JP6379385B2 - 検査ユニットおよび検体分析装置 - Google Patents
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Description
本発明は、検査ユニットおよびこの検査ユニットを含む検体分析装置に関する。
従来、尿などの検体中に含まれる成分の濃度を分析する場合において、画像処理により試験片（試験体）に設けられた試薬部（測定部）の呈色状況を判定する手法が知られている（例えば、特許文献１）。
ここで、液状の検体が供給された測定部を撮像するととともに、この撮像データに基づいて検体を検査する場合、測定部における検体の吸収状況によっては、次のような問題が生ずる。
すなわち、場合によっては、液状の検体の一部が吸収されず測定部上に存在し、照明装置から照射された光が、測定部上の検体で鏡面反射されて撮像装置に到達する。この場合、鏡面反射された領域に対応する撮像データは、液滴で正反射された光が撮像されたものであり、この撮像データには、本来撮像されるべき測定面の画像が正しく記録されていない。その結果、鏡面反射された領域に対応する撮像データが検体の検査に悪影響を及ぼすという問題が生ずる。
そこで、本発明では、撮像データに鏡面反射領域が含まれる場合であっても、良好に検体を検査できる検査ユニットおよび、この検査ユニットを含む検体分析装置を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するため、請求項１の発明は、試験体に設けられた測定部の明度分布に基づいて、液状の検体を検査する検査ユニットにおいて、前記測定部に向けて光を照射する照射部と、前記測定部を撮像する撮像部と、前記撮像部により取得された撮像データに基づいて、判定指標を生成する生成部と、前記測定部に対応する測定項目を、前記判定指標に基づいて判定する判定部とを備え、前記測定部上の測定面に前記検体が供給されると、前記測定面の全部または一部の明度値は、前記測定面における前記検体の吸収状況および前記検体の成分に応じて低下するとともに、前記生成部は、前記試験体上の基準面における明度の指標として基準明度を、前記測定面における明度の指標として第１検体明度を、それぞれ演算する第１演算部と、前記基準明度に対する前記第１検体明度の比率として算出される第１低下率と、前記測定面における明度分布の標準偏差または分散と、の関係に基づいて、前記測定面に対応する前記撮像データに鏡面反射領域が含まれるか否かを確定する確定部と、前記確定部により前記鏡面反射領域が存在すると判断される場合には、前記測定面から前記鏡面反射領域を除いた残部領域における明度の指標として、第２検体明度を演算する第２演算部とを有し、前記判定部は、前記鏡面反射領域が存在すると判断される場合には、前記第２検体明度に基づいた前記判定指標を用いることによって、前記鏡面反射領域が存在しないと判断される場合には、前記第１検体明度に基づいた前記判定指標を用いることによって、前記測定部に対応する前記測定項目を判定することを特徴とする。
また、請求項２の発明は、請求項１に記載の検査ユニットにおいて、前記判定部は、前記鏡面反射領域が存在すると判断される場合には、前記基準明度に対する前記第２検体明度の比率として算出される第２低下率を、前記鏡面反射領域が存在しないと判断される場合には、前記第１低下率を、それぞれ前記判定指標として前記測定部に対応する前記測定項目を判定することを特徴とする。
また、請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載の検査ユニットにおいて、前記確定部により前記鏡面反射領域が存在すると判断される場合、前記第２演算部は、前記撮像データから明度値が閾値以上となるデータを除いたものを前記残部領域として、前記第２検体明度を演算することを特徴とする。
また、請求項４の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の検査ユニットにおいて、前記第１演算部は、前記基準明度として前記基準面における明度分布の平均値を、前記第１検体明度として前記測定面における明度分布の平均値を、それぞれ演算し、前記第２演算部は、前記第２検体明度として前記残部領域における明度分布の平均値を演算することを特徴とする。
また、請求項５の発明は、請求項１から請求項４のいずれかに記載の検査ユニットにおいて、前記照射部は、光源と、前記光源から出射された出射光を透過させることによって、前記出射光を拡散光にする拡散部と、前記光源および前記拡散部の間に設けられており、前記出射光を前記拡散部に導光する導光部とを有しており、前記出射光は、前記導光部に形成された導光孔を介して前記拡散部に導光され、前記拡散光の照射方向と垂直な方向における前記導光孔の内周長さは、前記光源から離隔するにしたがって増大していることを特徴とする。
また、請求項６の発明は、請求項５に記載の検査ユニットにおいて、前記光源は、点光源であることを特徴とする。
また、請求項７の発明は、請求項１から請求項６のいずれかに記載の検査ユニットにおいて、移動部は、前記試験体に対して前記撮像部および前記照射部を、撮像時における各測定部の配置方向に沿って相対的に移動させ、前記撮像部は、前記移動部により移動させられつつ、各測定面に対応する撮像データを取得することを特徴とする。
また、請求項８の発明は、検体分析装置であって、請求項１から請求項７のいずれかに記載の検査ユニットと、前記試験体の各測定部に前記検体を吐出する検体処理ユニットと、各測定部に検体が供給された前記試験体を前記検体処理ユニットから前記検査ユニットに移送する移送ユニットとを備えることを特徴とする。
請求項１から請求項８に記載の発明によれば、
（１）撮像データに鏡面反射領域が存在すると判断される場合には、第２検体明度に基づいた判定指標が用いられることによって、
（２）撮像データに鏡面反射領域が存在しないと判断される場合には、第１検体明度に基づいた判定指標が用いられることによって、
測定部に対応する測定項目が判定される。
（１）撮像データに鏡面反射領域が存在すると判断される場合には、第２検体明度に基づいた判定指標が用いられることによって、
（２）撮像データに鏡面反射領域が存在しないと判断される場合には、第１検体明度に基づいた判定指標が用いられることによって、
測定部に対応する測定項目が判定される。
このように、撮像データに鏡面反射領域が存在する場合であっても、判定指標の演算に用いられる領域を残しつつ、鏡面反射領域を良好に除去することができる。そのため、鏡面反射領域に起因して測定項目の誤判定が生ずることを未然に防止できる。
特に、請求項５から請求項８に記載の発明において、光源から出射された光は、光源から拡散部に向かって拡幅する導光孔の内壁で反射されつつ、拡散部に到達する。これにより、照射部から測定部に向けて良好に拡散光を照射することができ、測定部上の液滴で鏡面反射された光が撮像部に入射することを抑制できる。そのため、第２検体明度に基づいた判定回数を減少させることができ、測定項目の判定に要する演算コスト、すなわち、処理時間および演算用ハードウェアのコストを低減させることができる。
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。
＜１．検体分析装置の構成＞
図１は、本発明の実施の形態における検体分析装置１の外観の一例を示す斜視図である。ここで、検体分析装置１は、尿等の液状の検体に含まれるもの（例えば、ブドウ糖および蛋白質等）の濃度、並びに検体の比重を検査する装置である。図１に示すように、検体分析装置１の前面には、搬送ユニット３が設けられている。また、検体分析装置１の筐体１ａには、主として、表示部８と、警告灯９と、が設けられている。
図１は、本発明の実施の形態における検体分析装置１の外観の一例を示す斜視図である。ここで、検体分析装置１は、尿等の液状の検体に含まれるもの（例えば、ブドウ糖および蛋白質等）の濃度、並びに検体の比重を検査する装置である。図１に示すように、検体分析装置１の前面には、搬送ユニット３が設けられている。また、検体分析装置１の筐体１ａには、主として、表示部８と、警告灯９と、が設けられている。
なお、図１および以降の各図には、図面に記載された各構成要素の理解を助けるため、必要に応じて適宜、Ｚ軸方向を鉛直方向とし、ＸＹ平面を水平面とするＸＹＺ直交座標系が、付されている。
搬送ユニット３は、搬送台６の搬入位置から、検体処理ユニット１０下方の採取位置を経由し、搬送台６の搬出位置まで、一または複数のスピッツ管５を搬送する。ここで、各スピッツ管５は検体を貯留する貯留部である。図１に示すように、各スピッツ管５は搬送台６に立て掛けられた状態で搬送される。
表示部８は、例えば、液晶ディスプレイにより構成されており、指や専用のペンで画面に触れることによって画面上の位置を指定できる「タッチパネル」としての機能を、有している。したがって、検体分析装置１の使用者（以下、単に、「使用者」と称する）は、表示部８に表示された内容に基づき、表示部８の「タッチパネル」機能を使用した指示を行うことによって、検体分析装置１に所定の処理（例えば、スピッツ管５に貯留された検体の分析を開始させること）を実行させることができる。このように、表示部８は、使用者からの入力動作を受け付ける入力部として使用できる。
警告灯９は、検体分析装置１の運転状況を使用者に報知するための報知部であり、例えばアクリル棒のような透明体から形成されている。図１に示すように、警告灯９は、透明な本体部９ａと、研磨等により表面が不透明とされた点灯部９ｂと、を有している。これにより、本体部９ａの端部から警告灯９に光が導かれると、点灯部９ｂは、導かれた光に応じた色に発光する。
図２は、検体分析装置１の要部の一例を示す斜視図である。図３は、検体処理ユニット１０の構成の一例を示す斜視図である。図２に示すように、検体分析装置１は、主として、検体処理ユニット１０と、移送ユニット４０と、検査ユニット７０と、制御ユニット９０と、を有している。
検体処理ユニット１０は、スピッツ管５からノズル１１内に吸引された検体を所望の位置（例えば、移送ユニット４０に載置された試験体７の各測定部７ａ等）で吐出する。図３に示すように、検体処理ユニット１０は、主として、ノズル１１と、昇降部１５と、進退部２０と、を有している。
ノズル１１は、導電性を有する材料により形成された筒状体である。ノズル１１の先端からは、吸引された検体または洗浄液が吐出可能とされている。昇降部１５は、スピッツ管５に貯留された検体の液面に対して、ノズル１１を昇降方向（矢印ＡＲ３方向）に沿って移動させる。進退部２０は、昇降部１５を、スピッツ管５の上方位置と、移送ユニット４０の上方位置と、の間で進退方向（矢印ＡＲ２方向）に沿って移動させる。
そのため、昇降部１５および進退部２０が駆動させられることによって、ノズル１１は、図２に示すように、検体の吸引位置と、試験体７に検体を吐出する吐出位置と、の間で移動できる。
移送ユニット４０は、各測定部７ａに検体が供給された試験体７を、検体処理ユニット１０から検査ユニット７０へ移送する。図２に示すように、試験体７の移送方向（矢印ＡＲ１方向）は、ノズル１１の進退方向（矢印ＡＲ２方向）と略直交する。
検査ユニット７０は、試験体７の各測定部７ａを撮像するとともに、取得された撮像データに対して画像処理を施すことによって、各測定部７ａに対応する測定項目の判定を実行する。なお、検査ユニット７０の詳細な構成については後述する。
制御ユニット９０は、信号線９９を介して検体処理ユニット１０、移送ユニット４０、および検査ユニット７０と電気的に接続されており、これら要素１０、４０、７０の動作を制御する。なお、制御ユニット９０の詳細な構成については、後述する。
＜２．検査ユニットの構成＞
図４は、検査ユニット７０の構成の一例を示す斜視図である。図５は、検査ユニット７０の要部の一例を示す斜視図である。図６は、図５の切断面ＳＰ１における照射部８５の断面図である。図７は、図５の切断面ＳＰ２における照射部８５の断面図である。
図４は、検査ユニット７０の構成の一例を示す斜視図である。図５は、検査ユニット７０の要部の一例を示す斜視図である。図６は、図５の切断面ＳＰ１における照射部８５の断面図である。図７は、図５の切断面ＳＰ２における照射部８５の断面図である。
検査ユニット７０は、試験体７に設けられた測定部７ａの明度分布に基づいて、液状の検体を検査する。図４に示すように、検査ユニット７０は、主として、移動部７１と、撮像部８０と、照射部８５と、を有している。
ここで、「明度」とは、物体面の明るさを表すものであり、本実施の形態では、撮像部８０により撮像された各画素の値が明度値に対応し、各画素の値の分布（すなわち、撮像データ）が明度分布に対応する。例えば、撮像部８０によりＲＧＢ（Red、Green、Blue）カラー画像が撮像される場合には、Ｒ画素、Ｇ画素、およびＢ画素に基づいた３つの明度分布が取得できる。
移動部７１は、撮像部８０および照射部８５を、撮像時における各測定部７ａの配置方向（矢印ＡＲ２方向）に沿って移動させる。図４に示すように、移動部７１は、主として、固定枠７２と、ガイド７３と、プーリ７４（７４ａ、７４ｂ）と、ベルト７５と、移動用モータ７７と、固定具７８と、を有している。
固定枠７２は、撮像部８０および照射部８５を固定するための枠体である。図４に示すように、固定枠７２の下部には、車輪７２ａが儲けられている。また、固定枠７２は、進退方向（矢印ＡＲ２方向）に延びるガイド７３に対し摺動可能とされている。
プーリ７４（７４ａ、７４ｂ）は、矢印ＡＲ３方向と略平行な軸心を中心に回転する。また、プーリ７４（７４ａ、７４ｂ）の外周には、ベルト７５が掛けられている。また、プーリ７４ａの軸心は、移動用モータ７７の回転軸に連結されている。さらに、移動部７１は、固定具７８によりベルト７５に固定されている。
これにより、移動用モータ７７が、正方向または負方向に回転させられることによって、移動部７１は、進退方向（矢印ＡＲ２方向）に沿って移動させられる。そのため、撮像部８０は、各測定部７ａの直上に移動できる。
撮像部８０は、移動部７１により進退方向に沿って移動させられることによって、各測定部７ａを撮像する。図５に示すように、撮像部８０は、主として、撮像素子８１と、レンズ系８３と、を有している。
レンズ系８３は、例えば試験体７で反射された光を撮像素子８１に結像させる。図５に示すように、撮像部８０は、レンズ系８３の光軸が矢印ＡＲ３と平行になるように、固定枠７２（図４参照）に固定されている。
撮像素子８１は、複数の受光素子により構成されており、レンズ系８３により結像させられた光を、この光の強さに応じた電気信号に変換する。ここで、撮像素子８１として、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサまたはＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）イメージセンサが採用されても良い。また、撮像素子８１として、複数の受光素子が一次元または二次元に配置されたものが採用されても良い。さらに、撮像素子８１として、グレースケールの画像またはカラー画像を取得できるものが採用されても良い。
照射部８５は、例えば試験体７の測定部７ａに向けて拡散光を照射する。図５および図６に示すように、照射部８５から照射される光の照射方向（矢印ＡＲ４方向：図６参照）がレンズ系８３の光軸（矢印ＡＲ３方向と平行）に対して傾くように、照射部８５は、固定枠７２の取付体７２ｂ（図５参照）に固定されている。図５に示すように、照射部８５は、主として、光源８６と、導光部８７と、拡散部８８と、を有している。ここで、「照射方向」とは、照射部８５から照射される拡散光の中心軸と平行な方向を言うものとする。
光源８６は、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）に構成される点光源である。図６に示すように、光源８６は、導光部８７の上部に配置された板状の蓋体８９に固定されている。
拡散部８８は、光源８６から出射された出射光を透過させることによって、この出射光を拡散光にする。図６および図７に示すように、拡散部８８は、直進孔８７ｂを閉鎖するように、導光部８７の下部に設けられている。ここで、拡散部８８としては、例えば乳白色のアクリル板が採用されても良いし、研磨等により表面が不透明にされたアクリル板が採用されても良い。
導光部８７は、光源８６から出射された出射光を拡散部８８に導光する。図６および図７に示すように、導光部８７は、照射方向に沿った導光孔８７ａおよび直進孔８７ｂが形成された筒体であり、光源８６および拡散部８８の間に設けられている。これにより、光源８６から出射された出射光は、導光孔８７ａおよび直進孔８７ｂを介して拡散部８８に導光される。
また、図６および図７に示すように、拡散光の照射方向（矢印ＡＲ４方向）と垂直な方向における導光孔８７ａの内周長（導光部８７の内周壁８７ｃに沿った長さ）は、光源８６から離隔するにしたがって増大する。すなわち、導光孔８７ａは、光源８６から拡散部８８に向かって拡幅する。
以上のように、検査ユニット７０の撮像部８０および照射部８５は、移送ユニット４０の載置部４１に載置された試験体７に対して移動させられる。そのため、撮像部８０は、移動部７１により移動させられつつ、試験体７上の各測定面７ｃ（図８および図９参照）に対応する撮像データを取得することができる。
図８および図９は、それぞれ試験体７の構成の一例を示す平面図および側面図である。ここで、試験体７は、液状の検体に溶け込んだ成分の濃度を定性的または定量的に測定するための試験紙である。図８および図９に示すように、試験体７は、主として、複数の測定部７ａと、基部７ｂと、を有している。
複数の測定部７ａは、それぞれ特定の測定項目（例えば、検体に溶け込んだ特定の成分）と対応付けられている。図８および図９に示すように、各測定部７ａは、基部７ｂの長手方向（矢印ＡＲ２方向）に沿って配置されている。
そして、各測定部７ａ上の測定面７ｃに液状の検体が供給されると、各測定面７ｃの明度は、対応する測定項目（成分）の濃度に応じて変化する。より具体的には、測定部７ａ上の測定面７ｃに検体が供給されると、測定面７ｃの全部または一部の明度は、測定面７ｃにおける検体の吸収状況および検体の成分に応じて低下する。
基部７ｂは、複数の測定部７ａを配置するための支持体であり、基部７ｂの色は、明度の高いもの（例えば、白色）に設定されている。そして、各測定項目の判定では、基部７ｂ上の基準面７ｄにおける明度の指標が、明度の基準値として用いられている。
＜３．測定項目の判定手法＞
図１０は、測定部７ａ上の測定面７ｃにおける累積比と明度値との関係を示すグラフである。図１１は、測定部７ａに供給された検体７ｅの状況を示す側面図である。図１２から図１４のそれぞれは、図１０と同様に、測定部７ａ上の測定面７ｃにおける累積比と明度値との関係を示すグラフである。図１５は、測定部７ａ上の測定面７ｃにおける明度分布の標準偏差と低下率との関係を示すグラフである。以下では、測定面７ｃにおける明度分布を説明した上で、測定部７ａに対応する測定項目の判定手法について説明する。
図１０は、測定部７ａ上の測定面７ｃにおける累積比と明度値との関係を示すグラフである。図１１は、測定部７ａに供給された検体７ｅの状況を示す側面図である。図１２から図１４のそれぞれは、図１０と同様に、測定部７ａ上の測定面７ｃにおける累積比と明度値との関係を示すグラフである。図１５は、測定部７ａ上の測定面７ｃにおける明度分布の標準偏差と低下率との関係を示すグラフである。以下では、測定面７ｃにおける明度分布を説明した上で、測定部７ａに対応する測定項目の判定手法について説明する。
ここで、図１０、および図１２から図１４における縦軸は累積比を、横軸は明度値を、それぞれ示す。また、測定面７ｃ内の全画素数がＣａと、測定面７ｃ内において明度値「Ｂ」＝「０」〜「Ｂ０」となる画素の個数がＣ０と、それぞれ定義される場合、明度値「Ｂ」＝「Ｂ０」における累積比「ＡＲ」＝「Ｒ０」は、式（１）により算出される。
Ｒ０ ＝ Ｃ０ ／ Ｃａ ・・・ （１）
また、測定項目の判定手法に用いられる低下率Ｄは、以下のようにして求められる。すなわち、基部７ｂの基準面７ｄにおける明度分布の平均値がＢＳａｖｅと、測定面７ｃにおける明度分布の平均値がＢａｖｅと、それぞれ定義される場合、低下率Ｄは、式（２）により算出される。
また、測定項目の判定手法に用いられる低下率Ｄは、以下のようにして求められる。すなわち、基部７ｂの基準面７ｄにおける明度分布の平均値がＢＳａｖｅと、測定面７ｃにおける明度分布の平均値がＢａｖｅと、それぞれ定義される場合、低下率Ｄは、式（２）により算出される。
Ｄ ＝ Ｂａｖｅ ／ ＢＳａｖｅ ・・・ （２）
なお、撮像部８０の撮像素子８１としてＲＧＢカラー画像を取得できるものが採用されている場合、式（２）で用いられる明度分布としては、Ｒ画素、Ｇ画素、およびＢ画素のいずれかに基づくものであっても良いし、ＲＧＢ画像をグレースケールに変換した画像に基づくものであっても良い。
なお、撮像部８０の撮像素子８１としてＲＧＢカラー画像を取得できるものが採用されている場合、式（２）で用いられる明度分布としては、Ｒ画素、Ｇ画素、およびＢ画素のいずれかに基づくものであっても良いし、ＲＧＢ画像をグレースケールに変換した画像に基づくものであっても良い。
さらに、以下の説明において、基準面７ｄにおける明度分布の平均値を「基準明度」と、測定面７ｃにおける明度分布の平均値を「第１検体明度」と、それぞれ称する。
まず、通常の測定面７ｃにおける明度分布について説明する。図１０は、測定面７ｃに供給された検体がすべて測定部７ａに吸収される場合（図１１の紙面右側の測定部７ａが対応）における累積比と明度値との関係を示す図である。
図１０からは、次のことが分かる。すなわち、測定面７ｃのうち検体により明度が低下した画素の明度分布の平均値が「Ｂ１１」付近であり、測定面７ｃのうち明度の低下が生じていない画素の明度値「Ｂ」が「Ｂ１２」付近である。
次に、測定面７ｃにおける撮像データに鏡面反射領域が含まれる場合の明度分布について説明する。図１２は、測定面７ｃに供給された検体の一部が測定部７ａ上に残存する場合（図１１の紙面左側の測定部７ａが対応）における累積比と明度値との関係を示す図である。
図１２からは、次のことが分かる。すなわち、測定部７ａ上に液滴として存在する検体７ｅで光が正反射されており、この正反射された領域（以下、単に、「鏡面反射領域」と称する）に対応する画素の明度値「Ｂ」が「Ｂｔｈ」〜「Ｂｍａｘ」の範囲となっている。また、図１０の場合と同様に、測定面７ｃのうち検体により明度が低下した画素の明度分布の平均値が「Ｂ１１」付近であり、測定面７ｃのうち明度の低下が生じていない画素の明度値「Ｂ」が「Ｂ１２」付近である。
このように、鏡面反射された領域に対応する撮像データは、液滴で正反射された光が撮像されたものであり、この撮像データには、本来撮像されるべき測定面７ｃの画像が正しく記録されていない。そのため、各測定部７ａに対応する測定項目の判定を正しく行うためには、鏡面反射領域を撮像データから除去することが必要となる。
ここで、鏡面反射領域に対応する画素を除去する手法の一例として、例えば、
（１）累積比「ＡＲ」≧「Ｒｅ」となる画素を撮像データから一律に除去する手法、
（２）明度値「Ｂ」≧「Ｂｔｈ」となる画素を撮像データから一律に除去する手法、
を挙げることができる。
（１）累積比「ＡＲ」≧「Ｒｅ」となる画素を撮像データから一律に除去する手法、
（２）明度値「Ｂ」≧「Ｂｔｈ」となる画素を撮像データから一律に除去する手法、
を挙げることができる。
しかしながら、手法（１）が採用される場合、次のような問題が生ずる。すなわち、図１０のように鏡面反射領域を有しない場合、累積比「ＡＲ」≧「Ｒｅ」となる領域は、本来、式（２）による低下率Ｄの算出に使用されるべき領域である。その結果、累積比「ＡＲ」≧「Ｒｅ」となる領域が除外されると、低下率Ｄが正しく算出できず、対応する測定項目の判定が正しくできないという問題が生ずる。
これに対して、手法（２）が採用される場合、図１０および図１２のように、測定面７ｃのうち明度の低下が生じていない画素の明度値「Ｂ」が「Ｂｔｈ」より小さいときには有効であるが、図１３および図１４の明度分布のときには次のような問題が生ずる。
ここで、図１３は、測定面７ｃに供給された検体がすべて測定部７ａに吸収される場合（図１１の紙面右側の測定部７ａが対応）における累積比と明度値との関係を示す点で、図１０の場合と共通する。一方、図１３は、測定面７ｃのうち明度の低下が生じていない画素の明度値「Ｂ」＝「Ｂ２２」が「Ｂｔｈ」〜「Ｂｍａｘ」の範囲に含まれる点で、図１０の場合と相違する。
したがって、手法（２）が採用される場合において、例えば測定部７ａに検体が供給されても測定面７ｃの明度が低下しないときには（図１４参照）、本来、式（２）による低下率Ｄの算出に使用されるべき領域が除外されることになる。その結果、手法（１）の場合と同様に、低下率Ｄが正しく算出できず、対応する測定項目の判定が正しくできないという問題が生ずる。
そこで、本実施の形態では、測定面７ｃにおける明度分布の標準偏差と低下率との関係に着目し、手法（１）、（２）の問題を解決した判定手法を採用している。すなわち、鏡面反射領域を有する場合（図１２の場合）における明度分布の標準偏差は、鏡面反射領域を有しない場合（図１０の場合）における明度分布の標準偏差と比較して大きくなる。
このように、明度分布の標準偏差の大小を判断することによって、撮像データに鏡面反射領域が含まれるか否かの判断をすることが可能となる。そして、この判断を実現するために、本実施の形態では検体に含まれる成分毎に図１５に示す判別曲線ＤＣを採用している。
例えば、図１５に示すように、算出された標準偏差および低下率（第１低下率）をプロットしたものが、点Ｐ１（Ｄ１，ＳＤ１）のように判別曲線ＤＣより下（ハッチングが付された領域）に位置する場合、この撮像データには鏡面反射領域が含まれていないと判断される。そして、測定項目（対応する成分の濃度）の判定は、点Ｐ１に対応する低下率「Ｄ１」（第１低下率）に基づいて実行される。
ここで、
（Ａ）図１５に示すように、低下率が「ＤＴ２」＜「Ｄ」≦「ＤＴ１」、「ＤＴ３」＜「Ｄ」≦「ＤＴ２」、「ＤＴ４」＜「Ｄ」≦「ＤＴ３」、および「０」≦「Ｄ」≦「ＤＴ４」となる範囲がそれぞれ領域Ｆ１〜Ｆ４と定義されるとともに、
（Ｂ）領域Ｆ１〜Ｆ４がそれぞれ成分の濃度範囲Ａ１〜Ａ４に対応するものとして予め実験的に定められているものとする。この場合、低下率「Ｄ」＝「Ｄ１」は、図１５に示すように、領域Ｆ３に含まれる。そのため、測定部７ａに対応する測定項目（成分）の濃度は、濃度範囲Ａ３に含まれると判定される。
（Ａ）図１５に示すように、低下率が「ＤＴ２」＜「Ｄ」≦「ＤＴ１」、「ＤＴ３」＜「Ｄ」≦「ＤＴ２」、「ＤＴ４」＜「Ｄ」≦「ＤＴ３」、および「０」≦「Ｄ」≦「ＤＴ４」となる範囲がそれぞれ領域Ｆ１〜Ｆ４と定義されるとともに、
（Ｂ）領域Ｆ１〜Ｆ４がそれぞれ成分の濃度範囲Ａ１〜Ａ４に対応するものとして予め実験的に定められているものとする。この場合、低下率「Ｄ」＝「Ｄ１」は、図１５に示すように、領域Ｆ３に含まれる。そのため、測定部７ａに対応する測定項目（成分）の濃度は、濃度範囲Ａ３に含まれると判定される。
一方、測定面７ｃに対応する撮像データから算出された標準偏差および低下率をプロットしたものが、点Ｐ２１（Ｄ２１，ＳＤ２）のように判別曲線ＤＣの線上または判別曲線ＤＣより上に位置する場合、この撮像データには鏡面反射領域が含まれていると判断される。この場合、測定項目の判定は、測定面７ｃに対応する撮像データのうち、鏡面反射領域を除いた残部領域の第２検体明度に基づいて実行される。
具体的には、撮像データに鏡面反射領域が含まれていると判断される場合、まず、測定面７ｃに対応する撮像データから明度値「Ｂ」が「Ｂｔｈ」〜「Ｂｍａｘ」となる画素を除外した残部領域が設定される。次に、第２検体明度として残部領域の明度の平均値を算出するとともに、式（２）を用いることにより第２検体明度および基準明度から低下率「Ｄ」＝「Ｄ２２」を算出する。
そして、測定項目の判定は、点Ｐ２１でなく点Ｐ２２に対応する低下率「Ｄ２２」（第２低下率）に基づいて実行される。すなわち、低下率「Ｄ」＝「Ｄ２２」は、図１５に示すように、領域Ｆ２でなく、領域Ｆ３に含まれる。そのため、測定部７ａに対応する測定項目（成分）の濃度は、濃度範囲Ａ２でなく濃度範囲Ａ３に含まれると判定される。
なお、判別曲線ＤＣは、検体に含まれる成分毎に予め実験等により求められても良いし、所定の計算式を用いて求められても良い。
＜４．検査ユニットによる測定項目の判定手順＞
図１６は、制御ユニット９０の構成の一例を示すブロック図である。図１７は、各測定部７ａに対応する測定項目の判定手順を説明するためのフローチャートである。図１６に示すように、制御ユニット９０は、主として、ＣＰＵ９１と、メモリ９２と、通信制御部９４と、を有している。
図１６は、制御ユニット９０の構成の一例を示すブロック図である。図１７は、各測定部７ａに対応する測定項目の判定手順を説明するためのフローチャートである。図１６に示すように、制御ユニット９０は、主として、ＣＰＵ９１と、メモリ９２と、通信制御部９４と、を有している。
ＣＰＵ（Central Processing Unit）９１は、メモリ９２のプログラム９２ａに従った動作制御やデータ処理を実行する。また、図１６中のＣＰＵ９１内に記載されているブロック（それぞれ符号９５（９５ａ、９５ｂ、９５ｃ）、９６が付与されている）に対応する演算機能は、ＣＰＵ９１により実現される。
生成部９５は、撮像部８０により取得された撮像データに基づいて、判定部９６で用いられる判定指標を生成する。図１６に示すように、生成部９５は、主として、第１演算部９５ａと、確定部９５ｂと、第２演算部９５ｃと、を有している。
第１演算部９５ａは、試験体７に設定された基準面７ｄ（図８および図９参照）における明度の指標として基準明度を、測定面７ｃにおける明度の指標として第１検体明度を、それぞれ演算する。
確定部９５ｂは、式（２）を用いて、基準明度に対する第１検体明度の比率である第１低下率を算出する。また、確定部９５ｂは、測定面７ｃにおける明度分布の標準偏差と、第１低下率と、の関係（図１５参照）に基づいて、測定面７ｃに対応する撮像データに鏡面反射領域が含まれるか否かを確定する。
第２演算部９５ｃは、確定部９５ｂにより鏡面反射領域が存在すると判断される場合には、測定面７ｃから鏡面反射領域を除いた残部領域における明度の指標として、第２検体明度を演算する。さらに、第２演算部９５ｃは、基準明度に対する第２検体明度の比率である第２低下率を算出する。ここで、残部領域としては、図１２に示すように、撮像データから明度値「Ｂ」が閾値「Ｂｔｈ」以上となるデータを除いたものが採用されても良い。
判定部９６は、測定面７ｃに対応する測定項目を、生成部９５で生成された判定指標に基づいて判定する。例えば、確定部９５ｂにより測定面７ｃに鏡面反射領域が存在すると判断される場合には、第２検体明度に基づいた判定指標（例えば、第２低下率）を用いることによって、測定面７ｃに対応する測定項目を判定する。
一方、確定部９５ｂにより鏡面反射領域が存在しないと判断される場合には、第１検体明度に基づいた判定指標（例えば、第１低下率）を用いることによって、測定面７ｃに対応する測定項目を判定する。
通信制御部９４は、信号線９９（図２参照）を介して接続された移動用モータ７７、撮像素子８１、および光源８６等に制御信号を送信することができる。これにより、通信制御部９４は、これらの移動用モータ７７、撮像素子８１、および光源８６等を所定のタイミングで動作させることができる。
次に、図１７を参照しつつ、各測定部７ａに対応する測定項目の判定手順を説明する。なお、ステップＳ１０１に先だって、検査対象となる試験体７は、移送ユニット４０により撮像部８０および照射部８５の直下に移動させられている。また、撮像部８０および照射部８５は、移動部７１により基準面７ｄの直上に移動させられている。
本判定手順では、まず、撮像部８０により試験体７の基準面７ｄが撮像されるとともに（Ｓ１０１）、この撮像データに基づいて基準明度が演算される（Ｓ１０２）。
続いて、基準面７ｄに隣接する測定面７ｃの直上に撮像部８０および照射部８５が移動させられ、この測定面７ｃが撮像されるとともに（Ｓ１０３）、この撮像データに基づいて第１検体明度が演算される（Ｓ１０４）。また、測定面７ｃにおける明度分布の標準偏差と、第１低下率と、が演算される（Ｓ１０５）。
ここで、図１５のグラフ上にプロットされた点（Ｄ，ＳＤ）が、判別曲線ＤＣの線上または判別曲線ＤＣより上に位置すると判断される場合（Ｓ１０６）、確定部９５ｂは、測定面７ｃにおける撮像データに鏡面反射領域が含まれると判断する。そして、第２検出明度および第２低下率が演算された後（Ｓ１０８）、第２低下率を判定指標として測定項目が判定される（Ｓ１０９）。
一方、図１５のグラフ上にプロットされた点（Ｄ，ＳＤ）が、判別曲線ＤＣより下に位置すると判断される場合（Ｓ１０６）、確定部９５ｂは、測定面７ｃにおける撮像データに鏡面反射領域が含まれていないと判断する。そして、第１低下率を判定指標として測定項目が判定される（Ｓ１０７）。
そして、本判定手順は、測定対象となるすべての測定項目について判定が終了するまで、ステップＳ１０３〜Ｓ１０９までの工程が実行される（Ｓ１１０）。
＜５．本実施の形態の検査ユニットの利点＞
以上のように、本実施の形態の検査ユニット７０では、
（１）撮像データに鏡面反射領域が存在すると判断される場合には、第２検体明度に基づいた判定指標（すなわち、第２低下率）が用いられることによって、
（２）撮像データに鏡面反射領域が存在しないと判断される場合には、第１検体明度に基づいた判定指標（すなわち、第１低下率）が用いられることによって、
測定部７ａに対応する測定項目が判定される。
以上のように、本実施の形態の検査ユニット７０では、
（１）撮像データに鏡面反射領域が存在すると判断される場合には、第２検体明度に基づいた判定指標（すなわち、第２低下率）が用いられることによって、
（２）撮像データに鏡面反射領域が存在しないと判断される場合には、第１検体明度に基づいた判定指標（すなわち、第１低下率）が用いられることによって、
測定部７ａに対応する測定項目が判定される。
このように、撮像データに鏡面反射領域が存在する場合であっても、判定指標の演算に用いられる領域を残しつつ、鏡面反射領域を良好に除去することができる。そのため、鏡面反射領域に起因して測定項目の誤判定が生ずることを未然に防止できる。
また、光源８６から出射された出射光は、光源８６から拡散部８８に向かって拡幅する導光孔８７ａと、直進孔８７ｂと、の内周壁８７ｃで反射されつつ、拡散部８８に到達する。これにより、照射部８５から試験体７の測定部７ａに向けて良好に拡散光を照射することができ、測定部７ａ上の液滴で鏡面反射された光が撮像部８０に入射することを抑制できる。そのため、第２検体明度に基づいた判定回数を減少させることができ、測定項目の判定に要する演算コスト、すなわち、処理時間および演算用ハードウェアのコストを低減させることができる。
＜６．変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。
（１）本発明の実施の形態において、移動部７１は、試験体７に対して撮像部８０および照射部８５を移動させるものとして説明したが、これに限定されるものでない。例えば、試験体７が、撮像部８０および照射部８５に対して移動させられても良いし、試験体７、撮像部８０および照射部８５のそれぞれが移動させられても良い。すなわち、移動部７１は、試験体７に対して撮像部８０および照射部８５を、撮像時における各測定部７ａの配置方向に沿って相対的に移動させる。
（２）また、本発明の実施の形態において、第１演算部９５ａは、基準明度として基準面７ｄにおける明度分布の平均値と、第１検体明度として測定面７ｃにおける明度分布の平均値と、を演算するものとして説明したが、これに限定されるものでない。例えば、基準明度は、基準面７ｄにおける明度分布の中央値（メジアン）であっても良い。また、第１検体明度は、測定面７ｃにおける明度分布の中央値であっても良い。
また、同様に、第２演算部９５ｃは、第２検体明度として測定面７ｃから鏡面反射領域を除いた残部領域における明度分布の平均値を演算するものとして説明したが、これに限定されるものでない。例えば、第２検体明度は、測定面７ｃから鏡面反射領域を除いた残部領域における明度分布の中央値であっても良い。
（３）また、本発明の実施の形態において、撮像データに鏡面反射領域が含まれているか否かの判断は、測定面７ｃにおける明度分布の標準偏差と、第１低下率と、の関係（図１５参照）に基づいて実行されるものとして説明したが、これに限定されるものでない。例えば、測定面７ｃにおける明度分布の分散と、第１低下率と、の関係に基づいて鏡面反射領域の有無が判断されても良い。
（４）さらに、本実施の形態において、生成部９５および判定部９６は、メモリ９２に格納されたプログラムに基づいて、ＣＰＵ９１にてソフトウェア的に実現されるものとして説明したが、これに限定されるものでない。生成部９５および判定部９６は、例えば電子回路によりハードウェア的に実現されても良い。
１ 検体分析装置
７ 試験体
７ａ 測定部
７ｂ 基部
７ｃ 測定面
７ｄ 基準面
７ｅ 検体
１０ 検体処理ユニット
１１ ノズル
４０ 移送ユニット
７０ 検査ユニット
７１ 移動部
７２ 固定枠
８０ 撮像部
８５ 照射部
８６ 光源
８７ 導光部
８７ａ 導光孔
８７ｂ 直進孔
８７ｃ 内周壁
８８ 拡散部
９０ 制御ユニット
９１ ＣＰＵ
９５ 生成部
９５ａ 第１演算部
９５ｂ 確定部
９５ｃ 第２演算部
９６ 判定部
Ｂ 明度値
Ｂｔｈ 閾値
ＤＣ 判別曲線
７ 試験体
７ａ 測定部
７ｂ 基部
７ｃ 測定面
７ｄ 基準面
７ｅ 検体
１０ 検体処理ユニット
１１ ノズル
４０ 移送ユニット
７０ 検査ユニット
７１ 移動部
７２ 固定枠
８０ 撮像部
８５ 照射部
８６ 光源
８７ 導光部
８７ａ 導光孔
８７ｂ 直進孔
８７ｃ 内周壁
８８ 拡散部
９０ 制御ユニット
９１ ＣＰＵ
９５ 生成部
９５ａ 第１演算部
９５ｂ 確定部
９５ｃ 第２演算部
９６ 判定部
Ｂ 明度値
Ｂｔｈ 閾値
ＤＣ 判別曲線
Claims (8)
- 試験体に設けられた測定部の明度分布に基づいて、液状の検体を検査する検査ユニットにおいて、
(a) 前記測定部に向けて光を照射する照射部と、
(b) 前記測定部を撮像する撮像部と、
(c) 前記撮像部により取得された撮像データに基づいて、判定指標を生成する生成部と、
(d) 前記測定部に対応する測定項目を、前記判定指標に基づいて判定する判定部と、
を備え、
前記測定部上の測定面に前記検体が供給されると、前記測定面の全部または一部の明度値は、前記測定面における前記検体の吸収状況および前記検体の成分に応じて低下するとともに、
前記生成部は、
(c-1) 前記試験体上の基準面における明度の指標として基準明度を、前記測定面における明度の指標として第１検体明度を、それぞれ演算する第１演算部と、
(c-2) 前記基準明度に対する前記第１検体明度の比率として算出される第１低下率と、前記測定面における明度分布の標準偏差または分散と、の関係に基づいて、前記測定面に対応する前記撮像データに鏡面反射領域が含まれるか否かを確定する確定部と、
(c-3) 前記確定部により前記鏡面反射領域が存在すると判断される場合には、前記測定面から前記鏡面反射領域を除いた残部領域における明度の指標として、第２検体明度を演算する第２演算部と、
を有し、
前記判定部は、
(i) 前記鏡面反射領域が存在すると判断される場合には、前記第２検体明度に基づいた前記判定指標を用いることによって、
(ii) 前記鏡面反射領域が存在しないと判断される場合には、前記第１検体明度に基づいた前記判定指標を用いることによって、
前記測定部に対応する前記測定項目を判定することを特徴とする検査ユニット。 - 請求項１に記載の検査ユニットにおいて、
前記判定部は、
(i) 前記鏡面反射領域が存在すると判断される場合には、前記基準明度に対する前記第２検体明度の比率として算出される第２低下率を、
(ii) 前記鏡面反射領域が存在しないと判断される場合には、前記第１低下率を、
それぞれ前記判定指標として前記測定部に対応する前記測定項目を判定することを特徴とする検査ユニット。 - 請求項１または請求項２に記載の検査ユニットにおいて、
前記確定部により前記鏡面反射領域が存在すると判断される場合、前記第２演算部は、前記撮像データから明度値が閾値以上となるデータを除いたものを前記残部領域として、前記第２検体明度を演算することを特徴とする検査ユニット。 - 請求項１から請求項３のいずれかに記載の検査ユニットにおいて、
前記第１演算部は、
前記基準明度として前記基準面における明度分布の平均値を、
前記第１検体明度として前記測定面における明度分布の平均値を、
それぞれ演算し、
前記第２演算部は、前記第２検体明度として前記残部領域における明度分布の平均値を演算することを特徴とする検査ユニット。 - 請求項１から請求項４のいずれかに記載の検査ユニットにおいて、
前記照射部は、
(a-1) 光源と、
(a-2) 前記光源から出射された出射光を透過させることによって、前記出射光を拡散光にする拡散部と、
(a-3) 前記光源および前記拡散部の間に設けられており、前記出射光を前記拡散部に導光する導光部と、
を有しており、
前記出射光は、前記導光部に形成された導光孔を介して前記拡散部に導光され、
前記拡散光の照射方向と垂直な方向における前記導光孔の内周長さは、前記光源から離隔するにしたがって増大していることを特徴とする検査ユニット。 - 請求項５に記載の検査ユニットにおいて、
前記光源は、点光源であることを特徴とする検査ユニット。 - 請求項１から請求項６のいずれかに記載の検査ユニットにおいて、
移動部は、前記試験体に対して前記撮像部および前記照射部を、撮像時における各測定部の配置方向に沿って相対的に移動させ、
前記撮像部は、前記移動部により移動させられつつ、各測定面に対応する撮像データを取得することを特徴とする検査ユニット。 - 検体分析装置であって、
請求項１から請求項７のいずれかに記載の検査ユニットと、
前記試験体の各測定部に前記検体を吐出する検体処理ユニットと、
各測定部に検体が供給された前記試験体を前記検体処理ユニットから前記検査ユニットに移送する移送ユニットと、
を備えることを特徴とする検体分析装置。
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