JP2022142191A - 界面検出センサ - Google Patents

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Abstract

【課題】簡易な構成で界面を検出できる界面検出センサを提供する。【解決手段】界面検出センサ１は、第１検出光Ｌ１を投光する第１投光素子１１と第２検出光Ｌ２を投光する第２投光素子１２とを有する投光部１０と、第１検出光及び第２検出光を受光し、受光信号ＳＧ１を出力する受光部２０と、第１検出光と第２検出光との双方を受光部が同時に受光するように投光する投光パターン、第１検出光のみを受光部が受光するように投光する投光パターン、第２検出光のみを受光部が受光するように投光する投光パターンのうち、２つの投光パターンで投光するように、投光部を制御する制御部４０と、を備え、制御部は、試料の層数と識別ラベル５２の上端位置と識別ラベルの下端位置との組み合わせパターンであるラベルパターンを示す特徴量を受光信号から抽出し、特徴量に基づいてラベルパターンを判定し、ラベルパターンに基づいて受光信号から試料の界面を検出する。【選択図】図１

Description

本開示は、界面検出センサに関する。
界面検出センサは、容器に収容される試料の界面を検出するために用いられる。界面検出センサは、波長の異なる２つの検出光を投光する投光部と、容器を透過した検出光を受光し、受光した検出光に基づいて受光信号を出力する受光部とを備える。検出光の透過率は、試料の層ごとに異なる。そのため、試料の界面近傍を検出光が透過すると、受光信号に強度変化が生じる。このように、計測装置は、受光信号に基づいて、容器に収容される試料の界面を検出する。
容器に識別ラベルが貼り付けられていると、投光部から投光された光が識別ラベルを透過することによって、受光信号の強度が小さくなる。すなわち、識別ラベルによって、受光信号に強度変化が生じる。そのため、受光信号に基づいて試料の界面を検出するにあたって、識別ラベルと試料の界面との区別が難しくなる。
特許文献１に記載される界面検出センサは、識別ラベルの位置を計測するラベル位置計測部を別途備える。これにより、識別ラベルと試料の界面とを区別できるため、受光信号に基づいて試料の界面が検出される。
特開２０１７－２１１２８８号公報
特許文献１に記載される界面検出センサでは、試料の界面を検出するために、識別ラベルの位置を別途計測する構成が必要となる。そのため、界面検出センサの構成が複雑になる。
上記課題を解決する界面検出センサは、識別ラベルが貼り付けられた容器に収容される試料の界面を検出するための界面検出センサであって、第１波長の第１検出光を投光する第１投光素子と、前記第１波長と異なる第２波長の第２検出光を投光する第２投光素子と、を有する投光部と、前記第１検出光及び前記第２検出光を受光し、受光量に応じた受光信号を出力する受光部と、前記第１検出光と前記第２検出光との双方を前記受光部が同時に受光するように投光する投光パターン、前記第１検出光のみを前記受光部が受光するように投光する投光パターン、及び、前記第２検出光のみを前記受光部が受光するように投光する投光パターンのうち、２つの投光パターンで投光するように、前記投光部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記試料の層数と、前記識別ラベルの上端位置と、前記識別ラベルの下端位置との組み合わせパターンであるラベルパターンを示す特徴量を前記受光信号から抽出し、前記特徴量に基づいて、前記ラベルパターンを判定し、前記ラベルパターンに基づいて、前記受光信号から前記試料の界面を検出する。
上記課題を解決する界面検出センサは、識別ラベルが貼り付けられた容器に収容される試料の界面を検出するための界面検出センサであって、第１波長の第１検出光を投光する第１投光素子と、前記第１波長と異なる第２波長の第２検出光を投光する第２投光素子とを有する投光部と、前記第１検出光及び前記第２検出光を受光し、受光量に応じた受光信号を出力する受光部と、前記第１検出光と前記第２検出光との双方を前記受光部が同時に受光するように投光する投光パターン、前記第１検出光のみを前記受光部が受光するように投光する投光パターン、及び、前記第２検出光のみを前記受光部が受光するように投光する投光パターンのうち、２つの投光パターンで投光するように、前記投光部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記受光信号を入力とし前記試料の界面を示す値を出力とする写像を規定する写像データに前記受光信号を入力することによって、前記試料の界面を検出する。
本開示の界面検出センサによれば、簡易な構成で界面を検出できる。
第１実施形態の界面検出センサを示すブロック図。 ２層で構成される血液サンプルを収容する試験管の断面図。 ３層で構成される血液サンプルを収容する試験管の断面図。 識別ラベルが貼り付けられた試験管の正面図。 血液サンプルの波長－透過率特性を示す図。 検出光と受光信号とのタイミングチャート。 ２層の血液サンプルに対する受光量データを示す図。 ３層の血液サンプルに対する受光量データを示す図。 ラベルパターンの例を示す試験管の断面図。 ラベルパターンの例を示す試験管の断面図。 ラベルパターンの例を示す試験管の断面図。 ラベルパターンの例を示す試験管の断面図。 ラベルパターンの例を示す試験管の断面図。 ラベルパターンの例を示す試験管の断面図。 ラベルパターンの例を示す試験管の断面図。 ラベルパターンの例を示す試験管の断面図。 ラベルパターンの例を示す試験管の断面図。 ラベルパターンの例を示す試験管の断面図。 ラベルパターンの例を示す試験管の断面図。 ラベルパターンの例を示す試験管の断面図。 ラベルパターンの例を示す試験管の断面図。 ラベルパターンの例を示す試験管の断面図。 ラベルパターンの例を示す試験管の断面図。 ラベルパターンの例を示す試験管の断面図。 ラベルパターンの例を示す試験管の断面図。 ラベルパターンの例を示す試験管の断面図。 ラベルパターンの例を示す試験管の断面図。 ラベルパターンの例を示す試験管の断面図。 ラベルパターンの例を示す試験管の断面図。 ラベルパターンの例を示す試験管の断面図。 ラベルパターンの例を示す試験管の断面図。 ラベルパターンの例を示す試験管の断面図。 ラベルパターンの例を示す試験管の断面図。 制御部が実行する処理の手順を示すフローチャート。 バッファした受光量データを示す図。 識別ラベルが貼り付けられた試験管が収容する血液サンプルに対する受光量データを示す図。 第２実施形態の制御部が実行する処理の手順を示すフローチャート。 第３実施形態の制御部が実行する処理の手順を示すフローチャート。 受光信号の変更例を示すタイミングチャート。 受光信号の変更例を示すタイミングチャート。 受光部の変更例を示す模式図。 受光信号の変更例を示すタイミングチャート。
以下、界面検出センサの一実施形態について図を参照しながら説明する。
＜第１実施形態＞
図１に示すように、界面検出センサ１は、容器の一例である試験管５０に収容された試料の界面を検出するためのセンサである。試料は、例えば、血液サンプル６０である。そのため、試験管５０は、例えば、採血管である。血液サンプル６０は、試験管５０に対して施された遠心分離によって、複数の層から構成される。界面検出センサ１は、検出光を試験管５０に投光することにより、非接触にて試験管５０に収容された血液サンプル６０の界面を検出する。
図２及び図３は、試験管５０に収容される血液サンプル６０の例を示す。血液サンプル６０は、例えば、２層又は３層で構成される。試験管５０には、キャップ５１が装着されている。キャップ５１は、試験管５０の開口を塞ぐ。
図２に示す血液サンプル６０は、第１層６１と第２層６２とを含む。第１層６１は、例えば血清の層であり、第２層６２は、例えば血餅の層である。試験管５０の底面からキャップ５１に向かって、第２層６２、第１層６１は、この順で並ぶ。
図３に示す血液サンプル６０は、第１層６１と、第２層６２と、第３層６３とを含む。第３層６３は、分離剤の層である。分離剤は、例えば有機性分離ゲルである。第３層６３は、第１層６１と第２層６２との間に位置する。すなわち、血清と血餅との間に分離剤が位置する。試験管５０の底面からキャップ５１に向かって、第２層６２、第３層６３、第１層６１は、この順で並ぶ。
図２及び図３に示す例では、試験管５０は、例えば、血液サンプル６０の他に、空気を収容する。そのため、試験管５０内には、空気層６４が形成される。試験管５０の底面からキャップ５１に向かって、血液サンプル６０、空気層６４は、この順で並ぶ。
図２に示す血液サンプル６０に対して、界面検出センサ１は、第１層６１と空気層６４との界面６５と、第１層６１と第２層６２との界面６６とを検出する。界面６５は、第１層６１の上面である。界面６６は、第１層６１の下面であり、第２層６２の上面である。
図３に示す血液サンプル６０に対して、界面検出センサ１は、第１層６１と空気層６４との界面６５と、第１層６１と第３層６３との界面６７と、第３層６３と第２層６２との界面６８とを検出する。界面６７は、第１層６１の下面であり、第３層６３の上面である。界面６８は、第３層６３の下面であり、第２層６２の上面である。
図４に示すように、試験管５０には、通常、１枚又は複数枚の識別ラベル５２が貼り付けられる。第１実施形態では、最大３枚の識別ラベル５２が試験管５０に貼り付けられることを想定している。識別ラベル５２は、試験管５０の種類、検査項目、検体である血液サンプル６０、などの識別に用いられる。識別ラベル５２は、例えばバーコードラベルである。
識別ラベル５２は、試験管５０を覆うように貼り付けられることがある。そのため、界面検出センサ１が投光する検出光は、識別ラベル５２に照射されることがある。検出光は、識別ラベル５２を透過する性質を有するが、識別ラベル５２を透過する場合に少なからず減衰する。検出光の一部は、識別ラベル５２で反射することもある。
図１に示すように、界面検出センサ１は、投光部１０と、受光部２０とを備える。第１実施形態において、投光部１０と受光部２０とは、試験管５０を間に挟むように配置される。さらに、第１実施形態の界面検出センサ１は、投光部１０と試験管５０との間に配置された光合流部３０を備える。
界面検出センサ１と試験管５０とは、血液サンプル６０において複数の層が積層する方向、すなわち第１実施形態では高さ方向（Ｚ方向）に相対的に移動可能である。第１実施形態では、界面検出センサ１は、移動機構８０によって試験管５０に対して高さ方向（Ｚ方向）に移動される。移動機構８０は、界面検出センサ１に対して試験管５０を高さ方向（Ｚ方向）に移動させてもよい。
投光部１０は、第１波長の第１検出光Ｌ１と、第２波長の第２検出光Ｌ２とを投光するように構成される。投光部１０は、例えば、第１投光素子１１と、第２投光素子１２とを備える。投光部１０は、第１投光素子１１を駆動する第１ドライバ１３と、第２投光素子１２を駆動する第２ドライバ１４とを備える。
第１投光素子１１は、第１検出光Ｌ１を投光する。第２投光素子１２は、第２検出光Ｌ２を投光する。第１ドライバ１３は、パルス状の第１検出光Ｌ１を投光するように第１投光素子１１を制御する。同様に、第２ドライバ１４は、パルス状の第２検出光Ｌ２を投光するように第２投光素子１２を制御する。このように、第１実施形態では、第１投光素子１１と第２投光素子１２とは、パルス状の検出光を投光する。
第１検出光Ｌ１の第１波長と第２検出光Ｌ２の第２波長は、検出対象である試料の特性に応じて設定される。第１実施形態での検出対象は血液サンプル６０である。第１層６１及び第２層６２に対する第１検出光Ｌ１の透過光量が、第１層６１及び第２層６２に対する第２検出光Ｌ２の透過光量と異なるように、第１検出光Ｌ１の第１波長と第２検出光Ｌ２の第２波長とが設定される。すなわち、投光部１０は、血清及び血餅に対する透過光量が異なる２つの検出光を投光する。もっといえば、投光部１０は、血清、血餅及び分離剤に対する透過光量が異なる２つの検出光を投光する。
第１検出光Ｌ１と第２検出光Ｌ２とは、赤外線領域の波長の光である。第２検出光Ｌ２は、第１検出光Ｌ１の波長よりも長波長側となる波長領域の波長の光である。第１検出光Ｌ１と第２検出光Ｌ２とは、近赤外線領域の波長の光であることが好ましい。第１実施形態において、第１検出光Ｌ１の第１波長は、８００ｎｍ以上１１００ｎｍ以下である。第２検出光Ｌ２の第２波長は、１３００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下である。第１波長は例えば９７５ｎｍであり、第２波長は例えば１５５０ｎｍである。
図５は、血液サンプル６０における波長－透過率特性を示す。図５に示す透過率は、図１に示す受光素子２１で検出光を直接受光したときの受光量と、厚さ１６ｍｍの検体を透過した検出光を受光素子２１で受光したときの受光量との割合である。図５において、実線の特性線Ａ１は、第１層６１、すなわち血清に対する透過率を示す。破線の特性線Ａ２は、第３層６３、すなわち分離剤に対する透過率を示す。破線の特性線Ａ３は、第２層６２、すなわち血餅に対する透過率を示す。一点鎖線の特性線Ａ４は、識別ラベル５２に対する透過率を示す。
図１に示すように、光合流部３０は、第１検出光Ｌ１と第２検出光Ｌ２とを同一光路に合流させる。同一光路は、光合流部３０から試験管５０を透過することによって受光部２０に向かう光路である。
第１実施形態の光合流部３０は、反射ミラー３１とダイクロイックミラー３２とを有する。光合流部３０は、反射ミラー３１とダイクロイックミラー３２とにより、第１検出光Ｌ１と第２検出光Ｌ２とを同一光路に合流させる。合流された第１検出光Ｌ１及び第２検出光Ｌ２は、試験管５０を透過した後に受光部２０に入射する。
受光部２０は、単一の受光素子２１と増幅器２２とを有する。受光素子２１は、第１検出光Ｌ１と第２検出光Ｌ２とを受光する受光特性を有する。受光素子２１は、受光した光量に応じたレベルの信号を出力する。増幅器２２は、受光素子２１から出力される信号を増幅した受光信号ＳＧ１を出力する。受光素子２１が出力する信号を受光信号ＳＧ１としてもよい。
界面検出センサ１は、制御部４０を備える。制御部４０は、投光部１０を制御する機能を有する。制御部４０は、受光部２０が出力する受光信号ＳＧ１に基づいて、試料の界面を検出する機能を有する。
制御部４０は、ＣＰＵ４１、出力部４２、増幅器４３、Ａ／Ｄ変換器４４、出力部４５、メモリ４６を備える。ＣＰＵ４１は、出力部４２、第１ドライバ１３及び第２ドライバ１４を介して、第１投光素子１１と第２投光素子１２とを制御する。ＣＰＵ４１は、第１検出光Ｌ１と第２検出光Ｌ２とについて３つの投光パターンで投光部１０が投光するように、投光部１０を制御可能である。すなわち、投光部１０は、第１検出光Ｌ１と第２検出光Ｌ２とについて３つの投光パターンで投光可能である。
ＣＰＵ４１は、第１検出光Ｌ１と第２検出光Ｌ２とについて、第１検出光Ｌ１と第２検出光Ｌ２との双方を受光部２０が同時に受光するように投光する第１投光パターン、第１検出光Ｌ１のみを受光部２０が受光するように投光する第２投光パターン、第２検出光Ｌ２のみを受光部２０が受光するように投光する第３投光パターンで投光するように、投光部１０を制御可能である。そのため、受光部２０は、第１検出光Ｌ１と第２検出光Ｌ２とについて、双方を同時に受光することができる一方、それぞれ単独で受光することもできる。
ＣＰＵ４１は、第１検出光Ｌ１と第２検出光Ｌ２とについて、３つの投光パターンのうち、２つの投光パターンで投光部１０が投光するように、投光部１０を制御する。第１実施形態では、ＣＰＵ４１は、第１投光パターンと第３投光パターンとで投光部１０が投光するように、投光部１０を制御する。
第１実施形態では、ＣＰＵ４１は、受光部２０が第１検出光Ｌ１と第２検出光Ｌ２とを同時に受光した後に第２検出光Ｌ２のみを受光するように、第１投光素子１１と第２投光素子１２とを制御する。ＣＰＵ４１は、例えば、受光部２０による第１検出光Ｌ１の受光と、受光部２０による第２検出光Ｌ２の受光とが同時に開始するように、第１投光素子１１と第２投光素子１２とを制御する。この場合、受光部２０が受光する受光量は、段階的に低減するような波形であらわされる。この例に限らず、例えば、ＣＰＵ４１は、受光部２０が第２検出光Ｌ２のみを検出した後に第１検出光Ｌ１と第２検出光Ｌ２とを同時に受光するように、第１投光素子１１と第２投光素子１２とを制御してもよい。この場合、受光部２０が受光する受光量は、段階的に増大するような波形であらわされる。ＣＰＵ４１は、第１投光素子１１と第２投光素子１２とを同期させてもよいし、させなくともよい。
図６に示すように、第１検出光Ｌ１と第２検出光Ｌ２とは、所定の周期で投光される。第１検出光Ｌ１は、第１周期で投光される。第２検出光Ｌ２は、第２周期で投光される。第１実施形態では、第１周期は、第２周期と一致する。すなわち、第１実施形態では、第１検出光Ｌ１と第２検出光Ｌ２とは、同じ周期で投光される。
第１実施形態では、第１検出光Ｌ１のパルス幅は、第２検出光Ｌ２のパルス幅と異なる。例えば、第１検出光Ｌ１のパルス幅は、第２検出光Ｌ２のパルス幅よりも短い。第１検出光Ｌ１のパルス幅は、第２検出光Ｌ２のパルス幅よりも長くてもよい。
第１実施形態では、第１検出光Ｌ１と第２検出光Ｌ２とに基づいて、図６に示す受光信号ＳＧ１が受光部２０から出力される。図６に示す受光信号ＳＧ１は、投光部１０と受光部２０との間に試験管５０が位置していない場合の信号である。
第１実施形態では、受光信号ＳＧ１は、合同データＤ１と、単独データＤ２とを含む。合同データＤ１及び単独データＤ２は、受光量を示す値をあらわすデータである。合同データＤ１は、受光信号ＳＧ１のうち、第１検出光Ｌ１と第２検出光Ｌ２とによる受光量を示す値をあらわすデータである。すなわち、合同データＤ１は、第１投光パターンによる受光量を示す値をあらわす。単独データＤ２は、受光信号ＳＧ１のうち、第１検出光Ｌ１のみによる受光量を示す値をあらわすデータ、又は、第２検出光Ｌ２のみによる受光量を示す値をあらわすデータである。第１実施形態では、単独データＤ２は、第２検出光Ｌ２のみによる受光量を示す値、すなわち第３投光パターンによる受光量を示す値をあらわす。したがって、第１実施形態では、受光信号ＳＧ１は、投光部１０から２つの投光パターンで投光された第１検出光Ｌ１と第２検出光Ｌ２とを受光部２０が受光することによって、受光部２０から出力される。
第１実施形態では、ＣＰＵ４１は、受光部２０が第１検出光Ｌ１と第２検出光Ｌ２とを同時に受光するように第１投光素子１１と第２投光素子１２とを制御する。これにより、受光部２０は、第１検出光Ｌ１と第２検出光Ｌ２とを同時に受光した後に、第２検出光Ｌ２のみを受光する。
図１に示すように、ＣＰＵ４１は、増幅器４３及びＡ／Ｄ変換器４４を介して、受光部２０が出力する受光信号ＳＧ１を受信する。具体的には、受光部２０が出力する受光信号ＳＧ１は、増幅器４３及びＡ／Ｄ変換器４４によってデジタル値に変換される。このデジタル値は、ＣＰＵ４１に入力される。受光信号ＳＧ１が変換されたデジタル値は、受光部２０の受光量である。
ＣＰＵ４１は、受光部２０の受光量に基づいて、試料の界面を検出する。ＣＰＵ４１は、試料の界面を示す検出信号ＳＧ２を出力部４５から出力する。第１実施形態では、ＣＰＵ４１は、試料の界面の他に、例えば、試料の層数を検出信号ＳＧ２として出力部４５から出力してもよい。
ＣＰＵ４１は、メモリ４６に記憶されるプログラムを実行することによって、各種構成を制御する。メモリ４６は、例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ストレージなどを含む。メモリ４６は、受光部２０の受光量と比較されるしきい値を記憶する。ＣＰＵ４１は、しきい値と受光部２０の受光量との比較結果に基づいて、試料の界面を検出する。しきい値は、検出対象に応じて設定される。
図２に示す例のように、第１層６１と第２層６２との界面６６を検出する場合では、第１層６１と第２層６２とで変化する受光量に応じて設定されたしきい値が使用される。第１層６１と空気層６４との界面６５を検出する場合では、第１層６１と空気層６４とで変化する受光量に応じて設定されたしきい値が使用される。同様に、図３に示す例のように、第１層６１と第３層６３の界面６７、第３層６３と第２層６２との界面６８、及び、第１層６１と空気層６４との界面６５を検出する場合では、各層で変化する受光量に応じて設定されたしきい値が使用される。
次に、しきい値と受光量とを比較することによって試料の界面を検出する手法について説明する。
まず、図７及び図８を用いて、試験管５０に識別ラベル５２が貼り付けられていない場合について考える。図７及び図８に示す受光量データは、試験管５０の底面からキャップ５１に向かって受光量の変化を計測したデータである。
図７に示す例では、第１層６１と第２層６２とを含む血液サンプル６０を検出対象とする。図７は、検出対象を透過する第１検出光Ｌ１及び第２検出光Ｌ２の位置をＺ位置とし、各位置における受光量を示す。第２層６２では、第１検出光Ｌ１及び第２検出光Ｌ２が透過し難いために、受光部２０における受光量が少ない。第１層６１では、第１波長である第１検出光Ｌ１の透過率は高く、第２波長である第２検出光Ｌ２の透過率は低い。したがって、第１層６１での受光部２０の受光量は、第２層６２での受光部２０の受光量よりも多くなる。このため、第２層６２における受光量と第１層６１における受光量とに応じて設定されたしきい値により、第１層６１と第２層６２との界面６６を検出できる。
空気層６４では、第１検出光Ｌ１の透過率及び第２検出光Ｌ２の透過率が高い。したがって、空気層６４での受光部２０の受光量は、第１層６１での受光部２０の受光量よりも多くなる。このため、第１層６１における受光量と空気層６４における受光量とに応じて設定されたしきい値により、第１層６１と空気層６４との界面６５を検出できる。
図８に示す例では、第１層６１と第２層６２と第３層６３とを含む血液サンプル６０を検出対象とする。図８は、検出対象を透過する第１検出光Ｌ１及び第２検出光Ｌ２の位置をＺ位置とし、各位置における受光量を示す。第１層６１での受光量及び第２層６２での受光量は、図７に示す例と同様である。第３層６３では、第１検出光Ｌ１の透過率及び第２検出光Ｌ２の透過率が高くなる場合がある。したがって、第３層６３での受光部２０の受光量は、第１層６１での受光量、第２層６２での受光量よりも多くなる。このため、第２層６２と第３層６３における受光量、第３層６３と第１層６１における受光量に応じて設定されたしきい値により、第２層６２と第３層６３との界面６８、第３層６３と第１層６１との界面６７を検出できる。また、図７に示す血液サンプル６０と同様に、図８に示す血液サンプル６０においても、第１層６１と空気層６４との界面６５を検出できる。
分離剤の種類によって、波長と透過率の関係、例えば透過率が高い波長帯、透過率が低い波長帯などが異なる場合がある。そのため、第１検出光Ｌ１と第２検出光Ｌ２の波長は、分離剤ごとに、透過、吸収などを考慮して選択される。
上述したように、試料の界面を検出するにあたっては、第１検出光Ｌ１の受光量の変化と、第２検出光Ｌ２の受光量の変化とが必要になる。そのため、投光部１０は、第１検出光Ｌ１と第２検出光Ｌ２とについて、２つの投光パターンで投光する。これにより、第１検出光Ｌ１の受光量の変化と、第２検出光Ｌ２の受光量の変化とが把握される。第１実施形態では、第１投光パターンによる受光量から、第３投光パターンによる受光量を差し引くことによって、第２投光パターンによる受光量、すなわち第１検出光Ｌ１による受光量が得られる。
次に、試験管５０に識別ラベル５２が貼り付けられている場合について考える。
試験管５０に識別ラベル５２が貼り付けられている場合、識別ラベル５２を透過する第１検出光Ｌ１及び第２検出光Ｌ２の光量が減少、つまり受光部２０の受光量が減少する。これにより、検出光が識別ラベル５２に透過するＺ位置と、検出光が識別ラベル５２に透過しないＺ位置とで、受光量が変化する。具体的には、識別ラベル５２の下端であるラベルボトム、及び、識別ラベル５２の上端であるラベルトップを境界として、受光量が変化する。
試験管５０に識別ラベル５２が貼り付けられている場合、受光量が変化する要因は、試料の界面、ラベルボトム、ラベルトップなどである。したがって、試験管５０に識別ラベル５２が貼り付けられている場合では、受光量の変化、すなわち受光信号ＳＧ１の強度変化に基づいて試料の界面を検出するにあたって、試料の界面と識別ラベル５２とを区別することが難しくなる。特に、ラベルボトム又はラベルトップが試料の界面と重なる場合では、試料の界面と識別ラベル５２との区別が一層難しい。このことから、識別ラベル５２の位置を特定することは、試料の界面を検出するにあたって肝要である。
識別ラベル５２が試験管５０を覆うように貼り付けられていると、検出光は、１枚の識別ラベル５２を２回透過する場合がある。すなわち、検出光は、１枚の識別ラベル５２につき、２層の識別ラベル５２を透過する場合がある。第１実施形態では、試験管５０に最大３枚の識別ラベル５２が貼り付けられることを想定しているため、検出光は、最大６層の識別ラベル５２を透過する。検出光が透過する識別ラベル５２の層数が多いほど、受光部２０の受光量が減少する。
次に、試料に対する識別ラベル５２の位置を示すラベルパターンについて説明する。ラベルパターンは、試料の層数と、識別ラベル５２の下端位置であるラベルボトムの位置と、識別ラベル５２の上端位置であるラベルトップの位置との組み合わせによって分類されたパターンである。すなわち、ラベルパターンは、試料に対するラベルボトムの位置及びラベルトップの位置によって決定される。図９から図３３に、それぞれ異なるラベルパターンの例を示す。
図９から図２５に示す例では、血液サンプル６０が第１層６１、第２層６２、第３層６３の３層で構成される。図２６から図３３に示す例では、血液サンプル６０が第１層６１、第２層６２の２層で構成される。第１実施形態では、試験管５０に貼り付けられた１枚以上の識別ラベル５２のうち、試験管５０の底面に最も近い端をラベルボトムとし、試験管５０の開口、すなわちキャップ５１に最も近い端をラベルトップとする。
図９、図１０及び図１１に示すラベルパターンでは、ラベルボトムが第２層６２と重なり、ラベルトップが第１層６１と重なる。３枚の識別ラベル５２は、それぞれずれることなく重なって貼り付けられる場合もあれば、それぞれずれて貼り付けられる場合もある。
図９、図１０及び図１１に示す例では、試験管５０に識別ラベル５２が３枚貼り付けられているが、識別ラベル５２が２枚貼り付けられる場合、識別ラベル５２が１枚だけ貼り付けられる場合も考えられる。第１実施形態では、図９に示す例、図１０に示す例、図１１に示す例の何れも、同一のラベルパターンとして分類する。すなわち、第１実施形態では、識別ラベル５２の枚数によらず、試料に対するラベルボトムの位置と試料に対するラベルトップの位置とでラベルパターンを分類する。
図１２から図３３に示す例では、ラベルボトムの位置とラベルトップの位置とを単に示すために、識別ラベル５２を１枚で図示している。
図１２に示すラベルパターンでは、ラベルボトムが第３層６３と重なり、ラベルトップが空気層６４と重なる。
図１３に示すラベルパターンでは、ラベルボトムが空気層６４と重なり、ラベルトップが空気層６４と重なる。
図１４に示すラベルパターンでは、ラベルボトムが第２層６２と重なり、ラベルトップが空気層６４と重なる。
図１５に示すラベルパターンでは、ラベルボトムが第３層６３と重なり、ラベルトップが第１層６１と重なる。
図１６に示すラベルパターンでは、ラベルボトムが第１層６１と重なり、ラベルトップが空気層６４と重なる。
図１７に示すラベルパターンでは、ラベルボトムが第２層６２と重なり、ラベルトップが第１層６１と重なる。
図１８に示すラベルパターンでは、ラベルボトムが界面６７、すなわち第１層６１の下面と重なり、ラベルトップが空気層６４と重なる。
図１９に示すラベルパターンでは、ラベルボトムが第１層６１と重なり、ラベルトップが第１層６１と重なる。
図２０に示すラベルパターンでは、ラベルボトムが第３層６３と重なり、ラベルトップが界面６５、すなわち第１層６１の上面と重なる。
図２１に示すラベルパターンでは、ラベルボトムが界面６７、すなわち第１層６１の下面と重なり、ラベルトップが第１層６１と重なる。
図２２に示すラベルパターンでは、ラベルボトムが界面６５、すなわち第１層６１の上面と重なり、ラベルトップが空気層６４と重なる。
図２３に示すラベルパターンでは、ラベルボトムが第２層６２と重なり、ラベルトップが界面６５、すなわち第１層６１の上面と重なる。
図２４に示すラベルパターンでは、ラベルボトムが第１層６１と重なり、ラベルトップが界面６５、すなわち第１層６１の上面と重なる。
図２５に示すラベルパターンでは、ラベルボトムが界面６７、すなわち第１層６１の下面と重なり、ラベルトップが界面６５、すなわち第１層６１の上面と重なる。
血液サンプル６０が３層で構成されるラベルパターンの他の例としては、例えば、ラベルボトムが第２層６２と重なり、ラベルトップが第２層６２と重なるパターン、ラベルボトムが第２層６２と重なり、ラベルトップが第３層６３と重なるパターンなどが挙げられる。
図２６に示すラベルパターンでは、ラベルボトムが空気層６４と重なり、ラベルトップが空気層６４と重なる。
図２７に示すラベルパターンでは、ラベルボトムが第２層６２と重なり、ラベルトップが空気層６４と重なる。
図２８に示すラベルパターンでは、ラベルボトムが第１層６１と重なり、ラベルトップが空気層６４と重なる。
図２９に示すラベルパターンでは、ラベルボトムが第２層６２と重なり、ラベルトップが第１層６１と重なる。
図３０に示すラベルパターンでは、ラベルボトムが第１層６１と重なり、ラベルトップが第１層６１と重なる。
図３１に示すラベルパターンでは、ラベルボトムが界面６５、すなわち第１層６１の上面と重なり、ラベルトップが空気層６４と重なる。
図３２に示すラベルパターンでは、ラベルボトムが第２層６２と重なり、ラベルトップが界面６５、すなわち第１層６１の上面と重なる。
図３３に示すラベルパターンでは、ラベルボトムが第１層６１と重なり、ラベルトップが界面６５、すなわち第１層６１の上面と重なる。
血液サンプル６０が２層で構成されるラベルパターンの他の例としては、例えば、ラベルボトムが第２層６２と重なり、ラベルトップが第２層６２と重なるパターン、ラベルボトムが第２層６２の上面と重なり、ラベルトップが空気層６４と重なるパターンなどが挙げられる。
次に、受光信号ＳＧ１から試料の界面を検出する具体的な処理について記載する。制御部４０は、メモリ４６に記憶されるプログラムにしたがって、図３４に示す処理を実行する。このプログラムは、フラッシュメモリ、ハードディスクなどの外部の記憶媒体から制御部４０が読み出すことによってメモリ４６に記憶されてもよい。また、プログラムは、ネットワークを介して接続されるサーバから制御部４０が読み出すことによってメモリ４６に記憶されてもよい。図３４に示す処理は、試料の界面を検出するための処理である。
制御部４０は、図３４に示す処理によって、受光信号ＳＧ１の強度、すなわち受光部２０の受光量に基づいて識別ラベル５２の位置を特定する。すなわち、制御部４０は、試料の界面を検出するための信号をもとに、識別ラベル５２を検出する。第１実施形態では、制御部４０は、図３４に示す処理を常に実行している。
図３４に示すように、制御部４０は、ステップＳ１１において、分離処理を実行する。分離処理とは、受信した受光信号ＳＧ１を合同データＤ１と単独データＤ２とに分離させる処理である。制御部４０は、受光信号ＳＧ１から合同データＤ１と単独データＤ２とを取得する。すなわち、制御部４０は、受光信号ＳＧ１から、合同データＤ１が示す受光量、すなわち第１検出光Ｌ１と第２検出光Ｌ２とによる受光量と、単独データＤ２が示す受光量、第２検出光Ｌ２による受光量とを取得する。
制御部４０は、ステップＳ１２において、ステップＳ１１で分離させた合同データＤ１が示す受光量と、単独データＤ２が示す受光量とを所定の間隔でバッファする。制御部４０は、ステップＳ１２において、例えば１ミリ秒間隔でバッファする。合同データＤ１が示す受光量と単独データＤ２が示す受光量とをバッファすることによって、合同データＤ１及び単独データＤ２について、図３５に示すような受光量データが得られる。この受光量データは、１ミリ秒ごとに更新される。これにより、合同データＤ１が示す受光量の変化と、単独データＤ２が示す受光量の変化とが把握される。
制御部４０は、ステップＳ１３において、バッファした受光量、すなわちステップＳ１２で得られた受光量データに基づいて、検出処理を実行する。検出処理とは、試験管５０を検出する処理である。制御部４０は、合同データＤ１が示す受光量と、試験管５０を検出するための検出用しきい値とを比較する。制御部４０は、単独データＤ２が示す受光量と、検出用しきい値とを比較する。
制御部４０は、ステップＳ１４において、ステップＳ１３での比較結果に基づいて、試験管５０の有無を判定する。制御部４０は、合同データＤ１が示す受光量と単独データＤ２が示す受光量との双方が、検出用しきい値を下回った場合に、試験管５０が有ると判定する。この場合、制御部４０は、試験管５０を検出したと判定し、ステップＳ１５に処理を移行する。合同データＤ１が示す受光量及び単独データＤ２が示す受光量の双方を検出用しきい値と比較することによって、合同データＤ１が示す受光量及び単独データＤ２が示す受光量の何れか一方と検出用しきい値とを比較する場合と比べ、試験管５０の検出感度（検出精度）が向上する。
図３５に示すように、投光部１０と受光部２０との間に試験管５０の底面が位置すると、合同データＤ１が示す受光量及び単独データＤ２が示す受光量の双方ともが大きく減少する。その理由は、試験管５０に血液サンプル６０が収容されているためである。すなわち、血液サンプル６０によって受光量が減少することを契機として、制御部４０は、試験管５０を検出する。
図３４に示すように、制御部４０は、ステップＳ１４において、合同データＤ１が示す受光量が検出用しきい値以上、又は、単独データＤ２が示す受光量が検出用しきい値以上である場合に、試験管５０が無いと判定する。この場合、制御部４０は、試験管５０を検出していないと判定し、ステップＳ１１に処理を戻す。すなわち、制御部４０は、試験管５０を検出するまでステップＳ１１からステップＳ１４の処理を繰り返す。
制御部４０は、ステップＳ１５において、受光量データを取得する。受光量データとは、血液サンプル６０に対する受光量の変位を示すデータであり、例えば、図７及び図８に示すようなデータである。制御部４０は、例えば、ステップＳ１１及びステップＳ１２と同様に、分離処理とバッファとを実行する。ここでは、制御部４０は、ステップＳ１２よりも長い間隔でバッファする。制御部４０は、例えば１０ミリ秒間隔でバッファする。これにより、例えば図３６に示すような、試験管５０の全長にわたって受光量の変位を示す受光量データが得られる。
制御部４０は、ステップＳ１５において、合同データＤ１による受光量データと、単独データＤ２とによる受光量データとを取得する。第１実施形態では、合同データＤ１による受光量データと単独データＤ２とによる受光量データとの差分をとることによって、第１検出光Ｌ１による受光量データを得ることができる。
制御部４０は、ステップＳ１５において、取得した受光量データについて、以降の処理に使用するデータ範囲、例えば試料の界面を検出したり、ラベルパターンを判定したりするために使用するデータ範囲を決定する。制御部４０は、メモリ４６に記憶されるしきい値と受光量データとを比較することによって、試験管５０の底面からキャップ５１の下端までをデータ範囲として決定する。
図３６に示すように、キャップ５１では受光量が極端に減少するため、制御部４０は、受光量データとしきい値とに基づいてキャップ５１を検出できる。ステップＳ１６以降では、受光量データのうちデータ範囲内のデータを、単に受光量データとして表記する。
図３４に示すように、制御部４０は、ステップＳ１６において、受光量データから特徴量を抽出する。この特徴量は、ラベルパターンを示す特徴量である。すなわち、この特徴量は、試料の層数を示す特徴量、ラベルボトムの位置を示す特徴量、ラベルトップの位置を示す特徴量を含む。ラベルパターンとは、例えば、図９から図３３に示すパターンである。
制御部４０は、ステップＳ１６において、受光量データに対して、微分、しきい値判定などを行うことによって、特徴量を抽出する。制御部４０は、例えば、受光量データを微分することによって得られたピーク値の配列に基づいて、特徴量を抽出する。ピーク値の配列は、受光量変化の配列を示す。受光量変化の配列は、試料の界面とラベルボトムとラベルトップとの配列を示す。このように、受光量データにはラベルパターンを示す情報が含まれているため、受光量データからラベルパターンを示す特徴量を抽出できる。
制御部４０は、ステップＳ１７において、抽出した特徴量からラベルパターンを判定する。具体的には、制御部４０は、特徴量から試料の層数を判定する。このとき、制御部４０は、例えば、試料の層数が２層であるか３層であるかを判定する。また、制御部４０は、特徴量からラベルボトムの位置及びラベルトップの位置を判定する。このとき、制御部４０は、ラベルボトム及びラベルトップが試料の何れの層と重なるかを判定する。
制御部４０は、ステップＳ１７において、試料の層数を判定する処理と、ラベルボトムの位置及びラベルトップの位置を判定する処理とを実行する。これにより、制御部４０は、試料を収容する試験管５０について、ラベルパターンを判定する。すなわち、制御部４０は、特徴量から、血液サンプル６０を収容する試験管５０について、ラベルパターンが図９から図３３に示すラベルパターンの何れに該当するかを判定する。制御部４０は、例えば、それぞれのラベルパターンを示す値が格納されたテーブルデータを参照することによって、ラベルパターンを判定する。テーブルデータは、例えばメモリ４６に記憶されている。
制御部４０は、ステップＳ１８において、判定したラベルパターンと取得した受光量データとに基づいて、試料の界面を検出する。ラベルパターンが特定されると、受光量データに基づいて試料の界面と識別ラベル５２との区別ができる。そのため、試験管５０に識別ラベル５２が貼り付けられていない場合と同様の手法によって、試料の界面を検出できる。例えば、制御部４０は、ラベルパターンごとに対応付けられたしきい値と受光量データとを比較することによって、試料の界面を検出する。このしきい値は、例えば、ラベルパターンを示す値に対応付けられた状態でテーブルデータに格納されている。制御部４０は、試料の界面を検出することによって、試料の界面位置を算出できる。
制御部４０は、ステップＳ１９において、検出信号ＳＧ２を出力する。制御部４０は、例えば、試料の層数、試料の界面位置などを示す値を出力部４５から出力する。制御部４０は、ステップＳ１９の処理を終えると、図３４に示す処理を再び開始する。
界面検出センサ１においては、遠心分離されていない血液サンプル６０がセットされることがある。例えば、制御部４０は、ステップＳ１７において、抽出した特徴量から該当するラベルパターンがない場合、すなわちラベルパターンが判定できない場合に、血液サンプル６０が遠心分離されていないと判定してもよい。制御部４０は、検出信号ＳＧ２として、血液サンプル６０の遠心分離状態を出力してもよい。
第１実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１－１）界面検出センサ１は、第１検出光Ｌ１を投光する第１投光素子１１と、第２検出光Ｌ２を投光する第２投光素子１２と、を有する投光部１０と、第１検出光Ｌ１及び第２検出光Ｌ２を受光し、受光量に応じた受光信号ＳＧ１を出力する受光部２０と、第１検出光Ｌ１と第２検出光Ｌ２との双方を受光部２０が同時に受光するように投光する第１投光パターン、第１検出光Ｌ１のみを受光部２０が受光するように投光する第２投光パターン、及び、第２検出光Ｌ２のみを受光部２０が受光するように投光する第３投光パターンのうち、２つの投光パターンで投光するように、投光部１０を制御する制御部４０と、を備える。制御部４０は、試料の層数と、識別ラベル５２の上端位置と、識別ラベル５２の下端位置との組み合わせパターンであるラベルパターンを示す特徴量を受光信号ＳＧ１から抽出する。制御部４０は、特徴量に基づいて、ラベルパターンを判定する。制御部４０は、ラベルパターンに基づいて、受光信号ＳＧ１から試料の界面を検出する。
制御部４０は、試料の界面を検出するための受光信号ＳＧ１に基づいて、ラベルパターンを判定する。ラベルパターンは、試料に対する識別ラベル５２の位置を示す。そのため、制御部４０は、ラベルパターンを判定することによって、受光信号ＳＧ１の強度変化について、識別ラベル５２による強度変化なのか、試料の界面による強度変化なのかを区別できる。すなわち、制御部４０は、受光信号ＳＧ１に基づいて試料の界面を検出するにあたって、識別ラベル５２と試料の界面とを区別できる。このように、上記構成によれば、識別ラベル５２を検出する構成を別途設ける必要なく、簡易な構成で試料の界面を検出できる。
（１－２）制御部４０は、出力部４５を有する。制御部４０は、試料の界面を検出した後に、試料の層数と試料の界面とを示す検出信号ＳＧ２を出力部４５から出力する。
上記構成によれば、識別ラベル５２によって容器内の試料を視認できなくとも、ユーザは、検出信号ＳＧ２によって試料の層数と試料の界面とについて把握できる。
（１－３）制御部４０は、第１検出光Ｌ１をパルス状にて投光するように第１投光素子１１を制御する。制御部４０は、第２検出光Ｌ２をパルス状にて投光するように第２投光素子１２を制御する。制御部４０は、受光部２０が第１検出光Ｌ１と第２検出光Ｌ２とを同時に受光した後に第２検出光Ｌ２のみを受光するように、第１投光素子１１と第２投光素子１２とを制御する。
上記構成によれば、第１投光パターンと第３投光パターンとで投光された第１検出光Ｌ１及び第２検出光Ｌ２を、受光部２０が受光する。第１検出光Ｌ１と第２検出光Ｌ２とについて、異なる２つの投光パターンにて受光部２０が受光できる。
（１－４）第１投光素子１１は、第１検出光Ｌ１を第１周期で投光する。第２投光素子１２は、第２検出光Ｌ２を第１周期と一致する第２周期で投光する。第２検出光Ｌ２のパルス幅は、第１検出光Ｌ１のパルス幅よりも長い。制御部４０は、受光部２０による第１検出光Ｌ１の受光と受光部２０による第２検出光Ｌ２の受光とが同時に開始するように第１投光素子１１と第２投光素子１２とを制御する。
受光部２０は、第１検出光Ｌ１と第２検出光Ｌ２とを同時に受光する。第２検出光Ｌ２のパルス幅よりも第１検出光Ｌ１のパルス幅が長いため、次に受光部２０は、第１検出光Ｌ１を受光しなくなる一方で、第２検出光Ｌ２を受光し続ける。すなわち、第１投光パターンと第３投光パターンとで投光された第１検出光Ｌ１及び第２検出光Ｌ２を、受光部２０が受光する。上記構成によれば、周期が一致する第１検出光Ｌ１と第２検出光Ｌ２とについてパルス幅を異ならせるだけで、２つの投光パターンによる第１検出光Ｌ１及び第２検出光Ｌ２を受光部２０が受光できる。
（１－５）制御部４０は、受光信号ＳＧ１に基づいて容器を検出し、その後に、特徴量を受光信号ＳＧ１から抽出する。
検出光を受光部２０が直接受光する場合と、試料を収容する容器を透過する検出光を受光部２０が受光する場合とで、受光信号ＳＧ１の強度が変化する。そのため、制御部４０は、受光信号ＳＧ１に基づいて容器を検出できる。上記構成によれば、容器がセットされていないにもかかわらず、界面検出センサ１が試料の界面を検出しようと動作するおそれを低減できる。
＜第２実施形態＞
次に第２実施形態について説明する。第２実施形態では、第１実施形態と比較して、制御部４０が試料の界面を検出するために実行する処理の内容が異なるのみである。そのため、第２実施形態では、第１実施形態と異なる点について主に説明する。
第２実施形態では、制御部４０は、スタート信号が入力されることによって、試料の界面を検出するための処理を開始する。例えば、投光部１０と受光部２０との間に試験管５０がセットされたことを契機として、制御部４０にスタート信号が入力されてもよい。例えば、界面検出センサ１のユーザがコントローラを操作することによって、制御部４０にスタート信号が入力されてもよい。制御部４０は、スタート信号の入力を契機として、図３７に示す処理を開始する。
第２実施形態では、投光部１０は、第１実施形態と異なり、常に所定周期で投光するのではなく、スタート信号が制御部４０に入力された場合に、受光部２０への投光を開始する。すなわち、制御部４０は、スタート信号が入力された場合に、投光部１０を動作させる。投光部１０は、制御部４０にスタート信号が入力されると、検出光を所定周期で投光する。
図３７に示すように、制御部４０は、ステップＳ２１において、ステップＳ１５と同様に、受光量データを取得する。すなわち、第２実施形態では、第１実施形態と比べて、ステップＳ１１からステップＳ１４までの処理がない。その理由は、第２実施形態では、試験管５０の検出を契機として処理を開始するのではなく、スタート信号の入力を契機として処理を開始するためである。制御部４０は、例えば、受光量データを取得すると、投光部１０を停止させる。
制御部４０は、ステップＳ２２において、ステップＳ１６と同様に、特徴量を抽出する。
制御部４０は、ステップＳ２３において、ステップＳ１７と同様に、ラベルパターンを判定する。
制御部４０は、ステップＳ２４において、ステップＳ１８と同様に、試料の界面を検出する。
制御部４０は、ステップＳ２５において、検出信号ＳＧ２を出力する。制御部４０は、ステップＳ２５の処理を終えると、図３７に示す処理を終了する。
第２実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（２－１）制御部４０は、試料の界面を検出するための処理を開始するスタート信号が入力された場合に、投光部１０を動作させる。
上記構成によれば、第１実施形態と比べ、投光部１０の動作時間を低減できる。したがって、界面検出センサ１の消費電力を低減できる。また、別の効果として、投光部１０を長寿命化できる。
＜第３実施形態＞
次に第３実施形態について説明する。第３実施形態では、第１実施形態と比較して、試料の界面を検出するための処理の内容が異なるのみである。そのため、第３実施形態では、第１実施形態と異なる点について主に説明する。
第３実施形態では、第１実施形態と同様に、制御部４０は、常にパルス状の検出光を所定周期で投光部１０に投光させている。第３実施形態では、制御部４０は、試験管５０を検出するまでの間、第１実施形態よりも小さい光量で検出光を投光部１０に投光させている。
図３８に示すように、制御部４０は、ステップＳ３０において、ステップＳ１１と同様に、分離処理をする。
制御部４０は、ステップＳ３１において、ステップＳ１２と同様に、バッファする。
制御部４０は、ステップＳ３２において、ステップＳ１３と同様に、検出処理をする。
制御部４０は、ステップＳ３３において、ステップＳ１４と同様に、試験管５０の有無を判定する。制御部４０は、試験管５０が有ると判定した場合に、ステップＳ３４に処理を移行する。制御部４０は、試験管５０が無いと判定した場合に、ステップＳ３０に処理を戻す。
制御部４０は、ステップＳ３４において、投光部１０が投光する検出光の光量をアップさせる。このとき、制御部４０は、試料の界面を検出するにあたって適切な受光量データが得られる程度に、検出光の光量をアップさせる。これにより、第１投光素子１１が投光する第１検出光Ｌ１の光量と、第２投光素子１２が投光する第２検出光Ｌ２の光量とが、増加する。
制御部４０は、ステップＳ３５において、ステップＳ１５と同様に、受光量データを取得する。このとき、制御部４０は、光量がアップされた第１検出光及び光量がアップされた第２検出光による受光量データを取得する。制御部４０は、受光量データを取得した後、投光部１０が投光する検出光の光量をダウンさせてもよい。
制御部４０は、ステップＳ３６において、ステップＳ１６と同様に、特徴量を抽出する。
制御部４０は、ステップＳ３７において、ステップＳ１７と同様に、ラベルパターンを判定する。
制御部４０は、ステップＳ３８において、ステップＳ１８と同様に、試料の界面を検出する。
制御部４０は、ステップＳ３９において、ステップＳ１９と同様に、検出信号ＳＧ２を出力する。制御部４０は、ステップＳ３９の処理を終えると、図３８に示す処理を再び開始する。
第３実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（３－１）制御部４０は、容器を検出した場合に、第１投光素子１１が投光する第１検出光Ｌ１の光量と第２投光素子１２が投光する第２検出光Ｌ２の光量とを増加させる。制御部４０は、その後に、制御部４０は、光量が増加した第１検出光Ｌ１と光量が増加した第２検出光Ｌ２とによる受光信号ＳＧ１から特徴量を抽出する。
上記構成によれば、試料の界面を検出するときと比べて小さい光量で容器を検出するため、界面検出センサ１の消費電力を低減できる。また、別の効果として、投光部１０を長寿命化できる。
第１実施形態、第２実施形態及び第３実施形態は、以下のように変更して実施できる。第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施できる。
・図３９に示すように、受光信号ＳＧ１が変更されてもよい。図３９に示す変更例では、第１検出光Ｌ１のパルス幅は、第２検出光Ｌ２のパルス幅と一致する。第２検出光Ｌ２の周期は、第１検出光Ｌ１の周期の１／２である。すなわち、第２周期は、第１周期の１／２である。第１周期が、第２周期の１／２であってもよい。制御部４０は、受光部２０が第１検出光Ｌ１と第２検出光Ｌ２とを同時に受光するように、第１投光素子１１と第２投光素子１２とを制御する。これにより、受光部２０は、第１検出光Ｌ１と第２検出光Ｌ２を同時に受光した後に、第２検出光Ｌ２のみを受光する。
図３９に示す変更例では、受光部２０は、第１投光パターンと第３投光パターンとで投光された第１検出光Ｌ１及び第２検出光Ｌ２を受光する。そのため、受光信号ＳＧ１は、合同データＤ１と単独データＤ２とで構成される。
この変更例によれば、以下のような効果が得られる。
受光部２０は、第１検出光Ｌ１と第２検出光Ｌ２とを同時に受光する。第２周期は第１周期の１／２であるため、次に、受光部２０は、第２検出光Ｌ２のみを受光する。すなわち、第１投光パターンと第３投光パターンとで投光された第１検出光Ｌ１及び第２検出光Ｌ２を、受光部２０が受光する。上記変更例によれば、パルス幅が一致する第１検出光Ｌ１と第２検出光Ｌ２とについて第２周期を第１周期の１／２にするだけで、２つの投光パターンによる第１検出光Ｌ１及び第２検出光Ｌ２を受光部２０が受光できる。
・図４０に示すように、受光信号ＳＧ１が変更されてもよい。図４０に示す変更例では、第１検出光Ｌ１のパルス幅と第２検出光Ｌ２のパルス幅とが同じである。第１検出光Ｌ１の周期は、第２検出光Ｌ２の周期と一致する。すなわち、第２周期は、第１周期と一致する。制御部４０は、第１検出光Ｌ１と第２検出光Ｌ２とを交互に受光部２０が受光するように、第１投光素子１１と第２投光素子１２とを制御する。制御部４０は、例えば、第１検出光Ｌ１の投光タイミングと第２検出光Ｌ２の投光タイミングとをずらすように第１投光素子１１と第２投光素子１２とを制御する。これにより、受光部２０は、第１検出光Ｌ１と第２検出光Ｌ２と交互に受光する。
図４０に示す変更例では、受光部２０は、第２投光パターンと第３投光パターンとによる第１検出光Ｌ１及び第２検出光Ｌ２を受光する。受光信号ＳＧ１は、単独データＤ２で構成される。この変更例では、単独データＤ２は、第１単独データＤ２１と第２単独データＤ２２とを含む。詳述すると、受光信号ＳＧ１は、第１検出光Ｌ１による受光量を示す値をあらわす第１単独データＤ２１と、第２検出光Ｌ２による受光量を示す値をあらわす第２単独データＤ２２とで構成される。制御部４０は、第１検出光Ｌ１による受光量データと、第２検出光Ｌ２による受光量データとの和をとることによって、第１検出光Ｌ１と第２検出光Ｌ２とによる受光量データを得る。
この変更例によれば、以下の効果が得られる。
第２投光パターンと第３投光パターンとで投光された第１検出光Ｌ１及び第２検出光Ｌ２を、受光部２０が受光する。上記変更例によれば、第１検出光Ｌ１と第２検出光Ｌ２とについて、異なる２つの投光パターンにて受光部２０が受光できる。
受光部２０は、第１検出光Ｌ１を受光する。次に、受光部２０は、第２検出光Ｌ２を受光する。すなわち、受光部２０は、第２投光パターンによる第１検出光Ｌ１と第３投光パターンによる第２検出光Ｌ２とを交互に受光する。上記変更例によれば、第１検出光Ｌ１と第２検出光Ｌ２とを受光部２０に交互に受光させるだけで、２つの投光パターンによる第１検出光Ｌ１及び第２検出光Ｌ２を受光部２０が受光できる。
・図４１に示すように、受光部２０は、受光素子２１を複数有してもよい。この変更例では、受光素子２１を第１受光素子２１と称する。受光部２０は、第１検出光Ｌ１を受光する第１受光素子２１と、第２検出光Ｌ２を受光する第２受光素子２３とを有する。第１検出光Ｌ１と第２検出光Ｌ２とは、それぞれ違う光路によって、受光部２０に受光される。すなわち、第１投光素子１１から第１受光素子２１に向かう光路は、第２投光素子１２から第２受光素子２３に向かう光路と別の光路である。制御部４０は、第１検出光Ｌ１の投光タイミングと第２検出光Ｌ２の投光タイミングとをずらして第１検出光Ｌ１と第２検出光Ｌ２とを交互に受光部２０が受光するように第１投光素子１１と第２投光素子１２とを制御する。
図４２に示すように、図４１に示す変更例では、受光信号ＳＧ１が複数出力される。第１受光素子２１は、第１検出光Ｌ１を受光することによって、受光信号ＳＧ１として第１受光信号を出力する。第２受光素子２３は、第２検出光Ｌ２を受光することによって、受光信号ＳＧ１として第２受光信号を出力する。第１受光信号は、第１検出光Ｌ１による第１単独データＤ２１で構成される。第２受光信号は、第２検出光Ｌ２による第２単独データＤ２２で構成される。すなわち、受光部２０は、第２投光パターンと第３投光パターンとによる第１検出光Ｌ１及び第２検出光Ｌ２を受光する。制御部４０は、第１検出光Ｌ１による受光量データと、第２検出光Ｌ２による受光量データとの和をとることによって、第１検出光Ｌ１と第２検出光Ｌ２とによる受光量データを得る。
この変更例によれば、以下の効果が得られる。
第２投光パターンと第３投光パターンとで投光された第１検出光Ｌ１及び第２検出光Ｌ２を、受光部２０が受光する。上記変更例によれば、第１検出光Ｌ１と第２検出光Ｌ２とについて、異なる２つの投光パターンにて受光部２０が受光できる。
第１受光素子２１が第１検出光Ｌ１を受光する。次に、第２受光素子２３が第２検出光Ｌ２を受光する。すなわち、受光部２０は、第２投光パターンによる第１検出光Ｌ１と第３投光パターンによる第２検出光Ｌ２とを交互に受光する。上記変更例によれば、第１検出光Ｌ１と第２検出光Ｌ２とについて、第１受光素子２１と第２受光素子２３とが交互に受光するだけで、２つの投光パターンによる第１検出光Ｌ１及び第２検出光Ｌ２を受光部２０が受光できる。
別の効果として、上記変更例では、単一の受光素子２１で異なる２つの波長の検出光を受光する必要がない。そのため、第１波長の受光に特化した受光素子を第１受光素子２１として採用でき、第２波長の受光に特化した受光素子を第２受光素子２３として採用できる。
・受光部２０は、第１投光パターンと第２投光パターンとで投光された第１検出光Ｌ１及び第２検出光Ｌ２を受光してもよい。例えば、受光部２０は、第１検出光Ｌ１と第２検出光Ｌ２とを同時に受光した後に、第１検出光Ｌ１のみを受光してもよい。例えば、受光部２０は、第１検出光Ｌ１のみを受光した後に、第１検出光Ｌ１と第２検出光Ｌ２とを受光してもよい。
・制御部４０は、受光信号ＳＧ１を入力とし、試料の界面を示す値を出力とする写像を規定する写像データに基づいて、試料の界面を検出してもよい。写像データは、受光信号ＳＧ１を入力とし検出信号ＳＧ２を出力とする写像を規定するデータでもよい。写像データは、受光信号ＳＧ１を入力とし、ラベルパターンを示す値を出力とする写像を規定するデータでもよい。写像データは、例えば、メモリ４６に記憶されるが、外部の記憶媒体から読み出されてもよい。写像データは、機械学習によって得ることができる。
写像データを得るための学習手法として、例えば、ニューラルネットワークを用いた教師有り学習が挙げられる。受光信号ＳＧ１と試料の界面を示す値とが対応付けられた教師データを用いて、受光信号ＳＧ１と試料の界面を示す値との相関を学習させることによって、写像データが得られる。
この変更例によれば、以下の効果が得られる。
制御部４０は、識別ラベル５２が容器に貼り付けられている場合でも、試料の界面を検出するための受光信号ＳＧ１から試料の界面を検出できる。したがって、識別ラベル５２を検出する構成を別途設ける必要なく、簡易な構成で試料の界面を検出できる。
・試験管５０に識別ラベル５２が複数枚貼り付けられている場合、制御部４０は、それぞれの識別ラベル５２についてラベルボトムの位置とラベルトップの位置とを特定してもよい。すなわち、制御部４０は、受光量データに基づいて、より細分化されたラベルパターンを判定してもよい。識別ラベル５２が２枚重なっている部分と、識別ラベル５２が１枚だけの部分とでは、受光量に差が生じる。したがって、検出光が透過する識別ラベル５２の層数に基づいて、受光量が変化する。
・図１に示すように、増幅器４３から受光量を示す信号ＳＧ３を出力するようにしてもよい。なお、受光部２０の増幅器２２から信号ＳＧ３を出力するようにしてもよい。例えば、信号ＳＧ３が界面検出センサ１の外部に出力されてもよい。
・受光部２０の受光量としきい値とにより試料の界面を検出することに限らず、受光量の変化量又は変化率により試料の界面を検出するようにしてもよい。例えば、図７に示す血液サンプル６０では、Ｚ位置に対して受光量の変化量又は変化率が所定値以上の場合、そこに界面があることが検出できる。そして、第１検出光Ｌ１及び第２検出光Ｌ２と試験管５０との相対位置（Ｚ位置）により、検出した界面が第２層６２と第１層６１との界面６６か、第１層６１と空気層６４との界面６５かを判定できる。この場合、ラベルパターンごとに所定値を用意すればよい。
・界面検出センサ１は、第１投光素子１１及び第２投光素子１２は、それぞれ別の光路で単一の受光素子２１に投光してもよい。この場合、界面検出センサ１は、光合流部３０を有しなくてもよい。この変更例において、投光部１０から投光される第１検出光Ｌ１と第２検出光Ｌ２は、それぞれの光路にて受光部２０の受光素子２１に受光される。本実施形態において、第１投光素子１１は、受光素子２１に向けて第１検出光Ｌ１を投光するように配置され、第２投光素子１２は、受光素子２１に向けて第２検出光Ｌ２を投光するように配置される。つまり、第１投光素子１１及び第２投光素子１２は、単一の受光素子２１に向けて第１検出光Ｌ１及び第２検出光Ｌ２を投光するように配置される。この変更例では、図１に示す光合流部３０を備えていないため、簡略化された構成により、試料の界面を検出できる。
・第１実施形態、第２実施形態及び第３実施形態では、第１層６１と第２層６２とを含む血液サンプル６０又は第１層６１と第２層６２と第３層６３とを含む血液サンプル６０を検出対象とした。界面は、空気等の気体と液体又は固体との間の境界にも形成される。したがって、界面検出センサ１は、１層のみからなる試料を検出対象とし、その検出対象と外部雰囲気との境界を界面として検出するようにしてもよい。
１ 界面検出センサ
１０ 投光部
１１ 第１投光素子
１２ 第２投光素子
１３ 第１ドライバ
１４ 第２ドライバ
２０ 受光部
２１ 受光素子（第１受光素子）
２２ 増幅器
２３ 第２受光素子
３０ 光合流部
３１ 反射ミラー
３２ ダイクロイックミラー
４０ 制御部
４１ ＣＰＵ
４２ 出力部
４３ 増幅器
４４ Ａ／Ｄ変換器
４５ 出力部
４６ メモリ
５０ 試験管
５１ キャップ
５２ 識別ラベル
６０ 血液サンプル
６１ 第１層
６２ 第２層
６３ 第３層
６４ 空気層
６５ 界面
６６ 界面
６７ 界面
６８ 界面
８０ 移動機構
Ｄ１ 合同データ
Ｄ２ 単独データ
Ｄ２１ 第１単独データ
Ｄ２２ 第２単独データ
Ｌ１ 第１検出光
Ｌ２ 第２検出光
ＳＧ１ 受光信号
ＳＧ２ 検出信号
ＳＧ３ 信号

Claims (12)

  1. 識別ラベルが貼り付けられた容器に収容される試料の界面を検出するための界面検出センサであって、
    第１波長の第１検出光を投光する第１投光素子と、前記第１波長と異なる第２波長の第２検出光を投光する第２投光素子と、を有する投光部と、
    前記第１検出光及び前記第２検出光を受光し、受光量に応じた受光信号を出力する受光部と、
    前記第１検出光と前記第２検出光との双方を前記受光部が同時に受光するように投光する投光パターン、前記第１検出光のみを前記受光部が受光するように投光する投光パターン、及び、前記第２検出光のみを前記受光部が受光するように投光する投光パターンのうち、２つの投光パターンで投光するように、前記投光部を制御する制御部と、を備え、
    前記制御部は、
    前記試料の層数と、前記識別ラベルの上端位置と、前記識別ラベルの下端位置との組み合わせパターンであるラベルパターンを示す特徴量を前記受光信号から抽出し、
    前記特徴量に基づいて、前記ラベルパターンを判定し、
    前記ラベルパターンに基づいて、前記受光信号から前記試料の界面を検出する
    界面検出センサ。
  2. 前記制御部は、出力部を有し、
    前記制御部は、前記試料の界面を検出した後に、前記試料の層数と前記試料の界面とを示す検出信号を前記出力部から出力する
    請求項１に記載の界面検出センサ。
  3. 前記制御部は、前記第１検出光と前記第２検出光とをパルス状とするとともに、前記受光部が前記第１検出光と前記第２検出光とを同時に受光した後に前記第２検出光のみを受光するように、前記第１投光素子と前記第２投光素子とを制御する、請求項１又は請求項２に記載の界面検出センサ。
  4. 前記第１投光素子は、前記第１検出光を第１周期で投光し、
    前記第２投光素子は、前記第２検出光を前記第１周期と一致する第２周期で投光し、
    前記第２検出光のパルス幅は、前記第１検出光のパルス幅よりも長く、
    前記制御部は、前記受光部が前記第１検出光と前記第２検出光とを同時に受光するように、前記第１投光素子と前記第２投光素子とを制御する
    請求項３に記載の界面検出センサ。
  5. 前記第１投光素子は、前記第１検出光を第１周期で投光し、
    前記第２投光素子は、前記第２検出光を前記第１周期の１／２である第２周期で投光し、
    前記第２検出光のパルス幅は、前記第１検出光のパルス幅と一致し、
    前記制御部は、前記受光部が前記第１検出光と前記第２検出光とを同時に受光するように、前記第１投光素子と前記第２投光素子とを制御する
    請求項３に記載の界面検出センサ。
  6. 前記制御部は、前記第１検出光と前記第２検出光とをパルス状とするとともに、前記受光部が前記第１検出光と前記第２検出光とを交互に受光するように、前記第１投光素子と前記第２投光素子とを制御する、請求項１又は請求項２に記載の界面検出センサ。
  7. 前記第１投光素子は、前記第１検出光を第１周期で投光し、
    前記第２投光素子は、前記第２検出光を前記第１周期と一致する第２周期で投光し、
    前記第２検出光のパルス幅は、前記第１検出光のパルス幅と一致し、
    前記制御部は、前記第１検出光の投光タイミングと前記第２検出光の投光タイミングとをずらして前記第１検出光と前記第２検出光とを交互に前記受光部が受光するように、前記第１投光素子と前記第２投光素子とを制御する
    請求項６に記載の界面検出センサ。
  8. 前記受光部は、前記第１検出光を受光する第１受光素子と、前記第２検出光を受光する第２受光素子とを有し、
    前記第１投光素子は、前記第１検出光を第１周期で投光し、
    前記第２投光素子は、前記第２検出光を前記第１周期と一致する第２周期で投光し、
    前記第２検出光のパルス幅は、前記第１検出光と一致し、
    前記制御部は、前記第１検出光の投光タイミングと前記第２検出光の投光タイミングとをずらして前記第１検出光と前記第２検出光とを交互に前記受光部が受光するように、前記第１投光素子と前記第２投光素子とを制御する
    請求項６に記載の界面検出センサ。
  9. 前記制御部は、前記受光信号に基づいて前記容器を検出し、その後に、前記特徴量を前記受光信号から抽出する請求項１から請求項８の何れか一項に記載の界面検出センサ。
  10. 前記制御部は、前記容器を検出した場合に、前記第１投光素子が投光する前記第１検出光の光量と前記第２投光素子が投光する前記第２検出光の光量とを増加させ、その後に、光量が増加した前記第１検出光と光量が増加した前記第２検出光とによる前記受光信号から前記特徴量を抽出する請求項９に記載の界面検出センサ。
  11. 前記制御部は、前記試料の界面を検出するための処理を開始するスタート信号が入力された場合に、前記投光部を動作させる請求項１から請求項８の何れか一項に記載の界面検出センサ。
  12. 識別ラベルが貼り付けられた容器に収容される試料の界面を検出するための界面検出センサであって、
    第１波長の第１検出光を投光する第１投光素子と、前記第１波長と異なる第２波長の第２検出光を投光する第２投光素子と、を有する投光部と、
    前記第１検出光及び前記第２検出光を受光し、受光量に応じた受光信号を出力する受光部と、
    前記第１検出光と前記第２検出光との双方を前記受光部が同時に受光するように投光する投光パターン、前記第１検出光のみを前記受光部が受光するように投光する投光パターン、及び、前記第２検出光のみを前記受光部が受光するように投光する投光パターンのうち、２つの投光パターンで投光するように、前記投光部を制御する制御部と、を備え、
    前記制御部は、前記受光信号を入力とし前記試料の界面を示す値を出力とする写像を規定する写像データに前記受光信号を入力することによって、前記試料の界面を検出する
    界面検出センサ。
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