JP5171839B2 - 有害物質を操作するための方法、コンピュータプログラム、及び、有害物質を操作するための機械 - Google Patents

Description

本発明は、有毒物質を操作するための方法及び機械に関する。

特に、本発明では、細胞増殖抑制薬の自動調合用に使われる有毒物質の自動操作機械の有利で非排他的な適用を見出し、それは以下の記述により、一般性を損なうことなく明らかにされる。

有毒物質の自動操作用の市販機が存在しており、以下を含んでいる。弾倉は、容器用であり、容器は嚢、フラスコ、及び同類のものであり、それぞれには口が備えられ、穿孔可能の材料で作られたそれぞれの蓋で閉じられ、そして調剤に必要な物質を含む。調剤設備は、その中に存在するのが少なくとも１つの台座であり、市販型の対応する注射器を抑えるように設計されている。そして、関節ロボットは、弾倉から容器を持ち上げるための把持ヘッドを備え、それを調剤設備の注射器に対応する位置に動かし、針が、蓋に孔を開けることで、容器の中へと突き抜け、物質をその中に注入するか、又はそこからくみ出すことができるような向きに、それを注射器の針に近づける。さらに、これらの機械に備えられているのは、口と注射器の針との軸方向での整列を容易にするための光電池型の光学センサである。

そのような機械の主な欠点は、センサが針の先端の位置を検出する精度が低レベルのために小さな寸法の口を有する容器を並べることが相当に困難なことである。非常に頻繁に、現実に、針の末端部は、生産不良、又は格納、及び／又は移送の操作に起因する損傷が理由で曲がることがあり、そして、口の小さな寸法は頻繁に、適切な整列及び、それ故に、容器への針の挿入を不可能な状態にする。

本発明の目的は、細胞増殖抑制薬を調合するために有毒物質の自動操作用の方法、及び機械、並びに前記方法を実行するコンピュータプログラム製品を提供することであり、前記方法、及び機械を上記の欠点がなく、同時に、簡単でありかつ安価で提供することである。

本発明では、有毒物質を操作するための方法及び機械、並びに前記方法を実行するコンピュータプログラム製品が、付加された請求項に明記されることに照らして提供される。

本発明が付加された図面を参照してこれから説明され、それは、その実施形態の非限定的な例を図解している。
図１は本発明によって構築された有毒物質を操作するための機械の概略図である。 図２は図１の機械の一部を説明する。 図３はデカルト参照システム、及び別の非デカルト参照システムで表された注射器を説明する。 図４は本発明による有毒物質を操作するための図１の機械で実行される方法のフローチャートである。 図５は図４のフローチャートのあるステップに関する概略図である。 図６は図４のフローチャートの別のステップに関する概略図である。 図７は図４のフローチャートの更に別のステップに関する概略図である。 図８は本発明の更なる実施例による有毒物質を操作するための方法のフローチャートである。 図９は図８のフローチャートのあるステップに関する概略図である。 図１０は図８のフローチャートの別のステップに関する概略図である。 図１１は図８のフローチャートの更に別のステップに関する概略図である。

図１では、全体として示されている１は、有毒物質を操作するための機械であり、以下を含む。弾倉２（平行六面体で図式的に示される）は、容器３用であり、容器３は嚢、フラスコ、及び同類のもので、有毒、及び無毒の物質用で、調剤に必要であり、前記容器のそれぞれには軸４ａを有する口４が備えられ、そして穿孔可能の材料で作られたそれぞれの蓋５で閉じられる。調剤設備６では、その中に配置される調剤部７が、３つの台座８を備え、それが様々な形式の市販型の注射器９を複数個抑えるように設計され、すなわち、管状形を有する外筒１０から成る形式では、針１１が外筒１０の片端に取り付けられており、また押し子１２が外筒１０の中を軸方向に滑る。そして、擬人化された（関節）ロボット１３には、容器３をつかむように設計された把持部材１５を含む把持ヘッド１４と、自由度が６で把持ヘッド１４を支持する多関節腕１６とが備えられ、それは容器３を弾倉２から調剤設備６の注射器９に対応する位置まで動かし、また針１１が、蓋５に孔を開けることで、容器の中へと突き抜けるような向きに、容器３自体を前記注射器９の針１１に近づけることができる。

機械１は、更に、ロボット１３と、調剤部７と、弾倉２を動かすための部材（図示せず）との駆動を制御するための制御装置１７とを備える。細菌又は微生物が調剤の間に薬剤を汚染するのを防ぐため、調剤部７及びロボット１３は無菌の区画（図示せず）に収容され、弾倉２とつながっている。

調剤部７は水平軸１８ａで回転するプラットホーム１８を含み、そこでは、前記プラットホーム１８に注射器用の３つの台座８が取り付けられる。各台座８は、実質的に垂直の注射器９の縦軸９ａで、注射器９の外筒１０を抑えるためのプラットホーム１８に固定される把持要素１９と、注射器９にある量の物質を引き込むために押し子１２を引き抜くため、又は容器３の中にある量の物質を注入するように押し子１２を押すための駆動要素２０とを含む。駆動要素２０は、プラットホーム１８上に作られた直線のガイド２２に沿って垂直に動くように設計されたバー２１によってお互いに堅固に接続される。プラットホーム１８が回転することで、針１１の先端が上の方を向く、物質が引き込まれる位置と、針１１の先端が下の方を向く、容器内への物質の注入の位置（図１参照）との間で、注射器９の向きを変えることができる。

機械は更に以下を含む。固定焦点の白黒のアナログ式テレビカメラ２３にはビデオ合成出力（図示せず）が備えられ、ヘッド１４に固定される方法で取り付けられる。そして、コンピュータ２４である例えばＰＣ基本設計概念形式が、それにより検出された画像収集用のテレビカメラ２３と、上述された機械１の部材制御用の制御装置１７とともに、薬剤の調合のデータをやり取りするために病院のコンピュータ・システム２５に接続される。

図２を参照すると、ヘッド１４の把持部材１５は、摺動２６ａの軸に沿って移動可能であり、容器をつかむために互いに接近し、また放すために互いに後退する２つの顎２６を含む。テレビカメラ２３はそれ自体の光軸２３ａで、摺動２６ａの軸がある平面に対して垂直にヘッド１４上に取り付けられる。

コンピュータ２４は以下を含む。画像収集カード２７は、フレームグラバー「ｆｒａｍｅｇｒａｂｂｅｒ」として知られている形式であって、ビデオ合成入力（図示せず）を有し、テレビカメラ２３のビデオ合成出力に接続される。インターフェース装置２８である例えばタッチスクリーンは、操作者が機械１とやり取りを行うことを可能にする。処理装置２９は、制御装置１７に送られるべき命令を決定するために、薬剤、及び収集された画像のデータを処理するように設計されている。そして、通信装置３０は、制御装置１７と、そして病院のコンピュータ・システム２５とを接続する。

処理装置２９へと読み込まれているのは、処理装置２９自体が動くときに、本発明による有毒物質を操作するための方法の実行用に設計された制御プログラムである。

説明の簡単のために、以下の言及では、注射器９から容器３の中への物質の注入が、希望の量から成る操作の例とされ、前記注射器９は、外筒１０の中に前記物質がある状態で、対応する台座８に既に設置されている。

前記の例ではその方法は、弾倉２から容器３を持ち上げ、それを調剤設備６へと動かすためのロボット１３の腕１６の制御を想定しており、そして実質上同時に、プラットホーム１８は、注射器９が注入位置へと至らされるように、すなわち針１１が下向きに回転する。ここで、腕１６は、上向きに口４の面がある容器３を針１１の下に置く。それは、軸方向で容器３の口４を針１１に合わせ、すなわち、針１１の軸をもたらす。そして、それは、蓋５に孔を開けた後に、針１１の大部分が容器３に突き抜けるように、針１１に向かって縦方向に容器３を持ち上げる。最終的に、駆動要素２０は、希望の量の物質を容器３にちょうど注入することができるくらい注射器９の外筒１０に押し子１２を押し込むために降ろされる。

本発明による、容器３の口４と針１１との軸方向での整列の手順は以下のように想定している。２つのそれぞれの異なる観測点から２つの針１１の画像を収集する。針１１の先端の位置、及び針１１の傾斜、すなわち、注射器９の軸９ａに対する針１１の軸の傾斜を決定する前記画像を処理する。そして、針１１の先端の位置、及び針１１の傾斜に従って、ヘッド１４、及びしたがって、容器３の位置を修正するためにロボット１３の腕１６を駆動する。特に、２つの画像の処理は基本的に、それぞれの画像に対して、光学的三角測量の既知の原理に基づいた前記座標の関数として、針１１に沿って２点の空間座標を決定し、そして、針１１の先端の位置、及び針１１の傾斜を計算することにある。

図３に関して、３つの軸Ｘ、Ｙ、Ｚでデカルト参照系に関して針１１の部分を表している点は、Ｐによって示され、その中で、Ｚ軸が図面の平面に対して垂直であり、また軸９ａ又は注射器９がＺ軸と平行している。図３の中で、Ｚ軸に対して直角のフレーミングの２つの異なった方向は、ＦＴ及びＦＳによって示される。フレーミングＦＴ及びＦＳの方向で画定されているのは、点Ｐから大体同じ距離に据えられた２つのそれぞれの観察点ＯＴ及びＯＳである。それぞれの観察点ＯＴ及びＯＳから画像を収集するために、ロボット１３の腕１６がヘッド１４を動かし、またＺ軸の周りを回転し、テレビカメラ２３を最初に観察点ＯＴの光軸２３ａをフレーミングＦＴの方向と平行させ、それから、観察点ＯＳの光軸をフレーミングＦＳの方向と平行させて置くようにする。

注目すべきは、フレーミングＦＴとＦＳとの方向が互いに直角であるならば、光学三角測量は最良の結果をもたらすことである。しかしながら、無菌区画の外部の全体寸法を減少させるように、ロボット１３の腕１６の動作範囲を抑えるためには、フレーミングＦＴ及びＦＳの方向はそれらの間で鋭角を形成することになる。特に、もう一度図３を参照すると、フレーミングＦＴ及びＦＳの方向は、Ｙ軸で２つのそれぞれの角度α及びβを形成し、またフレーミングの２つのそれぞれの平面と直交し、各々がＺ軸によって画定され、そして軸ｔ、ｓのそれぞれがＺ軸と直交する角度α及びβの値はそれらの合計（α＋β）が９０度未満であり、また特に４０度以下である。デカルト軸Ｘ及びＹに関する点Ｐの座標は、Ｘｐ及びＹｐによって示され、そして、軸ｔ及びｓに関する点Ｐの座標は、ｔｐ及びｓｐによって示される。軸ｔ及びｓに関する座標は、どのような場合でも、以下の三角法の変換によってデカルト参照系に参照することができる。

針１１の傾斜を決定するためには、少なくとも２点を決定することが必要である。それは、針１１が通るＰ１及びＰ２によって以下に示されることができる。一旦、点Ｐ１のデカルト座標Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１、及び点Ｐ２のデカルト座標Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２が分かると、傾斜は以下の三角法の関係によって与えられる。

ここで、ＲＸ及びＲＹは、軸Ｘ及びＹのそれぞれから形成される角度であり、点Ｐ１とＰ２との間から成る針１１の一部分の平面ＸＺ及びＹＺ上への投影によるものである。

図４は、針１１の先端の位置、及び針１１の傾斜を測定するためにそれぞれの観察点ＯＴ及びＯＳから得られる２つの画像の処理を記載するフローチャートを示す。以降の図５、６、及び７は前記処理の数ステップに関する略図である。画像処理は、ＬａｂＶＩＥＷ（登録商標）として知られているプログラミング言語で書かれた前記制御プログラムの一部で実行され、マイクロソフト（登録商標）Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）環境で、データ・リンクライブラリ（ＤＬＬ）としてコンパイルされる。

図４に関して、画像収集カード２７によって、針１１の画像が最初にデジタル形式で得られ（ブロック１００）、画像の関心領域３１（図５）、すなわち画像の長方形の部分が定められる後に、関心領域３１内で針１１が探索され（ブロック１０１）、そして、画像コントラスト閾値が最小値に調整され、それを越えたものによって、針１１を見つけることが可能である（ブロック１０２）。関心領域３１は、針１１の画像における既知の形式のフィルタリング処理を行うことによって定義される。

関心領域３１は下部（ｚ＝ｚｉ、図５）から開始することで列から列へと調べられ（ブロック１０３）、そして、課題の各々の列での走査は、ＬａｂＶＩＥＷ（登録商標）言語用のＩＭＡＱ Ｖｉｓｉｏｎとして知られているライブラリが備えられた「ＩＭＡＱ Ｅｄｇｅ Ｔｏｏｌ」として知られている関数を使用することでエッジを捜すためになされる（ブロック１０４）。検査は、前記エッジが針１１の先端と適合性を持つかどうか、すなわち前記エッジが、この中に針１１の先端が位置することになっている関心領域３１の所定の長方形の部分と定義される適合性領域３２（図５）に入るかどうかに関係なく、判断させられる（ブロック１０６）。もしエッジが見つからなければ、次の列が調べられる（ｚ＝ｚ＋ｄｚ、図５）（ブロック１０７）。列の最大番号（ｚｍａｘ）に、いずれのエッジが見つかることなく到達する場合には（ブロック１０８からの出力がＹＥＳ）、次に、「針が認識不可能」の種類のエラーメッセージが発行される（ブロック１０９）。

もし見つけられたエッジが、適合性があるなら（ブロック１０６からの出力がＹＥＳ）、前記エッジの座標が画像から抽出され、そして前記エッジは、探査される最初の点Ｐ１と一致し、針１１の先端を定める（図５）（ブロック１１０）。さもなければ、コントラスト閾値（ブロック１１１）が、針１１の探索を画像の品質に適合させるために所定の量が増加され、そして、関心領域の検査は、最初の列から開始して繰り返される（ブロック１０３）。コントラスト閾値の最大値に、適合性領域でいずれのエッジが見つかることなく到達する場合には（ブロック１１２からの出力がＹＥＳ）、次に、「予想外の位置の針」の種類のエラーメッセージが発行される（ブロック１０９）。

針１１の先端を示す点Ｐ１の座標が決定された後に、針１１が通る２番目の点Ｐ２が決定される。

特に、検査は、点Ｐ１の列から設定された列数ＯＦＦＳＥＴまでの列に渡り（図６）（ブロック１１３）、コントラスト閾値は最大値（ブロック１１４）に調整され、そして、走査は、上述の「ＩＭＡＱ Ｅｄｇｅ Ｔｏｏｌ」関数を使用することでエッジを探索するために課題の列でなされる（ブロック１１５）。

エッジが見つけられるときはいつでも（ブロック１１６からの出力がＹＥＳ）、検査は、課題の列で見つかる最初のエッジＥＦと最後のエッジＥＬとの間の距離が針１１の横の寸法と適合性があるかどうか、すなわち、前記距離が所定の許容範囲内で針１１の直径に等しいかどうか評価がなされる（ブロック１１７）。エッジが見つからない（ブロック１１６からの出力がＮＯ）、又はエッジＥＦとＥＬとの間の距離が針１１の寸法と適合性を有さない場合には（ブロック１１７からの出力がＮＯ）、次に、コントラスト閾値は所定の量減らされ（ブロック１１８）、そして、課題の列の走査は繰り返される（ブロック１１５）。コントラスト閾値の最小値に、いずれのエッジが見つかることなく到達する場合、又はエッジＥＦとＥＬとの間の距離が針１１（ブロック１１９からの出力ＹＥＳ）の寸法と適合性がない場合には、次に、「認識できない針」の種類のエラーメッセージが発行される（ブロック１０９）。

もし課題の列で見つけられるエッジＥＦとＥＬとの間の距離が針１１の寸法と適合性があるならば（ブロック１１７からの出力がＹＥＳ）、点Ｐ２はエッジＥＦ及びＥＬによって特定される点の間の中間の点として計算される（図７）（ブロック１２０）。

注目すべきは、ブロック１１０及び１２０によって与えられる点Ｐ１及びＰ２の座標がピクセルで表されることである。それゆえに、以下に記述される較正のステップ中に得られる変換係数を適用することによって点Ｐ２の決定は、ピクセルからミリメートルへの点Ｐ１及びＰ２の座標変換操作ということになる（ブロック１２１）。

ブロック１００から１２１によって定義されたアルゴリズムは、得られる２つの画像の各々のために繰り返される（ブロック１２２）。このように、観察点ＯＴから得られた画像は、軸ｔ及びＺに関してそれぞれの点Ｐ１及びＰ２の座標であり、そして観察点ＯＳから得られた画像は、軸ｓ及びＺそれぞれに関する座標である。まとめて、点Ｐ１の座標のｔ１、ｓ１、Ｚ１、及び点Ｐ２の座標のｔ２、ｓ２、Ｚ２が得られる。

ここに、式（１）及び（２）は、座標のｓ１及びｔ１の関数としてデカルト座標のＸ１及びＹ１、並びに座標のｓ２及びｔ２の関数としてデカルト座標のＸ２及びＹ２を得るために適用され（ブロック１２３）、そして、式（３）、および（４）は、２つの点Ｐ１及びＰ２の座標の関数として針１１の傾斜について計算するために適用される（ブロック１２４）。

前述された較正ステップに関しては、それがどのような薬の調剤の前にでも実行され、また例えば、対応する台座８に収容され、針１１の先端が下向きで、標準的な位置で固定された注射器９の針１１の更なる３つの画像を得ることを想定している。前記更なる画像の最初の１つは、ロボット１３のアーム１６を通して、フレーミングＦＴの対応する方向と平行の光軸２３ａの観察点の１つにテレビカメラ２３を、例えば点ＯＴで、位置決めの後に記録される。第２の画像及び第３の画像は、テレビカメラ２３を最初は軸ｔだけに沿って、また二度目は軸Ｚだけに沿って、それぞれミリメートルで表される既知量によって軸９ａからの距離を大体一定に保ち、もう一度腕１６によって移動した後に得られる。第２の画像及び第３の画像による最初の画像で記録された針１１の位置に関する針１１のピクセルにおける変移について計算し、そしてミリメートルとピクセルとにおける変移の間の比率について計算することによって、２つのピクセルからミリメートルへの変換係数を得る。

本発明の更なる実施例に従って、図８で図解される新しいフローチャートを示し、この中で、しかしながら、既に記述されているものと一致する数ブロックが、それらが図４の中で使ったのと同じ番号によって示され、また図９から１１の中で再び図解され、記述されるものと一致している要素が図５から７までの中で使われるそれらと同じ番号によって示され、それぞれ、検索される点Ｐ１及びＰ２は、針１１の各々のデジタル画像の関心領域３１を異なる方法で処理することによって決定される。

針１１の各デジタル画像は既知のデジタル取得技術によって得られたピクセルのマトリクスで構成され、その結果、対応する関心領域３１は前記ピクセルのマトリクスのサブマトリクスで構成される。

図９は、簡易化した様式で、関心領域３１の画像３３の部分を示し、この中で針１１の先端に気付くことができる。画像３３の部分は複数個のピクセルに分割されて示されている。針１１の先端に対応するものは斜線で表される。適合性領域３２の一般的なピクセルＰＸの位置が座標中のピクセルの一対によって特定され、その第１の１つがＺ軸に関して表わされ、またｒによって指定され、そしてその第２の１つが軸ｔ、ｓに関して表わされ、またｃによって指定される。実際には、座標ｒはピクセルの列を特定し、そして、座標ｃはピクセルの行を特定する。

図１０及び１１では、図８のフローチャートのいくつかの処理ステップ中における、図９の画像３３の同じ部分を示しており、より明瞭のために示された斜めの線は、針１１の先端のピクセルの一部である。

図８に関して、針１１の画像の収集、及び対応する関心領域３１の定義の後に（ブロック１００及び１０１）、ピクセル明度の閾値は設定値に設定される（ブロック２００）。任意に、明度の閾値はオペレータが調整可能である。

関心領域３１はそして、最も低いところの列のピクセル（ｒ＝０）から始まるピクセルの列で調べられる（ブロック２０１）。一般座標のｒによって特定された、それぞれの列のピクセルの中で、ピクセルの列に沿った設定検索方向３４（図１０）に、明度が明度の閾値より高い、最初のピクセルＰＸＦ、及び最後のピクセルＰＸＬ（図１０）が検索される（ブロック２０２）。ピクセルＰＸＦの座標ｃ、ｒは第１のピクセルベクトルＶＦの対応する位置で保存され、そしてピクセルＰＸＬの座標は第２のピクセルベクトルＶＬの対応する位置で保存される（ブロック２０３）。そして、ピクセルの次の列（ｒ＝ｒ＋１）が、検査され（ブロック２０４）、それがピクセルの各列で繰り返され、ピクセルのＰＸＦ及びＰＸＬの検索、並びにそれに対応するベクトルのＶＦ及びＶＬの保存が、関心領域３１の列の最大値（ｒ＝ｒｍａｘ）に達する（ブロック２０５）。２つのピクセルベクトルのＶＦ及びＶＬは処理装置２９（図２）の内部メモリ（図示せず）で実行される。

ここで、線形化のサイクルが、２つのベクトルＶＦ及びＶＬによって、針１１の先端の位置、及び針１１の傾斜の正確な識別を可能にする２本の直線を決定するために実行される。

特に、図８及び１１に関して、サイクル変数Ｉのゼロでの初期化後（ブロック２０６）、サイクルは、まず第一に、図１１の中でＬＦによって示される第１の直線の計算が、ベクトルＶＦに保存されている座標の線形補間に基づき、また図１１の中でＬＬによって示されると第２の直線が、他のベクトルＶＬに保存されている座標の線形補間に基づくことを想定している（ブロック２０７）。直線ＬＦは、以下の方程式によって表される。

そして、直線ＬＬは以下の方程式によって表される。

ここでのＭＦ及びＭＬは角度係数であり、またＱＦ及びＱＬは直線のＬＦ及びＬＬのそれぞれのオフセットである。

次に、検査は、２つの条件が満たされるかどうかにに基づいて正しく直線のＬＦ及びＬＬの計算をしたかどうかの確認がなされ（ブロック２０８）、その第１の条件は角度係数のＭＦ及びＭＬから成り、すなわち、それらの差の絶対値が設定限界差ＤＭより小さいかどうかである。

そして、その第２の条件は、オフセットＱＦ及びＱＬから成り、すなわち、それらの差が、設定最小差ＤＱｍｉｎと設定最大差Ｄｑｍａｘとの間に含まれるかどうかについてである。

限界差のＤＭは、望ましくは０．２と等しい。最小差は、望ましくは１０と等しく、そして最大差ＤＱｍａｘは、望ましくは２００ピクセルと等しい。

もし２つの条件（７）及び（８）の少なくともの１つが満たされないなら（ブロック２０８からの出力がＮＯ）、エラーメッセージが発行され（ブロック１０９）、そして処理は終わる。さもなければ、すなわち、条件（７）及び（８）がともに満たされるなら（ブロック２０８からの出力がＹＥＳ）、以下に記述されることに従って、プログラムは続く。

ベクトルＶＦ及びＶＬから、直線ＬＦとＬＬとの間に含まれる平面の部分によって定義される針１１の先端の形から外れ、そして、設定量によって直線ＬＦ及びＬＬからピクセルの各列に沿って遠く離れている、ピクセルＰＸＦ及びＰＸＬの対が除外される（ブロック２０９）。特に、除外されるべきピクセルＰＸＦ及びＰＸＬの対は、以下の２つの条件の１つを少なくとも満たさなければならない。前記条件の最初の１つは、設定偏差Ｓによって増加させられる、ｃ＿ＰＸＦによって指定された、ピクセルＰＸＦの座標ｃが、ピクセルＰＸＦ自身の座標ｒに対応する式（５）によって与えられた座標ｃ＿ＬＦより小さいということであり、すなわち、以下のようになる。

もう片方の条件は、偏差Ｓによって減少させられる、ｃ＿ＰＸＬによって以下に指定された、ピクセルＰＸＬの座標ｃが、ピクセルＰＸＬ自身の座標ｒに対応する式（６）によって与えられた座標ｃ＿ＬＬより大きいということであり、すなわち、以下のようになる。

図１１においてＰＸＦｅ、ＰＸＬｅによる指定は、除外されるピクセルの対の１つである。

サイクル変数Ｉは、ここで、増加され（Ｉ＝Ｉ＋１）（ブロック２１０）、そして、最大反復数Ｉｍａｘ（望ましくは、３又は４と等しい）に達するまで、直線ＬＦ及びＬＬの計算が、アップデートされたベクトルＶＦ及びＶＬの関数として繰り返される（ブロック２１１）。

求められる第１の点Ｐ１は、ｒ１によって以下に指定された中で最低値の座標ｒがあるので、ベクトルＶＦ及びＶＬに保存されたピクセルＰＸＦ、ＰＸＬの全ての対の中から一対のピクセルＰＸＦ１、ＰＸＬ１の関数として決定され、そしてそれは直線ＬＦ及びＦＦによって定義された形の範囲内で実質的に残っている（ブロック２１２）。特に、選択されたＰＸＦ１、ＰＸＬ１ピクセルの対は２つの更なる条件を満たさなければならない。
対応する座標のｃ＿ＰＸＦとｃ＿ＰＸＬとの間の距離は設定距離ＤＰＸより小さく、すなわち、以下のようになる。

そして、以下にｃ１によって指定された、座標ｃ＿ＰＸＦ及びｃ＿ＰＸＬの平均値は、しかし許容誤差ＴＰＸのために、座標ｒ１に対応している直線のＬＦとＬＬとの間に含まれ、すなわち、以下のようになる。

ｃ１及びｒ１がこのように決定されたピクセルの座標は、収集画像の平面上の点Ｐ１を特定する。

求められる第２の点Ｐ２を決定するために、第３の直線ＬＮは、２つの直線ＬＦ及びＬＬによって特定される方向のベクトル和として計算される（図１１）（ブロック２１３）。直線ＬＮによって特定される方向は、画像３３の部分の通路で、軸９ａに関して針１１の傾斜を表す。ベクトル和は、２つの角度係数ＭＦ及びＭＬの平均として平均角度係数Ｍｍ、並びにオフセットＱＦとＱＬとの間の平均として平均オフセットＱｍを計算することからなる。直線ＬＮは、それゆえに、平均角度係数Ｍｍによって、そして平均オフセットＱｍによって定義される。

画像が収集された平面ｌｆ上で、求められる第２の点Ｐ２を特定するピクセルの座標は、列ｒ１から列ＯＦＦＳＥＴの数に等しい距離まで離れるように設定されるピクセルの列と直線ＬＮとの交点によって与えられ（ブロック２１４）、それゆえに、座標で確認される。

このステップは、単純な三角法の計算を通して得られる。特に関心領域の上限３１（ｒ＝ｒｍａｘ）で、そして、それゆえに、例示される画像３３の部分の外側に、点Ｐ２が点Ｐ１からできるだけ遠く離れて確認されることになっている限りにおいて、座標ｒ２によるピクセルの列は図１１の中で示されない。

見方によれば図４のフローチャートに類似しており、点Ｐ１及びＰ２のピクセルの座標がミリメートルで表現される座標に変換され（ブロック１２１）、またブロック１００、１２１、２００から２１４、及び１２１によって定義されるアルゴリズムが、収集される２つの画像それぞれのために繰り返され（ブロック１２２）、そして直交座標空間の針１１の傾斜はＰ１及びＰ２のデカルト座標の関数として計算される（ブロック１２３と１２４）。

上述から、本発明に従った注射器９の針１１と容器３の口４との軸上での整列が、注射器９のどのような位置でも同様に適用できることは、明らかであり、例えば、物質をくみ出す位置では注射器９が、針１１の先端を上向きになるように正しい方向に置かれる。この状況で、実際、ロボット１３の腕１６は、容器３を上下逆さまにして口４を下向きして針１１の先端の上に設置するようにヘッド１４を移動し、及び回転するために、並びに同時にヘッド１４に取り付けられたテレビカメラ２３を上下逆さまにするために制御される。その結果、テレビカメラ２３を通して収集された画像は、今度の場合も先端が画像の下部のほうを向く針１１を表す。

上述された有毒物質を操作するための方法及び機械１の主要な利点は、容器３の口４と注射器９の針１１との間で正確な軸上での整列を得るものであり、非常に小さな寸法でも口４を通して針１１の挿入を可能にするようなものである。事際、０．５ｍｍ未満の整列の誤差を達成することが可能である。その上、たとえ針が曲げられるとしても、適切な軸の調整は針１１に効果的に物質を引き込ませる。

Claims (18)

1. 擬人化された操作手段（１３）を使用することによって、容器（３）を容器用の弾倉（２）から取るステップと、
   それを針（１１）が備えられており、また縦方向の軸（９ａ）を有する投与器（ｄｏｓｅｒ）（９）が設置されている調剤設備（６）まで運ぶステップと、
   前記容器（３）は穿孔可能要素（５）によって閉じられる口（４）を有し、
   操作手段（１３）で口（４）を針（１１）と軸方向に整列するステップと、
   操作手段（１３）で、容器（３）に物質を注入するか、又は物質を引き込むことができるように穿孔可能要素（５）に針（１１）が孔を開けて、容器（３）中に突き抜けるような方法で容器（３）を投与器（９）に近付けるステップとを備え、
   口（４）を針（１１）と軸方向に整列するステップは、
   少なくとも２つの異なった観察点（ＯＴ、ＯＳ）から、及び前記縦軸（９ａ）に対して直角の平面に位置していて、また鋭角がフレーミング（ＦＴ、ＦＳ）の方向の間で形成されるような前記観察点（ＯＴ、ＯＳ）のそれぞれの一つを、各々が、フレーミング（ＦＴ、ＦＳ）の方向に通過しているフレーミング（ＦＴ、ＦＳ）の少なくとも２つの方向から針（１１）の多くの画像を収集するステップと、
   針（１１）の先端の位置、及び縦軸（９ａ）に関して前記針（１１）の傾斜を決定するための前記画像を処理するステップと、
   針（１１）の先端の位置、及び針（１１）の傾斜に従って口（４）の位置を修正するための操作手段（１３）を駆動するステップとを備える
   有毒物質を操作するための方法。
2. 請求項１による方法において、
   針（１１）の複数個の画像を収集する前記ステップは、
   前記観察点（ＯＴ、ＯＳ）のそれぞれからデジタル形式の画像を収集するステップ（１００、１２２）を想定しており、
   画像を処理する前記ステップは、フレーミング（ＦＴ、ＦＳ）の前記方向と直交した平面上で定められる参照システムに関して針（１１）の先端の前記位置を定める第１の点（Ｐ１）に関して、各画像から、第１の座標（ｓ１、ｔ１、Ｚ１）を決定するステップ（１０１〜１１２、１０１、２００〜２１２）を含む
   有毒物質を操作するための方法。
3. 請求項２による方法において、
   各画像から、第１の座標（ｓ１、ｔ１、Ｚ１）を決定する前記ステップ（１０１〜１１２）は、
   画像の関心領域（３１）を定めるステップ（１０１）と、
   針（１１）の前記先端のありそうな位置と適合性を有する最初のエッジを見つけるために関心領域（３１）の各々の列で走査を行うステップ（１０２〜１０８）と、
   見つかった最初のエッジの座標を決定するステップ（１１０）により、前記最初のエッジの座標の関数として第１の座標（ｔ１、ｓ１、Ｚ１）を定義するステップとを備える
   有毒物質を操作するための方法。
4. 請求項３による方法において、
   各画像から第１の座標（ｓ１、ｔ１、Ｚ１）を決定する前記ステップ（１０１〜１１２）は、
   最初の適合性エッジが見つけられない場合には、画像のコントラスト閾値の設定量を増加させるステップ（１１１）と、
   また画像を列から列へと走査を繰り返すステップと、
   最初の適合性を有するエッジが見つけられることなく、前記画像のコントラスト閾値の最大値に達している場合には（１１２）、エラーメッセージを発行するステップ（１０９）とを備える
   有毒物質を操作するための方法。
5. 請求項２乃至４のいずれか１つによる方法において、
   画像を処理する前記ステップは、前記針（１１）が通っており、また前記縦軸（９ａ）に沿って前記第１の点（Ｐ１）からの設定距離（ＯＦＦＳＥＴ）に位置している、前記参照システムに関する、第２の点（Ｐ２）の第２の座標（ｓ２、ｔ２、Ｚ２）を各イメージから決定するステップ（１１３〜１２０、２１３、２１４）を含み、
   前記第１の座標（ｓ１、ｔ１、Ｚ１）及び第２の座標（ｓ２、ｔ２、Ｚ２）の関数として前記傾斜を決定するステップ（１２３、１２４）を想定しており、
   これによって縦軸（９ａ）に関して前記針（１１）の傾斜を決定する前記ステップを備える
   有毒物質を操作するための方法。
6. 請求項５による方法において、
   各画像から第２の座標（ｓ２、ｔ２、Ｚ２）を決定するステップ（１１３〜１２０）においては、
   前記針（１１）の横の寸法と適合性を有し、離れた場所に位置する少なくとも２つの第２のエッジ（ＥＦ、ＥＬ）を見つけるために前記第１の点（Ｐ１）から設定された列の数（ＯＦＦＳＥＴ）距離がある列の走査を行うステップ（１１４〜１１７）と、
   ２つの第２のエッジ（ＥＦ、ＥＬ）間の中間点の座標として第２の座標（ｓ２、ｔ２、Ｚ２）を計算するステップ（１２０）とを備える
   有毒物質を操作するための方法。
7. 請求項６による方法において、
   各画像から第２の座標（ｓ２、ｔ２、Ｚ２）を決定するステップ（１１３〜１２０）においては、
   第２のエッジ（ＥＦ、ＥＬ）が見つけられない、又は第２のエッジ（ＥＦ、ＥＬ）間の距離が、針（１１）の横の寸法と適合性がない場合には、画像のコントラスト閾値を減少して（１１８）、前記列の走査を繰り返すステップと、
   第２のエッジ（ＥＦ、ＥＬ）が見つけられない、又は第２のエッジ（ＥＦ、ＥＬ）間の距離が、針（１１）の横の寸法と適合性がないまま、前記画像のコントラスト閾値が最小値に達する場合（１１９）、エラーメッセージを発行するステップ（１０９）とを備える
   有毒物質を操作するための方法。
8. 請求項２による方法において、
   そこではデジタル形式における前記画像がピクセルのマトリクスで構成され、各画像から第１の座標（ｓ１、ｔ１、Ｚ１）を決定するステップ（１０１、２００〜２１２）においては、
   画像の関心領域（３１）を定義するステップ（１０１）と、
   設定明度閾値より高い明度を有する最初のピクセル（ＰＸＦ）及び最後のピクセル（ＰＸＬ）から構成されるピクセルの一対を設定検索方向（３４）へと関心領域（３１）のピクセルのそれぞれの列の中を探索するステップ（２００〜２０５）と、
   見つけられたピクセルの対（ＰＸＦ、ＰＸＬ）の関心領域（３１）での位置（ｃ、ｒ）の線形補間に基づいて針（１１）の先端の形を決定するステップ（２０６〜２１１）と、
   見つけられたピクセルの対（ＰＸＦ、ＰＸＬ）から、前記形の範囲内で実質的に残っていて針（１１）の前記先端のありそうな位置との適合性を有する列に位置づけられる最初の対のピクセル（ＰＸＦ１、ＰＸＬ１）を選択するステップ（２１２）と、
   前記第１の座標（ｓ１、ｔ１、Ｚ１）を最初のピクセルの対（ＰＸＦ、ＰＸＬ）の関数として定義するステップとを備える
   有毒物質を操作するための方法。
9. 請求項８による方法において、
   そこで針（１１）の前記先端が下を向き、前記形の範囲内での全ての他のピクセルの前記対（ＰＸＦ、ＰＸＬ）に関して、前記最初のピクセルの対（ＰＸＦ１、ＰＸＬ１）をピクセルの最も低い列に位置づけるステップを備える
   有毒物質を操作するための方法。
10. 請求項８又は９による方法において、
    針（１１）の先端の形を決定するステップ（２０６〜２１１）においては、
    見つけられた全てのピクセルの対（ＰＸＦ、ＰＸＬ）の最初のピクセル（ＰＸＦ）及び最後のピクセル（ＰＸＬ）のそれぞれが関心領域（３１）での位置（ｃ、ｒ）の直線補間で、第１の直線（ＬＦ）及び第２の直線（ＬＬ）を決定するステップ（２０７）と、
    前記直線（ＬＦ、ＬＬ）によって前記形を定義するステップとを備える
    有毒物質を操作するための方法。
11. 請求項１０による方法であり、
    針（１１）の先端の形を決定するステップ（２０６〜２１１）においては、
    見つけられたピクセルの対（ＰＸＦ、ＰＸＬ）から、前記形の外側に出た、及びピクセルのそれぞれの前記列に沿って設定量（Ｓ）による前記直線（ＬＦ、ＬＬ）からの距離を置いたピクセル（ＰＸＦ、ＰＸＬ）のそれらの対を除外するステップ（２０９）と、
    直線（ＬＦ、ＬＬ）を決定するステップ（２０７）を繰り返すステップ（２１０、２１１）とを備える
    有毒物質を操作するための方法。
12. 請求項５による方法において、
    そこではデジタル形式における前記画像がピクセルのマトリクスで構成され、画像を処理する前記ステップは、
    各画像に関して、画像の関心領域（３１）を定義するステップ（１０１）と、
    設定明度閾値より高い明度を有する最初のピクセル（ＰＸＦ）及び最後のピクセル（ＰＸＬ）から構成されるピクセルの一対を設定検索方向（３４）へと関心領域（３１）のピクセルのそれぞれの列の中で探すステップ（２００〜２０５）と、
    見つけられた全てのピクセルの対（ＰＸＦ、ＰＸＬ）の最初のピクセル（ＰＸＦ）及び最後のピクセル（ＰＸＬ）のそれぞれの関心領域（３１）での位置（ｃ、ｒ）を直線補間によって第１の直線（ＬＦ）及び第２の直線（ＬＬ）を決定するステップ（２０７）とを備え、
    更に各画像から第２の座標（ｓ２、ｔ２、Ｚ２）を決定する（２１３、２１４）前記ステップは、
    第１及び第２の直線（ＬＦ、ＬＬ）によって特定される方向のベクトル和として第３の直線（ＬＮ）を計算するステップ（２１３）と、
    前記第１の点（Ｐ１）からの設定された列の数（ＯＦＦＳＥＴ）の距離があるピクセルの列がある第３の直線（ＬＮ）の交点の関数として第２の座標（ｓ２、ｔ２、Ｚ２）を決定するステップ（２１４）とを備える
    有毒物質を操作するための方法。
13. 有毒物質を操作するための機械（１）のコンピュータ（２４）のメモリにロードされ、また前記コンピュータ（２４）を実行するときに、請求項１乃至１２のいずれか１つによる方法を実行するように設計されている
    コンピュータプログラム。
14. 針（１１）を備えた投与器（９）が設置され調剤設備（６）と、
    穿孔可能要素（５）でそれぞれの口（４）を閉じさせるそれぞれの容器（３）を収納するための弾倉（２）と、
    弾倉（２）から少なくとも１個の容器（３）を持ち上げ、また調剤設備（６）の投与器（９）に対応するポイントまで容器（３）を運ぶ擬人化された操作手段（１３）と、
    操作手段（１３）の動きを制御するように設計される制御手段（１７）とを備え、
    針（１１）の画像を収集するための画像収集手段（２３）と、
    機械、及び針（１１）の画像を受け取るための画像収集手段（２３）に命令を送るための制御手段（１７）に接続され、そして請求項１から１２のいずれか１つによる方法を実行するために構成されている処理手段（２４）とを備える
    有毒物質を操作するための機械。
15. 請求項１４による機械において、
    前記画像収集手段（２３）は前記操作手段（１３）に取り付けられている
    有毒物質を操作するための機械。
16. 請求項１４による機械において、
    前記操作手段は関節ロボット（１３）を含み、
    それは、前記容器（３）をつかむように設計されたヘッド（１４）と、
    前記ヘッド（１４）を支持するように設計された自由度６の多関節腕（１６）とを含み、
    前記画像収集手段は、ヘッド（１４）に固定される方法で取り付けられたテレビカメラ（２３）を含む
    有毒物質を操作するための機械。
17. 請求項１６による機械において、
    前記ヘッド（１４）は、前記容器（３）をつかむため、また放すために互いの接近及び後退の動きによって、摺動の軸（２６ａ）に沿って可動の２つの顎（２６）を含み、
    光軸（２３ａ）から成るテレビカメラ（２３）と、
    光軸（２３ａ）と垂直の摺動の軸、（２６ａ）がある平面に前記ヘッド（１４）とが取り付けられている
    有毒物質を操作するための機械。
18. 請求項１６又は１７による機械において、
    前記テレビカメラ（２３）は、固定焦点の白黒タイプで、前記処理手段（２４）の対応する入力に接続されるビデオ合成出力を含む
    有毒物質を操作するための機械。

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