移動させる（ステップＳ４０２）。
【０１６９】
続いて、シャッタコントローラ１１６は、シャッタ１０８を閉じて、励起光を遮断する。続いて、撮影制御部２３６は、ＣＣＤコントローラ１３５に対して、マイクロアレイチップＣ１０を撮影するように指示する。ＣＣＤカメラ１１２は、ＣＣＤコントローラ１３５から指示を受け付け、マイクロアレイチップＣ１０を撮影して暗ノイズ画像Ｕを生成する。そして、撮影制御部２３６は、ＣＣＤカメラ１１２から暗ノイズ画像Ｕを取得し（ステップＳ４０３）、取得した暗ノイズ画像Ｕをウェル背景画像記憶部２３３ａに記憶させる。
【０１７０】
続いて、シャッタコントローラ１１６は、シャッタ１０８を開いて、マイクロアレイチップＣ１０に励起光を照射させる（ステップＳ４０４）。続いて、撮影制御部２３６は、ウェル背景画像を取得するウェル背景撮影処理を行う（ステップＳ４０５）。なお、ウェル背景撮影処理については、後に、図２３を用いて詳述する。続いて、シャッタコントローラ１１６は、シャッタ１０８を閉じて、励起光を遮断する（ステップＳ４０６）。
【０１７１】
続いて、マイクロアレイチップＣ１０に試料が滴下された後（ステップＳ４０７）、ステージコントローラ１１５は、撮影範囲の中心に任意のウェルが位置するように、ステージ１０１を移動させる（ステップＳ４０８）。
【０１７２】
続いて、スクリーニング装置２００は、露光時間Ｔｓを初期値１０２４［ｍｓ］に設定する（ステップＳ４０９）。続いて、シャッタコントローラ１１６は、シャッタ１０８を開いて、マイクロアレイチップＣ１０に励起光を照射させる。続いて、撮影制御部２３６は、ＣＣＤカメラ１１２に対して、露光時間Ｔｓ（１０２４［ｍｓ］）が経過した場合にマイクロアレイチップＣ１０を撮影するように指示する。ＣＣＤカメラ１１２は、ＣＣＤコントローラ１３５から指示を受け付け、露光時間Ｔｓ（１０２４［ｍｓ］）が経過した場合に、マイクロアレイチップＣ１０を撮影して試料画像Ｓを生成する。そして、撮影制御部２３６は、ＣＣＤカメラ１１２から試料画像Ｓを取得する（ステップＳ４１０）。
【０１７３】
続いて、撮影制御部２３６は、取得した試料画像Ｓが飽和している場合（ステップＳ４１１肯定）、露光時間Ｔｓを、前回撮影時における露光時間１０２４［ｍｓ］に対して０．８を乗算した値８２０［ｍｓ］に設定する（ステップＳ４１２）。続いて、撮影制御部２３６は、ＣＣＤカメラ１１２に対して、露光時間８２０［ｍｓ］が経過した場合に、マイクロアレイチップＣ１０を撮影するように指示して、試料画像Ｓを取得する（ステップＳ４１０）。撮影制御部２３６は、試料画像Ｓが飽和しなくなるまで、上記ステップＳ４１０〜Ｓ４１２における処理を繰り返し行う。
【０１７４】
そして、試料画像Ｓが飽和していない場合（ステップＳ４１１否定）、除去部２３７は、背景画像生成処理および背景除去処理を行う（ステップＳ４１３）。なお、背景画像生成処理および背景除去処理については、後に、図２４を用いて詳述する。
【０１７５】
続いて、シェーディング補正部１３８は、除去部２３７によって背景ノイズが除去された試料画像Ｓに対してシェーディング補正を行う（ステップＳ４１４）。
【０１７６】
撮影対象のウェルを全て撮影していない場合（ステップＳ４１５否定）、ステージコントローラ１１５は、撮影範囲に撮影対象のウェルが位置するように、ステージ１０１を移動させる（ステップＳ４０８）。スクリーニング装置２００は、撮影対象のウェルを全て撮影するまで、上記ステップＳ４０８〜Ｓ４１５における処理を繰り返し行う。
【０１７７】
撮影対象のウェルを全て撮影した場合（ステップＳ４１５肯定）、分別部１３９は、シェーディング補正部１３８によってシェーディング補正された試料画像から、中点がウェルの中心であり、直径がウェルの直径の１．５倍である円に含まれる画像を抽出して、抽出した画像の輝度の総和を算出する（ステップＳ４１６）。そして、分別部１３９は、算出した輝度の総和を所定の基準露光時間で規格化した後に、規格化した輝度の総和に基づいて試料を分別する（ステップＳ４１７）。
【０１７８】
［ウェル背景撮影処理］
次に、図２３を用いて、図２２のステップＳ４０５におけるウェル背景撮影処理について詳細に説明する。図２３は、撮影制御部２３６によるウェル背景撮影処理の手順を示すフローチャートである。
【０１７９】
図２３に示すように、撮影制御部２３６は、まず、露光時間Ｔｂ（ｉ）を１［ｍｓ］に設定する（ステップＳ５０１）。ここで、カウンタｉの初期値は「１」であるものとする。すなわち、撮影制御部２３６は、露光時間Ｔｂ（１）を１［ｍｓ］に設定する。
【０１８０】
続いて、撮影制御部２３６は、ＣＣＤコントローラ１３５に対して、露光時間１［ｍｓ］（Ｔｂ（１））が経過した場合にマイクロアレイチップＣ１０を撮影するように指示する。そして、撮影制御部２３６は、ＣＣＤカメラ１１２から背景画像Ｂ（ｉ）を取得する（ステップＳ５０２）。続いて、撮影制御部２３６は、取得した背景画像Ｂ（ｉ）から、所定の範囲のウェル背景画像ＷＢ（ｉ）を抽出し（ステップＳ５０３）、抽出したウェル背景画像ＷＢ（ｉ）と露光時間とを対応付けて、ウェル背景画像記憶部２３３ａに記憶させる。
【０１８１】
続いて、撮影制御部２３６は、露光時間Ｔｂ（ｉ）が１０２４［ｍｓ］以上でない場合（ステップＳ５０４否定）、露光時間Ｔｂ（ｉ＋１）を、露光時間Ｔｂ（ｉ）に２を乗算した値である２［ｍｓ］に設定する（ステップＳ５０５）。
【０１８２】
続いて、撮影制御部２３６は、ＣＣＤカメラ１１２に対して、露光時間２［ｍｓ］（Ｔｂ（ｉ＋１））が経過した場合にマイクロアレイチップＣ１０を撮影するように指示する。そして、撮影制御部２３６は、ＣＣＤカメラ１１２から背景画像Ｂ（ｉ＋１）を取得し（ステップＳ５０２）、背景画像Ｂ（ｉ＋１）からウェル背景画像ＷＢ（ｉ＋１）を抽出する（ステップＳ５０３）。そして、撮影制御部２３６は、ウェル背景画像ＷＢ（ｉ＋１）と露光時間とを対応付けて、ウェル背景画像記憶部２３３ａに記憶させる。
【０１８３】
撮影制御部２３６は、露光時間Ｔｂ（ｉ）が１０２４［ｍｓ］以上になるまで、露光時間Ｔｂ（ｉ＋１）を、前回撮影時の露光時間Ｔｂ（ｉ）に２を乗算した値に設定し（ステップＳ５０５）、ウェル背景画像ＷＢ（ｉ＋１）を取得する（ステップＳ５０３）。
【０１８４】
そして、撮影制御部２３６は、露光時間Ｔｂが１０２４［ｍｓ］以上になった場合（ステップＳ５０４肯定）、処理を終了する。図２３に示した例では、撮影制御部２３６は、ウェル背景画像ＷＢ（１）、ＷＢ（２）、・・・、ＷＢ（１１）を生成する。
【０１８５】
［背景画像生成処理および背景除去処理］
次に、図２４を用いて、図２２のステップＳ４１３における背景画像生成処理および背景除去処理について詳細に説明する。図２４は、除去部２３７による背景画像生成処理および背景除去処理の手順を示すフローチャートである。なお、ここでは、撮影制御部２３６は、図２３において説明したウェル背景画像ＷＢ（１）、ＷＢ（２）、・・・、ＷＢ（１１）を記憶しているものとする。
【０１８６】
図２４に示すように、除去部２３７は、まず、ウェル背景画像記憶部２３３ａの中から、試料画像Ｓの露光時間Ｔｓとウェル背景画像ＷＢの露光時間Ｔｂとの間で、条件「Ｔｂ（ｊ）≦Ｔｓ≦Ｔｂ（ｊ＋１）」を満たすウェル背景画像ＷＢ（ｊ）およびＷＢ（ｊ＋１）を選択する（ステップＳ６０１）。
【０１８７】
続いて、除去部２３７は、ウェル背景画像ＷＢ（ｊ）およびＷＢ（ｊ＋１）を用いて、試料画像Ｓの露光時間Ｔｓに対応するウェル背景画像ＷＢｓを算出する（ステップＳ６０２）。具体的には、除去部２３７は、図１５に示した処理手順と同様に、画素毎に輝度を線形補間することにより、ウェル背景画像ＷＢｓを算出する。
【０１８８】
続いて、除去部２３７は、ウェル背景画像ＷＢｓに対応する暗ノイズ画像を抽出する。例えば、ウェル背景画像ＷＢが、図１８−２に示した例と同様に、背景画像を９等分したうちの真ん中の画像であるものとする。かかる場合、除去部２３７は、ウェル背景画像ＷＢｓに対応する暗ノイズ画像として、図１８−１に示した暗ノイズ画像Ｕ１１−５を抽出する。
【０１８９】
続いて、除去部２３７は、ウェル背景画像ＷＢｓの輝度から、暗ノイズ画像（上記例では、暗ノイズ画像Ｕ１１−５）の輝度を画素ごとに減算し、チップ蛍光画像ＢＵｓを生成する（ステップＳ６０３）。
【０１９０】
続いて、除去部２３７は、チップ蛍光画像ＢＵｓを用いて、撮影範囲のサイズ分のチップ蛍光画像ＢＵを算出する（ステップＳ６０４）。具体的には、除去部２３７は、図２０に示したように、チップ蛍光画像ＢＵｓの所定の画素の輝度に対して、かかる画素に対応するシェーディング係数を除算する。続いて、除去部２３７は、除算した値に対して、算出したいチップ蛍光画像（図２０に示した例では、チップ蛍光画像ＢＵ１１−１）の画素に対応するシェーディング係数を乗算する。除去部２３７は、チップ蛍光画像ＢＵの全ての画素について上記処理を行うことにより、チップ蛍光画像ＢＵを算出する。
【０１９１】
続いて、撮影制御部２３６は、チップ蛍光画像ＢＵの輝度に、暗ノイズ画像Ｕの輝度を画素ごとに加算することにより、背景画像Ｂを生成する（ステップＳ６０５）。そして、撮影制御部２３６は、試料画像Ｓの輝度から、背景画像Ｂの輝度を画素ごとに減算する（ステップＳ６０６）。
【０１９２】
［実施例２の効果］
上述してきたように、実施例２に係るスクリーニング装置２００は、１個の暗ノイズ画像と、１個のウェル背景画像だけを用いて、背景画像を生成する。そして、スクリーニング装置２００は、生成した背景画像を用いて、試料画像の背景ノイズを除去する。これにより、実施例２に係るスクリーニング装置２００は、予め保持しておく背景画像の数をより少なくすることができる。
【実施例３】
【０１９３】
ところで、上記実施例１において、シェーディング係数の算出手法（図１１−１〜図１１−４）を説明したが、シェーディング係数は、図１１−１〜図１１−４に示した手法以外の手法によって算出されてもよい。そこで、実施例３では、図１１−１〜図１１−４に示した手法以外の手法によりシェーディング係数を算出する例について説明する。
【０１９４】
［実施例３におけるシェーディング係数算出処理］
まず、図２５−１〜図２５−３を用いて、実施例３に係るスクリーニング装置３００によるシェーディング係数算出処理について説明する。図２５−１は、撮像素子のノイズにより現れる輝度の分布例を示す図である。図２５−１に示すように、撮像素子のノイズには、シェーディングによる輝度の歪みが含まれない。なお、図２５−１に示した例では、撮像素子のノイズが、画像内において均一であるが、実際には不均一ある。
【０１９５】
図２５−２は、背景ノイズの輝度の分布例を示す図である。図２５−２に示すように、背景ノイズには、シェーディングによる輝度の歪みが含まれる。したがって、図２５−２に示すような背景ノイズの輝度から、シェーディング係数を算出することも考えられる。しかし、背景ノイズには、撮像素子のノイズが含まれる。そして、かかる撮像素子のノイズは、画像内において不均一である。そのため、図２５−２に示すような背景ノイズの輝度から、正確なシェーディング係数を算出することができない。
【０１９６】
そこで、実施例３に係るスクリーニング装置３００は、図２５−２に示した背景ノイズの輝度から、図２５−１に示した撮像素子のノイズにより現れる輝度を画素ごとに減算することにより、マイクロアレイチップＣ１０自体の蛍光だけを示す輝度を求める。図２５−３に、マイクロアレイチップＣ１０自体の蛍光の輝度の分布例を示す。図２５−３に示すように、マイクロアレイチップＣ１０自体の蛍光には、シェーディングによる輝度の歪みが含まれ、撮像素子のノイズが含まれない。
【０１９７】
そして、スクリーニング装置３００は、図２５−３に示したマイクロアレイチップＣ１０自体の蛍光を現す輝度に基づいて、シェーディング係数を算出する。具体的には、スクリーニング装置３００は、マイクロアレイチップＣ１０自体の蛍光を現す輝度の最大値を「１」として、各画素のシェーディング係数を算出する。
【０１９８】
例えば、図２５−３に示した例において、輝度の最大値が「１０００」であるものとする。また、図２５−３に示した例において、画素Ａの輝度が「１０００」であり、画素Ｂの輝度が「５００」であり、画素Ｃの輝度が「１００」であるものとする。かかる場合、スクリーニング装置３００は、画素Ａのシェーディング係数を「１」とする。また、スクリーニング装置３００は、画素Ｂのシェーディング係数を、画素Ｂの輝度「５００」を画素Ａの輝度「１０００」により除算した値「０．５」とする。また、スクリーニング装置３００は、画素Ｃのシェーディング係数を、画素Ｃの輝度「１００」を画素Ａの輝度「１０００」により除算した値「０．１」とする。
【０１９９】
［実施例３に係るスクリーニング装置３００の構成］
次に、実施例３に係るスクリーニング装置３００の構成について説明する。実施例３に係るスクリーニング装置３００の構成は、図５に示したスクリーニング装置１００の構成と同様である。ただし、図示することを省略するが、実施例３における情報処理装置１３０は、図５に示した撮影制御部１３６の代わりに、撮影制御部３３６を有する。
【０２００】
撮影制御部３３６は、実施例１において説明した撮影制御部１３６と同様の処理を行う。さらに、実施例３における撮影制御部３３６は、シェーディング係数算出処理を行う。具体的には、撮影制御部３３６は、ＣＣＤコントローラ１３５に対して、励起光が照射されていないマイクロアレイチップＣ１０を撮影させる。これにより、撮影制御部３３６は、ＣＣＤカメラ１１２から、暗ノイズ画像Ｕを取得する。続いて、撮影制御部３３６は、撮影範囲内にウェルが位置しないようにステージ１０１を移動させた後、ＣＣＤコントローラ１３５に対して、励起光が照射されているマイクロアレイチップＣ１０を撮影させる。これにより、撮影制御部３３６は、ＣＣＤカメラ１１２から、背景画像Ｂを取得する。そして、撮影制御部３３６は、背景画像Ｂの輝度から、暗ノイズ画像Ｕの輝度を画素ごとに減算し、減算した輝度に基づいて、シェーディング係数を画素ごとに算出する。
【０２０１】
［実施例３に係るスクリーニング装置によるシェーディング係数算出処理］
次に、図２６を用いて、実施例３に係るスクリーニング装置３００によるシェーディング係数算出処理の手順について説明する。図２６は、実施例３に係るスクリーニング装置３００によるシェーディング係数算出処理手順を示すフローチャートである。
【０２０２】
図２６に示すように、まず、スクリーニング装置３００のシャッタコントローラ１１６は、シャッタ１０８を閉じて、励起光を遮断する（ステップＳ７０１）。続いて、撮影制御部３３６は、ＣＣＤコントローラ１３５に対して、マイクロアレイチップＣ１０を撮影するように指示し、ＣＣＤカメラ１１２から暗ノイズ画像Ｕを取得する（ステップＳ７０２）。
【０２０３】
続いて、ステージコントローラ１１５は、撮影範囲内にウェルが位置しないように、ステージ１０１を移動させる（ステップＳ７０３）。続いて、シャッタコントローラ１１６は、シャッタ１０８を開いて、マイクロアレイチップＣ１０に励起光を照射させる（ステップＳ７０４）。
【０２０４】
続いて、撮影制御部３３６は、ＣＣＤコントローラ１３５に対して、マイクロアレイチップＣ１０を撮影するように指示し、ＣＣＤカメラ１１２から背景画像Ｂを取得する（ステップＳ７０５）。続いて、シャッタコントローラ１１６は、シャッタ１０８を閉じて、励起光を遮断する（ステップＳ７０６）。
【０２０５】
続いて、撮影制御部３３６は、背景画像Ｂの輝度から、暗ノイズ画像Ｕの輝度を画素ごとに減算する（ステップＳ７０７）。撮影制御部３３６は、減算した輝度に基づいて、シェーディング係数を画素ごとに算出する（ステップＳ７０８）。
【０２０６】
［実施例３の効果］
上述してきたように、実施例３に係るスクリーニング装置３００は、背景画像の輝度から、暗ノイズ画像の輝度を画素ごとに減算し、減算した輝度に基づいて、各画素におけるシェーディング係数を算出する。これにより、スクリーニング装置３００は、正確なシェーディング係数を算出することができる。
【実施例４】
【０２０７】
ところで、本願に開示する撮影装置は、上述した実施例以外にも、種々の異なる形態にて実施されてよい。そこで、実施例４では、本願に開示する撮影装置の他の実施例について説明する。
【０２０８】
［システム構成等］
上記実施例１〜３において説明した各処理のうち、自動的におこなわれるものとして説明した処理の全部または一部を手動的におこなうこともでき、あるいは、手動的におこなわれるものとして説明した処理の全部または一部を公知の方法で自動的におこなうこともできる。この他、上記文書中や図面中で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各種のデータやパラメータを含む情報については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。
【０２０９】
また、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。さらに、各装置にて行なわれる各処理機能は、その全部または任意の一部が、ＣＰＵ及び当該ＣＰＵにて解析実行されるプログラムにて実現され、あるいは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。
【０２１０】
［プログラム］
また、上記実施例１〜３で説明した各種の処理は、あらかじめ用意されたプログラムをパーソナルコンピュータやワークステーションなどのコンピュータで実行することによって実現することができる。そこで、以下では、図２７を用いて、上記の実施例１と同様の機能を有する撮影プログラムを実行するコンピュータの一例を説明する。図２７は、撮影プログラムを実行するコンピュータを示す図である。
【０２１１】
図２７に示すように、コンピュータ１０００は、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０１０、キャッシュ１０２０、ＨＤＤ１０３０、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０４０、及びＣＰＵ（Central Processing Unit）１０５０が、バス１０６０によって接続されている。ここで、ＲＯＭ１０４０には、上記の実施例１と同様の機能を発揮する撮影プログラム、つまり、図２７に示すように、撮影制御プログラム１０４１と、除去プログラム１０４２と、シェーディング補正プログラム１０４３と、分別プログラム１０４４とが予め記憶されている。
【０２１２】
そして、ＣＰＵ１０５０は、これらのプログラム１０４１〜１０４４各々を読み出して実行する。これにより、各プログラム１０４１〜１０４４各々は、図２７に示すように、撮影制御プロセス１０５１、除去プロセス１０５２、シェーディング補正プロセス１０５３、分別プロセス１０５４となる。なお、各プロセス１０５１〜１０５４各々は、図５に示した、撮影制御部１３６、除去部１３７、シェーディング補正部１３８、分別部１３９に対応する。
【０２１３】
また、ＨＤＤ１０３０には、図２７に示すように、画像データ１０３１が設けられる。なお、画像データ１０３１は、図５に示した、記憶部１３３に対応する。
【０２１４】
ところで、上記した各プログラム１０４１〜１０４４については、必ずしもＲＯＭ１０４０に記憶させておく必要はない。例えば、コンピュータ１０００に挿入されるフレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯディスク、ＤＶＤディスク、光磁気ディスク、ＩＣカードなどの「可搬用の物理媒体」に各プログラム１０４１〜１０４４を記憶させてもよい。または、コンピュータ１０００の内外に備えられるハードディスクドライブ（ＨＤＤ）などの「固定用の物理媒体」に各プログラム１０４１〜１０４４を記憶させてもよい。さらには、公衆回線、インターネット、ＬＡＮ、ＷＡＮなどを介してコンピュータ１０００に接続される「他のコンピュータ（またはサーバ）」に各プログラム１０４１〜１０４４を記憶させてもよい。そして、コンピュータ１０００が上述した「可搬用の物理媒体」や、「固定用の物理媒体」や、「他のコンピュータ（またはサーバ）」から各プログラム１０４１〜１０４４を読み出して実行するようにしてもよい。
【符号の説明】
【０２１５】
Ｃ１０ マイクロアレイチップ
Ｃ２０ マイクロアレイチップ
１００、２００、３００ スクリーニング装置
１０１ ステージ
１０２ 培養ディッシュ
１０３ ＬＥＤ
１０４ ピペット
１０５ マニピュレータ
１０６ 対物レンズ
１０７ 蛍光ランプ
１０８ シャッタ
１０９ 蛍光フィルタ
１１０ 反射鏡
１１１ 反射鏡
１１２ ＣＣＤカメラ
１１３ 対物レンズ駆動モータ
１１４ ＬＥＤコントローラ
１１５ ステージコントローラ
１１６ シャッタコントローラ
１１７ フォーカスコントローラ
１１８、１２０ ＲＳ２３２Ｃ変換部
１１９ ＤＩＯ
１２１ ＡＩＯ
１２２ ＵＳＢ
１２３ アンプ
１３０ 情報処理装置
１３１ 表示部
１３２ 入力部
１３３ 記憶部
１３３ａ パターン対応記憶部
１３３ｂ 背景画像記憶部
１３４ サーボコントローラ
１３５ ＣＣＤコントローラ
１３６ 撮影制御部
１３７ 除去部
１３８ シェーディング補正部
１３９ 分別部
２３０ 情報処理装置
２３３ 記憶部
２３３ａ ウェル背景画像記憶部
２３６ 撮影制御部
２３７ 除去部
３３６ 撮影制御部
１０００ コンピュータ
１０１０ ＲＡＭ
１０２０ キャッシュ
１０３０ ＨＤＤ
１０３１ 画像データ
１０４０ ＲＯＭ
１０４１ 撮影制御プログラム
１０４２ 除去プログラム
１０４３ シェーディング補正プログラム
１０４４ 分別プログラム
１０５０ ＣＰＵ
１０５１ 撮影制御プロセス
１０５２ 除去プロセス
１０５３ シェーディング補正プロセス
１０５４ 分別プロセス
１０６０ バス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料が配置されていないマイクロアレイチップの撮影画像である背景画像のうち、背景画像内におけるウェルの配置パターンの種類であるパターン種別ごとに背景画像を、該パターン種別に対応付けて記憶する背景画像記憶部と、
前記背景画像記憶部から、試料が配置されているマイクロアレイチップの撮影画像である試料画像のパターン種別に対応付けて記憶されている背景画像を取得し、取得した背景画像を用いて、前記試料画像に含まれるノイズを除去する除去部と
を備えたことを特徴とする撮影装置。
【請求項２】
前記背景画像を生成する際に、ウェルの配置パターンが同一になる複数の撮影位置が存在する場合には、該複数の撮影位置のうち１つの撮影位置で前記マイクロアレイチップを撮影し、ウェルの配置パターンが他の撮影位置におけるウェルの配置パターンと同一にならない撮影位置が存在する場合には、該撮影位置で前記マイクロアレイチップを撮影する撮影部をさらに備え、
前記背景画像記憶部は、前記撮影部によって撮影された背景画像と、該背景画像のパターン種別とを対応づけて記憶することを特徴とする請求項１に記載の撮影装置。
【請求項３】
前記背景画像記憶部は、前記背景画像と、該背景画像のパターン種別と、前記マイクロアレイチップに励起光を照射する時間である露光時間とを対応付けて記憶し、
前記除去部は、前記背景画像記憶部から、前記試料画像のパターン種別と一致し、かつ、前記試料画像の露光時間と一致する背景画像を取得し、取得した背景画像を用いて、前記試料画像に含まれるノイズを除去することを特徴とする請求項１に記載の撮影装置。
【請求項４】
前記除去部は、前記背景画像記憶部から、前記試料画像のパターン種別と一致する複数の背景画像を取得し、取得した複数の背景画像を露光時間によって補間することにより、前記試料画像の露光時間に対応する背景画像を算出し、算出した背景画像を用いて、前記試料画像に含まれるノイズを除去することを特徴とする請求項３に記載の撮影装置。
【請求項５】
試料が配置されていないマイクロアレイチップの撮影画像である背景画像のうち、任意のウェルを含み、かつ、該任意のウェルよりもやや広い範囲の画像であるウェル背景画像と、励起光が照射されていないマイクロアレイチップの撮影画像である暗ノイズ画像とを記憶するウェル背景画像記憶部と、
前記ウェル背景画像記憶部に記憶されているウェル背景画像と暗ノイズ画像とを用いて、試料が配置されているマイクロアレイチップの撮影画像である試料画像に対応する背景画像である対応背景画像を生成し、生成した対応背景画像を用いて、前記試料画像に含まれるノイズを除去する除去部と
を備えたことを特徴とする撮影装置。
【請求項６】
前記除去部によってノイズが除去された試料画像のうち、ウェルを含み、かつ、該ウェルよりもやや広い範囲の画像を抽出して、抽出した画像の輝度の総和に基づいて前記試料を分別する分別部をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の撮影装置。
【請求項７】
ウェルの配置パターンが同一になる複数の撮影位置が存在する場合には、該複数の撮影位置のうち１つの撮影位置で試料が配置されていないマイクロアレイチップを撮影し、ウェルの配置パターンが他の撮影位置におけるウェルの配置パターンと同一にならない撮影位置が存在する場合には、該撮影位置で試料が配置されていないマイクロアレイチップを撮影する撮影ステップと、
前記撮影ステップによって撮影されたマイクロアレイチップの撮影画像である背景画像と、該背景画像内におけるウェルの配置パターンの種類であるパターン種別とを対応付けて背景画像記憶部に記憶させる背景画像記憶ステップと、
前記背景画像記憶部から、試料が配置されているマイクロアレイチップの撮影画像である試料画像のパターン種別に対応付けて記憶されている背景画像を取得し、取得した背景画像を用いて、前記試料画像に含まれるノイズを除去する除去ステップと
を含んだことを特徴とする撮影方法。
【請求項８】
ウェルの配置パターンが同一になる複数の撮影位置が存在する場合には、該複数の撮影位置のうち１つの撮影位置で試料が配置されていないマイクロアレイチップを撮影し、ウェルの配置パターンが他の撮影位置におけるウェルの配置パターンと同一にならない撮影位置が存在する場合には、該撮影位置で試料が配置されていないマイクロアレイチップを撮影する撮影手順と、
前記撮影手順によって撮影されたマイクロアレイチップの撮影画像である背景画像と、該背景画像内におけるウェルの配置パターンの種類であるパターン種別とを対応付けて背景画像記憶部に記憶させる背景画像記憶手順と、
前記背景画像記憶部から、試料が配置されているマイクロアレイチップの撮影画像である試料画像のパターン種別に対応付けて記憶されている背景画像を取得し、取得した背景画像を用いて、前記試料画像に含まれるノイズを除去する除去手順と
をコンピュータに実行させることを特徴とする撮影プログラム。
【請求項１】
試料が配置されていないマイクロアレイチップの撮影画像である背景画像のうち、背景画像内におけるウェルの配置パターンの種類であるパターン種別ごとに背景画像を、該パターン種別に対応付けて記憶する背景画像記憶部と、
前記背景画像記憶部から、試料が配置されているマイクロアレイチップの撮影画像である試料画像のパターン種別に対応付けて記憶されている背景画像を取得し、取得した背景画像を用いて、前記試料画像に含まれるノイズを除去する除去部と
を備えたことを特徴とする撮影装置。
【請求項２】
前記背景画像を生成する際に、ウェルの配置パターンが同一になる複数の撮影位置が存在する場合には、該複数の撮影位置のうち１つの撮影位置で前記マイクロアレイチップを撮影し、ウェルの配置パターンが他の撮影位置におけるウェルの配置パターンと同一にならない撮影位置が存在する場合には、該撮影位置で前記マイクロアレイチップを撮影する撮影部をさらに備え、
前記背景画像記憶部は、前記撮影部によって撮影された背景画像と、該背景画像のパターン種別とを対応づけて記憶することを特徴とする請求項１に記載の撮影装置。
【請求項３】
前記背景画像記憶部は、前記背景画像と、該背景画像のパターン種別と、前記マイクロアレイチップに励起光を照射する時間である露光時間とを対応付けて記憶し、
前記除去部は、前記背景画像記憶部から、前記試料画像のパターン種別と一致し、かつ、前記試料画像の露光時間と一致する背景画像を取得し、取得した背景画像を用いて、前記試料画像に含まれるノイズを除去することを特徴とする請求項１に記載の撮影装置。
【請求項４】
前記除去部は、前記背景画像記憶部から、前記試料画像のパターン種別と一致する複数の背景画像を取得し、取得した複数の背景画像を露光時間によって補間することにより、前記試料画像の露光時間に対応する背景画像を算出し、算出した背景画像を用いて、前記試料画像に含まれるノイズを除去することを特徴とする請求項３に記載の撮影装置。
【請求項５】
試料が配置されていないマイクロアレイチップの撮影画像である背景画像のうち、任意のウェルを含み、かつ、該任意のウェルよりもやや広い範囲の画像であるウェル背景画像と、励起光が照射されていないマイクロアレイチップの撮影画像である暗ノイズ画像とを記憶するウェル背景画像記憶部と、
前記ウェル背景画像記憶部に記憶されているウェル背景画像と暗ノイズ画像とを用いて、試料が配置されているマイクロアレイチップの撮影画像である試料画像に対応する背景画像である対応背景画像を生成し、生成した対応背景画像を用いて、前記試料画像に含まれるノイズを除去する除去部と
を備えたことを特徴とする撮影装置。
【請求項６】
前記除去部によってノイズが除去された試料画像のうち、ウェルを含み、かつ、該ウェルよりもやや広い範囲の画像を抽出して、抽出した画像の輝度の総和に基づいて前記試料を分別する分別部をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の撮影装置。
【請求項７】
ウェルの配置パターンが同一になる複数の撮影位置が存在する場合には、該複数の撮影位置のうち１つの撮影位置で試料が配置されていないマイクロアレイチップを撮影し、ウェルの配置パターンが他の撮影位置におけるウェルの配置パターンと同一にならない撮影位置が存在する場合には、該撮影位置で試料が配置されていないマイクロアレイチップを撮影する撮影ステップと、
前記撮影ステップによって撮影されたマイクロアレイチップの撮影画像である背景画像と、該背景画像内におけるウェルの配置パターンの種類であるパターン種別とを対応付けて背景画像記憶部に記憶させる背景画像記憶ステップと、
前記背景画像記憶部から、試料が配置されているマイクロアレイチップの撮影画像である試料画像のパターン種別に対応付けて記憶されている背景画像を取得し、取得した背景画像を用いて、前記試料画像に含まれるノイズを除去する除去ステップと
を含んだことを特徴とする撮影方法。
【請求項８】
ウェルの配置パターンが同一になる複数の撮影位置が存在する場合には、該複数の撮影位置のうち１つの撮影位置で試料が配置されていないマイクロアレイチップを撮影し、ウェルの配置パターンが他の撮影位置におけるウェルの配置パターンと同一にならない撮影位置が存在する場合には、該撮影位置で試料が配置されていないマイクロアレイチップを撮影する撮影手順と、
前記撮影手順によって撮影されたマイクロアレイチップの撮影画像である背景画像と、該背景画像内におけるウェルの配置パターンの種類であるパターン種別とを対応付けて背景画像記憶部に記憶させる背景画像記憶手順と、
前記背景画像記憶部から、試料が配置されているマイクロアレイチップの撮影画像である試料画像のパターン種別に対応付けて記憶されている背景画像を取得し、取得した背景画像を用いて、前記試料画像に含まれるノイズを除去する除去手順と
をコンピュータに実行させることを特徴とする撮影プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１−１】
【図１１−２】
【図１１−３】
【図１１−４】
【図１２−１】
【図１２−２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８−１】
【図１８−２】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５−１】
【図２５−２】
【図２５−３】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１−１】
【図１１−２】
【図１１−３】
【図１１−４】
【図１２−１】
【図１２−２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８−１】
【図１８−２】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５−１】
【図２５−２】
【図２５−３】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【公開番号】特開２０１０−１９７２５１（Ｐ２０１０−１９７２５１Ａ）
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−４３１６３（Ｐ２００９−４３１６３）
【出願日】平成２１年２月２５日（２００９．２．２５）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月２５日（２００９．２．２５）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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