JP2005345371A - 界面検出装置、体積計測装置、及び界面検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 容器に収容された複数種類の液体における特定の液体の界面を適切に把握することができるようにする。
【解決手段】 送受信装置１１に設けられている送受信部１１ｂからマイクロ波のうち、採血管２０ａを透過したマイクロ波を受信装置１２に設けられている受信部１２ａで受信する。また、採血管２０ａで反射したマイクロ波を送受信部１１ｂで受信する。そして、採血管２０ａを透過したマイクロ波の強度と採血管２０ａの位置との関係を表す曲線３０１と、採血管２０ａで反射したマイクロ波の強度と採血管２０ａの位置との関係を表す曲線４０１とを作成する。そして、曲線３０１を用いて求めた暫定界面位置と、曲線４０１を用いて求めた暫定界面位置とのうち、血清３０ａの内方側にある方を血清３０ａの界面位置として採用する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、界面検出装置、体積計測装置及び界面検出方法に関し、特に、容器内にある特定の液体の界面を検出するために用いて好適なものである。

一般に、被検者の血液を検査する場合には、以下のような手法が採られている。
まず、被検者から採取した血液と、分離剤とからなる検体液が入っている採血管を遠心分離機にかけて遠心分離を行う。そうすると、検体液は、血清、分離剤、及び血餅の３種類の液体に分離され、採血管の底部から血餅、分離剤、及び血清の順で検体液が堆積される。その後、検査項目毎に必要な量の血清を取り分け、取り分けた血清を検査する。このようにして血清を検査する場合、検査項目毎に適正な量の血清を取り分けることができるようにするために、採血管に入っている血清の量を、血清を取り分ける前に正確に測定しておくことは極めて重要である。

このため、従来から、血清の量を測定するための技術が提案されている。
具体的に説明すると、まず、血清、分離剤、及び血餅の３種類の液体に分離された検体液が入っている採血管の側面を、ＣＣＤカメラなどを用いて撮像し、撮像した画像を処理することで、血清の界面の位置を検出し、検出した血清の界面の位置から血清の量を測定する技術が提案されている（特許文献１を参照）。

しかしながら、前述した特許文献１に記載されている技術では、被検者を特定するための情報などが記録されているバーコードラベルが採血管の外壁面に貼付されていると、このバーコードラベルによって、採血管の内部にある検体液の画像を得ることができない場合がある。このため、血清の界面の位置を正確に検出することができなくなる場合があるという問題点があった。

そこで、マイクロ波送信アンテナとマイクロ波受信アンテナとを、容器を介して互いに対向する位置に配設し、マイクロ波送信アンテナから送信されたマイクロ波のうち、容器を透過したマイクロ波をマイクロ波受信アンテナで受信し、受信したマイクロ波の出力から容器内の液面の位置を測定する技術が提案されている（特許文献２を参照）。
かかる技術では、紙などを透過するマイクロ波を用いているので、バーコードラベルなどの影響を受けることなく、液面の位置を測定することができる。

特開平１１−３７８４５号公報 特開平８−３１３３２６号公報

ところで、血清を取り出すに際しては、採血管に分注機のノズルを挿入し、そのノズルで血清を吸引させるようにしている。したがって、測定された血清の下界面の位置が、実際の位置よりも下方であると、分注機のノズルが、血清の下にある分離剤に到達してしまい、血清を適切に取り出せなくなってしまう。このため、血清の下界面がどこにあるのかを適切に把握することは極めて重要である。
しかしながら、前述した特許文献２に記載されている技術を用いた場合、容器を透過したマイクロ波は微弱になるため、血清の界面を高感度で測定することが困難であり、血清の下界面がどこにあるのかを適切に把握することが困難であるという問題点があった。

このように、従来の技術では、容器に収容されている複数種類の液体における特定の液体の界面を適切に把握することが極めて困難であるという問題点があった。
本発明は、前述の問題点に鑑みてなされたものであり、容器に収容されている複数種類の液体における特定の液体の界面を適切に把握することができるようにすることを目的とする。

本発明の界面検出装置は、上下に分離した状態で複数種類の液体が収容されている容器の側方から、前記容器に向けてマイクロ波を送信する送信手段と、前記容器を介して前記送信手段と対向する位置に配設され、前記送信手段により送信されたマイクロ波のうち、前記容器を透過したマイクロ波を受信する第１の受信手段と、前記送信手段により送信されたマイクロ波のうち、前記容器で反射したマイクロ波を受信する第２の受信手段と、前記送信手段及び前記第２の受信手段と、前記第１の受信手段との間に配設され、前記送信手段から送信されたマイクロ波を、前記容器を介して前記第１及び第２の受信手段に伝送させるための導波管と、前記第１の受信手段により受信されたマイクロ波と、前記第２の受信手段により受信されたマイクロ波とを用いて、前記複数種類の液体における特定の液体の界面を検出する界面検出手段とを有することを特徴とする。
本発明の体積計測装置は、前記記載の界面検出装置と、前記界面検出装置により検出された前記特定の液体の上下の前記界面間の間隔と、予め求められた前記容器の寸法とに基づいて、前記特定の液体の体積を求める体積演算手段とを有することを特徴とする。

本発明の界面検出方法は、上下に分離した状態で複数種類の液体が収容されている容器の側方から、導波管を介して前記容器に向けてマイクロ波を送信する送信ステップと、前記送信ステップにより送信されたマイクロ波のうち、前記容器を透過したマイクロ波と、前記容器で反射したマイクロ波とを前記導波管を介して受信する受信ステップと、前記受信ステップにより受信された前記容器を透過したマイクロ波と、前記容器で反射したマイクロ波とを用いて、前記複数種類の液体における特定の液体の界面を検出する界面検出ステップとを有することを特徴とする。

本発明によれば、上下に分離した状態で複数種類の液体が収容されている容器の側方から、導波管を介して前記容器に向けて送信されたマイクロ波のうち、前記容器を透過したマイクロ波と、前記容器で反射したマイクロ波とを受信し、受信した２つのマイクロ波を用いて、前記複数種類の液体における特定の液体の界面を検出するようにしたので、マイクロ波の透過を利用した界面の検出と、マイクロ波の反射を利用した界面の検出とを相互に補完することができる。これにより、前記特定の液体の界面を従来よりも正確に検出することができるようになる。

次に、図面を参照しながら、本発明の一実施形態について詳細に説明する。
図１は、本実施形態の体積計測装置の構成の一例を示した図である。
図１において、体積計測装置は、送受信装置１１と、受信装置１２と、導波管１３と、駆動装置１４と、増幅回路１５と、演算装置１６と、操作装置１７と、表示装置１８とを有している。

また、図１に示すように、遠心分離機により遠心分離されることによって、相互に分離された血清３０ａ、分離剤３０ｂ、及び血餅３０ｃを含む検体液３０が容器２０に収容されている。また、血清３０ａの上方には空気３１が満たされている。
このようにして検体液３０が収容されている容器２０は、検体液３０を収容する採血管２０ａと、採血管２０ａの開口部を塞ぐキャップ２０ｂとを有している。採血管２０ａは、試験管などのように底部が閉塞された円筒状をなすもので、例えば、無色透明のガラスや樹脂などにより形成される。

また、採血管２０ａの外壁面には、紙や樹脂などにより形成されたバーコードラベル４０が貼付されている。このバーコードラベル４０には、被検者に関する情報等が、文字、記号、及びバーコードなどを用いて表示されている。本実施形態の体積計測装置は、このようにして容器２０に収容されている血清３０ａの界面の位置を求め、求めた界面の位置に基づいて、血清３０ａの体積を求めるための装置である。

送受信装置１１は、発振器１１ａと、送受信部１１ｂと、検波回路１１ｃとを有している。
発振器１１ａは、所定の周波数のマイクロ波を生成するためのものである。
送受信部１１ｂは、発振器１１ａで生成されたマイクロ波を導波管１３内に送信するとともに、その送信したマイクロ波のうち、採血管２０ａで反射したマイクロ波を受信するためのものである。
検波回路１１ｃは、送受信部１１ｂで受信されたマイクロ波を検出して電気信号に変換するためのものである。なお、以下の説明では、このようにして検波回路１１ｃで変換された電気信号を、必要に応じて反射波の信号と称する。

受信装置１２は、受信部１２ａと検波回路１２ｂとを有している。
受信部１２ａは、送受信装置１１により導波管１３内に送信されたマイクロ波のうち、採血管２０ａを透過したマイクロ波を受信するためのものである。
検波回路１２ｂは、受信部１２ａで受信されたマイクロ波を検出して電気信号に変換するためのものである。なお、以下の説明では、このようにして検波回路１２ｂで変換された電気信号を、必要に応じて透過波の信号と称する。

図２は、本実施形態の体積計測装置に配設されている送受信装置１１、受信装置１２、及び導波管１３の外観構成の一例を示した図である。
図２に示すように、送受信装置１１及び受信装置１２は、採血管２０ａの内径方向において、互いに対向する位置に配設され、これら送受信装置１１及び受信装置１２の間に金属製の導波管１３が形成されている。

本実施形態の導波管１３は、方形導波管に近い形状を有するが、その中央には採血管２０ａを上下方向（図２の白抜き矢印方向）に貫通させるための貫通穴１３ａが形成されている。また、導波管１３の中空部１３ｂの高さｈは一定である。これに対して、導波管１３の中空部１３ｂの幅ｗは、両端部（送受信装置１１側及び受信装置１２側の端部）から、貫通穴１３ａが形成されている中間部に向けて徐々に広くなり、その貫通穴１３ａが形成されている中間部では一定となっている。

このように、導波管１３の両端部を中間部よりも幅狭の形状にすることにより、その両端部における中空部１３ｂの高さｈ及び幅ｗをマイクロ波の送信口及び受信口の寸法に合わせることができるようになる。また、導波管１３の中間部を両端部よりも幅広にし、且つ導波管１３の中間部の幅を一定にすることにより、採血管２０ａを貫通させるために必要な大きさを有する貫通穴１３ａを形成することができるようになる。
以上のように、本実施形態では、送受信装置１１と受信装置１２と導波管１３とによりマイクロ波ユニットが構成される。

図１に説明を戻し、駆動装置１４は、駆動部１４ａと、採血管搬送機構１４ｂと、搬送用ガイド１４ｃとを備えて構成される。
駆動部１４ａは、採血管搬送機構１４ｂを駆動させるためのものである。
採血管搬送機構１４ｂは、採血管２０ａの上端部を挟持するためのマニピュレータを有し、駆動部１４ａの駆動指示に基づいて、採血管２０ａを前記マニピュレータで挟持しながら搬送させるためのものである。

具体的に説明すると、まず、採血管搬送機構１４ｂは、前記マニピュレータを用いて、図示しない第１のストッカーにある採血管２０ａの上端を挟持する。次に、採血管搬送機構１４ｂは、前記マニピュレータで挟持された採血管２０ａを搬送用ガイド１４ｃに沿って導波管１３に形成されている貫通穴１３ａの上まで移動させる。そして、採血管搬送機構１４ｂは、前記マニピュレータで挟持したまま採血管２０ａを貫通穴１３ａに貫通させ、採血管２０ａを上下方向に移動させる。その後、採血管搬送機構１４ｂは、前記マニピュレータで挟持された採血管２０ａを搬送用ガイド１４ｃに沿って第２のストッカーに搬送し、所定の箇所で採血管２０ａを放す。
このようにすれば、前記第１及び第２のストッカーと体積計測装置との間での採血管２０ａの搬送と、後述するようにして行われる血清３０ａの界面の位置の検出との自動化を図ることができる。

なお、搬送用ガイド１４ｃは、採血管２０ａを水平二方向と上下方向とに移動させることができ、且つ前記第１及び第２のストッカーと体積計測装置との間を採血管２０ａが搬送されるようにしていれば、どのように構成されていてもよい。
また、本実施形態では、駆動部１４ａは、パルスモータを有し、このパルスモータを用いて、採血管搬送機構１４ｂを搬送させるようにしている。そして、このパルスモータで発生するパルスが演算装置１６に出力されるようにしている。なお、パルスモータの代わりに、サーボモータを用いて駆動部１４ａを構成するようにしてもよい。

図１に説明を戻し、増幅回路１５ａは、送受信装置１１に設けられている検波回路１１ｃで変換された反射波の信号を増幅するためのものである。
増幅回路１５ｂは、受信装置１２に設けられている検波回路１２ｂで変換された透過波の信号を増幅するためのものである。

演算装置１６は、体積計測装置における各種の演算を行うためのものである。この演算装置１６は、ＣＰＵと、体積計測装置を制御するための制御プログラムが記録されているＲＯＭとを少なくとも有しているマイクロコンピュータを用いて構成される。
図３は、演算装置１６の機能的な構成の一例を示したブロック図である。なお、図３に示した機能以外の機能を演算装置１６が有することは言うまでもない。
図３において、演算装置１６は、採血管位置演算部１６ａと、透過強度演算部１６ｂと、反射強度演算部１６ｃと、暫定界面位置演算部１６ｄと、界面位置決定部１６ｅと、体積演算部１６ｆと、血清量表示部１６ｇとを有している。

採血管位置演算部１６ａは、導波管１３に形成されている貫通穴１３ａに挿入されている採血管２０ａの上下方向（管軸方向）の位置を演算するためのものである。具体的に説明すると、採血管位置演算部１６ａは、駆動部１４ａに設けられているパルスモータから入力したパルスの数に基づいて、採血管２０ａの上下方向の位置を求める。

この場合、採血管位置演算部１６ａは、例えば、導波管１３に形成されている貫通穴１３ａに採血管２０ａが挿入される直前のタイミングを基準として前記パルスの数を計数し、計数したパルスの数に基づいて、採血管２０ａの上下方向の位置を求めることになる。
なお、以下の説明では、前記採血管２０ａの上下方向の位置を、必要に応じて採血管２０ａの位置と略称する。

透過強度演算部１６ｂは、増幅回路１５ｂから入力した透過波の信号と、採血管位置演算部１６ａで求められた採血管２０ａの位置を表す情報とに基づいて、採血管２０ａの各位置における透過波の信号の強度を求める。なお、以下の説明では、この透過波の信号の強度を、必要に応じて透過強度と略称する。

反射強度演算部１６ｃは、増幅回路１５ａから入力した反射波の信号と、採血管位置演算部１６ａで求められた採血管２０ａの位置を表す情報とに基づいて、採血管２０ａの各位置における反射波の信号の強度を求める。なお、以下の説明では、この反射波の信号の強度を、必要に応じて反射強度と略称する。

暫定界面位置演算部１６ｄは、透過強度演算部１６ｂで求められた採血管２０ａの各位置における透過強度を用いて、血清３０ａにおける上界面の位置と、下界面の位置とを求める。また、反射強度演算部１６ｃで求められた採血管２０ａの各位置における反射強度を用いて、血清３０ａにおける上界面の位置と、下界面の位置とを求める。なお、以下の説明では、この暫定界面位置演算部１６ｄで求められる界面の位置を、暫定界面位置と称する。

ここで、採血管２０ａの各位置における透過強度から、血清３０ａにおける暫定界面位置を求める方法の一例を説明する。図４は、透過強度と、採血管２０ａの位置との関係の一例を示した図である。
採血管２０ａの各位置における透過強度を表す曲線３０１のように、透過強度は、血清３０ａが存在する位置よりも、空気３１及び分離剤３０ｂが存在する位置の方が大きい。さらに、透過強度は、血清３０ａの上界面３０Ｕ及び下界面３０Ｌの近傍で、大きなピークを有する。以下に、採血管２０ａの各位置における透過強度を表す曲線３０１について詳細に説明する。なお、以下の説明では、採血管２０ａの各位置における透過強度を表す曲線３０１を、必要に応じて透過強度を表す曲線３０１と略称する。

マイクロ波は、比誘電率の大きな媒体にはあまり透過しないが、比誘電率の小さな媒体にはよく透過する。ここで、空気３１の比誘電率は１程度であり、分離剤３０ｂの比誘電率は５以下である。これに対して、血清３０ａ及び血餅３０ｃの比誘電率は５０程度である。
したがって、採血管２０ａを上下方向に移動させることにより、送受信部１１ｂからマイクロ波が空気３１又は分離剤３０ｂに向けて送信された場合、そのマイクロ波は、空気３１又は分離剤３０ｂをよく透過する。そして、受信部１２ａは、その透過したマイクロ波を受信する。したがって、その透過したマイクロ波を受信した位置での透過強度はある程度の値を有することになる。なお、マイクロ波が空気３１又は分離剤３０ｂに向けて送信された場合の透過強度の値が著しく大きくならないのは、空気３１又は分離剤３０ｂを透過したマイクロ波の一部が、貫通穴１３ａを介して、導波管１３の外へも伝送されるからである。

一方、血清３０ａは、比誘電率が高いため、採血管２０ａを上下方向に移動させながら、送受信部１１ｂからマイクロ波を血清３０ａに向けて送信した場合は、そのマイクロ波は血清３０ａをあまり透過しない。したがって、受信部１２ａで受信されるマイクロ波の透過強度は小さくなる。

なお、採血管２０ａ自体やバーコードラベル４０の比誘電率は小さい（例えば紙、ガラス、プラスチック、樹脂の比誘電率は５以下である）。このため、送受信部１１ｂから送信されたマイクロ波は、これら採血管２０ａやバーコードラベル４０をほとんど透過する。よって、受信部１２ａで受信される透過強度を考慮するに際し、採血管２０ａやバーコードラベル４０による影響を無視することができる。

以上のように、送受信部１１ｂからマイクロ波が血清３０ａに向けて送信された場合よりも、空気３１又は分離剤３０ｂに向けて送信された場合の方が、透過強度は大きくなるが、空気３１又は分離剤３０ｂに向けて送信された場合であっても、透過強度は著しく大きくならない。

ところが、図４の状態ａに示すように、導波管１３の内下面１３Ｌと、血清３０ａの上界面３０Ｕとの高さ位置が一致した場合には、送受信部１１ｂから送信されたマイクロ波は、血清３０ａの上界面３０Ｕで反射し、この反射したマイクロ波が受信部１２ａに伝送される。このように、導波管１３の内下面１３Ｌと、血清３０ａの上界面３０Ｕとの高さ位置が一致した場合には、血清３０ａの上界面３０Ｕが、あたかも導波管１３の内下面の一部のような役割を果たすことになる。したがって、導波管１３の内下面１３Ｌと、血清３０ａの上界面３０Ｕとの高さが一致した位置で透過強度は著しく大きくなり、透過強度を表す曲線３０１は、その位置でピークを有することになる。

同様に、図４の状態ｂに示すように、導波管１３の内上面１３Ｕと、血清３０ａの下界面３０Ｌとの高さ位置が一致した場合には、送受信部１１ｂから送信されたマイクロ波は、血清３０ａの下界面３０Ｌで反射し、血清３０ａの下界面３０Ｌが、あたかも導波管１３の内上面の一部のような役割を果たすことになる。したがって、導波管１３の内上面１３Ｕと、血清３０ａの下界面３０Ｌとの高さが一致した位置で透過強度は著しく大きくなり、曲線３０１は、その位置でピークを有することになる。

以上のように、透過強度演算部１６ｂにより作成される、透過強度を表す曲線３０１は２つのピークを有する。したがって、暫定界面位置演算部１６ｄは、この透過強度を表す曲線３０１において、ピークが生じている採血管２０ａの位置を、導波管１３の中空部１３ｂの高さｈの半分（＝ｈ／２）だけオフセットし、そのオフセットした位置を暫定界面位置とする。

具体的に説明すると、本実施形態では、受信部１２ａは、導波管１３の中空部１３ｂの高さ方向の中心位置でマイクロ波を受信する。したがって、透過強度を表す曲線３０１が血清３０ａの上界面３０Ｕ付近でピークを有する位置は、血清３０ａの上界面３０Ｕよりも、導波管１３の中空部１３ｂの高さｈの半分だけ上方にずれることになる。したがって、暫定界面位置演算部１６ｄは、透過強度を表す曲線３０１が、血清３０ａの上界面３０Ｕ付近でピークを有する場合、そのピークを有する位置から、導波管１３の中空部１３ｂの高さｈの半分（＝ｈ／２）を減算し、その減算した位置を上側の暫定界面位置とする。

同様に、透過強度を表す曲線３０１が血清３０ａの下界面３０Ｌ付近でピークを有する位置は、血清３０ａの下界面３０Ｌよりも、導波管１３の中空部１３ｂの高さｈの半分だけ下方にずれることになる。したがって、暫定界面位置演算部１６ｄは、透過強度を表す曲線３０１が、血清３０ａの下界面３０Ｌ付近でピークを有する場合、そのピークを有する位置から、導波管１３の中空部１３ｂの高さｈの半分を加算し、その加算した位置を下側の暫定界面位置とする。

次に、採血管２０ａの各位置における反射強度から、血清３０ａにおける暫定界面位置を求める方法の一例を説明する。図５は、反射強度と、採血管２０ａの位置との関係の一例を示した図である。
採血管２０ａの各位置における反射強度を表す曲線４０１のように、反射強度は、血清３０ａが存在する位置では大きくなるが、空気３１及び分離剤３０ｂが存在する位置では小さい。以下に、採血管２０ａの各位置における反射強度を表す曲線４０１について詳細に説明する。なお、以下の説明では、採血管２０ａの各位置における反射強度を表す曲線４０１を、必要に応じて反射強度を表す曲線４０１と略称する。

前述したように、空気３１及び分離剤３０ｂは、比誘電率が小さい。したがって、採血管２０ａを上下方向に移動させることにより、送受信部１１ｂからマイクロ波が空気３１又は分離剤３０ｂに向けて送信された場合、そのマイクロ波は、空気３１又は分離剤３０ｂをよく透過する。これにより、送受信部１１ｂが受信するマイクロ波の反射強度は小さくなる。

一方、血清３０ａは、比誘電率が高い。したがって、採血管２０ａを上下方向に移動させることにより、送受信部１１ｂからマイクロ波が血清３０ａに向けて送信された場合、そのマイクロ波は、血清３０ａをあまり透過せずに反射する。これにより、送受信部１１ｂが受信するマイクロ波の反射強度は大きくなる。

以上のように、送受信部１１ｂからマイクロ波が空気３１又は分離剤３０ｂに向けて送信された場合と、血清３０ａに向けて送信された場合とでは反射強度が異なることになる。
そして、図５の状態ｃに示すように、血清３０ａの上界面３０Ｕの位置が、導波管１３の内上面１３Ｕよりも低く、且つ内下面１３Ｌよりも高い場合には、送受信部１１ｂから送信されたマイクロ波は、血清３０ａで反射されるとともに、空気３１を透過する。したがって、血清３０ａの上界面３０Ｕの位置が、導波管１３の内上面１３Ｕよりも低く、且つ内下面１３Ｌよりも高い場合には、導波管１３内に存在している血清３０ａと空気３１との割合に応じて、送受信部１１ｂで受信されるマイクロ波の反射強度が変化する。

すなわち、状態ｃよりも導波管１３が上方にある場合には、導波管１３内に存在している空気３１の割合が状態ｃよりも大きくなるので、送受信部１１ｂで受信されるマイクロ波の反射強度は、状態ｃの場合よりも小さくなる。一方、状態ｃよりも導波管１３が下方にある場合には、導波管１３内に存在している血清３０ａの割合が状態ｃよりも大きくなるので、送受信部１１ｂで受信されるマイクロ波の反射強度は、状態ｃの場合よりも大きくなる。

同様に、図４の状態ｄに示すように、血清３０ａの下界面３０Ｌの位置が、導波管１３の内上面１３Ｕよりも低く、且つ内下面１３Ｌよりも高い場合には、送受信部１１ｂから送信されたマイクロ波は、血清３０ａで反射されるとともに、分離剤３０ｂを透過する。したがって、血清３０ａの下界面３０Ｌの位置が、導波管１３の内上面１３Ｕよりも低く、且つ内下面１３Ｌよりも高い場合には、導波管１３内に存在している血清３０ａと分離剤３０ｂとの割合に応じて、送受信部１１ｂで受信されるマイクロ波の反射強度が変化する。

すなわち、状態ｄよりも導波管１３が上方にある場合には、導波管１３内に存在している血清３０ａの割合が状態ｄよりも大きくなるので、送受信部１１ｂで受信されるマイクロ波の反射強度は、状態ｄの場合よりも大きくなる。一方、状態ｄよりも導波管１３が下方にある場合には、導波管１３内に存在している分離剤３０ｂの割合が状態ｄよりも大きくなるので、送受信部１１ｂで受信されるマイクロ波の反射強度は、状態ｄの場合よりも小さくなる。

以上のように、血清３０ａの界面３０Ｕ、３０Ｌの位置が、導波管１３の内上面１３Ｕよりも低く、且つ内下面１３Ｌよりも高い場合、反射強度を表す曲線４０１は、導波管１３内に存在している血清３０ａと空気３１との割合、又は血清３０ａと分離剤３０ｂとの割合に応じて徐々に変化する。すなわち、反射強度を表す曲線４０１は、血清３０ａの界面３０Ｕ、３０Ｌ付近で徐々に変化する。そこで、図４に示すように、暫定界面位置演算部１６ｄは、反射強度に対するしきい値と一致する２つの位置のうち、血清３０ａの上界面３０Ｕ付近の位置を上側の暫定界面位置とするとともに、血清３０ａの下界面３０Ｌ付近の位置を下側の暫定界面位置とする。

図３に説明を戻し、界面位置決定部１６ｅは、暫定界面位置演算部１６ｄにより求められた透過強度を表す曲線３０１に基づく暫定界面位置と、反射強度を表す曲線４０１に基づく暫定界面位置とが一致しているか否かを判定する。具体的に説明すると、例えば、界面位置決定部１６ｅは、図４に示した透過強度を表す曲線３０１に基づいて求められた下側の暫定界面位置と、図５に示した反射強度を表す曲線４０１に基づいて求められた下側の暫定界面位置とが一致しているか否かを判定する。この判定の結果、これら下側の暫定界面位置が一致している場合、界面位置決定部１６ｅは、暫定界面位置演算部１６ｄにより求められた透過強度を表す曲線３０１に基づく上側の暫定界面位置と下側の暫定界面位置とを血清３０ａの界面の位置として採用する。

一方、透過強度を表す曲線３０１に基づいて求められた下側の暫定界面位置と、反射強度を表す曲線４０１に基づいて求められた下側の暫定界面位置とが一致していない場合、界面位置決定部１６ｅは、これら下側の暫定界面位置のうち、上側に位置する方を、血清３０ａの下側の界面の位置として採用する。そして、この血清３０ａの下界面の位置として採用した下側の暫定界面位置に対応する上側の暫定界面位置を、血清３０ａの上側の暫定界面位置として採用する。例えば、透過強度を表す曲線３０１に基づいて求められた下側の暫定界面位置を血清３０ａの下界面の位置として採用した場合には、その透過強度を表す曲線３０１に基づいて求められた上側の暫定界面位置を血清３０ａの上界面の位置として採用する。

このようにするのは、例えば、図６に示すように、血清３０ａの下界面３０Ｌが、水平ではなく、受信部１２ａ側よりも送受信部１１ｂ側の方が下に位置する状態になっている場合に、透過強度を表す曲線７０１に基づいて、下側の暫定界面位置を求めると、血清３０ａの下界面３０Ｌの最下端付近を下側の暫定界面位置としてしまうが、この下側の暫定界面位置を血清３０ａの下界面の位置として採用してしまうと、前述したように、分注機のノズルが分離剤３０ｂにまで到達してしまうという問題が生じるからである。
そこで、図６に示した例の場合、界面位置決定部１６ｅは、反射強度を表す曲線７０２に基づいて求められた下側の暫定界面位置を、血清３０ａの下界面の位置とするとともに、その反射強度を表す曲線７０２に基づいて求められた上側の暫定界面位置を、血清３０ａの上界面の位置とする。

以上のように、本実施形態では、透過強度を表す曲線３０１に基づいて求められた下側の暫定界面位置と、反射強度を表す曲線４０１に基づいて求められた下側の暫定界面位置とが一致していない場合には、これら下側の暫定界面位置のうち、上側に位置する方を、血清３０ａの下側の界面の位置として採用することで、分注機のノズルが分離剤３０ｂにまで到達してしまうことを防止するようにしている。

図３に説明を戻し、体積演算部１６ｆは、界面位置決定部１６ｅで決定された血清３０ａの界面の位置と、操作装置（ユーザインターフェース）１６を用いてオペレータにより入力された採血管２０ａの内径などを表す情報（いわゆる採血管情報）とに基づいて、血清３０ａの体積を求める。

血清量表示部１６ｇは、体積演算部１６ｆにより求められた血清３０ａの体積を、モニタである表示装置１８に表示する。これにより、オペレータは、血清３０ａの量を知ることができる。

次に、図７のフローチャートを参照しながら、本実施形態の体積計測装置における演算装置１６の処理動作の一例について説明する。
まず、ステップＳ１において、演算装置１６は、駆動部１４ａに対して採血管搬送機構１４ｂの駆動を指示する。これにより、導波管１３に形成されている貫通穴１３ａに採血管２０ａが挿入される。そして、演算装置１６は、駆動部１４ａに設けられているパルスモータから発生するパルスを計数する。

次に、ステップＳ２において、演算装置１６は、送受信装置１１に対して、マイクロ波の送信を指示する。これにより、送受信部１１ｂからマイクロ波が導波管１３内に送信される。そして、送信されたマイクロ波のうち、採血管２０ａ及び検体液３０（血清３０ａ、分離剤３０ｂ、又は血餅３０ｃ）を透過したマイクロ波は、受信部１２ａで受信される。また、送信されたマイクロ波のうち、採血管２０ａ及び検体液３０（血清３０ａ、分離剤３０ｂ、又は血餅３０ｃ）で反射したマイクロ波は、送受信部１１ｂで受信される。

次に、ステップＳ３において、演算装置１６は、送受信部１１ｂ及び受信部１２ａでマイクロ波が受信されるまで待機する。具体的に説明すると、増幅回路１５ａ、１５ｂから信号を入力したか否かを判定することで、送受信部１１ｂ及び受信部１２ａでマイクロ波が受信されたか否かを判定する。

そして、送受信部１１ｂ及び受信部１２ａでマイクロ波が受信されると、ステップＳ４に進み、採血管位置演算部１６ａは、ステップＳ１で採血管搬送機構１４ｂの駆動を指示してから、ステップＳ３でマイクロ波が受信されたと判定するまでの間に、駆動部１４ａに設けられているパルスモータで発生したパルスの数を計数する。そして、計数したパルスの数に基づいて、採血管２０ａの位置を求め、求めた採血管２０ａの位置と、ステップＳ３で受信したと判定したマイクロ波の強度とを対応付ける。
そして、透過強度演算部１６ｂは、受信部１２ａで受信したマイクロ波の強度（透過強度）と、採血管２０ａ位置との関係を求める。また、反射強度演算部１６ｃは、送受信部１１ｂで受信したマイクロ波の強度（反射強度）と、採血管２０ａの位置との関係を求める。

次に、ステップＳ５において、採血管位置演算部１６ａは、前記計数したパルスの数に基づいて、採血管２０ａが所定の位置まで挿入され、送受信部１１ｂから送信されたマイクロ波が、空気３１及び検体液３０（血清３０ａ、分離剤３０ｂ、及び血餅３０ｃ）に照射されたか否かを判定する。この判定の結果、採血管２０ａが所定の位置まで挿入されていない場合には、ステップＳ３に戻り、採血管２０ａが前記所定の位置まで挿入されるまでステップＳ３〜Ｓ５の処理を繰り返す。

こうして、採血管２０ａが所定の位置まで挿入されると、ステップＳ４の処理より、図４に示した透過強度を表す曲線３０１と、図５に示した反射強度を表す曲線４０１とが作成される。

次に、ステップＳ６において、暫定界面位置演算部１６ｄは、以上のようにして作成された透過強度を表す曲線３０１に基づいて血清３０ａの暫定界面位置を求めるとともに、反射強度を表す曲線４０１に基づいて血清３０ａの暫定界面位置を求める。

次に、ステップＳ７において、界面位置決定部１６ｅは、ステップＳ６で求められた透過強度を表す曲線３０１に基づく下側の暫定界面位置と、反射強度を表す曲線４０１に基づく下側の暫定界面位置とが一致するか否かを判定する。
この判定の結果、これら下側の暫定界面位置が一致する場合には、ステップＳ８に進み、体積演算部１６ｆは、透過強度を表す曲線３０１に基づいて求められた血清３０ａの暫定界面位置と、予め求められている採血管２０ａの内径などの採血管情報とを用いて、血清３０ａの体積を求める。

一方、これら下側の暫定界面位置が一致しない場合には、ステップＳ９に進み、界面位置決定部１６ｅは、透過強度を表す曲線３０１に基づいて求められた血清３０ａの下側の暫定界面位置と、反射強度を表す曲線４０１に基づいて求められた血清３０ａの下側の暫定界面位置とのうち、上側に位置する方を、血清３０ａの下界面の位置として採用する。また、この採用した下側の暫定界面位置に対応する上側の暫定界面位置を、血清３０ａの上界面の位置として採用する。
そして、体積演算部１６ｆは、これら採用された血清３０ａの界面の位置と、予め求められている採血管２０ａの内径などの採血管情報とを用いて、血清３０ａの体積を求める。

このようにして血清３０ａの体積が求められると、ステップＳ１０に進み、血清量表示部１６ｇは、ステップＳ８又はステップＳ９で求められた血清３０ａの体積を表示装置１８に表示する。

以上のように、本実施形態では、送受信部１１ｂから送信したマイクロ波のうち、採血管２０ａを透過したマイクロ波と、採血管２０ａで反射したマイクロ波とを、それぞれ受信部１２ａと送受信部１１ｂとで受信して、透過強度を表す曲線３０１と、反射強度を表す曲線４０１とを作成する。そして、透過強度を表す曲線３０１を用いて求めた暫定界面位置と、反射強度を表す曲線４０１を用いて求めた暫定界面位置とのうち、上側にある方を血清３０ａの界面の位置として採用するようにした。これにより、例えば、血清３０ａの下界面３０Ｌの最上部よりも下方の位置を血清３０ａの下界面としてしまうことを可及的に防止することができ、血清３０ａを取り分ける際に採血管２０ａ内に挿入される分注機のノズルが、分離剤３０ｂにまで到達してしまうことを可及的に防止することができる。

また、本実施形態では、導波管１３を用いてマイクロ波を伝送するようにしたので、送受信部１１ｂから送信されたマイクロ波の伝送効率を可及的に向上させることができる。これにより、透過強度を表す曲線３０１及び反射強度を表す曲線４０１が微弱になってしまうことを可及的に防止することができ、血清３０ａの界面の位置を容易に且つ正確に求めることができるようになる。

さらに、導波管１３の内上面１３Ｕと内下面１３Ｌとが、採血管２０ａの内径方向と平行になるようにしたので、導波管１３の内上面１３Ｕ（内下面１３Ｌ）と、血清３０ａの下界面３０Ｕ（上界面３０Ｌ）との高さ位置が一致したときに、血清３０ａの下界面３０Ｕ（上界面３０Ｌ）が、導波管１３の内上面（内下面）の一部の役割を果たすようになる。これにより、透過強度を表す曲線３０１及び反射強度を表す曲線４０１の変化を可及的に急峻にすることができる。したがって、血清３０ａの界面の位置をより正確に求めることができるようになる。

なお、本実施形態では、界面位置決定部１６ｅが、透過強度を表す曲線３０１に基づいて求められた下側の暫定界面位置と、反射強度を表す曲線４０１に基づいて求められた下側の暫定界面位置とが一致するか否かを判定するようにしたが（図７のステップＳ７）、上側の暫定界面位置についても一致するか否かを判定するようにしてもよい。そして、透過強度を表す曲線３０１に基づいて求められた上側の暫定界面位置と、反射強度を表す曲線４０１に基づいて求められた上側の暫定界面位置とが一致していない場合には、これら上側の暫定界面位置のうち、下方にある暫定界面位置を血清３０ａの上界面として採用するようにすればよい。
また、これらの暫定界面位置が厳密に一致しているか否かを判定するのではなく、所定の範囲内にあるか否かを判定するようにしてもよい。

さらに、透過強度を表す曲線３０１に基づいて求められた下側の暫定界面位置と、反射強度を表す曲線４０１に基づいて求められた下側の暫定界面位置とが一致する場合には、透過強度を表す曲線３０１に基づく上側の暫定界面位置と下側の暫定界面位置とを血清３０ａの界面の位置として採用するようにしたが（図７のステップＳ８）、反射強度を表す曲線４０１に基づく上側の暫定界面位置と下側の暫定界面位置とを血清３０ａの界面の位置として採用するようにしてもよい。

また、本実施形態では、送受信装置１１と受信装置１２と導波管１３とにより構成されるマイクロ波ユニットを固定しておき、採血管２０ａを上下方向に移動させるようにしたが、マイクロ波ユニット及び採血管２０ａの少なくとも何れか一方を、上下方向に移動させるようにすれば、必ずしも本実施形態のようにしなくてもよい。

本発明の実施形態を示し、体積計測装置の構成の一例を示した図である。 本発明の実施形態を示し、体積計測装置に配設されている送受信装置、受信装置、及び導波管の外観構成の一例を示した図である。 本発明の実施形態を示し、演算装置の機能的な構成の一例を示したブロック図である。 本発明の実施形態を示し、透過強度と、採血管の位置との関係の一例を示した図である。 本発明の実施形態を示し、反射強度と、採血管の位置との関係の一例を示した図である。 本発明の実施形態を示し、透過強度及び反射強度と、採血管の位置との関係の他の例を示した図である。 本発明の実施形態を示し、体積計測装置における演算装置の処理動作の一例について説明するフローチャートである。

符号の説明

１１ 界面検出センサ
１１ａ 投光部
１１ｂ 受光部
１２ 駆動装置
１５ 演算装置
１６ａ 採血管位置演算部
１６ｂ 透過強度演算部
１６ｃ 反射強度演算部
１６ｄ 暫定界面位置演算部
１６ｅ 界面位置決定部
１６ｆ 体積演算部
１６ｇ 血清量表示部
２０ 容器
３０ 検体液
３０ａ 血清
３０ｂ 分離剤
３０ｃ 血餅

Claims (6)

1. 上下に分離した状態で複数種類の液体が収容されている容器の側方から、前記容器に向けてマイクロ波を送信する送信手段と、
   前記容器を介して前記送信手段と対向する位置に配設され、前記送信手段により送信されたマイクロ波のうち、前記容器を透過したマイクロ波を受信する第１の受信手段と、
   前記送信手段により送信されたマイクロ波のうち、前記容器で反射したマイクロ波を受信する第２の受信手段と、
   前記送信手段及び前記第２の受信手段と、前記第１の受信手段との間に配設され、前記送信手段から送信されたマイクロ波を、前記容器を介して前記第１及び第２の受信手段に伝送させるための導波管と、
   前記第１の受信手段により受信されたマイクロ波と、前記第２の受信手段により受信されたマイクロ波とを用いて、前記複数種類の液体における特定の液体の界面を検出する界面検出手段とを有することを特徴とする界面検出装置。
2. 前記界面検出手段は、前記第１の受信手段により受信されたマイクロ波を用いて、前記特定の液体の仮の界面を求めるとともに、前記第２の受信手段により受信されたマイクロ波を用いて、前記特定の液体の仮の界面を求め、これら求めた前記特定の液体の仮の界面のうち、前記特定の液体の内方側にある界面を、前記特定の液体の界面として検出することを特徴とする請求項１に記載の界面検出装置。
3. 前記界面検出手段は、前記第１の受信手段により受信されたマイクロ波の強度と、前記容器の位置との関係を表す第１の曲線と、前記第２の受信手段により受信されたマイクロ波の強度と、前記容器の位置との関係を表す第２の曲線とを求め、これら求めた第１及び第２の曲線を用いて、前記特定の液体の界面を検出することを特徴とする請求項１又は２に記載の界面検出装置。
4. 前記送信手段、前記第１及び第２の受信手段、及び前記導波管を有するマイクロ波ユニットと、前記容器との少なくとも何れか一方を、上下方向に駆動する駆動手段を有することを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の界面検出装置。
5. 前記請求項１から４の何れか１項に記載の界面検出装置と、
   前記界面検出装置により検出された前記特定の液体の上下の前記界面間の間隔と、予め求められた前記容器の寸法とに基づいて、前記特定の液体の体積を求める体積演算手段とを有することを特徴とする体積計測装置。
6. 上下に分離した状態で複数種類の液体が収容されている容器の側方から、導波管を介して前記容器に向けてマイクロ波を送信する送信ステップと、
   前記送信ステップにより送信されたマイクロ波のうち、前記容器を透過したマイクロ波と、前記容器で反射したマイクロ波とを前記導波管を介して受信する受信ステップと、
   前記受信ステップにより受信された前記容器を透過したマイクロ波と、前記容器で反射したマイクロ波とを用いて、前記複数種類の液体における特定の液体の界面を検出する界面検出ステップとを有することを特徴とする界面検出方法。

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