JP2012159481A - 生体試料の分析装置とその方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、生体試料の成分濃度の分析を行う自動分析装置に投入する検体の前処理を実施する装置において、遠心分離の良否，分析試料の量等自動的に判断してマニュアル作業の低減を図り、処理能力の向上と、処置の迅速化を達成することができる生体試料の分析装置を提供することにある。
【解決手段】容器に収納された２つ以上の種類から構成される層のうち、少なくとも１つの層に関する情報を取得し、取得した情報に基づいて、前記容器に収納され前記層を構成する生体試料の分析を行う分析装置であって、容器に光を照射する照射手段と、前記照射手段による光の照射により、前記容器を透過する透過光を検出する撮像手段を備え、前記容器は、側面の全部または一部がラベルで覆われ、前記撮像手段により検出された信号強度に基づき、前記容器内部の層の境界位置の情報を解析する解析手段を備えることを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、容器の中に採取した血液などの生体試料を分析する生体試料の分析装置に関し、成分の分離状態、および特に測定に使用する部分（要素）の容量の自動把握を行い、多数の項目と多数の試料の組み合わせからなる分析工程を管理する処理フローの最適化に貢献する技術に関するものである。

従来から生体試料を用いて成分の濃度を分析する自動分析装置が提供されてきた。そして、生体試料を自動分析装置に投入する前に行う処理（以下、前処理）や、自動分析装置への検体の搬送を自動で行う前処理システムが市場投入されている。当システムは進歩を続けており、現在までに、前処理工程の多くの部分が自動化されてきた。

その一つが、検体のチェックに係る技術である。中でも、検体量の測定に関する技術として、例えば、特開平１１−３７８４５号公報（特許文献１），特開２００１−１６５７５２号公報（特許文献２）などに記載のような、撮像手段の設置による検体量の自動検出に関する技術が発明された。

上記の技術によると、自動分析装置に搬送される以前の段階である前処理の過程において、検体量の測定が可能となる。測定可能な項目数を事前に把握でき、処理フローが改善されるとともに、自動分析装置における詰まりエラーの防止、などの付随的な効果も得られた。また、ユーザー（検査技師）による目視チェックを不要とするなど、作業量低減にも貢献してきた。

特開２０００−４６８３７号公報

ところで、生体試料の一つ、血液の採取には専用の採血管を用いる。採血管にはいくつかの種類があり、用途によって使い分けがなされている。例えば、血球検査など全血を測定対象とする項目や、凝固検査など血漿を測定対象とする項目には、分離剤が含まれていない採血管を使用する。一方、生化学分析，免疫分析など血清を測定対象とする分野には、分離剤を含む採血管を使用する。この分離剤にもいくつかの種類があり、典型例としては、形状の異なるジェル状とビーズ状のものが存在している。

これらの検体に前処理の一環である遠心分離処理を施すと、外見的な違いが顕著となる。具体的には、遠心分離後、分離剤を含まない採血管は２層構造が形成されるのに対し、分離剤を含む方は３層構造となる。また、ジェル状の分離剤は各層を比較的明確に分離するのに対し、ビーズ状の分離剤は分離した層の境界に縺れて双方に混じりこむことがある。

そして、検体搬送自動化システムには、上記の多種類の検体が混在して投入される。扱う採血管の種類によって外見的な特徴に違いが生じ、光学的な特性も異なってくるため、流れてくる全ての検体に適用可能な測定方法がなく、検体量の判定には困難を強いられていた。

特許文献１には、遠心分離に失敗した検体容器について、開栓処理を省略する検体搬送装置が記載されている。しかし、遠心分離に失敗したか否かを判断する手法については、開示されていない。

そこで、本発明の目的は、生体試料の成分濃度の分析を行う自動分析装置に投入する検体の前処理を実施する装置において、遠心分離の良否，分析試料の量等自動的に判断してマニュアル作業の低減を図り、処理能力の向上と、処置の迅速化を達成することができる生体試料の分析装置を提供することにある。

本発明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。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を説明すれば、次の通りである。

すなわち、代表的なものの概要は、容器に収納された２つ以上の種類から構成される層のうち、少なくとも１つの層に関する情報を取得し、取得した情報に基づいて、前記容器に収納され前記層を構成する生体試料の分析を行う分析装置であって、容器に光を照射する照射手段と、前記照射手段による光の照射により、前記容器を透過する透過光を検出する撮像手段を備え、前記容器は、側面の全部または一部がラベルで覆われ、前記撮像手段により検出された信号強度に基づき、前記容器内部の層の境界位置の情報を解析する解析手段を備えることを特徴とする。

また、別の代表的なものの概要は、容器に収納された生体試料の分析を行う生体試料の分析装置であって、前記容器は、側面の全部または一部がラベルで覆われ、
前記容器の存在を検知しＩＤを識別する識別手段と、前記容器の側面に、前記ラベルによる減光を受けやすい性質を持つ光を照射する第一照射手段と、前記容器の側面に、前記ラベルを透過させる性質を持つ光を照射する第二照射手段と、前記第一及び第二の照射手段から放出された光が、前記容器を透過する透過光を撮像する撮像手段と、前記撮像手段で撮像した画像を処理する解析手段を備え、前記撮像手段により検出された信号強度に基づき、前記容器内部の層の境界位置の情報を解析する解析手段を備えることを特徴とする。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に記載すると以下の通りである。

すなわち、代表的なものによって得られる効果は、従来の方法と異なり、容量の計測を行う部分を直接測定対象とするのではなく、不確定な要素を含む領域をあえて除外し、ラベルの有無にそもそも影響のない部分を選択して解析することによって、測定精度を向上することができる。また、血液の比率を外部パラメータとして用いることで、より、正確な測定値を提供することが可能となる。そして、システムが扱う全検体に対して一貫した処理手順が存在し、これを採用することで処理の簡便化をはかることができる。

また、採血管内に存在する血清の容量に関する情報が得られることで、測定項目の優先順位付けが可能となる。また、成分の分離状態の検知結果から、遠心分離の実施の有無を自動判定することにより、従来必要だった遠心処理に関する情報をマニュアル入力する作業を減らすことができる。これらの結果、検体処理フローをより効率的なものに改善できる。

また、ラベルが被覆されていない隙間を探すために検体を回転させる動作が不要となることや、試験管ごとに適切な方法を切り替える等の対応が不要となり、扱う試験管や試料の分離状態によらず一貫した処理を施すことができ、結果報告までの時間短縮が期待できる。

本発明の一実施の形態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。 本発明の一実施の形態に係る生体試料の分析装置の投入モジュール近辺または遠心分離モジュール近隣に設置されたユニットの構成を示す構成図である。 本発明の一実施の形態に係るユニットの構成を示す構成図である。 本発明の一実施の形態に係る生体試料の分析装置の容器と生体試料を説明するための説明図である。 本発明の一実施の形態に係る生体試料の分析装置で取得した生体試料に対する光の透過量のプロファイルを説明するための説明図である。 本発明の一実施の形態に係る生体試料の分析装置の撮像機構と処理を含む全体処理を示すフローチャートである。 本発明の一実施の形態に係る生体試料の分析装置の撮像機構と処理を含む処理の一部を示すフローチャートである。 本発明の一実施の形態に係る生体試料の分析装置の投入モジュールに配置されたユニットを示す構成図である。 本発明の一実施の形態に係る生体試料の分析装置で取得した生体試料に対する光の透過量のプロファイルを説明するための説明図である。 本発明の一実施の形態に係る生体試料の分析装置の投入モジュールに配置されたユニット２２における全体処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

図１〜図３により、本発明の一実施の形態に係る生体試料の分析装置の構成について説明する。図１は本発明の一実施の形態に係る生体試料の分析装置の全構成を示す構成図であり、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。図２は本発明の一実施の形態に係る生体試料の分析装置の遠心モジュールと配置されたユニットを示す構成図、図３は本発明の一実施の形態に係るユニットの構成を示す構成図である。

図１において、生体試料の分析装置は、搬送ライン２，投入モジュール３，遠心分離モジュール４，開栓モジュール５，バーコード１０３など識別子を貼付するラベラ６，分注モジュール７，閉栓モジュール８，分類モジュール９，収納モジュール１０、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１と、取得する各種データを解析する解析手段８０および前処理システム１全体を制御する制御手段９０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１１とから構成されている。そして、本実施の形態の特徴となるユニット２１は遠心分離モジュール４に設置されている。

各モジュールの役割を簡潔に記載する。まず、投入モジュール３は、検体１１０を生体試料の分析装置内に投入する部分である。遠心モジュールは、投入された検体に対して遠心分離を行う。開栓モジュールは、遠心分離された検体の開栓を行い、分注モジュールでは自動分析装置に検体を分配するための小分けの分注を行う。ラベラ６はその小分け用の容器に識別子（例、バーコード１０３）を貼付する。閉栓モジュール８は検体の開栓を行い、収納モジュール１０は検体容器の分類を行う。

図２において、遠心分離モジュール４を構成する主な要素は、搬送ライン２，遠心機３０，アダプタ４０，チャック５０，グリッパ５１である。ここで、アダプタ４０は遠心機３０に投入する検体を一時的に貯蓄する機構、チャック５０はラインを移動してくる検体をアダプタに移載するための機構、グリッパ５１はアダプタ４０を遠心機３０に移載するための機構である。また、搬送ライン２には、検体を載せたホルダを主に搬送する上流２ａと、主に検体を載せていないホルダを主に搬送する下流２ｂがあり、それぞれ図の矢印（６０〜６７）の方向に稼動する。

そして、本発明の一実施の形態に係るユニット２１は、図２に示す位置に設置されている。搬送経路２の一部はユニット２１の内部を通過する。途中に２つの分岐点（７１，７２）が存在し、それぞれ生体試料の分析を行う位置となる。分析結果は、以後の検体の処理フロー・行き先を決定する判断材料として用いられる。また、分岐点にはホルダを識別するＲＦＩＤの読書き手段が埋め込まれており、分析結果は即座にホルダのＲＦＩＤに情報として記録される。

図３において、ユニット２１を構成する主な要素は、２つの照射手段（２０１，２０２），１つの撮像手段２１１，撮像手段２１１で取得した画像を解析する解析手段８０，２つの照射手段（２０１，２０２）および撮像手段２１１を制御する制御手段９０である。

本実施の形態では、照射手段（２０１，２０２）には白色光源を用いる。光量が強いと効果が大きいため、光源にレーザを採用するのも有効である。

また、撮像手段２１１にはＣＭＯＳを用いる。またはＣＣＤでもよい。撮像手段２１１は回転軸２１２に設置され、図の矢印２１３の方向に回転できる構造となっており、１つの撮像手段で２つのポジション（７１，７２）の撮像が可能とする。また、採血管の全体が写るように、距離・絞り・焦点がそれぞれ調整されている。

また、搬送ライン２と接続する部分には、外光が入りこまぬよう、黒地の膜２２０が設置されている。

そして、撮像手段２１１の先には、画像データの取得と解析を行う解析手段８０が接続されている。照射手段（２０１，２０２），撮像手段２１１は、制御手段９０からの電気的信号による指令により制御されている。

次に、本発明の一実施の形態に係る分析装置のユニット２１による測定の詳細について説明する。

まず、図４により、扱う検体１１０について説明する。

図４は、本発明の一実施の形態に係る生体試料の分析装置の容器とホルダおよび生体試料を説明するための説明図である。生体試料の採取は、専用の採血管１０２を用いて行う（図４（ｇ））。また、システム内では、採血管１０２は専用のホルダ１０１に架設して搬送される（図４（ｈ））。

検体１１０にはいくつかの種類があり、外見上の違いに着目すると、６つに分類することができる。

図４（ａ）はジェル状の分離剤１３１を含み、遠心分離処理がされていない検体１１１、図４（ｂ）はビーズ状の分離剤１３２を含み、遠心分離処理がされていない検体１１２、図４（ｃ）は分離剤を含まず、遠心分離処理がされていない検体１１３である。

上記３種の検体はともに、採取時の全血１２１の状態である。

図４（ｄ）はジェル状の分離剤１３１を含み、遠心分離処理が既にされている検体１１４、図４（ｅ）はビーズ状の分離剤１３２を含み、遠心分離処理が既にされている検体１１５である。

図４（ｄ），（ｅ）ともに、遠心分離により、血清１２２からなる層と血餅１２３からなる層に分離されている。

図４（ｆ）は、分離剤を含まず、遠心分離処理が既にされている検体１１６である。

この検体は、血漿１２４からなる層と血球１２５からなる層に分離されている。

次に運用について説明する。

採血管１０２には、ラベル（バーコード）１０３が貼付されている。このラベル１０３には、患者のＩＤ・測定項目・診断項目・個人情報・パラメータ情報などが印字されている。また、実際の運用では、採血管１０２の径とラベル１０３の大きさの関係によっては、採血管１０２側面全体がラベルで覆われてしまうことがある。また、場合によっては出荷時に貼付しているラベルの上に重貼りすることもある。そのため内部は通常、容易には目視することのできない状態にある。本発明の特徴は、これらの特殊事情において、検体ごとに手法を変えることなく、一貫した処理手順で、生体試料の容量を正確に測定する方法を提案することにある。

そのために、プロファイルの形状から、内部の状態を把握し、図４のいずれの状態にあるかどうかを判断する。以下の処理フローにより説明する。

時系列に沿って検体の処理手順（処理フロー）を説明する。

まず、採取した検体は採血管１０２ごとホルダ１０１に架設され、投入モジュール３を介してシステム内に投入される。分析装置に投入された検体１１０は、先述のように、投入モジュール３を経て、遠心分離モジュール４に搬送されてくる。

遠心分離モジュール４に入ると、検体１１０は矢印６０の方向に進み、初めの計測点である分岐点７１に到達する。

分岐点７１では、検体１１０は、制御手段９０の指令により、遠心分離モジュール４に立ち寄る方向（矢印６２）または、遠心分離モジュール４に入らず通過する方向（矢印６１）のどちらかに進む。なお、この分岐点７１の底には、ホルダ１０１に設置するＲＦＩＤの読書き機能（図示せず）が備わっている。

分岐点７１で検体１１０ａは一時停止する。一時停止すると、ＲＦＩＤ読み取り機能を介して、検体が存在しているという情報が制御手段９０に伝わる。この情報を合図に、測定が開始する。制御手段９０は、撮像手段２１１が検体１１０ａの方向を向くよう指令し、それまで任意の方向を向いていた撮像手段２１１が検体１１０ａの方向を向く。次に、制御手段９０は照射手段２０１と撮像手段に指令を出し、照射手段２０１が照射しそれと同時に撮像手段２１１による撮像が行われる。

撮像で取得するデータは、解析手段８０に送信される。解析手段８０は、データの解析を行う。解析結果は制御手段９０に送信され、解析結果の情報を基に、検体の行き先を指令する。

解析について以下説明する。

図５，図６により、本発明の一実施の形態に係る分析装置のユニット２１により撮像した画像データの特徴と解析方法（処理フロー）について説明する。

図５は本発明の一実施の形態に係る生体試料の分析装置で取得した生体試料に対する光の透過量のプロファイルを説明するための説明図であり、図６は本発明の一実施の形態に係る生体試料の分析装置の撮像機構と処理を含む全体処理を示すフローチャートである。

最初の分岐点７１で得るべき情報は、流れてきた検体１１０ａに対する遠心分離の実施の有無である。この情報は、検体１１０ａに対する次の行き先の判断、すなわち検体を遠心分離モジュール４に立ち寄らせるか通過させるかを判断するために使用される。

この点、遠心分離の実施の有無は、分離剤の位置または境界数により判定することが可能である。すなわち、分離剤に着目すると、遠心分離が実施されていない検体（１１１，１１２）では、分離剤は採血管の底に存在する［図４（ａ），（ｂ）］。一方で、遠心分離が実施されている検体（１１４，１１５）では、分離剤は採血管の中央部分に存在する［図４（ｄ），（ｅ）］。また、分離剤の無い場合については、遠心分離が未実施の検体１１３は１つの層であるのに対し［図４（ｃ）］、実施済みの検体１１６は２つの層から構成される［図４（ｆ）］。これらの特徴は、次に説明するように、検体１１０に対する光の透過量の違いとして表れる。光の透過量のプロファイルに見られる特徴を利用して、遠心分離の実施の有無を見分けることとする。

なお、光の透過性について、分離剤（１３１，１３２）は光をよく通過させるのに対し、全血１２１・血餅１２３・血球１２５の層は光をあまりよく透過させない。また血清１２２・血漿１２４は、やや透過する程度であることが知られている。本発明は、この自然現象に着目し、性質を利用したものである。

本発明の一実施の形態に係る分析装置のユニット２１で、検体１１０ａを照射したときに得られる透過量を図５に示す。横軸は、採血管に対する位置で、原点側が採血管の上面側（栓１０４に近い側）にあたる。なお、横軸の座標は採血管１０２の側面上の位置を示すため、対応をわかりやすくするために採血管の図を並べて示した。縦軸は、光の透過量で、最も透過する部分（通常はラベル・含有物が存在しない部分）の透過量を基準として規格化している。

次に、透過量の特徴について、分離剤の状態ごとに説明する。

（ｉ）ジェル状の分離剤１３１を含み、遠心分離が実施されていない検体１１１。

図５（ａ）に透過量のプロファイル１４１を示す。採血管のみの部分を通過した光の量（１４１ａ）が最も多く、ラベルの影響で透過量は減少する（１４１ｂ）。全血１２１の部分は光を通さないため透過量は０に近い値となる（１４１ｃ）。なお、全血１２１の部分は、ラベル１０３の有無に関わらず透過率は０に近い値まで減少するため、この領域はラベル１０３の影響を受けにくい領域となる。分離剤１３１の部分では透過量が増え（１４１ｄ）、ラベルがない部分ではさらに透過量が増加する（１４１ｅ）。なお、ラベル１０３の上面の位置が全血１２１の上面より低い位置にある場合は、ラベル１０３の影響による光量の減少（１４１ｂ）の段階は踏まず、採血管１０２の透過量（１４１ａ）から一気に０に近い値（１４１ｃ）に落ち込む。

（ii）ビーズ状の分離剤１３２を含み、遠心分離が実施されていない検体１１２。

図５（ｂ）に透過量のプロファイル１４２を示す。特徴は、前記ケース（ｉ）（１４１，図５（ａ））とほぼ同様である。ただし、分離剤１３２の部分について、ビーズの形状であるため、層全体から透過してくるジェル状の分離剤１３１の透過量と比較してやや遮光されている（１４２ａ，１４２ｂ）。

（iii）分離剤を含まず、遠心分離が実施されていない検体１１３。

図５（ｃ）に透過量のプロファイル１４３を示す。全血１２１により遮光される部分が多くの領域を占める（１４３ａ）。原点（１４３ｂ）近くでは、採血管１０２のみを通過してきた光とラベルによる遮光の影響がみられる（１４３ｃ，１４３ｄ）。また、採血管１０２の底部の局面がレンズ効果となり、検出する光量が局所的に上昇する（１４１ｅ）。

（iv）ジェル状の分離剤１３１を含み、遠心分離が実施されている検体１１４。

図５（ｄ）に透過量のプロファイル１４４を示す。ケース（ｉ）と同様、採血管１０２の上の部分では、採血管のみの部分を通過した光の量（１４４ａ）が最も多く、ラベルの影響で一旦透過量は減少する（１４４ｂ）。さらに、血清１２２の遮光で透過量が減少する（１４４ｃ）。その後、分離剤１３１の影響で透過量が上昇し（１４４ｄ）、血餅１２３の部分で再び減少し０に近い値（１４４ｅ）となる。なお、血餅１２３の部分は、ラベル１０３の有無に関わらず透過率は０に近い値まで減少するため、この領域はラベル１０３の影響が無い領域となる。また、採血管１０２の底部の局面におけるレンズ効果で、検出される光量が局所的に上昇する点が存在する（１４４ｆ）。

（ｖ）ビーズ状の分離剤１３２を含み、遠心分離が実施されている検体１１５。

図５（ｅ）に透過量のプロファイル１４５を示す。特徴は、前記ケース（iv）（１４４），図５（ｄ））とほぼ同様である。ただし、分離剤１３２の部分について、層全体から透過してくるジェル状の分離剤１３１の透過量と比較してやや遮光されている（１４５ａ）。

（vi）分離剤を含まず、遠心分離が実施されている検体１１６。

図５（ｆ）に透過量のプロファイル１４６を示す。分離剤（１３１，１３２）による透過量の上昇が無い以外は、上記ケース（iv），（ｖ）とほぼ同等である。

上記の特徴を利用し、一貫した手順で遠心分離の有無を見極める。そこで、次のフローにしたがって処理することとする。

図６にフローチャートを示す。照射手段を照射し（Ｓ１０１）、透過量のデータを取得し（Ｓ１０２）、その後、解析の工程に入る。

まず、分離剤が含まれ、遠心分離が未実施の検体（１１１，１１２）を特定する。前記（ｉ）〜（vi）に共通する特徴として、分離剤が底に有るケースでは、幅をもつ透過量が大きい部分（フラット部分）が存在する［図５（ａ）の１４１ｄ，１４１ｅ、図５（ｂ）の１４２ａ，１４２ｂ］。一方、分離剤が底に無いケースでは、透過量の大きな領域は存在しない。この特徴は、ラベルの有無や、貼り付けた位置などの条件によらず抽出できる内容である。前述のデータのうち、採血管１０２の底部の透過量を測定する（Ｓ１０３）。測定した部分に透過量の多い領域が幅広く存在する場合は、分離剤を含んでいて遠心処理が未実施の検体（１１１，１１２）とみなす（Ｓ１０４）。

一方、透過量の多い領域がない場合は、検体１１０ａの状態は、図５（ｃ）〜図５（ｆ）に示す４つの種類のいずれかに該当する。この４つの中で遠心分離が実施されていない検体は図５（ｃ）のみであり、この検体１１３はプロファイルに見られる境界数に着目して特定することができる。

境界数を数える方法を説明する。まず、図５（ｃ）〜図５（ｆ）に共通する特徴としては、採血管１０２の底の部分で、局所的に光量が大きくなっている点が挙げられる。採血管１０２の局面がレンズとして働くためである。まず、この局所的に光量が上がる点（１４３ｅ［図５（ｃ）］，１４４ｆ［図５（ｄ）］，１４５ｂ［図５（ｅ）］，１４６ａ［図５（ｆ）］）を見つける。この点を起点に、検体１１０のａ上部の方向に透過量を走査する。走査中に透過量が急激に上昇する点または急激に減少する点を数える。この数を境界数Ｎとする。例えば、図５（ｃ）では、局所的に透過量の多い点（１４３ｅ）から採血管１１３の上面の方向に向かって透過量を走査すると、１回目の上昇点（１４３ｆ）と、２回目の上昇点（１４３ｇ）があり、Ｎは２となる。また、図５（ｄ）では、３つの上昇点（１４４ｇ，１４４ｉ，１４４ｊ）と１つの減少点（１４４ｈ）があり、Ｎは４となる。同様に、図５（ｅ）ではＮが４、図５（ｆ）ではＮが３となる。なお、ラベル１０３の上面と、生体試料の上面が重なるような場面では、ラベル１０３による遮光の減少がなくなるため、Ｎは上記の値からそれぞれ１小さい値となる。

以上のように境界数をカウントし（Ｓ１０５）、境界数が１の場合は、遠心分離が未実施の検体（１１３）とみなす（Ｓ１０４）。一方、境界数が３以上のものは、遠心分離が実施済みの検体（１１４，１１５，１１６）とみなす（Ｓ１０６）。なお、境界数２の場合については、（ｉ）分離剤を含まず遠心分離が実施されている検体（１１６）で血漿１２４の上面とラベル１０３の上面が重なっている状態と、（ii）分離剤を含まず遠心分離が実施されていない検体（１１３）の状態、の２つの可能性がある。これを識別する方法として、１回目に透過量が急激に上昇する点の位置（１４３ｆ，１４６ｂ）を求め（Ｓ１０７）、この位置が採血管の中心位置より上部に近い位置にあれば、後者（ii）と判断する。

上述の処理フローに従い、遠心分離の実施の有無を判定する。遠心分離が未実施の検体は遠心モジュールに投入する必要がある（Ｓ１０８）。制御手段９０は、分岐点７１において、検体を矢印６２の方向に移動するよう指令する。一方、遠心分離が既に実施されている検体は、遠心分離モジュール４を通過させてよい（Ｓ１０９）。制御手段９０は、分岐点７１において、検体を矢印６１の方向に移動するよう指令する。

なお、解析手段８０は、上記フローについてアルゴリズム化したプログラムを備える。

次に分岐点７２における測定について説明する。

分岐点７２には、遠心分離が終了した検体が矢印６５から搬送されてくる。この他、分岐点７１で遠心分離モジュール４に投入されなかった検体が搬送される。分岐点７２においても、測定のため検体は一時停止する。

分岐点７２でも、分岐点７１と同様に、制御手段９０の制御を受け、撮像手段２１１が検体１１０ｂの方向を向き、検体に向けて照射手段２０２が照射され、同時に撮像手段２１１が撮像を行う。撮像で取得するデータは、解析手段８０に送信され、解析に付される。解析結果は制御手段９０に送信され、解析結果の情報を基に、検体の行き先を指令する。

分岐点７２における検体は、全て遠心分離が実施された検体であり、得られる透過率のデータは、図５（ｄ）〜（ｆ）の３種類に絞られる。ここでは、自動分析装置の測定対象となる血清１２２または血漿１２４の上面の位置を測定する。その方法を以下に説明する。

検体量の測定は、分離剤（１３１，１３２）を含む検体（１１４，１１５）と、含まない検体（１１６）に分けて行う。分離剤は光を透過させる性質を持つため、分離剤（１３１，１３２）を含む場面では、透過量が大きくなる部分が存在する（１４４ｄ，１４５ａ）。両者の分類は、この特徴を利用して行う。

図７により、実際の手順を説明する。図７は、本発明の一実施の形態に係る生体試料の分析装置の撮像機構と処理を含む処理の一部を示すフローチャートである。光源を照射し（Ｓ２０１）、透過量のデータを取得し（Ｓ２０２）、その後解析を行う。まず、採血管の底面の位置に相当する局所的に光量が上がる点Ｌ₁（１４４ｆ［図５（ｄ）］，１４５ｂ［図５（ｅ）］，１４６ａ［図５（ｆ）］）を見つける（Ｓ２０３）。この点を起点に、検体１１０の上部の方向に透過量を走査する。走査中に透過量が急激に上昇する点Ｌ₂（１４４ｇ［図５（ｄ）］，１４５ｃ［図５（ｅ）］，１４６ｂ［図５（ｆ）］）を特定し（Ｓ２０４）、記録する。Ｌ₂とＬ₁の距離（Ｌ₂−Ｌ₁）は血餅１２３または血球１２５の層の厚みを表す。なお、先述したように、この血餅１２３または血球１２５の領域はラベル１０３の有無に関わらず透過量が０に近い値となる部分である。ラベル１０３の影響を受けない領域に着目して位置を検出することで、検出精度が高くなる。

さらに、透過量の走査を続け、透過量が急激に減少する点Ｌ₃（１４４ｈ［図５（ｄ）］，１４５ｄ［図５（ｅ）］）の存在を調べる（Ｓ２０５）。急激に減少する点が見つかる場合は分離剤（１３１，１３２）を含む検体であり、見つからない場合は分離剤を含まない検体である。前者の場面については、Ｌ₃とＬ₂の距離（Ｌ₃−Ｌ₂）が分離剤（１３１，１３２）の層の厚みを表す。

次に、Ｌ₁，Ｌ₂，Ｌ₃を用いて、血清１２２または血漿１２４の層の高さを見積もる。血液成分はほぼ一定の比率組成され、血清１２２と血餅１２３あるいは血漿１２４と血球１２５の体積比はおよそ５５：４５であることが知られている。この性質を利用すると、分離剤を含む検体（１１４，１１５）における血清１２２の上面の位置は（Ｌ₂−Ｌ₁）＋（Ｌ₃−Ｌ₂）＋（Ｌ₂−Ｌ₁）＊５５／４５、すなわち、（−１００Ｌ₁＋５５Ｌ₂＋４５Ｌ₃）／４５、分離剤を含まない検体１１６における血漿１２４の上面の位置は（Ｌ₂−Ｌ₁）＋（Ｌ₂−Ｌ₁）＊５５／４５、すなわち、（−１００Ｌ₁＋１００Ｌ₂）／４５、でそれぞれ求めることができる（Ｓ２０６〜Ｓ２０８）。最後に、容量を算出する。具体的には、血清層の幅（（Ｌ₂−Ｌ₁）＊５５／４５）＊π＊３.１４＊(採血管の内径／２)²、で導出される。

採血管１０２にラベル１０３を貼り付ける作業はユーザーの手作業で行われるものであるため、ラベルの位置には検体ごとに個体差が生じる。また、採血量も検体ごとに個性差がある。しかしながら、ラベルの位置と血清１２２・血餅１２３の上面との相対的な位置関係に関わらず、透過量のプロファイルは類似のパターンとなるため、このプロファイルのパターンを利用することで、ラベルがあったとしても、容易に採血管１０２の中の層状態を把握することができる。

以上のようにして求めた血清１２２，血餅１２３の上面の位置情報は、制御手段９０に伝わり、後に行う検体の吸引のパラメータや測定項目の優先順位付け等に使用される。測定が終了した検体１１０ｂは、矢印６６の方向に搬送される。

なお、解析手段８０は、上記フローについてアルゴリズム化したプログラムを備える。

また、分岐点７２において、検体量の測定を行っているが、すでに遠心分離がされているものについては、分岐点７１においても同じ原理で測定可能である。

この方法は、光の透過率について、バーコードラベル１０３の被覆による影響を受けない部分のデータから解析を行う計測方法であり、ラベル１０３が貼付されている位置に関わらず適用することができることに最大の利点がある。また、システムが扱う全種類の検体に適用できるフローチャートを構築したことにより、検体の種類ごとに切替えが不要な画一処理を可能とする。これにより、従来の処理方法で必須機能であった、印字部分の有無に応じた光量調整や、ラベルの有無を確認するための試験的撮影が不要となり、この結果撮像回数低減による処理時間短縮が図れる。また、バーコード１０３が印字されていない面や、ラベルが貼付されていない面を探すための容器回転動作が不要となる。

以上の実施の形態を実現することにより、遠心分離の実施の自動判定により、得遠心処理が検体を遠心分離モジュール４に立ち寄らせずに通過させることができ、処理時間の短縮と処理効率の向上、およびスムーズな運用が可能となる。また、遠心分離の必要性を個別に装置に入力するユーザーの作業手間も省略できる。また、採血管内に存在する血清の容量に関する情報が得られることで、測定項目の優先順位付けが可能となり、この結果、検体処理フローの改善が期待できる。

上記の生体試料の分析装置を投入モジュール３の近辺に設置（２２）する場合。

図８により、本発明の一実施の形態に係る生体試料の分析装置の構成について説明する。図８は本発明の一実施の形態に係る生体試料の分析装置の投入モジュールに配置されたユニットを示す構成図である。

図８において、本発明に係るユニット２２を構成する主な要素は、２つの照射手段（２０３，２０４），撮像手段２２１、これらを制御する制御手段９０、データの解析を行う解析手段８０である。ここで、照射手段（２０３，２０４）について、１つは可視領域の波長をもつ光を照射する第一の照射手段２０３、もうひとつは、ラベルに対し透過性がある長波長の光（例えば、赤外光，ミリ波など）を照射する第二の照射手段２０４を採用する。

当ユニット２２は、検体について、遠心分離処理の実施の有無と、自動分析装置で測定対象となる部分の容量ならびに上面の位置を測定することを目的とする。

当ユニット２２が扱う検体は、前実施例と同じく、図４（ａ）〜（ｆ）に示す６種類の検体である（１１１〜１１６）。

各種類の検体に対する可視光の透過率は、図５（ａ）〜（ｆ）に示す通りである。

一方、ラベラに透過性のある光の透過率について。分離剤の部分は、可視光と同様、よく透過する。また、血餅１２３，血球１２５の部分はほとんど透過しない。しかし、可視光と異なり、血清１２２と血漿１２４に対し不透明である。図９にその概略を示す。

図９（ａ）はジェル状の分離剤を含み遠心分離済みの検体１１４に対する第二光源の透過量のプロファイルである。

図９（ｂ）はジェル状の分離剤を含み遠心分離が未実施の検体１１１に対する第二光源の透過量のプロファイルである。

図９（ｃ）は分離剤を含まず遠心分離済みの検体１１６に対する第二光源の透過量のプロファイルである。

図９（ｄ）は分離剤を含まず遠心分離が未実施の検体１１３に対する第二光源の透過量のプロファイルである。

なお、ビーズ状の分離剤には透過性がないため、長波長による検体の同定は困難であることから、当ケースについての図面は用意しない。

そこで、全ての種類を画一的に扱うために、専用のフローチャートを構築する。図１０により、時系列に沿って検体の処理手順を説明する。図１０は、本発明の一実施の形態に係る生体試料の分析装置の投入モジュールに配置されたユニット２２における全体処理を示すフローチャートである。

採血された検体１１０はホルダ１０１に設置され、投入モジュール３に投入される。その後、図８に示すユニット２２に搬送される。ユニット２２内の適切な測定位置７３で検体は一時停止する。停止位置の下部にはＲＦＩＤの読取機能が付いており、搬送されてきた検体を認識する。

検体を認識すると、制御手段９０は、第一の照射手段２０３を照射する（Ｓ３０１）。２つの照射手段（２０３，２０４）は初め最下部に存在するものとし、駆動モータ２０５を通して、照射手段２０３を上方向に移動し、適正な位置で停止させる。光源の照射と同時に撮像手段２２１が撮像を行い、透過量データを取得する（Ｓ３０２）。当データを解析手段８０に転送し解析する。

初めに、ビーズ状の分離剤（１３２）の存在を探知する（Ｓ３０３）。最初に取得する画像は、可視光で撮像した画像であるため、画像のエッジ検出処理による含有物の形状確認が可能であり、そこからビーズ状の形状があるか確認する。ビーズ状の形状があれば、その瞬間、ビーズ状の分離剤（１３２）が含まれるものと判断する。次に、採血管１０２の底部の透過量を確認する（Ｓ３０４）。底部に、透過量が大きい部分が幅を持って存在する場合、図５（ｂ）の状態に相当するとして遠心分離が未実施の検体１１２と特定する（Ｓ３０５）。一方、底部に、透過量が大きい部分が見つからない場合は、図５（ｅ）の状態に相当するとして遠心分離が実施済みの検体１１５と特定する（Ｓ３０６）。前者の検体１１２については、採血管の底の部分から上部に向かって透過率の走査を行い、透過率が０に近い値になる点Ｌ₄を特定し（Ｓ３０７）、さらに走査を行い透過率が急激に上昇する点Ｌ₅を特定し（Ｓ３０８）、Ｌ₅を検体の上面とする（Ｓ３０９）。また、遠心分離後に得られる血清の層の厚みを、（Ｌ₅−Ｌ₄）＊０.５５で算出する。なお、血清の容量はおおよそ全血の容量の５５％であるという情報を用いている。一方、後者の検体１１５については、前の実施例における図５（ｅ）に用いた解析方法と同様の方法で、血清１２２の上面の位置と血清量を見積もる（Ｓ３１０〜Ｓ３１３）。

ビーズ状の形状が無い場合は、ビーズ状の分離剤（１３２）は含まれていない。この場合、次の手段として、第二の照射手段２０４を照射する。第二照射手段２０４からの光はラベル透過性がある。この照射手段２０４も最初は最下部の位置に存在し、制御手段９０の指令により上方向に移動し、適切な照射位置で停止する。この移動の間、別の照射手段２０３は上方向に移動し、最上部で停止する。第二照射手段２０４が照射し（Ｓ３１４）、撮像手段２２１が撮像を行う。データを取得し（Ｓ３１５）、解析手段８０において解析される。以後の解析は、図９のデータを用いて行う。なお、この照射手段２０４から発する光は波長が長く、ラベル１０３とは干渉しないため、ラベル１０３の有無に係らず同様のデータが得られるのが特徴である。

次に、採血管１０２の底から透過量を走査し、急激に変化する点の数をカウントする（Ｓ３１６）。

透過量が急変する点の数が２個以上の場合は、分離剤１３１が含まれる検体（１１１，１１４）［図９（ａ）または（ｂ）］。次に、遠心分離の実施の有無を判定するため、分離剤１３１の位置の特定を試みる。先術した通り、分離剤１３１の部分は透過率が大きいため、採血管１０２の底部の透過量を確認し（Ｓ３１７）、底部の透過量が大きい場合は分離遠心分離が未実施の検体１１１（Ｓ３１８）、底部の透過率が小さい場合は遠心分離が実施済みの検体１１４（Ｓ３１９）、と判定する。前者の検体１１１については、採血管の底の部分から上部に向かって透過率の走査を行い、透過率が０に近い値になる点Ｌ₆と、透過率が急激に上昇する点Ｌ₇を特定し（Ｓ３２０）、Ｌ₇を検体の上面とする（Ｓ３２１）。そして再び、血清と血餅の体積比率が５５：４５であることを利用し、遠心分離後に得られる血清の層の厚みを、（Ｌ₇−Ｌ₆）＊０.５５で算出する。後者の検体１１４については、前の実施例における図５（ｅ）における解析方法と同様の方法を図９（ａ）に適用し、血清１２２の上面の位置と血清量を見積もる（Ｓ３２２〜Ｓ３２４）。

一方で透過量が急変する点の数が１個の場合は、分離剤が含まれない検体（１１３，１１６）のいずれかである［図９（ｃ）または（ｄ）］。ここで、図９（ｃ）と図９（ｄ）における透過量のプロファイルは類似の形をしているため、このデータのみから遠心分離の実施の有無を見分けるのは困難である。しかし、第一の照射手段２０３で照射した光で撮影したデータと比較することで見分けることが可能となる（Ｓ３２５）。まず、第二の照射手段２０４で照射した光による透過量のデータから、急激に変化する点（１５３ａ，１５６ａ）を見つける。この点を起点に、可視光による透過量のデータを採血管１０２の底方向に向かって走査する。走査中に、透過量が急激に減少する現象（１４６ｂ）があれば遠心分離が実施済みの検体１１６［図５（ｆ）］（Ｓ３２６）、当該現象が無ければ遠心分離が未実施の検体１１３［図５（ｃ）］（Ｓ３２７）と、判定する。前者の検体１１６については、血漿量の算出については、前の実施例における図５（ｆ）に用いた解析方法により、血漿１２４の上面の位置と血清量を見積もる（Ｓ３２８〜Ｓ３２９）。一方、後者の検体１１３については、採血管の底の部分Ｌ₈から上部に向かって透過率の走査を行い、透過率が急激に上昇する点Ｌ₉を特定し（Ｓ３３０）、検体の上面とする（Ｓ３３１）。そして再び、血漿と全血の体積比率が５５：１００であることを利用し、遠心分離後に得られる血漿１２４の層の厚みを、（Ｌ₉−Ｌ₈）＊０.５５で算出する。

厚みのデータにより容量も算出される。以上で得られる情報を制御手段９０に送信する。制御手段９０は、検体１１０ｂに遠心分離モジュール４に立ち寄るかどうかの指示を行う（Ｓ３３２，Ｓ３３３）。また、血清量のデータは、検体の吸引のパラメータや測定項目の優先順位付け等に使用される。

なお、解析手段８０は、上記フローについてアルゴリズム化したプログラムを備える。

以上、本発明によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種主変更可能であることはいうまでもない。

１ 検体前処理システム
２ 搬送ライン
３ 投入モジュール
４ 遠心分離モジュール
５ 開栓モジュール
６ ラベラ
７ 分注モジュール
８ 閉栓モジュール
９ 分類モジュール
１０ 収納モジュール
１１ 自動分析装置
２１，２２ ユニット
３０ 遠心機
４０ アダプタ
５０ チャック
５１ グリッパ
６０〜６７，２１３ 矢印
７１ 分岐点（１回目）
７２ 分岐点（２回目）
７３ 測定位置
８０ 解析手段
９０ 制御手段
１０１ ホルダ
１０２ 採血管
１０３ ラベル（バーコード）
１０４ 栓
１１０ 検体
１１１ 検体（ジェル状分離剤を含み遠心分離処理が未実施）
１１２ 検体（ビーズ状分離剤を含み遠心分離処理が未実施）
１１３ 検体（分離剤含まず遠心分離処理が未実施）
１１４ 検体（ジェル状の分離剤を含み遠心分離処理済み）
１１５ 検体（ビーズ状の分離剤を含み遠心分離処理済み）
１１６ 検体（分離剤を含まず遠心分離処理済み）
１２１ 全血
１２２ 血清
１２３ 血餅
１２４ 血漿
１２５ 血球
１３１ 分離剤（ジェル状）
１３２ 分離剤（ビーズ状）
１４１ 第一光源による透過量プロファイル（検体１１１に対応）
１４２ 第一光源による透過量プロファイル（検体１１２に対応）
１４３ 第一光源による透過量プロファイル（検体１１３に対応）
１４４ 第一光源による透過量プロファイル（検体１１４に対応）
１４５ 第一光源による透過量プロファイル（検体１１５に対応）
１４６ 第一光源による透過量プロファイル（検体１１６に対応）
１５３ 第二光源による透過量のプロファイル（分離剤含まず遠心分離が未実施）
１５６ 第二光源による透過量のプロファイル（分離剤含まず遠心分離実施済み）
２０１，２０２，２０３，２０４ 照射手段
２０５，２０６，２０７ 駆動モータ
２１１ 撮像手段
２１２ 回転軸
２２０ 黒地膜

Claims (11)

1. 容器に収納された２つ以上の種類から構成される層のうち、少なくとも１つの層に関する情報を取得し、取得した情報に基づいて、前記容器に収納され前記層を構成する生体試料の分析を行う分析装置であって、
   容器に光を照射する照射手段と、
   前記照射手段による光の照射により、前記容器を透過する透過光を検出する撮像手段を備え、
   前記容器は、側面の全部または一部がラベルで覆われ、
   前記撮像手段により検出された信号強度に基づき、前記容器内部の層の境界位置の情報を解析する解析手段を備えることを特徴とする分析装置。
2. 請求項１の分析装置において、
   前記解析手段は、前記撮像手段により検出された信号強度の変化する位置及び数に基づいて、前記容器内部の層の境界位置の情報を解析することを特徴とする分析装置。
3. 請求項１の分析装置において、
   前記容器に収納された前記層は分離剤を含み、
   前記解析手段は、前記分離剤の位置を特定し、特定した位置の情報に基づいて、遠心処理の実施の有無を判定することを特徴とする分析装置。
4. 請求項１の分析装置において、
   前記解析手段は、前記層の数を計数し、当該情報に基づいて遠心処理の実施の有無を判定することを特徴とする分析装置。
5. 請求項３又は４に記載の生体試料の分析装置において、
   遠心処理の有無の判定結果に基づいて、前記容器に対して移動先を指示する制御手段を備えることを特徴とする分析装置。
6. 請求項１の分析装置において、
   前記解析手段は、前記層の境界位置の情報に基づいて、前記層の容量を算出することを特徴とする生体試料の分析装置。
7. 請求項１の分析装置において、
   容器に光を照射する第二の照射手段を備え、
   前記撮像手段は、前記照射手段及び第二の照射手段から放出される光の交差する点に配置され、当該撮像手段を回転制御する制御手段を備えたことを特徴とする分析装置。
8. 容器に収納された生体試料の分析を行う生体試料の分析装置であって、
   前記容器は、側面の全部または一部がラベルで覆われ、
   前記容器の存在を検知しＩＤを識別する識別手段と、
   前記容器の側面に、前記ラベルによる減光を受けやすい性質を持つ光を照射する第一照射手段と、
   前記容器の側面に、前記ラベルを透過させる性質を持つ光を照射する第二照射手段と、
   前記第一及び第二の照射手段から放出された光が、前記容器を透過する透過光を撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段で撮像した画像を処理する解析手段を備え、
   前記撮像手段により検出された信号強度に基づき、前記容器内部の層の境界位置の情報を解析する解析手段を備えることを特徴とする分析装置。
9. 請求項８の分析装置において、
   前記容器に収納された前記層は分離剤を含み、
   前記解析手段は、前記分離剤の位置を特定し、特定した位置の情報に基づいて、遠心処理の実施の有無を判定することを特徴とする９分析装置。
10. 請求項８の分析装置において、
    前記解析手段は、異なる種類の光による透過量の違いに基づいて前記層の数をカウントし、当該情報に基づいて遠心処理の実施の有無を判定することを特徴とする分析装置。
11. 請求項９又は１０の分析装置において、
    遠心処理の有無の判定結果に基づいて、前記容器に対して移動先を指示する制御手段を備えることを特徴とする生体試料の分析装置。

Images