JP2017090246A - 付着物検出装置及び付着物検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】検出対象領域の形状に関わらず、付着物をより高精度に検出する。
【解決手段】撮像部４による撮像画像における当該撮像画像全体に占める遮光用フード２又は２αの開口部２ａの比率を設定し、撮像画像の各画素の蛍光強度を撮像画像全体について積算して蛍光強度積算値を演算し、設定した比率と演算した蛍光強度積算値とから、検出対象領域の、撮像画像全体に対応した領域に相当する撮像画像当たりの蛍光強度の総和を推測する。そして、予め設定した撮像画像当たりの蛍光強度の総和と検出対象物の量との対応を表す特性と、推測された蛍光強度の総和とから、検出対象領域の、撮像画像全体に対応した領域に存在する検出対象物の量を検出する。
【選択図】 図７

Description

本発明は、付着物検出装置及び付着物検出方法に関する。

医薬品製造や、医療現場等においては、製造設備、使用機器及び使用器具を洗浄した後に残留物を定量し、残留物の量が許容限度以下である事を検証する「洗浄バリデーション」は、品質管理や安全性確保の観点から重要である。
製造設備等を洗浄した後の、薬剤残留度合いを定量評価する方法として、例えば、洗浄後の製造設備等の表面に紫外波長励起光を照射することで薬剤主原料が蛍光し、この蛍光画像を取得して蛍光強度を検出し、この蛍光強度から薬剤残留度合いを検出する方法（例えば、非特許文献１）が提案されている。

また、光照射による蛍光を利用して残留物を検出する方法として、例えば、励起された状態で可視光を発する塗料を切削対象物に塗装しておき、この状態で切削対象物を切削し、洗浄後に暗室で紫外線を照射することで、切り屑が付着していないかを確認するようにした方法（例えば、特許文献１参照）が提案されている。また、レーザ光を照射することで、潜在指紋からの発光を検出する方法（例えば、特許文献２参照）等も提案されている。非特許文献１及び特許文献１に記載の発明では、開口部を有する遮光用フードを備えており、開口部側を検査対象に接触させた状態で、開口部を通してレーザ光の照射及び蛍光画像の撮影を行うようにしている。

特開２０１５−７７６６６号公報 特許第１８５０２８９号明細書

"蛍光画像測定による薬剤製造工程残留微量成分検出装置"、［ｏｎｌｉｎｅ］、ＪＦＥテクノリサーチ株式会社、［平成２７年９月９日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.jfe-tec.co.jp/download/pdf/3S5J-053-00.pdf＞

ところで、遮光用フードを備えた検出装置を用いて残留物の検出を行う場合、検出精度を確保するためには、残留物の蛍光ではない光が蛍光画像に含まれないことが好ましい。そのためには、遮光用フードの開口部側を検出対象に確実に接触させ、外部からの光の侵入を防止する必要がある。
しかしながら、例えば直方体の容器の底面と側面とがなす角部や、容器の四隅等の測定を行う場合等には、角部等に開口部全体を接触させることは困難であり、隙間から遮光用フード内に外部の光が侵入する。

そのため、角部等でも外部光の侵入を防止し、検出精度を確保することの可能な検出装置が望まれていた。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、測定対象の形状に関わらず遮光用フード内に外部光が侵入することを低減し、検出精度の低下を防止することの可能な付着物検出装置及び付着物検出方法を提供することを目的としている。

本発明の一態様によれば、検出対象物を蛍光させる励起波長を含む波長域の光を照射する光照射部と、検出対象物の蛍光の蛍光波長を含む可視波長領域の蛍光を撮像可能な撮像部と、開口部を有し、光照射部からの照射光が開口部を通して照射されると共に、光照射部による照射により励起された検出対象物の蛍光が開口部を通して撮像部に入射されるように配置される遮光用フードと、撮像部による撮像画像に基づき検出対象領域に存在する検出対象物を検出する演算処理部と、を備えた付着物検出装置において、演算処理部は、撮像画像におけるこの撮像画像全体に占める開口部の比率を設定する比率設定部と、撮像画像の各画素の蛍光強度を撮像画像全体について積算して蛍光強度積算値を演算する積算値演算部と、比率設定部で設定した比率と積算値演算部で演算した蛍光強度積算値とから、検出対象領域の、撮像画像全体に対応した領域に相当する撮像画像当たりの蛍光強度の総和を推測する総和推測部と、予め設定した撮像画像当たりの蛍光強度の総和と検出対象物の量との対応を表す特性と、総和推測部で推測された蛍光強度の総和とから、検出対象領域の、撮像画像全体に対応した領域に存在する検出対象物の量を検出する検出対象物量検出部と、を備える付着物検出装置、が提供される。

本発明の他の態様によれば、検出対象物を蛍光させる励起波長を含む波長域の光を、遮光用フードが有する開口部を通して照射すると共に、検出対象物の蛍光の蛍光波長を含む可視波長領域の蛍光を撮像可能な撮像部に、照射により励起された検出対象物の蛍光を、開口部を通して入射し、撮像部による撮像画像に基づき検出対象領域に存在する検出対象物を検出するようにした付着物検出方法であって、撮像画像におけるこの撮像画像全体に占める開口部の比率を設定するステップと、撮像画像の各画素の蛍光強度を撮像画像全体について積算して蛍光強度積算値を演算するステップと、比率と蛍光強度積算値とから、検出対象領域の、撮像画像全体に対応した領域に相当する撮像画像当たりの蛍光強度の総和を推測するステップと、予め設定した撮像画像当たりの蛍光強度の総和と検出対象物の量との対応を表す特性と、蛍光強度の総和とから、検出対象領域の、撮像画像全体に対応した領域に存在する検出対象物の量を検出するステップと、を備える付着物検出方法、が提供される。

本発明の一態様によれば、開口部の形状が変更されたとしても、検出対象領域の、撮像画像全体に対応した領域に存在する検出対象物の量を検出することができる。そのため、検出対象領域の形状に合わせて開口部の形状を変更することにより、遮光用フード内に励起光以外の光が入射されることをより防止し、付着物の検出精度をより向上させることができる。

本発明を適用した残留物検出装置の一例を示す概略構成図である。 本発明を適用した残留物検出装置の一例を示す概略構成図である。 励起波長と蛍光波長との関係を示す特性図である。 蛍光強度の総和と薬剤残留量との対応を表す蛍光強度特性の一例である。 有効領域を説明するための説明図である。 演算処理部の処理手順の一例を示すフローチャートである。 残留物量検出処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
なお、以下の詳細な説明では、本発明の実施形態の完全な理解を提供するように多くの特定の具体的な構成について記載されている。しかしながら、このような特定の具体的な構成に限定されることなく他の実施態様が実施できることは明らかであろう。また、以下の実施形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

ここでは、本発明における付着物検出装置を、薬剤製造設備等を洗浄した後に、残留物を検出する残留物検出装置に適用した場合について説明する。なお、洗浄後の残留物を検出する場合に限るものではなく、単に付着物の有無を検出する場合等、付着物を蛍光させることで付着物の有無や付着物の量を検出する装置であっても適用することができる。
本発明を適用した残留物検出装置１は、図１に示すように、遮光用フード２と、光照射部３と、撮像部４と、演算処理部５と、を備える。

遮光用フード２は、ステンレス、アルミニウム等の遮光性の部材で形成され、例えば底面が正方形の中空の四角錐の上部を底面と平行な面で切断した形状に形成され、切断面が開口部２ａとなる。この開口部２ａの大きさは、光照射部３で照射された照射光が開口部２ａを形成する遮光用フード２の側面部分（以後、開口部側面という。）で妨げられることなく検出対象領域に照射される大きさである。

遮光用フード２は取り替え可能に構成され、例えば図２に示すように、開口部２ａが細長い長方形を有する遮光用フード２αに取り替えることができる。遮光用フード２αは、一端が開放されて開口部２ａとなる中空に形成され、例えば底面が正方形であり、底面と平行な開口部２ａが細長い長方形となるように、底面に連通する４つの側面で囲まれてなる。つまり、図２に示す遮光用フード２αは、例えば直方体の容器の底面と側面とがなす角部に遮光用フード２αの開口部２ａができるだけ接するように、遮光用フード２αの先端が細長くなっている。

そのため、遮光用フード２αの開口部２ａの大きさは、光照射部３で照射された照射光の一部が開口部側面で妨げられる大きさとなっている。
光照射部３は、照射部本体３ａと、フィルタ（第一フィルタ）３ｂと、超高圧水銀ランプ等の光源３ｃと、光源３ｃと照射部本体３ａとを接続する光ファイバ３ｄと、を備える。

フィルタ３ｂは、照射部本体３ａの照射面を覆うように配置される。フィルタ３ｂは、励起波長規定用のフィルタであって、検出対象の残留物の蛍光波長のみを通過させる特性を有する。
このフィルタ３ｂにより、光源３ｃとしての超高圧水銀ランプの発光する基線から最適な波長選択を行うようにしている。超高圧水銀ランプの基線としては、例えば紫外波長として３１３ｎｍや、３６５ｎｍ等の波長を単独や混合として使用することができる。

光源３ｃとして、紫外波長を利用する場合には、レーザ光源の利用も可能である。例えば、固体レーザであるＹＡＧレーザの第３高調波である３５５ｎｍや光励起半導体レーザの３７５ｎｍ等を利用する場合、光ファイバ３ｄで照射部本体３ａに導光した後にはフィルタ３ｂの挿入は不要となる。
また、紫外線ＬＥＤは、昨今、光強度他の性能改善が見られ、波長３６５ｎｍや３７５ｎｍでの発光強度も向上しているため、光ファイバ３ｄでの導光無しに、直接遮光用フード２に光源３ｃを内蔵するようにしてもよい。このようにすることによって、可搬性、ハンドリング性が改善され、残留量測定作業をさらに効率化することができる。

なお、これらレーザやＬＥＤの使用波長や必要となる光強度は、検出するべき薬剤の励起波長特性に応じて適切に選択すればよい。
フィルタ３ｂが設けられた照射部本体３ａは、遮光用フード２又は２αの４つの側面のうちの一つの面である取り付け面２ｂに設けられ、少なくとも照射部本体３ａの照射面が遮光用フード２、２α内に位置するように設けられる。また、照射光が開口部２ａを通して、残留物の検出対象領域に照射されるように配置される。

撮像部４は、撮像部本体４ａと、撮像部本体４ａの撮像信号を処理し演算処理部５に送信する撮像処理部４ｂと、撮像部本体４ａの撮像面に設けられたフィルタ（第二フィルタ）４ｃと、を備える。
撮像部本体４ａは、撮像素子等から形成される。撮像素子としては、微弱蛍光検出に好適な高感度素子を用いる必要があり、素子数としては、電子倍増機能を持つ２０００画素以上の２次元ＥＭＣＣＤ（Electron Multiplying ＣＣＤ）や、高感度な次世代イメージセンサを備えたｓ−ＣＭＯＳ（scientific ＣＭＯＳ）カメラなどを適用することができる。

フィルタ４ｃは、検出対象の残留物の励起波長のみを通過させる特性を有する。
撮像処理部４ｂは、例えば中空の直方体状の収容部４ｄに、撮像部本体４ａが収容部４ｄよりもはみ出るように配置される。この状態で遮光用フード２、２αを、撮像部本体４ａを覆うように収容部４ｄに取り付けることによって、検出対象領域に生じた蛍光が開口部２ａを通して、遮光用フード２内の撮像部本体４ａにフィルタ４ｃを介して入射されるように位置決めされる。

また、収容部４ｄには、グリップ４ｅが固定されており、持ち運び可能に形成されている。このグリップ４ｅにより一体に移動される、遮光用フード２又は２α、収容部４ｄ、フィルタ３ｂが設けられた照射部本体３ａ、フィルタ４ｃが設けられた撮像部本体４ａ、及び撮像処理部４ｂからなる部分を携帯部という。
また、例えばグリップ４ｅには、図示しない起動スイッチ、照射スイッチ、及び撮像スイッチ等が設けられている。

例えば起動スイッチをオンオフ操作することにより、携帯部に含まれる照射部本体３ａ、撮像部本体４ａ、撮像処理部４ｂ等の各部が動作可能な状態となり、また、停止状態となる。
照射スイッチを操作することにより、照射部本体３ａから光照射が行われる。撮像スイッチを操作することにより、撮像部４による撮像が行われる。

図３は、残留薬剤の、励起波長と蛍光波長との関係を示す図である。図３に示すように、残留薬剤の励起光の強度は、紫外領域の励起波長λｅで最大となり、蛍光の強度は、可視領域の蛍光波長λｆで最大となる。なお、図３において、横軸は波長、縦軸は光強度である。したがって、検出対象の残留薬剤の励起波長λｅ及び蛍光波長λｆに相当する波長の光のみを通過させる、フィルタ３ｂ及びフィルタ４ｃを設け、励起波長及び蛍光波長に合わせた条件で蛍光量を高感度に撮像することで、より高精度に、薬剤の残留物量を検出することができる。

撮像部４により得られた撮像画像は、撮像処理部４ｂから演算処理部５に送信される。
演算処理部５は、入力した撮像画像から残留物量を検出する。
ここで、検出対象領域の、撮像画像に相当する領域における薬剤残留量と、撮像画像における蛍光強度の総和との関係を表す蛍光強度特性は、図４に示すように略比例関係となる。なお、図４において、横軸は薬剤残留量、縦軸は蛍光強度の総和である。

また、遮光用フード２が取り付けられているときに得られる撮像画像は、撮像画像全体が、検出対象領域の蛍光状態を反映した画像となる。これに対し、遮光用フード２αは開口部２ａが細長いため、開口部側面により照射光の一部の通過が妨げられる。そのため、遮光用フード２αが取り付けられているときに得られた撮像画像は、撮像画像のうち、開口部２ａを通して入射された蛍光に相当する部分は検出対象領域の蛍光状態を反映した画像となるが、それ以外の部分は検出対象領域の蛍光状態を反映していない画像となる。なお、以後、検出対象領域の蛍光状態を反映した部分を有効領域という。

演算処理部５は、図４に示す蛍光強度特性と、有効領域の大きさとに基づいて、残留物量を検出する。
予め、図４に示す蛍光強度特性を設定しておく。図４に示す蛍光強度特性は、例えば次の手順で取得する。
まず、遮光用フード２を取り付けた状態で、全体に残留物が存在する領域に対して光照射及び撮像を行うことにより撮像画像を得る。この撮像画像の蛍光強度の総和を演算し、撮像画像に相当する領域に存在する残留物の量を計測する。これにより、蛍光強度の総和と残留物量との比例係数が求まる。この比例係数を求めたときの、光照射における光強度を励起光強度とする。そして、求めた比例係数を有する比例特性を蛍光強度特性とし、励起光強度を、残留物検出時の照射光の強度として所定の記憶領域に記憶しておく。光照射部３では、照射光強度を励起光強度として照射を行う。

なお、撮像画像の蛍光強度の総和は、撮像画像の各画素の蛍光強度を積算し、得られた積算値を撮像画像の蛍光強度の総和として設定すればよい。また、後述の、撮像画像当たりの蛍光強度積算値の演算方法と同様の手順で演算してもよい。
次に、図１に示すように、遮光用フード２の開口部側面が照射光の通過を妨げず、得られた撮像画像全体が、検出対象領域の蛍光状態を反映した有効領域である場合の、残留物量の検出方法を説明する。

まず、得られた撮像画像について、撮像画像に含まれる画素毎の蛍光強度の積算値を求める。以後、この撮像画像から得られる画素毎の蛍光強度の積算値を、蛍光強度積算値という。そして、撮像画像全体が有効領域である場合には、得られた蛍光強度積算値を、撮像画像の強度の総和とする。
そして、図４に示す蛍光強度特性から、得られた蛍光強度の総和に対応する薬剤残留量を取得する。これにより、撮像画像に対応する検出対象領域当たりの残留物量が得られる。

次に、図２に示すように、遮光用フード２αの開口部側面が照射光の一部の通過を妨げ、得られた撮像画像の一部が有効領域であり、他の部分が検出対象領域の蛍光状態を反映していない場合の、残留物量の検出方法を説明する。
まず、得られた撮像画像について、蛍光強度積算値を求める。つまり、撮像画像に含まれる画素毎の蛍光強度を積算し、撮像画像当たりの蛍光強度積算値を求める。

ここで、撮像画像の一部のみが有効領域である場合、非有効領域は、開口部側面によって照射光の一部の通過が妨げられた領域であり、撮像時は、遮光用フード２αの開口部２ａを検出対象領域に押しつけた状態で撮像するため、非有効領域は有効領域に比較して光強度は小さく略零となる。つまり、撮像画像当たりの蛍光強度積算値は、有効領域に含まれる各画素の蛍光強度を積算した有効領域当たりの蛍光強度積算値と同等の値を表すことになる。

したがって、検出対象領域の、撮像画像全体に対応する領域において、残留物が略一様に残存していると仮定すると、撮像画像全体において有効領域の占める比率がわかれば、有効領域当たりの蛍光強度積算値から、撮像画像当たりの蛍光強度積算値を推測することができることになる。そして、このようにして得た撮像画像当たりの蛍光強度積算値の推測値を、撮像画像の強度の総和とし、この撮像画像の強度の総和に対応する薬剤残留量を、図４に示す蛍光強度特性から取得することにより、撮像画像に対応する検出対象領域当たりの残留物量を得ることができる。

ここで、演算処理部５では、撮像画像当たりの蛍光強度積算値を、次の手順で演算する。
まず、光照射を行わない状態で撮像を行い、そのときの撮像画像について、画素毎にその蛍光強度を積算し、撮像画像当たりの蛍光強度積算値（非照射時の蛍光強度積算値という。）を演算する。

次に、同じ撮像箇所について、光照射部３から光照射を行い、そのときの撮像画像を得る。この撮像画像について、画素毎にその蛍光強度を積算し、撮像画像当たりの蛍光強度積算値（照射時の蛍光強度積算値という。）を演算する。そして、非照射時の蛍光強度積算値と照射時の蛍光強度積算値との差分を、撮像画像当たりの蛍光強度積算値とする。
このように、非照射時の蛍光強度積算値と、照射時の蛍光強度積算値との差分を取ることで、撮像画像当たりの蛍光強度積算値の検出精度をより向上させることができる。

なお、ここでは、撮像画像当たりの蛍光強度積算値を、非照射時の蛍光強度積算値と照射時の蛍光強度積算値との差分から求める場合について説明したが、残留物の検出精度として高い精度が要求されない場合等には、照射時の蛍光強度積算値をそのまま、撮像画像当たりの蛍光強度積算値として用いてもよい。
撮像画像全体における有効領域の占める比率は、例えば、予め遮光用フード２、２α毎に検出し、所定の記憶領域に記憶しておき、遮光用フード２及び２αのいずれを用いるかを、利用者がピン設定、又は入力操作等を、演算処理部５で行うこと等により行えばよいが、ここでは、次の手順で行う。

まず、利用者は、残留物検出装置１を起動した際に初期設定操作として、利用する遮光用フード２又は２αを収容部４ｄに取り付けた状態で、開口部２ａを空中に向けて撮像を行う。演算処理部５では、このようにして得られた初期設定用の撮像画像を用いて比率を検出する。
ここで、このようにして得られた初期設定用の撮像画像は、遮光用フード２が取り付けられている場合には、撮像画像全体が周囲の明るさに応じた光強度を有する画像となる。

一方、遮光用フード２αが取り付けられている場合には、図５に示すように、撮像画像Ｆ１の一部（図５中の領域ａ１）が周囲の明るさに応じた光強度を有する画像となり、他の部分（図５中の領域ａ２）は遮光用フード２αの開口部側面により照射光の一部の通過が妨げられるため、光強度がより低い値となる。
したがって、撮像画像を二値化することで、光強度の高い領域は周囲の明るさに応じた光強度を有する有効領域、光強度の低い領域は開口部側面により照射光の一部の通過が妨げられた非有効領域とみなすことができる。

以上から、演算処理部５では、まず初期設定用の撮像画像に対し二値化を行う。次に、光強度の高い領域、すなわち有効領域の画素数と、撮像画像全体の画素数とを求める。そして、これら撮像画像全体の画素数と有効領域の画素数との比を求め、これを撮像画像全体における有効領域の占める比率とする。
次に、本発明の動作を、図６に示す、演算処理部５の処理手順の一例を示すフローチャートを伴って説明する。

利用者は、まず、検出対象領域の形状にあわせて遮光用フード２、２αのいずれかを収容部４ｄに取り付ける。例えば図１に示すように検出対象領域が平坦である場合には、得られる撮像画像の有効領域がより広い、開口部２ａが正方形の遮光用フード２を取り付ける。逆に、図２に示すように検出対象領域が角部等の場合には、角部のより奥に開口部２ａが届くように、開口部２ａが細長い形状である遮光用フード２αを取り付ける。

次に起動スイッチを操作し、初期設定操作を行う。つまり、開口部２ａを空中に向けた状態で撮像スイッチを操作し、初期設定用の撮像画像を撮像する。
得られた初期設定用の撮像画像は、撮像処理部４ｂから演算処理部５に送信される。
演算処理部５では、撮像処理部４ｂから初期設定用の撮像画像を取得すると（ステップＳ２）、二値化する（ステップＳ４）。そして、撮像画像全体の画素数と、二値化により蛍光強度の高い領域に分類された領域の画素数とを検出する。そして、これらの比を撮像画像全体における有効領域の占める比率とし、所定の記憶領域に記憶する（ステップＳ６、比率設定部）。

例えば、図１に示すように、開口部側面によって照射光の通過が妨げられない場合には、得られた撮像画像は全面が光強度の高い領域つまり有効領域となり、撮像画像全体における有効領域の占める比率は「１」となる。
一方、図２に示すように、開口部側面によって照射光の一部の通過が妨げられる場合には、得られた撮像画像は図５に示すように、一部が光強度の高い領域となり、他の部分は光強度の低い領域となる。そのため、比率は、「光強度の高い領域の画素数／撮像画像全体の画素数」となる。

そして、ステップＳ８に移行し、ステップＳ６で求めた比率を用いて残留物の検出処理を行う。
図７は、ステップＳ８で実行される残留物の検出処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。
例えば、遮光用フード２が取り付けられた残留物検出装置１を用いて図１に示すように平坦な検出対象領域に対して残留物の検出を行う場合には、利用者は、検出対象領域に対して正方形の開口部２ａ全体が接触するようにし、光照射を行わずに撮像スイッチを操作して非照射時の撮像画像を得る。次に、開口部２ａの位置はそのままで、照射スイッチを操作して光照射を行った後、撮像スイッチを操作して照射時の撮像画像を得る。

非照射時の撮像画像及び照射時の撮像画像は、撮像部４から演算処理部５に送信される。このとき、光照射部３による光照射は、蛍光強度特性を求めたときの励起光強度を、照射光強度として行う。
演算処理部５では、非照射時及び照射時の撮像画像を入力すると（ステップＳ１２）、入力された非照射時及び照射時の撮像画像それぞれについて、非照射時の蛍光強度積算値及び照射時の蛍光強度積算値を演算し、これらの差分をとる。この差分値を撮像画像当たりの蛍光強度積算値とする（ステップＳ１４、積算値演算部）。

次いで、初期設定用の撮像画像から得た比率から、撮像画像当たりの蛍光強度の総和を推測する（ステップＳ１６、総和推測部）。この場合、遮光用フード２が取り付けられており比率は「１」であるため、ステップＳ１４で求めた蛍光強度の総和がそのまま、撮像画像全体の蛍光強度の総和の推測値となる。
そして、得られた撮像画像全体の蛍光強度の総和の推測値と、所定の記憶領域に記憶している蛍光強度特性とから、残留物量を推測する（ステップＳ１８、検出対象物量検出部）。そして、得られた残留物量を、例えば図示しない表示装置に表示する等の処理を行う。図７の処理を、撮像画像が入力される都度行う。

続いて、図２に示すように、容器の角部の残留物検出を行う場合には、利用者は、起動スイッチをオフ状態として、携帯部の各部を停止させた後、遮光用フード２に替えて遮光用フード２αを取り付ける。
そして、再度起動スイッチをオン状態として携帯部の各部を起動させる。
そして、再度、初期設定操作を行い、初期設定用の撮像画像を撮像する。

演算処理部５では、図６の処理を再度初めから実行し、初期設定用の撮像画像が入力されると（ステップＳ２）、二値化処理（ステップＳ４）及び比率演算（ステップＳ６）が行われる。
次に、利用者は、図２に示すように、細長い開口部２ａを角部に沿わせ、開口部２ａが角部のできるだけ奥に位置するようにし、光照射を行わずに撮像スイッチを操作して非照射時の撮像画像を得た後、開口部２ａの位置はそのままで、照射スイッチを操作し光照射を行った後、撮像スイッチを操作して照射時の撮像画像を得る。

演算処理部５では、ステップＳ６で新たに求めた比率を用いて、図７に示すフローチャートにしたがって残留物の検出処理を行う。
遮光用フード２αが取り付けられている場合、二値化処理後の初期設定用の撮像画像は、光強度の高い領域ａ１と、光強度の低い領域ａ２とが混在するため、比率は、「光強度の高い領域の画素数／撮像画像全体の画素数」となる。

また、非照射時及び照射時の撮像画像から得られる、撮像画像当たりの蛍光強度積算値は、撮像画像の一部である有効領域当たりの蛍光強度積算値を示すことになる。したがって、撮像画像当たりの蛍光強度積算値（つまり、撮像画像の一部当たりの蛍光強度積算値）を、比率倍することにより、撮像画像当たりの蛍光強度積算値相当の、撮像画像当たりの蛍光強度の総和の推測値を得ることができる。

つまり、遮光用フード２αの開口部側面により、照射光の一部の通過が妨げられるため、撮像画像当たりの蛍光強度積算値は、検出対象領域の、撮像画像全体に相当する領域の蛍光強度の総和を表すものではなく、検出対象領域の一部の蛍光強度の総和を表すものであるが、撮像画像当たりの蛍光強度積算値と比率とから得られる撮像画像当たりの蛍光強度の総和の推測値は、検出対象領域の、撮像画像全体に相当する領域全体の蛍光強度の総和相当の値を表すことになる。

したがって、遮光用フード２αが取り付けられている場合に、検出対象領域の一部の蛍光強度の総和を表す撮像画像当たりの蛍光強度積算値を、そのまま、撮像画像当たりの蛍光強度の総和であると誤認識し、実際とは異なる撮像画像当たりの蛍光強度の総和、すなわち実施よりも小さめの値に出力される蛍光強度の総和を用いて、残留物量の検出が行われることにより、残留物量の検出精度が低下することを回避することができる。

以上説明したように、本実施形態においては、遮光用フード２と遮光用フード２αとを交換可能に形成されている。
ここで、正方形の開口部２ａを有する遮光用フード２を用いて、角部の検出を行った場合、開口部２ａと検出対象との間に隙間が生じ、外部光が撮像部４に入射されるため、得られる撮像画像は、残留物の蛍光による蛍光成分と外部光の成分との和となり、誤差を含むため、残留物の量の検出精度が低下する可能性がある。

遮光用フード２αは開口部２ａが細長く、より角部の奥に開口部２ａを位置させることができ、その分、外部からの光が遮光用フード２α内に入りにくい。したがって、検出対象領域の形状に適した形状の開口部２ａを有する遮光用フード２又は遮光用フード２αを用いて残留物の検出を行うことによって、得られる撮像画像に含まれる外部の光成分による誤差を低減することができ、すなわち、残留物の量の検出精度の低下を抑制することができる。

このように、本実施形態においては、検出対象領域の形状に適した形状の遮光用フード２又は２αを用いて、残留物の検出を行うことができるため、検出対象領域の形状と遮光用フードの先端部の形状とが適合しないことによって、検出精度が低下することを抑制することができる。さらに、遮光用フード２、２αを交換した場合には、得られる撮像画像の有効領域に見合った、有効領域と撮像画像の全体領域との比率を自動的に演算し、この比率を用いて、撮像画像当たりの蛍光強度の総和の推測値を求め、これに基づき残留物量の検出を行っている。

そのため、利用者は、いずれの遮光用フードを取り付けたかを、スイッチや、ピン設定等の手動によって演算処理部５に対して通知する必要はなく、その分、利用者の手間を省くことができると共に、利用者の通知し忘れや、通知ミス等によって、誤った比率に基づき、残留物量の演算が行われることを防止することができる。
なお、上記実施形態においては、開口部２ａの形状の異なる２つの遮光用フードを設けた場合について説明したが、これに限るものではなく、例えば、開口部２ａが遮光用フード２の開口部２ａよりも小さく、例えば直方体の容器の四隅部分の奥まで開口部２ａを押し込むことの可能な形状を有する遮光用フード等を備えていてもよく、検出対象の形状に合った形状の遮光用フードを設けても良い。

また、上記実施形態においては、装着された遮光用フード２及び２αに応じて自動的に、比率を切り替える場合について説明したが、スイッチや、ピン設定等の手動によって、演算処理部５に対して通知するようにしてもよく、初期設定操作を行うことにより自動的に比率を設定する機能と、利用者が手動で設定する機能との両方を備えておき、いずれかの機能によって、演算処理部５に通知するようにしてもよい。

また、上記実施形態においては、遮光用フード２及び２αを交換する場合について説明したが、例えば、遮光用フード２、２αや収容部４ｄ等を含む携帯部単位で交換するようになっていてもよい。
また、上記実施形態においては、撮像画像の全体領域に占める有効領域の比率を求め、撮像画像当たりの蛍光強度積算値と比率とから、撮像画像当たりの蛍光強度の総和を推測する場合について説明したが、これに限るものではない。例えば、初期設定用の撮像画像から、有効領域を抽出し、有効領域についてのみ蛍光強度積算値を求め、有効領域当たりの蛍光強度積算値と比率とから、撮像画像当たりの蛍光強度積算値を演算するようにしてもよい。有効領域は、例えば、初期設定用の撮像画像を二値化処理し、エッジ検出を行うことにより光強度の高い領域を抽出し、これを有効領域とすればよい。

また、上記実施形態においては、遮光用フード２と遮光用フード２αとを交換することによって、検出対象領域の形状に適した開口部２ａを用いて残留物検出を行う場合について説明したが、これに限るものではない。例えば、遮光用フード２の少なくとも先端部を、手で容易にその形状を変更することの可能な素材で形成する。例えば遮光用フード２αのように細長い形状の開口部２ａにおいて、開口部２ａの幅を押し潰すことにより、開口部２ａをより細くすることができるようにする。これによって、検出対象領域の形状に合わせて、開口部２ａを検出対象領域に接触させることができ、より確実に外部からの光の入射を防止することができる。

そして、このように利用者が開口部２ａを変形させた場合であっても、上述のように、起動時に初期設定用の撮像画像を得ることによって、撮像画像における、撮像画像全体に占める有効領域の比率を求めている。そのため、開口部２ａがどのような形状に変形された場合であっても、開口部２ａの形状に応じた比率を求めることができ、この比率を用いることによって、開口部２ａが変形された場合であっても適切に撮像画像当たりの蛍光強度の総和の推測値を求めることができる。したがって、開口部２ａが変形したとしても、残留物量の検出精度の低下が生じることなく、残留物量の検出を行うことができる。

なお、本発明の範囲は、図示され記載された例示的な実施形態に限定されるものではなく、本発明が目的とするものと均等な効果をもたらす全ての実施形態をも含む。さらに、本発明の範囲は、全ての開示されたそれぞれの特徴のうち特定の特徴のあらゆる所望する組み合わせによって画され得る。

１ 残留物検出装置
２、２α 遮光用フード
２ａ 開口部
３ 光照射部
３ａ 照射部本体
３ｂ フィルタ（第一フィルタ）
４ 撮像部
４ａ 撮像部本体
４ｃ フィルタ（第二フィルタ）
４ｅ グリップ
５ 演算処理部

Claims (7)

1. 検出対象物を蛍光させる励起波長を含む波長域の光を照射する光照射部と、
   前記検出対象物の蛍光の蛍光波長を含む可視波長領域の蛍光を撮像可能な撮像部と、
   開口部を有し、前記光照射部からの照射光が前記開口部を通して照射されると共に、前記光照射部による照射により励起された前記検出対象物の蛍光が前記開口部を通して前記撮像部に入射されるように配置される遮光用フードと、
   前記撮像部による撮像画像に基づき検出対象領域に存在する前記検出対象物を検出する演算処理部と、を備えた付着物検出装置において、
   前記演算処理部は、
   前記撮像画像における当該撮像画像全体に占める前記開口部の比率を設定する比率設定部と、
   前記撮像画像の各画素の蛍光強度を当該撮像画像全体について積算して蛍光強度積算値を演算する積算値演算部と、
   前記比率設定部で設定した比率と前記積算値演算部で演算した蛍光強度積算値とから、前記検出対象領域の、前記撮像画像全体に対応した領域に相当する撮像画像当たりの蛍光強度の総和を推測する総和推測部と、
   予め設定した撮像画像当たりの蛍光強度の総和と前記検出対象物の量との対応を表す特性と、前記総和推測部で推測された蛍光強度の総和とから、前記検出対象領域の、前記撮像画像全体に対応した領域に存在する前記検出対象物の量を検出する検出対象物量検出部と、を備えることを特徴とする付着物検出装置。
2. 前記遮光用フードは交換可能である又は前記遮光用フードの開口部は形状可変であることを特徴とする請求項１に記載の付着物検出装置。
3. 前記積算値演算部は、
   前記光照射部から光照射を行って得た前記撮像画像の各画素の蛍光強度の積算値と前記光照射部から照射を行わずに得た前記撮像画像の各画素の蛍光強度の積算値との差分を、前記蛍光強度積算値として演算することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の付着物検出装置。
4. 前記比率設定部は、
   前記開口部を開放した状態で撮像した撮像画像において各画素の蛍光強度を二値化し、
   蛍光状態を表す蛍光強度を有する画素数と、前記撮像画像の全画素数との比を前記比率として設定することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の付着物検出装置。
5. 前記光照射部に設けられ、前記励起波長の光のみを通過させる第一フィルタと、
   前記撮像部に設けられ、前記蛍光波長の光のみを通過させる第二フィルタと、を備えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の付着物検出装置。
6. 前記検出対象物は、製薬工程で利用される設備及び機器を洗浄した後の残留物であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の付着物検出装置。
7. 検出対象物を蛍光させる励起波長を含む波長域の光を、遮光用フードが有する開口部を通して照射すると共に、前記検出対象物の蛍光の蛍光波長を含む可視波長領域の蛍光を撮像可能な撮像部に、前記照射により励起された前記検出対象物の蛍光を、前記開口部を通して入射し、
   前記撮像部による撮像画像に基づき検出対象領域に存在する前記検出対象物を検出するようにした付着物検出方法であって、
   前記撮像画像における当該撮像画像全体に占める前記開口部の比率を設定するステップと、
   前記撮像画像の各画素の蛍光強度を当該撮像画像全体について積算して蛍光強度積算値を演算するステップと、
   前記比率と前記蛍光強度積算値とから、前記検出対象領域の、前記撮像画像全体に対応した領域に相当する撮像画像当たりの蛍光強度の総和を推測するステップと、
   予め設定した撮像画像当たりの蛍光強度の総和と前記検出対象物の量との対応を表す特性と、前記蛍光強度の総和とから、前記検出対象領域の、前記撮像画像全体に対応した領域に存在する前記検出対象物の量を検出するステップと、を備えることを特徴とする付着物検出方法。

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