JP2023069603A - 生体試料測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ラベルが貼付された容器に格納された、複数の成分領域へ分離された生体試料を測定する際に、測定対象とする対象部分を、大型な撮像機構を用いることなく精度よく特定することができる技術を提供する。【解決手段】本開示に係る生体試料測定装置は、面光源からエリアカメラに至る光路上にミラーを配置することによって、生体試料を透過した光を屈折させながら前記エリアカメラへ導き、前記生体試料へ向かって反射して戻る反射光を遮る位置に吸光材料を配置する。【選択図】図１

Description

本開示は、複数の成分領域へ分離された生体試料を測定する装置に関する。

血液検査など臨床検査の効率化を目的に、従来目視確認で実施されていた開栓前（分注前）の生体検体の液量確認作業を自動化する技術が求められている。特に、分注前の血液検体などの生体試料は、遠心分離などによって複数層に分離された構成になっており、このうち分析対象となる試料の液量のみを測定する技術が必要である。また、分注前の生体試料は、識別用のバーコードラベルや、採血管に貼付されて出荷されるプリラベルが貼られていることがあるので、これらのラベルが貼られた状態で測定可能な技術が求められている。

このような生体試料測定装置として、例えば、特許文献１は、複数層に分離した試料に対して、２波長のパルス光を時分割に切り替えて照射し、試料を鉛直方向に走査しながら透過光を測定することにより、複数層に分離した試料の所定領域の高さを検出する技術について開示している。

特許文献２は、検体に赤外光を当てラインセンサで透過光を検出し、その１次微分値に基づいてラベルの境界を求め、検体の血清量を測定する液体検出装置について開示している。また、特許文献２では、光量を変えて透過光の信号を取得することにより、ラベルによる透過光の減衰の有無によらず解析可能としている。

ＵＳ２０１２／００１３８８９ 特開２００４－０３７３２２号公報

特許文献１に開示されている技術は、複数の成分により構成される生体試料について、測定対象に対して吸収率が異なる２波長の透過光の信号から、測定対象領域の境界を精度よく特定して液量を測定する液量測定技術に関するものである。しかしながら、特許文献１では、検体（採血管）を長軸方向に鉛直走査しながら測定する必要があり、走査機構の分だけ装置の小型化が難しいという課題がある。

特許文献２記載の技術は、赤外線透過光の信号から微分にもとづく信号処理によって血清の上面と下面を検出して血清量を測定する。しかし、採血管に印字された文字、分離剤中の血球成分、ラベルの色文字などによって赤外線が吸収または散乱され透過光が減衰すると、血清の境界からこれらのノイズを分離することが難しく、血清境界の特定と液量測定の精度が低下してしまうという課題がある。

本開示は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、ラベルが貼付された容器に格納された、複数の成分領域へ分離された生体試料を測定する際に、測定対象とする対象部分を、大型な撮像機構を用いることなく精度よく特定することができる技術を提供することを目的とする。

本開示に係る生体試料測定装置は、面光源からエリアカメラに至る光路上にミラーを配置することによって、生体試料を透過した光を屈折させながら前記エリアカメラへ導き、前記生体試料へ向かって反射して戻る反射光を遮る位置に吸光材料を配置する。

本開示に係る生体試料測定装置によれば、ラベルが貼付された容器に格納された、複数の成分領域へ分離された生体試料を測定する際に、測定対象とする対象部分を、大型な撮像機構を用いることなく精度よく特定することができる。

実施形態１に係る生体試料測定装置１００の構成を示す平面図である。 測定対象領域を特定する原理を説明する図である。 測定対象領域を特定する原理を説明する図である。 画像処理部１０８の構成を示す。 画像処理部１０８が透過画像から測定対象領域１０９を特定し、その液量を計算する処理の例を説明したフローチャートである。 エリアカメラ１０３のワーキングディスタンスについて説明する図である。 生体試料１０１の容器にラベル１０７が貼られている例を示す。 生体試料１０１の容器にラベル１０７が貼られている例を示す。 再照明に関する課題を説明する図である。 再照明に関する課題を説明する図である。 第２ミラー１０５からの再照明光を示す図である。 第２ミラー１０５からの再照明光を防止する手法を説明する図である。 吸収体１０６の変形例を示す。 ラベル１０７からの散乱光がエリアカメラ１０３から反射して生体試料１０１を再照明することを示す図である。 面照明光源１０２からの照明光がエリアカメラ１０３から反射して生体試料１０１を再照明することを示す図である。 透過光が出射する箇所を面照明光源１０２が直接照明することを示す図である。 面照明光源１０２が撮像範囲を直接照明することを防止する手法を説明する図である。 実施形態２に係る生体試料測定装置１００の構成を示す平面図である。 実施形態３に係る生体試料測定装置１００の構成を示す平面図である。

＜実施の形態１＞
本開示の実施形態１において測定する生体試料は、開栓前（分析前）のラベルが貼られた検体であって、遠心分離有無により複数の成分層（典型的には１層～３層）に分離されているものを想定する。測定対象とするのは、複数層に分離した検体のうち、例えば血漿や血清などのような、生化学分析装置などによる分析対象となる（分注対象となる）部分である。

図１は、本開示の実施形態１に係る生体試料測定装置１００の構成を示す平面図である。生体試料測定装置１００は、生体試料１０１を測定する装置である。生体試料１０１は、上記のように構成された試料である。生体試料測定装置１００は、生体試料１０１の測定対象領域を特定し、その液量を測定する。生体試料測定装置１００は、面照明光源１０２、エリアカメラ１０３、第１ミラー１０４、第２ミラー１０５、吸収体１０６、画像処理部１０８、を備える。

面照明光源１０２は、出射する光の波長を２つの波長間で切り替えることができるように構成されており、その光によって生体試料１０１を照明する。面照明光源１０２が出射する光は、生体試料１０１を構成している２以上の成分層を同時に（すなわち２以上の成分層をまたいで）照明することができる。また、成分層によらず、最上部層の上面（試料と空気層の境界）を照射することができる。光の波長を切り替えるとは、必ずしも単一の波長のみを有する光を出射することを要するものではなく、最も強度が強い波長成分を切り替えることができればよい（波長λ１＝１５５０±１００ｎｍ、波長λ２＝９７０±１００ｎｍなど）。成分層が１層または３層である生体試料１０１において、成分層の層数が測定前にわかっている場合には、２つの波長のどちらかを用いれば足り、波長を切り替える必要はない。理由と波長の選択方法は後述の測定原理において説明する。

エリアカメラ１０３は、生体試料１０１を透過した面照明光を撮像することにより、生体試料１０１の２次元撮像画像を生成する。エリアカメラ１０３は、面照明光源１０２が出射する波長帯の光を検出できる感度特性を有する。エリアカメラ１０３は、例えばＩｎＧａＡｓカメラなどによって構成できる。

第１ミラー１０４は、生体試料１０１を透過した透過光を第２ミラー１０５へ向けて反射する。第２ミラー１０５は、第１ミラー１０４から反射してきた透過光を、エリアカメラ１０３へ向けて反射する。これにより透過光は、生体試料１０１を透過してからエリアカメラ１０３に到達するまで２回反射し、その反射にともなって光路は２回屈折することになる。

吸収体１０６は、生体試料１０１を透過した透過光を少なくとも部分的に吸収することによってその光量を減衰させる特性を有する。吸収体１０６のサイズと配置については後述する。

画像処理部１０８は、エリアカメラ１０３が取得した撮像画像から、測定対象領域（検体の画像領域）を抽出する。抽出原理については後述する。

図２Ａと図２Ｂは、測定対象領域を特定する原理を説明する図である。図１の構成において、エリアカメラ１０３は、図２Ａおよび図２Ｂのような、生体試料１０１の２次元の透過画像を撮像する。

図２Ａは生体試料１０１が３層に分離されている例を示す。図２Ｂは生体試料１０１が２層に分離されている例を示す。血餅２０２は、生体試料１０１を遠心分離したとき下層にできるものである。分離剤２０１は、血餅２０２と測定対象領域１０９を分離するために混入させるものである。

面照明光源１０２が出射する第１波長（波長１）と第２波長（波長２）を比較すると、波長１が血餅２０２を透過するときの透過率と波長２が血餅２０２を透過するときの透過率はほぼ同じである。したがって、波長１を用いて取得した血餅２０２の撮像画像と波長２を用いて取得した血餅２０２の撮像画像との間の差分は、ごく僅かである。分離剤２０１についても同様に、波長１の透過率と波長２の透過率はほぼ同じであるので、両画像間の差分はごく僅かである。

これに対して、波長１が測定対象領域１０９を透過するときの透過率と波長２が測定対象領域１０９を透過するときの透過率は、大きく異なる。したがって、波長１を用いて取得した測定対象領域１０９の撮像画像と波長２を用いて取得した測定対象領域１０９撮像画像との間の差分は、顕著である。この差分を識別することにより、測定対象領域１０９を撮像画像から抽出することができる。

波長１および波長２として採用する波長帯は、図２Ａと図２Ｂが例示するように、測定対象領域１０９においては顕著な差分が波長間で生じるが、それ以外の部分においては差分がほぼ生じないように、あらかじめ選択しておく必要がある。この条件を満たせば、具体的な波長の数値は任意でよい。すなわち、少なくとも、波長１が測定対象領域１０９を透過するときの透過率と波長２が測定対象領域１０９を透過するときの透過率との間の差分は、波長１が測定対象領域１０９以外を透過するときの透過率と波長２が測定対象領域１０９以外を透過するときの透過率との間の差分よりも大きければよい。

上記測定原理を用いることにより、生体試料１０１が複数の成分層に分離されている場合において、測定対象領域１０９を特定することができる。画像処理部１０８はこの原理にしたがって、測定対象領域１０９を特定する。成分層の数は問わないが、血漿や血清などの典型的な生体試料においては、１層～３層に分離されている。いずれの場合においても測定対象領域１０９を精度よく特定できる。

成分層が１層の生体試料１０１と成分層が３層の生体試料１０１について、成分層の数があらかじめ測定前にわかっている場合には、１波長のみの透過画像を用いて測定可能である。図２Аのように３層となっている場合は、測定対象領域１０９の上下に位置する分離剤２０１や空気層と測定対象領域１０９との間の吸収率の差がある波長を選べばよい。１層の場合には、測定対象領域１０９の上部の空気層と、測定対象領域１０９の吸収率との間に差がある波長を選べばよい。

図３Аは、画像処理部１０８の構成を示す。画像処理部１０８は、エリアカメラ１０３が取得した各波長の撮像画像を解析する。画像処理部１０８は、画像取得部１０８１、測定対象領域特定部１０８２、液量計算部１０８３を備える。画像取得部１０８１は、エリアカメラ１０３が撮像する２波長の透過画像それぞれを取得する。測定対象領域特定部１０８２は、各波長の撮像画像を比較することにより、測定対象領域１０９を特定する。液量計算部１０８３は、測定対象領域１０９の液量を計算する。

図３Ｂは、画像処理部１０８が透過画像から測定対象領域１０９を特定し、その液量を計算する処理の例を説明したフローチャートである。以下図３Ｂの各ステップについて説明する。

（図３Ｂ：ステップＳ３０１）
測定対象領域特定部１０８２は、波長１と波長２それぞれの撮像画像を取得する。本フローチャートにおいては、図２Ａ～図２Ｂにおいて説明した手順にしたがって測定対象領域１０９を特定できれば足りるので、露光時間は例えば規定値としてあらかじめ定めておいたものを用いればよい。

（図３Ｂ：ステップＳ３０２）
測定対象領域特定部１０８２は、波長１における撮像画像と波長２における撮像画像との間の差分画像を計算する。本ステップは、図２Ａ～図２Ｂにおいて説明した差分画像を計算するものであり、各画像のピクセル値の差分を計算することによって差分画像を取得できる。計算手順としては例えば以下が挙げられる：（ａ）波長１画像－波長２画像；（ｂ）波長２画像－波長１画像；（ｃ）（波長１画像－波長２画像）／(波長１画像＋波長２画像)。

（図３Ｂ：ステップＳ３０２：補足）
生体試料１０１の成分層の数が１層や３層である場合において、波長を切り替えることなく１波長の透過画像を解析する場合は、本ステップを省き、Ｓ３０５のエッジ検出などの処理を用いて各層の境界を特定する。

（図３Ｂ：ステップＳ３０３）
測定対象領域特定部１０８２は、測定対象領域１０９を検出するための閾値を設定する。閾値は例えばピクセル値＝０とすることもできるし、試料ごとに適切な閾値を設定してもよい。

（図３Ｂ：ステップＳ３０４）
測定対象領域特定部１０８２は、差分画像のうちピクセル値が閾値以上である部分を、測定対象領域１０９として抽出する。

（図３Ｂ：ステップＳ３０５：その１）
測定対象領域特定部１０８２は、測定対象領域１０９のエッジ（高さ）を検出する。エッジ検出手法としては例えば以下を用いることができる：（ａ）鉛直方向の輝度勾配（傾き）や微分値などをベースとしたエッジ検出アルゴリズム；（ｂ）抽出した測定対象領域１０９のピクセル値を水平方向に積算して１次元化し、垂直方向における信号の傾き、微分値、分散値などを用いて、垂直方向におけるエッジを特定する。特定結果は、撮像画像上の座標値として保存することができる。すなわち、水平方向における画素値の統計を水平方向の特徴量として計算し、鉛直方向に沿ってその特徴量を比較することにより、測定対象領域１０９の上下エッジを特定できる。

（図３Ｂ：ステップＳ３０５：その２）
液量計算部１０８３は、本ステップの結果を用いて、測定対象領域１０９の液量を計算できる。例えば、各層の境界を特定した後、ピクセルピッチ、抽出した画素数、生体試料１０１の容器内径の情報を用いて、該当する領域の液量を計算する。

図４は、エリアカメラ１０３のワーキングディスタンスについて説明する図である。図２のように生体試料１０１の透過画像から液量を測定するためには、生体試料１０１の各層の境界を撮像できる、長軸方向の視野を確保する必要がある。そのためには、ワーキングディスタンス（生体試料１０１からエリアカメラ１０３のレンズまでの距離）を十分に確保する必要がある。

必要なワーキングディスタンスは、レンズの焦点距離、必要な視野、センササイズを用いて求められる。必要な視野を、採血管（検体容器）の長さである１００ｍｍとし、焦点距離を８ｍｍ、センササイズを６．４ ｍｍ（長辺）とすると、ワーキングディスタンスは１２５ｍとなる。つまり、生体試料全体を撮像するには、生体試料１０１とエリアカメラ１０３を１２５ｍｍ離して配置する必要がある。

図１においては、ミラーを２枚用い、透過光の光路を折り返している。このように光路を屈折させる構成とすることにより、生体試料測定装置１００のエリアサイズを抑制しつつ、十分なワーキングディスタンスを確保することができる。また、ミラーの配置によって生体試料測定装置１００のサイズを用途に応じて変えることができる。

面照明光源１０２は、生体試料１０１の最外形とエリアカメラ１０３の中心を結んだ線によって挟まれる領域のサイズがあるのが望ましい。したがって、図４の紙面上下方向における面照明光源１０２のサイズは、図４に示す最外形を結んだ線によって挟まれた領域のサイズを確保することが望ましい。例えば、ワーキングディスタンス１２５ｍｍ、採血管の長さ１００ｍｍ、照明とエリアカメラまでの距離を１５０ｍｍとすると、三角形の相似の関係から面照明光源１０２の高さ（図４の紙面上下方向のサイズ）は、１２０ｍｍとするのが望ましい。

図５Ａと図５Ｂは、生体試料１０１の容器にラベル１０７が貼られている例を示す。図５Ａは容器の側面図、図５Ｂは上面図である。生体試料１０１の容器（例えば採血管）には、バーコードラベルやプリラベルなどが貼られていることがある。このような場合であっても、測定対象領域１０９を精度よく特定することが求められる。

生体試料１０１の向きを制御する機構を持たない場合、ラベルが照明側にある場合（図５Ｂ（１））と、照明と反対側にある場合（図５Ｂ（２））がある。どちらの場合にも同じ精度で測定対象領域を特定することが求められる。

図６Ａと図６Ｂは、再照明に関する課題を説明する図である。図５のようなラベルの条件においては、透過光の再照明に関する課題が生じる。図１のようにミラーを２枚用いて小型化を図る場合、生体試料１０１から散乱・透過した光が第２ミラー１０５から反射し、図６А実線のような光路を介して、面照明光源１０２の反対側の試料面を照明する再照明光が生じる。

このとき、図５Ｂ（１）のように、ラベル１０７が照明側にあり、第１ミラー１０４側にラベル１０７がない場合には、図６Ｂ（１）のような透過画像が得られる。このような条件では、測定対象領域の特定に十分な境界のコントラストが得られる。一方で、図５Ｂ（２）のようにラベル１０７が第１ミラー１０４側にある場合には、再照明光がラベル１０７によって反射し、生体試料１０１の透過光とラベル１０７による反射光の両方が撮像されることになる。白色などの反射率の高いラベル１０７の場合、ラベル１０７を反射する光があると、図６Ｂ（２）のようにラベル像が得られる。このようなラベル１０７の反射光は、測定対象領域１０９の特定に必要な透過光のコントラストを低下させる。

同様の再照明に関する課題は、面照明光源１０２がエリアカメラ１０３を直接照射し（図６Ａの面照明光源１０２からエリアカメラ１０３に対して向かう矢印）、エリアカメラ１０３から反射された光が生体試料１０１を照明する（図６Ａのエリアカメラ１０３から生体試料１０１へ向かう矢印）ことによっても生じる。

このように、同一の生体試料１０１であっても、生体試料１０１の向き（ラベル１０７の向き）が変わることによって得られる画像が異なる。さらに、再照明光によるコントラストの低下が顕著である場合には、測定対象領域１０９の特定精度が低下する。つまり、生体試料１０１の向きによって解析精度が低下するということになる。このような課題を解決するために、本実施形態１においては、吸収体１０６のサイズと配置を以下のように構成する。

図７Ａは、第２ミラー１０５からの再照明光を示す図である。点線は、エリアカメラ１０３が生体試料１０１の画像を取得するため必要な有効光束の光路を示す。１点鎖線は、第２ミラー１０５の法線が生体試料１０１と重なる線を示す。１点鎖線のパスが有効である（すなわち透過光がこのパスを介して生体試料１０１へ到達することができる）と、ラベル１０７において散乱された光が第２ミラー１０５から反射してラベル１０７を再照明する再照明光が発生する。

図７Ｂは、第２ミラー１０５からの再照明光を防止する手法を説明する図である。上述の通り、解析に必要な視野とエリアカメラ１０３のセンササイズおよびレンズの焦点距離からワーキングディスタンスは決まっているので、エリアカメラ１０３と生体試料１０１との間の距離を変えることによって再照明光を防止することはできない。そこで、ワーキングディスタンスを維持したまま、第１ミラー１０４と第２ミラー１０５とを生体試料１０１から離すとともに、エリアカメラ１０３と第２ミラー１０５との間の間隔を短くする。これによりワーキングディスタンスを維持したまま、図７Ｂのような配置関係となる。

図７Ｂにおいては、１点鎖線の光路上に吸収体１０６を配置することにより、吸収体１０６が再照明光を遮断する。すなわち吸収体１０６のサイズと配置位置は、第２ミラー１０５から反射した透過光が生体試料１０１（より具体的にはラベル１０７）を再照明することがないように遮るように構成されている。これにより、図６Ａで説明した再照明の課題を解消できる。

吸収体１０６は、第１ミラー１０４から第２ミラー１０５へ向かって反射する透過光を遮らないように配置することが望ましい。図７Ｂにおいては、吸収体１０６の右端が、第１ミラー１０４の左端と第２ミラー１０５の左端を結ぶ直線と重ならないように、吸収体１０６が配置されている。これにより、吸収体１０６は有効光束の点線のパスを妨げることなく、再照明光の１点鎖線のパスのみを遮断することが可能となる。

図７Ｂの配置は、以下の利点も有する。図４のような従来の面照明光源１０２とエリアカメラ１０３の配置関係においては、面照明光源１０２に対して電力を供給する配線は図面の左へ向かって延伸し、エリアカメラ１０３に対して電力を供給する配線は図面の右へ向かって延伸するので、これらを収容するためのスペースサイズが大きくなる。これに対して図７Ｂの配置関係は、いずれの配線も図面の左へ向かって延伸するので、これらを収容するためのスペースサイズを抑制できる。換言すると、面照明光源１０２が光を出射する方向とエリアカメラ１０３が光を受光する際の光の方向が互いに平行であり、かつ同じ向きに向いているように、面照明光源１０２とエリアカメラ１０３を配置することが望ましい。

図８は、吸収体１０６の変形例を示す。吸収体１０６の形状は必ずしも平面状でなくともよく、例えば図８に示すように１箇所以上において屈折することにより折り曲げた形状になっていてもよい（すなわち、１点鎖線の光路を遮る２以上の部分を有してもよい）。吸収体１０６を折り曲げた場合、有効光束の点線のパスと吸収体１０６との間の間隔を空けやすくなる。間隔を空けたとしても、折り曲げた部分のうち少なくともいずれかが１点鎖線を遮れば足りるからである。これにより、部品の位置ずれなどを考慮した製品設計が容易となる効果が得られる。

図９は、ラベル１０７からの散乱光がエリアカメラ１０３から反射して生体試料１０１を再照明することを示す図である。１点鎖線は、生体試料１０１の最外形とエリアカメラ１０３の最外形を互いに結ぶパスを示したものである。このパスが有効である（すなわち、ラベル１０７からの散乱光がエリアカメラ１０３において反射し、このパスを介して生体試料１０１へ到達することができる）と、ラベル１０７において散乱された光が生体試料１０１を再照明する。吸収体１０６はそのパスを妨げるように配備するとよい。

具体的には、図９における、（ａ）生体試料１０１（検体容器）の左側側面（第１側面）とエリアカメラ１０３の左側側面（第２側面）の両方に対して接する接線（左側の１点鎖線）、（ｂ）生体試料１０１の右側側面（第３側面）とエリアカメラ１０３の右側側面（第４側面）の両方に対して接する接線（右側の１点鎖線）、によって挟まれた領域を、吸収体１０６が遮断するように配置すればよい。

図１０は、面照明光源１０２からの照明光がエリアカメラ１０３から反射して生体試料１０１を再照明することを示す図である。１点鎖線は、面照明光源１０２の発光面の両端とエリアカメラ１０３の最外形を互いに結ぶパスを示したものである。このパスが有効である（すなわち、面照明光源１０２からの照明光がエリアカメラ１０３に対して直接入射することができる）と、エリアカメラ１０３から反射した照明光が生体試料１０１を再照明する可能性がある。

この反射光は、吸収体１０６において散乱した光よりも光量が強いので、このパスにも吸収体１０６を配備することが望ましい。図９の１点鎖線のパスを遮断できていれば図１０において生体試料１０１が照明光によって再照明されることはないが、光学部品を保持する機構部品により複数回反射してラベル１０７を再照明する可能性がある。図１０の１点鎖線のパスも完全に排除することにより、このような複数回反射するようなパスも防止することができる。

具体的には、図１０における、（ａ）面照明光源１０２の発光面の一端とエリアカメラ１０３の左側側面（第５側面）の両方に対して接する接線（左側の１点鎖線）、（ｂ）面照明光源１０２の発光面の他端とエリアカメラ１０３の右側側面（第６側面）の両方に対して接する接線（右側の１点鎖線）、によって挟まれた領域を、吸収体１０６が遮断するように配置すればよい。

図１１Ａは、透過光が出射する箇所を面照明光源１０２が直接照明することを示す図である。面照明光源１０２の発光面が大きい場合、エリアカメラ１０３が撮影する生体試料１０１上の領域が、面照明光源１０２によって直接照らされる。すなわち、生体試料１０１からの透過光が生体試料１０１から出射する箇所を、面照明光源１０２が直接照明することになる。１点鎖線はそのような直接照明のパスを示す。このパスも再照明光と同じく、測定対象領域１０９のコントラストを低下させる要因となる。

図１１Ｂは、面照明光源１０２が撮像範囲を直接照明することを防止する手法を説明する図である。面照明光源１０２の発光面が生体試料１０１と同じサイズの場合、エリアカメラ１０３が撮影する生体試料１０１上の領域が直接照らされることを防止することができる。したがって、面照明光源１０２の発光面は、生体試料１０１と同等のサイズに形成するのが望ましい。

ただし部品の位置ずれを考慮して、面照明光源１０２の発光面を生体試料１０１よりその位置ずれ分だけ大きくする場合がある。この場合、発光面は図１１Ｂのように生体試料１０１よりもわずかに大きくなるので、図１１Аの１点鎖線と同様の直接照明パスが発生してしまう。そこで、部品位置ずれを考慮して発光面のサイズを生体試料１０１よりもわずかに大きくするとともに、エリアカメラ１０３で撮影した画像のうち直接照明光が入らない範囲に限定して画像処理部１０８が撮像画像を解析する、などの工夫をすることが望ましい。

他方で面照明光源１０２の発光面の平面サイズ（図１１Ａの上下方向におけるサイズまたは図４の奥行方向におけるサイズ）は、ある程度のサイズが必要である。具体的には図４で説明したように、生体試料１０１の最外形とエリアカメラ１０３の中心を結んだ線によって挟まれる領域のサイズがあることが望ましい。例えば、ワーキングディスタンス１ｍｍ、検体容器の幅１６ｍｍ、面照明光源１０２からエリアカメラ１０３までの距離を１５０ｍｍとすると、三角形の相似の関係から発光面の平面サイズは１９．２ｍｍとなる。

図１１Ａが示すように、発光面が検体容器よりも大きいと検体容器のエッジに直接照明光が当たるので、その部分を画像処理部１０８による解析範囲から除外する。これにより発光面の幅を上記計算の通り１９．２ｍｍに設定することができる。したがって、直接照明光の防止とワーキングディスタンスの観点から必要な発光面サイズを両立することができる。上述したようにワーキングディスタンス１２５ｍｍのエリアカメラ１０３を想定すれば、発光面の外形は、１２０×１９．２ｍｍ程度に設定するのが最良であるといえる。

＜実施の形態１：まとめ＞
本実施形態１に係る生体試料測定装置１００は、生体試料１０１を透過した透過光をエリアカメラ１０３（生体試料１０１の２次元画像を撮影するカメラ）によって撮影し、さらに透過光を屈折させてエリアカメラ１０３へ導く第１ミラー１０４と第２ミラー１０５を備える。エリアカメラ１０３を用いた光学系によって、生体試料１０１の鉛直方向走査などのような大型な機構を不要とすることができる。さらに、２枚のミラーを用いた光学系によって、ワーキングディスタンスを維持しつつ、生体試料測定装置１００のサイズや配線方向の設計自由度を向上させることができる。これにより、生体試料測定装置１００を小型化することができる。例えば既存の遠心機などの製品に対して生体試料測定装置１００をオプションとして追加的に搭載することができる。生体試料測定装置１００は、もちろんオプション搭載するだけでなく、独立とした装置としても使用可能である。

本実施形態１に係る生体試料測定装置１００は、（ａ）第２ミラー１０５から反射して生体試料１０１へ向かう光、（ｂ）生体試料１０１から散乱してエリアカメラ１０３に対して入射し、さらにエリアカメラ１０３から反射して生体試料１０１へ戻る光、（ｃ）面照明光源１０２がエリアカメラ１０３を直接照射し、さらにエリアカメラ１０３から反射して生体試料１０１へ向かう光、などを吸収体１０６によって遮断する。これにより測定対象領域１０９の画像コントラストが再照明によって低下することを防止できる。特にラベル１０７が貼られた生体試料１０１において、この防止効果を顕著に発揮することができる。

＜実施の形態２＞
図１２は、本開示の実施形態２に係る生体試料測定装置１００の構成を示す平面図である。実施形態１で説明した構成を採用することにより、生体試料測定装置１００を十分小型化し、既存の遠心分離機などの装置に対して追加オプションとして生体試料測定装置１００を搭載することができる。すなわち、比較的小型な筐体１２０２内部に生体試料測定装置１００の各部品を搭載可能である。また、第１ミラー１０４と第２ミラー１０５の配置を調整することにより、筐体１２０２内に搭載可能なように、生体試料測定装置１００の各部品の配置やサイズを調整することもできる。

生体試料測定装置１００は、生体試料１０１を導入するための搬入口１２０１を備えてもよい。生体試料１０１の搬入経路に応じて、第１ミラー１０４と第２ミラー１０５の配置を変えてもよい。

搬入経路としては、図１２のように装置側面に搬入口（開口）を用意して検体を出し入れする方法や、装置上部に開口を用意して上部から検体を出し入れする方法などがある。生体試料１０１を把持・移動する方法としては、容器のキャップ領域を把持する把持機構によって把持・移動させる方法や、容器をホルダにのせてベルトコンベア方式で移動させる方法などがある。

＜実施の形態３＞
図１３は、本開示の実施形態３に係る生体試料測定装置１００の構成を示す平面図である。本実施形態３に係る生体試料測定装置１００は、第２ミラー１０５を備えていない。したがって第１ミラー１０４は、透過光をエリアカメラ１０３へ向けて直接反射させる。測定対象領域１０９を特定する手法は実施形態１～２と同様である。本実施形態３においても、吸収体１０６によって、再照明光などを遮断することが望ましい。

１点鎖線は、生体試料１０１において散乱した光がエリアカメラ１０３を照らすパスを示している。２点鎖線は、面照明光源１０２がエリアカメラ１０３を直接照らすパスを示している。どちらのパスもエリアカメラ１０３において散乱反射して生体試料１０１を再照明する。１点鎖線については図９で説明したように吸収体１０６を配置することにより再照明光を遮断できる。２点鎖線については図１０で説明したように吸収体１０６を配置することにより反射光を遮断できる。

本実施形態３においても、第１ミラー１０４から反射してエリアカメラ１０３へ向かう有効光束を吸収体１０６が遮らないように、吸収体１０６を配置することが望ましい。したがって図１３における吸収体１０６の右端は、第１ミラー１０４の左端とエリアカメラ１０３の撮像面左端とを結ぶ直線と重ならないように配置されている。

本実施形態３に係る生体試料測定装置１００は、実施形態１で説明したミラー２枚の場合に比べてシンプルな構成にすることが可能である。ミラーを１枚にすることにより、ミラー２枚の場合と比較すると生体試料測定装置１００のサイズは大きくなるが、スペースに余裕がある場合は、本実施形態３の構成も有用である。

＜本開示の変形例について＞
本開示に係る生体試料測定装置１００は、実施形態２で説明したように既存装置の追加オプションとして既存装置内に搭載することもできるし、生体試料測定装置１００単独で使用することもできる。

１００：生体試料測定装置
１０１：生体試料
１０２：面照明光源
１０３：エリアカメラ
１０４：第１ミラー
１０５：第２ミラー
１０６：吸収体
１０７：ラベル
１０８：画像処理部
１０９：測定対象領域
２０１：分離剤
２０２：血餅

Claims (15)

1. 複数の成分領域へ分離された生体試料を測定する生体試料測定装置であって、
   前記生体試料に対して光を照射する面光源、
   前記生体試料を透過した前記光を用いて前記生体試料の２次元の撮像画像を生成する撮像器、
   前記生体試料を透過した前記光を反射する第１ミラー、
   前記第１ミラーから反射された前記光を前記撮像器へ向けて反射する第２ミラー、
   前記光を吸収する吸収体、
   を備え、
   前記吸収体は、前記第２ミラーを反射した前記光が前記生体試料へ向かって戻る反射経路上において前記光を遮る位置に配置されている
   ことを特徴とする生体試料測定装置。
2. 前記吸収体は、前記第１ミラーから前記第２ミラーへ向かって反射する前記光を、前記第１ミラーと前記第２ミラーとの間における前記光の経路上において妨げることがない位置に配置されている
   ことを特徴とする請求項１記載の生体試料測定装置。
3. 前記吸収体は、少なくとも１箇所において折り曲げられた形状を有することにより、前記光を遮る第１部分と、前記光を遮る第２部分とを備える
   ことを特徴とする請求項１記載の生体試料測定装置。
4. 前記吸収体は、前記生体試料と前記撮像器との間の空間のうち少なくとも第１範囲において前記光を遮断する位置に配置されており、
   前記第１範囲は、
   前記生体試料を収容した容器の第１側面と前記撮像器の第２側面に対して接する第１接線、
   前記容器の前記第１側面とは反対側の第３側面と前記撮像器の前記第２側面とは反対側の第４側面に対して接する第２接線、
   によって挟まれた領域である
   ことを特徴とする請求項１記載の生体試料測定装置。
5. 前記吸収体は、前記面光源と前記撮像器との間の空間のうち少なくとも第２範囲において前記光を遮断する位置に配置されており、
   前記第２範囲は、
   前記面光源の発光面の一端と前記撮像器の第５側面に対して接する第３接線、
   前記発光面の他端と前記撮像器の前記第５側面とは反対側の第６側面に対して接する第４接線、
   によって挟まれた領域である
   ことを特徴とする請求項１記載の生体試料測定装置。
6. 前記生体試料測定装置はさらに、前記成分領域のうち測定対象とする対象部分を前記撮像画像から特定する画像処理部を備え、
   前記面光源は、前記生体試料を透過した前記光が前記生体試料から出射される箇所のうち少なくとも一部を直接照射することができる面サイズを有し、
   前記画像処理部は、前記撮像画像のうち、前記一部を透過した前記光から生成した部分を用いることなく、前記対象部分を特定する
   ことを特徴とする請求項１記載の生体試料測定装置。
7. 前記生体試料測定装置はさらに、前記成分領域のうち測定対象とする対象部分を前記撮像画像から特定する画像処理部を備え、
   前記撮像器は、前記生体試料を透過した前記光が有する第１波長成分を用いて、前記生体試料の第１撮像画像を生成し、
   前記撮像器は、前記生体試料を透過した前記光が有する第２波長成分を用いて、前記生体試料の第２撮像画像を生成し、
   前記画像処理部は、前記第１撮像画像における前記第１波長成分を用いて生成された部分と、前記第２撮像画像における前記第２波長成分によって生成された部分との間の差分を計算し、
   前記画像処理部は、前記差分が閾値以上となる部分を特定することにより、前記対象部分の範囲を特定する
   ことを特徴とする請求項１記載の生体試料測定装置。
8. 前記生体試料測定装置はさらに、前記生体試料を前記生体試料測定装置に対して導入する搬入口を備える
   ことを特徴とする請求項１記載の生体試料測定装置。
9. 前記面光源の発光方向と前記撮像器の受光方向は互いに平行であり、
   前記面光源が前記光を出射する向きと、前記撮像器が前記光を受け取るときの前記光の向きは、互いに反対である
   ことを特徴とする請求項１記載の生体試料測定装置。
10. 前記生体試料測定装置は、ラベルが貼られた容器に収容された前記生体試料を測定する
    ことを特徴とする請求項１記載の生体試料測定装置。
11. ラベルが貼られた容器に収容されかつ複数の成分領域へ分離された生体試料を測定する生体試料測定方法であって、
    前記生体試料に対して面照明光源から光を照射するステップ、
    前記生体試料を透過した前記光を用いて撮像器によって前記生体試料の２次元の撮像画像を生成するステップ、
    前記生体試料を透過した前記光を第１ミラーによって反射するステップ、
    前記第１ミラーから反射された前記光を第２ミラーによって前記撮像器へ向けて反射するステップ、
    前記光を吸収する吸収体によって前記光を吸収するステップ、
    を有し、
    前記吸収体は、前記第２ミラーを反射した前記光が前記生体試料へ向かって戻る反射経路上において前記光を遮る位置に配置されている
    ことを特徴とする生体試料測定方法。
12. 複数の成分領域へ分離された生体試料を測定する生体試料測定装置であって、
    前記生体試料に対して光を照射する面光源、
    前記生体試料を透過した前記光を用いて前記生体試料の２次元の撮像画像を生成する撮像器、
    前記生体試料を透過した前記光を前記撮像器へ向けて反射するミラー、
    前記光を吸収する吸収体、
    を備え、
    前記吸収体は、前記生体試料から散乱または透過した前記光が前記撮像器から反射して前記生体試料へ向かって戻る反射経路上において前記光を遮る位置に配置されている
    ことを特徴とする生体試料測定装置。
13. 前記吸収体は、前記ミラーから前記撮像器へ向かって反射する前記光を、前記ミラーと前記撮像器との間における前記光の経路上において妨げることがない位置に配置されている
    ことを特徴とする請求項１２記載の生体試料測定装置。
14. 前記吸収体は、前記生体試料と前記撮像器との間の空間のうち少なくとも第１範囲において前記光を遮断する位置に配置されており、
    前記第１範囲は、
    前記生体試料を収容した容器の第１側面と前記撮像器の第２側面に対して接する第１接線、
    前記容器の前記第１側面とは反対側の第３側面と前記撮像器の前記第２側面とは反対側の第４側面に対して接する第２接線、
    によって挟まれた領域である
    ことを特徴とする請求項１２記載の生体試料測定装置。
15. 前記吸収体は、前記面光源と前記撮像器との間の空間のうち少なくとも第２範囲において前記光を遮断する位置に配置されており、
    前記第２範囲は、
    前記面光源の発光面の一端と前記撮像器の第５側面に対して接する第３接線、
    前記発光面の他端と前記撮像器の前記第５側面とは反対側の第６側面に対して接する第４接線、
    によって挟まれた領域である
    ことを特徴とする請求項１２記載の生体試料測定装置。

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