JP6143584B2 - 検出装置および生体試料分析装置 - Google Patents

Description

本開示は、検出装置に関し、例えば複数の成分により構成される試料に対し当該成分の色、量を検出する検出装置および生体試料分析装置に適用可能である。

従来から生体試料を用いて当該生体試料を構成する成分を分析する技術が提供されてきた。この技術には、専用の容器が用意されており、患者から採取した生体試料は、当該容器で処理される。例えば、試料が血液の場合、採取した血液を、予め分離剤が収納されている採血管に投入する。その後、当該採血管に対し遠心分離を施すことで、血液を血餅と血清に分離し、分析に必要な成分である血清を抽出している。

近年、血清を用いて測定できる検査項目が多様化している。その結果、自動分析装置の数も増加しており、検体数の増加も顕著となっている。この状況を受け、生体試料を自動分析装置に投入する前に行う処理（前処理）や、自動分析装置への検体の搬送処理を自動で行うシステムへの要求が高まっている。

前処理の例として、血清の種別、液量を検出する処理がある。血清が溶血（赤色）、黄疸（暗黄色）、乳び（乳白色）のように通常（薄黄色）と異なる色をもつ検体の場合、吸光度を測定原理とする自動分析装置ではエラーを生じる原因となる。そのため、前処理の段階で、血清が溶血・黄疸・乳びの検体を除外し、特に溶血の場合には医者に再採血を要求する必要がある。また、血清の液量が分析に必要な量に満たない場合、分析項目に優先順位を設けて分注量を決定する必要がある他、分注時にプローブが分離剤に突き刺さり、詰まりエラーを生じる原因にもなる。そのため、分注前に血清の液量不足を認識する必要がある。ここで、検査室における実際の運用方法の１つに、採血管の表面に患者ＩＤ・個人情報・装置運用に必要なパラメータなどの重要情報が記載されたラベルが貼付されるという事実がある。このようなラベル貼付の採血管に対応できる先行技術として、特許文献１がある。特許文献１においては、回転機構により採血管を水平回転させつつ光学センサの受光素子の受光レベルをチェックすることによってラベルが存在しない面を認識し、その面をカメラで撮像した画像データを用いて血液量を算出する。

特開２０１０−０３８６５９号公報

特許文献１では、血液領域のうち採血管径方向にラベルが貼付されている領域と貼付されていない領域とが混在することを考慮して、ラベルが存在しない面をカメラで撮像した画像データを用いて血液量を算出している。しかしながら、血液領域のうち採血管軸方向においてもラベルが貼付されている領域と貼付されていない領域とが混在する。特に遠心分離後の血清は透過率が高く、カメラから見て採血管の後方にある物体からの散乱光もカメラに入射することから、ラベルが存在しない面をカメラで撮像する場合、ラベルを背景とする血清領域、カメラから見て採血管後方に設置する背景板を背景とする血清領域が混在する。このとき、カメラで撮像された画像内での両領域の色は、血清の種別が同じ場合でも異なる。従って、血清の色情報および血清量を正確に取得するには、採血管軸方向におけるラベルの混在について考慮する必要がある。

本開示の目的は、ラベル貼付／非貼付に関わらず試料の色情報を高精度に検出する検出装置を提供することにある。

本開示の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本開示のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次の通りである。

検出装置は、容器に収納され、第一および第二の成分から構成される試料に対して検出を行うものである。検出装置は、容器を撮像する撮像部と、撮像部の背景となる背景部と、試料の少なくともひとつの成分の色を検知する検知部と、を備える。容器は撮像部と背景部の間に配置される。検知部は、容器に貼付されたラベルを背景とした第一の成分の第一の領域および背景部を背景とした第一の成分の第二の領域を認識し、第一の領域および第二の領域のうち少なくとも一つの領域から第一の成分の色情報を検出するようにされる。

上記検出装置によれば、複数の成分により構成される試料の色情報をより高精度に検出することができる。

第１の実施例に係る生体試料の分析装置の全体構成を示す構成図である。 カメラと採血管に貼られたラベルの向きとの関係を示す説明図である。 血清領域と採血管表面に貼付されたラベルの位置の関係を示す説明図である。 第１の実施例に係る検体チェックモジュールの構成図である。 第１の実施例に係る検体チェックモジュールの動作フローである。 第１の実施例に係る血清種別・血清量検出の動作フローである。 第２の実施例に係る検体チェックモジュールの構成図である。 第２の実施例に係る検体チェックモジュールの動作フローである。 第２の実施例に係るラベルとラベルの隙間認識フローである。 第２の実施例に係る採血管の向き変化に伴うラベルの面積変化を示す説明図である。 第３の実施例に係る検体チェックモジュールの動作フローである。 第３の実施例に係るラベルとラベルの隙間認識フローである。 第３の実施例に係るラインカメラにより撮像される画像を示す説明図である。 第４の実施例に係る採血管軸方向の色の変化率を示す説明図である。 第４の実施例に係る色の変化率を利用した血清−分離剤間界面の検出フローである。 第５の実施例に係るラベルとラベルの隙間幅の大きさをパラメータとした血清領域の色判定フローである。 第５の実施例に係るラベルとラベルの隙間幅を示す説明図である。 第６の実施例に係る採血管の向きをパラメータとした血清領域の色判定フローである。 第６の実施例に係るラベルとラベルの隙間領域の重心と採血管軸との距離を示す説明図である。 第３の実施例に係る検体チェックモジュールの構成図である。 実施の形態に係る検出装置の構成図である。

以下、図面を参照して実施の形態および実施例を説明する。なお、実施の形態および実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。

図２１は実施の形態に係る検出装置の構成図である。検出装置１は、第一の成分４および第二の成分５、６を含む試料が収納される容器２に対して検出を行うものである。なお，第二の成分は二層とは限らない。検出装置１は、容器２を撮像する撮像部１１と、撮像部１１の背景となる背景部１６と、試料の第一の成分４の色を検知する検知部１４と、を備える。容器２は撮像部１１と背景部１６の間に配置するようにされる。検知部１４は、容器２に貼付されたラベル３を背景とした第一の成分４の第一の領域４Ｌおよび背景部１６を背景とした第一の成分４の第二の領域４Ｎを認識し、第一の領域４Ｌ、第二の領域４Ｎのうち少なくとも一つの領域から第一の成分４の色情報を検出するようにされる。

上記の検出装置によれば、複数の成分により構成される試料に対し、それぞれの成分の色、量をより高精度に検出することができる。

第１の実施例に係る生体試料の分析装置を、図１乃至図６を用いて説明する。図１は、第１の実施例に係る生体試料の分析装置の全体構成を示す構成図である。患者から採取した生体試料（血液）を前処理して、自動分析装置で分析する構成を示している。生体試料の分析装置１２０は、搬送ライン１０１、投入モジュール１０２、遠心分離モジュール１０３、検体チェックモジュール（検出装置）１０４、開栓モジュール１０５、バーコードなどのラベラ１０６、分注モジュール１０７、閉栓モジュール１０８、分類モジュール１０９、収納モジュール１１０を基本要素とする複数のモジュールからなる前処理システム１００と、前処理システム全体を制御する制御用ＰＣ１１１と、その先に接続された生体試料の成分を分析する自動分析装置１１２とから構成される。

投入モジュール１０２では、検体（血液が入った採血管）が生体試料の分析装置内に投入され、遠心分離モジュール１０３では、投入された検体に対して遠心分離が施される。検体チェックモジュール１０４では、血清の種別・液量が検出される。開栓モジュール１０５では、遠心分離された検体の栓が開栓され、分注モジュール１０７では、遠心分離された検体を、自動分析装置１１２などで分析するために小分けされる。ラベラ１０６では、その小分けの容器にバーコードが貼り付けられる。閉栓モジュール１０８では、検体の栓が閉栓され、収納モジュール１１０では、閉栓された検体が収納される。分類モジュール１０９では、分注された検体容器が分類される。

検体の分析フローは以下の通りである。まず、採血管を用いて患者血液（全血）を採取する。当採血管は、前処理システム１００の投入モジュール１０２に投入される。なお、採血と投入はユーザーのマニュアル作業で行い、以後の作業は前処理システム１００による自動作業となる。なお、一般的には、採血は看護師が、投入は検査技師が行い、採血は、生体試料分析装置が設置される施設とは異なる施設で行われることもある。

また、搬送作業は搬送ライン１０１が担う。投入された採血管は遠心分離モジュール１０３に運ばれ、そこで遠心分離が施される。採血管には予め分離剤が入っており、遠心分離により、相対的に比重の大きい血餅の層と、相対的に比重が小さく、血液分析に使用する血清の層に分離される。遠心分離された検体は、検体チェックモジュール１０４に運ばれ、血清の種別・液量が検出される。検出方法の詳細は後述する。血清の種別が溶血、黄疸、乳びと判断された検体は分類モジュール１０９に運ばれ、エラー検体として分類される。一方、血清の種別が正常と判断され、血清の液量が検出された検体は、開栓モジュール１０５に運ばれる。開栓モジュール１０５にて遠心分離された検体の栓が開栓され、分注モジュール１０７に運ばれる。同時に、ラベラ１０６でバーコードが貼付された小分けの容器も分注モジュール１０７に運ばれ、検体チェックモジュール１０４で検出した血清の液量情報をもとに、小分けの容器に検体が分注される。小分けが完了した検体は閉栓モジュール１０８に運ばれて検体の栓が閉栓され、収納モジュール１１０に収納される。収納された小分けの容器は自動分析装置１１２に運ばれ、各種成分分析が行われる。

検体チェックモジュール１０４に運ばれる検体の採血管表面には、個人情報等が記載されたラベルが貼付されている。可視光をカメラで受光して血清の色、液量を検出する場合、ラベルの位置を考慮する必要がある。図２にカメラと採血管に貼られたラベルの向きとの関係図を示す。図２の上側の図面は上面図で、下側の図面は側面図である。図２（ａ）は、採血管（容器）２０２に貼られたラベル２０３がカメラ２０１側に向いた状態である。図２（ｂ）は、採血管２０２に貼られたラベル２０３がカメラ２０１と反対側に向いた状態である。図２（ａ）ではラベルの影響によりカメラ２０１で血清領域の画像を撮像することはできず、図２（ｂ）のようにラベル２０３とラベル２０３の隙間を通して撮像する必要がある。採血管２０２内の血液（試料）は、分離剤２０６によって、上部に血清（血清領域、第一の成分）２０４、下部に血餅（血餅領域、第二の成分）２０５と分離されている。採血管２０２には栓２０７がされている。

図３に血清領域と採血管表面に貼付されたラベルの位置の関係を示す。図３（ａ）のように、血清領域高さ方向全域にわたってラベル２０３ａが貼付されている場合、図３（ｂ）のように、血清領域高さ方向全域にわたってラベル２０３ｂが貼付されていない場合、図３（ｃ）のように、血清領域高さ方向の一部にラベル２０３ｃが貼付されている場合がある。血清は透過率が高いことから、採血管の後方にある物体からの散乱光もカメラに入射する。そのため、カメラで撮像して得られる血清領域は、図３（ａ）の場合にはラベル２０３ａを背景とする血清領域２０４Ｌのみ、図３（ｂ）の場合には採血管後部に配置する背景板（背景部）を背景とする血清領域２０４Ｎのみとなるが、図３（ｃ）の場合には、ラベル２０３ｃを背景とする血清領域２０４Ｌと背景板を背景とする血清領域２０４Ｎが混在することとなる。このとき、同じ血清であっても、カメラで撮像して得られる色は両領域間で異なる。

ここで、背景板の色をラベルの色と同色とした場合、同じ血清種別であれば、ラベルを背景とする血清領域と背景板を背景とする血清領域で同じ色を得られる。しかし、背景板が黒色の場合を除いて、照明光が背景板で反射するため、採血管のキャップやラベルの影が血清領域に生じ、正常の血清と溶血・黄疸・乳びの血清との色の差が十分に得られない。そこで、照明光の反射を防ぐことができる黒色の背景板を用い、背景板がラベルと異なる色となる場合でも、血清の種別、液量を検出できる必要がある。そこで、第１の実施例では、以下の構成により黒色の背景板を用いた撮像を可能とし、ラベルの貼付／非貼付に関わらず血清の種別、液量を検出する。

背景板は、照明光の反射を防ぐことができるものが望ましい。具体的には、例えば、可視光領域の反射率が１０％以下の背景板を用いる。また、背景板の色は、黒色に限るものではない。例えば、ラベルと補色関係にある色を用い、ラベル貼付／非貼付領域の区別を明確にすることを行ってもよい。

図４に第１の実施例の検体チェックモジュールの構成を示す。検体チェックモジュール（検出装置）１０４は、光源４０１ａ，４０１ｂ、光源用ドライバ（ドライバ）４０２ａ，４０２ｂ、カメラ（撮像部）２０１、画像処理エンジン（検知部）４０４、採血管ホルダ（保持部）４０５、背景板（背景部）４０６、コントローラ４０７、入出力インタフェース（入出力Ｉ／Ｆ）４０８、データバス４０９から構成される。

照射部である光源（照射要素）４０１ａ，４０１ｂは、それぞれ採血管２０２の前方上部および前方下部から光を照射する。光源４０１ａ，４０１ｂとしては、強度が強く、指向性の高い光であるＬＥＤ光源などを用いる。波長の範囲はおおよそ、４００ｎｍから７００ｎｍの可視光を用いる。光源４０１ａ，４０１ｂを駆動するためには電源などの光源用ドライバ４０２を用いる。

採血管２０２の前方上部および前方下部の上下から光を照射することで、ひとつの光源を用いる場合と比較し、採血管に当たる光の強度分布を一様にすることができる。光の強度分布を一様にすることにより、より正確に血清色情報を取得することができる。

カメラ２０１では採血管２０２全体の２次元画像を撮像する。カメラ２０１と採血管２０２に貼られたラベル２０３の向きとの関係は、図２（ｂ）のようにラベル２０３とラベル２０３の隙間から採血管２０２の中の試料を撮像できる状態とする。このとき、光源４０１ａ，４０１ｂから照射された光は採血管２０２を透過し、波長の一部は採血管２０２の中の血清２０４に吸収され、一部は血清２０４を透過する。透過した光は採血管２０２を透過して、採血管２０２表面に貼付されたラベル２０３上で散乱する。散乱した光は再度採血管２０２、血清２０４、採血管２０２の順に透過してカメラ２０１に入射する。画像処理エンジン４０４ではカメラ４０３で撮像された画像から血清領域抽出処理などの画像処理を行い、血清領域の位置、色を認識する。

入出力インタフェース４０８はインタフェースとして用いられ、検出した血清の種別、量の表示やデータの伝送、血清の種別、量などに用いられるパラメータなどを制御用ＰＣ１１１から入力する際に用いる。コントローラ４０７は、検体チェックモジュール１０４の全体の制御を行う。

図５に第１の実施例に係る検体チェックモジュールの動作フローを示す。まずラベルの貼られた採血管２０２を採血管ホルダ４０５に設置する（ステップＳ５０１）。その後、採血管２０２全体をカメラ２０１で撮像する（ステップＳ５０２）。撮像された画像は、血清領域とラベルとの採血管軸方向の位置関係により図３（ａ）〜（ｃ）に示すような画像になる。カメラ２０１により撮像した画像は画像処理エンジン４０４により画像処理を行う（ステップＳ５０３）。画像処理によって検出した血清種別および血清量の情報を出力する（ステップＳ５０４）。

図６に画像処理のフローの一例を示す。まず取得した画像をＲＧＢ表色系からＨＳＶ表色系へ変換する（ステップＳ６０１）。ＨＳＶ表色系は人間が色を知覚する方法と類似していることが知られており、従来人手で行っていた血清種別の認識を自動化する際に適している。ＨＳＶ表色系に変換された画像を用い、ラベルを背景とする血清領域であるラベル貼付血清領域２０４Ｌを抽出する（ステップＳ６０２）。また、採血管２０２後部に設置の背景板４０６を背景とするラベル非貼付血清領域２０４Ｎの抽出も行う（ステップＳ６０３）。撮像した画像が、図３（ａ）に示すように、ラベルを背景とする血清領域３０２ａのみの場合、ラベル非貼付血清領域２０４Ｎは抽出されない。また、図３（ｂ）に示すように採血管２０２後部に配置する背景板４０６を背景とする血清領域３０１ｂのみの場合、ラベル貼付血清領域２０４Ｌは抽出されない。一方、図３（ｃ）のように、ラベルを背景とする血清領域３０２ｃと背景板を背景とする血清領域３０１ｃが混在する場合、ラベル貼付血清領域２０４Ｌとラベル非貼付血清領域２０４Ｎの両方が抽出されることになる。

ラベル貼付血清領域（第一の領域）２０４Ｌ、ラベル非貼付血清領域（第二の領域）２０４Ｎの抽出する方法としては、ＨＳＶ表色系で特定の閾値を用いて抽出する方法が考えられる。具体的には、ラベルを背景とするラベル貼付血清領域２０４Ｌを抽出するＨＳＶ表色系の閾値、採血管２０２後部に設置の背景板４０６を背景とするラベル非貼付血清領域２０４Ｎを抽出するＨＳＶ表色系の閾値を、それぞれ設定しておき、閾値処理によって各々の領域を抽出する。領域抽出に用いる閾値は、あらかじめ設定しておく方法が考えられる。また、採血管２０２の種類や、光源４０１ａ，４０１ｂの光量、カメラ２０１の設定値などにより変更してもよい。採血管２０２の種類によっては、壁面の材質が異なり、光の透過率が異なるため、同様な血清であった場合においても、カメラ２０１で撮像された画像での色は異なる場合がある。このため、領域抽出の閾値を採血管２０２の種類により変更することにより、より正確に血清領域２０４を抽出することができる。

ラベル貼付血清領域２０４Ｌ、および、ラベル非貼付血清領域２０４Ｎを抽出した後に、血清の色情報の取得を行う（ステップＳ６０４）。ラベル貼付血清領域２０４Ｌとラベル非貼付血清領域２０４Ｎでの色は異なるため、いずれか一方の領域から色情報を抽出する。例えば、ラベル貼付血清領域２０４Ｌの色の平均値を血清の色として取得する。一般に血清領域の背面にラベルが貼付されている採血管が多いため、このようにラベル貼付血清領域２０４Ｌから色情報を取得することが有効である。

なお、色情報の取得はこれに限るものでなく、ラベル非貼付領域２０４Ｎから色情報を取得してもよい。また、血清領域２０４とラベル２０３の位置関係により、どちらの領域から色情報を取得するか選択してもよい。例えば、図３（ａ）に示す位置関係の場合は、ラベル貼付領域２０４Ｌから、図３（ｂ）に示す位置関係の場合は、ラベル非貼付血清領域２０４Ｎから色情報を取得してもよい。また、図３（ｃ）に示す位置関係の場合は、いずれかの領域の色情報を取得してもよいし、領域が広い方の色情報を取得するなどをしてもよい。

また、色情報の計算は、平均値を求めるとしたが、これに限るものではなく、中央値、分散などを取得することも考えられる。いずれにしても、ラベル貼付血清領域２０４Ｌ、ラベル非貼付血清領域２０４Ｎの情報を用い、色情報を取得する。

次に取得した色情報から血清種別を判定する（ステップＳ６０５）。血清種別の判定には閾値を用い、正常、溶血、黄疸、乳びなどの判定を行う。閾値はラベル２０３を背景として血清領域にあわせ、あらかじめ設定しておく。あらかじめ設定しておいた閾値と取得した血清の色情報を比較し、血清種別の判別を行う。

また、同様に、採血管２０２後方の背景板４０６を背景とする血清領域にあわせ、血清種別の判定の閾値を持っておくことも有効である。図３（ｂ）に示すようにラベル非貼付血清領域２０４Ｎのみの場合であっても血清種別を判別することが可能である。

なお、血清種別判別のための閾値は、採血管２０２の種類や、光源４０１ａ，４０１ｂの光量、カメラ２０１の設定値などにより変更してもよい。採血管２０２の種類によっては、壁面の材質が異なり、光の透過率が異なるため、同様な血清であった場合においても、カメラ２０１で撮像された画像での色は異なる場合がある。このため、領域抽出の閾値を採血管の種類により変更することにより、より正確に血清種別を判別することが可能となる。

次に、血清量を算出するため、血清境界面の位置を取得する（ステップＳ６０６）。血清境界面の位置を取得するためには、血清領域の最上部および最下部を抽出する必要がある。従って、抽出したラベル貼付血清領域２０４Ｌ、および、ラベル非貼付血清領域２０４Ｎの両方の領域を使用する。具体的には、例えば、ラベル貼付、非貼付の両方の領域を結合した領域（結合領域）を算出し、結合領域とその上の領域（真空）の境界および結合領域とその下の領域（分離剤２０６）の境界の座標情報から血清境界面を取得する。取得した境界面の位置から、採血管２０２の直径などをパラメータとして用い、血清の量を算出する（ステップＳ６０７）。

算出した血清種別および血清量の情報は、コントローラ４０７により制御され、入出力インタフェース４０８を通じて、制御用ＰＣ１１１に出力され（ステップＳ５０４）、エラー検体の除外や、液量不足の判別などに利用される。

このように、ラベル貼付血清領域、ラベル非貼付血清領域をそれぞれ抽出し、ラベル貼付血清領域から色情報を抽出することにより、正確に血清種別を判別することができる。また、ラベル貼付、非貼付の両領域から血清境界面を算出することで正確に血清量を取得することができる。本実施例の方法を用いることで、採血管軸方向のラベルの位置に依らず、正確に血清種別および血清量を取得することが可能となる。

実施例１では、カメラと採血管に貼られたラベルの向きとの関係を、図２（ｂ）のようにラベルとラベルの隙間から採血管の中の試料を撮像できる状態とした。しかし、採血管ホルダに設置されて検体チェックモジュールまで運ばれてきた検体が常に図２（ｂ）の状態とは限らない。そこで本実施例では、カメラと採血管に貼られたラベルの向きとの関係がどのような状態であっても、図２（ｂ）の状態の画像を取得する方法を説明する。

図７に第２の実施例の検体チェックモジュールの構成を示す。検体チェックモジュール（検出装置）１０４Ａは、光源４０１ａ，４０１ｂ、光源用ドライバ４０２、カメラ（撮像部）２０１、画像処理エンジン（検知部）４０４、採血管ホルダ（保持部）４０５、背景板（背景部）４０６、コントローラ４０７、入出力インタフェース４０８、データバス４０９、把持機構７０１、移動機構７０２、上下制御ドライバ７０３、回転機構７０４、回転制御ドライバ７０５から構成される。

照射部である光源（照射要素）４０１ａ，４０１ｂは、それぞれ採血管２０２の前方上部および前方下部から光を照射し、カメラ２０１では採血管２０２全体の２次元画像を撮像する。図２（ａ）のようにラベル２０３が採血管２０２表面のカメラ２０１側に貼付されている場合、光源４０１ａ，４０１ｂから照射された光は、採血管２０２表面に貼付されたラベル２０３上で散乱し、カメラ２０１に入射する。図２（ｂ）のようにラベル２０３とラベル２０３の隙間から採血管２０２の中の試料を撮像できるときは、光源４０１ａ，４０１ｂから照射された光は採血管２０２を透過し、波長の一部は採血管２０２の中の血清２０４に吸収され、一部は血清２０４を透過する。透過した光は採血管２０２を透過して、採血管２０２表面に貼付されたラベル２０３上で散乱する。散乱した光は再度採血管２０２、血清２０４、採血管２０２の順に透過してカメラ２０１に入射する。画像処理エンジン４０４ではカメラ２０１で撮像された画像から血清領域抽出処理などの画像処理を行い、ラベル２０３の位置や血清領域２０４の位置、色を認識する。

把持機構７０１は、採血管ホルダ４０５に設置されて検体チェックモジュールまで運ばれてきた検体を把持して持ち上げ、検体全体がカメラ２０１の撮像範囲に収まるまで移動機構７０２により移動させる。上下移動は上下制御ドライバ（上下制御）７０３で制御される。採血管２０２を把持機構７０１で持ち上げることにより採血管２０２の下側からも十分に照明を当てるようにすることができる。採血管ホルダ４０５は搬送ラインにより搬送され、停止機構等により停止を制御されるため、採血管ホルダ４０５に採血管２０２を設置した状態では、停止機構等の影の影響があり、採血管２０２に一様に照明光を当てることが難しい。従って把持機構７０１で採血管２０２を持ち上げ、照明を採血管２０２に一様に当てられるようにする。

把持機構７０１で持ち上げた検体は、回転機構７０４により回転させ、採血管２０２表面に貼付されたラベル２０３とカメラ２０１との位置関係を変えて、カメラ２０１が採血管２０２を一周撮像できるようにする。把持機構７０１および回転機構７０４により回転部を構成する。回転は回転制御ドライバ７０５で制御される。入出力インタフェース４０８はインタフェースとして用いられ、検出した血清の種別、量の表示やデータの伝送、血清の種別、量などに用いられるパラメータなどを入力する際に用いる。

図８に実施例２の検体チェックモジュールの動作フローを示す。まずラベルの貼られた採血管２０２を採血管ホルダ４０５に設置する（ステップＳ８０１）。その後、採血管２０２を採血管ホルダ４０５ごと把持機構７０１直下まで移動させる（ステップＳ８０２）。採血管２０２を把持機構７０１で把持し（ステップＳ８０３）、採血管２０２全体をカメラ２０１で撮像できる位置まで持ち上げて（ステップＳ８０４）、回転させながらカメラ２０１で画像を複数枚取得する（ステップＳ８０５）。取得した画像から、画像処理エンジン４０４においてラベルとラベルの隙間を認識する（ステップＳ８０６）。

図９にラベルとラベルの隙間認識フローの一例を示す。図１０は第２の実施例に係る採血管の向き変化に伴うラベルの面積変化を示す説明図である。本フローは画像を１枚取得する度に実施する。まず第１番目に取得した画像をＲＧＢ表色系からＨＳＶ表色系へ変換する（ステップＳ９０２）。閾値処理で図１０（ａ）に示すようにラベル２０３を抽出する（ステップＳ９０３）。ラベルを抽出するＨＳＶ表色系の閾値はあらかじめ設定しておく。抽出したラベルの領域からラベルの面積を算出する（ステップＳ９０４）。次に第２番目に取得した画像から第１番目に取得した画像同様、ラベルの面積を算出する（ステップＳ９０４）。その後、第１番目に取得した画像におけるラベルの面積から、第２番目に取得した画像におけるラベルの面積の面積変化率を算出する（ステップＳ９０７）。第３番目以降に取得した画像も同様に面積変化率を算出する（ステップＳ９０７）。なお、ステップＳ９０１は第１番目に取得した画像についての処理を行うためｎに１を代入する。面積変化率は、第２番目の画像を取得した後でなければ算出できないので、ステップＳ９０５で第２番目以降かどうかを判定する。ステップＳ９０６は第２番目に取得した画像についての処理を行うためｎに２を代入する。ステップＳ９０９は第３番目に取得した画像についての処理を行うためｎに３を代入する。

図１０（ｇ）に面積変化率の推移を示す。横軸は、図１０（ａ）から（ｆ）に相当する採血管２０２の角度、縦軸はラベル面積およびラベル面積変化率である。図１０（ａ）の状態のラベル面積が一番大きく、図１０（ｄ）の状態のラベル面積が一番小さい。ラベル面積は、図１０（ａ）から図１０（ｄ）に向かうにつれて小さくなり、図１０（ｄ）から図１０（ｆ）に向かうにつれて大きくなる。面積変化率の符号が負から正に反転したとき、ラベルとラベルの隙間がカメラ４０３側に向いたと判断し（ステップＳ９１１）、回転を停止する（ステップＳ９１２）。なお、ステップＳ９１１の判定は、第３番目以降の画像を取得した後でなければすえることができないので、ステップＳ９０８で第３番目以降かどうかを判定する。ステップＳ９０９は第３番目に取得した画像についての処理を行うためｎに３を代入する。ステップＳ９１０は第４番目以降に取得した画像についての処理を行うためｎをインクリメントする。最後に取得した（ステップＳ８０７）画像から、閾値処理によってラベル２０３を背景とするラベル貼付血清領域２０４Ｌ、採血管２０２後部に設置の背景板４０６を背景とするラベル非貼付血清領域２０４Ｎを抽出する。抽出したラベル貼付血清領域２０４Ｌおよびラベル非貼付血清領域２０４Ｎから、実施例１と同様に、血清種別の判別、血清量の算出を行い（ステップＳ８０８）、その結果を出力する（ステップＳ８０９）。

本実施例に示すように、採血管２０２を回転させながら画像を撮像し、カメラ２０１側にラベル２０３とラベル２０３の隙間を向けることにより、カメラ２０１と採血管２０２に貼られたラベル２０３の向きとの関係がどのような状態であっても、図２（ｂ）の状態の画像を取得し、ラベル２０３を背景とするラベル貼付血清領域２０４Ｌ、採血管２０２後部に設置の背景板４０６を背景とするラベル非貼付血清領域２０４Ｎを抽出することができる。

なお、本実施例では、ラベル２０３とラベル２０３の隙間がカメラ２０１側に向いたと判断した場合に回転を停止するとしたが、これに限るものではない。採血管２０２を３６０度回転させながら画像を複数毎撮像しておき、撮像した画像からカメラ２０１側に向いた画像を選択してもよい。回転をリアルタイムに停止制御する必要がなくなるため、制御に時間がかかる場合などに適している。

また、ラベルの面積変化率からラベル２０３の隙間がカメラ２０１側に向いたと判断するとしたが、これに限るものではない。例えば、血清領域の面積が最大になる画像を抽出し、ラベル２０３の隙間がカメラ２０１側に向いたと判断してもよい。

実施例２では、回転させながらカメラ２０１で画像を複数枚取得して、図２（ｂ）の状態の画像を取得した。本実施例では、ラインカメラを用いることによって、１枚の画像から図２（ｂ）と同等の状態の画像を取得する方法を説明する。

図２０に第３の実施例の検体チェックモジュールの構成を示す。本実施例の検体チェックモジュール１０４Ｂでは、実施例２と同様の構成で、カメラ（エリアカメラ）２０１の変わりにラインカメラ２０１Ｌを用いる。

図１１に実施例３の検体チェックモジュールの動作フローを示す。まずラベル２０３の貼られた採血管２０２を採血管ホルダ４０５に設置する（ステップＳ１１０１）。その後、採血管２０２を採血管ホルダ４０５ごと把持機構７０１直下まで移動させる（ステップＳ１１０２）。採血管２０２を把持機構７０１で把持し（ステップＳ１１０３）、採血管２０２全体をカメラ２０１Ｌで撮像できる位置まで持ち上げて（ステップＳ１１０４）、回転させながらラインカメラ２０１Ｌで採血管２０２の１周分の画像を１枚取得する（ステップＳ１１０５）。取得した画像から、画像処理エンジン４０４においてラベル２０３とラベル２０３の隙間を認識する（ステップＳ１１０６）。

図１２にラベルとラベルの隙間認識フローの一例を示す。また、図１３にラインカメラにより撮像される画像の一例を示す。まず取得した画像をＲＧＢ表色系からＨＳＶ表色系へ変換する（ステップＳ１２０１）。ラベルを抽出するＨＳＶ表色系の閾値はあらかじめ設定しておき、閾値処理でラベル２０３を抽出する（ステップＳ１２０２）。ラベル２０３の抽出結果から、ラベル２０３とラベル２０３の隙間１３０２を認識する（ステップＳ１２０３）。その後、実施例２の方法と同様に、血清色、量の検出を行い、結果を出力する（ステップＳ１１０７）。

本実施例に示すように、ラインカメラを用いて検体１周分の画像を撮像することにより、１枚の画像で処理が可能となり、ラベルの面積を算出する処理をなくすことができるため、処理時間を短縮することができる。

検体によっては血清−分離剤間界面および血餅−分離剤界面がカメラ側から見て奥行き方向に傾きをもつことがある。図１４に採血管軸方向の色の変化率の一例を示す。界面が傾きをもたない場合、採血管軸方向の色の変化率は図１４（ａ）のようになるのに対し、界面がカメラ側から見て奥行き方向に傾きをもつ場合、採血管軸方向の色の変化率は図１４（ｂ）のように、界面が傾きをもたない場合に比べて小さくなり、血餅−分離剤間界面の位置を誤認識する可能性がある。図１４（ａ）（ｂ）では血餅−分離剤界面について示したが、血清−分離剤界面でも同様である。そのため、本実施例では、界面付近の色の変化率がある閾値を下回る場合、カメラから見て奥行き方向に界面が傾いているものとして、別のある閾値を上回る色の変化率が生じる位置を界面とする。

図１５に色の変化率を利用した血清−分離剤間界面の検出フローを示す。まず採血管２０２を把持機構７０１で回転させながらカメラ２０１で画像を取得する。画像処理エンジン４０４によりラベル２０３とラベル２０３の隙間を認識し、ラベルを背景とするラベル貼付血清領域２０４Ｌ、採血管２０２後部に設置の背景板４０６を背景とするラベル非貼付血清領域２０４Ｎを各々抽出する。その後、ラベル貼付血清領域２０４Ｌおよびラベル非貼付血清領域２０４Ｎの色情報から血清液面、血清−分離剤間界面を検出し、図１４（ｂ）に示すように、血餅−分離剤間界面の軸１４０２から±ａ画素（pixel）分１４０３の採血管軸方向の色の変化率（Δｃａ）を算出するのと同様に、血清−分離剤間界面の軸から±ａ画素分の採血管軸方向の色の変化率（Δｃａ）を算出する（ステップＳ１５０１）。色の変化率（Δｃａ）が閾値（Δｃｔ１）より大きい場合（ステップＳ１５０２）、血清−分離剤間界面の傾きはないと判断する（ステップＳ１５０３）。色の変化率（Δｃａ）が閾値（Δｃｔ１）より小さい場合（ステップＳ１５０２）、図１４（ｂ）に示すように、さらに周辺１４０４の色の変化率（Δｃｓ）を算出するのと同様に、血清−分離剤間界面の軸から±ａ画素分の周辺の色の変化率（Δｃｓ）を算出し（ステップＳ１５０４）、色の変化率（Δｃｓ）が閾値（Δｃｔ２）より小さくなった位置を血清−分離剤間界面とする（ステップＳ１５０５）。

本実施例によって、血清−分離剤間などの界面がカメラ側から見て奥行き方向に傾きを持つ場合でも、採血管軸方向の色の変化率を利用することによって、界面の位置を認識することができる。

エリアカメラ、ラインカメラのどちらで採血管を撮像した場合でも、ラベルとラベルの隙間幅の大きさは、ラベルの大きさと採血管径との関係によって異なる。隙間幅の大きさに依存してカメラ側に貼付されたラベル幅の大きさは変化する。カメラ側に貼付されたラベル幅の大きさによって、光源からの光が採血管、血清を透過してラベル上で散乱し、血清、採血管を再透過する光量が異なること、血清領域に生じるラベルの影面積が異なることから、同じ血清の種別でも、カメラで撮像して得られる色は異なる。そのため、本実施例では、ラベルとラベルの隙間幅の大きさをパラメータとして血清領域の色を判定する方法を説明する。

図１６、図１７にラベルとラベルの隙間幅の大きさをパラメータとした血清領域の色判定フローおよび説明図を示す。図１７（ａ）はエリアカメラで撮像した画像で、図１７（ｂ）はラインカメラで撮像した画像である。まず採血管２０２を把持機構７０１で回転させながらカメラ２０１，２０１Ｌで画像を取得する。画像処理エンジン４０４によりラベル２０３とラベル２０３の隙間を認識し、ラベル２０３を背景とするラベル貼付血清領域２０４Ｌ、採血管２０２後部に設置の背景板４０６を背景とするラベル非貼付血清領域２０４Ｎを各々抽出する。その後、図１７（ａ）（ｂ）に示すように、ラベル貼付血清領域２０４Ｌの色情報からラベル２０３とラベル２０３の隙間幅（Ｗｍ）１７０１ａ、１７０１ｂを計測する（ステップＳ１６０１）。隙間幅（Ｗｍ）１７０１ａ、１７０１ｂが閾値（Wｔ）より小さい場合（ステップＳ１６０２）、血清の色にかける補正係数（α）を隙間幅（Ｗｍ）１７０１ａ、１７０１ｂの大きさから算出する（ステップＳ１６０３）。隙間幅（Ｗｍ）１７０１ａ、１７０１ｂが閾値（Wｔ）より大きい場合（ステップＳ１６０２）、血清の色にかける補正係数（α）は１とする（ステップＳ１６０４）。血清の色に補正係数（α）をかけた補正後血清色（ステップＳ１６０５）から血清の種別を判定する（ステップＳ１６０６）。なお、本実施例で説明した補正の計算式は一例であり、他の計算式に従って補正を行ってもよい。

本実施例によって、ラベルとラベルの隙間幅の大きさによらず、血清の種別を判定することができる。また、本実施例では、ラベルとラベルの隙間幅のうち採血管径方向について説明したが、採血管軸方向についても同様の考え方によって血清の種別を判定することができる。

エリアカメラで採血管を回転させながら複数枚画像を取得するとき、採血管の向きによって、カメラ側に貼付されたラベル幅の大きさは変化する。カメラ側に貼付されたラベル幅の大きさによって、光源からの光が採血管、血清を透過してラベル上で散乱し、血清、採血管を再透過する光量が異なること、血清領域に生じるラベルの影面積が異なることから、同じ血清の種別でも、カメラで撮像して得られる色は異なる。そのため、本実施例では、採血管の向きをパラメータとして血清領域の色を判定する方法を説明する。

図１８、図１９に採血管の向きをパラメータとした血清領域の色判定フローおよび説明図を示す。まず採血管２０２を把持機構７０１で回転させながらカメラ２０１で画像を取得する。画像処理エンジン４０４によりラベル２０３とラベル２０３の隙間を認識し、ラベル２０３を背景とするラベル貼付血清領域２０４Ｌ、採血管２０２後部に設置の背景板４０６を背景とするラベル非貼付血清領域２０４Ｎを各々抽出する。その後、図１９に示すようにラベル貼付血清領域２０４Ｌの色情報からラベル２０３とラベル２０３の隙間領域の重心１９０１と採血管軸１９０２との距離（Ｄｍ）１９０３を計測する（ステップＳ１８０１）。距離（Ｄｍ）１９０３が閾値（Ｄｔ）より大きい場合（ステップＳ１８０２）、血清の色にかける補正係数（α）を距離（Ｄｍ）１９０３から算出する（ステップＳ１８０３）。距離（Ｄｍ）１９０３が閾値（Ｄｔ）より小さい場合（Ｓ１８０２）、補正係数（α）は１とする（ステップＳ１８０４）。血清の色に補正係数（α）をかけた補正後血清色（ステップＳ１８０５）から血清の種別を判定する（ステップＳ１８０６）。なお、本実施例で説明した補正の計算式は一例であり、他の計算式に従って補正を行ってもよい。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態および実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態および実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

１００…前処理システム
１０１…搬送ライン
１０２…投入モジュール
１０３…遠心分離モジュール
１０４、１０４Ａ、１０４Ｂ…検体チェックモジュール
１０５…開栓モジュール
１０６…ラベラ
１０７…分注モジュール
１０８…閉栓モジュール
１０９…分類モジュール
１１０…収納モジュール
１１１…制御用ＰＣ
１１２…自動分析装置
１２０…生体試料分析装置
２０１…カメラ（エリアカメラ）
２０１Ｌ…ラインカメラ
２０２…採血管
２０３、２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃ…ラベル
２０４…血清（血清領域、第一の成分）
２０４Ｌ…ラベルを背景とする血清領域
２０４Ｎ…背景板を背景とする血清領域
２０５…血餅（血餅領域、第二の成分）
２０６…分離剤
２０７…栓
４０１ａ、４０１ｂ…光源
４０２…光源用ドライバ
４０４…画像処理エンジン
４０５…採血管ホルダ
４０６…背景板
４０７…コントローラ
４０８…入出力インタフェース
４０９…データバス
７０１…把持機構
７０２…移動機構
７０３…上下制御ドライバ
７０４…回転機構
７０５…回転制御ドライバ
１３０２…ラベルとラベルの隙間
１４０２…血清−分離剤間界面の軸
１４０３…血清−分離剤間界面の軸から±a画素分
１４０４…血清−分離剤間界面の軸から±a画素分のさらに周辺領域
１７０１ａ、１７０１ｂ…ラベルとラベルの隙間幅
１９０１…ラベルとラベルの隙間領域の重心
１９０２…採血管軸
１９０３…ラベルとラベルの隙間領域の重心と採血管軸との距離

Claims (15)

1. ラベルが貼付された容器に収納される試料に対して検出を行うようにされる検出装置であって、
   前記容器を撮像する撮像部と、
   前記撮像部の背景となる背景部と、
   前記試料の色を検知する検知部と、
   を備え、
   前記試料は遠心分離された第一および第二の成分を含み
   前記容器は前記撮像部と前記背景部の間に配置され、
   前記検知部は、前記ラベルを背景とした前記試料の第一の領域、および、前記背景部を背景とした前記試料の第二の領域を認識し、
   前記第一および第二の領域のうち少なくとも一つの領域から前記試料の前記第一の成分の色情報を検出するようにされ、
   前記背景部は前記ラベルが貼付された領域と貼付されていない領域を区別する色であり、
   前記第一の成分が前記第一および第二の領域を有する場合、前記検知部は、前記第一の領域、および、前記第二の領域の情報に基づき、前記第一の成分の境界面の位置を検出するようにされる、
   検出装置。
2. 前記背景部の可視光領域での反射率が１０％以下である、
   請求項１の検出装置。
3. 前記背景部の色が黒色である、
   請求項２の検出装置。
4. 前記検知部で前記ラベルを背景とした前記第一の領域から前記色情報を検出するようにされる、
   請求項１の検出装置。
5. 前記検知部で前記背景部を背景とした前記第二の領域から前記色情報を検出するようにされる、
   請求項１の検出装置。
6. 前記第一の成分の前記境界面の位置から、前記第一の成分の量を算出するようにされる、
   請求項１の検出装置。
7. 前記検知部で検出を行う前記第一の成分が血清である、
   請求項１の検出装置。
8. 請求項７に記載の検出装置を備え、
   前記境界面の位置の情報を用いて、前記血清を分注し、
   前記血清の分析を行うようにされる、
   生体試料分析装置。
9. 前記検知部は、前記試料の第一および第二の成分間の境界周辺における、前記容器の軸方向の色変化率を算出し、前記色変化率の情報に基づいて前記試料の第一および第二の各成分の量を補正するようにされる、
   請求項１の検出装置。
10. さらに前記容器に光を照射する照射部を備え、
    前記照射部が２つの照射要素を有し、
    前記２つの照射要素を用いて前記容器の前方上部および前方下部から光を照射するようにされる、
    請求項１の検出装置。
11. さらに前記容器を回転させる回転部を備え、
    前記容器を回転させながら前記撮像部で前記容器の画像を撮像し、
    前記検知部において、撮像した前記画像から前記容器に貼付された前記ラベルが貼付されていない隙間を検出し、
    前記ラベルの隙間から前記容器内の前記第一の成分を撮像した画像を用いて、前記色情報を検出するようにされる、
    請求項１の検出装置。
12. 前記撮像部は一次元画像を撮像するラインカメラで構成され、
    前記回転部で前記容器を回転させながら、前記ラインカメラで前記容器１周分の画像を撮像するようにされる、
    請求項１１の検出装置。
13. 前記検知部は、前記ラベルが貼付されていない隙間の幅を算出し、
    前記隙間の幅の情報に基づいて、前記ラベルを背景とした前記成分の前記第一の領域の色情報を補正するようにされる、
    請求項１１の検出装置。
14. 前記検知部は、前記ラベルが貼付されていない隙間領域の重心を算出し、
    前記隙間領域の重心と前記容器の中心軸との距離情報に基づいて、前記ラベルを背景とした前記第一の成分の前記第一の領域の色情報を補正するようにされる、
    請求項１１の検出装置。
15. ラベルが貼付された容器に収納される試料に対して検出を行うようにされる検出装置であって、
    前記容器を撮像する撮像部と、
    前記撮像部の背景となる背景部と、
    前記試料の色を検知する検知部と、
    前記容器を回転させる回転部と、
    を備え、
    前記試料は遠心分離された第一および第二の成分を含み、
    前記容器は前記撮像部と前記背景部の間に配置され、
    前記検知部は、前記ラベルを背景とした前記試料の第一の領域および前記背景部を背景とした前記試料の第二の領域を認識し、
    前記第一および第二の領域のうち少なくとも一つの領域から前記試料の色情報を検出するようにされ、
    前記容器を回転させながら前記撮像部で前記容器の画像を撮像し、
    前記検知部において、撮像した前記画像から前記容器に貼付された前記ラベルが貼付されていない隙間を検出し、
    前記ラベルの隙間から前記容器内の前記第一の成分を撮像した画像を用いて、前記色情報を検出するようにされ、
    前記検知部は、前記ラベルが貼付されていない隙間領域の重心を算出し、
    前記隙間領域の重心と前記容器の中心軸との距離情報に基づいて、前記ラベルを背景とした前記第一の成分の前記第一の領域の色情報を補正するようにされる、
    検出装置。

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