JP5442849B2 - 測定システム - Google Patents

Description

この発明は、測定対象の液体中に含まれている発光あるいは蛍光物質から発生した光あるいは測定対象の液体中に含まれている放射線を測定する測定システムに関する。

測定システムは、例えば液体採取装置に用いられる。液体採取装置として、血液を採取する、すなわち採血する採血装置を例にとって説明する。採血装置は、核医学診断（例えば、ＰＥＴ(Positron Emission Tomography)、ＳＰＥＣＴ（Single Photon Emission CT）など）における定量解析で用いられ、特に小動物（例えばマウスやラットなど）の動脈血中の放射能濃度の測定に用いられている。従来、上述した小動物の定量解析では、以下のような(a)〜(d)の方式が採用されている。

(a)手採血
マウス動脈に挿入したカテーテルの他端から、血圧によって自出された血液を適当な容器に受け取る。続いて、容器内の血液のうち一定体積を定量ピペットによって吸い上げ、吸い上げられた血液中の放射線を計数（すなわちカウント）して、全血中放射能濃度を測定する。さらに、容器内に残った血液を遠心分離させて血漿を得て、同様に、定量ピペットによって採取して、血漿中放射能濃度を測定する。

(b)動脈流路β線検出器
動脈血流路にβ^＋線検出器を設置することで、血中放射能濃度を測定する。β^＋線をプラスチックシンチレータやＰＩＮダイオードで検出する。例えば、非特許文献１では、ダイオードは、長さが30[mm]の細長い形状を有し、長辺方向に沿って血液が入ったチューブを配管することで、検出可能面積を増加させ、検出効率を確保している。

(c)微小流体素子方式
マウス血圧にて自出された動脈血を、図１５に示すようにマイクロチップ（素子）ＭＣ上に導く方式である。マイクロチップＭＣには、１本の主流路Ｆ_Ｍ、選択可能な支流路Ｆ_Ｂ、および流路洗浄や血液排出用に使用するヘパリン(heparin)溶液と生理食塩水の混合液Ｈを流し込み、あるいは使用されたヘパリン溶液と生理食塩水の混合液Ｈや血液Ｂを流し出すための側路Ｆ_Ｎを配設している。支流路Ｆ_Ｂの各々の先には容器を配設しており、支流路Ｆ_Ｂのいずれか１つが、マイクロチップＭＣに供給されるアルゴンガスＧａｓのガス圧、マイクロチップＭＣのメカニズムによって選択されるように構成されている。支流路Ｆ_Ｂのいずれか１つが選択された状態で血液Ｂを流し込む。マイクロチップＭＣの各支流路は内部を陰圧にし、さらに蠕動ポンプを搭載することで血液Ｂやヘパリン溶液と生理食塩水の混合液Ｈの流速を上げている。各々の流路Ｆ_Ｍ，Ｆ_Ｂが、マイクロチップＭＣに対して所定の寸法で溝加工したもので形成されており、流し込まれた血液Ｂの溝長あるいは溝領域がわかれば、その血液Ｂの微小体積が規定されるのがマイクロチップＭＣの特徴である。その規定された微小体積によって、予め定められた体積の血液Ｂが流路内に満ちた状況で、ヘパリン溶液と生理食塩水の混合液Ｈの圧入によって所定の受け容器（図示省略）に血液Ｂをヘパリン溶液と生理食塩水の混合液Ｈとともに送り込む。その後、各流路Ｆ_Ｍ，Ｆ_Ｂをヘパリン溶液と生理食塩水の混合液Ｈで洗浄し、次の採血に備える。受け容器内の血液Ｂを、生理食塩水とともに別容器に洗い出し、ウェルカウンタによって血液Ｂ中の放射線を計数する（例えば、非特許文献２、３、特許文献１参照）。

(d)ＰＥＴ画像からの放射能時間変化計測
撮像されたＰＥＴのダイナミック画像の左心室に関心領域を設定して、その領域内の放射能濃度の時間変化を求める手法である（例えば、非特許文献４参照）。

しかしながら、上述の手法を小動物の動脈血中の放射能測定に適用した場合には、次のような問題がある。

(a)手採血
手採血の場合、得られた血液から全血中の放射能濃度と遠心分離した血漿から血漿中放射能濃度も正確に求めることが可能である。しかし、術者の手技の問題により採血間隔に制限があり、薬剤投与直後に現れる放射能濃度の急激な変化（数秒オーダー）のデータを取得することはできない。また、１回の採血量も多いので小動物が失血死することを避けるために採血回数は限られる。

(b)動脈流路β線検出器
β^＋線検出器の間に動脈血が流れるチューブを通して全血中の放射能濃度の細かい時間変化を追うことが可能であるが、定量解析モデルの入力関数となる血漿の放射能濃度を求めることができない。

(c)微小流体素子方式
本方式は、微小量の血液中の放射能濃度の細かい時間変化を追うことが可能である。採血されたデータについては別容器に洗い出すが、それを遠心分離して定量解析モデルの入力関数となる血漿の放射能濃度を測定する機能は搭載されていない。

(d)ＰＥＴ画像からの放射能時間変化計測
本方式では、全血放射能濃度の時間変化しか得られない。さらに左心室に関心領域をおく作業において、左心室周辺組織からの部分容積効果のために左心室から得られる放射能濃度の定量性が損なわれる。また左心室の特定が、特にマウスなどの小個体において容易ではないこと、心臓周辺組織への集積が大きい薬剤では解剖学的情報無しで左心室に関心領域をおくことが困難なことも問題である。

そこで、これらの問題を解決するために、測定対象の液体（例えば血液）が流れる流路と、その流路の途中に設けられ、指定された所定の間隔で気体または測定対象の液体とは別の液体をセパレータとして挿入することで、測定対象の液体を時系列に分離して取り出す取り出し手段とを備える（例えば、特許文献２参照）。この特許文献２では、測定対象の液体を流路に連続的に送り込みつつ、気体または液体からなるセパレータで挿入することで、例えば1[μL]程度の微小体積の液体を取り出すことが可能となる。そして、従来のような採取毎の洗浄液（採血の場合にはヘパリン溶液）に伴う測定対象の液体の消費を抑え、その液体の採取量を最小限に抑えることができる。また、セパレータを挿入する作業は高速性にも優れているので、短時間の繰り返し採取、すなわち採取の頻回性を確保することができる。その結果、液体の採取量を減らして採取の頻回性を確保することができる。測定対象の液体を血液に適用した場合には、採血量を減らして採血の頻回性を確保することができる。

さらに、測定対象の液体を血液に適用した場合において、血液を遠心分離させて血漿分離された血漿および血球に含まれている放射線をそれぞれ分離して計数している。したがって、血漿中放射能濃度を測定することができる。

国際公開第ＷＯ２００７−０４４９３８号 国際公開第ＷＯ２００９−０９３３０６号

L. Convert, G. M. Brassard, J. Cadorette, D. Rouleau, E. Croteau, M. Archambault, R. Fontaine, and R. Lecomte, "A microvolumetric β blood counter for pharmacokinetic PET studies in small animals," IEEE Nuclear Sci, vol. 54, no. 1, 2007. H. -M. Wu, G. Sui, C. -C. Lee, M. L. Prins, W. Ladno, H. -D. Lin, A. S. Yu, M. E. Phelps, and S. -C. Huang, "In vivo quantitation of glucose metabolism in mice using small-animal PET and a microfluidic device", J Nucl Med, vol. 48, pp. 837-845, 2007. H. -M. Wu, R. W. Silverman, N. G. Harris, and R. L. Sutton, "Performing Longitudinal Measurements in Rodents Using Small Animal PET Imaging", Conf Rec IEEE NSS & MIC, M10-398, 2008. Hiroshi Toyama, Masanori Ichise, Jeih-San Liow, Douglass C. Vines, Nicholas M. Seneca, Kendra J. Modell, Jurgen Seidel, Michael V. Green, Robert B. Innis, "Evaluation of anesthesia effects on [18F]FDG uptake in mouse brain and heart using small animal PET", Nuclear Medicine and Biology, 31, 251-256, 2004.

しかしながら、このような構成を有する特許文献２の場合には、次のような問題がある。
すなわち、血漿と血球とを分けるには画像の濃淡差に基づいてそれぞれの体積を求め、単位体積当たりのβ^＋線の血中放射能濃度を求めるが、実際の濃淡差は一様でないという問題点がある。したがって、血漿と血球との実際の境界がわからない。実際の境界がわからないと、β^＋線の放射能濃度を正確に求めることができない。

この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、分離された液体の境界がわかり、分離された液体の領域が正確にわかる測定システムを提供することを目的とする。

この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、この発明に係る測定システムは、測定対象の液体中に含まれている発光あるいは蛍光物質から発生した光あるいは測定対象の液体中に含まれている放射線を測定する測定システムであって、前記測定対象の液体を分離する分離手段と、その分離手段で分離された液体を撮像する撮像手段と、その撮像手段で撮像された前記分離された液体の境界を求める境界算出手段とを備え、その境界算出手段で区分された液体の領域での前記光あるいは前記放射線をそれぞれ測定し、
前記分離手段は、所定の寸法で溝加工された平板であり、
前記撮像手段によって撮像された前記平板での分離された液体における画像の濃淡差を輪郭として強調する輪郭強調手段を備えるとともに、
前記平板での前記所定の寸法からなる溝および前記平板の設計情報に基づいて、前記輪郭強調手段で強調された前記輪郭の画像の前記溝の画素位置を調整することで溝の流路位置を抽出する流路位置抽出手段を備え、前記境界算出手段は、前記流路位置抽出手段で調整された画素位置での画像に基づいて前記境界を求めることを特徴とするものである。

［作用・効果］画像の濃淡差のみに基づいて液体の分離箇所を求めようとすると、濃淡差が一様でない場合には分離された液体の境界が正確に抽出できないという問題がある。特に、液体が血液の場合には血漿は無色透明なので画像の濃淡差のみでは空気の領域と判別できない。この発明に係る測定システムによれば、撮像手段で撮像された液体の境界を求める境界算出手段を備える。このような境界算出手段を備えることで、分離された液体の境界がわかり、分離された液体の領域が正確にわかる。

上述の分離手段は、所定の寸法で溝加工された平板である。すなわち、所定の寸法で溝加工されていることから、平板に送り込まれた液体の境界を境界算出手段が求めれば、区分され、所定の寸法で溝加工された溝の面積あるいは溝の体積を規定することができる。
上述の撮像手段によって撮像された分離手段（すなわち平板）での分離された液体における画像の濃淡差に基づいて、境界算出手段は境界を求める際には、以下のような手段を備えて境界を求める。
すなわち、撮像手段によって撮像された平板での分離された液体における画像の濃淡差を輪郭として強調する輪郭強調手段を備え、境界算出手段は、輪郭強調手段で強調された輪郭の画像に基づいて境界を求める。このように分離手段を平板に限定した場合でも、輪郭強調手段で強調された輪郭の画像を利用するので、境界が正確に求まりやすくなる。さらに、境界を正確に求めるためには、以下のような手段を備える。
すなわち、測定システムは、さらに流路位置抽出手段を備える。この流路位置抽出手段は、平板での所定の寸法からなる溝および平板の設計情報に基づいて、輪郭強調手段で強調された輪郭の画像の前記溝の画素位置を調整することで溝の流路位置を抽出する。さらに、境界算出手段は、流路位置抽出手段で調整された画素位置での画像に基づいて境界を求める。この場合には、所定の寸法で溝加工された平板の場合には、予め溝および平板の設計情報がわかっており、言い換えれば、この設計情報に基づいて平板に所定の寸法で溝加工している。この設計情報を利用して画像の濃淡差の画素位置を調整することで、誤差を低減させて、境界をより一層正確に求めることができる。また、上述の輪郭強調手段のみを備え、流路位置抽出手段を備えない場合には、溝（流路）のみならず平板に含まれるもの全てが輪郭強調手段によって輪郭強調されるので、区分したい液体の領域の輪郭が十分に強調されていない。そこで、画素位置を調整することで溝の流路位置を流路位置抽出手段が抽出することで、区分したい液体の領域の輪郭が十分に強調され、境界が求めやすくなる。

上述の平板の一例は平面状の円板であって、円板の径方向に沿って所定の寸法で溝加工を放射状に施す。また、円板の中央に円板を回転させる回転手段を備え、その回転手段による円板の遠心力を利用して、測定対象の液体を遠心分離してもよい。さらに、測定対象の液体の一例は血液であって、回転手段による平板の遠心力を利用して、血液を遠心分離させて血漿および血球に分離する血漿分離を行う。後述するように、測定対象の液体であれば、血液に限定されずに、蛍光剤が含まれた液体や、分析装置に用いられる混合液などであってもよい。

上述の設計情報を利用して流路位置抽出手段が画素位置を調整する場合には、以下のような各種の例が挙げられる。

例えば、流路位置抽出手段で調整された画素位置での画像の濃淡差を輪郭として強調する輪郭強調手段を別に備え、境界算出手段は、輪郭強調手段で強調された輪郭を境界として求める。この場合には、輪郭強調手段で強調された輪郭を境界として求めるので、境界がより一層正確に求まりやすくなる。

また、例えば、流路位置抽出手段で調整された画素位置での画像の濃淡差を輪郭として強調する輪郭強調手段で強調された輪郭の画像において溝に平行な直線を複数本描く直線描画手段を備え、境界算出手段は、直線描画手段で描かれた複数の直線のプロファイルに基づいて境界を求めてもよい。

流路位置抽出手段で調整された画素位置での画像の濃淡差を輪郭として強調する輪郭強調手段を備えた場合において、その輪郭強調手段を第２輪郭強調手段とする。そして、さらに、撮像手段によって撮像された平板での分離された液体における画像の濃淡差を輪郭として強調する輪郭強調手段は第１輪郭強調手段である。この第１輪郭強調手段は、撮像手段によって撮像された平板での分離された液体における画像の濃淡差を輪郭として強調する前段の輪郭強調手段であって、第２輪郭強調手段は、流路位置抽出手段で調整された画素位置での画像の濃淡差を輪郭として強調する後段の輪郭強調手段となる。このように、上述の第１輪郭強調手段での輪郭強調の後に第２輪郭強調手段での輪郭強調を行う。２度の輪郭強調を行うことで境界が求まりやすくなる。

各種の例で挙げられた輪郭強調手段の一例は、注目画素とその周辺画素との差分を求める一次微分による輪郭強調を行うことである。他の一例は、注目画素とその周辺画素との差分のさらなる差分を求める二次微分による輪郭強調を行うことである。一次微分による輪郭強調として、ゾーベルフィルタ(Sobel filter)や、プレヴィットフィルタ(Prewitt filter)などが挙げられる。輪郭強調手段であれば、一次微分による輪郭強調に限定されずに、上述の二次微分による輪郭強調として、ラプラシアンフィルタ(Laplacian filter) などであってもよい。このように通常において用いられる輪郭強調の手段であれば、一次微分や二次微分による輪郭強調に限定されない。

さらに、上述したこれらの発明に係る測定システムにおいて、測定対象の液体に含まれている光あるいは放射線を２次元的に同時検出して光あるいは放射線の２次元画像情報を求める検出手段と、撮像手段によって撮像された分離手段での分離された液体における画像と、検出手段で得られた２次元画像情報の分布像とを重ね合わせて重畳処理を行う重畳処理手段を備え、境界算出手段で区分された液体の領域とそれに重畳された分布像における領域とに基づいて当該領域での光あるいは放射線の情報を求めるのが好ましい。このような重畳処理を行うので、当該領域での光あるいは放射線の情報を正確に求めることができる。

上述した重畳処理手段を備えた場合において、測定対象の液体の一例は放射線を含む血液である場合には、以下のように求める。すなわち、分離手段は、血液を遠心分離させて血漿および血球に分離する血漿分離を行い、境界算出手段は、血漿と血球との境界を求め、検出手段は、血液に含まれている放射線を２次元的に同時検出して放射線の２次元画像情報を求め、重畳処理手段は、血漿分離された画像と、検出手段で得られた２次元画像情報の分布像とを重ね合わせて重畳処理を行い、境界算出手段で区分された血液の血漿および血球とそれに重畳された分布像における血漿および血球に基づいて当該血漿および血球の放射能濃度をそれぞれ求める。

あるいは、上述した重畳処理手段を備えた場合において、測定対象の液体の他の一例は蛍光物質を含む液体である場合には、以下のように求める。すなわち、検出手段は、液体に含まれている光を２次元的に同時検出して光の２次元画像情報を求め、境界算出手段で区分された液体の領域とそれに重畳された分布像における領域とに基づいて当該領域での蛍光物質の濃度を求める。

この発明に係る測定システムによれば、撮像手段で撮像された分離された液体の境界を求める境界算出手段を備える。このような境界算出手段を備えることで、分離された液体の境界がわかり、分離された液体の領域が正確にわかる。
さらに、分離手段は、所定の寸法で溝加工された平板であり、撮像手段によって撮像された平板での分離された液体における画像の濃淡差を輪郭として強調する輪郭強調手段を備えるとともに、平板での所定の寸法からなる溝および平板の設計情報に基づいて、輪郭強調手段で強調された輪郭の画像の溝の画素位置を調整することで溝の流路位置を抽出する流路位置抽出手段を備え、境界算出手段は、流路位置抽出手段で調整された画素位置での画像に基づいて境界を求める。この場合には、所定の寸法で溝加工された平板の場合には、予め溝および平板の設計情報がわかっており、言い換えれば、この設計情報に基づいて平板に所定の寸法で溝加工しており、この設計情報を利用して画像の濃淡差の画素位置を調整することで、誤差を低減させて、境界をより一層正確に求めることができる。

実施例に係る採血装置および測定装置の概略斜視図である。 実施例に係る測定装置のブロック図である。 測定装置の撮像部におけるスキャナの概略斜視図である。 実施例に係る円板の概略平面図である。 （ａ）は実施例に係るＵ字型の溝の概略平面図、（ｂ）は実施例に係るＵ字型の溝の概略拡大断面図である。 （ａ）は実施例に係る開口部の概略平面図、（ｂ）は実施例に係る開口部の概略断面図である。 実施例に係る一連の採血処理の流れを示したフローチャートである。 実施例に係る一連の画像処理の流れを示したフローチャートである。 実施例に係る一連の流路位置抽出の流れを示したフローチャートである。 図８中のステップＴ１に関するSobel filter処理後の強調された輪郭の円板（画像）を白黒反転させた模式図である。 図９中のステップＵ１〜Ｕ４に関する直線描画および円板の概略平面図である。 図８中のステップＴ３に関するSobel filter処理後の強調された輪郭の円板（画像）を白黒反転させた模式図である。 図８中のステップＴ４に関する直線描画および円板を白黒反転させた模式図である。 図８中のステップＴ４で描かれた複数の直線からなる直線群に基づくプロファイルである。 従来の微小流体素子方式のときのマイクロチップの全体構成を示す平面図である。

２４ … 円板
２６ … 溝
２８ … モータ
３１ … 読取部
３４ … 撮像部
３５ａ，３５ｂ … Sobel filter
３６ … 流路位置抽出部
３７ … 直線描画部
３８ … 境界算出部
３９ … 重畳処理部
ｐ_２２ … 中央の画素
ＩＰ … イメージングプレート

以下、図面を参照してこの発明の実施例を説明する。
図１は、実施例に係る採血装置および測定装置の概略斜視図であり、図２は、実施例に係る測定装置のブロック図であり、図３は、測定装置の撮像部におけるスキャナの概略斜視図である。本実施例では、測定対象の液体として血液を例に採って説明するとともに、測定システムとして採血装置および測定装置を備えたシステムを例に採って説明する。

図１に示すように、本実施例に係る採血装置１０は、測定対象の血液を時系列に分離して採取する。また、採血装置１０の周辺には、採血装置１０で採取された血液中に含まれている放射線（例えばβ線やγ線など）を測定する測定装置３０を備えている。本実施例では、マウスの体内への放射性薬剤の投与後の血液を採取（すなわち採血）して、血液中に含まれている放射線を測定する。また、遠心分離による血漿分離を行い、血漿分離された血漿および血球に含まれている放射線をそれぞれ測定する。

採血装置１０は、２枚のＰＤＭＳ樹脂（Polydimethylsiloxane）からなるＰＤＭＳ基板１１，１２を上下に重ねて構成された液体分割デバイス４０を備えている。ＰＤＭＳ基板１１，１２に対して所定の寸法で溝加工を施しており、その溝加工の溝によって主流路１３および側路４１，４２，４３をそれぞれ形成している。ここで、採血装置１０の素材はＰＤＭＳに限定されず、アクリル、ポリカーボネート、COP（シクロオレフィンポリマー）など樹脂光学的に透明なものであれば良い。

主流路１３の血液入口側にはカテーテル１４を配設しており、主流路１３とカテーテル１４とを、コネクタ１５を介して接続している。血液はカテーテル１４から主流路１３に連続的に送り込まれ、流入量はバルブ（図示省略）で制御される。主流路１３の血液出口側には血液用配管１６を配設しており、主流路１３と血液用配管１６とを、コネクタ１７を介して接続している。

主流路１３を挟んで光源２１およびフォトダイオード２２を配設している。主流路１３を流れる血液あるいは後述するヘパリン溶液に光源２１から光を照射し、血液による遮光をフォトダイオード２２が検知することで、その血液あるいはヘパリン溶液を光学的に監視（モニタ）しながら後述する血液あるいはヘパリン溶液の長さ情報を測定する。ここでは光学測定手段として光源２１およびフォトダイオード２２を例に採って説明したが、測定対象の液体を光学的に監視しながら液体の間隔を測定する手段であれば、光源２１およびフォトダイオード２２に限定されない。例えば、ＣＣＤカメラによって測定対象の液体の体積情報を取得してもよい。また、光源２１およびフォトダイオード２２は、図１に示すように主流路１３を挟んで互いに対向配置される構成で、血液による遮光で検知する、いわゆる「透過型センサ」であったが、光源に対してフォトダイオードに代表される光検出手段を同じ側に配設し、血液による反射光で検知する、いわゆる「反射型センサ」であってもよい。

一方、上述した血液用配管１６の下流側にはディスペンサ２３を接続している。ここで、液体をディスペンサ２３で滴下しているが、注射針やガラス管など毛細管であってもよい。このディスペンサ２３から滴下した血液を受け取って収容する円板（「ＣＤウェル」とも呼ばれる）２４を配設している。円板２４の中央側には、滴下された血液を受け取る複数の開口部２５を放射状に配設している。円板２４に対しても、上述したＰＤＭＳ基板１１，１２と同様に、溝加工を施しており、その溝加工の溝によって複数本のＵ字型の溝２６を放射状に形成している。各々のＵ字型の溝２６は、上述した開口部２５の外側一端に一対一でそれぞれ接続されており、各々のＵ字型の溝２６は、円板２４の径方向に延びて形成されている。このように、ディスペンサ２３を介在させることで、主流路１３に対して血液が流通可能に円板２４が形成されることになる。円板２４は、この発明における分離手段に相当し、この発明における平板にも相当する。円板２４の具体的な構成については、図４以降で後述する。

一方、測定装置３０は、読取部３１を備えている。この読取部３１には、露光後のイメージングプレートＩＰを挿入するためのカバー部を設けており、イメージングプレートＩＰから励起された光を読み取ることで血液中に含まれているβ^＋線を検出する。具体的には、図１（ｂ）に示すように、読取部３１は、レーザ光源３２とフォトマルチプライヤチューブ（光電子増倍管）３３とを備えており、レーザ光源３２からイメージングプレートＩＰにレーザを照射して、イメージングプレートＩＰへのレーザ照射によって励起された光をフォトマルチプライヤチューブ３３が電子に変換して増倍させることで、β^＋線を２次元的に同時に検出する。イメージングプレートＩＰおよび読取部３１は、この発明における検出手段に相当する。

続いて、測定装置３０のブロック図について説明する。図２に示すように、測定装置３０は、上述した読取部３１の他に、撮像部３４とSobel filter３５ａ，３５ｂと流路位置抽出部３６と直線描画部３７と境界算出部３８と重畳処理部３９とを備えている。撮像部３４は、この発明における撮像手段に相当し、Sobel filter３５ａ，３５ｂは、この発明における輪郭強調手段に相当し、流路位置抽出部３６は、この発明における流路位置抽出手段に相当し、直線描画部３７は、この発明における直線描画手段に相当し、境界算出部３８は、この発明における境界算出手段に相当し、重畳処理部３９は、この発明における重畳処理手段に相当する。また、Sobel filter３５ａ，３５ｂのうち、前段のSobel filter３５ａは、この発明における第１輪郭強調手段にも相当し、後段のSobel filter３５ｂは、この発明における第２輪郭強調手段にも相当する。

図３に示すように、撮像部３４は円板２４を撮像する。本実施例では、撮像部３４としてフラットヘッドスキャナを採用する。円板２４の直径分の長さを少なくとも有する線状の光源３２ａと円板２４を挟んで光源３２ａに対して対向配置された線状のフォトダイオードアレイ（すなわちラインセンサ）３２ｂでフラットヘッドスキャナを構成する。フラットヘッドスキャナで円板２４上を走査（スキャン）することで円板２４を撮像して、円板２４の画像を取得する。

前段のSobel filter３５ａは、撮像部３４によって撮像された円板２４の溝加工されたＵ字型の溝２６（図１を参照）における画像の濃淡差を輪郭として強調するために、注目画素とその周辺画素との差分を求める一次微分による輪郭強調として、ゾーベルフィルタ(Sobel filter)処理を行う。Sobel filter３５ａによるSobel filter処理については、図７以降で後述する。

流路位置抽出部３６は、撮像部３４によって撮像された円板２４での所定の寸法からなる溝２６および円板２４の設計情報に基づいて、Sobel filter３５ａで強調された輪郭の画像の画素位置を調整することで溝２６の流路位置を抽出する。流路位置抽出部３６による流路位置抽出についても、図７以降で後述する。

後段のSobel filter３５ｂは、流路位置抽出部３６で調整された画素位置での画像の濃淡差を輪郭として強調するために、一次微分による輪郭強調としてSobel filter処理を行う。Sobel filter３５ｂによるSobel filter処理についても、図７以降で後述する。

直線描画部３７は、Sobel filter３５ｂで強調された輪郭の画像において溝２６に平行な直線を複数本描く。直線描画部３７による直線描画についても、図７以降で後述する。

境界算出部３８は、直線描画部３７で描かれた複数の直線のプロファイルに基づいて、分離された液体の境界を求める。本実施例では、血漿分離された血漿および血球の境界を求める。境界算出部３８による境界算出についても、図７以降で後述する。

重畳処理部３９は、撮像部３４で撮像され、Sobel filter３５ａ・流路位置抽出部３６・Sobel filter３５ｂ・直線描画部３７および境界算出部３８を経て処理された画像と、イメージングプレートＩＰおよび読取部３１で求められたβ^＋線の計数情報に基づいて、単位体積当たりのβ^＋線の計数情報を求める。具体的には、重畳処理部３９は、撮像部３４・Sobel filter３５ａ・流路位置抽出部３６・Sobel filter３５ｂ・直線描画部３７および境界算出部３８を経て処理された画像と、イメージングプレートＩＰおよび読取部３１で得られたβ^＋線の計数情報の分布像とを重ね合わせて重畳処理を行う。この重ね合わせ処理（重畳処理）の際には、境界算出部３８で区分された血漿および血球とそれに重畳された分布像における血漿および血球に基づいて当該血漿および血球の放射能濃度をそれぞれ求める。

図１の説明に戻り、上述したように、液体分割デバイス４０は、血液を送り込む主流路１３と、血液凝固の発生を防ぐための抗凝固剤の一種であるヘパリン溶液を送り込む側路４１と、空気あるいはガスを送り込む側路４２と、血液あるいはヘパリン溶液を排出する側路４３とを備えている。

側路４１の溶液入口側には洗浄液用配管４４を配設しており、側路４１と洗浄液用配管４４とを、コネクタ４５を介して接続している。必要に応じて主流路１３にヘパリン溶液を洗浄液用配管４４から側路４１を介して流し込むことで流路を洗浄する。ヘパリン溶液の流入量はバルブで制御される。抗凝固剤はヘパリン溶液に限定されない。

側路４２の気体入口側には気泡用配管４６を配設しており、側路４２と気泡用配管４６とを、コネクタ４７を介して接続している。圧力発生器（図示省略）で制御された空気あるいはガスの流入時間をバルブで調整して、側路４２を通して主流路１３に送り込む。この気泡によって血液の長さ情報に基づく血液の取り出しと液体分割デバイス４０の流路に残留する廃液（血液、ヘパリン溶液あるいはこれらの混合液）の排出を行う。ここで、送り込まれるガスについては限定されず、ヘリウムやネオンやアルゴンなどの希ガス、あるいは窒素ガスに例示されるように、血液やヘパリン溶液と反応しないガスであれば良い。

気泡用配管４６は、側路１４を通って主流路１３に気体（例えば空気やガスなど）を送り込み、指定された所定の間隔でその気体を気泡として挿入することで、測定対象の血液を時系列的に分離して円板２４に送り出す。つまり、気泡は、セパレータとしての機能を果たす。なお、セパレータとして気体を使用したが、気体に限定されずに、測定対象の液体（本実施例では血液）に対して混合する可能性が少ない、あるいは可能性がなければ、測定対象の液体とは別の液体をセパレータとして使用してもよい。本実施例のように測定対象の液体が血液の場合には、ミネラルオイルやフッ素系のオイルなどに代表されるように血液と相互に混ざり合わない液体をセパレータとして使用してもよい。但し、液体をセパレータとして使用する場合には、血液と接触するのでセパレータとして使用できるが、円板２４に送り出して採取する点では望ましくない。

側路４３の廃液出口側には廃液用配管４８を配設しており、側路４３と廃液用配管４８とを、コネクタ４９を介して接続している。バルブで排出量を調整して採血されるべき血液以外の血液や、流路洗浄後のヘパリン溶液や、これらの混合液を廃液として排出する。

また、主流路１３のコネクタ１５よりも下流にバルブを配設し、主流路１３のコネクタ１７、光源２１およびフォトダイオード２２よりも上流にバルブを配設している。側路４１のコネクタ４５よりも下流にバルブを配設し、側路４２のコネクタ４７よりも下流にバルブを配設している。また、側路４３のコネクタ４９よりも上流にバルブを配設している。

次に、円板２４の具体的な構成について、図１も含めて図４〜図６を参照して説明する。図４は、実施例に係る円板の概略平面図であり、図５（ａ）は、実施例に係るＵ字型の溝の概略平面図であり、図５（ｂ）は、実施例に係るＵ字型の溝の概略拡大断面図であり、図６（ａ）は、実施例に係る開口部の概略平面図であり、図６（ｂ）は、実施例に係る開口部の概略断面図である。

円板２４の溝２６は、図４〜図６に示すように、上述の開口部２５と空気穴２７とをつないで形成されている。血液の導入口である開口部２５を血液の上流部、空気穴２７を下流部としたときに、上流部から下流部へは、溝２６は、円板２４の径方向に内側から外側に向かって延びて、折り返して円板２４の径方向に外側から内側に向かって延びて形成されたＵ字型となっている。かかるＵ字型の溝２６を複数に備えている。

図１に示すように、円板２４の中央に円板２４を回転させるモータ２８を備えている。モータ２８の回転軸２９を円板２４に連結させることで、モータ２８による円板２４の遠心力を利用して、血液を遠心分離させて血漿および血球に分離する血漿分離を行う。モータ２８は、この発明における回転手段に相当する。

本実施例では、複数の溝２６を、図４に示すように、円板２４の径方向に沿って放射状にそれぞれ配設している。上述したように複数の各溝２６を、円板２４に対して所定の寸法で溝加工したもので形成している。

より具体的には、図５（ａ）の平面図、図６（ａ）の平面図に示すように、溝２６の幅をｗとし、図５（ｂ）の断面図、図６（ｂ）の断面図に示すように、溝２６の深さをｄとする。また、図６に示すように、開口部２５の上面２５Ａの直径をｔ_Ｕとし、下面２５Ｂの直径をｔ_Ｂとし、上面２５Ａを下面２５Ｂよりも広く形成したテーパ形状で開口部２５を形成する。また、図５（ａ）の平面図に示すように、溝２６の折り返しにおける曲線部分の曲率半径をＲとする。ここでの曲率半径は溝２６中心までの距離である。

本実施例では、円板２４は、幅ｗが０．５ｍｍ、深さｄが０．２ｍｍ、長さが４０ｍｍの溝２６が３６本加工された厚さ１ｍｍのアクリル板と、厚さ０．２ｍｍのアクリル板とを上下に重ねて圧着して形成されており、３６本のＵ字型の溝２６（Ｕ字型微小体積流路）を形成している。円板２４の直径は１０４ｍｍであり、溝２６の折り返しにおける曲線部分の曲率半径Ｒは０．７５ｍｍである。溝２６の内壁にはエキシマランプによる親水加工を施している。さらに、開口部２５の上面２５Ａの直径ｔ_Ｕが２．６ｍｍ、下面２５Ｂの直径ｔ_Ｂが１．５ｍｍで形成することで、上面２５Ａを下面２５Ｂよりも広く形成したテーパ形状となっている。なお、親水加工については、エキシマランプに限定されず、例えば薬品、プラズマ処理や紫外線照射による親水加工のように、通常において用いられる親水加工であれば特に限定されない。

次に、一連の採血処理について、図７〜図１４を参照して説明する。図７は、実施例に係る一連の採血処理の流れを示したフローチャートであり、図８は、実施例に係る一連の画像処理の流れを示したフローチャートであり、図９は、実施例に係る一連の流路位置抽出の流れを示したフローチャートであり、図１０は、図８中のステップＴ１に関するSobel filter処理後の強調された輪郭の円板（画像）を白黒反転させた模式図であり、図１１は、図９中のステップＵ１〜Ｕ４に関する直線描画および円板の概略平面図であり、図１２は、図８中のステップＴ３に関するSobel filter処理後の強調された輪郭の円板（画像）を白黒反転させた模式図であり、図１３は、図８中のステップＴ４に関する直線描画および円板を白黒反転させた模式図であり、図１４は、図８中のステップＴ４で描かれた複数の直線からなる直線群に基づくプロファイルである。

（ステップＳ１）血液の主流路への送り込み
マウス動脈にカテーテル１４（図１を参照）を挿入して、マウス血圧にて自出された動脈血を、カテーテル１４を介して主流路１３（図１を参照）に導くことで、主流路１３に血液を連続的に送り込む。

（ステップＳ２）セパレータの間隔制御
主流路１３（図１を参照）を血液が流れていないときには、主流路１３を挟んで光源２１（図１を参照）に対向配置されたフォトダイオード２２（図１を参照）に光源２１から照射された光が入射されるので、フォトダイオード２２で光電変換された検出器信号がHighレベルとなってフォトダイオード２２から出力される。逆に、主流路１３を血液が流れているときには、光源２１から照射された光がその血液によって遮られるので、フォトダイオード２２に光が入射されずに、検出器信号がLowレベルとなってフォトダイオード２２から出力される。このように、血液による遮光をフォトダイオード２２が検知することで、その血液を光学的に監視（モニタ）しながら血液の長さ情報を測定し、そのフォトダイオード２２による測定結果に基づいてバルブを制御する。バルブを制御することで、側路４２から主流路１３に送り込まれる空気あるいはガスの間隔、すなわちセパレータの間隔を制御する。主流路１３は所定の寸法で溝加工したもので形成されているので、光学的に監視（モニタ）して得られる血液の長さ情報から、取り出されるべき血液の体積を得ることができる。

（ステップＳ３）円板へ移送
ステップＳ２で取り出された微量血液を、血液用配管１６（図１を参照）を介してディスペンサ２３（図１を参照）に送り込む。ディスペンサ２３は円板（ＣＤウェル）２４（図１を参照）の開口部２５（図１を参照）に、取り出された微量血液毎にそれぞれ滴下する。この滴下によって、取り出された微量血液が円板２４に移送される。

（ステップＳ４）採血終了
予め決められた時刻で採血が終了したか否かを判断する。採血が終了していなければステップＳ１に戻る。採血が終了していれば次のステップＳ５に進む。

（ステップＳ５）血漿分離
予め決められた時刻における採血がすべて終了した後に、円板２４（図１を参照）に血液を移送したら、円板２４を回転させて血漿および血球に分離する血漿分離を行う。

なお、必要に応じて、カテーテル１４（図１を参照）を洗浄したり、ヘパリン溶液や空気あるいはガスを送り込んで、液体分割デバイス４０の流路に残留する廃液（血液、ヘパリン溶液あるいはこれらの混合液）の排出を行う。

（ステップＳ６）円板の撮像
血漿および血球に血漿分離された円板２４（図１を参照）ごとにサンプルとして、図示を省略するカセッテを開いて収容して、その上にイメージングプレートＩＰ（図１を参照）を収容して、カセッテを閉じて露光を行う。この露光によって、血液中に含まれているβ^＋線の電離能により、イメージングプレートＩＰの蛍光体（図示を省略）の格子欠陥に電子が捕獲される。一定時間の露光後にイメージングプレートＩＰをカセッテから取り出して、測定装置３０（図１を参照）の読取部３１（図１を参照）のカバー部に挿入して、イメージングプレートＩＰに光を照射して露光を行う。

読取部３１（図１を参照）のレーザ光源３２（図１を参照）からイメージングプレートＩＰ（図１を参照）にレーザを照射する。捕獲された電子がこの照射によって伝導体に励起され正孔と再結合し、蛍光体から光として励起される。このイメージングプレートＩＰへのレーザ照射によって励起された光をフォトマルチプライヤチューブ３３（図１を参照）が電子に変換して増倍させることで、電気パルスとして２次元的に同時に検出して計数する。なお、レーザ光源３２からイメージングプレートＩＰへ照射した後には、再利用するために消去用光源（図示省略）から光をイメージングプレートＩＰへ照射することで、捕獲された電子を消去する。イメージングプレートＩＰと読取部３１で求められたβ^＋線の計数情報に基づいて、β^＋線の計数情報である血中の放射線量を求める。

撮像部３４（図２および図３を参照）は、血漿分離された血漿および血球を円板２４（図１を参照）ごとに撮像する。撮像部３４のフラットヘッドスキャナの光源３２ａ（図３を参照）から光を照射することで、吸光度の相違によって血漿および血球が撮像された画像上で濃淡差となって現れ、画像上で容易に識別可能である。その撮像部３４によって撮像された円板２４の溝２６（図１を参照）における画像の濃淡差（すなわち吸光度の相違）に基づいて、Sobel filter３５ａ・流路位置抽出部３６・Sobel filter３５ｂ・直線描画部３７および境界算出部３８で画像処理を行う。

（ステップＳ７）画像処理
ステップＳ７の画像処理については、図８のフローチャートで説明する。

（ステップＴ１）Sobel filter
前段のSobel filter３５ａは、撮像部３４によって撮像された円板２４での分離された血液における画像の濃淡差を輪郭として強調するために、Sobel filter処理を行う。撮像された画像から縦横３×３画素からなる９画素を抜き出して、これらの画素に対して、下記（１）式のような行列演算を行う。

上記（１）式において、Ｐは、９画素の各画素値ｐ_１１，ｐ_１２，ｐ_１３，ｐ_２１，ｐ_２２，ｐ_２３，ｐ_３１，ｐ_３２，ｐ_３３を縦横３×３に並べたもので、中央の画素ｐ_２２を、Sobel filter処理の対象となる注目画素とする。つまり、後段のSobel filter３５ｂも含めてSobel filter３５ａは、注目画素ｐ_２２とその周辺画素ｐ_１１，ｐ_１２，ｐ_１３，ｐ_２１，ｐ_２３，ｐ_３１，ｐ_３２，ｐ_３３との差分を求める一次微分による輪郭強調を行う。

上記（１）式において、Sobel filterを水平方向の行列Ｇｈおよび垂直方向の行列Ｇｖにそれぞれ分けて、注目画素とその周辺画素に対してＧｈおよびＧｖによる演算を行う。水平方向の行列Ｇｈ演算後の注目画素値ｐｈ_２２と、垂直方向の行列Ｇｖ演算後の各画素値ｐｖ_２２は上記（２）式のように表される。

水平方向の行列Ｇｈ演算を行うことで、水平方向に輪郭が強調された画像が得られ、垂直方向の行列Ｇｖ演算を行うことで、垂直方向に輪郭が強調された画像が得られる。したがって、下記（３）式のように、水平方向の行列Ｇｈ演算後の注目画素ｐｈ_２２と垂直方向の行列Ｇｖ演算後の注目画素ｐｖ_２２との二乗和の平方根を求めることで、水平方向および垂直方向に輪郭が強調された注目画素ｐ´_２２が得られる。

他の画素についても同様の手法を用いて求めることで、Sobel filter３５ａによるSobel filter処理を行って、画像の濃淡差を輪郭として強調する。Sobel filter３５ａによるSobel filter処理後の強調された輪郭の円板２４の画像は、図１０に示す通りである。実際には白黒反転しているが、図示の便宜上、図１０では白黒反転させて模式的に図示している。図１０に示すように、円板２４の輪郭が強調される。なお、このステップＴ１での段階では、円板２４に含まれるもの全てが輪郭強調されるので血漿と血球の領域の輪郭が十分に強調されていない。そこで、さらなるステップＴ２以降の処理を行って、血漿と血球との境界を求めることになる。

（ステップＴ２）流路位置抽出
流路位置抽出部３６は、撮像部３４によって撮像された円板２４での所定の寸法からなる溝２６および円板２４の設計情報に基づいて、ステップＴ１のSobel filter３５ａで強調された輪郭の画像の画素位置を調整することで溝２６の流路位置を抽出する。ステップＴ２の流路位置抽出部３６による流路位置抽出については、図９のフローチャートで説明する。

（ステップＵ１）Ｌ（０）描画
ステップＴ１のSobel filter３５ａで強調された輪郭の画像において、対向する２本の流路（溝２６）に対して直線を描く。描画の際には、直線の位置や角度をずらしながら、対向する２本の流路（溝２６）のエッジ（輪郭）に直線が最も重なる位置を検索する。血球の領域では溝２６の輪郭が強調されているので、直線が最も重なる位置を検索して、直線を描くのは容易である。このように描かれた直線を、図１１に示すようにＬ（０）とする。ここで、Ｌ（θ）を、Ｌ（０）を基準とした角度θ[rad]で描かれた直線とする。したがって、後述するＬ（π／２）は、Ｌ（０）を基準とした角度π／２[rad]（＝９０°）で描かれた直線となる。

（ステップＵ２）Ｌ（π／２）描画
次に、ステップＵ１で描かれたＬ（０）に対してπ／２[rad]（＝９０°）回転させた２本目の直線を描く。ステップＵ１と同様の手法で、対向する２本の流路（溝２６）のエッジ（輪郭）に最も重なる直線を検索する。その直線はＬ（０）を基準とした角度π／２[rad]（＝９０°）で描かれた直線となるのでＬ（π／２）となる。以上、２本の直線Ｌ（０），Ｌ（π／２）の交点が円板（ＣＤウェル）２４の中心となる。

（ステップＵ３）Ｌ（θ）描画
直線をθ[rad]ずつ回転させながら全流路である溝２６に対して直線Ｌ（θ）を描く。本実施例の場合には、全溝２６が３６本あるので、対向する２本の流路（溝２６）で１つの直線を描くと、Ｌ（０）および（π／２）も含めて合計１８本の直線を描くことになる。したがって、本実施例では、角度π／１８[rad]（＝１０°）ずつ回転させながら直線Ｌ（θ）を描く。

（ステップＵ４）全描画？
直線Ｌ（θ）を全て描かれたか否かを判断する。全て描いた場合には、次のステップＵ５に進む。描画が済んでいない場合には、ステップＵ３に戻って、全て（この場合には合計１８本）の直線Ｌ（θ）を描くまで、ステップＵ３およびＵ４を繰り返し行う。

（ステップＵ５）溝領域の抽出
溝２６および円板２４の設計情報に基づいて、ステップＵ２で求められた直線Ｌ（０），Ｌ（π／２）の交点（円板２４の中心）から外径位置に円を描く。ステップＵ１〜Ｕ４およびステップＵ５の処理によって、図１１に示すような直線が描かれた円板２４の画像が作成される。そして、溝２６の設計情報に基づいて、ステップＵ２で求められた直線Ｌ（０），Ｌ（π／２）の交点（円板２４の中心）およびステップＵ１〜Ｕ４で描かれた直線Ｌ（θ）からＵ字型の溝２６（Ｕ字型微小体積流路）の領域を抽出する。

（ステップＵ６）画素の移動
ステップＵ５で抽出された溝領域（流路領域）は誤差があるので、当該領域の画素を上下左右に画素を水平移動あるいは回転移動する。

（ステップＵ７）画素数最大？
ステップＵ６で画素を移動させて、当該領域内に含まれる血球の画素数が最大になるか否かを判断する。具体的には、ステップＴ１で強調された輪郭の画像における血球の部分を移動させつつ、移動した当該血球の部分が設計情報の溝領域に重なる箇所での画素数をチェックする。最大である場合には、画素数が最大となった画素位置からなる領域が正しい溝領域であるとして、一連のステップＵ１〜Ｕ７からなる流路位置抽出部３６による流路位置抽出を終了する。最大でない場合には、誤差があると判断としてステップＵ６に戻って、血球の画素数が最大になるまで、あるいは予め定められた所定値よりも画素数が多い移動候補を複数挙げて、その中から最大となる候補を抽出して、ステップＵ６およびＵ７を繰り返し行う。

このように、ステップＵ１〜Ｕ７を行うことで、溝２６および円板２４の設計情報に基づいて、Sobel filter３５ａで強調された輪郭の画像の画素位置を流路位置抽出部３６は調整する。続いて、図８のフローチャートに戻って説明する。

（ステップＴ３）Sobel filter
後段のSobel filter３５ｂは、流路位置抽出部３６で調整された画素位置での画像の濃淡差を輪郭として強調するために、Sobel filter処理を行う。具体的なSobel filter処理については、前段のSobel filter３５ａでも述べたように上記（１）式および（２）式を用いて行うので、その説明を省略する。

Sobel filter３５ｂによるSobel filter処理後の強調された輪郭の円板２４の画像は、図１２に示す通りである。実際には白黒反転しているが、図示の便宜上、図１２では白黒反転させて模式的に図示している。

（ステップＴ４）直線描画
直線描画部３７は、ステップＴ３のSobel filter３５ｂで強調された輪郭の画像において図１３に示すように、溝２６に平行な直線を複数本描く（図１３では直線群Ｌｐを描く）。本実施例の場合には、溝２６が円板２４の径方向に延びて形成されているので、径方向に沿って複数の直線からなる直線群Ｌｐをそれぞれ描く。直線群Ｌｐに基づくプロファイルは、図１４に示す通りである。プロファイルの横軸は径の長さとなり、“０”は円板２４の中心となる。

（ステップＴ５）境界算出
境界算出部３８は、ステップＴ４の直線描画部３７で描かれた複数の直線のプロファイル（図１４を参照）に基づいて、血漿分離された血漿および血球の境界を求める。図１４において横軸が“０”から中心側に現れるピーク位置までの領域は空気の領域となり、中心側に現れるピーク位置から外側に現れるピーク位置までの領域は血漿の領域となり、外側に現れるピーク位置からそれよりも外側の領域は血球の領域となる。プロファイルは、複数の直線からなる直線群Ｌｐに関するものであるので、境界に相当するピーク位置も複数箇所で現れる。したがって、これらのピーク位置の平均を求めることで、空気および血漿の境界を求めるとともに、血漿および血球の境界を求める。

このように、ステップＴ１〜Ｔ５を行うことで、撮像部３４によって撮像された円板２４の溝２６における画像の濃淡差に基づいて、Sobel filter３５ａ・流路位置抽出部３６・Sobel filter３５ｂ・直線描画部３７および境界算出部３８で画像処理を行う。続いて、図７のフローチャートに戻って説明する。

（ステップＳ８）重畳処理
重畳処理部３９は、ステップＳ６の撮像部３４で撮像され、ステップＳ７の画像処理で処理された画像と、イメージングプレートＩＰおよび読取部３１で求められたβ^＋線の計数情報に基づいて、単位体積当たりのβ^＋線の計数情報を求めるために、画像処理で処理された画像とβ^＋線の計数情報の分布像とを重ね合わせて重畳処理を行う。具体的には、重畳処理については、ステップＵ７と同様に、血漿・血球領域を上下左右に移動させて、イメージングプレートＩＰおよび読取部３１で求められたβ^＋線の計数情報（ＩＰ画像）との重なりが最大となる位置を重畳位置として求めて、重畳処理を行う。そして、ステップＴ５の境界算出部３８で区分された血漿および血球の体積をそれぞれ求め、当該血漿および血球に重畳された分布像における血漿および血球でのβ^＋線の計数情報をそれぞれ求める。血漿および血球の各領域でのβ^＋線の計数情報から体積を除算することで、単位体積当たりのβ^＋線の計数情報である放射能濃度を血漿・血球ごとにそれぞれ求める。

画像の濃淡差のみに基づいて液体（本実施例では血液）の分離箇所を求めようとすると、濃淡差が一様でないので分離された液体の境界（本実施例では血漿・血球あるいは空気・血漿の境界）が正確に抽出できないという問題がある。さらに本実施例では、血漿は無色透明なので画像の濃淡差のみでは空気の領域と判別できない。本実施例に係る測定システムによれば、撮像手段（本実施例では撮像部３４）で撮像された液体の境界（血漿・血球あるいは空気・血漿の境界）を求める境界算出手段（本実施例では境界算出部３８）を備える。このような境界算出手段（境界算出部３８）を備えることで、分離された液体の境界（血漿・血球あるいは空気・血漿の境界）がわかり、分離された液体の領域（本実施例では空気・血漿・血球の領域）が正確にわかる。

本実施例では、分離手段は、好ましくは所定の寸法で溝加工された平板（本実施例では円板２４）である。すなわち、所定の寸法で溝加工されていることから、平板（円板２４）に送り込まれた液体の境界（本実施例では血漿・血球あるいは空気・血漿の境界）を境界算出手段（本実施例では境界算出部３８）が求めれば、区分され、所定の寸法で溝加工された溝２６の面積あるいは溝２６の体積を規定することができる。

本実施例では、平板は平面状の円板２４であって、図４に示すように円板２４の径方向に沿って所定の寸法で溝加工を放射状に施している。また、円板２４の中央に円板２４を回転させる回転手段（本実施例ではモータ２８）を備え、その回転手段（モータ２８）による円板２４の遠心力を利用して、測定対象の液体（本実施例では血液）を遠心分離している。さらに、本実施例では測定対象の液体は血液であって、回転手段（モータ２８）による平板（円板２４）の遠心力を利用して、血液を遠心分離させて血漿および血球に分離する血漿分離を行っている。

さらに、本実施例では、撮像手段（本実施例では撮像部３４）によって撮像された分離手段（本実施例では円板２４）での分離された液体（本実施例では血液）における画像の濃淡差（本実施例では吸光度の相違）に基づいて、境界算出手段（境界算出部３８）は境界を求めている。このような画像の濃淡差を利用して境界算出手段（境界算出部３８）が境界を求める場合には、本実施例では以下のようにしている。

本実施例では、撮像手段（本実施例では撮像部３４）によって撮像された分離手段（本実施例では円板２４）での分離された液体における画像の濃淡差を輪郭として強調する輪郭強調手段（本実施例では前段のSobel filter３５ａ）を備え、境界算出手段（境界算出部３８）は、輪郭強調手段（Sobel filter３５ａ）で強調された輪郭の画像に基づいて境界を求めている。この場合には、輪郭強調手段（Sobel filter３５ａ）で強調された輪郭の画像を利用するので、境界が正確に求まりやすくなる。

また、本実施例では、分離手段（本実施例では円板２４）は、所定の寸法で溝加工された平板（本実施例では円板２４）であって、撮像手段（本実施例では撮像部３４）によって撮像された分離手段（本実施例では円板２４）での分離された液体における画像の濃淡差を輪郭として強調する輪郭強調手段（本実施例では前段のSobel filter３５ａ）を備え、境界算出手段（境界算出部３８）は、輪郭強調手段（Sobel filter３５ａ）で強調された輪郭の画像に基づいて境界を求めている。このように分離手段が本実施例では平板（円板２４）であっても、輪郭強調手段（Sobel filter３５ａ）で強調された輪郭の画像を利用するので、境界が正確に求まりやすくなる。

分離手段を平板（本実施例では円板２４）に限定した場合において、測定システムは、さらに流路位置抽出手段（本実施例では流路位置抽出部３６）を備えている。この流路位置抽出手段（流路位置抽出部３６）は、平板（円板２４）での所定の寸法からなる溝２６および平板（円板２４）の設計情報に基づいて、輪郭強調手段（本実施例では前段のSobel filter３５ａ）で強調された輪郭の画像の溝２６の画素位置を調整することで溝２６の流路位置を抽出している。さらに、境界算出手段（本実施例では境界算出部３８）は、流路位置抽出手段（流路位置抽出部３６）で調整された画素位置での画像に基づいて境界を求めている。この場合には、所定の寸法で溝加工された平板（円板２４）の場合には、予め溝２６および平板（円板２４）の設計情報がわかっており、言い換えれば、この設計情報に基づいて平板（円板２４）に所定の寸法で溝加工している。この設計情報を利用して画像の濃淡差の画素位置を調整することで、誤差を低減させて、境界をより一層正確に求めることができる。また、上述の輪郭強調手段（Sobel filter３５ａ）のみを備え、流路位置抽出手段（流路位置抽出部３６）を備えない場合には、溝２６（流路）のみならず平板（円板２４）に含まれるもの全てが輪郭強調手段（Sobel filter３５ａ）によって輪郭強調されるので、区分したい液体（本実施例では血液）の領域（本実施例では血漿と血球の領域）の輪郭が十分に強調されていない。そこで、画素位置を調整することで溝２６の流路位置を流路位置抽出手段（流路位置抽出部３６）が抽出することで、区分したい液体（血液）の領域の輪郭（血漿と血球の領域）が十分に強調され、境界が求めやすくなる。このような設計情報を利用して流路位置抽出手段（流路位置抽出部３６）が画素位置を調整する場合には、本実施例では以下のようにしている。

また、本実施例では、流路位置抽出手段（本実施例では流路位置抽出部３６）で調整された画素位置での画像の濃淡差を輪郭として強調する輪郭強調手段（本実施例では後段のSobel filter３５ｂ）を別に備え、境界算出手段（本実施例では境界算出部３８）は、輪郭強調手段（Sobel filter３５ｂ）で強調された輪郭を境界として求めている。この場合には、輪郭強調手段（Sobel filter３５ｂ）で強調された輪郭を境界として求めるので、境界がより一層正確に求まりやすくなる。

また、本実施例では、流路位置抽出手段（本実施例では流路位置抽出部３６）で調整された画素位置での画像の濃淡差を輪郭として強調する輪郭強調手段（本実施例では後段のSobel filter３５ｂ）で強調された輪郭の画像において溝２６に平行な直線を複数本描く直線描画手段（本実施例では直線描画部３７）を備え、境界算出手段（本実施例では境界算出部３８）は、直線描画手段（直線描画部３７）で描かれた複数の直線のプロファイルに基づいて境界を求めている。

本実施例のように流路位置抽出手段（本実施例では流路位置抽出部３６）で調整された画素位置での画像の濃淡差を輪郭として強調する輪郭強調手段（本実施例では後段のSobel filter３５ｂ）を備えた場合において、その輪郭強調手段（Sobel filter３５ｂ）を第２輪郭強調手段とする。そして、さらに撮像手段（本実施例では撮像部３４）によって撮像された平板（本実施例では円板２４）での分離された液体（本実施例では血液）における画像の濃淡差を輪郭として強調する輪郭強調手段（本実施例では前段のSobel filter３５ａ）は第１輪郭強調手段（前段のSobel filter３５ａ）である。この第１輪郭強調手段（Sobel filter３５ａ）は、撮像手段（撮像部３４）によって撮像された平板（円板２４）での分離された液体（血液）における画像の濃淡差を輪郭として強調する前段の輪郭強調手段（Sobel filter３５ａ）であって、第２輪郭強調手段（Sobel filter３５ｂ）は、流路位置抽出手段（流路位置抽出部３６）で調整された画素位置での画像の濃淡差を輪郭として強調する後段の輪郭強調手段（Sobel filter３５ｂ）となる。このように、上述の第１輪郭強調手段（Sobel filter３５ａ）での輪郭強調の後に第２輪郭強調手段（Sobel filter３５ｂ）での輪郭強調を行っている。２度の輪郭強調を行うことで境界が求まりやすくなる。

本実施例では、輪郭強調手段は、注目画素（本実施例では中央の画素ｐ_２２）とその周辺画素（本実施例では周辺画素ｐ_１１，ｐ_１２，ｐ_１３，ｐ_２１，ｐ_２３，ｐ_３１，ｐ_３２，ｐ_３３）との差分を求める一次微分による輪郭強調を行っている。一次微分による輪郭強調として、本実施例ではゾーベルフィルタ(Sobel filter)を採用している。

さらに、本実施例では、測定対象の液体（本実施例では血液）に含まれている放射線を２次元的に同時検出して放射線の２次元画像情報を求める検出手段（本実施例ではイメージングプレートＩＰと読取部３１）を備え、撮像手段（本実施例では撮像部３４）によって撮像された分離手段（本実施例では円板２４）での分離された液体（血液）における画像と、検出手段（イメージングプレートＩＰと読取部３１）で得られた２次元画像情報の分布像とを重ね合わせて重畳処理を行う重畳処理手段（本実施例では重畳処理部３９）を備え、境界算出手段（本実施例では境界算出部３８）で区分された液体（血液）の領域（本実施例では空気・血漿・血球の領域）とそれに重畳された分布像における領域（空気・血漿・血球の領域）とに基づいて当該領域での放射線の情報（β^＋線の計数情報）を求めている。このような重畳処理を行うので、当該領域での放射線の情報を正確に求めることができる。

上述した重畳処理手段（本実施例では重畳処理部３９）を備えた場合において、測定対象の液体が放射線を含む血液である場合には、以下のように求めている。すなわち、分離手段（本実施例では円板２４）は、血液を遠心分離させて血漿および血球に分離する血漿分離を行い、境界算出手段（本実施例では境界算出部３８）は、血漿と血球との境界を求め、検出手段（本実施例ではイメージングプレートＩＰと読取部３１）は、血液に含まれている放射線を２次元的に同時検出して放射線の２次元画像情報を求め、重畳処理手段（重畳処理部３９）は、血漿分離された画像と、検出手段（イメージングプレートＩＰと読取部３１）で得られた２次元画像情報の分布像とを重ね合わせて重畳処理を行い、境界算出手段（境界算出部３８）で区分された血液の血漿および血球とそれに重畳された分布像における血漿および血球に基づいて当該血漿および血球の放射能濃度をそれぞれ求めている。

この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。

（１）上述した実施例では、測定システムにおいて、測定対象の液体として血液を例に採って説明したが、測定対象の液体であれば、血液に限定されずに、放射性物質や蛍光剤が含まれた液体や、分析装置に用いられる混合液などであってもよい。測定対象の液体が蛍光物質を含む液体である場合には、検出手段（実施例ではイメージングプレートＩＰと読取部３１）は、液体に含まれている光を２次元的に同時検出して光の２次元画像情報を求め、境界算出手段（実施例では境界算出部３８）で区分された液体の領域とそれに重畳された分布像における領域とに基づいて当該領域での蛍光物質の濃度を求めればよい。

（２）上述した実施例では、分離手段は、所定の寸法で溝加工された平板（実施例では円板２４）であったが、測定対象の液体（実施例では血液）を分離する構造であれば、平板に限定されない。

（３）上述した実施例では、液体採取（実施例では採血）において液体（実施例では血液）の遠心分離に適用するために、円板２４と回転手段（実施例ではモータ２８）とを備えたが、遠心分離を行わない場合には、必ずしも円板２４と回転手段とを備える必要はない。また、平板は円板２４に限定されずに方形の板や多角形の板などであってもよいが、回転させることを考慮すれば回転中心が重心となっている形状であるのが好ましい。

（４）上述した実施例では、円板２４の径方向に沿って溝加工を放射状に施すことで、径方向に形成された溝２６を複数に設けたが、必ずしも放射状に配設する必要はない。例えば、互いに平行に配設してもよい。

（５）上述した実施例では、境界算出手段（実施例では境界算出部３８）にて境界を求めるのに、前段にて輪郭強調手段（実施例ではSobel filter３５ａ，３５ｂ）や流路位置抽出手段（実施例では流路位置抽出部３６）や直線描画手段（実施例では直線描画部３７）を備えたが、必ずしも全部備える必要はない。

（６）上述した実施例では、輪郭強調手段として、注目画素とその周辺画素との差分を求める一次微分による輪郭強調を行うゾーベルフィルタ(Sobel filter)を例に採って説明したが、通常において用いられる輪郭強調を行う手段であれば特に限定されない。例えば、一次微分による輪郭強調に限定されずに、注目画素とその周辺画素との差分のさらなる差分を求める二次微分による輪郭強調として、ラプラシアンフィルタ(Laplacian filter) などであってもよいし、一次微分による輪郭強調としてSobel filterに限定されずに、プレヴィットフィルタ(Prewitt filter)などでもよい。このように通常において用いられる輪郭強調の手段であれば、一次微分や二次微分による輪郭強調に限定されない。

（７）上述した実施例では、光あるいは放射線を２次元的に同時検出して光あるいは放射線の２次元画像情報を求める検出手段（実施例ではイメージングプレートＩＰおよび読取部３１）と、重畳処理手段（実施例では重畳処理部３９）とを備えたが、必ずしも検出手段と重畳処理手段とを備える必要はない。また、撮像手段としてフラットヘッドスキャナのような光学撮像手段を例に採って説明したが、放射線照射手段および放射線検出手段で構成される放射線撮像手段であってもよい。放射線撮像手段の場合には、遠心分離された液体の各部においては、放射能濃度が互いに異なるので、その異なる点を利用する。

（８）上述した実施例では、検出手段（実施例ではイメージングプレートＩＰおよび読取部３１）は、測定対象の液体（実施例では血液）に含まれている放射線を同時検出（同時計数）していたが、上述した変形例（１）でも述べたように、蛍光剤が含まれた液体などであってもよい。例えば、蛍光剤が含まれた液体の場合には、液体中に蛍光剤である蛍光物質が含まれていることになり、測定装置では、蛍光物質から発生した光をＣＣＤカメラなどで測定して、単位体積当たりの光の情報を正確に求めることになる。また、イメージングプレートＩＰおよび読取部３１のかわりに、２次元の放射線センサ（シンチレータアレイとフォトマルチプライヤ、あるいは半導体検出器など）を使用してもよい。発光物質から発生した光についても同様に測定すればよい。

（９）上述した実施例では、測定システムにおいて、採血装置１０による自動採血を例に採って説明したが、液体の採取方法は自動的な液体採取装置に限定されない。液体は円板２４の溝２６に作業者の手技で滴下する方法でもよい。

以上のように、本発明は、測定対象の液体中に含まれている発光あるいは蛍光物質から発生した光あるいは測定対象の液体中に含まれている放射線を測定する測定システムに適している。

Claims (12)

1. 測定対象の液体中に含まれている発光あるいは蛍光物質から発生した光あるいは測定対象の液体中に含まれている放射線を測定する測定システムであって、前記測定対象の液体を分離する分離手段と、その分離手段で分離された液体を撮像する撮像手段と、その撮像手段で撮像された前記分離された液体の境界を求める境界算出手段とを備え、その境界算出手段で区分された液体の領域での前記光あるいは前記放射線をそれぞれ測定し、
   前記分離手段は、所定の寸法で溝加工された平板であり、
   前記撮像手段によって撮像された前記平板での分離された液体における画像の濃淡差を輪郭として強調する輪郭強調手段を備えるとともに、
   前記平板での前記所定の寸法からなる溝および前記平板の設計情報に基づいて、前記輪郭強調手段で強調された前記輪郭の画像の前記溝の画素位置を調整することで溝の流路位置を抽出する流路位置抽出手段を備え、前記境界算出手段は、前記流路位置抽出手段で調整された画素位置での画像に基づいて前記境界を求めることを特徴とする測定システム。
2. 請求項１に記載の測定システムにおいて、前記平板は平面状の円板であって、円板の径方向に沿って所定の寸法で溝加工を放射状に施すことを特徴とする測定システム。
3. 請求項２に記載の測定システムにおいて、前記円板の中央に円板を回転させる回転手段を備え、その回転手段による円板の遠心力を利用して、前記測定対象の液体を遠心分離させることを特徴とする測定システム。
4. 請求項３に記載の測定システムにおいて、前記測定対象の液体は血液であって、前記回転手段による前記平板の遠心力を利用して、前記血液を遠心分離させて血漿および血球に分離する血漿分離を行うことを特徴とする測定システム。
5. 請求項１に記載の測定システムにおいて、前記流路位置抽出手段で調整された画素位置での画像の濃淡差を輪郭として強調する輪郭強調手段を別に備え、前記境界算出手段は、前記輪郭強調手段で強調された前記輪郭を前記境界として求めることを特徴とする測定システム。
6. 請求項５に記載の測定システムにおいて、前記流路位置抽出手段で調整された画素位置での画像の濃淡差を輪郭として強調する前記輪郭強調手段で強調された前記輪郭の画像において前記溝に平行な直線を複数本描く直線描画手段を備え、前記境界算出手段は、前記直線描画手段で描かれた複数の直線のプロファイルに基づいて前記境界を求めることを特徴とする測定システム。
7. 請求項５または請求項６に記載の測定システムにおいて、前記流路位置抽出手段で調整された画素位置での画像の濃淡差を輪郭として強調する前記輪郭強調手段は第２輪郭強調手段であって、さらに、前記撮像手段によって撮像された前記平板での分離された液体における画像の濃淡差を輪郭として強調する前記輪郭強調手段は第１輪郭強調手段であって、前記第１輪郭強調手段での輪郭強調の後に前記第２輪郭強調手段での輪郭強調を行うことを特徴とする測定システム。
8. 請求項１、請求項５から請求項７のいずれかに記載の測定システムにおいて、前記輪郭強調手段は、注目画素とその周辺画素との差分を求める一次微分による輪郭強調を行うことを特徴とする測定システム。
9. 請求項１、請求項５から請求項７のいずれかに記載の測定システムにおいて、前記輪郭強調手段は、注目画素とその周辺画素との差分のさらなる差分を求める二次微分による輪郭強調を行うことを特徴とする測定システム。
10. 請求項１から請求項９のいずれかに記載の測定システムにおいて、前記測定対象の液体に含まれている前記光あるいは放射線を２次元的に同時検出して光あるいは放射線の２次元画像情報を求める検出手段と、前記撮像手段によって撮像された前記分離手段での分離された液体における画像と、前記検出手段で得られた２次元画像情報の分布像とを重ね合わせて重畳処理を行う重畳処理手段を備え、前記境界算出手段で区分された液体の領域とそれに重畳された前記分布像における領域とに基づいて当該領域での光あるいは放射線の情報を求めることを特徴とする測定システム。
11. 請求項１０に記載の測定システムにおいて、前記測定対象の液体は放射線を含む血液であって、前記分離手段は、前記血液を遠心分離させて血漿および血球に分離する血漿分離を行い、前記境界算出手段は、血漿と血球との境界を求め、前記検出手段は、血液に含まれている放射線を２次元的に同時検出して前記放射線の２次元画像情報を求め、前記重畳処理手段は、前記血漿分離された画像と、前記検出手段で得られた２次元画像情報の分布像とを重ね合わせて重畳処理を行い、前記境界算出手段で区分された血液の血漿および血球とそれに重畳された前記分布像における血漿および血球に基づいて当該血漿および血球の放射能濃度をそれぞれ求めることを特徴とする測定システム。
12. 請求項１０に記載測定システムにおいて、前記測定対象の液体は蛍光物質を含む液体であって、前記検出手段は、液体に含まれている光を２次元的に同時検出して前記光の２次元画像情報を求め、前記境界算出手段で区分された液体の領域とそれに重畳された前記分布像における領域とに基づいて当該領域での蛍光物質の濃度を求めることを特徴とする測定システム。

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