JP5113711B2 - 自動分析装置および自動分析装置における容器に付された識別情報を読み取る方法 - Google Patents

Description

本発明は、試料に試薬を混合して反応させることにより試料の成分を分析する自動分析装置に関する。

自動分析装置は、血液や尿などの試料に試薬を混合して反応させ、その反応状態を分光分析することによって、試料の成分分析を自動的に行う装置である。この自動分析装置は、多数の試料について、短時間に多数項目の成分分析を行えるため、病院や医療検査機関などにおいて広く利用されている。

図７は、自動分析装置の要部である分析部１の概略的な構成を示した斜視図であり、この図を参照しながら自動分析装置について説明する。

図７に示すように、自動分析装置の分析部１には、多数の反応セル１０を装着した反応ディスク１１、多数の試料容器１２ａを収容したサンプルディスク１２、第１試薬庫１３、第２試薬庫１４、試料分注機構１５、第１試薬分注機構１６、第２試薬分注機構１７、第１攪拌機構１８、第２攪拌機構１９、洗浄ユニット２０、測定ユニット２２などを備え、これらのユニットや機構などの各構成機器の動作が、図示しない分析装置制御部によって制御されるものである。なお、オプションとして電極２１も配置可能となっている。

反応ディスク１１は、リング状に形成されて周方向に多数の反応セル１０を装着しており、設定されたプログラムに沿って所定の角度だけ回転したり停止したりする間欠的な回転動作を行う。この反応ディスク１１の傍に、分析対象となる試料の入った試料容器１２ａを多数収容したサンプルディスク１２が配置されている。第１試薬庫１３は、反応ディスク１１の内側に同心状に配置され、試薬を収容した多数の試薬容器１３ａを格納している。同じく試薬を収容した多数の試薬容器１４ａを格納している円盤状に形成された第２試薬庫１４が、反応ディスク１１の近傍に所定間隔をおいて配置されている。なお、試薬容器１３ａ、試薬容器１４ａは、円盤状の試薬庫を複数等分にしたような扇形に形成されている。

反応ディスク１１とサンプルディスク１２の間に試料分注機構１５が配置されている。この試料分注機構１５は支柱１５ａを軸として、反応ディスク１１とサンプルディスク１２の間を、孤を描くように回転する。また、反応ディスク１１の外周近傍に第１試薬分注機構１６が配置され、さらに反応ディスク１１と第２試薬庫１４の間に第２試薬分注機構１７が配置されている。これら第１試薬分注機構１６、第２試薬分注機構１７もそれぞれ支柱１６ａ、１７ａを軸として、反応ディスク１１と第１試薬庫１３の間、または反応ディスク１１と第２試薬庫１４の間を、孤を描くように回転する。さらに、反応ディスク１１の外周近傍に、第１攪拌機構１８、第２攪拌機構１９、洗浄ユニット２０、電極２１が配置され、反応ディスク１１の所定位置に測定ユニット２２が配置されている。

サンプルディスク１２は円盤状に形成され、その軸線を中心として回転することにより、試料容器１２ａの所望のものを試料分注機構１５の吸引位置に移動させる。試料分注機構１５は、アーム１５ｂの先端側に針状のプローブ１５ｃを有している。そして、このプローブ１５ｃをサンプルディスク１２の所定の吸引位置に位置づけて支柱１５ａを下降させることにより、プローブ１５ｃを試料容器１２ａ内に降下させて試料を吸引する。その後支柱１５ａを上昇させた上でアーム１５ｂを反応ディスク１１側へ回転し、反応ディスク１１に収容された所定の反応セル１０内へ試料を吐出する。

反応ディスク１１はその軸線を中心に回転し、所定の反応セル１０を第１試薬分注機構１６、第２試薬分注機構１７の試薬吐出位置に移動させる。

第１試薬庫１３、第２試薬庫１４はともに円環状に形成されていて、その軸線を中心として回転するものであり、それぞれに格納されている所望の試薬容器１３ａ、１４ａを第１試薬分注機構１６、第２試薬分注機構１７の吸入位置へ移動させる。第１試薬分注機構１６、第２試薬分注機構１７も試料分注機構１５と同様に、それぞれアーム１６b、１７bの先端に針状のプローブ１６ｃ、１７ｃを有しており、それぞれ第１試薬庫１３、第２試薬庫１４の所定の試薬容器１３ａ、１４ａから試薬を吸引し、その試薬を反応ディスク１１に収容されている所定の反応セル１０へ所定量分注する。

反応ディスク１１の回転動作によって、反応セル１０が第１攪拌位置、第２攪拌位置に達すると、第１攪拌機構１８、第２攪拌機構１９は、該当する反応セル１０内に吐出されている試料と試薬との混合液を攪拌子で攪拌し、反応を促進させる。さらに、反応ディスク１１の回転動作に伴い反応セル１０が測定ユニット２２の位置に達すると、測定ユニット２２によって反応セル１０内の混合液の成分が分光分析される。そして、分析終了後反応セル１０内の混合液は廃棄され、その反応セル１０内は洗浄ユニット２０によって洗浄されて次の試料の分析に供せられる。

ところで、自動分析装置には分析項目の数に応じた数の試薬が必要であるが、試薬の保存性や反応過程の前処理等の事情から、２つ以上に試薬を分け、先ず第１番目の試薬を試料に添加し、その後第２番目の試薬を添加するように、１つの分析項目に対して複数の試薬を必要とする場合があり、現状では、２つの試薬を必要とする場合が多い。第１試薬庫１３および第２試薬庫１４には、多数の試薬容器１３ａ、試薬容器１４ａが格納されているので、それぞれにどのような試薬が収容されているかを明確にしておく必要がある。そのために、各試薬容器１３ａ、試薬容器１４ａに試薬の情報に対応したバーコードラベルを貼付しておき、これをバーコードリーダで読み取ることによって、試薬庫のどの位置からでも分析項目に合った必要な試薬容器を選別することができる（例えば、特許文献１参照。）。よって、試薬庫の任意の位置に任意の試薬容器を置いても、必要な試薬を選択して、所定の反応セルへ分注することができる。
特開２００２−１３９５０３号公報

従来、試薬容器に貼付されているバーコードをバーコードリーダで読み取る場合には、バーコードの認識に高い精度が要求されるため、試薬庫を回転させて先ず試薬容器の有無をセンサで検知し、試薬容器の在る位置で試薬庫を停止させてその試薬容器に貼付されているバーコードをバーコードリーダで読み取ることになる。そのため、試薬庫の回転と停止を何度も繰り返すことになり、その影響で試薬容器内の試薬の液面が大きく揺れて、泡立ちが生じたり試薬が飛び出したりするおそれがある。試薬が泡立つと、試薬分注時に正確な量の試薬をプローブで吸引することができず、反応に支障を生ずることになるという問題がある。また、試薬庫を小刻みに回転と停止を繰り返すことになるので、動作時間が長くなり分析結果を得るまでの時間が長くなるという問題にもつながるものであった。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものである。

上述の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、試料または試薬が収容され、収
容された内容物に関する識別情報の表示された容器を配列して格納した格納手段と、前記
格納手段に格納されている前記容器へ向けて光を照射する光照射手段と、前記光照射手段
により光を照射した場合と照射しない場合について、前記格納手段または前記容器を移動
させながら前記容器を撮影する撮影手段と、前記撮影手段で撮影された、前記光を照射し
た場合と照射しない場合に得た画像の差分を演算する演算手段と、前記演算手段による演
算結果から、前記格納手段に格納されている前記容器の有無を判断し、格納されている容
器について、前記撮影手段によって得られた画像から、前記容器に表示されている前記識
別情報を判別する判別手段と、を具備することを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の自動分析装置において、照射する帯
状の光を前記容器に表示されている前記識別情報の表示位置の上方に当たるように設定さ
れ、この帯状の光の当たった位置から下方の所定範囲を前記識別情報の表示領域と認識す
る表示領域認識手段をさらに備え、この表示領域認識手段で認識された範囲について、前
記判別手段は前記容器に表示されている識別情報を判別することを特徴とする。

また、請求項５に記載の発明は、識別情報の表示された試料または試薬を格納した容器
または当該容器が配列された格納手段を移動させながら、前記容器の画像を順次撮影し、
前記容器の画像を得る第１の工程と、前記格納手段に配列された容器に対して、光が前記
識別情報に当たるように、前記容器へ向けて照射し、前記容器の画像を得る第２の工程と
、前記第２の工程と前記第１の工程で得た画像の差分を演算する第３の工程と、前記第３
の工程で得た差分画像に基づき、前記格納手段に配列された容器の有無を判別する第４の
工程と、前記第４の工程によって存在を確認した前記容器に対して、前記第１の工程で得
た画像から前記容器に表示されている識別情報を読み取る第５の工程と、を具備すること
を特徴とする自動分析装置における容器に付された識別情報を読み取る方法である。

上記課題を解決するための手段の項にも示したとおり、本発明の特許請求の範囲に記載する各請求項の発明によれば、次のような効果を奏する。

請求項１に記載の発明によれば、試薬庫の回転、停止を繰り返すことなく、容器に貼付
されている識別情報を読み取ることができるので、容器内の試薬などの液面が大きく揺れ
て、泡立ちが生じたり試薬などが飛び出したりするのが防止でき、正確な分析結果を得る
ことができる。

請求項３に記載の発明によれば、識別情報の読み取り領域を限定することができ、その
領域について識別情報を読み取るので、識別情報の読み取り時間や読み取り精度を向上す
ることができる。

請求項５に記載の発明によれば、試薬庫の回転、停止を繰り返すことなく試薬容器に貼
付されている識別情報を読み取ることにより、識別情報の読み取り時間を短縮できる。ま
た容器内の試薬の液面が大きく揺れて、泡立ちを生じたり試薬が飛び出したりすることを
防止できる。よって、試薬分注時に正確な量の試薬をプローブで吸引して試料へ分注する
ことができるので、正確な分析結果を得ることにも寄与することができる。

以下、本発明に係る自動分析装置および自動分析装置における容器に付された識別情報を読み取る方法の一実施例について、図１ないし図６を参照して詳細に説明する。なお、これらの図において、図７と同一部分には同一符号を付して示してある。

図１は、本発明に係る自動分析装置において、分析部１の第２試薬庫の上方部分を部分的に抽出して示した平面図であり、図２は、例えば第２試薬庫１４部分の斜視図である。また図３は、図１に矢印Ａを付した方向を見た部分的な側面図である。これらの図は、例えば第２試薬庫１４に格納されている試薬容器１４ａの正面を超小型のＣＣＤカメラ３０で撮影する場合の様子を説明するために示したものであるが、第１試薬庫１３に格納されている試薬容器１３ａについても同様なので、以下の説明では単に試薬庫１４として説明するものとする。

試薬庫１４には多数の試薬容器１４ａが格納されており、各試薬容器１４ａの正面には、試薬容器１４ａ毎に収容している試薬の情報（例えば、種類、ロット番号など）に対応したバーコードラベル１４１、１４２が貼付されている。ここで、バーコードラベル１４１は１次元のバーコードを表示しており、バーコードラベル１４２は２次元のバーコードを表示したものであるが、バーコードの種別は本発明の趣旨に特に関わりはないので、以下の説明では単にバーコードラベル１４１として記載する。

ＣＣＤカメラ３０は、バーコードラベル１４１を撮影してその内容を読み取るために設置されているが、本発明では、ＣＣＤカメラ３０の上方に光源３１を設置して、光源３１からの光を試薬容器１４ａの上から下へ向かうように斜めに照射するようにしている。すなわち、図３に示されているように、光源３１の前面にスリット３１aが形成されており、このスリット３１aを介して平行な帯状の光３１bが試薬容器１４ａの上から下へ向かうように照射される。この帯状の光３１bを試薬容器１４ａの上から下へ向けて斜めに照射する理由は、後述するが、試薬庫１４に格納されている試薬容器１４ａの有無を判断したり、バーコードラベル１４１の貼付されている範囲を判断したりするために利用されるものである。

なお、図３において、バーコードラベル１４１、１４２の表示されている位置には試薬容器１４ａが格納されていることを示し、符号１４０を付して示した位置には、試薬容器１４ａが格納されていないことを表している。また、ＣＣＤカメラ３０は、その撮影視野３０ａ内で複数の試薬容器１４ａを一度に撮影することが可能であり、図２には一例として３個の試薬容器１４ａを撮影している様子が示されている。このＣＣＤカメラ３０は、暗闇での撮影においても明確に画像を取得できるように、最低照度の高い超小型のものを使用することが望ましい。

次に、本発明に係る自動分析装置の作用と、バーコードラベルの読み取り方法について説明する。

試薬庫１４は円盤状に形成されており、図示しないモーターなどによって回転駆動される。この試薬庫１４に格納されている試薬容器１４ａをＣＣＤカメラ３０で撮影する場合は、試薬庫１４を停止させずに１回転させて、その間に格納されている位置での各試薬容器１４ａの正面画像を撮影する。そのため、試薬庫１４の駆動開始後定速回転に達してから撮影を開始するものとする。なお、試薬庫１４の回転加速度、回転速度は使用しているモーターの仕様から明らかなので、定速回転になるまでの時間も容易に知ることができる。従って、試薬庫１４を駆動開始した後、定速回転になったタイミングで、ＣＣＤカメラ３０のシャッターをＯＮ・ＯＦＦ制御して、数回に分けて１周分の試薬容器１４ａの正面画像を撮影する。そして、このようにして得た画像を繋ぎ合わせることによって、試薬庫１４に格納されている１周分の試薬容器１４ａの正面画像をパノラマ画像として取得する。

このような方法で、先ず光源３１の光３１bを照射しない状態で、試薬容器１４ａのパノラマ画像を取得する。その結果を図４（ａ）に示している。次に、光源３１からの平行な帯状の光３１bを、試薬容器１４ａの上から下へ向けて斜めに照射した状態で、同様に試薬容器１４ａの正面画像をＣＣＤカメラ３０で撮影して、試薬容器１４ａのパノラマ画像を取得する。その結果は、図４（ｂ）に示すように、試薬容器１４ａに対しては、上方部に光源３１からの帯状の光３１bが光の線３１ｃとして写し込まれており、試薬容器１４ａのない位置には、試薬庫１４の底部の近い位置に光源３１からの帯状の光３１bが光の線３１ｄとして写し込まれることになる。その理由を、図３を参照して説明する。

すなわち、図３に示されているように、スリット３１aを経た光源３１からの平行な帯状の光３１bは、試薬容器１４ａの上から下へ向けて斜めに照射される。従って、試薬庫１４に試薬容器１４ａが格納されていれば、光源３１からの光３１bは試薬容器１４ａの上方部に線３１ｃとして結像し、試薬容器１４ａが格納されていなければ、光源３１からの光３１bは遮るものがないので試薬庫１４の奥の方まで達し、下方部に線３１ｄとして結像することになるものである。

そこで、図４（ａ）に示した帯状の光３１bを当てずに撮影して得た試薬容器１４ａのパノラマ画像と、図４（ｂ）に示した帯状の光３１bを照射して線３１ｃ、３１ｄの写し込まれた試薬容器１４ａのパノラマ画像とを、画像処理することによって差分をとり、線３１ｃ、３１ｄのみの画像を得る。その結果の画像を図４（ｃ）に示してある。なお、結果をわかり易くするように、便宜上試薬庫１４の外形部分の線は残して表示してある。

この図４（ｃ）に示す画像から、線３１ｃが明確に写しこまれている部分には試薬容器１４ａが格納されており、線３１ｃが写し込まれていない部分、すなわち逆に言うと、線３１ｄが明確に写しこまれている部分には試薬容器１４ａが格納されていないものと判断される。線３１ｃが写し込まれているかいないか、すなわち、試薬容器１４ａの有無を判断する方法としては、画像処理の結果について、例えば、図５（ａ）に示すように、試薬容器１４ａのパノラマ画像のｙ軸方向の最下点を基準としてｘ軸方向に基準となる直線を引き、このｘ軸からある設定した距離よりも上方に線３１ｃが写し込まれているかいないかを判定すればよい。

また、帯状の光３１bを試薬容器１４ａのバーコードの表示位置の上端に照射するように、光源３１の位置や傾きを調整しておくことによって、ＣＣＤカメラ３０で撮影した画像からバーコードの表示領域だけを切り出すことができる。すなわち、図４（ａ）に示す試薬容器１４ａのパノラマ画像に、図５（ａ）に示す画像を重ねるように画像処理することによって、図５（ｂ）に示すように、試薬容器１４ａに貼付されているバーコードの表示領域１４３が検出できる。よって、ここで検出したバーコードの表示領域１４３のみを試薬容器１４ａの画像から切り取り、切り取った画像からバーコードを読み取るようにすれば、必要な読み取り領域を大幅に限定することができるので、バーコードの検出精度を向上させるとともに、バーコードの読み取り時間を短縮することができる。

上述の動作の流れをフローチャートで示すと、図６のようになる。すなわち、先ず試薬庫１４を回転させ（ステップ１）て、定速回転になったところで、試薬庫１４に格納されている試薬容器１４ａの正面画像をＣＣＤカメラ３０で撮影し、試薬庫１４に格納されている全ての試薬容器１４ａの並らんだパノラマ画像を得ることになる。ここで、１回転目では光源３１による光の照射なしの状態で撮影し（ステップ２）、２回転目には光源３１から光を照射した状態で撮影し（ステップ３）て、同様のパノラマ画像を得る。この２つのパノラマ画像は画像蓄積部に保存される。

次に、画像蓄積部に保存されている上記の２つのパノラマ画像を読み出して、画像処理部において、差分画像を得るように画像処理を施す（ステップ４）。この差分画像には、試薬容器１４ａの有無によって光源３１から照射された光の位置の違いが表現されるので、ステップ５として、この差分画像から試薬容器有無判別部において、試薬庫１４に試薬容器１４ａが格納されているか否かを識別する。ここで、試薬容器１４ａが無いと判断された部位については、その後の処理は終了とし、試薬容器１４ａの有るものについては、次のステップ６へ進み、バーコード領域取得部において、バーコードを読み取るべき領域を設定する。

その後画像合成処理部において、ステップ６で取得しバーコード領域取得部において設定したバーコード読み取り領域と、ステップ２で取得し画像蓄積部に保存されている光源３１による光の照射なしの状態で撮影したパノラマ画像とを合成処理する（ステップ７）。従って、ここで合成処理された合成画像によって、試薬容器１４ａに貼付されているバーコード領域のみの画像が取得されることになる（ステップ８）。その結果、試薬庫１４に試薬容器１４ａが格納されていない部位については、画像がないのでその後の処理は終了とし、試薬容器１４ａの格納されている部位については、次のステップ９へ進み、バーコード読取部において、このバーコード画像からバーコードを読み取る。このバーコードの読み取りは、全ての試薬容器１４ａについて読み取るまで繰り返し行われる。

なお、上記の動作の流れの中で説明した画像蓄積部、画像処理部、試薬容器有無判別部、バーコード領域取得部、画像合成処理部、バーコード読取部などは、自動分析装置の図示しない例えば分析装置制御部などに含まれているものである。

以上詳述したように本発明によれば、試薬庫の回転、停止を繰り返すことなく、試薬庫または試薬容器を２周させるだけで、試薬庫に格納されている試薬容器の有無を検出し、格納されている試薬容器に貼付されているバーコードを読み取ることができる。よって、試薬庫の回転と停止を繰り返すことに伴い、試薬容器内の試薬の液面が大きく揺れて、泡立ちが生じたり試薬が飛び出したりすることが防止できる。そのため、試薬の泡立ちに伴い、試薬分注時に正確な量の試薬をプローブで吸引できずに反応に支障を生ずるような問題が確実に防止できる。また、バーコードの読み取り領域を設定することにより、バーコードの読み取り時間や読み取り精度を向上することができる。

本発明は、上述の一実施例に限定されることなく、要旨の範囲内で種々の形態での実施が可能である。実施例では、試薬容器に貼付されたバーコードの読み取りについて説明したが、試薬容器に限らず試料を収容した試料容器や反応セルなど他の容器に貼付されたバーコードの読み取りにも適用することができる。また、試薬容器が回転駆動される円盤形の試薬庫に格納されている場合について説明したが、試薬容器自体が試薬庫内を移動するようなものにも本発明は適用できることは言うまでもない。従って試薬庫の形状は円盤形に限らず、例えば矩形であってもよい。勿論、試料容器や反応セルなどについても同様である。

本発明に係る自動分析装置における分析部の試薬庫の上方部分を部分的に抽出して示した平面図である。 図１に示されている試薬庫部分の斜視図である。 図１の矢印Ａ方向の部分的な側面図である。 ＣＣＤカメラで撮影したパノラマ画像の一例と画像処理について説明するために示した説明図である。 バーコードを読み取るための画像処理について説明するために示した説明図である。 本発明の動作の流れを説明するために示したフローチャートである。 自動分析装置の要部である分析部の概略的な構成を示した斜視図である。

符号の説明

１ 分析部
１４ 試薬庫
１４ａ 試薬容器
３０ ＣＣＤカメラ
３１ 光源
３１ａ スリット
３１ｂ 帯状の光
３１ｃ、３１ｄ 光の線
１４０ 試薬容器の格納されていない部分
１４１、１４２ バーコードラベル

Claims (6)

1. 試料または試薬が収容され、収容された内容物に関する識別情報の表示された容器を配
   列して格納した格納手段と、
   前記格納手段に格納されている前記容器へ向けて光を照射する光照射手段と、
   前記光照射手段により光を照射した場合と照射しない場合について、前記格納手段また
   は前記容器を移動させながら前記容器を撮影する撮影手段と、
   前記撮影手段で撮影された、前記光を照射した場合と照射しない場合に得た画像の差分
   を演算する演算手段と、
   前記演算手段による演算結果から、前記格納手段に格納されている前記容器の有無を判
   断し、格納されている容器について、前記撮影手段によって得られた画像から、前記容器
   に表示されている前記識別情報を判別する判別手段と、
   を具備することを特徴とする自動分析装置。
2. 前記光照射手段は、前記格納手段に格納されている前記容器の情報から斜め下方へ向け
   て帯状の光を照射することを特徴とする請求項１記載の自動分析装置。
3. 前記光照射手段は、照射する帯状の光を前記容器に表示されている前記識別情報の表示
   位置の上方に当たるように設定され、この帯状の光の当たった位置から下方の所定範囲を
   前記識別情報の表示領域と認識する表示領域認識手段をさらに備え、この表示領域認識手
   段で認識された範囲について、前記判別手段は前記容器に表示されている識別情報を判別
   することを特徴とする請求項２に記載の自動分析装置。
4. 前記格納手段は円環状に形成されており、前記撮影手段は前記格納手段の定速回転時に
   、複数回に分けて前記容器を撮影し、全ての容器についてパノラマ状の画像を得るもので
   あることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の自動分析装置。
5. 識別情報の表示された試料または試薬を格納した容器または当該容器が配列された格納
   手段を移動させながら、前記容器の画像を順次撮影し、前記容器の画像を得る第１の工程
   と、
   前記格納手段に配列された容器に対して、光が前記識別情報に当たるように、前記容器
   へ向けて照射し、前記容器の画像を得る第２の工程と、
   前記第２の工程と前記第１の工程で得た画像の差分を演算する第３の工程と、
   前記第３の工程で得た差分画像に基づき、前記格納手段に配列された容器の有無を判別
   する第４の工程と、
   前記第４の工程によって存在を確認した前記容器に対して、前記第１の工程で得た画像
   から前記容器に表示されている識別情報を読み取る第５の工程と、
   を具備することを特徴とする自動分析装置における容器に付された識別情報を読み取る方
   法。
6. 前記第２の工程において、前記容器に照射する帯状の光を、前記識別情報の表示位置の
   上方に当たるように設定し、この帯状の光の当たった位置から下方の所定範囲を前記識別
   情報の表示範囲とし、前記第５の工程において、この表示範囲について、前記容器に表示
   されている識別情報を読み取ることを特徴とする請求項５に記載の自動分析装置における
   容器に付された識別情報を読み取る方法。

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