JP2024506649A - 単一の画像取込みデバイスを使用して検体容器の３ｄ中心位置を識別するように適用された方法および装置 - Google Patents

Abstract

トラック上の検体容器の３Ｄ中心位置を判定する方法。本方法は、トラック上に較正物体を用意することと；トラックに隣接するように初期較正画像取込みデバイスを用意することと；トラックに沿った少なくとも異なる２つの長手方向地点に較正物体を動かすことと；較正物体が第１の長手方向地点に位置する状態で第１の画像を取り込むことと；較正物体が第２の長手方向地点に位置する状態で第２の画像を取り込むことと；少なくとも第１の画像および第２の画像に基づいて、トラックに沿った中心位置の３次元経路軌道を判定することとを含む。本方法を使用して、可視領域内のいずれかの場所で撮像された検体容器の３Ｄ中心位置を判定することができる。本方法を実行するように適用されたキャラクタリゼーション装置および検体試験装置が、他の態様と同じように説明される。【選択図】図３Ａ

Description

関連出願の相互参照
本願は、２０２１年２月１１日出願の「ＭＥＴＨＯＤＳ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＡＤＡＰＴＥＤ ＴＯ ＩＤＥＮＴＩＦＹ ３Ｄ ＣＥＮＴＥＲ ＬＯＣＡＴＩＯＮ ＯＦ Ａ ＳＰＥＣＩＭＥＮ ＣＯＮＴＡＩＮＥＲ ＵＳＩＮＧ Ａ ＳＩＮＧＬＥ ＩＭＡＧＥ ＣＡＰＴＵＲＥ ＤＥＶＩＣＥ」という名称の米国特許仮出願第６３／１４８，５２９号の利益を主張するものであり、その開示の全体をあらゆる目的で参照によって組み入れる。

本開示は、生物学的検体の試験に使用する方法および装置に関し、より詳細には、生物学的検体の試験において検体容器をキャラクタリゼーションする方法および装置に関する。

自動試験システムは、血清、血漿、尿、間質液、脳脊髄液など、検体中の被分析物または他の成分を識別するために、免疫学的検定または臨床化学分析を行うことができる。利便性および安全性の理由から、それらの検体は、ほとんど例外なく検体容器（たとえば、血液採取チューブ）に収容され、容器には色付きのキャップをかぶせることができる。検体のいくつかは、検体容器から取り出され、アッセイによる分析および／または臨床化学分析を受ける。アッセイまたは臨床化学分析の間の反応は様々な変化を生み出し、それらの変化は、いくつかの実施形態において患者の疾患の状態を示唆する可能性がある、検体中の被分析物または他の成分の濃度を判定するために読み取りできかつ／または操作できる。

自動試験技術の改良は、高さおよび幅などの検体容器の寸法、ならびに／または、溶血、黄疸、もしくは脂肪血（ＨＩＬ：ｈｅｍｏｌｙｓｉｓ，ｉｃｔｅｒｕｓ，ｏｒ Ｌｉｐｅｍｉａ）などの妨害因子の存在、または血塊、気泡、もしくは泡沫などのアーチファクトの存在を識別するために使用できる、試料成分を分離するための検体容器の遠心分離、検体へのアクセスを容易にするためのキャップの着脱（キャップの取外し）、アリコートの用意、および品質検査など、プレアナリティカル試料の用意および取扱い動作における対応する進歩によって実現されてきた。このようなプレアナリティカルデバイスは、検査室オートメーションシステム（ＬＡＳ：ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ）の一部とすることができる。ＬＡＳは、検体容器内の検体を、トラック上の１つまたはそれ以上のプレアナリティカル試料処理ステーションに自動的に輸送でき、そのため、分析を行う前にその検体に様々な前処理動作を行うことができる。

ＬＡＳは、バーコードラベル付き検体容器（たとえば、チューブ）に収容された、いくつかの異なる検体を取り扱うことができる。バーコードラベルは、試験指示および他の所望の情報と共に検査室情報システム（ＬＩＳ：ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ）からの人口統計学的情報に関係する受入れ番号を含むことができる。オペレータまたはロボットが、ラベル付き検体容器をＬＡＳシステム上に載置でき、そのＬＡＳシステムは、ＬＡＳに接続できるかまたはその一部とすることができる１つまたはそれ以上の分析器によるアッセイまたは臨床化学分析すべてを検体に受けさせる前に、プレアナリティカル動作のために検体容器をトラックに沿って自動的に送ることができる。

このような試験システムにおいて、分析のために与えられる検体容器は、様々な高さおよび様々な幅（たとえば、直径）のものなど、様々なサイズのものとすることができ、それらの識別が望まれる。

第１の態様によれば、本開示は、トラック上の検体容器の位置を判定する方法を対象とする。本方法は、トラック上に較正物体を用意することと；トラックに隣接するように初期較正画像取込みデバイスを用意することと；第１の長手方向地点と、第１の長手方向地点とは異なる第２の長手方向地点とを含む、トラックに沿った少なくとも異なる２つの長手方向地点に較正物体を動かすことと；較正物体が第１の長手方向地点に位置する状態で、画像取込みデバイスを使用して第１の画像を取り込むことと；較正物体が第２の長手方向地点に位置する状態で、画像取込みデバイスを使用して第２の画像を取り込むことと；少なくとも第１の画像および第２の画像に基づいて、トラックに沿った中心位置の３次元経路軌道を判定することとを含む。

別の態様によれば、キャラクタリゼーション装置が提供される。本キャラクタリゼーション装置は、トラック上を可動である較正物体と；トラックに隣接して位置する較正画像取込みデバイスと；較正画像取込みデバイスに接続されるコンピュータとを含み、コンピュータは：第１の長手方向地点と、第１の長手方向地点とは異なる第２の長手方向地点とを含む、トラックに沿った少なくとも異なる２つの長手方向地点に較正物体を動かすことと、較正物体が第１の長手方向地点に位置する状態で、較正画像取込みデバイスを使用して第１の画像を取り込むことと、較正物体が第２の長手方向地点に位置する状態で、較正画像取込みデバイスを使用して第２の画像を取り込むことと、少なくとも第１の画像および第２の画像に基づいて、トラックに沿った中心位置の３次元経路軌道を判定することと、を引き起こすように構成されており、そのように動作可能である。撮像領域内のどの場所で止まっていても検体容器の３Ｄ中心位置を、中心位置の３次元経路軌道に基づいて判定できる。

別の態様において、検体試験装置が提供される。本試験装置は、トラックと；検体容器を担持するように構成された、トラック上を可動の検体キャリアと；トラックの周りに配置される１つまたはそれ以上のキャラクタリゼーション装置とを含み、１つまたはそれ以上のキャラクタリゼーション装置はそれぞれ：トラックに隣接する、較正画像取込みデバイスと；コンピュータとを含み、コンピュータは、較正画像取込みデバイスに接続され：少なくとも撮像領域で撮られた較正物体の第１の画像および第２の画像に基づいて、トラックのセグメントに沿った中心位置の３次元経路軌道を判定し；トラック上でキャリアによって担持された検体容器を撮像領域に動かし；容器画像を取得するために撮像領域内で検体容器の撮像を行い；検体容器の側方のエッジの間の中心平面を判定し；中心平面の地点における検体容器の３次元中心である、中心平面と３次元経路軌道との交点を検出するために中心平面を背面投影するように構成されている。

本開示を実行するために企図される最良の形態を含むいくつかの例示的な実施形態および実装形態を示すことによって、本開示のさらなる他の態様、構成、および利点が以下の説明から容易に明らかになる。本開示は、他の様々な実施形態も可能であり、そのいくつかの詳細は、本開示の範囲からまったく逸脱することなく様々な点で修正できる。したがって、図面および明細書は、本質的に例示であり、限定的でないとみなすべきである。本開示は、特許請求の範囲内にあるすべての修正例、等価物、および代替例を含むものである。

以下で説明する図面は、例示を目的とするものであり、必ずしも縮尺通りに描かれているとは限らない。図面は、本開示の範囲を決して限定するものではない。同様の数字は、どの図面でも同様の要素を指すために使用されている。

本開示の１つまたはそれ以上の実施形態による、検体容器の３Ｄ中心位置を判定するように構成された１つまたはそれ以上のキャラクタリゼーション装置と、１つまたはそれ以上の分析器（たとえば、臨床化学またはアッセイ機器）とを含む、検体試験装置の上面図を示す。 ラベル付き検体容器の側面図を示し、その容器の３次元（３Ｄ）中心位置は、本開示の１つまたはそれ以上の実施形態によるキャラクタリゼーション方法およびキャラクタリゼーション装置によって定量化可能である。 本開示の１つまたはそれ以上の実施形態による、複数の画像を取り込むように構成されたキャラクタリゼーション装置の斜視図を示し（図示を助けるためにハウジング部分の外形は破線で示されている）、較正物体がトラックに沿った第２の地点に示されている。 本開示の１つまたはそれ以上の実施形態による、撮像領域内のトラックに沿った地点における検体容器の画像を取り込み、その３Ｄ中心位置を判定するように構成された、キャラクタリゼーション装置の斜視図を示す。 本開示の１つまたはそれ以上の実施形態による、トラックに沿って離間した第１および第２の地点における較正物体の画像を取り込み、トラックに沿った３Ｄ経路軌道を判定するように構成された、キャラクタリゼーション装置の概略上面図を示す。 撮像領域内のトラックに沿った地点における検体容器の側方の画像を示し、その画像からその地点における検体容器の３Ｄ中心位置を本開示の１つまたはそれ以上の実施形態に従って判定できる。 本開示の１つまたはそれ以上の実施形態による、撮像領域内のトラックに沿った地点における検体容器の３Ｄ中心位置を判定するように構成された、キャラクタリゼーション装置の概略上面図を示す。 本開示の１つまたはそれ以上の実施形態による、図４Ａのキャラクタリゼーション装置（図示を助けるためにハウジング部分の外形は破線で示されている）の概略側面図を示す（図示の目的で光源３００Ｂは示していない）。 １つまたはそれ以上の実施形態による、検体容器および検体をキャラクタリゼーションするように適用された、キャラクタリゼーション装置の機能構成要素のフローチャートを示す。 １つまたはそれ以上の実施形態による、検体容器の３Ｄ軌道経路をキャラクタリゼーションするように適用された方法のフローチャートを示す。 １つまたはそれ以上の実施形態による、検体容器の３Ｄ中心位置をキャラクタリゼーションする方法のフローチャートを示す。

公差の累積およびばらつきによって、トラックに沿った位置で、詳細には、様々なプレアナリティカル動作および分析器の正面の位置で、検体容器の３次元（３Ｄ）中心位置の厳密な位置が不明の場合がある。３Ｄにおける検体容器の厳密な位置（その中心位置）および／または検体容器のサイズもしくはタイプを判定する際に直面する課題のせいで、そのような中心位置ならびにそのようなサイズを容易にかつ正確に判定するように適用された方法および装置に対する要求が満たされていない。

具体的には、１つまたはそれ以上のプレアナリティカルステージで、様々な検体容器の３Ｄ中心位置およびサイズを取得することが望ましい場合がある。というのは、その情報は、追従するべき位置合わせについて、プレアナリティカル装置（たとえば、遠心機、デキャッパ、アスピレータなど）への通知を助けることができるからである。さらに、これは、検体試験システムに入れられるチューブの幾何形状がサポートされていない場合のフェイルセーフとして働く。別の面では、ロボットによって検体容器を取り扱うときに、検体容器のサイズおよび３Ｄ中心位置を認識していることは、３Ｄ空間においてロボットのグリッパが検体容器に適正に位置合わせされることを助け、したがって、それらの間の衝突を避けるかまたは最小限に抑えることができる。さらに、検体容器のサイズおよび３Ｄ中心位置を認識していることは、正しい位置での吸引のためにピペットの降下を支援して、検体容器／ピペットの衝突および／または吸引不良を避けることができる。

検体中のＨＩＬレベルを判定することなど、容器のサイズ、検体のレベル、および検体の品質を評価するように構成された、いくつかの従来技術の品質検査モジュールでは、検体容器に収容された検体の全体的な３６０度のビューを提供することを支援する３つのカメラが設けられている。したがって、そのような従来の品質検査モジュールでは、カメラが適切に較正されたときは、３Ｄ空間内の検体容器の幾何形状を再構築することが可能である。複数のカメラからの入力を使用するこのような再構築が完了すると、高さおよび幅（たとえば、直径）をある程度正確に判定できる。

しかし、マルチビュー撮像を行うために３つのカメラを有するいくつかのシステムは、コストの観点から現実的ではない。したがって、本開示は、いくつかの実施形態において、画像取込みデバイスを１つだけ使用して（たとえば、単一のカメラを使用して）、検体容器の幾何形状を測定でき、検体容器の３Ｄ中心位置の３Ｄ中心座標も計算できる方法、装置、およびシステムを提供する。さらに、いくつかのＬＡＳシステムでは、公差の累積および設置のばらつきのせいで正確なトラックの配設が難しいため、品質検査モジュール内の検体容器の３Ｄ中心位置を認識していることがトラック上の他の位置における中心位置の正確な位置につながらない可能性がある。トラック上の検体容器の運動を有効にするトラックと併せて、キャラクタリゼーション装置において単一の画像取込みデバイスを使用することによって、ＬＡＳのトラックに沿った任意の所望の位置において検体容器の３Ｄ中心位置およびサイズを判定する単純かつ効果的な方法および装置が実現される。

いくつかの既存の試験システムでは、検体容器の幾何形状は、以下の２つの手法のいずれかにおいて、複数のカメラのうちの１つだけを使用して品質検査モジュールにおいて測定される。第１の方法では、（筒状の較正ツールなど）既知の幾何形状の検体容器（たとえば、チューブ）が、品質検査モジュール内のトラック上の予め決められた地点まで動かされ、次いで、その画像が取り込まれる。高さ（ＨＴ）および幅（Ｗ）はピクセルで測定される。異なるサイズの検体容器に遭遇したときは、その異なるサイズの検体容器が、そのトラック上で以前と厳密に同じ地点に動かされ、その高さＨＴおよび幅Ｗは、以前に取得したピクセルでの画像測定に基づいて比例的に導き出すことができる。その方法はある程度正確に高さＨＴおよび幅Ｗを導き出すことができるが、検体容器に関する精密な３Ｄ中心位置の推定を行うことができない。

したがって、第１の広範な態様において、本開示の実施形態は、検体容器の３Ｄ中心位置ならびに幅Ｗおよび高さＨＴなどの検体容器の物理的寸法を判定するように構成され、そのように動作できる（動作可能な）、キャラクタリゼーション方法、キャラクタリゼーション装置、および検体試験システムを提供する。

１つまたはそれ以上の実施形態において、キャラクタリゼーション方法は、予め決められた厳密な地点に検体容器を毎回動かす必要がなく、トラックの幾何形状についての以前のコンピュータ援用製図（ＣＡＤ：ｃｏｍｐｕｔｅｒ ａｉｄｅｄ ｄｒａｆｔｉｎｇ）情報を必要としない。さらに、本キャラクタリゼーション方法は、機械のセットアップに極めて厳しい公差を必要とせずに、検体容器の中心位置の３Ｄ座標の精密な推定を導き出す（ロボットグリッパおよびピペットの位置合わせタスクに使用できる）。最後に、本キャラクタリゼーション方法は、トラックが画像取込みデバイス（たとえば、カメラ）に平行であることを厳密には必要とせず、画像取込みデバイスからの各視線に沿ってトラックに重複点がない場合に限り、トラックがわずかに傾斜しているかまたは湾曲さえしている事例に対処することすらできる。

検体容器の幅Ｗを認識していることは、血清部分もしくは血漿部分、沈殿血液部分、または両方の体積の定量化など、検体の様々な部分のさらなる定量化（たとえば、体積）のために使用可能である。検体容器の高さＨＴは、吸引を実行するためにピペットを動かすときの検体容器とピペットとの衝突を最小限に抑えるために、液体吸引システムのピペットに関する基準高さを確立するように試験システムの任意のロボットシステムによって使用可能である。検体容器の厳密な３Ｄ中心位置を認識していることは、検体容器とロボットグリッパとの衝突を避けながらロボットグリッパを使用して検体容器を持ち上げることも可能にする。さらに、グリッパが検体容器を適切に把持できるように、ＨＴおよびＷ、ならびに厳密な３Ｄ中心位置を使用して、任意のロボットグリッパのジョーを位置特定し、適切に離間させることができる。

本開示によれば、キャラクタリゼーション方法は、検体容器の３Ｄ中心位置および／またはサイズを認識することが役立つ任意の位置で、トラックに沿って位置する単一の画像取込みデバイス（たとえば、カメラ）を使用することができる。たとえば、その遠心機の持上げの位置、等分機の吸引／供給の位置、トラック上の任意の他のロボットによる持上げおよび／もしくは載置の位置、分析器の位置、またはロボットの持上げもしくは載置動作が繰り返し起きる任意の他の適切な位置など、遠心ステーションで、品質検査モジュール内のある位置にキャラクタリゼーション装置を実装できる。

キャラクタリゼーション方法はまず、３次元（３Ｄ）空間における所望の対象領域にトラック経路を計画することを含む。たとえば、キャラクタリゼーション方法は、撮像領域のトラックに沿った様々な長手方向地点において、同じ較正物体（たとえば、較正ツール）の複数の画像を撮ることと、それらの画像からトラックに沿った中心の３Ｄ軌道を判定することとを含むことができる。これは、既知の幾何形状の較正物体に関して行われ、その軌道を使用して、キャラクタリゼーション方法は、３次元空間における較正物体の中心をマッピングすることができる。本方法は、自動診断設備などの、任意の画像取込みデバイス（たとえば、カメラ）およびトラックセットアップに利用可能である。

具体的には、トラックは、キャリア上で検体容器の検体を分析（たとえば、分析試験またはアッセイ）のための様々な位置に担持し、トラック上の他の位置は、それらの位置で完全に正確ではない可能性があっても、品質検査モジュールから判定される幾何学的寸法（ＷおよびＨＴ）および３Ｄ中心位置を使用することができる。より正確な３Ｄ中心位置のために、１つまたはそれ以上のキャラクタリゼーション装置をトラックの周りの他の位置に含むことができる。品質検査モジュールにおける後続のプレスクリーニング、化学的分析、またはアッセイは、適切な分析器において行うことができる。「分析器（ａｎａｌｙｚｅｒ）」という用語は、本明細書では、臨床化学分析器および／またはアッセイ機器および／または同様のものを意味するために用いられている。一実施形態において、品質検査モジュールはトラック上に設けることができ、そのため、トラックのインプットレーン上またはトラックに沿った別の場所など、トラック上にある間に検体容器を寸法に関してキャラクタリゼーションできる。

進歩性のあるキャラクタリゼーション方法、キャラクタリゼーション装置、および１つまたはそれ以上のキャラクタリゼーション装置を含む試験システムのさらなる詳細を、ここで図１～図７を参照しながら説明する。

図１は検体試験装置１００の例示的な実施形態を示し、検体試験装置１００は、検体試験装置１００のトラック１２１の周りに配置された１つまたはそれ以上の分析器（たとえば、それぞれ第１、第２、および第３の分析器１０６、１０８、１１０）による分析の前に、ローディングエリア１０５に設けられた１つまたはそれ以上のラック１０４に収容できる複数の検体容器１０２を自動的に処理でき、そのように動作可能である。それよりも多いまたは少ない分析器を使用できることが明らかなはずである。分析器１０６、１０８、１１０は、１つもしくはそれ以上の臨床化学分析器および／もしくは１つもしくはそれ以上のアッセイ機器など、またはそれらの組み合わせとすることができる。検体容器１０２は、血液採取チューブなど、概して、任意の透明または半透明の容器とすることができる（図２参照）。本明細書で後に説明するように、検体容器１０２は、トラック１２１上をキャリア１２２に載せられて動かされることが可能である。より詳細には、検体試験装置１００は、ベース１２０（たとえば、フレームまたは他の構造）を含むことができ、ベース１２０の上にトラック１２１を取り付けるかまたは支持することができる。

図２に示すように、自動的に処理される予定の検体２１２は、検体容器１０２に入れられた状態で検体試験装置１００に提供可能であり、検体容器１０２にはキャップ２１４をかぶせることができる。キャップ２１４は、様々な形状および／または色（たとえば、赤色、紺青色、薄青色、緑色、灰色、黄褐色、黄色、または他の色）を有することができる。色および／または形状は、行われる予定の試験および／または検体容器１０２に供給される添加物についての有用な情報を提供する。検体容器１０２はそれぞれ、チューブ２１３を含むことができ、チューブ２１３は、検体試験装置１００上の様々な位置で機械可読とすることができるバーコード、英字、数字、もしくは英数字の印、またはそれらの組み合わせなどの識別情報２１５を含むラベル２１８を備えることができる。識別情報２１５は、たとえば、患者の識別と、場合によっては検体２１２に実行される試験とを示すことができる。識別情報２１５は、指示されている試験などの追加的な情報を提供するように、検査室情報システム（ＬＩＳ）１４７と連携していてもよい。ラベル２１８は、検体容器１０２に接着されるか、または別法でその側面に設けられる。ラベル２１８は、概して、検体容器１０２の全周にまたは検体容器１０２の全長に沿って延びることはない。したがって、ラベル２１８が検体２１２の一部を遮る場合があるが、検体２１２の一部はやはり視認可能にできる。いくつかの実施形態において、わずかに重なった複数のラベル２１８が存在できる。いくつかの実施形態において、ラック１０４は、検体追跡に使用できる追加的な識別情報をその上に有することができる。理解すべきであるように、遮られていない領域は、特定の画像取込みデバイスに向くなど、所望の位置を向くように、キャリア１２２上にある間に手動または自動の手段によって方向付けることができる。

再び図１を参照すると、適切に較正されたロボット１２４が、所望の検体容器１０２を１つまたはそれ以上のラック１０４から持ち上げ、コンピュータ１２３からのコントロールコマンドを介して、トラック１２１上の予めプログラムされた位置またはトラックのインプットレーン（図示せず）に位置するキャリア１２２にその検体容器１０２を載置することができる。コンピュータ１２３は、マイクロプロセッサーベースの中央処理装置ＣＰＵ、適切なメモリ、ソフトウェア、および調整用電子機器、ならびに様々な試験システムの構成要素を動作させるためのドライバを含むことができる。コンピュータ１２３は、検体試験装置１００のベース１２０の一部として収容されてもよく、ベース１２０から離間していてもよい。コンピュータ１２３は、ローディングエリア１０５へのおよびそこからのキャリア１２２の動きと、トラック１２１上での運動と、遠心ステーション１２５へのおよびそこからの運動と、遠心ステーション１２５の動作と、品質検査モジュール１３０へのおよびそこからの運動ならびに品質検査モジュール１３０の動作と、等分ステーション１３１へのおよびそこからの運動ならびに等分ステーション１３１の動作と、各分析器１０６、１０８、１１０へのおよびそこからの運動とを制御するように動作することができる。コンピュータ１２３は、トラック１２１の周りに位置する１つまたはそれ以上のキャラクタリゼーション装置１０１のインターフェースとなることもでき、その算定および動作を実行することができる。ほとんどの事例で、様々なタイプの試験（たとえば、アッセイおよび／または臨床化学）を実行する各分析器１０６、１０８、１１０の動作は、コンピュータ１２３がインターフェースになっている内蔵ソフトウェアによって実行される。

ローディングエリア１０５は、処理後にキャリア１２２から検体容器１０２をアンロードすることも可能にするという２重の機能を果たすことができる。ロボット１２４のロボットグリッパは、１つまたはそれ以上のラック１０４から検体容器１０２を把持し、検体容器１０２をキャリア１２２上に、一般的に１つの容器を１つのキャリア１２２に、動かしそれをロードするように構成することができる。いくつかの実施形態において、ロボット１２４は、試験が完了したときに検体容器１０２をキャリア１２２から取り出すように構成することができる。ロボット１２４は、ＸおよびＺ（Ｘ－Ｙ平面に垂直）運動、ＹおよびＺ運動、Ｘ、Ｙ、およびＺ運動、またはｒおよびシータ運動が可能なロボットアームまたは構成要素を１つまたはそれ以上（たとえば、最少で２つ）含むことができ、ロボット１２４は、検体容器１０２の側面を把持することによって検体容器１０２を持ち上げ、それを載置するように適用された、ロボットグリッパを備えることができる。しかし、任意の適切なタイプのロボット１２４を使用可能である。

キャリア１２２によって担持される検体容器１０２は、ロボット１２４によってトラック１２１上にロードされたときに、遠心ステーション１２５（たとえば、検体２１２の分別を実行するように構成された自動遠心機）まで進むことができる。ロード／アンロードロボット１２６がキャリア１２２から検体容器１０２を持ち上げ、それを遠心ステーション１２５の遠心機に載置できる位置など、遠心ステーション１２５およびトラック１２１に隣接した位置に、キャラクタリゼーション装置１０１が設けられることが可能である。キャリア１２２が止まる位置（またはトラック上の任意の他の位置）における検体容器１０２の厳密な３Ｄ中心位置を認識していることは、ロボットがその位置での検体容器１０２の中心位置の厳密な地点を認識しているため、検体２１２をこぼすかまたは検体容器１０２を破損させる可能性があるロボットグリッパと容器との衝突を避けることを助ける。理解されている通り、キャラクタリゼーション装置１０１は、本明細書に記載されているように、３Ｄ中心位置を認識することが望まれるどの位置でも使用することができる。たとえば、キャラクタリゼーション装置１０１は、検体２１２をこぼすかまたは検体容器１０２もしくはピペットを破損させる可能性があるピペットと容器との衝突を避けるように、ローディングエリア１０５、品質検査モジュール１３０（その画像取込みデバイスの１つを使用する）、等分ステーション１３１に位置し、ピペットと容器との衝突またはロボットと容器との衝突を避けるように分析器１０６、１０８、１１０のうちの１つまたはそれ以上に位置してよい。キャラクタリゼーション装置１０１は、他の位置に位置してよい。

図３Ａから図３Ｄは、キャラクタリゼーション装置１０１の例示的な実施形態を示す。キャラクタリゼーション装置１０１は、トラック１２１上を可動の較正物体３２５を含む（図３Ａ～図３Ｃにはトラック１２１の一部分だけが示されている）。トラック１２１は、レール付きトラック（たとえば、モノレールトラックまたはマルチレールトラック）、コンベヤベルトの集まり、チェーン、可動プラットフォーム、または他の適切な搬送機構とすることができる。いくつかの実施形態において、トラック１２１は、円形、蛇行状、または他の形状を有してよく、閉トラック（すなわち、無端トラック）とすることができる。いくつかの実施形態において、トラック１２１は、個々の検体容器１０２をキャリア１２２によって、または複数の検体容器１０２を各キャリア１２２に載せて輸送することができる。いくつかの実施形態において、検体容器１０２は、直立状態でトラック１２１上を可動の、キャリア１２２のレセプタクルに受け入れられるように構成されている。

図示の実施形態において、キャリア１２２は、たとえば、カート３２４によってトラック１２１上で担持可能である。カート３２４は、トラック１２１に沿った所望の位置で止まるようにプログラム可能、指令可能、または別法で強制可能である。キャリア１２２は、カート３２４から着脱可能にでき、たとえば穴にレジストレーションされる複数のピンなど、カート３２４にレジストレーションするための任意の適切な手段を含むことができる。これは、カート３２４上で固定された向きにキャリア１２２を配設する。いくつかの実施形態において、カート３２４は、トラック１２１上で検体容器１０２を動かし、プログラムされた指示に従ってトラック１２１に沿った所望の位置で止めるように構成された、リニアモータなどのオンボード駆動モータを含むことができる。キャリア１２２はそれぞれ、定められた直立姿勢に検体容器１０２を保持および固定するように適用されたホルダ１２２Ｈ（図３Ｂ）を含むことができる。ホルダ１２２Ｈは、検体容器１０２がそこに挿入されるときに共通の中心を提供する３つ以上の板ばねまたはフィンガを含むことができる。板ばねの使用によって、やはりキャリア１２２上で共通の中心位置に検体容器１０２を配設しながら、検体容器１０２の様々な幅Ｗがキャリア１２２によって受けられることが可能になる。いくつかの実施形態において、カート３２４およびキャリア１２２は一体とすることができる。

較正物体３２５は、図３Ａおよび図３Ｃに最もよく示されているように、第１の平坦面３２５Ａと、そこからある角度で配置された第２の平坦面３２５Ｂとを少なくとも有するＶ字形のマーカツールを含むことができる。たとえば、２つの面３２５Ａ、３２５Ｂは、約９０度から約１５０度の互いに傾斜した角度で配置することができる。いくつかの実施形態において、すべての面の間に約１２０度を有することができる第３の平坦面が設けられている。具体的には、較正物体３２５は、既知の幾何形状を有する３次元ツールと、３次元ツール上のそれらの地点が既知である面３２５Ａ、３２５Ｂのそれぞれに設けられた１つまたはそれ以上の較正パターン３２５Ｐとを含む。チェッカーボードパターン、またはエッジを識別可能な１つもしくはそれ以上の幾何学的物体など、任意の適切なパターンを使用可能である。較正物体３２５は、軸３２９とされる中心位置を含むことができ、その中心位置は、ベース３３１上において、キャリア１２２のホルダ１２２Ｈの中心、すなわち、ホルダ１２２Ｈ中に保持されているときの検体容器１０２の中心位置３２９と同じ中心位置に位置することができる。このように、較正物体３２５の中心３２９は、キャリア１２２のホルダ１２２Ｈの中心３２９、すなわち、ホルダ１２２Ｈ中に保持されているときの検体容器１０２の中心位置３２９と同じである。ベース３３１は、固定された向きでカート３２４上に位置し、したがって、較正物体３２５およびベース３３１は、カート３２４と共に動く。較正パターン３２５Ｐの寸法および位置は、軸３２９とベース３３１との空間的関係と同様に既知である。いくつかの実施形態において、Ｖ字形のマーカツールは、中心３２９およびベース３３１に対する、したがってカート３２４に対する、既知の位置および幾何形状を有するホフマンマーカ（Ｈｏｆｆｍａｎ ｍａｒｋｅｒ）がその上に設けられている。

キャラクタリゼーション装置１０１はさらに、トラック１２１の側部に沿った地点など、トラック１２１に隣接する地点に位置する、較正画像取込みデバイス３２８を含む。較正画像取込みデバイス３２８は、標準的な自動較正技術（たとえば、カメラ較正技術）など、画像取込みデバイス３２８の内部特性（たとえば、焦点距離、画像中心、スキュー、およびレンズディストーション係数）を取得するための任意の適切な手段によって較正される。それらの較正技術は、典型的には、既知の寸法の印刷された平坦な目標物（たとえば、ホフマンマーカグリッドまたはチェッカーボードパターン）を使用することと、画像取込みデバイス３２８の内部パラメータを判定するために反復改良技術を利用することとを含む。画像取込みデバイス３２８の内部特性を認識していることは、レンズディストーション（たとえば、不完全なレンズ製造から生じる可能性がある）によって起きる少なくともいくつかの不正確さを解消しながらユークリッド空間におけるシーンの構造の推定を有効にするため、どの３Ｄ撮像タスクにも不可欠である。

較正画像取込みデバイス３２８は、フォーカスレンズ系と１つまたはそれ以上のセンサとの任意の組み合わせとすることができる。たとえば、較正画像取込みデバイス３２８は、従来のデジタルカメラ（たとえば、カラーカメラまたはモノクロカメラ）、または任意の適切なフォーカスレンズ系と連結された電荷結合素子（ＣＣＤ）、光検出器アレイ、１つもしくはそれ以上のＣＭＯＳセンサなどとすることができる。たとえば、較正画像取込みデバイス３２８は、トラック１２１に沿った複数の異なる撮像位置（第１の位置Ａおよび第２の位置Ｂを含む）で画像を取り込むように構成することができる。較正画像取込みデバイス３２８は、複数の異なる撮像位置でデジタル画像（すなわち、画素化された画像）を取込みできるデバイスとすることができる。各画像の画像解像度は、たとえば０．５ＭＰから１０ＭＰなど、約０．５ＭＰ以上とすることができる。他のピクセル解像度を使用することができる。較正画像取込みデバイス３２８は高速画像取込みデバイスとすることができ、較正物体３２５を第１の位置Ａおよび第２の位置Ｂで止め、キャリア１２２を撮像位置で止めることが望ましいが、速度が十分に速い場合は、キャリア１２２またはベース３３１および較正物体３２５が動いたままで画像を撮ることができる。

キャラクタリゼーション装置１０１はさらに、較正画像取込みデバイス３２８にＵＳＢケーブルなどによって接続されたコンピュータ１２３を含む。コンピュータ１２３は、トラック１２１に沿った複数の撮像位置（ＡおよびＢ）で較正物体３２５の側方の画像を取り込むことを、較正画像取込みデバイス３２８にさせるように構成されており、そのように動作可能である。撮像が行われるときに、較正物体３２５を照明することができる。たとえば、較正物体３２５の照明は、たとえば、照明を供給する米国特許出願公開第２０１９／００４１３１８号に記載されている光パネルなど、１つまたはそれ以上の光源３３０Ａ、３３０Ｂによるものとすることができる。光源は、それらの面３２５Ａ、３２５Ｂを照明するように較正物体３２５に対して位置していてよい。たとえば、光パネルは、前面照明を供給でき、較正物体３２５の正面に位置することができ、たとえば、較正画像取込みデバイス３２８のいずれかの側方の面に位置する複数の光源３３０Ａ、３３０Ｂを含むことができる。光源の他の配設および形態を使用してよい。

具体的には、コンピュータ１２３は、カート３２４への駆動信号によって、トラック１２１に沿って、撮像領域３３５（たとえば、広角の可視領域）内の少なくとも異なる２つの長手方向地点に較正物体３２５を動かすことができ、それらの地点は、図３Ｃに示すように少なくとも第１の長手方向地点Ａおよび第２の長手方向地点Ｂ（点線で示された地点）を含み、第２の長手方向地点Ｂは第１の長手方向地点Ａとは異なる。コンピュータ１２３は、適切なタイミングのトリガ信号を介して、較正物体３２５が第１の長手方向地点Ａに位置する状態で、較正画像取込みデバイス３２８を使用して較正物体３２５の第１の画像を取り込むことを、較正画像取込みデバイス３２８にさせることができる。コンピュータ１２３はさらに、第２の長手方向地点Ｂに較正物体３２５を動かすようにカート３２４に指令し、較正物体３２５が第２の長手方向地点Ｂに位置する状態で、較正画像取込みデバイス３２８を使用して較正物体３２５の第２の画像を取り込むことができる。第２の長手方向位置Ｂは、第１の長手方向位置Ａから十分に離間しているべきであり、離間していることで、３Ｄ中心位置３５０が後から判定されることが望まれる位置の正面において、キャリア１２２がそこで検体容器１０２を担持しているときに、それらの位置の間の典型的かつ正確な移動経路を取得することができる。さらに、正確性を高めるためにまたはトラックセグメントが線形ではない場合に、画像は、第１の地点Ａと第２の地点Ｂとの間の複数の長手方向地点で取り込むことができる。たとえば、焦点距離が短く、視野が広い（たとえば、５０度以上）、広角レンズ（３５ｍｍ以下）を使用することができる。較正画像取込みデバイス３２８の視野（ビューウィンドウ）内に較正物体３２５が位置する限り、他の広角レンズを使用することができる。

本方法によれば、トラック１２１に沿った中心位置３４０の３次元経路軌道が、少なくとも第１の画像および第２の画像に基づいて判定される。中心位置３４０は、較正物体３２５上で任意の所定の高さにあることが可能であり、２つ以上の較正パターン３２５Ｐの撮像された位置と関連付けて判定可能である。具体的には、トラック１２１の湾曲部に沿っている部分など、経路が線形以外の場合は、１つまたはそれ以上の追加的な画像を撮ることができる。焦点距離、画像中心、スキュー、および場合によってはレンズディストーション係数など（より精密な場合）などの内部カメラパラメータが計算されると、本方法は、少なくとも第１の画像および第２の画像に関して、較正画像取込みデバイス３２８に対する較正物体３２５の３Ｄ中心位置３５０の相対的外部姿勢を計算することができる。Ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅ－ｎ－Ｐｏｉｎｔのようなアルゴリズムを使用して、第１の画像および第２の画像ならびに任意の他の取り込まれた画像などの各画像について、較正画像取込みデバイス３２８に対する較正物体３２５の３Ｄ中心位置３５０の相対的外部姿勢を計算することができる。Ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅ－ｎ－Ｐｏｉｎｔとは、１セットのワールド内のｎ個の３次元点および画像内のそれらの対応する２Ｄ投影を考慮して、較正画像取込みデバイス（たとえば、カメラ）の姿勢を推定する問題である。画像取込みデバイス３２８の姿勢は、ワールドに対する画像取込みデバイス３２８の回転（ロール、ピッチ、およびヨー）および３Ｄ並進運動（Ｘ、Ｙ、Ｚ）からなる６自由度から構成される。１セットのワールド基準系のｎ個の３Ｄ点およびそれらの対応する２Ｄ画像投影、ならびに較正される内部パラメータを考慮すると、画像取込みデバイス３２８の６ＤＯＦ姿勢は、ワールドに対するその回転および並進運動の形態で、以下の通りに判定することができる：
ｓ ｐ_ｃ Ｋ［Ｒ│Ｔ］ｐ_ｗ

ここで、ｐ_ｗ＝［ｘ ｙ ｚ １］^Ｔは同次ワールドの点であり、ｐ_ｃ＝［ｕ ｖ １］^Ｔは対応する同次画像点であり、Ｋは画像取込みデバイス３２８の内部パラメータ行列であり、ここで、ｆｘおよびｆｙは倍率変更した焦点距離であり、γは、０になることもあると想定されるスキューパラメータであり、（ｕ_０，ｖ_０）は主点であり、ｓは画像点に関する基準倍率であり、ＲおよびＴは、算定された画像取込みデバイスの所望の３Ｄ回転および３Ｄ並進運動（外部パラメータ）である。これがそのモデルに関する以下の数式をもたらす：

場合により、ｎ＝３点のときにＰ３Ｐを使用できるか、またはｎ≧４点のときにＥＰｎＰを使用できる。異常値がある場合にはＲＡＮＳＡＣを使用できる。

ここでトラック１２１に沿った中心位置３４０の３次元経路軌道が判定されているため、次の段階で、キャラクタリゼーション装置１０１の撮像領域３３５内で止められている任意の検体容器１０２の３Ｄ中心位置３５０の厳密な位置を取得できる。特定の利点の一つは、本方法では、撮像領域３３５内で検体容器１０２の側部および上部を視認／撮像できる限りその領域３３５内のどの場所でも３Ｄ中心位置３５０を判定できるため、キャリア１２２の止まっている位置が撮像領域３３５で厳密である必要がないことである。撮像領域３３５は、較正画像取込みデバイス３２８によって撮像できる領域である。撮像領域３３５は、予想される検体容器１０２と少なくとも同程度の高さとすることができ、本明細書に開示されているように広角とすることができる。

トラック１２１に沿った中心位置３４０の３次元経路軌道が判定されると、検体容器１０２が撮像された撮像領域３３５内の撮像位置における検体容器１０２の３Ｄ中心位置３５０が判定される。図３Ｄに示すように、検体容器１０２の容器画像３３６は、キャリア１２２が撮像領域３３５で止められた状態で、較正画像取込みデバイス３２８を使用して撮像位置３３３において取り込まれる。拡大して示すように、軌道上のどの点でも２Ｄ画像空間にマッピングして戻すことができるので、３Ｄ中心位置３５０を検出するためにキャリア１２２が撮像領域３３５の厳密な中心で止められる必要はない。具体的には、本方法がトラック軌道と較正画像取込みデバイス３２８との外部関係を先に計算したため、ここで、画像空間に、対応する２Ｄ軌道を有することもできる。この方法を用いると、直線ではなく多項式関数にフィットさせることなどによって、わずかに湾曲したトラックに沿った検体容器１０２の３Ｄ中心位置３５０を推定することさえ実行でき、そこでは３つ以上の撮像位置が使用される。

検体容器の中心位置を計算する
キャラクタリゼーション装置１０１の撮像位置３３３においてキャリア１２２に検体容器１０２が存在するときに、本方法は、容器画像３３６を取り込み、取り込まれた容器画像３３６から、最初の２次元（２Ｄ）における検体容器１０２の３Ｄ中心位置３５０を推定することができる。画像空間において、本方法は、まず、中心位置３４０と同じ高さなどにおいて、ピクセル空間内の第１のエッジ３４１および第２のエッジ３４２の位置を判定することによって、Ｘ次元の検体容器１０２の中心を計算する。中心点の軌道を線３４４とする。エッジ３４１、３４２は、予め設定された閾値を超える光の強度の急な変化を検出する、軌道経路３４４を横切るラスタ走査などの任意のエッジ検出ルーチンによって検出できる。軌道経路３４４の上方および／または下方でラスタ走査を１回またはそれ以上行うことで、上方および／または下方の空間などピクセル中の同じＸ位置で強度の急な変化が検出されるときにエッジ３４１、３４２が実際にエッジであると確認することができる。縦方向のエッジ３４１および３４２の位置が判定されると、２つの寸法を足して２で割ることによって、軌道経路３４４に沿った２Ｄ空間の（Ｘ－Ｙ平面の）中心点を検出できる。判定された２Ｄ中心線は中心平面３４６として示されている。軌道経路３４４と中心平面３４６との交点は、２Ｄ中心点を含む。次いで、３Ｄ中心位置３５０を判定するために、２Ｄ中心点を３Ｄ空間にマッピングでき、すなわち、３Ｄ軌道上の（紙面に出入りするＺ次元の）最も近い点にマッピングできる。３５０の３Ｄ中心位置は、検体容器１０２の撮像による２Ｄ画像座標を使用し、較正画像取込みデバイス３２８の内部パラメータを使用してＺ次元に投影することによって計算される。これについての考え方は、画像取込みデバイス３２８の中心から（３Ｄユークリッド空間の）３５０を通して無限に延びる線を引き、それと交差する３４０の３Ｄ軌道（すなわち、３Ｄユークリッド空間の３４４）上の最も近い点を検出することである。交点がない場合は、３Ｄ中心位置３５０のＺ投影までの距離を最小にする（３Ｄユークリッド空間内の）３４４上の点を選択できる。軌道経路３４４上のその点が、検体容器１０２の３Ｄ中心位置３５０である。その結果、ロボット１２６は、検体容器１０２を遠心ステーション１２５の遠心機に載置し、分別後に検体容器１０２をキャリア１２２に戻すように検体容器１０２を持ち上げるために使用する検体容器１０２の３Ｄ中心位置３５０を正確に認識できる。

遠心機による分別後に、検体２１２は、図２に最もよく示されているように、チューブ２１３内に含まれた、血清部分または血漿部分２１２ＳＰ、沈殿血液部分２１２ＳＢを含むことができる。空気２１７は、血清部分および血漿部分２１２ＳＰの上方にある場合があり、本明細書では、空気２１７と血清部分または血漿部分２１２ＳＰとの間の線または境界が、液体－空気インターフェース（ＬＡ）と定義される。血清部分または血漿部分２１２ＳＰと沈殿血液部分２１２ＳＢとの間の境界線は、本明細書では、血清－血液インターフェース（ＳＢ）と定義される。空気２１７とキャップ２１４との間のインターフェースは、本明細書では、チューブ－キャップインターフェース（ＴＣ）と称される。チューブの高さ（ＨＴ）は、チューブ２１３の物理的な最下部からキャップ２１４の底部までの高さと定義される。血清部分または血漿部分２１２ＳＰの高さ（ＨＳＰ）は、沈殿血液部分２１２ＳＢの上部から血清部分または血漿部分２１２ＳＰの上部まで、すなわち、ＳＢからＬＡまでの高さと定義される。沈殿血液部分２１２ＳＢの高さ（ＨＳＢ）は、沈殿血液部分２１２ＳＢの底部から沈殿血液部分２１２ＳＢの上部までの高さと定義される。ゲルセパレータが使用される実施形態では、血清部分または血漿部分２１２ＳＰとゲルセパレータとの間のインターフェースが存在する。同様に、沈殿血液部分２１２ＳＢとゲルセパレータとの間のインターフェースが存在する。ＨＴＯＴはＨＳＢとＨＳＰを足し合わせたものである。Ｗはチューブ２１３の幅である。いくつかの実施形態において、検体容器１０２のサイズは、幅Ｗおよび高さＨＴの組み合わせによって表すことができる。

先に示したように、キャリア１２２は品質検査モジュール１３０まで動くことができる。場合により、遠心分離を先に行うことができ、検体容器１０２に収容された検体２１２を、たとえばインプットレーンの一部などのローディングエリア１０５に位置する品質検査モジュール１３０に直接的にロードできる。品質検査モジュール１３０は、検体試験装置１００によって処理予定の検体２１２を収容する検体容器１０２の物理的属性を自動的に判定する／キャラクタリゼーションするように構成および適用されている。キャラクタリゼーションは、チューブのサイズ、キャップのタイプ、および／またはキャップの色をキャラクタリゼーションすることを含むことができる。キャラクタリゼーションが行われると、検体２１２はさらに、溶血、黄疸、もしくは脂肪血（ＨＩＬ）、および／または血塊、気泡、もしくは泡沫など、１つまたはそれ以上のアーチファクトの存在に関してスクリーニングされた検体２１２の深さおよび／または体積を判定するためにキャラクタリゼーション可能である。ＨＩＬおよび／またはアーチファクトを含まないことが判明した場合は、検体２１２は、トラック１２１で継続可能であり、次いで、各検体容器１０２をアンロードするためにローディングエリア１０５に戻す前に、１つまたはそれ以上の分析器（たとえば、第１、第２、および第３の分析器１０６、１０８、および／または１１０）において分析可能である。

いくつかの実施形態において、検体容器１０２の物理的属性の定量化は、品質検査モジュール１３０において行う（すなわち、高さＨＴ、幅Ｗ、キャップの色、キャップのタイプ、および／またはチューブのタイプを判定する）ことができる。いくつかの実施形態において、検体２１２の定量化は、やはり品質検査モジュール１３０において行うことができ、ＨＳＢ、ＨＳＰ、ＨＴＯＴの判定を含むことができ、ＳＢおよびＬＡの縦方向の位置を判定することができる。

検体試験装置１００は、トラック１２１の周りの１つまたはそれ以上の位置にいくつかのセンサ１１６を含むことができる。センサ１１６を使用して、バーコードなど、各キャリア１２２に設けられたラベル２１８に載置された識別情報２１５（図２）または同様の情報（図示せず）を読み取ることによって、トラック１２１に沿った検体容器１０２の位置を検知することができる。キャリア１２２の位置を追跡するための他の手段を使用することができる。センサ１１６はいずれも、コンピュータ１２３がインターフェースになっており、そのため、各検体容器１０２および検体２１２の位置は常に認識されている。コンピュータ１２３は、試験結果およびステータス情報を要求元に提供するために、公知の手法で検査室情報システム（ＬＩＳ）１４７とのインターフェースとなり、それと通信することができる。

本開示の実施形態は、様々な制御およびステータスの表示スクリーンにユーザが簡単かつ迅速にアクセスできるようにするコンピュータインターフェースモジュール（ＣＩＭ：ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｍｏｄｕｌｅ）１４５を使用して実装することができる。それらの制御およびステータスのスクリーンは、検体２１２の用意および分析に使用される複数の相互関連自動デバイスのいくつかのまたはすべての面について説明することができる。ＣＩＭ１４５を採用することで、複数の相互関連自動デバイスの動作のステータス、ならびに任意の検体２１２の位置を説明する情報、ならびに検体２１２に行う予定または行っている最中のスクリーニングまたは試験のステータスについての情報を提供することができる。ＣＩＭ１４５は、オペレータと検体試験装置１００との対話を容易にするように適用することができる。ＣＩＭ１４５は、アイコン、スクロールバー、ボックス、およびボタンを含むメニューを表示するように適用された表示スクリーンを含むことができ、それらを通して、オペレータが検体試験装置１００のインターフェースとなることができる。メニューは、検体試験装置１００の機能面を表示するようにプログラムされたいくつかのファンクションボタンを含むことができる。

図４Ａ～図４Ｂを参照すると、品質検査モジュール４３０の実施形態が図示および説明されている。品質検査モジュール４３０は、図示のように、検体容器１０２の物理的構造（たとえば、サイズ）を自動的にキャラクタリゼーションするように構成および適用することができる。キャラクタリゼーション方法は、１つまたはそれ以上の分析器１０６、１０８、１１０によって自動的に処理される前に、品質検査モジュール４３０によって実行することができる。このように、検体容器１０２のサイズ（たとえば、幅Ｗおよび高さＨＴ）が任意の後続の処理のために認識される。品質検査モジュール４３０を使用して、検体容器１０２を定量化する、すなわち、ＴＣ、ＨＴの位置、および／または検体容器１０２のＷ、ならびに／またはキャップ２１４の色および／もしくはタイプなど、検体容器１０２の一定の物理的寸法の特徴を定量化することもできる。

検体容器の定量化に加えて、品質検査モジュール４３０において、検体容器１０２に収容された検体２１２に他の検知方法を行うことができる。たとえば、品質検査モジュール４３０を使用して、検体２１２を定量化する、すなわち、検体２１２の一定の物理的寸法の特徴（たとえば、ＬＡ、ＳＢの物理的位置、ならびに／またはＨＳＰ、ＨＳＢ、および／もしくはＨＴＯＴの判定、ならびに／または血清部分もしくは血漿部分の体積および／もしくは沈殿血液部分の体積）を判定することができる。

再び図４Ａおよび図４Ｂを参照すると、廉価な形態の品質検査モジュール４３０は、単一の（唯一の）較正画像取込みデバイス３２８（たとえば、カラーカメラまたはモノクロカメラなど、単一の従来のデジタルカメラ）、または電荷結合素子（ＣＣＤ）、光検出器アレイ、ＣＭＯＳセンサなどに接続されたレンズ系を含むことができる。たとえば、単一の較正画像取込みデバイス３２８は、単一の視点から撮像位置３３３において検体容器１０２および検体２１２の画像を取り込むように構成することができる。本実施形態において、検体容器１０２は、妨げられない向き（ラベル２１８によって妨げられない向き）をユーザまたはロボットが判定し、次いで、その向きで検体容器をキャリア１２２に挿入することなどによって、検体２１２の明確な画像が可能になるように、回転方向の向きに位置することができる。

単一の画像取込みデバイス３２８を含む品質検査モジュール４３０の本実施形態を使用して、検体容器１０２の幾何学的属性（たとえば、幅Ｗおよび高さＨＴ）の判定に加えて、「Ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ ａｎ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｔ ｉｎ ａ Ｓｐｅｃｉｍｅｎ」という名称の、Ｋｌｕｃｋｎｅｒらの米国特許第１０，８１６，５３８号に記載されているものなど、ＨＩＬに関するプレスクリーニングを行い、および／または「Ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｃｌａｓｓｉｆｙｉｎｇ ａｎ Ａｒｔｉｆａｃｔ ｉｎ ａ Ｓｐｅｃｉｍｅｎ」という名称の、Ｋｌｕｃｋｎｅｒらの米国特許第１０，７４６，６６５号に記載されているものなど、アーチファクトの存在に関するプレスクリーニングを行うことができる。たとえば、パネル状光源などのバックライト光源４００Ｃを使用する背面照明を使用して、ＨＩＬプレスクリーニングを行うことができる。

１つまたはそれ以上の実施形態において、３Ｄ中心位置３５０を判定するキャラクタリゼーション方法は、品質検査モジュール４３０の下位構成要素としてキャラクタリゼーション装置１０１を使用して行うことができる。キャラクタリゼーション装置１０１は、１つまたはそれ以上の光源３００Ａ、３００Ｂと、較正画像取込みデバイス３２８と、図３Ｂで先に説明したような較正物体３２５とを含み、キャラクタリゼーション装置１０１およびキャラクタリゼーション方法は、品質検査モジュール４３０内で実行することができる。撮像位置３３３における３Ｄ中心位置３５０を認識していることは、トラック１２１に沿った他の場所における、少なくともその任意の線形セグメント上で、３Ｄ中心位置の概略的な推定として使用することができる。別の位置でより細かい３Ｄ中心位置の判定が望まれる場合は、キャラクタリゼーション装置１０１およびキャラクタリゼーション方法をその位置で実行することができる。

動作の際には、品質検査モジュール４３０によって取り込まれた、前面照明および背面照明された画像はそれぞれ、トリガ信号に応答してトリガされ取り込まれることが可能である。トリガ信号は、コンピュータ１２３によって生成され、コンピュータ１２３に接続された通信線に供給可能である。取り込まれた画像はそれぞれ、本明細書で提供されるキャラクタリゼーション方法の１つまたはそれ以上の実施形態に従って処理することができる。具体的には、画像処理を使用して幅Ｗ、高さＨＴを判定することができる。追加的に、キャップの色およびキャップのタイプを公知の方法を使用して判定することができる。さらに、ＨＩＬおよび／またはアーチファクトの存在に関するプレスクリーニングは、光源４００Ｃを使用する背面照明によって背面照明された画像などを使用して判定することができる。

区別を改善するために、２つ以上の波長スペクトルを使用できる。その場合、画像取込みデバイス３２８によってマルチスペクトルの画像を取り込むことができる。カラースペクトル画像（比較的狭い波長帯域を有する公称波長で表される）はそれぞれ、１回またはそれ以上の露光（たとえば、４～８回またはそれを超える回数の露光）で順次取り込まれる。各露光は異なる時間の長さのものとすることができる。スペクトル画像は、多重露光の赤色、多重露光の緑色、および多重露光の青色など、任意の順番で撮ることができる。検知方法のために、透過率画像を計算することができ、（Ｒ、Ｇ、およびＢ照明それぞれについての）各透過率画像は最適露光画像から計算できる。最適露光画像は、それらのそれぞれのピクセルごとの強度によって正規化することができる。

１つまたはそれ以上の実施形態において、キャラクタリゼーション装置１０１および品質検査モジュール４３０は、ハウジング３４５を含むことができ、ハウジング３４５は、トラック１２１を少なくとも部分的に囲繞またはカバーし、外部照明の影響を最小限に抑えることができるなど、画像取込みに密閉または半密閉環境をもたらすことができる。検体容器１０２は、各画像を取り込む間はハウジング３４５の内側に位置する。ハウジング３４５は、キャリア１２２がハウジング３４５に進入および／またはそれを退出できるようにする扉を１つまたはそれ以上含むことができる。いくつかの実施形態において、天井は開口部を含むことができ、その開口部によって、キャラクタリゼーション装置１０１および／または品質検査モジュール４３０がローディングエリア１０５に位置するときなどに、可動ロボットグリッパを含むロボット（たとえば、ロボット１２４）によってハウジング３４５内で静止しているキャリア１２２に検体容器１０２を上からロードすることが可能になる。前面照明が使用され、背面照明が使用されない場合（たとえば、図３Ａ～図３Ｃ）は、キャラクタリゼーション装置１０１は、画像のコントラストを改善するためにハウジング３４５に逆転防止壁を含むことができる。

図５は、キャラクタリゼーション装置およびキャラクタリゼーション方法の機能図５００を示し、検体２１２を収容する検体容器１０２のキャラクタリゼーションは、品質検査モジュール４３０を使用するより広範な方法によってキャラクタリゼーションまたは分類できる多くの項目のうちのほんの１つである。本方法の１つまたはそれ以上の実施形態によれば、画像は、較正画像取込みデバイス３２８（たとえば、較正モノクロカメラ）などによって取り込まれる。画像取込みデバイス３２８によって取り込まれた画像は、先に論じたようにマルチスペクトル画像および／または多重露光画像とすることができる。具体的には、多重露光（たとえば、４～８回またはそれを超える回数の露光）を、照明に使用する光の各波長（たとえば、Ｒ、Ｇ、およびＢ）について行うことができる。前面照明された画像は、フロントライト光源３００Ａ、３００Ｂを使用して取り込む（取得する）ことができ、背面照明された画像は、図４Ａ～図４Ｂで説明したようにバックライト光源４００Ｃを使用して取得することができる。場合により、前面照明された多重露光画像は、白色光源およびカラーカメラを使用して取得することができる。

次いで、画像をさらに処理して、「Ｍｅｔｈｏｄｓ Ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ Ｆｏｒ Ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ Ａｎ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｔ Ｉｎ Ａ Ｓｐｅｃｉｍｅｎ」という名称の、Ｋｌｕｃｋｎｅｒらの米国特許第１０，８１６，５３８号および「Ｍｅｔｈｏｄｓ Ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ Ｆｏｒ Ｉｍａｇｉｎｇ Ａ Ｓｐｅｃｉｍｅｎ Ｃｏｎｔａｉｎｅｒ Ｕｓｉｎｇ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｅｘｐｏｓｕｒｅｓ」という名称の、Ｗｉｓｓｍａｎｎらの米国特許出願公開第２０１９／００４１３１８号に記載されている手法で、セグメンテーション５５０を判定することができる。畳み込みニューラルネットワーク（ＣＮＮ：ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎａｌ ｎｅｕｒａｌ ｎｅｔｗｏｒｋ）などの人工知能に基づいた他の適切なセグメンテーション方法を使用することができる。いくつかの実施形態において、前面照明からの画像がセグメンテーション５５０にとって最良に使用できる。同様に、背面照明を使用した取り込まれた画像が、先に説明した方法を使用して、ＨＩＬＮ分類５５２および／またはアーチファクト検知５５６にとって最良に使用できる。

液体定量化５５４は、以下のセグメンテーション５５０で実行することもできる。液体を定量化することは、ＬＡ、ＳＢの物理的位置、ならびに／またはＨＳＰ、ＨＳＢ、および／もしくはＨＴＯＴの判定、ならびに／または血清部分もしくは血漿部分の体積および／もしくは沈殿血液部分の体積など、検体２１２の一定の物理的寸法の特徴の判定を含むことができる。識別は、それらの境界領域のピクセルを選択し、ピクセル空間におけるそれらの位置値を平均してＬＡおよびＳＢに関する値を取得することによって実行できる。その情報から、血清部分または血漿部分２１２ＳＰの体積は、検体容器１０２の幅Ｗおよび断面形状を使用して判定することができる。ピクセル空間から機械的測定値への関係付けは、任意の適切な較正方法を使用してピクセル空間のピクセルを機械的空間のｍｍに較正することによって実行できる。

検体容器１０２のさらなるキャラクタリゼーションは、３Ｄ中心位置３５０の判定などのキャラクタリゼーション方法に従って実行することもできる。先に論じたように、３Ｄ経路軌道は、まず、３Ｄ経路軌道判定５５１を使用して判定され、続いて、３Ｄ中心位置判定ブロック５５３で３Ｄ中心位置３５０が判定される。チューブのタイプの検知５５８、キャップのタイプの検知５６０、およびキャップの色の検知５６２は、従来の方法を使用して画像取込みデバイス３２８からの画像の処理に基づいて行うことができる。

図６は、１つまたはそれ以上の実施形態による、トラック（たとえば、トラック１２１）上の撮像位置における検体容器（たとえば、検体容器１０２）の位置（３Ｄ中心位置３５０）を判定するキャラクタリゼーション方法６００のフローチャートを示す。本方法６００は、ブロック６０２で、トラック上に較正物体（たとえば、較正物体２３５）を用意することと、ブロック６０４で、トラックに隣接するように初期較正画像取込みデバイス（たとえば、較正画像取込みデバイス３２８）を用意することとを含む。初期較正画像取込みデバイス３２８の較正は、既知の寸法のマーカグリッド（たとえば、チェッカーボードまたはホフマンマーカ）を使用し、焦点距離、画像中心、スキュー、およびディストーション係数などの内部パラメータを最適化する非線形改良技術を使用するなど、任意の適切な方法によって行うことができる。

本方法６００はさらに、ブロック６０６で、第１の長手方向地点（たとえば、図３Ｂの長手方向地点Ａ）と、第１の長手方向地点とは異なる第２の長手方向地点（たとえば、図３Ｂの長手方向地点Ｂ）とを含む、トラック１２１に沿った少なくとも異なる２つの長手方向地点に較正物体を動かすことと、ブロック６０８で、較正物体３２５が第１の長手方向地点Ａに位置する状態で、較正画像取込みデバイスを使用して第１の画像を取り込むことと、ブロック６１０で、較正物体３２５が第２の長手方向地点Ｂに位置する状態で、画像取込みデバイスを使用して第２の画像を取り込むこととを含む。画像が取得されると、本方法６００は、ブロック６１２で、少なくとも第１の画像および第２の画像に基づいて、トラック（撮像領域３３５内のトラック１２１のセグメント）に沿った中心位置の３次元経路軌道３４４を判定することを含む。

３次元経路軌道（３次元経路軌道３４４）が撮像領域３３５内で認識されていると、そのことを、キャリア１２２上の撮像領域に運ばれた任意の検体容器１０２の３Ｄ中心位置（たとえば、３Ｄ中心位置３５０）を判定するために使用できる。

図７に示すように、１つまたはそれ以上の実施形態による、トラック（たとえば、トラック１２１）上の検体容器（たとえば、検体容器１０２）の３Ｄ中心位置（たとえば、３Ｄ中心位置３５０）を判定する本方法７００のフローチャートが提示されている。本方法７００は、ブロック７０２で、トラック（たとえば、トラック１２１）上でキャリア（たとえば、キャリア１２２）によって担持された検体容器（たとえば、検体容器１０２）を撮像領域（たとえば、撮像領域３３５）に動かすことを含む。撮像領域３３５内の撮像のために厳密な位置は必要とされない。好ましくは、検体容器１０２は、撮像のために撮像領域３３５において止めることができるが、画像取込み速度が十分な場合は、検体容器１０２はそこで止められる必要がない場合がある。次に、ブロック７０４で、本方法は、容器画像（たとえば、容器画像３３６）を取得するために撮像領域（たとえば、撮像領域３３５）内で検体容器（たとえば、検体容器１０２）を撮像することを含む。本方法７００はさらに、ブロック７０６で、容器画像（たとえば、容器画像３３６）内の検体容器（たとえば、検体容器１０２）の側方のエッジ（たとえば、エッジ３４１、３４２）を検出することと、ブロック７０８で、エッジ間の中心平面（たとえば、中心平面３４６）を判定することとなどによって、中心平面（たとえば、中心平面３４６）を検出することを含む。最後に、本方法７００は、中心平面３４６の地点における検体容器１０２の３Ｄ中心位置３５０である、中心平面３４６と３次元経路軌道３４４との交点を（たとえば、先に説明した方法６００から）検出するために中心平面を背面投影するように動作する。

エッジ検出ブロック７０６の一部として、本方法７００は、検体容器１０２の幅Ｗを識別することを含むことができる。ピクセル幅は、単純に、画像取込みデバイス３２８の較正に基づいてｍｍの距離に変換できる。検体容器１０２の高さＨＴは、同様のエッジ検出ルーチンを使用して判定でき、ＴＣにおけるチューブ２１３の上部が判定される。エッジ検出は、チューブ－キャップインターフェースＴＣが位置すると予想できる場所で、セグメンテーションによってまたは別法で撮像領域３３５中の領域内で閾値を超える光の強度の変化を探すことによって行うことができる。

いくつかの実施形態において、検体容器１０２が幅Ｗおよび高さＨＴなどからサイズのキャラクタリゼーションが与えられているときは、検体２１２の体積を取得できる。内側の幅は、検体容器１０２のサイズに基づいてルックアップテーブルなどを使用することによって判定できる。内側の幅を使用して、たとえばセグメンテーションから取得される血清－血液インターフェースＳＢおよび液体－空気インターフェースＬＡの位置に基づいて、血清部分または血漿部分２１２ＳＰの体積および／または沈殿血液部分２１２ＳＢの体積を正確に算定することができる。

したがって、先述のことに鑑み、品質検査モジュール１３０、４３０に含むことができるかまたは独立型のキャラクタリゼーション装置１０１とすることができる、キャラクタリゼーション装置１０１によって実行されるキャラクタリゼーション方法６００、７００が、検体容器１０２の３Ｄ軌道経路３４４および３Ｄ中心位置３５０のキャラクタリゼーションを迅速にできることが明らかなはずである。チューブのサイズ（ＷおよびＨＴ）、キャップのタイプ、およびキャップの色など、検体容器１０２の物理的属性も、キャラクタリゼーション装置１０１を使用して取得することができる。図４Ａ～図４Ｂなどに示すような背面照明を含むいくつかの実施形態において、ＨＩＬ検知および／またはアーチファクト検知を実行することもできる。

本開示は様々な修正形態および代替形態が可能であり、特定の装置の実施形態およびその方法が図面に一例として示されており、本明細書に記載されている。しかし、開示されている特定の装置または方法に本開示を限定する意図はなく、それとは反対に、本発明は特許請求の範囲およびその等価物の範囲にあるすべての修正例、等価物、および代替例を含むことを理解されたい。

Claims (19)

1. トラック上の検体容器の位置を判定する方法であって：
   トラック上に較正物体を用意することと；
   トラックに隣接するように初期較正画像取込みデバイスを用意することと；
   第１の長手方向地点と、該第１の長手方向地点とは異なる第２の長手方向地点とを含む、トラックに沿った少なくとも異なる２つの長手方向地点に較正物体を動かすことと；
   較正物体が第１の長手方向地点に位置する状態で、初期較正画像取込みデバイスを使用して第１の画像を取り込むことと；
   較正物体が第２の長手方向地点に位置する状態で、初期較正画像取込みデバイスを使用して第２の画像を取り込むことと；
   少なくとも第１の画像および第２の画像に基づいて、トラックに沿った中心位置の３次元経路軌道を判定することと
   を含む、前記方法。
2. トラック上でキャリアによって担持された検体容器を撮像領域に動かすことと；
   容器画像を取得するために撮像領域内で検体容器を撮像することと；
   容器画像内の検体容器の側方のエッジを検出することと；
   側方のエッジの間の中心平面を判定することと；
   中心平面の地点における検体容器の３次元中心である、中心平面と３次元経路軌道との交点を検出するために中心平面を背面投影することと
   をさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 撮像時にトラック上において撮像領域内で検体容器を止めることをさらに含む、請求項２に記載の方法。
4. 検体容器の幅Ｗを判定することを含む、請求項２に記載の方法。
5. 検体容器の高さＨＴを判定することを含む、請求項２に記載の方法。
6. 較正物体は、既知の幾何形状の３次元ツールと、その上に設けられた１つまたはそれ以上の較正パターンとを含む、請求項１に記載の方法。
7. 較正物体は、少なくとも２つの平坦な表面を含むＶ字形のマーカツールを含む、請求項１に記載の方法。
8. Ｖ字形のマーカツールは、その上にホフマンマーカを含む、請求項７に記載の方法。
9. 少なくとも第１の画像および第２の画像に関して、初期較正画像取込みデバイスに対して較正物体の３次元中心の相対的外部姿勢を計算することを含む、請求項１に記載の方法。
10. 相対的外部姿勢を計算することは、Ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅ－ｎ－Ｐｏｉｎｔを使用して実行される、請求項９に記載の方法。
11. 検体容器がトラックに沿った１つまたはそれ以上の追加的な長手方向地点に位置する状態で、初期較正画像取込みデバイスを使用して１つまたはそれ以上の追加的な画像を取り込むことを含む、請求項１に記載の方法。
12. キャラクタリゼーション装置であって：
    トラック上を可動である較正物体と；
    トラックに隣接して位置する初期較正画像取込みデバイスと；
    該初期較正画像取込みデバイスに接続されたコンピュータと
    を含み、該コンピュータは：
    第１の長手方向地点と、第１の長手方向地点とは異なる第２の長手方向地点とを含む、トラックに沿った少なくとも異なる２つの長手方向地点に較正物体を動かすことと、
    較正物体が第１の長手方向地点に位置する状態で、初期較正画像取込みデバイスを使用して第１の画像を取り込むことと、
    較正物体が第２の長手方向地点に位置する状態で、初期較正画像取込みデバイスを使用して第２の画像を取り込むことと、
    少なくとも第１の画像および第２の画像に基づいて、トラックに沿った中心位置の３次元経路軌道を判定することと
    を引き起こすように構成されており、そのように動作可能である、前記キャラクタリゼーション装置。
13. 分析器、ローディングステーション、遠心ステーション、品質管理モジュール、および等分機ステーションのうちの１つまたはそれ以上に隣接するように位置する、請求項１２に記載のキャラクタリゼーション装置。
14. 撮像中に検体容器の前面を照らすように構成された、１つまたはそれ以上の光源を含む、請求項１２に記載のキャラクタリゼーション装置。
15. 較正物体は、既知の幾何形状の３次元ツールと、その上に設けられた１つまたはそれ以上の較正パターンとを含む、請求項１２に記載のキャラクタリゼーション装置。
16. 較正物体は、少なくとも２つの平坦な表面を含むＶ字形のマーカツールを含む、請求項１５に記載のキャラクタリゼーション装置。
17. Ｖ字形のマーカツールは、その上にホフマンマーカを含む、請求項１６に記載のキャラクタリゼーション装置。
18. 初期較正画像取込みデバイスは、品質検査モジュールのＲＧＢカメラである、請求項１２に記載のキャラクタリゼーション装置。
19. 検体試験装置であって：
    トラックと；
    検体容器を担持するように構成された、トラック上を可動の検体キャリアと；
    トラックの周りに配置される１つまたはそれ以上のキャラクタリゼーション装置と
    を含み、１つまたはそれ以上のキャラクタリゼーション装置はそれぞれ：
    トラックに隣接する、較正画像取込みデバイスと、
    該較正画像取込みデバイスに接続されたコンピュータと
    を含み、該コンピュータは、
    少なくとも撮像領域で撮られた較正物体の第１の画像および第２の画像に基づいて、トラックのセグメントに沿った中心位置の３次元経路軌道を判定し、
    トラック上でキャリアによって担持された検体容器を撮像領域に動かし、
    容器画像を取得するために撮像領域内で検体容器の撮像を行い、
    検体容器の側方のエッジの間の中心平面を判定し、
    中心平面の地点における検体容器の３次元中心である、中心平面と３次元経路軌道との交点を検出するために中心平面を背面投影する
    ように構成されている、前記検体試験装置。

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