CN107110879A - 液面检查装置、自动分析装置以及处理装置 - Google Patents

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Abstract

一种能够抑制污染的产生、能够增大液状物质的气泡等的液面状态的检测情况的准确性的液面检查装置及自动分析装置、液面检查方法。该液面检查装置具备：收纳液状物质(1010)的容器(101)及向液状物质(1010)的液面照射光的光照射部(102)；取得至少具有来自光照射部(102)照射的容器(101)及液状物质(1010)的光的颜色信息和亮度信息的影像的摄影部(103)；以及使用由摄影部(103)拍摄到的影像中的颜色信息和亮度信息，检测液面的状态的检测部(104)。

Description

液面检查装置、自动分析装置以及处理装置
技术领域
本发明涉及对血液、尿等生物体等液状物质的液面或/及液体内的泡的有无等进行检测的液面检查装置、自动分析装置以及液面检查方法。
背景技术
以医疗领域为代表，提出了各种自动分析装置的方案。一般情况下，该自动分析装置将血液、尿等生物体样品与试剂混合，自动测量反应液，从而分析样品。生物体样品与试剂的混合一般使用分注装置(分注探针)吸引并分取来自每一个样品容器、试剂容器的样品、试剂，供给至反应容器，并使之进行反应。
在分取时，将分注探针的前端放入分取对象的样品、试剂的液状物质，但是，进入地越深，液体向探针外壁附着而导致不同的样品间、试剂间的污染就会会越大。另外，进入地越深，垂直移动的时间也会越长。因此，以仅将分注探针的前端稍微进入的方式探测液面的高度，根据其高度，进行分注探针前端的高度方向控制。关于该探测液面的高度的技术，已知以下问题：在液面上产生有气泡的情况下，将气泡的表面误认为液面的高度，导致吸引失败。对于该问题，探讨通过图像处理来探测液面状态而解决的方法。
例如，专利文献1公开以下方法：从检查对象的上部方向进行照明，用彩色摄像机进行摄像来取得液面的图像，利用表示光的光谱成分的比例的差异的色调信息提取液面的照明的反光(映りこみ)(镜面反射)进行计数，从而探测气泡的有无。虽然有时来自样品容器的底面的反射光生成复杂多样的图像、在样品容器的内壁，在比液面靠下的位置产生不妨碍吸引分取的气泡，但是，只要是提取照明的镜面反射的方法，就能够容易地区别液面上的气泡发生状态。
作为其它探讨例，专利文献2公开了以下方法：对用摄像机进行摄像时的检查图像，在求出液面圆的中心的处理后，通过进行极坐标变换后的径向图像的直方图评价、FFT评价，而且进行基于霍夫变换的环检测，从而进行气泡的检测。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013－88114号
专利文献2：日本特表2014－500955号
发明内容
发明所要解决的课题
然而，在专利文献1记载的探讨例中，在使用了廉价的可视光照明时，尿样品等液色极浅的样品、或者被高倍率稀释了的样品的可视光域的光谱吸收微小，因此存在不能正确地提取液面上的照明的镜面反射的可能性。对于该问题，虽然也考虑了在可视光域波长的光添加即使透射性高的淡水，透射性也降低的可视光范围外的波长的光，使得能够得到每个光谱成分的比例差异，从而提取照明的反光，探测气泡的有无，但是存在照明等的成本的增大的问题。另外，在大量含有如脂肪分子地将照明光从样品的液中全反射的成分的样品的情况下，样品的色度不稳定，存在难以提取照明的反光的情况。在专利文献2所示的方法中，计算处理量巨大，存在处理时间、硬件成本会变大等问题。
鉴于以上的情况，本发明的目的在于以低成本提供能够使液状物质的气泡等液面状态的监测情况的准确性增大的液面检查装置及自动分析装置、液面检查方法。
用于解决课题的方案
本发明鉴于上述课题，特征在于具备以下点。即，根据其一方案，具有：照射部，对收纳有液体的容器及上述液状物质的液面从上方照射光；摄影部，从上方取得上述照射部照射光的液体的图像；第一液面检查部，使用上述图像含有的颜色信息，检测上述液面的状态；以及第二液面检查部，使用上述图像含有的亮度信息，检测上述液面的状态。
发明效果
根据本发明的液面检查装置、自动分析装置以及液面检查方法，能够使针对多样的液状物质的气泡等液面状态的检测情况的准确性增大。
附图说明
图1是本发明的实施方式的液面检查装置的结构图。
图2是本发明的实施方式的液面检查方法的流程图。
图3是说明本发明的实施方式的液面检查方法中的摄像机、探针、以及样品容器的位置关系的图。
图4是说明本发明的实施方式的图像信息处理的图。
图5是说明本发明的实施方式的图像信息处理的图。
图6是本发明的实施方式的空心圆的有效范围和圆坐标的图。
图7是表示本发明对实施方式的圆坐标的附近范围的图。
图8是说明本发明的实施方式的将有效范围分成16份的图。
图9是表示本发明的实施方式的5×5加权矩阵的图。
图10是将本发明的实施方式的空心圆的有效范围展开后的图。
图11是表示本发明的实施方式的5×3加权矩阵的图。
图12是表示用5×3加权矩阵算出的亮度梯度的图。
图13是说明本发明的其它实施例的图像信息处理的图。
图14是应用了本发明的自动分析装置的整体图。
具体实施方式
以下，根据附图，对本发明的一实施方式进行说明。此外，该实施方式作为例子而列举，并非由此来限定性地解释本发明。
＜本发明的第一实施方式＞
首先，对本发明的一实施方式的液面检查装置进行说明。
图1是本发明的第一实施方式的液面检查装置的结构图。如图1所示，本实施方式的液面检查装置将液体(以下，称为液状物质1010)收纳于作为容器的试管101。
试管101为如下容器：由各种树脂材料、各种玻璃材料等构成，实质上透明，在上下方向上细长，为有底筒状且为圆筒状或圆锥状。收纳于试管101的液状物质1010可以列举血液、尿等生物体样品、用于这些生物体样品的分析的试剂、混合了该生物体样品和试剂的混合液、以及它们反应后的反应液等。试管101保持于试管架1011。此外，试管101即使不是保持于试管架1011的状态，例如单独试管101，也能够用本发明的液面检查装置检测液面状态。另外，架在图1中示出了能够保持多根试管，但是也可以为仅保持一根试管的架。
在试管101的上方设有作为光照射部的照明102，对收纳于试管101内的液状物质1010的液面照射光。照明102一般称为“环形照明”，因此具有中空部1021，呈环状地稠密地配置多个白色LED(在蓝色发光二极管等组合荧光体而成的疑似白色，具有若干的颜色)而构成。
在照明102的上方设有作为摄影部的摄像机103，对至少具有来自试管101及收纳于试管101内的液状物质1010的光的颜色信息(取得不同的多个波长域的每一个的曝光量)的影像(以下，也称为图像。)进行拍摄。
摄像机103的镜头1031配置构成为通过照明102的中空部1021而能够窥视下方。摄像机103一般拍摄具有基于RGB三个波长域的光的颜色信息的图像，例如，由应用了CCD、CMOS图像传感器的组件构成。在摄像机103电连接有作为检测部的图像处理装置104，使用拍摄到的图像中的颜色信息检测液面的状态。
图像处理装置104例如构成为由微处理器、存储器等构成的计算机。图像处理装置104具有最佳地选择液面状态的方式的方式选择部1041。而且，在图像处理装置104还设有第一泡探测部1042，根据在液体表面进行镜面反射的照明色的区域，判断在液面上是否有泡。而且，在图像处理装置104设有第二泡探测部1043，计算沿试管的内壁面形状的方向的亮度梯度，基于算出的亮度梯度判断在液面上是否有泡。
而且，在图像处理装置104电连接有作为存储部的存储装置105，存储摄像机103拍摄到的具有颜色信息的图像、对该图像进行处理后的处理结果等。存储装置105例如由硬盘、闪存等构成。另外，在图像处理装置104连接有作为接口部的接口装置106，以能够与其它装置、机器等的输入和输出部电连接。另外，在图像处理装置104电连接有作为显示部的显示装置107，显示摄像机103拍摄到的具有颜色信息的影像、对该影像进行处理后的处理结果等。显示装置107例如由液晶监视器等构成。另外，在图像处理装置104电连接有作为输入部的输入装置108，以能够从外部向图像处理装置104输入信息。输入装置108例如由键盘、鼠标等构成。
此外，作为检测部的图像处理装置104、存储装置105、接口装置106、显示装置107、以及输入装置108以作为独立的装置的方式进行了说明，但是可以分别作为独立的装置而构成，也可以全部或者一部分做成一体而构成。例如，也可以构成未，将存储装置105、接口装置106、显示装置107、输入装置108的全部或者一部分和图像处理装置104做成一体而作为检测部。
在本发明的一实施方式中，照明102和摄像机103相对于容器101的液面，设置于垂直上方，构成为照明的光在液面镜面反射而能够被摄像机拍摄。摄像机103与图像处理装置104连接，将拍摄到的图像信息发送至图像处理装置104，从而能够进行图像处理。另外，图像处理装置104与存储装置105连接，从而能够存储拍摄到的图像信息、处理结果。另外，在显示装置107能够显示处理的过程、存储于存储装置105的信息。而且，输入装置108用于图像处理装置104的调整设定、执行指示。
接下来，顺着图2～图5，对作为由上述的液面检查装置实施的液面检查工序的一例的液面状态的检查工序简单地进行说明。
首先，方式选择部1041执行选择泡探测方式的检测方式选择步骤。
在检测方式选择步骤中，首先，向试管101及试管101内照射照明光102，用摄像机103进行拍摄，从而取得含有来自液状物质1010的液面的反射光、透过光等光的颜色信息的图像(S200)。此外，通过从照明102向试管101及收纳于试管101的液状物质1010的液面照射光，摄像机103取得来自试管101及收纳于试管101内的液状物质1010的反射光、透过光等光的颜色信息，从而实施颜色信息的取得。
然后，在检测方式的选择中通过图像处理去除不需要的区域(周边区域)，进行设定有效范围的处理(S201)。由此，能够限定对试管101的内部的液面取得图像信息的范围，提高探测方式选择的可靠性。
然后，对于设定好的有效范围内的液状物质1010，对表示预定的颜色(以下，称为基本色)的像素数(像素的数量)进行计数(S202)。在此，进行计数的像素的颜色依赖于作为拍摄对象的液状物质1010而决定。例如，若为血液、尿，则设定为红、黄色等基本的颜色。计算有效范围内的各像素的色度(Hue)，若该值处于预先设定的色度的预定范围，则选择为有效像素。此外，基于液状物质具有的光的吸收光谱的特性，通过了液状物质的照明光的波长光谱发生变化，从而得到基本色。
然后，在有效范围内，对表示液状物质1010不是通常状态的颜色(以下，称为异常色。)的像素数进行计数(S203)。是否为异常色的判断只要将预先设定的色度(若为血液、尿，则例如为绿、黄绿等)的预定范围的像素作为有效像素进行计数即可。在大量含有脂肪成分等的样品的情况下，样品的色调不稳定，在通常状态的样品下，无色的像素出现得多。
然后，判断在S201计数得到的表示基本色的像素数是否小于预先设定的阈值(S204)。若小于阈值，则因为是透射性高的样品，所以判断为难以基于第一探测部1042进行判断，选择基于第二探测部1043的判断，进入步骤S212。若表示基本色的像素数不小于阈值，则进入接下来的步骤。
接下来，判断在S203计数得到的表示异常色的像素数是否大于预先设定的阈值(S205)。若大于阈值，则样品的色调不稳定，第一探测部1042难以进行判断，选择基于第二探测部1043的判断，进入步骤S212。在通常状态下，若表示无色的像素数不大于阈值，则进入第一探测部1042的步骤。
接下来，对利用第一探测部1042的液面检查进行说明。
首先，从在S200取得的图像去除不需要的周边区域的信息，而且为了提高分注探针前端下降的位置的液面检查的可靠性，进行对样品容器的内部的液面设定有效范围的处理(S206)。
然后，提取有效范围内的在液体表面进行镜面反射而映入的照明色的区域(S207)。提取照明色的区域的方法不特别地限定，但是考虑例如以下方法：预先设定与照明色对应的色度(Hue)的范围，选择具有该色度的像素。在照明色的区域的选择中使用色度，从而容易辨别来自液面以外的位置(例如试管101的底部、在比液面靠下的位置产生的气泡等)的反射光和作为检测对象的液面的泡。另外，根据摄像机或照明到液面的距离的差异，液面的图像信息的亮度产生变化，但是，通过检验光的光谱成分的比例的差异，从而能够与到液面的距离无关地准确地选择在液体表面镜面反射后的照明光。
然后，对提取出的照明色像素的区域的数量进行计数(S208)。照明色区域与像素数、区域的面积无关，是指在S207提取出的像素的集合中，在图像内互相不相接而孤立的区域。具体而言，在图像处理技术中，通过公知的“标记(Labeling、Image－labeling)”的处理顺序能够实现。通过对区域的数量进行计数，从而能够不依赖于摄像机到液面的距离的差异、气泡的大小地检验照明光的映射数。
然后，判断在S208计数得到的照明色的映射区域的数量是否比使用中的照明的数量大(S209)。在液面上没有泡的情况下，照明在液体表面映入照明的数量，而在液面上具有泡的情况下，照明光不仅映入液面，还映入各泡的表面，因此照明光的映射区域增加。在本实施例中，使用单一的环状光源，因此在计数得到的区域比一大的情况下，判断为在液面上具有泡(S210)，在为一以下的情况下，判断为没有泡(S211)。
接下来，对第二探测部1043进行的基于沿试管形状的方向的亮度梯度的液面检查进行说明。(S212～S216)
首先，进行根据在S200取得的图像信息设定有效范围的处理(S212)。由此，去除存在含有干扰可能性的不需要的周边区域的信息，此外，还能够提高分注探针前端下降的位置的液面检查的可靠性。
然后，在S212设定好的有效范围内，计算沿试管的内壁面形状的方向的亮度梯度，求出亮度梯度的最大值(S213)。
然后，判断在S213求得的亮度梯度的最大值是否为预先设定的阈值以上(S214)。在亮度梯度的最大值为阈值以上的情况下，判断为液面有泡(S215)，在亮度梯度的最大值小于阈值的情况下，判断为没有泡(S216)。
图3是表示本实施例中的分注探针301、试管101以及摄像机103的位置关系的配置图。
分注探针301在水平面旋转，沿垂直方向上下移动，从而从被定位在分注位置的试管101分取预定量的液体。分注探针301的前端与液面接触的下降位置3011优选预先配置调整为与分取对象的试管101的中心轴一致或位于靠近中心轴的范围内。这是为了防止分注探针301的先端与试管101接触，并且由于液面产生的泡位于接近试管101的内壁面的位置，因此尽量避开泡的位置。
再有，摄像机103的光轴也优选预先配置调整为含有分注探针301的前端的下降位置3011。这是因为，一般情况下，摄像机的光轴的中心附近的歪斜最小，且分辨率良好。
此外，分注探针301的取样位置和摄像机103的拍摄位置优选在同轴上，但是也能够错开配置。通过错开配置，能够由摄像机103实时地观察取样的状态，能够表示在分注时不吸引泡。
使用图4，对颜色信息探测单元的泡判定方法进行说明。
图4(a)是在图2的流程图的步骤S200取得的图像的一例。实际的图像是彩色图像400，对样品标注通常的液色。判定对象是中央的试管401，在液面上，两个泡402a、402b浮在与内壁面相接的位置。根据图像400可知，除了液面上的照明光的映射区域403a外，在泡的表面上还存在照明光的反光区域403b、403c。在本实施例中，照明光源为中空的环形照明，因此照明光的反光区域也是中空的圆形。另外，由于来自管底的反射光的明暗而存在产生与试管外形相同的形状的暗部的情况。在本实施例中，为同心圆状的暗部404。
图4(b)是表示在图2的流程图的步骤S201设定的有效范围405的图像。表示以分注探针301的前端的下降位置3011为中心，设定为圆形。通过设定有效范围405，从而即使靠近左右两侧地排列有试管，它们也不会对泡探测带来影响。使中央的试管的内壁附近的信息无效。
图4(c)是表示在图2的流程图的步骤S202提取出的、在有效范围405内以具有基本色的色度的区域406的预定范围选择像素的图像。通过提取基本色的区域，从而提取带有收纳于试管401内的液体的色调的区域。在提取出的区域内的像素数少时，第一探测部1042判断为难以进行泡判定，从而选择利用第二探测部1043的判定。此外，虽然未图示在步骤S203提取异常色区域后的图像，但是同样地，在通常状态下，根据表示未产生异常色的区域的像素数，进行第一探测部1042与第二探测部1043的切换选择。
图4(d)是表示在图2的流程图的步骤S206提取出的、用于第一探测部1042的判断的有效范围407的图像。以分注探针301的前端的下降位置3011为中心，设定圆形的区域。分注探针301的前端的下降位置3011表示图像内的坐标点，实际上，分注探针前端部具有与探针的管径相对应的粗细，而且存在在下降位置产生机械性的制造误差、调整误差的可能性。因此，设置作为具有分注探针前端下降的可能性的范围的下降范围408。在下降范围408的内侧检测到泡的情况下，泡和分注探针接触而产生液面误探测，存在不能准确地进行液体分取的可能性，但是，泡存在于下降范围外，则对液体分取不会带来影响。因此，有效范围407设定得比下降范围408大，例如，即使在试管的内径大的情况下，对于对下降范围不带来影响的范围，无需进行判断，因此可以设定得比整个液面小。
图4(e)表示在图2的流程图的步骤S207提取表示相当于照明光的颜色的色度的区域的图像。可知，泡的轮廓、试管的内壁位置等区域因为带有液体的色调而不能提取，提取出照明光的镜面反射的反光的区域409a～409c。
图4(f)表示在图2的流程图的步骤S208对照明色的区域进行计数的图的一例。此外，本附图是示意性示出的图，实际上在图像无需写入进行计数的数字。本实施例中，计数的结果，示出了提取出三个照明色的映射区域。该情况下，在步骤S209提取出的照明色的映射区域比1大，因此判断为液面上有泡。
图5是使用在图2的流程图的步骤S200取得的图像的其它一例，说明光的透射性在可见光域波长全域都高的样品的情况。
图5(a)示出了液色比图像400淡且在液面的图像信息中虽然具有明暗，但是基本上都带有照明色的图像500。在判定对象的试管501的内部的液面以与试管的内壁面相接的状态浮着三个气泡502a、502b、502c。另外，由于来自管底的反射光的明暗，具有与试管外形呈同心圆的形状的暗部503。虽然与图像400同样地也应该具有照明光源的反光区域，但是在样品的透射性高时，不明显，此外，与以下的处理的说明的关联小，因此在图5(a)中进行了省略。
图5(b)是将5(a)的中央的试管101的内部的液面区域放大后的图。与管外形呈同心圆的形状的暗部503a、503b基于来自管底的反射光的明暗而成，根据试管的材料、底部的形状、样品的液量等各种因素，大小、粗细、成为多重的重数各不相同。在透射性低且液色浓的样品的情况下，来自管底的反射光弱，图像上的对比度也小，在透射性高且液色淡的样品的情况下，对比度高，且清晰地显现。另一方面，对于泡的外形，在透射性低且液色浓的样品中，对比度低且不清晰，根据样品的液量，存在由于来自管底的反射光而消失的情况，而在透射性高且液色淡的样品中，对比度高，清晰地显现。
图5(c)是表示在图2的步骤S212中针对图5(b)的图像以去除本次判断不需要的区域(涂黑的区域)的方式设定的、有效范围504的图。有效范围504设定为以分注探针301的前端的下降位置3011为中心的中空的空心圆形状。做成中空的空心形状，从而即使来自管底的反射光的明暗形成的暗部503a、503b显现于有效范围内，也不会将它们误探测为泡。另外，下降位置3011的近边未设定为有效范围504，实际上，存在于液面上的泡不会持续停留在试管的液面的中心附近，会靠向试管内壁面，因此不会特别地有问题。在下降范围的周边未探测到气泡的外形的情况下，可以判断为在下降范围内没有气泡，因此空心圆的内径505(＝中空部的直径)只要与下降范围同程度即可，即使使用的试管的内径大，空心圆的外形506也只要设定得比整个液面的范围小即可。
图5(d)是表示在图2的步骤S213中在有效范围504内沿试管的形状的方向扫描图像的亮度信息(RGB各亮度的总和)而计算出亮度梯度的结果的图。将亮度梯度小的部位显示得黑，将亮度梯度大的部位显示得白。通过沿圆的方向计算亮度梯度，从而能够不受来自管底的反射光的明暗形成的同心圆形状的暗部503a、503b的影响而检测泡的外形。在有效范围504内计算亮度梯度，然后求出亮度梯度的最大值，若为预先设定的阈值以上，则判断为产生有气泡，若小于阈值，则判断为未产生气泡。
在通常的试管内的液面状态的判断中，根据液面位置的变化，从摄像机、照明到液体样品的距离产生变化，液面的亮度信息也产生变化，因此难以进行基于阈值的判断，通过使用上述方法的亮度梯度，能够与液面高度无关地稳健地判断泡的有无。
接下来，通过图6～7，对图2的步骤S213中的沿试管形状的方向的亮度梯度的计算方法进行说明。
图6是在xy直角坐标平面上表示在图5(c)示出的有效范围504的图。如图所示，有效范围504内的坐标能够用以下降位置600为原点的圆坐标(r、θ)表达。沿试管形状的内壁形状的方向在图6中为半径r的圆的切线方向，在圆坐标A(r、θ)中，为图中的切线601的方向。
图7是将圆坐标A(r、θ)附近放大后的图。为了计算坐标A(r、θ)中的亮度梯度，只要在沿切线601的方向隔着坐标A(r、θ)相邻的两个附近范围701和702的每一个求出像素的平均亮度，并将两个平均亮度的差的绝对值作为亮度梯度即可。更严格地，可以限定圆的切线方向，应用在电子信息通信学会论文D－2、79卷8号(1996年发行)中公开的论文《使用了方向依存型过滤器的MRI图像的画质改善》(木户等著)中的方向依存型过滤器的计算方法，求出绝对值。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但是本发明不限定于上述的实施方式，在不脱离其宗旨的范围内能够进行各种变更。
根据本实施例，不管判定对象的样品的液色的浓淡如何，都能够准确地实施液状物质液面的泡的有无判断。另外，可以使用一般的可见光照明，对限定范围的图像信息进行最小限度的计算处理，因此能够以低成本实现。
在本实施例中，将有效范围设定为固定半径的圆形、空心形，但是例如也可以试管形状不是圆柱形而是特殊形状，探针前端的下降范围(702)因机械误差因素而成为椭圆形、四边形，该情况下，与之相符地，变更有效范围的形状、大小，从而提高探测的准确性。另外，虽然认为对于各目的而最佳的形状、大小不同，但是为了减少设定步骤，也可以通用地设定有效范围405、407、504。
另外，对具有基本色及异常色的像素进行计数的步骤S202、S203可以同时一起实施，也可以在一方的计数值达到能够判断的值的时刻，使探测方式选择的处理结束。
对计数得到的像素数和阈值进行比较而进行判断的步骤S204、S205也可以将基本色或异常色的像素数相对于设定好的有效范围405的整体的像素数的比率(面积比)与阈值进行比较来进行判断。这样的情况下，对于由摄像机拍摄的影像的放大率的变更变得稳健。
另外，第一液面检查部1042和第二液面检查部1043的算法可以同时一起执行。该情况下，无需执行对第一液面检查部1042和第二の液面检查部1043的方式进行选择的S204及S205，从各液面检查部的判断结果中的至少一方的判断结果，导出最终的有无泡的检查结果。
另外，为了使能够对应的液状物质1010的种类增加，能够设定多个液状物质1010的基本色的色度范围。同样地，能够设定多个异常色的色度范围。液状物质1010的基本色、异常色、照明色的判断也可以基于色度以外的表色系。色度能够一维地指定颜色，容易与人的色觉对应，因此较为方便，但是只要使不依赖于到作为被写体的液面的距离的颜色信息，也可以是其它信息，例如，也可以在YUV格式中的色差信息U和V中指定颜色的范围，若为RGB格式，也可以使用R÷G和B÷G等比率来进行指定。
另外，得到亮度梯度的步骤S213的原本的亮度信息可以不使用RGB各亮度的总和，而使用其它亮度信息。例如，R、G、B通道的任一个的亮度信息、或者平均亮度、符合人的视觉的单色变换图像的信息等。
另外，在步骤S213中，无需一定求出亮度梯度的“最大值”，只要在有效范围内具有至少一个预先设定的阈值以上的亮度梯度的部位，就可以判断为产生了气泡。在调整设定阈值时，可以确认整个有效范围的亮度梯度，得到最大值吗，但是在决定了阈值后，无需求出最大值。即使只有一个预先设定的阈值以上的亮度梯度的部位，只要判断为产生了气泡即可，若在取得有效范围的亮度信息的中间计算出阈值以上的亮度梯度，在该时刻结束判断，则能够使判定处理提前结束。
＜第二实施例＞
作为第二实施例，使用图8、9，对其它亮度梯度计算方法进行说明。
图8是将有效范围504的区域以等角度等分的图。在实施例中，表示以成为θ＝π/8弧度的方式将有效范围十六等分的情况。在每个区域，使用图9(a)～(h)所示的加权矩阵，近似计算圆的切线方向的亮度梯度。使用以像素(r、θ)为中心的纵五像素、横五像素(5×5)的附近像素的亮度，计算亮度梯度。求出与5×5的附近像素的各亮度对应的加权矩阵的各行列因素的数值的积，将总计二十五个积相加，将其绝对值作为亮度梯度。各加权矩阵与θ对应地在圆的切线方向上加权。
图9(a)的加权矩阵在―π/16＜θ≤π/16的区域或15π/16＜θ≤17π/16的区域使用。图9(b)的加权矩阵在π/16＜θ≤3π/16的区域或17π/16＜θ≤19π/16的区域使用。图9(c)的加权矩阵在3π/16＜θ≤5π/16的区域或19π/16＜θ≤21π/16的区域使用。图9(d)的加权矩阵在5π/16＜θ≤7π/16的区域或21π/16＜θ≤23π/16的区域使用。图9(e)的加权矩阵在7π/16＜θ≤9π/16的区域或23π/16＜θ≤25π/16的区域使用。图9(f)的加权矩阵在9π/16＜θ≤11π/16的区域或25π/16＜θ≤27π/16的区域使用。图9(g)的加权矩阵在11π/16＜θ≤13π/16的区域或27π/16＜θ≤29π/16的区域使用。图9(h)的加权矩阵在13π/16＜θ≤15π/16的区域或29π/16＜θ≤31π/16的区域使用。
此外，图9所示的加权矩阵只是一例，也可以使用7×7、3×3等范围的不同的矩阵，也可以将有效区域进一步细分为三十二份，对应的加权矩阵也做成十六种，从而提高计算精度。另外，也可以对各加权矩阵的排列因素的值进行微调整，从而提高计算精度。
接下来，使用图10～12，对使用了坐标系变换的圆的切线方向的亮度梯度计算方法进行说明。
图10的1000是将有效范围504(从内径505到外径506，0≤θ≤2π弧度内的区域)的图像信息变换成横轴θ、纵轴r的平面而展开后得到。基于来自管底的反射光的明暗而得到的同心圆形状的暗部被展开成1001、1002。
在这样展开后的图像信息中，原本的圆的切线方向置换成θ轴的方向，通过一个加权矩阵能够计算亮度梯度。基于图11示出的5×3的加权矩阵，计算θ方向的亮度梯度，图12表示将各像素位置的亮度梯度图像化的图。将亮度梯度小的部位表示得黑，将亮度梯度大的部位表示得白。限定沿圆的θ方向来计算亮度梯度，从而能够不受基于来自管底的反射光的明暗而得到的同心圆形状的暗部1001、1002的影响地捕捉气泡的外形。另外，在图10示出的画面上，暗部1001、1002不是直线，而描绘平缓的曲线，这是下降位置3011偏离试管外形的中心，或者试管的管底形状歪斜时产生的现象。但是，只要基于某程度的附近范围的亮度信息计算亮度梯度，就能够无障碍地捕捉基于气泡的外形而得到的亮度梯度。
此外，图11所示的5×3加权矩阵指示一例，也可以使用7×5、3×3等范围的不同的矩阵。另外，也可以对加权矩阵的各行列因素的值进行微调整，从而提高探测精度。
＜本发明的第三实施方式＞
在实施例1中，以收纳液体的试管为圆筒状、圆锥状的容器为前提，对在圆的切线方向上求出亮度梯度的方法进行了说明。在本实施例中，使用图13，对圆筒形或圆锥形以外的容器的情况进行说明。
图13(a)是方管形的容器的例，放入有血液、尿等样品或样品与试剂的混合液等液状物质。图13(b)是从上面对这种方管型容器进行拍摄得到的图像1300。在容器的内部，除了映出气泡外，还由于来自底的反射光的明暗，映出以容器的形状为主要因素的双重的正四边形状的暗部1301、1302。对于该图像，说明亮度梯度探测方法中的有效范围的设定工序(图2的步骤S212)及亮度梯度的计算工序(步骤S213)的处理。
图13(c)是表示由步骤S212设定的有效范围1303的图。在图中，有效范围1303是被涂黑的以外的区域，有效范围以分注探针的下降位置为中心，设定成空心圆形状。
图13(d)是为了根据步骤S213在沿作为容器的内壁面形状的正四边形的方向上计算亮度梯度，以每角度π/2将有效区域分割成四个的图。只要在分割后的各区域使用两个上述的加权矩阵，计算亮度梯度即可。具体而言，在―π/4+ε≤θ≤π/4－ε的区域，使用图17的加权矩阵。在π/4+ε≤θ＜≤3π/4－ε对区域，使用图9(e)的加权矩阵。在3π/4+ε≤θ≤5π/4－ε的区域使用图9(a)的加权矩阵。在5π/4+ε≤θ≤7π/4－ε的区域使用图9(e)的加权矩阵。此外，ε是考虑下降位置(3011)等的误差，因此进行适当调整。
图13(e)是将计算得到的亮度梯度表现成图像的图。在有效区域内，即使由于容器的形状而存在表示来自管底的反射光的暗部1301、1302，也能够准确地捕捉泡的外形，从而进行泡有无探测。此外，π/4+ε≤θ＜≤3π/4－ε的区域和5π/4+ε≤θ≤7π/4－ε的区域若做成旋转π/2(90°)的图像信息，则能够在所有的区域使用图9(a)的加权矩阵计算亮度梯度。如上所说明地，若计算沿试管形状的方向的亮度梯度，则能够以最小限度的处理进行液面检查。
＜向自动分析装置的应用例＞
接下来，对应用了本发明的自动分析装置进行说明。
图14是本发明的实施方式的自动分析装置的概要图。此外，在此，作为自动分析装置，尤其对自动进行血液、尿等生物体样品的定性·定量分析的自动分析装置且分析生物化学项目、免疫项目、凝固项目等项目的装置进行说明。当应用本发明时，只要具备利用分注探针从试管向反应容器、或者从试剂容器向反应容器分注样品、试剂的功能，也可以是其它分析装置。
在自动分析装置3301配置有试剂盘3302、反应盘3303、检体分注探针3304、试剂分注探针3305、搅拌装置3306、光度计3312、以及搬送机构3313。另外，在自动分析装置3301连接有控制装置，该控制装置具备显示装置107、输入装置108。
试剂盘3302旋转自如，且能够在圆周上配置多个试剂容器。同样地，在反应盘3303的圆周上能够具备多个反应容器。搬送机构3313能够搬送收纳有多个样品容器101的样品座3311。在本实施例中，使用能够保持五根样品容器101的架形式的样品座3311，通过沿水平方向驱动的搬送带能够以将样品座载置于上面的状态将样品容器101搬送至预定的位置。
检体分注探针3304能够旋转驱动和上下驱动，对保持于被搬送到预定位置的样品座3311的样品进行吸引，并分注排出至反应盘3303上的反应容器。试剂分注探针3305也同样地能够旋转驱动和上下驱动，从保持于试剂盘3302上的试剂容器吸引试剂，并分注至反应盘3303上的反应容器。搅拌装置3306搅拌反应容器内的混合液。光度计3312对搅拌后的混合液进行分析。
在本发明的自动分析装置中，利用设于搬送机构3311的上部的样品用液面检测装置3308、设于试剂盘的上部的试剂用液面检测装置3307，能够在分注样品、试剂前探测液面的泡的有无。另外，泡的有无也可以在进行分注的位置进行探测。而且，在反应盘3303的上部具备反应液用液面检测装置3309，从而对混合了样品和试剂的反应液的液面进行拍摄，也能够在分注后、搅拌后探测液面的异常。
附图说明
101—试管，1010—液状物质，102—照明，1021—中空部，103—摄像机，1031—镜头，104—图像处理装置，105—存储装置，106—接口部，107—显示部，108—输入部，3301—自动分析装置，3302—试剂盘，3303—反应盘，3304—样品分注探针，3305—试剂分注探针，3306—搅拌装置，3307—试剂用液面检测装置，3308—样品用液面检测装置，3309—反应液用液面检测装置，3311—样品座。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.(补正后)一种液面检查装置，其特征在于，具有：
相对于收纳有液状物质的容器及上述液状物质的液面从上方照射光的照射部；
从上方取得上述照射部照射了光的液状物质的图像的摄影部；
使用上述图像所含有的颜色信息来检测上述液面的状态的第一液面检查部；以及
根据上述图像计算出沿容器的内壁面形状的方向的亮度梯度而检测上述液面的状态的第二液面检查部。
2.根据权利要求1所述的液面检查装置，其特征在于，
具有使用上述图像所含有的颜色信息来选择使用上述第一液面检查部和上述第二液面检查部中的哪一个的方式选择部。
3.(删除)
4.根据权利要求1所述的液面检查装置，其特征在于，
上述第一液面检测部基于具有颜色信息的区域的数量来对液面的泡进行检测，所述颜色信息与从上述照明部照射的光的颜色相应。
5.根据权利要求2所述的液面检查装置，其特征在于，
上述方式选择部、上述第一液面检测部、以及上述第二液面检测部分别设定用于取得颜色信息及亮度信息的区域。
6.根据权利要求1所述的液面检查装置，其特征在于，
上述液状物质是生物体样品、用于分析这些生物体样品的试剂、混合了该生物体样品和试剂的混合液、以及该生物体样品与试剂进行反应后的反应液中的某一种。
7.根据权利要求1所述的液面检查装置，其特征在于，
具备对上述液状物质进行吸引的探针，
上述摄像部的光轴配置为与上述探针的下降位置大致一致。
8.(补正后)一种处理装置，对相对于收纳有液状物质的容器从上方照射光的状态下拍摄到的液面的图像进行处理，上述处理装置的特征在于，具有：
使用上述图像所含有的颜色信息来检测上述液面的状态的第一液面检查部；以及
根据由该摄影部拍摄到的影像计算出沿容器的内壁面形状的方向的亮度梯度而检测上述液面的状态的第二液面检查部。
9.根据权利要求8所述的处理装置，其特征在于，
具有使用上述图像所含有的颜色信息来选择使用上述第一液面检测部和上述第二液面检测部中的哪一个的方式选择部。
10.(补正后)一种自动分析装置，其特征在于，具有：
对收纳样品的样品容器进行搬送的样品容器搬送机构；
对收纳有与样品进行混合的试剂的试剂容器进行搬送的试剂容器搬送机构；
对收纳有混合了上述样品和上述试剂的反应液的反应容器进行搬送的反应容器搬送机构；
对收纳于上述样品容器、上述试剂容器、以及上述反应容器中的至少哪一个的内部的液体的图像进行拍摄的拍摄机构；以及
控制装置，该控制装置与上述拍摄机构连接，且具有：使用上述图像所含有的颜色信息来检测上述液面的状态的第一液面检测部；根据上述图像计算出沿容器的内壁面形状的方向的亮度梯度而检测上述液面的状态的第二液面检查部；以及选择使用上述第一液面检测部和第二液面检测部中的哪一个的方式选择部。
11.根据权利要求10所述的自动分析装置，其特征在于，
具备探针机构，该探针机构从被上述样品容器搬送机构或上述试剂容器搬送机构定位于分注位置的上述样品容器或上述试剂容器吸引预定量的液体，
上述拍摄结构在定位于上述分注位置之前或者在该分注位置对上述样品容器或上述试剂容器内部的液体的图像进行拍摄。
说明或声明(按照条约第19条的修改)
对权利要求1、8以及10进行了追加补正前的权利要求3限定的内容。随着该补正，删除权利要求3。
补正后的权利要求1、8以及10的发明相对于国际检索报告中引用的文献1～3具有创造性。任意文献均为公开也未按时根据沿着容器的内壁面形状的亮度梯度来检测液面的泡的方法。

Claims (11)

1.一种液面检查装置，其特征在于，具有：
相对于收纳有液状物质的容器及上述液状物质的液面从上方照射光的照射部；
从上方取得上述照射部所照射的光的液状物质的图像的摄影部；
使用上述图像所含有的颜色信息来检测上述液面的状态的第一液面检查部；以及
使用上述图像所含有的亮度信息来检测上述液面的状态的第二液面检查部。
2.根据权利要求1所述的液面检查装置，其特征在于，
具有使用上述图像所含有的颜色信息从而选择使用上述第一液面检查部和上述第二液面检查部中的哪一个的方式选择部。
3.根据权利要求1所述的液面检查装置，其特征在于，
上述第二液面检测部根据上述图像而计算出沿容器的内壁面形状的方向的亮度梯度从而对液面的泡进行检测。
4.根据权利要求1所述的液面检查装置，其特征在于，
上述第一液面检测部基于具有颜色信息的区域的数量来对液面的泡进行检测，所述颜色信息与从上述照明部照射的光的颜色相应。
5.根据权利要求2所述的液面检查装置，其特征在于，
上述方式选择部、上述第一液面检测部、以及上述第二液面检测部分别设定用于取得颜色信息及亮度信息的区域。
6.根据权利要求1所述的液面检查装置，其特征在于，
上述液状物质是生物体样品、用于分析这些生物体样品的试剂、混合了该生物体样品和试剂的混合液、以及该生物体样品与试剂进行反应后的反应液中的某一种。
7.根据权利要求1所述的液面检查装置，其特征在于，
具备对上述液状物质进行吸引的探针，
上述摄像部的光轴配置为与上述探针的下降位置大致一致。
8.一种处理装置，对相对于收纳有液状物质的容器从上方照射光的状态下拍摄到的液面的图像进行处理，上述处理装置的特征在于，具有：
使用上述图像所含有的颜色信息来检测上述液面的状态的第一液面检查部；以及
使用由该摄影部拍摄到的影像中的上述亮度信息来检测上述液面的状态的第二液面检查部。
9.根据权利要求8所述的处理装置，其特征在于，
具有使用上述图像所含有的颜色信息从而选择使用上述第一液面检测部和上述第二液面检测部中的哪一个的方式选择部。
10.一种自动分析装置，其特征在于，具有：
对收纳样品的样品容器进行搬送的样品容器搬送机构；
对收纳有与样品混合的试剂的试剂容器进行搬送的试剂容器搬送机构；
对收纳有混合了上述样品和上述试剂的反应液的反应容器进行搬送的反应容器搬送机构；
对收纳于上述样品容器、上述试剂容器、以及上述反应容器中的至少哪一个的内部的液体的图像进行拍摄的拍摄机构；以及
控制装置，该控制装置与上述拍摄机构连接，且具有：使用上述图像所含有的颜色信息来检测上述液面的状态的第一液面检测部；使用上述图像所含有的亮度信息来检测上述液面的状态的第二液面检测部；以及选择使用上述第一液面检测部和第二液面检测部中的哪一个的方式选择部。
11.根据权利要求10所述的自动分析装置，其特征在于，
具备探针机构，从被上述样品容器搬送机构或上述试剂容器搬送机构定位于分注位置的上述样品容器或上述试剂容器吸引预定量的液体，
上述拍摄结构在定位于上述分注位置之前或者在该分注位置对上述样品容器或上述试剂容器内部的液体的图像进行拍摄。
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