JP4472442B2 - 界面検出装置、体積計測装置及び界面検出方法 - Google Patents
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Description
まず、被検者から採取した血液と、分離剤とからなる検体液が入っている採血管を遠心分離機にかけて遠心分離を行う。そうすると、検体液は、血清、分離剤、及び血餅の3種類の液体に分離され、採血管の底部から血餅、分離剤、及び血清の順で検体液が堆積される。その後、検査項目毎に必要な量の血清を取り分け、取り分けた血清を検査する。このようにして血清を検査する場合、検査項目毎に適正な量の血清を取り分けることができるようにするために、採血管に入っている血清の量を、血清を取り分ける前に正確に測定しておくことは極めて重要である。
まず、血清、分離剤、及び血餅の3種類の液体に分離された検体液が入っている採血管の側面を、CCDカメラなどを用いて撮像し、撮像した画像を処理することで、血清の界面の位置を検出し、検出した血清の界面の位置から血清の量を測定する技術が提案されている(特許文献1を参照)。
しかしながら、前述した特許文献1に記載されている技術では、このようにして採血管の外壁面にバーコードラベルが貼付されていると、このバーコードラベルによって、採血管の内部にある検体液の画像を得ることができない場合がある。このため、血清の界面の位置を正確に検出することができなくなる場合があるという問題点があった。
しかしながら、検体液の静電容量を測定するための静電容量センサと、採血管との間の距離によって、静電容量センサの出力信号が大きく変化してしまう。このため、静電容量センサと容器との間の距離を高精度に制御する必要があり、装置の構造が複雑になってしまうという問題点があった。
本発明は、前述の問題点に鑑みてなされたものであり、容器に収容されている複数種類の液体における特定の液体の界面を正確に測定することができるようにすることを目的とする。
本発明の体積測定装置は、前記記載の界面検出装置と、前記界面検出装置により検出された前記特定の液体の上下の界面間の間隔と、予め求められた前記容器の寸法とに基づいて、前記特定の液体の体積を求める体積演算手段とを有することを特徴とする。
図1は、本実施形態の体積計測装置の構成の一例を示した図である。
図1において、体積計測装置は、界面検出センサ11と、駆動装置12と、増幅器13と、A/D変換器14と、演算装置15と、操作装置16と、表示装置17とを有している。
このようにして検体液30が収容されている容器20は、検体液30を収容する採血管20aと、採血管20aの開口部を塞ぐキャップ20bとを有している。採血管20aは、試験管などのように底部が閉塞された円筒状をなすもので、例えば、無色透明のガラスや樹脂などにより形成される。
なお、血清30aには、主として、ビリルビン、溶血、及び乳びが含まれている。
図2は、検体液30(血清30a)に含まれる主要な物質における吸光度と波長との関係の一例を示した図である。具体的に図2では、ビリルビン、乳び、及び溶血における吸光度と波長との関係の一例を示している。
吸光度は、ある物質に光を投光した場合に、その光がどれだけ前記物質で吸収されたのかを表す量であり、具体的には以下の(1式)を用いて求められるものである。
吸光度=log(I0/IT) ・・・(1式)
前述したように、本実施形態では、第1の波長λaが、血清30aに特有の光吸収波長帯域に属するようにする。本実施形態において、血清30aに特有の光吸収波長帯域とは、血清30aに含まれているビリルビン及び溶血での光の吸収量の変化が、波長の変化に対して大きい波長帯域をいう。
前述したように、本実施形態では、第2〜第3の波長λb、λcが、血清30aに特有の光吸収波長帯域に属さないようにしている。
なお、前記において、第1〜第3の波長λa〜λcは、図2に示したものに限定されるものではないということは言うまでもない。
A/D変換器14は、増幅器13で増幅された前記第1〜第3の光の信号に基づく電気信号をデジタル信号に変換するためのものである。
図4は、演算装置15の機能的な構成の一例を示したブロック図である。なお、図4に示した機能以外の機能を演算装置15が有することは言うまでもない。
図4において、演算装置15は、採血管位置演算部15aと、吸光度演算部15bと、吸光度差演算部15cと、散乱寄与度演算部15dと、血清界面位置演算部15eと、体積演算部15fと、血清量表示部15gとを有している。
前述したように、第1の光の吸光度Aabsは、バーコードラベル40での散乱、空気での散乱、血清30aに含まれている乳びでの散乱、分離剤30bでの散乱、血餅30cでの散乱、及び血清30aに含まれているビリルビンや溶血での吸収の6つの影響を含んだ値となっている。一方、第2の光の吸光度Babsは、バーコードラベル40での散乱、空気での散乱、血清30aに含まれている乳びでの散乱、分離剤30bでの散乱、及び血餅30cでの散乱の5つの影響を含んだ値となっている。
前述したように、第2及び第3の光の吸光度Babs、Cabsは、バーコードラベル40での散乱、空気での散乱、血清30aに含まれている乳びでの散乱、分離剤30bでの散乱、及び血餅30cでの散乱の5つの影響を含んだ値となっている。
ΔSabs=ΔABabs−K×ΔBCabs ・・・(2式)
前記(2式)において、Kは、第1〜第3の波長λa〜λcに基づいて決まる係数である。本実施形態では、散乱寄与度演算部15dは、以下のようにしてこの係数Kを求めるようにしている。
ΔBCabs=R×(λb−λc) ・・・(3式)
前記(3式)において、Rは、バーコードラベル40及び分離剤30bでの散乱に基づく吸光度の変化率(上昇率)である。前述したように、本実施形態では、バーコードラベル40での散乱、及び分離剤30bでの散乱の影響が、波長の変化に対して線形に変化すると仮定しているので、この変化率Rは定数となる。
ΔUabs=R×(λa−λb) ・・・(4式)
そして、前記(3式)と前記(4式)とから、吸光度差の上昇分ΔUabsは、以下の(5式)のように表すことができる。
ΔUabs={(λa−λb)/(λb−λc)}×ΔBCabs ・・・(5式)
K=(λa−λb)/(λb−λc) ・・・(6式)
散乱寄与度演算部15dは、以上のようにして求めた係数Kと、吸光度差演算部15cで求められた、第1及び第2の光の吸光度差ΔABabsと、第2及び第3の光の吸光度差ΔBCabsとを、前記(2式)に代入して、血清30aに含まれるビリルビンや溶血での吸収に基づく吸光度ΔSabsを求める。そして、この吸光度ΔSabsと、採血管20aの位置との関係を表すグラフを作成する(図8を参照)。
まず、ステップS1において、演算装置15は、変数nを1にセットする。
次に、ステップS2において、演算装置15は、投光部11aに対して、第nの光の投光を指示する。そうすると、投光部11aから、第nの光が投光されるとともに、その投光された第nの光が受光部11bで受光される。
次に、ステップS11において、血清界面位置演算部15eは、血清30aの界面の位置H1、H2を、ステップS10で求められた吸光度ΔSabsを用いて求める。
最後に、ステップS15において、血清量表示部15gは、ステップS14で求められた血清30aの体積を、モニタである表示装置17に表示する。
11a 投光部
11b 受光部
12 駆動装置
15 演算装置
15a 採血管位置演算部
15b 吸光度演算部
15c 吸光度差演算部
15d 散乱寄与度演算部
15e 血清界面位置演算部
15f 体積演算部
20 容器
30 検体液
30a 血清
30b 分離剤
30c 血餅
Claims (5)
- 上下に分離した状態で容器に収容されている複数種類の液体のうち特定の液体の界面を検出する界面検出装置であって、
前記上下に分離した状態で複数種類の液体が収容されている容器の側方から前記容器に対して光を投光する投光手段と、
前記容器を介して前記投光手段と対向する位置に配設され、前記投光手段により投光された光を受光する受光手段と、
前記受光手段により受光された光の強度を表す情報を用いて、前記複数種類の液体における特定の液体の界面を検出する界面検出手段とを有し、
前記特定の液体は、吸光度と波長との関係を表す曲線にピークを有する複数の物質と、吸光度と波長との関係を表す曲線にピークを有さず、且つ、吸光度が波長に依存する物質とを含み、
前記容器の表面には、吸光度と波長との関係を表す曲線にピークを有さず、且つ、吸光度が波長に依存する材質のラベルが貼付されており、
前記投光手段は、前記複数の物質での光の吸収量の変化が、波長の変化に対して相対的に大きい波長帯域に属する第1の波長を有する第1の光と、前記複数の物質での光の吸収量の変化が、波長の変化に対して相対的に小さい波長帯域に属する波長であって、相互に異なる第2及び第3の波長を有する第2及び第3の光とを投光し、
前記界面検出手段は、前記受光手段により受光された前記第1〜第3の光の吸光度を求める吸光度演算手段と、
前記吸光度演算手段により求められた前記第1及び第2の光の吸光度の差と、前記第2及び第3の光の吸光度の差とを求める吸光度差演算手段と、
前記吸光度差演算手段により求められた前記第1及び第2の光の吸光度の差と、前記第2及び第3の光の吸光度の差とを用いて、前記特定の液体における前記第1の光の吸収に基づく吸光度を求める散乱寄与度演算手段とを有し、
前記散乱寄与度演算手段により求められた前記特定の液体における前記第1の光の吸収に基づく吸光度を用いて、前記特定の液体の界面を検出することを特徴とする界面検出装置。 - 前記散乱寄与度演算手段は、前記特定の液体における前記第1の光の吸収に基づく吸光度ΔSabsを、以下の式により求めることを特徴とする請求項1に記載の界面検出装置。
ΔSabs=ΔABabs−[(λa−λb)/(λb−λc)]×ΔBCabs
ただし、ΔABabsは前記第1及び第2の光の吸光度の差、ΔBCabsは前記第2及び第3の光の吸光度の差、λaは前記第1の波長、λbは前記第2の波長、λcは前記第3の波長である。 - 前記投光手段及び前記受光手段と、前記容器との少なくとも何れか一方を、上下方向に駆動する駆動手段を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の界面検出装置。
- 請求項1〜3の何れか1項に記載の界面検出装置と、
前記界面検出装置により検出された前記特定の液体の上下の界面間の間隔と、予め求められた前記容器の寸法とに基づいて、前記特定の液体の体積を求める体積演算手段とを有することを特徴とする体積計測装置。 - 上下に分離した状態で容器に収容されている複数種類の液体のうち特定の液体の界面を検出する界面検出方法であって、
前記上下に分離した状態で複数種類の液体が収容されている容器の側方から前記容器に対して光を投光する投光ステップと、
前記投光ステップにより投光された光を、前記容器を介して受光する受光ステップと、
前記受光ステップにより受光された光の強度を表す情報を用いて、前記複数種類の液体における特定の液体の界面を検出する界面検出ステップとを有し、
前記特定の液体は、吸光度と波長との関係を表す曲線にピークを有する複数の物質と、吸光度と波長との関係を表す曲線にピークを有さず、且つ、吸光度が波長に依存する物質とを含み、
前記容器の表面には、吸光度と波長との関係を表す曲線にピークを有さず、且つ、吸光度が波長に依存する材質のラベルが貼付されており、
前記投光ステップは、前記複数の物質での光の吸収量の変化が、波長の変化に対して相対的に大きい波長帯域に属する第1の波長を有する第1の光と、前記複数の物質での光の吸収量の変化が、波長の変化に対して相対的に小さい波長帯域に属する波長であって、相互に異なる第2及び第3の波長を有する第2及び第3の光とを投光し、
前記界面検出ステップは、前記受光ステップにより受光された前記第1〜第3の光の吸光度を求める吸光度演算ステップと、
前記吸光度演算ステップにより求められた前記第1及び第2の光の吸光度の差と、前記第2及び第3の光の吸光度の差とを求める吸光度差演算ステップと、
前記吸光度差演算ステップにより求められた前記第1及び第2の光の吸光度の差と、前記第2及び第3の光の吸光度の差とを用いて、前記特定の液体における前記第1の光の吸収に基づく吸光度を求める散乱寄与度演算ステップとを有し、
前記散乱寄与度演算ステップにより求められた前記特定の液体における前記第1の光の吸収に基づく吸光度を用いて、前記特定の液体の界面を検出することを特徴とする界面検出方法。
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