JP2017009532A - 自動分析装置および撮像方法 - Google Patents

Abstract

【課題】分注対象の色や透明度によらず分注の異常を判定することができ、分析の信頼性を向上することができる自動分析装置および撮像方法を提供する。【解決手段】分注対象の液体を収容した容器に分注プローブを挿入して液体を吸引した後、分注プローブを反応容器に挿入して液体を吐出することにより、分注対象の液体を分注する分注装置と、分注プローブの先端から反応容器に液体が吐出される位置を撮像する撮像装置と、反応容器を挟んで撮像装置と対向するように配置され、撮像装置により撮像される領域の少なくとも中央部に上下方向に延在するよう配置された明部と、明部の少なくとも側方の一方側に配置され、明部よりも明度の低い暗部とを有する背景部とを備える。【選択図】 図１

Description

本発明は、試料容器に収容された血液や尿などの生体試料の定性・定量分析を行う自動分析装置及びその撮像方法に関する。

血液や尿などの生体試料（以下、試料と称する）の定性・定量分析を行う自動分析装置においては、試料容器に収容された試料や試薬容器に収容された試薬を反応容器などに分注し反応させて分析を行っており、正確な分析結果を得るためには、各容器からの反応容器への正常な分注が必要不可欠である。

このような試料や試薬の分注が正常に行われていることを確認する技術として、例えば、特許文献１（特開２０１１−２３７３４４号公報）には、分注流路内の圧力を検出する少なくとも一つの圧力センサと、サンプルの分注動作時における圧力センサの出力値を時系列的に記憶する圧力値記憶手段と、プローブでサンプルが正常に吸引または吐出されたときの前記圧力センサの時系列的な出力値からなる基準データベースを記憶した記憶手段とを備え、圧力値記憶手段に時系列的に記憶された圧力センサ出力値に基づいて作成された比較データと基準データベースとを多変量解析し、解析結果に基づきサンプルの分注動作の異常の有無を判定するサンプル分注装置が開示されている。

特開２０１１−２３７３４４号公報

しかしながら、自動分析装置において扱う試料や試薬には、無色透明のものも多く、上記従来技術において分注対象が無色透明の場合には画像のコントラストが低くなり、分注の異常を正確に判定することが困難であった。

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、分注対象の色や透明度によらず分注の異常を判定することができ、分析の信頼性を向上することができる自動分析装置および撮像方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、分注対象の液体を収容した容器に分注プローブを挿入して前記液体を吸引した後、前記分注プローブを反応容器に挿入して前記液体を吐出することにより、前記分注対象の液体を分注する分注装置と、前記分注プローブの先端から前記反応容器に前記液体が吐出される位置を撮像する撮像装置と、前記反応容器を挟んで前記撮像装置と対向するように配置され、前記撮像装置により撮像される領域の少なくとも中央部に上下方向に延在するよう配置された明部と、前記明部の少なくとも側方の一方に配置され、前記明部よりも明度の低い暗部とを有する背景部とを備えたものとする。

分注対象の色や透明度によらず分注の異常を判定することができ、分析の信頼性を向上することができる。

第１の実施の形態に係る撮像処理を行う撮像処理部を周辺構成とともに抜き出して示す図である。 第１の実施の形態に係る自動分析装置の全体構成を概略的に示す図である。 コンピュータの機能の詳細を示す機能ブロック図である。 スクリーンを正面から見た様子を示す図である。 撮像処理部における光の進路を模式的に示す上面図である。 スクリーン角と遮断率との関係を示す図である。 撮像装置から出力されるセンサ出力と位置との関係（光強度分布）を示す図である。 試薬分注プローブから試薬が吐出される様子を撮像装置により撮像した画像の一例を示す図である。 本実施の形態の比較例として示す試薬の吐出中の図である。 試薬の液滴長さの測定結果の一例を示す図である。 第２の実施の形態に係る撮像処理を行う撮像処理部を周辺構成とともに抜き出して示す図である。 第３の実施の形態に係る撮像処理を行う撮像処理部を周辺構成とともに抜き出して示す図である。 第４の実施の形態に係る撮像処理を行う撮像処理部を周辺構成とともに抜き出して示す図である。 第５の実施の形態に係るスクリーンを正面から見た様子を示す図である。 第６の実施の形態に係る反応容器の画像を模式的に示す図である。 第７の実施の形態に係る反応容器の画像を模式的に示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。

＜第１の実施の形態＞
本発明の第１の実施の形態を図１〜図１０を参照しつつ詳細に説明する。

図２は、本実施の形態に係る自動分析装置の全体構成を概略的に示す図であり、図３はコンピュータの機能の詳細を示す機能ブロック図である。また、図１は、本実施の形態に係る撮像処理を行う撮像処理部を周辺構成とともに抜き出して示す図である。

図１〜図３において、自動分析装置は、分析対象である血液や尿などの生体試料（以下、単に試料と称する）を収容した複数のサンプル容器１０が周方向に並べて搭載されたサンプルディスク１２と、試料の分析に用いる試薬を収容した複数の試薬容器４０がそれぞれ周方向に並べて搭載された第１及び第２の試薬ディスク４１，４２と、試料と試薬とを混合して反応させる複数の反応容器３５が周方向に並べて搭載された反応ディスク３６と、サンプルディスク１２のサンプル容器１０から反応ディスク３６の反応容器３５に試料を分注するサンプル分注装置１５と、第１及び第２の試薬ディスク４１，４２の試薬容器４０から反応ディスク３６の反応容器３５に試薬を分注する第１及び第２の試薬分注装置２０，２１と、反応容器３５に分注された試料と試薬の混合液（反応液）を攪拌する攪拌装置３０，３１と、反応ディスク３６の反応容器３５の移動経路を囲うように配置された恒温槽３７と、反応容器３５を洗浄する容器洗浄機構４５と、本実施の形態における撮像処理を行う撮像処理部８０と、撮像処理部８０（後述する他の撮像処理部を含む）、第１の試薬分注装置２０、及び第２の試薬分注装置２１の動作を制御するコントローラ６０と、反応容器に測定用の光を照射する測定用光源５０と、測定用光源５０から照射されて反応容器３５の反応液を透過した透過光を検出する分光検出器５１と、自動分析装置全体の動作を制御するとともに、オペレータや上位のホストコンピュータ（図示せず）からの指令に基づいて、分光検出器５１からの検出信号やコントローラ６０からの画像（後述）を取得して種々の処理を実行するとともに、外部とのデータの授受を行う制御装置としてのコンピュータ６１とから概略構成されている。なお、図１〜図３においては、図示の簡単のため、自動分析装置の各構成間における情報伝達に係る接続を一部省略して示している。

サンプル分注装置１５は、分注対象の液体である試料を収容したサンプル容器１０にサンプル分注プローブ１５ａを挿入して試料を吸引した後、サンプル分注プローブ１５ａを反応容器３５に挿入して試料を吐出することにより試料を分注する。また、第１及び第２の試薬分注装置２０，２１は、分注対象の液体である試薬を収容した試薬容器４０に試薬分注プローブ２０ａ，２１ａを挿入して試薬を吸引した後、試薬分注プローブ２０ａ，２１ａを反応容器３５に挿入して試薬を吐出することにより試薬を分注する。

撮像処理部８０は、第１の試薬分注装置２０の試薬分注プローブ２０ａから反応容器３５に試薬が吐出される位置に配置されている。また、撮像処理部８０と同様の構成を有する他の撮像処理部が、第２の試薬分注装置２１の試薬分注プローブ２１ａから反応容器３５に試薬が吐出される位置に配置されている。なお、本実施の形態においては、第１の試薬分注装置２０による試薬の吐出位置に配置された撮像処理部８０について詳述し、撮像処理部８０と同様の構成を有する他の撮像処理部については説明を省略する。

恒温槽３７は、反応容器３５の移動経路に沿って循環水３９が満たされるように構成されており、移動経路の外側（すなわち、反応ディスク３６の外周側）の側壁には、光を透過する透明な部材で構成された透過窓４７が配置されている。

撮像処理部８０には、反応ディスク３６の外周を囲うように配置された恒温槽３７の外側の側壁に設けられた透過窓４７を介して試薬分注プローブ２０ａの先端から、反応容器３５に液体（試薬２２）が吐出される位置を撮像する撮像装置６５と、反応容器３５を挟んで撮像装置６５と対向するように配置されたスクリーン７５（背景部）と、撮像装置６５側から透過窓４７を介して反応容器３５の方向に光を照射する光源としてのパルスランプ６６とが設けられており、撮像装置６５及びパルスランプ６６は、コントローラ６０に接続されている。

ここで、本実施の形態におけるスクリーン７５とは、反応容器３５を挟んで撮像装置６５と対向するように配置され、撮像装置６５によって撮像される液体（試薬２２）の背景となる部分（すなわち背景部）であり、その形状は平面状の膜や板などの形状に限定されるものではなく、撮像装置６５により撮像される画像の背景として機能すれば、凹凸を有する複数の部材により形成されても良い。本実施の形態では、背景部の一例として平面状のスクリーン７５を用いた場合を示して説明する。

第１の試薬分注装置２０の試薬分注プローブ２０ａには、分注流路２４を介して定量ポンプ２５が接続されており、定量ポンプ２５はコントローラ６０に接続されている。また、第１の試薬分注装置２０は、図示しない駆動装置により水平垂直方向に移動可能に構成されており、試薬の分注位置（反応容器３５へ試薬２２が吐出される位置）に移動された反応容器３５に試薬分注プローブ２０ａを挿入した状態で定量ポンプ２５を駆動することにより、反応容器３５に試薬２２を吐出する。

撮像装置６５は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）カメラのようなディジタル画像を得られるものであり、光軸を透過窓４７およびスクリーン７５に垂直になるように配置されている。また、パルスランプ６６は、例えば、発光時間が１ミリ秒以下のものであれば良く、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などで構成されており、撮像装置６５の斜め横あるいは斜め下方から透過窓４７を介してスクリーン７５に光を照射するように配置されている。

コンピュータ６１は、撮像装置６５からコントローラ６０を介して送られた画像に対して画像処理（分注プローブから吐出される液体の長さを画像から検出する処理）を実施する画像処理部６１ａと、画像処理部６１ａによる画像処理の結果に基づいて、第１の試薬分注装置２０による試薬２２の分注が正常に実施されたかどうかを判定する判定部６１ｂと、第１の試薬分注装置２０による試薬２２の分注が正常に実施されなかったと判定部６１ｂで判定された場合に、試薬２２の分注の異常をオペレータに報知する処理を実施する報知部６１ｃと、判定部６１ｂによる判定に用いられた画像と判定結果とを関連付けて記憶する記憶部６１ｄと、判定部６１ｂにより分注が正常ではないと判定された場合の試薬分注プローブ２０ａから吐出される試薬２２の画像と、予め正常であると判定された場合の画像とを並べて表示する機能を有する表示部６１ｅと、各種設定や情報入力を実施するための入力部６１ｆとを備えている。

図４は、スクリーンを正面から見た様子を示す図である。

図４において、スクリーン７５は、恒温槽３７における反応容器３５の移動経路の内側（すなわち、反応ディスク３６の中心側）の側壁の移動経路側に、撮像装置６５に対向するように配置されており、撮像装置６５により撮像される領域の少なくとも中央部に上下方向に延在するよう配置された明部７６と、明部７６の左右両側に配置され、明部７６よりも明度（又は輝度）の低い暗部７７とを有している。なお、明部７６と暗部７７の組み合わせとしては、例えば、白と黒、白系色と黒系色、などのようにコントラストの高い組合せであればよい。また、暗部７７は、明部７６の左右両側でなくてもよく、明部７６の左右側方の少なくとも一方に配置されていれば良い。

図５は、撮像処理部における光の進路を模式的に示す上面図である。

図５に示すように、スクリーン７５の表面から反射や散乱により発せられる光のうち、試薬分注プローブ２０ａの方向に進む光７０のうちの一部は、試薬分注プローブ２０ａから吐出される試薬２２で屈折して撮像装置６５に進む。光７０のうち破線で示したものは明部７６から出た光であり、試薬２２の中心付近を通って撮像装置６５の方向に進む。また、光７０のうち実線で示したものは暗部７７から出た光であり、試薬２２の外周に近い部分を通って撮像装置６５の方向に進む。暗部７７は明部７６と比較して十分に明度（又は輝度）が低いため、撮像装置６５側から見ると、試薬２２の周辺部（画像における試薬２２の輪郭部分）は黒い影となって見える（後の図８参照）。

図６は、スクリーン角と遮断率との関係を示す図である。

スクリーン角αとは、試薬分注プローブ２０ａの位置と明部７６の幅方向の両端部とをそれぞれ水平方向に結ぶ線分の成す角αのことである。また、遮断率とは、撮像装置６５から見た試薬２２の幅方向において、暗部７７からの光が見える範囲の割合を示すものである。

図６に示すように、スクリーン角αが０から大きくなるに従って遮断率は小さくなり、スクリーン角αが約３０度になると遮断率は約０．５となり、さらにスクリーン角αが大きくなると遮断率も併せて小さくなる。すなわち、スクリーン角αを３０度以下にすれば、０．５以上の遮断率が得られ、撮像装置６５で得られる試薬２２の画像の幅方向の半分以上が黒い影（暗部７７の像）となるので、試薬２２の輪郭を高いコントラストで撮像することができる。

このような知見から、本実施の形態では、スクリーン７５の明部７６の幅は、試薬分注プローブ２０ａの先端から反応容器３５に吐出される液体（試薬２２）の水平方向の変移幅よりも広くなるように、かつ、スクリーン角αが３０度以下となるように設定する。なお、実用上は高解像の撮像装置を用いれば遮断率が０．２程度でも画像処理が可能であり、スクリーン角αが６０度から８０度でも効果が得られる。従って、スクリーン角αが８０度以下となるように設定してもよい。

図８は、試薬分注プローブから試薬が吐出される様子を撮像装置により撮像した画像の一例を示す図である。

図８においては、スクリーン角αを１０度に設定して透明な試薬２２を撮像した場合を示している。このように、試薬２２が透明な液体であるにも関わらず、高いコントラストで撮像されていることが分かる。

ここで、スクリーン７５の明部７６と暗部７７の明度（又は輝度）の比の設定について説明する。

本実施の形態においては、明部７６と暗部７７の明度（又は輝度）の比を、スクリーン７５を撮像した場合の撮像装置６５からの各画素に対応する出力（以下、センサ出力と称する）の比によって定義する。

図７は、撮像装置から出力されるセンサ出力と位置との関係（光強度分布）を示す図であり、横軸は水平方向の位置を、縦軸はセンサ出力（光強度）をそれぞれ示している。

図７において、スクリーンありのグラフは、図８に示した画像を撮像した場合を示しており、スクリーンなしのグラフは、本実施の形態との比較例として示す後の図９を撮像した場合を示す図である。図７のデータでは、各画像のほぼ中心の高さにおいて水平方向にスキャンしている。スクリーンなしの場合は背景がほぼ一様であるので、試薬の部分でも光強度の変化が小さい。スクリーンありの場合は中心部の白い部分では光強度が高いが，周辺部の黒い部分では光強度がほぼゼロである。試薬２２の部分では光強度の変化が大きく、試薬２２の位置を容易に確認することができる。この場合はスクリーンの中心部の白い部分（明部７６）と、周辺部の黒い部分（暗部７７）では、光強度が１０倍以上の違いがあり、暗部７７が明部７６に対して反射率が１／１０以下であることを示している。中心部分と周辺部分の反射率の差は大きい方が効果があるが、１／３程度でも十分である。なお、ここでの反射率は正反射の比率ではなく拡散反射の比率であり、中心の白い部分は照射光を広い角度に散乱する散乱面である。

以上のように構成した本実施の形態の動作を説明する。

オペレータは、血液や尿等の検査対象の試料をサンプル容器１０に収容してサンプルディスク１２にセットする。次に、コンピュータ６１に分析処理を開始する指示が入力されると、サンプル分注プローブ１５ａによってサンプル容器１０から反応ディスク３６の反応容器３５に一定量の試料が分注され、第１及び第２の試薬分注装置２０，２１によって、試薬容器４０から反応容器３５に一定量の試薬が分注され、攪拌装置３０によって攪拌される。なお、試料および試薬の分注量は分析の種類毎に予め設定されている。反応ディスク３６は周期的に回転と停止を繰り返し、反応容器３５が測定用光源５０の前を通過するタイミングで分光検出器５１によって測光が行われる。予め定めた反応時間の間に測光を繰り返し、その後、容器洗浄機構４５で反応容器３５内の反応液の排出および洗浄がなされる。なお、別の反応容器３５では、別の試料および試薬を用いた動作が並行して実施されている。分光検出器５１で測光されたデータはコンピュータ６１に送られて演算され、分析の種類に応じた成分の濃度が算出されて表示部６１ｅに表示される。

上記分析動作中においては、第１の試薬分注装置２０の試薬分注プローブ２０ａから反応容器３５に試薬が分注される際に、定量ポンプ２５から一定量の液が吐出されることで、試薬分注プローブ２０ａの先端から反応容器３５に試薬２２が吐出される。吐出の開始から終了までの間の定められた複数のタイミングでパルスランプ６６を発光させ、その瞬間の画像を撮像装置６５で撮像する。撮像した画像は、コントローラ６０を介してコンピュータ６１に送られ、画像解析によって分注の異常の有無を判別し、異常ありと判断した場合はアラームを表示する。

本実施の形態における画像処理は、例えば、次のように行う。

図８に示した画像の中から、試薬２２の領域を抽出し、試薬分注プローブ２０ａの先端からの液の長さ（液滴長さ）Ｌを計算する。

図１０は、試薬の液滴長さの測定結果の一例を示す図である。

図１０において、吐出開始すると、液滴長さＬは５ｍｍから１０ｍｍの間で変動し、吐出終了すると０ｍｍに戻る。これは吐出が正常な場合のグラフであるが、異常があった場合は異なった波形が現れる。例えば、試薬の吸引が失敗していた場合は、液滴長さＬは０ｍｍのままである。また、試薬吸引の途中で泡を吸っていしまった場合には、液滴長さＬは吐出終了まで５ｍｍ以上を継続せず，とぎれとぎれになる。また、分注流路内に気泡が入ってしまった場合や，分注流路２４に漏れが生じている場合には、液滴長さＬの立ち上がりと立下りに遅れが生じる。このように、吸引異常の種類によって液滴長さＬの波形が変化するので、波形から特徴変数を抽出して判別分析を行うことで分注異常を正確に検知することができる。

なお、画像処理は行わずに、画像データの記録だけを残しておくこともできる。この場合には、吐出開始直後および吐出終了直後の画像を保存する。分析終了後に確認が必要になった場合に、分析結果とともに吐出の画像を表示する。その際、同じ試薬でそれ以前の分析を行った時の吐出画像と並べて表示する。特に、その試薬でキャリブレーションを行った時の吐出画像を参照画像として並べて表示するとよい。

この場合には、分注動作が正常であったことを証明するデータを残すことができる。また、複雑な画像処理をしないので、コンピュータ６１の負荷を小さくすることができる。また、正しく吐出できた場合の吐出画像と比較することができるので、経験の少ないオペレータにおいても正常か異常かの判定を容易に行うことができる。また、試薬の使い始めに行われるキャリブレーション時の吐出画像を参照画像とし、分析結果から分注が正常かどうか判断することができるので、参照画像の信頼性が高い。また、吐出動作中の２枚の画像のみを保存するように設定できるので、データ量を削減することができる。

以上のように構成した本実施の形態の効果を説明する。

血液や尿などの生体試料の定性・定量分析を行う自動分析装置においては、試料容器に収容された試料や試薬容器に収容された試薬を反応容器などに分注し反応させて分析を行っており、正確な分析結果を得るためには、各容器からの反応容器への正常な分注が必要不可欠である。しかしながら、自動分析装置において扱う試料や試薬には、無色透明のものも多く、従来技術において分注対象が無色透明の場合には画像のコントラストが低くなり、分注の異常を正確に判定することが困難であった。

図９は、本実施の形態の比較例として示す試薬の吐出中の図であり、図５におけるスクリーン角αを１２０度以上として撮像した例を示す図である。

図９に示すように、従来技術において分注対象が無色透明の場合には画像のコントラストが低くなり、分注の異常を正確に判定することが困難であった。

これに対して本実施の形態においては、分注対象の試薬を収容した試薬容器４０に試薬分注プローブ２０ａ，２１ａを挿入して試薬を吸引した後、試薬分注プローブ２０ａ，２１ａを反応容器３５に挿入して試薬２２を吐出する第１及び第２の試薬分注装置２０，２１と、試薬分注プローブ２０ａ，２１ａの先端から反応容器３５に試薬２２が吐出される位置を撮像する撮像装置６５と、反応容器３５を挟んで撮像装置６５と対向するように配置され、撮像装置６５により撮像される領域の少なくとも中央部に上下方向に延在するよう配置された明部７６と、明部７６の少なくとも側方の一方に配置され、明部７６よりも明度の低い暗部７７とを有するスクリーン７５とを備えて構成したので、分注対象の色や透明度によらず分注の異常を判定することができ、分析の信頼性を向上することができる。

すなわち、本実施の形態では、明部７６及び暗部７７を有するスクリーン７５をパルスランプ６６で照射し、スクリーン７５からの散乱光を背景として試薬分注プローブ２０ａ，２１ａから吐出される試薬２２を撮像するので、試薬２２の形状を高いコントラストで撮像することができる。

また、本実施例の場合は，スクリーン７５の明部７６の幅が試薬２２の変移幅よりも広くなるように設定したので、撮像装置６５の視野において試薬２２の背景は均一な白い領域となり、試薬２２の形状を明確に見分けることができる。

また、パルスランプ６６は、コントローラ６０からの指令によって瞬間的に発光するパルス光源としたので、撮像装置６５のシャッター開閉時間が長い場合においても瞬間画像を確実に撮像することができるとともに、撮像装置６５として感度の低い低価格のものを用いることも可能となる。

また、コントローラ６０によって撮像タイミングを制御するように構成したので、第１及び第２の試薬分注装置２０，２１の試薬分注プローブ２０ａ，２１ａから試薬２２を吐出する過程の特定のタイミングで正確に撮像することができる。特に、定量ポンプ２５からの吐出開始直後および吐出終了直後の２つのタイミングでの吐出液（試薬２２）の形状を調べる場合には、試薬分注プローブ２０ａ，２１ａが試薬容器４０から正常に試薬を吸引できていなかった場合を判別することができるので有効である。

また、試薬分注プローブ２０ａ，２１ａからの試薬２２の吐出動作中に連続して撮像した動画を解析するのでなく、特定タイミングの静止画を解析するようにしたので、画像処理の演算時間を短くすることができるとともに、記録として保存する画像が少数の静止画でよく、データ容量削減を図ることができる。

また、パルスランプ６６は撮像タイミングでのみ発光するよう構成したので、反応容器３５内の反応液に与える影響が最小ですむ。また、分光検出器５１が測光しているタイミングにはパルスランプ６６は発光しないので、分光検出器５１に迷光を与えることがなく、精度の高い分析が可能である。

また、パルスランプ６６が撮像タイミングのみ発光するため発熱量が小さく、恒温槽３７の循環水３９の温度に与える影響が小さい。また、恒温槽３７の一方の側面にのみ撮像用の光学系を配置しているので、複数の機構が集中している自動分析装置の分注機構周辺にでも無理なく配置することができる。特に、恒温槽３７の外側には、第１及び第２の試薬分注装置２０，２１の駆動機構や図示しない洗浄機構などが配置されるので、パルスランプ６６を撮像装置６５と同じく恒温槽３７の内周側に配置することで各機構の配置が容易になり、自動分析装置のコンパクト化が可能である。なお、パルスランプ６６を恒温槽３７の外側に配置し、スクリーン７５を恒温槽３７の内周側に配置することも可能である。

また、パルスランプ６６が撮像装置６５の斜め横あるいは斜め下からスクリーン７５を照射するよう構成したので、スクリーン７５に試薬分注プローブ２０ａ，２１ａの影ができず、一様な背景の画像を取得することができる。

＜第２の実施の形態＞
本発明の第２の実施の形態を図１１を参照しつつ説明する。

本実施の形態は、第１の実施の形態に対して、撮像装置を反応ディスクの内周側に配置し、パルスランプをスクリーンの手前に配置したものである。

図１１は、本実施の形態に係る撮像処理を行う撮像処理部を周辺構成とともに抜き出して示す図である。図中、第１の実施の形態と同様の部材には同じ符号を付し、説明を省略する。

図１１において、恒温槽３７は、反応容器３５の移動経路に沿って循環水３９が満たされるように構成されており、移動経路の内側（すなわち、反応ディスク３６の内周側）の側壁には、光を透過する透明な部材で構成された透過窓４７が配置されている。

撮像処理部８０Ａには、反応ディスク３６の外周を囲うように配置された恒温槽３７の内側の側壁に設けられた透過窓４７を介して試薬分注プローブ２０ａの先端から、反応容器３５に液体（試薬２２）が吐出される位置を撮像する撮像装置６５と、反応容器３５を挟んで撮像装置６５と対向するように配置されたスクリーン７５Ａ（背景部）と、光源としてのパルスランプ６６Ａとが設けられており、撮像装置６５及びパルスランプ６６Ａは、コントローラ６０に接続されている。

スクリーン７５Ａは、恒温槽３７における反応容器３５の移動経路の外側（すなわち、反応ディスク３６の外周側）の側壁の移動経路側に、撮像装置６５に対向するように配置されており、撮像装置６５により撮像される領域の少なくとも中央部に上下方向に延在するように明部としてのパルスランプ６６Ａが配置され、明部（パルスランプ６６Ａ）の少なくとも側方の一方には明部よりも明度（又は輝度）の低い暗部７７が配置されている。

パルスランプ６６Ａとしては、例えば、薄型の面発光ＬＥＤを用いることができる。なお、面状の散乱体と側面照射のＬＥＤの組み合わせにおいても同様の効果を得ることができる。また、スクリーン７５Ａは、一様の黒い面とし、パルスランプ６６Ａを中央に配置するように構成してもよい。

その他の構成は第１の実施の形態と同様である。

以上のように構成した本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

また、撮像装置６５で撮像される背景光が反応容器３５の背後で直接発光する光であるため、外部から光を照射したときに生ずる反応容器３５や試薬分注プローブ２０ａの影が画像に映り込むことがなく均一な背景となるため、明瞭な吐出画像を得ることができる。

また、透過窓４７を介して光を照射しないので、透過窓４７を比較的小さく構成することができ、循環水３９の温度制御に有利である。

更に、パルスランプ６６Ａからの照射光が透過窓４７で反射して撮像装置６５の迷光となることを避けることができる。

また、吐出画像の背景に相当する部分（スクリーン７５Ａ）に直接光源を配置する構成としたので、パルスランプ６６Ａの発光強度を小さくすることができ、撮像効率を高くすることができるとともに、パルスランプ６６Ａは低コストで実現でき、さらには、分光検出器５１への影響も小さくすることができる。

＜第３の実施の形態＞
本発明の第３の実施の形態を図１２を参照しつつ説明する。

本実施の形態は、第１の実施の形態に対して、撮像装置を反応ディスクの内周側に配置するとともに、試薬分注位置において恒温槽の流路幅を広げ、スクリーンと反応容器との距離を大きくしたものである。

図１２は、本実施の形態に係る撮像処理を行う撮像処理部を周辺構成とともに抜き出して示す図である。図中、第１の実施の形態と同様の部材には同じ符号を付し、説明を省略する。

図１１において、恒温槽３７は、反応容器３５の移動経路に沿って循環水３９が満たされるように構成されており、移動経路の内側（すなわち、反応ディスク３６の内周側）の側壁には、光を透過する透明な部材で構成された透過窓４７が配置されている。

撮像処理部８０Ｂには、反応ディスク３６の外周を囲うように配置された恒温槽３７の内側の側壁に設けられた透過窓４７を介して試薬分注プローブ２０ａの先端から、反応容器３５に液体（試薬２２）が吐出される位置を撮像する撮像装置６５と、反応容器３５を挟んで撮像装置６５と対向するように配置されたスクリーン７５（背景部）と、撮像装置６５側から透過窓４７を介して反応容器３５の方向に光を照射する光源としてのパルスランプ６６とが設けられており、撮像装置６５及びパルスランプ６６は、コントローラ６０に接続されている。

スクリーン７５は、恒温槽３７における反応容器３５の移動経路の外側（すなわち、反応ディスク３６の外周側）の側壁の移動経路側に、撮像装置６５に対向するように配置されており、撮像装置６５により撮像される領域の少なくとも中央部に上下方向に延在するよう配置された明部７６と、明部７６の少なくとも側方の一方に配置され、明部７６よりも明度（又は輝度）の低い暗部７７とを有している。

恒温槽３７における循環水３９の流路幅は、スクリーン７５の設置位置において広くなるよう構成されており、試薬分注プローブ２０ａから吐出される試薬２２とスクリーン７５との距離が長くなるように構成されている。この部分を拡大領域と称する。

その他の構成は第１の実施の形態と同様である。

以上のように構成した本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

また、スクリーン角αを小さく設定することができるので、コントラストの高い吐出画像を得ることができる。

また、撮像処理部８０Ｂ以外の部分においては、恒温槽３７における循環水３９の流路幅を狭くすることができるため、循環水３９の量を多くする必要がなく、装置の小型化およびランニングコストの低減が可能である。

＜第４の実施の形態＞
本発明の第４の実施の形態を図１３を参照しつつ説明する。

本実施の形態は、第１の実施の形態に対して、撮像装置を反応ディスクの内周側に配置し、パルスランプを、透過窓を有するスクリーンの背後に配置したものである。

図１３は、本実施の形態に係る撮像処理を行う撮像処理部を周辺構成とともに抜き出して示す図である。図中、第１の実施の形態と同様の部材には同じ符号を付し、説明を省略する。

図１３において、恒温槽３７は、反応容器３５の移動経路に沿って循環水３９が満たされるように構成されており、移動経路の内側（すなわち、反応ディスク３６の内周側）の側壁には、光を透過する透明な部材で構成された透過窓４７が配置されている。

撮像処理部８０Ｃには、反応ディスク３６の外周を囲うように配置された恒温槽３７の内側の側壁に設けられた透過窓４７を介して試薬分注プローブ２０ａの先端から、反応容器３５に液体（試薬２２）が吐出される位置を撮像する撮像装置６５と、反応容器３５を挟んで撮像装置６５と対向するように配置されたスクリーン７５Ｃ（背景部）と、光源としてのパルスランプ６６Ｃとが設けられており、撮像装置６５及びパルスランプ６６Ｃは、コントローラ６０に接続されている。

スクリーン７５Ｃは、恒温槽３７における反応容器３５の移動経路の外側（すなわち、反応ディスク３６の外周側）の側壁の移動経路側に、撮像装置６５に対向するように配置されており、撮像装置６５により撮像される領域の少なくとも中央部に透過窓４８が配置されている。透過窓４８の背後（外側）には、パルスランプ６６Ｃが配置されており、透過窓４８とパルスランプ６６Ｃとで明部としての機能を果たしている。明部（透過窓４８）の左右及び上下には明部よりも明度（又は輝度）の低い暗部７７が配置されている。

パルスランプ６６Ｃとしては、例えば、薄型の面発光ＬＥＤを用いることができる。

その他の構成は第１の実施の形態と同様である。

以上のように構成した本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

また、パルスランプ６６Ｃが循環水３９の中に入らないので、パルスランプ６６Ｃに防水が不要であり、コストを低減することができる。

また、パルスランプ６６Ｃを恒温槽３７の外に配置することができるので、パルスランプ６６Ｃの交換が容易となり、メンテナンス性を向上することができる。

また、吐出画像の背景の中心領域は透過窓４８の形で決まるため、パルスランプ６６Ｃの形状を任意とすることができ、安価の汎用品を用いることができる。
また、パルスランプ６６Ｃの位置を試薬分注プローブ２０ａから吐出される試薬２２から遠ざけることができるので、スクリーン角αを大きくすることができ、明瞭な吐出画像を得ることができる。

＜第５の実施の形態＞
本発明の第５の実施の形態を図１４を参照しつつ説明する。

本実施の形態は、第１の実施の形態に対して、スクリーンの暗部の色と配置を変更したものである。

図１４は、本実施の形態に係るスクリーンを正面から見た様子を示す図である。図中、第１の実施の形態と同様の部材には同じ符号を付し、説明を省略する。

図１４において、本実施の形態のスクリーン７５Ｄ（背景部）は、撮像装置６５により撮像される領域の少なくとも中央部に配置された明部７６と、明部７６の少なくとも左右両側に配置され、明部７６よりも明度（又は輝度）の低い第１の暗部７７ａと、明部７６の上側に配置され、明部７６よりも明度（又は輝度）の低い第２の暗部７７ｂと、明部７６の下側に配置され、明部７６よりも明度（又は輝度）の低い第３の暗部７７ｃとを備えている。

スクリーン７５Ｄの明部７６及び暗部７７ａ，７７ｂ，７７ｃは、白と黒に限らず色分けされている。明部７６は白に近い明るい色、第１の暗部７７ａはそれと異なる色、更に第２及び第３の暗部７７ｂ，７７ｃはまた別の色で構成されている。また撮像装置６５としては、カラーの画像を取得する機能を備え、コントローラ６０では撮像装置６５からの画像信号から色情報を利用して画像処理を行う。

その他の構成は第１の実施の形態と同様である。

以上のように構成した本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

また、試薬２２で左右に屈折する領域（すなわち、画像の試薬２２の左右の輪郭に相当する部分）は第１の暗部７７ａの色で撮像され、試薬２２で上下に屈折する領域（すなわち、画像の試薬２２の上下の輪郭に相当する部分）は第２の暗部７７ｂおよび第３の暗部７７ｃの色で撮像される。従って色の情報から試薬２２の形状の情報を取り出すことができる。

また、試薬分注プローブ２０ａの先端やその他の異物は黒い影となって撮像されるのに対し、試薬２２は色のついた輪郭を持つ影となって撮像されるので、試薬２２の状態を明確に判断できる。

＜第６の実施の形態＞
本発明の第６の実施の形態を図１５を参照しつつ説明する。

本実施の形態は、第１の実施の形態に対して、さらに、撮像処理部をサンプル分注プローブの吐出位置に設置したものである。

図１５は、本実施の形態に係る反応容器の画像を模式的に示す図である。図中、第１の実施の形態と同様の部材には同じ符号を付し、説明を省略する。

本実施の形態において、撮像装置６５は第１の試薬分注装置２０の位置でなく、サンプル分注装置１５のサンプル分注プローブ１５ａによる試料の吐出位置に設置してある。サンプル分注プローブ１５ａからの試料２２Ｄの撮像は、吐出中ではなく吐出終了後に行う。吐出終了後は試料２２Ｄは反応容器３５の底に付着した状態となり、その形状を撮像する。

その他の構成は第１の実施の形態と同様である。

以上のように構成した本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

また、微量の試料２２Ｄであっても、その形状が高いコントラストで撮像されるので、試料の反応容器３５への分注状態を監視することができ、正しく分注できたかどうかを明確に判断することができる。

＜第７の実施の形態＞
本発明の第７の実施の形態を図１６を参照しつつ説明する。

本実施の形態は、第１の実施の形態に対して、反応ディスクの回転中に反応容器を撮像するものである。

図１６は、本実施の形態に係る反応容器の画像を模式的に示す図である。図中、第１の実施の形態と同様の部材には同じ符号を付し、説明を省略する。

本実施の形態では、反応ディスク３６が回転している最中に反応容器３５が通過するタイミングでパルスランプ６６を発光させて撮像装置６５により撮像する。反応容器３５には試料と試薬とを分注して撹拌した反応液２３が収容されている。図１６の例では、反応液２３に内部気泡３３や表面気泡３２、付着液３４が生じている場合を例示している。

内部気泡３３や表面気泡３２、付着液３４は、透明な泡や液粒であるが、それによる光の屈折によって鮮明な画像が撮像できるため、画像を用いて分析結果に影響を与える可能性を判別できる。

その他の構成は第１の実施の形態と同様である。

以上のように構成した本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

また、吐出状態のみでなく、撹拌の不具合などで発生する異常も検知することができる。

なお、本発明は上記した各実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施の形態は本願発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

１０ サンプル容器
１２ サンプルディスク
１５ サンプルプローブ
２０ 第１の試薬分注装置
２０ａ，２１ａ 試薬分注プローブ
２１ 第２の試薬分注装置
２２ 試薬
２３ 反応液
２４ 分注流路
２５ 定量ポンプ
３０，３１ 攪拌装置
３２ 表面気泡
３３ 内部気泡
３４ 付着液
３５ 反応容器
３６ 反応ディスク
３７ 恒温槽
３９ 循環水
４０ 試薬容器
４１ 第１の試薬ディスク
４２ 第２の試薬ディスク
４５ 容器洗浄機構
４７，４８ 透過窓
５０ 測定用光源
５１ 分光検出器
６０ コントローラ
６１ コンピュータ
６５ 撮像装置
６６ パルスランプ
７０ 光
７５，７５Ａ，７５Ｃ，７５Ｄ スクリーン（背景部）
７６ 明部
７７，７７ａ，７７ｂ，７７ｃ 暗部

Claims (15)

1. 分注対象の液体を収容した容器に分注プローブを挿入して前記液体を吸引した後、前記分注プローブを反応容器に挿入して前記液体を吐出することにより、前記分注対象の液体を分注する分注装置と、
   前記分注プローブの先端から前記反応容器に前記液体が吐出される位置を撮像する撮像装置と、
   前記反応容器を挟んで前記撮像装置と対向するように配置され、前記撮像装置により撮像される領域の少なくとも中央部に上下方向に延在するよう配置された明部と、前記明部の少なくとも側方の一方に配置され、前記明部よりも明度の低い暗部とを有する背景部と
   を備えたことを特徴とする自動分析装置。
2. 請求項１記載の自動分析装置において、
   前記撮像装置により撮像された画像に画像処理を実施した結果に基づいて、前記分注装置による前記液体の分注が正常に実施されたかどうかを判定する判定部と、
   前記判定部において、前記分注装置による前記液体の分注が正常に実施されなかったと判定された場合は、前記液体の分注の異常をオペレータに報知する報知部と
   を備えたことを特徴とする自動分析装置。
3. 請求項２記載の自動分析装置において、
   前記画像処理は、前記分注プローブから吐出される前記液体の長さを前記画像から検出する処理であることを特徴とする自動分析装置。
4. 請求項１記載の自動分析装置において、
   前記撮像装置側から前記反応容器の方向に光を照射する光源を備えたことを特徴とする自動分析装置。
5. 請求項４記載の自動分析装置において、
   前記光源は、前記撮像装置の位置よりも下方に配置されたことを特徴とする自動分析装置。
6. 請求項１記載の自動分析装置において、
   前記背景部の明部は、前記反応容器に光を照射する光源としての機能を有することを特徴とする自動分析装置。
7. 請求項１記載の自動分析装置において、
   前記撮像装置は、前記分注プローブから前記分注対象の液体が吐出される様子を撮像することを特徴とする自動分析装置。
8. 請求項７記載の自動分析装置において、
   前記撮像装置は、前記分注プローブからの前記分注対象の液体の吐出開始直後又は吐出停止直後に撮像することを特徴とする自動分析装置。
9. 請求項１記載の自動分析装置において、
   前記撮像装置は、複数の前記反応容器を周方向に並べて配置した反応ディスクの外周を囲うように配置された恒温槽の側壁に設けられた透過窓を介して前記分注プローブの先端から前記反応容器に前記液体が吐出される位置を撮像することを特徴とする自動分析装置。
10. 請求項１記載の自動分析装置において、
    前記背景部の明部の幅は、前記分注プローブの先端から前記反応容器に吐出される前記液体の水平方向の変移幅よりも広くなるように、かつ、前記分注プローブの位置と前記明部の幅方向の両端部とをそれぞれ水平方向に結ぶ線分の成す角が８０度以下となるように設定されたことを特徴とする自動分析装置。
11. 請求項１記載の自動分析装置において、
    前記背景部は、前記明部の上下両側に配置され暗部をさらに有することを特徴とする自動分析装置。
12. 請求項２記載の自動分析装置において、
    前記判定部による判定に用いられた画像と、判定結果とを関連付けて記憶する記憶部を備えたことを特徴とする自動分析装置。
13. 請求項２記載の自動分析装置において、
    前記判定部により正常ではないと判定された場合の前記分注プローブから吐出される前記液体の画像と、予め正常であると判定された場合の画像とを並べて表示する機能を有する表示部を備えたことを特徴とする自動分析装置。
14. 請求項９記載の自動分析装置において、
    前記恒温槽に設けた前記透過窓の反対側の前記背景部の配置位置に、前記反応容器と前記背景部との距離を広くするための拡大領域を備えたことを特徴とする自動分析装置。
15. 分注対象の液体を収容した容器に分注プローブを挿入して前記液体を吸引した後、前記分注プローブを反応容器に挿入して前記液体を吐出することにより、前記分注対象の液体を分注する工程と、
    前記分注プローブの先端から前記反応容器に前記液体が吐出される位置を撮像装置により撮像する工程とを有した撮像方法であって、
    前記撮像装置により撮像される領域の少なくとも中央部に上下方向に延在するよう配置された明部と、前記明部の少なくとも側方の一方に配置され、前記明部よりも明度の低い暗部とを有する背景部を前記反応容器を挟んで前記撮像装置と対向するように配置したことを特徴とする撮像方法。