JP3429345B2

JP3429345B2 - 光投射位置制御装置および透明容器内試料の分量測定装置

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Publication number: JP3429345B2
Application number: JP33003793A
Authority: JP
Inventors: 昭森; 孝郁元田
Original assignee: セファテクノロジー株式会社
Priority date: 1993-11-30
Filing date: 1993-11-30
Publication date: 2003-07-22
Anticipated expiration: 2018-07-22
Also published as: JPH07151589A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は光投射位置制御装置お
よび透明容器内試料の分量測定装置に関し、さらに詳細
には、特に試験管等の透明容器内に収容された液体試料
の分量を光学的に測定する技術において、透明容器に対
する投光の投射位置を制御する装置およびこの装置技術
を備えた分量測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、血液は遠心分離装置にかけて血
漿と血清に遠心分離された後、それぞれが種々の医学療
法に有効利用されるところ、これらの分量測定は、図２
０(a)に示すように、その分離時に用いた試験管１に収
容された状態のままでは行うことができず、血漿（沈澱
物）２と血清（上澄み液）３をそれぞれ別個の容器にと
ってから、それらの重量等を測ることにより行われてい
た。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな測定方法では、別の容器に移す際などに非常な手間
がかって迅速な処理が行えず、しかも、少量の場合には
正確な分量測定が行えないという問題もあり、その改良
技術の開発が要望されていた。

【０００４】この測定を、光センサを用いて試験管１の
試料部分の透明度変化のみを検出することによって行な
うことも考えられる。しかし、試料が血清３のような透
明液である場合には、試験管１の透明液の部分と、その
上方の空気の部分とで透明度変化は少なく、この変化を
検出することは容易ではない。さらに、試験管１には試
料を識別するためのラベルが貼られているのが通例であ
り、このラベルによっても透明度変化は曖昧になる。し
たがって、透明度変化の検出のみによる測定は不適当で
ある。

【０００５】本発明はかかる従来の問題点に鑑みてなさ
れたものであって、その目的とするところは、試験管等
のラベルが貼られることがある透明容器内に収容された
液体試料について、光学的手段を用いてそのままの状態
で迅速かつ正確に分量測定を行うことができる、透明容
器内試料の分量測定装置と、これに好適に適用される光
投射位置制御装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の光投射位置制御装置は、液体試料が収容さ
れた透明容器に対し、光を投射させてその透過光量から
上記液体試料を測定する装置に備えられるものであっ
て、上記透明容器を移動操作する移動手段と、上記透明
容器外周面における上記投射光の投射位置の状態を検出
するセンサ手段と、このセンサ手段の検出結果に応じ
て、上記投射光の投射位置が上記透明容器の透明部分に
あるように、上記移動手段を駆動制御する制御手段とを
備えてなることを特徴とする。

【０００７】より具体的には、上記センサ手段は、上記
投射光を投射する投光手段の両側に配置された一対のセ
ンサを備えてなり、これらセンサは、上記透明容器の回
転方向における上記投射光の投射位置両側近傍の容器外
周面状態をそれぞれ検出するように配置され、上記両セ
ンサの検出位置間距離は、少なくとも上記透明容器の外
表面に貼付されるラベルの両端縁間距離よりも小さく設
定されている。

【０００８】また、本発明の透明容器内試料の分量測定
装置は、液体試料が収容された透明容器内側面に、光を
スポット状に投射する投光手段と、この投光手段の上記
透明容器に対する光投射位置を制御する上記光投射位置
制御装置と、上記透明容器を挟んで上記投光手段に対向
して設けられ、この投光手段から上記透明容器内を直線
状に透過した光と全反射して透過した光とを受光して光
電変換する受光手段と、この受光手段の出力の経時的変
化を測定する光量変化測定手段と、この光量変化測定手
段および上記投光位置移動手段を同期して制御する制御
手段と、上記光量変化測定手段の測定結果に基づいて、
上記透明容器内の液体試料の分量を演算する分量演算手
段とを備えることを特徴とする。

【０００９】

【作用】本発明においては、レーザ光等の光を、例えば
液体試料が収容された透明容器に対し斜め上方を向く所
定の仰角をもって、スポット状に収束させて投射すると
ともに、この投射位置を所定速度をもって深さ方向へ移
動させる。

【００１０】この場合、投射光は、光投射位置制御装置
により、遮蔽物であるラベルを避けて透明容器の透明部
分に投射されて、透明容器内の試料中を直線状に透過す
るとともに、その試料液面の水平部とその上部空間との
界面において全反射する。

【００１１】試料中を直線状に透過する光の光量は、透
過位置における透明容器の透明度（収容物の内容等に対
応する）に従って変化し、上記全反射が発生したとき０
になる。

【００１２】一方、この全反射光は、投射方向に対して
大きな角度を持って透明容器を透過するので、全反射な
く直線状に透過した光と明確に区別でき、これを検出す
れば液面を確実に捉えることができる。

【００１３】したがって、光の投射位置を移動させると
同時に、透明容器内を直線状に透過した光、および全反
射し所定角度をもって透過した光の光量変化を、光セン
サや位置検出素子（ＰＳＤ）等の受光素子を用いて電気
的に検出すれば、これら検出値の経時的変化から液体試
料の深さ寸法を算出できる。そして、この算出値と予め
測定した透明容器の内径寸法、液体試料の比重等から液
体試料の分量（体積や重量）を算出する。

【００１４】例えば、血液を遠心分離して得られた血漿
と血清のうち、血清の分量を測定する場合は、沈澱物で
ある血漿とその上澄み液である血清の境界で透明度が大
きく異なるため、上記直線状の透過光の光量が大きく変
化し、また、この血清の液面では、上記直線状の透過光
の光量が０になると同時に上記全反射して透過した光が
観測されるので、これら変化時および観測時の間の時間
を計測することで、血清部分の深さ寸法を算出すること
ができ、これにより、遠心分離に用いた試験管に収容し
た状態のままでの血清の分量測定を可能とする。

【００１５】

【実施例】以下、本発明に係る実施例を図面に基づいて
説明する。

【００１６】実施例１本発明に係る透明容器内試料の分量測定装置を図１に示
し、この装置は具体的には図２０(a) に示すような試験
管１内に収容された血液分離後の上澄み液である血清３
の分量を測定するものであって、投光手段である投光光
学系５、受光手段である受光光学系６、投光光学系５か
らの投光１１ａの投射位置を制御する光投射位置制御部
（光投射位置制御装置）７、光量変化測定手段である信
号処理部８、制御手段である装置制御部９および分量演
算手段である分量算出部１０を主要部として構成されて
いる。以下各構成部について順次説明する。

【００１７】Ａ．投光光学系５：投光光学系５は、サン
プル（血漿，血清）２，３が収容された試験管１に対し
て光（投射光）１１ａを投射するためのもので、発光源
ＬＤと、この発光源ＬＤからの投射光１１ａを試験管１
の内側面に微小なスポット状に収束する対物レンズＬ₀
とを備え、その光軸に所定の仰角δを与えている。

【００１８】このように斜め上方に向けて光を入射する
のは、試験管１内のサンプル（血清）３液面の水平部
（周縁の表面張力による湾曲面を除いた部分）におい
て、全反射が起るようにするためである。発光源ＬＤと
しては、半導体レーザ、固体レーザ、ＬＥＤまたはラン
プ＋コンデンサレンズ＋ピンホールの組み合わせ等が使
用される。本発明ではサンプル液面の水平部で全反射さ
せることによって、反射方向が一定した大きな検出面積
を確保しているので、細く絞り込んだレーザ光のように
干渉性が少なく指向性が高い特殊光源を特に使用する必
要はなく、ランプ等の通常光源を充分使用できる。

【００１９】Ｂ．受光光学系６：受光光学系６は、第１
の受光器６ａおよび第２の受光器６ｂから構成される。
第１の受光器６ａは、試験管１内を直線状に透過した発
光源ＬＤからの光（直線状の透過光）１１ｂを受光し、
第２の受光器６ｂは、第１の受光器６ａの下方にあっ
て、試験管１内のサンプル液（血清）３の液面（空気と
の境界面）で全反射した発光源ＬＤからの光（全反射し
た透過光）１１ｃを受光する。

【００２０】各受光器６ａ，６ｂはそれぞれ、到達した
透過光１１ｂ，１１ｃを収束させる対物レンズＬ₁，Ｌ
₂と、この収束された透過光１１ｂ，１１ｃを感知する
光センサＰＳ₁，ＰＳ₂と、これら光センサＰＳ₁，Ｐ
Ｓ₂での受光面積を規定するスリットＳＬ₁，ＳＬ₂と
を備える。

【００２１】これら第１の受光器６ａおよび第２の受光
器６ｂは、試験管１を挟んで投光光学系５に対向して配
置され、この位置関係は、厳密には、例えば図２に示す
ように規定される。すなわち、第１の受光器６ａは、投
光光学系５の光軸の延長線上に配置されるとともに、第
２の受光器６ｂは、血清３の液面Ｆにおいて、投光光学
系５側の湾曲面（液面周縁の表面張力による湾曲面）Ｃ
ｕに近接した部位で全反射した光１１ｃが到達する位置
に配置されている。

【００２２】この配置は、第１の受光器６ａと第２の受
光器６ｂの上下間隔を大きく取って（受光光学系６寄り
の位置で全反射した光を受光すると第１および第２の受
光器６ａ，６ｂの受光位置が近づく。）、入射光の相互
干渉によるＳ／Ｎ比の低下を防止するとともに、全反射
の検出位置Ｆを、同様に全反射が起きて検出候補となり
得る前記湾曲面Ｃｕ（後述）に近接させることによって
検出の信頼性を高めるためである。

【００２３】光センサＰＳ₁，ＰＳ₂としては、フォト
ダイオード、フォトトランジスタ、または光電子増倍管
（フォトマルチプライア）等が使用される。また、スリ
ットＳＬ₁，ＳＬ₂の開口面積は調整可能とされ、投射
光１１ａがその投射位置Ｐ₀から試験管１内を進んで、
反対側内側面の透過位置Ｐ₁，Ｐ₂におけるスポットよ
り多少大きな面積に対して感応できるように受光面積を
規定する。

【００２４】Ｃ．光投射位置制御部７：光投射位置制御
部７は、試験管１に対する投射光１１ａの投射位置Ｐ₀
を、ラベル１９の存在しない試験管１のガラス部分に位
置決め制御しつつ、上下方向（試験管１の深さ方向）Ｘ
へ相対的に移動させるためのもので、具体的には図３〜
図５に示すように構成されており、装置制御部９により
信号処理部８および水平移動装置１０８と同期して駆動
される。

【００２５】この光投射位置制御部７は、上記試験管１
を移動操作する試験管移動部（移動手段）１００と、試
験管１に対する投射光１１ａの投射位置Ｐ₀の状態を検
出するセンサ部（センサ手段）１０１と、このセンサ部
１０１の検出結果に応じて、上記試験管移動部１００を
駆動制御する制御部（制御手段）１０２を備えてなる。

【００２６】試験管移動部１００は、図４および図５に
示すように、２本の試験管１，１を同時に保持移動させ
るためのもので、試験管１をチャッキングするチャック
装置１０５、試験管１を回転操作する回転装置１０６お
よび試験管１を昇降操作する昇降装置１０７を主要部と
して備えてなり、上記水平移動装置１０８上に装着され
ている。

【００２７】この水平移動装置１０８は、装置基台１１
０上に水平移動可能に設けられた移動テーブル１１１
と、この移動テーブル１１１を移動させるテーブル駆動
部１１２とを備えてなり、上記装置制御部９（図１参
照）により駆動制御される。

【００２８】上記装置基台１１０の水平な上面には、一
対のリニアレール１１３ａ，１１３ａが試験管１，１，
…の配列方向Ｙへ平行に延びて配列されるとともに、上
記移動テーブル１１１の下面には、これらリニアレール
１１３ａ，１１３ａ上を案内移動されるリニアガイド１
１３ｂ，１１３ｂ，１１３ｂ，…が取り付けられて、上
記移動テーブル１１１が水平Ｙ方向へ往復移動可能とさ
れている。

【００２９】なお、上記試験管１，１，…は、図示しな
いキャリアに複数本（図示例においては１０本）起立状
にかつ上側へ引抜き可能に保持されて、図示しない供給
装置により上記装置基台１１０下側の所定位置に位置決
め供給される。また、この装置基台１１０および上記移
動テーブル１１１には、試験管１を挿通可能な挿通穴１
１０ａおよび１１１ａ，１１１ａがそれぞれ開設されて
おり、装置基台１１０の挿通穴１１０ａは、上記位置決
め配置されたキャリア上の試験管１，１，…のすべてが
上方へ取出し可能な形状寸法に設定されている。

【００３０】上記テーブル駆動部１１２は具体的にはボ
ールねじ装置からなる。図４に示すように、上記装置基
台１１０上の上記両リニアレール１１３ａ，１１３ａ間
において、ねじ軸１１２ａが、軸支部１１４，１１４に
より、リニアレール１１３ａ，１１３ａと平行にかつ回
転可能に軸支されるとともに、上記移動テーブル１１１
の下面には、上記ねじ軸１１２ａに相対的に螺進退可能
に螺合するナット体１１２ｂが配設されている。また、
上記ねじ軸１１２ａの基端部は、継手１１５を介して、
駆動源である駆動モータ１１６の駆動軸１１６ａに同軸
状に接続され、この駆動モータ１１６が装置制御部９
（図１）に電気的に接続されている。駆動モータ１１６
としてはサーボモータやステッピングモータ等が好適に
用いられ、図示例においてはステッピングモータが使用
されている。

【００３１】そして、上記装置制御部９により、駆動モ
ータ１１６の駆動軸１１６ａが回転駆動されて、上記ね
じ軸１１２ａが回転されると、これに螺合するナット体
１１２ｂを介して、上記移動テーブル１１１およびこの
上に装着された一対のチャック装置１０５，１０５が、
リニアレール１１３ａ，１１３ａ上を水平Ｙ方向へ往復
移動されることとなる。

【００３２】上記移動テーブル１１１の移動タイミング
は、後述する一組の試験管１，１内のサンプルについて
の分量測定が完了した時、光投射位置制御部７の初期位
置（後述）への復帰動作と同期してとられ、また、移動
テーブル１１１の移動ピッチは、上記キャリアにおける
試験管１，１の配設間隔に等しく設定されている。

【００３３】これに関連して、図５に示すように、移動
テーブル１１１側にセンサプレート１１７ａが取り付け
られるとともに、このセンサプレート１１７ａを検知す
る水平位置検出センサ１１７ｂが上記装置基台１１０側
に設けられており、これらセンサ部１１７ａ，１１７ｂ
からの検出信号により、上記装置制御部９が上記移動テ
ーブル１１１の移動タイミング、移動ピッチおよび移動
範囲を制御する。

【００３４】チャック装置１０５は、昇降台１２１上の
左右一対の回転軸１２２，１２２の下端に、それぞれ同
軸状にかつ下向きに設けられて、上記キャリア上に保持
された試験管１，１，…のうちの２本の組を同時にチャ
ッキング保持する構成とされている。

【００３５】このチャック装置１０５としては、図６
(a) に示すような従来周知の構造を備える電動チャック
が用いられており、その開閉チャック爪１０５ａ，１０
５ａの内側面が試験管１の上端部外周に対応した略Ｖ字
状断面とされるとともに（図６(b) 参照）、その開閉駆
動部１０５ｂが接続ケーブル１０５ｃを介して上記制御
部１０２に電気的に接続されている。

【００３６】上記両チャック装置１０５，１０５の水平
方向配設間隔は、上記キャリア上の試験管１，１の配設
間隔の５倍、つまり、これら両チャック装置１０５，１
０５により、４本の試験管を間に挟んで５本目毎の試験
管１，１が、チャッキング保持されるように設定されて
いる。

【００３７】回転装置１０６は、図５に示すように、駆
動源として回転用駆動モータ１２５を備えてなる。この
駆動モータ１２５は、上記昇降台１２１に下向きに装着
されるとともに、制御部１０２に電気的に接続されてい
る。駆動モータ１２５の駆動軸１２５ａは、継手１２３
を介して上記回転軸１２２の上端１２２ａに同軸状に接
続されている。この回転軸１２２は、上記昇降台１２１
に軸受１２４，１２４を介して、鉛直状にかつ回転可能
に軸支されており、その下端１２２ｂに上記チャック装
置１０５が同軸状に取付けられている。

【００３８】駆動モータ１２５としてはサーボモータや
ステッピングモータ等が好適に用いられ、図示例におい
てはステッピングモータが使用されている。また、これ
に関連して、上記回転軸１２２の上下位置には、一対の
回転位置検出器１２６，１２６が設けられ、これによ
り、チャック装置１０５の回転方向および回転位置が検
出される。

【００３９】そして、制御部１０２により、各駆動モー
タ１２５が回転駆動されて、チャック装置１０５が後述
するセンサ部１０１の検出結果に応じてその軸線まわり
に回転制御されることとなる。

【００４０】昇降装置１０７は、上記チャック装置１０
５，１０５と回転装置１０６，１０６を昇降操作する構
造とされ、上記移動テーブル１１１の起立フレーム１３
０上に鉛直方向へ昇降可能に設けられた上記昇降台１２
１，１２１と、これら昇降台１２１，１２１を昇降動作
させる昇降台駆動部１３１とを備えてなる。

【００４１】上記起立フレーム１３０の鉛直な前面に
は、図４に示すように、一対のリニアレール１３２ａ，
１３２ａが鉛直方向へ平行に延びて配列されるととも
に、上記昇降台１２１，１２１が一体的に取付けられた
昇降フレーム１３３には、上記リニアレール１３２ａ，
１３２ａ上を案内移動されるリニアガイド１３２ｂ，１
３２ｂ，１３２ｂ，…が取り付けられて、上記昇降フレ
ーム１３３つまり昇降台１２１，１２１が鉛直方向へ昇
降可能とされている。

【００４２】上記昇降台駆動部１３１は具体的にはボー
ルねじ装置からなる。図５に示すように、上記起立フレ
ーム１３０上の上記両リニアレール１３２ａ，１３２ａ
間において、ねじ軸１３１ａが、軸支部１３４，１３４
により、リニアレール１３２ａ，１３２ａと平行にかつ
回転可能に軸支されるとともに、上記昇降フレーム１３
３には、上記ねじ軸１３１ａに相対的に螺進退可能に螺
合するナット体１３１ｂが配設されている。

【００４３】また、上記ねじ軸１３１ａの基端部（上端
部）は、継手１３５を介して、駆動源である駆動モータ
１３６の駆動軸１３６ａに同軸状に接続され、この駆動
モータ１３６が上記制御部１０２に電気的に接続されて
いる。駆動モータ１３６としてはサーボモータやステッ
ピングモータ等が好適に用いられ、図示例においてはス
テッピングモータが使用されている。

【００４４】そして、上記制御部１０２により、駆動モ
ータ１３６の駆動軸１３６ａが回転駆動して、上記ねじ
軸１３１ａが回転されると、これに螺合するナット体１
３１ｂを介して、上記昇降フレーム１３３つまり昇降台
１２１，１２１がリニアレール１３２ａ，１３２ａ上を
鉛直方向へ昇降動作されることとなる。

【００４５】これに関連して、図４に示すように、昇降
フレーム１３３側にセンサプレート１３７ａが取り付け
られるとともに、このセンサプレート１３７ａを検知す
る昇降位置検出センサ１３７ｂが上記移動テーブル１１
１側に設けられている。これらセンサ部１３７ａ，１３
７ｂからの検出信号により、上記装置制御部１０２が昇
降装置１０７を上記回転装置１０６に同期して駆動制御
する。

【００４６】装置基台１１０上には、位置決めロッド１
４０が鉛直起立状に設けられるとともに、上記昇降フレ
ーム１３３には、この位置決めロッド１４０が挿通可能
な５つの位置決め穴１４１ａ〜１４１ｅ（図４）が設け
られている。これら位置決め穴１４１ａ〜１４１ｅの配
設間隔は、前述した移動テーブル１１１の移動ピッチと
同様、上記キャリア上の試験管１，１の配設間隔に等し
く設定されており、これら位置決め穴１４１ａ〜１４１
ｅのいずれか一つに上記位置決めロッド１４０が挿通さ
れることにより、上記両チャック装置１０５，１０５の
試験管１，１，…に対する水平方向位置が位置決めされ
ることとなる。

【００４７】なお、上記位置決めロッド１４０の長さ寸
法は、両チャック装置１０５，１０５を支持する上記昇
降台１２１，１２１の最上昇位置（図５の二点鎖線参
照）、つまり光投射位置制御部７の初期高さ位置よりも
短く設定されて、この最上昇位置において、水平移動装
置１０８による上記両チャック装置１０５，１０５の水
平方向へのピッチ送りを許容している。

【００４８】センサ部１０１は、投光光学系５からの投
射光１１ａの投射位置Ｐ₀の状態を検出する一対のセン
サ１５０，１５１を備えてなり、これら両センサ１５
０，１５１は、図４に示すように、各試験管１について
上記投光光学系５の両側にそれぞれ配置されている。

【００４９】両センサ１５０，１５１は、試験管１の中
間部に貼られたサンプルの種類を示すラベル１９の両端
縁間の透明ガラス部分を検出するもので、設置スペース
および検知エリア特定の面から、上記試験管１外周面に
対して投受光を行う反射型光センサからなる。この光セ
ンサ１５０，１５１としては、投受光を光ファイバを用
いて行なう光ファイバ式センサを用いることが有利であ
り、図示例においては、中心に受光用の光ファイバ、そ
の周囲に投光用の光ファイバが複数配置されてなる同軸
センサが用いられている。

【００５０】これら光センサ１５０，１５１の位置関係
は、具体的には図７に示すように平面に見て、その双方
の投射光１５０ａ，１５１ａが、投光光学系５の投射光
１１ａと同様に試験管１の軸心Ｇを通るように配置さ
れ、また、これら両投射光１５０ａ，１５１ａの試験管
１上の投射位置間距離（検出位置間距離）ｌ₁が、上記
ラベル１９の端縁間距離ｌ₂よりも小さく設定されると
ともに、これら両投射位置間に、上記投光光学系５の投
射光１１ａの投射位置Ｐ₀が位置するように設定されて
いる。

【００５１】そして、上記両光センサ１５０，１５１
は、上記試験管１の回転方向（図７の矢符方向Ｒ，Ｌ）
における上記投射光１１ａの投射位置Ｐ₀両側近傍の試
験管１外周面状態、つまりラベル１９の存在の有無をそ
れぞれ検出して、その検出結果が制御部１０２へ送られ
る。具体的には、上記両光センサ１５０，１５１は、上
記試験管１外周面の光反射率から、上記ラベル１９が存
在すればＯＮ信号を、またラベル１９が存在しなければ
ＯＦＦ信号を上記制御部１０２へ送る。

【００５２】制御部１０２は、各センサ部１０１の検出
結果に応じて、上記試験管移動部１００の回転装置１０
６，１０６および昇降装置１０７を相互に同期して駆動
制御し、これにより、投光光学系５の投射光１１ａを、
常時ラベル１９の隙間１９ａつまり試験管１のガラス部
分に直接投射しながら、試験管１の深さ方向へ移動させ
るように構成されている。この制御部１０２の制御構成
を一方の試験管１について説明すると以下のとおりであ
る。

【００５３】すなわち、制御部１０２は、センサ部１０
１の光センサ１５０，１５１の少なくともいずれかがＯ
Ｎで、ラベル１９の存在状態を検出しているとき、上記
回転装置１０６を駆動して試験管１を回転動作させると
ともに、上記昇降装置１０７を停止して試験管１の昇降
動作を止める、一方、上記光センサ１５０，１５１の双
方がＯＦＦで、ラベル１９の不存在状態を検出している
とき、回転装置１０６を停止して試験管１の回転動作を
止めるとともに、昇降装置１０７を駆動して試験管１を
昇降動作させる。

【００５４】まず、上記制御部１０２による回転装置１
０６の動作制御は、図７を参照して説明すると以下のよ
うに構成されている。この場合、回転装置１０６による
試験管１の回転動作には限界が設定されており、この設
定限界は、回転原点を０°として±２００°、つまり時
計方向（正方向）Ｒが２００°に、および反時計方向
（逆方向）Ｌが２００°にそれぞれ設定されている。

【００５５】（イ）光センサ１５０，１５１の一方がラ
ベル１９を検出しているとき：第１の光センサ１５０がＯＮで、第２の光センサ１
５１がＯＦＦのときは、試験管１はその軸心Ｇまわりに
反時計方向Ｌへ回転され、これと逆に、第２の光センサ
１５１がＯＮで、第１のセンサ１５０がＯＦＦのとき
は、試験管１はその軸心Ｇまわりに時計方向Ｒへ回転さ
れる。そして、この回転動作は、両光センサ１５０，１５
１共にＯＦＦになるまで続行されて、両光センサ１５
０，１５１共にＯＦＦとなったところで停止される（こ
れと同時に、後述するように昇降装置１０７が駆動を開
始する。）。

【００５６】（ロ）光センサ１５０，１５１の双方がラ
ベル１９を検出しているとき：両光センサ１５０，１５１共にＯＮのとき、まず試
験管１はその軸心Ｇまわりに時計方向Ｒへ回転して、第
１の光センサ１５０がＯＦＦとなると、（イ）の動作に
切り替わる。試験管１が時計方向Ｒの回転限界（＋２００°）ま
で回転して、なおもＯＮのままであるときは、今度は反
時計方向Ｌヘ回転して、第２の光センサ１５１がＯＦＦ
となると、（イ）の動作に切り替わる。

【００５７】ハ）異常のとき：（ロ）の動作において、
との動作を２回繰り返しても両センサ１５０，１５
１共にＯＦＦにならないときは異常と判断され、また、
（イ）の動作が一定時間以上連続した場合も異常と判断
されて、その異常状態が操作者等に知らされるととも
に、装置が停止される。

【００５８】これら動作の一例が図８に示されており、
図８(a) はその動作初期状態において両光センサ１５
０，１５１共にＯＮの場合、図８(b) は第１の光センサ
１５０がＯＮで、第２の光センサ１５１がＯＦＦの場
合、および図８(c) は第１の光センサ１５０がＯＦＦ
で、第２の光センサ１５１がＯＮの場合をそれぞれ示
す。これらの図において、実線で示される動作が正常時
の動作、および一点鎖線で示される動作が異常時の動作
である。

【００５９】以上の回転装置１０６，１０６による試験
管１の回転動作により、投光光学系５の投射光１１ａの
投射位置Ｐ₀が、ラベル１９の隙間１９ａの試験管１ガ
ラス部分に位置決め制御されると、上記回転装置１０
６，１０６が駆動停止する。これと同時に、今度は昇降
装置１０７が駆動を開始して、試験管１，１が一定速度
で下降を始め、これにより、上記投射光１１ａの投射位
置Ｐ₀が試験管１の深さ方向へ相対的に移動することと
なる。

【００６０】以後、昇降装置１０７による試験管１，１
の下降に伴い、必要に応じて、つまり投射光１１ａの投
射位置Ｐ₀が試験管１ガラス部分を外れそうになる度
に、昇降装置１０７の停止と共に回転装置１０６，１０
６が駆動する。なお、これら両回転装置１０６，１０６
と１０７の交互動作は実際には短時間でかつ連続して行
われる。

【００６１】しかして、以上の一連動作により、たとえ
上記ラベル１９が傾斜して巻かれ、ラベルの隙間１９ａ
が試験管１の軸線方向に対して斜めになっていたとして
も、投光光学系５の投射光１１ａは、常時試験管１のガ
ラス部分に直接投射されながら、試験管１の深さ方向へ
移動することとなる。

【００６２】Ｄ．信号処理部８：信号処理部８は、光セ
ンサＰＳ₁，ＰＳ₂の光電変換出力Ｓ₁，Ｓ₂を検出
し、その経時的変化を測定する。この出力変化は、例え
ば、図９に示すようになり、Ｓ₁は試験管１を直線状に
透過した光１１ｂの受光量を表し、Ｓ₂はサンプルの液
面Ｆで全反射し一定方向に透過した光１１ｃの受光量を
表す。

【００６３】このようにＳ₁の他にＳ₂を検出すること
は、Ｓ₁のみで測定した場合において、前記ラベル１９
の部分で受光量が低下し（特に文字が印刷された部分で
光が減衰することによる影響が大きい。）、全反射によ
って受光量が０になる場合と区別し難くなる問題を解決
することになる。

【００６４】これらの光電変換出力Ｓ₁，Ｓ₂は、共通
の時間軸に対する独立データとして扱って試験管１内の
血清３を測定することもできる（例えば、Ｓ₁の最初の
立ち上がりと、Ｓ₂の立ち上がりのタイミングを用い
る）。この場合、Ｓ₂における全反射光１１ｃの検出時
期と、Ｓ₁において直線状の透過光１１ｂが０になる時
期は重なるので、Ｓ₁−Ｓ₂の演算を行って、この変化
を強調し、この演算値に対して測定を行なうと、全反射
したタイミングをより明確に捉えることができ、測定の
信頼性が向上する。

【００６５】この演算値（Ｓ₁−Ｓ₂）に対して測定を
行なう場合、例えば演算値（Ｓ₁−Ｓ₂）が第１の設定
値Ｔｈ₁を越えた時間より時間計測を開始し、同演算値
（Ｓ₁−Ｓ₂）が第２の設定値Ｔｈ₂を下回った瞬間ま
での時間、つまり、血清３における投射位置Ｐ₀の上下
方向Ｘへの移動通過時間を計測する。

【００６６】上記第１および第２の設定値Ｔｈ₁，Ｔｈ
₂は、試験管１内に微小スポットとなって進入する投射
光１１ａの挙動による上記図９のＳ₁，Ｓ₂の変化を考
慮して設定され、以下この点について説明する。

【００６７】まず、投射光１１ａの試験管１内での挙動
に伴うＳ₁，Ｓ₂の変化は次のようになる。

【００６８】（ｉ）血漿２の部位を投射する場合：（図
１０参照）試験管１内に入った投射光１１ａは、沈殿物である血漿
２により吸収されたり散乱して遮られ、第１および第２
の受光器６ａ，６ｂの光センサＰＳ₁，ＰＳ₂へは殆ど
光が到達せず、Ｓ₁，Ｓ₂は共に０である。

【００６９】（ii) 血清３の部位を投射する場合：（図
１１参照）試験管１内に入った投射光１１ａは、空気と試験管１の
屈折率差による屈折効果、あるいは、試験管１内の上澄
み液である血清３によるレンズ効果，多少の吸収，散乱
効果等を受けるが、おおむね直進して、入射した時（投
射位置Ｐ₀の微小スポット）よりは大きいスポットを出
口側である透過位置Ｐ₁で形成し、第１の受光器６ａの
光センサＰＳ₁へ到達する。

【００７０】この光センサＰＳ₁の受光量は、試験管１
に貼られたラベル１９の位置を通過するとき、光の減衰
量が大きい（特に文字が印刷された部分）ため低下す
る。一方、第２受光器６ａの光センサＰＳ₂は、光の直
進方向とは角度が異なるため受光しない。

【００７１】したがって、Ｓ₁はラベル１９の部分で低
下する場合を除き、一定レベル近傍で上下動する。一
方、Ｓ₂は依然として０値を保つ。

【００７２】（iii) 血清３の液面付近を通る場合：
（図１２〜図１４参照）試験管１が下降して行くと、血清３内を進行する光は、
血清３の液面Ｆにおいて、受光器寄りの水平面位置（液
面周縁の表面張力による湾曲面Ｃｕを除いた部分）に入
射するようになる（図１２）。

【００７３】このとき、液面の法線に対する投射光１１
ａの入射角θは、θ＞ｓｉｎ^-1（１／ｎ）となり（ｎ：
血清の屈折率）、この結果投射光１１ａが全反射を起こ
す。これによって、第１の受光器６ａの光センサＰＳ₁
には透過光が入射しなくなる。一方、全反射光１１ｃ
は、入射方向に対して所定の角度を持って試験管１から
出て行くが、第２受光器６ａとは光軸が一致しないた
め、光センサＰＳ₂にも入射しない。

【００７４】続いて試験管１が下降し、全反射位置が、
液面水平部の投光光学系５寄りの位置（図２参照）とな
ると（図１３）、この全反射光１１ｃを第２の受光器６
ａの光センサＰＳ₂が受光するようになる。このとき第
１受光器６ａの光センサＰＳ₁は依然として受光しな
い。

【００７５】さらに、試験管１が下降し、投射光１１ａ
の入射位置が、投光光学系５寄りの表面張力による湾曲
面（図２のＣｕ）に入射するようになると（図１４）、
入射部分を拡大して示す図１５に示すように、入射位置
は→→と変化する。

【００７６】この場合、では投射光１１ａが全反射を
起こすものの、その反射方向は上記Ｆにおける全反射方
向とはかなり異なるため、第２の受光器６ａの光センサ
ＰＳ₂は受光しない。また全反射のため第１の受光器６
ａの光センサＰＳ₁も受光しない。一方、では投射
光１１ａの屈折方向が直進方向とはかなり異なり、第１
および第２の受光器６ａ，６ｂの光センサＰＳ₁，ＰＳ
₂は共に受光しない。

【００７７】（iv) 空気中を通る場合：（図１６参
照）試験管１内に入った投射光１１ａは、空気と試験管１の
屈折率差による屈折効果などわずかな影響は受けるもの
の、ほとんど直進して、第１の受光器６ａの光センサＰ
Ｓ₁に到達する。このとき、第２の受光器６ｂの光セン
サＰＳ₂は受光しない。したがって、Ｓ₁は血清３を検
出した場合と同レベルの大きさとなり、Ｓ₂は０とな
る。

【００７８】また、図示例の分量測定装置においては、
サンプルを識別するサンプル識別装置（試料識別手段）
１６０を備えている（図３参照）。このサンプル識別装
置１６０は、試験管１の上部に貼られた識別ラベル１６
の情報を読み取るもので、上記制御部１０２により、上
記光投射位置制御部７と同期して駆動制御される。

【００７９】上記識別ラベル１６は、具体的には誰のサ
ンプルであるかを識別する細帯状のＩＤラベルであっ
て、試験管１の上部に貼られている。そして、図示例の
サンプル識別装置１６０としては、このＩＤラベル１６
上の文字等の情報を光学的に読み取るＩＤ読み取り装置
が用いられている。

【００８０】ＩＤ読み取り装置１６０は、図３に示すよ
うに、一対の読み取り用カメラ１７，１７と照明装置１
７ａ，１７ａ，１７ａとを備えてなり、これらは移動テ
ーブル１１１の上面に設けられている（図４参照）。上
記読み取り用カメラ１７としては、ＩＤが文字の場合は
文字読み取り装置が用いられ、ＩＤがバーコードの場合
はバーコードリーダが用いられる。

【００８１】そして、このＩＤ読み取り装置１６０によ
る自動読み取り動作は、各サンプルの分量測定の初めに
行われる。チャック装置１０５，１０５に把持された試
験管１，１は、まず昇降装置１０７により上昇されて、
そのＩＤラベル１６が上記読み取り用カメラ１７の高さ
位置にそれぞれ合わされた後、回転装置１０６により回
転されながら読み取り用カメラ１７によるＩＤ読み取り
が自動で光学的に行われる。読み取り中は照明装置１７
ａ，１７ａ，１７ａが照明を行なう。

【００８２】しかして、以上のように構成された分量測
定装置における、試験管１内に収容された血液分離後の
上澄み液である血清３の分量測定について説明する。

【００８３】本測定装置においては、遠心分離装置によ
り血漿２と血清３に遠心分離された試験管１が、１０本
ずつキャリアに立てられた状態で、図示しない供給装置
により、本装置の所定位置（上記装置基台１１０下側の
所定位置）に位置決め供給されてから、以下の測定動作
が、装置制御部９に予め設定されプログラムに従って開
始される。この測定動作にあたっては、チャック装置１
０５，１０５により、上記キャリア上の離隔した２本一
組の試験管１，１を、最初は１本目と６本目、次に２本
目と７本目、……、最後に５本目と１０本目という順序
で次々と取り出して測定する。

【００８４】Ｉ．チャック装置１０５，１０５は、水平
移動装置１０８により水平Ｙ方向（試験管配列方向）へ
ピッチ送りされて、測定対象とする試験管１，１の上方
位置で停止される。続いて、これらチャック装置１０
５，１０５は、昇降装置１０７により降下されて、上記
試験管１，１の上部をそれぞれチャッキングした後、こ
れら両試験管１，１がキャリア上から上方へ持ち上げて
取り出される。

【００８５】II. 上記両試験管１，１は、ＩＤ読み取り
装置１６０により、そのＩＤラベル１６の読み取りが前
述した要領で自動的に行われる。

【００８６】III. ＩＤの読み取りが終了した試験管
１，１は、上記昇降装置１０７により、さらに血清３の
下端位置が光学系５，６の対応した高さになるまで引き
上げられた後、今度はこの位置から一定の速度で降下さ
れて、血清３の分量測定が開始される。

【００８７】すなわち、投光光学系５からの投射光１１
ａの投射位置Ｐ₀は、光投射位置制御部７により、各試
験管１に対して、前述した要領でラベル１９の隙間１９
ａの透明部分をたどりながら、その深さ方向へ相対的に
一定速度で移動する。

【００８８】このとき、試験管１の内部を透過した透過
光１１ｂ，１１ｃは、第１および第２の受光器６ａ，６
ｂの光センサＰＳ₁，ＰＳ₂により受光され、その光量
が電気信号として検出される。続いて、信号処理部８に
よりその光量の経時的変化（図９参照）が測定されると
ともに、この測定結果に基づいて、分量算出部１０によ
り、血清３の深さ寸法ｈさらにはその分量が算出され
る。

【００８９】この場合、血清３の深さ寸法ｈを算出する
には、投射光１１ａの投射位置Ｐ₀が血清３の深さ方向
Ｘへ通過する時間を計測するが、これは図９において、
受光量（入力信号）が第１の設定値Ｔｈ₁を越えた時間
より時間計測を開始し、受光量が第２の設定値Ｔｈ₂を
下回った瞬間までの時間を、測定することで簡単になし
得る。なお、光投射位置制御部７の回転装置１０６が駆
動している間は、試験管１の下降動作つまり昇降装置１
０７の駆動が一旦停止されており、この時間は上記計測
時間から除かれる。

【００９０】また、第１および第２の光センサＰＳ₁，
ＰＳ₂の受光面積は、透過位置Ｐ₁，Ｐ₂における透過
光１１ｂ，１１ｃのスポットよりも多少大きな面積に対
して感応できるように設定されているため、試験管１の
透過位置側に紙質等のラベル１９があり、しかも、これ
に文字等が印刷されていても、各透過光１１ｂ，１１ｃ
を確実に検出することができ、光センサＰＳ₁，ＰＳ₂
の感度を特に高くする必要がない。

【００９１】IV. チャック装置１０５，１０５は、昇降
装置１０７により降下されて、血清３の分量測定が終了
した試験管１，１をキャリア上に戻した後、そのチャッ
キングを解除して、再び初期位置（最上昇位置）へ上昇
復帰する。

【００９２】Ｖ. 以後Ｉ〜IVの工程を、続く２本目と７
本目、３本目と８本目、……、および最後の５本目と１
０本目の試験管１，１の各組に対しても順次同様に行
う。

【００９３】以上の測定動作により、血清３の分量測定
が完了した１０本の試験管１，１，…は、上記キャリア
に立てられた状態のまま、上記供給装置により本測定装
置外へ排出される。

【００９４】実施例２本実施例は図１７に示し、受光光学系６の受光素子とし
て位置検出素子（POSITION SENSITIVE DETECTOR 、以下
ＰＳＤ）２５が用いられたものである。

【００９５】ＰＳＤ２５は、前記投光光学系５と一定の
位置関係を保って、前記直線状の透過光１１ｂおよび全
反射した透過光１１ｃの双方を受光し得る位置に配置さ
れる。

【００９６】ＰＳＤ２５は、その受光面２５ａ全体に入
光した透過光の全受光量と、この受光面２５ａで受光し
た透過光の重心位置とを得るもので、単一のＰＳＤ２５
に、上記第１および第２の受光器６ａ，６ｂと同等の機
能を持たせることができ、受光光学系６を著しく簡素化
することができる。

【００９７】このＰＳＤ２５を使用した場合、信号処理
部８である光量変化測定手段は、ＰＳＤの出力から全透
過光量と受光重心位置を算出・測定する構成とする。

【００９８】すなわち、ＰＳＤ２５は、平板状シリコン
にＰ層、Ｉ層、Ｎ層の三層を形成し、Ｐ層上の両端に出
力電極２６，２７、Ｎ層にバイアス電極２８を付けた構
造を有するもので、この受光面２５ａであるＰ層に光ス
ポットが入射すると、入射位置に光エネルギーに比例し
た電荷が発生し、この電荷は抵抗層であるＰ層を通って
出力電極２６，２７に流れる。

【００９９】この光電流Ｉ₀は、総受光量に比例するも
のであり、出力電極２６，２７までの距離（抵抗値）に
逆比例して分割され、各出力電極から取出される。各電
流をＩ₁，Ｉ₂、電極間距離をＬ、ＰＳＤ中心から入射
点までの距離をＸ_Aとすれば、Ｉ₁／Ｉ₂＝（Ｌ−２Ｘ
_A）／（Ｌ＋２Ｘ_A）の関係がある。

【０１００】したがって、光量変化測定手段８で、光電
流Ｉ₀（＝Ｉ₁＋Ｉ₂）を求めて全透過光量を表す受光
信号を求め、出力電極２６，２７の電流比Ｉ₁／Ｉ₂か
ら、受光重心位置を表す位置信号を求める。

【０１０１】ＰＳＤ２５を用い、遠心分離器等により分
離された沈澱物２および上澄み液３が入った試験管１を
測定した場合において、上記光量変化測定手段出力の経
時的変化は、例えば図１８に示すようになる。

【０１０２】受光信号Ｓ_aは、前述した実施例１におけ
る第１の受光器の光センサＰＳ₂のものＳ₁に近似して
いるが、直線状の透過光１１ｂの他に全反射した透過光
１１ｃをも検出するので、血清３の液面において全反射
光１１ｃが起きる際にも一定の値を持つ。位置信号Ｓ_p
は、全反射を起こしたとき光１１ｃの到達位置が急変す
るので、センタ位置での受光を表す基準レベルに対して
パルス状に変化する。

【０１０３】したがって、分量算出部１０である分量演
算手段は、この受光信号Ｓ_aの立ち上がりから、位置信
号Ｓ_Pの立ち上がりまでの時間を計測することにより、
血清３の高さｈを算出してその分量を求める。その他の
構成および作用は実施例１と同様である。

【０１０４】なお、上述した実施例１および実施例２は
あくまでも本発明の好適な実施態様を示すもので、本発
明はこれに限定されることなく、本発明の範囲内で種々
設計変更可能である。

【０１０５】例えば、本発明装置の具体的構成について
は、同様の機能を有する限り図示と異なる構成とするこ
とも可能である。

【０１０６】一例として、図示例においては、液体試料
である血清３の性質に対応して、投射光１１ａを試験管
１に対し斜め上方に向けて投射する方式が採用されてい
るが、本発明の光投射位置制御装置は、この投射方式に
限られず、液体試料の性質によっては、投射光１１ａを
試験管１に対して水平に投射する方式など、他の投射方
式にも適用可能である。

【０１０７】また、図示例においては、試験管１内に血
漿（沈殿物）２と血清（上澄み液）３が収容された状態
での血清３の分量を測定する場合について説明したが、
本発明装置は、図２０(b) に示すような沈殿物を含ま
ず、透明または透明に近い単一の液体サンプル２０、例
えば、予め血漿から分離された血清や透明水溶液等の分
量を測定する場合にも適用可能である。図１９は、実施
例１の分量測定装置により単一の液体サンプル２０の分
量を測定したときの、第１および第２の光センサＰ
Ｓ₁，ＰＳ₂による受光量Ｓ₁、Ｓ₂および（Ｓ₁−Ｓ
₂）の経時的変化を示す。

【０１０８】さらに、図示例においては血漿２と分離さ
れた血清３の分量測定について説明しているが、他の沈
澱物と上澄み液における分量測定にも同様に適用可能な
ことは言うまでもない。

【０１０９】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の光投射位
置制御装置によれば、液体試料が収容された透明容器に
対し、光を投射させてその透過光量から上記液体試料を
測定する装置において、センサ手段により上記投射光の
投射位置の状態を検出して、移動手段がこの検出結果に
応じて上記透明容器を移動操作し、これにより上記投射
光の投射位置を、透明容器のラベルの貼付されていない
透明部分に常に位置するように制御する構成とされてい
るから、上記投射光を遮蔽物であるラベルを避けて液体
試料に対し直接的に投射することができ、その透過光量
についての均一な検出が常時安定して得られ、さらには
高い検出精度が得られる。

【０１１０】また、上記光投射位置制御装置を備える本
発明の透明容器内試料の分量測定装置によれば、上記透
明容器に対して、試料液面で全反射が起こるように上向
きに傾けた光を、スポット状に収束させて投射しなが
ら、この投射位置を所定速度で深さ方向へ移動させると
ともに、このときに液体試料内を直線状に透過する光
と、液体試料液面で全反射して透過する光を区別して検
出し、これらの光電変換出力の経時的変化から、液体試
料の深さ寸法さらにはその分量を算出するようにしたか
ら、透明容器内に収容された液体試料について、そのま
まの状態での分量測定が迅速かつ正確に行うことができ
る。

【０１１１】これにより、例えば、従来不可能とされて
いた血液遠心分離後の血清についても、遠心分離に用い
た試験管に血漿，血清の両者が収容されたままの状態
で、その分量測定が可能となる。

【０１１２】特に、全反射光を区別して検出する構成に
より、液面を確実に検出できるようになり、透明容器に
ラベルが貼られていて、直線状の透過光の検出のみで
は、測定が不確実になる問題が解消される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る実施例１である透明容器内試料の
分量測定装置の概略を示す構成ブロック図である。

【図２】同分量測定装置における投光光学系、透明容器
および受光光学系の相対位置関係の一例を示す図であ
る。

【図３】同分量測定装置における光投射位置制御装置の
構成を示す概略図である。

【図４】同光投射位置制御装置の具体的構成を一部断面
で示す平面図である。

【図５】同光投射位置制御装置の具体的構成を図４のＶ
−Ｖ線に沿って示す側面断面図である。

【図６】同光投射位置制御装置のチャック装置を示す図
で、図６(a) は正面図および図６(b) は図６(a) のVI-V
I 線に沿った断面図である。

【図７】同光投射位置制御装置におけるセンサ部の配置
関係および動作を説明するための概略平面図である。

【図８】同光投射位置制御装置におけるセンサ部と試験
管移動部の動作関係を示すタイムチャートである。

【図９】同分量測定装置において、投射光が試験管内の
血漿，血清および空気中を順次透過する場合の直線状の
透過光と全反射による透過光の光量の経時的変化を示す
線図である。

【図１０】同分量測定装置における投射光が試験管内の
血漿中を透過する場合の挙動を示す側面断面図である。

【図１１】同分量測定装置における投射光が試験管内の
血清中を透過する場合の挙動を示す側面断面図である。

【図１２】同分量測定装置における投射光が試験管内の
血清の（受光光学系寄りの）水平液面を透過する場合の
挙動を示す側面断面図である。

【図１３】同分量測定装置における投射光が試験管内の
血清の（投光光学系寄りの）水平液面を透過する場合の
挙動を示す側面断面図である。

【図１４】同分量測定装置における投射光が試験管内の
血清の（投光光学系寄りの）液面周縁を透過する場合の
挙動を示す側面断面図である。

【図１５】投射光が、図１４に示した位置を透過する場
合の挙動を説明するための拡大側面断面図である。

【図１６】同分量測定装置における投射光が試験管内の
空気中を透過する場合の挙動を示す側面断面図である。

【図１７】本発明に係る実施例２である透明容器内試料
の分量測定装置の概略を示す構成ブロック図である。

【図１８】同分量測定装置の投射光が試験管内の血漿，
血清および空気中を順次透過する場合において、ＰＳＤ
出力から取り出された受光信号および位置信号の経時的
変化を示す線図である。

【図１９】本発明に係る実施例１の分量測定装置によ
り、単一の液体試料の分量を測定する場合の直線状の透
過光および全反射による透過光の光量の経時的変化を示
す線図である。

【図２０】透明容器内に収容された液体試料の一例を示
し、図２０(a) は血液から分離された沈殿物である血漿
と上澄み液である血清を、また図２０(b) は単一の液体
試料をそれぞれ示す。

【符号の説明】

１試験管（透明容器）２血漿（沈澱物）３血清（上澄み液）５投光光学系（投光手段）６受光光学系（受光手段）６ａ第１の受光器６ｂ第２の受光器７光投射位置制御部（光投射位置制御
装置）８信号処理部（光量変化測定手段）９装置制御部（制御手段）１０分量算出部（分量演算手段）１１ａ投射光１１ｂ直線状の透過光１１ｃ全反射をした透過光１６ＩＤラベル（識別ラベル）１９ラベル２０液体試料２５位置検出素子（ＰＳＤ) １００試験管移動部（移動手段）１０１センサ部（センサ手段）１０２制御部（制御手段）１０５チャック装置１０６回転装置１０７昇降装置１０８水平移動装置１２１昇降台１２２回転軸１２５回転用駆動モータ１３１昇降台駆動部１３６駆動モータ１５０，１５１光センサ１６０サンプル識別装置（試料識別手段）ＬＤ発光源Ｌ₀ 対物レンズＬ₁ 対物レンズＬ₂ 対物レンズＰＳ₁ 第１の光センサＰＳ₂ 第２の光センサＳＬ₁ スリットＳＬ₂ スリットＰ₀ 光投射位置Ｐ₁ 直線状の透過光の透過位置Ｐ₂ 全反射をした透過光の透過位置Ｓ₁ 直線状の透過光の受光量を表す信号Ｓ₂ 全反射をした透過光の受光量を表す
信号Ｓ_a ＰＳＤを用いた場合に得られる受光
信号Ｓ_p ＰＳＤを用いた場合に得られる位置
信号

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01F 23/28 G01N 33/49

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】液体試料が収容された透明容器に対し、
光を投射させてその透過光量から上記液体試料を測定す
る装置に備えられるものであって、上記透明容器を移動操作する移動手段と、上記透明容器外周面における上記投射光の投射位置の状
態を検出するセンサ手段と、このセンサ手段の検出結果に応じて、上記投射光の投射
位置が上記透明容器の透明部分にあるように、上記移動
手段を駆動制御する制御手段とを備えてなることを特徴
とする光投射位置制御装置。
【請求項２】上記センサ手段は、上記投射光を投射す
る投光手段の両側に配置された一対のセンサを備えてな
り、これらセンサは、上記透明容器の回転方向における上記
投射光の投射位置両側近傍の容器外周面状態をそれぞれ
検出するように配置され、上記両センサの検出位置間距離は、少なくとも上記透明
容器の外表面に貼付されるラベルの両端縁間距離よりも
小さく設定されている請求項１に記載の光投射位置制御
装置。
【請求項３】上記センサは、上記透明容器外周面に対
して投受光を行う反射型光センサからなり、上記透明容
器外周面の光反射率から上記ラベルの存在の有無を検出
するように構成されている請求項２に記載の光投射位置
制御装置。
【請求項４】上記反射型光センサは、中心に受光用の
光ファイバ、その周囲に投光用の光ファイバが複数配置
されてなる同軸センサである請求項３に記載の光投射位
置制御装置。
【請求項５】上記移動手段は、上記透明容器を回転操
作する回転装置と、上記透明容器を昇降操作する昇降装
置とを備え、上記制御手段は、上記センサ手段が透明容器外周面上の
ラベル存在状態を検出しているとき、上記回転装置を駆
動するとともに上記昇降装置を停止させ、一方、上記セ
ンサ手段が上記ラベル不存在状態を検出しているとき、
上記回転装置を停止させるとともに上記昇降装置を駆動
するように構成されている請求項１に記載の光投射位置
制御装置。
【請求項６】液体試料が収容された透明容器内側面
に、光をスポット状に投射する投光手段と、この投光手段の上記透明容器に対する光投射位置を制御
する請求項１〜５のいずれか一つに記載の光投射位置制
御装置と、上記透明容器を挟んで上記投光手段に対向して設けら
れ、この投光手段から上記透明容器内を直線状に透過し
た光と全反射して透過した光とを受光して光電変換する
受光手段と、この受光手段の出力の経時的変化を測定する光量変化測
定手段と、この光量変化測定手段および上記投光位置移動手段を同
期して制御する制御手段と、上記光量変化測定手段の測定結果に基づいて、上記透明
容器内の液体試料の分量を演算する分量演算手段とを備
えることを特徴とする透明容器内試料の分量測定装置。
【請求項７】上記投光手段は、光を上記透明容器内側
面に対して水平に投射する請求項６に記載の透明容器内
試料の分量測定装置。
【請求項８】上記投光手段は、光を上記透明容器内側
面に対して斜め上方を向く所定の仰角を付けて投射する
とともに、この仰角が試料液面の水平部で全反射を起こ
す大きさに設定されている請求項７に記載の透明容器内
試料の分量測定装置。
【請求項９】上記受光手段は、上記透明容器内を直線
状に透過した光を受光する第１の受光器と、試料液面で
全反射して透過した光を受光する第２の受光器とを備え
てなる請求項７または８に記載の透明容器内試料の分量
測定装置。
【請求項１０】上記第１の受光器が、上記投光手段の
光軸の延長線上に配置されるとともに、上記第２の受光
器が、上記投光手段側にある表面張力による液面周縁の
湾曲面に近接した液面水平部で全反射した光の到達位置
に配置されている請求項９に記載の透明容器内試料の分
量測定装置。
【請求項１１】上記第１および第２の受光器の受光素
子が光センサであり、各光センサの受光面積は、上記透
明容器内側面の投射位置から透明容器内を進んで、反対
側内側面の透過位置に達した透過光の光スポット面積よ
り多少大きな面積に対して感応するように設定されてい
る請求項９または１０に記載の透明容器内試料の分量測
定装置。
【請求項１２】上記光量変化測定手段は、上記受光手
段の第１の受光器の出力から第２の受光器の出力を減算
したデータの経時的変化を測定するものである請求項９
〜１１のいずれか一つに記載の透明容器内試料の分量測
定装置。
【請求項１３】上記受光手段の受光素子は、上記投光
手段と一定の位置関係を保って、上記直線状の透過光お
よび全反射した透過光の双方を受光し得る位置に配置し
た位置検出素子であり、上記光量変化測定手段は、上記位置検出素子の出力から
全透過光量の変化と受光重心位置の変化を算出・測定す
るものであり、上記分量演算手段は、この光量変化測定手段の測定結果
に基づいて上記透明容器内の液体試料の分量を演算する
ものである請求項９に記載の透明容器内試料の分量測定
装置。
【請求項１４】上記液体試料は、遠心分離器等により
沈澱物から分離された上澄み液であり、上記分量演算手段は、上記光量変化測定手段で測定した
全透過光量の変化から、上記沈澱物および上澄み液の境
界を検出し、受光重心位置の変化からこの上澄み液の液
面を検知して、透明容器内の液体試料の分量を演算する
ものである請求項１３に記載の透明容器内試料の分量測
定装置。
【請求項１５】上記透明容器の外周面に付された試料
識別情報を識別する試料識別手段を備え、この試料識別手段は、上記光投射位置制御装置と同期し
て、上記試料識別情報を光学的に読み取るように構成さ
れている請求項６に記載の透明容器内試料の分量測定装
置。